보고서 정보
주관연구기관 |
광주과학기술원 Gwangju Institute of Science and Technology |
연구책임자 |
류제하
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참여연구자 |
임길병
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2005-10 |
과제시작연도 |
2003 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200900069727 |
과제고유번호 |
1350022123 |
사업명 |
기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
가상 걸음 장치.병렬 기구 설계.걸음 햅틱 인터페이스.보행 분석 평가.하지 및 보행 재활.가상현실 네비게이션.Virtual Walking Machine.Design of Parallel Mechanism.Locomotion Haptic Interface.Gait Analysis.Lower Limb Rehabilitation.Virtual Reality Navigation.
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초록
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제안된 가상걸음장치는 걸음에 충분한 작업공간 및 사람 무게를 지탱하기에 충분한 힘 반영능력을 제공할 수 있는 직-병렬기구형태로 두개의 평판디바이스와 평판디바이스위에 위치한 발판디바이스로 구성되어 평면(x,y, 요) 및 공간(z,피치,롤)운동을 분리한 기구부 특성을 가진다. 평판과 발판의 결합으로 가상환경의 다양한 지면형태에서 지속적인 지면을 발생시킬 수 있는 이동인터페이스가 구현되었다. 독립된 각 기구부는 빠르고 넓은 작업공간을 제공하기 위하여 평면병렬기구 타입의 평판디바이스는 첫번째 조인트가 구동되는 RRR타입의 3개의 체인이 플
제안된 가상걸음장치는 걸음에 충분한 작업공간 및 사람 무게를 지탱하기에 충분한 힘 반영능력을 제공할 수 있는 직-병렬기구형태로 두개의 평판디바이스와 평판디바이스위에 위치한 발판디바이스로 구성되어 평면(x,y, 요) 및 공간(z,피치,롤)운동을 분리한 기구부 특성을 가진다. 평판과 발판의 결합으로 가상환경의 다양한 지면형태에서 지속적인 지면을 발생시킬 수 있는 이동인터페이스가 구현되었다. 독립된 각 기구부는 빠르고 넓은 작업공간을 제공하기 위하여 평면병렬기구 타입의 평판디바이스는 첫번째 조인트가 구동되는 RRR타입의 3개의 체인이 플랫폼에 연결된 형태로 구성되어 있다. 또한, 지속적인 사람의 무게지탱을 위해 구동기가 베이스 판에 수직으로 연결되어 있는 병렬기구 형태의 발판은 앞/뒤 플랫폼 및 3개의 체인으로 구성되며 6자유도구성의 체인(P-S-P-P)은 각 플랫폼에 연결되고 4자유도 구성의 중간체인 ((P-R-R-R)은 앞/뒤 플랫폼을 연결하는 회전관절에 연결된다. 따라서, 발판 기구부는 각 플랫폼이 피치,롤, 상하운동의 3자유도 운동을 발생시킨다.
평판과 3자유도 발판의 결합으로 가상환경의 다양한 지면형태에서 지속적인 지면을 발생시킬 수 있는 이동인터페이스가 구현되었다. 구현된 이동인터페이스는 사용자로 하여금 평지, 계단, 경사, 회전등과 같은 다양한 가상지면에서 자연스런 걸음동작이 가능하도록 지면을 제공하여 실제와 같은 보행이 가능하도록 한다. 평판은 빠른발 움직임을 쫓아가기 위해서 AC서보모터로 구동되고, 발판은 사람 무게의 지속적인 지탱을 위해서 공압구동기로 구동 된다. 자연스런 보행이 가능하도록, 이동인터페이스의 설계요구 사항들이 일반인의 보행 분석테이터를 기반으로 구해졌고, 각 디바이스는 자연스런 보행조건을 만족하도록 최적으로 설계, 제작되었다. 설계된 이동인터페이스는 다양한 지면에서 자연스런 걸음을 위한 성능(전진 작업공간:80cm, 상하:20cm, 경사:30도)를 만족하였다. 제안된 공간에서 지속적인 걸음을 허락하기 위해서 구동기 제어를 위한 하위등급, 플랫폼제어를 위한 중간등급, 보행 궤적을 생성하기위한 상위등급으로 계층적으로 제어기를 구현하였다.
Abstract
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The separation of planar (x, y, yaw) and spatial (z, pitch, roll) motions with serial-parallel mechanism can achieve sufficiently large workspace The planar device is a planar parallel manipulator and is composed of a platform and three limbs, each of which has three serial revolute joints (RRR) wit
The separation of planar (x, y, yaw) and spatial (z, pitch, roll) motions with serial-parallel mechanism can achieve sufficiently large workspace The planar device is a planar parallel manipulator and is composed of a platform and three limbs, each of which has three serial revolute joints (RRR) with first joint being active. The footpad device is composed of front and rear platforms, and three limbs. Two limbs with 6-dof serial joints (P-S-P-P) are attached to each platform and are perpendicular to base plate, while the middle limb with 4-dof serial joints (P-R-R-R) is attached to the revolute joint that connect the front and the rear platforms. Therefore, the footpad device can generate pitch, roll, and heave motions at both platforms. By using the virtual walking machine with the planar and 3-dof footpad devices, a locomotion interface that can generate infinite floor for various surfaces has been implemented. This interface allows users to participate in a life-like walking experience in virtual environments, which include various terrains and walking type such as upright, turning, slope and stairs ground surfaces. The interface is composed of two 3-dof (X, Y, Yaw) planar devices and two 3-dof (Pitch, Roll, and Z) footpads. The planar devices are driven by AC servomotors for generating fast motions, while the footpad devices are driven by pneumatic actuators for continual support of human weight. To simulate natural human walking, the locomotion interface design specifications are acquired based on gait analysis and each mechanism is optimally designed and manufactured to satisfy the given requirements. The designed locomotion interface allows natural walking (step: 0.8m, height: 20cm, load capability: 100kg, slope: 30 deg) over various terrains. To provide continuous walking in a confined area, controller is implemented hierarchically, at low-level for joint position control, at mid-level for platform position control, and at high-level for generation of walking trajectory. At high-level control, a walking control algorithm is suggested to satisfy continuous walking on an infinite floor for various terrains.
목차 Contents
- I. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문...3
- II. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문...4
- 2. 영문요약문...5
- III. 연구내용...6
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...11
- 3. 결과 및 고찰...17
- 4. 결론...62
- 5. 연구결과 발표내용...67
- 6. 인용문헌...69
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