초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목적은 무요소 해석 기법 및 시뮬레이션을 개발하고, 이를 이용한 6자유도 소프트로봇 액추에이터를 개발하는 것이다. 소프트로봇은 기존의 고강성 재료 로봇과는 다르게 초탄성 재료로 구성되어 대변형 구조의 특성을 가지고 있는 로봇이다. 기존의 유한요소법을 이용하여 초탄성 해석 시 요소의 변형이 심하여 해석의 정확도가 낮아지므로, 요소 재생성이 반복적으로 수행되는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여, 요소를 사용하지 않고 노드만을 이용하는 무요소법을 사용하면 정확한 재현과 해석시간이 줄어드는 장점이 있다. 본

□ 연구개요
본 연구의 목적은 무요소 해석 기법 및 시뮬레이션을 개발하고, 이를 이용한 6자유도 소프트로봇 액추에이터를 개발하는 것이다. 소프트로봇은 기존의 고강성 재료 로봇과는 다르게 초탄성 재료로 구성되어 대변형 구조의 특성을 가지고 있는 로봇이다. 기존의 유한요소법을 이용하여 초탄성 해석 시 요소의 변형이 심하여 해석의 정확도가 낮아지므로, 요소 재생성이 반복적으로 수행되는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여, 요소를 사용하지 않고 노드만을 이용하는 무요소법을 사용하면 정확한 재현과 해석시간이 줄어드는 장점이 있다. 본 연구에서는 무요소 해석기법 및 이를 이용한 시뮬레이션을 개발하고, 초탄성 재료의 인장시험을 수행한 결과와 인장 시뮬레이션을 수행한 결과를 비교하여 시뮬레이션의 유효성 및 타당성을 검증한다. 또한, 개발한 시뮬레이션을 기반으로 인장, 굽힘 및 비틀림 동작을 하는 각각의 소프트로봇 액추에이터와 3가지 동작을 복합적으로 구현하는 3가지 동작 모듈 6자유도 소프트로봇 액추에이터를 개발한 후 동작 시험을 통하여 시뮬레이션의 성능을 평가하고 개발된 시뮬레이션을 정교화하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 무요소법을 이용한 시뮬레이션 개발 및 검증
본 과제에 적합한 무요소 해석기법을 선정하고, 메타휴리스틱 기법을 이용한 노드 분포법과 유체-구조 연성해석법을 개발하여 시뮬레이션을 수행하였다. 개발된 시뮬레이션의 유효성 및 타당성을 검증하기 위하여 초탄성 재료의 인장시험을 수행하고, 인장 시뮬레이션을 수행한 결과를 비교하였다.
(2) 인장, 굽힘 및 비틀림 동작 소프트로봇 액추에이터 개발
인장, 굽힘 및 비틀림의 3가지 동작을 각각 구현하는 액추에이터를 개발하였다. 각각의 동작을 구현하는 소프트로봇 액추에이터를 설계하고 제작하여 동작 시험을 수행한 후, 각 시뮬레이션의 성능 평가 및 정교화 작업을 수행하였다.
(3) 3모듈 6자유도 소프트로봇 액추에이터의 개발과 이를 통한 시뮬레이션 성능 평가 및 기법의 정교화
인장, 굽힘 및 비틀림 동작을 각각 구현하는 소프트로봇 액추에이터의 개발을 완료하고 3가지 동작을 복합적으로 구현하는 6자유도 소프트로봇 액추에이터를 개발하였다. 이를 통하여 개발된 시뮬레이션의 성능을 평가하고 기법을 정교화하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
개발된 6자유도 소프트로봇 액추에이터는 높은 자유도를 가지기 때문에 주변 사물 및 환경과 부드럽고 유연하게 상호작용할 수 있다. 따라서 전통적인 강체 기반 로봇들에서 발생하는 인명 및 제품 피해, 움직임의 제한으로 인해 생기는 낮은 작업성 문제를 해결할 수 있다. 또한, 초탄성 재료와 대변형 구조를 갖는 소프트로봇을 해석, 설계 및 제작할 수 있는 시뮬레이션을 개발함으로써 다양한 움직임과 기능을 제공하는 소프트로봇의 제작이 가능하다. 다양한 움직임과 기능을 제공하는 소프트로봇의 제작이 가능하므로 의료용 기기, 물류 운반, 재난현장에서 구조 등에 적용될 것으로 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 28