해양창조경제 육성을 위한 마린 메카트로닉스 개발

장하용 한국해양대학교 대학원 2014 국내박사

본 연구는 육상 중심 산업발전의 한계점을 극복하기 위한 '신해양경제(New Ocean Economy)'와 저성장시대에 산업 경쟁력 강화를 통한 일자리 창출을 위한 새로운 경제 패러다임인 창조경제(Creative Economy)의 실제적인 추진동력으로 오래전부터 전 산업의 근간이 되고 있는 마린 메카트로닉스(Marine-mechatronics)의 산업모델과 활성화 모델을 제안하였다. 이를 위해 먼저 최근 전 세계적으로 부각되고 있는 신해양경제(New ocean economy)를 둘러싼 다양한 패러다임의 변화를 분석하여 시대적인 흐름을 제시하고, 향후 우리나라가 나아가야 할 방향 및 비전을 제시하였다. 또한 현 정부의 국정과제인 창조경제의 다양한 정보제공 및 체계적인 분석을 통하여, 창조적 융합의 기본 개념을 재정리하고, 실제적인 창조경제 활성화를 위한 방안을 도출하였다. 그리고 메카트로닉스의 개념과 구성요소, 발전과정을 현재화하여, 학문의 정체성과 위상을 다시 세우고, 재평가를 통하여 향후 메카트로닉스의 나아가야 할 방향을 제시하였다.

멀티 통신을 이용한 로봇 손가락 제작 및 제어

김정구 忠南大學校 大學院 2002 국내석사

In this paper, the robot hand with three fingers is implemented and its motion is controlled. The robot hand is composed of three fingers of three linkage bars each. Each finger consists of 3 linkage bars and the two linkage bars are activated by motors. The robot fingers perform to grasp the object by interaction with each other. Three linkages are constrained to the base so that it can move on the fixed base frame. Each finger moves independently. The main controller PC is implemented for the robot hand. And sub-controllers for each finger are communicated with a main controller. Each sub-controller is implemented with 80C196KC microprocessors and each finger can be controlled separately by serial communications. Kinematics and dynamics of robot fingers based on 3 bar linkages are analyzed. Simulations of control of robot hand are performed and experiments are conducted to confirm simulations.

다중 협동 로봇의 동적 조작도 해석

조복기 忠南大學校 大學院 2004 국내석사

In this paper, the analysis of the dynamic manipulability of robot systems comprised of multiple cooperating robots carrying an object, in considered. The goal of this paper is to derive a analytical framework that calculate the workspace for the acceleration of the object achievable by the systems given bounds on the capabilities of joint torques. To show the validity of the proposed method some examples are given in which the results can be verified by intuitive observations.

Linux 운영체제 기반 이동로봇 개발

주병규 忠南大學校 大學院 2002 국내석사

This thesis presents mobile robot system that has the open architecture than easy can be integrate software and hardware resources. The mobile robot system runs on the linux operating system. The mobile robot is operated through local area network and internet. The control system consists of client-server model. A GUI for control system is based on recent Web technologies such as browsers, CGI, DB and TCP/IP socket communication and vision system. It allows users to easily connect an mobile robot system through web server.

JAVA APPLET을 이용한 전력전자공학의 활용 방안

최원경 고려대학교 대학원 2005 국내석사

Java의 장점을 이용하여 전력전자공학에서의 교육용 컨텐츠 활용 및 현장에서의 연구에 활용 할 수 있을 것이다. 먼저 교육용 컨텐츠 측면에서 볼 때 기존의 문서방식인 Power Point 혹은 Arcrobat문서를 통한 교육은 정적인 반면에 Java Applet을 이용한 방법은 컨텐츠의 동적 구현을 가능하게 하여 보다 피교육자로 하여금 학습의 효과를 증대 시킬 수 있는 것이다. 또한 Flash나 다른 동적 컨텐츠와 달리 Java는 프로그램 언어로서 작성자로 하여금 다양한 효과를 기대 할 수 있을 것이다. 다음으로 현장에 대한 측면에서 기존의 방식은 현장에서 연구를 로컬상에서만 볼 수 있던 것을 인터넷이나 네트워크를 이용하여 다른 현장에서도 같은 결과의 연구를 컴퓨터 모니터로 확인 할 수 있을 것이다. Java의 장점을 이용하여 전력전자공학에서의 교육용 컨텐츠 활용 및 현장에서의 연구에 활용 할 수 있을 것이다. 먼저 교육용 컨텐츠 측면에서 볼 때 기존의 문서방식인 Power Point 혹은 Arcrobat문서를 통한 교육은 정적인 반면에 Java Applet을 이용한 방법은 컨텐츠의 동적 구현을 가능하게 하여 보다 피교육자로 하여금 학습의 효과를 증대 시킬 수 있는 것이다. 또한 Flash나 다른 동적 컨텐츠와 달리 Java는 프로그램 언어로서 작성자로 하여금 다양한 효과를 기대 할 수 있을 것이다. 다음으로 현장에 대한 측면에서 기존의 방식은 현장에서 연구를 로컬상에서만 볼 수 있던 것을 인터넷이나 네트워크를 이용하여 다른 현장에서도 같은 결과의 연구를 컴퓨터 모니터로 확인 할 수 있을 것이다.

다구찌 실험 기법을 이용한 원단 끝단 검출용 초음파 센서의 인식 감도 향상에 관한 연구

김웅열 한국산업기술대학교 산업기술경영대학원 2018 국내석사

다구찌 실험 기법을 이용한 원단 끝단 검출용 초음파 센서의 인식 감도 향상에 관한 연구 한국산업기술대학교 산업기술·경영대학원 메카트로닉스공학과: 김 웅 열 지 도 교 수: 강 대 진 본 연구는 웹 가이딩 시스템에서 사용되는 원단 끝단 검출용 초음파 센서의 인식 감도 향상 에 관한 연구이다. 여기서 웹이란, 일반 산업, 군사 및 소비자 응용 분야에 사용되는 완제품을 만들기 위해 종이, 플라스틱, 금속, 필름, 호일 및 부직포와 같은 소재를 두루마리처럼 감아놓 은 원재료를 말한다. 웹 가이딩 시스템이란, 인쇄, 코팅, 라미네이팅, 슬리팅, 엠보싱 등 다양한 공정을 위해 웹이 공정 내에 투입될 때 일정한 위치로 이송시키기 위한 가이드 역할을 해주는 시스템을 말한다. 웹 가이딩 시스템이 구성되어 있지 않는 기계 시스템의 경우 품질이 떨어지 는 원자재의 특성 변동, 부적절한 기계 정렬, 부적절한 환경 조건 등 다양한 요소로 인해 기계 라인에서 이송되는 웹의 측면 정렬에 불량이 발생하게 된다. 때문에 웹 가이딩 시스템은 일반 산업 현장의 공정 라인에 반드시 필요한 시스템이라 할 수 있다. 초음파 센서는 웹 가이딩 시 스템에서 웹의 측면 정렬을 위해 원단의 끝단을 검출하고 이 신호를 컨트롤러에 보내 원단의 끝단이 항상 일정한 위치로 유지되도록 하는 역할을 한다. 종이 및 플라스틱, 금속, 비닐 등 투 명 혹은 불투명 재질 상관없이 소재를 검출할 수 있다. 본 연구에서는 다른 소재에 비해 유독 부직포 소재에서 검출 능력이 떨어지는 초음파 센서의 인식 감도 향상을 위한 최적의 조건을 다구찌 실험 기법[1]을 통해 제시하고, 실제 산업 현장에서 사용될 수 있도록 기초 자료로서 활용하고자 한다. A Study on Improvement of Sensitivity of Ultrasonic Sensor for Fabric Edge Detecting by Taguchi Method by Kim Ung-Youl Advisor: Prof. Kang, DaeJin, Ph.D. Department of Mechatronics Engineering Graduate School of Industrial Technology & Management Korea Polytechnic University This is a study on the sensitivity improvement of ultrasonic sensor for detecting edge of fabric used in web guiding system. The web is a raw material that is rolled up like a piece of paper, plastic, metal, film, foil, and nonwoven fabric to make finished products used in general industrial, military and consumer applications. The web guiding system refers to a system that constantly controls the position of the web in various processes such as printing, coating, laminating, slitting, and embossing. In the case of a mechanical system in which the web guiding system is not configured, defects in lateral alignment of the web conveyed from the machine line due to various factors such as poor quality raw material characteristics, improper mechanical alignment, and improper environmental conditions arise. Therefore, the web guiding system is indispensable for the process line of general industrial field. The ultrasonic sensor detects the edge of the fabric to align the side of the web in the web guiding system and sends the signal to the controller so that the edge of the fabric is always kept at a constant position. The ultrasonic sensors can detect materials regardless of transparent or opaque materials such as paper, plastic, metal, vinyl. In this study, we propose the optimal conditions to improve the sensitivity of ultrasonic sensors, which are less sensitive to nonwoven materials than other materials through the Taguchi Method and utilize them as basic data to be used in actual industrial field.

왕복효과를 이용한 스위치드 릴럭턴스 전동기의 센서리스 제어

마자히르 일반대학원 메카트로닉스공학과 2021 국내석사

Switched reluctance motor (SRM) is getting fame for domestic and industrial ‎applications. It is commonly used in home appliances and electric vehicles. SRM’s ‎operation is dependent on rotor position detection. However, physical position sensor ‎such as magnetic sensor and absolute encoder decreases the reliability in harsh conditions ‎along with increases the cost as well. Therefore, sensorless control becomes an alternate ‎solution to that problem.‎ In this paper, a new sensorless control is proposed to estimate rotor position. ‎Reciprocated effect method is integrated with the conventional pulse injection method to ‎cover the whole speed range. Reciprocated method is adopted at high speed and injection ‎method is endorsed at low speed. In injection method, voltage pulses are injected to ideal ‎phases and the resulting current can be decoded into rotor information. Similarly, in ‎reciprocated effect method, only lower gate of the ideal phase is turn on upon reaching ‎current to zero. This results in some flux passing through this phase. Thus, a voltage and ‎current are inducing in that ideal phase that can be decoded into rotor information. ‎Transition between these controls is dependent on acceleration and speed. ‎ Both simulation and experimental results are being presented to verify the ‎proposed sensorless control. Simulation results show that by using proposed method ‎motor is working based on the information of rotor position due to injection and ‎reciprocated current. Experiments further demonstrate the effectiveness and reliability of ‎the sensorless control.‎

소음 및 진동신호를 이용한 에어컨의 고장상태 감시 및 진단

지효근 경성대학교 일반대학원 메카트로닉스공학과 2014 국내석사

본 연구는 에어컨의 대표적인 소음결함인 모터 자기음과 팬 이물 소음에 관한 진단하는 방법을 제안한다. 먼저 모터 자기음은 특정주파수 대역을 이용한 FFT 방법을 제안하고, 팬 이물 소음은 wavelet 방법을 이용하여 결함을 검출하고 소음원의 위치를 판별하기 위한 제안된 상호상관함수, 가우시안보간법등을 설명한다. 본 연구는 비접촉식 비파괴검사라는 장점이 있으며 반복실험을 통해 이 결함소음검출 시스템의 효과성과 정확성을 증명하였다.

발전기용 전기시동전동기의 전자식 제어장치 개발에 관한 연구

양정규 한국해양대학교 메카트로닉스공학과 2011 국내석사

일반적으로 전력은 발전기를 통하여 공급되며 발전기 시스템은 전력을 생산하는 제너레이터(Generator)와 제너레이터 회전자의 회전력을 발생시키는 원동기(Prime Mover)로 구성된다. 원동기로는 주로 중속디젤엔진(Medium-Speed Diesel Engine)이 사용되며 이것은 소형 선박의 주기관(Main Engine), 육상용 발전기 및 이동식 발전설비의 원동기로도 사용된다. 중속디젤엔진을 운전하기 위해서는 시동장치가 필수적인데 일반적으로 공기시동모터가 적용되어 왔다. 특히, 이동식 발전설비(P.P.S ; Packaged Power System)인 컨테이너 발전기의 시동을 위해 공기시동모터(Air Starting Motor)를 사용할 경우에는 공기압축기(Air Compressor) 및 탱크 시스템(Tank System) 등이 추가되어 비용 및 용적률 측면에서 손실이 발생하고 공기압축기에 의해 전기에너지를 압력에너지로 변환한 후 다시 공기시동모터에서 기계에너지로 변환하므로 에너지 효율이 감소한다. 또한, 7∼10[kg/㎠] 압력으로 압축시킨 공기로 터빈 블레이드의 회전력을 얻어 공기시동모터를 회전시키는 방식이므로 공기압축기나 공기시동장치의 고장으로 인해 엔진 시동이 되지 않아 발전기 운전이 중단되는 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 그리고 공기압축기, 배관자재 제작, 조립 및 설치 등에 과다한 비용 및 인력이 투입될 뿐만 아니라 고압 압축 공기에 의한 안전사고의 위험성을 가지고 있다. 본 논문에서 다루고자 하는 전기시동전동기를 디젤엔진의 시동시스템으로 사용할 경우에는 공기시동모터 기동제어시스템과는 달리, 전기에너지를 직접 기계에너지로 변환함으로써 에너지 효율의 증가 효과를 얻을 수 있다. 추가로 부피와 용적률 및 비용 면에서 43[%] 이상의 절감이 가능하고 안전사고의 위험이 적어지며, 작업의 효율성이 높아 공기시동모터에 비해 선호도가 증가할 것으로 예상된다. 또한 이동식 발전설비에 전기시동전동기를 설치함으로써 기존의 공기시동모터 시스템의 공기압축기에 공급되어야 하는 전력이 필요하지 않으므로 설치에 있어서도 1차 전원 공급이 어려운 도서지역이나 오지 등의 지역적 제한이 없어지는 효과를 얻을 수 있다. 현재 국내에서 건조되고 있는 이동식 발전설비의 전기시동시스템은 국외 업체의 OEM 방식으로 유통되고 있거나 유럽에서 제작된 장치를 직접 수입하여 사용하고 있는 등 전량 수입에 의존하고 있는 실정으로 국내에서는 개발 및 생산이 전혀 되지 않고 있다. 이동식 발전설비를 직접 생산, 수출을 하고 있는 국내 기업에서는 전기시동 전동기 및 제어시스템을 전량 수입에 의존하고 있으며 이동식 발전설비의 수출 증가에 따라 손실액은 더욱 증가할 것으로 예상된다. 고도의 설계 기술과 제작 기술이 요구되는 이동식 발전설비 전기시동시스템의 개발 및 제작업체는 국내에는 전혀 없으며, 유사 기술인 승용 및 상용자동차에 사용되고 있는 전기시동전동기도 일본, 유럽, 미국 등에서 원천 기술을 보유 중이며 국내에서는 수입에 의존하고 있다. 엔진 시동을 위한 전기시동시스템의 국산화 개발에 있어서 핵심 기술은 시동전동기의 피니언 기어와 엔진 플라이휠의 링 기어가 맞물릴 수 있도록 축을 이동시키는 쉬프팅 장치, 축 이동 확인 후 주접점이 닫혀 전동기에 전원이 인가되는 과정으로서 순조로운 전이(轉移) 및 시동이 완료된 후 전기자권선 및 계자권선에 저장된 자기에너지의 발산에 의한 아크로부터 접점과 정류자편을 보호하는 장치이다. 1.2 연구목적과 논문의 구성 본 논문에서는 기 개발된 전기시동시스템 기동제어장치의 단점과 요구되는 핵심기술을 감안하여 새로운 기동제어장치의 개발에 주력하였다. 대 전류의 투입 및 차단을 담당하는 주접점이 축 이동장치와 일체로 되어있는 기존제품의 단점을 제거하기 위해 서로 분리시켰다. 또한 전원공급접점이 닫힘과 동시에 큰 기동전류가 인가되는 점을 보완하기 위해 무접점 스위치인 사이리스터와 사이리스터 지연회로를 사용하여 부드러운 시동을 구현시켰다. 시동완료 후 전기자권선과 계자권선에 저장된 에너지가 접점과 정류자편에서 아크상태로 소멸됨으로 인해 해당부품의 손상을 초래하는 점을 개선하기 위해 고속 휠링 다이오드를 역병렬로 연결하여 부품소손피해를 감소시켰다. 기술적 측면의 비교 분석을 위해 기존제품을 사용하였으며, 개발 시제품과의 기술 특성 비교를 위하여 시동 시험을 통해 취득한 데이터를 비교 분석하면서 개발 제품의 기술 개선에 초점을 맞추었다. 본 연구에 사용된 이동식 발전설비용 전기시동시스템은 원가 절감, 에너지 효율 증가, 유지보수 비용 감소, 용적률 감소 등의 효과가 기대된다. 전기시동시스템의 국산화 기술을 개발함으로써 국외로부터의 전량 수입에 따른 손실 감소, 핵심 기술의 확보에 따른 중소기업 육성, 지역경제 발전과 고용 증대로 취업률 향상을 기대할 수 있다. 또한 우리나라와 조선 및 조선기자재산업 분야에서 경쟁하고 있는 중국 및 일본에 대해 기술적 우위를 확보할 수 있다. 수입제품 대비 85[%] 가격을 목표로 하여 가격 경쟁력 확보로 인한 수입 대체 효과가 기대되며 독자적 기술 적용 생산에 따른 원가 절감 및 기술 의존도가 축소될 것이다. 뿐만 아니라, 국내 조선기자재산업 부품 시장의 활성화를 기대할 수 있다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. 1장 서론에서는 연구배경, 동향, 연구목적 및 논문 구성에 대해 기술하고, 2장에서는 직류전동기의 구동원리, 분류 및 용도와 이동식 발전설비에 대하여 서술하였다. 3장에서는 이동식 발전설비의 시동장치인 압축공기식 시동 장치와, 전기식 시동장치의 구조와 특징에 대해 기술 하였으며, 4장에서는 본 논문에서 제안하는 전기 시동장치의 전자식 기동제어장치에 대하여 기술하였다. 5장에서는 제안한 전자식 기동제어장치의 유효성을 검증하기 위한 실험과정 및 기존제품과의 성능 비교분석 결과를 제시하였고, 6장에서는 결론으로서 제안된 기동제어장치에 대하여 연구 결과를 요약하고 평가하였으며 향후 과제에 대하여 언급하였다.

스풀형 압력제어밸브의 동특성 해석

문강현 한국기술교육대학교 2019 국내석사

유압 압력제어밸브는 기능에 따라 릴리프 밸브, 감압 밸브, 시퀀스 밸브, 카운터 밸런스 밸브 등이 있다. 릴리프 밸브는 유압 회로의 압력 상승을 제한하는 안전 장치로써 거의 모든 유압 회로에 필수로 사용한다. 현재 상용화된 유압 밸브 대다수의 동특성에 대한 연구는 H. E.. Merritt에 의해 1960년대에 이미 정립된 바 있다. 하지만, 국내 산업이 그렇듯 유압 기기 역시 해외 제품의 벤치마킹을 통해 빠르게 성장하였으나, 원천 기술에 대한 성숙도는 아직 부족한 실정이다. 현재 국내 제조사들은 유압 밸브 개발 시 AMESim 같은 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하고 있으나, 이는 실험계획법(D.O.E)에 따른 시행착오가 수반되며, 동특성에 대한 수학적, 공학적인 근거가 부족하다 할 수 있다. 본 연구에서는 릴리프 밸브를 포함하여 유압시스템을 설계하는데 지침 을 제공하기 위하여 직동형 릴리프 밸브에 대하여 수학적 모델링을 통해선형화된 수식을 유도하고, 이를 설계에 지침을 줄 수 있는 파라미터의형태를 유지하는 전달함수의 형태로 나타내었다. 주파수 응답(보드 선도) 을 사용하여 시스템의 동특성을 결정하는 핵심 파라미터를 분석하고, 개선을 위해 어떻게 파라미터를 변화해야 하는지 검토하였다. 본 연구가 유압 기기를 설계하는데 하나의 방법론으로써 지침이 되기를희망한다. Almost every hydraulic system is equipped with a pressure relief valve to maintain the working pressure of the system at a pre-determined level. Therefore, dynamic characteristics of such a relief valve in conjunction with other hydraulic components are important in designing the hydraulic control system. The single stage pressure relief valve is dynamically undesirable due to relatively low viscous damping that causes the high frequency oscillations. This problem is overcome by introducing orifices in the inner pilot line and drain line. In this study, for the single stage spool type pressure relief valve, the system equations were derived through an adequate linearization and several simplification were made to use the transfer function formulation technique. All the coefficients were evaluated and used to make some results by using Matlab software. The results of analysis are compared with experimental results. In this study, the parameters affecting the stability of valve design are found out and suggested to the design.