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착용식 로봇 제어를 위한 Impedance Control의 시뮬레이션 및 실험적 고찰
구남국,권정한,차주환,이규열 제어로봇시스템학회 2010 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2010 No.5
조선 생산 공정의 작업자는 오랜 시간 팔을 뻗고 위 보기 작업(overhead operation)을 수행하고 있으며, 이는 근 골격계 질환을 발생시킬 수 있다. 이를 예방하고자, 본 논문에서는 위 보기 작업 지원을 위한 착용식 로봇의 impedance control 시뮬레이션 및 하드웨어 실험을 수행하였다. 착용식 로봇은 총 6 개의 회전 관절(어깨 2 자유도, 팔꿈치 1 자유도, 손목 3 자유도)로 구성되며, 작업자가 착용식 로봇에 가하는 힘을 end-effector에서 계측하고, 이를 제어에 사용하였다. 운동방정식은 뉴턴역학을 기반으로 한 relative coordinate formulation 을 이용하여 구성하였으며, 각 관절에 설치되어 있는 motor의 관성력과 감쇠력을 모델링 하여 운동방정식에 반영하였다. 착용식 로봇에 작용하는 외력으로는 중력, 작업자와 로봇 사이의 접촉력, 그리고 각 관절에 작용하는 제어력을 고려하였다. 제어력은 로봇 암의 transient motion과 steady state motion을 제어할 수 있는 impedance control을 사용하여 구성하였으며, 수치적 시뮬레이션을 통하여 로봇 암의 transient motion을 제어할 수 있음을 확인하였다. 또한 3자유도 착용식 로봇(어깨 2 자유도, 팔꿈치 1 자유도)의 하드웨어를 제작하여 impedance control을 이용한 실제 제어 성능을 검증하였으며, 이를 통하여 조선 생산 공정 작업 지원을 위한 착용식 로봇에 impedance control을 적용할 수 있음을 확인하였다.
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Preview control and its application to robot force control
용부중,Yong, Boo-Joong 제어·로봇·시스템학회 1997 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.3 No.1
로보트 매니퓰레이터가 일정한 접촉 힘을 유지하며 공작물의 표면을 따라가게 하는 작업은 많은 자동화 생산공정에서 유용하게 이용될 수 있다. 일반적인 위치제어용 산업용 로보트를 이러한 공정에 사용하기 위해서는 접촉힘이 계측되어 로보트의 제어에 이용되어야만 한다. 이 연구는 accommodation force control 방식으로 산업용 로보트를 제어하여 edge-following에 응용하도록하며, 접촉 힘의 계측에는 wrist force sensor를 사용한다. 이 시스템의 궤도추적속도와 force regulation 등이 예견제어에 의해 향상될 수 있다. 예견제어에 의해 설계된 전체 제어 시스템은 feedback 제어기와 feedforward 예견제어기로 구성된다. 여기서, 시스템의 안정성은 feedback 제어기에 의해서 결정되며, 예견제어기는 시스템에 미치는 외란을 통제하는 것을 주 기능으로 한다. 일반적으로 선형제어 방식을 채택한 경우와 예견제어를 이용한 edge-following을 실험을 통해 비교함으로써, 예견제어의 효용성을 확인한다.
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불확실성을 가지는 전기 구동 논홀로노믹 이동 로봇의 궤적 추종을 위한 강인 적응 퍼지 백스테핑 제어
신진호(Jin-Ho Shin) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.10
This paper proposes a robust adaptive fuzzy backstepping control scheme for trajectory tracking of an electrically driven nonholonomic mobile robot with uncertainties and actuator dynamics. A complete model of an electrically driven nonholonomic mobile robot described in this work includes all models of the uncertain robot kinematics with a nonholonomic constraint, the uncertain robot body dynamics with uncertain frictions and unmodeled disturbances, and the uncertain actuator dynamics with disturbances. The proposed control scheme uses the backstepping control approach through a kinematic controller and a robust adaptive fuzzy velocity tracking controller. The presented control scheme has a voltage control input with an auxiliary current control input rather than a torque control input. It has two FBFNs(Fuzzy Basis Function Networks) to approximate two unknown nonlinear robot dynamic functions and a robust adaptive control input with the proposed adaptive laws to overcome the uncertainties such as parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control scheme does not a priori require the accurate knowledge of all parameters in the robot kinematics, robot dynamics and actuator dynamics. It can also alleviate the chattering of the control input. Using the Lyapunov stability theory, the stability of the closed-loop robot control system is guaranteed. Simulation results show the validity and robustness of the proposed control scheme.
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허근섭,이춘영 제어로봇시스템학회 2015 제어로봇시스템학회지 Vol.21 No.2
근래에 들어서 노인인구와 장애인구의 지속적인 증가로 인해 재활용 로봇 산업이 지속적인 관심을 받고 있다. 특히 재활 로봇은 환자의 삶의 질 향상과 밀접한 관계가 있고, 인간의 기능을 보조하는 시스템 기술로 로봇공학과 밀접한 관계가 있는 분야이므로 더욱 주목받고 있다. 본 논문에서는 현재 활발히 연구가 진행되고 있는 다양한 재활 로봇의 기술 분류와 공개된 시스템의 개발현황을 소개하며 시스템들의 특징을 간략하게 소개하였다. 재활 로봇은 치료 목적 운동에 따라 다양한 형태로 개발될 수 있으며, 실제 상용화된 제품들이 있지만 임상적 효능과 실제 사용성 평가와 관련한 연구가 부족한 실정이다. 실사용자 및 의료계와 지속적인 협력으로 지속적인 기술 개발의 필요성이 요구될 것으로 전망된다.
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최병욱 제어로봇시스템학회 1995 제어로봇시스템학회지 Vol.1 No.2
이 글에서는 H/sub .inf./ 설계법의 장단점에 대해서 알아보았다. H/sub .inf./ 제어기법은 이론적인 연구와 함께 산업응용에 관한 연구도 활발하여, 자동차 제어, 항공우주 제어(고성능 헬리콥터의 비행제어, 비행체의 핏치축 제어, 우주구조물체의 제어), 공정제어(발전소에서의 핵반응로 제어), 및 기계제어 등에 광범위하게 응용되고 있다. H/sub .inf./ 제어기법은 여타의 다른 제어기 설계기법에 비해 많은 수학적 지식을 필요로 하고 제어이론 및 설계과정이 복잡한 것으로 인식돼 우리나라에서는 그다지 많은 관심을 끌지 못하고 있는 것 같다. 그러나, 응용사례에서 알 수 있는 것처럼 그 응용대상이 광범위하고, 또한 고성능의 제어목적을 달성하기 위해 필요한 제어기법으로 자리잡아가고 있으므로 보다 더한 관심을 기울일 필요가 있을 것으로 사료된다.
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윤병호,김영국,김수현 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회지 Vol.18 No.1
생체 모방 로봇은 생명체에서 영감을 얻어 새로운 로봇분야를 개척하고 기존의 로봇으로는 하기 힘들었던 한계점들을 극복하는데 목적이 있다. 이러한 생체 모방 로봇은 간단한 생물체의 형태 혹은 메커니즘의 모방으로부터 시작되어 바퀴가 갈 수 없었던 험지, 혹은 하수구, 좁은 통로에서 사용될 수 있는 로봇들을 개발하는 데 초점이 맞추어져 있었다. 이러한 로봇들의 예로써는 크게 미족 보행, 4족 보행, 다족 보행 로봇 등 생물체의 이동 메커니즘을 모방한 로봇들이 있다. 이러한 연구들은 기존 로봇에 사용되었던 재료, 제작 방법을 이용한 것이었다. 하지만 최근 생체 모방 로봇 기술은 새로운 접근 방법, 새로운 재료를 이용한 제작방법으로 기존의 로봇과는 다른 형태로 진화하고 있다. 이러한 기술은 경량화 기술, 초 소형화 기술, 3차원 프린팅 기술 그리고 소프트 물질을 이용한 제작 방법 등이 있다.
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김상겸,최명환 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2009 No.9
본 연구에서는 Embedded System SM2 를 활용하여 ‘Wireless Lan 을 이용한 이동로봇 원격제어’을 구현하여, 무선으로 이동로봇을 제어하는 법을 소개한다. Embedded System 이란 System 을 동작시키는 Software 를 Hardware 에 내장하여 특수한 기능만을 가진 Computer System 이다. PC 와는 달리 특정한 요구 사항을 가지고 있으며, 미리 정의된 작업만을 수행하게 된다. 본 연구의 Hardware 구조는 HBE-SM2 장비와 이동로봇, Host PC 로 구성된다. 사용된 Embedded 장비는 한백전자의 HBE-SM2 장비를 이용하였고 Embedded Linux 로 제어 되는 보드이다. 이 보드를 이동로봇에 장착하여 이동로봇을 제어 하도록 설계하였다. SM2 보드와 이동로봇 간 통신은 시리얼 통신을 한다.
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신은철,김홍석,양광웅,최무성 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2011 No.5
본 논문은 앤드로이드 로봇을 위한 소프트웨어 구조에 대하여 기술한다. 앤드로이드 로봇은 사람의 움직임만을 모방한 휴먼노이드 로봇과 달리 외형까지 유사하게 만든 로봇으로 감정을 표현할 수 있는 사람과 유사한 얼굴을 가지고 있다. 앤드로이드 로봇의 소프트웨어는 일반적인 로봇과 마찬가지로 하드웨어 추상화 계층, 태스크 계층, 응용 계층으로 구생되며, 기능별로는 인식, 지능, 동작으로 구성된다. 인식 소프트웨어의 경우 일반적인 로봇과 앤드로이드 로봇 둘 다 비슷한 구조를 갖는다. 하지만 동작의 경우 하나의 모터를 하나의 테스크가 점유하여 정확한 위치를 추종해야 하는 일반적인 로봇과 달리 앤드로이드 로봇은 표정을 지으면서 렵싱크를 하는 경우와 같이 두 개의 테스크가 하나의 모터를 제어할 수 있어야 한다. 지능의 경우에도 시나리오에 의서만 동작하는 것이 아니라 인식된 결과를 동작에 반영할 수 있는 기능이 필요하다.
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Performance analysis of satellite maneuver and structure control using risk-sensitive control
원창희,Won, Chang-Hui 제어·로봇·시스템학회 1997 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.3 No.3
지구를 원궤도로 돌고 있는 위성 운동과 지진에 흔들리는 건물 진동을 선형 확률적 미분 방정식으로 나타내고 최적화 제어를 위하여 리스크 센서티브 제어기를 사용한다. 리스크 센서티브 파라미터에 따라서 코스트 함수의 평균과 분산이 변하게 된다. 이 파라미터가 무한히 커지면 리스크 센서티브 제어기는 기존의 LQG 제어기와 같아지므로 리스크 샌서티브 제어이론은 LQG 제어 이론을 포함한 종합적인 이론이다. 이 논문에서는 리스크 센서티브 이론을 소개하고, 리스크 센서티브 제어 방식의 성능 측정및 평가 방법을 도출하기 위하여 공분산을 이용하면 리스크 센서티브 제어기는 기존의 LQG 제어기 보다 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보여준다. 시뮬레이션을 통하여 위성의 자세및 궤도 운동 제어와 건물 진동 제어에 활용된 리스크 센서티브 제어기의 향상된 성능과 안정성을 보여준다.
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개인용 탑승시스템 제어를 위한 스마트폰 인터페이스 설계
김연균,김동헌 제어로봇시스템학회 2016 제어로봇시스템학회지 Vol.22 No.1
본 기술 특집호에서는 개인용 탑승시스템(PMS, Personal Mobility System) 혹은 이동로봇을 무선 원격 제어할 때 사용할 수 있는 인터페이스(지자기센서 기반형, 조그셔틀형)들을 소개하고, 사용자 편리성 제어 기반으로 인터페이스 방식을 분석한다. 지자기센서 기반의 절대방향 제어는 자기북극을 기준으로 한 지자기센서의 측정값인 방향각을 이용하여 스마트폰의 방향각에 탑승시스템의 방향각을 같도록 탑승시스템을 제어하는 것이다. 탑승시스템에 서있는 탑승자가 스마트폰을 이용하여 탑승시스템이 원하는 방향으로 이동하기 위하여 제어할 때에는 스마트폰의 화면에 표시되어진 시작 버튼에 손가락을 놓고, 원하는 방향으로 스마트폰을 좌 · 우로 회전시키면 탑승시스템은 그 방향으로 회전을 하며 주행한다. 터치기반의 조그셔틀 인터페이스를 이용하여 원하는 방향으로 이동하기 위해서는 탑승시스템에 서있는 사용자가 스마트폰의 화면에 표시되어진 조그셔틀 스위치에 손가락을 놓고, 원하는 방향대로 손가락을 움직이면 스마트폰은 블루투스 무선통신을 통하여 탑승시스템을 주행 할 수 있다.
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