6축 머니퓰레이터를 이용한 임피던스 제어 기반의 원형 펙 조립

국문 초록 (Abstract)

일반 산업용 로봇의 위치정밀도는 100㎛ 정도임에 반해, 정밀부품의 조립공차는 수십 ㎛ 이내이다. 또한, 조립공차가 작을 경우 미소한 위치/각도 오차에 의해 재밍 또는 웨징이 쉽게 발생하며, 위치제어 기반의 로봇인 경우 부품 조립 시 접촉력을 적절히 조절하지 못하여 조립물이 파손될 가능성이 크다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 접촉력에 능동적으로 반응할 수 있는 힘제어 기반의 로봇조립에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존의 산업용 로봇에 적용하기 용이하도록 위치제어 기반의 머니퓰레이터에 힘제어를 적용할 수 있는 시스템을 구현하였다. 머니퓰레이터에 어드미턴스 필터를 이용한 임피던스 제어를 적용하여 안정적인 접촉운동을 구현하였다. 또한, 임피던스 제어와 blind 검색을 적용하여 정밀부품을 조립할 수 있음을 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The maximum accuracy of position control by using an industrial robot is about 100㎛, whereas the maximum tolerated imprecision in the position of precision parts is about several tens of micrometers. Therefore, it is very difficult to assemble parts by position control only. Moreover, in the case of precision assembly, jamming or wedging can easily occur because of small position/orientation errors, which may damage the parts to be assembled. To overcome these problems, we investigated a force control scheme that provides proper motion in response to the contact force. In this study, we constructed a force control system that can be easily implemented in a positioncontrolled manipulator. Impedance control by using an admittance filter was adopted to perform stable contact tasks. It is shown that the precision parts can be assembled well by adopting impedance control and blind search methods.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 원형 부품의 조립
• 3. 임피던스 제어 기반의 로봇 시스템
• 4. 부품 조립 실험
• 5. 결론
• 후기
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 전풍우, "힘제어 기반의 틈새 추종 로봇의 제작 및 제어에 관한 연구 : Part II. 힘제어" 제어·로봇·시스템학회 11 (11): 337-343, 2005

2 전효원, "힘 제어 기반의 로봇 팔과 인간 팔의 상호 작용을 위한 임베디드 시스템 설계" 제어·로봇·시스템학회 15 (15): 1096-1101, 2009

3 김현중, "펙인홀 작업을 위한 임피던스 제어 기반의 직접교시 및 재현 알고리즘" 제어·로봇·시스템학회 15 (15): 538-542, 2009

4 Glosser, G. D, "The Implementation of a Natural Admittance Controller on an Industrial Manipulator" 1209-1215, 1994

5 ABB, "The Heart of Robotics: RobotWare Assembly FC-Force Control for Assembly" ABB Automation Technologies 2007

6 Siciliano, B, "Robot Force Control" Kluwer Academic Publishers 1999

7 Whitney, D. E, "Mechanical Assemblies" Oxford University Press 253-292, 2004

8 Chen, H, "Integrated Robotic System for High Precision Assembly in a Semi-structured Environment" 27 (27): 247-252, 2007

9 Hogan, N, "Impedance Control: An Approach to Manipulation: Part I-Theory, II-Implementation, IIIApplication" 107 (107): 1-24, 1985

10 ABB, "IRB 2400 Industrial Robot Data Sheet" ABB Robotics 2009

11 Anderson, R. J, "Hybrid Impedance Control of Robotic Manipulator" 4 (4): 549-556, 1988

12 Whitney, D. E, "Historical Perspective and State of the Art in Robot Force Control" 6 (6): 3-14, 1985

13 Freund, E, "High-bandwidth Force and Impedance Control for Industrial Robots" 16 : 75-87, 1998

14 Gravel, D. P, "Flexible Robotic Assembly Efforts at Ford Motor Company" 173-182, 2001

15 Atkeson, C. G, "Estimation of Inertial Parameters of Manipulator Loads and Links" 5 (5): 101-119, 1986

16 Pan, Z, "Chatter Analysis of Robotic Machining Process" 173 : 301-309, 2006