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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임성수
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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현재 솔라셀 패널(solar-cell panel)과 같이 대형, 대면적 패널 이송 시 사용되는 로봇은 동력 전달원으로 타이밍 벨트(timing belt)를 사용한다. 하지만 하중의 증가와 기구부의 대형화에 따라 작업수행 시 벨트의 탄성에 의한 진동이 로봇의 링크 끝단(end-effector)에 위치한 패널까지 전달되어 작업 정밀도 저하는 물론 패널에 손상을 입히게 된다. 이를 해결하기 위해 현재 대부분의 로봇은 관절부위(joint)마다 감속기(reduction gear)나 모터를 추가로 장착하여 패널로 전달되는 진동을 차단하고 있다. 하지만 이는 로봇 전체의 하중 증가나 경제적인 측면에서 비효율적이다.
본 논문에서는 추가적인 부품을 사용하지 않고 타이밍 벨트와 풀리(pulley)만으로 이루어진 3-링크 연성 평면 매니퓰레이터(3-Link Coupled Planar Manipulator, 이하 3-연성링크)에 대하여 기구학적인 특성을 분석한 후, 이를 바탕으로 수학적 모델을 제시하였다. 또한 수치해석을 이용한 시뮬레이션 프로그램을 설계하여 제시된 수학적 모델의 동적 거동을 확인하였다.
시뮬레이션 모델의 유효성을 검증하기 위하여 실험 장치를 제작하였으며, 다양한 입력에 대한 실험 데이터와 시뮬레이션 데이터의 응답을 확인하였다. 또한 조인트 마찰과 감쇠 등과 같은 미지의 파라미터 값을 설계변수(design variable)로 선정하고 전역 최적화(global optimization) 알고리즘인 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 설계변수의 값을 추정하였다.
본 논문에서는 추가적인 부품을 사용하지 않고 타이밍 벨트와 풀리(pulley)만으로 이루어진 3-링크 연성 평면 매니퓰레이터(3-Link Coupled Planar Manipulator, 이하 3-연성링크)에 대하여 기구학적인 특성을 분석한 후, 이를 바탕으로 수학적 모델을 제시하였다. 또한 수치해석을 이용한 시뮬레이션 프로그램을 설계하여 제시된 수학적 모델의 동적 거동을 확인하였다.
시뮬레이션 모델의 유효성을 검증하기 위하여 실험 장치를 제작하였으며, 다양한 입력에 대한 실험 데이터와 시뮬레이션 데이터의 응답을 확인하였다. 또한 조인트 마찰과 감쇠 등과 같은 미지의 파라미터 값을 설계변수(design variable)로 선정하고 전역 최적화(global optimization) 알고리즘인 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 통해 설계변수의 값을 추정하였다.
목차
제 1 장 서론 ………………………………………………………………… 11.1 연구 배경 ………………………………………………………… 11.2 연구 목적 및 범위 ……………………………………………… 2제 2 장 3-연성링크의 동역학 모델 …………………………………… 32.1 시스템 구성 ……………………………………………………… 32.2 일반화된 좌표 선정 및 모델링 ………………………………… 52.3 3-연성링크의 운동에너지 ……………………………………… 72.4 3-연성링크의 위치에너지 ……………………………………… 112.4.1 유연 벨트 구동계 모델링 ………………………………… 112.4.2 유연 벨트 구동계의 운동방정식 및 기구학적 특성 …… 122.4.3 전체 위치에너지 …………………………………………… 142.5 구속조건 부여 및 기구학적 특성 ……………………………… 152.6 3-연성링크의 운동방정식 ……………………………………… 162.7 비보존력에 대한 고찰 …………………………………………… 17제 3 장 시뮬레이션 및 해석 ……………………………………………… 203.1 시뮬레이션 환경 및 모델 파라미터 …………………………… 203.2 요소별 거동 해석 ………………………………………………… 253.2.1 계단 응답 …………………………………………………… 253.2.2 정현파 응답 ………………………………………………… 29제 4 장 실험 및 결과 ……………………………………………………… 334.1 실험장치 및 구성 ………………………………………………… 334.2 Open-loop 제어 실험 결과 …………………………………… 364.2.1 계단 응답 …………………………………………………… 364.2.2 정현파 응답 ………………………………………………… 39제 5 장 유전 알고리즘을 이용한 파라미터 추정 ……………………… 435.1 최적화 문제 및 유전 알고리즘 ………………………………… 435.2 유전 환경 설정 …………………………………………………… 455.3 파라미터 추정 결과 ……………………………………………… 465.4 오차발생 요인에 대한 고찰 …………………………………… 52제 6 장 결론 및 향후 연구 ……………………………………………… 53참 고 문 헌 ………………………………………………………………… 54Abstract ……………………………………………………………………… 56
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