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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이동욱
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 과학기술연합대학원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수25
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 논문은 강아지풀의 외형적 특징과 운동 원리를 바탕으로 한 소프트 리니어 액추에이터의 설계, 모델링 및 어플리케이션에 대해 논한다. 자연에서 볼 수 있는 동?식물들의 부드러운 움직임을 모사하기 위해서는 새로운 방식의 액추에이터가 필요하다. 이에 따라 강아지풀의 돌기에 의한 운동 원리를 모사하는 액추에이터를 고안하였다. 강아지풀은 외부에서 수직방향의 힘을 가했을 때 털이 구부러졌다 펴지는 작용 반작용에 의해 직선 운동을 하게 된다. 이러한 특성에서 착안하여 진동이 가해질 때 실리콘 돌기의 탄성력이 강체로 된 몸체의 추진력으로 전환되는 액추에이터를 개발했다.
제안하는 액추에이터는 실리콘 돌기와 레진 바디로 이루어진 하이브리드 타입으로 전기모터의 진동자를 통해 구동된다. 액추에이터는 단일 모터로 돌기의 방향전환과 구동이 동시에 가능하도록 하는 스위치 메커니즘을 가진다. 또한 제안된 액추에이터의 동역학 모델링을 구하고 이를 바탕으로 시뮬레이터를 제작했다. 얻어진 시뮬레이션 결과를 바탕으로 액추에이터의 운동에 영향을 끼치는 디자인 파라미터를 파악하고 효율 및 성능을 측정하는 실험을 진행했다.
액추에이터의 활용을 보이기 위해 텐던-구동 방식의 두 가지 어플리케이션(로봇핸드, 엘보우 매니퓰레이터)을 제작하고 성공적으로 물체 파지 및 매니퓰레이션을 수행하는 것을 확인 할 수 있었다. 이를 통해 제안한 액추에이터가 인간 근육의 움직임을 모사하는 로봇의 구성 요소로서의 가능성을 보였다.
제안하는 액추에이터는 실리콘 돌기와 레진 바디로 이루어진 하이브리드 타입으로 전기모터의 진동자를 통해 구동된다. 액추에이터는 단일 모터로 돌기의 방향전환과 구동이 동시에 가능하도록 하는 스위치 메커니즘을 가진다. 또한 제안된 액추에이터의 동역학 모델링을 구하고 이를 바탕으로 시뮬레이터를 제작했다. 얻어진 시뮬레이션 결과를 바탕으로 액추에이터의 운동에 영향을 끼치는 디자인 파라미터를 파악하고 효율 및 성능을 측정하는 실험을 진행했다.
액추에이터의 활용을 보이기 위해 텐던-구동 방식의 두 가지 어플리케이션(로봇핸드, 엘보우 매니퓰레이터)을 제작하고 성공적으로 물체 파지 및 매니퓰레이션을 수행하는 것을 확인 할 수 있었다. 이를 통해 제안한 액추에이터가 인간 근육의 움직임을 모사하는 로봇의 구성 요소로서의 가능성을 보였다.
목차
목 차Ⅰ. 서 론 ··························································································· 11. 연구 배경 ·················································································· 12. 연구 목표 ·················································································· 33. 연구 동향 ·················································································· 4Ⅱ. 소프트 리니어 액추에이터의 설계 ·················································· 61. 액추에이터의 설계 ····································································· 61.1. 강아지풀의 운동 특성 파악 ·················································· 61.2. 강아지풀의 특성을 모방한 액추에이터의 설계························ 71.3. 방향 전환 메커니즘 ····························································· 82. 단독 주행 시 동역학 모델 ··························································· 93. 물체를 끄는 경우 Interactive Control Model ···························· 15Ⅲ. 실험 구성 ·················································································· 171. 선행 실험 ················································································ 172. 마찰계수 추정 ········································································· 183. 댐핑계수 추정 ········································································· 194. Design Parameter에 따른 성능 및 효율 측정······························ 20Ⅳ. 실험 결과 ·················································································· 211. 마찰계수 추정 결과 ································································· 212. 댐핑계수 추정 결과 ································································· 243. Design Parameter에 따른 성능 및 효율 측정 결과······················ 264. 어플리케이션 구동 결과 ··························································· 295. 토의 및 결과 고찰 ···································································· 34Ⅴ. 결 론 ························································································ 36참고문헌 ······················································································· 38
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