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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박훈철
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수26
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기존의 도약 로봇인 Jump-flapper는 메뚜기를 모방하여 도약과 날갯짓을 할 수 있는 로봇이다. 로봇은 도약을 위해서 역 슬라이드-크랭크 장치를 적용한 다리 구조, 날갯짓을 위해서 랙-피니언 장치를 적용하였으며, 움직임 모드 전환을 위한 도그-클러치 장치를 통합하였다. 로봇은 하나의 직류 모터로 구동되고 무게는 약 23.5 g을 가진다. 로봇은 날갯짓 도약 없이 약 0.66 m 도약할 수 있으며, 19 Hz의 날갯짓 도움으로 약 0.86 m(약 30 % 향상)를 도약할 수 있다. 이와 같은 기존의 Jump-flapper의 도약 성능을 향상시키기 위해서 주로 다리 구조 변경에 주안점을 두어서 수직 형태로 변경하였고, 로봇에 인장 스프링을 이용하여 탄성 에너지 저장하고 방출하도록 했다. 상대적으로 약 15 % 용량이 큰 70 mAh의 배터리를 사용함으로써 21 Hz의 날갯짓으로 발생한 추력의 지속 시간을 증가시켰다. 또한, 로봇의 안정적인 도약과 착지를 위해서 되먹임 자세 제어 장치를 추가하였다. 제작된 시제 로봇은 Jump-flapper-VT2로 명명하였는데, 무게는 약 21.8 g을 가지며, 날갯짓 도움 없는 경우 최대 약 1.22 m(기존 대비 약 84 % 증가), 21 Hz의 날갯짓 도움 있는 경우 최대 약 1.6 m(기존 대비 약 85 % 증가)를 도약할 수 있다. 로봇의 성능을 평가하기 위해서 단순화된 운동방정식으로 모델링한 시뮬레이션으로 도약 높이를 예측하고 측정된 도약 높이와 비교하였다. 로봇의 몸체 회전과 부정확한 추력 예측 식으로 인해 시뮬레이션으로 예측한 도약 높이와 측정된 도약 높이는 15.5~34.7 %의 차이가 있었지만, 기존의 시뮬레이션에 날갯짓으로 인한 날개 면적을 고려하여 예측한 도약 높이와 측정된 도약 높이와의 오차를 줄일 수 있었다. 또한, 되먹임 자세 제어 장치를 추가함으로써 로봇의 몸체 회전을 다소 줄였고, 추후 더욱 안정된 도약과 착지 성능을 개선할 수 있는 가능성을 확인하였다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구배경 1제2절 단일 모드 곤충 모방 지상 로봇 연구현황 21. 곤충 모방 도약 로봇 22. 곤충 모방 기어가기 로봇 4제3절 다중 모드 곤충 모방 지상 로봇 연구현황 41. 곤충 모방 도약-기어가기 로봇 52. 곤충 모방 도약-활강 로봇 6제4절 연구 목적 6제2장 기존의 날갯짓 도약 로봇 8제1절 설계 81. 날갯짓 시스템 82. 도약 장치 103. 변속 장치 12제2절 시제품 및 성능 151. 시제품 152. 성능 17제3장 도약 성능 향상을 위한 설계 변경 19제1절 도약 에너지 저장 장치 191. 다리 구조 변경 192. 압축형 스프링을 이용한 에너지 저장 장치 203. 인장형 스프링을 이용한 에너지 저장 장치 23제2절 자동 모드 전환 장치 27제3절 자세 제어 장치 281. 날개 뒷전 비틀림 장치 28제4절 추력 향상 301. 날갯짓 각도 및 주파수 확인 302. 추력 측정 31제5절 로봇의 도약 성능 비교 341. Jump-flapper-VC 342. Jump-flapper-VT 35제4장 도약 성능 예측을 위한 시뮬레이션 모델링 38제1절 날갯짓 도움이 없는 경우의 초기 도약 속도 예측 38제2절 날갯짓 도움이 없는 경우의 도약 높이 예측 40제3절 날갯짓 도움이 있는 경우의 도약 높이 예측 42제5장 시제품 제작 및 도약 성능 분석 45제1절 시제품 제작 45제2절 도약 실험 481. 도약 성능 분석 492. 도약 및 착지 성능 안정화 613. 토의 67제6장 결론 및 추후 계획 71제1절 결론 71제2절 추후 계획 72참고문헌 73국문초록 77
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