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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이민철
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수73
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본 논문은 듀얼 로봇 및 협동 로봇의 상호 충돌을 방지하고, 로봇의 속도 변화로 인한 잔류 진동을 저감하는 것을 목표로 한다. 사람과 로봇 혹은 로봇과 로봇의 협동작업에서 충돌을 방지하고 부드러운 궤적을 만드는 것은 산업용 로봇에서 필수적인 문제이다. 산업용 로봇에서 저크로 인한 잔류 진동은 생산성과 직결된다. 이를 해결하기 위해 각종 속도 프로파일이 연구되었으며, 본 연구에서는 저크로 인한 잔류 진동을 줄이기 위해 비대칭 S-커브 프로파일이 사용되었다. 일반적인 포텐셜 필드는 영향 범위 내부의 모든 위치에 대해 척력 장을 생성하지만, 이 경우 로봇 끝단의 속도가 제한치 이상으로 증가하는 문제가 발생한다. 본 논문에서 잔류 진동을 줄이기 위해 기존 인력에 비대칭 S-커브 속도 프로파일이 사용되었으며, 척력의 경우 삼각함수를 사용하여 기존 방식의 제한속도를 증가하는 문제를 해결함으로써, 제안된 방식이 기존 방식보다 부드러운 궤적을 생성한다. 비대칭 S-곡선 프로파일은 저크 비율을 1보다 더 크게 선택하여 로봇 속도의 오버슈트와 잔류 진동을 줄인다. 로봇이 장애물을 회피할 때 자세를 유지하고 특이점을 피하고자 증강된 자코비안과 ‘Damped Least Square Pseudo-Inverse Jacobian’가 사용되었다. 기존 6축 로봇의 끝단에만 적용되었던 포텐셜 필드를 축 사이 링크의 임의 점에서 영향을 받게 하여 축 사이에서도 장애물을 회피할 수 있게 설계되었다. 제안된 이론의 시뮬레이션은 MATLAB 2021a에서 수행되었으며, 시뮬레이션 결과를 기반으로 NEUROMEKA INDY 7(6축) 로봇에 적용한다. 결과는 제안된 방법이 기존 방법보다 부드러운 경로를 생성하고 두 로봇이 작업 간 서로 장애물로 인식하여 충돌 방지가 가능하다는 것을 보여준다.
목차
1. 서론 11.1. 연구 배경 11.2. 선행 연구 및 문제점 21.3. 연구 목표 및 내용 32. 시스템 구성 52.1. 로봇 매니퓰레이터 52.2. IMU Sensor 및 로봇 핸즈 73. 로봇 매니퓰레이터의 기구학 해석 83.1. Denavit-Hartenberg 파라미터 83.2. 정기구학 해석 113.3. 로봇 자코비안 행렬 및 역기구학 해석 143.1.1. 로봇 자코비안 행렬 143.1.2. 역기구학 해석 154. 로봇의 궤적 계획 및 회피에 대한 설명 194.1. 로봇의 궤적 계획 194.1.1. 사다리꼴 속도 프로파일 204.1.2. 비대칭 S-커브 프로파일 214.1.3. 슈퍼 S-커브 프로파일 254.2. 포텐셜 필드 기법 264.2.1. 포텐셜 필드 구성 264.2.2. 단일 장애물과 로봇암의 자세 유지를 위한 척력 304.2.3. 다중 장애물과 로봇암 사이의 척력 314.2.4. 로봇암과 로봇암 사이의 척력 334.2.5. 힘과 토크의 상관관계 335. 시뮬레이션 및 실험 355.1. 잔류진동측정 실험 355.1.1. 사다리꼴 속도 프로파일 진동측정 365.1.2. 비대칭 S-curve 속도 프로파일 진동측정 375.1.3. 결과 비교 385.2. 장애물 회피 시뮬레이션 및 실험 385.2.1. 기존 방식 385.2.2. 고정되지 않은 자세의 회피 405.2.3. 고정된 자세의 회피 415.2.4. 다중 장애물의 회피 435.2.5. 듀얼 로봇의 충돌 방지 실험 456. 결론 49참고문헌 50
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