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신준석 (경북대학교) 김철 (경북대학교) 김종걸 (한국로봇융합연구원) 김무림 (한국로봇융합연구원)
저널정보
대한기계학회 대한기계학회 논문집 A권 대한기계학회논문집 A권 제45권 제12호(통권 제435호)
발행연도
2021.12
수록면
1,177 - 1,184 (8page)
DOI
10.3795/KSME-A.2021.45.12.1177

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재난 시 구조용 장갑 로봇시스템의 작동 팔에 해당하는 큰 가반하중 지지 6자유도 유압 머니퓰레이터에 대해서 정확한 위치 제어를 위한 처짐량 최소화 및 경량화하기 위한 유한요소 해석과 최적설계가 수행되었다. 유압실린더 등의 다양한 부품들과 5개 관절로 이루어진 유압 머니퓰레이터 구조의 유한요소 모델링에는 부품 간의 접촉, 볼트 체결, 유압작동유의 거동 등을 고려하였다. 머니퓰레이터가 펴졌거나 작업 시 구부린 자세에 대해서 모델링하고 자중 및 250 kgf 가반하중을 들고 있는 상황에 대해 처짐량을 계산하였다. 머니퓰레이터의 경량화는 위상최적화나 형상치수최적화를 통해 이루어졌다. 각각의 관절구조들에 대해 최적설계 모델을 생성하였으며 관절 조인트에 작용하는 하중조건으로는 전체 머니퓰레이터 구조해석의 결과에서 얻은 내력(internal loading)을 적용하였다. 실제 크기의 머니퓰레이터를 제작했고 가반하중 250 kgf 작용 시 처짐 변위를 측정하여 유한요소 해석 결과와 비교하였다. 측정변위는 47.3 mm, FEA 결과는 43.3 mm로 8.4%의 오차를 보였다.
#Hydraulic Manipulator(유압 머니퓰레이터) #Finite Element Analysis(유한요소 해석) #Optimum Design(최적설계) #High-Payload(고 가반하중) #Deflection Test(처짐 시험) #Cylinder Modeling(실린더 모델링)

목차

초록
Abstract
1. 서론
2. 유한요소 모델링
3. 최적설계 및 FEA
4. 가반하중 시험 및 FEA 결과 비교
5. 결론
참고문헌(References)

참고문헌 (12)

참고문헌 신청
Sivčev, S., Coleman, J., Omerdić, E., Dooly, G. and Toal, D., 2018, “Underwater Manipulators: A Review,” Ocean Engineering, Vol. 163, No. 1, pp. 431~450. google schola Terribile, A., Lanza, R. and Campaci, R., 1993, “An Innovative Electromechanical Telemanipulator for Underwater/Nuclear and Terrestrial Applications,” Regional Meeting: Nuclear Energy in Central Europe Present and Perspectives, Portoroz. google schola Klimchik, A., Pashkevich, A. and Chablat, D., 2019, “Fundamentals of Manipulator Stiffness Modeling Using Matrix Structural Analysis,” Mechanism and Machine Theory, Vol. 133, pp. 365~394. google schola Albers, A. and Ottnad, J., 2008, “System based Topology Optimization as Development Tools for Lightweight Components in Humanoid Robots,” 8th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, IEEE, pp. 674~680. google schola Denkena, B., Bergmann, B. and Lepper, T., 2017, “Design and Optimization of a Machining Robot,” Procedia Manufacturing, Vol. 14, pp. 89~96. google schola

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