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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김창완
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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휠체어는 보행이 어려운 고령자 및 환자의 이동을 위한 재활 보조기로서, 일반적으로 전동 휠체어와 수동 휠체어로 구분된다. 특히 전동 휠체어의 경우 수동 휠체어에 비해 장거리 운전이 가능하고, 조이스틱의 조작으로 운전되는 편리한 사용성이 있어, 많은 고령자 및 환자의 이동 수단으로 사용되고 있다. 하지만 이를 조작하는 운전자의 경우 일반인들에 비해 반사 신경 및 조종 능력이 낮기 때문에 주행을 방해하는 저 마찰 노면이나 방해물에 대한 회피 시 적절한 주행이 쉽지 않다.
전동 휠체어의 경우 구동 모터가 좌/우 륜에 각각 배치되어 있어, 가/감속 시에 빠르고 정확한 토크 발생이 가능하고, 내연기관에 비해 빠른 응답 속도를 가진다. 또한 좌/우 륜에 독립적인 토크를 발생시켜 요-모멘트를 제어하는 직접 요-모멘트 제어 기법으로 휠체어의 조이스틱에 따른 조정 안정성을 쉽게 확보할 수 있다.
본 논문에서는 전동 휠체어의 선회 시 차체 Z축 방향의 회전을 나타내는 요-율과 좌/우 륜의 토크 차이에 의해 발생하는 요-모멘트를 제어 대상으로 하여 전동 휠체어의 선회 안전성 향상을 위한 제어 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘의 성능은 다물체 동역학 해석 및 실제 모델의 시험을 통하여 검증하였다.
전동 휠체어의 경우 구동 모터가 좌/우 륜에 각각 배치되어 있어, 가/감속 시에 빠르고 정확한 토크 발생이 가능하고, 내연기관에 비해 빠른 응답 속도를 가진다. 또한 좌/우 륜에 독립적인 토크를 발생시켜 요-모멘트를 제어하는 직접 요-모멘트 제어 기법으로 휠체어의 조이스틱에 따른 조정 안정성을 쉽게 확보할 수 있다.
본 논문에서는 전동 휠체어의 선회 시 차체 Z축 방향의 회전을 나타내는 요-율과 좌/우 륜의 토크 차이에 의해 발생하는 요-모멘트를 제어 대상으로 하여 전동 휠체어의 선회 안전성 향상을 위한 제어 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘의 성능은 다물체 동역학 해석 및 실제 모델의 시험을 통하여 검증하였다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구 배경 11. 고령화로 인한 전동 휠체어의 주행 제어 연구 증가 12. 다물체 동역학 해석 33. 선회 성능 향상을 위한 제어기 연구 4제2절 연구 동향 6제2절 연구 목표 10제2장 전동 휠체어 모델 11제1절 전동 휠체어 모델의 구성 요소 111. 전동 휠체어의 해석 및 시험 모델 112. 전동 휠체어의 구동 시스템 15제2절 운동 방정식 모델 171. 전동 휠체어의 운동 방정식 172. 운동 방정식과 다물체 동역학 해석 비교 19제3장 요-율 제어 알고리즘 20제1절 직접 요-모멘트 제어 201. 참조 요- 모멘트 212. 목표 요-율 213. 요-율 피드백 제어 224. 토크 분배 23제2절 요-모멘트 옵저버 24제3절 제어 시스템 모델 24제4장 연구 결과 29제1절 해석 방법 및 환경 291. 해석 방법 292. 해석 환경 31제2절 시험 방법 및 환경 331. 시험 방법 332. 시험 환경 35제3절 해석 및 시험 결과 371. 조향 입력에 따른 선회 성능 평가 372. 사용자의 탑승 질량을 고려한 선회 성능 평가 433. 노면 마찰계수 변화에 따른 선회 성능 평가 48제5장 결론 53참고문헌 54ABSTRACT 59
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