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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

전정인 (고려대학교, 高麗大學校 大學院)

지도교수
金熙國
발행연도
2015
저작권
고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

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대부분의 일반적인 3-RRR 평면형 3자유도 병렬 메커니즘은 정위치 해석해(closed form forward position solution)가 존재 하지 않는다. 이 문제를 극복하기 위해, 다른 문헌에서 수정된 3-RRR 평면형 3자유도 병렬 메커니즘을 제안 하였으며 기구학 특성 분석을 통하여 본 메커니즘의 우수한 특성을 확인하였으며 하나의 여유 구동 관절만으로도 특이형상 분석으로부터 작업 공간 내 대부분의 병렬 특이형상을 회피할 수 있음을 확인하였다. 그러나 실용적인 여유 구동 알고리즘의 적용 및 여유 관절을 추가하여 더 향상된 기구학 특성에 대한 연구가 진행되어야 한다.
본 연구에서, 메커니즘의 여유 구동 특성을 분석하기 위해 네 개의 구동관절과 여섯 개의 구동관절을 가지는 메커니즘에 대한 기구학 특성 분석 및 병렬 특이형상에 대한 분석이 이루어졌다. 이는 다섯 개 이상의 관절을 통해 완벽하게 작업 공간내의 병렬 특이형상을 회피할 수 있음을 보여주었다. 또한 의사역행렬을 통한 최소 놈 해 알고리즘, 가중의사역행렬을 활용한 토크 밸런싱 기법, Nakamura가 제시한 task priority 알고리즘, 스케일-다운 기법 등의 다양한 여유 구동 관절 알고리즘을 사용하는 순차적 여유 구동 알고리즘(sequential redundancy actuation algorithm)을 제시하여 여유 구동을 가지는 3-RRR 평면형 메커니즘에서 모터의 최대 출력 토크에서 벗어나는 경우 생기는 왜곡된 힘의 크기를 최소화하고 힘의 방향이 왜곡되는 현상을 제거할 수 있음을 확인하였다.
시뮬레이션 및 햅틱 기기에서 요구하는 가상 벽의 구현 등을 통한 실험을 통해 제시된 여유 구동 알고리즘을 통해 정확도 및 안정도가 더욱 우수한 특성을 보이는 것을 확인하였다. 결과적으로, 본 연구에서 제시한 여유 구동 알고리즘을 통해 효과적이고 실용적인 측면에서 차후 높은 응용 가능성을 가지고 있다는 것을 확인하였다.

목차

목 차
Abstract ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? i
요 약 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? iii
목 차 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? v
그림목차 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? vii
표 목 차 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? x
1. 서론 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
2. 메커니즘의 구성 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
3. 기구학 해석 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
3.1 역위치 해석 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
3.2 정위치 해석 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 11
3.3 스크류 이론을 이용한 여유 구동에 따른 기구학 해석 ???????? 15
3.4 여유 구동 관절을 가진 메커니즘 해석 ????????????????????????????? 21
3.5 여유 구동 관절의 수에 따른 특성 분석 ??????????????????????????? 25
3.5.1 힘-토크 전달 비를 통한 기구학 특성 분석 ????????????????? 25
3.5.2 전역 등방성 지수를 통한 기구학 특성 분석 ?????????????? 30
3.5.3 운동판에서의 능동 강성을 통한 기구학 특성 분석 ????? 33
3.5.4 각 여유 구동 메커니즘의 병렬 특이형상 분석 ??????????? 36
4. 여유 구동 알고리즘을 활용한 토크 분배 ??????????????????????????????? 41
4.1 여유 구동 메커니즘의 다양한 토크 분배 기법 ?????????????????? 41
4.1.1 의사역행렬을 활용한 최소 놈 토크 기법 ?????????????????? 42
4.1.2 가중의사역행렬을 활용한 토크 밸런싱 기법 ????????????? 42
4.1.3 Task priority 기법을 활용한 Nakamura의 알고리즘 ?????? 47
4.1.4 힘의 왜곡을 최소화 하기 위한 Scale-down 기법 ???????? 51
4.2 모터의 최대 출력 토크를 고려한 최종 토크 분배 기법 ???????58
5. 메커니즘 및 여유 구동 알고리즘의 구현 ????????????????????????????????? 60
6. 결론 및 향후 과제 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 68
참 고 문 헌???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 70

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