목차

제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구 동향 5
1.2.1 자가균형 탑승로봇 5
1.2.2 자가균형 탑승로봇의 안전성/안정성 6
1.2.2.1 주행 실험 연구 7
1.2.2.2 충돌 시 상해에 관한 실험 연구 9
1.2.2.3 자가균형 탑승로봇 simulation 연구 9
1.2.2.4 자가균형 탑승로봇 사고유형분석 연구 10
1.2.2.5 자가균형 탑승로봇 안전성/안정성 지표 개발 및 시험평가 방법 연구 10
1.2.3 CMG (Control Moment Gyroscope) 11
제 2 장 자가균형 탑승로봇의 안전성/안정성 평가를 위한 가상환경 co-simulation platform 12
2.1 자가균형 탑승로봇 선정 13
2.1.1 자가균형 탑승로봇 기구적, 기능적 분류 13
2.1.2 Co-simulation platform 제품 선정 15
2.2 자가균형 탑승로봇 17
2.2.1 자가균형 탑승로봇 모델링 17
2.2.2 자가균형 탑승로봇 내부제어기 22
2.3 실험 및 제어 파라미터 추정 23
2.3.1 Self-balancing controller 파라미터 추정을 위한 실험 구성 24
2.3.2 Self-balancing controller 파라미터 추정 26
2.3.3 Handle roll angle과 body yaw rate 관계 도출 28
2.3.4 Yaw rate command controller 파라미터 추정 33
2.4 자가균형 탑승로봇 co-simulation platform 동적 특성 검증 35
2.4.1 Pitch dynamcis 검증 35
2.4.2 Yaw rate dynamics 검증 37
2.4.3 Pitch-yaw combined full dynamics 검증 38
제 3 장 탑승자 거동 재현이 가능한 CMG-based ATD 42
3.1 CMG (Control Moment Gyroscope) 원리 42
3.2 CMG-based ATD 구동 메커니즘 및 탑승자 거동 재현 원리 45
3.2.1 CMG-based ATD를 이용한 탑승자 거동 재현 원리 45
3.2.2 CMG-based ATD 구동 원리 46
3.3 Co-simulation platform을 이용한 CMG-based ATD 메커니즘 검증 52
3.3.1 자가균형 탑승로봇과 CMG-based ATD가 고려된 dynamic model 53
3.3.2 CMG-based ATD의 control 55
3.3.3 Co-simulation을 통한 CMG-based ATD 검증 58
제 4 장 CMG-based ATD 설계 및 제작 74
4.1 상세설계 74
4.1.1 ATD body 74
4.1.2 Flywheel part 75
4.1.3 Gimbal part 79
4.1.4 CMG 81
4.1.5 Handle operating part 82
4.1.6 CMG-based ATD 84
4.2 모터 사양 설계 86
4.2.1 Flywheel motor 86
4.2.2 Gimbal motor 88
4.2.3 Handle operating motor 90
4.3 이동식 하네스 설계 91
4.4 CMG-based ATD 제작품 92
4.5 제어하드웨어 시스템 설계 94
제 5 장 실험 및 결과 98
5.1 제어시스템 98
5.2 CMG-based ATD를 이용한 자가균형 탑승로봇 counter-balancing control 100
5.3 CMG-based ATD를 이용한 탑승자 거동 재현 103
5.4 자가균형 탑승로봇의 동적 안전성/안정성 평가 125
5.4.1 주행상황 125
5.4.2 선회상황 128
5.4.2.1 선회실험 지표 및 임계값 도출 연구 128
5.4.2.2 선회상황 안전성/안정성 평가 136
제 6 장 결론 139
참 고 문 헌 142
ABSTRACT 146