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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김용재
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수31
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사람을 모사한 다자유도 로봇 손은 절단 환자를 위한 의수를 목표로 연구되거나, 저자유도의 단순 그리퍼로는 한계가 있는 조작을 하기 위해 활발히 연구되어 왔다. 과거에는 단순히 사람의 형상과 자유도만을 모사한로봇 손이 개발되어 왔으나 최근에는 개발 목적에 따라 최적화된 로봇 손이 개발되고 있다. 로봇 손의 파지와 조작 능력에는 다양한 fingertip force의 힘과 방향이 필요하다. 원하는 방향으로 fingertip force를 발생시키기 위해서 기존에 개발된 인간형 로봇 손인 FLLEX finger를 개선하였다.
기존의 FLLEX finger는 3개의 구동기로 구동되는 3자유로 로봇 손가락 으로, fingertip force는 flexion 방향으로만 발생시킬 수 있는 제한점이 있다. 이를 개선하기 위해 extension 방향으로의 힘을 낼 수 있도록 tendon 과 구동기를 추가해주었다. 자유도보다 tendon의 수가 더 많은 tendon 구동 메카니즘의 제어를 하기 위해 89Lagrange multiplier를 이용해 여유힘줄에 대한 정의를 했다. 또한, 기존의 손가락이 갖고 있던 충격 흡수 성능을 구동기가 추가된 메커니즘에서도 유지하는 위해 사용된 구동기의 무게를 감소시키고 물리적 모델링을 세워 분석하였다. MATLAB을 이용한시뮬레이션 결과 PIP joint를 기준으로 분석한 Mass-Spring system에서는 손 끝에 2.46m/s의 속도로 충격을 가했을 때의 fmax 는 24.65N이고, MCP joint를 기준으로 분석하면 3.09m/s의 속도로 충격을 가했을 때 MCP joint를 구동하는 tendon의 fmax 는 24.71N로 충격 흡수 성능을 유지할 수 있었다. 구동 tendon으로 사용된 Dyneema의 breaking strength인 1950N을 초과하면 충격 흡수 성능을 유지할 수 없다. 로봇의 제어 성능을 알아보기 위해 계산한 tendon의 natural frequency는 PIP, MCP가 각각 142.6654Hz, 65.0664Hz이다.
푸쉬풀 게이지를 이용해 fingertip force를 확인한 결과, 개선된 FLLEX finger는 기존에 발생시키지 못했던 extension, abduction/adduction 방향 으로의 fingertip force를 발생시킬 수 있음을 증명하였다. 충격 흡수 성능을 검증하기 위해 일정 무게를 갖는 추를 자유낙하운동을 통해 fingertip 에 충격을 주도록 실험을 진행하였다. 낙하되는 지점의 높이변경으로 손가락 끝에 가하는 충격량의 속도를 변경시킬 수 있다.
기존의 FLLEX finger는 3개의 구동기로 구동되는 3자유로 로봇 손가락 으로, fingertip force는 flexion 방향으로만 발생시킬 수 있는 제한점이 있다. 이를 개선하기 위해 extension 방향으로의 힘을 낼 수 있도록 tendon 과 구동기를 추가해주었다. 자유도보다 tendon의 수가 더 많은 tendon 구동 메카니즘의 제어를 하기 위해 89Lagrange multiplier를 이용해 여유힘줄에 대한 정의를 했다. 또한, 기존의 손가락이 갖고 있던 충격 흡수 성능을 구동기가 추가된 메커니즘에서도 유지하는 위해 사용된 구동기의 무게를 감소시키고 물리적 모델링을 세워 분석하였다. MATLAB을 이용한시뮬레이션 결과 PIP joint를 기준으로 분석한 Mass-Spring system에서는 손 끝에 2.46m/s의 속도로 충격을 가했을 때의 fmax 는 24.65N이고, MCP joint를 기준으로 분석하면 3.09m/s의 속도로 충격을 가했을 때 MCP joint를 구동하는 tendon의 fmax 는 24.71N로 충격 흡수 성능을 유지할 수 있었다. 구동 tendon으로 사용된 Dyneema의 breaking strength인 1950N을 초과하면 충격 흡수 성능을 유지할 수 없다. 로봇의 제어 성능을 알아보기 위해 계산한 tendon의 natural frequency는 PIP, MCP가 각각 142.6654Hz, 65.0664Hz이다.
푸쉬풀 게이지를 이용해 fingertip force를 확인한 결과, 개선된 FLLEX finger는 기존에 발생시키지 못했던 extension, abduction/adduction 방향 으로의 fingertip force를 발생시킬 수 있음을 증명하였다. 충격 흡수 성능을 검증하기 위해 일정 무게를 갖는 추를 자유낙하운동을 통해 fingertip 에 충격을 주도록 실험을 진행하였다. 낙하되는 지점의 높이변경으로 손가락 끝에 가하는 충격량의 속도를 변경시킬 수 있다.
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