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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이장명
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2021
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본 논문에서는 기존의 4-leg 착륙 시스템보다 더 험난한 지형에서도 수평을 유지하며 안정 적으로 착륙할 수 있는 지능형 3-leg 착륙 시스템을 제안한다. 기존의 회전익기가 가진 스키 드 형식의 고정된 랜딩기어는 지면의 상황에 따라 변화할 수 없기 때문에 착륙시 평탄한 지 형이 필요하다는 단점이 존재한다.
본 논문에서 제안하는 본 논문에서 제안하는 3-leg 착륙 시스템은 기존보다 다리의 가용범 위를 넓히고 무게를 줄임으로써 쿼드콥터를 다양한 환경에서 운용할 수 있도록 한다. 이를 위 해 2링크 구조의 2자유도를 가진 3족 착륙 시스템을 모델링하고 제작한다. 착륙 다리의 기구 학적 해석을 통해 관절 각도와 다리 끝점의 좌표를 파악한다. 수평 제어를 위해 다리의 동작 방식을 결정하고 다리의 끝점과 관절의 각도를 구하는 수식을 정립한다. 그리고 경사면에 착 륙할 때 각 다리 끝에 부착된 힘센서를 사용하여 지표면과의 접촉을 감지한다. 지면의 접촉을 감지한 순간부터 쿼드콥터에 장착된 IMU센서의 롤, 피치 값에 따라 지능형 착륙 제어를 수행 한다.
제안된 시스템은 매트랩 시뮬레이션 환경에서 먼저 검증한다. 실내에서 착륙하는 환경을 구 현한 테스트 베드를 제작하여 경사면과 험지와 같은 다양한 환경에서 실험을 함으로써 시스 템의 신뢰성을 증명한다. 마지막으로 실외 환경에서 쿼드콥터의 비행 후 20도 경사면과 20cm 의 계단형 험지에 착륙을 수행하며 쿼드콥터가 뒤집히지 않고 수평을 유지하며 안정적으로 착륙하는 것을 확인한다. 이를 통해 제안하는 기존의 4족 착륙 시스템과 비교하여 지능형 3족 랜딩 시스템의 안정성과 실효성을 입증한다.
본 논문에서 제안하는 본 논문에서 제안하는 3-leg 착륙 시스템은 기존보다 다리의 가용범 위를 넓히고 무게를 줄임으로써 쿼드콥터를 다양한 환경에서 운용할 수 있도록 한다. 이를 위 해 2링크 구조의 2자유도를 가진 3족 착륙 시스템을 모델링하고 제작한다. 착륙 다리의 기구 학적 해석을 통해 관절 각도와 다리 끝점의 좌표를 파악한다. 수평 제어를 위해 다리의 동작 방식을 결정하고 다리의 끝점과 관절의 각도를 구하는 수식을 정립한다. 그리고 경사면에 착 륙할 때 각 다리 끝에 부착된 힘센서를 사용하여 지표면과의 접촉을 감지한다. 지면의 접촉을 감지한 순간부터 쿼드콥터에 장착된 IMU센서의 롤, 피치 값에 따라 지능형 착륙 제어를 수행 한다.
제안된 시스템은 매트랩 시뮬레이션 환경에서 먼저 검증한다. 실내에서 착륙하는 환경을 구 현한 테스트 베드를 제작하여 경사면과 험지와 같은 다양한 환경에서 실험을 함으로써 시스 템의 신뢰성을 증명한다. 마지막으로 실외 환경에서 쿼드콥터의 비행 후 20도 경사면과 20cm 의 계단형 험지에 착륙을 수행하며 쿼드콥터가 뒤집히지 않고 수평을 유지하며 안정적으로 착륙하는 것을 확인한다. 이를 통해 제안하는 기존의 4족 착륙 시스템과 비교하여 지능형 3족 랜딩 시스템의 안정성과 실효성을 입증한다.
목차
1. 서론 11.1. 연구의 배경과 목적 12. 본론 42.1. 3-leg 착륙 시스템 3D 모델링 및 제작 42.2. Kinematics model 62.3. 수평유지 수식 82.3.1. 2번, 3번 다리 방향 각도 82.3.2. 기울기 보정 수식 102.3.2. 자세 제어기 133. 실험 153.1. 실내 착륙 실험 163.1.1. 실내 착륙 테스트 베드 163.1.2. 20도 경사면 착륙 실험 173.1.3. 20cm 계단형 착륙 실험 193.2. 실외 착륙 실험 203.2.1. 기존 랜딩 기어 테스트 203.2.2. 기존 4-leg 착륙 시스템 경사면 착륙 실험 213.2.3. 20도 경사면 실외 착륙 실험 223.2.4. 20cm 계단형 실외 착륙 실험 244. 결론 및 향후 연구 방향 26
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