본문내용
1. 조선대학교 메카트로닉스설계 기말고사 족보
1.1. 하모닉 드라이버
하모닉 드라이버는 금속의 탄성역학을 응용한 것이다. 하모닉 드라이버는 wave generator, flexspline, Circular spline으로 구성되어 있다. 하모닉 드라이버는 로봇용 감속기로 개발되었으며, 매우 큰 감속비(1/30-1/320)를 얻을 수 있다. 예를 들어 톱니수가 80개면 1/80의 감속비를 얻을 수 있다. 또한 하모닉 드라이버는 백래시(lost motion)가 없는 특징이 있다.
하모닉 드라이버는 금속의 탄성역학을 응용한 것으로, 로봇용 감속기로 개발되었다. 하모닉 드라이버는 wave generator, flexspline, Circular spline으로 구성되어 있으며, 매우 큰 감속비(1/30-1/320)를 얻을 수 있다. 예를 들어 톱니수가 80개면 1/80의 감속비를 얻을 수 있다. 또한 백래시(lost motion)가 없는 특징이 있다.
1.2. 메카트로닉스의 3가지 장점
메카트로닉스의 3가지 장점은 다음과 같다.
제어 변경이 쉽고 유연성을 가지고 있다. 기능 추가 시 소프트웨어만 복잡해지기 때문에 기능 확장이 용이하다. 또한 소형화와 경량화가 가능하다. 이를 통해 자동화, 고속화, 정밀화, 고기능화를 실현할 수 있어 산업 생산성과 기계 성능 향상이 가능하다.
1.3. 메카트로닉스의 정의와 목표
메카트로닉스는 기계공학(Mechanism)과 전자공학(Electronics)의 조합으로, 자동화와 고속화, 정밀화, 고기능화를 통해 산업생산성과 기계성능 향상을 목표로 한다. 즉, 기계와 전자 기술을 융합하여 보다 지능적이고 정밀한 시스템을 구현하는 것이다. 메카트로닉스는 제어 알고리즘과 전기/전자 기술을 활용하여 기계 부품과 시스템의 성능을 향상시킨다. 이를 통해 기계의 기능을 확장하고 소형화 및 경량화를 가능하게 하며, 제어 변경이 용이한 유연성을 가진다. 결과적으로 메카트로닉스는 산업 생산 과정의 자동화, 고속화, 정밀화를 실현하여 생산성 향상에 기여한다.
1.4. 메카트로닉스의 구성요소
메카트로닉스는 전동기구, 구동기, 센서, 정보처리기로 구성되어 있다. 전동기구는 회전이송과 직선이송을 담당하는 기계요소들로 이루어져 있다. 회전이송에는 커플링, 기어, 벨트, 체인이 사용되고, 직선이송에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 기계요소가 사용된다. 구동기에는 서보모터, 리니어모터, 클러치/브레이크 장착 모터가 포함된다. 센서에는 검출기인 자기스위치, 리밋스위치, 계측기인 온도/압력센서, 그리고 변환기인 압력스위치, 광전변환기가 있다. 정보처리기에는 마이크로컨트롤러가 사용된다. 이처럼 메카트로닉스는 기구, 전기/전자, 제어의 다학제적 시스템으로 구성되어 자동화, 고속화, 정밀화, 고기능화를 구현한다.
1.5. 본 과목의 학습내용
계측장비의 활용법이다. 제어시스템의 설계와 구현을 위한 Labview프로그래밍이다. 구동기/센서 종류의 이해이다. 디지털/아날로그 신호처리를 위한 인터페이스 회로이다.
메카트로닉스설계 과목에서는 계측장비의 기능과 활용법을 학습한다. Labview 프로그래밍을 통해 제어시스템을 설계하고 구현하는 방법을 익히게 된다. 또한 메카트로닉스 기기에 사용되는 다양한 구동기와 센서의 종류 및 특성을 이해하며, 이를 구동하기 위한 디지털/아날로그 신호처리 회로를 학습한다. 이러한 내용을 바탕으로 메카트로닉스 설계 능력을 향상시킬 수 있다.
메카트로닉스 설계 과목은 자동화, 고속화, 정밀화, 고기능화를 통한 산업생산성과 기계성능 향상을 위해 필수적인 내용을 다룬다. 계측, 제어, 센서, 회로 등 메카트로닉스의 핵심 요소를 이해하고 이를 실제로 구현할 수 있는 역량을 갖추게 된다. 따라서 본 과목의 학습내용은 메카트로닉스 전문가로 성장하기 위한 기반을 마련하는데 큰 도움이 된다.
1.6. 서보 제어의 제어대상 및 센서, 서보모터의 요구성능
서보 제어의 제어대상 및 센서, 서보모터의 요구성능은 다음과 같다.
제어대상은 기계량(위치, 속도, 가속도)이며, 측정량으로는 위치, 속도, 가속도가 있다. 위치 측정에는 포텐셔미터, LVDT, 마그네틱 스케일, 용량 센서, 모아레 간섭 등이 활용된다. 속도 측정에는 타코미터가 사용되며, 가속도 측정에는 압전 센서가 활용된다.
서보모터의 요구 성능으로는 토크와 회전수 등의 넓은 제어범위, 순간적 시동과 정지, 급격한 가감속 및 정역전 회전에 대한 내구성, 소형경량화와...
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