스마트 팜 로봇의 회전 성능 향상을 위한 단일 모터 및 솔레노이드 구동기 기반 4륜 조향 시스템 설계 (Single Motor and Solenoid Actuator-based Four-wheel Steering System Design for Improving the Rotational Performance of Smart Farm Robots)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 59권 / 1호 / 131 ~ 137페이지
· 저자명 : 변수환, 박재병

초록

본 논문에서는 단일 모터 및 솔레노이드 구동기를 사용하여 Counter-steering과 제자리 회전이 가능한 모바일 로봇 조향 구조를 제안한다. 일반적으로 모바일 로봇에는 Differential drive robot, Car-like robot, AWS(All-Wheel-Steering) robot 형태의 구조들이 사용된다. Differential drive robot의 경우에는 제작하기 편리하기 때문에 모바일 로봇 플랫폼으로써 많이 사용된다. 하지만 이 구조는 회전 운동 시 다른 구조에 비해 미끄러짐(slip)이 많이 발생한다. 또한, 아스팔트와 같이 마찰이 큰 노면에서는 제자리 회전 자체가 불가능하기도 하다. Car-like robot은 미끄러짐이 덜 발생하지만, 제자리 회전이 불가능하다. 이러한 단점들을 보완하기 위해 전 방향 구동이 가능한 AWS robot이 사용되기도 하지만, 이 구조는 구동 모터의 개수만큼 조향 모터가 필요하다. 이는 로봇의 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 복잡하게 만들고, 비용 또한 증가시킨다. 따라서 우리는 단일 솔레노이드 및 모터를 사용하여 AWS robot에 준하는 기동성을 갖는 모바일 로봇 구조를 제안한다. 이 구조는 솔레노이드를 사용한 기어 구조로, 한 개의 모터 회전만을 사용하여 로봇이 제자리 회전 및 Counter-steering이 가능하도록 주행 방식을 변경할 수 있다. 또한 AWS보다 전자적으로 간단한 하드웨어 및 소프트웨어 구조를 가지고 있지만 스마트 팜 또는 자율 주행을 위한 충분한 기동성을 갖추고 있다. 게다가, 하나의 강력한 모터를 사용하는 것이 출력의 합이 이에 준하는 다수의 모터를 사용하는 것보다 저렴하기 때문에 제안한 시스템은 AWS 시스템보다 더 저렴하게 제작가능하다.

영어초록

This paper proposes a mobile robot steering structure capable of in-place rotation and counter-steering with a single motor and a solenoid actuator. Generally, differential drive robots, car-like robots, and AWS(All-Wheel-Steering) robots are chosen as a mobile robot structure. Differential drive robots have been being chosen since they are easy to make. However, they cause a lot of slip when they rotate compared to other structures. In this case, they cannot even rotate in place on a surface like asphalt with high friction. Car-like robots cause less slip than differential drive robots but they cannot rotate in place. To compensate for these weaknesses, we could use AWS robots but it requires as many steering motors as the number of drive motors. It makes the hardware and software systems of robots more complex and expensive. Therefore, we propose a novel mobile robot structure with high maneuverability like AWS robots. In this structure, we newly design the gear train with a solenoid actuator to change the driving mode of the robots between in-place rotation and counter steering using only one motor. The proposed structure has simpler electronic hardware and software systems than AWS robots but high enough maneuverability for self-driving or working on a smart farm. Besides, since a single motor as powerful as a few motors combined tends to be cheaper than the few motors, we can make the proposed system cheaper than AWS system.

참고자료

· 없음