[로봇 매니퓰레이터] 무고정 조립작업을 위한 협조 로봇 매니 퓰레이터의 제어에 관한 연구

목차

1.서론

2. 협조로봇 매니퓰레이터 시스템의 운동방정식
2.1 협조로봇 매니퓰레이터의 운동방정식
2.2 작업물체의 운동방정식
2.3 Load Distribution
2.4 Constraint Equation

3. 견실제어기의 설계 및 안정도

4. 입력 포화를 갖는 퍼지 견실제어기의 설계

5.시뮬레이션 및 고찰

6.결론

본문내용

로봇 매니퓰레이터는 단순하고 반복적이며 위험한 일들을 인간을 대신하여 함으로써 능률을 올리고, 산업재해를 예방하는데 큰 역할을 담당하고 있다. 이러한 로봇 매니퓰레이터는 산업현장에서 매니퓰레이터 간에 협조없이 단일로 작업하는 경우가 대부분이었다. 하지만 인간이 양손으로 협조하여 작업하듯이 협조로봇 매니퓰레이터를 사용하면 조립, 가공 및 보수 유지와 같은 작업에 한 매니퓰레이터는 작업물체를 잡고 원하는 장소로 이동하고, 다른 매니퓰레이터로는 원하는 작업을 행하는 유연성(flexibility)을 가질 수 있다. 특히 조립작업에는 고정구가 필요없는 무고정 조립작업을 행할 수 있다. 반면 협조로봇 매니퓰레이터는 단일로봇 매니퓰레이터보다 운동방정식이 복잡하고 매니퓰레이터간에 기구학적 및 동력학적 운동의 간섭이 존재한다. 협조로봇 매니퓰레이터의 경로제어에 대한 연구로는 작업물체를 공통으로 잡고 원하는 위치로 이동(coordination)하는 것으로 Ishida, Zheng 및 Tarn 등에 의한 master/slaver 형태의 제어방법이 있다. 이 방법들 중에 Ishida는 master arm 의 위치제어에는 각각 PID 제어방법을 적용하고, slaver arm은 힘제어를 이용하여 master arm을 따르도록 제어하였다. Zheng는 협조로봇 매니퓰레이터의 3가지 형태의 작업상황에서 holonomic constraints를 이용한 제어에 관하여 연구하였다. Tarn은 협조로봇 매니퓰레이터 시스템의 정확한 선형화를 이룬 후 dynamic coordinatorgudxo의 제어기를 적용하여 시스템의 경로제어를 행하였다. 한편 hayati와 Uchiyama는 운동의 제한(constraint)이 없는 방향으로는 위치제어, 운동의 제한이 있는 방향으로는 힘제어를 하는 hybrid force-position 제어에 관한 연구를 하였다. 또한 원하는 위치로 이동하는 것 외에 load distribution과 같이 작업물체의 운동력을 협조로봇 매니퓰레이터에 균등히 혹은 최적으로 분배시키는 제어에 대한 연구가 Walker, Pittelkau, Alberts 등에 의하여 행하여졌다.
매니퓰레이터의 질량 및 관성모멘트같은 파라미터가 불확실하거나 변할 때, 폐루프시스템의 운동은 과도현상ㅇ르 보이거나 불안정한 상태가 될 수도 있다. 이러한 경우 파라미터를 추정하는 적응제어기에 의하여 실제 파라미터를 추정함으로써 이러한 문제들이 해결할 수 있다. 협조로봇 매니퓰레이터의 적응제어에 대한 연구로는 적응 PID 제어기를 고안한 Seraji가 있고, 여기에서 매니퓰레이터간에 간섭력은 외란으로 간주되고, 이는 적응제어기에 의해 보상된다. 또한 Choi와 Hu는 불확실한 파라미터를 갖는 협조로봇 매니퓰레이터의 실제 파라미터를 추정하는 적응제어와 제안한 제어기의 안정도에 관한 연구를 행하였다.

참고자료

· ⑴ Ishida, T., 1977,"Force Control in Coordination of Two Arms,"Proc. of the 5th Int. Joint Conf.on A.I., pp.717-722.
· (2) Zheng Y. F. and Luh, J.Y.S., 1985, " Constrained Relations Between Two Coordinated Industrial Robots, " Proc. of Conf. Intelligent Systems and Machines.
· (3) Tarn. T. J., Bejczy, A. K. and Yun, X., 1986, " Coordinated Control of Two Robot Arms," Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp. 1193-1202.
· (4) Hayati, S., 1986, "Hybrid Position Force Control of Multi-arm Cooperating Robots," Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.82-89
· (5) Uchiyama, M. and Dauches, P., 1988, " A Symmetric Hybrid Position/Force Control Scheme for Coordination of Two Robots," Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.350-356.
· (6) Alberts. T. E. and Soloway, D. I. ., 1988, " Force Control of Multi-arm Robot System, "IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.1490-1496
· (7) Pittelkau, M. E., 1988, " Adaptive Load-sharing Force Control for Two Arm Manipulators,"IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.498-503.
· (8) Walker, I. D. and Marcus, S. I., 1989," Distribution of Dynamic Loads for Multiple Cooperating Robot Manipulators,"Journal of Robotic Systems Vol.6, No.10, pp.35-47