발표일자 : 2013.06.04 소 속 : 첨단공학과 과 목 : 절삭이론특론 학 번 : 2012220051 교수님 : 김원일 교수님 성 명 : 성기원 고 속 가 공목차1. 고속가공의 정의 및 가공영역2. 고속가공의 특성 2.1 고속가공의 요소 기술들2. 고속가공의 특성 2.2 고속가공의 장점2. 고속가공의 특성 2.3 고속가공의 메커니즘 및 측정 요소들2. 고속가공의 특성 2.4 고속가공의 메커니즘 고속가공은 chip 의 전단이 완전히 일어나기 이전에 유동형으로 이탈되어 떨어져 나옴으로서 전단에 소요되는 동력이 적게 되므로 가공 자체 소요동력이 줄어 든다 . 또한 빠른 속도로 chip 이 배출됨에 따라 chip 에 배분되는 발생열이 tool 과 workpiece 에 전달되는 열이적고 바른 feed 로 가공되므로 workpiece 에 누적되는 열이 적어 소재의 열 변형을 줄여주는 효과가 있다 .2. 고속가공의 특성 2.5 종래 가공과 고속가공의 비교2. 고속가공의 특성 2.5 고속가공의 적용범위2. 고속가공의 특성 2.6 고속 가공 종류 경 절삭 고속가공법 중절삭 , 고능율 절삭가공 고능율 사상 가공 절삭법 절입량을 적게하여 고속회전 , 고속가공 Z 축 절입이 크게 고속 , 고능율 절삭 주로 황삭 , 중삭에 이용하며삭가공은 절입량을 크게하고 Reverse 가공으로 중삭 가공을 한다 . 큰 Pitch 로 고능율 절삭가공3. 고속 가공기 3.1 고속가공기의 요구조건 - 주축의 고속화 ; Spindle 속도 (15000rpm 이상 ) 절삭 속도 (450m/min 이상 3650m/min 이하 ) - 이송계의 고속화 ; 이송 속도 (2.5m/min 이상 10.2m/min 이하 ) - Spindle - Tool Interface ; 7/24 Taper(BT) → Hollow Taper(HSK) - CNC 제어 기술 ; 고속이송에 따른 충격 및 과 이송 제어 기술3. 고속 가공기 3.2 고속 주축 System 3.2.1 일반 Spindle 의 구조 Spindle cartridge 와 Servo Motor 분리 동력전달장치 ( 벨트 , 기어 ) 의 진동 , 소음으로 고속회전 한계 (10,000rpm 이하 ) gear, bearing 등 동력 전달계의 과열에 의한 동력손실 및 정도 저하3. 고속 가공기 3.2 고속 주축 System 3.2.2 Built- in Spindle 의 구조 : Spindle cartridge 와 Servo Motor 일체형 동력전달장치 ( 벨트 , 기어 ) 가 없어 Compact 한 구조와 저 동력손실 , 저 소음으로 고속회전 가능 (15000rpm 이상 ) 고정베어링 ; 모터 및 베어링의 열원에 의한 스핀들 헤드의 열 변위 최소화 . 폐 루프 냉각시스템 ( 강제냉각 ) ; Motor 및 bearing system 적정 온도 유지 베어링 윤활 : 그리스 , 오일 미스트 , 오일 에어 , 오일 분사방식 , 세라믹 볼을 이용한 하이브리드 베어링 사용 등 영구 자석형 동기모터 ; 열 발생이 적다 . 유도기형 모터에 비해 약 90% 낮은 출력손실 측정시스템 : 전류 모니터링 , 냉각 및 윤활유의 유량감시계 , 위치 및 회전수 ( 속도 ) 조합의센서 , 진동감시 시스템 , 비접촉 위치 센서4. 고속 가공용 공구 4.1 공구재종의 발달사 4.2 공구 재종별 기계적 성질4. 고속 가공용 공구 4.3 공구 재종의 특성 탄소 공구강 ( Carbon tool steel ) : 탄소함량 0.6 - 1.5% 정도의 고탄소강으로 탄소함량에 따라 분류한다 . 보통 공작기계용으로 SK1, SK2 정도가 사용되고 고온경도가 약하고 그 사용범위는 매우 제한된다 . 300 - 3500C 정도에서 연화된다 . 합금 공구강 ( alloy tool steel ) : 탄소함량 0.75 - 1.5% 의 고탄소강에 소량의 Cr, W, Ni, v 을 1 종 이상 첨가하여 고온경도와 절삭성을 증가 시킨 것이다 . 특히 Cr-W 강은 담금질경도 및 고온경도를 높이고 내마모성이 크게 증가된다 . 4500C 정도에서 연화한다 . 고속도강 ( high speed steel ) : 고탄소강 ( C 0.7 - 1.6% ) 에 Cr, Mo, W, V 등을 첨가하여 바로 밑 ( 12500C ) 에서 담금질한 후 550 - 6000C 에서 뜨임 처리한 것이 고속도강이다 . 열처리가 매우 까다롭고 열처리에 따라 성능이 좌우된다 . 높은 경도와 고온내구성으로 약 6000C 정도까지는 경도가 크게 저하하지 않는다 . 주조 합금 ( cast alloyed hard metal ) : 비철함금 공구재료로서 단조할 수 없기 때문에 금속주형으로 주조한 후 그대로 연마하여 사용한다 . 경도가 매우 높고 열처리 할 수 없다 . 대표적인 경질주조합금으로 스텔라이트 ( stellite ), 페르싯 ( percit ) 등이 있고 스텔라이트의 경우 4000C 까지는 고속도강에 비하여 경도가 약간 떨어지지만 그 이상의 온도에서는 고속도강 보다는 오히려 硬하므로 절삭능력이 고속도강의 2 배 정도이고 800 - 9000C 정도에서 경도 A 스케일을 유지한다 . 고가이고 취성이 있고 충격에 약하다4. 고속 가공용 공구 4.3 공구 재종의 특성 소결 초경합금 ( sintered hard metal ) : 가장 널리 사용되는 공구재료로서 W, Ti, Ta, Mo, Zr 등의 탄화물 분말에 등의 금속결합제를 첨가하여 가압 성형한 후 소결시킨 분말야금제품이다 . 경도가 매우 높아 연마가 곤란하므로 소결한 그대로의 형태가 완성제품이 된다 . 세라믹 ( ceramic ) : 산화알루미늄 (Al2O3) 분말에 산화물 (Si, Mg) 또는 탄화물 (Ti) 을 소량 첨가하여 성형소결한 공구재료로서 10000C 에서도 상온경도의 90% 이상을 유지하며 연화온도는 15000C 정도이다 . 다이아몬드 : 비철금속 및 비금속재료의 절삭에 매우 적합하고 연삭숫돌의 보정등에도 사용된다 . 보통 고속의 절삭속도에서 절삭깊이와 이송량을 매우 적게 하여 초정밀 다듬질 가공에 사용한다 . 절삭속도를 낮추고 중절삭을 하면 절삭열이 많이 발생하고 다이아몬드팁을 손상시킬 수 있다 . 서어밋 공구 ( Cermet tool) : 일반적으로 TiC 분말에 Ni 을 첨가하여 가압 성형하고 소결한 것 . TiC 와 Ni 의 결합력을 강한 접착성을 부여하기 위해 Ni 와 거의 같은 양의 Mo 이 첨가된다 . 이 TiC+Ni+Mo 계 서어밋은 고온경도 , 내용착 , 내산성이 초경에 비해 높고 절삭 성능은 우수하지만 인성에 약한곳이 있어 이것의 사용에 고도의 기술을 요한다 . cBN : 다이아몬드 다음가는 경도 , 열 전도율을 갖는 cBN 은 , 철계통의 재료와의 반응성이 적고 열에 대한 화학적 안전성이 다이아몬드보다 뛰어나다 . 때문에 다이아몬드에서는 불가능했던 철계통의 금속가공을 할 수 있는 공구재료로서 주목되어왔다 . cBN 은 천연으로 존재하지 않고 다이아몬드와 같은 고온 , 고압조건에서 인공적으로 합성된다 . 합성된 분말상태의 cBN 을 바인더를 사용하여 고온 하에서 소결한 cBN 소결체가 1970 년대에 GE 와 스미또모 전공에서 개발되었다 . 이 cBN 소결체 공구의 출현으로 그때까지 곤란하였던 각종 철계통 고경도재료의 고속절삭이 가능하게되었다 . 특히 주철 (cast iron) 과 각종 합금강 및 절삭용 강철 등의 가공능률이 비약적으로 향상하여 자동차산업을 비롯한 기계가공업계에 큰 기여를 하게되었다5. 고속가공 동영상6. 기대효과{nameOfApplication=Show}
주제 : 로봇 분류 소속: 학과: 학번: 이름:ROBOTICS로봇 분류 (Robot Classification)- 내 용 - 3.1 로봇의 분류 3.2 메니플레이터의 기하학적 구조 3.3 로봇 시스템의 자유도 3.4 동력공급장치 3.5 운동의 형태 3.6 로봇의 경로제어 3.7 로봇의 지능레벨ROBOTICS3.1 로봇의 분류▶ 산업용 로봇의 분류ROBOTICS3.2 팔 기하학1) 직교 좌표형 (rectangular or cartesian coordinated) 2) 원통형 (cylinderical or post type coordinated) 3) 구형 (spherical or polar coordinated) 4) 관절 좌표형 (jointed arm or revolute coordinated) 5) SCARA (selective compliance assembly robot arm)▶ 팔 기하학에 따른 분류원하는 지점에서 작업 수행 원하는 지점으로 물건 이동ROBOTICS직동(직선운동)선 회회 전▶ 동작 기호ROBOTICSROBOTICS1) 직교 좌표형(rectangular or cartesian coordinated)3차원 작업범위직교 좌표형ROBOTICS▶ 직교 좌표형의 응용분야- 픽 플레이스 (pick and place) 작동 - 점착성의 응용 - 조립과 부조립 - CNC선반과 밀링의 자동장착 - 정밀검사 - 일반적인 기계작업 - 핵재료 취급 - 원격작동 오염제거 - 로봇을 이용한 X 선과 중성자 방사선 사진 촬영 - 표면마무리 가공작업 - 용접 - 물분사 절단오버헤드 크레인ROBOTICS2) 원통형 (cylinderical or post type coordinated)3차원 작업범위원통 좌표형ROBOTICS▶ 원통 좌표형의 응용분야- 조립 - 코팅 응용 - 컨베이어 팰릿(pallet) 운송 다이 캐스팅 일반적인 물류이송 - 주물과 단조 응용 - 사출 성형 - 부품 장착 및 탈착 - 픽 플레이스 작업건설 크레인ROBOTICS3) 구형 (sphericaled)3차원 작업범위구 좌표형ROBOTICS▶ 구 좌표형의 응용분야- 다이 케스팅 - 딥 코팅 (dip coating) - 단조 - 유리공정 처리 - 열처리 - 사출성형 - 공작기계 공구 장착 - 물류이송 - 부품청소 - 적재와 하역훅 레더ROBOTICS4) 관절 좌표형 (jointed arm or revolute coordinated)관절 좌표형3차원 작업범위ROBOTICS▶ 관절 좌표형의 응용분야- 자동 조립 - 다이 캐스팅 - 공정 검사 - 부품 및 장치의 장착 및 탈착 - 기계 비전 - 재료 절단 - 재료 절삭 - 도장 및 접착제 도포 공정에 응용 - 적재굴삭기ROBOTICS5) SCARA (selective compliance assembly robot arm)3차원 작업범위SCARAROBOTICS▶ SCARA형의 응용분야- 관절형 로봇과 동일 - 구멍안에 물체를 삽입하는 작업에 유용스탠드 램프ROBOTICS▶ 머니플레이터 형상 비교ROBOTICS3.3 자유도자유도는 계(system)의 운동이나 상태변화를 정하는 변수 중 상호 임의로 변화 할 수 있는 변수의 수▶ 3차원 공간- x - y - z - θ (pitch angle) - φ (roll angle) - ψ (yaw angle)자세정보위치정보6자유도ROBOTICS▶ 로봇과 인간의 손 비교구 성자유도형 상기 타- 27개 뼈 (손목 8, 손바닥 5, 손가락 14)- 22 자유도- 35개의 근육으로 제어- 회전축, 슬라이딩 팔, 그리퍼- 6자유도 (대부분 3~5 자유도)회전이동방사이동롤요피치수직이동ROBOTICS3.4 동력 공급장치1) 전기 공급장치 2) 공압 공급장치 3) 유압 공급장치 4) 전기기계 동력 공급장치▶ 동력 공급방식전기식 50%공압식 33%유압식 17%- 전기식이 가장 많이 사용 - 전자 서보 유닛의 동력과 내구성 향상 증가추세ROBOTICS1) 전기 공급장치- Stepping motor : 개루프 시스템(비서보)에 사용 - Servo motor : 대부분의 다축 로봇에 사용 (직장치 : 하모닉 감속기, 웜기어, 원통기어, 볼나사, 타이밍 벨트 요구사항 - 운동변환 : 회전운동 - 직선운동 랙 피니언 기어, 볼 스크루, 피스톤 크랭크, 벨트구동 - 작업하중 능력 한계 (300lb) - 폭발성 환경에서의 사용 제한· 소형화 · 저중량 · 큰 토크용량 · 고정밀도 · 적은 백래쉬ROBOTICS2) 공압 공급장치- 자중이 가볍다 - 말단장치에 동력 공급 - 정밀도가 낮은 저하중에 응용 - 낮은 효율 및 강성 - 높은 정밀도에 한계3) 유압 공급장치- 큰 동력 제공 - 적당한 속도로 큰 부하 이송 - 작업환경에 대해 사용제한 없음 - 폭발위험 환경에도 사용가능 - 에너지 저장시스템 필요 - 펌프, 어큐뮬레이터 - 누유에 의한 효율저하 - 유지보수 어려움 - 환경문제 야기ROBOTICS4) 전기기계 공급장치- 전형적인 형태 - 교류서보모터의 적용이 증가하는 이유· 서보모터 · 스테핑 모터 · 펄스 모터 · 선형 및 회전형 솔레노이드 · 동기모터· 신속함 · 정확한 위치 결정 · 높은 정지 토크 · 작은 프레임, 경량ROBOTICS3.5 운동의 형태▶ 머니플레이터의 지점간 이동 운동 종류1) 비틀림 회전운동 (slew motion) 가정 단순한 운동형태로 명령을 받으면 어떤 위치에서 다른 위치로 설정된 속도로 이동 2) 관절 보간운동 (joint interpolated motion) 로봇 제어기가 각 관절이 명령된 속도로 최종 행선지에 도달하는 데 걸리는 시간을 계산하며 그 중 가장 최대시간을 선택하여 사용 비틀림 회전운동에 비해 관절 속도가 낮으며, 로봇의 유지보수가 용이ROBOTICS3) 직선 보간운동 (straight line interpolation motion) 말단장치의 끝단이 직교 좌표계에서 정의된 직선경로를 따라 이동 직교 좌표형 로봇을 제외하고 제어기가 수행할 계산량이 많고, 빠른 속도의 제어기가 요구됨 아크 용접, 구멍에 핀 삽입, 직선경로 물류배치에 유용YX0(xi, yi)(xi +1, yi)(xi + 1, yi + 1Pe 이동시 - 직선의 방정식은 - 판별식 D = 또는 xeyi - yexi - 현재 위치좌표가 (xk, yi) 일 때 D k,i = xeyi – yexk ① D k,i ≥ 0 일 때 (+x축 방향) : 직선 위(A 영역) x k+1 = xk + 1, D k+1,i = D k,i - ye ② D k,i ＜ 0 일 때 (+y축 방향) : 직선 아래(B 영역) y i+1 = yi + 1, D k,i+1 = D k,i + xey x ye xeyi xi ye xeROBOTICS4) 원호 보간운동 (circular interpolation motion) 제어기가 3개 지정된 위치들의 원호상의 점들을 정의 필요 로봇의 이동은 실제로 짧은 선분으로 이루어져 있다.YX0Pe(xe, ye)Ps(xs, ys)rr▶ Ps - Pe로 이동시 (원점을 중심으로) xs² + ys² = r² 또는 xe² + ye² = r² 판별식 D = (xi² + yi²) – (xs² + ys²) 임의의 점 (xi, yi) 가 원호의 바깥쪽에 있으면 D 0 원호상에 있으면 D = 0 원호의 안쪽에 있으면 D 0 - 현재 위치좌표 (xk, yi) 에서 D = (xk² + yi²) – (xs² + ys²) ① D k,i ≥ 0 일 때 (-x축 방향) : 원호 바깥쪽 x k+1 = xk - 1, D k+1,i = D k,i – (2xk – 1) ② D k,i ＜ 0 일 때 (+y축 방향) : 원호 안쪽 y i+1 = yi + 1, D k,i+1 = D k,i + (2yi + 1)ROBOTICS3.6 로봇의 경로제어▶ 산업용 로봇의 경로제어 시스템의 종류로봇 관절의 상대적인 위치를 가리키기 위해 서보 제어를 사용하는 대신으로 시 퀀스 장치와 함께 리미트 스위치 또는 기계적 멈춤장치에 의해 제어 각 축이 2개의 끝점으로 제한되는 간단 한 운동 사이클에 적용 (pick place) 가정 낮은 제어 수준이며, 저거, 유지보 수가 용이 - 보통 공압으로 작동pick place 운동1) 제한 시퀀스 (limited 지점간 (point to point)임의의 지정된 지점에서 다른 지점으로 이동, 지정된 점에서만 멈춤 서보기구에 의해 구동되는 지점간 제어로 봇은 지정된 지점에 멈추기 위해 전위차 계(potentiometer)에 의해 제어 교시 펜던트(teach pendant)에 의해 원 하는 지점을 기억하게 하여 반복적으로 그 지점에 도달할 수 있도록 한다.programmed point지점간 제어- 점용접, 조립, 연삭, 검사, 운반 및 하역, 장착 및 탈착에 응용ROBOTICS3) 제어경로 (controlled path)점 A제어경로비제어경로점 Bx, y motor 동일속도x motor는 y motor의 x/y배 속도xy- 지점간 제어가 더욱 정밀하게 제어되는 전문적인 제어방법 제어경로 로봇은 2개의 학습된 지점들 사이의 적합한 선분(segment)을 기하 학적, 대수적인 용어로 지정 - 용접, 드릴링, 연마 및 조립작업 등에 응용ROBOTICSΔtΔtprogrammed point연속경로 제어4) 연속경로 (continuous path)- 지점간 운동의 확장으로 더 많은 지점들이 필요, 경로는 호, 원 또는 직선 - 많은 지점들로 로봇의 경로는 매끄럽게 나타나며 연속경로 운동은 끝점의 위치 결정보다는 경로 이동제어에 관심 - 정확한 경로뿐만 아니라 속도까지 기억 - 스프레이 도장, 아크 용접 등에 응용ROBOTICS3.7 로봇의 지능레벨- 폭 넓은 범위의 시스템과 이용 가능한 특징 - 오퍼레이터와 유지보수 전문가를 위한 필요 훈련의 강도▷ 보통기술 그룹 ▷ 첨단기술 그룹▷ 보통기술 그룹관절의 상대적인 위치를 알기 위해 서보 제어를 사용하지 않는 대신 구동부의 좌표를 알고 시간에 따른 시퀀스 장치와 함께 리미트 스위치나 기계적 멈춤장치로 제어 -- 비서보 제어, pick place robot(stop-to-stop 또는 bang-bang)▷ 첨단기술 그룹정교한 센서와 복잡한 프로그래밍 언어를 사용 -- 서보제어 지능제어 (시각과 촉각능력 제공 - 상황변화에 즉시 대응){now}
제목산업용 로봇의 이해와기술 분석 응용소 속작성자◈목차? 산업용 로봇의 이해-산업용 로봇의 구성-산업용 로봇의 종류?로봇의 기술?산업용 로봇의 기술- 구동기술- 제어기술?산업용 로봇의 응용-응용 분야?산업용 로봇의 지능화 기술 현황1 산업용 로봇의 이해산업용 로봇의 80%가 직렬형 매니 퓰레이터라고 한다. 산업용 로봇은 인간의 팔에 해당하고, 고정된 장소에서 매니퓰레이션을 담당하는 매니퓰레이터 와 인간의 다리에 해당하고, 바퀴 등에 의하여 이동로봇이 있다. 여기서 매니퓰레이터를 구분하자면 크게 직렬형 과 병렬형 으로 나뉜다. 일반적으로 직렬형 로봇이 주류를 이루고 있다.직렬형은 로봇을 구성하는 조인트 또는 관절이 로봇 베이스에서 끝까지 직렬로 연결 되어 있어 엔드이 펙터 에서 아래쪽 베이스로 이동함에 따라 운동이 증폭되는 특성을 가지고 있다.직렬형 매니퓰레이터를 구성하는 조인트는 크게 직선운동을 하는 프리즈메틱 조인트 와 회전운동을 하는 로테이셔널 조인트 으로 구분된다. 이두가지의 조인트가 각각 몇 개가 사용되었는지, 그리고 어떻게 연결되었는지에 따라서 로봇의 타입이 정해지고 구조적 운동 특성이 결정된다.1) 산업용 로봇의 구성산업용로봇은 풍부한 자유도의 움직임과 충분한 속도와 정밀도를 부여 하고 사용자의 의지에 따라서 의미가 있는 움직임이 되어야 하는 데 로봇의 구성은 기구부 혹은 구동 부, 제어부 및 감각 인식부로 대별 된다. 기구부는 작업 기능 즉 동작기능, 파지기능, 이동기능을 수행하는 부분으로 인간의 팔에 해당하는 매니퓰레이터와 본체를 이동시 키기 위한 다리 기능을 가진 구동부로 이루어진다. 제어부는기구부에조작신호를보내 주는 것으로 제어기능은 동작 제어기능과 교시기능 으로 나누어진다.동작제어기능은 산업용 로봇의 움직임을 제어하는 동작순서 제어기능으로 이루어지며, 교시 기능은 산업용 로봇에 미리 작업내용을 정확하게 가르쳐주고 기억시켜 필요할 때 동작기능을 할 수있게 하는 기능을 말한다.로봇의 감각 인식부는 계측기능과 인식기능을 갖고 있으며, 계측기능은 입니다.그림에서 보시는 각각의 직선축을 X, Y, Z축으로 조립한 것으로 보시면 됩니다.Z축에 회전축을 붙여 4축으로 사용하는 경우도 있습니다.인간과 가장 익숙한 직각좌표계이므로 사용자가 쉽게 티칭할 수 있다는 점이 가장 큰 장점입니다.?특징:직선운동을 기본으로 하기때문에 각 운동방향으로 완전히 독립되어 있다는 것따라서 작업영역의 모든 위치에서 기구학과 동역학이 변하지 않으므로 균일한 제어특 성을 가지며 제어가 간단하고, 위치에 따른 반복정밀도가 우수하다.또, 모듈별로 판매되므로 쉽게 적용할 수 있기에 산업현장에서 많이 쓰이는 로봇이다.이 로봇은 전자부품의 조립, 용접, 납땜, 기계내부의 물체 반송등 여러분야에 이용된다수평다각절로봇:거의 SCARA로봇(Sele ctively Compliant Arm for Robotic Assembly)으로 많이들 알 고 있는 로봇이다.1. 2축이 중력의 방향으로 평행하고 3축이 Z방향으로만 움직이고, 따라서 두 회전축 에 직각인 수평면에서의 운동은 매우 빠르다는 장점이 있다.직교좌표로봇보다는 처음 두 회전축의 직각인 평면에서의 운동이 더 빠르므로 싸이클 링 타임이 짧아 더 높은 생산성을 가진다.또 가반중량을 크게 가져갈 수 있어 상대적으로 무거운 물건의 반송도 가능하다.자동차공장의 라인과 라인사이에 부품반송, 유리공장의 유리 반송 등에 쓰인다.?그외 기능의 수준에 따른 분류?수동 머니퓰레이터형 : 사람이 직접 조작으로 할 수 있는 로봇.?머니퓰레이터형 : 인간의 팔이나 손의 기능과 유사한 기능을 가지고 대상물을 공간적으 로 이동시킬 수 있는 로봇.?시퀸스 로봇형 : 시퀸스 회로로 미리 설정해 놓은 조건과 순서 및 위치 등에 따라 동작 의 각 단계를 진행할 수 있는 로봇.?플레이 백 로봇 : 미리 사람이 작업의 순서와 위치 등의 정보를 머니퓰레이터를 움직여 ? 입력해 기억시켜 두고, 필요에 따라 읽어 내어 작업을 할 수 있는 로봇?수치 제어 로봇 : 작업의 순서와 위치 등의 정보를 수치 제어에 의해 명령되는 대로 작 업을 할 되며 4방향 작업을 할 수 있는 로봇.로봇의 기술mechanism제어기Positioning device 주변장치 으로 구성program3차원 공간의 positioning deviceMechanism (anthropomorphic)주변장치,program등으로 구성Robot의 구조와 형상Body 몸통 3자유도 6자유도Arm 손목 3자유도Wrist → end effector가 붙음Body ArmWristJointEnd effector?산업용 로봇 적용기술지능형 로봇의 경우, 행동 순서에 따른 적용기술을 분류했지만, 산업용 로봇은 하드웨어 적인 측면에서 적용된 기술을 살펴보도록 하겠다. 산업용 로봇은 크게 구동장치, 로봇 팔, 제어장치, 센서 등으로 구성된다.*구동기술로봇의 구동기술 로는 로봇 액추에이터(Actuator)를 중심 으로 한것 으로 액추 에이터의 종류는 공압식, 유압식, 전기식, 및 기계식이 있는 데 전기식은 출력은 작으나 제어성, 신뢰성이 좋고 값도 비교적 저렴하여 제일많이 쓰이고있다. 유압식은 출력이 크고 응답성도 좋으나, 가격이 고가이고, 공압식은소형 으로 비교적 출력이 높고 가격도 저렴하나 제어성, 응답성이 전기식 이나 유압식에 비하여 떨어지는 편이다.*산업용 로봇의 구동장치구동장치는 전기 등의 에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 장치이며, 주로 저장할 수 있는 여러 형태의 에너지를 역학적 에너지로 변환해 특정한 작업을 수행할 수 있도 록 해주는 역할을 한다. 구동장치는 제어장치와 함께 로봇의 성능을 크게 좌우한다.*전기 모터대부분의 산업용 로봇은 전기 모터로 구성돼 있다. 전기 모터는 교류 모터와 직류 모 터로 구분할 수 있고, 다시 교류 모터는 동기 모터, 비동기 모터로 구분된다. 직류 모터는 브러쉬 타임 모터와 노브러쉬 타입 모터로 구분된다. 운동방법에 의해 회전 형모터와 선형 모터로의 구분하기도 한다.일반적으로는 회전형 모터를 로봇의 팔에 연결해 원하는 작업을 가능하게 하며, 직선 운동이 필요한 경우 웜 기어나 볼 스크루 시스템을 이용하게 이 있고, 고급 제어이론을 적용하기 위한 수학적 모델을 구하기도 어렵다. 그러 나 기존의 전기 모터와는 비교할 수 없는 나노 수준의 높은 분해능과 빠른 응답 특 성을 보이므로 오픈 루프 제어만으로도 위치결정 성능에서 큰 효과를 볼 수 있다. 압전 액추에이터는 큰 작업 영역과 힘을 가지고, 높은 위치결정 정밀도를 갖는 복합 구동 방식의 로봇에 주로 적용된다.제어기술로봇제어의목적은로봇을원하는경로를따라움직이도록하는것이다. 로봇의 각 관절 에서는 모터 제어를 필요로 하는데 다음의 4가지 과정이 필요하다.- 교시: 로봇의 작업공정을 기억시키기 위하여 교시한다.- 기억: 작업공정을 기억시킨다.- 재생: 기억 되어 있는 내용을 읽어 내어 액추에이터에 구체적으로 명령한다.- 조작: 개개의 액추에이터에 주어진 신호에 실제의 동작을 행하게 한다.산업용 로봇을 생각할 때 교시 및 기억을 위하여 산업용 로봇의 기능에 따라서 각축의 좌표, 그립의 자세와 같은 단위 작업 및 정지간의 시간이 설정된다. 실제의 작업은 이러한 단위 작업의 내용에 따라 액추에이터에 신호를 보낸다. 이에 따라 위의 4과정에 대하여 각종의 단위작업을 조합하는 순서 정보와 각축의 위치 결정을 위한 위치정보 그리고 시간 정보가 필요하다.*산업용 로봇의 제어장치산업용 로봇을 제어하기 위해서는 작업 사양이 결정돼야 하고, 작업사양이 정해지면 그에 따라 로봇이 움직이는 경로를 생성해야 한다. 로봇의 제어는 원하는 목적을 실행 하기위해 각 관절 입력을 결정하는 것으로, 제어 방식은 주위 환경과의 물리적 상호작 용의 유무에 따라 크게 위치제어(Position Control)와 접촉제어(Interaction Control)로 나눌 수 있다.*위치제어 방식위치제어 방식은 로봇의 말단장치 외부와의 접촉이 거의 없는 작업, 즉 자동차의 도장 공정, Pick &Place 등과 같은 작업을 수행하는 경우에 주로 사용된다. 대부분의 산업용 로봇이 이 제어방식을 사용하는데, 위치제어 방식은 관절공간에서의 제어와 작업공간에 서의 제어로 나 미리 역기구학을 통한 해를 찾는 과정에서 로봇 매니퓰레이터가 갖는 특이점(Singularity)을 예측할 수 있는 장점이 있다.*작업공간 제어작업공간에서의 제어는 스프레이 페인팅과 같이 로봇의 말단장치가 계속적으로 주어 진 궤적을 추종해야 하는 작업에 주로 사용된다. 작업공간에서의 위치제어 기법은 주어진 말단장치의 경로에 대해 직접적으로 제어기를 구성하고 이를 관절공간 으 로 전환시켜 로봇을 제어하는 방법이다. 이 과정에서 복잡한 로봇의 역기구학의 해를 구하는 대신에 비교적 간단한 순 기구학에 의해 제어기의 매개변수를 구하게 된다. 이 방법은 사용자가 로봇의 움직임을 쉽게 예측할 수 있고, 접촉제어 기술의 설 계와도 밀접한 관련이 있어 많은 로봇의 제어기가 이 방법을 채택하고 있다. 그러 나 작업공간에서 관절공간으로의 전환 과정에서 발생할 수 있는 로봇의 특이점을 실시간으로 해결해야 하는 문제가 있다.*접촉제어 방식로봇 매니퓰레이터가 외부 환경과 접촉하며 작업을 수행하는 경우에는 접촉제어를 수 행하는 것이 바람직하다. 기계가공 작업이나 조립작업의 경우 작업대상에 대한 접 촉력을 측정하면 로봇의 무리한 동작에 의한 말단장치나 작업물체의 파손을 방지할 수 있고, 위치제어에서 기인하는 오차 등에 의한 로봇의 오동작을 보상할 수도 있다. 접촉제어 방식에는 하이브리드 위치 및 힘 제어 방식과 임피던스 제어 방식이 있다.*하이브리드 제어 방식하이브리드 방식은 작업공간을, 위치를 제어하기 위한 공간과 접촉력을 제어하기 위 한공간으로 분리하고, 각각의 공간에 대해 적절한 서보 제어기를 구성해 이를 각 관절 에 부여하는 방법이다.위치제어 기법으로는 주로 비례 미적분 제어기를 사용하고, 힘제어 기법으로는 비례 적분 제어기를 사용한다. 하이브리드 방식은 분리된 각 작업공간에 대해 원하는 위 치나 접촉력을 정확히 제어할 수 있는 장점이 있으나 작업공간의 결정을 위한 알고 리즘이 필요하고, 외부의 기하학적 모델 변수 등의 정확도에 의해 그 성능이 결정 되는 단점이 있다.*임피던스 .
1.로봇이란 : 사전적인 의미: 로봇이란 사람의 손 발과 같은 동작을 하는 기계 인조인간이 라고도 한다.IFR정의 : 고정 또는 움직이는 것으로서 산업자동화 분야에 사용되며 자 동제어되고 재프로그램이 가능하고 다목적인 3축 도는 그 이 상의 축을 가진 자동조정장치2. 로봇이란 말의 유래‘로봇’이라는 말은 체코어 로보타(robota)로 시작.로보타 = 체코어로 ‘강제적 노동’, ‘노예’ 란 뜻을 가짐1920년 체코의 희곡작가 카렐차펙 의 희곡 "Rossum's Universal Robots(로섬의 만능로봇) 을 발표한 이래 사람들의 관심을 가지게 됨.3. 고대의 로봇① 기원전 1세기경 알렉산드리아의 기계학자 혜론이 증기, 동물 또는 사람의 힘을 이용해 문을 열거나 파이프 오르간을 연주하는 기계를 설계함.② 1세기경, 안티사이테라로 알려진 그리스 컴퓨터는 두 개의 회전하는 바퀴 축을 이용하 여 행성, 태양, 달의 위치를 예측하는데 도움을 줌.③ 4세기경 이슬람 권에서는 별의 위치, 시각, 경위도를 관측하는 천문기계 아스트롤라베 가 있었음.④ 13세기경 페르시아의 알 자자리는 물을 끌어 올리거나 음식을 제공할수 있는 기계를 설계함.⑤ 14세기경 스트라스부르 성당의 첨탑에 매일 정오에 날개를 퍼덕거리며 부리를 벌리고 혀를 내밀어 소리를 내는 수평아리 기계가 설치됨.3. 로봇의 특성① 스스로 움직일 수 있는 작동성② 주어진 일을 꼼꼼하게 처리할 수 있는 업무수행의 정교성③ 다른 물체나 사물, 또는 도구를 들어서 운반할 수 있는 운반성④ 데이터와 프로그램에 의한 인공지능④ 비디오/오디오 센서 및 촉수 등을 이용한 감각능력3. 로봇의 3원칙① 로봇은 어떤 경우에도 인간에게 해를 끼쳐선 안된다.② 로봇은 인간에 의해 주어진 명령에 불복해서는 안된다.(단, 첫 번째 원칙을 지키기 위한 경우는 예외가 될수 있음.)③ 로봇은 첫 번째 원칙과 두 번째 원칙을 위배하지 않는 범위에서 자기 자신의 존재를유지하며, 주어진 업무를 수행할수 있어야 한다.4. 초창기 로봇의 사용 용도기원적으로 로봇들은 독성이 강하거나 방사능을 함유한 물질을 다루는 작업, 용광로에 고온의 재료들을 집어넣거나 꺼내는 작업 또는 고온의 재료를 가공하는 작업 등과 같은 인간에게 유해한 작업환경에서 사용되었음.4D(dull, dirty, dangerous, difficult) 와 4H(hot, heavy, hazardous, humble) 작업에 로봇이 주로 사용되었다.5. 로봇의 분류1) 용도에 의한 분류산업용 로봇 : 로봇의 한 종류로서 인간을 대신하여 작업현장에서 노동을 행하는 기계.①산업용 로봇의 종류직각 좌표 로봇: 고정도의 볼스크류/ 벨트를 사용한 로봇, 켄트리 로봇 은 직각 조합으로 주고 자동차용리니어 로봇: 리니어 모터를 채용하고, 고속도, 고정도 로봇
산업용 로봇이해와 기술분석
로봇, 로봇 역사와 용도 분, 로보타
