최근 산업현장에서 작업의 정밀도에 대한 요구가 높아지면서 산업용 로봇의 정밀위치제어에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 정밀 위치제어가 요구되는 산업용 로봇에서 외란은 로봇의 성능에 영향을 미치는 중요한 요소 중의 하나이다. 본 논문에서는 다관절 로봇에 사용되는 AC서보 모터의 고강성 정밀 위치제어를 위해 외란 변화에 대한 강인한 제어를 할 수 있는 외란 관측기와 파라메터 변동에 따른 보상 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실험을 통해 외란 변화에 대해 정밀한 위치제어가 가능함을 보였다. 또한, 다관절 로봇의 각 축에 적용되고 있는 AC서보 모터의 PID 제어기와 제안된 알고리즘과의 비교를 통해 부하 변동에 따른 두 제어기의 차이점을 보였다.
본고에서는 도심지역을 주행하고 있는 차량의 정확한 위치정보를 획득하기 위한 정밀 측위 시스템 기술과 개발현황을 소개한다. 그리고 위성항법 기반의 정밀 측위 시스템에서 발생하는 측위 오차를 줄이고 위성 신호의 음영지역에서도 차량의 정밀한 위치 결과를 얻기 위하여 차량용 센서를 융합하는 정밀 측위 기술과 개발현황을 알아본다.
MBC 기술연구소 산하 기술정보사업팀에서는 수 센티미터 이하의 오차정밀도를 요구하는 측지측량, 3D 건설기계 제어 등의 응용분야부터, 극도의 서비스 안정성을 요구하는 자율주행차, 드론 등의 응용분야에 걸쳐 정밀위치 보정정보를 제공하는 'MBC RTK' 상용서비스를 실시하고 있다. 본 고에서는 MBC의 정밀위치측위 서비스인 'MBC RTK' 서비스를 소개하고, 자율주행차의 적용적합성을 설명하고자 한다.
본 논문은 아날로그형 자기위치 장치(magnetic positioning system)의 개발과 퍼지 추론 시스템(FIS: fuzzy inference system)을 통한 정밀도 향상에 관한 것이다. 자기위치 장치는 무인운반차(AGV: automatic guided vehicle)의 자기-자이로 유도장치(magnet-gyro guidance system)에 사용되는 장치로, 바닥에 매설된 자석의 위치를 계측하는 장치이다. 기존의 판매되고 있는 자기-자이로 유도 장치는 외국에서 독점 판매되고 있어, 국내에서는 가격이 매우 비싸다. 또한, 자기위치 장치에 디지털 타입의 단극성 홀센서를 이용하기 때문에 위치측정 정밀도가 낮다. 이에, 본 논문에서는 자기위치 장치를 직접 개발하였고 퍼지 추론 시스템을 통해 자기위치 장치의 정밀도 향상시켰다. 실험은 직접 개발한 아날로그형 자기위치 장치를 이용하였으며, 기존의 위치측정 방법과 제안된 방법의 성능을 비교하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 자기위치 장치의 정밀도를 향상시킴을 확인하였다.
본 논문에서 컴퓨터 하드디스크 드라이브의 헤드 위치 정밀서보제어를 위한 하드 디스크 드리아브의 구조변경을 연구하였다. 구조변경을 위하여 충격 햄머를 이용한 모두드시험을 수행하였으며, 실험에 의한 전기적인 Bode plot을 얻었다. 전기적인 Bode plot과 기계적인 주파수응답함수를 비교하여 전기적인 Bode plot에 나타나는 피크들의 원인을 규명하였고, 모우드해석을 바탕으로 Bode plot상의 피크의 크기를 줄이고 고주파영역으로 옮기기 위해서 베이스 구조물을 수정하였다. 이러한 구조변경을 통해 하드 디스크 드라이브의 헤드위치 서보제어 특성을 개선하였다.
최근 자율주행차와 같이 고정밀의 위치 정확도를 요구하는 기술이 개발됨에 따라 정확도가 높은 위치정보 교환 기술 또는 위치참조방법 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 정밀전자지도를 이용하는 차로 수준의 위치참조방법 프레임워크를 제안하고, 새로운 위치참조방법을 구현, 분석 및 평가할 수 있는 툴(tool)의 설계 및 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 위치참조방법의 필요성과 정의, 그리고 정확도 높은 위치 정보의 교환을 위한 정밀전자지도의 기본 구조를 제안하고, 이를 기반으로 차로 수준의 위치참조방법을 위한 프레임워크를 제시하였다. 프레임워크의 실제 구현 및 테스트, 분석을 위해 필요한 분석 평가 툴을 개발하기 위해 기본 아키텍처 설계 및 그에 따른 실제 C/C++ 기반의 윈도우 응용 프로그램 개발을 수행하였다. 마지막으로 분석 평가 툴을 이용해서 이종 정밀전자지도 간의 위치 정보를 교환하는 테스트를 통해 그 실효성을 검증하였다.
본 논문은 유도기의 정밀위치제어를 얻고자 외란 변화에 대하여 정밀위치 제어를 할 수 있는 외란 관측기를 적용하였다. 제안된 알고리즘은 외란 변화에 대한 유도전동기의 정밀 제어에 강인함을 보이고 있다. 모든 게인의 튜닝은 디지털 제어 이론에 입각하여 이산 영역에서 구하였다. 또 시뮬레이션은 시뮬링크를 사용하여 그 구성을 매우 간편하게 하였다. DS1102 보드를 이용한 유도기 정밀위치 제어 결과는 제안된 시스템의 유용성을 보인다.
정밀위치결정 기구는 정밀가공기, 계측기기, 반도체 제조장치등의 각종산업기기에 있어 중요 장치로 많이 이용되고 있다. 반도체 회로의 고정밀화, 고집적화, 가공기의 고정도화와 함께 위치결정기구의 기술은 매년 엄격해지고 있다. 현재는 0.1 -0.01 .$\mu$ m의 정도가 요구되고 있어 이에 대응할 수 있는 고정밀 미동제어 위치결정 제어에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 고정도와 함께 대스트로크(Stroke)를 가지며, 동시에 고속동작의 실현이필요하다. 따라서 이런 여러 성능을 만족시키는 것은 고부가가치 산업에 있어 매우 중요한 조건 중의 하나이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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