In this work, a master-slave manipulator system which will be used for handling objects contaminated by radioactivity has been addressed. The links of manipulators are driven independently by individual motors installed on the base and the driving torque is transmitted through pre-tensioned tendons. Since the measurable variables are the positions and rates of master/slave motors, only a constrained specific bilateral control structure is available. In the consideration of the flexibility of the tendon and constrained control structure, we derived a necessity for tendon design to prevent uncontrollable vibration mode through a modal analysis. Based on a reduced rigid body model, a control design was suggested and tendons were selected. The feasibility of the proposed analysis and tendon design were verified along with some simulation results.
In this study, position tracking and force reflection control of a master-slave manipulator which will be used for handling objects contaminated by radioactivity has been addressed. Since available measurements concerning on dynamic motion of the master-slave manipulator are restricted, a simple constrained control structure was suggested. In the consideration of the uncertain dynamic behaviors of the slave manipulator which is dependent upon mass and shape of work pieces grasped and dynamic properties of the environment contacted, a simple structured sliding mode control was suggested to guarantee robustness with respect to parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control was applied to a 1-DOF master-slave link system. The control performances were verified along with some computer simulation results.
고감속비의 관절을 갖는 고하중 조작기를 원격조작 힘반영 제어시스템의 슬레이브 조작기로 사용할 경우에는 마스터 조작기에 비하여 느린 동특성으로 인해 슬레이브 조작기의 제어입력에 포화가 빈번히 발생한다. 슬레이브 조작기가 유연성을 갖도록 설계한 경우에도 제어입력이 포화되면 위치제어루프가 끊어지기 때문에 시스템이 불안정해지고 슬레이브 조작기가 물체에 강하게 접촉하는 경우가 발생하며, 유연한 힘제어 성능을 얻는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 고하중 원격조작기에 대해 제어입력의 포화를 고려한 힘반영 유연성 제어기법을 제안한다. 제안하는 힘반영 유연성 제어기법은 제어입력의 포화를 가지는 원격조작기에 대하여 안정한 힘반영 성능과 함께 정밀한 위치제어와 유연성제어 성능을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 제안한 제어기법의 안정도를 해석하였고 실험을 통하여 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 마스터 장치와 슬레이브 장치로 구성된 대기 전력 제어 시스템을 구현한다. 마스터 장치의 RFID 카드의 인증여부에 따라 슬레이브 장치의 릴레이를 제어한 후에 전원 공급을 차단함으로써 대기전력이 관리된다. 마스터 장치는 RFID 인터페이스 및 무선 통신 모듈을 내장하고 있고, 마스터 장치 1개에 대해 n개의 슬레이브 장치가 무선으로 연계되며 각각의 슬레이브 장치는 전력제어에 필요한 동작을 독립적으로 수행한다. 슬레이브 장치에 수동으로 전력을 on/off 할 수 있는 기능과 스위치 조작을 통해 마스터 장치에 사용자 ID를 등록하는 기능을 구현했다. 또한, 본 시스템은 무선으로 양방향 통신이 가능하고 TinyOS 상에서 실행된다. 실험 결과, 본 시스템은 마스터 장치에서 사용자 여부를 인식하고, 이에 대한 인식 정보를 무선 통신으로 슬레이브 장치에 전송함으로써, 릴레이를 제어하여 대기 전력이 차단된 것을 보여 주었다. 본 시스템을 건물이나 사무실에 설치할 경우 전력 절감을 기할 수 있다.
Basic types of bilateral servo systems were described and practical consideration in the bilateral servo controller design was introduced. Power assistance to the operator is essential for high efficiency and accurate force reflection is necessary for dexterous manipulation. This paper shows a controller structure under development at KIMM which employs nonlinear friction compensation and memory based gravity compensation technique for efficiency and dexterity.
The Master-Slave manipulator is the generally used remote handling equipment in the hot cell, in which the high level radioactive materials such as spent fuels are handled. To analyze the motion and to implement the training system by virtual reality technology, the simulator for M-S manipulator using the computer graphics is developed. The parts are modelled in 3-D graphics, assembled, and kinematics are assigned. The inverse kinematics of the manipulator is defined, and the slave of manipulator is coupled with master by the manipulator's specification. Also, the virtual workcell is implemented in the graphical environment which is the same as the real environment. This graphic simulator of manipulator can be effectively used in designing of the maintenance processes for the hot cell equipment and enhance the reliability of the spent fuel management.
본 논문에서는 핫셀에서의 원격 운전 및 유지보수 작업을 위해 개발한 천정이동 서보 조작기시스템에 대해 소개한다. 조작기 시스템은 텔레스코픽형 이송장치, 슬레이브, 마스터, 그리고 제어시스템으로 구성되어 있다. 개발한 시스템에 대해 위치 추종, 하중 취급, 신뢰성, 및 조작성에 대한 테스트를 수행하였으며 이에 대한 테스트 결과를 제시한다. 이러한 테스트 결과를 바탕으로 개선된 시스템 이 설계되었으며 이 개선된 시스템 이 차세대 공정의 실증에 적용될 예정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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