• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.299-306
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• 2016

본 논문에서는 센서 네트워크를 이용하여 의사의 동작을 흉내 낼 수 있는 내시경 취급로봇의 형상 예측방법이 제안된다. 3축 지자기계와 3축 가속도 계로 이루어진 단위센서가 CAN버스 통신을 통하여 네트워크를 구성한다. 각각의 센서 유니트는 연성 튜브로 만들어진 로봇의 길이방향 위에 있는 점들의 각들을 검출하는 데 사용된다. 센서 네트워크로부터 수신된 신호들은 Butterworth lowpass filter를 이용하여 필터링 된다. 여기서 우리는 노이즈 제거를 위하여 버터워쓰 필터를 설계하였다. 최종적으로 로패스 필터에 의하여 노이즈가 걸러진 신호들을 처리하여 Euler 각이 추출된다. 이 Euler 각을 이용하여 sensor network 상에 있는 각 센서의 위치가 추정된다. 우리는 로봇 바디가 링크와 관절들로 구성되어 있다고 가정한다. 그러면 각 센서의 위치는 각 링크의 중심에 부착되어 있는 것으로 가정할 수 있다. Euler 각과 kinematics chain model로부터 링크의 위치를 결정할 수 있다. 각 링크를 매끈하게 연결할 수 있도록 하기 위해 각 센서의 위치사이에 보간이 수행되어 최종적으로 작동 중에 있는 내시경의 최종형상이 얻어진다. 실험 결과는 제시된 센서 네트워크에서 추정된 Euler angle과 kinematic chain model을 이용하여 추정된 serial link의 형상으로부터 내시경형상을 가시화 할 수 있음을 보여준다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.683-690
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• 1985

본 논문에는 Euler매개변수를 회전좌표계로 사용하여 구속된 3차원 기계시스템의 역동학력 해 을 수행한 연구결과가 수록되었다. 해석을 위해 문제에 등장하는 비선형 Holonomic구속조건식 들과 운동방정식들을 Cartesian일반좌표계을 사용하여 표시하였으며, 일반좌표계를 구성하는 각 강체의 좌표계로는 변위를 나타내기 위한 3개의 좌표와 회전을 나타내기 위한 4개의 Euler매 개변수가 사용되었다. 구속조건식들과 미분방정식 형태의 운동방정식들을 결합하여 시스템 전 체의 운동방정식을 유도하기 위해 Lagrange승수 기법을 사용하였다. 각 강체의 주어진 시간에 서의 위치, 속도, 가속도는 기구학적 해석(kinematic analysis)을 통해 얻어지고, 이 자료들을 전 체운동방정식에 대입하여 Lagrnage승수의 값을 계산하여 6개의 자유도를 가진 로봇 기구를 원 하는대로 운전하는에 필요한 각 관절의 토오크를 계산하였으며, 계산결과가 정확하다는 사실이 입증되었다. 연구결과 Euler매개변수를 회전좌표로 사용할 경우 특이 경우(singular case)가 발 생하지 않으며, 이 방법은 역동력학 해석용 다목적 전산프로그램 개발에 광범위하게 응용될 수 있음이 밝혀졌다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.475-482
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• 2008

본 논문은 로터 시스템의 디스크 회전운동을 표현하는데 있어 운동방정식을 통합하는 과정에서 기존 연구자들이 채택한 오일러 각 사용법이 일관성이 없음을 지적하였다. 기존 연구자들은 오일러 각 순서가 달라서 속도와 운동에너지도 달리 산정하였음은 물론, 운동방정식은 오직 선형 시스템만 취급해 왔다 이러한 오일러 각 사용법의 단점을 극복하기 위하여 회전운동을 더욱 단순하게 매개화할 수 있는 4원법(quaternion)과 구 좌표계를 적용하여 비선형 시스템을 도출하였다. 이를 바탕으로 수치해석을 통하여 기존 방법과 비교하여 제안한 방법의 신뢰성과 우수성을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권5호
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• pp.459-468
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• 2001

Average Coordinate Reference System (ACRS) 방법은 인체 보행 분석 시 발생하는 실험오타를 줄이기 위해서 개발되었다. 실험적으로 측정되어지는 운동학 데이터가 인체 모델링 분석을 수행하기 위해서 사용되어지며. 그 모델의 정확성은 그 측정된 데이터에 직접적인 연관 관계가 있다. 그러나, 인체가 보행하는 동안에 피부의 움직임과 골격구조의 변형이 발생하고 또한 운동 분석 실험장비 자체가 가지고 있는 여러 가지의 한계 때문에. 그 실험 데이터에 정확도는 의문시되어 진다 개발된 ACRS 방법은. 인체 운동분석을 수행하는 여러 종류의 시스템에 적용할 수 있는데. 본 연구에서는 ACRS 방법을 광학적으로 추적이 되는 표적을 인체의 각 세그멘트에 붙인 시스템에 적용하였다 ACRS 방법에서는. 각 세그멘트에 붙어있는 각각의 표적들이 독립적으로 그 세그멘트 안에서 국부좌표계의 원점으로 취급되어질 수 있다. 실험 과정에서 발생하는 본래부터의 오타 때문에. 각 원점에서 계산된 Euler angle은 서로 상이한 값을 갖는다 실험 초기에 측정한 보정 세그멘트 기준 프레임의 지식을 이용하면, 각 표적 위치에서 계산된 Euler angles들의 평균값을 계산할수 있고, 그 평균값은 피부의 확장과 회전의 영향을 최소화한 값이다. 운동분석에 일반적으로 적응되는 Euler angle 방법과 개발된 ACRS 방법을 비교하여 보면. ACRS 방법을 사용하였을 때 오차가 줄어들었다 만약에, 보행 실험 데이터에 오타가 존재하지 않는다면, 절대좌표계를 사용한 무릎 관절의 분리와 관통된 거리는 일회 보행구간 동안에 제로가 될 것으로 생각된다. 일반적으로 적용되는 Euler angle 방법을 적용하였을 때, 분리와 관통된 거리는 약 18 mm 가지 분포가 되었고, 개발된 ACRS 방법을 사용하였을 시에는 약 12 mm 까지 분포가 되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.183-189
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• 2010

본 논문에서는 자동차의 구동계 등에 사용되는 유니버설 조인트의 기구학적 거동을 관찰하기 위하여 오일러 각과 4원수(quaternion)를 적용한 두 가지 방법을 비교하였다. 이와 관련된 종래의 연구자들은 오일러 각을 사용하여 회전체의 동적인 거동을 해석하였으나 결과의 일관성과 정확도가 부족하였다. 유니버설 조인트 시스템 해석에서도 이러한 단점을 확인하였고 이를 극복하고자 4원수를 적용하였다. 구동시 원동축 1개축 회전과 원동축과 직각방향 회전축 2개의 축이 동시에 존재하는 경우에 대하여 수치해석을 통하여 기하학적인 물리량을 산출하였다. 4원수를 채용한 방법이 세차운동을 포함하는 2개축 회전에서 유니버설 조인트 시스템을 해석하는데 있어 더욱 유용한 방법임을 보여 주었다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.177-184
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• 1997

이 논문은 한개의 집중하중을 받는 단순지지 변화곡선길이 보에 관한 연구이다. Bernoulli-Euler 보 이론에 의하여 정확탄성곡선을 지배하는 미분방정식을 유도하고 이를 수치해석하여 정확탄성곡선의 거동값들을 예측하였다. 미분방정식을 적분하기 위하여 Runge-Kutta method를 이용하고, 단부의 회전각을 산출하기 위하여 Regula-Falsi method를 이용하였다. 본 연구에서의 수치해석 결과들은 문헌값들과 매우 잘 일치하여 본 연구방법의 타당성을 입증하였다. 수치해석의 결과로 정확탄성곡선의 거동값과 하중사이의 관계 및 한계거동값과 하중위치변수 사이의 관계를 각각 그림에 나타내었다. 수치해석의 결과를 분석하여 변화곡선길이 보에서 발생가능한 최대 단부회전각, 최대 처짐 및 최대 휨모멘트를 산정하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권1호
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• pp.130-137
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• 2009

This paper deals with the comparisons of methodologies to express finite rotations accounting for analysis of the rotor system. Researches have been made to predict a behavior of its rotational motion by introducing Euler angles which turned out to be lack in consistency and exactness of the analysis. To overcome this deficiency a new methodology is applied by using both spherical coordinate and quaternion in the rotor rotation and shows its superiority over choices of the Euler angle in terms of kinetic energy and rotation velocity. It is found through numerical examples that quaternion is a more useful and valid tool to derive the ideal numerical model of the rotor system.

• 한국생산제조학회지
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• 제20권6호
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• pp.778-784
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• 2011

This paper presents the study on orientations interpolation of 6-axis articulated robot using quaternion. In this paper, we propose a control algorithm between given two orientations of 6-axis articulated robot by using a quaternion with spherical linear interpolation. In order to study the quaternion interpolation, We created Inverse kinematics program and Interpolation program using LabVIE$^{(R)}$. The rotation angle of each axis were calculated using both euler orientations interpolation program and quaternion orientations interpolation program. The proposed control algorithm is shown to be effective in terms of motor angles and torques when compared to a conventional Euler angle interpolation, by using both LabVIEW$^{(R)}$ and RecurDyn$^{(R)}$.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.541-546
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• 2010

유연한 로봇팔은 모터에 의해 관절 축을 회전할 때 진동이 발생한다. 유연한 팔이 원하는 각으로 회전하면서 동시에 팔 끝의 진동이 안정화되도록 제어하였다. 본 논문에서 유연한 로봇팔의 동력학은 bernoulli-Euler의 beam이론과 라그란지 방정식을 이용하여 구하였고, 섹터 내부에 연속입력함수를 가진 슬라이딩 섹터이론을 이용하여 히스테리시스 사구간을 가진 비선형 제어기를 제안한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (2)
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• pp.511-513
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• 2000

최근 들어 WWW(World Wide Web) 환경을 이용한 각종 Entertainment 산업이 활성화되어 있다. WWW상의 실시간 아바타 애니메이션의 구현은 WWW를 이용한 Entertainment 산업 및 가상현실을 위한 중요한 원천기술 역할을 하리라 기대된다. 특히, 모션캡쳐를 통해 얻어진 모션데이터로 아바타의 애니메이션을 구현함으로써 보다 자연스러운 동작을 기대할 수 있다. 한편 일반적인 모션데이터로 Euler Angle로 나타나는데 반하여 VRML 환경하의 아바타에는 Euler Angle을 적용할 수 없다. 이는 VRML의 특성상 현재의 상태(State)를 저장할 수 없기 때문이다. VRML 환경하의 아바타에 적용 가능한 유일한 모션데이터 방식은 특정 축(Axis)과 이 축을 중심으로 한 회전각(Axis Angle)을 이용하는 것이다. 본 연구진은 이를 위하여 일반적인 모션데이터에 나타나는 Euler Angle을 특정 Axis와 Axis Angle로 변환해 주는 이론 및 모션데이터를 실시간으로 공급해주기 위한 JAVA Streaming Server를 직접 개발하였다. 본 논문에서는 이 시스템의 전체적인 구조를 설명하고자 한다.