세계적으로 물류 자동화 시장은 2026년까지 약 44조원으로 예상되며, 연평균 10.6%의 성장률을 기록할 것으로 예측된다. 특히 국내 시장은 2025년까지 연평균 성장률 11.5%로 1조원 이상으로 전망되고 있다. 2025년까지 물류 자동화 시장은 270억 달러로 급성장할 것으로 예상되며, 반도체 분야에서 로봇이 상품 입고, 보관, 상품 피킹, 분류, 출고 작업을 담당하는 트렌드가 강조된다. 본 논문은 반도체 물류 분야를 대상으로 작은 크기와 민첩성을 갖춘 로봇을 개발하여 작업 공간을 효율적으로 활용하고 인력을 최소화하려는 목적이다. 수직 및 수평 로봇은 효율적인 자동화 시스템을 제공하며, UI를 사용하여 AGV, 선반, 스카라 로봇을 하나의 통합 시스템으로 개발하고자 한다. 특히 코드 인식, 초음파 센서, 아두이노 MCU, 스카라 로봇, AGV 등을 활용한 로봇 시스템을 개발하여 반도체 물류 작업을 효율적으로 수행하고자 한다. 다양한 분야에서 활용 가능한 스카라 로봇을 개발하기 위해 마이크로 스텝과 풀리, 타이밍 벨트를 이용한 구동 방식 등을 채택한다. 반도체 물류 센터에서의 자동화는 물류 공간의 확대와 인건비 절감을 기대할 수 있으며, 로봇 및 드론을 활용하여 인건비 절감과 효율성 향상을 통해 기업 비용 절감에 기여할 것으로 예상된다.
근래의 Robot은 모든 산업체에서 사용되고 있다. 이 전의 로봇은 단순 작업용으로 쓰여 왔으나, 근래에 로봇은 사람과 같은 동작 및 행동을 할 수 있는 형태로 발전되고 있다. Robot의 동작은 입력된 명령을 반복 수행하거나 혹은 매 순간마다 센서의 출력 값에 따라 다른 동작을 수행한다. 본 논문에서는 자율적으로 목적물을 뒤따르는 자율이동로봇에 대해 연구하였다. 이 로봇은 무거운 짐을 인간 대신에 운반하는 목적으로 사용될 수 있다. 로봇의 구성은 목적물의 위치 인식 센서, 동작을 제어하는 프로세스 그리고 모터를 구동하는 구동부이다. 또한 로봇이 통신망과 연동하여 원격제어 또는 동작 상태를 모니터링을 하도록 하였다. 구동 오차를 줄이기 위한 방법으로 외부 환경에 대한 동작 알고리즘 개발하였다. 실험으로 자율로봇을 제작하였고, 초음파 센서의 지향성과 지향성에 대한 오차 그리고 구동시의 유연성을 보였다. 또한 로봇과 감지 시스템과의 통신 결과를 그림으로 보였다.
In this paper, we propose a real-time centralized soft motion control system for high speed and precision robot control. The system engages EtherCAT as high speed industrial motion network to enable force based motion control in real-time and is composed of software-based master controller with PC and slave interface modules. Hard real-time control capacity is essential for high speed and precision robot control. To implement soft based real time control, The soft based master controller is designed using a real time kernel (RTX) and EtherCAT network, and servo processes are located in the master controller for centralized motion control. In the proposed system, slave interface modules just collect and transfer all sensor information of robot to the master controller via the EtherCAT network. It is proven by experimental results that the proposed soft motion control system has real time controllability enough to apply for various robot control systems.
This paper deals with a tangible interface system that introduces robot as remote avatar. It is focused on a new method which makes a robot imitate human arm motions captured from a remote space. Our method is functionally divided into two parts: capturing human motion and adapting it to robot. In the capturing part, we especially propose a modified potential function of metaballs for the real-time performance and high accuracy. In the adapting part, we suggest a geometric scaling method for solving the structural difference between a human and a robot. With our method, we have implemented a tangible interface and showed its speed and accuracy test.
A transmitting coil with an optimal topology and number of turns can effectively improve the performance of the wireless power transfer (WPT) systems for endoscope robots. This study proposes the evaluation parameters of the transmitting coils related to the performance of the WPT system to standardize the design of the transmitting coils. It considers both the quality factor of transmitting coils and the coupling factor between the two sides. Furthermore, an analytical model of transmitting coils with different topologies is built to exactly estimate the evaluation parameters. Several coils with the specified topologies are wound to verify the analytical model and the feasibility of evaluation parameters. In the case of a constant power received, the related evaluation parameters are proportional to the transfer efficiency of the WPT system. Therefore, the applicable frequency ranges of transmitting coils with different topologies are determined theoretically. Then a transmitting coil with a diameter of 69 cm is re-optimized both theoretically and experimentally. The transfer efficiency of the WPT system is increased from 3.58% to 7.37% with the maximum magnetic field intensity permitted by human tissue. Finally, the standardized design of the transmitting coil is achieved by summing-up and facilitating the optimization of the coils in various situations.
There are various researches on mobile robot systems. Connection method between server and client of mobile robot system is one of them. In the case of mobile robot system, when connection method between server and client is wireless than wire, applications may be expanded. Also in remote monitoring environment using mobile robot system, we are interested in an effective transmission of the image information between server and client. In this paper, Bluetooth is used for connection method between server and client. One of the major applications of Bluetooth is the cable replacement for mobile and peripheral devices. Using Bluetooth, we propose the control method of mobile robot system. Bluetooth offers fast and reliable transmissions of both voice and data over the globally available 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) band. It has the advantage of small size, low power and low cost. It has the disadvantage of limited range and limited bandwidth. Also in order to transfer effectively image information between remote site(server) and mobile robot system(client) using Bluetooth, we applied to MPEG-2 and MPEG-4 image compression techniques and the results are compared with each other.
This paper presents the optimal motion control for 3-axis SCARA robot by using $LabVIEW^{(R)}$. Specifically, for optimal motion control of 3-axis SCARA robot, we study velocity profile based on finite jerk(the first derivative of acceleration) and optimal gain tunig based on frequency response method by using $LabVIEW^{(R)}$. The velocity optimization with finite jerk aims at generating the smooth velocity profile of robot. Velocity profile based on finite jerk is acquired and applied to 3-axis SCARA robot by using $LabVIEW^{(R)}$. DSA(Dynamic Signal Analyzer) for frequency response method is programed by using $LabVIEW^{(R)}$. We obtain the bode plot of transfer function about 3-axis SCARA robot by using DSA, and perform the gain tuning considering dynamic characteristic based on the bode plot. These experiments have shown that the proposed motion control can reduce vibration displacement and response error rate each 33.7% and 51.7% of 3-axis SCARA robot.
A construction robot has been developed for higher productivity and better safety in various construction fields. Especially, curtain wall is suitable for outer wall material of tall commercial building and apartment complexes. This heavy material is, however, hard to install with a manpower and outdated equipment. For this reason, the prototype of ASCI (Automation System for Curtain wall Installation) was developed. This system has a robot controller(i.e. hand-held remote control unit) for the transfer information signal between human operator and robot system. Although study has been conducted on manual controller of ASCI, hardly any information is known about the operator's opinion. In this study, a questionnaire was completed by operator to get their opinion about aspects which need to design a more comfortable and productive manual controller of construction machinery, robot included. Through the result of study, it is expected that this technical data is contributed to the robot controller design for comfort and productivity of various industrial machinery.
An interface system was developed to offer the welding capability to a robot controller which had not any embedded function for arc welding before, and also an arc sensor algorithm was proposed for weld seam tracking of the welding robot. For the interface system between the robot controller and welding equipments, data communication software and interface connections were composed. The interface system was mae to correspond welding condition, correction data, operation sequence and current status with the robot controller by mutual had shaking and digital signal transfer. Graphic user interface program developed under the environment of windows made it easy to monitor data communication and operation status, and to control welding and sensing sequence. Arc sensing algorithm proposed in this study to compensate torch position error was based on a fuzzy logic with the variables of current difference and current differenced change at torch weaving extremities. The developed interface system could be successfully implemented in between welding equipments and the robot controller, and showed normal status and exact function in data and signal communication between the systems. The whole robot welding system was then examined to verify its welding and seam tracking capabilities in horizontal fillet, vertical fillet, and 3-dimensional fillet weldment. The experiments revealed sound weld bead shapes and also good seam tracing results.
선형 로봇은 자동화 시스템에서 부품의 이송이나 위치 결정에 널리 사용되며 보통 높은 정밀도가 요구된다. 선형 로봇을 응용한 시스템의 제작회사에서는 로봇의 이상 유무를 작업자가 판단하는데, 작업자의 숙련도에 따라 이상 상태를 판단하는 정확도가 달라진다. 최근에는 인공지능 등의 기술을 사용하여 로봇 스스로 이상을 검출하는 방법에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 전이 학습을 이용하여 선형 로봇의 볼 스크류 정렬 이상과 선형 레일 정렬 이상을 검출하는 시스템을 제안하고 가속도 센서와 토크 센서 정보를 이용한 별개의 실험을 통해 제안한 시스템의 이상 검출 성능을 검증 및 비교한다. 센서로부터 얻어진 신호를 스펙트로그램 이미지로 변환한 후, 영상 인식 인공지능 분류기를 사용하여 이상의 종류를 진단하였다. 제안한 방법은 선형 로봇뿐만 아니라 일반적인 산업용 로봇에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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