• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.47-53
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• 2018

산업용으로 다양한 형태의 로봇팔이 사용되고 있으며, 특히, 다품종 소량생산으로 생산방식의 변화가 이루어지면서 산업현장에서 다양하게 사용이 가능한 그리퍼에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 중요성에 기반을 두어 본 연구진은 기존에 연성재질의 비선형성을 이용하여 강성을 변화시킬 수 있는 가변강성 메커니즘 그리퍼를 연구하였다. 시제품을 제작하고 실험을 통해 강성의 변화와 그 유용성을 확인하였다. 그러나 세 개의 가변강성 메커니즘을 배치하여 그리퍼를 설계 및 제작함으로써 물체를 파지하는 상황에 따라 파지를 제대로 하지 못하는 현상이 발생하였다. 또한, 그리퍼 간의 균형이 맞지 않아 물체 파지 시에 파지할 물체가 회전하면서 미끄러지는 경우가 드물게 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 새로운 형태의 그리퍼가 필요하게 되었다. 새로운 형태의 그리퍼를 설계하기 위하여 생체모사기술을 적용하였다. 사람의 손바닥과 파리지옥의 움직임을 통해 영감을 얻어 새롭게 가변강성 소프트 로봇 핸드를 설계하였다. 손바닥이 접히는 메커니즘을 가변강성 그리퍼에 장착된 텐던을 당기는 것과 연동하여 파지 성능을 높일 수 있었다. 가변강성 메커니즘에 파리지옥과 손바닥 형태의 메커니즘을 결합하여 파지 안전성을 높인 소프트 로봇 핸드는 기존의 가변강성 메커니즘 그리퍼보다 다양한 형태와 무게를 가진 물체를 안정적으로 파지하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.381-390
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• 2010

This paper describes a procedure of the map-based localization for mobile robots by using a sensor fusion technique in structured environments. A combination of various sensors with different characteristics and limited sensibility has advantages in view of complementariness and cooperation to obtain better information on the environment. In this paper, for robust self-localization of a mobile robot with a monocular camera and a laser structured light sensor, environment information acquired from two sensors is combined and fused by a Bayesian sensor fusion technique based on the probabilistic reliability function of each sensor predefined through experiments. For the self-localization using the monocular vision, the robot utilizes image features consisting of vertical edge lines from input camera images, and they are used as natural landmark points in self-localization process. However, in case of using the laser structured light sensor, it utilizes geometrical features composed of corners and planes as natural landmark shapes during this process, which are extracted from range data at a constant height from the navigation floor. Although only each feature group of them is sometimes useful to localize mobile robots, all features from the two sensors are simultaneously used and fused in term of information for reliable localization under various environment conditions. To verify the advantage of using multi-sensor fusion, a series of experiments are performed, and experimental results are discussed in detail.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1995년도 Proceedings of the Korea Automation Control Conference, 10th (KACC); Seoul, Korea; 23-25 Oct. 1995
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• pp.191-194
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• 1995

This paper evaluates the influences of sex on the human emotions while coexisting with robots. When we consider human vision, robot's motion is the most important parameter which influences human emotions and must be well controlled for males and females emotions. On the other hand, when we consider human touch of sense, which is effective for cooperation transmitting mutual forces, the softness of robot is an important parameter for human emotions and must be also well controlled for males and females emotions. From these points of view, at first, we evaluate robot's motion under four different shapes of velocity pattern while handing over a cup to humans. Second, we evaluate robot's softness realized by impedance control. From the first experiment, we concluded that the conditions of choosing an adequate maximum velocity value and locating the velocity peak at the center or the first half of the duration are necessary for male's emotions. In addition, the smooth velocity decrease in the last part of the velocity pattern's duration is desired for female's emotions. From the second experiment, we concluded that females prefer lighter values of virtual impedance characteristics than males and any small increase on the heaviness of virtual impedance values is followed by the negative exponential change on human emotions.

• 디지털융복합연구
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• 제19권4호
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• pp.349-353
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• 2021

본 연구는 4차혁명 시대에 수술로봇에 대한 선행연구를 바탕으로 수술로봇의 현황을 분석하고, 향후 수술로봇이 나아가야 할 방향에 대해 전망하고자 시도된 고찰 연구이다. 수술로봇은 '다빈치' 로봇 출시 이후 본격적인 발전이 이루어졌으며, 현재까지는 수술로봇이 의료진의 의도를 반영한 마스터-슬레이브(Master-Slave) 방식이나 의료진의 수술을 보조하는 역할을 수행하고 있다. 최근 수술로봇에 인공지능과 빅데이터를 접목하고, 수술 전용 플랫폼이 아닌 범용성 플랫폼 상용화를 위해 기술이 개발되고 있다. 더욱이, 진단 영상자료를 바탕으로 한 3D 영상 자료 생성, vision probe를 통한 실시간 영상 제공, 영상자료를 하나의 시스템 내로 통합하여 수술로봇 자동화를 위한 기술이 개발되고 있다. 수술로봇의 발전을 위해서는 임상가와 공학자와의 긴밀한 협력, 수술로봇 기술 대한 안전관리, 수술로봇 활용을 위한 제도적 뒷받침이 필요할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권11호
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• pp.7-12
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• 2019

반도체 시장에서 소재 개발 및 제조 공법에 대한 연구는 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 자동 로봇용 End Effector는 알루미나(Al₂O₃)와 탄화규소(SiC) 등의 세라믹이 사용되었다. 본 연구는 대량생산이 가능한 분말 성형 프레스 법을 통해 반도체 현장에서 사용되는 블랙 알루미나를 개발하였다. 그리고 알루미나와 블랙 알루미나를 자동 로봇의 End Effector에 적용될 수 있도록 평면 연삭기를 사용하여 연삭가공을 실시하였다. 연삭가공을 통해 블랙 알루미나 대한 표면 거칠기(Ra)를 비교·분석하여 최적의 절삭 조건을 확인 할 수 있었다. 알루미나 표면 거칠기는 이송 속도가 0.72mm/sec이고 회전수가 1,700 rpm에서 0.4876 ㎛로 가장 양호하였다. 블랙 알루미나 표면 거칠기는 대부분의 절삭 조건에서 0.2 ㎛이하의 정밀도를 나타내었으며, 이송 속도가 0.72mm/sec이고 회전수가 1,900 rpm에서 0.1364 ㎛로 가장 양호하였다. 블랙 알루미나의 표면 거칠기는 알루미나 보다 0.35 ㎛ ~ 0.47 ㎛ 정도 양호하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.666-672
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• 2017

본 연구팀은 프레스 성형 공정에서 버텀 섀시 (bottom chassis)에 팸너트 (pem nut)를 고정하는 것과 같은 협소 공간 작업을 위한 6축 다관절 로봇을 개발하고 있다. 본 논문에서는 6축 다관절 로봇의 위치 제어를 위한 기구학 해석과 가반하중에 따른 위치 정밀도 파악을 위한 구조해석을 수행하였다. 먼저, 로봇의 Denavit-Hatenberg 파라미터를 정의하고, 정기구학과 역기구학 모델을 제시하였다. 기구학 모델은 Coppelia Robotics 사의 virtual robot experimentation platform (V-REP)을 이용하여 시각적인 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 위치 정밀도 분석은 완전 펼침 상태와 완전 접힘 상태에서 자중에 의한 처짐량과 가반하중에 의한 처짐량에 대한 구조해석을 통해 수행하였다. 해석 결과, 최대 변형량은 완전 펼침 상태에서 자체 하중만 있는 경우 0.339 mm로 나타났으며, 5kgf의 하중이 장착된 경우에는 0.667 mm로 나타났고, 설계 조건 1 mm 내에 있음을 확인하였다. 또한, 최대 발생 응력은 축 2와 3을 연결하는 링크에서 22.05 MPa로 나타났고, 부품 재질을 고려할 때 이 값은 구조적으로 안전함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.395-402
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• 2016

이 논문은 직렬형 머니퓰레이터의 관성 성질을 고려하여 에너지 효율을 향상 시키기 위한 설계 방법에 대해 논하였다. 이 방법은 운동방정식에 가장 많은 영향을 끼치는 관성 행렬을 분석하여 최적화 문제의 구속 조건에 대입하는 방식이다. 이를 위해, 첫 번째로 초기에 설계된 머니퓰레이터에 대한 동적 모델링을 도출하고 여기서 표현되는 관성 행렬의 특성을 분석한다. 두 번째로 분석된 관성 행렬의 변화 정도를 정량화하는 지표를 정의하여 구속 조건과 설계 파라미터의 경계조건을 설정하였다. 마지막으로 토크를 목적 함수로 정하고 앞서 정의된 구속 조건과 경계조건을 통하여 최적화를 수행한다. 또한, 목적 함수 외에 관성, 에너지 및 질량에 관련된 보조 지표를 정의하고 최적화된 파라미터가 요구성능을 만족하는지 다시 한번 확인하는 과정을 거치는 설계 알고리즘을 제안하였다. 제안한 설계 알고리즘의 수행 결과로 토크 최소화를 통하여 에너지 효율이 향상되었으며, 제안된 방법을 공간상의3 자유도 직렬 머니퓰레이터에 시뮬레이션 테스트 하였다. 이 설계 알고리즘은 일반적으로n 자유도를 가지는 머니퓰레이터에도 적용이 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4296-4301
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• 2011

갠트리 로더(Gantry loader)는 생산설비 자동화의 물류이송에서 중요한 역할을 하고 있다. 최근 물류 반송거리가 확대되면서 이동반(Carrier)과 제어반(Controller)의 유선연결로 갠트리 운동의 장해, 주기적 유지보수로 인한 시간 지연 등이 문제점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 이동반과 제어반의 연결을 무선화 하여 생산효율을 향상시키고자 갠트리 로더의 기구부를 트롤리 바(Trolley Bar)를 사용하여 개선하고 무선통신 시스템과 모션 제어기 및 제어 프로그램을 제작하여 무선 갠트리 로더 시스템을 개발하였으며 유선 갠트리 시스템과의 비교 평가를 통해 정밀도와 안정성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.704-710
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• 2017

본 연구팀은 프레스 공정의 협소공간에서 작업이 가능한 6자유도 로봇을 개발하고 있으며, 본 논문은 개발된 로봇의 작업 시간을 최소화하기 위한 작업 시퀀스 최적화 방법을 제안하였다. 우선 6 자유도 로봇의 기구학을 모델링하고 작업 시간 예측 방법을 기술하였다. 그리고 작업 시퀀스 최적화를 위하여 수학적 모델을 제시하고, 이를 바탕으로 개미 집단 시스템(ant colony system), 시뮬레이트 어니일링(simulated annealing), 유전자 알고리즘(genetic algorithm)의 세 가지 최적화 방법을 적용하고 결과를 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 유전자 알고리즘이 가장 좋은 결과를 보임을 확인할 수 있었으며, 계산 속도 측면에서도 가장 빨리 최적값에 수렴하였다. 또한, 개미집단시스템과 시뮬레이티드 어니일링의 경우 여러 파라미터 값들의 설정에 따라 수렴된 최적값의 편차가 비교적 큰 것에 비하여, 유전자 알고리즘은 파라미터 값에 상관없이 안정적으로 근사 최적값을 찾을 수 있었다. 마지막으로, 로봇의 작업시퀀스 최적화 방법을 시각적으로 검증하기 위하여 Mathworks 사의 Matlab과 Coppelia Robotics 사의 V-REP (virtual robot experimentation platform)를 사용한 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.508-516
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• 2010

본 논문에서는 자율적이며 자동화된 정리정돈 기능을 갖는 홈 메스클린업 로봇(McBot)을 개발한다. 그 동안 진공청소기가 보급되어 집안 청소에 편리성 향상이 이루어졌지만 진공청소기를 운영하는 노동은 인간의 몫이었다. 그것을 해결하기 위하여 최근에 로봇청소기들이 개발되었으나, 진공 청소하기 이전에 해결해야 하는 신문, 옷가지 등을 정돈하거나 진공흡입하기 어려운 크기의 쓰레기들을 정리하는 것은 여전히 사람이 처리해야 하는 심각한 노동으로 남아 있다. 이러한 이유로 본격적인 청소로봇 시장이 아직 형성되지 못하고 있다. 그래서 본 논문에서는 가정에서의 정리정돈 문제를 해결할 수 있는 소위 홈 메스클린업 로봇을 개발하고 새로운 디자인 방법과 제어 기법 그리고 자기 위치 인식 알고리즘을 제안한다. 홈 메스클린업 로봇은 정리정돈을 위하여 쾌속 네비게이션과 정교한 매니퓰레이션 기능을 필요로 한다. 본 논문에서는 자율적인 네비게이션 기능으로 장애물을 회피하여 원하는 목적지까지 고속으로 이동할 수 있는 휠 기반의 이동로봇을 개발한다. 또한 정리정돈 작업을 위한 정교한 매니플레이션 기능으로 6 자유도를 갖는 로봇 팔과 리프트 등의 보조장치들을 개발하며, 그것들이 정밀 제어될 수 있는 새로운 알고리즘을 제시한다. 특히 홈 메스클린업 로봇의 탐색 시스템은 지금까지의 청소로봇들과는 달리 일정한 패턴이나 벽면을 따라 움직이는 방식이 아닌 실질적인 실내 구조의 파악과 잡은 물체를 원래의 위치로 이동시키거나 정돈 장소까지 이동하기 위한 절대 좌표 형태의 자기 위치 인식 기능이 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 자신의 절대좌표 인식 및 물체인식을 위하여 RFID 태그들을 이용한 자기위치 인식 시스템을 개발한다. 마지막으로 본 논문에서 설계된 홈 메스클린업 로봇이 RFID 환경에서 정리정돈작업을 수행하는 실제 실험을 통하여 좋은 성능을 검증한다.