구속 받는 유연 매니퓨레이터의 병렬 위치/힘 제어

  • Kim, Jin-Soo (Commercial Vehicle Research Center, Hyundai Motor Company) ;
  • Uchiyama, Masaru (Department of Aeronautics and Space Engineering, Tohoku University)
  • 발행 : 2000.03.01

초록

본 논문에서는 환경에 구속 받는 유연 매니퓨레이터의 힘/위치에 대하여 논하고자 한다. 일반적으로, 유연 매니퓨레이터의 모델링 방법은 분포 정수 모델과 집중 정수 모델로 분류할 수 있다. 전자인 분포 정수 모델을 이용해서는 평면 1 링크, 2 링크를 대상으로 한 위치/힘 제어는 가능하나, 운동 방정식의 복잡성으로 인하여 실시간에서 다 링크 다 관절 유연 매니퓨레이터의 힘/위치를 제어하기는 어렵게 여겨져 왔다. 본 논문에서는 집중 정수 모델링 방법인 집중 스프링 질량 모델(Lumped Spring Mass Model)을 이용하여 환경에 구속받는 유연 매니퓨레이터의 운동 방정식을 산출했다 이 모델을 실험기인 유연 매니퓨레이터 ADAM(Aerospace Dual Arm Manipulators)에 적용하여 실시간 위치/힘 제어 실험을 행하였으며, MATLAB를 이용하여 해석했다. 또한, ADAMS$^{TM}$ FEM를 이용하여 분포 정수 모델을 도출하여, 해석하였으며, 이 결과와 집중 정수 모델을 이용한 MATLAB 해석의 결과, 그리고 실험 결과를 비교 분석하여 본 논문에서 제안한 구속받는 유연 매니퓨레이터의 집중 정수 모델 타당성을 입증시켰다.

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참고문헌

  1. M. H. Raibert and J. J. Craig, 'Hybrid position/force control of manipulators,' Trans. ASME, J. of Dynamic System, Measurement and Control, Vol. 103, No. 2, pp. 126-133, 1981
  2. M. T. Mason, 'Compliance and force control for computer controlled manipulators,' Trans. on Systems, Man and Cybernetics, Vol. SMC-11, pp. 418-432, 1981
  3. T. Fukuda, 'Flexibility control of elastic robotic arms,' J. Robotic Systems, Vol. 2, No. 1, pp. 73-88, 1985
  4. B. C. Chiou and M. Shahinpoor, 'Dynamics Stability Analysis of a One-Link Force-Controlled Flexible Manipulator,' J. Robotic Systems, Vol. 5, No. 5, pp. 443-451, 1988 https://doi.org/10.1002/rob.4620050504
  5. F. Matsuno and K. Yamamoto, 'Dynamic Hybrid Position/Force Control of a Flexible Manipulator,' Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol. 2, pp. 462-467, 1993 https://doi.org/10.1109/ROBOT.1993.291914
  6. H. Kojima and T. Kawanabe, 'Position and Force Control of Flexible Robot Arm with PIS Control,' J. Robotics Society of Japan, Vol. 10, No. 3, pp. 353-360, 1992
  7. M. M. Svinin and M. Uchiyama, 'Contribution to Inverse Kinematics of Flexible Robot Arm,' Int. J. JSME, Series C, Vol. 37, No. 4, pp. 755-764, 1994
  8. A. Konno and M. Uchiyama, 'Modeling of a Flexible Manipulator Dynamics Based on the Holzer's Method,' J. Robotics Society of Japan, Vol. 12, No. 7, pp. 1021-1028, 1994
  9. J. G. Jalon and E. Bayo, 'Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody System,' Springer-Verlag, New York, 1994
  10. J. S. Kim, A. Konno, M. Uchiyama, K. Usui and K. Yoshimura, 'Lumped-Parameter Modeling of Flexible Manipulator Dynamics,' Proc. of the 9th KACC Conf., pp. 117-121, Daejon, Korea, 1994
  11. M. Uchiyama, A. Konno, T. Uchiyama and S. Kanda, 'Development of a flexible dual-arm manipulator tested for space robotics,' Proc. of the IEEE Int. Workshop on Intelligent Robotics and Systems'90, pp. 375-381, Tsuchiura, Japan, 1990 https://doi.org/10.1109/IROS.1990.262413