한국전자통신학회논문지 (The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences)

한국전자통신학회 (Korea Institute of Electronic Communication Science)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

적응제어 이론을 이용한 유연한 로봇팔의 제어

The Control of Flexible Robot Arm using Adaptive Control Theory

  • 한종길 (한려대학교 멀티정보통신학과)
  • 투고 : 2012.09.03
  • 심사 : 2012.10.05
  • 발행 : 2012.10.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

산업용 로봇의 하중률은 1대 10에서 1대 30이고, 3대 1의 하중률을 가지는 인간과 비교하여 매우 낮다. 다음 세대 로봇의 목표 중에 하나는 하중률이 될 것이고, 이것은 가벼운 로봇을 개발함으로 가능할 것이다. 2관절 유연한 로봇팔은 관절 축을 회전할 때 진동이 발생한다. 본 논문에서는 유연한 로봇팔의 진동 동력학은 오일러 베르누이의 보 이론과 라그랑지 방정식을 이용하여 구하였고, $\dot{D}-2C$가 skew symmetric이다는 사실을 사용하여, 계산량을 줄이는 리아프노프 안정도 이론을 이용한 단순한 구조의 새로운 제어기를 제안한다. 2링크 유연한 로봇에 대한 확정적인 적응제어 법칙을 제안하고, 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 보인다.

The ration of payload to weight of industrial robot amounts form 1:10 to 1:30. Compared with man who have a ration of 3:1, it is very low. One of the goals for the next generation of robots will be a ration. This might be possible only by developing lightweight robots. When two-link flexible arm is rotated about an joint axis, transverse vibration may occur. In this paper, vibration dynamics of flexible arm is modeled by using Bernoulli-Euler beam theory and Lagrange equation. Using the fact that matrix $\dot{D}-2C$ is skew symmetric, new controllers which have a simplified structure with less computational burden is proposed by using Lyapunov stability theory. We propose deterministic and adaptive control laws for two link flexible arm, and the validity of the proposed control scheme is shown in computer simulation for two-link flexible arm.

키워드

참고문헌

  1. P.Kopacek, K.Desoyer and P.Lugner "Modeling of flexible robots - an introduction", IFAC Symposium, Karlsruhe, FRG, pp. 20-28, 1988.
  2. I.H.A, E.Yolacan, H.M.E, Z.Bingul, "PID and state feedback control of a single-link flexible joint robot manipulator", Mechat. IEEE intern. Conf., pp. 409-414, 2011.
  3. M.T.Ho, Y.W.Tu, "position control of a single- link flexible manipulator using $h{\infty}$-based PID control", Control theo. and appl. IEEE proce., Vol. 153, pp. 615-622, 2006. https://doi.org/10.1049/ip-cta:20050070
  4. A.Arisoy, M.Gokasan, O.Bogosyan, "partial feedback linearization control of a single flexible link robot manipulator", Proc. of 2nd inter. conf., pp. 282-287, 2005.
  5. R.J.Wai, M.C.Lee, "Intelligent optimal control of single-link flexible robot arm", IEEE Trans. Indu., Vol .51, pp. 201-220, 2004. https://doi.org/10.1109/TIE.2003.821895
  6. V.Etxbarria, A.Sanz, "Control of a lightweight flexible robotic arm using sliding modes", I.J. of advanced robotic systems, Vol. 2, pp. 103-110, 2005.
  7. A. Green, J.Z.S., "Heuristic design of a fuzzy controller for a flexible robot", Control Systems Tec., IEEE Trans., Vol. 14, pp. 293-300, 2006. https://doi.org/10.1109/TCST.2005.860517
  8. B.Band., T.C.M, M.U. "Modeling, control and implementaion of smart structures", Springer verlag, 2007.
  9. 서동진, 노성우, 고낙용, "두 개의 거리 센서를 이용한 차륜형 로봇의 이동물체 추종제어", 한국전자통신학회논문지, 6권, 5호, pp. 765-773, 2011.
  10. 문용선, 노상현, 조광훈, 배영철, "다수의 모터를 활용한 로봇관절 구조 설계", 한국전자통신학회논문지, 7권, 2호, pp. 417-423, 2012.
  11. 김종선, "센서리스 BLDC 전동기의 강인한 속도 제어", 한국전자통신학회논문지, 3권, 4호, pp. 266-275, 2008.
  12. 한종길, 배성환, 양근호, "슬라이딩 섹터 제어를 이용한 유연한 로봇 팔에 대한 제어기 설계", 한국전자통신학회논문지, 5권, 5호, pp. 541-546, 2010.
  13. 김상원, 조선호, 허윤석, "구윤 이동 로봇의 퍼지 제어기 연구", 한국정보기술학회논문지, 6권, 1호, pp. 11-17, 2008.