매니퓰레이터 전역 성능 평가법의 제안 - 설계 변수 최적화를 통한 검증

Abstract

기존의 로봇의 전역 성능 평가방법의 단점과 한계를 극복하고자 주어진 운동 경로 및 작업 공간을 평가하기 위한 방법을 제안하였다. 평가 구간 내 평가 지표의 최소값, 평균값 그리고 표준편차를 이용한 방법으로 기존의 다양한 평가 지표에 적용 가능할 것으로 기대한다. 보유중인 연구용 로봇 팔에 토크-힘 전달 효율을 나타내는 Inertia Matching Index와 Condition number를 혼합한 변형 지표를 제안한 성능 평가 방법에 적용하였고 이를 이용하여 주어진 작업에 대한 설계 변수 최적화를 수행하였다. 기존 모델과 최적화 수행 후 모델의 힘과 토크의 비, 소모 토크 그리고 말단 장치에서의 힘을 비교하여 제안한 전역 성능 평가법의 사용 가능성을 검증하였다.

For the improvement of existing evaluation method about the global performance of the robot, we propose an evaluation method along the trajectory or work space. This method, using a minimum, an average, and a standard deviation in the evaluation space is expected to apply any existing performance index. We propose a modified index, combining the Inertia Matching Index and the Condition Number and then apply it to evaluation method we proposed Parametric design optimization of a 7-DOF manipulator was conducted using a modified index and a proposed evaluation method. Then, the usefulness of the proposed evaluation method was verified through a comparison between an original model and an optimal model about three aspects; Force-torque ratio, consumed torque, and force of the end-effector.