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김승기(S. G. Kim),이희관(H. G. Lee),박점종(J. J. Park),김동원(D. W. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
공작기계의 가공에서 공구 경로는 제품의 생산성과 품질에 영향을 준다. 과도한 절삭조건으로 생성된 공구 경로는 높은 절삭 부하를 유발하여 공구 마모를 가속시키며 가공면의 조도를 떨어뜨리고, 심한 경우 공구 파손과 소재의 낭비를 초래한다. 반면 경미한 절삭 조건의 공구 경로는 공구 수명이 증가하지만, 가공 시간도 증가하여 제품의 생산성이 저하된다. 따라서 제어를 위한 NC 데이터는 가공면의 품질, 공구 수명, 생산시간 등의 영향을 주는 바 가공성 및 생산성 향상에는 공작기계-소재-공구의 조합에 따른 절삭 조건과 공구 경로를 최적화해야 한다. 공구 경로 최적화와 관련해서 많은 연구가 수행되었으나 가공 중 발생하는 동특성, 특히 공구 마모나, 소재의 불균일, 공구 떨림, 스핀들 열변형 등을 완벽하게 예측하여 최적화하는 것은 매우 어렵고, 예측 기반의 공구 경로 최적화는 가공 중 발생하는 오차를 수반한다. 본 논문에서는 반복적인 동일 부품 가공에 대해, 실제 측정한 부하데이터를 이용하여 반복 가공생산에서 공구의 이송속도를 제어함으로써 가공 부하의 균일화, 공구 수명 향상, 가공 시간을 단축할 수 있는 개선된 적응제어(Advanced Adaptive Control) 방법을 제안한다. 제안한 방법은 가공 부하와 NC 데이터를 동기화하여 저장하고, 저장된 데이터를 분석하여 가공 부하를 균일화할 수 있는 기준부하 곡선을 생성한다. 이렇게 생성된 기준 부하 곡선을 이용하여 가공 중 공구 이송속도를 제어하여 가공 부하를 균일화하고, 무부하 가공에서는 공구를 급속이송으로 이동시키고, 공구가 소재에 진입할 때에는 진입속도(Approach Feed)를 적용하여 공구와 소재가 만나는 시점에서 공구가 받는 충격을 감소시키도록 한다. 본 연구에서 제안한 가공 부하 데이터와 기준 부하 곡선을 활용하여 NC 데이터로 가공된 이력을 관리하고 공정을 최적화함으로써 가공 시간의 단축 및 균일한 부하로 인한 공구 수명의 증가 효과를 예상할 수 있다.
근전전동의수의 다양한 손동작 사용을 위한 훈련 시스템 개발
김승기(S. G. Kim),정성윤(S. Y. Jung),김경호(K. H. Kim),박세훈(S. H. Park) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
과거 단순 파지만 가능했던 3 손가락 근전전동의수를 시작으로 5 손가락 근전전동의수가 개발됨에 따라 다양한 손동작 사용을 위한 변환 알고리즘이 개발되고 있다. 이에 따라 5 손가락 근전전동의수를 사용하는 상지 절단 장애인은 사용 전에 해당 의수의 기능과 동작 방법을 숙지하기 위해 충분한 근육 수축 운동과 손동작 변환 훈련이 필요하다. 본 연구진은 근전도 생체 신호(2CH)만으로 8 가지 손동작 변환이 가능한 알고리즘을 개발한 바 있으며, 이를 절단 장애인에게 적용하기 위해 근육 신호와 훈련 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 근전전동의수 전용 훈련 시스템을 개발하였다. 먼저 훈련 시스템은 전동의 수 구동을 위한 훈련 제어기와 사용자의 근전도 생체 신호 및 의수를 구성하는 센서 데이터를 디스플레이하는 GUI 로 구성된다. 훈련 제어기는 전동의수를 구동하기 위한 전원부, 모터드라이버(6CH), 모터 부하 전류 측정부, 센서 인터페이스, BLE (Bluetooth Low Energy) 모듈로 구성된다. GUI 는 훈련자가 근전도 신호 및 의수의 센서 데이터를 실시간으로 확인할 수 있으며, 동시에 변환에 따른 8 가지 손동작 상태를 확인할 수 있다. 마지막으로 개발된 훈련 시스템을 상지 절단 장애인에게 적용하여 손동작 변환 훈련을 수행하여 훈련 시스템 적용을 통한 효율성을 검증하였다.