병렬기구 보행로봇의 최적설계와 걸음새에 관한 연구

김치효(Chi Hyo Kim),박근우(Kun Woo Park),김태성(Tae Sung Kim),이민기(Min Ki Lee) Korean Society for Precision Engineering 2009 한국정밀공학회지 Vol.26 No.10

보행공간과 안정성 향상을 위한 병렬기구 보행로봇의 설계

김치효(Chi Hyo Kim),박근우(Kun Woo Park),김태성(Tae Sung Kim),이민기(Min Ki Lee) 대한기계학회 2008 大韓機械學會論文集A Vol.32 No.4

This paper presents a parallel typed walking robot to improve walking space and stability region. The robot is designed by inserting an intermediate mechanism between upper leg mechanism and lower leg mechanism. The leg mechanism is composed of three legs and base, which form a parallel mechanism with ground. Seven different types of walking robot are invented by combining the leg mechanisms and an intermediate mechanism. Topology is applied to design the leg mechanism. A motor vector is adopted to determine Jacobian and a wrench vector is used to analyze dynamics of the robot. We explore the stability region of the robot from the reaction force of legs and compute ZMP including the holding force to contact the foot to a wall. This investigates a walking stability when the robot walks on the ground as well as on the wall. We examine the walking space generated by support legs and by swing legs. The robot has both a large positional walking space and a large orientational walking space so that it can climb from a floor up to a wall.

구속 메카니즘을 갖는 3-dof 병렬기구형 공작기계의 최적설계에 관한 연구

김치효(Chi-Hyo Kim),박근우(Kun-Woo Park),경진호(Jin-Ho Kyung) 한국생산제조학회 2007 한국공작기계학회 춘계학술대회논문집 Vol.2007 No.-

This paper studies on the optimal design of a robot manipulator combined a parallel manipulator and wrist manipulator(PMWM). The robot has a parallel manipulator with three linear actuators and a central axis for positional motions, i.e., x, y, and z and a wrist manipulator with two rotary actuators for rotational motions, i.e., yaw and pitch. We define parameters for optimal design such as radii of a base and a platform, the length and the stroke of linear actuator. The degree of improvement attainable is quantified by optimizing the manipulator design with respect to a weighted sum of the dexterity, the workspace volume, and the height. An object function is defined and maximized by the optimal parameters.

4족 병렬기구 보행로봇의 능수능란성에 관한 연구

김치효(Chi Hyo Kim),김성주(Sung Joo Kim),박근우(Kun Woo Park),김태성(Tae Sung Kim),이민기(Min Ki Lee) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.10

This paper analyzes the dexterity of a four legged parallel walking robot. Topology design is conducted for a leg mechanism composed of four legs, base and ground, which constitute a redundant parallel mechanism. This mechanism is subdivided to four sub-mechanism composed of three legs. A motor vector is adopted to determine the 6x8 Jacobian of the redundant parallel mechanism and the 6x6 Jacobian of the sub-mechanisms, respectively. The condition number of the Jacobian matrices is used as an index to measure a dexterity. We analyze the condition numbers of the Jacobians over the positional walking space and the orientational walking space. The analysis shows that a sub-mechanism has lots of singularities within workspace but they are removed by a redundant parallel mechanism improving a dexterity. From the results, we can propose a parallel typed walking robot to enlarge walking space and stability region. The robot is designed by inserting an intermediate mechanism between upper and lower leg mechanisms. The robot is reasonably small so that it can climb from a floor to a wall.

수중로봇의 롤 운동제어를 위한 모델 베이스 제어에 관한연구

김치효(Chi-Hyo Kim),박근우(Woo-Kun Park),김태성(Tae-Sung Kim),이민기(Min-Ki Lee) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회지 Vol.33 No.5

We have been developing an underwater robot for harbour construction using a parallel mechanism. The robot is attached to the rope of a crane, which carries a large stone into the undersea The robot's yaw) and pitch are controlled by hydraulic cylinders but its roll is uncontrollable. We mount propellers in both side of the robot to generate the roll motion. This paper studies on the control for the roll motion of a underwater robot. A gyro-sensor is used to measure the angle in a roll motion. We develop the dynamic model to describe the robot's roll motion by a second order non-linear system and identify the model parameters by recursive least square and adaptive identifier. PD control, recursive model based control and adaptive model based control are applied with the dynamic model which computes the control input to compensate disturbances. This paper introduces the underwater robot system and presents the simulated and experimental results of the proposed controller. 병렬기구를 이용하여 항만공사를 위한 수중로봇을 개발하였다. 수중으로 큰 피복석을 옮기기 위해 수중로봇은 크레인에 의해 권양된다. 수중로봇의 요오와 피치운동은 유압 실린더에 의해 제어되지만 롤 운동은 제어되지 않는다. 롤 운동을 위해 로봇 양쪽에 프로펠러가 장착되어 제어된다. 본 논문은 수중로봇의 롤 운동제어에 관한 것이다. 롤 운동 각도를 측정하기 위해 자이로 센서가 사용되었다. 로봇의 롤 운동을 2차 비선형 시스템으로 나타내고 반복 리스트 스퀘어 방법과 적응인식 방법으로 동적 모델을 찾았다. 통적모델로 외란을 보상하기 위한 제어입력을 계산하고 PD 제어, 반복 리스트 스퀘어 모델 베이스 제어, 적응 모델 베이스 제어를 롤 운동제어에 적용했다. 수중로봇의 시스템을 설명하고 제안한 제어기의 시뮬레이션과 실험결과를 보인다.

압력센서를 이용한 수중항만공사 로봇의 실린더 변위 추정에 관한 연구

김치효(Chi-Hyo Kim),김태성(Tae-Sung Kim),이민기(Min-Ki Lee) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.10

수중 방파제 피복작업은 사석의 유실을 방지하기 위해 방파제 겉면에 2-3ton의 돌을 쌓는 작업으로 현재 잠수부에 의해 수작업으로 시공을 하고 있다. 수중에서의 사야문제와 작업의 특성상 잠수부의 육감에 의해 공사가 시행되며 작업 과정에서 산업재해가 빈번히 발생 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 수중 방파제 피복작업을 위한 수중항만공사 로봇을 개발하였다. 로봇의 유압 실린더 제어를 위해 위치 센서가 필요한데 기존 센서는 구동축에 부착되어 방수가 어렵고 건설현장에서 사용하기에는 내구성이 좋지 못하다. 하지만 압력센서는 유압라인상의 임의의 위치에 부착이 가능하므로 방수박스 내부에 설치할 수 있어 방수가 용이하고 내구성을 높일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 압력센서를 이용하여 수중항만공사 로봇의 유압 실린더 변위를 간접적으로 측정하는 관측기를 설명한다. This paper presents an observer to estimate the displacement of hydraulic cylinders of an underwater robot for harbour construction using a pressure sensor. In harbour constructing, we place heavy armour stones weighing over 2~3 tons on the surface of the bank to protect it from storming wave. This work typically done by a diver is difficult and dangerous so that we have developed Stone Diver which is the underwater robot for harbour construction. The robot needs a displacement sensors to control the position of hydraulic cylinders. The position sensors mounted outside the cylinders cause poor durability in construction site where shock and dust usually occur. However, the pressure sensor mounted inside a waterproof box improves the durability. Based on the dynamic parameters and the pressures in the cylinder, the observer estimates the cylinder's position. This paper presents the positional accuracy of the pressure based observer and the performance of the underwater robot to assemble the armour stones.

항만공사용 수중건설로봇의 기구설계 및 제어에 관한 연구

김태성,김치효,이민기,Tae-Sung Kim,Chi-Hyo Kim,Min-Ki Lee 한국항해항만학회 2015 한국항해항만학회지 Vol.39 No.3

열악한 작업환경 때문에 수중항만공사를 기계화하려는 많은 노력들이 시도되고 있다. 본 논문은 수중항만공사 중 사석 고르기 작업을 수행하는 수중건설로봇에 대해 기술한다. 로봇의 블레이드는 울퉁불퉁한 지형에서도 사석 마운드를 기준면에 대해 평편하게 고르고, 다목적 암은 사석을 파고, 채울 수 있게 설계되었다. 본 연구는 로봇에 설치된 위치 및 방위 센서와 동기를 이루면서 주행과 스윙운동이 포함된 다목 적암과 블레이드의 기구학을 해석한다. 기준수심센서에 부여된 월드좌표에 대해서 블레이드와 다목적암의 위치와 방위를 나타내고, 기준면과 나란한 고르기 작업을 위한 형상을 찾는다. 고르기 작업을 위한 유압제어시스템을 개발하며, 로봇에 의한 육상 및 수중 사석 고르기 작업을 실시해 실험결과를 보인다. 로봇의 작업속도는 잠수부보다 8배 정도 빠르며 작업품질도 우수한 것으로 평가된다. 잠수부가 작업할 수 없는 대 수심에서는 효율성이 더 좋을 것으로 기대된다. There are many efforts to mechanize the process for underwater port construction due to the severe and adverse working environment. This paper presents an underwater construction robot to level rubbles on the seabed for port construction. The robot is composed of a blade and a multi-functional arm to flatten the rubble mound with respect to the reference level at uneven terrain and to dig and dump the rubbles. This research analyzes the kinematics of the blade and the multi-functional arm including track and swing motions with respect to a world coordinate assigned to a reference depth sensor. This analysis is conducted interfacing with the position and orientation sensors installed at the robot. A hydraulic control system is developed to control a track, a blade and a multi-functional arm for rubble leveling work. The experimental results of rubble leveling work conducted by the robot are presented in land and subsea. The working speed of the robot is eight times faster than that of a human diver, and the working quality is acceptable. The robot is expected to have much higher efficiency in deep water where a human diver is unable to work.

수중로봇의 롤 운동을 위한 모델-베이스 제어기 개발

박지훈(Park Ji Hoon),김치효(Kim Chi Hyo),김성주(Kim Sung Joo),이민기(Lee Min Ki) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.11

We have been developing an underwater robot for harbour construction using a parallel mechanism. The robot is attached to the rope of a crane, which carries a large stone to the undersea. The robot's yaw and pitch are controlled by hydraulic cylinders but its roll is uncontrollable. We mount thrusters to rotate the robot in CW or CCW. This paper presents a model based-controller to control the robot's roll. We develop the dynamic model to describe the robot's rolling by a second order system and identify the model parameters by a least square method. PD controller is implemented with the dynamic model which computes the required control input to compensate disturbances. This paper introduces the underwater robot system and presents the experimental results of the proposed controller.

소아 환자에서 Propofol 정주통의 예방: Remifentanil과 Lidocaine의 단독 및 병용투여 시 효과 비교

허현주 ( Hyun Joo Heo ),김치효 ( Chi Hyo Kim ),한종인 ( Jong In Han ) 대한마취과학회 2008 Korean Journal of Anesthesiology Vol.54 No.4

트랙기반 수중건설 로봇의 원격조종 시스템 개발

김태성(Tae Sung Kim),김치효(Chi Hyo Kim),이민기(Min Ki Lee) 한국항해항만학회 2017 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.춘계