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이승준(S. J. Lee),우수호(S. H. Woo),최재환(J. H. Choi),황인준(I. J. Hwang),이순걸(S. G. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
전 방향 이동 로봇은 회전없이 임의의 방향 운동이 가능하여 유연한 이동성의 장점이 있어 많이 개발되어 적용되어 왔다. 본 논문에서는 4 개의 볼 휠에 의해 구동되는 새로운 구조의 전 방향 이동 로봇을 제안하고 구현하여 그 효용성과 이동성에 대해 검증했다. 볼 휠은 일반적으로 전 방향 이동 로봇에 주로 사용되는 메커넘휠에 비하여 고 하중에 적합하며, 주행 안정성이 높은 장점이 있어 산업 이송용 로봇 및 도로 주행 플랫폼으로 적용하기에 적합하다. 볼 휠을 구동하기 위해 두 개의 옴니휠을 직각으로 배치하고, 기구적 해석을 통해 구동 모터의 수를 최소화하여 동력을 전달하였다. 또한 볼 휠 구동 모듈과 로봇 플랫폼 바디 간에 완충장치를 둠으로써 주행 중에 발생하는 충격을 감쇄시키고, 4 개의 볼 휠과 바닥이 항상 접촉할 수 있도록 하여 주행 능력의 안정성을 향상했다. 볼 휠의 적용으로 메커넘휠을 사용한 전 방향 이동용 로봇의 주행보다 안정된 구동을 확인 하였다. 또한 기존 개발된 전 방향 이동 로봇에 적용된 모터의 수에 비해 최소화한 방식의 구조로 설계하여 기존 볼 휠을 이용한 전 방향 이동용 로봇 보다 구조가 단순하며, 경제적인 볼 휠 기반의 이동 로봇을 개발하였다.
김봉한(B. H. Kim),우수호(S. H. Woo),이승준(S. J. Lee),최재환(J. H. Choi),홍준기(J. K. Hong),이순걸(S. G. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
메카넘 휠을 사용하는 이동 로봇은 일반적인 바퀴를 사용한 이동 로봇과는 달리 전방향 이동이 가능하다는 장점으로 인해 좁은 공간에서의 물류 이송 분야와 고 중량 부품의 정밀 이송 작업 등에 활용성이 높다. 본 논문은 고 중량 물류 이송을 위한 메카넘 휠 기반의 자율 및 반자율 이동이 가능한 산업용 전방향 이동 로봇 시스템을 개발하고, 그 유효성을 검증한다. 개발된 이동 로봇은 4 개의 메카넘 휠로 구동이 되며 상부는 중량물을 적재할 수 있도록 설계하였으며, 주변 환경 인식을 하여 자율 또는 반자율 주행이 가능하도록 로봇 상부의 전방 좌측과 후방 우측에 대각으로 라이다 센서를 장착하였다. 로봇 구동 소프트웨어는 오픈소스 플랫폼인 Robot Operating System 기반으로 구성되었다. 소프트웨어 구조는 메인 제어 파트, 비상 정지 파트, 지도 생성 파트로 구현하여 테스트하였다. 메인 제어파트는 이동 로봇의 기구학적 해석을 기반으로 모터 속도 제어를 통해 로봇을 목표 속도로 주행시키며, 엔코더 및 IMU 센서의 데드 레커닝 융합을 통해 로봇이 이동한 위치와 자세를 파악한다. 비상 정지 파트는 로봇으로부터 일정 거리 이내에 장애물이 감지되었을 시에 메인 제어 파트에 비상정지 명령을 송신한다. 지도 생성 파트는 라이다 센서를 사용하여 로봇과 주변 환경 간의 거리와 위치 좌표인 2 차원 공간지도를 작성한다. 조이스틱을 사용한 원격주행 동작 기능을 구현하여 테스트하였고, 주행 시 주행기록계의 값과 실제 로봇의 위치값을 비교하여, 제작된 이동 로봇의 병진운동과 회전운동의 정확도를 검증하였다.