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Preview control and its application to robot force control
용부중,Yong, Boo-Joong 제어·로봇·시스템학회 1997 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.3 No.1
로보트 매니퓰레이터가 일정한 접촉 힘을 유지하며 공작물의 표면을 따라가게 하는 작업은 많은 자동화 생산공정에서 유용하게 이용될 수 있다. 일반적인 위치제어용 산업용 로보트를 이러한 공정에 사용하기 위해서는 접촉힘이 계측되어 로보트의 제어에 이용되어야만 한다. 이 연구는 accommodation force control 방식으로 산업용 로보트를 제어하여 edge-following에 응용하도록하며, 접촉 힘의 계측에는 wrist force sensor를 사용한다. 이 시스템의 궤도추적속도와 force regulation 등이 예견제어에 의해 향상될 수 있다. 예견제어에 의해 설계된 전체 제어 시스템은 feedback 제어기와 feedforward 예견제어기로 구성된다. 여기서, 시스템의 안정성은 feedback 제어기에 의해서 결정되며, 예견제어기는 시스템에 미치는 외란을 통제하는 것을 주 기능으로 한다. 일반적으로 선형제어 방식을 채택한 경우와 예견제어를 이용한 edge-following을 실험을 통해 비교함으로써, 예견제어의 효용성을 확인한다.
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이호원(Ho-Won Lee),김민규(Min-Gyu Kim),이장명(Jang-Myung Lee) 제어로봇시스템학회 2013 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2013 No.8
본 논문은 PID 제어를 이용한 외바퀴 로봇의 균형 제어를 제안한다. 외바퀴 로봇의 균형제어를 위해서는 피치 각 제어와 롤 각 제어가 필요하다. 이 피치 각과 롤 각은 관성 센서로부터 구한다. 이 논문에서 피치 각과 롤 각은 분리 되어 있다고 가정하고 제어기를 따로 설계하였다. 제어기의 동작은 시뮬레이션으로부터 확인하였기 때문에 이 로봇의 동역학식은 시뮬레이션을 통해 증명되었다. 마지막으로, 설계된 제어기는 외바퀴로봇의 실험에 적용되었다.
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Robust control design applicable to general flexible joint manipulators
김동환,챈 예화,Kim, Dong-Hwan,Chen, Ye-Hwa 제어·로봇·시스템학회 1998 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.4 No.1
불확실한 변수와 비선형성을 가지는 유연조인트 로봇의 견실제어 방안을 제시한다. 그리고 본 시스템에서 불확실구조는 일치성을 유지하지 않는 불일치성 불확실 시스템이다. 제어기는 리아노프의 방안에 근거를 두고있다. 견실제어는 연산토크법을 사용하고 삽입제어기법을 통하여 좌표변환을 통해 구성된다. 제어기 설계과정은 우선 연산토크방법에 의해 시스템 동역학에서 정격부분을 선형으로 2개의 부분시스템으로 구성한다. 이후 좌표변환을 이용하여 각 부분시스템에 제어기를 구축한다. 이 방안을 통하여 관성 행렬이 알려진 값인 경우 이 행렬의 상위한계 조건없이 제어기를 설계할 수 있다. 따라서 임의의 형태의 로봇에도 적용 가능한 제어알고리즘이 된다. 설계된 견실제어는 변환된 시스템이나 원시스템 모두 실용적 안정성을 보장한다. 이 변환은 단지 불확실변수의 최대 한계값의 정보만을 요구한다.
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후쿠시마 사고원전 감마선환경에서의 노트북 PC 생존성 평가
조재완(Jai Wan Cho),정경민(Kyung Min Jeong) 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2011 No.12
노트북 PC 는 로봇 본체에 탑재되어 제어기로 활용된다. 후쿠시마 원자력발전소의 사고와 같이 사고수습을 위해 로봇이 투입된다고 하면, 로봇제어기 모듈에 사용되는 CPU, 마이크로프로세서 등, 로봇 전자회로는 사고원전의 고선량 감마선 환경에서 생존성이 검증되어야 한다. 일본의 Quince 로봇은 후쿠시마 사고원전에 투입되기 전에 감마선 생존성 평가를 수행하였다. Quince 로봇 제어기에 사용되는 Tough book PC (산업용 노트북 PC), 관측 카메라 모듈에 대한 감마선 생존성 평가가 수행되었다. 10 Sv/h 선량율 환경에서 10시간 조사하여, 누적 피폭선량 기준으로 100 Sv (10 kRad) 피폭되었으며 동작에 이상이 없음을 확인한 후에 후쿠시마 사고원자로 건물에 투입되었다. Quince 로봇이 투입된 시점은 사고원자로의 수소폭발 시점으로부터 2개월여 이상 경과한 시점으로 동경전력이 측정한 CAMS 데이터에 의하면 격납용기내의 감마선 선량율은 2호기 원자로의 경우 13.7 Sv/h (Ch A), 15.3 (Ch B) Sv/h 이었다. Quince 로봇의 생존성 평가와 비슷한 감마선 선량율을 나타내고 있으므로, Quince 로봇이 원자로 건물을 통하여 격납용기 내부로 진입하더라도 감마선에 의한 로봇 시스템의 장애는 발생되지 않을 것으로 판단된다. 그러나 로봇이 원자력 안전설계 개념에서 노심용융을 방지하는 비상대응 목적으로 투입된다고 가정하면, 노심 용융으로 인한 수소 폭발 전후시점의 감마선 선량율 환경에서 로봇 전자회로에 해당하는 제어기의 생존성이 검증되어야 한다. 본 논문에서는 (주) 동경전력이 제공한 수소 폭발시점의 CAMS 감마선 선량조건에서 노트북 PC 의 생존성 평가를 위한 실험 결과를 기술한다.
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강태삼 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회지 Vol.17 No.4
다 변수 입출력 제어시스템에서 제어기를 설계하기 위해서는 단일 입출력 시스템에서와 마찬가지로 저주파수영역에서는 루프전달행렬의 크기가 작은 것이 요구되고, 측정잡음 및 플랜트의 불확실성이 존재하는 고주파수 영역에서는 루프전달행렬의 크기가 작게 되도록하여, 잡음의 영향이 출력에 적게 나타나고, 제어기가 포화되지 않도록 하며, 설계된 제어기가 플랜트 모델의 불확실성을 극복할 수 있게 하는 것이 필요하다. 본 원고에서는 각 전달 행렬들의 특이치의 최대 및 최소값들을 이용하여 다변수 제어기가 갖추어야 할 조건들을 정리하였다.
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조재완,정경민 제어로봇시스템학회 2011 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2011 No.7
본 논문에서는 일본 원자력안전보안원의 발표자료와 일본 동경전력이 제공한 자료를 토대로 후쿠시마원전에서 사용된 로봇의 현황을 조사하였다. 후쿠시마 원전사고와 관련하여 각국이 제공한 로봇의 모델은 모두 5종류이다. 그러나 실제로 원자로 건물에 투입된 로봇은 iROBOT 사의 Packbot에 불과하다. 체르노빌 원전사로를 계기로 프랑스와 독일이 중심이 되어 개발된 원자력 재해대응 로봇은 프랑스와 독일 정부가 앞장서서 제공 의사를 밝혔으나 동경 전력(주)이 거부하였다. 원전사고를 완화시키는데 결정적 효과를 기대할 수 없다는 판단에 근거하여 동경전력(주)이 완곡하게 거부하였다. 일본은 “Robot Japan” 이라는 국가 브랜드로 로봇 산업을 육성하고 산업용 로봇 세계 시장의 70%이상의 점유율을 차지하고 있으나, 이번 후쿠시마 원전사고에서는 자국 로봇의 활약을 지켜볼 수 없었다. 미국 iROBOT 사의 Packbot은 군사용 로봇으로 이라크, 아프칸 전장에 투입된 이력이 전부로 원자력 재해대응을 위해 개발된 로봇이 아니다. 본 논문에서는 후쿠시마 원전사고대책본부가 자국의 지진 및 재난대응 로봇을 투입하지 않고 미국 iROBOT사의 Packbot을 투입한 원인을 분석하고 원전재해 대응 로봇이 갖춰야 할 기능 및 요건에 대해 기술하고자 한다.
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조재완,정경민 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2012 No.12
본 논문에서는 (주)동경전력, 일본 일간공업신문사의 Robonable Web Site에서 발표된 자료를 토대로 후쿠시마 사고원전의 폐로 공정에서 사용되고 있는 로봇의 현황 및 작업내용을 조사하였다. 후쿠시마 사고원전의 폐로 공정과 관련하여 현재까지 사용되고 있는 로봇의 모델은 모두 3종류이다. 후쿠시마 사고 원전에 최초로 투입된 로봇은 미국의 군사용 로봇 Packbot 이다. 미국 iRobot 사의 Packbot은 계단(42° 이상) 승강능력이 부족하여 주로 원자로 건물 1층에서의 방사성 잔해처리 및 고중량의 감마카메라 탐재에 의한 2차원 방사선 분포측정 임무에 투입되고 있다. 일본의 치바공대는 원전사고 대응용으로 Quince 1호기를 제작하여 후쿠시마 사고원전에 투입하였다. 42° 이상의 우수한 계단 승강능력을 갖고 있기 때문에 Packbot 로봇이 접근하지 못하는 원자로 건물 고층 (2~5층) 영역에서의 선량측정 및 VT 검사임무를 수행하고 있다. 통신 케이블 절단에 의해 2호기 원자로 건물 3층에서 기동불능상태에 이를 때 까지 모두 5차례의 시료채취 및 선량측정 임무를 수행하였다. 치바공대는 Quince 1호기의 문제점을 보완하여 Quince 2, 3호기를 개발하였다. Quince 2호기 로봇은 5차례에 걸쳐서 원자로 건물 1~5층 영역에서의 시료채취 및 선량측정 임무를 수행하였다. 일본의 (주)Topy 공업은 Survey Runner 로봇을 개발하였다. 사방 700㎜의 좁은 공간에서 선회가 가능하며 Quince 로봇이 접근하지 못한 원자로 건물 지하의 오염수 상황을 파악하기 위한 임무에 2차례 투입되었다. 7월 12일 발표자료에 의하면 3호기 원자로 건물의 Torus 실 (원자로 건물 1층과 지하 1층의 중간에 위치)의 오염수 누설위치 파악 및 선량측정 임무를 수행하던 중 통신 케이블 차단과 밧데리 전원의 고갈에 의해 기동 불능상태에 있다. Survey Runner가 정지한 지점의 선량율이 370 mSv/h의 고선량 지역이어서 작업자 투입에 의한 회수가 곤란한 것으로 보도되고 있다. 본 논문에서는 2011년 7월 8일 (Quince 1호기 로봇이 최초로 투입된 시점)부터 현재까지의 (주) 동경전력 Web Site에서 공개된 로봇 작업관련 동영상들을 기초로 후쿠시마 사고원전의 폐로공정에 투입된 로봇 시스템들의 사례를 기술한다.
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최병욱 제어로봇시스템학회 1995 제어로봇시스템학회지 Vol.1 No.2
이 글에서는 H/sub .inf./ 설계법의 장단점에 대해서 알아보았다. H/sub .inf./ 제어기법은 이론적인 연구와 함께 산업응용에 관한 연구도 활발하여, 자동차 제어, 항공우주 제어(고성능 헬리콥터의 비행제어, 비행체의 핏치축 제어, 우주구조물체의 제어), 공정제어(발전소에서의 핵반응로 제어), 및 기계제어 등에 광범위하게 응용되고 있다. H/sub .inf./ 제어기법은 여타의 다른 제어기 설계기법에 비해 많은 수학적 지식을 필요로 하고 제어이론 및 설계과정이 복잡한 것으로 인식돼 우리나라에서는 그다지 많은 관심을 끌지 못하고 있는 것 같다. 그러나, 응용사례에서 알 수 있는 것처럼 그 응용대상이 광범위하고, 또한 고성능의 제어목적을 달성하기 위해 필요한 제어기법으로 자리잡아가고 있으므로 보다 더한 관심을 기울일 필요가 있을 것으로 사료된다.
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고상호,Go, Sang-Ho 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회지 Vol.18 No.2
"시스템 식별(system identification)"이란 신호처리(signal processing)의 한 분야로서, 제어분야에서는, 제어시스템 설계 시 요구되는 제어대상 플랜트(plant)의 수학적 모델을 실제 시스템의 입력과 출력데이터를 활용하여 얻기 위한 필요한 체계적인 절차들을 제공해준다. 본 기법은 물리적 또는 화학적 기초원리(first principles)로부터 시스템 모델을 얻기가 어렵거나 매우 복잡한 경우에 주로 쓰이고 있으며, 이때 따라 산업현장에서도 점차 그 역할이 중요해지고 있다. 제어의 다른 분야와 유사하게 이 분야 또한 매우 수학적이어서 제어로봇시스템 학회지의 이번 호부터 총 4회에 걸쳐서 이 분야의 가장 근본적이며 실제적인 이론과 적용방법 들을 간단한 예제와 함께 다룰 계획이다. 첫 번째 순서로서 이번 호에서는 시스템 식별분야에 대한 빠른 이해를 위해 단순한 정적 그리고 동적인 시스템 예제에 대하여 최소자승법(least squares method)을 통한 시스템 파라미터 추정기법을 설명하며, 시스템 식별기법의 종류 그리고 시스템 식별 수행 시 반드시 거쳐야 단계와 절차를 소개한다.
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윤병호,김영국,김수현 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회지 Vol.18 No.1
생체 모방 로봇은 생명체에서 영감을 얻어 새로운 로봇분야를 개척하고 기존의 로봇으로는 하기 힘들었던 한계점들을 극복하는데 목적이 있다. 이러한 생체 모방 로봇은 간단한 생물체의 형태 혹은 메커니즘의 모방으로부터 시작되어 바퀴가 갈 수 없었던 험지, 혹은 하수구, 좁은 통로에서 사용될 수 있는 로봇들을 개발하는 데 초점이 맞추어져 있었다. 이러한 로봇들의 예로써는 크게 미족 보행, 4족 보행, 다족 보행 로봇 등 생물체의 이동 메커니즘을 모방한 로봇들이 있다. 이러한 연구들은 기존 로봇에 사용되었던 재료, 제작 방법을 이용한 것이었다. 하지만 최근 생체 모방 로봇 기술은 새로운 접근 방법, 새로운 재료를 이용한 제작방법으로 기존의 로봇과는 다른 형태로 진화하고 있다. 이러한 기술은 경량화 기술, 초 소형화 기술, 3차원 프린팅 기술 그리고 소프트 물질을 이용한 제작 방법 등이 있다.
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