곤충의 날갯짓 구현을 위한 3축 머니퓰레이터의 설계 및 제어 = Design and Control of 3-axis Manipulator for an Insect Flapping Motion

국문 초록 (Abstract)

곤충의 다자유도 날갯짓 움직임을 구현할 수 있는 로봇모델이 설계되었다. 실험모델에는 한 쌍의 날갯짓을 위해 총 6개의 로봇서보가 장착되었으며, 각 모터는 병렬로 연결되어 PC의 시리얼통신으로 제어되었다. 각각의 날개는 임의함수에 대한 어떠한 명령에 대해서도 최대한 빠르게 추종할 수 있도록 설계되었으며, 날갯짓의 회전자유도를 구속하지 않으면서도 날개뿌리와 스트로크 축 간의 최소거리를 위해 차동 기어박스와 타이밍벨트가 적용되었다. 다양한 입력에 대한 결과를 통해 인가함수에 대한 추종을 확인하였으며, 일반적인 곤충의 제자리 비행은 물론 생물학적 비행체에 대한 대부분의 날갯짓을 구현할 수 있음을 확인하였다. 특히 본 모델은 높은 편향각에 대응할 수 있으므로 곤충의 전/후진 및 천이 비행에 대한 실험연구에 적합하다. 이러한 모델은 두 쌍의 잠자리나 새 등과 같은 생물학적비행체에 대한 공력연구에도 활용될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A dynamically scale-up robotic model imitating an insect wing motion was designed. A total of six servos were equipped on the model for a pair of wing motion. The servos were connected in parallel each other and controlled as taking the order through the serial communication from a PC. A differential bevel gearbox and timing belts system were constructed not only in order to minimize an interval length between a wingroot and a stroke axis, but also in order to obtain a quick response by an arbitrary motion profiles. It was confirmed that the motional responses from several inputs that could ensure almost wing motions of biological flyers. In particular, the model seems to be appropriate to apply the forward/backward and the transition flight modes due to its responsiveness of large amplitudes along the deviation angle. The model would be served as the aerodynamic study about biological flyers like two pairs of wings of dragonflies or birds.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• ABSTRACT
• 1. 서론
• 2. 실험모델의 설계
• 3. 결과 및 토론
• 4. 결론
• 참고문헌