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기어유닛 기반 중력보상장치를 갖는 머니퓰레이터

Manipulator Equipped with Counterbalance Mechanism Based on Gear Unit
강인호, 김휘수식별저자, 송재복식별저자, 이현수식별저자, 장인성
대한기계학회논문집 A권 제38권 제3호, 2014.3, 289-294 (6 pages)
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초록
일반적으로 산업용 로봇은 가반중량에 비해서 매우 큰 자중을 가지게 되며, 이로 인한 큰 중력토크를 보상하여야 하므로, 고사양의 모터/감속기를 사용하게 되어 제조단가가 높아진다. 이러한 머니퓰레이터의 자중 및 가반중량을 기계식 중력보상장치로 보상하게 된다면, 모터/감속기 사양을 크게 낮추어서 제조단가를 낮출 수 있다. 그러나 기존의 와이어 기반의 중력보상장치의 경우, 내구성 및 파손 등의 문제로 실용성이 낮았다. 본 연구에서는 이를 개선하고자 기어 및 롤러 기반의 내구성 높은 중력보상장치를 개발하고, 이를 사용하여 낮은 용량의 모터/감속기로도 가반하중 목표를 만족시킬 수 있는 중력보상 장치를 탑재한 머니퓰레이터를 개발하였다. 본 연구에서는 다양한 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안한 중력보상장치가 머니퓰레이터의 모든 자세에 대해서 중력에 대한 완전한 보상토크를 제공하였으며, 큰 가반하중에 대해서도 적절한 보상토크를 제공할 수 있음을 보였다.

Industrial manipulators are usually heavy given the payloads they carry. Therefore, they require highcapacity servomotors and speed reducers, which leads to high costs. However, if manipulator weight could be compensated for using a counterbalance mechanism, the motors" and speed reducers" capacities could be minimized substantially. However, it is usually difficult to assure durability and reliability with the conventional wire-based counterbalance mechanism. Therefore, a more robust gear- and roller-based counterbalance mechanism is proposed in this study. A manipulator was developed using this mechanism; this manipulator maintains its performance even when using motors and reducers of lower capacities. The results of various simulations and experiments verified that the proposed mechanism provides the torque required to compensate for gravitational torque in any configuration and minimizes the torque required for supporting a large payload.

목차
1. 서론
2. 중력보상장치의 개발
3. 중력보상 머니퓰레이터 개발
4. 시뮬레이션 및 실험
5. 결론
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  1. , , http:, , www.abb.com

  2. , , http:, , www.yaskawa.com

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  4. Lacasse, M. -A. , 2013 , On the Design of a Statically Balanced Serial Robot Using Remote Counterweights , IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation : 4174 ~ 4179

  5. Shirata, S. , 2007 , Design and Evaluation of a Gravity Compensation Mechanism for a Humanoid Robot , IEEE, RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and System : 3635 ~ 3640

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