일본산업뉴스요약

로봇의 미세진동 제거 이론 구축
게이오대학, 로봇의 관절 등의 진동을 제거

게이오기쥬쿠대학 이공학부 시스템디자인공학과의 가츠라(桂) 교수 연구팀은 로봇 등의 관절을 움직일 때에 발생하는 ‘미세진동’을 없애는 것이 가능한 제어이론을 구축했다. 진동을 파의 전달로 수식화하여 이에 맞추어 모터 등의 구동력을 미세 조정한다. 구동점이 복수인 경우의 진동도 없앨 수 있다. 로봇의 정밀제어 및 제조 라인의 계량기의 진동제거 등에 제안해나간다.

모터에서 봉을 흔들면 봉이 휘거나 봉을 멈춘 순간에 진동한다. 봉의 재질 및 무게, 길이에 따라 진동의 주파수가 변하여 진동에는 복수의 공진 주파수가 존재한다. 이 공진이 로봇의 센서 노이즈 및 위치 결정을 어렵게 하고 있었다.

그래서 공진을 파동방정식으로 수식화했다. 시동 시에 파가 봉에 입사되고, 봉의 끝에서 반사되어 입사파와 반사파의 위상이 모이면 공진이 발생한다. 입사파와 반사파의 시간차를 조정하는 것으로 위상을 반전시켜 진동을 없앴다.

이 제어이론을 토대로 복수의 구동점을 가지는 로봇 팔의 공진 및, 팔 끝에 힘이 가해지는 경우의 공진도 없앨 수 있도록 발전시켰다. 모터의 제어주기 등에 한계도 있지만, 이론 상으로는 모든 공진을 없앨 수 있다고 한다.

로봇 팔에 응용한다면 팔 끝 부분의 진동이 멈추기까지 기다릴 필요가 없어진다. 센서를 탑재하여도 진동으로 인한 노이즈를 막을 수 있다. 제조 라인에서는 시간을 단축할 수 있어서 생산성 향상을 기대할 수 있다.

자세한 것은 12월 15일에 도쿄국제포럼에서 열리는 게이오과학기술전에서 소개한다.

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