미끄러짐 집게 형 구조에 의한 중 작업용 로봇 핸드의 특성 평가 및 최적설계

Abstract

산업화 이후에 공장 자동화가 이루어지기 시작하면서, 로봇 말단 장치 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히나 파지력을 크게 요구하는 중작업의 로봇 그리퍼의 경우, 자동차 조립 공장, 재난 현장 로봇의 말단 장치에 필요한 특성이지만, 이에 대한 소수의 연구만 진행된 상태이다. 본 논문에서는 미끄러짐 집게 형 구조에 의한 중작업용 로봇 핸드 파지 메커니즘을 제안한다. 토션 스프링, 바깥 프레임, 볼스크류를 이용해 하나의 액추에이터로 작동하는 새로운 파지 메커니즘이다. 이는 작업을 할 때는 로봇 핸드로써의 역할을 수행하고, 보행 등의 다른 태스크를 수행할 때에는 손가락 구조가 안 쪽으로 들어가서 외부에서 발생하는 충격력을 회피할 수 있는 구조적인 특징을 가진다. 제안하는 로봇 핸드는 중량 대비 파지력이 기존의 핸드보다 약 2.6배 높고, 파지력 또한 93.6 N을 가진다. 중량 대비 파지력이 크기 때문에 중작업용 로봇에 유용한 특성을 지닌다. 시뮬레이션과 최적화는 매트랩 2014b 버전에서 수행되었다. 로봇 핸드 경량화 및 크기 최소화를 위하여 다목적 유전자 알고리즘을 이용하였고, 최적화된 설계 변수를 도출하였다. 상세 설계는 솔리드웍스 2014 버전에서 수행되었다. 이후 제안하는 로봇 핸드의 시작품을 제작하여 실험하고 검증하였다.