파지점의 회전 반경을 보상하는 손목 메커니즘의 가동범위 분석

Abstract

대부분의 로봇 팔은 모터, 브라켓 등의 기계 요소들로 인해 사람보다 긴 말단부 회전 반경을 가지고 있다. 긴 회전 반경으로 인해 좁은 공간에서 말단 부의 방향 변경이 제한되고, 로봇의 운용을 위해 별도의 작업 환경을 구축해야 하는 문제점이 발생한다. 이를 근본적으로 해결하고자, 본 연구에서는 가상의 회전 중심을 통해, 파지점의 전체 회전 반경 길이를 보상하는 새로운 손목 메커니즘을 개발하였다. 개발된 3 자유도 손목은 사람의 전완부에 준하는 부피를 가지며, 말단 장치와의 결합으로 인해 늘어나는 파지점의 회전 반경을 19 mm만큼 보상할 수 있다. 손목의 기구학적인 특성을 분석하고, 가상 회전 중심을 구현하는 메커니즘에 의해 발생하는 비대칭적인 가동 범위를 관성측정장치로 도출하였다. 실험을 통해 회전 반경을 보상하면서도 기존 병렬 손목 수준의 가동 범위를 가지는 것을 확인하였다.