Since nuclear power plant (NPP) dismantling carries the possibility of radiation exposure from a hazardous environment, it’s important to minimize that by using a remote manipulator et al. However, due to complexity of nuclear facilities, it’s necessary for operators to increase their proficiency by operating in advance in a virtual environment. In this research, we propose a virtual manipulator system using a haptic device for NPP’s reactor vessel internals (RVI) dismantling which can realistically manipulate.

This paper deals with the dynamic control of redundant robot manipulator. Traditionally, the kinematic control schemes for redundant robot manipulator were developed from the point of speed and used under the assumption that the dynamic control of manipulator is perfect. However, in reality, the precise control of redundant robot manipulator is very difficult due to their dynamics. Therefore, the kinematic controllers for redundant robot manipulator were employed in the acceleration dimension and may be combined with the computed torque method to achieve the accurate control performance. But their control performance is limited by the accuracy of the manipulator parameters such as the link mass, length, moment of inertia and varying payload. Hence in this paper, the proportional and derivative control gains of the computed torque controller are optimized by the genetic algorithm on the typical payloads, and the neural network is applied to obtain the proper control gains for arbitrary loads. The simulation results show that the proposed control method has better performance than the conventional control method for redundant robot manipulator.

A deburring system using the joint of revolute robot manipulator with a tool holder was developed for deburring automation. The tool holder composed of the plunger with spring was developed for freedom of three degree operation. The tool holder was applied for compensation of position errors during trajectory tracing or deburring the workpiece of ununiform. To reduce interacting forces between the high stiffness tool at the end effecter and the workpiece during deburring operation, it was developed to operate flexibly to the direction of tangent line on the revolute axis and to the direction of axis. In this paper, using the deburring system attached at the revolute robot manipulator, deburring experiments were performed. According to the experimental results, the good performance of the proposed deburring system using the revolute robot manipulator was shown.

This paper proposes a fusion controller combing an anti-windup PID controller and BELBIC (Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller) for controlling the position and vibration of a robot system having a single flexible manipulator. A finite element model of the flexible manipulator is developed. The reliability of it is verified by comparing the natural frequencies computed using the finite-element method with the experimentally measured ones. An MSC.ADAMS computational model of the robot system is interfaced with the proposed controller in MATLAB/Simulink, for carrying out a simulation. The simulation is performed with various references inputs and endpoint masses. The effectiveness and robustness of the proposed controller for control of the position and vibration of the flexible manipulator is shown through the simulation.

원자력시설 유지보수 및 해체시 다관절 매니퓰레이터 이상동작에 대한 작업자의 반응특성과 안전속도 수준을 다루고 있다. 매니퓰레이터 팔의 속도, 오류 가능성, 오류 형태와 같은 여러 가지 작업 조건에 따 라 작업자의 반응시간, 고장 경보(false alarm), 실패(miss) 횟수 등에 대한 작업자의 반응 특성을 분석하 였다. 매니퓰레이터 팔의 속도와 이상동작 형태는 반응시간에 영향을 주지만, 이상동작 가능성에 영향을 미치지 않았고, 두 요인 이상의 교호작용은 대체로 영향이 없었다. 매니퓰레이터 팔의 속도변화에 따른 반응시간 특성은 이상동작 형태에 따라 다르지만 대체로 약간 증가하는 추세를 보였다.

Recently, many MEMS manipulator or mechanisms have been developed for application in nanotechnology and optical sensors. In this paper, the method that is measurement and analysis of the motion-ability is introduced for 1 degree of freedom MEMS Manipulator. To do this, the MEMS manipulator is fabricated on the SOI wafer. It is comprised of a parallel bi-lever flexure mechanism and a bent-beam thermal actuator. The flexure mechanism is comprised of an actuator input stage, four lever arms, ten circular flexure hinges, and an output stage. Each flexure hinge provides a point of compliance and acts similar to a rotational joint with an attached rotational spring. These components are significantly stiffer than the flexure hinges, so that they act as rigid bodies in the plane of motion. The static and dynamic parameters of fabricated manipulator are measured and analysis by 3D optical profiling system. It contains a CCD camera, a field-of-view (FOV) lens, a filter assembly, and an illumination source. Light from the illuminator travels through the system and is reflected down to the objective by a beamsplitter. Once the light reaches the objective, another beamsplitter separates the light into two beams. One beam, the reference beam, reflects form a super smooth reference mirror in the objective, while the other reflects form the surface of the sample and back to the objective. With this system, we can measure and analyze the resolution, accuracy, precision, stability and responsibility of MEMS manipulator and it is very useful for fabrication or application of improved manipulator without surface damage.

미세 위치제어를 위한 미세 산업용 로봇의 작업물의 정도 보정을 위해 마이크로 조정기가 고안되었다. 피에조전기 엑추에이터를 이용한 능동 메커니즘을 증폭시키기 위한 메커니즘 설계는 위상 최적설계와 형상 최적설계의 진일보를 위해서 기하학적으로 구조적으로 둘 다 필요하다. 메커니즘의 총괄적인 기하학적 장점과 기계적 효율이 객관적성능으로서 고려되었으며, 이는 입력의 힘분에 출력의 변위, 지지발의 수직 운동과 조정기의 구조 강성의 각각의 비이다. 이들 목적함수를 최대화하기 위하여, 순차 선형 프로그램최적 기준법이 위상 재료 분포, 능동 구조물과 굽힘힌지의 기하학적 차원을 위해 사용되었다. 이 연구는 메커니즘의 능동성을 최대화 할 뿐 아니라, 위치도의 정확도와 충분한 작업공간을 보장하는 종합적 설계 공정을 보여준다. 실험은 역학적, 구조적 성능의 비교를 통해 설계공정을 유효화하기 위해 시행되었다

본 논문에서는 핫셀에서의 원격 운전 및 유지보수 작업을 위해 개발한 천정이동 서보 조작기시스템에 대해 소개한다. 조작기 시스템은 텔레스코픽형 이송장치, 슬레이브, 마스터, 그리고 제어시스템으로 구성되어 있다. 개발한 시스템에 대해 위치 추종, 하중 취급, 신뢰성, 및 조작성에 대한 테스트를 수행하였으며 이에 대한 테스트 결과를 제시한다. 이러한 테스트 결과를 바탕으로 개선된 시스템 이 설계되었으며 이 개선된 시스템 이 차세대 공정의 실증에 적용될 예정이다.

기계식 마스터-슬레이브 매니퓰레이터의 결점인 접근 지역의 제한을 극복하기 위해 차세대관리 공정장치 원격 유지보수용 천정이동 서보 매니퓰레이터(Bridge Transported Servo Manipulator, BTSM) 시스템을 개발하고 있다. 서보 매니퓰레이터는 핫셀 내 천정이동 브릿지(bridge)에 부착되는 슬레이브 매니퓰레이터와 핫셀 밖 운전지 역에 설치되는 마스터 매니퓰레이터로 구성된다. 각각의 매니퓰레이터는 몸체 회전, 상부 팔 틸트(tilt), 하부 팔 틸트, 하부 팔 회전, 손목 팬/틸트(pan & tilt) 및 잡는 운동(grasp motion)의 7 자유도를 갖는다. 하부 팔 회전, 손목 팬/틸트 및 잡는 운동은 매니퓰레이터의 무게에 비해 취급 용량을 크게 하고, 마찰을 작게 하기 위하여 와이어 구동 메카니즘을 채택하였다. 그러나, 와이어 구동 메카니즘은 한 축이 움직일 때 다른 축도 영향을 받을 수 있는 단점이 있다. 본 논문에서는 이와 같은 단점을 극복하기 위해 와이어 구동 링크(link) 사이의 전달 특성을 수식화 하였다. 와이어구동 링크들간의 전달특성 분석 및 실험을 통해서 이들의 기대하지 않은 동작 특성을 확인하였다. 또한, 제안한 보상식을 통해서 기대하지 않은 동작을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 오이수확기의 매니퓰레이터 개발을 위한 기구학적 분석을 하는 것이다. 매니퓰레이터의 정방향 기구학 및 역방향 기구학 분석을 한 후 실제 장치의 반복오차 측정실험을 통해 이론 값을 검증하였다. 매니퓰레이터는 총 세 개의 링크로서 한 개의 수직링크와 두 개의 호전링크로 구성되어져 있으며, 세 개의 스테핑 모터가 각 관절에 장착되어 링크에 동력을 전달한다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다. D-H Parameter를 이용하여 정방향 기구학에 의한 매리퓰레이터의 변환 연산자를 얻었다. 역방향 기구학의 해는 두가지로 나타났으며 삼각함수를 이용하여 해를 구하였다. 매리퓰레이터의 반복오차를 측정한 검증 실험에서는 X, Y, Z축에 대하여 반복 오차가 최대 2.60mm, 2.05mm, 1.55mm로 나타났으며, 정방향 및 역방향 기구학에서 오차의 최대지점 및 최소지점의 실제 좌표는 일치하였다. 반복오차 측정 결과는 매리퓰레이터의 목표지점인 오이의 직경에 비해 비교적 작게 나타났다. 측정오차는 실험중 발생한 실험오차로 판단된다. 매니퓰레이터의 오차를 줄이고 작업능률의 향상을 위해서는 링크의 수를 줄이고 오이의 품종 및 재배환경을 고려하여야 하며, 경량이면서도 견고한 재료를 사용하여 하중을 줄여야 한다.

본 연구는 오이 수확기 개발을 위해 매니퓰레이터를 설계 제작하였다. 실험에 사용한 3축 매니퓰레이터는 견고성, 내구성, 모멘트를 줄이기 위해 모터 및 감속기의 하중이 실리지 않는 곳에 장착하였다. 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 3차원 공간상의 좌표에 대하여 매니퓰레이터의 10회 반복 측정한 오차의 평균은 Z축에 관계없이 0.1 mm내외로 정확하게 작동하는 것으로 나타났다. 실내 실험에서 25개의 오이에 대한 실험 결과 22개의 절단하여 92%의 성공률을 보였으나, 원인은 오이가 기형과이며, 수확한 후 시간이 경과하여 오이 과병의 물성이 변한 것으로 판단된다. 실내 실험에서 오이 과병을 절단하지 못한 경우에도 매니퓰레이터는 오이 과병에 0.1 mm 내외로 엔드이펙터을 접근시켰다. 50개의 오이에 대하여 현장 실험을 한 결과 42개, 84%의 절단율을 보였다. 16%의 오차가 발생한 것은 수확적기가 지나서 오이의 과병이 짧고 뭉툭해서 나타난 것으로 판단된다.

This paper presents cable-hydraulic driven 3DoF (Degree-of-Freedom) manipulator for cooperative robot with high output/low inertia and enhancing lager workspace of hydraulic manipulator. Hydraulic actuation could be solution to design more higher output manipulator than the one of electric motor actuation due to install actuation source and robot joint separated. In spite of this advantage, the conventional hydraulic driven manipulator using cylinder or vane actuator is not suitable for the candidate of cooperative robot because smaller workspace owing to small RoM (Range of Motion) hydraulic actuator. In this paper, we propose 3DoF manipulator with cable-hydraulic actuation which is more larger ratio of payload-to-weight than the one of conventional cooperative manipulator and larger workspace than the one of existing hydraulic driven manipulator. The performance of proposed manipulator was demonstrated by the experiments for confirming overall workspace task, high payload operation task under worst situation and comparing repeatability between developed manipulator and existed cooperative robots. The results of experiments showed that the appropriate performance of proposed manipulator for cooperative robot.

This paper deals with the development and application of control algorithms for series elastic relief robots for rescue operations in harsh environment like disasters or battlefield. The joint controller applied in this paper has a cascade structure combining inner loop for torque control and outer loop for position control. The torque loop contains feedforward and feedback controller and disturbance observer for independent, decentralized joint control. The effect of the elastic component and motor dynamics are treated as the nonlinear disturbance and compensated with the disturbance observer of torque controller. For the collision detection, Band Designed Disturbance Observer is configured to recognize/respond to external disturbance robustly in the continuously changing environment. The controller is applied to a 7-dof series elastic manipulator to evaluate the torque tracking and collision detection/response performance.