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·2026
Phase-Based Monocular Monitoring of Axial and Radial Vibration in Serial Manipulators Along Continuous Trajectories
Yinan Miao, Yihan Pan, Haitao Zhang, Qiaohong Chen, Yanbiao Li, Gyuhae Park
IF 4.5 (2026) IEEE Sensors Journal
초록

연속 로봇 운용에서 엔드이펙터 진동은 궤적 정확도, 공정 안정성, 공구 수명을 저하시킨다. 특히 축방향 및 반경방향 성분은 구동기 구동 노력과 궤적 충실도를 직접적으로 반영하므로 관심의 대상이다. 카메라를 이용해 이러한 성분을 모니터링하는 일은, 작은 진동이 자세가 변하는 큰 동작 위에 중첩되며 나타나고, 단일-카메라 설정에서 궤적-영상 모델을 종종 알 수 없기 때문에 어렵다. 본 논문은 직렬 매니퓰레이터가 길고 복잡한 궤적을 따라 이동할 때 연속 축방향 및 반경방향 진동을 모니터링할 수 있는 단안(모노큘러) 비전 프레임워크를 제시한다. 이를 통해 과업에 관련된 진동 지표를 산출하며, 이러한 지표는 과업과 사이클 간 비교 가능하다. 단안 로봇-카메라 캘리브레이션은 공칭 궤적을 단일 카메라 측정값과 정합시키는 방식으로 수행하여, 운용 중 외부 파라미터와 플랜지–마커 오프셋을 복원한다. 엔드이펙터에 견고하게 부착된 크로스라인 마커에 대한 견고한 2D 추적은 위상 기반 크로스라인 중심 검출을 통해 제공되며, 큰 회전과 원근 변화가 있어도 부픽셀(sub-pixel) 정확도를 달성한다. 그 후 캘리브레이션된 공칭 궤적을 호 길이(arc length)로 재샘플링하여 속도 효과를 제거하고, 심도 인지 mm-to-px 스케일링을 통해 각 궤적 위치에서 국소 영상 변위를 물리적 단위로 변환한다. 고역통과 필터링된 변위는 궤적의 축방향 및 반경방향 방향으로 투영한다. 시뮬레이션 결과, 픽셀 및 3D 교란이 가해진 조건에서도 단안 로봇-카메라 파라미터 복원이 안정적으로 수행됨이 나타났다. ABB IRB-6700에 대한 실험에서는 시작-정지 및 가속 단계 동안 축방향 진동이 관찰되었고, 정상 운동 중에는 미세한 자기 여기 성분(축방향)이 나타났으며, 외부 교란에서는 반경방향 피크가 관측되었다. 이러한 결과는 단일 정지 카메라를 사용한 비접촉 방식의 진동 모니터링 경로를 보여주며, 정적 검출 가능성이 0.01 mm 수준의 차수로 입증되었다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
VibrationTrajectoryControl theory (sociology)Serial manipulatorVibration controlRobotManipulator (device)
타입
Article
IF / 인용수
4.5 / 0
게재 연도
2026