관측기 기반 교란 추정과 센서리스 힘제어 및 계측 신호 해석

Observer-Based Disturbance Estimation, Sensorless Force Control, and Measurement Signal Interpretation

연구 내용

관측기와 내부모델을 이용해 교란을 추정하고 비모델 동특성의 영향을 견디면서 힘 제어 성능을 회복하는 연구

센서 비용과 설치 제약을 줄이기 위해 힘 센서 없이 외력 또는 교란을 추정하는 관측기 기반 제어를 연구합니다. 고이득 관측기와 내부 모델 기반 설계를 통해 상태 추정 및 교란 보상 성능을 높이고, Q-filter 계수 선택으로 정현 교란의 내재 모델을 양의 피드백 루프에 반영하는 절차를 제안합니다. 또한 교란 관측기 구조에 포함된 빠른 동특성이 비모델 동역학으로 인해 야기할 수 있는 성능 저하를 해석하고, 특성 시간상수에 따른 명시적 조건으로 유효한 설계 범위를 제공합니다. 이와 함께 초음파 신호의 시간-주파수 표현을 활용해 철근 존재를 분류하는 계측 신호 해석도 수행합니다.

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연구 흐름

2021년에는 운동량 관측기 기반 센서리스 힘 제어로, 로봇 매니퓰레이터와 환경의 접촉 상황에서 외력을 추정해 힘 제어에 활용하는 실험적 검증을 진행했습니다. 2023년에는 고이득 관측기와 내부 모델을 결합한 교란 관측기 구조로 교란 보상 성능을 강화하고, Q-filter 계수 선택과 강건 안정성 조건을 설계 절차로 제시했습니다. 2024년에는 비모델 동특성이 교란 관측기 기반 제어에 미치는 영향을 정리하고 성능 회복 조건을 확장했으며, Q-filter 시간상수에 따른 회복 성능의 관계를 분석했습니다. 같은 해 계측 신호 영역에서는 STFT 기반 시간-주파수 특징으로 콘크리트 내 철근 존재를 비파괴적으로 탐지하는 접근을 추가했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

센서리스 힘 제어 알고리즘
교란 보상용 관측기 설계
비모델 동특성 강건 안정성
Q-filter 튜닝 가이드
외력 추정 기반 접촉 제어
인간-로봇 접촉 제어 성능 확보
로봇 자동 정밀 조작
산업용 비파괴 구조 점검
초음파 계측 신호 분류
스마트 구조 모니터링 데이터 처리