토크 제어 및 토크 센싱 기반 로봇 구동 성능 안정화 연구

Torque Control and Torque Sensing for Stable Robot Actuation Performance

연구 내용

모터-해모닉 드라이브 및 로봇 관절에 대해 토크 센싱과 오버로드 보호를 포함한 모델 기반 제어를 수행하는 연구

로봇 관절의 정밀 추종과 외란/과부하에 대한 내구성을 동시에 확보하기 위해 토크 센서 기반 측정과 모델 기반 토크 제어를 결합하는 연구를 수행합니다. 해모닉 드라이브 구동계에서 센서 장착 모터의 토크 제어를 설계하고, 관절 과부하 시 변형을 제한하는 스토퍼 메커니즘을 내장한 1축 토크 센서를 제안합니다. 또한 6-DOF 매니퓰레이터에 대해 CAD로부터 파라미터를 추출하고 좌표계 정합과 관성 텐서 변환을 거쳐 역동역학 기반 제어기를 구성하며, 토크 센서 보정과 서보 보상까지 반영하여 구현 성능을 검증합니다.

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연구 흐름

초기에는 센서 장착 모터-해모닉 드라이브 시스템에서 제어 이론을 적용해 토크 추종 성능을 확보하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 이후 2025년부터는 과부하 상황에서 센서와 관절 구조의 비가역 손상을 줄이기 위한 스토퍼 기반 토크 센서 구조를 설계하고, FEA와 실험 검증으로 민감도와 신뢰성을 확인했습니다. 동시에 2025년에는 6-DOF 매니퓰레이터에서 역동역학 기반 모델 제어기를 구성하기 위해 CAD 파라미터 추출, 좌표계 조정, 관성 텐서 변환, 토크 센서 캘리브레이션 및 서보 보상을 포함한 구현 절차를 정립하고, 상용 로봇에서 독립 관절 제어와 비교하며 제어 성능을 검증하는 흐름으로 확장했습니다.

활용 가능성

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

정밀 협동 로봇 관절 제어
과부하 보호 내장형 토크 센싱 모듈
서보 보상 기반 고정밀 힘 제어
해모닉 드라이브 구동계 튜닝 자동화
모델 기반 제어기 구현 플랫폼
센서 캘리브레이션 절차 표준화
산업용 매니퓰레이터 동특성 보정
대상 작업별 토크 추종 최적화
동역학 파라미터 기반 안전 제어
실험-모델 간 정합 검증 체계