연구 개발 장비
학부 졸업논문 프로젝트 수행을 위해 제작된 장비이다. 기구물 제작을 위해 연구실에서 개발한 CNC (ECL CNC)를 이용하였다. 2개의 Step motor를 이용하여 2개의 관절을 제어하며 End effector가 원하는 궤적을 그릴 수 있도록 PC의 병렬포트를 통해 Step motor 제어 신호를 생성하여 Step motor driver에 인가한다. 로봇 공학의 기초가 되는 역기구학(Inverse Kinematics)등을 학습해 볼 수 있다.
Two link manipulator
Line tracing robot
학부 강좌인 임베디드 시스템 설계 수업에서 사용하기 위해 제작하였다. MCU (Micorcontroller unit)의 초기화, General purpose I/O의 활용, Timer/Counter 활용, PWM, Interruput 등을 적용하여 Embedded hardware에서 구동되는 software를 설계하고 구현하는 과정을 학습해 볼 수 있다. 또한 Remote control을 이용하여 원격 조정이 가능하다. 하드웨어의 구성은 다음과 같다. - Main CPU : ATMEGA128 - Actuator : 2 DC motors - Sensor : IR Emitter and Photo Transistor, Optical receiver module - DC motor driver : L298N - Output : 2*16 Character LCD display, Buzzer - Input : 4 swtiches - Main power : 9V battery
도립진자, Inverted Pendulum (상용제품)
제어 교육용 실험 장비를 개발하는 회사인 Canada의 Quanser (http://www.quanser.com) 에서 제작한 장비이다. 학부 및 대학원 제어 실험 및 연구용으로 사용된다. 지금 현재는 TMS320C31 기반의 DSP board를 이용하여 제어기를 구축해 놓았다. 변형된 enegy control 방식의 swing-up 제어를 통해 pendulum을 swing-up 시킨 후 선형 영역에서는 LQ (Linear Quadratic) 제어를 사용하고 있다. LQ 제어 이외에도 고전적인 PID 제어, 그리고 Fuzzy control 이나 Predictive control 같은 다양한 제어기법을 적용해 볼 수 있다. Hardware 상의 동력전달방식은 Spur Gear와 Rack Gear를 이용하고 있다. 최근에는 DC Motor를 제어하기 위해서는 주로 PWM 제어방식을 많이 사용하지만, 이 장비는 구형 장비인 관계로 Power OP Amp를 사용하고 있다. 이를 위해서 제어 Board인 TMS320C31의 12-bit DAC 기능을 사용하고 있다.
도립진자, Inverted Pendulum (자체개발) : 볼스크류 기반의 동력전달
본 연구실 (ECL, Embedded Control Lab)에서 직접 설계, 제작한 장비로서 학부 및 대학원의 제어 실험 및 연구용 장비이다. 아래에 소개된 ATMEGA 128 기반의 제어보드를 이용하여 제어알고리즘을 구현하였다. 샘플링은 초당 125회, 즉 0.008 초의 샘플링 시간을 취하고 있다. 제어기 알고리즘은 위에서 소개한 것과 같이 Swingup 제어 + LQ 제어 방식을 취하고 있다. 제어. 동력전달 방식은 Ball screw를 사용하였다. 사용하고 있는 모터는 40W 급의 DC 모터이다. Ball screw를 구동하기 충분할 만큼의 Torque를 발생시키기에는 충분한 출력을 내지 못하며 또한 Dead zone이 있어서 제어 성능에 제약을 가진다. 따라서 이러한 제약을 극복하기 위한 제어 알고리즘에 관한 연구를 수행하는 데 있어 유용하게 사용될 수 있는 시스템이다.
도립진자, Inverted Pendulum (자체개발) : 타이밍 벨트 기반의 동력전달
위에서 소개된 장비와 목적은 같다. 위 장비의 경우 볼스크류를 통해서 동력을 전달하는 반면 이 장비는 타이밍 벨트를 이용하여 동력을 전달하는
도립진자, Inverted Pendulum
타이밍 벨트 기반의 동력전달
2단 도립진자, Double Inverted Pendulum
회전형 도립진자, Rotary Inverted Pendulum
ECL에서 직접 개발한 장비이다. 역시 학부 실험 및 대학원생 연구를 목적으로 제작되었다. 일반적인 도립진자가 수레(cart) 방식으로 구성된 것과는 달리 하부가 회전형으로 구성되어 있다. 모터는 Swiss의 Minimotor를 사용하였다. 동력전달은 Timing Pulley와 Timing Belt 방식이다.