U N D E R G R A D U A T E  A C T I V I T I E S

Rogistics robot for heavy load tranportation with parallel structure

연구진
  - 지도교수 : 주백석
  - 연구원 : 정준엽, 유태곤, 김승혁, 장정훈
1. Introduction

▶ 연구 배경 및 목적
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   ①  기존 물류 로봇의 한계    
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     - 리프트를 이용한 물류 운반 로봇은 적재 및 하역하기 위해서는 추가적인 인력이 필요.
     - 물류를 분류하는 로봇은 고하중의 물품을 취급하는데 한계가 있음.
​   ②  병렬형 구조를 활용한 고하중 물류 로봇
     - 본 연구에서는 고하중 물품을 안정적으로 운반하면서 적재 및 하역 작업이 가능한 로봇을 제안함. 
2. Mechanical Design

▶ 기구부 설계
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   ①  로봇 전체 형상    
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   ② Two-layered parallel manipultor
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- 리니어 액추에이터 3개로 이루어진 병렬형 구조를 2단으로 설계.
- 조인트는 상판에 볼(Ball)조인트, 하판에 레볼루트(Revolute) 조인트로 구성.
- Two-layered parallel manipulator 구조 특징
  1. 하중이 각 액추에이터로 분산이 되므로 하중을 견고하게 지지.  
  2. 더 넓은 작업공간과 유연성으로 적재 및 하역 작업이 가능.
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   ③ Playload increasing system
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- Two-layered parallel manipulator 구조는 액추에이터의 수직 분력의 크기가 작다는 단점이 존재.
  1. 가반하중 증가 시스템 설계
- 리니어 액추에이터를 지지하는 조인트를 바깥쪽으로 돌려주기 위해선 큰 힘이 필요함.
  1. 웜기어를 이용하여 160:1 기어비로 모터의 힘을 대폭 증가.
  2. 자가잠금 특성이 있어 외력에 의해 액추에이터의 위치가 변동되는 것을 최소화.
 
   ④ 전 방향 이동성
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- 전방향 이동이 가능한 메카넘휠을 사용하여 물류 이동이 많은 복잡한 물류 환경에서도 안정적인 작업 가능.
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3. Hardware Design

▶ 하드웨어 구성 및 연결도
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- 주변 환경을 인식하기 위한 카메라 모듈과 플랫폼의 기울기를 측정하여 역기구학 계산을 하기 위한 IMU 센서를 사용함.
- 메인 컨트롤러인 아두이노에서는 센서 부를 통해 인식한 내용을 바탕으로 구동부인 모터에 제어 신호를 전송함.
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4. Control System Design
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   ①  운영 환경 
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- 원격 물류 로봇과 모바일 기기를 연결하고, 카메라 센서를 통해 로봇의 상황을 사용자가 실시간으로 모니터링함.
- 또한, 로봇의 기본적인 동작과 속도, 플랫폼의 기울기, 웜 기어의 동작을 수동으로 원격 제어 가능함.
   ② 역기구학
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- 역기구학 계산을 통해 플랫폼의 기울기를 사용자가 원하는 각도 및 평행으로 제어되도록 프로그래밍함.
   1. IMU 센서가 1단 플랫폼의 기울기를 측정
   2. 회전행렬을 통해 역기구학 계산
   3. 액추에이터의 길이를 조절하여 2단 플랫폼의 기울기 제어
‌5. Result
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▶ 구동 영상

∵ Qualifications (Award & Patent)
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• 2024 창의적 종합설계 경진대회 / 최우수상(산업통상자원부 장관상)
• 2024 대한기계학회 전국 학생설계 경진대회 / 대한기계학회장상(은상)
• 2024 KIT Engineering Fair / 1위(경상북도지사상)