Rescue robot's performance of climbing stairs depends on some factor. For example, maximum friction force, motor torque, dimensions of system, climbing moment, and so on. However, motor torque and dimensions of system was already determined by optimal design. So we cared only climbing moment and traction force that were influenced by track shape.
The rubber-band track shape is important parameter of the rescue robot for improving the performance when going up the stairs. Previous researches showed that grousers are modeled into the track for increasing the traction force under severe ground condition. Considering the grouser shape effect in climbing the stairs, we found that grouser shape is most important because of determining the number of contact point, the width of contact surface and direction of force.
First, climbing moment mainly influences climbing phase 1 to 2. And we showed that case 2 of contact shape is more suitable. Second, traction force influences all of climbing phase and depends on contact area and rubber hardness. And we wanted to extend the contact area.
Consequently we found the efficient shape of the grouser by maximizing the climbing moment and traction force of a rescue robot in the mathematical model and developed grouser angle - variable track.
After manufacturing this track, we have confirmed the performance improvement of climbing stairs and the importance of optimal rubber-band track shape from various experiments
구조로봇의 계단등반 성능은 최대 마찰력, 모터 출력, 시스템 크기, 계단 등반시 모멘트 등에 의해 좌우된다. 그런데 모터 출력이나 시스템의 크기는 이미 최적 설계에 의해 결정되어 있다. 그래서 본 논문에서는 트랙 형상에 의해 영향을 받는 계단등반시 발생하는 모멘트와 견인력에 관해 관심을 갖고 연구를 진행하였다. 고무 밴드 트랙 형상은 구조로봇의 계단등반 성능 향상을 위해 중요한 요소이다. 원래 트랙 표면 견인력을 증가시키기 위해 몰딩된 '그라우저'의 효과를 고려하면 그라우저 형상은 계단등반에 있어 중요한 요소임을 확인하였다. 이는 그라우저 형상에 의해 접촉면적과 접촉점의 수가 결정되기 때문이다. 먼저 계단 등반시 발생하는 모멘트는 주로 구조로봇의 계단등반 1단계와 2단계에 영향을 미치는데 2번째 경우로 접촉하는 경우가 더 효과적임을 제시하였다. 그리고 견인력의 경우에는 계단등반 전 단계에 영향을 미치는데 이는 접촉면적과 고무의 경도에 영향을 받는다. 따라서 본 연구는 트랙 형상 연구를 통해 계단 등반 성능을 향상시킬 수 있는 방안을 도출하였고 이를 토대로 그라우저 형상에 따른 계단등반시의 모멘트와 접지력, 그리고 저장 가능한 탄성력을 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 고무 밴드 트랙 모델을 제시하였다. 이후 트랙을 제작, 실험을 통해 견인력과 계단등반 성능 향상을 보여주었다.
