Variable configuration tracked vehicle has been widely used in missions for reconnaissance, search and rescue, and hazardous site inspection. Vehicles with rapid maneuverability will provide advantages over the others in search and rescue missions. When fast maneuvers are carried out by the vehicle on a rough terrain, high impact forces does occur and cause problems by decreasing vehicle endurance, damaging its internal electric parts and track, and by causing the vehicle to deviate from its original path. Therefore, as a method to bring better countermeasure to these problems, impact force attenuation capabilities would be crucial for the vehicles.
In this work, we attempt to reduce the impact force by the attack angle manipulation of variable configuration tracked vehicle in case of a collision with a single-step obstacle. The attack angle adjustment is inspired from the biomechanical studies such as the impact force reduction that is found in situations like ball catching, forward fall prevention with arm braking, and etc. We have modeled, derived the equations of motion, and made a simulation tool for the processes of the VCTV overcoming an obstacle with the rubber track and the contact detection in consideration. Also, to check the effectivness of the adjustment, we have compared the results of collision with a step in the fixed angle and the adjusting attack angle.
Finally, in order to find the relationship between the approaching velocity and attack angle rotation velocity we have simulated many combinations and suggested appropriate profile.
신속하게 움직이는 로봇차량을 개발하기 위해서는 센서를 통한 환경인식과 얻은 정보를 통해 근역범위의 지도를 생성하여 실시간으로 경로를 결정하는 경로 계획기술, 계획된 명령과 경로를 효과적으로 추종하고, 반응을 적합하게 할 수 있는 메커니즘을 설계하는 기술, 차량의 성능을 극대화 할 수 있는 제어기술이 필요하다. 이러한 여러 영역 중에서 주행차량의 동역학적인 특성을 고려한 운동특성 제어에 대한 연구는 다른 영역에 비해 많이 미비한 실정이다. 대부분의 구조 및 정찰용 궤도차량은 플리퍼(flipper), 서브암(sub-arm)등으로 구성된 가변 서브암이 있다. 가변서브암은 차량이 장애물에 접근시 가장 먼저 접촉하는 부분으로 서브암의 운동은 장애물 극복성능을 좌우하는 초기상태를 결정하는 중요한 부분을 차지한다. 궤도차량의 접근각(attack angle)은 궤도의 앞부분과 지면 사이의 각도를 의미하는데, 가변궤도차량은 서브암의 회전으로 접근각을 변화시킬 수 있다. 또한 이 접근각은 차량의 지속 동작 능력과 차량의 안정성, 충격력 감소 능력 등에 영향을 미친다. 본 연구에서는 가변궤도차량(Variable Configuration Tracked Vehicle: VCTV)이 장애물을 극복하는 과정에서 접근각의 변화이 충격력 감소에 미치는 영향을 분석하고 저감 방안을 제시하고자 한다. 그를 위해 가변궤도차량의 장애물 극복에 대한 동특성을 예측하기 위한 모델과 운동방정식을 도출하였다. 그리고 MATLAB/Simulink를 이용한 시뮬레이션을 통해서 장애물 극복과정의 작용력을 계산하였다. 가변궤도차량의 접근각 변화 전략에 대해 기술하고 컴퓨터 모의 실험을 통해 접근각 변화의 충격 저감 효과를 확인하였다. 먼저 가변궤도차량이 장애물에 충돌할 때 접근각을 고정시킨 경우와 접근각을 변화시킨 경우 차량에 전달되는 충격력의 크기를 비교를 한 후, 가변궤도차량의 장애물 접근속도와 접근각 변화 속도의 관계를 도출하였다.
