Iraq war, Fukushima nuclear disaster, 911 attack, these three incidents have something in common: ‘Packbot’ replaced human in a dangerous place. ‘Packbot’ is one of the unmanned ground vehicle(UGV), which is replaced human role in a dangerous place such as battlefield, place are rigged with explosives, etc. Therefore, a lot of investment has be come nowadays for example, 7 hundred 2 million dollars was invested by the world government.
Although a lot of investment is now being, the Korean army who control UGV robot demand UGV manipulator should be developed because it is difficult to control existing UGV manipulators so that delicate control is impossible and it is also heavy. Especially, a joystick is used to control existing UGV manipulators so speed of control is too slow to use in battlefield. Also, it takes about 3 months to train soldier to use UGV manipulator. Nevertheless, a manipulator for UGV considering easy control is not yet exist.
Therefore, in this thesis, a manipulator that can be controlled easily and has light weight is designed by using distributed actuation mechanism and by designing like human arm. Distributed actuation has force control capability, not by changing the posture the posture of manipulator but by relocating the forcing points and also it give the possibility of weight lightening. But the mechanism announced 2010, so its application is not animated yet, and development of robot arm manipulator using distributed actuation mechanism is not exist yet.
In this thesis, using distributed actuation mechanism, the manipulator which weight of expectation is 8.78kg, torque of expectation is 120Nm is designed. If this manipulator is developed, it is expected that can replace workspace of ‘Packbot’ and expected that can follow motion of human arm. Existing humanoid robot arms such as arm manipulator of ‘HUBO’ has not capability of lifting ability. So this thesis has contribution to design of humanoid arm manipulator for unmanned ground vehicle.
이라크 전쟁, 후쿠시마 원정사고, 911 테러 사건은 모두 `팩봇`이라는 로봇이 사람을 대신하여 투입되었다는 공통점이 있다. `팩봇`은 지상 무인 로봇의 일종으로, 전장이나 폭발물 등의 위험물이 설치된 장소에서 사람의 역할을 대신하는 로봇이다. 따라서 최근 활발히 연구가 진행되고 있으며 그 예로 2011년 지상 무인 로봇에 대한 세계 정부의 투자비용은 약 7억 200만 달러로 예상된다.
많은 연구에도 불구하고 실제 한국군은 지상 무인 로봇이 개설되어야 할 점으로 지상 무인 로봇용 매니퓰레이터의 개발이 시급하다고 대답했는데, 그 이유는 지상 무인 로봇이 무겁고 조작하기가 어렵기 때문이다. 특히, 기존의 지상 무인 로봇용 매니퓰레이터는 조이스틱을 이용하여 조작하는데 이는 조작이 어려워 전장에서 사용하기에는 조작속도가 너무 느리다. 또한 지상 무인 로봇을 사용하기 위한 조작자는 최소 3개월의 훈련 교육을 거쳐야만 지상 무인 로봇을 사용할 수 있다. 그럼에도 불구하고 조작이 편리한 지상 무인 로봇용 매니퓰레이터는 아직 개발되지 않고있다.
따라서 본 논문에서는 조작이 편리하고 가벼운 지상 무인 로봇용 매니퓰레이터를 분산 구동 메커니즘을 이용하고 사람의 팔과 같은 형상으로 설계하려고 한다. 분산구동 메커니즘은 매니퓰레이터의 자세를 바꾸지 않고서도 힘의 분산점을 배치하여 힘을 변화시킬 수 있고, 경량설계가 가능하다. 하지만 2010년에 발표되어 아직 그 응용이 거의 되지 않았고, 이를 이용한 매니퓰레이터는 전혀 연구된 바가 없다.
본 논문에서는, 8.78kg의 예상 질량과 120Nm의 예상 토크 출력을 가진 매니퓰레이터를 분산 구동 메커니즘을 이용하여 설계하였다. 이 매니퓰레이터가 개발된다면 `팩봇`의 작업 능력을 대체하면서 사람의 팔 동작을 따라서 움직일 수 있을 것이라 생각한다. 현재도 휴보 등과 같은 인간형 로봇 팔은 있지만 인양 하중 능력은 존재하지 않는다. 따라서 본 논문에서는 인양 능력을 갖춘 지상 무인 로봇용 인간형 로봇 팔을 설계하는 것에 초점을 두고있다.
