Abstract
Our research team is developing a 6-DOF manipulator for narrow workspaces in press forming processes, such as placing PEM nuts on the bottom of a chassis. In this paper, kinematic analysis was performed for the position control of the manipulator, along with structural analyses for position accuracy with different payloads. First, the Denavit-Hatenberg (DH) parameters are defined, and then the forward and backward kinematic equations are presented using the DH parameters. The kinematic model was verified by visual simulation using Coppelia Robotics' virtual robot experimentation platform (V-REP). Position accuracy analysis was performed through structural analyses of deflection due to self-weight and deflection under full payload (5 kgf) in fully opened and fully folded states. The maximum generated stress was 22.05 MPa in the link connecting axes 2 and 3, which was confirmed to be structurally safe when considering the materials of the parts.
본 연구팀은 프레스 성형 공정에서 버텀 섀시 (bottom chassis)에 팸너트 (pem nut)를 고정하는 것과 같은 협소 공간 작업을 위한 6축 다관절 로봇을 개발하고 있다. 본 논문에서는 6축 다관절 로봇의 위치 제어를 위한 기구학 해석과 가반하중에 따른 위치 정밀도 파악을 위한 구조해석을 수행하였다. 먼저, 로봇의 Denavit-Hatenberg 파라미터를 정의하고, 정기구학과 역기구학 모델을 제시하였다. 기구학 모델은 Coppelia Robotics 사의 virtual robot experimentation platform (V-REP)을 이용하여 시각적인 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 위치 정밀도 분석은 완전 펼침 상태와 완전 접힘 상태에서 자중에 의한 처짐량과 가반하중에 의한 처짐량에 대한 구조해석을 통해 수행하였다. 해석 결과, 최대 변형량은 완전 펼침 상태에서 자체 하중만 있는 경우 0.339 mm로 나타났으며, 5kgf의 하중이 장착된 경우에는 0.667 mm로 나타났고, 설계 조건 1 mm 내에 있음을 확인하였다. 또한, 최대 발생 응력은 축 2와 3을 연결하는 링크에서 22.05 MPa로 나타났고, 부품 재질을 고려할 때 이 값은 구조적으로 안전함을 확인하였다.