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ㆍ제품: 트랙형 도심 정찰 로봇

ㆍ해석목적: 로봇의 계단 등반 성능 평가

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정찰 로봇은 다양한 주행 환경에서 임무를 수행하게 된다. 이 중 도심 주행 환경에는 계단이 많이 존재하기 때문에 정찰 로봇의 계단 등반 성능은 중요한 요소 중의 하나이다. 계단 등반을 위한 여러 방법 중 서브 트랙을 사용하는 방법이 있으며, 이 방법은 트랙이 계단과 접하는 면적을 늘림으로써 접촉력을 키워 계단 등반 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 평지 주행 시에는 서브트랙을 위쪽으로 회전시킴으로써 일반 주행 및 회전 시의 효율을 높이게 된다. 이러한 형태의 정찰 로봇을 개발하던 한 연구팀은 RecurDyn의 트랙 툴킷을 이용하여 복잡한 트랙 어셈블리가 포함된 로봇을 손쉽게 모델링하고, 이를 이용하여 계단 등반 성능을 효과적으로 검증할 수 있었다.

주요 작업 프로세스

① 복잡한 트랙 어셈블리를 빠르고 정확하게 모델링

② 트랙 링크와 계단 간의 접촉에 대한 파라미터 정의

③ 로봇의 각 요소의 동작을 직관적이고 간단한 수학식으로 표현

④ 로봇의 주행 및 계단 등반 시에 필요한 토크를 계산하고 이를 통해 로봇에 사용될 모터의 적정 용량을 예측

주요 해석 기술

• 수많은 링크로 구성된 트랙 어셈블리를 빠르게 모델링 할 수 있는 트랙 전용 UI

• 트랙 링크와 계단 간의 접촉을 빠르게 계산할 수 있는 접촉 알고리즘

• 복잡한 동작을 수학적으로 모델링 하는 데 사용되는 ‘Function Expression’

관련 제품

• RecurDyn/Professional

• RecurDyn/TrackHM

고객에게 주어진 과제 및 이슈

• 새로운 컨셉의 로봇이 주어진 미션을 수행가능 여부에 대한 조기 검증 필요

• 수많은 트랙 링크로 구성된 복잡한 로봇 모델

• 트랙 링크와 계산 간의 복잡한 접촉 조건

• 계단 등반 및 자세 회전과 같은 여러 가지 동작 시나리오에 대한 분석 필요

• 로봇 주행에 필요한 적정 모터 용량 예측의 어려움

해결

• MFBD 기술을 이용한 모델링 및 시뮬레이션 시간 절감

• 비선형 유연체와 접촉 알고리즘을 이용한 Flex Spline의 거동 재현

• Flex Spline의 변형 및 접촉에 의한 응력 계산

• 수정된 설계/동작 조건 및 공차에 따른 성능 변화를 시뮬레이션으로 예측

성과

• 가상 모델을 이용하여 조기에 새로운 설계를 검증

• 주행 및 계단 등반에 필요한 모터 결정 및 미션 수행에 필요한 에너지량 예측

• 로봇 동작에 있어서의 제약 조건 확인 •시뮬레이션을 통해 향후 설계 개선을 위한 추가적인 아이디어 획득

활용 및 해석사례

◀ 계단을 올라가는 로봇 해석

ㆍ로봇이 넘어지지 않도록 하기 위한 제어기 설계

ㆍ로봇 구동에 필요한 모터의 용량 선정

◀ RecurDyn/TrackLM 툴킷을 이용한 트랙 어셈블리 모델링 데모

ㆍRecurDyn/TrackLM (Track Low Mobility) 툴킷은 건설용 장비에 많이 사용되는 트랙을 모델링하고 시뮬레이션하는데 활용

ㆍ스프라켓, 롤러, 아이들러, 트랙링크 등을 손쉽게 모델링

ㆍ또한 스프라켓의 이빨 및 트랙링크의 그라우저의 형상을 원하는 형태로 수정 가능