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햅틱 장치의 모터에 대한 모터 전류를 검출하는 전류 획득 모듈,상기 햅틱 장치로부터의 엔코더 펄스를 감지하여 상기 햅틱 장치의 위치변위를 검출하고, 검출된 상기 햅틱 장치의 위치변위를 컴퓨터 장치 가상환경에 전송하는 카운터 모듈,상기 컴퓨터 장치 가상환경으로부터 기준 토크 신호를 수신하고, 상기 전류 획득 모듈로부터 상기 모터 전류를 수신하여 기준 전류를 수정하여 출력하는 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA, field programmable gate array)인 패시비티 옵져버/패시비티 콘트롤러(PO/PC, passivity observer/passivity controller) 모듈, 그리고상기 PO/PC 모듈이 출력한 상기 기준 전류와 상기 전류 획득 모듈에서 검출한 상기 모터 전류를 이용하여 상기 햅틱 장치의 상기 모터를 제어하는 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation) 신호를 발생하는 전류 컨트롤 모듈을 포함하고,상기 PO/PC 모듈은 파이프라인으로 구성되고, 상기 카운터 모듈로부터 상기 엔코더 펄스가 감지될 때마다 상기 기준 전류를 이용하여 PO 값 업데이트 및 기준 PO 값을 계산하고, 상기 업데이트된 PO 값과 상기 기준 PO 값을 비교하여 PC 전류를 계산하며, 상기 기준 전류와 상기 계산된 PC 전류를 이용하여 최종 기준 전류를 산출하여 산출된 상기 최종 기준 전류를 상기 전류 컨트롤 모듈로 출력하여 상기 햅틱 장치와 상기 컴퓨터 장치 가상환경 간의 인터페이스를 수행하는 피오/피씨 기반의 햅틱 장치 제어기
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제1항에서, 상기 카운터 모듈은 상기 햅틱 장치로부터 연속적인 엔코더 펄스를 전달받고, 상기 연속적인 엔코더 펄스 사이의 시간을 측정하여 위치 변위를 검출하는피오/피씨 기반의 햅틱 장치 제어기
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제2항에서, 상기 카운터 모듈은, 상기 엔코더 펄스 중 A위상 신호를 입력받아 현재 값과 이전 값을 비교하여 상태 변화를 감지하여 출력하는 제1 비교기,상기 엔코더 펄스 중 B 위상 신호를 입력받아 현재 값과 이전 값을 비교하여 상태변화를 감지하여 출력하는 제2 비교기,상기 제1 비교기와 제2 비교기의 출력신호를 입력받아 펄스 신호의 높은 레벨, 낮은 레벨, 라이징 에지, 폴링 에지를 검출하여 출력하는 논리 검출부,상기 논리 검출부의 출력신호에 의거하여 상기 햅틱 장치의 위치 변위를 카운트하는 위치 카운터,상기 논리검출부의 출력신호에 의거하여 연속되는 두 엔코더 펄스 사이의 경과시간을 카운트하는 경과시간 카운터, 그리고 상기 논리 검출부의 에지 변화에 의거하여 방향을 검출하는 방향 검출부를 포함하는피오/피씨 기반의 햅틱 장치 제어기
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컴퓨터 장치 가상환경으로부터 기준 토크 신호를 수신하고, 전류 획득 모듈로부터 햅틱 장치의 모터에 대한 모터 전류를 전달받아, 기준전류를 계산하는 기준전류 계산 단계,카운터 모듈에서 상기 햅틱 장치의 엔코더 펄스 이벤트 발생 여부를 감지하는 펄스 발생 감지 단계,상기 펄스 발생 감지 단계에서 상기 엔코더 펄스 이벤트가 감지된 경우 PO(passivity observer) 값에 상기 기준 전류를 합산하여 새로운 기준 PO 값을 계산하는 기준 PO 계산 단계,PO 값과, 상기 기준 PO 계산 단계에서 계산된 상기 기준 PO 값을 비교하는 PO 값 비교 단계,상기 PO값 비교 단계에서 상기 PO 값이 상기 기준 PO 값보다 작은 경우 -(PO 값 - 기준 PO 값) 연산을 하여 PC(passivity controller)의 수정전류(PC 전류)를 계산하고, 상기 PO 값이 상기 기준 PO 값보다 크거나 같은 경우 PC 전류를 초기화하는 PC 전류 계산 단계,상기 PC 전류 계산단계로부터 계산된 상기 PC 전류에 상기 PO 값을 합산하여 새로운 PO 값을 계산하는 PO 업데이트 단계, 그리고상기 기준 전류 계산 단계로부터 계산된 상기 기준전류와 상기 PC 전류 계산 단계로부터 계산된 상기 PC 전류를 합산하여 최종 기준 전류를 계산하고, 상기 최종 기준 전류를 전류 컨트롤 모듈로 출력하는 기준 전류 출력단계를 포함하는 피오/피씨 기반의 햅틱 장치 제어 방법
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제5항에서,상기 컴퓨터 장치 가상환경은,상기 카운터 모듈로부터 상기 햅틱 장치에서 출력되는 연속하는 두 엔코더 펄스를 이용하여 계산된 상기 모터의 위치 변위를 읽는 위치 변위 수신 단계,상기 위치 변위 수신 단계로부터 수신한 상기 모터의 위치 변위와 상기 컴퓨터 장치 가상환경의 위치를 비교하여 상기 모터와 상기 컴퓨터 장치 가상환경의 충돌 여부를 파악하는 충돌 판단 단계,상기 충돌 판단 단계에서 충돌이 발생했을 경우, 상기 컴퓨터 장치 가상환경의 위치를 시뮬레이션하여 상기 기준 토크 신호를 상기 PO/PC 모듈로 전송하는 시뮬레이션 단계, 그리고상기 충돌 판단 단계에서 충돌이 발생하지 않았을 경우 상기 PO 값을 리셋하는 PO 값 리셋 단계를 포함하는 피오/피씨 기반의 햅틱 장치 제어 방법
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