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본체에 회전 가능하게 결합되는 외바퀴의 피칭(pitching) 방향 동작과 롤링(rolling) 방향 동작과 요잉(yawing) 방향 동작에 따른 균형 유지를 위해 상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 플라이휠;상기 외바퀴의 동작에 대응하여 상기 플라이휠을 회전시키는 휠구동유닛;상기 외바퀴의 동작에 대응하여 상기 휠구동유닛의 동작을 제어하는 휠속도제어유닛; 및상기 외바퀴의 동작에 따른 피칭 방향, 롤링 방향, 요잉 방향 자세를 감지하는 자세감지센서;를 포함하고,상기 휠구동유닛의 구동전압에 대응하여 기설정되는 상기 플라이휠의 속도와 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 고속퓨리에변환(FFT, Fast Fourier Transform)을 통해 변환하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 변환제어유닛; 및상기 휠구동유닛의 구동전압에 대응하여 결정되는 상기 플라이휠의 속도 신호를 기준으로 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 분석하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 직접제어유닛;중 어느 하나를 더 포함하며,상기 휠속도제어유닛은, 오픈 루프(open loop) 방식으로 동작되고,상기 휠속도제어유닛에는,상기 자세감지센서에서 감지되는 각속도 성분을 통해 획득한 상기 플라이휠의 주파수 특성을 기준으로 상기 플라이휠의 진동 주파수를 차단하는 노치필터;가 포함되며,상기 노치필터는,상기 변환제어유닛 또는 상기 직접제어유닛에 의해 도출된 상기 플라이휠의 주파수 특성을 기준으로 상기 플라이휠의 진동 주파수를 차단하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동제어장치
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제1항에 있어서,상기 휠속도제어유닛은,상기 외바퀴의 동작에 따른 롤링 방향 기준각도와 롤링 방향 기준각속도를 제공하는 기준신호부;상기 자세감지센서에서 감지하는 롤링 방향 피드백각도와 롤링 방향 피드백각속도를 제공하는 롤링피드백신호부;상기 기준신호부의 정보와 상기 롤링피드백신호부의 정보를 바탕으로 롤링 방향에 대한 제어 이득을 계산하는 롤링제어게인부;상기 자세감지센서에서 감지하는 요잉 방향 피드백각속도를 제공하는 요잉피드백신호부;상기 노치필터를 통과한 상기 요잉 방향 피드백각속도를 바탕으로 요잉 방향에 대한 제어 이득을 계산하는 요잉제어게인부; 및상기 롤링제어게인부와 상기 요잉제어게인부에서 각각 계산된 제어 이득으로부터 도출되는 구동토크를 상기 휠구동유닛에 전달하는 토크전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동제어장치
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제1항 또는 제4항에 있어서,상기 외바퀴의 동작 명령과 상기 자세감지센서에서 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 기반으로 상기 외바퀴와 상기 플라이휠의 동작을 제어하는 구동제어모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동제어장치
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플라이휠의 동작을 위한 속도 명령과 상기 플라이휠의 동작을 제어하는 휠속도제어유닛이 동작되는 상태에서 상기 플라이휠을 회전시키는 휠구동유닛의 구동전압을 측정하는 추정준비단계;상기 휠구동유닛의 구동전압에 따라 회전되는 상기 플라이휠의 속도를 추정하는 속도추정단계; 및상기 플라이휠의 속도에 따라 자세감지센서를 통해 피칭(pitching) 방향, 롤링(rolling) 방향, 요잉(yawing) 방향에 대한 자세를 감지하는 자세감지단계;를 포함하고,상기 플라이휠의 속도와 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 고속퓨리에변환(FFT, Fast Fourier Transform)을 통해 변환하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 변환분석단계; 및상기 플라이휠의 속도 신호를 기준으로 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 분석하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 직접분석단계; 중 어느 하나를 더 포함하며,상기 변환분석단계 또는 상기 직접분석단계를 거쳐 도출되는 주파수 대역을 진동에 따른 노치필터의 차단주파수로 선정하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동저감 필터설계방법
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제6항에 있어서,상기 차단주파수를 바탕으로 노치필터의 설계 규격을 선정하는 규격선정단계; 및상기 노치필터의 전달함수와 상기 노치필터의 설계 규격을 계산하여 상기 노치필터의 주파수 특성을 도출하는 특성도출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동저감 필터설계방법
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제8항에 있어서,상기 특성도출단계를 거쳐 표시되는 상기 노치필터의 성능과 상기 노치필터의 설계 규격을 매칭시켜 노치필터의 성능을 검증하는 성능검증단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동저감 필터설계방법
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