KR101180994B1 - Time domain passivity based bilateral controller for a stable teleoperation with time-delay - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원격제어 사용자가 원하는 동작을 입력할 수 있는 마스터 매니퓰레이터(Master Manipulator, 이하 master라 한다.), 상기 마스터 매니퓰레이터로부터 동작 신호를 전달받아 움직임을 구현하는 슬레이브 매니퓰레이터(Slave Manipulator, 이하 slave라 한다.), 상기 master로부터 마스터 입력 에너지를 수신하여 상기 slave에 전송하는 첫 번째 포트와 상기 slave로부터 슬레이브 입력 에너지를 수신하여 상기 master에 전송하는 두 번째 포트로 구성되는 2-포트 네트워크, 실시간으로 에너지를 모니터링 하여 상기 2-포트 네트워크의 수동성을 체크하는 수동성 관찰기(Passivity Observer, 이하 PO라 한다.) 및 상기 PO를 기반으로 상기 2-포트 네트워크가 필요한 양 만큼의 에너지를 방산하도록 제어하는 수동성 제어기(Passivity Controller, 이하 PC라 한다.)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기에 따르면, 안정성에 대한 정밀한 분석이 가능하고 일반적인 프레임워크를 세부적으로 추가할 수 있으며, 다양한 위치-힘(Position-force) 양방향 제어기의 제조에 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는, 가상 질량과 가상 스프링을 포함하는 가상 수동성 시스템을 사용하여 높은 주파수의 힘 요소를 필터링함으로써, 갑작스러운 힘의 변화를 방지하여 원격제어 사용자가 효율적으로 원격제어를 수행할 수 있도록 한다.The present invention relates to a bidirectional controller that guarantees a stable remote control in time delay using a time-domain passive technique, and more specifically, a master manipulator (hereinafter referred to as master) that can input a desired operation by a remote control user. A slave manipulator (Slave Manipulator, hereinafter referred to as slave) that receives motion signals from the master manipulator and implements movement, a first port that receives master input energy from the master and transmits the master energy to the slave. A two-port network consisting of a second port for receiving slave input energy from the master and transmitting it to the master, and a passiveness observer (Passivity Observer, hereinafter PO) for monitoring the energy of the two-port network by monitoring energy in real time. ) And the 2-po based on the PO And in that it comprises a passive network controller (Passivity Controller, hereinafter called PC) for controlling so as to dissipate the energy of the amount as needed, characterized on that configuration.
According to the bidirectional controller which guarantees stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique proposed in the present invention, it is possible to precisely analyze the stability and to add a general framework in detail, It can be utilized in the manufacture of a position-force bidirectional controller.
In addition, the bi-directional controller that ensures stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique according to the present invention, by filtering the high frequency force element using a virtual passive system including a virtual mass and a virtual spring, It prevents the sudden change of force so that the remote control user can perform the remote control efficiently.

Description

시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기{TIME DOMAIN PASSIVITY BASED BILATERAL CONTROLLER FOR A STABLE TELEOPERATION WITH TIME-DELAY}Bidirectional controller that guarantees stable remote control in time delay using time-domain passivity technique {TIME DOMAIN PASSIVITY BASED BILATERAL CONTROLLER FOR A STABLE TELEOPERATION WITH TIME-DELAY}

본 발명은 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기에 관한 것으로서, 특히 2-포트 네트워크와 수동성 제어기를 사용하여 시변 시간 지연 하에서도 안정적인 원격제어가 가능하도록 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기에 관한 것이다.The present invention relates to a bidirectional controller that guarantees stable remote control in time delay using a time-domain passive technique. In particular, a time that enables stable remote control even under time-varying time delay using a 2-port network and a passive controller. The present invention relates to a bidirectional controller that guarantees a stable remote control in a time delay using a domain passiveness technique.

일반적으로 원격수술, 원격정비를 포함하는 원격제어 기술은 높은 응용성으로 인하여 사람들의 많은 주목을 받고 있다. 로봇이 원격에서 제어될 때, 피드백 힘(Feedback Force)은 운동학적으로 원격제어 사용자를 원격제어 대상에 연결시킬 수 있기 때문에 원격제어 사용자가 복잡한 작업을 수행할 때의 능률을 높여준다. 그러나 컴퓨터 네트워크에서의 데이터 전송은 본질적으로 시간 지연(Time-delay)을 지니며, 비록 그 값이 작더라도 피드백 힘에서는 큰 불안정한 효과를 나타낸다.
In general, remote control technologies including remote surgery and remote maintenance have attracted a lot of attention due to their high applicability. When the robot is controlled remotely, the feedback force can kinematically connect the remote control user to the remote control object, increasing the efficiency of the remote control user when performing complex tasks. However, data transmission in computer networks has inherent time-delays, and even small values have a large unstable effect on feedback forces.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 연구가 진행되었다. Anderson과 Spong은 시간 지연에서 안정성을 유지할 수 있는 양방향 제어 규칙을 제안하였고, Niemeyer와 Slotine은 이러한 아이디어를 확장시켜 파동 변화에 대한 내용을 발표하였다. 이러한 다양한 연구는 고유의 파동 변화 방법을 시변 시간 지연에 적용시킬 수 있도록 확장되었다. 또한, Leung은 H∞ 최적화 제어기와 μ-합성 프레임워크를 기반으로 하는 시간 지연에서의 양방향 제어기를 제안하였으며, Oboe와 Fiorini, Lee는 인터넷에서의 시간 지연 문제를 단순한 PD 타입 제어기로 해결하고자 하였다.
Many studies have been conducted to solve this problem. Anderson and Spong proposed bidirectional control rules to maintain stability in time delays, and Niemeyer and Slotine extended the idea and presented the wave changes. These various studies have been extended to apply inherent wave variation methods to time-varying time delays. In addition, Leung proposed a bidirectional controller in time delay based on H ∞ optimization controller and μ-synthesis framework, and Oboe, Fiorini, and Lee tried to solve the time delay problem on the Internet with a simple PD type controller.

이후 햅틱 인터페이스에서의 안정성을 보장하기 위하여, 시간영역 수동성 기법(Time Domain Passivity Approach, 이하 TDPA라 한다.)이라는 새로운 컨셉의 에너지 기반 연구가 진행되었다. TDPA는 시간 지연이 없는 원격제어 시스템으로 확장 적용되었다. TDPA가 햅틱 인터페이스와 원격제어 시스템에서 단순하고 효율적인 제어 방법으로 인식되었지만, 여전히 이 아이디어를 확장시키기에는 시간 지연과 같은 문제점이 남아있다.
In order to ensure stability in the haptic interface, a new concept of energy-based research, called Time Domain Passivity Approach (hereinafter referred to as TDPA), was conducted. TDPA has been extended to remote control systems with no time delay. Although TDPA has been recognized as a simple and efficient control method in haptic interfaces and remote control systems, there are still problems such as time delays to extend this idea.

따라서 TDPA가 시간 지연을 고려할 수 있도록 하는 많은 시도가 있었다. 양방향 제어기에서 슬레이브 매니퓰레이터와 제어 대상이 하나의 1-포트 네트워크 시스템으로 설정되고, 수동성 관찰기와 수동성 제어기는 1-포트 네트워크의 게이트에 부착됨으로써, 1-포트 네트워크는 수동적으로 작동할 수 있었다. 그러나 종래 기술은 슬레이브 매니퓰레이터의 상태에 따라 1-포트 네트워크의 내부 에너지가 통제되지 않는 문제점이 있고, 제어 대상이 능동적일 경우 능동적 에너지가 원격제어 사용자에게 전달되지 못한다는 문제점이 있었다.Therefore, many attempts have been made to allow TDPA to account for time delays. In the bidirectional controller, the slave manipulator and the control target are set up as one one-port network system, and the passive observer and the passive controller are attached to the gate of the one-port network, so that the one-port network can be operated manually. However, the prior art has a problem that the internal energy of the 1-port network is not controlled according to the state of the slave manipulator, and there is a problem that the active energy is not delivered to the remote control user when the control target is active.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 안정성에 대한 정밀한 분석이 가능하고 일반적인 프레임워크를 세부적으로 추가할 수 있으며, 다양한 위치-힘(Position-force) 양방향 제어기의 제조에 활용될 수 있는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention is proposed to solve the above problems of the existing proposed methods, it is possible to precisely analyze the stability and to add a general framework in detail, various position-force (bidirectional) It is an object of the present invention to provide a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay by using a time domain passiveness technique that can be utilized in the manufacture of a controller.

또한, 본 발명은, 가상 질량과 가상 스프링을 포함하는 가상 수동성 시스템을 사용하여 높은 주파수의 힘 요소를 필터링함으로써, 갑작스러운 힘의 변화를 방지하여 원격제어 사용자가 효율적으로 원격제어를 수행할 수 있도록 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, by filtering the high-frequency force element using a virtual passive system including a virtual mass and a virtual spring, to prevent the sudden change of force so that the remote control user can perform the remote control efficiently It is another object of the present invention to provide a bidirectional controller that guarantees stable remote control in time delay using a time domain passiveness scheme.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는,In accordance with an aspect of the present invention for achieving the above object, a bidirectional controller for ensuring stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique,

원격제어 사용자가 원하는 동작을 입력할 수 있는 마스터 매니퓰레이터(Master Manipulator, 이하 ‘master’라 함);A master manipulator (hereinafter referred to as “master”) that allows a remote control user to input a desired operation;

상기 마스터 매니퓰레이터로부터 동작 신호를 전달받아 움직임을 구현하는 슬레이브 매니퓰레이터(Slave Manipulator, 이하 ‘slave’라 함);A slave manipulator (hereinafter referred to as a slave manipulator) for receiving a motion signal from the master manipulator to implement a motion;

상기 master로부터 마스터 입력 에너지를 수신하여 상기 slave에 전송하는 첫 번째 포트와 상기 slave로부터 슬레이브 입력 에너지를 수신하여 상기 master에 전송하는 두 번째 포트로 구성되는 2-포트 네트워크;A two-port network comprising a first port for receiving a master input energy from the master and transmitting the master input energy to the slave and a second port for receiving a slave input energy from the slave and transmitting the master input energy to the master;

실시간으로 에너지를 모니터링하여 상기 2-포트 네트워크의 수동성을 체크하는 수동성 관찰기(Passivity Observer, 이하 ‘PO’라 함); 및A passiveness observer (Passivity Observer, hereinafter referred to as 'PO') that monitors energy in real time and checks the passiveness of the two-port network; And

상기 PO를 기반으로 상기 2-포트 네트워크가 필요한 양만큼의 에너지를 방산하도록 제어하는 수동성 제어기(Passivity Controller, 이하 ‘PC’라 함)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
On the basis of the PO, the two-port network includes a passivation controller (Passivity Controller, hereinafter referred to as a 'PC') that controls to dissipate the required amount of energy is characterized in its configuration.

바람직하게는,Preferably,

상기 PC는, 임피던스 타입(Impedance Type)의 PC 또는 어드미턴스 타입(Admittance Type)의 PC일 수 있다.
The PC may be a PC of impedance type or an PC of admittance type.

더욱 바람직하게는,More preferably,

상기 임피던스 타입의 PC는, 상기 master와 상기 2-포트 네트워크 사이에 부착되며,The impedance type PC is attached between the master and the two-port network,

상기 어드미턴스 타입의 PC는, 상기 slave와 상기 2-포트 네트워크 사이에 부착될 수 있다.
The admittance type PC may be attached between the slave and the two-port network.

더욱 바람직하게는,More preferably,

상기 어드미턴스 타입의 PC는, 상기 slave에서의 출력 에너지를 상기 master에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추기 위하여 아래 수학식 a로 정의되는 감폭 요소 β를 사용하며,The admittance type PC uses the damping element β defined by Equation a below to lower the output energy at the slave than the delayed input energy at the master,

상기 임피던스 타입의 PC는, 상기 master에서의 출력 에너지를 상기 slave에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추기 위하여 아래 수학식 b로 정의되는 감폭 요소 α를 사용할 수 있다.The impedance type PC may use the damping element α defined by Equation b below to lower the output energy at the master than the delayed input energy at the slave.

<수학식 a><Formula a>

Figure 112010050097512-pat00001
Figure 112010050097512-pat00001

<수학식 b>Equation b

Figure 112010050097512-pat00002

Figure 112010050097512-pat00002

바람직하게는,Preferably,

상기 PO는, 한 쌍으로 이루어지며, 상기 2-포트 네트워크의 각 포트에 부착되어 입력 에너지와 출력 에너지를 각각 모니터링 할 수 있다.
The PO is composed of a pair and attached to each port of the two-port network to monitor the input energy and the output energy, respectively.

바람직하게는,Preferably,

일정 질량을 지닌 가상 질량과 일정 강성을 지닌 가상 스프링을 상기 PC와 상기 master 사이에 설정하여 갑작스러운 힘의 변화를 방지할 수 있다.
A virtual mass having a certain mass and a virtual spring having a certain rigidity can be set between the PC and the master to prevent a sudden change in force.

바람직하게는,Preferably,

상기 수동성 관찰기는, 파워의 부호를 바탕으로 하여 각 네트워크 포트의 입력 에너지와 출력 에너지를 구분할 수 있다.The passive observer may distinguish between input energy and output energy of each network port based on a sign of power.

본 발명에서 제안하고 있는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기에 따르면, 안정성에 대한 정밀한 분석이 가능하고 일반적인 프레임워크를 세부적으로 추가할 수 있으며, 다양한 위치-힘(Position-force) 양방향 제어기의 제조에 활용될 수 있다.
According to the bidirectional controller which guarantees stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique proposed in the present invention, it is possible to precisely analyze the stability and to add a general framework in detail, It can be utilized in the manufacture of a position-force bidirectional controller.

또한, 본 발명에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는, 가상 질량과 가상 스프링을 포함하는 가상 수동성 시스템을 사용하여 높은 주파수의 힘 요소를 필터링함으로써, 갑작스러운 힘의 변화를 방지하여 원격제어 사용자가 효율적으로 원격제어를 수행할 수 있도록 한다.In addition, the bi-directional controller that ensures stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique according to the present invention, by filtering the high frequency force element using a virtual passive system including a virtual mass and a virtual spring, It prevents the sudden change of force so that the remote control user can perform the remote control efficiently.

도 1은 종래의 1-포트 네트워크 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 2-포트 네트워크 기반의 원격조작 시스템을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 파워의 부호에 따라 1-포트 네트워크로의 에너지 흐름을 판별하는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 각 네트워크에서의 이상적인 입력 에너지와 출력 에너지의 흐름을 나타내는 도면.
도 5는 시간 지연에서의 힘-위치 기반 양방향 제어기의 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 임피던스 타입의 PC(a)와 어드미턴스 타입의 PC(b)를 나타내는 도면.
도 8은 종래의 TDPA를 이용한 힘-위치 기반 양방향 원격 제어기에서 마스터 측의 피드백 힘이 발생하는 것을 물리적으로 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 가상의 질량 및 스프링을 마스터와 PC 사이에 삽입하여 피드백 힘을 발생시킴으로써 시간 지연에서의 안정적인 원격제어 및 갑작스런 힘 변화의 방지를 보장하는 것을 물리적으로 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 가상 질량 및 스프링을 이용하는 경우의 구성도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 실험 조건을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 실험 도중 나타난 시간 지연을 나타내는 도면
도 13은 강성이 강한 환경에서 TDPA를 이용하지 않은 양방향 제어기의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.
도 14는 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법만을 이용한 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.
도 15는 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.
도 16은 시간 지연이 긴 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.
도 17은 블랙아웃(네트워크의 끊김) 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.
도 18은 블랙아웃이며 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면.1 illustrates a conventional one-port network system.
2 is a diagram illustrating a conventional two-port network-based remote control system.
3 is a diagram illustrating a method of determining energy flow to a 1-port network according to a sign of a power by a bidirectional controller that guarantees stable remote control in a time delay using a time-domain passive technique according to an embodiment of the present invention. drawing.
4 is a diagram illustrating an ideal input energy and output energy flow in each network of a bidirectional controller for ensuring stable remote control in time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a force-position based bidirectional controller in time delay.
Figure 6 is a block diagram of a bidirectional controller to ensure stable remote control in time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an impedance type PC (a) and an admittance type PC (b) of a bidirectional controller for ensuring stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating physically the generation of feedback force on the master side in a force-position based bidirectional remote controller using a conventional TDPA.
9 is a two-way controller that ensures stable remote control in time delay by using the time-domain passivation technique according to an embodiment of the present invention by inserting a virtual mass and spring between the master and the PC to generate a feedback force Physical representation of ensuring stable remote control in delay and prevention of sudden force changes.
10 is a block diagram of a bidirectional controller using a virtual mass and a spring to ensure stable remote control in a time delay by using a time-domain passivation technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing experimental conditions of a bidirectional controller for ensuring stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating a time delay shown during an experiment of a bidirectional controller for ensuring stable remote control in a time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view showing a control experiment result of a bidirectional controller not using TDPA in a stiff environment. FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a control experiment result when a bidirectional controller using only a passivity technique to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passivity technique according to an embodiment of the present invention in a stiff environment. FIG.
15 is a control in the case where the bidirectional controller using the passivity technique and the virtual mass and the spring at the same time using the time domain passivity technique according to an embodiment of the present invention in a stiff environment to ensure stable remote control in time delay The figure which shows an experiment result.
FIG. 16 illustrates a case in which a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring are used simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a long time delay environment. A diagram showing the results of a control experiment.
FIG. 17 shows a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a blackout (network disconnection) environment. The figure which shows the control experiment result in the case of.
FIG. 18 is a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a blackout and stiff environment. The figure which shows the control experiment result in the case.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 종래의 1-포트 네트워크 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 1-포트 네트워크 시스템은, 원격제어 사용자로부터 힘과 속도가 1-포트 네트워크에 입력되는 방식이며, 수학식 1을 만족하는 조건에서 수동적으로 작동한다. 따라서 수동적 네트워크 시스템에서의 에너지는 반드시 양의 값이어야 한다.1 is a diagram illustrating a conventional one-port network system. As shown in FIG. 1, the conventional one-port network system is a method in which force and speed are input to a one-port network from a remote control user, and operate manually in a condition that satisfies Equation (1). Thus, energy in passive network systems must be positive.

Figure 112010050097512-pat00003
Figure 112010050097512-pat00003

네트워크 시스템에서 힘의 흐름을 정의하는 활용 변수들은 시간에 종속적이다. 또한 네트워크 시스템의 분석에 사용되는 샘플링 비율은, 동역학적 시스템에서의 샘플링 비율보다 본질적으로 빠른 값으로 제한된다. 이때 1-포트 네트워크 시스템의 수동성을 체크하기 위하여 수동성 관찰기(Passivity Observer, 이하 ‘PO’라 함)를 포함할 수 있다. 수동성의 체크는 수학식 2를 따른다. 이때 ΔT는 샘플링 시간이고, tj는 j×ΔT이다.The utilization variables that define the flow of forces in a network system are time dependent. In addition, the sampling rate used for analysis of network systems is limited to values that are essentially faster than the sampling rate in dynamic systems. In this case, a passivity observer may be included to check the passivity of the 1-port network system. The check of passiveness follows Equation 2. ΔT is the sampling time and t j is j × ΔT.

Figure 112010050097512-pat00004
Figure 112010050097512-pat00004

만약 Eobsv(tk)가 모든 k에 대해서 0보다 크거나 같을 경우, 이는 1-포트 네트워크 시스템이 에너지를 생성하지 않는다는 것을 의미한다. 반면 Eobsv(tk)가 0보다 작을 경우 이는 1-포트 네트워크 시스템이 에너지를 생성한다는 것을 의미하며 생성하는 에너지의 양은 -Eobsv(tk)가 된다.
If E obsv (t k ) is greater than or equal to 0 for all k, this means that the 1-port network system does not generate energy. On the other hand, if E obsv (t k ) is less than 0, it means that the 1-port network system generates energy and the amount of energy generated is -E obsv (t k ).

도 2는 종래의 2-포트 네트워크 기반의 원격조작 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원격제어 사용자는 속도와 힘을 종래의 1-포트 네트워크 시스템을 이용한 원격제어기에 입력하여 제어 대상을 원하는 대로 작동시킬 수 있다. 이때 vh와 ve는 원격제어 사용자와 마스터 매니퓰레이터(Master Manipulator, 이하 ‘master’라 함), 제어 대상과 슬레이브 매니퓰레이터(Slave Manipulator, 이하 ‘slave’라 함) 간 상호작용하는 지점에서의 속도를 각각 의미한다. fh는 사용자가 마스터(master)에 적용시키는 힘을, fe는 슬레이브(slave)가 제어 대상에 적용시키는 힘을 각각 나타낸다.
2 is a diagram illustrating a conventional two-port network-based remote control system. As shown in Fig. 2, the remote control user can input the speed and the force to the remote controller using the conventional 1-port network system to operate the control object as desired. Where v h and v e represent the velocity at the point of interaction between the remote control user and the master manipulator (master), the controlled object and the slave manipulator (slave). Each means. f h denotes the force applied by the user to the master, and f e denotes the force applied by the slave to the control object.

종래 기술을 통해 이미 알려진 바와 같이, 양방향 원격제어기의 수동성은 원격제어 시스템의 안정성을 보장한다. 이때 양방향 원격제어기의 에너지 흐름을 모니터링하기 위하여 PO를 사용할 수 있다. 양방향 원격제어기의 에너지 흐름은 수학식 3과 같다.As is known through the prior art, the passiveness of the bidirectional remote controller ensures the stability of the remote control system. PO can be used to monitor the energy flow of the bidirectional remote controller. The energy flow of the bidirectional remote controller is shown in Equation 3.

Figure 112010050097512-pat00005
Figure 112010050097512-pat00005

시간 지연이 없다면, 종래의 TDPA는 수동성을 보장하는 측면에서 만족스러운 결과를 보여준다. 그러나 시간 지연이 발생할 경우, 수동성 조건은 일반적인 상황에서 만족되기 어렵다. 이는 종래의 PO가 동일한 샘플링 시간에 양방향 원격제어기의 각 포트에서 파워의 흐름을 적분하지 못하기 때문이다.
Without time delay, conventional TDPA shows satisfactory results in terms of ensuring passiveness. However, when time delays occur, the passivity conditions are difficult to meet in normal situations. This is because the conventional PO does not integrate the flow of power at each port of the bidirectional remote controller at the same sampling time.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 파워의 부호에 따라 1-포트 네트워크로의 에너지 흐름을 판별하는 모습을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 각 네트워크에서, 파워의 흐름(f×v)이 양의 값인 경우 에너지는 네트워크 시스템으로 입력되는 것을 의미하고, 반대로 파워의 흐름이 음의 값인 경우 에너지는 네트워크 시스템에서 출력되는 것을 의미한다. 즉 네트워크의 각 포트에서의 에너지는 수학식 4와 같이 입력 에너지와 출력 에너지로 분류될 수 있다. 이때 k는 샘플링 시간의 단계를 의미한다. 또한 각각의 입력 에너지와 출력 에너지는 수학식 5와 같이 파워의 흐름을 적분함으로써 계산할 수 있다. 이때 ΔT는 샘플링 시간이고, P(k)는 f(k)×v(k)로서 각 포트에서의 파워의 흐름을 의미한다.3 is a diagram illustrating a method of determining energy flow to a 1-port network according to a sign of a power by a bidirectional controller that guarantees stable remote control in a time delay using a time-domain passive technique according to an embodiment of the present invention. Drawing. As shown in FIG. 3, in each network of the bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention, the power flow (f × v) is positive. If the value of the energy means that the input to the network system, on the contrary, if the power flow is negative value means that the energy is output from the network system. That is, the energy at each port of the network may be classified into input energy and output energy as shown in Equation 4. K denotes a step of sampling time. In addition, each input energy and output energy can be calculated by integrating the flow of power as shown in Equation (5). ΔT is the sampling time and P (k) is f (k) × v (k), which means the flow of power at each port.

Figure 112010050097512-pat00006
Figure 112010050097512-pat00006

Figure 112010050097512-pat00007
Figure 112010050097512-pat00007

위와 같은 수학식을 토대로 하여, 본 발명에서 제안하는 2-포트 네트워크 시스템에 더욱 적합하도록 기존의 수학식을 변환하면, 1-포트 네트워크 시스템에서의 시변 수동성 제어에 대한 식인 수학식 1과 수학식 3은 각각 수학식 6과 수학식 7로 표현될 수 있다. 또한 각 포트에서의 입력 에너지와 출력 에너지는 수학식 8에 의하여 계산될 수 있다. 이때 E1 in은 첫 번째 포트에서의 입력 에너지이며, E2 out은 두 번째 포트에서의 출력 에너지를 의미한다. P1(k)은 f1(k)×v1(k)로서 첫 번째 포트에서의 파워의 흐름을 의미하고, P2(k)는 f1(k)×v1(k)로서 두 번째 포트에서의 파워 흐름을 의미한다.Based on the above equations, if the existing equations are converted to be more suitable for the 2-port network system proposed by the present invention, equations 1 and 3, which are equations for time-varying passive control in the 1-port network system, are provided. May be represented by Equations 6 and 7, respectively. In addition, the input energy and output energy at each port can be calculated by Equation 8. Where E 1 in is the input energy at the first port and E 2 out is the output energy at the second port. P 1 (k) is f 1 (k) × v 1 (k), meaning the flow of power at the first port, P 2 (k) is f 1 (k) × v 1 (k) It means the power flow in the port.

Figure 112010050097512-pat00008
Figure 112010050097512-pat00008

Figure 112010050097512-pat00009
Figure 112010050097512-pat00009

Figure 112010050097512-pat00010
Figure 112010050097512-pat00010

E1 out(k)와 E2 out(k)는, 적합한 감폭 요소를 추가함으로써 수학식 7을 만족시킬 수 있다. 그러나 시간 지연이 있을 경우 종래 기술로는 수학식 7에서의 조건을 실제 시간에서 만족시키기 어렵다. E1 in, E1 out을 E2 in, E2 out과 동일한 샘플링 시간에 비교할 수 없기 때문이다.
E 1 out (k) and E 2 out (k) can satisfy Equation 7 by adding a suitable damping factor. However, if there is a time delay, it is difficult to satisfy the condition of Equation 7 in real time with the prior art. This is because E 1 in and E 1 out cannot be compared at the same sampling time as E 2 in and E 2 out .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 각 네트워크에서의 이상적인 입력 에너지와 출력 에너지의 흐름을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 각 네트워크에서, 하나의 포트에서의 출력 에너지의 메인 소스는 다른 포트에서의 입력 에너지가 되며, 출력 에너지는 입력 에너지보다 작은 값을 가진다. 수학식 9와 같이, 시간 지연의 양(D12, 샘플링 단계의 숫자를 의미한다.)에 상관없이 두 번째 포트에서의 출력 에너지(E2 out)가 항상 첫 번째 포트에서의 입력 에너지(E1 in)보다 같거나 작으며, 동시에 시간 지연의 양(D21)에 상관없이 첫 번째 포트에서의 출력 에너지(E1 out)가 항상 두 번째 포트에서의 입력 에너지(E2 in)보다 같거나 작을 경우, n<0 조건에서 E1 in=E2 in=0이면 2-포트 네트워크 시스템은 수동성을 나타낸다. 이는 2-포트 네트워크 시스템에서 시간영역 수동성 조건을 분리할 경우 수학식 10이 유도되는 것으로 확인할 수 있다. 이때 수학식 10은 수학식 11로 표현될 수 있다.FIG. 4 is a diagram illustrating an ideal flow of input energy and output energy in each network of a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in each network of a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passive technique according to one embodiment of the present invention, the main source of output energy at one port Is the input energy at the other port, and the output energy is smaller than the input energy. As shown in Equation 9, regardless of the amount of time delay (D 12 , which means the number of sampling steps), the output energy (E 2 out ) at the second port is always the input energy (E 1 ) at the first port. was equal to or less than in), at the same time the amount of time delay (D 21) the first output energy (E 1 out) of the second port regardless of the always equal to or less than the second energy input (E 2 in) of the second port If E 1 in = E 2 in = 0 under n <0, then the 2-port network system is passive. This can be confirmed that Equation 10 is derived when the time-domain passive condition is separated in the 2-port network system. In this case, Equation 10 may be represented by Equation 11.

Figure 112010050097512-pat00011
Figure 112010050097512-pat00011

Figure 112010050097512-pat00012
Figure 112010050097512-pat00012

Figure 112010050097512-pat00013
Figure 112010050097512-pat00013

입력 에너지가 단조롭게 증가하는 함수일 경우, 즉 시간 지연과 상관없이 샘플링 단계 k에서의 입력 에너지는 이전 샘플링 단계에서의 입력 에너지보다 항상 크거나 같을 경우, 수학식 9의 조건이 만족된다면, 수학식 10은 자동으로 만족하게 된다. 따라서 수학식 12와 같이, 2-포트 네트워크 시스템에서의 수동성을 보장하기 위한 수학식 9가 충분히 만족된다.If the input energy is a monotonically increasing function, i.e., regardless of the time delay, the input energy in the sampling step k is always greater than or equal to the input energy in the previous sampling step, then the equation (10) is satisfied. You will be satisfied automatically. Therefore, as shown in Equation 12, Equation 9 for ensuring the passiveness in the two-port network system is sufficiently satisfied.

Figure 112010050097512-pat00014
Figure 112010050097512-pat00014

이러한 수학식들은 시변 시간 지연이 있다고 하더라도 효과적인 조건들이 된다. 각각의 출력 에너지인 E1 out, E2 out는 각 포트에서 PC를 통해 수정함으로써 수학식 9를 만족시킬 수 있다. 이론상으로는 시변 시간 지연은 한계가 없으나, 정리되지 않은 패킷에 대한 문제는 이론만으로는 해결이 어렵다. 따라서 데이터 패킷에 시간 스탬프를 사용하고 정리되지 않은 패킷을 무시함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 다만 패킷의 손실 문제가 발생하게 되는데, 이는 본 발명에서 제안된 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기를 사용하여 입력 에너지에 비례하는 제한된 양의 출력 에너지를 허용함으로써, 에너지 교환이 없는 블랙아웃 상태의 경우 출력 에너지는 블랙아웃 이전에 입력된 입력 에너지에 의한 값으로 제한될 수 있다. 따라서 패킷의 손실은 수동성에 아무런 영향을 주지 못한다.
These equations are effective conditions even if there is a time-varying time delay. Each output energy E 1 out , E 2 out can satisfy Equation 9 by modifying through a PC at each port. In theory, time-varying time delays are not limited, but the problem of unorganized packets is difficult to solve by theory alone. This can be solved by using time stamps on data packets and ignoring unorganized packets. However, there is a problem of packet loss, which allows a limited amount of output energy proportional to the input energy by using a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using the time-domain passiveness technique proposed in the present invention. Thus, in the case of a blackout state without energy exchange, the output energy can be limited to a value by the input energy input before blackout. Therefore, packet loss has no effect on the passiveness.

도 5는 시간 지연에서의 힘-위치 기반 양방향 제어기의 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 지연에서의 힘-위치 기반 양방향 제어기는, 원격제어 사용자가 원하는 동작을 입력할 수 있는 master, master로부터 동작 신호를 전달받아 움직임을 구현하는 slave, master로부터 마스터 입력 에너지를 수신하여 상기 slave에 전송하는 첫 번째 포트와 slave로부터 슬레이브 입력 에너지를 수신하여 master에 전송하는 두 번째 포트로 구성되는 2-포트 네트워크를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 vsd는 slave에서의 설계 속도이고, 이는 마스터 속도(vm)에서 시간 지연을 포함하는 값이다. fmd는 master에서의 제어 힘이며, slave에서의 제어 힘 fs에서 시간 지연을 포함하는 값이다. K는 slave에서의 위치 제어기를 의미한다.
5 is a schematic diagram of a force-position based bidirectional controller in time delay. As shown in Figure 5, the force-position-based bidirectional controller in the time delay, the master input from the slave, the master to receive the operation signal from the master, the master can input the desired operation to the remote control to implement the movement It may be configured to include a two-port network consisting of a first port for receiving energy and transmitting to the slave and a second port for receiving and transmitting slave input energy from the slave to the master. Where v sd is the design speed on the slave, which includes a time delay at the master speed (v m ). f md is the control force at the master and includes the time delay at the control force f s at the slave. K stands for position controller on the slave.

수동성 이론에 기초하여, master로부터 slave로 연결되는 2-포트 네트워크 원격제어기에서의 수동성은 원격제어 시스템의 안정성을 만족시키기 위한 충분조건이 된다. 제어기가 없는 master와 slave가 본질적으로 수동적이며 slave에서의 위치 제어기가 수동적으로 설계될 수 있다면, 시간 지연 하에서 네트워크 채널만이 오로지 능동적인 부분이 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는 2-포트 네트워크 시스템에 적용될 수 있다.
Based on the passive theory, the passiveness in a two-port remote controller connected from master to slave is sufficient to satisfy the stability of the remote control system. If the master and slave without controller are inherently passive and the position controller in the slave can be designed passively, then only the network channel becomes the active part under time delay. Therefore, a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention can be applied to a two-port network system.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는, 실시간으로 에너지를 모니터링하여 2-포트 네트워크의 수동성을 체크하는 한 쌍의 PO를 포함할 수 있고, 한 쌍의 PO는 2-포트 네트워크의 각 포트에 부착되어 입력 에너지와 출력 에너지를 각각 모니터링할 수 있다. 또한 PO를 기반으로 2-포트 네트워크가 필요한 양만큼의 에너지를 방산하도록 제어하는 PC를 포함할 수 있다. PC에 대하여, 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
FIG. 6 is a block diagram of a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. A bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention includes a pair of POs that monitor energy in real time and check the passiveness of a 2-port network. A pair of POs can be attached to each port of the two-port network to monitor the input energy and output energy, respectively. It can also include a PC that controls the PO-based two-port network to dissipate the required amount of energy. The PC will be described in detail with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 임피던스타입의 PC(a)와 어드미턴스 타입의 PC(b)를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 PC는, 임피던스 타입(Impedance Type)의 PC 또는 어드미턴스 타입(Admittance Type)의 PC일 수 있다. 임피던스 타입의 PC는 master와 2-포트 네트워크 사이에 부착되며, 어드미턴스 타입의 PC는 slave와 상기 2-포트 네트워크 사이에 부착될 수 있다.
FIG. 7 is a diagram illustrating an impedance type PC (a) and an admittance type PC (b) of a bidirectional controller for ensuring stable remote control in time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention. . As shown in FIG. 7, the PC of the bidirectional controller that guarantees stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention may be a PC having an impedance type or an admittance type. (Admittance Type) may be a PC. An impedance type PC may be attached between the master and the two-port network, and an admittance type PC may be attached between the slave and the two-port network.

수학식 9를 만족시키기 위하여, 어드미턴스 타입의 PC는 master에서의 입력 에너지(EM in)를 모니터링하는 동시에 감폭 요소 β를 적용하여 slave로 전송한다. 수학식 13에 따른 감폭 요소 β는, slave에서의 출력 에너지를 master에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추는 역할을 한다. 결과적으로 slave에서의 설계 속도(vsd)는 DMS가 master에서 slave로의 시간 지연 값을 나타낼 수 있도록 수정된다.In order to satisfy the equation (9), the admittance type PC monitors the input energy (E M in ) at the master and transmits the damping factor β to the slave. The damping element β according to Equation 13 serves to lower the output energy at the slave than the delayed input energy at the master. As a result, the design speed (v sd ) on the slave is modified so that D MS can represent the time delay value from master to slave.

Figure 112010050097512-pat00015
Figure 112010050097512-pat00015

또한 수학식 9를 만족시키기 위하여, 임피던스 타입의 PC는 slave에서의 입력 에너지(ES in)를 모니터링하는 동시에 감폭 요소 α를 적용하여 master로 전송한다. 수학식 14에 따른 감폭 요소 α는, master에서의 출력 에너지를 slave에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추는 역할을 한다. 결과적으로 master에서의 피드백 힘은 DSM이 slave에서 master로의 시간 지연 값을 나타낼 수 있도록 수정된다.In addition, in order to satisfy Equation 9, the impedance type PC monitors the input energy (E S in ) of the slave and simultaneously transmits the damping element α to the master. Attenuation factor α according to Equation 14 serves to lower the output energy at the master than the delayed input energy at the slave. As a result, the feedback force on the master is modified so that D SM can represent the time delay value from slave to master.

Figure 112010050097512-pat00016
Figure 112010050097512-pat00016

따라서 수학식 9는 수학식 13에서의 감폭 요소 β와 수학식 14에서의 감폭 요소 α를 더함으로써 2-포트 네트워크 시스템의 수동성에 대한 조건으로 표현될 수 있다. 다만 이러한 수학식은 샘플링 시간이 master와 slave에서 동일한 것으로 가정하여 유도한 것이나, 샘플링 시간이 master와 slave에서 동일하지 않은 경우에도 확장하여 적용 가능하다.
Therefore, Equation 9 may be expressed as a condition for the passiveness of the 2-port network system by adding the damping element β in Equation 13 and the damping element α in Equation 14. However, this equation is derived assuming that the sampling time is the same in the master and the slave, but can be extended and applied even when the sampling time is not the same in the master and slave.

도 8은 종래의 TDPA를 이용한 힘-위치 기반 양방향 원격 제어기에서 마스터 측의 피드백 힘이 발생하는 것을 물리적으로 나타내는 도면이다. TDPA에서의 문제점은 임피던스 타입의 PC에서 갑작스럽게 힘이 변화할 수 있다는 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 피드백 힘이 master에 직접적으로 적용됨으로써, PC의 사용에 의하여 피드백 힘이 갑작스럽게 변화하는 경우 원격제어 사용자는 갑작스러운 힘의 변화를 느낄 수 있기 때문에 원격 제어의 효율이 떨어질 수 있다.
FIG. 8 is a diagram illustrating physically the generation of feedback force on the master side in a force-position based two-way remote controller using a conventional TDPA. The problem with TDPA is that the force can change suddenly in an impedance type PC. As shown in FIG. 8, since the feedback force is directly applied to the master, when the feedback force is suddenly changed by the use of a PC, the remote control user may feel a sudden change in the efficiency of the remote control. Can fall.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 가상의 질량 및 스프링을 마스터와 PC 사이에 삽입하여 피드백 힘을 발생시킴으로써 시간 지연에서의 안정적인 원격제어 및 갑작스런 힘 변화의 방지를 보장하는 것을 물리적으로 나타내는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는, 도 8에서의 문제점을 해결하기 위하여, 가상 질량과 가상 스프링을 임피던스 타입의 PC와 master 사이에 설치할 수 있다. 따라서 가상 질량과 가상 스프링의 관성에 의하여 PC는 갑작스러운 힘의 변화로부터 벗어날 수 있다.
9 is a two-way controller that ensures stable remote control in time delay by using the time-domain passivation technique according to an embodiment of the present invention by inserting a virtual mass and spring between the master and the PC to generate a feedback force The figure shows physically to ensure stable remote control in delay and prevention of sudden force change. As shown in FIG. 9, a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay by using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention may include a virtual mass and a virtual mass. A virtual spring can be installed between the master and the impedance type PC. Thus, due to the inertia of the virtual mass and the virtual spring, the PC can escape from the sudden change of force.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 가상 질량 및 스프링을 이용하는 경우의 구성도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는, 일정 질량을 지닌 가상 질량과 일정 강성을 지닌 가상 스프링을 포함할 수 있으며, 이를 통하여 master에 적용되는 힘과 master로부터 slave로 전송되는 속도는 수학식 15에 따라 각각 fm과 vmc로 변환될 수 있다. 이때 가상 스프링의 강성(kc)을 최대한 높이고 가상 질량(mc)을 최대한 낮출 경우 왜곡되는 힘을 무시할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 가상 질량은 0.00001 내지 0.01kg이고, 가상 스프링의 강성은 100 내지 10000N/m일 수 있다.10 is a block diagram of a bidirectional controller using a virtual mass and a spring to ensure stable remote control in a time delay by using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a bidirectional controller that ensures stable remote control in a time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention includes a virtual mass having a constant mass and a virtual spring having a constant rigidity. The power applied to the master and the speed transmitted from the master to the slave may be converted into f m and v mc according to Equation 15, respectively. At this time, if the maximum rigidity (k c ) of the virtual spring and the virtual mass (m c ) are as low as possible, the distorted force can be ignored. Therefore, the virtual mass of the bidirectional controller to ensure stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention is 0.00001 to 0.01kg, the stiffness of the virtual spring can be 100 to 10000N / m have.

Figure 112010050097512-pat00017
Figure 112010050097512-pat00017

가상 질량과 가상 스프링은 힘과 속도에 대한 양방향 로우 패스 필터(Bilateral Low Pass Filter)와 같은 역할을 한다. 한 방향 필터, 즉 힘 필터 또는 속도 필터를 부착한 경우 네트워크 시스템이 능동적으로 바뀔 수 있으나, 양방향 필터는 네트워크 시스템의 수동성을 유지할 수 있다. 가상 질량과 가상 스프링에 의한 수동성은 수학식 16과 같이 계산된다. 이때 e=xm-xmc이다.Virtual masses and virtual springs act as bilateral low pass filters for force and velocity. The network system can be actively changed when a one-way filter, that is, a force filter or a speed filter is attached, but the bidirectional filter can maintain the passiveness of the network system. The passivation by the virtual mass and the virtual spring is calculated as in Equation 16. Where e = x m -x mc .

Figure 112010050097512-pat00018
Figure 112010050097512-pat00018

수학식 17은 로우 패스 힘 필터와 로우 패스 속도 필터의 함수를 나타낸다. 로우 패스 힘 필터에서의 컷오프 주파수(Cutoff Frequency)가 갑작스러운 힘의 변화로 발생한 PC 노이즈의 주파수보다 낮을 경우, PC 노이즈는 필터링 되고 낮은 주파수를 가진 힘 요소만이 원격제어 사용자에게 전송될 수 있다.Equation 17 shows a function of the low pass force filter and the low pass speed filter. If the cutoff frequency in the low pass force filter is lower than the frequency of the PC noise caused by the sudden force change, the PC noise is filtered and only the low frequency force element can be transmitted to the remote control user.

Figure 112010050097512-pat00019
Figure 112010050097512-pat00019

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 실험 조건을 나타내는 도면이다. 실험을 위하여, 1㎑의 샘플링 비율에서 master와 slave를 제어하기 위하여 하나의 컴퓨터가 사용되었고 시변 시간 지연은 컴퓨터 내에서 조절되었다.
FIG. 11 is a diagram illustrating an experimental condition of a bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. For the experiment, one computer was used to control the master and slave at a sampling rate of 1 ms and the time-varying time delay was adjusted within the computer.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기의 실험 도중 나타난 시간 지연을 나타내는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 시간 지연은 평균 100㎳이며 50 내지 150㎳ 사이에서 진동하는 형태로 나타났다.
FIG. 12 is a diagram illustrating a time delay shown during an experiment of a bidirectional controller that ensures stable remote control in a time delay using a time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the time delay was on average 100 ms and oscillated between 50 and 150 ms.

도 13은 강성이 강한 환경에서 TDPA를 이용하지 않은 양방향 제어기의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 13의 실험에서 원격제어 사용자는 slave가 견고한 벽에 접촉하도록 master를 제어하였다. 도 13의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 시간 지연으로 인하여 힘과 위치 펄스에 대한 그래프는 진동하는 것을 확인할 수 있다. 이는 원격제어 사용자가 의도한 움직임이 아니며 이러한 지연된 큰 힘으로 인하여 원격제어 사용자는 slave가 벽에 접촉하도록 유지할 수 없다. 도 13의 (c), (d)에 도시된 바와 같이, slave가 벽에 접촉하는 동안 master와 slave에서의 접촉 에너지는 master와 slave에서의 입력 에너지보다 커짐을 알 수 있으며, 따라서 수동성 조건이 유지되지 못한다. 다만 EM in과 ES in은 그래프에서는 0으로 보이지만 실제로 작은 임의의 값을 가지고 있다.
FIG. 13 is a diagram illustrating a control experiment result of a bidirectional controller without using TDPA in a stiff environment. FIG. In the experiment of FIG. 13, the remote control user controlled the master so that the slave contacts the solid wall. As shown in (a) and (b) of FIG. 13, it can be seen that the graph of the force and the position pulse vibrates due to time delay. This is not the intended movement of the remote control user, and due to this delayed large force, the remote control user cannot keep the slave in contact with the wall. As shown in (c) and (d) of FIG. 13, it can be seen that the contact energy of the master and the slave is greater than the input energy of the master and the slave while the slave is in contact with the wall, thus maintaining the passive condition. I can't. E M in and E S in are shown as 0 in the graph, but they actually have small random values.

도 14는 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법만을 이용한 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 14의 실험에서 원격제어 사용자는 slave가 견고한 벽에 3번 접촉하도록 master를 제어하였다. 원격제어 사용자는 안정적으로 접촉을 성공시킨 이후 다음 접촉을 시도하였으며 3번의 접촉은 모두 원격제어 사용자가 의도한 움직임이다. 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, master와 slave의 위치 반응은 안정적인 것을 확인할 수 있다. 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, PC는 필요한 경우 master에서의 제어 힘을 수정할 수 있으며, PC의 작동에 의하여 도 14의 (c)에 도시된 바와 같이, slave에서의 출력 에너지는 master에서의 입력 에너지보다 낮은 값을 유지할 수 있고, 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이, master에서의 출력 에너지는 slave에서의 입력 에너지보다 낮은 값을 유지할 수 있다. 따라서 양방향 제어기는 수동적으로 유지될 수 있다.
FIG. 14 is a diagram illustrating a control experiment result when a bidirectional controller using only a passive technique to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a stiff environment. In the experiment of FIG. 14, the remote control user controlled the master so that the slave contacts the solid wall three times. The remote control user tried to make the next contact after the stable contact was successful, and all three contacts were intended by the remote control user. As shown in (a) of FIG. 14, the positional response of the master and the slave may be confirmed to be stable. As shown in FIG. 14 (b), the PC can modify the control force in the master if necessary, and as shown in FIG. 14 (c) by the operation of the PC, the output energy in the slave is master A value lower than the input energy at may be maintained, and as shown in FIG. 14D, the output energy at the master may be lower than the input energy at the slave. Thus, the bidirectional controller can be maintained passively.

다만 PC의 작동으로 인하여, master에서의 힘은 갑작스럽게 변화하는 모습을 나타냈다. 이는 slave가 낮은 속도로 접촉하는 동안, 속도가 0 값을 가지거나 갑작스러운 속도의 변화가 발생했기 때문이다. 이러한 힘의 갑작스러운 변화는 원격제어 사용자의 지각 능력을 떨어뜨릴 수 있다. slave에서의 PC는 slave에서의 출력 에너지를 master에서의 입력 에너지보다 낮게 유지하기 위해 master에서의 속도를 조정하게 되며 이로 인하여 결과적으로 접촉의 끝단에서 위치의 밀림이 발생한다.
However, due to the operation of the PC, the power in the master showed a sudden change. This is because either the speed has a zero value or a sudden speed change occurs while the slave is contacting at a low speed. This sudden change in force can degrade the perception of the remote control user. The PC at the slave adjusts the speed at the master to keep the output energy at the slave lower than the input energy at the master, which results in a push of position at the end of the contact.

도 15는 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 15의 실험에서 가상 스프링의 강성은 1000N/m이며 가상 질량의 관성은 0.0001㎏이다. 샘플링 시간이 1㎳일 때 가상 질량과 가상 스프링으로 인한 컷오프 주파수는 320㎐ 근방으로, PC 노이즈인 500㎐보다 낮은 수치를 나타냈다. 결과적으로 PC의 노이즈 요소는 필터링된 것을 확인할 수 있다. 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, slave와 master의 위치 반응은 안정적이었으며, 도 15 (b)에 도시된 바와 같이, master에서의 제어 힘에 대한 그래프는 이전 실험보다 매끄러운 형상을 나타냈다. 원격제어 사용자가 slave를 견고한 벽에 접촉시키는 동안 master에서의 제어 힘은 가상 질량과 가상 스프링으로 인하여 slave에서의 힘에 종속되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PC를 통과한 높은 주파수의 노이즈 제어 힘은 필터링되고, 낮은 주파수의 상호 작용하는 힘만 전송되었다. 다만, 도 15 (b)에 도시된 바와 같이, 비록 가상 질량과 가상 스프링이 높은 주파수의 힘 요소를 필터링하였더라도, 수정되는 힘은 slave에서의 원본 힘에 종속되며, 필요한 경우에만 제한적으로 수정된다.
15 is a control in the case where the bidirectional controller using the passivity technique and the virtual mass and the spring at the same time using the time domain passivity technique according to an embodiment of the present invention in a stiff environment to ensure stable remote control in time delay It is a figure which shows an experimental result. In the experiment of FIG. 15, the rigidity of the virtual spring is 1000 N / m and the inertia of the virtual mass is 0.0001 kg. When the sampling time is 1 ms, the cutoff frequency due to the virtual mass and the virtual spring is around 320 Hz, which is lower than the PC noise of 500 Hz. As a result, it can be seen that the noise component of the PC is filtered. As shown in (a) of FIG. 15, the positional response of the slave and the master was stable. As shown in FIG. 15 (b), the graph of the control force in the master showed a smoother shape than the previous experiment. While the remote control user touches the slave to a solid wall, it can be seen that the control force at the master is dependent on the force at the slave due to the virtual mass and the virtual spring. In addition, the high frequency noise control forces passing through the PC were filtered out, and only low frequency interactive forces were transmitted. However, as shown in FIG. 15 (b), even though the virtual mass and the virtual spring filter the high frequency force element, the force to be modified is dependent on the original force at the slave and is limited only if necessary.

도 16은 시간 지연이 긴 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 16의 실험에서 평균 시간 지연은 2000㎳로 설정되었다. 이때 시간 지연은 도 12와 같이 진동하는 형태로 나타났다. 시간 지연이 증가할수록 안정적인 상호 작용을 위해 위치나 힘의 밀림(Drift)이 더욱 크게 발생하였다. 그러나 접촉 초기의 힘은 시간 지연에 의한 원본 힘과 유사하므로, 이를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는 slave의 접촉에 대한 원격제어 사용자의 인식력이 높고, 시간 지연의 양과 관계없이 안정적인 양방향 원격제어가 가능한 것을 확인할 수 있다.
FIG. 16 illustrates a case in which a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring are used simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a long time delay environment. It is a figure which shows a control experiment result. In the experiment of FIG. 16, the average time delay was set to 2000 ms. At this time, the time delay is shown in the form of vibration as shown in FIG. As the time delay increased, the position or force drift increased for more stable interaction. However, since the initial force of the contact is similar to the original force due to the time delay, the bidirectional controller that ensures stable remote control in the time delay by using the time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention is connected to the slave contact. The user's perception of remote control is high and stable two-way remote control is possible regardless of the amount of time delay.

도 17은 블랙아웃(네트워크의 끊김) 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 17의 실험에서 블랙아웃(Communication Blackout)은 자유로운 동작에서 3초 내지 7초간 이루어졌다. 블랙아웃 동안 slave에서의 PC가 출력 에너지를 master에서의 입력 에너지보다 낮은 값으로 유지하는 이상, slave는 움직임을 멈췄다. 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이, master에서의 입력 에너지는 블랙아웃 이전에 입력된 것이며 블랙아웃 동안에는 일정한 값으로 유지되었다.
FIG. 17 shows a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a blackout (network disconnection) environment. It is a figure which shows the result of a control experiment in the case. In the experiment of FIG. 17, blackout was performed for 3 to 7 seconds in free operation. During the blackout, the slave stops moving as long as the PC at the slave keeps its output energy below the master's input energy. As shown in (c) of FIG. 17, the input energy at the master was input before the blackout and was maintained at a constant value during the blackout.

도 18은 블랙아웃이며 강성이 강한 환경에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기가 수동성 기법과 가상 질량 및 스프링을 동시에 사용하는 경우의 제어 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 18의 실험에서 블랙아웃은 5초 내지 10초간 이루어졌다. slave가 접촉하는 동안 slave는 도 17과 같이 움직임을 멈췄으며, 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, master에서의 PC가 출력 에너지를 블랙아웃 이전의 slave에서의 입력 에너지보다 낮게 유지함으로써, master에서의 힘은 오로지 에너지를 방산하도록 제어되었다. 도 18의 (d)에 도시된 바와 같이, 블랙아웃 이전에 입력된 slave에서의 입력 에너지는 블랙아웃 동안 일정한 값으로 유지되었다. 결과적으로 블랙아웃이 존재하더라도, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기는 위치나 힘의 밀림이 없도록 slave의 움직임을 구속하며, 안정적이고 자유로운 원격제어가 가능하도록 한다.
FIG. 18 is a bidirectional controller using a passive mass technique and a virtual mass and a spring simultaneously to ensure stable remote control in a time delay using a time domain passive technique according to an embodiment of the present invention in a blackout and stiff environment. It is a figure which shows the result of a control experiment in a case. In the experiment of FIG. 18, blackout was performed for 5 to 10 seconds. While the slave is in contact with the slave as shown in Figure 17, the slave stops, as shown in (b) of Figure 18, by the PC at the master keeps the output energy lower than the input energy at the slave before the blackout, The force at the master was controlled solely to dissipate energy. As shown in (d) of FIG. 18, the input energy of the slave input before the blackout was maintained at a constant value during the blackout. As a result, even if there is a blackout, the bidirectional controller that ensures stable remote control in time delay using the time domain passiveness technique according to an embodiment of the present invention constrains the movement of the slave so that there is no push of position or force, It enables stable and free remote control.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

vsd: 슬레이브에서의 설계 속도
vm: 마스터 속도
fmd: 마스터에서의 제어 힘
fs: 슬레이브에서의 제어 힘
K: 슬레이브에서의 위치 제어기v sd : Design speed on slave
v m : master speed
f md : control force at the master
f s : control force in slave
K: position controller in slave

Claims (7)

원격제어 사용자가 원하는 동작을 입력할 수 있는 마스터 매니퓰레이터(Master Manipulator, 이하 master라 한다.);
상기 마스터 매니퓰레이터로부터 동작 신호를 전달받아 움직임을 구현하는 슬레이브 매니퓰레이터(Slave Manipulator, 이하 slave라 한다.);
상기 master로부터 마스터 입력 에너지를 수신하여 상기 slave에 전송하는 첫 번째 포트와 상기 slave로부터 슬레이브 입력 에너지를 수신하여 상기 master에 전송하는 두 번째 포트로 구성되는 2-포트 네트워크;
실시간으로 에너지를 모니터링하여 상기 2-포트 네트워크의 수동성을 체크하는 수동성 관찰기(Passivity Observer, 이하 PO라 한다.); 및
상기 PO를 기반으로 상기 2-포트 네트워크가 필요한 양만큼의 에너지를 방산하도록 제어하는 수동성 제어기(Passivity Controller, 이하 PC라 한다.)를 포함하되,
상기 PC는, 상기 master와 상기 2-포트 네트워크 사이에는 임피던스 타입의 PC이고, 상기 slave와 상기 2-포트 네트워크 사이에는 어드미턴스 타입의 PC인 것을 특징으로 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기.
A master manipulator (hereinafter, referred to as master) for inputting a desired operation by a remote control user;
A slave manipulator (hereinafter referred to as a slave) for implementing a motion by receiving an operation signal from the master manipulator;
A two-port network comprising a first port for receiving a master input energy from the master and transmitting the master input energy to the slave and a second port for receiving a slave input energy from the slave and transmitting the master input energy to the master;
A passiveness observer (Passivity Observer, hereinafter PO) which monitors energy in real time and checks the passiveness of the two-port network; And
A passivity controller (hereinafter referred to as a PC) for controlling the 2-port network to dissipate as much energy as necessary based on the PO;
The PC is an impedance type PC between the master and the 2-port network, and an admittance type PC between the slave and the 2-port network. Bi-directional controller to ensure stable remote control.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 어드미턴스 타입의 PC는, 상기 slave에서의 출력 에너지를 상기 master에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추기 위하여 아래 수학식 a로 정의되는 감폭 요소 β를 사용하며,
상기 임피던스 타입의 PC는, 상기 master에서의 출력 에너지를 상기 slave에서의 지연된 입력 에너지보다 낮추기 위하여 아래 수학식 b로 정의되는 감폭 요소 α를 사용하는 것을 특징으로 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기.
<수학식 a>
Figure 112012017982644-pat00020

<수학식 b>
Figure 112012017982644-pat00021

The method of claim 1,
The admittance type PC uses the damping element β defined by Equation a below to lower the output energy at the slave than the delayed input energy at the master,
The PC of the impedance type uses a time-domain passivation technique, which uses the damping factor α defined by Equation b below to lower the output energy of the master than the delayed input energy of the slave. Bi-directional controller to ensure stable remote control in
<Formula a>
Figure 112012017982644-pat00020

Equation b
Figure 112012017982644-pat00021

 제1항에 있어서,
상기 PO는, 한 쌍으로 이루어지며, 상기 2-포트 네트워크의 각 포트에 부착되어 입력 에너지와 출력 에너지를 각각 모니터링하는 것을 특징으로 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기.
The method of claim 1,
The PO is composed of a pair, attached to each port of the two-port network to monitor the input energy and the output energy, respectively, to ensure stable remote control in time delay using a time domain passive technique Bidirectional controller.
제1항에 있어서,
일정 질량을 지닌 가상 질량과 일정 강성을 지닌 가상 스프링을 상기 PC와 상기 master 사이에 설정하여 갑작스러운 힘의 변화를 방지하는 것을 특징으로 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기.
The method of claim 1,
Stable remote control in time delay using a time-domain passivation technique characterized by setting a virtual mass with a certain mass and a virtual spring with a certain rigidity between the PC and the master to prevent sudden changes in force. Two-way controller to ensure.
제1항에 있어서, 상기 수동성 관찰기는,
파워의 부호를 바탕으로 하여 각 네트워크 포트의 입력 에너지와 출력 에너지를 구분하는 것을 특징으로 하는 시간영역 수동성 기법을 이용하여 시간 지연에서의 안정적인 원격제어를 보장하는 양방향 제어기.The method of claim 1, wherein the passive observer,
Bi-directional controller that guarantees stable remote control in time delay using time domain passiveness technique, which distinguishes input energy and output energy of each network port based on power sign.
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제어 로봇 시스템학회 논문지 V.14 NO.11, 2008.11*
제어 자동화 시스템 공학 논문지 V.13 NO.11, 2007.11*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101507102B1 (en) 2014-04-21 2015-04-07 한국기술교육대학교 산학협력단 Stabilizing method for multilateral teleoperation system
KR101802456B1 (en) * 2016-01-18 2017-11-28 한국기술교육대학교 산학협력단 Method for stablizing multilateral teleoperation and system therefor

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