KR20110109529A - Reaction force controlling system and method - Google Patents

Reaction force controlling system and method Download PDF

Info

Publication number
KR20110109529A
KR20110109529A KR1020100029308A KR20100029308A KR20110109529A KR 20110109529 A KR20110109529 A KR 20110109529A KR 1020100029308 A KR1020100029308 A KR 1020100029308A KR 20100029308 A KR20100029308 A KR 20100029308A KR 20110109529 A KR20110109529 A KR 20110109529A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
force
reaction force
control
steering
unit
Prior art date
Application number
KR1020100029308A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101183823B1 (en
Inventor
김석민
홍천한
신수용
Original Assignee
주식회사 도담시스템스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 도담시스템스 filed Critical 주식회사 도담시스템스
Priority to KR1020100029308A priority Critical patent/KR101183823B1/en
Publication of KR20110109529A publication Critical patent/KR20110109529A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101183823B1 publication Critical patent/KR101183823B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/06—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of ships, boats, or other waterborne vehicles
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/12—Motion systems for aircraft simulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 힘 센서(Load Cell)로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸리는 힘(Grip Force)을 측정하고 대상 기계류의 조종간 및 기타 부속품을 모델링하여 조종간에 작용하는 정적 또는 동적인 힘을 산출하여 이를 통해 가속도와 속도 및 위치를 산출하고 이를 이용해 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 조종간에 전달하여 조종 반력을 제어할 수 있도록 된, 조종 반력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조종 반력 제어 시스템은, 사용자에 의해 조종 관련 힘을 인가받는 조종부; 상기 조종 관련 힘을 센싱하여 검출하는 힘 센서; 소정의 제어신호에 따라 전기적 힘을 서보 모터를 통해 물리적인 힘으로 발생하는 반력 발생부; 상기 조종부와 상기 반력 발생부를 기구적으로 연결하여, 상기 발생된 물리적인 힘을 상기 조종간에 전달하는 링키지부; 및 상기 힘 센서에 의해 검출된 힘센서 신호와 상기 서보 모터의 위치신호를 이용하여 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 계산하여 상기 조종부에 전달하고, 상기 소정의 제어신호를 통해 상기 반력 발생부를 구동 제어하는 반력제어 컴퓨터를 포함한다. 또한, 상기 힘 센서는 상기 조종부와 기구적 일체를 이룬다.
본 발명에 따르면, 힘 센서를 인위적 힘 작용점과 최대한 가까이 위치 시킴으로써, 링키지 제작에서 발생하는 무게를 최소한으로 줄이고, 기구적 마찰력을 없애는 시간과 노력 및 비용을 최소화 할 수 있다. 또한, 다양한 항공기 또는 적용 대상 기계류의 관성 특성을 모두 제어할 수 있다. 그리고, 서보 모터의 마찰력이 제거되고, 다양한 마찰력 생성 모델을 적용하여 실제와 유사한 마찰력 느낌을 제공할 수 있다.The present invention measures the force (Grip Force) applied to the force action point by the human body from the load cell (Load Cell), modeling the steering wheel and other accessories of the target machinery to calculate the static or dynamic force acting between the steering wheel and acceleration The present invention relates to a steering reaction force control system and a method for controlling the steering reaction force by calculating a speed and a position and using the same to transmit a steering reaction force for each driving situation of a target machine between the control units.
The steering reaction force control system according to the present invention includes a control unit receiving a steering related force by a user; A force sensor for sensing and detecting the steering related force; Reaction force generation unit for generating an electrical force as a physical force through the servo motor in accordance with a predetermined control signal; A linkage unit mechanically connecting the control unit and the reaction force generating unit to transfer the generated physical force to the control unit; And calculating and transmitting a steering reaction force for each driving situation of a target machine using the force sensor signal detected by the force sensor and the position signal of the servo motor to the control unit, and transmitting the reaction force generating unit through the predetermined control signal. A reaction force control computer for driving control. In addition, the force sensor is mechanically integrated with the control unit.
According to the present invention, by placing the force sensor as close as possible to the artificial force action point, it is possible to minimize the weight generated in linkage fabrication to minimize the time, effort and cost to eliminate mechanical friction. In addition, it is possible to control all of the inertia characteristics of various aircraft or applications. In addition, the frictional force of the servo motor is removed, and various frictional force generation models may be applied to provide a realistic frictional feeling.

Description

조종 반력 제어 시스템 및 방법{Reaction force controlling system and method}Reaction force controlling system and method

본 발명은 고가의 항공기나 선박 등에 대한 익숙한 조종을 위하여 유사한 조종 환경이 조성된 저렴한 장치 내에서 훈련자가 조종 훈련을 수행하도록 하는 조종 반력 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 힘 센서(Load Cell)로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸리는 힘(Grip Force)을 측정하고 대상 기계류의 조종간 및 기타 부속품을 모델링하여 조종간에 작용하는 정적 또는 동적인 힘을 산출하여 이를 통해 가속도와 속도 및 위치를 산출하고 이를 이용해 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 조종간에 전달하여 안정적으로 동작할 수 있도록 된, 조종 반력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a control reaction control system and method for allowing a trainer to perform a pilot training in an inexpensive device having a similar pilot environment for a familiar pilot of an expensive aircraft or a ship, and more particularly, a force sensor (Load Cell). Measure the force applied to the point of action by the human body, and model the steering wheel and other accessories of the target machine to calculate the static or dynamic force acting on the steering wheel. The present invention relates to a control reaction force control system and method, which can stably operate by transmitting a steering reaction force for each driving situation of a target machine to a control unit.

일반적으로 고가의 항공기나 선박 등에 대한 익숙한 조종을 위해 연습용 조종 시뮬레이션 장치가 이용되고 있다. In general, a practice pilot simulation device is used for familiar piloting of expensive aircraft or ships.

이러한 시뮬레이션 장치는 실제 항공기나 선박 등과 유사한 조종 환경을 저렴한 장치로 훈련자에게 제공하여, 훈련자로 하여금 조종 훈련을 수행하도록 하고 있다.Such a simulation device provides a trainer with a pilot environment similar to a real aircraft or a ship at a low cost, so that the trainer can perform the pilot training.

하지만, 이러한 시뮬레이션 장치가 아무리 현실에 근접한다고 할지라도 실제 장비가 아닌 이상 현실과 같아질 수 없으며, 이러한 한계들을 극복하기 위한 노력들이 계속하여 진행되고 있다.However, no matter how close the reality is to such a simulation device, it cannot be the same as the reality unless it is a real equipment, and efforts to overcome these limitations are ongoing.

대표적인 한계로서는 시뮬레이션 장치에 인가되는 반력(Reaction Force)을 실험이나 계산에 의해 만들어진 데이터를 이용하여 재현하고 있어서 현실과 동일한 조건으로 재현하기가 어려운 점이 있다. 즉, 반력에 대해 통상적으로 항공기 조종에 익숙한 사람의 데이터를 기본으로 적용한 경우가 많아 일반 사용자들에게 잘 맞지 않고, 또한 훈련 진행 중인 조종사에 따라 다른 신체조건을 반영하지 못하는 문제점이 있다.A typical limitation is that the reaction force applied to the simulation apparatus is reproduced using data generated by experiments or calculations, and thus, it is difficult to reproduce it under the same conditions as in reality. In other words, the reaction force is usually applied to the data of people who are familiar with the operation of the aircraft as a basis, there is a problem that does not fit well to general users, and also does not reflect other physical conditions depending on the pilot in training.

또한 다른 한계로는 시뮬레이션 장치를 구성하는 여러 요소들, 예를 들어 호스트 컴퓨터, 모니터링 시스템, 조종석(cockpit) 등의 각각의 장치 내에 배치되는 부품들 간의 속도 차이에 의해 동일한 시간을 기준으로 할 때, 서로 일치하지 않는 데이터를 출력하여 전체 시스템이 다운되기도 하는 문제점이 있다.Another limitation is that the same time is based on the difference in speed between the components that make up the simulation device, for example, the components placed within each device, such as the host computer, monitoring system, cockpit, etc. There is a problem that the whole system is down by outputting data that does not match each other.

한편, 시뮬레이션 장치에 적용된 기존의 조종 반력 제어 장치는 다양한 항공기 또는 기타 기계류의 조작 특성, 예를 들면 정적인 힘(Static Force), 동적인 힘(Dynamic Force), 관성 힘(Inertial Force) 등을 모두 제어하기에 어려움이 있다.On the other hand, the conventional maneuver reaction force control device applied to the simulation device has all the operating characteristics of various aircraft or other machinery such as static force, dynamic force, and inertial force. Difficult to control

또한, 반력을 발생시키는 서보 모터(Servo Motor)에 고도로 정확한 소프트웨어로 산출한 모터 마찰력 예측 모델이 적용되지 않는 한 모터 자체의 마찰력을 제거하기에 어려움이 있다.In addition, it is difficult to remove the friction force of the motor itself unless the motor friction force prediction model calculated by highly accurate software is applied to the servo motor generating the reaction force.

그리고, 기존 시뮬레이션 장치의 조종 반력 제어 장치는 조작 위치에 따른 정적인 힘(Static Force)의 제어만 가능하여 정밀 제어에 한계가 있으며, 힘 센서(Load Cell)를 모터 시스템에 장착하여 인위적 작용점(Grip)에서 힘을 계산하기 때문에 조종 반력 제어 장치의 링키지 및 조종 장치에서 발생하는 마찰력과 관성 특성을 제거할 수가 없는 문제점이 있었다.
In addition, the control reaction force control device of the existing simulation device has a limitation in precision control only by controlling static force according to the operation position, and an artificial action point (Grip) is installed by mounting a force sensor (Load Cell) in the motor system. Since the force is calculated from), there is a problem that the friction force and the inertia characteristics of the linkage and the steering device of the steering reaction force control device cannot be removed.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 힘 센서(Load Cell)로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸리는 힘(Grip Force)을 측정하고 대상 기계류의 조종간 및 기타 부속품을 모델링하여 조종간에 작용하는 정적 또는 동적인 힘을 산출하여 이를 통해 가속도와 속도 및 위치를 산출하고 이를 이용해 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 조종간에 전달하여 안정적으로 동작할 수 있도록 된, 조종 반력 제어 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
Summary of the Invention An object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to measure the force applied to a force action point by a human body from a load sensor, and to model the steering wheel and other accessories of a target machine to act as a static controller. Alternatively, the present invention provides a control reaction force control system and method for calculating a dynamic force, thereby calculating acceleration, speed, and position, and using the same to transmit a steering reaction force for each driving situation of a target machine between the control units so as to operate stably. .

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조종 반력 제어 시스템은, 사용자에 의해 조종 관련 힘을 인가받는 조종부; 상기 조종 관련 힘을 센싱하여 검출하는 힘 센서; 소정의 제어신호에 따라 전기적 힘을 서보 모터를 통해 물리적인 힘으로 발생하는 반력 발생부; 상기 조종부와 상기 반력 발생부를 기구적으로 연결하여, 상기 발생된 물리적인 힘을 상기 조종간에 전달하는 링키지부; 및 상기 힘 센서에 의해 검출된 힘센서 신호와 상기 서보 모터의 위치신호를 이용하여 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 계산하여 상기 조종부에 전달하고, 상기 소정의 제어신호를 통해 상기 반력 발생부를 구동 제어하는 반력제어 컴퓨터를 포함한다.Control reaction force control system according to the present invention for achieving the above object, the control unit for receiving a control-related force by the user; A force sensor for sensing and detecting the steering related force; Reaction force generation unit for generating an electrical force as a physical force through the servo motor in accordance with a predetermined control signal; A linkage unit mechanically connecting the control unit and the reaction force generating unit to transfer the generated physical force to the control unit; And calculating and transmitting a steering reaction force for each driving situation of a target machine using the force sensor signal detected by the force sensor and the position signal of the servo motor to the control unit, and transmitting the reaction force generating unit through the predetermined control signal. A reaction force control computer for driving control.

또한, 상기 반력 발생부에 상기 전기적인 힘을 제공하고, 상기 서보 모터의 제어를 위한 상기 소정의 제어신호를 상기 반력 발생부에 인가하며, 상기 힘센서 신호를 컨버팅 하여 상기 반력제어 컴퓨터로 전달하는 전원 분배기를 더 포함한다.The controller may provide the electric force to the reaction force generating unit, apply the predetermined control signal for controlling the servo motor, and convert the force sensor signal to the reaction force control computer. It further comprises a power divider.

또한, 상기 힘 센서는 상기 조종부와 기구적 일체를 이룬다.In addition, the force sensor is mechanically integrated with the control unit.

그리고, 상기 반력제어 컴퓨터는, 상기 힘 센서로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸린 상기 조종 관련 힘을 측정하고, 상기 측정된 힘을 이용하여 운동 위치 및 상황에 따른 힘을 계산하기 위해 상기 조종부 및 기타 부속품이 상기 조종부에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘을 계산하고, 계산된 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성 값으로 나누어 가속도를 계산하며, 상기 가속도를 적분하여 속도를 계산하며, 상기 속도를 적분하여 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치, 속도, Wash-out 필터링 된 가속도에 보상값(Ka, Kp, Ki)을 적용하여 안정적인 속도명령(Vel_CMD)을 계산하며, 상기 속도명령을 상기 반력 발생부에 인가하여 상기 반력 발생부로부터 상기 계산된 속도, 위치, 힘에 따른 반력이 발생되도록 한다.
In addition, the reaction force control computer measures the steering-related force applied to the force action point by the human body from the force sensor, and using the measured force to calculate the force according to the movement position and the situation, the control unit and other The accessory calculates the static or dynamic force acting on the control unit, calculates the acceleration by dividing the combined force of all calculated forces by any adjustable inertia value, integrates the acceleration to calculate the speed, and Calculate the position by integrating the speed, calculate the stable speed command (Vel_CMD) by applying the compensation value (Ka, Kp, Ki) to the calculated position, speed, wash-out filtered acceleration, and the speed command It is applied to the reaction force generating unit to generate a reaction force according to the calculated speed, position, force from the reaction force generating unit.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조종 반력 제어 방법은, 서보 모터로 이루어진 반력 발생부와 조종부 간에 링키지부를 통해 기구적으로 연결되고, 상기 조종부와 기구적 일체(Rigid Body)를 이루는 힘 센서 및 상기 반력 발생부를 제어하는 반력제어 컴퓨터를 포함하는 시스템의 조종 반력 제어 방법으로서, (a) 상기 힘 센서가 상기 조종부의 힘 작용점에 걸린 조종 관련 힘을 검출하는 단계; (b) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 검출된 조종 관련 힘을 이용하여 상기 조종부에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘(Demanded Force on Grip)을 산출하는 단계; (c) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 모든 힘의 합력에 대해 관성값과 적분을 이용하여 가속도와 속도 및 위치를 산출하는 단계; (d) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 위치, 속도, 가속도에 보상값을 적용하여 속도명령을 산출하는 단계; (e) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 속도명령을 상기 반력 발생부로 전달하는 단계; 및 (f) 상기 반력 발생부가 상기 속도명령에 따른 반력을 발생시켜 상기 링키지부를 통해 상기 조종부에 전달하는 단계를 포함한다.On the other hand, the control reaction force control method according to the present invention for achieving the above object, is mechanically connected between the reaction force generation unit made of a servo motor and the control unit via a linkage unit, the control unit and the mechanical body (Rigid Body) A control reaction force control method of a system comprising a force sensor and a reaction force control computer for controlling the reaction force generating unit, comprising: (a) detecting, by the force sensor, a steering related force applied to a force operating point of the control unit; (b) the reaction force control computer using the detected steering-related forces to calculate a static or dynamic force (Demanded Force on Grip) acting on the control unit; (c) calculating, by the reaction force control computer, acceleration, speed, and position using the inertia value and the integral for all the combined forces of the forces; (d) calculating, by the reaction force control computer, a speed command by applying a compensation value to the calculated position, speed, and acceleration; (e) transmitting, by the reaction force control computer, the calculated speed command to the reaction force generating unit; And (f) the reaction force generating unit generates a reaction force according to the speed command and transmits the reaction force to the control unit through the linkage unit.

또한, 상기 (a) 단계는 상기 조종부의 그립에 작용하는 힘(Demanded Grip Force)의 산출에 있어서 수치적인 시뮬레이션 모델링이 아닌, 원 거리의 위치제어가 가능한 실 장비에 장착된 제2의 힘 센서, 가속도 센서를 이용하여 산출하게 된다. 이때, 상기 실 장비는 의료 장비, 탐사 장비, 심해 발굴 장비, 구조 장비 등을 포함한다.In addition, the step (a) is not a numerical simulation modeling in the calculation of the force (Grip Force) acting on the grip of the control unit, the second force sensor mounted on the actual equipment capable of position control at a far distance, It is calculated using an acceleration sensor. At this time, the room equipment includes medical equipment, exploration equipment, deep sea excavation equipment, rescue equipment and the like.

또한, 상기 (b) 단계에서, 그립 위치에 따른 상기 정적인 힘의 특성 그래프는 다중 스프링 힘, 마찰력, 유격, 기타 기구적 불규칙 특성으로 나타낸다.Further, in the step (b), the graph of the static force characteristic according to the grip position is represented by multiple spring force, friction force, play, and other mechanical irregularities.

또한, 상기 (b) 단계에서, 시간에 따른 그립의 상기 동적인 힘의 특성 그래프는 감쇠 힘, 관성 힘의 특성을 나타낸다.Further, in the step (b), the characteristic graph of the dynamic force of the grip over time represents the characteristics of the damping force and the inertia force.

그리고, 상기 (c) 단계는 상기 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성값으로 나누어 가속도를 산출하고, 상기 가속도를 적분하여 속도를 산출하며, 상기 속도를 적분하여 위치를 산출하게 된다.
In the step (c), the force of all the forces is divided by an arbitrary inertia value that can be adjusted to calculate the acceleration, the velocity is integrated by calculating the acceleration, and the position is calculated by integrating the velocity.

본 발명에 따르면, 힘 센서를 인위적 힘 작용점과 최대한 가까이 위치 시킴으로써, 링키지 제작에서 발생하는 무게를 최소한으로 줄이고, 기구적 마찰력을 없애는 시간과 노력 및 비용을 최소화 할 수 있다.According to the present invention, by placing the force sensor as close as possible to the artificial force action point, it is possible to minimize the weight generated in linkage fabrication to minimize the time, effort and cost to eliminate mechanical friction.

또한, 힘 센서를 통해 힘 작용점에서 힘을 계산하여 보다 정확하고 다양한 기구적 특성을 모의하거나 제어할 수 있다.In addition, the force sensor can be used to calculate the force at the point of action force to simulate or control more accurate and various mechanical characteristics.

또한, 다양한 항공기 또는 적용 대상 기계류의 관성 특성(Inertial Characteristic)을 모두 제어할 수 있다.In addition, it is possible to control all of the inertial characteristics of various aircraft or applications.

그리고, 서보 모터의 마찰력이 제거되고, 다양한 마찰력 생성 모델을 적용하여 실제와 유사한 마찰력 느낌을 제공할 수 있다.
In addition, the frictional force of the servo motor is removed, and various frictional force generation models may be applied to provide a realistic frictional feeling.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조종 반력 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조종 반력 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반력제어 컴퓨터의 반력 제어 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정적인 힘의 특성 및 동적인 힘의 특성을 나타낸 그래프이다.1 and 2 is a configuration diagram showing the overall configuration of the control reaction force control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control reaction force control method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a reaction force control diagram of a reaction force control computer according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the characteristics of the static force and the dynamic force according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조종 반력 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도이다.1 and 2 is a configuration diagram showing the overall configuration of the control reaction force control system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 조종 반력 제어 시스템(100)은, 조종부(110), 힘 센서(Load Cell)(120), 반력 발생부(130), 링키지부(Linkage Part)(140), 반력제어 컴퓨터(150) 및 전원 분배기(160)를 포함한다.1 and 2, the steering reaction force control system 100 according to the present invention includes a control unit 110, a force sensor 120, a reaction force generating unit 130, and a linkage part. 140, a reaction force control computer 150, and a power distributor 160.

조종부(110)는 사용자에 의한 조종 관련 힘(Grip Force)을 인가받는다. 즉, 사용자 또는 훈련자가 조종 손잡이를 움켜잡고 조종에 관한 동작을 취함에 따라 발생된 조종 관련 힘을 인가받는 것이다.The control unit 110 receives a steering related force (Grip Force) by the user. In other words, the user or the trainer grabs the steering wheel and receives the steering-related force generated as the user moves the steering wheel.

힘 센서(120)는 조종부(110)로부터 조종 관련 힘을 센싱하여 검출하는 센서로써, 검출된 힘센서 신호를 반력제어 컴퓨터(150)로 전달한다. 여기서, 힘 센서(120)는 조종부(110)의 인위적 힘 작용점(Grip)과 최대한 가까이 위치하고 조종부(110)와 기구적 일체(Rigid Body)를 이룬다.The force sensor 120 is a sensor that senses and detects a steering-related force from the control unit 110, and transmits the detected force sensor signal to the reaction force control computer 150. Here, the force sensor 120 is located as close as possible to the artificial force operating point (Grip) of the control unit 110 to form a rigid body (rigid body) with the control unit 110.

반력 발생부(130)는 반력제어 컴퓨터(150)로부터의 소정의 제어신호에 따라 전기적 힘을 서보 모터(Servo Motor)(132)를 통해 물리적인 힘의 반력을 발생시켜 링키지부(140)를 통해 조종부(110)에 전달한다.The reaction force generating unit 130 generates an electric force of the physical force through the servo motor 132 according to a predetermined control signal from the reaction force control computer 150 and generates a reaction force through the linkage unit 140. Transfer to the control unit 110.

링키지부(140)는 조종부(110)와 반력 발생부(130)를 기구적으로 연결하고, 반력 발생부(130)로부터 발생된 물리적인 힘의 반력을 조종부(110)에 전달한다.The linkage unit 140 mechanically connects the control unit 110 and the reaction force generating unit 130 and transmits the reaction force of the physical force generated from the reaction force generating unit 130 to the control unit 110.

반력제어 컴퓨터(150)는 힘 센서(120)에 의해 검출된 힘센서 신호와 서보 모터(132)의 위치신호를 이용하여 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 계산하여 조종부(110)에 전달하도록 제어하고, 소정의 제어신호를 통해 반력 발생부(130)를 구동 제어한다.The reaction force control computer 150 calculates the steering reaction force for each driving situation of the target machine by using the force sensor signal detected by the force sensor 120 and the position signal of the servo motor 132 and transmits it to the control unit 110. The driving force is controlled by the reaction force generating unit 130 through a predetermined control signal.

또한, 반력제어 컴퓨터(150)는, 힘 센서(120)로부터 인체에 의한 힘 작용점(Grip)에 걸린 조종 관련 힘을 측정하고, 이렇게 측정된 힘을 이용하여 운동 위치 및 상황에 따른 힘을 계산하기 위해 조종부(110) 및 기타 부속품이 조종부(110)에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘(Demanded Force on Grip)을 계산한다. In addition, the reaction force control computer 150, from the force sensor 120 to measure the steering-related force applied to the force action point (Grip) by the human body, by using the measured force to calculate the force according to the movement position and situation The control unit 110 and other accessories calculate the static or dynamic force (Demanded Force on Grip) acting on the control unit 110.

또한, 반력제어 컴퓨터(150)는 조종부(110)의 그립에 작용하는 힘(Demanded Grip Force)의 산출에 있어서 수치적인 시뮬레이션 모델링이 아닌, 원 거리의 위치제어가 가능한 실 장비에 장착된 제2의 힘 센서, 가속도 센서를 이용하여 산출하게 된다. 이때, 실 장비는 의료 장비, 탐사 장비, 심해 발굴 장비, 구조 장비 등을 포함한다.In addition, the reaction force control computer 150 is not a numerical simulation modeling in the calculation of the force (Grip) force acting on the grip of the control unit 110, rather than numerical simulation modeling, the second mounted on the actual equipment capable of position control at a long distance It is calculated using the force sensor and the acceleration sensor. At this time, the actual equipment includes medical equipment, exploration equipment, deep sea excavation equipment, rescue equipment and the like.

이어, 반력제어 컴퓨터(150)는 계산된 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성 값으로 나누어 가속도를 계산하고, 가속도를 적분하여 속도를 계산하며, 속도를 적분하여 위치를 계산한다.Subsequently, the reaction force control computer 150 divides the calculated force of all the force by any adjustable inertia value, calculates the acceleration, calculates the speed by integrating the acceleration, and calculates the position by integrating the speed.

이어, 반력제어 컴퓨터(150)는 계산된 위치, 속도, Wash-out 필터링 된 가속도에 보상값(Ka, Kp, Ki)을 적용하여 안정적인 속도명령(Vel_CMD)을 계산하며, 계산된 속도명령을 반력 발생부(130)에 인가하여 반력 발생부(130)로부터 속도, 위치, 힘에 따른 반력이 발생되도록 한다.Subsequently, the reaction force control computer 150 calculates a stable speed command Vel_CMD by applying the compensation values Ka, Kp, and Ki to the calculated position, speed, and wash-out filtered acceleration, and reacts the calculated speed command. It is applied to the generating unit 130 to generate a reaction force according to the speed, position, and force from the reaction force generating unit 130.

따라서, 반력제어 컴퓨터(150)에는 서보 모터(132)의 상태를 알려주는 서보 상태 피드백 데이터를 힘센서 신호와 함께 반력 발생부(130)로부터 전원 분배기(160)를 통해 전달받아 이에 근거해 산출한 속도, 위치 및 힘에 따른 제어 명령을 반력 발생부(130)에 전송하도록 하는 반력제어 소프트웨어가 설치되어 있다. 또한, 반력제어 컴퓨터(150)는 이러한 기능을 제어하기 위한 제어보드(PCI)를 포함하고, 호스트 컴퓨터와 UDP(User Data Protocol) 방식으로 데이터를 송수신하며 통신한다.Accordingly, the reaction force control computer 150 receives servo state feedback data informing the state of the servo motor 132 from the reaction force generating unit 130 through the power distributor 160 together with the force sensor signal and calculates the calculated state based on the servo state feedback data. Reaction force control software is installed to transmit a control command according to speed, position, and force to the reaction force generating unit 130. In addition, the reaction force control computer 150 includes a control board (PCI) for controlling this function, and communicates with the host computer in a UDP (User Data Protocol) method.

전원 분배기(160)는 반력 발생부(130)에 전기적인 힘을 공급하고, 서보 모터(132)의 제어를 위한 소정의 제어신호를 반력제어 컴퓨터(150)로부터 전달받아 반력 발생부(130)에 인가하며, 힘 센서(120)로부터 전달받은 힘센서 신호를 컨버팅(Converting)하여 반력제어 컴퓨터(150)로 전달한다.The power distributor 160 supplies electric force to the reaction force generating unit 130 and receives a predetermined control signal for controlling the servo motor 132 from the reaction force control computer 150 to the reaction force generating unit 130. And converts the force sensor signal received from the force sensor 120 to the reaction force control computer 150.

또한, 전원 분배기(160)는 전자 제어부(Electronic Control Unit) 및 입출력 보드를 포함하고, 반력 발생부(130)의 서보 모터(132)에 서보 제어 전력(Servo Control Power)을 공급하는 서보 드라이버(Servo Driver)를 포함한다.
In addition, the power distributor 160 includes an electronic control unit and an input / output board, and a servo driver (Servo Control Power) for supplying servo control power to the servo motor 132 of the reaction force generating unit 130. Driver).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조종 반력 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control reaction force control method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 조종 반력 제어 장치(100)는 서보 모터(132)로 이루어진 반력 발생부(130)와 조종부(110) 간에 링키지부(140)를 통해 기구적으로 연결되고, 힘 센서(120)가 조종부(110)와 기구적 일체(Rigid Body)를 이루며, 반력 발생부(130)를 반력제어 컴퓨터(150)가 제어하는 구성을 가진 상태에서, 조종부(110)와 기구적 일체를 이루는 힘 센서(120)가 사용자(훈련자)에 의한 조종부(110)의 힘 작용점에 걸린 조종 관련 힘을 힘센서 신호로 검출한다(S310).Referring to FIG. 3, the steering reaction force control device 100 according to the present invention is mechanically connected through the linkage unit 140 between the reaction force generating unit 130 and the control unit 110 formed of the servo motor 132. In a state where the force sensor 120 forms a mechanical body with the control unit 110 and the reaction force generating unit 130 controls the reaction force control computer 150, the control unit 110 is provided. And a force sensor 120 constituting a mechanical unit detects a steering-related force applied to a force action point of the control unit 110 by a user (trainer) as a force sensor signal (S310).

힘 센서(120)는 검출된 힘센서 신호를 전원 분배기(160)의 입출력 보드를 경유해 반력제어 컴퓨터(150)로 전달한다(S320).The force sensor 120 transmits the detected force sensor signal to the reaction force control computer 150 via the input / output board of the power distributor 160 (S320).

이에, 반력제어 컴퓨터(150)는 힘센서 신호를 이용하여 조종부(110)에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘(Demanded Force on Grip)을 산출한다(S330).Accordingly, the reaction force control computer 150 calculates a static force or dynamic force (Demanded Force on Grip) acting on the control unit 110 by using the force sensor signal (S330).

이때, 반력제어 컴퓨터(150)가 산출한 그립(Grip) 위치에 따른 정적인 힘의 특성 그래프는 도 5에 도시된 바와 같이 다중 스프링 힘, 마찰력, 유격, 기타 기구적 불규칙 특성 등으로 나타낼 수 있다. 또한, 정적인 반력의 특성은 마찰에 따른 히스테리시스적 특성을 나타낼 수 있다. 여기서, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정적인 힘의 특성 및 동적인 힘의 특성을 나타낸 그래프이다.At this time, the static force characteristic graph according to the grip position calculated by the reaction force control computer 150 may be represented by multiple spring force, friction force, play, other mechanical irregularity characteristics, etc. as shown in FIG. . In addition, the static reaction force characteristics may exhibit hysteresis characteristics due to friction. 5 is a graph showing the characteristics of the static force and the dynamic force according to an embodiment of the present invention.

또한, 반력제어 컴퓨터(150)가 산출한 시간에 따른 그립(Grip)의 동적인 힘의 특성 그래프는 도 5에 도시된 바와 같이 감쇠 힘(Damping Force), 관성 힘(Inertial Force)의 특성 등으로 나타낼 수 있다.In addition, the graph of the dynamic force of the grip (Grip) over time calculated by the reaction force control computer 150 is characterized by the characteristics of damping force (Inampial Force), such as damping force (Inertial Force) as shown in FIG. Can be represented.

또한, 반력제어 컴퓨터(150)는 조종부(110)의 그립에 작용하는 힘(Demanded Grip Force)의 산출에 있어서 수치적인 시뮬레이션 모델링이 아닌, 원 거리의 위치제어가 가능한 실 장비에 장착된 제2의 힘 센서, 가속도 센서를 이용하여 산출할 수 있다. 이때, 실 장비는 의료 장비, 탐사 장비, 심해 발굴 장비, 구조 장비 등을 포함한다.In addition, the reaction force control computer 150 is not a numerical simulation modeling in the calculation of the force (Grip) force acting on the grip of the control unit 110, rather than numerical simulation modeling, the second mounted on the actual equipment capable of position control at a long distance It can be calculated using the force sensor and the acceleration sensor. At this time, the actual equipment includes medical equipment, exploration equipment, deep sea excavation equipment, rescue equipment and the like.

이어, 반력제어 컴퓨터(150)는 산출된 모든 힘의 합력에 대해 관성값과 적분을 이용하여 가속도와 속도 및 위치를 산출한다(S340).Subsequently, the reaction force control computer 150 calculates the acceleration, the speed, and the position by using the inertia value and the integral for all calculated forces of the force (S340).

즉, 반력제어 컴퓨터(150)는 도 4의 반력 제어 다이어그램에 도시된 바와 같이 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성값으로 나누어 가속도를 산출하고, 가속도를 적분하여 속도를 산출하며, 속도를 적분하여 위치를 산출하게 된다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반력제어 컴퓨터의 반력 제어 다이어그램을 나타낸 도면이다.That is, the reaction force control computer 150 calculates the acceleration by dividing the sum of all forces by an adjustable inertia value as shown in the reaction force control diagram of FIG. 4, calculates the velocity by integrating the acceleration, and integrates the speed To calculate the position. 4 is a diagram illustrating a reaction force control diagram of a reaction force control computer according to an embodiment of the present invention.

여기서, 모든 힘(마찰력, 감쇄력, Man Force, 모델 Force 등)의 합은 다음 수학식 1과 같이 뉴턴 법칙을 이용한다.Here, the sum of all forces (friction force, damping force, man force, model force, etc.) uses Newton's law as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

이어, 반력제어 컴퓨터(150)는 산출된 위치, 속도, 가속도에 보상값을 적용하여 위치 정보가 포함된 속도명령을 생성한다(S350). Subsequently, the reaction force control computer 150 generates a speed command including the position information by applying a compensation value to the calculated position, velocity, and acceleration (S350).

이어, 반력제어 컴퓨터(150)는 생성한 속도명령을 반력 발생부(130)로 전달한다(S360). 이때, 속도명령에는 위치 정보가 포함되어 있다.Subsequently, the reaction force control computer 150 transmits the generated speed command to the reaction force generation unit 130 (S360). At this time, the speed command includes position information.

따라서, 반력 발생부(130)는 위치 정보가 포함된 속도명령에 따른 반력을 발생시켜 링키지부(140)를 통해 조종부(110)에 전달한다(S370).Therefore, the reaction force generating unit 130 generates a reaction force according to the speed command including the position information and transmits the reaction force to the control unit 110 through the linkage unit 140 (S370).

이에, 사용자(훈련자)는 손으로 쥐고 있는 조종부(110)를 통하여 현재 조종하는 상태의 반력을 그대로 느낄 수 있다.Thus, the user (trainer) can feel the reaction force of the current steering state through the control unit 110 is held by the hand.

한편, 본 발명에 따른 조종반력 제어 장치(110)는 조종부(110)나 기타 부속품 등을 포함하는 대상 기계류의 조종 계통을 수치적 모델링을 통하여 튜닝을 실행하고, 동일한 측정 장비로 동일한 방법으로 측정해 가며 AC120-63 Level D App2.2.a Control System Mechanical Characteristics 기준을 만족시킨다. 여기서, 기타 부속품은 스프링, 뎀퍼, 스토퍼, 캠, 풀리, 벨트, 클러치, 베어링, 바퀴, 마찰력, 유압특성, 진동, 공력 특성 등을 포함한다.On the other hand, the control reaction force control device 110 according to the present invention performs tuning through the numerical modeling of the control system of the target machine, including the control unit 110 or other accessories, and measured in the same way with the same measurement equipment Satisfies AC120-63 Level D App2.2.a Control System Mechanical Characteristics. Here, other accessories include springs, dampers, stoppers, cams, pulleys, belts, clutches, bearings, wheels, frictional force, hydraulic characteristics, vibration, aerodynamic characteristics, and the like.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 힘 센서(Load Cell)로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸리는 힘(Grip Force)을 측정하고 대상 기계류의 조종간 및 기타 부속품을 모델링하여 조종간에 작용하는 정적 또는 동적인 힘을 산출하여 이를 통해 가속도와 속도 및 위치를 산출하고 이를 이용해 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 조종간에 전달하여 안정적으로 동작할 수 있도록 된, 조종 반력 제어 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, a static or dynamic force acting on a steering wheel by measuring a grip force applied to a force action point by a human body from a load cell and modeling a steering wheel and other accessories of a target machine. It is possible to realize the control reaction force control system and method that calculates the acceleration, the speed and the position through this, and transmits the steering reaction force for each driving situation of the target machine between the controls to operate stably.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above are intended to be illustrative in all respects and should not be considered as limiting. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

본 발명은 고성능 항공기 시뮬레이터의 조종 반력을 구현하는 시스템에 적용할 수 있고, 고성능 자동차 시뮬레이터의 휠, 가속페달, 브레이크 반력을 구현하는 시스템에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to a system for implementing a steering reaction force of a high performance aircraft simulator, and can be applied to a system for implementing wheel, accelerator pedal, brake reaction force of a high performance vehicle simulator.

또한, 환자 맞춤형 근력 제어 재활 장비 시스템에 적용할 수 있으며, 원격 조종 수술 장비의 수술 부위 접촉에 의한 힘 제어 시스템에 적용할 수 있다.In addition, the present invention may be applied to a patient-specific muscle strength control rehabilitation equipment system, and may be applied to a force control system by contacting a surgical site of a remote control surgical equipment.

또한, 화학 물질 연구 장비의 로봇 팔 제어 시스템에 적용할 수 있고, 파손 위험 물체 운반 시스템 등에 적용할 수 있다.In addition, it can be applied to the robotic arm control system of chemical research equipment, and can be applied to a system for transporting damage dangerous objects.

또한, 자동화 기기의 성능 측정 기술에 응용할 수 있고, 자동차와 비행기, 선박 등의 운동 구조물 성능을 평가하는 기술에 응용할 수 있다.In addition, it can be applied to the performance measurement technology of the automation device, it can be applied to the technology for evaluating the performance of the movement structure, such as cars, airplanes, ships.

또한, 힘 센서나 변위센서를 이용한 정특성을 측정하는 기술에 응용할 수 있으며, 변위센서를 이용한 동특성을 측정하거나 상호작용 특성을 측정하는 기술에 응용할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to a technique for measuring static characteristics using a force sensor or a displacement sensor, and to a technique for measuring dynamic characteristics or interaction characteristics using a displacement sensor.

그리고, 가속도 센서를 이용한 진동 측정 기술이나 변위센서를 이용한 항공기 액추에이터(Actuator) 운동속도를 측정하는 기술에 응용할 수 있다.
In addition, the present invention can be applied to a vibration measuring technique using an acceleration sensor or a technique for measuring an aircraft actuator movement speed using a displacement sensor.

100 : 조종 반력 제어 시스템 110 : 조종부
120 : 힘 센서 130 : 반력 발생부
140 : 링키지부 150 : 반력제어 컴퓨터
160 : 전원 분배기 100: control reaction control system 110: control unit
120: force sensor 130: reaction force generating unit
140: linkage branch 150: reaction force control computer
160: power divider

Claims (10)

사용자에 의해 조종에 관한 힘(Grip Force)을 인가받는 조종부;
상기 조종에 관한 힘을 센싱하여 검출하는 힘 센서;
소정의 제어신호에 따라 전기적 힘을 서보 모터(Servo Motor)를 통해 물리적인 힘으로 발생하는 반력 발생부;
상기 조종부와 상기 반력 발생부를 기구적으로 연결하여, 상기 발생된 물리적인 힘을 상기 조종간에 전달하는 링키지부; 및
상기 힘 센서에 의해 검출된 힘센서 신호와 상기 서보 모터의 위치신호를 이용하여 대상 기계류의 운행 상황별 조종 반력을 계산하여 상기 조종부에 전달하고, 상기 소정의 제어신호를 통해 상기 반력 발생부를 구동 제어하는 반력제어 컴퓨터;
를 포함하는 조종 반력 제어 시스템.
A control unit receiving a grip force by the user;
A force sensor for sensing and detecting a force related to the steering;
A reaction force generating unit for generating an electric force as a physical force through a servo motor according to a predetermined control signal;
A linkage unit mechanically connecting the control unit and the reaction force generating unit to transfer the generated physical force to the control unit; And
Using the force sensor signal detected by the force sensor and the position signal of the servo motor, the control reaction force for each driving situation of the target machine is calculated and transmitted to the control unit, and the reaction force generation unit is driven through the predetermined control signal. Reaction force control computer for controlling;
A steering reaction force control system comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 반력 발생부에 상기 전기적인 힘을 제공하고, 상기 서보 모터의 제어를 위한 상기 소정의 제어신호를 상기 반력 발생부에 인가하며, 상기 힘센서 신호를 컨버팅(Converting)하여 상기 반력제어 컴퓨터로 전달하는 전원 분배기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 시스템.
The method of claim 1,
The electric force is provided to the reaction force generating unit, the predetermined control signal for controlling the servo motor is applied to the reaction force generating unit, and the force sensor signal is converted and transferred to the reaction force control computer. Power splitter;
A steering reaction force control system further comprising.
제 1 항에 있어서,
상기 힘 센서는 상기 조종부와 기구적 일체(Rigid Body)를 이루는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 시스템.
The method of claim 1,
The force sensor is a control reaction force control system, characterized in that forming a rigid body (rigid body) with the control unit.
제 1 항에 있어서,
상기 반력제어 컴퓨터는, 상기 힘 센서로부터 인체에 의한 힘 작용점에 걸린 상기 조종에 관한 힘을 측정하고, 상기 측정된 힘을 이용하여 운동 위치 및 상황에 따른 힘을 계산하기 위해 상기 조종부 및 기타 부속품이 상기 조종부에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘(Demanded Force on Grip)을 계산하고, 계산된 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성 값으로 나누어 가속도를 계산하며, 상기 가속도를 적분하여 속도를 계산하며, 상기 속도를 적분하여 위치를 계산하며, 상기 계산된 위치, 속도, Wash-out 필터링 된 가속도에 보상값(Ka, Kp, Ki)을 적용하여 안정적인 속도명령(Vel_CMD)을 계산하며, 상기 계산된 속도, 위치, 힘을 상기 반력 발생부에 인가하여 상기 반력 발생부로부터 상기 계산된 속도, 위치, 힘에 따른 반력이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 시스템.
The method of claim 1,
The reaction force control computer measures, from the force sensor, the force related to the manipulation at the force acting point by the human body, and uses the measured force to calculate the force according to the movement position and the situation. Calculate the static force or dynamic force (Demanded Force on Grip) acting on the control unit, calculate the acceleration by dividing the combined force of all calculated forces by any adjustable inertia value, and integrate the acceleration to speed Calculate a position by integrating the velocity, calculate a stable velocity command (Vel_CMD) by applying a compensation value (Ka, Kp, Ki) to the calculated position, velocity, and wash-out filtered acceleration, The reaction force is generated by applying the calculated speed, position, and force to the reaction force generating unit so that reaction force according to the calculated speed, position, and force is generated from the reaction force generating unit. Steering reaction control system.
서보 모터로 이루어진 반력 발생부와 조종부 간에 링키지부를 통해 기구적으로 연결되고, 상기 조종부와 기구적 일체(Rigid Body)를 이루는 힘 센서 및 상기 반력 발생부를 제어하는 반력제어 컴퓨터를 포함하는 시스템의 조종 반력 제어 방법으로서,
(a) 상기 힘 센서가 상기 조종부의 힘 작용점에 걸린 조종 관련 힘을 검출하는 단계;
(b) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 검출된 조종 관련 힘을 이용하여 상기 조종부에 작용하는 정적인 힘 또는 동적인 힘(Demanded Force on Grip)을 산출하는 단계;
(c) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 모든 힘의 합력에 대해 관성값과 적분을 이용하여 가속도와 속도 및 위치를 산출하는 단계;
(d) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 위치, 속도, 가속도에 보상값을 적용하여 속도명령을 산출하는 단계;
(e) 상기 반력제어 컴퓨터가 상기 산출된 속도명령을 상기 반력 발생부로 전달하는 단계; 및
(f) 상기 반력 발생부가 상기 속도명령에 따른 반력을 발생시켜 상기 링키지부를 통해 상기 조종부에 전달하는 단계;
를 포함하는 조종 반력 제어 방법.
A system including a force sensor which is mechanically connected between the reaction force generating unit and the control unit made of a servo motor through a linkage unit and forms a rigid body with the control unit, and a reaction force control computer for controlling the reaction force generating unit. As a steering reaction force control method,
(a) detecting, by the force sensor, a steering related force at a force operating point of the control unit;
(b) the reaction force control computer using the detected steering-related forces to calculate a static force or a dynamic force (Demanded Force on Grip) acting on the control unit;
(c) calculating, by the reaction force control computer, acceleration, speed, and position using the inertia value and the integral for all the combined forces of the forces;
(d) calculating, by the reaction force control computer, a speed command by applying a compensation value to the calculated position, speed, and acceleration;
(e) transmitting, by the reaction force control computer, the calculated speed command to the reaction force generating unit; And
(f) the reaction force generating unit generating reaction force according to the speed command and transmitting the reaction force to the control unit through the linkage unit;
Steering reaction force control method comprising a.
제 5 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 모든 힘의 합력을 조절 가능한 임의의 관성값으로 나누어 가속도를 산출하고, 상기 가속도를 적분하여 속도를 산출하며, 상기 속도를 적분하여 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 방법.
The method of claim 5, wherein
Step (c) is to calculate the acceleration by dividing the total force of all the force by any adjustable inertial value, calculate the speed by integrating the acceleration, and calculate the position by integrating the speed Control method.
제 5 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 그립(Grip) 위치에 따른 상기 정적인 힘의 특성 그래프는 다중 스프링 힘, 마찰력, 유격, 기타 기구적 불규칙 특성으로 나타내는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 방법.
The method of claim 5, wherein
In the step (b), the static force characteristic graph according to the grip position is represented by the multiple spring force, frictional force, play, and other mechanical irregularity characteristics control method.
제 5 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 시간에 따른 그립(Grip)의 상기 동적인 힘의 특성 그래프는 감쇠 힘(Damping Force), 관성 힘(Inertial Force)의 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 방법.
The method of claim 5, wherein
In the step (b), the characteristic graph of the dynamic force of the grip (Grip) over time represents the characteristics of the damping force (Inampial force), Damping force (Inertial Force).
제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 조종부의 그립에 작용하는 힘(Demanded Grip Force)의 산출에 있어서 수치적인 시뮬레이션 모델링이 아닌, 원 거리의 위치제어가 가능한 실 장비에 장착된 제2의 힘 센서, 가속도 센서를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 방법.
The method of claim 5, wherein
In the step (a), the second force sensor and the acceleration sensor mounted on the actual equipment capable of position control at a far distance, not numerical simulation modeling in calculating the demanded grip force on the grip of the control unit. Control reaction force control method, characterized in that calculated using.
제 9 항에 있어서,
상기 실 장비는 의료 장비, 탐사 장비, 심해 발굴 장비, 구조 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 조종 반력 제어 방법.
The method of claim 9,
The actual equipment includes a medical equipment, exploration equipment, deep sea excavation equipment, rescue equipment, characterized in that the steering reaction force control method.
KR1020100029308A 2010-03-31 2010-03-31 Reaction force controlling system and method KR101183823B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100029308A KR101183823B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Reaction force controlling system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100029308A KR101183823B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Reaction force controlling system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110109529A true KR20110109529A (en) 2011-10-06
KR101183823B1 KR101183823B1 (en) 2012-09-18

Family

ID=45390768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100029308A KR101183823B1 (en) 2010-03-31 2010-03-31 Reaction force controlling system and method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101183823B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101350267B1 (en) * 2012-12-24 2014-01-16 주식회사 바로텍시너지 Aircraft simulation system having arrangeable cockpit by length and breadth direction
KR101401462B1 (en) * 2012-05-17 2014-05-30 주식회사 엔티리서치 Surgery training simulator using force sensor and control method thereof
CN106640488A (en) * 2016-12-16 2017-05-10 青岛海之源智能技术有限公司 Power generation experiment equipment
CN108109474A (en) * 2018-02-23 2018-06-01 哈尔滨莱特兄弟飞行技术有限公司 A kind of foot rudder arrangement for simulating big aircraft
KR20190133583A (en) 2018-05-23 2019-12-03 홍천한 A system for control loading system and a method for implementation of control loading system automatic qtg for synthetic flight trainer
RU2734270C1 (en) * 2020-02-06 2020-10-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of simulating flight dynamics of aircraft
WO2023053542A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 コベルコ建機株式会社 System for controlling manipulation reaction force and method for controlling manipulation reaction force

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710128A (en) 1984-10-25 1987-12-01 Environmental Tectonics Corporation Spatial disorientation trainer-flight simulator
JP2948153B2 (en) * 1996-08-27 1999-09-13 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 Pilot device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101401462B1 (en) * 2012-05-17 2014-05-30 주식회사 엔티리서치 Surgery training simulator using force sensor and control method thereof
KR101350267B1 (en) * 2012-12-24 2014-01-16 주식회사 바로텍시너지 Aircraft simulation system having arrangeable cockpit by length and breadth direction
CN106640488A (en) * 2016-12-16 2017-05-10 青岛海之源智能技术有限公司 Power generation experiment equipment
CN108109474A (en) * 2018-02-23 2018-06-01 哈尔滨莱特兄弟飞行技术有限公司 A kind of foot rudder arrangement for simulating big aircraft
CN108109474B (en) * 2018-02-23 2024-03-19 哈尔滨莱特兄弟科技开发有限公司 Foot rudder device for simulating large aircraft
KR20190133583A (en) 2018-05-23 2019-12-03 홍천한 A system for control loading system and a method for implementation of control loading system automatic qtg for synthetic flight trainer
RU2734270C1 (en) * 2020-02-06 2020-10-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of simulating flight dynamics of aircraft
WO2023053542A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 コベルコ建機株式会社 System for controlling manipulation reaction force and method for controlling manipulation reaction force

Also Published As

Publication number Publication date
KR101183823B1 (en) 2012-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101183823B1 (en) Reaction force controlling system and method
Miermeister et al. The cablerobot simulator large scale motion platform based on cable robot technology
EP2422939B9 (en) Method and apparatus for haptic control
JP6057131B2 (en) Vehicle test system
JP6806462B2 (en) Underwater vehicle control device, underwater navigation system, underwater vehicle control method and program
CN101868418B (en) Device and method for regulating the displacement of a suspended load
Lin et al. IMU-based active safe control of a variable stiffness soft actuator
JP2021509379A (en) Wire steering power steering system with actuators that are transparent with the use of local torque and / or load control loops
EP3729408B1 (en) Method, system and computer program product for compensation of simulator control loading mechanical effects
Ioi et al. Design of wall-climber with coaxial propeller’s thruster
JP2005212054A (en) Force detecting method, force detector, and control device equipped with force detecting function
Tanaka et al. Analysis and modeling of human impedance properties for designing a human-machine control system
Ambrož et al. System for interactive scientific driving simulation with haptic information
Shin et al. Rider's net moment estimation using control force of motion system for bicycle simulator
EP3997551A1 (en) Force compensation method and device
Fellah et al. Fuzzy-PID side-stick force control for flight simulation
JP2007172194A (en) Device for supporting development of traveling control unit
CN114911164B (en) Open loop control method and system for jumping motion of mouse-like quadruped robot
Rosendo et al. A Yank-Based Variable Coefficient Method for a Low-Powered Semi-Active Power Assist System.
Grau et al. CAD-based Approach for Identification of UAVs
Bonollo Wave-based control of multi-dof flexible models for aerospace launchers= controllo wave-based di modelli flessibili multi-gdl per razzi aerospaziali
Jomås et al. Computer-Based Environment for Lower Limb Neurorehabilitation and Assessment Biomechatronic System for Human Machine Interconnection through Motion Platform, Virtual Reality and Motion Capture System
Kamnik et al. Robot environment for combat vehicle driving simulation
Gong et al. Modeling and control of a wheeled mobile vehicle driving simulator by differential parameterization
Meliani et al. Powered Wheelchair Control: Human–Machine System Modelling

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150911

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161010

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170911

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181212

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190827

Year of fee payment: 8