KR20170133590A - 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20170133590A
KR20170133590A KR1020160064489A KR20160064489A KR20170133590A KR 20170133590 A KR20170133590 A KR 20170133590A KR 1020160064489 A KR1020160064489 A KR 1020160064489A KR 20160064489 A KR20160064489 A KR 20160064489A KR 20170133590 A KR20170133590 A KR 20170133590A
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Abstract

햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 휴먼 오퍼레이터(human operator)의 힘
Figure pat00188
와 힘
Figure pat00189
를 합산한 힘을 입력받아 구동되며, 구동에 따른 위치
Figure pat00190
을 출력하는 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device); 속도
Figure pat00191
를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
Figure pat00192
를 산출하고, 산출된 힘
Figure pat00193
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller); 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00194
를 입력받아 상기 속도
Figure pat00195
를 산출하고, 상기 산출된 속도
Figure pat00196
를 기반으로 입력을 수정하는 방식으로 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 ADM(admittance model)을 구성한다. 상술한 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법에 의하면, 본 발명에서는 어드미턴스 햅틱 장치의 임피던스 범위의 하한치(lower boundary)를 더 낮추어 상태를 안정화시키는 효과가 있다. 본 발명의 구성에 의해 대략 시간 영역에서 보다 대략 10배나 임피던스를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 적분기와 위치 또는 속도 제어기를 2-포트로 구성하여 안정적인 위치 반응(position response)과 힘 반응(force response)을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법{ADMITTANCE MODEL INPUT-OUTPUT CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR INPUT-TO-STATE STABLE OF HAPTIC DEVICE}
본 발명은 입출력 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델(admittance model) 입출력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 햅틱 디바이스(haptic device)의 상태 안정화를
위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법 에 관한 것이다.
어드미턴스 모델(admittance model)은 높은 임피던스의 가상 환경(virtual environments)의 상호 작용(interaction)을 하는 임피던스 모델 장치(impedance model apparatus)에 비하여 많은 장점을 갖는다.
그러나, 어드미턴스 모델의 성능은 안정화 이슈(stability issue)없이 얻어질 수 있는 낮은 범위(lower boundary)의 임피던스에 의해 종종 그 성능이 제한받는 문제점이 있다.
특히, 어드미턴스 모델에 있어서 낮은 관성값이 종종 불안정한 상호 작용을 유발하는 것으로 알려져 있다.
어드미턴스 모델은 덴탈(dental), 본 드릴링(bone drilling), 웰딩 시뮬레이터(welding simulator) 등의 다양한 영역에서 이용되는데, 햅틱 상호 작용시 매우 높은 임피던스 범위를 갖도록 요구되고 있다.
임피던스 모델 장치가 거의 최대치의 임피던스 범위를 갖는 반면에 어드미턴스 모델은 매우 낮은 범위의 임피던스 범위를 갖는다.
어드미턴스 모델에 대해 기존의 임피던스 모델 장치에 대한 상태 안정화 프로세스를 적용하는 경우 상태가 불안정하게 되고, 임피던스 범위도 높아 적정한 상태 안정화가 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템은, 휴먼 오퍼레이터(human operator)의 힘
Figure pat00001
와 힘
Figure pat00002
를 합산한 힘을 입력받아 구동되며, 구동에 따른 위치
Figure pat00003
을 출력하는 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device); 속도
Figure pat00004
를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
Figure pat00005
를 산출하고, 산출된 힘
Figure pat00006
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller); 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00007
를 입력받아 상기 속도
Figure pat00008
를 산출하고, 상기 산출된 속도
Figure pat00009
를 기반으로 입력을 수정하는 방식으로 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 ADM(admittance model)을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 ADM은, 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00010
에 대하여 변환식
Figure pat00011
을 적용하여 출력 속도
Figure pat00012
를 차감하여
Figure pat00013
를 출력하여 상기 ADM으로 입력하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기
Figure pat00014
는,
Figure pat00015
로 구성될 수 있다.
그리고 ADM은, 상기 힘
Figure pat00016
와 속도
Figure pat00017
의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
Figure pat00018
와 속도
Figure pat00019
의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 위치 또는 속도 제어기는, 상기 위치 또는 속도 제어기에서 산출된 힘
Figure pat00020
에 대해
Figure pat00021
을 적용하여 출력치를 산출하고, 산출된 출력치를 상기 출력 속도
Figure pat00022
에서 차감하여
Figure pat00023
을 출력하여 상기 위치 또는 속도 제어기로 입력하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기
Figure pat00024
는,
Figure pat00025
로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법은, ADM(admittance model)이 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00026
를 입력받아 속도
Figure pat00027
를 산출하고, 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device)의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
Figure pat00028
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
Figure pat00029
를 출력하는 단계; 위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller)가 상기 ADM에서 출력된 속도
Figure pat00030
를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
Figure pat00031
를 산출하고, 상기 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 힘
Figure pat00032
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 힘
Figure pat00033
를 산출하는 단계; 상기 햅틱 디바이스가 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00034
와 힘
Figure pat00035
를 합산한 힘을 입력받아 구동되어 위치
Figure pat00036
을 출력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 ADM이 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00037
를 입력받아 속도
Figure pat00038
를 산출하고, 어드미턴스 타입의 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
Figure pat00039
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
Figure pat00040
를 출력하는 단계는, 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00041
에 대하여 변환식
Figure pat00042
을 적용하여 출력 속도
Figure pat00043
를 차감하여
Figure pat00044
를 출력하여 상기 ADM으로 입력하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기
Figure pat00045
는,
Figure pat00046
로 구성될 수 있다.
그리고 상기 ADM이 휴먼 오퍼레이터의 힘
Figure pat00047
를 입력받아 속도
Figure pat00048
를 산출하고, 어드미턴스 타입의 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
Figure pat00049
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
Figure pat00050
를 출력하는 단계는, 상기 힘
Figure pat00051
와 속도
Figure pat00052
의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
Figure pat00053
와 속도
Figure pat00054
의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 위치 또는 속도 제어기가 상기 ADM에서 출력된 속도
Figure pat00055
를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
Figure pat00056
를 산출하고, 상기 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 힘
Figure pat00057
를 기반으로 입력을 수정하여 상기 힘
Figure pat00058
를 산출하는 단계는, 상기 위치 또는 속도 제어기에서 산출된 힘
Figure pat00059
에 대해
Figure pat00060
을 적용하여 출력치를 산출하고, 산출된 출력치를 상기 출력 속도
Figure pat00061
에서 차감하여
Figure pat00062
을 출력하여 상기 위치 또는 속도 제어기로 입력하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기
Figure pat00063
는,
Figure pat00064
로 구성될 수 있다.
상술한 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템 및 방법에 의하면, 본 발명에서는 어드미턴스 햅틱 장치의 임피던스 범위의 하한치(lower boundary)를 더 낮추어 상태를 안정화시키는 효과가 있다.
본 발명의 구성에 의해 대략 시간 영역에서 보다 대략 10배나 임피던스를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 반응과 힘 반응을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 반응과 힘 반응을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 임피던스 범위를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어드미턴스형 모델 장치의 상태 안정화를 위한 입출력 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템의 블록 구성도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템(100)은 햅틱 디바이스(haptic device)(110), 위치 또는 속도 제어기(120) 및 ADM(admittance model)(130)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
먼저 햅틱 디바이스(110)는 어드미턴스 타입의 디바이스이다.
햅틱 디바이스(110)는 로봇(robot)으로서 휴먼 오퍼레이터(human operator)(10)의 힘
Figure pat00065
와 힘
Figure pat00066
를 합산한 힘을 입력받아 구동되며, 구동에 따른 위치
Figure pat00067
이 변동하면서 출력될 수 있다.
여기서, 위치 위치
Figure pat00068
은 엔코더(encoder)에 의해 측정될 수 있다.
임피던스(impedance)형 햅틱 디바이스의 경우에는 위치(position) 또는 속도(velocity)를 입력값으로 하여 트리거(trigger)되지만, 어드미턴스((admittance)형 햅틱 디바이스는 힘(force)을 입력값으로 하여 트리거되도록 구성될 수 있다.
위치 또는 속도 제어기(120)는 ADM(130)으로부터 속도
Figure pat00069
를 입력받아 햅틱 디바이스(110)를 구동하기 위한 힘
Figure pat00070
를 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 위치 또는 속도 제어기(120)는 그 산출된 힘
Figure pat00071
를 기반으로 입력을 수정하여 햅틱 디바이스(110)를 안정화시키도록 구성될 수 있다.
한편, 위치 또는 속도 제어기(120)는 위치 또는 속도 제어기(120)에서 산출된 힘
Figure pat00072
에 대해
Figure pat00073
을 적용하여 출력치를 산출하고, 그 산출된 출력치를 출력 속도
Figure pat00074
에서 차감하여
Figure pat00075
을 출력하여 다시 위치 또는 속도 제어기(120)로 입력하도록 구성될 수 있다.
여기서,
Figure pat00076
는 하기 수학식 1의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00077
한편, ADM(130)은 휴먼 오퍼레이터(10)의 힘
Figure pat00078
를 입력받아 속도
Figure pat00079
를 산출하고, 그 산출된 속도
Figure pat00080
를 기반으로 입력을 수정하는 방식으로 햅틱 디바이스(10)를 안정화시키도록 구성될 수 있다.
이때, ADM(130)은 임피던스 햅틱 인터페이싱(impdedance haptic interfacing)보다 더 낮은 바운더리(boundary)의 임피던스를 갖도록 하는 어드미턴스 햅틱 인터페이싱(admittance haptic interfacing)을 수행하도록 구성될 수 있다. 낮은 임피던스 바운더리에 의해 어드미턴스 타입의 햅틱 디바이스(110)에 대해 보다 안정적인 출력을 가질 수 있도록 구성된다.
구체적으로는 ADM(130)은 휴먼 오퍼레이터(10)의 힘
Figure pat00081
에 대하여 변환식
Figure pat00082
을 적용하여 출력 속도
Figure pat00083
를 출력하도록 구성될 수 있다.
여기서,
Figure pat00084
는 하기 수학식 2의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00085
한편, ADM(130)은 힘
Figure pat00086
와 속도
Figure pat00087
의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
Figure pat00088
와 속도
Figure pat00089
의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 힘
Figure pat00090
는 햅틱 디바이스(20)로 피드백(feedback)되어 상태 안정화를 위한 루프 프로세스(loop process)의 하나의 파라미터(parameter)로 동작하게 된다.
한편, ADM(130)은 힘
Figure pat00091
와 속도
Figure pat00092
의 곱의 값에 대해 부호를 비교하여 그 입력값의 부호를 결정하도록 구성될 수 있다. 즉, 힘
Figure pat00093
와 속도
Figure pat00094
의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
Figure pat00095
와 속도
Figure pat00096
의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 반응과 힘 반응을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 반응과 힘 반응을 나타내는 그래프이다.
도 2에서는 에너지 손실(energy leak)으로 인해 위치 반응(position response)과 힘 반응(forece response)이 다소 불안정한 패턴을 나타내고 있다. 그러나, 도 3에서는 위치 또는 속도 제어기(120)가 2-포트로 구성되는 경우로서, 도 2보다 다소 안정된 위치 반응과 힘 반응을 나타내고 있는 것을 나타낸다.
도 4은 본 발명에 따른 임피던스 범위를 나타내는 그래프이다.
도 4에서는 본 발명(ISS)의 경우 종래의 TDPA(time domain passivity approach) 방식에 비해 현저하게 낮은 임피던스 범위를 나타내고 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어드미턴스형 모델 장치의 상태 안정화를 위한 입출력 제어 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 ADM(admittance model)(130)이 휴먼 오퍼레이터(10)의 힘
Figure pat00097
를 입력받아 속도
Figure pat00098
를 산출하고, 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device)(110)의 안정화를 위해 산출된 속도
Figure pat00099
를 기반으로 입력을 수정하여 속도
Figure pat00100
를 출력한다(S101).
여기서, ADM(130)은 휴먼 오퍼레이터(10)의 힘
Figure pat00101
에 대하여 변환식
Figure pat00102
을 적용하여 출력 속도
Figure pat00103
를 차감하여
Figure pat00104
를 출력하여 ADM(130)으로 입력하도록 구성될 수 있다.
여기서,
Figure pat00105
는 하기 수학식 3의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00106
이때, ADM(130)은 힘
Figure pat00107
와 속도
Figure pat00108
의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
Figure pat00109
와 속도
Figure pat00110
의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller)(120)가 ADM에서 출력된 속도
Figure pat00111
를 입력받아 햅틱 디바이스(110)를 구동하기 위한 힘
Figure pat00112
를 산출하고, 햅틱 디바이스(110)의 안정화를 위해 산출된 힘
Figure pat00113
를 기반으로 입력을 수정하여 힘
Figure pat00114
를 산출한다(S102).
이때, 위치 또는 속도 제어기(120)는 위치 또는 속도 제어기(120)에서 산출된 힘
Figure pat00115
에 대해
Figure pat00116
을 적용하여 출력치를 산출하고, 산출된 출력치를 출력 속도
Figure pat00117
에서 차감하여
Figure pat00118
을 출력하여 위치 또는 속도 제어기(120)로 입력하도록 구성될 수 있다.
이때,
Figure pat00119
는 하기 수학식 4의 조건을 만족하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00120
다음으로, 햅틱 디바이스(110)가 휴먼 오퍼레이터(10)의 힘
Figure pat00121
와 힘
Figure pat00122
를 합산한 힘을 입력받아 구동되어 위치
Figure pat00123
을 출력한다(S103).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 햅틱 디바이스
120: 위치 또는 속도 제어기
130: ADM(admittance model)

Claims (12)

  1. 휴먼 오퍼레이터(human operator)의 힘
    Figure pat00124
    와 힘
    Figure pat00125
    를 합산한 힘을 입력받아 구동되며, 구동에 따른 위치
    Figure pat00126
    을 출력하는 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device);
    속도
    Figure pat00127
    를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
    Figure pat00128
    를 산출하고, 산출된 힘
    Figure pat00129
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller);
    상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00130
    를 입력받아 상기 속도
    Figure pat00131
    를 산출하고, 상기 산출된 속도
    Figure pat00132
    를 기반으로 입력을 수정하는 방식으로 상기 햅틱 디바이스를 안정화시키는 ADM(admittance model)을 포함하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 ADM은,
    상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00133
    에 대하여 변환식
    Figure pat00134
    을 적용하여 출력 속도
    Figure pat00135
    를 차감하여
    Figure pat00136
    를 출력하여 상기 ADM으로 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기
    Figure pat00137
    는,
    Figure pat00138

    인 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 ADM은,
    상기 힘
    Figure pat00139
    와 속도
    Figure pat00140
    의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
    Figure pat00141
    와 속도
    Figure pat00142
    의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 위치 또는 속도 제어기는,
    상기 위치 또는 속도 제어기에서 산출된 힘
    Figure pat00143
    에 대해
    Figure pat00144
    을 적용하여 출력치를 산출하고, 산출된 출력치를 상기 출력 속도
    Figure pat00145
    에서 차감하여
    Figure pat00146
    을 출력하여 상기 위치 또는 속도 제어기로 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기
    Figure pat00147
    는,
    Figure pat00148
    인 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 시스템.
  7. ADM(admittance model)이 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00149
    를 입력받아 속도
    Figure pat00150
    를 산출하고, 어드미턴스 타입(admittance type)의 햅틱 디바이스(haptic device)의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
    Figure pat00151
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
    Figure pat00152
    를 출력하는 단계;
    위치 또는 속도 제어기(position or velocity controller)가 상기 ADM에서 출력된 속도
    Figure pat00153
    를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
    Figure pat00154
    를 산출하고, 상기 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 힘
    Figure pat00155
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 힘
    Figure pat00156
    를 산출하는 단계;
    상기 햅틱 디바이스가 상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00157
    와 힘
    Figure pat00158
    를 합산한 힘을 입력받아 구동되어 위치
    Figure pat00159
    을 출력하는 단계를 포함하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 ADM이 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00160
    를 입력받아 속도
    Figure pat00161
    를 산출하고, 어드미턴스 타입의 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
    Figure pat00162
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
    Figure pat00163
    를 출력하는 단계는,
    상기 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00164
    에 대하여 변환식
    Figure pat00165
    을 적용하여 출력 속도
    Figure pat00166
    를 차감하여
    Figure pat00167
    를 출력하여 상기 ADM으로 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기
    Figure pat00168
    는,
    Figure pat00169
    인 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 ADM이 휴먼 오퍼레이터의 힘
    Figure pat00170
    를 입력받아 속도
    Figure pat00171
    를 산출하고, 어드미턴스 타입의 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 속도
    Figure pat00172
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 속도
    Figure pat00173
    를 출력하는 단계는,
    상기 힘
    Figure pat00174
    와 속도
    Figure pat00175
    의 변화량이 같은 부호인 경우에는 그 입력에 (-)의 부호를 가하고, 힘
    Figure pat00176
    와 속도
    Figure pat00177
    의 변화량이 다른 부호인 경우에는 그 입력에 (+)의 부호를 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 위치 또는 속도 제어기가 상기 ADM에서 출력된 속도
    Figure pat00178
    를 입력받아 상기 햅틱 디바이스를 구동하기 위한 상기 힘
    Figure pat00179
    를 산출하고, 상기 햅틱 디바이스의 안정화를 위해 상기 산출된 힘
    Figure pat00180
    를 기반으로 입력을 수정하여 상기 힘
    Figure pat00181
    를 산출하는 단계는,
    상기 위치 또는 속도 제어기에서 산출된 힘
    Figure pat00182
    에 대해
    Figure pat00183
    을 적용하여 출력치를 산출하고, 산출된 출력치를 상기 출력 속도
    Figure pat00184
    에서 차감하여
    Figure pat00185
    을 출력하여 상기 위치 또는 속도 제어기로 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기
    Figure pat00186
    는,
    Figure pat00187
    인 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스의 상태 안정화를 위한 어드미턴스 모델 입출력 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101327012B1 (ko) * 2012-01-02 2013-11-13 현대자동차주식회사 착용식 로봇의 구동제어방법 및 시스템

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