두 대의 메카트로닉스 결합 로봇을 이용한 밀링 공정

المفاهيم الأساسية

직렬 운동학 체인의 낮은 동적 강성으로 인해 기존 산업용 로봇의 밀링 작업 적용이 제한적이었다. 이를 해결하기 위해 두 대의 산업용 로봇을 플랜지에서 결합하여 병렬 운동학 밀링 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 과구동 특성을 가지고 있는데, 모드 분석을 통해 결합 모듈에 장력을 가하면 고유 진동수를 이동시킬 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 채터 억제가 가능할 것으로 기대된다. 또한 밀링 실험을 통해 장력 하에서도 여전히 공작물 가공이 가능하며, 시스템 변형을 보상할 수 있음을 입증하였다.

الملخص

본 연구에서는 두 대의 산업용 로봇을 플랜지에서 결합하여 병렬 운동학 밀링 시스템을 제안하였다. 직렬 운동학 체인의 낮은 동적 강성으로 인해 기존 산업용 로봇의 밀링 작업 적용이 제한적이었다. 제안된 시스템은 병렬 운동학 구조로 인해 본질적으로 더 강성이 높지만, 과구동 특성으로 인해 단점이 될 수 있다.
모드 분석을 통해 결합 모듈에 장력을 가하면 고유 진동수를 이동시킬 수 있음을 확인하였다. 이는 채터 억제에 효과적일 것으로 기대된다. 특히 각 측정 위치에서 고유 진동수가 유사하게 나타나, 결합 구조가 작업 영역 전반에 걸쳐 강성 분포를 균일하게 만드는 것으로 확인되었다.
또한 밀링 실험을 통해 1000N의 장력 하에서도 여전히 공작물 가공이 가능하며, 시스템 변형을 보상할 수 있음을 입증하였다. 다만 변형 예측을 위한 더 정확한 모델이 필요할 것으로 보인다.
결과적으로 본 연구는 메카트로닉스 결합 로봇을 이용한 밀링 시스템이 채터 억제를 위한 유망한 접근법임을 보여주었다. 향후 결합 모듈 설계 및 장력 예측 모델 개선 등의 과제가 남아있다.

الإحصائيات

결합 모듈의 최대 변형은 y방향으로 2mm, z방향으로 1.2mm였다.
장력 1000N 하에서도 공작물 가공이 가능했으며, 변형을 보상할 수 있었다.

اقتباسات

"직렬 운동학 체인의 낮은 동적 강성이 기존 산업용 로봇의 밀링 작업 적용을 제한하는 주요 문제점이었다."
"결합 모듈에 장력을 가하면 고유 진동수를 이동시킬 수 있어 채터 억제에 효과적일 것으로 기대된다."
"각 측정 위치에서 고유 진동수가 유사하게 나타나, 결합 구조가 작업 영역 전반에 걸쳐 강성 분포를 균일하게 만드는 것으로 확인되었다."

الرؤى الأساسية المستخلصة من

Milling using two mechatronically coupled robots

by Max ... في arxiv.org 04-18-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.11271.pdf

استفسارات أعمق

질문 1

장력을 가하지 않고도 채터 억제를 달성할 수 있는 다른 방법은 무엇이 있을까?
로봇 밀링 작업에서 채터를 억제하는 또 다른 방법은 공구나 프로세스 파라미터를 최적화하여 채터를 줄이는 것입니다. 또한 로봇의 동적 특성을 고려하여 오프라인 및 온라인 보상 전략을 사용하여 채터를 억제할 수 있습니다. 모델 기반 방법, 모델 없는 접근 방식, 자세 또는 힘 기반 전략을 활용하여 채터를 억제하는 것이 가능합니다. 또한 로봇의 자세 최적화를 통해 정적 및 동적 강성 모델을 활용하여 로봇 가공 중의 정확도 영향을 줄일 수 있습니다.

질문 2

결합 모듈의 설계 및 제어 방식을 개선하면 장력 예측 정확도를 높일 수 있을까?
결합 모듈의 설계 및 제어 방식을 개선하면 장력 예측 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 더 정확한 모델을 개발하여 로봇 위치에 따라 장력을 예측하는 것이 중요합니다. 또한 로봇 위치에 따른 장력을 예측하기 위해 더 정확한 시스템이 필요합니다. 미래 작업에서는 이러한 모델을 개선하여 시스템의 변형을 더 정확하게 예측하는 방법을 연구해야 합니다.

질문 3

이 기술을 다른 제조 공정, 예를 들어 용접이나 조립 등에 적용할 수 있을까?
이 기술은 다른 제조 공정에도 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 용접이나 조립 공정에서도 로봇을 결합하여 사용하면 공정의 효율성을 향상시키고 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 로봇의 결합을 통해 공정의 안정성을 향상시키고 채터를 억제하는 것이 가능합니다. 따라서 이 기술은 다양한 제조 공정에 적용하여 생산성을 향상시키고 품질을 향상시킬 수 있습니다.