외바퀴로봇의 진동제어장치와 외바퀴로봇의 진동저감 필터설계방법

출원번호 : 10-2016-0055471 (출원일: 2016-05-04)

등록번호 : 10-1713120 (등록일: 2017-02-28)

특허권자 : 충남대학교산학협력단

요약 : 본 발명은 자세 제어 피드백을 위해 외바퀴로봇에 장착되는 자세감지센서를 활용하여 일정 대역폭 내에서 외바퀴로봇의 자세를 유지시키기 위한 플라이휠의 진동을 제어할 수 있도록 하는 외바퀴로봇의 진동제어장치와 외바퀴로봇의 진동저감 필터설계방법에 관한 것이다. 이를 위해 외바퀴로봇의 진동제어장치는 본체에 회전 가능하게 결합되는 외바퀴의 피칭(pitching) 방향 동작과 롤링(rolling) 방향 동작과 요잉(yawing) 방향 동작에 따른 균형 유지를 위해 본체에 회전 가능하게 결합되는 플라이휠과, 외바퀴의 동작에 대응하여 플라이휠을 회전시키는 휠구동유닛과, 외바퀴의 동작에 대응하여 휠구동유닛의 동작을 제어하는 휠속도제어유닛 및 외바퀴의 동작에 따른 피칭 방향 롤링 방향 요잉 방향 자세를 감지하는 자세감지센서를 포함하고, 휠속도제어유닛은 오픈 루프(open loop) 방식으로 동작되며, 휠속도제어유닛에는 자세감지센서에서 감지되는 각속도 성분을 통해 획득한 플라이휠의 주파수 특성을 기준으로 플라이휠의 진동 주파수를 차단하는 노치필터가 포함된다.

대표청구항 : 본체에 회전 가능하게 결합되는 외바퀴의 피칭(pitching) 방향 동작과 롤링(rolling) 방향 동작과 요잉(yawing) 방향 동작에 따른 균형 유지를 위해 상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 플라이휠;상기 외바퀴의 동작에 대응하여 상기 플라이휠을 회전시키는 휠구동유닛;상기 외바퀴의 동작에 대응하여 상기 휠구동유닛의 동작을 제어하는 휠속도제어유닛; 및상기 외바퀴의 동작에 따른 피칭 방향, 롤링 방향, 요잉 방향 자세를 감지하는 자세감지센서;를 포함하고,상기 휠구동유닛의 구동전압에 대응하여 기설정되는 상기 플라이휠의 속도와 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 고속퓨리에변환(FFT, Fast Fourier Transform)을 통해 변환하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 변환제어유닛; 및상기 휠구동유닛의 구동전압에 대응하여 결정되는 상기 플라이휠의 속도 신호를 기준으로 상기 자세감지센서를 통해 감지되는 각 방향의 각속도 성분을 분석하여 상기 플라이휠의 주파수 특성을 도출하는 직접제어유닛;중 어느 하나를 더 포함하며,상기 휠속도제어유닛은, 오픈 루프(open loop) 방식으로 동작되고,상기 휠속도제어유닛에는,상기 자세감지센서에서 감지되는 각속도 성분을 통해 획득한 상기 플라이휠의 주파수 특성을 기준으로 상기 플라이휠의 진동 주파수를 차단하는 노치필터;가 포함되며,상기 노치필터는,상기 변환제어유닛 또는 상기 직접제어유닛에 의해 도출된 상기 플라이휠의 주파수 특성을 기준으로 상기 플라이휠의 진동 주파수를 차단하는 것을 특징으로 하는 외바퀴로봇의 진동제어장치.

상세링크 : http://newsd.wips.co.kr/wipslink/api/dkrdshtm.wips?skey=3517104001329