유압액추에이터 사양분석을 위한 수중궤도차량의 다물체동역학 모델링 및 해석 연구

Abstract

수중로봇은 수중을 유영하는 부유식 로봇과 지면과 접촉하여 구동하는 차량형태로 개발되어오고 있다. 부유식은 로봇 몸체에 부착된 수중 추진기 방식으로 구동하지만, 차량형태는 유압방식의 모터를 채택하고 있다. 또한 일반적으로 차량형태의 로봇은 수중환경에 적합하도록 트랙방식의 주행방식을 사용한다. 그러므로 트랙차량 로봇의 설계단계에서 적절한 용량의 유압모터 선정이 필요하다. 본 논문에서는 트레일링 암 서스펜션이 포함된 트랙형 수중로봇의 구동기 선정에 관한 연구를 다루었다. 트랙형 수중로봇은 수중의 불규칙한 노면을 주행하기 위하여 적절한 구조 설계와 구동기선정이 필요하다. 일반적으로 로봇의 구동기는 정적 또는 동적 해석 방법을 이용하여 구동기 최대 힘을 분석하여 결정하고 있다. 해석적 방법으로 본 논문에서는 DAFUL 상용소프트웨어를 이용하여 다물체동역학 기반의 상세한 수중로봇 동역학 모델을 개발하였다. 수중트랙차량은 서스펜션 구조의 하부캐리지와 작업기 및 작업툴이 포함된 상부캐리지로 구성되었다. 개발된 동역학 모델을 이용하여 차량속도 0.5 m/s 주행의 평지, 범프, 경사로 주행 해석을 수행하였다. 해석결과를 통하여 서스펜션과 트랙 구동기에 작용하는 최대 반력과 토크를 분석 하였다.

An underwater robot has developed a floating type with a swimming and vehicle type with contact between the surface of the sea. The floating-type robot operates using attached an underwater thruster on the robot body, but the vehicle-type robot employs a hydraulic rotary motor. It is also general the vehicle-type robot uses a continuous track that is suitable for an underwater environment. Therefore, it is necessary to select appropriate specifications for the hydraulic motor in the detailed design phase. This paper deals with the selection of an actuator for a tracked underwater robot, including the trailing arm suspension. On the tracked underwater vehicle, it is necessary that actuators of the vehicle are suitable for running over an irregular underwater road. They usually employ according to maximum torques using analysis of the static and dynamic response of the vehicle. In order to analyze the dynamics of the tracked underwater vehicle, a detailed model was developed based on the multibody dynamics formulation using DAFUL software. The underwater vehicle model consists of an under-carriage with a trailing suspension and an upper-carriage with a manipulator and tool. Using the developed model, we carried out a simulation of the tracked vehicle running on a plat road, bumpy road, and slop road at a speed of 0.5 m/s. The maximum torque and force of each actuator were analyzed.