4족 로봇 삼식이팀 박명대

보행 로봇의 제작시 고려 사항 어떤 액추에이터를 사용할 것인가? 어떤 MCU 또는 CPU를 사용할 것인가? 어떤 전원을 사용할 것인가? 어떤 기구부를 사용할 것인가? 어떤 제어 방식으로 사용할 것인가? 어떤 방식의 무선 통신을 사용할 것인가?

어떤 액추에이터를 사용할 것인가? HS-5645MG 12.1 Kg/cm HS-5945MG 13.0 Kg/cm HS-5735MG 19.0 Kg/cm (약150g) Ai Motor 7.0 Kg/cm Ko-2344 13.0 Kg/cm (고강도 기어) 기타(공압, 유압, 일반 기어드)

어떤 MCU 또는 CPU를 사용할 것인가? 프로그램 라이트가 편한가? 처리속도가 빠른가? 메모리가 큰가? (원칩의 경우) 개발툴이 용이 한가? 시리얼 포트가 많은가? 칩의 구매가 쉬운가?

어떤 전원을 사용할 것인가? 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 장점 : 내부저항이 작고 순간 방전율이 뛰어나며 열악한 조건(저온, 과방전, 과충전)등 잘 견딤 - 단점 : "메모리 효과"라는 현상 발생 - 용량 : 250mA, 1000mA, 2400mA

어떤 전원을 사용할 것인가? 니켈 수소(Ni-Mh) - 장점 : 니켈 카드뮴 전지에 비하여 2배의 용량과 "메모리 효과"의 개선 - 단점 : 자가 방전율이 니켈카드뮴에 비해 1.5배 정도 낮음 - 용량 : 750mA, 2100mA, 3300mA

어떤 전원을 사용할 것인가? 방전전압 - 알카라인은 1.6V ~0.8V까지 방전

어떤 기구부를 사용할 것인가? 하나의 프레임을 제작 후 조합 자체 설계 후 가공 발목 관절의 두 축을 동일 면에 놓을 것인가? 발목 관절을 다른 평면에 축을 놓을 것인가? 골반부에 구조는 어떻게 할 것인가? 모터의 반대편 축을 어떻게 고정할 것인가?

어떤 제어 방식으로 할것인가? 각각의 모터에 슬레이브 MCU를 둔다. 하나의 MCU를 가지고 모두 제어한다. 펄스열을 생성할 때 동시에 생성할 것인가? 펄스열을 연속적으로 나열할 것인가? 아나로그 서보인가? 디지털 서보인가?

어떤 방식의 무선통신을 사용할 것인가? FM RF Module Bluetooth Module IR 통신 Radio Control System AM RF Module

서보 시스템 지령에 따라 충실히 수행하는 시스템을 총칭 반드시 상위로부터 지령을 받아 동작 받은 지령을 충실히 수행하기 위하여 자체적인 피드백 제어 시스템을 갖고 있다

인코더 회전자 위치 판별 - 최적의 조건으로 제어 할 수 있도록 하는 역할, 서보의 출력 특성에 중요한 요소. 위치 카운팅 - 위치펄스의 분해능은 서보의 정밀도를 결정. 동일조건의 서보모터에서 인코더의 성능은 서보 시스템의 성능과 정밀도를 좌우하게 된다.

DC 서보모터 장점 : - 제어회로가 간단하여 소형화가 용이하다 - 제어 드라이브의 가격이 싸다 단점 : - 제어회로가 간단하여 소형화가 용이하다 - 제어 드라이브의 가격이 싸다 단점 : - 브러쉬 마모에 따른 분진발생과 유지보수 필요 - 정류자와의 기계적 접촉에 따른 소음이 발생 - 고속회전이 어렵다.

DC 서보모터 용도 : 초소형 제어시스템, 운반기계.

AC 서보모터 장점 : - 브러쉬 및 정류자가 없어 유지보수가 필요없고, 소음이 적다. - 구조가 견고하고, 내환경성이 우수 - 구조가 견고하고, 내환경성이 우수 - 대출력이 용이 - 고속회전이 용이 단점 : - 제어회로가 복잡하고, 가격이 비싸다. - 회전자 위치검출 장치가 필요.

AC 서보모터 용도 : 각종 산업용기계 및 자동화 시스템에 광범위하게 사용.

서보모터와 스테핑모터 서보모터 - 센서를 이용하여 피드백제어를 함으로써 지령에 대하여 고속, 고정밀로 추종 스테핑 모터 - 위치를 펄스단위로 분해, 지령펄스 만큼 위치 이동 - 위치센서가 없어 탈조 발생 시 위치가 틀어진다 - 진동 및 소음이 심하고, 대출력이 어려워 소형 제어 시스템에서 주로 이용 - 제어회로가 간단하여 가격이 싸다

AI MOTOR-701

서보모터와 AI모터와의 차이점 서보모터 - PWM 방식의 펄스 신호로 제어 명령 AI 모터 - RS232 비동기 직렬통신 방식의 명령 패킷으로 제어 서보모터가 가지지 않는 여러 기능 제공

PWM(Pulse Width Modulation) - 펄스신호의 듀티비를 조정하는 방법 - 듀티비 : 한 주기에 대한 High 신호의 시간의 비 - 듀티비를 조정함으로서 제어값의 조정 - ON,OFF의 비(RATIO)를 제어하여 속도 제어

AI 모터의 장점 장점 - 우수한 가격 대비 성능 - 모듈간의 뛰어난 조립성 - 강인한 기어 내구성 - 다양한 동작 모드 지원 - 테스트 도구 프로그램 지원 - 다양한 응용 프로그램 지원

서보모터와 AI모터의 비교시 유의사항 AI모터는 모터 뿐만 아니라 기구부(기어,연결부), 하드웨어부(제어회로, 센서회로,통신회로, 전원회로, 전원보호회로, 모터드라이버회로)가 함께 모듈화된 제품이다.

서보모터의 구동 DC 모터 - 적절한 전원만 공급하면 모터는 동작 - DC모터가 +,- 의 두개의 전선으로 연결 서보모터 - 전원만 연결해서는 모터가 구동하지 않는다 - 전원과 함께 펄스 신호를 내보내주어야 한다 - +,- 그리고 펄스신호를 보내는 신호선이 추가가 되어 통상 세개의 전선으로 연결

AI 모터의 구동 마이컴(또는 PC)을 통해 제어명령(패킷)을 주고 AI모터 내에 있는 또다른 두뇌에서 PWM신호를 모터드라이버회로에 보냄으로써 모터를 구동시키게 됩니다.

RC서보모터의 제어 명령 인터페이스 : PWM AI모터의 제어 명령 인터페이스 : RS-232 비동시 직렬 통신에 의한 패킷 신호

AI 서보모터 하드웨어적인 연결 필요한 준비물 - AI모터 1개와 컴퓨터, MGR-B232보드, 시리얼잭, 전원어답터,

RS-232 AI 모터에서 사용하는 신호레벨은 0 과 +5V이고, PC쪽의 시리얼포트에서 나오는 신호선 레벨은 +-12V 이므로 곧바로 연결해서 사용할 수 없다. 레벨(즉, 전압)을 변화시켜주는 기능이 필요하며, 이러한 레벨변환기의 역할을 칩(MAXIM사의 MAX232 Line Driver IC)을 사용하여 만든다.

MAX232 회로도

연결

AImotorTool v121 AImotorTool - AI모터의 제작사에서 제공하는 파라메터 변경 툴

AImotorTool v121

AI모터 기능 위치 제어 기능 저해상도 모드 (0 ~ 332ﾟ), 고해상도 모드 (0 ~ 166ﾟ) 센서 기능 전류(8 bit), 위치(8 bit) 피드백 속도 조절 기능 위치 제어 모드5단계,360ﾟ회전 모드16단계

AI모터 기능 해상도 조절 기능 (2단계) 저해상도 1.3ﾟ, 고해상도 0.65ﾟ 360ﾟ회전 기능 (바퀴형 동작 모드) 동기화 위치 제어 기능 여러 개의 모듈을 동시에 동작시키는 기능

AI모터 기능 이동 범위 설정 기능 출력단의 최대 위치 최소 위치를 , 설정 가능 역전압 보호 기능 0 ~ -28 V 까지 보호 과전류 보호 기능 과전류 기준 설정 가능 범위 400~1000mA

AI모터 기능 파라메타 설정 기능 ID, 통신 속도, 해상도, 과전류 기준, P-이득, D-이득 전압 감지 기능 입력 전압(5 ~ 10V)에 따라 내부의 제어 이득이 자동으로 설정

AI모터 기능 모듈간의 기구적 직접 연결 기능 2개의 출력 샤프트,1개의 몸체 연결부,11종의 연결부로 다양한 연결 가능 모듈간의 전기적 직접 연결 기능 2개의 커넥터 단자,연결 케이블을 이용하여 전기적으로 직접 연결 가능

AI모터 기능 통신에 의한 제어 기능 Full-duplex 방식의 UART를 내장하여, RS-232 패킷 통신 방식으로 제어되며 한 개의 채널당 31개까지 연결해서 제어 가능

추후 계획 MAX232 칩을 이용하여 RS232C 보드 구현 모터의 기본 기능들 구현 배터리 팩을 만들어서 전원부 구현 여러 모터를 연결해 자연스러운 동작을 구현