6자유도 가상 체험기의 설계 변수에 관한 연구
A Study on Design Parameters of a Virtual Simulator with 6 Degree-of-Freedom
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초록
본 논문에서는 6자유도를 갖는 가상 체험기를 설계하기 위하여 설계 변수를 최소한으로 감소할 수 있는 방법을 제시하였다. 기구의 크기 변화에 대하여 모든 조건수(condition number) 성능 지표와 병진속도에 대한 동작성(manipulability) 성능 지표는 불변성을 갖고 있음을 보였다. 조인트 위치의 평면성 및 대칭성 가정과 크기 변화에 대한 성능지표 불변성을 이용하여 제시된 중요한 설계변수는 상판의 유사정육각형을 외접하는 원의 반지름 r, 하판의 유사정육각형의 반각 Ø와 상판의 유사정육각형의 반각 α, 초기 위치에서 상판의 높이 h로 감소할 수 있음을 보였다. 또한 성능지표를 구하기 위하여 사용되는 네 개의 부분 행렬들을 제시된 설계 변수를 사용하여 유도하였고, 이 행렬을 사용하여 피해야 할 특이 형태를 갖는 설계를 제시하였다.
Abstract
In this paper, design parameter reduction method are proposed which may be used to design a six-degree-of-freedom virtual simulator. It is shown that all condition number and manipulability performance indices for translational velocity are invariant under scaling operation of a mechanism. Using planarity and symmetry assumption of joint position, and the invariant property of performance indices under scaling operation it is shown that important design parameters can be reduced to a radius r of the circle which circumscribe semi-regular hexagon in the upper plate, a half-angle Ø of semi-regular hexagon in the lower plate, a half-angle α of semi-regular hexagon in the upper plate, a height of the upper plate at home. Also, using the proposed design parameters, four submatrices are derived which are used to define performance indices and designs with singular configurations are identified which must be avoided.
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