산업용 감속기 성능시험 장비의 비틀림 변형으로 인한 각도 측정 오차 교정

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21742(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

정밀 감속기의 강성을 측정하는 것은 감속기를 평가하는 데 필수적입니다. 각도 센서의 측정 결과에는 기구의 비틀림 변형으로 인한 각도 측정 오차가 포함되어 있으므로 감속기의 실제 비틀림 변형으로 사용할 수 없습니다. 본 논문에서는 각도 측정 오류를 줄이기 위해 기구의 비틀림 변형 특성을 분석합니다. 분석을 바탕으로 개선된 B-스플라인 곡선 피팅-경사하강 및 입자 군집 최적화-방사형 기반 함수 신경망(IBSCF-GDPSO-RBF) 방법을 기반으로 각도 측정 오류를 보정하는 새로운 방법을 제안합니다. 이 방법은 장비의 비틀림 변형으로 인한 각도 측정 오류를 제거할 수 있습니다. IBSCF-GDPSO-RBF 방법의 단계가 제시되고 각도 측정 오차 보상은 부하 조건에서 실행됩니다. 실험에 따르면 기구 변형으로 인해 보정 후 각도 측정 오류가 ±2각초 이내인 것으로 나타났습니다. 본 논문의 혁신은 IBSCF-GDPSO-RBF 방법을 기반으로 한 오류 교정 방법을 제안합니다. 모든 하중에서 회전 벡터(RV) 감속기의 실제 비틀림 강성을 측정하고 평가하기 위한 참조를 제공합니다.

최근에는 로봇 감속기가 자동화 산업에 널리 적용되고 있습니다1. 중요한 것은 로봇 감속기의 특성이 산업용 로봇의 모션 정확도와 효율성에 직접적인 영향을 미친다는 것입니다2. 따라서 로봇 감속기 기능 감지는 장비 자동화 부문3의 개발에 큰 도움이 됩니다. 감속기 특성 매개변수에는 일반적으로 시동 토크, 작동 토크 및 비틀림 강성이 포함됩니다4,5,6. 수많은 학자들이 감속기의 비틀림 강성을 광범위하게 연구하고 감속기의 정적 특성을 분석했습니다7,8,9,10. 그러나 이러한 연구는 측정방법 및 장치에 따른 제한을 두어 산업용 감속기의 특성 개선을 도모할 수 없다.

감속기 성능 감지기는 이상적인 강체가 아닌 금속 부품으로 조립됩니다. 전체 기계의 기계적 구조 레이아웃 측면에서 대부분의 감지기는 수평 직렬 구조를 채택합니다. 측정 샤프트 시스템이 충분한 토크를 전달하면 기구 샤프트의 약한 강성이 심각하게 왜곡됩니다. 따라서 회전 벡터(RV) 감속기의 정확한 비틀림 변형과 각도 측정 결과 사이에 편향이 있습니다. 따라서 감속기의 비틀림 강성 테스트에서 측정 체인의 왜곡이 측정 정확도에 심각한 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다. 기구의 각도 측정 결과는 RV 감속기15,16,17의 적절한 비틀림 강성으로 사용될 수 없습니다. 로봇 감속기 검출기의 비틀림 변형으로 인한 영향을 제거하려면 실용적인 방법을 채택해야 합니다.

많은 전문가와 학자들이 이런 종류의 문제를 연구해 왔습니다. 큰 비틀림 변형의 신속한 효과에 따르면 Wang Zhiqiao et al. 고체 원형 막대의 변형 각도를 이론적으로 분석하고 변형과 신속한 효과 사이의 관계 곡선을 확립했습니다. Jia HKet al. 기존 비틀림 변형 측정 방법의 오류를 분석하고 각도 오류에 대한 계산 공식을 제공했습니다. Saygun A. et al. 유한 요소 분석을 기반으로 부품의 비틀림 강성에 대한 계산 방법을 제안했습니다. Sigmund O.et al. 토크 후 구조용 강으로 대표되는 연성 금속 재료의 응력-변형률 상황을 연구한 결과 응력과 변형률의 관계가 특정 범위에서 선형이며 반복 시험 과정에서 발생하는 변형 변위 오류가 반복적이라는 것을 발견했습니다. 이 기능은 금속 재료 변형으로 인한 각도 오류가 체계적인 오류임을 보장하므로 안정적이고 효과적인 오류 보상 방법을 통해 각도 측정 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 그러나 위의 모든 연구는 주로 단일 부품의 단순한 변형에 중점을 두고 있으며 높은 토크 하에서 기기의 변속기 체인의 복잡한 변형에는 적합하지 않습니다.