2중여자 2자유도 모터의 설계 및 특성해석

Abstract

본 논문은 단일 유닛으로 2자유도의 구동이 가능한 모터의 설계 및 특성 해석에 관한 연구이다. 기존에는 단일 자유도 전동기 여러 개를 하나의 조인트에 연결하여 다자유도의 구동을 구현하였다. 이 방법은 다수의 기어와 링크 등의 부수적인 동력 전달 장치를 필요로 한다. 그러나 2중여자 2-자유도 모터의 경우 하나의 모터로써 기어와 링크 같은 부수적인 동력 전달 장치의 사용이 필요 없이 틸트(Tilt), 팬(Pan)의 2-자유도 구동이 가능하다. 따라서 시스템의 부피와 구조적인 복잡도가 감소하고, 소음과 진동이 감소되며, 제어의 정밀도가 상승한다. 본 논문에서는 새로운 다자유도 구동장치의 개발을 위하여 새로운 구조의 2중여자 2자유도 모터 기본 구조를 제안하고, 작동원리 및 제어회로에 대하여 3차원 유한요소법(3D Finite Element Method, 3D FEM)을 통하여 제안된 이론과 해석결과가 일치함을 검증하였다. 기존의 다자유도 구동원과 비교 하였을 때 제작이 쉽고 제어 등이 간단하여 실용화가 용이하며 2자유도의 움직임이 필요한 Pan-Tilt 보안카메라, 로봇안구용 모터 등에 활용이 가능하다.; This paper describes the design and characteristic analysis of a novel 2-DOF(Degree of Freedom) motor. For multi DOF actuating, several numbers of motors have been used. But the using of normal motors they connected each other in single joint, have necessary to a several type of complex power transmission devices. The 2-DOF motor can drive tilt and pan motion in only one unit and it is not necessary to use additional gears and links parts. Therefore by the using of 2-DOF motor can eliminate; combined effects of inertia, backlash, non-linear friction, and elastic deformation of gears. This paper, we propose the novel structured 2-DOF motor and derive its principles of operation. Through third dimension finite element method, analysis result verified that agree with proposed theory.