국제 도시화가 진행됨에 따라 건설 산업의 지능화 발전은 갈수록 중요해지고 로봇기술은 건설 산업에 적용되기 시작했는데 주로 다음과 같은 몇 가지 원인으로 귀결된다. (1) 건건설로봇은 노동력 부족을 보충하는 효과적인 경로이고, (2) 건설로봇은 생산 품질의 중요한 보장이며, (3) 건설로봇은 작업 효율성을 높이고 건설 기간을 단축하는 효과적인 도구이다.
건설 산업에서 시멘트 평탄화하는 작업의 경우 전통적인 작업은 휴대용 평탄화 작업하는 기계를 사용하는 것이다. 훗날 사람들은 평탄화 작업하는 기계를 발명했다. 그렇다면 자동 또는 원격 제어 시멘트 평탄화 작업하는 로봇을 설계할 수 있을까?
본 논문에서는 건설업에서 시멘트 평탄화 작업의 실제 엔지니어링 요구에 따라 휴대용 대신 원격 제어를 사용하고 원격 제어 시멘트 평탄화 장치를 개발하였다. 이 기계는 수동 작업을 대체하고, 생산 효율성을 개선하고, 수동 작업 비용을 줄이고, 시멘트 평탄화 작업의 표면 품질을 높이고, 작업 장비의 지능화 및 산업화를 위한 안정적인 기술 지원을 제공하고, 건설 산업의 중대한 시멘트 평탄화 작업 프로젝트에 대한 서비스를 제공할 수 있으며, 건설 산업의 지능화, 공업화로의 전환을 촉진하는 데 유리하다.
본문의 주요 내용은 원격제어 시멘트 평탄화 작업 장치의 구조설계와 성능시험을 중심으로 기능요구, 구조설계, 운동학분석 및 진동분석 등의 방면에서 심도 있는 이론연구와 설계를 진행하였으며, 프로토타입을 조립하여 운동성능과 진동성능의 테스트 실험을 완성하였다.
먼저 전체 구조 설계에서 기존 시멘트 평탄화의 작동원리와 운동원리를 결합하고, 원격 제어 시멘트 평탄화 작업의 기능 요구를 분석하고, 전체 설계 방안과 성능 파라미터를 확정하며, 기계 구조 설계를 완성하고, 3D 실체 모델을 그려내고, 동시에 제어 시스템의 설계를 완성한다.
다음으로 정역학과 운동학 분석에서 3D 모델의 정역학 분석에 대해 최대응력값과 그 위치, 최대변형 및 그 위치를 구하고 운동학 분석에서 각각 전방 병진운동과 회전운동을 예로 시멘트 평탄화 장치의 운동수학 방정식을 세운 후 MATLAB/Simulink 소프트웨어를 통해 운동 시뮬레이션을 실시하여 운동 파라미터와 시간의 관계를 도출하였다.
다음으로 진동분석, 정역학과 운동학 분석을 바탕으로 진동모델 방정식을 설정하고 ANSYS/Workbench 소프트웨어를 이용하여 진동 시뮬레이션을 실시하여 그 고유 주파수와 모달 진동형을 얻고, 앞의 6단계의 모델 분석의 결과를 추출하여 진동의 주요 집중위치를 도출함과 동시에 공진 발생을 회피할 수 있는 날개 회전속도도 분석하였다.
마지막으로 프로토타입의 가공, 제조 및 조립을 완료하고 관련 데이터를 센서를 통해 감지해 운동성능과 진동성능을 테스트하는 실험을 수행함으로써 이론적 분석과 시뮬레이션 결과를 검증한다.