표제지
목차
제1장 서론 11
1.1. 연구 배경 11
1.2. 연구 내용 14
제2장 BLDC 전동기의 구조 및 제어 18
2.1. BLDC 전동기의 구조 및 구동원리 18
2.1.1. 일반적인 BLDC 전동기의 구조 및 구동원리 18
2.1.2. 인-휠 타입 BLDC 전동기의 구조 및 구동원리 19
2.2. BLDC 전동기의 2상 제어방법 및 SVPWM 제어방법 20
2.2.1. BLDC 전동기의 2상 제어방법 20
2.2.2. BLDC 전동기의 SVPWM 제어방법 22
제3장 AGV 및 AMR 차량의 구조 및 문제점 28
3.1. AGV 및 AMR 타입 차량 시스템 28
3.2. AGV 및 AMR 차량의 구조 및 문제점 31
3.3. 인-휠 타입 BLDC 전동기가 적용된 차량 시스템 33
3.4. 기존 차량 시스템의 위치 제어방법 35
3.4.1. GPS 적용 시스템의 제어방법 35
3.4.2. Line Scanner 적용 시스템의 제어방법 37
3.4.3. RFID 적용 시스템의 제어방법 39
3.4.4. Vision & Mapping Processor 시스템의 제어방법 41
3.4.5. Lidar 및 센서 융합형 시스템의 제어방법 43
3.5. 하위제어기 기반 차량의 위치 제어방법 및 문제점 44
3.5.1. 기존의 속도 제어기 44
3.5.2. 직선 주행에서의 문제점 46
3.5.3. 곡선 주행에서의 문제점 48
제4장 실내 주행형 차량의 제안한 위치 제어방법 50
4.1. 제안한 차량 위치 제어방법 50
4.1.1. 제안한 직선 주행 방법 51
4.1.2. 제안한 곡선 주행 방법 65
제5장 실험 결과 73
5.1. 실험 플랫폼 73
5.2. 실험 결과 75
5.2.1. 직선 주행 실험 결과 75
5.2.2. 곡선 주행 실험 결과 85
제6장 결론 96
참고문헌 99
Abstract 108
Publications 110
표 2.1. SVPWM의 섹터별 스위칭 상태와 출력전압벡터 26
표 5.1. 실내형 AMR 차량의 사양 74
표 5.2. BLDC 전동기의 파라미터 74
표 5.3. 직선 경로에서의 각도 오차 비교 실험 결과 1200 84
표 5.4. 직선 경로에서의 위치 오차 비교 실험 결과 1200 84
표 5.5. 곡선 경로에서의 각도 오차 비교 실험 결과 92
표 5.6. 곡선 경로에서의 기존 제어방법 위치 오차 실험 결과 92
표 5.7. 곡선 경로에서의 제안한 제어방법 위치 오차 실험 결과 (좌측 휠) 92
그림 2.1. BLDC 전동기의 구조 18
그림 2.2. 인-휠 타입 전동기의 구조 19
그림 2.3. BLDC 전동기 구동용 인버터 구성 20
그림 2.4. 구형파 역기전력 BLDC 전동기의 2상 스위칭 방식 21
그림 2.5. 정현파 역기전력 BLDC 전동기의 3상 스위칭 방식 21
그림 2.6. 3상 인터버의 공간 전압 벡터 22
그림 2.7. 지령전압 변조 과정 23
그림 2.8. 섹터 1의 게이트 스위칭 패턴 및 인가 시간 24
그림 2.9. SVPWM의 섹터별 스위치 동작 시간 27
그림 2.10. 2상 제어의 토크 특성 27
그림 2.11. SVPWM 제어의 토크 특성 27
그림 3.1. 군사 목적 로봇 28
그림 3.2. 물류 운반용 로봇 28
그림 3.3. 서빙 로봇 28
그림 3.4. 보안 모니터링 로봇 28
그림 3.5. AGV 및 AMR의 시스템 구성 30
그림 3.6. 2륜 구동 스티어링 조향 방식 차량 32
그림 3.7. DC 기어드 전동기가 적용된 차량 33
그림 3.8. 인-휠 타입 전동기가 적용된 차량 34
그림 3.9. GPS 시스템이 적용된 배달로봇 (1) 35
그림 3.10. GPS 시스템이 적용된 배달로봇 (2) 35
그림 3.11. GPS 기반의 위치제어 36
그림 3.12. 라인 트레이서가 적용된 농업용 이송로봇 37
그림 3.13. 라인 스캐너의 절대 위치 인식용 패턴 38
그림 3.14. RFID 방식이 적용된 이동형 로봇 39
그림 3.15. 바닥 상태에 따른 RFID 인식 거리 오차 40
그림 3.16. 카메라가 적용된 이동형 로봇 41
그림 3.17. 카메라 기반 로봇의 위치 제어 실험 결과 42
그림 3.18. Lidar, GPS, IMU가 적용된 융합형 로봇 43
그림 3.19. 일반적인 2개의 전동기용 속도제어기 44
그림 3.20. 엔코더와 홀센서의 분해능 차이 45
그림 3.21. 2-휠 타입 차량의 수학적 모델링 46
그림 3.22. 차량의 직선 구간 주행 경로 오차 47
그림 3.23. 휠에서 발생하는 슬립 오차 48
그림 3.24. 차량의 곡선 구간 주행 경로 오차 49
그림 4.1. 직선 구간에서의 경로 설정 방법 52
그림 4.2. 가감속 패턴 제어기 54
그림 4.3. 직선 경로 각도 오차 보상기 56
그림 4.4. 직선 경로 위치 오차 보상 방법 57
그림 4.5. 위치 및 각도 오차의 특징 60
그림 4.6. 직선 경로의 슬립 오차 추정 방법 61
그림 4.7. 제안한 직선 구간 제어기 블록도 63
그림 4.8. 직선 구간 제어기의 상세 블록도 1 64
그림 4.9. 직선 구간 제어기의 상세 블록도 2 64
그림 4.10. 곡선 구간에서의 경로 설정 방법 65
그림 4.11. 곡선 경로 각도 오차 보상 방법 67
그림 4.12. 곡선 경로 위치 오차 보상 방법 69
그림 4.13. 곡선 경로 슬립 오차 보상 방법 72
그림 5.1. 2휠 타입 실내형 AMR 차량 시제품 73
그림 5.2. 일반적인 제어방법이 적용된 직선 경로 주행 실험 결과 76
그림 5.3. 오픈-루프 제어방법이 적용된 직선 경로 주행 실험 결과 77
그림 5.4. 오픈-루프 및 각도 오차 보상이 적용된 직선 경로 주행 실험 결과 78
그림 5.5. 오픈-루프 및 위치 오차 보상이 적용된 직선 경로 주행 실험 결과 79
그림 5.6. 제안한 제어방법이 적용된 직선 경로 주행 실험 결과 80
그림 5.7. 제안한 각도 정렬 제어 및 직선 경로 주행 실험 결과 81
그림 5.8. 직선 경로 주행 비교 실험 결과 82
그림 5.9. 일반적인 제어방법이 적용된 주행 경로 측정 결과 83
그림 5.10. 제안한 제어방법이 적용된 주행 경로 측정 결과 83
그림 5.11. 일반적인 제어방법이 적용된 곡선 경로 주행 실험 결과 85
그림 5.12. 일반적인 제어방법이 적용된 곡선 경로 가속 구간 특징 86
그림 5.13. 오픈-루프 제어방법이 적용된 곡선 경로 주행 실험 결과 87
그림 5.14. 오픈-루프 제어방법이 적용된 곡선 경로 가속 구간 특징 88
그림 5.15. 오픈-루프 및 각도 오차 보상이 적용된 곡선 경로 주행 실험 결과 89
그림 5.16. 오픈-루프 및 위치 오차 보상이 적용된 곡선 경로 주행 실험 결과 90
그림 5.17. 제안한 제어방법이 적용된 곡선 경로 주행 실험 결과 91
그림 5.18. 원형 경로에서의 비교 실험 결과 93
그림 5.19. 일반적인 제어방법이 적용된 경우의 측면 및 정면 도달 위치 94
그림 5.20. 제안한 제어방법이 적용된 경우의 측면 및 정면 도달 위치 95