용도에 따른 센서 종류와 특징

소개글

용도에 따른 센서 종류와 특징에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Temperature
2. Pressure
3. Liquid level
4. Flow of liquid along a pipe(or blood along an artery)forece
5, 6. Linear position & Rotational position
7. Linear velocity
8. Rotational speed
9. Translational acceleration
10. Torque

본문내용

대해 회전의 중심이 된다. 다른 두 개의 핀 관절 A 와 B 는 O1A와 O2B링크에 대해 상대적인 커플러 (coupler) AB 의 회전의 중심 (또는 영속도) 이며, 그 역도 성립한다.
또한 순시영속도 (instantaneous zero velocity) 에서 순간중심이 두 개 더 존재하며, 하나는 바닥과 커플러 사이, 또 다른 하나는 O1A와 O2B의 두 링크 사이에 존재한다. 커플러의 영 속도 (zero velocity) 에서 순간중심을 찾기 위해 (여기서의 주된 관심주제이다) 순간중심의 커플러 위의 두 개의 임의의 점의 속도를 알아야 한다. 커플러에 대한 영속도의 순간중심은 커플러에서 점 A, 점 B 와 같은 두 개 점의 속도에서 두 개의 수직선상의 안쪽에 존재할 것이다. 그것은 임의의 점의 속도는 곡률반경에 수직이며이기 때문에 위의 내용을 증명할 수 있다. 이 결과로, 영속도에서의 순간중심은 속도선의 수직선상의 어딘가에 있어야 하며 (각 링크의 길이에 따른다), 두 직선은 교차한다. 이 점에서 순시속도 (instantaneous velocity) 는 0 이므로 이 순간에서는 병진운동이 아니라 회전운동을 해야 한다는 것을 의미한다. 그러므로 이 순간에서 커플러 링크 AB 는 점에 대하여 회전한다. 이 점은 다음 순간에서는 다른 곳에 위치하므로 가속도가 0 이 될 수는 없다.
그림 8 4 절기구에서 속도가 0 일 때의 순간중심
그림 9 RCC 장치를 기반으로 한 특수용 4 절기구
그림 9(a) 와 같이 평행사변형 4 절기구 (parallelogram four-bar mechanism) 를 고려해 보자. A 와 B 에서, 두 속도에서의 법선은 서로 평행하기 때문에 커플러에 대한 영속도의 순간중심은 무한대가 되며, 여기서 커플러는 회전운동이 아니고 순수 병진운동 (커플러의 운동은 곡선이지만) 을 하게 된다. 커플러는 항상 어떤 회전없이 왼쪽이나 오른쪽으로 이동한다. 그림 9(b) 는 두 개의 링크길이가 같은 4 절기구와 영속도에서의 커플러의 IC 에 대해 커플러 링크가 순간회전할 수 있는 순간중심을 보이고 있다. 여기서 예상했듯이 이러한 두 기구는 필요시 원거리 중심 (remote center) 에 대한 회전운동이나 병진운동을 할 수도 있다.
RCC 장치는 이러한 두 기구의 조합이며 로봇의 원거리의 임의 점에 대해 물체의 미소회전운동과 병진이동을 제공한다 (즉, 원거리중심 순응도, remote center compliance). 먼거리의 임의의 점은 쐐기와 구멍 두 부분의 접촉점이며 로봇에서 떨어진 원거리이다. 그러나 이 순응도는 단지 횡방향 (또는 각 성분) 성분이라는 것을 숙지해야 한다. 로봇은 기구가 커플러에 대해 수직방향으로는 운동을 할 수 없으므로 축방향의 강성이 매우 강하다. 따라서 필요한 방향에 정밀도나 로봇의 강성도를 유지하면서 선택적인 순응도를 구현할 수 있다.
그림 10 RCC 장치의 개략도
그림 10은 RCC의 개략도를 보여주고 있다. 이는 두 개의 강판으로 구성되어 있고, 여기서 전단기둥 (shear column) 은 횡방향의 순응도를 가지면서 축방향의 강인성을 제공한다. 실제로 각 장치는 구부림과 세움, 그리고 횡방향과 축방향으로 임의의 강성도 (또는 순응도) 를 구현하며 필요에 따라 선택해야만 한다. 또한 각 장치는 중심 대 중심 (center-to-center) 거리를 가지고 있으며, 이는 장치의 중심에 대한 원거리 중심 위치를 결정한다. 즉, 하나 이상의 부품이나 작업이 존재하면 다중 RCC 장치가 필요하게 되고 이 또한 적절히 선택되어져야만 한다.
10. Torque
1) 토크센서
토크는 위치를 고려하여 배치된 한 쌍의 힘 센서에 의해 측정되어진다. 두 개의 힘 센서가 축에 서로 반대쪽 끝에 위치하고 있다고 가정할 때, 만약 토크가 축에 가해지면 축 몸체에서 두 개의 반대 힘을 발생시켜 반대방향 응력 (strain) 이 발생한다. 두 개의 힘 센서는 토크로 변환되는 힘을 측정할 수 있다. 다른 축에 대한 토크를 측정하기 위해서는 서로 수직인 세 쌍의 센서를 사용해야만 한다. 그러나, 그림 14 에서 보여주듯이 힘은 같은 종류의 센서로 측정하므로, 전체 6 개 힘 센서는 일반적으로 3 축에 대하여 힘과 토크를 검출하며, 각 센서는 서로 독립적이다. 순수한 힘은 같은 축상에서 같은 부호의 신호를 발생시키는 반면에, 토크는 반대 부호의 신호의 쌍을 발생시킨다.
그림 11 세 축의 힘과 토크를 검출하기 위한 세 쌍의 스트레인 게이지

키워드

자동제어,   센서,   온도센서,   압력센서