VTT의 토폴로지 재구축을 위한 마스터 노드의 설계

Abstract

가변 토폴로지 트러스(Variable topology truss: VTT)는 기하학적 형과 토폴로지의 자체적 재구성이 가능한 트러스 구조의 모듈 로봇이다. 기존의 VTT의 자체적 재구축 과정은 서로 다른 3개 이상의 선형 액츄에이터를 이용한 3차원 공간 상의 모듈들의 이동과 재결집을 기반으로 이루어진다. 이러한 재구축 과정은 3개 이상의 다수의 모듈이 동시에 움직여야 하기에 이들 모듈들의 안정정인 이동을 위해 실제로 재구축에 관여하는 모듈보다 더 많은 수의 모듈이 동시에 제어되어야 한다. 이러한 구조에서 발생하는 토폴로지 설계의 어려움과 구성 모듈들 간의 의존도를 최소화하기 위해서는 최소 단위의 모듈 이동을 통한 확장성 높은 토폴로지 재구축이 가능한 자체적 재구축 방법이 필요하다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 구면좌표계 기반의 체인 매니퓰레이터를 이용한 마스터 노드와 이를 통한 단일 이동이 가능한 다수의 수동적 모듈들로 이루어진 노드를 설계하여 이를 통하여 다른 모듈에 의존하기 않는 자체적인 단일 모듈의 이동이 가능하도록 만들었다. VTT 플랫폼의 자체적 토폴로지 재구축은 서로 다른 기능을 구현하는 두 토폴로지 간에 이루어지며 모듈의 단일 이동을 통한 재구축으로 기존의 삼차원 좌표계 기반의 재구축 과정보다 기능성을 갖춘 토폴로지 간의 재구축 과정을 유도하고 이를 실제 진행하는 과정이 단순화되었다. 설계를 통해 제작된 마스터 모듈과 체인 액츄에이터를 통한 실험으로 단일 모듈의 이동이 가능함을 보였다.

This work addresses the ball joint can reconfigure itself with spherical coordinate system-based manipulator. Variable topology truss platform is self-reconfiguring robot that works with linear actuator and detachable ball joint. The design of traditional ball-joint-based robots requires three or more linear actuators to perform self-reconfiguration. This parallel drive control of joint impairs the freedom of the robot's drive. To solve this problem, this paper proposes a joint structural design that allows the reconfigure process to be self-implemented on a single truss basis from the joint itself. For this purpose, a single joint has a spherical coordinate system-based manipulator that can control individual trusses on the ball joint sphere. This ball joint design enables Variable topology truss platform to maintain high robustness and carry out the reconfiguration process.