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초록

영어

In this study, we propose a novel terrain-adaptive variable complex linkage mechanism designed for mobile robots to achieve three optimal driving configurations corresponding to flat, soft, and obstacle terrains, respectively, actuated by a single input. We designed a 12-link, 16-joint complex linkage structure and validated its kinematic behavior and structural robustness using linkage simulations and ANSYS analysis. Furthermore, we fabricated a 3D-printed prototype and demonstrated that continuous kinematic motion among the links can be stably achieved by a single drive input, showing good agreement with the predicted displacement trajectories and shape transformation. Unlike prior hybrid drive solutions requiring multi-actuator control, our mechanism achieves reliability and structural efficiency with minimal actuator complexity. This research is expected to serve as a core technology for future lightweight hybrid mobility robots adaptable to various terrains.

한국어

본 연구에서는 이동로봇의 지형 적응성과 주행 효율을 향상하기 위해, 평지, 연약지반, 장애물 지형에 각각 최적화된 주행 형상(H-type, M-type, O-type)을 단일 구동 입력으로 구현할 수 있는 지형적응형 바퀴-궤도 가변 복합 링크기구를 제안하였다. 제안된 기구는 12개의 링크와 16개의 1 자유도 조인트로 구성되며, linkage 시뮬레이션과 ANSYS 유한요소 해석을 통해 기구학적 동작 특성과 구조적 안전성을 검증하였다. 또한, 3D 프린팅 기반의 프로토타입 제작 및 실험을 수행하여 단일 구동 입력만으로 각 링크 간 기구학적 연속 동작이 실제로 구현됨을 확인하였다. 실험 결과, 설계 단계에서 예측한 변위 궤적과 형상 변환이 실제 구동과 일치하였으며, 이를 통해 제안된 시스템이 기존의 복잡한 다자유도 구동계를 대체할 수 있는 높은 구조 효율성과 실용적 신뢰성을 확보하고 있음을 입증하였다. 본 연구의 결과는 향후 경량 하이브리드 이동로봇 설계의 핵심 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

키워드

저자

• 이채정 [ Chaejung Lee ]
• 이영채 [ Yeongchae Lee ]
• 김상현 [ Sang-Hyun Kim ]

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  The Journal of the Convergence on Culture Technology (JCCT) [문화기술의 융합]

• 간기

  격월간

• pISSN

  2384-0358

• eISSN

  2384-0366

• 수록기간

  2015~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 600 DDC 700