Study on Driving a Bumped Slope of Mobile Robot According to Changing the Damping Coefficient of Suspensions

Bongsoo Jeon, Jayoung Kim, Jihong Lee
2016 The Journal of Korea Robotics Society  
Most of outdoor mobile robots have a suspension on each wheel in order to relieve the shock by ground obstacles and to improve the driving stability. Typically, in the actual operations, the suspensions have been used under a given set of conditions as all the damping and spring coefficients of the suspensions are fixed. However, it is necessary to readjust the coefficients of the suspensions according to surface conditions that may cause the unstable shaking of a robot body at high speed
more » ... at high speed driving. Therefore, this paper is focused on the mobility analysis of an outdoor robot when the coefficients of suspensions (in particular, damping coefficients) are changed while driving on an uneven road surface. In this paper, a semi-active suspension with twelve damping coefficient levels was used and a small sized vehicle with the suspensions was employed to analyze the mobility dependent on a change of the damping coefficient. And the mobility was evaluated through driving experiments on a bumped slope. 로 작기 때문에 장애물 극복을 위한 다양한 구조를 채택 할 수 있다. 대표적으로 rocker-bogie 링크 구조가 사용되 고 있으며 로봇 바퀴의 지름보다 큰 장애물도 안정적으 로 극복할 수 있는 장점이 있다. 군사용 로봇은 그 목적 에 맞게, 상용 차량에 비하여 야지 환경에서 더 안정적으 로 주행할 수 있다. 하지만, rocker-bogie 링크 구조를 갖는 화성 탐사 로봇만큼의 장애물 극복 능력을 보여주 지 못한다. 반면 화성 탐사 로봇의 경우 상대적으로 뛰어 난 장애물 극복능력을 갖지만, 그 구조를 군사용 로봇이 채택하기에는 완충작용이 없어 차체강성을 유지하기 어 렵다는 단점이 있다. 최근에는 군사용 로봇분야에서 화 성 탐사 로봇과 같이 야지환경에서의 장애물 극복능력 을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며 대표적 인 예로 카네기 멜론 대학교의 Crusher가 있다. Crusher 는 arm-link 구조와 서스펜션의 효과적인 결합으로 로봇 바퀴의 지름보다 큰 장애물을 극복할 수 있으며 서스펜 션에 의한 완충작용으로 rocker-bogie 링크 구조에 비하 여 상대적으로 충격에 강하다. 결과적으로 야지 환경에 서 차제강성을 유지하며 지면의 장애물을 효과적으로 극복하기 위해서는 화성 탐사 로봇과 같은 링크 구조와, 지면 장애물로부터의 충격을 완화시킬 수 있는 서스펜 션의 효과적인 결합이 필요하다. 하지만, 이러한 로봇들 이 고정된 스프링상수와 댐핑계수를 갖는 서스펜션을 장착하면 그 서스펜션의 성능에 맞춰 주행능력이 결정 되고 결국 주행능력을 최대로 높일 수 없다는 한계에 부딪힌다. 특히 야지환경에서와 같이 지면이 고르지 못한 경사로가 있는 지형에서는 장애물의 크기가 일정하지 않 음에도 불구하고 모든 서스펜션의 스프링상수와 댐핑계 수가 고정되어 로봇이 장애물로부터 받는 충격으로 인한 몸체의 움직임을 제어할 수 없고, 장착된 서스펜션의 완 충 한계 범위 내에서 로봇이 주행 가능한 경사로의 등반각 도가 결정 된다. 반면, 에어 서스펜션이나 MR댐퍼와 같
doi:10.7746/jkros.2016.11.2.083 fatcat:jfxkf3vmgjf5hjguanuo2c233y