동축 자석기어 기반 구동모듈의 제어 시스템 및 그 제어 방법

회전자 전기적 차이각 제어를 이용한 동축 자석기어 기반 구동모듈 제어 시스템

본 기술은 모터와 복수의 회전자를 갖는 동축 자석기어 구동모듈에서 회전자들의 현재 전기적 차이각을 계산하고, 목표 차이각에 수렴하도록 어느 하나의 회전각을 조정하여 모터를 목표 토크로 제어하는 시스템입니다.

기존 감속 메커니즘은 기계적 접촉으로 인한 마모가 발생하여 유지·보수 비용이 크고, 종래의 비접촉 동력 전달 메커니즘은 토크 제어 성능과 안정성 측면에서 한계가 있었습니다.

본 기술은 내측 회전자와 외측 회전자의 마그넷 배치를 활용한 비접촉 동력 전달 구조에 외란 관측기를 결합하여 자석기어의 비선형성을 선형화하는 방식을 제안합니다. 소형 로봇과 협동 로봇 구동계에 적용될 수 있어 마모 없는 밀폐형 동력 전달로 유지비를 낮추면서 정밀한 토크 제어를 구현합니다.

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Key Features:

• 모터 및 모터와 기계적으로 결합되는 복수의 회전자를 갖는 구조체를 포함하는 구동모듈
• 축과 결합하는 내측 베어링과 이를 둘러싸며 제1 마그넷을 포함하는 내측 회전자
• 내측 회전자와 일정 거리 이격되어 둘러싸는 형태로 결합되고 제2 마그넷을 포함하는 외측 회전자
• 회전자들의 현재 전기적 차이각을 계산하여 목표 차이각에 수렴하도록 회전각을 조정하는 제어 모듈

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본 발명은 과학기술정보통신부의 이상적인 로봇 구동을 위한 비접촉식 능동 소형 연속 변속 메커니즘 모듈의 설계 및 제어 연구 지원을 통해 개발되었습니다.