가상현실 환경에서 산업용 로봇의 협업을 위한 다중 참여자의 상호작용 프레임워크 설계
Design of Multi-user Interactive Framework for Collaboration of Industrial Robots in Virtual Reality
초록/요약
최근 산업용 로봇은 효율적이고 정확하며 지능적인 작업 성능으로 인해 첨단 제조 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 산업적 배경에서 가상현실 기술과 로봇 공학의 결합은 다양한 과학 연구 기관에서의 초점과 현재 연구의 중심이 되었다. 본 연구에서는 교육 및 실제 적용의 관점에서 가상현실 기술을 기반으로 하는 Unity3D 소프트웨어를 사용하여 가상현실 환경에서 산업용 로봇의 협업을 위한 다중 참여자의 상호작용 시스템을 개발하였다. 우선, HP20D, MPX 3500, MPX3600 로봇을 사용하여 데이터를 수집한다. 이후 Solidworks 소프트웨어를 적용하여 프로토타입의 3차원 모델 구축, 모델 파일을 3DMax 소프트웨어를 통해 처리하고 STL 형식으로 변환하여 Unity3D에 도입한다. 다음 단계로 다양한 기능 모듈을 개발하고 로봇의 가상 작동 제어 및 보조 학습 기능을 실현하였다. 로봇의 실제 작업 환경을 기반으로 가상 장면을 설정하고 해당 장면에서 가상 로밍 기능을 구현하였다. UGUI 기술을 사용하여 시스템의 대화형 인터페이스를 개발하였다. 마지막으로, Photon Unity Networking을 사용하여 Unity3D에서 다중 참가자 리셉션을 실행하여 여러 참가자를 수용할 수 있는 공간을 만들었다. 가상현실 장치와 Photon Unity Networking을 연결하고 가상현실 환경에서 여러 사람이 협업할 수 있도록 데이터를 전송한다. 위의 과정을 통한 테스트 결과를 세 가지 방면에서 분석하고 요약하였다. 사용자 요구사항, 기능의 완전성 및 실행 가능성 및 기본적으로 시스템에서 기대하는 기능 요구사항 및 목표를 충족하였다.
more초록/요약
In recent years, industrial robots have been widely used advanced manufacturing fields due to their efficient, accurate, and intelligent work performance. under such an industry background, the combination of virtual reality technology and robotics has become a focus and the spot of current research in various scientific research institutes. as a powerful tool for analyzing and researching industrial robots, the virtual simulation system for industrial robots plays an important role in teaching and practical robot application. In this article, we developed a robotic virtual interactive platform system with unity3d software based on virtual reality technology from the perspective of teaching and practical application the main work includes the following parts: first of all. the HP20d, MPX3500, MPX3600 robots as the sample was utilized to collect and collate data, Solidworks software was applied to build a three-dimensional model of prototype, the model file was processed through 3DMax software, and was converted into FBX format and imported into Unity3D; after that, based on the imported prototype model and the functional requirements of the system, the various functional modules of the system was developed and the virtual operation control and auxiliary learning functions of the robot were realized; then, based on the actual working environment of the robot, a virtual scene was set up and the virtual roaming function was realized in the scene; then UGUI technology was used to develop the system's interactive interface, and the system resources were integrated. finally, Create a space that can accept multiple participants using Photon Unity Networking and running multi-participant reception in Unity3D. Connect virtual reality devices and Photon Unity Networking and transmit data for multi-person collaboration in virtual reality environments. This article finally analyzed and summarized the test result from three aspects; user requirement, completeness of functions, and running fluency, and basically fulfilled the functional requirements and goals expected by the system.
more목차
제 1장. 서론 1
제 1절. 연구 배경 1
제 2절. 연구 목적 2
제 2장. 관련 연구 3
제 1절. 다중 사용자 VR 시스템 상호작용법 3
제 2절. 조작기 설계와 인터페이스 실현 3
제 3절. 로봇 운동학 4
제 3장. 연구 방법 5
제 1절. 시스템 요구 분석 및 개발 프로세스 5
1. 시스템 요구 분석 5
2. 시스템 기능개발 분석 6
3. 시스템 개발 프로세스 6
제 2절. 로봇 레이아웃 및 처리 8
1. 로봇 소개 8
2. 로봇 레이아웃 8
가. 로봇 레이아웃 소프트웨어 8
나. 로봇의 구조 9
다. 로봇 레이아웃 설계 요령 10
라. HP20D 관절 레이아웃 모델 변환 12
제 3절. 로봇 운동학 적용방법 13
1. 로봇 운동학 분석 13
가. 로봇 운동학 13
나. DH-Parameter 15
다. 정운동학(Forward Kinematics) & 역운동학(Inverse Kinematics) 17
제 4절. 가상환경 구축 19
1. 실내 환경 모델 구축 19
2. 실외 환경 모델 구축 19
제 5절. 가상의 교시 조작기 UI구현 20
1. 로봇 교시 조작기(Teaching Pendant) 소개 20
2. UI 설계 22
3. 동작 명령 시뮬레이션구현- L 축 예시 23
제 6절. 다중 참여 프레임워크 설계 25
1. Photon Unity Network 소개 25
2. Photon Unity Network에서 개발 프로세스 25
가. Photon 서버 구축 25
나. PUN/Unity3D 씬 세팅 26
제 4장. 시스템구현 27
제 1절. HTC VIVE 장비 적용 27
1. HTC VIVE 장비 소개 27
2. 컨트롤러의 자유로운 움직임 제어 28
3. 충돌감지 29
제 2절. 교육 훈련시나리오 30
1. 시나리오 제작 준비 30
2. 시나리오 주요 구성 요소 30
제 3절. 시스템 구축 결과물 32
제 5장. 결론 35
참고 문헌 36
