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본 논문에서는 모바일로봇의 실외환경 주행 시 발생하는 다양한 주행문제 요인 중 단차 및 경사로와 같은 험지를 극복하기 위한 새로운 모바일로봇 플랫폼에 대해 설계하고 분석한 결과를 서술한다. 논문에서 등장하는 모바일로봇은 기존 화성 탐사 로봇 등에 적용된 Rocker-Bogie 메커니즘을 변형한 Dual Rocker-Bogie 메커니즘이라는 새로운 구조의 구동부가 적용되었으며, 안정적인 실외주행을 위해 모바일로봇의 중앙축을 기준으로 상부의 기울기를 조정하는 동작 즉, 틸팅 모션(...

본 논문에서는 모바일로봇의 실외환경 주행 시 발생하는 다양한 주행문제 요인 중 단차 및 경사로와 같은 험지를 극복하기 위한 새로운 모바일로봇 플랫폼에 대해 설계하고 분석한 결과를 서술한다. 논문에서 등장하는 모바일로봇은 기존 화성 탐사 로봇 등에 적용된 Rocker-Bogie 메커니즘을 변형한 Dual Rocker-Bogie 메커니즘이라는 새로운 구조의 구동부가 적용되었으며, 안정적인 실외주행을 위해 모바일로봇의 중앙축을 기준으로 상부의 기울기를 조정하는 동작 즉, 틸팅 모션(tilting motion) 제어를 수행하도록 설계하였다.
틸팅모션 제어는 모바일로봇 내부의 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서라는 관성 측정장치를 기반으로 PD 제어기(Proportional-Derivative Controller) 모델을 이용하여 모바일로봇의 상부가 항시 지면과 평행을 유지하도록 설계하였다. 본 논문에서 설계한 틸팅모션 제어를 통해 향상된 주행 안정성 평가의 지표로써 모바일로봇이 단차를 극복할 때 상부의 무게중심을 모바일로봇의 진행 방향 쪽으로 옮기는 과정에서 각 휠에 발생하는 수직항력의 변화를 측정하였다.
실험을 통해 모바일로봇에 틸팅모션을 취했을 때 각 휠에 발생하는 수직항력의 증가 및 감소 폭은 단차의 높이가 상승함에 따라 큰 폭으로 변화하는 것을 측정함으로써 틸팅모션을 통한 주행 안정성의 향상을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper describes the results of designing and analyzing a new mobile robot platform to overcome difficulties such as steps and slopes among various driving problem factors that occur when driving in an outdoor environment of a mobile robot. The mobile robot in this paper is designed to perfor...

In this paper describes the results of designing and analyzing a new mobile robot platform to overcome difficulties such as steps and slopes among various driving problem factors that occur when driving in an outdoor environment of a mobile robot. The mobile robot in this paper is designed to perform tilting motion control based on the central axis of the mobile robot for stable outdoor driving, by applying a driving unit of a new structure called the Dual Rocker-Bogie mechanism modified by the existing Mars rover.
The tilting motion control is designed so that the upper part of the mobile robot is always parallel to the ground using a PD (Proportional-Derivative) controller model based on an IMU (inertial measurement unit) sensor inside the mobile robot. This paper measured the change of normal force generated in each wheel when moving the upper center of gravity to the direction of mobile robot when mobile robot overcomes the step as an index of improved driving stability through tilting motion control.
Through the experiment, it was verified that when tilting motion is performed on a mobile robot, the increase and decrease width of normal force generated on each wheel change significantly as the height of the step increases.

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