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논문 상세정보

이족 로봇의 저전력 보행 궤적 생성 및 구현

Low-Power Walking Trajectory Generation of Biped Robot and Its Realization

초록

본 논문에서는 이족 로봇 보행 중 전력 소비가 적고 안정한 저전력 보행 궤적 생성 방법을 재안하고, 생성된 보행 궤적의 구현을 위해 25 자유도를 갖는 이족 로봇을 설계 제작하였다. 본 논문에서 제안된 방법에서는 발목 사용 보행의 장점을 이용하고 보행 중 무릎을 크게 굽히는 동작을 줄이기 위해 기존 보행 방법과는 달리 우선 가장 안정한 VPCG 궤적을 생성 하고 생성된 궤적에 따른 발목과 골반의 보행 궤적을 생성한다. 이와 같이 함으로써 이족 로봇이 보행 중 항상 무릎을 굽히지 않으므로 전체 보행 중 전력 소비를 최소화 한다. 한편 제작된 이족 로봇은 발목 사용 시 지면과 잘 접지되는 발 구조와 골반을 유연하게 동작 할 수 있는 특징을 가진다. 마지막으로 이족 로봇의 실제 보행 실험 및 소비 전력 측정 결과, 본 논문에서 제안된 방법이 발목을 사용하지 않는 기존 방법에 비해 더 안정하고 전력 소비가 더 적음을 확인할 수 있었다.

Abstract

In this paper, a novel method is proposed for generating the low-power and stable walking trajectory of biped robots, and then a biped robot with 25 DOFs(degrees of freedom) is designed and implemented for the realization of the low-power walking trajectory generated by the proposed method. In our method, first a stable VPCG(vertically projected center of gravity) trajectory is generated, and then the trajectories of ankle and pelvis of a biped robot are planned to follow the preplanned stable VPCG trajectory, which produces a waking pattern without bending its knees and enables a biped robot to walk with less power consumption. On the other hand, a biped robot implemented in this paper has the mechanical structure of foot that enables a biped robot to support on the ground well, and the mechanical structure of pelvis that enables a biped robot to move flexibly. From results of the walking experiment and power consumption measurement, it was confirmed that the proposed method can generate the more stable and flexible trajectory with less power consumption compared with the existing methods which do not use the ankle of a biped robot.

참고문헌 (9)

  1. Y. Ogura, H. O. Lim, A. Takanishi, 'Development of a Human-like Walking Robot Having Two 7-DOF Legs and a 2-DOF Waist,' Proc. of lnt. Conf. on Robotics & Automation, pp. 134-139, 2004 
  2. Q. Huang, K. Yokoi, S. Kajita, K. Kaneko, H. Arai, 'Planning Walking Patterns for a Biped Robot,' IEEE Trans. on Robotics and Automation, Vol. 17, No.3, pp. 280-289, 2001 
  3. H. Choi, 'Dynamics Modeling and Analysis of a Biped Walking Robot Actuated by a Closed-Chain Mechanism,' Journal of Robotic System. Vol. 21, No. 12, pp. 635-649, 2004 
  4. I. W. Park, J. Y. Kim, J. H. Lee, J. H. Oh, 'Mechanical Design of Humanoid Robot Platform KHR-3,' Proc. of IEEE-RAS lnt. Conf. on Humanoid Robots, Vol. 5, pp. 321-326, 2005 
  5. M. Vukobratovic, B. Borovac, D. Surla, D. Stokic, Biped Locomotion: Dynamics, Stability, Control and Application, Springer-Verlag, 1990 
  6. H. O. Lim, A. Takanishi, 'Compensatory Motion Control for a Biped Walking Robot,' Robotica, Vol. 23, No.1, pp. 1-11, 2005 
  7. Vukobratovic M. and Juricic D. 'Contribution to the Synthesis of Biped Gait,' IEEE Trans. on Bio-Medical Engineering, Vol. 16, No. 1, 1969 
  8. S. M. Song and K. J. Waldron, 'An Analytical Approach for Gait Study and Its Application on Wave Gait,' lnt. Jour. of Robotics Res. Vol. 6, No. 2, pp. 60-71, 1987 
  9. S. M. Song and B. S. Choi, 'The Optimally Stable Ranges of 2nd-Legged Wave Gaits,' IEEE Trans. on SMC, Vol. 20, No.4, pp. 888-902, 1990 

이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. An, Kwang-Chul ; Cho, Young-Wan ; Seo, Ki-Sung 2007. "Generation of Falling Motion for Humanoid Robot Using GA" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems, 17(6): 843~848 

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