현재 휴머노이드 로봇기술은 로봇의 제작과 기술의 구현에만 초점이 맞추어져 있으며, 로봇 개발을 위한 분석, 설계, 구현, 통합 등의 개발 메커니즘들에 대한 개방화된 방법론은 개발되어 않았다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 현재까지 나타난 휴머노이드 로봇의 문제점을 극복하고, 미래형 로봇의 발전방향인 "개방화", "네트워크화", "모듈화" 개념을 만족하는 새로운 구조를 설계하기 위한 인간 팔의 형태학적 신경학적 모델을 제시하고 이를 기반으로 로봇의 각 관절 설계와 기구학적 모델에 의한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 방법을 제시하였다.
현재 휴머노이드 로봇기술은 로봇의 제작과 기술의 구현에만 초점이 맞추어져 있으며, 로봇 개발을 위한 분석, 설계, 구현, 통합 등의 개발 메커니즘들에 대한 개방화된 방법론은 개발되어 않았다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 현재까지 나타난 휴머노이드 로봇의 문제점을 극복하고, 미래형 로봇의 발전방향인 "개방화", "네트워크화", "모듈화" 개념을 만족하는 새로운 구조를 설계하기 위한 인간 팔의 형태학적 신경학적 모델을 제시하고 이를 기반으로 로봇의 각 관절 설계와 기구학적 모델에 의한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 방법을 제시하였다.
Current humanoid robot technology has a problem of lacking opened methodology about mechanisms of analysis, design, implementation, and integration for robot development but is focused only on manufacture robot and implementation of technology. In this paper, to overcome problems of humanoid robots ...
Current humanoid robot technology has a problem of lacking opened methodology about mechanisms of analysis, design, implementation, and integration for robot development but is focused only on manufacture robot and implementation of technology. In this paper, to overcome problems of humanoid robots that have been shown since and for construction of new structure which satisfy the concept of opening, networking, and modularization that is the development direction of future robot, we proposed morphological and neurological model of human arm and design method of humanoid robot arm based on the each joint design and kinematics model.
Current humanoid robot technology has a problem of lacking opened methodology about mechanisms of analysis, design, implementation, and integration for robot development but is focused only on manufacture robot and implementation of technology. In this paper, to overcome problems of humanoid robots that have been shown since and for construction of new structure which satisfy the concept of opening, networking, and modularization that is the development direction of future robot, we proposed morphological and neurological model of human arm and design method of humanoid robot arm based on the each joint design and kinematics model.
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문제 정의
본 논문에서는 현재까지 나타난 휴머노이드 로봇의 문제점을 극복하고, 미래형 로봇의 발전방향인 "개방화”, "네트워크화”, “모듈화” 개념을 만족하는 새로운 구조를 설계하기 위한 인간 팔의 형태학적 . 신경학적 모델을 제시하고 이를 기반으로 로봇의 각 관절 설계와 기구학적 모델에 의한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 방법을 제시하였다.
본 논문에서는 사람의 움직임과 유사하게 동작하도록 하기 위한 인간 팔의 형태학적 . 신경학적 분석 기법을 기반으로 한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 기법을 각 관절 모듈 설계와 기구학 설계를 통하여 제시하고 그 타당성을 검증하였으며 구현된 로봇 팔이 형태학적 .
신경학적 분석 기법을 기반으로 한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 기법을 각 관절 모듈 설계와 기구학 설계를 통하여 제시하고 그 타당성을 검증하였으며 구현된 로봇 팔이 형태학적 . 신경학적으로 인간 팔과 유사하게 동작할 가능성을 열어 놓았다.
제안 방법
각각의 관절들은 기구적인 모듈 형식으로 설계되며, 휴머노이드 로봇 팔 관절 설계를 위한 구성 컴포넌트로는 관절을 구동하는 AC 서보모터, 관절 토크 증가 및 속도 감속을 위한 유성치차 감속기, 관절 이동범위 제한을 위한 리미트용 포토 빔 센서, 인간 구조의 관절 위치고정을 위한 풀리 및 각종 베이링 등을 이용하여 설계를 하였다. 그림 3은 네트워크 기반 모듈 구조의 휴머노이드 로봇 팔의 각 관절 모듈별 설계 구조를 나타낸다.
본 논문에서는 실제 회전축이 되는 z의 경우에 회전 (Rotation)과 길이 (Length) 파라미터를 사용하였으며 나머지 좌변 변환만을 위한 X, y축의 경우 비틀림 (Twist)과 오프셋 (Offset) 파라미터를 적용하였다. 휴머노이드 로봇 팔의 기구학 파라미터인 표 3의 좌표 변환을 위한 회전행렬 및 변위 행렬인 식 (3)에 관절 순으로 적용하면 원하는 관절에 대한 좌표 변환행렬이 유도된다[26].
본 논문에서는 휴머노이드 로봇 팔의 개발에 있어서, 인간 팔의 구조 및 동작과 유사한 로봇의 팔의 구현을 위하여 인간 팔의 형태학적 구조에 대한 로봇의 매핑 개념을 적용한다. 그림 1은 인간 팔의 형태학적 구조에 대한 인간 로봇 매핑 개념도이다[10T5].
인간 팔의 형태학적 . 신경학적 모델을 제시하고 이를 기반으로 로봇의 각 관절 설계와 기구학적 모델에 의한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 방법을 제시하였다.
위한 인간 팔의 형태학적 . 신경학적 분석 기법을 기반으로 한 휴머노이드 로봇 팔의 설계 기법을 각 관절 모듈 설계와 기구학 설계를 통하여 제시하고 그 타당성을 검증하였으며 구현된 로봇 팔이 형태학적 . 신경학적으로 인간 팔과 유사하게 동작할 가능성을 열어 놓았다.
이론/모형
각각의 팔 조인트 좌표 변환행렬(()7*7甘7=7*7麗T)들은 세부적인 변환 행렬들의 곱으로서 다시 표현되는데, 본연구에서는 기본적으로 로봇 팔의 기구학 해석을 위한 조인트 좌표 변환 방법으로서 회전 및 변위행렬을 이용한 좌표매핑 기법인 오일러 변환 법을 사용하였다. 변환방식에 대한 일반화된 표현은 식 ⑶과 같이 나타낼 수 있다.
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