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근전도 센서와 가속도 센서를 이용한 로봇 이동 제어
Robot Navigation Control Using EMG and Acceleration Sensor 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어, v.48 no.4 = no.340, 2011년, pp.108 - 113  

이기원 (숭실대학교 전자공학과) ,  강희수 (숭실대학교 전자공학과) ,  유경진 (숭실대학교 전자공학과) ,  신현출 (숭실대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 손목 부근에 장착한 근전도가속도 센서를 통하여 기존 로봇의 차대 제어와 다른 새로운 방식의 제어 방법을 제안한다. 제안 하는 방법은 자동차를 운전하는 듯이 직관적인 팔의 움직임만으로 로봇을 원격 제어한다. 근전도 센서로부터 얻은 신호를 통하여 로봇 제어 여부를 결정하고 가속도 센서로부터 얻은 신호로부터 동작을 추론하여 추론된 동작에 해당되는 명령에 따라 전진, 후진, 좌회전, 우회전으로 제어한다. 4가지 동작에 대한 정확성은 99% 이상이며 실시간 지연 없이 자연스러운 제어가 가능하였다. 전체 시스템을 직접 구현하고 시현을 통하여 성능 및 유용성을 확인하였다

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a new method for robot navigation control through EMG and acceleration sensors which is attached to wrist. The method can remote control with intuitive motion like driving a car. It decide to control whether or not through EMG signal processing. And motion inferring through...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 근전도 신호처리를 통한 로봇의 이동 제어 의지 확인과 가속도 신호처리를 통한 자세 추론으로 기존의 컨트롤러를 이용한 로봇 이동 제어와 다른 방법의 제어를 제안하였다. 개발한 제어 방법을 통하여 전, 후, 좌회전, 우회전의 로봇 이동 제어를 원활하게 할 수 있었다.
  • 기존 방법을 대신하여 더욱 직관적이고 익숙한 방법으로 로봇의 차대 주행을 제어하기 위해 3축 가속도 센서와, 2채널의 근전도 센서가 사용되었다. 본 논문은 로봇의 차대 주행 제어를 조이스틱이 아니라 생활 속에서 자동차 운전시 핸들(CAR STEERING)을 통하여 운전을 하는듯한 동작으로 차대 주행 제어를 하고자 한다. 제안하는 방법은 팔의 근육을 제어할 때 팔의 표면에 발생 하는 근전도 신호와 손의 자세에 따른 가속도 센서의 값을 통한 자세 추론을 통하여 로봇을 제어한다.
  • 본 연구에서는 바퀴기반의 휴머노이드 로봇을 손목에 부착한 가속도 센서와 인체의 피부에서 측정할 수 있고 인간 의지를 직접 반영할 수 있는 생체 신호의 하나인 표면 근전도 신호의 융합을 통하여 새로운 방식의 주행 제어 방법을 제안한다[9]. 본 연구에서 사용된 휴머노이드 로봇은 RoMAN이라는 이름의 로봇으로 그림 1과 같이 상체는 사람의 신체 기능을 모방하였고, 하체는 바퀴 기반 모바일 차대 모듈로 구성되어 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무한궤도 기반의 이동로봇의 장단점은 무엇인가? 바퀴기반 로봇의 경우 평지에서는 우수한 성능을 보이지만 요철이 심한 불안정한 환경에서 안정적인 이동이 불가능하다. 무한궤도 기반의 이동로봇의 경우 요철이 심한 환경에서도 안정적인 이동이 가능하지만 속도가 느리며 효율이 낮다 [7~8]. 2족형 인간형 로봇의 경우 일본을 중심으로 수십 년 전부터 연구 되어 왔지만, 안정성 및 실용성 면으로 본다면 만족스러운 수준이 아 니다[8].
지능형 로봇이란 무엇인가? 지능형 로봇이란 전통적으로 사용된 산업용 로봇의 개념과는 달리 외부 환경을 인식하고 스스로 판단하여 자율적으로 동작하거나 인간과 상호작용을 하는 로봇을 의미한다[1~2]. 최근 지능형 로봇은 우리 인간의 삶의 공간으로 한층 접근하고 있으며 앞으로 미래 산업에 큰 비중을 차지 할 것이라 예상된다[3~4].
RoMAN 로봇이 차대 주행을 제어하기 위해 사용하고 있는 센서는? RoMAN은 본래 외부의 조이스틱을 이용하여 차대 주 행을 제어 하도록 설계되었다. 기존 방법을 대신하여 더욱 직관적이고 익숙한 방법으로 로봇의 차대 주행을 제어하기 위해 3축 가속도 센서와, 2채널의 근전도 센서가 사용되었다. 본 논문은 로봇의 차대 주행 제어를 조이스틱이 아니라 생활 속에서 자동차 운전시 핸들 (CAR STEERING)을 통하여 운전을 하는듯한 동작으로 차대 주행 제어를 하고자 한다.
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참고문헌 (10)

  1. Nakajima, H.; Brave, S.; Maldonado, H.; Arao, M.; Morishima, Y.; Yamada, R.; Nass, C.; Kawaji, S.; , "Toward an actualization of social intelligence in human and robot collaborative systems," Intelligent Robots and Systems, 2004. (IROS 2004). Proceedings. 2004 IEEE/RSJ International Conference on , vol.4, no., pp. 3238- 3243 vol.4, 28 Sept.-2 Oct. 2004. 

  2. Garcia, E.; Jimenez, M.A.; De Santos, P.G.; Armada, M.; , "The evolution of robotics research," Robotics & Automation Magazine, IEEE , vol.14, no.1, pp.90-103, March 2007. 

  3. Asfour, T.; Gyarfas, F.; Azad, P.; Dillmann, R.; , "Imitation Learning of Dual-Arm Manipulation Tasks in Humanoid Robots," Humanoid Robots, 2006 6th IEEE-RAS International Conference on , vol., no., pp.40-47, 4-6 Dec. 2006. 

  4. Luo, R.C.; Lin, M.-H.; Scherp, R.S.; , "Dynamic multi-sensor data fusion system for intelligent robots," Robotics and Automation, IEEE Journal of , vol.4, no.4, pp.386-396, Aug 1988. 

  5. Luo, R.C.; Su, K.L.; Shen, S.H.; Tsai, K.H.; , "Networked intelligent robots through the Internet: issues and opportunities," Proceedings of the IEEE , vol.91, no.3, pp. 371- 382, Mar 2003. 

  6. Nitzan, D.; , "Development of intelligent robots: Achievements and issues," Robotics and Automation, IEEE Journal of , vol.1, no.1, pp. 3-13, Mar 1985. 

  7. N. Eiji and N. Sei, "Leg-Wheel Robot: A Futuristic Mobile Platform for Forestry Industry," Advanced Robotics, 1993. 'Can Robots Contribute to Preventing Environmental Deterioration'. Proceedings., 1993 IEEE/Tsukuba International Workshop on, p. 109-112 

  8. Matsumoto, O.; Kajita, S.; Saigo, M.; Tani, K.; , "Dynamic trajectory control of passing over stairs by a biped type leg-wheeled robot with nominal reference of static gait," Intelligent Robots and Systems, 1998. Proceedings., 1998 IEEE/RSJ International Conference on , vol.1, no., pp.406-412 vol.1, 13-17 Oct 1998. 

  9. 유경진, 신현출 "엔트로피 및 최대우도추정법을 이용한 표면 근전도 기반 손가락 동작 인식", 전자공학회논문지, 46권 제6호, 38-43쪽, 2009년 11월 

  10. Erwin Kreyszig "Advanced Engineering Mathematics -9/E," Wiley, Feb. 2006. 

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