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초록
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로봇의 이동성 향상을 위해 다양한 환경에 적응할 수 있는 로봇의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 휠(wheel)과 다리(Leg)기반 변형이 가능하고, 로봇간 상호 결합이 가능한 복합 이동형 로봇을 제안하였다. 복합 이동형 로봇은 로봇간 결합을 위해 페그 모듈과 컵 모듈을 로봇의 전면과 후면에 각각 장착하고, 주행과 보행이 가능하도록 구현하였다. 다양한 지형에서 이동성을 향상을 위해 임베디드 영상기반 결합 및 분리 알고리즘을 제안하였으며, 로봇간 결합을 통해 끊어진 도로와 비평탄 지형에서의 결합 이동 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 로봇의 전면과 밑면에 장착된 PSD 센서를 이용하여 지형을 인식하고, 지형에 맞은 극복 알고리즘을 통해 로봇간 협력을 통해 이동성을 향상시킨다. 제안한 방법들은 임베디드시스템 기반의 복합 주행 이동형 로봇을 실제 제작하여 실험 통해 성능을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

There are many researches to develop robots that improve its mobility to adapt in various uneven environments. In the paper, a hybrid mobile robot that can dock with the other robot and transforms between wheeled robot and legged robot is proposed. The hybrid mobile robot platform has docking device...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 한 대의 로봇으로 극복하지 못하는 지형에서의 이동성 성능을 확인하기 위해 실제 환경에서의 결합이 가능한 복합 이동형 로봇을 사용하여 실제 환경에서 실험을 통해 검증하였다. 그림 10(a)는 정해진 보행패턴을 통해 로봇이 기본 보행하는 것을 보여준다.
  • 다양한 환경에서 단일 로봇이 극복하지 못하는 상황에 두 대의 로봇이 결합을 하여 상황을 극복하기 위해서는 결합 장치가 로봇의 결합과 결합 해제에 있어서 핵심적인 역할을 한다. 본 논문에서는 그림 9와 같이 결합 장치 간 분리와 결합 알고리즘을 제안하였다. 로봇이 자율적 작업 수행 중 두 대의 로봇이 지형을 인식 후 결합 명령을 받으면, 기존의 상태를 확인하고 결합을 위해 임베디드 영상처리 알고리즘을 수행하게 된다.
  • 본 논문에서는 로봇의 이동성 향상을 위해 로봇 간 결합이 가능한 복합 바퀴-다리 이동형 로봇의 플랫폼을 제안하고, 결합 및 분리 알고리즘을 통해 끊어진 도로와 비평탄 지형에서 이동성 향상 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 통해 로봇 혼자서 극복하지 못하는 상황을 두 대의 로봇이 결합하여 주어진 상황을 인식하고 극복하는 것을 확인 할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 카메라를 장착하고 바퀴와 다족 기반의 변형이 가능하고, 로봇 두 대간의 결합 제어가 가능한 복합 이동형 로봇 플랫폼을 제안하였다. 제안한 로봇 플랫폼은 주행모드와 보행모드로 구현하여 로봇의 이동성 향상시켰다.
  • 끊어진 지형과 비평탄 지형에서의 로봇의 이동성은 현저하게 떨어진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 로봇의 결합을 통해 이동성 향상시켰다. 두 대의 로봇이 결합을 통한 지형 극복에 대한 이동성 향상 알고리즘을 나타낸다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 개발되고 있는 로봇은 어떻게 나눌 수 있는가? 로봇의 발달로 인해 엔터테인먼트, 서비스, 우주 탐사, 군사 등 사회 전반에 걸쳐 많은 로봇들이 연구 및 개발되고 있다. 현재 개발되고 있는 로봇은 개인 서비스용 로봇과 전문 서비스용 로봇으로 나눌 수 있다. 서비스용 로봇은 산업발달 이후로 많은 필요성이 대두되면서 점점 더 많은 연구 개발이 되고 있으며, 작업의 수행 자율성의 향상을 위한 연구가 진행되고 있다.
로봇의 이동 방법은 어떻게 나눌 수 있는가? 군사용 로봇과 우주 탐사 로봇은 다양한 작업 공간 및 환경에서의 이동성이 매우 중요하다. 로봇의 이동 방법은 바퀴로 주행하는 휠 기반 로봇과 다리로 보행하는 다족 기반 로봇으로 크게 나누게 된다. 휠 기반 로봇은 속도가 빠른 장점은 있지만 평지가 아닌 비평탄 지형이나 장애물 등 다양한 환경에서의 이동성이 떨어지는 단점이 있다.
로봇의 이동 방법에 따른 각 로봇의 장단점을 설명하시오. 로봇의 이동 방법은 바퀴로 주행하는 휠 기반 로봇과 다리로 보행하는 다족 기반 로봇으로 크게 나누게 된다. 휠 기반 로봇은 속도가 빠른 장점은 있지만 평지가 아닌 비평탄 지형이나 장애물 등 다양한 환경에서의 이동성이 떨어지는 단점이 있다. 그에 비해 다리 기반 다족 로봇은 휠 기반 로봇보다는 속도 면에서 현저히 느린 단점이 있지만, 다양한 환경에서의 이동 능력이 많이 향상된다는 장점이 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 보행의 안정화 및 걸음새 방법에 대한 연구가 되고 있다[1-6].
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참고문헌 (13)

  1. Hiroshi Igarashi, Tamotsu Machida, Fumio Harashima and Masayoshi Kakikura "Free Gait for Quadruped Robot with Posture Control", 2006 9th IEEE International Workshop Advanced Motion Control , pp. 438-438, 2006 

  2. 정학상, 박상수, 최윤호, 박진배, "4족 보행 로봇의 모델링 및 시뮬레이션", 대한전기학회, 2009 대한전기학회 제 40회 하계학술대회, pp. 1839-1840, 2009 

  3. 이수영, 홍예선, "4족 보행 로봇의 걸음새 안정화를 위한 몸체 임피던스 제어", 대한전기학회 논문지, 제49권 5호, pp. 257-263, 2000 

  4. 장재영, 현수환, 서기성, "뉴럴 진화를 이용한 4족 보행 로봇의 이동 제어", 한국지능시스템학회 논문지, Vol. 20, No. 1, pp. 119-122, 2010 

  5. 김병호, "다족 로봇을 위한 효과적인 보행 패턴 분석", 한국지능시스템학회 논문지, Vol. 19, No. 5, pp. 622-628, 2009 

  6. B. H. Kim, "Performance Index-Based Evaluation of Quadruped Robotic Walking Configuration", 한 International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems, Vol. 10, No. 4, pp. 308-313, 2010 

  7. S. Murata, E. Yoshida, A. Kamimura, H. Kurokawa, K. Tomita, S. Kokaji, "M-TRAN: self-reconfigurable modular robotic system", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 7, No. 4, pp. 431-441, 2002 

  8. R. Murphy, "Marsupial and shape-shifting robots for urban search and rescue," IEEE Intelligent Systems, Vol. 15, pp. 14-19, 2000 

  9. 나두영, 노수희, 문형필, 정진우, 김용태, "모듈형 로봇의 자가 결합을 위한 퍼지 주행 제어 및 장애물 회피 제어", 한국지능시스템학회 논문지, Vol. 19, No. 4, pp. 470-477, 2009 

  10. Y. T. Kim, H. Moon, J. H. Park, H. R. Choi, H. S. Noh, and J. W. Jung, "Vision-based Modular Docking System for Cooperative Mobile Robots", International J ournal of Assistive Robotics and Systems, Vol. 15, No. 1, pp. 15-25, 2009 

  11. A. Deshpande and J. Luntz, "Behaviors for physical cooperation between robots for mobility improvement," Autonomous Robots, Vol. 23, pp. 259-274, 2007 

  12. 나두영, 민현홍, 이창석, 노수희, 문형필, 정진우, 김용태, "3자유도 결합 팔을 가진 모듈형 로봇의 비평탄 지형 주행 알고리즘", 한국지능시스템학회 논문지, Vol. 20, No. 3, pp. 311-317, 2010 

  13. L. Parker, "ALLIANCE: An architecture for fault tolerant multi-robot cooperation," IEEE transactions on Robotics and Automation, Vol. 14, pp. 220-240, 1988 

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