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문제 정의
- 본 장에서는 인간의 발 구조를 근간으로 하여 그림 4(a)와 같은 형태의 트러스(truss) 구조로 단순화시킨 로봇 발 모델을 제시하고자 한다. 그림 4(b)는 제시된 로봇 발의 응용 관점에서 보행 로봇의 몸체와 추가적인 하중을 로봇 발이 지지하고 있는 경우를 개념적으로 나타낸 것이다.
- 따라서 본 논문에서는 로봇이 보행함에 있어서 발과 접촉면 사이에 야기될 수 있는 충격을 적절히 완화시킬 수 있는 기본적인 로봇 발 모델을 제시하고자 한다. 이를 위하여 인간의 발을 구조적으로 면밀히 관찰한다.
- 이를 위하여 인간의 발을 구조적으로 면밀히 관찰한다. 또한 제시된 발 메커니즘의 효용성에 대하여 고찰하고자 한다.
- 본 논문에서는 강성 요소를 갖는 트러스 구조의 로봇 발 모델을 제시하였다. 제시된 로봇 발은 구조가 단순하여 구현이 용이하고, 보행 과정에서 로봇 시스템의 부하에 따라 발에 가해지는 충격을 적절히 완화시킬 수 있기 때문에 궁극적으로 로봇 시스템의 보행 피로를 완화시킬 수 있는 장점이 있다.
- 본 논문에서는 이족이나 4족 로봇이 보행하는 과정에서 발을 옮길 때 발과 접촉면 사이에서 야기될 수 있는 충격을 효과적으로 완화할 수 있는 단순한 형태의 로봇 발 메커니즘을 구상하기 위하여 그림 3에 나타낸 인간의 발 구조 [10]를 고찰하였다.
- 여기서, 발 메커니즘에 사용된 스프링 장력이 로봇의 전체 부하에 적절히 대응할 수 있고, 하중이 걸리지 않게 되면, 초기 상태의 트러스 구조로 복귀하는 상황을 고려한다. 시뮬레이션의 목표는 그림 4, 5, 6 에 제시된 로봇 발 메커니즘의 발목부에 가해진 힘 패턴에 대한 반작용력의 동향을 확인하고, 이것이 보행 상황에서 로봇 시스템에 어떤 효과로 작용될 수 있는지를 분석하는데 중점을 두었다. 이를 위하여 설정된 로봇 발의 기구적인 파라미터는 표 1과 같다.
가설 설정
- 그림 12. 발목의 z축 방향으로의 힘 패턴: (a) 주어진 힘, (b) 고정된 트러스형의 반작용력, (c) 스프링(k=450N/m)을 갖는 제안된 트러스형의 반작용력.
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