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무대 공연이 가능한 대형 줄 인형 로봇 기구 시스템 설계
Design of Large-size Marionette Robot Mechanism System Capable of Stage Performances 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.36 no.10, 2012년, pp.1205 - 1211  

임홍석 (인천정보산업진흥원 부설 인천지능형로봇연구소) ,  조민수 (윈텍) ,  최순영 (인천정보산업진흥원 부설 인천지능형로봇연구소)

초록
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줄 인형은 인형에 연결된 줄을 당겨 여러 동작을 구현하는 인형이다. 이러한 줄 인형은 사람의 손으로 조작하여야 하므로 인간 크기의 대형 인형으로 무대 공연을 하는 것은 불가능했다. 그러나 와이어로 연결된 구동기를 활용하여 동작하는 줄인형 로봇은 다른 로봇이나 사람과 함께 공연하는 것이 가능한 인간 크기 줄 인형으로 사용될 수 있다. 그리고 모바일 플랫폼과 구동기, 줄 인형 로봇이 장착된 모바일 스테이지를 사용하여 이 논문에서 설계된 대형 줄 인형 로봇 시스템은 별도의 무대 장치 없이도 무대 위 자유로운 이동과 회전이 가능하도록 하였다. 설계된 줄 인형 로봇 구동기 구조의 타당성은 동역학 해석을 활용하여 검증하였고 줄 인형 로봇 시스템의 효용성과 안전성은 실제 로봇을 제작하고 구동시켜 검증되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A marionette is a moving puppet that can be made to perform several actions by pulling wires connected to the puppet. Because a marionette is operated by hand, a stage performance with a human-sized marionette is impossible. However, a marionette robot operated using a wire controller could be used ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기존 줄 인형의 한계를 극복하기 위해 사람 크기 수준의 대형 줄 인형 로봇 몸체를 구동할 수 있는 로봇 구동기를 개발하고 하부 모바일 플랫폼과 상부 구동기, 그리고 구동기와 줄로 연결된 로봇이 장착한 형태의 모바일 스테이지를 개발하여 별도의 구동기 이동을 위한 무대 장치가 없이도 무대 위 자유로운 이동과 회전이 가능하도록 하였다. 이를 위해 설계된 줄 인형 로봇 구동기 구조는 해석 시뮬레이션을 통해 구동기 움직임과 팔 동작과의 연관성을 분석하여 타당성을 검증하였고 개발된 줄 인형 로봇 시스템의 효용성과 안전성은 실제 로봇을 제작하고 구동시켜 봄으로써 검증하였다.
  • 본 연구에서는 사람에 의해 조종되던 소형 크기의 줄 인형에 비해 일반 무대 공연이 가능한 수준인 사람 정도 크기를 가지면서 자동 조종 장치에 의해 동작 조종이 가능한 대형 줄 인형 로봇 시스템을 개발하였다. 개발된 로봇 시스템은 구동기와 로봇 몸체, 하부 이동 플랫폼이 일체화되어 무대 위 자유로운 움직임이 가능하며 무대 위 이동을 위해 별도의 무대 장치를 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.
  • 따라서 팔 부분의 동작을 자연스럽게 구성하기 위해서는 새로운 구조가 필요하다. 이와 같이, 줄 인형 동작을 유사하게 구현할 수 있는 로봇 개발을 위해 본 연구에서는 줄 인형에서 가장 중요한 팔 동작을 중심으로 다리 동작과 목 동작이 가능한 줄 인형 로봇을 설계하였다. 설계된 전체 줄 인형 로봇 몸체는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
줄 인형극의 한계점은 무엇인가? 이러한 인형극에 사용되는 줄 인형은 동양과 동유럽 등지에서 오랜 역사를 가지며 발전되어 왔다. 그러나 기존의 줄 인형은 사람의 손으로 조작하다 보니 인형의 크기에 제한을 받을 수 밖에 없고 숙련된 조종 기술을 필요로 하기 때문에 줄 인형극은 특정 연출자에 의해 소극장 규모의 형태로만 공연이 가능하였다. 줄 인형은 조작 정도에 따라 충분히 현실감 있는 동작이 가능하므로 이를 대형화하고 대형 공연장에서 배우나 다른 로봇들과 함께 공연하는 것이 가능해진다면 새로운 공연문화로서의 시장 창출이 가능할 것으로 예측된다.
줄 인형극이란 무엇인가? 줄 인형극은 인형을 매달은 줄을 손으로 조작하여 인형을 움직이는 인형극이다. 이러한 인형극에 사용되는 줄 인형은 동양과 동유럽 등지에서 오랜 역사를 가지며 발전되어 왔다.
여러 줄 인형이 한 무대에서 공연할 때 어떤 문제가 발생하는가? 줄 인형 로봇 구동기에 대한 다양한 시도가 이뤄지고 있지만 줄 인형의 이동성은 공연을 위해 반드시 해결되어야 할 부분이다. 복수의 인형들이 한 무대에서 공연할 때, 회전이나 교차로 인한 간섭이 문제가 된다. 기존의 인형극 제어기의 경우 줄 인형을 움직이는 수단으로 무대의 프레임에 매달려 있는 암 구조물을 이용하여 2 차원 운동을 하거나(1) 자석을 이용하여 제어기를 무대 천정에 매달고 자석을 이동시키는 방법,(6) 전방향성을 갖는 자석 바퀴를 활용하는 방법(7,8) 등이 연구되고 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Chen, I.-M., Tay, R., Xing, S. and Yeo, S. H., 2007, "Marionette: From Traditional Manipulation to Robotic Manipulation," International Symposium on History of Machines and Mechanisms, Vol. 3, pp.119-133. 

  2. Yamane, K., Hodgins, J. K. and Brown, H. B., 2003, "Controlling a Motorized Marionette with Human Motion Capture Data," International Conference on Robotics & Automation, Vol. 3, pp. 3834-3841. 

  3. Bhattacharya, R., 2004, "Dancing Puppets - An Innovative Approach to Learning Programming," Proceeding of ICEE, Gainesville, Oct., pp. 17-21. 

  4. Martin, P. and Egerstedt, M., 2008, "Optimal Timing Control of Interconnected Switched System with Applications to Robotic Marionettes," Workshop on Discrete Event Systems, Gothenburg, Sweden. 

  5. Ahn, H.-J., Joung, S. I., Kim, B. Y., Han, Y. J. and Hahn, H. S., 2010, "Mechanism Design of a Robot for Controlling Gestures of a Marionette," Proceeding of the KSME Spring Annual Conference, pp.41-42. 

  6. Yi, H.-c., Joo, H.-h. and Han, S.-c., 2000, "Development of Detachable System of permanent Magnet Wheel for Mobile Robot," Proceeding of the KSPE Fall Annual Conference, pp.635-638. 

  7. Kim, E.-T., Lee, D.-H., Kim, H.-K., 2008, "Development of a Hull-Plate Moving Robot with Permanent Magnets," Proceeding of the KSME Fall Annual Conference, pp.990-995. 

  8. Kim, B. Y., Han, Y. J. and Hahn, H. S., 2010, "Omni-Directional Mobile Robot for 2D Translation and Rotation of a Puppet Using Magnet," Trans. of the KROS, Vol.18, pp. 326-331. 

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