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휴머노이드 로봇의 전방향 이족보행 원격제어를 위한 안드로이드 애플리케이션 개발
Development of Android Application for Wireless Control of Omnidirectional Biped Walking of Humanoid Robot 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.20 no.2, 2014년, pp.223 - 231  

박규영 (동아대학교 전자공학과) ,  윤재훈 (동아대학교 전자공학과) ,  최영림 (동아대학교 전자공학과) ,  김종욱 (동아대학교 전자공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Humanoid robot is the most suitable robot platform for effective human interaction and various intelligent services. The present work addresses development of real time wireless control application of humanoid robot's forward and backward walks, and turning in walking. For convenience of human users...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 인간과 로봇의 상호작용 및 의사소통에 대한 연구인 HRI (Human-Robot Interaction) 기술도 병행되어야 한다[1]. HRI 기술 중에서 사용자의 의도를 알리는 매개체로 음성이나 제스처, 단말기가 사용되는데 본 논문에서는 대중적으로 널리 사용되는 스마트폰을 단말기로 이용해서 사용자의 명령을 무선으로 전달하여 휴머노이드 로봇의 보행 방향을 제어하고자 한다.
  • 본 논문에서는 가장 대중적인 임베디드 시스템인 스마트폰을 이용해서 휴머노이드 로봇의 보행 방향을 무선으로 제어하는 연구를 수행했다. 이를 위해 보다 자연스러운 전진 보행을 위한 최적 관절궤적 생성법을 제안하고, 이를 기반으로 전진 보행 중 후진, 좌회전, 우회전 보행으로 부드럽게 전환하기 위한 관절궤적 생성법을 이론적으로 체계화 했다.
  • 본 논문에서는 안정되면서도 부드러운 이족보행 구현을 위해 ZMP가 목표한 궤적을 따라가는 동시에 유각족의 궤적이 인간과 유사한 모양을 이루도록 관절의 회전각 궤적 형상을 최적화한다.
  • 본 논문에서는 인간의 보행과 유사하면서도 안정된 전진 보행을 구현하기 위해 유각족(보행 시 들어올린 다리의 발) 의 목표궤적을 추종하는 것을 기존의 방법[11]에 새롭게 추가하여 하지 관절각 궤적 파라미터들을 최적화했다. 또한이 관절 궤적들을 기준으로 휴머노이드 로봇이 후진 및 굴절 보행을 할 수 있도록 효율적인 하지 관절각 궤적 생성 방법을 새롭게 제안하고, 보행 방향 선택 기능을 갖춘 스마트폰 애플리케이션을 제작했다.
  • 본 논문에서는 휴머노이드 로봇이 전진과 후진 및 임의 방향으로 굴절하여 보행할 수 있도록 사용자가 원격으로 제어하는 안드로이드 애플리케이션을 개발하고자 한다. 휴머노이드 로봇의 전진을 위한 이족보행 방법은 영모먼트점기법(ZMP: Zero Moment Point) [9-11]과 수동 동보행(passive dynamic walking) [12,13]기법으로 크게 구분된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
휴머노이드 로봇이란 무엇인가? 휴머노이드 로봇은 인간의 신체구조와 외형을 모방하여 제작 된 로봇 플랫폼으로서 교육, 엔터테인먼트, 지능 서비스, 가정 보안 등의 분야에서 다양한 서비스를 제공하기에 가장 적합하다. 이러한 장점에도 불구하고 고가의 로봇 제작비와 제한된 이족보행 능력은 휴머노이드 로봇 기술의 발전 및 보급에 걸림돌이 되고 있다.
스마트폰이나 태블릿PC 등에서 사용되고 있는 모바일 운영체제에는 무엇이 있는가? 스마트폰이나 태블릿PC 등 모바일 장치에서 사용되는 운영체제는 구글의 안드로이드와 애플의 iOS, 마이크로소프트의 윈도우 모바일, RIM의 블랙베리, 노키아의 심비안 등이 있다. 가트너에 의하면 2012년 3분기의 모바일 장치 OS 의 세계시장 점유율은 안드로이드 OS가 72.
휴머노이드 로봇은 어떠한 서비스를 제공하기에 적합한가? 휴머노이드 로봇은 인간의 신체구조와 외형을 모방하여 제작 된 로봇 플랫폼으로서 교육, 엔터테인먼트, 지능 서비스, 가정 보안 등의 분야에서 다양한 서비스를 제공하기에 가장 적합하다. 이러한 장점에도 불구하고 고가의 로봇 제작비와 제한된 이족보행 능력은 휴머노이드 로봇 기술의 발전 및 보급에 걸림돌이 되고 있다.
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참고문헌 (16)

  1. T. Fong, I. Nourbakhsh, and K. Dautenhahn, "A survey of socially interactive robots," Robotics and Autonomous Systems, vol. 42, no. 3, pp. 143-166, Mar. 2003. 

  2. T.-W. Lee, C.-S. Son, and W.-J. Kim, "The implement of intelligent home network system on smart phone," Journal of Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 4, pp. 505-509, Aug. 2011. 

  3. B.-C. Jeon, G.-S. Choi, and S.-J. Lee, "Implementation of appliance control system using smart phone," Journal of Institute of Internet, Broadcasting and Communication (in Korean), vol. 11, no. 3, pp. 67-74, Jun. 2011. 

  4. Y. Kim and D. H. Kim, "Development of a personal riding robot controlled by a smartphone based on Android OS," Journal of Institute of Control, Robotics, and Systems (in Korean), vol. 19, no. 7, pp. 592-598, Jul. 2013. 

  5. H. Jung and D. H. Kim, "Development of a racing game for mobile robots using multiple smartphones," Journal of Institute of Control, Robotics, and Systems (in Korean), vol. 19, no. 10, pp. 861-866, Oct. 2013. 

  6. Y. J. Kim and D. H. Kim, "Smart phone based image processing methods for motion detection of a moving object via a network camera," Journal of Institute of Control, Robotics, and Systems (in Korean), vol. 19, no. 1, pp. 65-71, Jan. 2013. 

  7. http://www.robotappstore.com/ 

  8. https://play.google.com/store/apps/details?idrobotAppStore. NAORemoteControl 

  9. S. Kajita, F. Kanehiro, K. Kaneko, K. Fujiwara, K. Harada, K. Yokoi, and H. Hirukawa, "Biped walking pattern generation by using preview control of zero-moment point," Proc. of International Conference on Robotics and Automation, pp. 1620-1626, Taipei, Taiwan, Sep. 2003. 

  10. J.-W. Kim, How to Manage Humanoid Robot by Yourself: BIOLOID, HongRung Publishing Company, 2012. 

  11. N.-Y. Choi, Y.-L. Choi, and J.-W. Kim, "Optimal joint trajectory generation for biped walking of humanoid robot based on reference ZMP trajectory," Journal of Korea Robotics Society (in Korean), vol. 8, no. 2, pp. 92-103, Jun. 2013. 

  12. M. Mizuno, H. Ohtake, K. Tanaka, and H. O. Wang, "Passive dynamic walking with elastic energy," Proc. of SICE Annual Conference, pp. 3224-3228, 2008. 

  13. T. McGeer, "Passive dynamic walking," International Journal of Robotics Research, vol. 9, no. 2, pp. 62-82, Apr. 1990. 

  14. J. Kennedy and R. Eberhart, "Particle swarm optimization," Proc. of IEEE International Conf. on Neural Networks, vol. 4, pp. 1942-1948, Nov./Dec. 1995. 

  15. E. Kim, T. Kim, and J.-W. Kim, "Three-dimensional modeling of a humanoid in three planes and a motion scheme of biped turning in standing," IET Control Theory and Application, vol. 3, no. 9, pp. 1155-1166, Sep. 2009. 

  16. S. W. Yoon, TCP/IP Socket Programming, Orange Media, 2011. 

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