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문제 정의
- 본 논문에서는 총 21 자유도를 가지는 휴머노이드 로봇의 점 질량 모델을 이용한 보행의 안정성 분석을 통하여 안정된 보행을 할 수 있도록 도립진자 모델을 사용했다. 모의실험 결과 ZMP가 안정영역에 존재하지만 실제 보행에서는 불안정함을 볼수 있었고, 동적 안정도 판별에 있어 한계가 있음을 알 수 있었다.
- 본 논문의 연구 목적은 휴머노이드 로봇이 안정적으로 빠른 보행을 실현하는데 있다. 로봇의 빠른 보행을 실현하기 위해서 기구학적 해석뿐만 아니라 동적 요소를 포함하는 해석을 통하여 동적으로 안정적인 보행이 가능하도록 하는 알고리듬을 필요로 하며, 안정적인 보행 알고리듬의 검증을 위하여 점 질량 모델을 통한 보행의 안정도 판별도 필요하다.
가설 설정
- 로봇의 하체 무게가 상체에 비해 가볍고 허리 관절을 고정한 12 자유도의 다리로 몸체의 Z축에 대한 변위가 없도록 하고, 바닥면과 발바닥 사이의 미끄러짐이 없고 각 축에 대한 모멘트의 영향이 작다고 가정하고, 질량 중심을 몸체 좌표의 중심점으로 두고 모델링했다. 식(1)~(4)에 도립진자 모델의 조건을 대입하여 정리하면 다음과 같이 비교적 간단한 형태의 수식으로 정리되는 COG와 ZMP관계식을 얻을 수 있다.
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