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기구학을 이용한 이족보행 로봇의 보행패턴
Kinematic Based Walking Pattern of Biped robot 원문보기

한국사물인터넷학회 논문지 = Journal of the Korea Internet of Things Society, v.4 no.2, 2018년, pp.7 - 11  

김동원 (인하공업전문대학 디지털전자과)

초록
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본 논문에서는 기구학을 이용한 이족보행 로봇의 보행패턴 생성방법을 살펴본다. 2족 보행로봇이 3차원 공간상에서 모든 동작 및 보행이 가능하기 위해 필요한 자유도는 각 다리별로 6자유도이다. 따라서 본 논문에서는 로봇의 보행을 위해 간략화된 보행로봇의 구조를 살펴보고 발목의 경로를 설정한 후 기구학을 이용하여 조인트 각도를 파악하여 생성한다. 또한 로봇의 기구 해석을 위해 한쪽 다리의 조인트들에 대해 좌표계를 설정하였다. 조인트 각도를 역기구학을 이용하면 로봇의 보행 패턴을 생성할 수 있다. 최종적으로 발목의 궤적 설정과 이를 통한 보행 패턴 생성 과정을 살펴보기로 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, kinematic based walking pattern generation of biped walking robot is reviewed. Biped walking robot should be consisted of 6 Degree of Freedom(DOF) for each leg to walk properly in 3 dimensional circumstance. In this paper, simple structure of biped robot is depicted for walking patter...

주제어

#이족보행 로봇   #보행패턴   #기구학   #3차원 환경   #자유도   #관절좌표계  

표/그림 (4)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 이족보행 로봇의 일반적인 보행패턴 생성방법으로 기구학을 이용한 방법에 대하여 살펴보왔다. 패턴생성을 위해 간략화된 보행로봇의 구조를 살펴보았으며 발목의 경로를 설정한 후 기구학을 이용하여 조인트 각도를 파악하여 최종적으로 보행패턴을 생성하였다.
  • 이러한 2족 보행로봇의 난해한 특성은 안정적인 로봇을 개발하기 위해 해결해야 할 문제점으로 작용한다. 본 논문에서는 일반적인 보행패턴 생성방법으로 기구학을 이용한 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
역기구학에서 분석적인 방법은 어떤 방법을 의미하는가? 역기구학을 이용하면 로봇의 발목의 경로에 따른 조인트의 각도를 구할 수 있다. 역기구학은 크게 분석적인 방법(analytical method)과 수치적인 방법(numerical method)으로 나눌 수 있다. 분석적인 방법은 기구학에 의해 구해진 조인트 각도와 앤드 이펙터(end effector)의 위치/방향 사이의 관계식을 역으로 정리하여 각 조인트의 각도를 시간이나 앤드 이펙터의 좌표에 관한 함수로 나타내어 구하는 방법이다. 수치적인 방법은 하나의 해에 대해서 수렴성을 판단하는 방법으로 해를 구하는 방법이다.
2족 보행로봇의 안정도를 해석하거나 제어하기가 어려운 특성을 가진 이유는? 이처럼 2족 보행로봇은 엔터테인먼트 로봇, 인력 보조 로봇, 서비스 로봇 등 많은 분야에서 활용 및 연구 가 진행되고 있다. 그러나 2족 보행로봇은 높은 자유도와 직렬형 링크 구조로 인해 안정도를 해석하거나 제어하기가 어려운 특성이 있다. 이러한 2족 보행로봇의 난해한 특성은 안정적인 로봇을 개발하기 위해 해결해야 할 문제점으로 작용한다.
2족 보행로봇이 인간 생활 환경에 적용에 용이한 이유는? 2족 보행로봇은 계단이나 문턱과 같이 바퀴형 로봇이 이동하기 어려운 환경에서도 이동이 가능하며 인간과 유사한 보행이 가능하기 때문에 인간 생활 환경에 적용이 용이한 장점이 있다. 1960년대 후반 Vukobratovic이 인 간형 2족 보행로봇에 관한 모델링을 처음 제시한 이후[1] 2족 보행로봇에 관한 많은 이론적 혹은 실험적 연구들이 수행되어져 왔다.
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참고문헌 (15)

  1. M. Vukobratovic, A. A. Frank, and D. Juricic, "On the Stability of BipedLocomotion" Proc. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol.BME-17, No.1, pp.25-36, 1970. 

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  2. Hirai, K., et al, "The development of Honda humanoid robot", Proceedings of ICRA 2: pp.1321-1326, 1998. 

  3. John J.Craig, Introduction to Robotics Mechanics and Control, Silma Inc., 1989. 

  4. C.L. Shih, Y.Z. Li, S. Churng, T.T. Lee, and W.A. Cruver, "Trajectory synthesis and physical admissibility for a biped robot during the single support phase," Proc. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, pp.1646-1652, 1990. 

  5. A. Dasgupta and Y. Nakamura, "Making feasible walking motion of humanoid robots from human motion capture data," Proc. IEEE Int. Conf. Robotics and Automation, pp.1044-1049, 1999. 

  6. A. Takanish, M. Ishida, Y. Yamazaki, and I. Kato, "The realization of dynamic walking robot WL-10RD," Proc. Int. Conf. Advanced Robotics, pp.459-466, 1985. 

  7. S. Kajita, T. Nagasaki, K. Kaneko, and H. Hirukawa, "ZMP-Based Biped Running Control: The HRP-2LR Humanoid Biped Robot," IEEE Robotics & Automation Magazine, pp.63-72, 2007. 

  8. D. Kim, N.H.Kim, S.J.Seo, and G.T.Park, "FuzzyModeling of Zero Moment Point Trajectory for a Biped Walking Robot," Lect. Notes Artif. Int., Vol.3214, pp.716-722, 2005. 

  9. D. Kim, S.J. Seo, and G.T. Park, "Zero-moment point trajectory modeling of a biped walking robot using an adaptive neuro-fuzzy systems," IEE Proc. Control Theory Appl., Vol.152, pp.411-426, 2005. 

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  10. D. Kim, G.T.Park, "Useof Support Vector Machines : Synergism to Intelligent Humanoid Robot Walking Down Slope,"Lect. Notes Comput Sci, Vol.4253, pp.670-676, 2006. 

  11. D. Kim, G.T.Park,Advanced Humanoid Robot Based on the Evolutionary Inductive Self-organizing Network, Humanoid Robots-New Developments, pp.449-466, 2007. 

  12. C. Yin, A. Albers, J. Ottnad, P. Haussler, "Stability Maintenance of a Humanoid Robot under Disturbance with Fictitious Zero-Moment Point (FZMP)", IEEE/RJS Intl. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp.1780-1787, 2005. 

  13. Y. Hasegawa, T. Arakawa, and T. Fukuda, "Trajectory generation for biped locomotion robot," Mechatronics, Vol.10, pp.67-89, 2000. 

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  14. M. Vukobratovic and B. Brovac, "Zero-Moment Point-Thirty Five Years of Its Life," Int. J. Humanoid Robotics, Vol.1, pp.157-173, 2004. 

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  15. Q. Huang, K. Yokoi, S. Kajita, K. Kaneko, H. Arai, N. Koyachi, and K. Tanie, "Planning Walking Patterns for a Biped Robot," IEEE Trans. Robotics Automation, Vol.17, No.3, pp.280-288, 2001. 

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