[논문]이동형 실내 공기질 측정 로봇

이소화; 고동진; 김나빈; 박은서; 전동렬; 봉재환

doi:10.13067/jkiecs.2022.17.3.537

이동형 실내 공기질 측정 로봇
Mobile Robot for Indoor Air Quality Monitoring 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.17 no.3, 2022년, pp.537 - 542

이소화 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 고동진 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 김나빈 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 박은서 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 전동렬 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 봉재환 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과)

초록
AI-Helper

실내 공기질에 관한 관심과 중요성이 커지고 있으나 현재의 고정된 장비를 이용한 실내 공기질 측정 방법에는 한계가 있다. 본 논문에서는 이동 중 요철에 의한 진동을 최소화하여 탑재된 센서를 보호하기 위해 소형 다족형 로봇에 공기질 측정 장비를 탑재하여 이동형 공기질 측정 로봇을 개발하였다. 개발한 이동형 공기질 측정 로봇은 간단한 보행 메커니즘을 활용하여 DC 모터 두 개의 정회전과 역회전 조합만으로 로봇의 전진, 후진, 좌우 선회가 가능하다. 로봇의 보행이나 보행 궤적을 제어하기 위해 복잡한 연산이 필요치 않고 하나의 아두이노를 사용해 로봇의 보행 제어 및 다양한 공기질 측정 장비의 데이터 획득과 전송을 할 수 있었다. 로봇 전장부의 소모 전력이 낮아 비교적 저용량의 배터리를 탑재하여 배터리로 인한 무게를 줄일 수 있었다. 개발한 로봇은 몸통에 배터리와 모터를 포함하여 다양한 공기질 측정 장비를 탑재하고 1.4kg의 무게를 가지며, 보행 및 선회 속도는 3.75cm/sec와 14.13rad/sec로 측정되었다. 다리의 최대 수직 도달 높이는 33mm였으나, 요철은 최대 24mm 높이까지 극복할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

There is a limit to the current indoor air quality (IAQ) monitoring method using fixed sensors and devices. A mobile robot for IAQ monitoring was developed by mounting IAQ monitoring sensors on a small multi-legged robot to minimize vibration and protect the sensors from vibration while robot moves. The developed mobile robot used a simple gait mechanism to enable the robot to move forward, backward, and turns only with the combination of forward and reverse rotation of the two DC motors. Due to the simple gait mechanism, not only IAQ data measurements but also gait motion control were processed using a single Arduino board. Because the mobile robot has small number of electronic components and low power consumption, a relatively low-capacity battery was mounted on the robot to reduce the weight of the battery. The weight of mobile robot is 1.4kg including links, various IAQ sensors, motors, and battery. The gait and turning speed of the mobile robot was measured at 3.75 cm/sec and 14.13 rad/sec. The maximum height where the robot leg could reach was 33 mm, but the mobile robot was able to overcome the bumps up to 24 mm.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. 다족형 로봇의 3차원 조립 모델 Fig. 1 3D assembly model of multi-legged robot
그림 그림 2. 모터와 다리의 연결을 보여주는 분해도 Fig. 2 Exploded-view drawing of robot's leg
그림 그림 3. Klann 메커니즘을 연결해 구성한 로봇 다리 Fig. 3 Robot leg consists of four Klann mechanisms
그림 그림 4. 크랭크 각도에 따른 로봇의 보행 주기 Fig. 4 Gait cycle of robot with respect to crank angle
그림 그림 5. 다족형 로봇의 전장부 Fig. 5 Electronic connections for multi legged robot
그림 그림 6. 다족형 로봇의 장애물 극복 실험 환경 Fig. 6 Experimental setup for obstacle crossing
그림 그림 7. 다족형 로봇의 선회 성능 실험 환경 Fig. 7 Experimental setup for robot turning

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