[논문]테오 얀센 메커니즘을 이용한 다족 보행 로봇의 최적화

고현진; 박수빈

테오 얀센 메커니즘을 이용한 다족 보행 로봇의 최적화
The Optimization of Multi legged walking robot using Teo Jansen mechanism 원문보기

고현진 (중앙대학교 기계공학부) , 박수빈 (중앙대학교 기계공학부)

In this paper, the multi-leg robot is designed using Teo Jansen mechanism. The purpose of this paper is to develop unique robot, which operates efficiently in any environment. In that case, speed and accuracy are required. The indication which evaluate the value is Ground Score according to the Jansen's mechanism. To optimize the Ground Score. Genetic Algorithm (GA) in MATLAB Toolbox is used, which is numerical analytic algorithm to quickly convergence into optimum point. The Optimization of value is visualized by M-Sketch. M-Sketch was useful for simulation and evaluation of mechanic's dynamic motion. The robot's draft is produced into finished product by Edison Designer.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

가설 설정

얀센 메커니즘을 구성하는 13 개의 link 중 로봇의 보행에 가장 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는 6 가지 변수(variable)을 선정하였다. 변수 선정하는데 있어서 fig2 의 Z₆Z₈Z₉Z₁₀을 평행사변형(parallelogram mechanism) 으로 가정하고 trial-and-error 를 이용하여 변수 외의 값을 고정값으로 정하였다.

제안 방법

2.1 에서 최적화 한 값을 바탕으로 M.SketchMATLAB 를 이용하여 보행 로봇을 설계해보았다.
EDISON M.Sketch 를 이용하여 최적화된 보행 로봇을 설계해 보았다.
본 연구에서는 얀센(Jansen) 메커니즘을 기반으로 한 독창적인 다족 보행 로봇을 설계하기 위해 MATLAB 을 이용하였다. MATLAB 의 최적화 도구를 이용하여 얀센 메커니즘의 링크 길이(link length)에 따른 로봇 보행 거리를 최적화 하였다.
MATLAB 코드를 이용하여 최적화된 보행 로봇을 설계해 보았다.
다족 보행 로봇을 설계하기 전에 테오 얀센(Teo Jansen)이 설계한 얀센 메커니즘에 대해 조사해 보았고 MATLAB 을 이용하여 기존의 얀센 메커니즘과는 다른 독창적인 보행 로봇을 설계하였다.
장애물 속에서의 안정적인 보행을 위해 우리는 21 세기의 레오나르도 다빈치라고 불리는 테오 얀센(Teo Jansen)이 개발한 보행 mechanism 인 Jansen mechanism 을 분석하고 그것을 바탕으로 다족 보행 로봇을 설계하였다.

대상 데이터

얀센 메커니즘을 구성하는 13 개의 link 중 로봇의 보행에 가장 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는 6 가지 변수(variable)을 선정하였다. 변수 선정하는데 있어서 fig2 의 Z₆Z₈Z₉Z₁₀을 평행사변형(parallelogram mechanism) 으로 가정하고 trial-and-error 를 이용하여 변수 외의 값을 고정값으로 정하였다.

이론/모형

본 연구에서는 얀센(Jansen) 메커니즘을 기반으로 한 독창적인 다족 보행 로봇을 설계하기 위해 MATLAB 을 이용하였다. MATLAB 의 최적화 도구를 이용하여 얀센 메커니즘의 링크 길이(link length)에 따른 로봇 보행 거리를 최적화 하였다.

성능/효과

4 에 나와있다. 최적화한 값을 토대로 M.Sketch 에 설계도면을 그린 후 시뮬레이션한 결과 foot point 가 그리는 foot path 중 지면과 닿는 비율을 나타내는 ground score 가 0.7797 였다. 보통 foot path 의 절반만 나와도 즉, ground score 가 0.

후속연구

MATLAB 을 이용해 최적화를 할 때 목적함수를 ground score 에 치중해서 선정했기 때문에 이러한 결과가 나온 것으로 추정된다. 우리는 로봇 보행 속도의 일정함보단 로봇 보행 보폭에 더 큰 비중을 두고 연구를 진행했기 때문에 우리가 얻은 최적화 값이 실제 주행 경기장에서 더 좋은 결과를 낼 것으로 예상된다.

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