초록 ▼

오늘날 인간 친화형 로봇 시스템에 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 로봇 중휴머노이드 타입의 로봇은 인간과 형상이 유사하여 사람들로부터 보다 친근하게 접근할 수 있는 장점을 지닌 로봇이다. 그러나 휴머노이드 로봇은 기구학적 불안정성을 기본적으로 내포한 시스템인 동시에 다관절 시스템일 수밖에 없으므로 기구부의 안정 적으로 정밀 제어를 할 필요성이 있다. 그러므로 이런 로봇을 개발하기 위해서는 다관절 시스템을 동시에 제어할 수 있는 분산 처리 상부 제어기가 절실히 요구되는 사항이다. 그리고 이러한 휴머노이드 로봇이 인간생활에 접목

오늘날 인간 친화형 로봇 시스템에 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 로봇 중휴머노이드 타입의 로봇은 인간과 형상이 유사하여 사람들로부터 보다 친근하게 접근할 수 있는 장점을 지닌 로봇이다. 그러나 휴머노이드 로봇은 기구학적 불안정성을 기본적으로 내포한 시스템인 동시에 다관절 시스템일 수밖에 없으므로 기구부의 안정 적으로 정밀 제어를 할 필요성이 있다. 그러므로 이런 로봇을 개발하기 위해서는 다관절 시스템을 동시에 제어할 수 있는 분산 처리 상부 제어기가 절실히 요구되는 사항이다. 그리고 이러한 휴머노이드 로봇이 인간생활에 접목하기 위해서는 인간 친화적인 작업 수행 능력이 필요시 된다. 이를 위해서 이동 로봇의 기본적으로 가지고 있어야 할 장애물 및 정형화되어 있지 않는 지형에 대한 인식 및 회피를 위한 보행 알고리즘이 필요시 되며, 이와 더불어 인간 친화적 행동 양식의 개발은 필요한 사항이다. 본 연구는 이러한 일련의 작업을 수행 가능한 휴머노이드 로봇과 그의 지능화 동작을 제안할 것이다.
본 연구는 휴머노이드 로봇의 인간 친화적 동작을 수행 할 수 있도록 하는데 필요한 모든 요소를 연구 하는데 있다. 이러한 로봇을 구현하기 위해 우선 구동부를 모듈화 하였고. 구동부의 모듈화는 자체적으로 마이크로프로세서와 센서를 내장한 타입으로 외부의 지령을 받으면 내부에서 외부 지령에 맞는 정밀 제어를 수행하여 원하는 위치까지 움직일 수 있도록 유도한다. 그리고 이러한 다축의 정밀 구동부를 분산 처리하면서 동시에 외부 센서와 연동 가능한 실시간 임베디드 시스템을 구현하였다. 위의 개발된 시스템을 이용하여 동작상의 인간 친화적 요소를 수행 할 수 있는 휴머노이드 로봇을 구현하였다. 휴머노이드 로봇에 대한 모의실험과 실제 구현으로부터 인간 친화적 행동을 제안하고 이를 실험을 통해 검증하였다. 그리고 이런 일련의 과정을 마친 후, 휴머노이드 로봇에 인간 친화 동작과 센서를 통한 정형화 되어 있지 않은 지형에 대한 보행 알고리즘 개발하고, 이를 실험과 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
로봇 시스템의 지능화와 인간 친화 동작을 통해 인간 환경 하에서의 로봇의 적용에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 먼저 로봇의 자율 보행을 수행하기 위한 연구가 수행 되었다. 로봇이 자율적인 보행을 수행하기 위해서는 장애물에 대한 정확한 인식과 이에 따른 자유로운 보행이 선행 되어야 한다. 이에 본 연구자는 기본적인 보행 패턴을 기초로 하여 환경에 따른 로봇 보행 알고리즘을 구현하였다. 이와 더불어 센서 네트워크 기반의 센서 시스템을 구축하여 이 정보를 로봇에게 전달한다. 마지막으로 이러한 일련의 과정을 통해 연구된 사항들을 이용하여 다양한 환경 하에서 안정적으로 보행하며 인간과 협업할 수 있는 지능을 가진 휴머노이드 로봇을 개발 하였다.

Abstract ▼

In recent days, the study of human-friendly-robot systems has been active in the world. This kind of robot has the advantage for being familiar with human because of their shape. Nevertheless it is supposed to have unstable kinetic structure caused by the multi-joint system, so it is required for de

In recent days, the study of human-friendly-robot systems has been active in the world. This kind of robot has the advantage for being familiar with human because of their shape. Nevertheless it is supposed to have unstable kinetic structure caused by the multi-joint system, so it is required for developing the precision control module. In order to realize this function, the precise actuator module has the modular structure, at same time distributed processing capability is needed. Also it is necessary for a realized humanoid robot to have the human-interactive work related with human life. To do this job the humanoid robot should collect the information for the obstacles and terrain status, and have the algorithm to go through with obstacles, having the human-interactive behavior. This study will propose the intelligent humanoid model that has 26 joints and height under 80cm to do these series of job.
The purpose of this study is to make the function modules for the humanoid robot and lead into the human-interactive action. In order to implement these concepts, we suggest the precise and modular actuator. This joint actuator with a microprocessor system can move precisely according to external commands. We built the embedded hierarchical control system with real time capability, which is distributed the computational load for multi precision actuators and external sensor systems. Also we designed a humanoid robot accompanied by various human-friendly actions to verify the performance of the controller. The suggested method was verified by simulation to reduce the experimental errors and to analyze the robot motions. And we developed the algorithm, capable to walk even at the undetermined terrain with external recognition sensors.
The implementation of humanoid robot and its intelligent motion can give an affect various field of application. The precision actuator of humanoid robot can be applied not only walking robot but also mechanical working system with various shape, and these system will be installed the precision multi-joint systems in the factory. The study of humanoid robot can be used in the field of system having uneven terrain or harmful environments and can be expanded the aid of handicapped human. The embedded hierarchical control system can be used in various industry field, because it has a simple remote control system and can be operate with easy management.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...10
• 3. 결과 및 고찰...46
• 4. 결론...47
• 5. 인용문헌...47