초록 ▼

가. 연구개발 목표 및 범위
(1) 연구개발 목표 요약
(가) 범위
- PLC 임베디드 보드 사용
- Touch Panel 사용
- 네트워크 구현
- 2-Wheel 구동방식 구현
- 무게(배터리제외) 50Kg 이내 구현
- 모듈화된 하드웨어 설계
(나) 성능 및 기능
- 국내 최초 2-Wheel Type의 자율 보행 로봇
- 모듈러 타입으로 다기능이 수행 가능한 관련 로봇이 통합된 로봇
- 다관절 기능으로 Arm기능이 탁월(상하, 좌우, 회전, 굴절 등)
- 디스

가. 연구개발 목표 및 범위
(1) 연구개발 목표 요약
(가) 범위
- PLC 임베디드 보드 사용
- Touch Panel 사용
- 네트워크 구현
- 2-Wheel 구동방식 구현
- 무게(배터리제외) 50Kg 이내 구현
- 모듈화된 하드웨어 설계
(나) 성능 및 기능
- 국내 최초 2-Wheel Type의 자율 보행 로봇
- 모듈러 타입으로 다기능이 수행 가능한 관련 로봇이 통합된 로봇
- 다관절 기능으로 Arm기능이 탁월(상하, 좌우, 회전, 굴절 등)
- 디스플레이(Touch Screen) 제공으로 사용자 인터페이스 기능 향상
(다) 용도
- 인간친화형 도우미(심부름, 스케줄관리 등)
- Information 도우미(공공장소, 전시Room 등)
- 감시/경비용 로봇 시스템(Security, 보안, 방범)
- 서빙용 로봇
- 청소용 로봇(사무용, 가정용)
- 기초 대화(유아 수준)
- 매장, 특정 공간에서의 대고객 서비스 로봇(서빙, 안내)
(라) 수요 전망
- IT, BT, NT로 연계되는 통합시스템으로의 응용분야 다양
- 인간의 노동력 대체 측면에서 잠재된 무한한 시장 공략
- 여가 시간 증대에 따른 개인용 로봇 시장 확대
- 다양한 로봇의 통합화 요구로
(가사, 오락, 안전, 서비스 지원 등등)
(2) 연구개발 결과물의 수준
(가) 시장창출 능력
- 지능형 로봇관련 시장은 정부 주도의 지능형 로봇산업을 육성하는 것과 연계하여 전 세계적인 추세 속에 급격한 신장을 이루어질 것으로 예상됨.
- 특히 가정용 청소 로봇은 날로 판매가 증가 하는 추세임.
- Security측면에서의 지능형 감시 로봇은 인간의 노동력을 대체해 줄 뿐만 아니라 유해자 또는 유해 물질의 퇴치에 효과적일 것임.
- 개발을 목표로 하는 제품은 여러 로봇이 갖는 장점을 모듈러 타입으로 통합화한 제품으로 고객의 요구 사양에 맞는 다양한 제품 변화 및 대응으로 전문분야 및 특정분야의 시장까지 공략할 수 있는 장점을 확보함.
- 본 제품이 시장에 Launching될 경우 기술적 우위(국내외 경쟁력 우수)는 물론 고객의 Needs에 부합하는 최적의 제품으로써 인지도 확대 및 구매력은 매우 높을 것으로 전망.
- 특히 Niche Market 공략도 가능한 Marketing 전략 구사가 가능함.
(나) 독창성 및 혁신성
- 기존의 제품들은 개발자 위주의 하드웨어 구성에 국한되는 한계가 있었는데 반해 본 제품은 사용자 용도에 맞게 조합이 가능하며 시장에서 요구하는 제반 기능을 수행하게 하였음.
- 인간 친화형의 로봇 구현(Size, 무게, Look & Feel)
- User가 원하는 수준의 조작 가능(블루투스를 이용한 네트워킹)
- Compact한 회로 설계 기술
- 시장에 출시되지 않은 제품으로서 기술/성능/활용성 측면에서 우위
- 2Wheel 자율 주행 로봇으로서 국내 최초 제품
(다) 부가가치성
- 지능형 로봇 시장 규모 : 약 1조원 예상(2010년)
(그 중에서 인간지원 로봇이 전체의 60% 이상이 될 전망임)
- 로봇 기술의 타 산업부문에의 응용
- 모듈러 타입 다기능 지능형 로봇
: 연간 1천대 판매 추산 (상용화시 대량 OEM납품으로 추산)
: 다양한 Niche Market 공략
(체인점, 주유소, 전시 Room 등의 도우미)
: 교육용 연구기자재로서의 우수한 가치 보유
- 해외시장까지 공략할 경우 투입되는 총 연구개발비 대비 기대 효과는 매우 클 것으로 사료됨.
나. 기술개발 내용
(1) PLC 방식 및 자이로스코프를 이용한 주행기술.
(가) 2Wheel 방식의 주행기술
(나) 2족 보행 또는 3Wheel Type의 주행과 비교, 새로운 접근 방식
(다) PLC를 이용한 제어기술
(2) 유무선 통신 수단을 로봇에 접목함.
(가) 통신기술에서 제공하는 다양한 언어로 로봇을 제어.
(나) 리얼타임으로 양 방향 무선 통신을 가능하게 함.
(다) 로봇의 현 상황을 원거리에서 핸드폰이나 PDA로 점검이 가능
(3) 모듈러 방식의 개발
(가) 청소, 음성인식, 전투, 큐레이터, 서빙 등의 기능 수행
(나) 다양한 응용분야에 맞는 로봇 개발가능
(다) 인간의 욕구 충족을 위한 서비스

Abstract ▼

A. Object & goal of the technical development
(1) Summary of Object of the technical development
(a) Range
- PLC embedded board use
- Touch Panel use
- Network embodiment
- Two Wheel Drive system embodiment
- Weight (battery exclusion) 50Kg within embodiment
- Hardware plan w

A. Object & goal of the technical development
(1) Summary of Object of the technical development
(a) Range
- PLC embedded board use
- Touch Panel use
- Network embodiment
- Two Wheel Drive system embodiment
- Weight (battery exclusion) 50Kg within embodiment
- Hardware plan which becomes module type
(b) Performance and function
- First domestic two wheel self-balancing type robot
- Module type robot which would be integrated with diverse related robots
- Excellent functions from multi joint arm (up and down, right and left, rolling, refraction )
- Improvement in user interface function from touch screen display
(c) Fields of Application
- Human-friendly Helper type (for errands and schedule management etc)
- Information Helper (in public areas and exhibition halls etc.)
- Guard/Security robot system (for security purpose and crime prevention)
- Serving Robot
- Cleaning robot (for business and domestic purpose)
- Basic conversation (infant level)
- Assisting robot for large number of customers in shops and specific locations (assistance and guidance)
(d) Perspective of Customer's consumption
- Can be applied to various fields of combined systems connected to IT, BT and NT.
- Targets the potential market as an alternate to human labor
- Expanded market for personal robots due to increase in leisure time.
- Growing demand for a combination of various type of robots (for household duties, games, safety and assistance etc)
(2) Level of the Result in the technical development
(a) Possibility of market creation
- Artificial intelligent robot related market is expected to grow rapidly and world-widely in connection with the support and lead from the government
- Home cleaning robot market is especially increasing
- Intelligent guard robot is effective not only in replacing human labor but also performing against the harmful body or materials
- Module type robot being developed, as it has the combined advantages of other robots, has the advantage of penetrating market of specialty and specific field at once by the possibility of multiful modification according to the customers' demands
- In case that this robot is launched in the market, we expect high consumption and customer's utility with the technological predominance
- Especially, marketing strategy that targets the Niche Market is possible
(b) Original and Innovative features
- Previous products were limited to the hardware composition that were focused on the developer whereas the featured robot can be made to match the need of the user and can perform various functions required in the market
- Embodies the features of a human-friendly type robot terms of size, weight, look and touch)
- Can be adjusted to fit the standards of the user (networking through the use of blue tooth)
- Compact circuit design technology
- Superior in terms of technology/performance/application as a product not released in the market
- First two wheel self-balancing robot released in Korea
(c) Value-addedness
- Market size of intelligent robots : Expected to be worth approximately 100 billion won (2010)
(More than 60% of the estimated number is expected to be human support robots)
- Application of robot technology to other industries
- Modular type multi-function intelligent robot
: Estimated to sell 1000 products per year (expected to OEM delivery when deployed on a commercial scale)
: Target various niche markets
(as assistants at chain stores, gas stations and exhibition halls)
: Holds great value as educational research tools
- Expected effect is estimated to be high compared to the investments in total research and development funds when targeted to over-seas markets
B. Technical development contents
(1) Travelling method using PLC board and the gyroscope
(a) Two wheel balancing technique
(b) Comparing with two leg walking or three wheel driving, newly approached method
(c) Control technique using PLC board
(2) Attaching present communication functions to robot
(a) Controls the robot with various language provided by the communication technology
(b) Real time both direction wireless communication is possible
(c) Present condition of the robot is inspected from a long distance by mobile phone or PDA
(3) Development of the module type
(a) Performs as cleaning, voice recognition, battle, curator, serving robot
(b) Development of robot which covers various application field is possible
(c) Providing service to meet the demands of human being

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• Summary ...13
• CONTENTS ...24
• 목차 ...29
• 제1장 서론 ...34
• 제1절 기술개발의 개요 ...34
• 1. 기계에서 로봇으로의 발전 ...34
• 2. 로봇과 인간과의 관계 ...35
• 3. 로봇과 인간은 친구가 될 수 있는가? ...35
• 제2절 기술개발의 목적 및 중요성 ...36
• 1. 기술개발의 목적 ...36
• 2. 개발의 중요성 ...37
• 가. 기술적 측면 ...37
• 나. 사업적 측면 ...38
• 다. 기업적 측면 ...39
• 3. 국내외 관련기술의 현황 및 전망 ...39
• 가. 세계적 기술현황 및 전망 ...39
• 나. 국내 기술현황 및 전망 ...41
• 다. 지정과제와 관련된 국내외 동일 또는 유사 기술의 개발 및 상용화 현황 ...42
• 4. 기술개발의 파급효과 ...42
• 제2장 기술개발의 내용 및 범위 ...44
• 제1절 기술개발 목표 요약 ...44
• 1. 기술개발 목표 요약 ...44
• 가. 규격 ...44
• 나. 성능 및 기능 ...44
• 다. 용도 ...44
• 라. 수요 전망 ...45
• 2. 기술개발 결과물의 수준 ...45
• 가. 시장창출 능력 ...45
• 나. 독창성 및 혁신성 ...45
• 다. 부가가치성 ...46
• 3. 기술개발 목표의 평가항목 및 방법 ...46
• 가. 평가항목 ...46
• 나. 평가방법 ...47
• 제2절 기술개발 내용 ...47
• 1. 과제목표 달성을 위한 기술개발 내용 ...47
• 2. 과제목표 달성에 필요한 소요 핵심기술 및 확보 유무 ...51
• 3. 기술개발의 범위 ...51
• 가. 2wheel balancing 기본 개념 ...52
• (1) 2wheel balancing 기본 개념 ...52
• (2) 2wheel balancing 이동방법 ...52
• (3) 2wheel balancing을 위한 상태 값 ...53
• (4) 로봇몸체가 기울어진 각도를 측정하기 위하여 자이로스코프와 가속도계(기울기센서)를 혼용하는 이유 ...53
• (가) 팬듈럼 ...55
• (나) 회전하는 휠을 갖는 고전적인 자이로스코프 ...55
• (다) Piezoelectric Rate Gyro ...55
• (라) 가속도계 ...56
• 나. 2wheel 자율 주행을 위한 기본 공식 ...56
• (1) Alternate to Tilt Sensor ...56
• (2) Fusing Gyro and Tilt sensors ...56
• (3) Balancing Works ...57
• (4) Controlling Drive Torque ...58
• 다. 2wheel 자율 주행 로봇의 Source Code ...58
• (1) Basic code ...58
• (2) LADDER code ...58
• 제3장 연구개발 수행결과 ...59
• 제1절 기술개발결과 ...59
• 1. 제품 개발품의 규격 ...59
• 가. 규격 ...59
• 나. 개발제품 이미지 ...60
• 다. 실물의 크기 ...60
• 라. 개발제품의 상세 설명도 ...61
• 2. 핵심부품의 사양 ...63
• 가. 제어 Unit ...63
• (1) PLC ...63
• (2) PLC용 Touch Panel ...63
• (3) PAD(HP iPAQ hx4700) ...64
• 나. Gyroscope ...65
• 다. Accelerometer(ADXL 311) ...66
• 제2절 각 모듈별 개발내용 ...67
• 1. 제어 Unit(PLC) ...67
• 2. Gyroscope ...67
• 3. Accelerometer(Tilt Sensor) ...67
• 4. Joint...68
• 5. wheel ...68
• 6. 적외선 Sensors ...69
• 7. 가스 Sensor ...69
• 8. DC모터 드라이버 ...69
• 9. 로봇(로빈) 주 모터 ...70
• 10. 로봇(로빈) 손 및 손목 Moter ...70
• 11. 배터리 ...70
• 12. 팔 모듈 ...71
• 13. 로봇(로빈) Arm ...71
• 14. 로봇(로빈) 손 ...72
• 15. 로봇(로빈) Platform ...72
• 16. 로봇(로빈) 뒷면 ...73
• 17. 로봇(로빈) Cover ...74
• 18. 영상인식 모듈을 장착한 PDA ...74
• 19. 로봇(로빈) 제어에 필요한 GUI를 설치한 PDA ...75
• 20. Two-wheel 구동부 모듈 ...75
• 제3절 개발제품의 평가 ...76
• 1. 목표대비결과 ...76
• 가. 성능 ...76
• 나. 기능 ...76
• 2. 기존 기술과의 비교 ...77
• 3. 성능평가 ...77
• 가. 제어 Unit ...77
• 나. 제어기술 ...77
• 다. 다기능관절(Arm) ...77
• 라. Modular 방식 ...78
• 마. 무게(Size) 및 사용시간 ...78
• 제4장 결론 ...79
• 제1절 기술개발의결과 ...79
• 1.기술개발 ...79
• 2. 활용분야 ...79
• 제2절 기대효과 ...79
• 1. 기술적 측면 ...79
• 2. 경제적 측면 ...80
• 제3절 상용화 계획 ...80
• 1. 상용화 점검내역 ...80
• 2. 제품 및 서비스 예상 수요자(층) ...80
• 3. 상용화를 위한 추가비용 ...81
• 4. 추가 개발과제 ...81
• [별첨자료] ...82
• 1. 개발제품의 전체 도면 ...83
• 2. Body 도면 ...102
• 3. 2wheel 주행 및 응용 프로그램 Source Code ...110
• 4. PDA용 영상인식 Source Code ...143
• 5. 로봇 리모콘 PDA제어 Source Code ...185
• 6. PLC제어 LADDER Source Code ...231
• 7. 연구개발과정에서 추출된 지적재산권 ...252
• 8. 모듈형 부품 응용 예 ...281