초록 ▼

ㅇ 연구개요
본 연구에서는 다양한 실내 환경에서 만날 수 있는 대표적인 장애물인 계단이나 단등을 극복할 수 있는 변형 바퀴 메커니즘을 설계하고 이를 장착한 로봇 플랫폼의 안정적인 주행 및 등반을 보장할 수 있는 통합 제어기법을 개발했다. 개발된 변형 바퀴 메커니즘은 바퀴 반경방향 길이와 바퀴 로브의 각도를 조절할 수 있어 다양한 형태와 크기의 계단들을 극복할 수 있는 장점이 있다. 로봇 플랫폼의 안정적인 주행 및 계단등반을 위하여 주행 및 등반 모드의 역진자 기반 모델링을 수행하고 이를 기반으로 비선형 제어기와 모델예측제어기반

ㅇ 연구개요
본 연구에서는 다양한 실내 환경에서 만날 수 있는 대표적인 장애물인 계단이나 단등을 극복할 수 있는 변형 바퀴 메커니즘을 설계하고 이를 장착한 로봇 플랫폼의 안정적인 주행 및 등반을 보장할 수 있는 통합 제어기법을 개발했다. 개발된 변형 바퀴 메커니즘은 바퀴 반경방향 길이와 바퀴 로브의 각도를 조절할 수 있어 다양한 형태와 크기의 계단들을 극복할 수 있는 장점이 있다. 로봇 플랫폼의 안정적인 주행 및 계단등반을 위하여 주행 및 등반 모드의 역진자 기반 모델링을 수행하고 이를 기반으로 비선형 제어기와 모델예측제어기반의 통합 주행 전략을 제안하였다. 다양한 계단 및 장애물에 대하여 등반 실험을 수행하여 개발한 바퀴 메커니즘과 주행 전략의 등반성능을 검증 완료하였다.

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
- 1차년도 연구내용 및 결과
: 변형 바퀴 설계 변수 선정 및 메커니즘 탐색 (100%)
: 변형 바퀴로 등반 가능한 장애물 크기/형태에 대한 해석 및 데이터베이스화 (100%)
: 2 자유도 운동이 가능한 변형 바퀴 설계 및 제작 완료 (100%)
: 서비스 로봇을 위한 변형 바퀴 플랫폼 시제품 제작 및 등반 성능 검증 (100%)
: 주행 및 등반 모드에 따른 로봇의 동적 거동 분석 및 모델링 유도 (100%)
- 2차년도 연구내용 및 결과
: 다양한 구동 형태(2-wheel, 4-wheel, 6-wheel)의 소형 서비스 로봇용 모듈형 변형 바퀴 개발 (100%)
: 계단 크기를 실시간으로 정확하게 예측할 수 있는 알고리즘 개발 (100%)
: 인식된 계단에 맞게 실시간으로 바퀴 위치 및 형상 제어 알고리즘 개발 (100%)
: 편심 동역학을 고려한 변형 바퀴용 단일 모델 유도 및 검증 (100%)
: 비선형 제어기 기반의 서비스 로봇 플랫폼 자세 제어기 개발 (100%)
- 3차년도 연구내용 및 결과
: MPC 기반 통합 제어기법 개발 및 구현 (90%)
: learning 기반의 장애물 인식 및 등반 성능 검증 (80%)
: PC 기반의 제어 프로그램 구현 및 실내 주행/등반 실험 수행 (100%)
: 실제 건물 내에서의 로봇 플랫폼의 주행 및 등반 시연 (100%)

ㅇ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 과제에서 개발하는 벼형 바퀴 기반의 로봇 플랫폼은 다양한 크기와 형태의 계단 및 문턱 등의 장애물을 안정적으로 등반/하강할 수 있는 주행 플랫폼으로써 가정용 서비스 로봇 및 운반, 방범, 안내 등의 다양한 이동 로봇의 주행 플랫폼으로 활용할 수 있다. 또한 플랫폼 상부의 작업 유닛을 부착 및 교환하여 직접 작업 등을 수행 가능하며 향상된 장애물 적응력을 바탕으로 실외 환경에서도 적용할 수 있으며 힘들고 복잡한 작업 수행 등에 활용될 수 있다. 현재 후속연구를 추진 중이며 후속연구에서는 기제작된 메커니즘의 성능을 고도화하고 제어기법을 최신화하여 (비선형 모델을 위한 다모델 예측제어기법 및 인공지능 기반 제어기법 등) 이동 로봇의 주행 영역을 크게 확대하고 안정적 주행 성능을 보장할 수 있는 기술 개발에 주력할 예정이다.


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32