초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 인간-로봇 상호작용에 특화된 신개념 축형 Series Elastic Actuator [Coaxial Damping Serial Elastic Actuator (CODSEA)]가 내장된 모터팩 및 이를 이용한 제어 알고리즘 개발이 이루어짐. 구동축에 내장된 CODSEA를 이용하여 안정화된 Torque 전달력과 향상된 과부하 저항 또는 외부 충격 흡수 성능을 제공하는 일체형 구동시스템을 설계하였다. 내장된 CODSEA를 이용하여 인간-로봇의 상호작용 시강성 차이에서 발생하는 물리적 문제들의 효과적인 해결

□ 연구개요
본 연구에서는 인간-로봇 상호작용에 특화된 신개념 축형 Series Elastic Actuator [Coaxial Damping Serial Elastic Actuator (CODSEA)]가 내장된 모터팩 및 이를 이용한 제어 알고리즘 개발이 이루어짐. 구동축에 내장된 CODSEA를 이용하여 안정화된 Torque 전달력과 향상된 과부하 저항 또는 외부 충격 흡수 성능을 제공하는 일체형 구동시스템을 설계하였다. 내장된 CODSEA를 이용하여 인간-로봇의 상호작용 시강성 차이에서 발생하는 물리적 문제들의 효과적인 해결방안을 제공하여 향상된 인간의 동작 의도 파악을 구현하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
과제 제안 시 작성된 연구 목표를 본 과제에서 모두 달성하였으며, 연구 목표 이상의 성과를 달성한 항목도 있음. CODSEA 모터팩을 설계 및 실제 제작하여 성능을 검증하였고, 인간-로봇 상호작용 알고리즘을 구축하여 상용 로봇을 사용해 제어 성능을 검증하였다. 제안된 사람 의도 파악 성능 지표 역시 여러 실험을 통해 그 효과를 검증하였다. 1차년도의 설계 목표 5개, 2차년도의 제어목표 5개, 3차년도의 통합 및 제어 목표 3개를 모두 달성하였고, 통합 시스템에서도 각 요소기술의 성능과 시스템의 성능이 모두 목표를 달성함을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
사람과 로봇의 협업 효율 개선을 통해 산업 현장에서의 생산성을 향상, 생산품의 가격 경쟁력을 확보 가능함. 다양한 상황에서 다양한 작업을 수행할 능력을 충족하며, 협업 로봇의 직접 교시를 통하여 수행할 수 있는 작업의 다양성을 증대시킴으로써 산업 현장에서 협업 로봇의 유연한 활용이 이루어지지 않는 문제를 극복 가능함. 작업 시 사람의 물리적, 심리적 특징을 활용하여 작업자의 동작 의도를 빠르고 정확하게 파악하여 인간-로봇 상호작용의 제어성능을 향상함. 산업용 로봇과 더불어 다양한 로봇의 직관적인 제어에 활용함으로써 산업 현장뿐만 아니라 서비스, 재활 및 차세대에 있을 가정 로봇 등의 보편화를 앞당김.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ① 본 연구의 목표 ... 4
• ② 본 연구로 인한 산업 응용 기대효과 ... 4
• ③ 본 연구 적용 예시: 협동 로봇 직접 교시 작업 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• ① 인간-로봇 협업에서 운용되는 로봇 시스템의 제어 용이성을 위한 기계적 특성 분석 ... 4
• ② 제어 안정성 및 사람의 안전성 확보를 위한 Compliance/Damping 요소가 내장된 동력 전달 메커니즘 개발 ... 5
• ③ 인간-로봇 상호작용 시 인간 의도 이외 외란의 필터링이 가능한 동력 전달 메커니즘 개발 ... 5
• ④ 모터, 감속기, 센서, 트렌스미션 장치가 통합된 컴팩트 모터 팩 개발 ... 5
• ⑤ 사람의 물리적 특성이 인간-로봇 상호작용 시스템에 미치는 영향의 이론적 분석 ... 6
• ⑥ 인간-로봇 상호작용에서의 제어 안정성 판단 기준 구축 ... 6
• ⑦ 인간-로봇 상호작용에서 제어 안정성 유지를 위한 가변적 damping 알고리즘 연구 ... 7
• ⑧ 다축 로봇 구성의 공간 집약적 효율을 높일 수 있는 다축 모터 팩 개발 ... 7
• ⑨ 안정성 향상 알고리즘을 활용한 모터 컴플라이언스 제어 성능의 검증 ... 7
• ⑩ 사람의 동작 의도 파악 성능 지표 개발 ... 8
• ⑪ 인간의 물리적 특성을 실시간으로 적응할 수 있는 실시간 보상 알고리즘 연구 ... 8
• ⑫ 인간-로봇 상호작용에 특화된 다축 로봇 시스템 구축 및 제어 성능향상 검증 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 29