초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
기동성이 향상된 이족 보행 로봇을 개발하고 실험을 통해 순환궤도 안정화 기법의 성능을 검증함.

◼ 전체 내용
우리는 이족 로봇이 신속하고 효율적으로 움직일 수 있는 방법을 제시한다. 이족 로봇과 같은 비선형 하이브리드시스템은 이동 중에 다양한 phase가 나타나고 시스템의 자유도가 높기 때문에 자세를 안정화하기가 쉽지 않다. 본 과제에서는 이족 로봇이 리밋 싸이클이라 불리는 동적 폐루프 궤도를 형성하는 점에 착안하여 ‘순환궤도 안정화 기법’을 개발하였다. 로봇의

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
기동성이 향상된 이족 보행 로봇을 개발하고 실험을 통해 순환궤도 안정화 기법의 성능을 검증함.

◼ 전체 내용
우리는 이족 로봇이 신속하고 효율적으로 움직일 수 있는 방법을 제시한다. 이족 로봇과 같은 비선형 하이브리드시스템은 이동 중에 다양한 phase가 나타나고 시스템의 자유도가 높기 때문에 자세를 안정화하기가 쉽지 않다. 본 과제에서는 이족 로봇이 리밋 싸이클이라 불리는 동적 폐루프 궤도를 형성하는 점에 착안하여 ‘순환궤도 안정화 기법’을 개발하였다. 로봇의 이동 경로가 리밋 싸이클에 수렴하도록 제어함으로써 신속하고 효율적인 움직임을 구현하고 시스템을 안정화한다. 로봇을 개발할 때에는 발이 지면에 닿을 때마다 발생하는 충격을 고려하여 엑츄에이터를 설계하였다. 그리고 실시간 자세 제어가 가능하도록 전장부를 구성하였고 4자유도를 갖는 이족 로봇 하드웨어 시스템을 완성하였다. 이족 로봇이 2차원 평면상에서 보행할 수 있도록 실험 환경을 제작하였고, 순환궤도 안정화 기법을 실제 로봇에 적용하여 실험을 수행하였다. 결과로써 비록 이족 보행을 안정화하는 실험에는 성공하지 못하였지만 그동안의 보완 활동을 통하여 실패 원인을 분석하였고 해결해야 할 과제를 파악하였다. 향후 회복경로 생성 알고리즘이 추가되면 실험에 성공할 수 있을 것으로 판단된다.

□ 연구개발성과
○ 순환궤도 안정화 기법 완성: 이족 로봇이 신속하게 움직이도록 경로를 생성할 수 있고 이러한 동적 폐루프 경로를 안정화함. 그리고 시스템의 basins of attraction을 크게 확장시키는 성과를 시뮬레이션으로 확인함.
○ 엑츄에이터 설계, 제작 및 실험: 싸이클로이드 감속기 사용으로 충격에 강인한 맞춤형 엑츄에이터 모듈을 직접 개발하였고 실험을 통해 성능을 확인함.
○ 이족 로봇 설계 및 제작: 2차원 평면상에서 보행이 가능한 높이 1 m, 무게 약39 kg인 4자유도 이족 로봇을 완성함. Yawing 동작을 구속하며 움직일 수 있도록 실험 환경을 제작함.
○ 이족 보행 실험: 시뮬레이션 상에서는 안정적인 보행 결과를 얻었으나 실제 로봇 실험에서는 아직 만족스러운 결과를 얻지 못함. 과제종료 이후에도 계속해서 보완 연구를 진행중임.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 향후 성공적으로 과제가 마무리되면 신속하고 효율적으로 움직이는 휴머노이드 로봇 개발에 적용 가능함.
○ 재난재해 현장을 포함한 다양한 인간의 작업을 대체하는데 활용함. 위험하거나 사람들이 기피하는 힘든 작업에 활용함으로써 인간과 로봇이 공존하며 발전할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 필요성 ... 4
• 2) 수행하고자 했던 가설 ... 4
• 3) 최종목표와 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 순환궤도 안정화 기법 개발 (1년차: 2018.11. ~ 2019.10.) ... 5
• 2) 엑츄에이터 모듈 개발 (2년차: 2019.11. ~ 2020.10.) ... 7
• 3) 엑츄에이터 모듈 실험 (2년차: 2019.11. ~ 2020.10.) ... 9
• 4) 이족 로봇 하드웨어 개발 (3년차: 2020.11. ~ 2021.10.) ... 11
• 5) 이족 보행 실험 (3년차 + 연장기간 6개월 + 추가기간 : 2020.11. ~ 2022.6.) ... 18
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 22
• 1) 연구수행 결과 ... 22
• 2) 목표 미달 원인과 보완활동 ... 23
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 27
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 27
• 1) 활용분야 및 활용방안 ... 27
• 2) 기업화, 기술이전 ... 27
• 3) 타 연구 응용 ... 27
• 6. 참고문헌 ... 27
• 끝페이지 ... 28