일반기술

인간형 로봇의 안정성 기반 보행 제어 방법

- 본 기술은 인간형 로봇의 효율적 보행 제어를 위한 알고리즘의 개발을 목적으로 한다. 본 기술은 보행을 위한 무게중심(CoM), 영 모멘트 위치(ZMP) 궤적 생성 기법, 무게중심 자코비안을 사용한 전신 공조 기법, ZMP 제어를 통한 외란에 강인한 균형 제어 기법 등을 제공한다. 본 기술은 인간형 로봇의 보행에 중점을 두고 개발되었으나, 팔 동작 등 보행과 연관이 없는 기존의 동작 생성 방식 및 제어 방식에 대해서도 최소한의 수정으로 적용 가능하며, 본 기술의 결과와 기존 방식의 결과를 동시에 적용할 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한 본 기술의 경우, 인간형 로봇뿐만 아니라 다양한 형태의 로봇의 균형제어에도 응용이 가능하다. 종래 기술의 단점 - 기존의 보행 기술은 보행 동작 자체에 중점을 두고 개발하였다. 따라서 보행 이외의 동작을 할 경우, 보행 제어가 아닌 다른 동작 제어 기법을 사용하여야 한다. 또한, 동작 생성시 인간형 로봇의 균형을 고려한 동작 생성 기법을 사용하여야 한다. 기술의 우수성 - 인간형 로봇의 균형 제어를 위해 전신 공조 기법(whole-body coordination)을 사용하고 있다. 전신 공조 기법은 인간형 로봇의 일부분, 즉, 팔 혹은 다리의 동작이 발생하면 동작이 주어지지 않은 다른 부분의 동작을 자동적으로 생성하여 몸전체의 균형을 잡게 된다. 따라서 본 기술의 균형 제어 기법은 기존의 다양한 동작 생성 기법과 동시에 사용할 수 있으며, 동작 생성시 균형에 관한 고려를 하지 않아도, 자동으로 균형 제어가 가능하다. 이 기술은 보행 제어와 다른 동작 제어 모두에 적용 가능하다. - 본 기술에서는 ZMP를 사용한 균형 제어기를 전신 공조 기법에 적용하여, 외란에 강인한 특성을 나타낸다. 본 제어 방식은 전신 공조 기법 사용시, 능동적인 ZMP 제어를 하여, 보행 및 다양한 동작에 적용할 수 있도록 하였다. 기술 요약 - 많은 보행 기법의 경우, 보행시 미리 만들어진 패턴 데이터를 사용하여 실시간 제어시 제어 알고리즘을 통해 균형 제어 및 보행 제어를 하게 된다. 본 기술의 경우, 제어 상황에 따라, 패턴을 실시간으로 생성하여 제어하게 되므로 보다 안정적인 보행제어가 가능하다. 국내외 시장 규모 - 국내: 100억 이상- 국외: 1억불 이상 사업성 - 이족 보행 로봇(인간형 로봇)의 경우, 시장의 형성은 거의 이루어 지지 않은 상태이나, 대학생 들을 중심으로 한 마니아 계층의 소형 이족 보행 로봇의 시장은 지속적인 성장을 하고 있다. 소형 이족 보행 로봇의 경우, 하드웨어 상의 구현 문제 등으로 기존 연구자들이 개발한 다양한 알고리즘의 적용이 본격적으로 진행되지는 않고 있다. 혼다 등에서 개발한 대형 이족 보행 로봇의 경우, 아직 시장의 형성이 이루어 지지 않고 있는 상황이다. - 로봇 제어 알고리즘으로 다음과 같은 로봇 혹은 유사 형태의 기구의 제어 기법으로 적용 가능하다. 1) 인간형 휴머노이드: 모든 형태의 인간형 휴머노이드의 제어시 적용 2) 다족 로봇: 4족, 6족 등 2족 이상의 다족 로봇에 적용 가능 3) 모바일 메니퓰레이터: 바퀴 구동 형식의 로봇에 팔 혹은 인간형 로봇의 상체가 장착된 형태의 로봇 4) 애니메이션: 게임이나 그래픽스 등에서 사람 등의 동작을 형상화 할 때, 본 기술을 적용하면 일부의 동작 생성만으로 자연스러운 전체 동작을 얻을 수 있다.