지면 기울기 추정에 기반한 방사형 4족 로봇의 전신 최적 자세 제어 (Whole-Body Optimal Posture Control of Radial-Type Quadruped Robot based on Ground Slope Estimation)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 48권 / 10호 / 651 ~ 661페이지
· 저자명 : 이상헌, 김정엽

초록

산업 현장, 재난 환경 같은 위험한 환경에서 사람을 대체하기 위해 4족 보행 로봇들이 활발히 연구되고 있다. 하지만, 여전히 배터리 용량 문제가 존재하여 이를 모터 토크 최적화로 완화하는 노력을 하고 있다. 본 논문에서는 모터 토크 최적화 방법으로 지면 경사에 따른 방사형 4족 로봇의 전신 최적 자세 제어를 제안한다. 제어 전략은 3가지 단계로 구분된다. 1) IMU와 다리 기구학 정보로 지면의 경사를 추정한다. 2) 추정된 지면 경사를 기반으로, 관절 토크 제곱 합 최소화 최적 자세를 생성한다. 3) 중심 역학 기반 quadratic programming(QP)을 이용해 자세를 유지하기 위한 발끝 힘을 계산하여 whole-body control (WBC)을 통해 목표 발끝 힘과 관절 자세를 유지한다. 최종적으로, 자체 개발한 방사형 4족 로봇인 ST-Quad를 이용하여 시뮬레이션에서 제안한 전략이 지면 경사에 따른 최적 자세임을 검증하였다.

영어초록

Quadruped walking robots are being examined to replace humans in dangerous environments such as disaster areas. However, given a battery capacity problem with robots, efforts are being made to optimize motor torque. In this study, as an optimization method, we propose the whole-body optimal posture control of a radial-type quadruped robot based on the ground slope. The control strategy has three stages: 1) Estimate the ground slope from IMU and leg kinematics information; 2) Based on the estimated slope, generate an optimal posture for minimizing the sum of squares of joint torque; and 3) Use centroidal dynamics based quadratic programming(QP) to calculate foot force to maintain posture and maintain reference foot force and joint posture via whole-body control(WBC). Finally, ST-quad, a self-developed radial-type quadruped robot, was used to verify that the strategy proposed in the simulation was the optimal posture based on the ground slope.

참고자료

· 없음