4족 로봇의 에너지 효율 향상을 위한 허리 모션이 추가된 보행 패턴 생성 알고리즘 (Walking Pattern Generation Algorithm with Waist Motion for Improving Energy Efficiency of Quadruped Robot)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 43권 / 4호 / 241 ~ 252페이지
· 저자명 : 김창휘, 김정엽

초록

본 논문은 4족 로봇의 보행 시 에너지 효율 향상을 위해서 허리 움직임이 추가된 보행 패턴 생성 알고리즘에 대해서 서술하였다. 최근 개발된 대부분의 4족 로봇들은 허리 관절이 없는 형태를 취하고 있어, 실제 4족 보행 동물과 비교하였을 때 보행이 부자연스러울 뿐만 아니라 낮은 몸통 자유도로부터 에너지 효율이 좋지 않은 문제를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 연구에서는 기존의 4족 로봇들과 달리 허리 관절이 추가된 4족 로봇의 보행 패턴 생성 연구를 수행하였다. 우선, 실제 개의 보행 데이터를 참고하여 필요한 보행 파라미터들의 선정 및 발 궤적을 생성하였고, 보행 안정성 유지를 위해 프리뷰 제어(Preview control)를 이용한 몸통 무게 중심 위치 궤적을 생성하였으며, 동물 모방성과 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 허리 모션 생성 전략을 통합하여 4족 보행 패턴 생성 알고리즘을 구현하였다. 최종적으로 4족 보행 로봇의 보행 안정성 유지 및 에너지 효율 향상을 Webots 동역학 시뮬레이터를 이용하여 검증하였다.

영어초록

This paper deals with a walking pattern generation algorithm with waist motion for improving the energy efficiency of a quadruped robot. Most quadruped robots without a waist joint have problems that walking is unnatural compared with quadruped animals, and their energy efficiency is low owing to the limited degrees-of-freedom of the body. To solve these problems, we studied the walking pattern generation of a quadruped robot with a waist joint. First, we selected walking parameters and generated foot trajectories by referring to the actual walking data on a dog. Second, we generated the body trajectory using the preview control to maintain walking stability. Third, we realized a quadruped walking pattern generation algorithm by integrating a waist motion generation strategy capable of improving energy efficiency and animal mimicry. Finally, the walking stability and energy efficiency improvements of the quadruped robot were verified through the Webots dynamics simulator.

참고자료

· 없음