이족보행로봇의 평형유지 및 이동 메커니즘 = Walking Biped Robot Maintenance Stability and Walking Mechanism

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This treatise explanation to make a mechanical construction of biped robot related on walking trafectory. And also make a control board have to do mechanical construction to walking. The control board having communication with personal computer base on GUI program.
To presentation 7model this is a point during continuity walking trafectory. This 7model base on ZMP(Zero Movement Point) calculation and implementation walking.
Use 3D acceleration sensor for stability when during stop and walking. This sensor make more stability, more easily contorl biped robot for walking.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 이족보행로봇과 관련하여 보행에 필요한 기계적 구조물을 제작하고 제어하기 위한 보행제어시스템을 설계하였다. 또한, PC와 연결하여 실시간으로 이족보행로봇의 상태를 모니터링하고 각종 파라미터를 변경하기 위한 GUI기반 프로그램을 제작하여 이족보행로봇을 제어 할 수 있도록 하였다.
보행패턴 7가지 모델은 ZMP 계산을 통해 생성, 적용하여 이족보행로봇의 보행을 구현하였다. 가속도센서와 방위각을 이용하여 실시간 자세제어를 위해 통해 정지상태 및 보행중 로봇의 허리면의 지면과 평형을 유지하도록 설계 및 검증 하였다.
실험결과 이족보행로봇에 가속도센서를 이용하여 제어함으로서 정지시나 보행중의 지면의 변화에 대한 안정성 및 보행시 평형이 유지되는 결과가 발생하였다. 이에 따라 이족보행로봇의 정지시와 보행중의 지면에 기울기 변화에 대한 제어를 한층 안정적으로 만들 수 있게 되었다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 2. 이족보행로봇 모델 및 평형유지 방법 = 3
• 2.1 인간의 보행형태 및 특징 = 3
• 2.2 평형유지 = 3
• 2.3 ZMP를 이용한 보행패턴 생성 = 6
• 2.3.1 이족보행로봇의 보행패턴 = 6
• 2.3.2 ZMP의 개념 = 6
• 2.3.3 발의궤적 생성 = 7
• 2.3.4 허리궤적 생성 = 9
• 2.3.5 보행패턴 = 10
• 3. 이족보행 로봇의 시스템 설계 = 13
• 3.1 이족보행로봇의 기구구조 = 13
• 3.2 센서 및 출력모터 = 15
• 3.3 전원구성 및 MCU(Micro Control Unit) = 20
• 3.4 이족보행로봇과 컴퓨터 통신 구성 = 20
• 3.5 소프트웨어 구성 = 20
• 4. ZMP를 이용한 평형유지 및 이동 매커니즘 = 24
• 4.1 평형유지 = 24
• 4.1.1 발목각도의 보정 = 24
• 4.1.2 기울기센서를 이용한 보정 = 25
• 4.2 ZMP를 이용한 보행패턴 생성 = 26
• 4.3 가속도센서를 이용한 보정 = 27
• 5. 실험 및 결과고찰 = 29
• 5.1 가속도센서에 의한 전·후 기울기에 대한 자세제어 = 29
• 5.2 보행패턴 생성 = 31
• 5.3 기울기 센서를 이용한 보정 제어 = 36
• 6. 결론 = 43
• 참고문헌 = 44
• Abstract = 46