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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서기성
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 서경대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수0
이 논문의 연구 히스토리 (10)
2014
2013
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인간의 움직임을 모방하는 휴머노이드 로봇의 동작 생성에 대해서 최근 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 특히, 휴머노이드 로봇의 보행은 높은 난이도의 문제로서, 전문가가 복잡한 설계과정을 통해 발끝 궤적을 직접 사전에 설계하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 사전에 설계된 궤적은 고정되어 있으므로, 지형 변화에 적응적으로 대처하기가 어렵다. 이를 보완하고자 본 연구에서는 CPG(Central Pattern Generator)를 이용하여 매 시점 발끝 궤적을 자동적으로 생성할 수 있는 기법을 제안한다.
CPG 노드의 출력은 각 노드간의 가중치와 연결 관계에 의해 비선형적인 주기 파형을 생성한다. 이는 발끝 궤적이 CPG의 진동적인 출력 신호의 맵핑 함수로 주어지기 때문이다. 이를 통해 환경에 적응적인 궤적을 생성할 수 있는 토대를 마련할 수 있다.
본 논문에서는 발끝 궤적과 피드백에 대한 CPG 네트워크를 구성하여, 환경에 대한 영향을 실시간으로 반영하는 자동적인 보행 패턴 생성 기법의 효율성을 검증하기 위해, ODE 기반의 Webots 시뮬레이션 환경에서 휴머노이드 로봇 Nao를 이용하여 실험을 수행하였다. 먼저 평지 지형에 대해 사람이 직접 사전에 설계하는 방식의 걸음새와 제안한 기법을 이용한 걸음새를 비교 및 성능과 특성을 분석하고, 경사 지형에 대해 피드백을 적용하지 않은 CPG 기반 걸음새와 피드백을 적용한 CPG 기반 걸음새를 비교 및 성능을 확인하고 분석하였다. 결과적으로, CPG를 이용하여 실시간 및 자동적인 보행 궤적을 생성하는 것을 확인할 수 있었고, 경사 지형의 실험을 통해 적응적인 보행을 확인하였다.
CPG 노드의 출력은 각 노드간의 가중치와 연결 관계에 의해 비선형적인 주기 파형을 생성한다. 이는 발끝 궤적이 CPG의 진동적인 출력 신호의 맵핑 함수로 주어지기 때문이다. 이를 통해 환경에 적응적인 궤적을 생성할 수 있는 토대를 마련할 수 있다.
본 논문에서는 발끝 궤적과 피드백에 대한 CPG 네트워크를 구성하여, 환경에 대한 영향을 실시간으로 반영하는 자동적인 보행 패턴 생성 기법의 효율성을 검증하기 위해, ODE 기반의 Webots 시뮬레이션 환경에서 휴머노이드 로봇 Nao를 이용하여 실험을 수행하였다. 먼저 평지 지형에 대해 사람이 직접 사전에 설계하는 방식의 걸음새와 제안한 기법을 이용한 걸음새를 비교 및 성능과 특성을 분석하고, 경사 지형에 대해 피드백을 적용하지 않은 CPG 기반 걸음새와 피드백을 적용한 CPG 기반 걸음새를 비교 및 성능을 확인하고 분석하였다. 결과적으로, CPG를 이용하여 실시간 및 자동적인 보행 궤적을 생성하는 것을 확인할 수 있었고, 경사 지형의 실험을 통해 적응적인 보행을 확인하였다.
목차
Ⅰ. 서론 1Ⅱ. 휴머노이드 로봇 32.1. 휴머노이드 Nao 32.2. 기구학 42.2.1. 정기구학 52.2.2. 역기구학 72.3. 일반적 발끝 궤적 설계 10Ⅲ. CPG 기반 휴머노이드 걸음새 133.1. CPG의 개요 133.2. CPG 기반 휴머노이드 걸음새 생성 163.2.1. CPG 네트워크 설계 163.2.2. Feedback 구성 173.2.3. 발끝 궤적 설계 20Ⅳ. 실험 및 결과 244.1. 시뮬레이션 환경과 로봇 모델링 244.2. 평지 보행 274.2.1. 사전에 설계한 걸음새와 CPG 기반 걸음새 비교 274.2.2. CPG 기반 생생 궤적에 대한 파라미터 변화 분석 294.3. 경사 지형 보행 32Ⅴ. 결 론 38참고문헌 40
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