4족 로봇의 안정적인 갤로핑을 위한 실시간 타원궤적 생성

Abstract

다리를 가진 뛰는 로봇은 스프링이 장착된 도립진자로 간략화 할 수 있고 진자의 무게 중심 궤적은 지면에 던져진 공의 운동으로 유사하게 되므로 스윙할 때의 다리의 운동과 지면과 지지할 때의 다리의 운동은 안정도에 매우 중요한 부분이다. 기존의 다리의 궤적을 만드는 방법은 쉽게 작업공간을 벗어나게 하여 로봇의 보행을 불안정하게 만든다. 본 논문은 4족 보행의 안정적인 뛰기를 위해 타원 궤적 생성을 제안하고 지면 접촉할 때의 접촉각도 및 속도를 변화시켜 로봇의 속도 및 안정적인 보행을 할 수 있도록 하였다. 다리에 힘 정보와 타원 궤적을 통하여 몸체의 균형을 항상 유지 할 수 있는 알고리즘을 개발 하였다. 제안된 이론을 바탕으로 4족 로봇의 연속적인 컴퓨터 시뮬레이션으로 갤로핑 보행을 실시하여 제안된 방법이 효과적임을 보였다. 연구에서 제안된 궤적 생성 방법은 다리를 이용한 보행 로봇의 궤적 생성에 있어서 기존 방법의 문제점을 해결하고 간단하면서도 효과적인 방법으로 여러 분야에 활용될 수 있을 것이다.; Despite the fact that a running legged robot can be simply modeled by a spring loaded inverted pendulum and that the trajectory of its center of gravity is approximated as a ball on the rebound, the motions of its swinging leg and supporting leg are very important to run stably. In many previous works, trajectories of legs could easily deviate from their workspace of legs and thus make the robots unstable. In this paper, for stability in running, we propose a method to generate trajectories of legs based on an ellipse and to modify ellipse angles and angular velocities of the legs during touchdowns and take-offs depending on the running speed. To obtain stable galloping, the center of the ellipse is translated by force a feedback control and thus the robot can have the stable galloping on the flat and uneven surfaces. To evaluate the performance and the effectiveness of this method, a series of computer simulations for a galloping 4-legged robot in the sagittal plane are performed. Their results show that the proposed method is effective in generating the stable galloping locomotion.