인간동작 모방을 위한 휴머노이드 로봇의 안정적인 전신동작 생성

Abstract

최근 인간에게 유용한 서비스를 제공하고자 하는 인간형 로봇의 개발사례가 많아지고 있다. 인간에게 서비스를 제공할 때 인간형 로봇은 인간과의 의사 소통을 원활히 하여야 한다. 인간이 로봇과 의사 소통 도중, 사람 같지 않은 로봇의 동작에 대해 거부감을 느낄 것은 당연할 것이고, 그 의미를 이해하는데 혼란이 생겨 전혀 예상치 못한 행동을 할 수도 있을 것이다. 때문에 인간형 로봇의 행동은 인간이 보기에 자신들처럼 자연스럽고 예측 가능해야 한다. 인간다운 동작을 생성하기 위해서, 인간형 로봇은 인간의 외형적 움직임과, 운동학적 경향을 흉내내어야 한다. 본 연구에서는, 인간형 로봇이 인간의 전신동작을 모 방하는 전 과정을 소개한다. 인간의 동작은 모션캡쳐시스템을 통하여 획득할 수 있다. 획득된 ㅇ니간으 ㅣ동작은 인간과 로봇의 기구학적 차이를 고려하여 인간형 로봇에 맞게 변환된다. 최적화 기법을 이용하여 인간 모델을 개발하였다. 제안된 인간 모델을 이용하면 인간의 ZMP 궤적을 획득할 수 있다. 획득된 인간 ZMP 궤적을 모방하면서 안정성확보를 최대화 할 수 있는 인간형 로봇의 ZMP 궤적을 생성하였다. 목표 ZMP 추종을 위한 빠른 동작 변형 방법을 이용하여, 획득된 안정적인 ZMP를 추종하는 인간형 로봇의 전신동작 궤적을 생성하였다. 예제 동작을 KIST 인간형 로봇 MAHRU에 적용시켜 보았으며, 그 성능을 확인할 수 있었다.; During the communication and interaction with a human using motions or gestures, a humanoid robot needs not only to look like a human but also to behave like a human to make sure the meanings of the motions or gestures. To generate human-like behavior, the humanoid have to imitate the human kinematic movements and dynamic tendency. In this work, a method for a humanoid robot to imitate human whole body motions, is presented. Human motions are acquired using a motion capture system. The motions are converted to the humanoid robot considering kinematic differences. For the conversion, a simple model is first developed using optimization scheme and the human motion capture data. Using the simple human model, a stable ZMP trajectory for a humanoid robot is computed to imitate a ZMP trajectory of a human. The computed ZMP trajectory is used as the desired trajectory to control the humanoid robot in real time for dynamic balance. A human whole-body motion is converted and used to examine the feasibility of the proposed method.