다관절 로봇의 다중 접촉 상태에서의 동작제어 기술 개발

Overview :

비정형화된 인간의 생활 환경에서 작업을 수행하기 위해 양팔형 로봇, 인간형 로봇, 4족 로봇 등과 같은 다관절 로봇이 많이 사용되는데, 이 때 인간이나 환경과의 다중 접촉 상황에 대한 고려가 필수적이다.

다중 접촉 상황에서 다관절 로봇을 제어하기 위해 일반적으로 위치 기반 제어가 많이 사용되는데, 불균일하고 불확실한 비정형의 환경에서 발생하는 다양한 접촉에 대응하기 위해서는 접촉 센서, 힘-토크 센서 등의 사용이 필수적이다. 이러한 센서들은 측정된 정보들을 사용하기 위한 별도의 알고리즘이 요구되고, 로봇의 제어대역폭이 센서 성능에 의해 제한되며, 빠른 속도로 발생하는 외란에 유연하게 대응하기 어려운 한계점이 존재한다. 반면 토크 기반 제어는 위치 기반 제어에 비해 유연하기 때문에 안정적으로 접촉을 유지하는 측면에서 강점을 지니며, 센서 의존도 또한 낮다. 반면 모델 오차나 관절 마찰, 탄성 등으로 인해 토크 계산이나 전달이 어렵기 때문에 위치 추종 능력은 떨어지는 단점이 있다.

본 과제에서는 다중 접촉 상황에서 로봇의 움직임 및 접촉력 분배를 동시에 제어할 수 있는 토크 기반의 제어 프레임워크를 개발한다. 토크 제어의 장점을 이용해 예측하지 못한 외란에 유연하게 대응할 수 있으며, 접촉 상황은 능동적 접촉 인지 방법을 통해 예측한다. 또한 토크 제어의 정확성을 증가시키기 위해 로봇의 동적 물성치와 같은 파라미터를 정밀하게 추정하고, 관절 마찰이나 통신 지연 등에 따른 문제를 분석하고 해결하기 위한 방안을 연구한다.

Key research :

  • 다관절 로봇
  • 토크 제어
  • 다중 접촉 상황
  • 접촉력 분배

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