A Research on Ball-Balancing Robot

볼 벨런싱 로봇에 관한 연구

The purpose of this paper is to develop a module capable of all-directional driving different from conventional wheeled robots, and to solve the problems of the conventional mobile robot with side driving performance degradation, It is possible to overcome the disadvantages such as an increase in the time required for the unnecessary driving. The all - direction spherical wheel drive module for driving a ball - balancing robot is required to develop a power transfer mechanism and a driving algorithm for driving the robot in all directions using three rotor casters. 3DoF (Axis) A driver with built-in forward motion algorithm is embedded in the module and a driving motor module with 3DoF (axis) for driving direction and speed is installed. The movement mechanism depends on the sum of the rotation vectors of the respective driving wheels. It is possible to create various movement directions depending on the rotation and the vector sum of two or three drive wheels. It is possible to move in different directions according to the rotation vector field of each driving wheel. When a more innovative all-round spherical wheel drive module for forward movement is developed, it can be used in the driving part of the mobile robot to improve the performance of the robot more technically, and through the forward-direction robot platform with the drive module Conventional wheeled robots can overcome the disadvantage that the continuous straightening performance is lowered due to resistance to various environments. Therefore, it is necessary to use a full-direction driving function as well as a cleaning robot and a mobile robot applicable in the Americas and Europe It will be an essential technology for guide robots, boarding robots, mobile means, etc., and will contribute to the expansion of the intelligent service robot market and future automobile market.

본 논문의 내용은 기존의 차륜식 로봇과는 차별화된 전-방향 구동이 가능한 모듈 개발을 통하여, 기존 모듈의 이동로봇이 가지는 단점인 측면주행성능 저하, 단순 작업주행 경로, 회전-직진 반복 주행으로 인한 불필요한 주행소요시간의 증대 등의 단점을 극복할 수 있을 것이다. 볼-벨런싱 로봇을 구동하기 위한 전-방향 구형휠 구동모듈은 3개의 로터캐스터를 이용한 로봇의 전-방향으로 구동하기 위한 동력전달 메커니즘과 주행을 위한 알고리즘 개발이 요구된다. 3DoF(축) 전-방향 이동 알고리즘이 내장된 드라이버가 모듈에 내장되고, 주행 방향 및 속도를 위한 3DoF(축)의 구동 모터 모듈이 장착된다. 이동 메커니즘으로는 각 구동바퀴의 회전 벡터 합에 따른다. 두 개 또는 세 개의 구동바퀴의 회전과 벡터 합에 따른 다양한 이동방향을 만들어 낼 수 있다. 각 구동바퀴의 회전 벡터장의 여하에 따라 다른 방향으로도 이동이 가능하다. 전-방향 이동을 위한 보다 혁신적인 전-방향 구형휠 구동모듈이 개발되면, 이동로봇의 구동부에 사용되어 로봇의 성능을 기술적으로 좀 더 향상시킬 수 있으며, 구동모듈이 적용된 전-방향로봇 플랫폼을 통하여 기존 차륜식 로봇의 경우 각종 환경에 대한 저항성으로 인해 연속 직진 성능이 저하되는 단점을 극복할 수 있어서 미주, 유럽과 같은 환경에서 적용될 수 있는 청소로봇, 이동로봇뿐만 아니라 전-방향 주행 기능이 요구되는 안내로봇, 탑승형 로봇, 이동수단 등에 필수적인 기술이 될 것이고 지능형서비스로봇 시장과 미래형 자동차시장의 확대에 기여할 수 있을 것이다.