본 논문에서는 현재까지 나타난 휴머노이드 로봇의 문제점을 극복하고, 미래형 로봇의 발전방향인 "개방화", "네트워크화", "모듈화" 개념을 만족하는 새로운 구조를 설계하기 위한 인간 팔의 형태학적 신경학적 모델을 제시하고 이를 기반으로 한 휴머노이드 로봇 팔 설계 방법을 제시하였다.
21세기는 정보화 사회가 지향하는 전문 산업인력 양성에 대비하기 위하여 정보통신의 목적에 기반을 둔 반도체 설계 교육시스템의 개발이 필수적이다. 이를 위한 전자, 정보통신 분야의 전문기술 습득을 위하여, 마이크로로봇을 적용한 전공 모듈식 창업교육 시스템을 개발하고자 한다. 개발된 교육 시스템은 마이크로 로봇과 관련되 세부전공 모듈식 수업으로부터 마이크로 로봇에 적용한 정보통신 교육시스템에 이르기까지 셀제현장에서 적용할 수 있는 현장감 있는 시스템 설계능력을 배양 할 수 있다. 또한 사회에서 필요로 하는 산업체 주문형 기술인력을 양성하고, 산업현장에서 적용되는 시스템을 해석하고 설계에 이르는 반도체 설계의 창업교육 과정까지 이해할 수 있는 산업체 주문형 중견기술의 양성을 위한 새로운 교육프로그램의 개발로 확대되리라 기대한다.
과거부터 로봇의 실생활 활용에 관한 연구가 지속됨에 따라 현대사회에서 이전까지의 실험 환경에서 벗어나 사회 각 분야로의 진출이 지속적으로 시도 되고 있다. 하지만 로봇이 실제 환경에 적용되기 위해서 기존의 로봇 플랫폼 상용화의 가장 큰 단점으로 꼽히는 생산 비용과 인간 기준의 작업환경에서의 적응성 문제가 선결되어야 한다. 본 논문에서는 사람의 자유도와 크기를 따르는 이족보행 형태의 로봇을 제안하였으며, 엔코더를 포텐셔미터 접목모듈로 대체하여 높은 생산 단가를 절감하고, 파트 교체가 쉬운 모듈형 설계를 채택하여 로봇의 유지 보수비용을 절감 하였다. 최종적으로 크기와 모터의 배열이 다른 두 가지의 더미로봇에 보행패턴을 적용하여 안정성을 검증하였고, 본 논문에서는 제작된 실제 로봇들을 이용한 보행 패턴을 적용 및 보행 실험을 통하여 제안한 이족보행 로봇 적용가능성을 검증하였다.
In this study, we introduce new types of planar 2 degree-of-freedom robot modules resembling the musculoskeletal structure of the human arm with actuation redundancy. First, for the given actuator sizes the performance analysis for the manipulator with redundant actuation and without redundant actuation is performed with respect to maximum load handling capacity, maximum hand velocity, and maximum hand acceleration. Secondly an algorithm which decides optimal actuator sizes for the given operational performances is introduced, and the optimal actuator sizes for a robot module with four redundant actuation are obtained. The algorithms employed in this paper will be useful to analyze the robot performances and to determine the actuator sizes for general robot manipulators.
최근 산업용 로봇에서부터 청소 로봇과 지능형 서비스 로봇에 이르기까지 주행 기능을 갖고 있지만, 제한된 상황에서의 단순한 주행 기능이 거의 대부분이다. 로봇이 복잡한 환경에서 자율 주행 하기 위해서는 로봇의 위치인식이 되어야 가능하다. 지금까지 많은 기술들이 나와 있지만 비교적 고가의 장비로 구현되어야 한다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 IEEE 802.15.4a 기반에 CSS (Chirp Spread Spectrum) 방식의 RTLS를 로봇 위치추적에 사용함으로 낮은 가격에 로봇의 위치 추적이 가능한 방법을 제안한다. 이를 위해 RTLS 모듈을 제작하였고, 로봇의 위치제어에 사용하였다. RTLS를 적용한 로봇은 비용적인 측면에서 비교적 낮은 가격에 로봇의 현재 위치를 얻을 수 있는 장점을 가지며, 충돌감지 센서와 같은 센서를 통해 간편하게 지도를 작성할 수 있다는 장점이 있다. 또 앞으로 여러 대의 로봇을 동시에 사용하는 환경에서도 각각의 로봇이 위치를 인식하기 위해 드는 비용을 줄임으로 실제 저가의 로봇에 적용 가능할 것이다.
In this paper, a standard robot design methodology is suggested and a software architecture for modular robot is introduced. The robot is modularized by several functions, and the module is produced according to a standard proposal. Each module requires standard interface for communicate in distributed environments. Software architecture was developed to support distributed component environment, and application development support tools are developed for user convenience. Many robot softwares are developed in a library form so that, they are being used widely robot application software development. Also a device driver was developed for the mostly used sensor and actuator. It is verified that the modular robot can be applied in various fields through guide, errand and guard scenario.
Based on recent advances in technology, many robots are developed and they are used in a hazardous environment such as military operation, fire, and building collapse and so on. Among them, reconnaissance robot should be able to perform various missions which people can not do. So it needs the capability of moving with hiding its position on rough terrain, overcoming obstacles, and guaranteeing its efficiency of reconnaissance. For this reason there are in progress of researching biomimetic robots. Therefore in this paper we proposed robot mechanism, two modules based on the screw and wheel mechanism which mimic snake, and the spiral climbing method was considered for overcoming the situation when moving on the trees.
기술의 복합성이 증가하고 제품의 존속 수명주기가 불확실해지면서 기술개발자가 의도하는 바와는 관계없이 사업 영역과 기술기반의 변하고 있다. 이러한 환경 속에서 산업 내 기술의 특성을 분석하는 이른바 산업기술분석 역할은 매우 중요하다. 그러나 그 범위가 매우 광범위하고 그 중 기술개발에 있어 관련된 산업기술분석의 프레임이 구체적으로 적용된 사례를 제한적이다. 따라서 다양한 산업을 지원하는 정부 기술개발 기회의 경우, 반도체에 적용되는 모듈러 기반 기술개발 틀과 성과분석이 항공기, 지능형 로봇과 같은 복합 시스템 산업에 그대로 적용해왔던 것이 현실이다. 이는 기술을 제품화함에 있어 필수적인 개발시스템의 기술적 속성이 산업기술 분석 방법론에 효과적으로 체화되지 못했기 때문이다 본 연구는 시스템과 서브 부품으로 구성되는 제품설계 특성을 구조화한 제품 아키텍쳐 이론을 소개하고 이를 기술개발체계에 적용하는 실증적 연구를 수행한다. 실증적 분석을 위해 항공기 개발 전 과정을 분해하고 아키텍쳐 분석방법을 실제 적용하였다. 아키텍쳐는 대표적으로 모듈 형(Module)과 인테그랄 형(Integral)으로 구분한다. 실제로 한 가지의 제품 안에도 모듈형 부품과 인테그랄 형 부품이 복합적으로 혼합되어 있는 경우가 많다. 또한, 제품을 어느 레벨까지 분해할 지에 따라 모듈화의 정도도 달라 질 수 있다. 본 연구는 아키텍쳐 중 Integral 속성의 정도를 파악하여 아키텍쳐 정도를 파악하였다. 측정 기준으로 첫째, 타 부품과의 기능적인 상호연관성과 둘째, 체계종합 설계와의 상호의존성 두 가지를 설정하였다. 이러한 두 가지 아키텍쳐 기준을 547개의 항공우주 부품 및 기술을 적용해 본 결과, 항공기 개발과정은 총 $65\%$의 인테그럴 속성을 가지고 있으며 기술분야 별로 아키텍쳐 정도가 다르게 나타나고 있었다(전자 부품은 분야는 오히려 모듈형에 가까웠음). 비단 항공기 개발과정 뿐만 아니라 다른 산업, 제품에도 적용될 수 있는 틀을 마련함으로써, 기존 연구개발기회에서 산업기술 분석을 통한 체계적 기획으로 전환할 수 있는 새로운 대안을 제시한다. 결과적으로 산업기술의 특성과 구조를 반영한 기술개발 방법론으로 아키텍쳐 이론을 적용할 수 있는 단초를 마련했으며, 이것은 본 논문이 기대하는 바이기도 하다.
URC의 개념은 "언제 어디서나, 나와 힘께 하며, 나에게 필요한 서비스를 제공하는 로봇"으로 간단하게 정의할 수 있다. URC 기술은 다양한 로봇 단말이나 환경 내 컴퓨터와 URC 서버 간은 통신 프레임워크 기술이다. 본 논문에서는 지능형 로봇 시뮬레이션 툴을 이용하여 개발자가 쉽고 편리하게 지능적이고 능동적인 URC 서버와 연계하여 URC 로봇을 시뮬레이션 할 수 있는 시스템을 모델링하였다. URC 로봇 시뮬레이션 시스템은 다양한 로봇과 다양한 환경을 구성가능하며, 개발자가 다양한 개발 언어를 사용하여 제어 가능하도록 구성하였다. URC 시스템과 연계하여 다양한 로봇과 환경을 3D로 구성하고 시뮬레이션을 통해 다양한 콘텐츠 개발을 가능하도록 지능형 로봇 시뮬레이션 시스템을 설계 및 구현 하였다. URC통신 프로토콜 및 URC 서버는 한국전자통신연구원(ETRI)에서 개발된 Planet v.1.2 ; Network Protocol, CAMUS(Context-Aware Middleware for URC Systems); URC Server, SAM(Service Agent Manager) v.1.2 ; Service API 모듈을 기반으로 하였다.
오늘날 많은 연구자들은 자율적 인간형 로봇 (Autonomous symbiotic human-robot)을 보조하기 위한 지식체계로 온톨로지의 개념을 사용한다. 이러한 연구는 룰 기반의 추론시스템을 지원하기 위해 온톨로지를 저장하는 데이터베이스 스키마를 설계하는데 초점을 맞추고 있다. 이러한 연구 뿐만 아니라 온톨로지 개념을 사용하는 가장 중요한 목적 중에 하나는 상황 추론이다. 이러한 관점에서 본 논문은 로봇이라는 환경에서 좀 더 지능적인 상황 추론 서비스를 제공하기 위해, 5W1H 기반의 로봇 지능 저장소라 불리는 로봇 메모리 저장소를 설계하는데 초점을 두고 있다. 기존 연구는 체계적이고 의미론적 5W1H를 고려하지 않거나 5W1H와 다른 개념 사이의 연광성의 결여에 많은 문제점을 가지고 있으며 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 상황, 목적, 공간, 특징, 인간 그리고 5W1H의 온톨로지 지식을 저장할 수 있는 개념적인 모델인 로봇 메모리 모델을 설계한다. 또한 본 논문에서는 상황 추론을 지원하기 위해 로봇의 인스턴스 정보라고 불리는 자전적 기억 (Episodic Memory)를 효과적으로 저장하기 위한 5W1H 모델을 정의하며 이러한 모델을 물리적으로 저장하기 위한 관계형 데이터베이스 기반의 EventsEpisodicRBS를 설계한다. 결과적으로 이러한 연구를 통해서 자율적 인간형 로봇 환경에서 로봇이 지능적 서비스 제공의 핵심 모듈인 상황 추론을 지원하는데 큰 기여를 할 수 있는 하부 시스템으로서의 의미를 가질 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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