• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.248-253
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• 2015

휴머노이드 로봇이 인간의 생활환경에 적응하여 미션을 수행하기 위해서는 최소 아동과 비슷한 키를 가져야 한다. 본 논문에서는 아동과 비슷한 키의 1m 이상 휴머노이드 로봇의 설계에 대하여 다루고 있다. 구체적으로는 휴머노이드 로봇의 기구학, 3차원 모델 설계, 메커니즘 개발, 그리고 서보모터와 소형 PC를 이용한 하드웨어 구조를 제시하였다. 이 과정을 통하여 1m 10cm, 무게 8.16kg의 아동형 휴머노이드 로봇 'CHARLES(Cognitive Humanoid Autonomous Robot with Learning and Evolutionary Systems)' 를 설계하고 제작하였다. 로봇의 보행을 위해 ZMP 기반 보행기법을 적용하고, 보행패턴 생성 알고리즘을 적용하였다. 그리고 보행 실험을 통하여 보행패턴 파리미터의 설정에 따른 보행패턴의 생성 및 변화를 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.344-349
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• 2017

최근 전 세계적으로 고층건물의 외벽청소, 대형 구조물의 벽면검사, 조선에서의 벽면 용접 등 다양한 용도의 벽면이동 로봇들이 개발되고 있다. 기존에 개발된 벽면이동 로봇 중 바퀴형 이동로봇은 요철이 있는 벽면을 이동할 수 없다는 단점이 있으며 보행형 이동로봇은 복잡한 링크구조로 인해 많은 액추에이터가 필요로 하고, 더불어 제어가 복잡해지며 내구성의 문제가 발생한다. 또한 로봇의 무게가 무겁다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 간단한 구조를 가진 새로운 벽면이동 로봇을 제시한다. 본 논문의 벽면이동 로봇은 단 한 쌍의 축과 액추에이터를 이용하여 고릴라의 보행방식을 모사하여 이동하며, 진공펌프와 흡착패드를 이용하여 벽면에 진공 흡착한다. 본 논문에서 개발한 로봇의 구성요소로는 이동을 위한 DC모터, 흡착을 위한 진공펌프, 제어를 위한 마이크로 컨트롤러, 기타 동력전달과 형체 유지를 위한 축과 프레임이 있다. 로봇의 성능은 수직 및 수평에서 실험적으로 검증하였다. 본 논문에서 개발한 벽면이동 로봇을 기반으로 다양한 장치를 탑재한 산업현장, 재난재해 현장에서 다양한 기능을 수행하는 로봇의 개발이 가능할 것이라 전망한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.259-260
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• 2008

이 논문은 노인 및 장애인의 활동을 보조하기 위한 보행보조 로봇의 기술인 사용자의 진행하고자 하는 방향과 속도를 검출하는 보행 보조 로봇의 조향 장치를 구현 하고자 한다. 최근에 노인인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 보행 보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나 대부분의 경우 동력이 없는 시스템으로 경사 등의 공간에서 취약성을 가지 고 있다. 이에 동력형 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 대부분의 경우 보행보조기의 제어가 조정한다는 의미가 적합하였다. 그러나 이 논문에서는 사용자의 움직임이 손에 전달되는 힘에 의해 사용자의 의지력을 파악 하는 두가지형태의 조향장치를 구현하였다. 첫째로 가변저항을 이용하여 보행의지를 파악하고, 두 번째로 힘센서를 이용하여 보행의지를 파악하였다. 위 두가지 센서를 기초로 사용자가 이동하고자 하는 이동 방향과 이동 속도 데이터를 기초로 보행보조기의 차량 속도와 방향에 대해 구동 바퀴의 차동 구동을 통해 사용자의 의지에 맞춰 구동할 수 있도록 하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.537-542
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• 2022

실내 공기질에 관한 관심과 중요성이 커지고 있으나 현재의 고정된 장비를 이용한 실내 공기질 측정 방법에는 한계가 있다. 본 논문에서는 이동 중 요철에 의한 진동을 최소화하여 탑재된 센서를 보호하기 위해 소형 다족형 로봇에 공기질 측정 장비를 탑재하여 이동형 공기질 측정 로봇을 개발하였다. 개발한 이동형 공기질 측정 로봇은 간단한 보행 메커니즘을 활용하여 DC 모터 두 개의 정회전과 역회전 조합만으로 로봇의 전진, 후진, 좌우 선회가 가능하다. 로봇의 보행이나 보행 궤적을 제어하기 위해 복잡한 연산이 필요치 않고 하나의 아두이노를 사용해 로봇의 보행 제어 및 다양한 공기질 측정 장비의 데이터 획득과 전송을 할 수 있었다. 로봇 전장부의 소모 전력이 낮아 비교적 저용량의 배터리를 탑재하여 배터리로 인한 무게를 줄일 수 있었다. 개발한 로봇은 몸통에 배터리와 모터를 포함하여 다양한 공기질 측정 장비를 탑재하고 1.4kg의 무게를 가지며, 보행 및 선회 속도는 3.75cm/sec와 14.13rad/sec로 측정되었다. 다리의 최대 수직 도달 높이는 33mm였으나, 요철은 최대 24mm 높이까지 극복할 수 있었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.686-691
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• 2003

인간의 작업을 보조 혹은 대신하기 위해서 인간과 흡사한 이족보행로봇에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이족보행로봇이 인간을 대신해서 작업을 하기 위해서는 작업공간에서의 자유로운 이동과 장애물 대처능력은 반드시 필요한 기능이다. 본 논문에서는 안정된 정적보행 및 장애물을 지능적으로 대처하는 이족보행로봇의 보행알고리즘을 제안하였다. 먼저 장애물 대처 가능한 이족보행로봇의 기구 설계 및 원격제어 가능한 제어시스템 구현에 대하여 설명하고, 인간의 보행분석 결과를 바탕으로 정적보행 알고리즘을 제안하였다. 또한 발에 부착된 적외선센서로 장애물을 인식하여 장애물의 형태에 따라 좌우 회전 및 옆 걸음을 통한 장애물 회피알고리즘, 거리보정 알고리즘을 사용한 장애물 넘어가기 알고리즘을 제안하였다. 제안한 보행알고리즘들은 이족보행로봇을 실제 제작하여 다양한 작업환경에서 실험으로 성능을 검증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.1039-1048
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• 2015

본 논문에서는 곤충형 다리 구조를 갖는 4족 로봇의 효율적인 계단 보행을 위해 유전 알고리즘(Genetic Algorithm: GA)에 기반한 계단 보행 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 우선 계단 보행을 위한 요소와 도달 영역을 정의한다. 또한 GA 수행을 위한 유전자와 적합도 함수를 설정하고, GA를 이용하여 최소 이동 거리와 최적 에너지 안정도 여유(Energy Stability Margin: ESM)을 갖는 4족 로봇의 착지 지점을 탐색하여 걸음새 궤적을 생성한다. 마지막으로, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 계단 보행 방법의 효용성 및 우수성을 검증한다.

• 제어로봇시스템학회지
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• 제17권1호
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• pp.25-30
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• 2011

착용형 재활 로봇, 스마트 보철기구, 일상생활 동작 모니터링 등 다양한 분야에서 응용되는 보행 패턴의 감지와 분석을 위한 센서 시스템을 On-Shoe 타입, Off-Shoe 타입, 보행 인식 상업용 시스템으로 구분하여 동향을 살펴본다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제36권2호
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• pp.131-143
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• 2009

인간이 최소 에너지를 소비하면서 자연스럽고 안정된 상태로 보행한다는 것에 착안하여, 본 논문은 인간 보행의 COG 궤적을 분석함으로써 인간형 이족로봇의 자연스러운 보행에 관한 연구를 수행한다. 이를 위해서 본 논문은 ssgittal plane과 frontal plane상의 보행 영상으로부터 계측된 COG 궤적을 고려함으로써 안정적이고 에너지를 최소화하는 자연스러운 이족로봇의 보행 패턴을 생성한다. 인간과 이족 로봇은 기구학적인 형태는 유사하지만 자유도에 있어 많은 차이를 의이기 때문에 추출된 인간 관절의 회전력을 이족로봇에 바로 적응할 수 없다. 본 논문에서는 인간의 보행패턴으로부터 계측된 각 관절의 회전력과 인간의 COG 궤적으로부터 계산된 ZMP을 이용하는 적응적 보행 패턴 생성 GA 알고리즘을 통해 5-link 이족로봇 모델의 보행패턴을 생성한다. 제안된 알고리즘은 인간의 각 관절의 회전력과 ZMP 궤적을 고려하기 때문에 인간과 같이 유연하고 에너지 소비를 최소화하는 인간형 이족로봇의 보행패턴을 생성한다. 본 논문은 역기구학을 이용한 일반적인 방법과 제안하는 방법에 의해 생성된 보행 패턴을 각각 5-link 이족로봇 모델에 적용하여 시각적인 측면과 에너지 효율측면에서 평가함으로써 제안하는 알고리즘의 우수성을 입증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.837-848
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• 2014

본 논문에서는 보행이 불편한 노인들의 효과적인 자가 재활을 위한 보행 보조 로봇의 개발에 대해 연구하였다. 개발된 로봇의 주요 특징은 크게 유아보행기 및 전동휠체어 메커니즘을 융합한 안전성 및 운동성향상과 가변저항 및 스테레오 카메라를 이용한 정확한 보행 추종 제어 알고리즘으로 나눌 수 있다. 구체적으로, 유아보행기의 메커니즘을 적용하여 사용자가 보행 중 넘어지는 사고로부터 안전을 확보하는 동시에 다리근육의 부담을 줄여줄 수 있는 골반지지대를 설계하였으며, 전동휠체어와 같이 구동모터를 이용하여 사용자가 적은 힘으로도 로봇을 이동시킬 수 있도록 하였다. 다음으로, 골반지지대에 부착된 가변저항을 이용하여 사용자의 보행 의도 및 방향을 로봇이 자동적으로 판단하고 사용자를 추종할 수 있도록 하였으며, 스테레오 카메라를 이용한 사용자 하체모션분석 알고리즘으로부터 추종 반응속도와 정확성을 한층 높였다. 최종적으로, 단계적인 보행 보조 실험을 통해 개발된 로봇의 사용자 보행 추종 성능을 실험적으로 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.683-693
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• 2010

본 논문은 2족 보행로봇을 위한 새로운 병렬메카니즘을 제안하고 있다. 각 다리는 3자유도를 갖는 병렬 플랫폼 2개가 시리얼로 연결되어 있는데, 허벅지와 정갱이 역할을 한다. 이 제안된 로봇을 위한 보행 궤적은 보행평면상에서는 중력보상역진자모드를 사용하여 구하였고, 횡방향으로는 역진자모드를 사용하여 구하였다. 지면으로부터의 반발력을 시뮬레이션하기 위해 발바닥 밑에 6자유도의 패드를 사용하였다. 제안된 메카니즘과 보행제어의 효율성은 SimMechanics를 이용한 12자유도 병렬 2족보행로봇의 시뮬레이션을 통해 입증하였다.