• 로봇학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.1-11
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• 2021

Soft robotics has attracted a huge amount of interest in the recent decade or so, be it either actuators or sensors. Recently, a soft optical waveguide sensor has proven its effectiveness for various sensing applications such as strain, force, and bending measurements. The operation principle of the waveguide is simple, but the present technology is far too much complex to manufacture the waveguide. The waveguide fails to attract various practical applications in comparison to other types of sensors despite its superior safety and ease working principle. This study pursues to develop the soft sensors based on the optical phenomena so that the waveguide can be easily manufactured and its design can be conducted. Several physical properties of the waveguide are confirmed through the repetitive experiments in the aspects of strain, force, and bending of the waveguide. Finally, the waveguide sensor is embedded inside the actuator to verify the effectiveness of the proposed waveguide as well as to extend the application fields of the waveguide sensor.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 춘계학술발표대회
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• pp.533-535
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• 2021

본 연구에서는 서비스 역할을 수행하는 6축 모듈형 매니퓰레이터 개발을 목표로 하며, 최종 기술 사양에 따른 설계를 진행하는 과정에서 기구의 섬세한 동작을 효율적으로 제어하기 위해 로봇 제어 소프트웨어의 오픈소스 환경인 ROS를 사용한다. 매니퓰레이터의 동작 설계를 ROS 기반에서 제어하기 위해 중요한 기본 환경을 구축하였으며, 특히 로봇 모델링을 위한 시각화를 위해 URDF파일에 해당 매니퓰레이터의 필수 파라미터값들을 지정하여 적용하였고, 전체 동작 시나리오에 맞춰 매니퓰레이터가 특정 자세를 취할 경우의 역기구학적인 해석과 그에 따른 경로를 생성하도록 매니퓰레이터의 라이브러리인 MoveIt을 활용하여 시각적으로 표현하고 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 설계한 ROS 환경 설계 방법을 바탕으로 MCU와의 통신을 통해 모터의 실시간 각도 값을 제어하고, 3D 깊이 카메라의 거리정보와 이미지 정보의 융합을 통해 로봇의 서비스 내용의 개선을 기대할 수 있다.

• 로봇학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.39-44
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• 2024

This study introduces a novel method for predicting the shape of soft catheter robots embedded with electromagnets. As an advancement in the realm of soft robotics, these catheter robots are crafted from flexible and pliable materials, ensuring enhanced safety and adaptability during interactions with human tissues. Given the pivotal role of catheters in minimally invasive surgeries (MIS), our design stands out by facilitating active control over the orientation and intensity of the inbuilt electromagnets. This ensures precise targeting and manipulation of the catheter segments. The research encompasses a comprehensive breakdown of the magnetic modeling, tracking algorithms, experimental layout, and analytical techniques. Both simulation and experimental results validate the efficacy of our method, underscoring its potential to augment accuracy in MIS and revolutionize healthcare-oriented soft robotics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.47-53
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• 2018

산업용으로 다양한 형태의 로봇팔이 사용되고 있으며, 특히, 다품종 소량생산으로 생산방식의 변화가 이루어지면서 산업현장에서 다양하게 사용이 가능한 그리퍼에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 중요성에 기반을 두어 본 연구진은 기존에 연성재질의 비선형성을 이용하여 강성을 변화시킬 수 있는 가변강성 메커니즘 그리퍼를 연구하였다. 시제품을 제작하고 실험을 통해 강성의 변화와 그 유용성을 확인하였다. 그러나 세 개의 가변강성 메커니즘을 배치하여 그리퍼를 설계 및 제작함으로써 물체를 파지하는 상황에 따라 파지를 제대로 하지 못하는 현상이 발생하였다. 또한, 그리퍼 간의 균형이 맞지 않아 물체 파지 시에 파지할 물체가 회전하면서 미끄러지는 경우가 드물게 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 새로운 형태의 그리퍼가 필요하게 되었다. 새로운 형태의 그리퍼를 설계하기 위하여 생체모사기술을 적용하였다. 사람의 손바닥과 파리지옥의 움직임을 통해 영감을 얻어 새롭게 가변강성 소프트 로봇 핸드를 설계하였다. 손바닥이 접히는 메커니즘을 가변강성 그리퍼에 장착된 텐던을 당기는 것과 연동하여 파지 성능을 높일 수 있었다. 가변강성 메커니즘에 파리지옥과 손바닥 형태의 메커니즘을 결합하여 파지 안전성을 높인 소프트 로봇 핸드는 기존의 가변강성 메커니즘 그리퍼보다 다양한 형태와 무게를 가진 물체를 안정적으로 파지하였다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.19-27
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• 2007

본 연구에서는 프로그래밍 학습 과정에서 학습자가 겪는 인지적 어려움을 효과적으로 조력하기 위한 새로운 교육 방법으로 로봇 프로그래밍 학습의 가능성을 제시하고자 하였다. 로봇 프로그래밍 학습을 위한 교수 설계는 $Merri{\ddot{e}}nboer$의 4CID 모형을 기반으로 한 하향식 접근법을 사용하여 프로그래밍 과정을 통한 학습자의 복잡한 인지 능력 향상을 효과적으로 조력할 수 있도록 구성하였다. 설계된 학습 내용을 토대로 대학교 프로그래밍 관련 강좌에 적용한 결과, 레고 마인드스톰 NXT와 NXT-G 소프트웨어를 활용한 프로그래밍 학습은 학습자의 문제해결력 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 본 연구를 통해 설계된 교수 전략을 기반으로 한 로봇 프로그래밍 학습이 문제해결력과 같은 인지적 영역에 있어서 긍정적인 영향을 주는 것을 의미한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.190-196
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• 2016

본 논문은 행사나 전시장 또는 길거리 공연이 가능한 휴머노이드(Humanoid) 로봇 공연 시스템을 제안한다. 본 공연 시스템의 공연 장치들은 모듈 구조로 이동이 쉽고 모듈별 독립 또는 협연이 가능하다. 로봇 공연 시스템은 개선 및 개작이 쉽도록 오픈 소스 기반의 하드웨어 및 소프트웨어로 개발한다. 로봇 공연 시스템에서 로봇, 디스플레이, 오디오, 비디오 및 개별 공연 장치를 제어하는 공연 제어 프로그램은 오픈 소스 언어인 프로세싱(Processing)으로 작성되며 로봇을 이용한 연주 장치와 무대 장치는 오픈 소스 하드웨어인 아두이노(Arduino)를 기반으로 제작된다. 로봇 공연 컨텐츠는 장면별로 이미지, 오디오, 컴퓨터 그래픽 및 비디오 영상 등으로 구성되며 이들을 실행하고 제어하는 로봇 공연 프로그램은 장면별로 로봇 및 공연 장치들과 동기화를 위해 통신한다. 또한 공연에서 주제 표현이 필요한 공연 소품은 3D 모델링 후 3D 프린팅으로 제작한다. 본 로봇 공연 시스템의 컨텐츠는 할로윈 축제를 주제로 구성하며 할로윈 날 전후로 전시장 또는 경연장과 같은 공공장소에서 공연된다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.57-68
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• 2014

로봇 개발에서 하드웨어를 개발한 후에 테스트하면 많은 시행착오를 겪게 되어 많은 비용이 소요된다. 로봇이 현장과 동일한 로봇 시뮬레이션을 사용하여 로봇을 개발하면 소프트웨어 및 하드웨어의 병행 개발 및 테스트를 통해 개발결과를 예측할 수 있고 비용을 절감할 수 있다. 로봇 시뮬레이션 플랫폼인 마이크로소프트의 로보틱스 개발자 스튜디오(MSRDS)는 하드웨어 로봇이 없이도 기본적인 로봇 프로그래밍을 할 수 있는 시뮬레이션 로봇과 환경을 제공한다. 본 논문에서는 MSRDS에서 LRF센서, Bumper센서, IR센서, Sonar센서의 성능을 비교분석하기 위하여 미로 찾기를 수행한다. 센서의 성능을 분석하기 위하여 동일한 조건으로 실험한다. 4가지의 센서중에서 LRF센서가 주행시간, 방향전환횟수, 장애물 충돌횟수면에서 우수한 성능을 보인 반면에 범퍼센서는 가장 성능이 낮았다. IR센서와 Sonar센서는 방향 전환횟수면에서 LRF센서 보다는 낮은 성능을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.183-190
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• 2013

로봇교육은 학생들의 창의성, 문제해결력 등 21세기 학습자들에게 필요한 핵심적인 역량 개발에 효과적이라는 연구 보고가 많다. 그러나 컴퓨터가 있는 환경에서만 교육이 가능한 점과 컴퓨터를 조작할 수 있는 초등학교 고학년 이상에서만 적용이 가능한 문제점이 내재되어 있었다. 또한 로봇을 제어하기 위한 소프트웨어가 각기 달라 새로운 기계어를 학습해야 하는 부담감이 있었다. 따라서 이 연구에서는 컴퓨터 없이 로봇 프로그래밍을 하기 위해 명령어가 내장된 프로그래밍 블록을 설계하였다. 블록의 모양은 직관성을 높이고 학습의 전이를 고려하여 순서도 교육에서 사용하는 형태를 사용하였으며, 로봇 프로그래밍 교육에 필요한 블록의 종류와 블록의 세부 설명을 기술하였다. 명령 블록끼리의 결합은 RS-485방식을 사용하여 연결된 블록끼리 상호 통신할 수 있도록 설계하였다. 또한 설계한 명령 블록을 활용한 로봇 프로그래밍 과정에 대한 프로토타입을 제시하여 언플러그드 로봇교육 시스템의 교육적 가능성을 제시하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.103-110
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• 2020

수중 로봇의 가장 기본 성능이라 할 수 있는 동적 성능인 유영속도와 동적 효율 향상을 위해 수중생물을 모사한 로봇들이 주로 연구되고 있다. 그중에서 생체모사 소프트 로봇은 유연한 꼬리지느러미를 적용함으로써 높은 자유도를 구현할 수 있다. 다만, 유연한 구동부의 효율을 높이기 위해서는 구동 주파수에 맞추어 꼬리지느러미의 강성이 바뀌어야 한다. 따라서, 연구를 통해 새로운 형태의 가변강성 메커니즘을 구현하고, 이를 연구 과정에서 검증하였다. 본 연구에서는 실제 돌고래의 해부도에서 영감을 얻어, 가변강성 메커니즘을 적용한 돌고래 로봇을 새로이 설계하고 제작하는 과정을 기술하였다. 실제 돌고래의 척추 모양을 모사하여, 절삭과 적층형 공정으로 가변강성 구동부를 제작하였다. 로봇 돌고래를 구동하기 위한 텐던도 실제 돌고래의 텐던 위치를 고려하여 배치하였으며, 추가로 강성 변화를 위한 텐던을 설치하였다. 돌고래의 유선형 외형을 모사하여 로봇 돌고래를 제작하였고, 강성 변화에 따른 로봇 돌고래의 유영속도를 측정하였다. 동일한 구동 주파수에 꼬리지느러미 구동부의 강성을 변화시켰을 때, 로봇 돌고래의 유영속도의 차이가 약 1.24배, 추력으로는 약 1.5배 변화하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.91-97
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• 2010

본 논문은 전방향 이동로봇과 로봇에 탑재된 카메라를 이용한 네트워크기반 원격 감시시스템의 구현에 대하여 기술한다. 제안된 감시시스템은 기존의 건물 곳곳에 설치된 감시 카메라의 영상이 고정된 및 시야에서 침입탐지를 수행하는데 비해 이동로봇을 이용해 원격으로 로봇을 자유롭게 조종해 감시하는 것이 특징이다. 감시시스템 구현에 사용된 이동로봇은 전방향 제어가 가능한 세 개의 바퀴를 가지고 있으며, 이를 네트워크 환경에서 원격으로 제어하고 영상을 획득하기 위해 마이크로소프트사의 MSRDS를 이용해 로봇 기능들을 네트워크 노드에서 실행되는 서비스들로 구현하였다. 실험을 통해 개발된 전방향 이동로봇 원격 감시시스템은 유무선 네트워크 환경에서 자유롭게 이동로봇을 조종하며 원격 모니터링이 가능함을 보여주었다. 또한 개발된 감시시스템은 획득된 원격 영상을 네트워크에 연결된 다른 PC에서 실시간으로 전송받아 색상기만 물체탐지 및 움직임 검출을 수행하였다.