• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권4호
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• pp.543-554
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• 1995

본 논문에서는 전동화 수동 휠체어 INMEL-VII를 위한 주행 안정성과 제어기의 개선에 관하여 연구하였다. 기 개발된 INMEL-VI의 2년 여에 걸친 현장 실험에서 오르막길에서의 후방 전복으로 인한 주행안정성, 모터의 PWM 제어로 인한 스위칭 노이즈, 심한 내리막길에서 주행 명령이 없어도 모터가 회전하는 문제들이 지적되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 INMEL-VII에서는 모터와 구동축을 직결하고 출력을 증가시켰으며 바퀴의 중심축을 이동하여 무게중심을 안쪽으로 이동시켜서 후방 전복 임계 경사각을 크게 증가시켰고, 스위칭 주파수를 5kHz로 설정하기 위해 하드웨어를 개선하였다. 또한 INMEL-VII에서는 다양한 가속 및 감속 루틴으로 소프트웨어의도 개선하였다. 현장 주행 실험 결과 기계적 구성과 소프트웨어의 개선으로 인한 주행 안정성이 증가되고 다양한 조작이 가능해졌음을 알 수 있었다. 본 연구결과로 장애자의 보행 보조기구연구에 기여하고 보행부자유자에게는 염가의 국산 전동휠체어를 사용할 수 있는 기화가 증가되기를 기대한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.227-229
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• 2012

한국해양연구원에서 개발하고 있는 해저보행로봇 CR200은 6개의 다리를 이용하여 해저면에서 보행으로 이동하며 정밀 해저탐사 및 작업을 수행할 수 있는 로봇이다. 운용자는 선상제어실에서 유선으로 연결된 CR200을 원격으로 모니터링하거나 제어한다. 특히 안정적인 보행을 위해서는 100Hz의 주기로 CR200의 상태 정보가 선상제어실로 전송되고, 선상제어실에서는 전송된 정보를 기반으로 제어 명령을 산출하여 CR200으로 전송해야 한다. 이러한 주기적인 실시간 제어를 위해서는 일반적으로 실시간 운영체제를 사용하지만, 본 논문에서는 실시간 운영체제를 사용하지 않고 시스템 시간 기반의 백그라운드 프로세스로 동작하는 소프트웨어 타이머를 사용하여 실시간 제어를 하는 방법을 제안하고, 성능 평가 결과를 제시한다. 제안한 방법의 실시간 속성을 검증하기 위하여, 현재 설계에서 운영체제로 고려하고 있는 우분투 10.04와 윈도우즈 7을 CR200에 탑재되는 Advantech 사의 PCM-3362 보드에 설치하여 소프트웨어 타이머의 성능을 10ms부터 100ms까지 각각 실험하였다. 실험결과에 따르면, 두 운영체제에서 모두 누락이 없이 타이머 동작이 수행되었으며, 10ms 간격으로 타이머를 동작하였을 때에 우분투에서는 평균 오차가 $41{\mu}s$이었고 윈도우즈 7에서는 7.7ms였다. 윈도우즈 7에서의 오차는 100Hz 제어 주기에 사용하기에 적합하지 않지만, 우분투에서의 오차는 제어 주기 간격의 0.41%에 불과하기 때문에 해저보행로봇의 실시간 제어에 영향을 주지 않는 오차이다. 따라서 CR200의 임베디드 컴퓨터와 선상제어실의 원격제어 컴퓨터는 우분투 운영체제 상에서 소프트웨어 타이머를 이용하여 상호 연동되도록 구현할 예정이다.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권2호
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• pp.125-130
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• 2016

In this paper, we deal with the dynamic walking of a humanoid robot. In our method, the inverted pendulum model is used as a dynamic model for a humanoid robot in which the Zero Moment Point (ZMP) and COG constraints of the robot are analyzed by considering the motion of the robot as that of an inverted pendulum. The motion of a humanoid robot should be generated by considering the dynamics of the robot, which commonly requires a large amount of computation. If a robot walks from one position to another while keeping the ZMP in the stable region, then the robot remains dynamically stable. The linear inverted pendulum model regards the whole robot as a point mass. It is simple, and relatively less computation is needed; however, it cannot model the whole dynamics of a humanoid robot. We propose a method for modeling a humanoid robot as an inverted pendulum system having 14 point masses. We also show that the dynamic stability of a humanoid robot can be determined more precisely by our method.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.315-321
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• 2017

이 연구는 시각장애인을 위한 길안내 서비스 시스템의 설계와 구현에 관한 연구이다. 시각장애인을 고려한 사용자 인터페이스로써 음성인식을 통한 스마트폰을 입력도구로 사용하였고, 출력도구는 방향 및 음성안내를 하면서도 주변 환경음을 인식할 수 있는 골전도 헤드셋을 사용하였다. 개발된 시스템은 기존의 길안내용 스마트폰 앱과 달리 보행해야할 방향 정보를 착용한 헤드셋의 좌우 스테레오 음의 크기로 전달하며, 갈림길이나 휘어진 길에 대한 음성안내는 수 미터 전에 안내하여 시각장애인의 보행 속도에 적합하게 안내가 이루어지며, 역방향 보행이나 경로이탈을 즉시 경고하는 장점이 있다. 방향센서로 진행방향에 대한 동적 정밀도가 1.5도인 모션 트랙커를 사용하여 안정적이고 신뢰성 있는 방향 정보를 취득할 수 있었다. GPS의 위치오차를 극복하기 위하여 위치오차에 견고한 경로계획 알고리즘을 제안하였다. 구현된 시스템을 실험한 결과 실험 경로에서 평균 방향각 오차가 6.82도(표준 편차 5.98)로 비교적 안정하게 방향을 유도하여 목적지에 도달하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.617-623
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• 2012

본 논문에서는 4족 로봇의 허리 관절을 이용하여 효율적인 경사면 보행을 위한 걸음새 생성 방법을 제안한다. 허리 관절을 갖는 4족 로봇의 기구학적 모델은 Denavit-Hartenberg 표현 방법과 대수적 방법을 이용하여 유도하고, 다리 이동 순서는 물결 걸음새(wave gait)를 사용한다. 한편 제안한 걸음새 생성 방법에서는 기구적 제한과 보폭의 감소를 완화하기 위해 경사면의 경사도에 따라 적절한 상체 및 하체의 허리 관절각을 결정하고, 에너지 안정도 여유(energy stability margin)를 증가시키기 위해 도달 영역(workspace)의 탐색을 통해 발끝 위치를 결정한다. 마지막으로, 컴퓨터 모의 실험을 통해 본 논문에서 제안한 알고리듬의 효용성 및 실제 적용 가능성을 검증한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.31-37
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• 2024

본 연구에서는 컴퓨팅 자원이 제한된 환경에서도 효율적으로 동작 가능한 머신비전 기반의 보행자 신호 검출 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 제한된 자원에서도 높은 효율성을 발휘하며, 주변 조명 등의 영향을 최소화하기 위해 HSV 색공간 기반의 영상처리, 이진화, 모폴로지 연산, 라벨링 등의 단계를 순차적으로 적용하여 빛 번짐과 같은 현상에 대응할 수 있도록 설계되었다. 특히, 이 알고리즘은 비교적 단순한 형태로 구성되어 임베디드 시스템 환경에서 부담 없이 동작할 수 있도록 고려되었다. 이를 통해 낮은 컴퓨팅 자원을 보유한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 구조를 갖췄다. 또한, 제안된 보행등은 보행신호 검출 기능뿐만 아니라 IoT 기능을 탑재하여 무선으로 웹서버와 연동되는 기능을 갖췄다. 이에 따라 보행등 설치자 및 제어권자들은 웹 서버를 통해 신호등의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있는 편의성을 제공받을 수 있다. 더불어, 50W급 LED 보행등을 효과적으로 제어할 수 있는 구현이 완료되었다. 이러한 제안된 시스템은 자원 제한 환경에서의 신속하고 효율적인 보행자 신호 검출 및 제어 시스템으로, 실제 도로 환경에서의 적용 가능성을 고려하고 있다. 이를 통해 보다 안전하고 지능적인 도로 교통 시스템의 구축에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.167-175
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• 2018

IT 기술의 급격한 발전에도 불구하고 여전히 시각장애인들은 보행보조 도구로써 단순한 형태의 지팡이를 사용하고 있으며 보다 발전된 보행보조 도구를 필요로 하고 있다. 인터넷 서비스 및 센서를 기반으로 개발된 스마트케인은 이러한 시각장애인들에게 주변정보 및 보행상황을 음성과 진동으로 전달함으로써 기존 시각장애인용 지팡이에 비해 높은 안전성과 편의성을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 기존에 연구개발 되었던 스마트케인보다 사용자 편의가 고려된 실용적인 제품을 개발하기 위해 초음파를 이용한 거리측정에서 보다 먼 거리를 측정할 수 있고 음파의 반향파라는 특성으로 생기는 오차의 결과를 최적화 할 수 있는 알고리즘을 기반으로 거리 알람 신호를 촉각으로 전달하고 GPS 정보를 이용하여 현재 위치를 음성으로 알리는 동시에 인체 공학적인 형태로 디자인되어 사용자 친화적인 발전된 형태의 스마트케인을 제안하고 구현한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권6호
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• pp.1513-1519
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• 2000

This paper proposes a hybrid control method of using impedance control and the computed-torque control for biped robot locomotion. Computed torque control is used for supporting (constrained) leg. For the free leg, the impedance control is used, where different values of impedance parameters are used depending on the gait phase of the biped robot. To reduce the magnitude of an impact and guarantee a stable footing when a foot contacts with the ground, this paper proposes to increase the damping of the leg drastically and to modify the reference trajectory of the leg. Computer simulations with a 3 -dof environment model for which a combination of a nonlinear and a linear compliant models is used, show that the proposed controller is superior to the computed-torque controllers in reducing impacts and stabilizing the footing.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2013년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.381-382
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• 2013

본 연구의 목적은 젊은 성인과 노인의 장애물 보행 시 신체질량중심의 변위와 최대속도를 3차원적으로 비교 분석하여 노인의 낙상위험 및 균형능력을 평가할 수 있는 중요한 요소가 될 수 있는지를 검증하는데 있다. 본 연구의 대상은 건강한 젊은 성인 10명(남성 6명/여성 4명, $24.6{\pm}1.9$세)과 65세 이상 건강한 노인 10명(남성 1명/여성 9명)으로 선정하였다. 각 피험자 신장의 10% 높이의 장애물 보행을 실시하였으며 동작 분석 장비를 통해 신체질량중심의 변위와 최대속도를 3차원적으로 분석하였다. 전후방향에서는 젊은 성인 집단의 변위가 더 크고(p=.019) 최대속도가 더 빠르게 나타났으며(p<.001), 좌우방향에서는 노인 집단의 변위가 더 크고(p=.004), 더 빠르게 나타났다(p<.001). 수직방향에서의 변위는 유의한 차이가 없었고(p=.135), 최대 속도는 젊은 성인 집단이 더 빠르게 나타났다(p<.001). 신체질량중심의 좌우방향에서의 크고 빠른 움직임은 노인의 동적 균형능력 저하로 인해 넘어가는 발(swing limb)의 안정적인 지지면 딛기를 위한 보상적 조절로 여겨지며, 따라서 노인의 낙상위험 및 균형능력을 평가할 수 있는 중요한 요소가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.82-90
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• 2008

In this paper, we introduce a biped walking robot which can do static walking with 22 degree-of-freedoms. The developed biped walking robot is 480mm tall and 2500g, and is constructed by 22 RC servo motors. Before making an active algorithm, we generate the motions of robot with a motion simulator developed using C language. The two dimensional simulator is based on the inverse kinematics and D-H transform. The simulator implements various motions as we input the ankle's trajectory. Also the simulator is developed by applying the principle of inverted pendulum to acquisite the center of gravity. As we use this simulator, we can get the best appropriate angle of ankle or pelvic when the robot lifts up its one side leg during the walking. We implement the walking motions which is based on the data(angle) getting from both of simulators. The robot can be controlled by text shaped command through RF signal of wireless modem which is connected with laptop computer by serial cable.