• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.399-405
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• 2010

강력한 파지와 정밀 조작이 가능한 인간형 로봇 손에 대한 연구는 인간의 손동작을 파악하여 메커니즘을 분석하고, 로봇 손에 적절하게 응용하여야 한다. 본 논문에서는 최소의 자유도를 적용한 실용적인 인간형 로봇 손의 파지 동작을 모사하고자, 고속카메라를 사용하여 인간의 손동작에 대한 움직임을 추출하고, 이를 분석하였다. 이러한 촬영 데이터를 필터링하여 실험 데이터를 얻었으며, 이를 활용한 수학적 모델을 구하였다. 또한, 말절골(DIP)은 중절골(PIP) 및 기절골(MCP)의 움직임과 비선형 관계 모델을 고찰하여, 신경회로망 및 커널 회귀 모델을 사용한 인간형 로봇 손의 파지 모델을 얻었다. 신경회로망과 커널 회귀를 이용한 과정을 비교함으로써, 커널 회귀 알고리즘을 통한 모델링이 실험 데이터와의 근접성이 우수한 유효 모델임을 입증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.325-326
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• 2007

인간형 로봇(Humanoid)은 인간과 유사한 구조를 갖고 있는 로봇으로, 이족 보행이 가능하고 양 손이 자유롭기 때문에 인간 생활 환경에 적용이 가능하다. 인간형 로봇은 이족 보행 로봇의 형태를 지니며 보통 20 자유도(DOF : Degree of freedom) 이상의 높은 자유도와 직렬형 링크 구조로 인해 로봇의 안정도를 해석하고 움직임을 제어하기가 어렵다. 이러한 이유로 이족 보행 로봇 동작의 안정도를 증가시키기 위해 로봇의 최적화된 동작 패턴 생성과 자세 제어 등이 연구 되고 있다. 본 논문에서는 범용 근사자의 특징을 갖는 신경망을 이용하여 이족 보행 로봇의 동작 패턴 생성 방법에 대하여 제안하였다. 실제로 계획된 동작을 토대로 6가지의 동작 패턴을 생성하였으며 컴퓨터 모의실험과 상용 이족 보행 로봇을 이용하여 생성된 동작 패턴의 안정도를 확인해보고 제안된 방법에 타당성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제30권4호
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• pp.357-363
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• 2006

According to the study of grasping of the human hand, it is noted that the metacarpal link of the thumb plays the key role in power grasping. Also the face of fingertip can be discriminated into five parts depending on the grasping modalities such as pinch grasp, fingertip grasp and power grasp. In this paper, the design of the anthropomorphic robot hand which has a thumb and three fingers is proposed. A difference of SKKU hand II from the previous gripperlike robot hand is that the metacarpal bone is connected between the thumb and the palm. This thumb mechanism is specially designed to get the degree of freedom which can realize flexible motions relative to objects. Based on the analysis, the hand mechanism is developed. Since the driving circuits for the hand are embedded in the hand, only the communication lines supporting CAN protocol with DC power cable are necessary as the input. A new robot is manufactured and feasibility of the hand is validated through preliminary experiments.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2010년도 추계학술발표대회
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• pp.215-217
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• 2010

IT융합의 중요성이 강조되고 있는 IT 지식정보화 사회에 지능형 로봇의 발전은 끝없이 연구되고 있다. 미래 인간사회에 로봇이 미치는 영향은 아주 클 것으로 예상하고 있으며, 인간의 실생활과 로봇의 가상공간 세계는 점점 일체화 되어 갈 것으로 예측된다. 따라서 인간은 로봇의 활동과 행동을 좀 더 구체적이고 자세하게 제어할 필요가 있다. 최근 현실세계를 가상공간의 세계로 표현하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 가상공간을 활용한 미래의 세상 환경은 점점 많아 질 것으로 예상한다. 따라서 본 논문에서는 지능로봇 시뮬레이션 맵 자동생성을 위한 제어 동기화 설계를 연구하였다. 현실세계의 실제 로봇과 가상공간의 시뮬레이션 로봇을 동기화하여 하드웨어 로봇의 움직임에 따라 가상공간의 로봇이 맵을 자동으로 생성시킬 수 있는 방법을 연구하고 설계하여 실험하였다. 실제 로봇의 움직임을 3차원 가상공간으로 자동 생성하게 함으로서, 로봇의 제어를 좀 더 지능화 시킬 수 있을 뿐아니라, 여러 다양한 시뮬레이션 테스트 환경으로 응용할 수 있는 큰 장점이 있다. 또한 로봇을 활용한 가상공간 세계의 시뮬레이션은 미래 인간과 로봇이 함께하는 공존세계에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권7호
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• pp.67-75
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• 2006

One of challenging topics for humanoid hands is to modulate a human-like motion of humanoid fingers handling an object. To this end, recognizing the motion behavior of human fingers is very important aspect. Based on this concept, this paper identifies the .joint trajectories of human fingers for an operation of hand opening and closing, and specifies an empirical model that coordinates an inter-articular relationship of human fingers doing the given motion. It is expected that the inter-articular model presented in this paper is applicable for humanoid fingers to mimic the natural motion of human fingers.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1497-1502
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• 2012

복잡한 구조와 다채로운 기능을 수행하는 사람 손의 기능을 모사하는 로봇 손을 제작함에 있어서 유연성 있는 구동기와 센서의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 전기활성 고분자를 기반으로 하여 로봇 손에 사용될 수 있는 구동기와 슬립센서의 설계, 제작 및 성능검증에 대한 내용을 소개한다. 전기활성 고분자는 필름형태로 제작되며 양단에 전압을 가하여 수축과 팽창에 따른 움직임이 발생하게 한다. 이와 반대로 전기활성 고분자에 외부의 압력으로 인해 두께나 면적의 변화가 발생하게 되면 정전용량의 변화가 발생하게 된다. 이러한 에너지의 변화소자를 이용하여 구동기와 센서로 이용하였다. 본 논문에서는 전기활성 고분자를 이용한 구동기와 센서를 제시하고 성능평가를 통해 새로운 로봇 손용 에너지 변환 소자로서의 가능성을 연구하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2020년도 추계학술발표대회
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• pp.858-861
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• 2020

로봇이 사람과 같이 다양하고 복잡한 사물 조작을 하기 위해서 휴먼형 로봇손의 사물 파지 작업이 필수적이다. 자유도 (Degree of Freedom, DoF)가 높은 휴먼형(anthropomorphic) 로봇손을 학습시키기 위하여 사람 데모(human demonstration)가 결합된 강화학습 최적화 방법이 제안되었다. 본 연구에서는 강화학습 최적화 방법에 사람 데모가 결합된 Demonstration Augmented Natural Policy Gradient(DA-NPG)와 NPG 의 성능 비교를 통하여 행동 복제의 효율성을 확인하고, DA-NPG, DA-Trust Region Policy Optimization (DA-TRPO), DA-Proximal Policy Optimization (DA-PPO)의 최적화 방법의 성능 평가를 위하여 6 종의 물체에 대한 휴먼형 로봇손의 사물 조작 작업을 수행한다. 그 결과, DA-NPG 와 NPG를 비교한 결과를 통해 휴먼형 로봇손의 사물 조작 강화학습에 행동 복제가 효율적임을 증명하였다. 또한, DA-NPG 는 DA-TRPO 와 유사한 성능을 보이면서 모든 물체에 대한 사물 파지에 성공하여 가장 안정적이었다. 반면, DA-TRPO 와 DA-PPO 는 사물 조작에 실패한 물체가 존재하여 불안정한 성능을 보였다. 본 연구에서 제안하는 방법은 향후 실제 휴먼형 로봇에 적용하여 휴먼형 로봇 손의 사물조작 지능 개발에 유용할 것으로 전망된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제6권5호
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• pp.404-414
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• 2000

This paper addresses the development of a 3-fingered humanoid robot hand system and a real-time grasp synthesis of multifingered robot hands to find grasp configurations which satisfy the force closure condition of arbitrary shaped objects. We propose a fast and efficient grasp synthesis algorithm for planar polygonal objects, which yields the contact locations on a given polygonal object to obtain a force closure grasp by the multifingered robot hand. For an optimum grasp and real-time computation, we develop the preference and the hibernation process and assign physical constraints of the humanoid hand to the motion of each finger. The preferences consist of each sublayer reflecting the primitive preference similar to the conditional behaviors of humans for given objectives and their arrangements are adjusted by the heuristics inspired from human's grasping behaviors. The proposed method reduces the computational time significantly at the sacrifice of global optimality, and enables the grasp posture to be changable within two-finger and three-finger grasps. The performance of the presented algorithm is evaluated via simulation studies to obtain the force-closure grasps of polygonal objects with fingertip grasps. The architecture suggested is verified through experimental implementation to our robot hand system by solving the 2- or 3-finger grasp synthesis.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2006년도 추계학술대회 학술발표 논문집 제16권 제2호
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• pp.131-134
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• 2006

본 논문에서는 가정용 로봇 및 서비스 로봇과 같은 이동로봇에서 사용자의 감정을 인식하는 방법중 한가지인 얼굴영상을 이용한 감정인식 방법을 제안한다. 얼굴영상인식을 위하여 얼굴의 여러 가지 특징(눈썹, 눈, 코, 입)의 움직임 및 위치를 이용하며, 이동로봇에서 움직이는 사용자를 인식하기 위한 움직임 추적 알고리즘을 구현하고, 획득된 사용자의 영상에서 얼굴영역 검출 알고리즘을 사용하여 얼굴 영역을 제외한 손과 배경 영상의 피부색은 제거한다. 검출된 얼굴영역의 거리에 따른 영상 확대 및 축소, 얼굴 각도에 따른 영상 회전변환 등의 정규화 작업을 거친 후 이동 로봇에서는 항상 고정된 크기의 얼굴 영상을 획득 할 수 있도록 한다. 또한 기존의 특징점 추출이나 히스토그램을 이용한 감정인식 방법을 혼합하여 인간의 감성 인식 시스템을 모방한 로봇에서의 감정인식을 수행한다. 본 논문에서는 이러한 다중 특징점 추출 방식을 통하여 이동로봇에서의 얼굴 영상을 이용한 사용자의 감정인식 시스템을 제안한다.

• 로봇학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.179-185
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• 2015

The versatility of a human hand is what the researchers eager to mimic. As one of the attempt, the redundant degree of freedom in the human hand is considered. However, in the force domain the redundant joint causes a control issue. To solve this problem, the force control method for a redundant robotic hand which is similar to the human is proposed. First, the redundancy of the human hand is analyzed. Then, to resolve the redundancy in force domain, the artificial minimum energy point is specified and the restoring force is used to control the configuration of the finger other than the force in a null space. Finally, the method is verified experimentally with a commercial robot hand, called Allegro Hand with a force/torque sensor.