For the efficient and accurate development of a biped humanoid robot, systematic humanoid development platform is a necessary component in building the development environment. The simulator is a significant tool to develop a biped humanoid robot. In this paper, we first present a method for constructing a humanoid simulator that can be easily applied to an actual humanoid. Easy transplantation into an actual humanoid increases the efficiency of simulator and the development speed. Systematic structure, closely modeling and prediction of an actual humanoid is a significant part of the simulator to set a goal. Using the simulator, we can predict the motion of an actual humanoid. The functions and the effectiveness of the developed simulator were evaluated through simulated motions and walks.
This paper mainly deals with the dynamic walking of a biped robot. At first, in order to walk in various environments, it is desirable to adapt to such ground conditions with a suitable foot motion, and maintain the stability of the robot by a smooth hip motion. A method to plan a walking pattern consisting of a foot trajectory and a hip trajectory is presented. The effectiveness of the proposed method is illustrated by simulation results. Secondly, the paper brings forward a balance control technique based on off-line walking pattern with real-time modification. At last, the concept of Zero Moment Point (ZMP) is used to evaluate dynamic stability.
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.
The Voice recognition is one of convenient methods to communicate between human and robots. This study proposes a speech recognition method using speech recognizers based on Hidden Markov Model (HMM) with a combination of techniques to enhance a biped robot control. In the past, Artificial Neural Networks (ANN) and Dynamic Time Wrapping (DTW) were used, however, currently they are less commonly applied to speech recognition systems. This Research confirms that the HMM, an accepted high-performance technique, can be successfully employed to model speech signals. High recognition accuracy can be obtained by using HMMs. Apart from speech modeling techniques, multiple feature extraction methods have been studied to find speech stresses caused by emotions and the environment to improve speech recognition rates. The procedure consisted of 2 parts: one is recognizing robot commands using multiple HMM recognizers, and the other is sending recognized commands to control a robot. In this paper, a practical voice recognition system which can recognize a lot of task commands is proposed. The proposed system consists of a general purpose microprocessor and a useful voice recognition processor which can recognize a limited number of voice patterns. By simulation and experiment, it was illustrated the reliability of voice recognition rates for application of the manufacturing process.
This paper describes the mechanism of a new biped machine capable of doing human-robot cooperation work. The biped machine, WABIAN-2 is made of two seven degrees of freedom (DOF) legs, a two DOF waist and no DOF trunk. Its leg system consists of two three DOF ankles, two one DOF knees and two three DOF hips to deal with various walk motions. Its height is about 1.2[m], and its weight is 40[kg]. It is designed with large movable range as a human. Also, a knee stretch walk pattern generation for the biped machine to perform natural walk like a human is discussed in this paper. Its leg motion is compensated by using the motion of its waist. Basic knee stretch walk experiments using WABIAN-2 are conducted on the plane, and the validity of its mechanism and walk pattern generator is verified.
If a biped humanoid robot walks stably on even and uneven planes like a human being, it should have a control system capable of compensating for moments generated by motions of its lower-limbs, upper-limbs and head. In this paper, a compensatory motion control method is described for the stability of biped humanoid robots. This control method calculates the combined motion of the trunk and the waist that cancels the generated moments by using an iteration algorithm. During the biped walking, the combined motion is employed only for stability while the motion of the lower-limbs is used only for locomotion. This method is useful for not only a steady walking but also a transient walking. The e...
본 논문에서는 보행 로봇의 자세 안정화 및 동적 걸음새를 구현하였다. 10개의 RC 서보모터가 로봇 관절에 사용되었고, 각 로봇의 관절은 어떤 걸음새 동작에도 충분히 움직일 수 있게 하였다. 각 관절 궤적은 3차 스플라인 보간법에 의해 생성되며, 궤적의 안정성은 로봇 모델링에 의한 ZMP(Zero Moment Point)를 이용하여 입증하였다. 또한 복잡한 구조와 표현을 피하기 위해 각 가속도를 이용한 ZMP방법을 구현 하였고, 로봇의 안정 상태를 측정하기 위해 기울기 센서와 자이로 센서가 사용되었다. 10개의 서보모터 제어, 궤적 생성, ZMP 보상, 센서 측정 등 과 같은 대부분의 계산 과정은 DSP에서 이루어지며, PC에서는 단순히 로봇의 상태, 데이터 처리 등의 모니터링에 이용하였다.
인간은 다양한 감정을 가지고 있으며 매 시점의 감정 상태에 따라 사고와 판단, 행동이 영향을 받는다. 특히 어떤 사람의 보행하는 모습만 보아도 그 사람의 감정 상태를 짐작할 수 있을 정도로 보행 또한 감정에 영향을 받는다. 현재 휴머노이드 로봇의 이족보행에 관한 연구는 지면의 상태와 상관없이 안정하게 걷는 것을 주로 다루지만 인간과의 교감을 위해서는 감정상태에 따라 보행하는 패턴이 달라질 필요가 있다. 이를 위해 본 논문에서는 보행분석 시스템을 이용해서 네 가지 대표적인 감정(기쁨, 슬픔, 화남, 편안함) 상태에 있는 성인남녀의 보행 데이터를 취득 및 분석하고 상호 특성을 비교하는 연구를 수행했다. 본 논문에서 소개 된 정서적 보행 분석 내용은 휴머노이드 로봇의 정서적 보행에 참고 자료로 사용될 예정이다.
최근 인간을 모방하는 휴머노이드 로봇(Humanoid robot)에 대한 관심이 증가함에 따라, 기계공학, 생체공학, 제어이론 등 여러 분야에서 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 액츄에이터(Actuator)가 없이 경사진 지면을 걸을 수 있는 두 발을 가진 패시브 로봇(Passive robot)을 대상으로 강화학습과 메니폴드(Manifold control) 기법을 사용하여 안정적으로 걸을 수 있도록 제어기(Controller)를 설계하는 방안을 고려한다.
One of the most challenging issues when robots interact with the environment is to establish contact quickly and avoid high impact force at the same time. The proposed method implements the passive suspension system using the redundancy of the torque-controlled robot. Instead of utilizing the actual mechanical compliance, the distal joints near the end-effector are controlled to act as a virtual spring-damper system with low feedback gains. The proximal joints are precisely controlled to push the mid-link, which is defined as the boundary link between the proximal and distal joints, towards the environment with high feedback gains. Compared to the active compliance methods, the contact force measurements or estimates are not required for contact establishment and the control time delay problems do not occur correspondingly. The proposed method was applied to the landing foot control of the 12-DoF biped robot DYROS-RED in the simulations. In the results, the impact force during landing was significantly reduced at the same collision speed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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