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동역학적 정보처리에 의한 로봇운동의 표현과 설계

전문가 제언: ○ 로봇은 그동안 반복적이고 단순한 업무용으로 쓰였다. 궁극적으로 인간형인 2족 보행로봇을 위해 보다 정교하고 안정된 로봇의 제어기술이 발달되어 인공지능 제어이론까지 도입되고 있다.

○ 2족 보행로봇은 안전한 보행이 가능한 각 관절의 궤적을 생성시키는 문제와 생성된 궤적의 정확한 추종문제가 있다. 이것은 기존의 PID제어기로는 한계가 있어서 전자는 ZMP(Zero Motion Point)의 궤적이 안정영역에 있도록 로봇의 관절궤적을 생성하는 방법을 사용하고 후자는 ZMP와 COM이 안정되게 유지하도록 하고 있다.

○ ZMP는 1960년대부터 제안되어 로봇의 동역학을 고려한 보행궤적의 연구와 ZMP의 오차를 보정하는 균형제어의 연구로 진행되어 왔다. 그러나 이들은 인간과 유사한 보행패턴을 생성하지만 자연스러운 이동은 표현하지 못했기 때문에 다시 3DLIPM(3DLinear Inverted Pendulum Mode)를 도입해서 역진자로 운동을 단순화하는 방법 등이 제시되었다. 여기에 다시 3DLIPM의 상대 값을 보정하는 Kalman 필터를 사용해서 뛰어난 보행안정성을 확보하게 되었다.

○ 이밖에도 실수코딩 유전자알고리즘을 이용해서 소비에너지를 최소화 시켜 안정시키는 방법, 반복학습 제어알고리즘을 이용해서 복잡한 로봇의 동역학을 계산하지 않고도 반복된 학습을 통해서 주기적 비선형 부하변동에 대응하는 방법도 제시되고 있다.

○ 이 글은 목표운동패턴의 데이터를 저차원 화하는 압축방법을 통해서 외란이나 외부환경에 대응하여 제어함으로써 인간의 행동과 유사한 운동패턴을 생성시키고 있어서 주목된다.

○ 이와 함께 환경이 바뀔 때마다 운동패턴을 변경시키지 않고, 운동패턴의 학습을 통해서 일반적인 운동패턴을 추출하여 많은 메모리를 경유하지 않고도 바로 안정적인 운동이 가능한 모델들도 연구되고 있어 더욱 정교한 움직임의 로봇모델이 계속 제안될 것으로 보여 기대된다.

저자: Masafumi Okada
자료유형: 학술정보