A Control System of 4 d.o.f Human Arm type Redundant Robot

인간형 4자유도 로봇팔 제어 시스템

This paper describes a robot control system and control method of a human arm type redundant manipulator. The control of a redundant manipulator suffer from computational complexity and singularity problem because of numerical inverse kinematics. To deal with such problems, analytical methods for a redundant robot arm have been researched to enhance the performance of inverse kinematics. In this research, we propose a numerical control method and weighted pseudo inverse kinematics algorithm. Using this algorithm, it is possible to generate a trajectory passing through the singular points and intuitively move the elbow without regard to the end-effector pose. Performance of the proposed algorithm was verified by various simulations. It is shown that the trajectory planning and using this algorithm provides correct results near the singular points and can utilize redundancy intuitively. We proved this system's validity through field test.

서비스 로봇에서는 산업용 로봇에서 많이 사용하던 로봇 머니퓰레이터 대신에 여유자유도형 인간형 로봇 팔이 사용어야한다. 여유자유도 인간형 로봇팔은 산업용 로봇 팔에 비하여 자유도 수가 많아서 특이점 및 장애물 회피에 더욱 우수한 성능을 가지고 있어 정해지지 않은 복잡한 환경에서 동작해야 하는 서비스 로봇에 적합하다. 여유 자유도 로봇 팔의 제어 문제는 구동 알고리즘에서 역기구학 및 자코비언을 사용하기 때문에 복잡한 연산 및 그 계산량이 많다는 것이 문제가 된다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 수치해석적인 역기구학 해법 및 가중 의사역 행열 제어 알고리즘을 제안하며 이를 시스템으로 구현하여 실험으로 효용성을 입증하였다.