• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2390-2392
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• 2003

ILC(Iterative Learning Control: 이하 ILC)는 현재 기계, 전기, 화학 등 많은 분야에 널리 적용되고 있다. ILC는 특히 반복적인 trajectory tracking Control 문제에 아주 효과적인 방법 중의 하나이다. 하지만 ILC는 메모리 기반의 scheme로서 trajectory tracking을 위해서는 많은 메모리를 요구하게 된다. 한편, 자세한 관찰에 의하면 인간의 팔, 다리 등의 관절의 움직임은 아주 정확하지가 않다. 이러한 사실로 미루어 인간이 정화한 모션을 취하는데 드는 비용을 줄이고자 모션 명령을 간단히 한다는 가정을 추론 해 낼 수 있다. 이러한 가정에 기초하여 우리는 ILC 명령을 간단히 하기 위해서 약간의 trajectory tracking의 정확성을 회생하는 메커니즘을 제안한다. 간단해진 ILC 명령은 적은 메모리 공간에 저장될 것이다. 또한, 로봇의 trajectory tracking을 위한 기존의 방법들은 아주 복잡할 뿐만 아니라 하나의 task의 수행만이 가능할 뿐 어떤 일반화의 방법도 제시하지 못하고 있다. 그래서 본 논문에서는 ILC 명령의 scaling에 대한 메커니즘을 제공하여 하나의 trajectory에 대해서 비슷한 모양이지만 다른 크기와 속도를 가지는 trajectory를 구현 할 수 있도록 하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.279-286
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• 2017

In this paper, we proposed a method to determine the acceleration/deceleration time of the motion for reducing the residual vibration caused by the resonance of the robot in the high-speed motion. The relationship between the acceleration/deceleration time and the residual vibration was discussed for the trapezoidal velocity profile by analyzing the time when the jerk happens. The natural frequency of the robot can be estimated in advance through the dynamics simulation. The simulation and experiment for both cases where the moving distance of the robot is long enough and the distance is short, are implemented in the 1-DOF linear robot. Simulation and experimental results show that when the acceleration/deceleration time is a multiple of the vibration period, the settling time and the amplitude of the residual vibration become less than when the time is not a multiple.

• 로봇학회논문지
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• 제1권2호
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• pp.188-196
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• 2006

During the communication and interaction with a human using motions or gestures, a humanoid robot needs not only to look like a human but also to behave like a human to make sure the meanings of the motions or gestures. Among various human-like behaviors, arm motions of the humanoid robot are essential for the communication with people through motions. In this work, a mathematical representation for characterizing human arm motions is first proposed. The human arm motions are characterized by the elbow elevation angle which is determined using the position and orientation of human hands. That representation is mathematically obtained using an approximation tool, Response Surface Method (RSM). Then a method to generate human-like arm motions in real time using the proposed representation is presented. The proposed method was evaluated to generate human-like arm motions when the humanoid robot was asked to move its arms from a point to another point including the rotation of its hand. The example motion was performed using the KIST humanoid robot, MAHRU.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1067-1072
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• 2014

The ability to overcome obstacles is necessary for field robots for various applications including the ability to climb stairs. While much research has been performed focusing on overcoming obstacles, the resulting robots do not have sufficient ability to overcome obstacles such as stairs. In this research, the purpose is to overcome relatively large obstacles by flipping locomotion through the modification of the stair climbing robotic platform of the previous research. We propose two scenarios to overcome large obstacles: a rear wheel driving system and an elevation system using a ball screw. The research is performed based on static analyses on obstacle-climbing. As the simulation results indicate, we determined the optimal posture of the robot for climbing obstacles for rear wheel driving. Also, an elevation system is analyzed for obstacle climbing. Between the two scenarios an elevation system is determined to reduce the operating torque of the actuator, and the prototype was recently assembled. The climbing ability of the robotic platform is verified. We expect the application area for this robotic platform will be in accident areas of nuclear power plants.

• 로봇학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.500-507
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• 2022

In this study, a motion planning method based on the integer representation of contact status between wheels and the ground is proposed for planning swing motion of a 6×6 wheel-legged robot to cross large obstacles and gaps. Wheel-legged robots can drive on a flat road by wheels and overcome large obstacles by legs. Autonomously crossing large obstacles requires the robot to perform complex motion planning of multi-contacts and wheel-rolling at the same time. The lift-off and touch-down status of wheels and the trajectories of legs should be carefully planned to avoid collision between the robot body and the obstacle. To address this issue, we propose a planning method for swing motion of robot legs. It combines an integer representation of discrete contact status and a trajectory optimization based on the direct collocation method, which results in a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem. The planned motion is used to control the joint angles of the articulated legs. The proposed method is verified by the MuJoCo simulation and shows that over 95% and 83% success rate when the height of vertical obstacles and the length of gaps are equal to or less than 1.68 times of the wheel radius and 1.44 times of the wheel diameter, respectively.

• 로봇학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.143-154
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• 2023

In this study, a fast motion planning method for the swing motion of a 6x6 wheel-legged robot to traverse large obstacles and gaps is proposed. The motion planning method presented in the previous paper, which was based on trajectory optimization, took up to tens of seconds and was limited to two-dimensional, structured vertical obstacles and trenches. A deep neural network based on one-dimensional Convolutional Neural Network (CNN) is introduced to generate keyframes, which are then used to represent smooth reference commands for the six leg angles along the robot's path. The network is initially trained using the behavioral cloning method with a dataset gathered from previous simulation results of the trajectory optimization. Its performance is then improved through reinforcement learning, using a one-step REINFORCE algorithm. The trained model has increased the speed of motion planning by up to 820 times and improved the success rates of obstacle crossing under harsh conditions, such as low friction and high roughness.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권3호
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• pp.285-296
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• 2010

본 연구에서는 영상처리 기술을 활용한 치과용 로봇 조명장치를 개발하여 그 정확도를 측정하여 보고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 치과용 로봇 조명장치는 환자의 얼굴을 카메라로 인식을 하여 구강의 위치를 찾아 로봇이 움직여 라이트를 비추게 하는 것으로서 모션 제어 부, 라이트 제어 부, 영상 처리부로 구성되어 있다. 카메라로 영상을 획득 후 동작변화 영상을 추출 한 다음 아다부스트 알고리즘(Adaboost algorithm)을 통해, 얼굴 검출에 필요한 특징을 추출하여 실시간으로 얼굴 영역을 검출하도록 하였다. 영상처리를 통한 환자 구강의 추출 실험 시 정면영상에서 높은 얼굴인식률을 나타냈고 얼굴영역이 인식이 되면, 안정적인 라이트 로봇 암(Light robot arm)의 제어가 가능했다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.667-673
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• 2010

본 논문은 의사-임피던스 모델을 이용하여 2족보행로봇이 비평탄면에서 보행하는 제어기법을 제안한다. 의사-임피던스 모델은 인간이 보행 시, 발바닥이 지면과 순응하는 동작을 모사하였다. 지면과 접촉하면서 인간의 발바닥은 2가지 보행상태를 갖게 된다. 첫 번째 상태에서는 지면과 순응하기 위해 노력이나 의도적인 토크를 가하는 것이 아니라 수동적인 모션으로 순응하게 된다. 두 번째 상태에서는 지면과 접촉한 후, 적절한 토크를 유지하여 인간의 몸이 보행을 지속할 수 있게끔 유도하며 이를 하중이동단계라고 한다. 이러한 과정이 안정적으로 로봇의 보행을 유지할 수 있음을 12자유도의 2족보행로봇과 6축의 힘을 가지는 환경모델을 반영한 시뮬레이션을 통해 보여준다. 이러한 시뮬레이션결과가 제안된 의사-임피던스 모델이 효과적임을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.159-165
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• 2010

본 논문에서는 원격제어기반 이동체 감지 및 변형 퍼스널 로봇시스템을 설계 및 구현하고 성능을 분석하였다. 설계에 있어서 중점적으로 고려한 사항은 퍼스널 로봇의 버튼기반 및 원격제어방식 설계, 휠 주행모드/보행모드/자동 주행모드/감시모드의 동작모드 설계, 원격제어기능 설계, 주변환경 변화감지 기능 설계, 모션데이터 추출기법 설계, 장애물 탐지기법 설계이다. 개발한 퍼스널 로봇은 언제 어디서나 원격지에서 인터넷과 접속하여 로봇의 동작 및 영상인식을 제어하여 주변 환경변화를 감지하는 이동체 감지 및 4가지의 변형이 가능하다. 또한 실험결과, 실내의 문턱이나 전선등으로 이루어진 지형의 요철을 다리 관절로 이동 가능하며, 자동 주행모드로 진행 할 경우 30cm*30cm 공간의 장애물 환경에서 3개의 적외선 센서를 이용하여 장애물을 성공적으로 벗어남을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.345-354
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• 2014

본 논문에서는 키넥트센서(Kinect sensor)와 확장칼만필터(Extended Kalman Filter : EKF)를 이용하여 사람과 로봇간의 상대위치 및 각도와 상대속도를 실시간으로 추정하는 알고리즘을 제안한다. 또한, 다양한 이동모드에 따른 모바일로봇의 사람과의 근접동반이동 제어를 수행한다. HOG 및 SVM을 이용한 사람 두부 및 어깨 검출 알고리즘을 통해 사람을 검출하고, 키넥트센서의 정보를 이용해 EKF 알고리즘을 거쳐 사람과 로봇간의 상대위치 및 속도를 추정한다. EKF 알고리즘의 결과를 이용해 실내 환경에서 사람과 같이 근접동반주행을 하기 위한 다양한 모드의 제어 실험을 수행한다. 또한, 모션캡처장비(VICON)를 이용해 알고리즘의 정확도를 검증하였다.