• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1236-1242
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• 2019

최근 로봇 기술의 발전에 따라 모바일 로봇에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 현재 모바일 로봇의 대부분은 2륜 및 4륜 기반으로 개발되어 직선 주행에는 강하지만 방향전환 및 제자리 회전에 제한이 있으며, 이러한 문제점을 극복하고자 구 형태의 바퀴를 사용하는 볼 로봇에 대한 연구가 진행되고 있다. 볼 로봇은 협소한 공간에서 큰 제약 없이 이동이 가능하다는 장점을 가지고 있지만, 구조적으로 불안정하여 안정적인 자세 및 주행 제어가 요구된다. 본 연구에서는 무선통신으로 자세 및 주행 제어가 가능한 스마트폰 어플리케이션을 제안하고, 이를 적용하여 제작된 볼 로봇을 이용하여 자세 및 주행 제어 실험을 수행하였다. 실험을 통해 Roll 각도 오차 ±0.8도, Pitch 각도 오차 ±0.7도 이내에서 제어됨을 확인하였으며, 1m 주행제어에 대해 x축 방향 위치오차 ±0.1m, y축 방향 위치오차 ±0.08m 이내에서 제어됨을 확인하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.140-145
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• 2009

본 논문에서는 압축 영역에서 동작하는 조명 환경 변화에 강인한 얼굴 검출 방법을 제안한다. 기존 이미지 처리를 이용한 얼굴 검출 방법들은 주로 픽셀 기반 영역에서 이루어져 왔다. 그러나 컴퓨팅 파워와 저장 공간이 제한적인 로봇 환경에는 픽셀 기반 처리가 적합하지 않다. 또한 조명 환경의 변화는 안정된 얼굴 검출을 위해 해결되어야 하는 문제로 인식되어 왔다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 압축 영역에서의 조명 효과 보상과 색 온도 변환을 이용한 색상 정보 조절 과정을 사용한 얼굴 검출 방법을 제안한다. 제안된 방법은 색상 정보 조절을 통하여 다양한 조명 환경에서 기존 방법에 비해 강인한 얼굴 검출을 보여준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.228-236
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• 2012

본 논문에서는 빠르고 조작이 간편한 이동 수단인 이륜 역진자 로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적으로 밸런싱하기 위한 제어기를 설계하였다. 먼저 이륜 역진자 로봇의 제어기를 퍼지제어 구조로 선택하고, 지정된 3명의 사용자 무게에 따라 적절한 소속함수 요소 값들을 시행착오적으로 구하였다. 임의의 무게에 대한 적절한 퍼지 소속함수 요소 값을 구하기 위해 앞의 3명의 무게에 따른 퍼지 소속함수 요소 값들을 신경회로망으로 튜닝한 뒤 퍼지 제어기에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능하도록 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기를 시뮬레이션 하여본 결과, 기존의 퍼지 제어기에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 퍼지제어기가 보다 안정적인 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.536-544
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• 2011

본 논문에서는 빠르고 조작이 간편한 이동 수단인 이륜 역진자형 이동로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적인 밸런싱을 하기 위한 제어기를 설계하였다. 먼저 이륜 역진자형 이동로봇의 제어기를 일반적인 PID 제어구조로 선택하고, 적절한 제어이득을 지정된 사용자의 몸무게에 따라 시행착오적으로 구하였다. 임의의 몸무게에 따른 PID 이득값을 구하기 위해 PID 이득 값을 신경회로망으로 튜닝을 한 뒤 PID제어기에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능하도록 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기를 시뮬레이션에 적용시켜 기존의 PID 제어기에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 PID 제어기가 보다 안정적인 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.8-14
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• 2013

본 논문에서는 친환경 이동 수단인 이륜 역진자 로봇을 기존의 방법보다 더욱 안정적으로 밸런싱 하기 위한 제어시스템을 구현하였다. 먼저 이륜 역진자 로봇의 제어시스템을 퍼지 제어구조로 선택하고, 적절한 소속함수 요소 값들을 지정된 3종류의 무게에 따라 시행착오적으로 구하였다. 임의의 무게에 따른 퍼지 소속 함수 요소 값을 구하기 위해 3종류의 무게에 따른 퍼지 소속함수 요소 값을 신경회로망으로 튜닝한 뒤 퍼지 제어시스템에 적용하여 보다 안정적인 제어가 가능 하도록 제어시스템을 구현하였다. 구현된 제어시스템을 실제 로봇에 적용시켜 본 결과, 기존의 퍼지 제어시스템에 비해서 본 논문에서 제안한 신경회로망으로 튜닝한 퍼지 제어시스템이 보다 우수함을 확인할 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권11호
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• pp.123-129
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• 2016

본 논문에서는 외바퀴 로봇의 균형 제어 성능을 향상할 목적으로 외란관측기를 사용한다. 외란관측기의 설계는 역 공칭 모델 설계와 Q필터 설계의 두 과정으로 구성된다. 외바퀴 로봇의 역 공칭 모델을 역 스틱 모델로 부터 유도하고 역 공칭 모델의 안정화를 위한 Q필터를 설계한다. 이 과정에서 Q31의 형태를 갖는 필터를 설계하고 Q필터 시정수의 영향에 관한 실험적인 검증 결과를 제시한다. 시정수는 외란 억제 대역폭을 결정하는 역할을 하지만 외란 억제와 센서 잡음 내성은 상보적인 특성을 갖고 있다. 그러므로 전체 시스템을 고려하여 적절한 시정수가 선택되어야만 한다. 이를 해결하기 위해 3개의 서로 다른 시정수가 외란관측기에 각각 사용되었을 때의 제어 성능을 비교하는 실험을 수행한다. 결과 분석을 바탕으로 한 바퀴 로봇의 균형 제어에 대한 외란관측기 설계에 적합한 시정수 변수의 설계 범위를 제안한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.11-16
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• 2014

본 논문은 예측제어기를 이용하여 2휠 로봇의 실시간 균형을 유지할 수 있는 자세 제어에 대해 연구하였다. 또한 역방향 진자 제어는 로봇이 진행하는 동안 균형을 유지하기 위하여 도입되었다. 본 논문에서 구현에 사용한 프로세서는 dsPIC30F4013 임베디드 프로세서이며 자체 균형 알고리즘을 설계하고 구현 하는 것이다. 본 연구에서 ARS는 2축의 자이로 각(roll, pitch)과 3축의 가속도계 값(x, y, z)값으로 자세를 계산하도록 하였다. 따라서 본 연구에서는 외란에 대한 자세의 불균형을 극복하기 위한 예측제어기를 제안했으며 이를 원격 시스템의 제어문제에 도입하여 2바퀴 로봇의 선형 제어기와 예측제어기를 결합한 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 강인한 특성을 실현하기 위해 목표 필터루프를 설계하고 강인도-안정성을 만족하는 제어기를 설계하므로 제어시스템의 안정성을 향상시키고 시스템의 성능의 저하를 최소화함을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권6호
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• pp.118-126
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• 2005

There are many types of walking robots in the world. For dynamic walking of the robots it is necessary to keep its dynamic stability. The dynamic stability is influenced by the position of ZMP (zero moment point). In this paper we study the control of the ZMP position of walking robot. For experiment we developed a quadruped robot and analyzed the dynamic stability of the robot. Developed robot has 2 joints at each leg and WBO (weight balancing oscillator) on the body of the robot. The WBO is designed to move linearly from side to side when the robot walks dynamically. Walking test was performed to verify the validity of the proposed methods. Especially we showed that the dynamic stability of the robot can be improved without sacrifice of the walking speed by control the WBO.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.484-491
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• 2002

We developed a new type of human-sized BWR (biped walking robot) driven by a new actuator based on the ball screw which has high strength and high gear ratio. Each leg of the robot is composed of three pitch joints and one roll joint. In all, a 10 degree-of-freedom robot with two balancing joints was developed. A new type of actuator for the robot is proposed, which is composed of four bar link mechanism driven by the ball screw. The robot overcomes the limit of the driving torque of conventional BWRs. The BWR was designed to walk autonomously by adapting small DC motors for the robot actuators and has a space to board DC battery and controllers. In the performance test, the BWR performed sitting-up and down motion, and walking motion. Through the test, we found the possibility of a high performance biped-walking.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.28-34
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• 2012

Human generally uses three methods to keep balance. One of them is using reactive momentum such as swing an upper body or arms. In this study, we proposed a balancing controller for the reactive momentum method using an inverted pendulum. We simplified a human or a humanoid robot as a two-link inverted pendulum having two edges. In addition, we proposed a distinctive condition for controller transition. If a human is pushed, he has to change a balancing controller from using an ankle torque to using a reactive momentum or changing foot placement. When the balancing controller is changed from using an ankle torque to using a reactive momentum, it is required a proper timing to keep a stability and make smooth movement. In the experiment, the proposed controller and distinctive condition were verified.