Compliant Control of Quadruped Robot Using Whole-Body Control Framework

Abstract

4 족 로봇은 외부 환경 지형에서 이동성이 큰 장점을 가지고 있는 로봇이다. 특히 군용목적의 4 족 로봇의 경우 군용품의 보급을 위해 지면의 형태가 불균형한 곳을 안정적으로 보행이 가능해야 한다. 불균형한 지형의 보행에 관한 연구는 기존의 기구학 기반의 위치제어 방식을 통해 진행되어 왔고 이는 주변 환경의 센싱(sensing)을 이용하여 주변 환경과 지면 상태를 인식하여 보행을 하는 방식이다. 기존의 방식은 급변하는 외부의 지형 혹은 지면 상태에 따라 작업 수행이 취약하고 비교적 높은 위치 이득(gain)값을 사용하여 작업 수행은 완벽하지만 외부 상황에 강인하지 못하다. 즉 4 족 로봇의 불균형한 지형에서 보행을 수행하기 위해서는 급변하는 외부 지형에 강인하고 동시에 지면 상태의 센싱(sensing)의 비(非) 독립적인 보행 제어가 필요하다. 전신제이프레임워크를 이용하여 작업 수행중 여유자유도를 활용하여 로봇의 관절 상태가 강체(Rigid body) 상태가 아닌 유연한(Compliant) 상태로 급변하는 외부 지형 환경에 강인함을 가지면서 지면 상태의 센싱(sensing) 없이 접촉지점에서 발생하는 반발력을 이용하여 4 족 로봇의 자세 제어 및 작업 제어를 진행 할 수 있다. 접촉지점에서의 반발력은 무작위로 발생하기 때문에 로봇의 자세와 작업이 안정적으로 수행하기 위해서는 접촉지점 힘의 보상제어가 필요하다. 기존의 보상 방식은 F/T 센서를 이용하여 보상하였지만 이 논문에서는 F/T 센서를 사용하지 않고 접촉지점의 힘을 균등하게 재(再)분배 하였다. 전신제어프레임워크 방식을 이용하여 Traverse 지형, 계단 지형, 곡면 지형, 경사 지형 등에서 4 족 로봇의 보행 시뮬레이션을 수행하였다.