로봇 구동부의 회전을 이용한 각속도 추정 방법 및 생체모방 로봇의 적용 방안

Abstract

과거 군사용으로만 주로 활용되었던 드론과 같은 무인항공기는 점차 구조, 배송, 사진 촬영과 같은 다양한 용도로 활용되고 있다. 이러한 무인항공기를 사용자가 원하는 움직임으로 동작시키고 항공기의 위치를 추정하기 위해서는 각속도를 추정하는 기술이 필수적이다. 일반적으로 각속도 데이터를 얻기 위해서는 자이로스코프 센서를 주로 활용하는데, 자이로스코프 센서는 각속도를 추정하기 위해서 내부의 proof mass 를 특정 주파수로 항상 공진시키고 있기 때문에 불필요한 전력낭비가 발생한다. 또한, 자이로스코프 센서의 공진 주파수와 같은 주파수의 외부 음파가 인가될 경우, 증폭 현상이 발생하여 각속도 추정이 잘 이뤄지지 않는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는, 로봇의 구동부에 구동부 일체형 센서를 부착하여 측정되는 코리올리의 힘을 이용해 로봇의 각속도를 추정하는 방법을 제시한다. P3DX 파이오니어 로봇과 서보 모터를 활용하여 구축한 실험환경에서의 실험을 통해, 본 논문에서 제안한 방법이 로봇의 각속도를 효과적으로 추정함을 확인하였다. 또한, 본 논문에서 제안한 방법을 생체모방 로봇에 적용하기 위한 구동부 일체형 센서의 특성을 정의하였다. 나아가, 획득한 데이터를 처리하기 위한 신호 복조 방법과 노이즈를 제거하기 위한 다양한 필터 처리 기법을 제안한다.