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제목 ​로봇의 안정적인 제어를 위한 특이점 회피 알고리즘의 비교 연구
작성자 관리자 작성일 2017-06-07 14:42:45 조회수 171
로봇 기술은 공장에서부터 가정에서까지 다양한 산업 분야에 응용될 수 있기 때문에 우리의 삶의 질을 높일 수 있는 미래 가치 집약적 연구 분야라 할 수 있다. 이 때, 로봇이 인간 중심 사회에서 다양한 분야에 활용되기 위해서는 ‘로봇의 안정적인 동작’이 보장되어야 한다. 즉, 로봇의 갑작스러운 동작이나 예상하지 못한 동작을 예측하고 이를 방지하여야 한다.

특히 로봇이 특정 자세에 위치할 때, 로봇의 관절 자유도를 잃어 로봇의 이상 동작을 유발하는 지점인 기구적 특이점(Kinematic Singularity)은 로봇을 제어할 때 필수적으로 회피하여야 한다. 그러므로, 로봇 연구가 활발히 연구되기 시작한 1960년대이래로 지금까지 이러한 로봇의 특이점을 회피하는 알고리즘에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 하지만, 이처럼 특이점 회피 알고리즘에 대한 많은 연구에도 불구하고, 대부분의 학술 자료들은 다른 알고리즘들과의 성능 비교 없이 자신의 알고리즘의 성능을 소개하였다. 결과적으로, 특이점 회피 알고리즘 간 연구가 부족하여 각 알고리즘들의 특징 및 장/단점을 파악하기 힘들다.

그러므로, 본 연구에서는 디지털휴먼연구센터에서 개발한 업무 전환 방법(Task Transition Method) 기반 특이점 회피 알고리즘[1] 외 5가지 대표적인 특이점 회피 알고리즘들(Damped Pseudo Inverse, Error Damped Pseudo Inverse, Scaled Jacobian Transpose, Selectively Pseudo Inverse, Filtered Inverse) 들의 수학적인 특징들을 알아보고, 각 알고리즘들을 [그림 1]과 같은 로봇 시뮬레이터 안의 휴머노이드 로봇에 적용하여 경로 추종 능력, 계산 속도, 그리고 다중 작업에 대한 능력을 수치화하여, 각 알고리즘들의 장/단점에 대해 논의하였다[2].

로봇 시뮬레이터를 이용함 모의실험 결과, 디지털휴먼연구센터에서 제안한 업무 전환 방법 기반 특이점 회피 알고리즘은 가장 우수한 경로 추종 능력과 효율적인 움직임을 보여주었다. 또한, 다중 작업 수행 능력에서 다른 특이점 회피 알고리즘들과 비교하여 월등한 수행 성능을 보여주었다. 하지만, 복잡한 연산 과정이 많이 포함된 알고리즘의 특성상 연산 속도가 다른 알고리즘들과 비교해 느림을 확인 할 수 있었다. 따라서, 본 연구의 후속 연구로 낮은 계산 속도를 극복하기 위한 연산 과정의 단순화 및 병렬화를 구축할 것이다.



센터명 : 디지털휴먼연구센터
작성자 : 김상현/연구원
Email:  ggory15@snu.ac.kr


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