표제지
국문초록
목차
I. 서론 10
II. 휴머노이드 로봇 12
1. 기구학 12
1.1. 정기구학 13
1.2. 역기구학 15
2. 기존 발끝 궤적 설계 18
III. CPG를 이용한 보행 생성 기법 21
1. CPG 개요 21
2. CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법 22
2.1. Feedback을 적용한 CPG 네트워크 설계 23
2.2. 발끝 궤적 설계 25
3. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법 29
IV. GP를 이용한 보행 보정 기법 35
1. GP(Genetic Programming) 35
2. GP 보정식 설계 37
2.1. Symbolic Regression 기법 37
2.2. 보정식 구조 설계 39
2.3. 함수와 터미널 42
2.4. fitness function 43
V. 실험 및 결과 45
1. 실험 환경 및 구성 45
2. 평지 실험 48
3. 일반 경사면 실험 52
4. 가변 경사면 실험 57
4.1. 오르막 57
4.2. 내리막 62
4.3. 급한 가변 63
VI. 결론 67
참고문헌 68
Abstract 71
표 1. Nao의 왼발에 대한 DH 파라미터 14
표 2. Nao의 오른발에 대한 DH 파라미터 15
표 3. CPG 내부 파라미터 31
표 4. CPG 노드간 가중치 32
표 5. CPG 기법과 제안하는 기법 정리 34
표 6. 평가 함수의 변수 44
표 7. CPG 뉴런의 초기값과 노드의 파라미터 46
표 8. GP parameters 47
그림 1. DH법을 이용한 좌표계간의 기하학적 관계 13
그림 2. 휴머노이드 Nao의 링크와 길이 14
그림 3. X축에 대한 궤적(좌)과 Z축에 대한 궤적(우) 19
그림 4. 발끝 궤적(a)과 Roll 궤적(b) 20
그림 5. CPG Unit의 내부 구조 21
그림 6. 피드백을 적용한 CPG 네트워크 구조 24
그림 7. 몸 중심 위치와 두 발 중심 피드백 24
그림 8. CPG 출력 파형 변환을 통한 x축 궤적 25
그림 9. CPG 출력 파형 변환을 통한 z축 궤적 26
그림 10. x축 궤적의 SSP와 DSP 26
그림 11. z축 궤적의 SSP와 DSP 27
그림 12. 피드백을 적용하지 않은 발끝 궤적(a)과 피드백을 적용한 발끝 궤적(b) 28
그림 13. CPG를 결합한 제어구성도(a, b)와 제안한 방법의 제어구성도(c) 29
그림 14. CPG 네트워크 구조 30
그림 15. 피드백이 적용된 CPG 파형 31
그림 16. 평지에서의 CPG 파형 32
그림 17. CPG에 의해 변형된 관절 궤적 33
그림 18. GP의 교배 연산 36
그림 19. GP의 변이 연산 36
그림 20. GP 기반 Symbolic Regression 예시 38
그림 21. GP 수행과 Webots 시뮬레이션 과정 39
그림 22. 3가지 유형의 보정식 40
그림 23. 보정하기 전(A), 오르막 보정 후(B), 내리막 보정 후(C)의 로봇 자세 42
그림 24. Webots에서의 Nao 45
그림 25. 시뮬레이션 환경1 47
그림 26. 시뮬레이션 환경2 48
그림 27. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법 48
그림 28. CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법 49
그림 29. 평지에서 CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법 보행의 CoM 궤적(상), 몸의 앞뒤 각도(중), 관절 궤적(하) 50
그림 30. 평지에서 CPG기반 보행의 CoM 궤적(상), 몸의 앞뒤 각도(중), 관절 궤적(하) 51
그림 31. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법 52
그림 32. 일반 경사면에서의 CPG 기반 보행 52
그림 33. 일반 경사면에서 CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법의 CoM 궤적(상), 몸의 앞뒤 각도(중), 관절 궤적(하) 53
그림 34. 일반 경사면에서 CPG를 이용한 발끝 궤적 기법의 CoM 궤적(상), 몸의 앞뒤 각도, 관절 궤적(하) 55
그림 35. CPG 발끝 궤적 생성 기법에 GP로 보정한 기법 56
그림 36. CPG 발끝 궤적 생성 기법의 관절 값과 GP로 보정된 관절 값 56
그림 37. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법(가변 오르막) 57
그림 38. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법의 몸 기울기(상), CPG 파형(중), CPG 파형에 의해 변형된 관절 궤적 58
그림 39. CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법(가변 오르막) 59
그림 40. CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법의 몸의 기울기에 따른 관절 궤적 변화 60
그림 41. CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법에 GP로 보정한 기법(가변 오르막) 60
그림 42. 보정 전과 보정 후의 관절 궤적(가변 오르막) 61
그림 43. 가속도 센서와 자이로 센서의 값(X축) 62
그림 44. CPG를 이용한 관절 궤적 수정 기법(A), CPG를 이용한 발끝 궤적 생성 기법(B), GP 보정 기법(C)의 보행(가변 내리막) 63
그림 45. GP 보정 기법의 오르막 보행(급한 가변) 64
그림 46. GP 보정 기법의 내리막 보행(급한 가변) 64
그림 47. 보정 전과 보정 후의 관절 궤적(오르막) 65
그림 48. 보정 전과 보정 후의 관절 궤적(내리막) 66