표제지
목차
국문요약 8
Abstract 9
1. 서론 10
2. 하드웨어 설계 14
2.1. 바퀴 구동부 15
2.2. 직렬 탄성 구동기 16
2.3. 회로 구성 21
2.4. Kalman filter를 이용한 로봇의 기울기 측정 23
3. 모델링 27
3.1. 균형 제어를 위한 동역학 모델 27
3.2. 능동 현가제어를 위한 로봇 다리 동역학 모델 32
4. 제어기 설계 35
4.1. 균형 제어기 설계 35
4.2. 다리의 능동 현가 제어기 설계 37
5. 실험 및 결과 39
5.1. 균형 제어기 실험 39
5.2. 능동 현가 제어기 실험 41
6. 결론 46
참고문헌 48
표 1. Kalman filter를 이용한 로봇의 기울기 측정에 사용되는 파라미터와 의미. 24
표 2. 이륜 모바일 로봇의 균형 제어에 사용되는 변수와 의미. 28
표 3. 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어에 사용되는 변수와 의미 38
그림 1. 이륜 모바일 로봇의 실제 사진. 14
그림 2. 이륜 모바일 로봇의 정면 이미지. 15
그림 3. 바퀴 축과 모터 축이 체결된 사진. 16
그림 4. 직렬 탄성 구동기의 블록 다이어그램. 17
그림 5. 이륜 모바일 로봇의 다리 구동기 구성. 17
그림 6. 볼 스크류와 DC 모터의 축이 체결된 사진. 18
그림 7. 4개의 스프링이 직렬로 체결된 사진. 19
그림 8. 스프링 변위의 측정을 위해 엔코더를 장착한 사진. 19
그림 9. 전체 회로 블록 다이어그램. 21
그림 10. 사용되는 DC Motor Driver(자체 제작). 22
그림 11. 사용되는 엔코더 Driver(자체 제작). 22
그림 12. MPU6050 IMU 센서(Invensense 社). 23
그림 13. Kalman filter에 대한 블록 다이어그램. 24
그림 14. Kalman filter 알고리즘. 26
그림 15. 이륜 모바일 로봇의 균형 주행을 위한 좌표계.(왼쪽 : 옆면, 오른쪽 :... 28
그림 16. 직렬 탄성 구동기가 포함된 로봇 다리의 블록도. 32
그림 17. 직렬 탄성 구동기의 전달함수 블록도. 32
그림 18. 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어를 위한 좌표계. 34
그림 19. 이륜 모바일 로봇의 균형제어 블록도. 35
그림 20. 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어 블록도. 37
그림 21. 이륜 모바일 로봇의 균형 제어 모습(측면). 39
그림 22. 이륜 모바일 로봇의 균형 제어 그래프. 40
그림 23. 능동 현가 제어 실험환경 구성. 41
그림 24. 능동 현가 제어가 진행된 이륜 모바일 로봇((a, 좌측): 비 제어 시스템,... 42
그림 25. (a) 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어 힘 측정 그래프 43
그림 25. (b) 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어 Roll 방향 각도 그래프. 44
그림 25. (c) 이륜 모바일 로봇의 볼-스크류 입력 속도 측정 그래프 44
그림 25. (d) 이륜 모바일 로봇의 능동 현가 제어 Pitch 방향 각도 그래프 45