상호작용력 피드백을 이용한 외골격 로봇 제어 시스템 연구

Abstract

본 연구에서는 상호작용력 피드백을 이용한 외골격 로봇 제어 시스템에 대하여 연구를 진행한다. 외골격 로봇과 착용자는 서로 결박되며 각 접촉점에서 서로 힘을 주고 받는다. 이 힘을 상호작용력이라 하며 외골격 로봇에 사용된 제어기에 따라 그 크기와 방향이 결정된다. 이는 특정 제어기 사용에 따라 예상되는 상호작용력을 착용자에게 전달되도록 직접 제어함으로써, 해당 제어기를 사용하지 않고도 외골격 로봇과 착용자가 동일한 상호작용을 하도록 할 수 있음을 의미한다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 기존의 다양한 외골격 로봇 제어 방법론을 하나의 클래식한 피드백 제어 시스템으로 표현 가능함을 보인다. 이를 위해 제안하는 제어 방법론은 상호작용력을 출력으로 제어하는 피드백 제어 루프와 착용자가 요구하는 레퍼런스 힘을 생성하는 레퍼런스 생성 루프로 구성된다. 통상적인 제어기 설계 과정에 따라 제어 시스템을 구축하며, 실험을 통하여 제안한 제어 방법론의 성능과 확장성을 검증한다. 레퍼런스 설계에 따라 임의의 상호작용력을 착용자에게 전달할 수 있음을 보이기 위해, 이에 대한 예제로 선행 연구의 제어기의 사용에 따라 착용자에게 전달되는 상호작용력을 레퍼런스로 정의하고 사용에 따른 그 효과를 비교, 분석한다.