인간형 로봇을 위한 평행 지지 구조의 6축 힘 토크 센서 시스템 개발

Abstract

본 논문에서는 인간형 휴머노이드 로봇에 장착될 힘 토크 센서의 기구부 설계와 신호의 처리 및 힘과 모멘트를 정확하게 측정하기 위한 노이즈의 모델링 및 상호간섭에 대하여 논의한다. 힘 토크 센서는 공간상의 제약을 가지기 때문에 동일한 힘을 지지하면서 효과적으로 센서값을 출력 해 줄 수 있어야 한다. 설계된 힘 토크 센서는 이러한 요구조건에 맞는 평행지지 구조를 이용하여 해결하였다. 설계에 대한 구체적인 방법은 2장에서 언급하도록 한다. 센서 모듈의 값을 정확하게 측정하는데 있어서 가장 어려운 점은 노이즈의 모델링 및 처리이다. 본 논문에서는 이러한 작업을 수행하기 위하여 아날로그 필터링 및 디지털 필터, 2가지의 방법을 채택한다. 또한 분산 병렬 연산을 위한 통신부분, 아날로그 신호의 측정 등 전자부분에 대한 것을 3장에서 알아보도록 한다. 4장에서는 칼만 필터를 이용하여 노이즈 환경에서 신호의 추종하는 방법에 대하여 알아보고, Non-White Gaussian Noise 환경에서 칼만 필터 모델을 구성한다. 또한, 각 측정된 힘이 다른 방향의 측정부위에 주는 영향에 대하여 고려하며, 마코프 프로세스에 의하여 노이즈의 다이나믹 모델을 결정한다. 5장에서는 개발된 힘 토크 센서 프레임를 개발된 휴머노이드 로봇에 장착하여 제안한 알고리즘의 검증과 이에 대한 분석을 수행한다. 6장에서는 센서의 기구부 설계와 노이즈 처리 알고리즘에 대한 간단한 정리와 추후 과제에 대하여 언급한다.