고장이 존재하는 육족 보행 로봇을 위한 대수적 힘 분배

Abstract

본 논문에서는 육족 보행 로봇의 새로운 힘 분배 알고리듬을 제안한다. 본 논문에서 고려하는 육족 보행 로봇은 다리 하나에 관절고착고장이 발생하여 내고장성 정적 세다리 걸음새로 보행한다. 제안되는 힘 분배 알고리듬의 핵심은 내고장성 걸음새가 가지는 안정여유도를 결정하는 지지 다리의 미끄러짐을 최소화시키는 것이다. 불연속적으로 움직이는 내고장성 세다리 걸음새는 정상 걸음새보다 안정도가 떨어진다는 약점이 있다. 본 논문에서 제안하는 힘 분배 알고리듬은 이러한 약점을 고려하여 내고장성 걸음새의 지지 다리가 세 개라는 성질과 Zero-Interaction Force 원리를 이용하여 최적화 기법을 쓰지 않고 대수적으로 모든 다리의 힘 성분을 구한다. 컴퓨터 시뮬레이션 사례 연구를 통해서 제안된 힘 분배 알고리듬과 기존 방법의 비교 분석을 실시하고 제안된 방법의 효용성을 입증한다. In this paper, a novel foot force distribution algorithm for hexapod walking robots is presented. The considered hexapod robot has fault-tolerant tripod gaits with a failed leg in locked-joint failure. The principle of the proposed algorithm is to minimize the slippage of the leg that determines the stability margin of the fault-tolerant gaits. The fault-tolerant tripod gait has a drawback that it has less stability margin than normal gaits. Considering this drawback, we use the feature that there are always three supporting legs, and by incorporating the theory of Zero-Interaction Force, we calculate the foot forces analytically without resort to any optimization technique. In a case study, the proposed algorithm is compared with a conventional foot force distribution method and its applicability is demonstrated.