KR100567184B1 - 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상체, 상기 상체의 하측에 연결된 2개의 허리관절을 가진 허리, 상기 2개의 허리관절 각각에 연결되어 있고 발목관절과 무릎관절을 가진 2개의 다리를 포함하여 구성된 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 전후 기울어짐을 검출하는 제1 일축 기울기센서와 좌우 기울어짐을 검출하는 제2 일축 기울기센서를 상기 이족보행로봇 내에 배치하고, 상기 전후 기울기에 대한 경사각과 상기 좌우 기울기에 대한 경사각에 각각 대응하는 상기 허리관절, 상기 발목관절, 상기 무릎관절의 각도 조절값을 맵핑 테이블로 저장하며, 실시간으로 입력되는 적어도 제1 또는 제2 일축 기울기센서의 출력을 상기 맵핑 테이블에 맵핑시켜 자세보정된 해당 관절의 각도 조절값을 찾아 해당 관절을 조절한다.

Description

이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치 및 방법{Real-time posture control for biped robot using inclination sensors}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법이 적용되는 이족보행로봇의 간략 구성도이다.

도 2는 이족보행로봇의 기울어짐 상태를 보인 도면이다.

도 3은 전후 기울어짐 상태에서 좌, 우측다리의 각 관절을 제어하여 자세보정을 하는 것을 보인 도면이다.

도 4는 좌우 기울어짐 상태에서 좌, 우측다리 중 해당 다리의 관절을 제어하여 자세보정을 하는 것을 보인 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치의 블록 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치의 동작 순서도이다.

본 발명은 로봇(robot) 공학에 관한 것으로, 특히, 이족(二足)보행로봇의 전 후 기울기와 좌우 기울기를 해당 축 방향의 기울기를 검출하는 일축 또는 이축 기울기 센서를 이용하여 이족보행로봇의 실시간 자세를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

전통적으로, 로봇은 사람으로서는 하기 힘든 무거운 물건을 운반하는 작업이나 고도의 정밀도를 필요로 하는 작업 등을 수행하는 산업현장에서 주로 사용되어져 왔다. 시간이 지남에 따라 산업분야에서 정해진 일만을 수행하는 산업용 로봇 외에 애완용 로봇, 인명구조로봇, 휴먼(human) 로봇 등의 비산업형 로봇이 등장하였고, 그 중에서도 사람이 주거하는 환경에서 사람과 함께 생활하면서 사람이 하는 일을 도와주는 휴먼 로봇에 대한 연구가 최근 수년간 계속된 발전을 거듭해 왔다.

산업용 로봇에 비해 휴먼 로봇은 사람과 비슷한 모양과 자유도를 가지도록 개발되고 있으며, 특히 사람과 같이 두 다리를 가진 이족보행로봇에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 이족보행로봇에 대한 연구에 대한 결과물로 현재 공개되는 것을 보면, 일본의 혼다(Honda) 사(社)는 1996년 12월에 개발한 P2라고 명명된 이족보행로봇을 선보였고, 이후 P2의 보행능력을 개선한 P3와, 현재 이족보행로봇의 최고수준이라고 칭하는 ASIMO를 개발했다. 그리고, 소니(Sony) 사(社)는 1997년 SDR-3X라는 엔터테이먼트 로봇을 개발한 이후, SDR-4X를 개발했다.

국내의 경우, 다진시스템(주)에서 개발한 국내 최초의 이족보행로봇인 루시(Lucy)와, (주)미니로봇과 삼성전자가 합동 개발한 앤토(ANdroid TOy Robot)가 있다.

이러한 이족보행로봇은 스스로 움직여야 하므로 많은 기술을 요하고 있으며, 특히 두 다리를 이용하여 직립하여야 하므로 자세 제어에 대해서 상당한 기술을 필요로 한다.

현재 개발 또는 공개된 이족보행로봇의 대부분은 3축 자이로 자세측정센서를 이용하여 자세 제어를 수행하고 있다. 그런데, 3축 자이로 자세측정센서는 상당히 고가이고, 세 축에 대한 정보를 기반으로 이족보행로봇이 자세를 제어하여야 하므로 그 처리과정을 요하는 문제가 있다.

따라서, 저가의 제품을 사용하면서 간단한 방법으로 이족보행로봇의 자세 제어를 할 수 있게 하는 별도의 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2족 보행로봇의 자세를 저렴한 비용의 부품을 통해 간단한 방법으로 실시간 제어할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은, 상체의 하측에 연결된 2개의 허리관절을 가진 허리, 상기 2개의 허리관절 각각에 연결되어 있고 발목관절과 무릎관절을 가진 2개의 다리를 포함하여 구성된 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치에 있어서,
상기 이족보행로봇의 전후 기울기를 검출하는 제1 일축 기울기센서와;
상기 이족보행로봇의 좌우 기울기를 검출하는 제2 일축 기울기센서와;
상기 제1 일축 기울기센서에서 검출된 신호와 제2 일축 기울기센서에서 검출된 신호의 잡음을 제거하는 평균필터와;
상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기에 대해, 상기 이족보행로봇의 자세보정을 위한 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 맵핑 테이블로 저장하는 저장부와;
상기 평균필터로부터 입력된 상기 잡음이 제거된 전후 기울기와 좌우 기울기를 상기 맵핑 테이블에 적용하여 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 자세보정 각도를 파악하는 제어부와;
상기 이족보행로봇의 허리관절과 무릎관절과 발목관절을 상기 제어부에서 파악된 각 자세보정 각도만큼 동작시켜서 상기 이족보행로봇의 자세를 보정하는 관절 조절부를 포함한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 특징에 따른 본 발명은, 상체의 하측에 연결된 2개의 허리관절을 가진 허리, 상기 2개의 허리관절 각각에 연결되어 있고 발목관절과 무릎관절을 가진 2개의 다리를 포함하여 구성된 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법에 있어서,
상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기에 대해, 상기 이족보행로봇의 자세보정을 위한 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 맵핑 테이블로 저장하는 제 1 단계와;
상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기를 검출하는 제 2 단계와,
상기 제 2 단계에서 검출된 전후 기울기 및 좌우 기울기의 잡음을 제거하는 제 3 단계와;
상기 제 3 단계에서 상기 잡음이 제거된 전후 기울기와 좌우 기울기를 상기 맵핑 테이블에 적용하여 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 자세보정 각도를 파악하는 제 4 단계와;
상기 이족보행로봇의 허리관절과 무릎관절과 발목관절을 상기 제어부에서 파악된 각 자세보정 각도만큼 동작시켜서 상기 이족보행로봇의 자세를 보정하는 제 5 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 일축 기울기센서는 자기(magnetic), 자이로(각속도), 가속도, 수은 센서 등이 있다.

상술한 본 발명의 특징에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일축 기울기 센서를 이용한 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법이 적용되는 이족보행로봇의 간략 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이족보행로봇(100)은 인간의 신체구조를 기준으로 최대한 인간과 유사한 구조로 설계 및 제작되었는데, 상체(20)의 상부에 연결된 머리(10), 상체(20)의 좌측에 연결된 좌측팔(30), 상체(20)의 우측에 연결된 우측팔(40), 상체(20)의 하부에 연결된 허리(50), 허리(50)에 각각 연결된 좌측다리(60)와 우측 다리(70)로 이루어진다.

여기서, 좌, 우측팔(30, 40)은 2개의 관절을 가지고 있고, 허리(50)는 각 다리(60, 70)에 대응하는 제1 허리관절(51)과 제2 허리관절(52)을 가지며, 좌측 다리(60)는 좌무릎관절(61)과 좌발목관절(62)를 가지고, 우측 다리(70)는 우무릎관절(71)과 우발목관절(72)을 가지고 있다.

특히, 상기 제1 및 제2 허리관절(51, 52)은 다리를 앞뒤로 들어올림은 물론이고, 다리를 벌리거나 허리를 숙일 수 있도록 3의 자유도를 갖는다. 여기서, 3 자유도는 전후, 좌우, 위아래에 대한 자유도를 말하며, 좌표축을 일예로 표현하자면 x, y, z축에 해당된다. 그리고, 좌, 우무릎관절(61, 71)은 1의 자유도를 가지고, 좌, 우발목관절(62, 72)은 2의 자유도를 갖는다.

한편, 제1 및 제2 허리관절(51, 52), 좌,우발목관절(62, 72)과, 상체(20)에 연결된 팔의 관절에는 연결된 기계적 뼈대를 해당 자유도에 따라 이동시키기 위한 모터(미도시)가 배치된다.

본 발명의 자세 제어에 사용되는 관절은 상기 허리(50)와 다리(60)의 관절들이며, 제1 및 제2 허리관절(51, 52)의 경우 3 자유도 중에서 z축에 해당하는 자유도는 자세 제어에 이용하지 않는다. z 자유도는 다리를 들고 내릴 수 있게 하는 자유도이다.

이상과 같이 구성된 본 발명이 적용되는 이족보행로봇의 자유도 배치 및 관절의 배치는 많은 기존 연구들을 통해 검증된 이족보행로봇의 자유도 배치에 따른 것으로 가장 단순하면서도 안정적인 이족보행로봇의 구조이며, 기 언급한 혼다 사의 P2 등과 같은 구조이다.

한편, 본 발명의 이족보행로봇(100)은 본 발명을 달성하기 위한 구성으로, 상체(20)에 제1 일축(一軸) 기울기센서(Tilt sensor;80)와 제2 일축 기울기센서(90)가 배치된다. 배치되는 위치는 상체(20)의 좌우측 기울어짐 정도와 전후 기울어짐 정도를 센싱할 수 있게 배치되는 것이 원칙이며, 이러한 원칙에 따르면 보통 상체(20)의 중심축 상의 임의의 지점에 배치되고, 정밀한 측정을 위해서는 최대한 상체(20)의 아래측에 장착되는 것이 양호하다.

제1 및 제2 일축 기울기 센서(80, 90)는 한 축 즉, 수평축에 대한 기울기를 검출하는 센서이다. 도 1에 도시된 바에 따르면, 제1 일축 기울기센서(80)는 전후 기울어짐 정도를 검출하고, 제2 일축 기울기센서(90)는 좌우 기울어짐 정도를 검출한다. 즉, 제1 일축 기울기센서(80)는 도 2의 (가)와 같이 이족보행로봇(100)이 전후 기울어짐 상태인 경우에 발생되는 기울기(기준평지와 경사면간에 의한 각도(α)를 검출하고, 제2 일축 기울기센서(90)는 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 이족보행로봇(100)이 좌우 기울어짐 상태인 경우에 발생되는 기울기(좌우측 다리(60, 70)간에 의한 각도(β))를 검출한다.

그리고, 이족보행로봇(100)의 기울어짐 상태가 전후, 좌우 모두 발생되면, 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90)는 각각의 해당 기울어짐 각도를 검출한다. 도 2에서, 점선은 기울어짐이 없는 상태이다.

도 2를 통해 본 발명의 이족보행로봇(100)은 기본적인 2가지의 기울기 상태를 가지고 있음을 알 수 있다.

이하, 도 3과 도 4를 참조로 하여 각 기울어짐 상태에 따른 본 발명의 자세 제어 방법을 설명한다.

도 3은 전후 기울어짐 상태에서 좌, 우측다리의 각 관절을 제어하여 자세보정을 하는 것을 보인 도면이다.

도 3에서, (가)는 이족보행로봇(100)의 정상 자세를 일측 다리를 기준으로 도시한 측면도로서, 이족보행로봇(100)이 평지에 있을 경우에 대한 것이다. (나)는 이족보행로봇(100)이 전후로 기울어진 지면에 위치한 경우에 발목관절(62, 72)을 제어하여 자세 보정을 하는 것을 보인 측면도로서, 발목관절(62, 72) 위의 모든 부위에 위치 변화가 생기며 상체(20)의 움직임을 보았을 때 그 이동거리가 매우 크다.

(다)는 이족보행로봇(100)이 전후로 기울어진 지면에 위치한 경우에 무릎관 절(61, 71)을 제어하여 자세 보정을 하는 것을 보인 측면도로서, 무릎관절(61, 71) 위의 모든 부위에 위치 변화가 생기며 상체(20)의 움직임을 보았을 때 상기 (가)의 경우보다는 작지만 그 이동거리가 크다.

(라)는 이족보행로봇(100)이 전후로 기울어진 지면에 위치한 경우에 허리관절(51, 52)을 이용하여 자세 보정을 하는 것을 보인 측면도로서, 허리관절(51, 52) 위의 부분만 위치 변화가 생기며 상체(20)의 움직임이 매우 작다.

따라서, 전후 기울어짐 상태인 경우에 이족보행로봇(200)의 자세 제어는 허리관절(51, 52)을 제어하여 보정하는 것이 가장 효과적이다.

이때, 허리관절(51, 52)을 제어할 때 항상 두 허리관절(51, 52)이 수평하게 유지되어야 하고, 제어하는 허리관절 조절값(즉, 조절각도)은 경사면에 비례하게 된다. 더욱 상세히는 상기 허리관절 조절값은 다음의 수학식 1과 같이 경사면의 각과 동일하게 조절한다.

상기

은 전후기울어짐시의 허리관절조절값이고, θ(t)는 시간에 대한 지면의 경사각이다.

이하, 도 4를 참조로 하여 좌우 기울어짐 상태에 따른 자세 제어 방법을 설명한다. 도 4는 좌우 기울어짐 상태에서 좌, 우측다리 중 해당 다리의 관절을 제어 하여 자세보정을 하는 것을 보인 도면이다.

도 4에서 보면, (가)는 평지에서 이족보행로봇(100)의 자세를 하체 부위(허리, 다리)를 기준으로 하여 보인 정면도로서, 좌우측 다리(60, 70)간의 기울어진 각이 없다.

(나)는 이족보행로봇(100)이 좌우로 기울어진 지면에 위치한 경우에 하체 부위의 상태를 보인 정면도로서, 지면의 기울어짐이 좌측이 낮고 우측이 높다. 따라서, 좌측다리(60)는 점선으로 도시한 (가)의 경우와 동일한 상태가 되지만 우측다리(70)는 자세 보정을 위해 굽어져야 한다. 이때 우측 다리(70)가 굽어지는 정도는 지면의 기울기가 심할수록 심해지는데, 정확한 수치로는 평지에서의 우측 다리(70)의 길이(즉, 발목관절과 허리 관절까지의 길이)를 H로 하였을 때 H-l_ate×tanθ가 되게 하는 굽어짐이 이루어져야 한다. 상기 θ는 지면의 경사각이다.

상기와 같이 우측 다리(70)가 해당 수치로 기울어지기 위해서는 우발목관절(72)과 우무릎관절(71) 및 제2 허리관절(52)의 각도를 조절하여야 한다.

좌우 기울어짐 상태에서 보정될 각 관절의 보정 각도를 수학식으로 나타내면 다음의 수학식 2 내지 수학식 4와 같다.

θ_k = π - θ_a - θ_h

상기 수학식에서, θ_h는 좌우기울어짐시의 허리관절 조절값이고, θ_a는 발목관절 조절값이며, θ_k는 무릎관절 조절값이다. 상기 θ_a , θ_h , θ_k는 도 4에 도시된 바와 같이 각도이다. 한편, H는 다리의 길이이고, l_ate 는 두 다리 사이의 거리이며, l_sh 는 발목관절과 무릎관절 사이의 길이이고, l_th 는 허리관절과 무릎관절 사이의 길이이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90)를 통해 지면의 기울어짐 각도를 검출하며, 그에 따라 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여 각 관절이 자세 보정을 위해 가져야하는 조절값을 산출하여 자세 보정을 할 수 있다.

그러나, 본 발명은 상기와 같이 지면의 기울기가 변할때마다 각 관절의 조절값을 계산하게 되면 센서정보 처리속도에 손실을 야기시키는 문제점이 발생되므로, 이를 해결하기 위해 맵핑 테이블을 이용한다.

상기 맵핑 테이블에는 지면의 기울기(좌우 기울기 및 전후 기울기)에 따라 상기 수학식 1 내지 수학식 4로 산출되는 각 관절의 조절값이 이미 설정값으로 매치되어 있는 테이블이다. 예를 들어, 지면의 기울기가 좌우측으로 10도이고 전후측으로 30도이면, 이에 대한 각 관절의 조절값이 매칭값으로 저장되어 있다.

이하, 도 5와 도 6을 참조로 하여 일축 기울기센서를 이용한 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치 및 자세제어 동작을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치의 블록 구성도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치의 동작 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이족보행로봇의 실시간 자세제어장치는 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90), 제어부(200), 저장부(300)와, 관절조절부(400)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90)는 이족보행로봇(100)의 기울어짐 상태에 따른 기울기 정보를 실시간으로 검출하여 제어부(200)에 제공한다(S610).

그러면, 제어부(200)는 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90)의 출력을 입력받아 현재 이족보행로봇(100)이 위치한 지면의 기울기 상태를 파악한다(S620). 상기에서 파악되는 기울기 상태는 전후 기울기(A), 좌우 기울기(B) 또는 두 경우 모두인 복합 기울기(C)와 지면의 기울어짐 정도(즉 경사각)이다.

제어부(200)는 상기와 같이 지면의 기울기 상태를 파악하면, 파악한 지면의 기울기 상태(A, B, C)에 대응하는 해당 관절 조절값을 저장부(300)로부터 읽어들여 파악한다(S630a, S630b, S630c). 상기 저장부(300)에는 상술한 맵핑 테이블이 저장되어 있다.

그런 다음, 제어부(200)는 읽어들인 해당 관절 조절값을 관절 조절부(400) 에 제공하고, 관절 조절부(400)는 제어부(200)로부터 입력되는 관절 조절값에 따라 해당 관절을 조절하여 자세 보정을 한다(S640).

여기서, 제1 일축 기울기 센서(80)에서만 기울기 정보가 검출되면, 관절 조절부(400)는 제1 및 제2 허리관절(51, 52)만 지면의 경사각만큼 조절할 것이다. 상기 전후 기울기(A) 상태일 때 조절되는 제1 및 제2 허리관절(51, 52)의 관절 조절값은 3 자유도 중에서 상체를 들고 내리게 하는 방향을 조절하는 자유도에 영향을 준다.

한편, 제2 일축 기울기 센서(90)에서만 기울기 정보가 검출되면, 관절 조절부(400)는 제1 및 제2 허리관절(51, 52), 해당 다리의 무릎관절, 해당 다리의 발목관절을 해당 관절 조절값에 따라 조절한다. 여기서, 좌우 기울기(B) 상태일 때에 제1 및 제2 허리관절(51, 52)을 조절하는 관절 조절값은 3 자유도에서 상체의 위치를 고정시킨 상태에서 하체를 이동시키는 자유도로서 상기 전후 기울기(A) 경우의 관절 조절값과는 다르다.

복합 기울기(C)의 경우에는 상기 전후 기울기(A)와 좌우 기울기(B)의 관절 조절값 모두가 사용된다.

상기에서, 본 발명은 평균 필터(mean filter)를 제어부(200)의 입력단에 설치하여 제1 및 제2 일축 기울기센서(80, 90)로부터 입력되는 신호의 잡음을 제거하게 하여, 동작의 신뢰도를 높일 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예에서는 2개의 일축 기울기센서를 이용하여 좌우 및 전후 기울기를 검출하는 것을 예로 하여 설명하고 있다.

그러나, 당업자 수준에서 보면, 2개의 일축 기울기센서는 하나의 이축(二軸) 기울기센서로 용이하게 대체될 수 있다. 이때, 하나의 이축 기울기센서는 두 개의 일축 기울기 센서와 같은 효과 즉, 전후 및 좌우 기울기를 검출할 수 있는 것으로 하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 시중에서 쉽게 구할 수 있으며, 가격이 저렴한 1축 기울기 센서 2개를 이용하여 이족보행로봇의 실시간 자세제어를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 1축 기울기 센서의 출력만을 처리하는 간단한 작업으로 이족보행로봇의 자세 상태를 파악할 수 있고, 파악된 정보를 테이블로부터 그 보정값을 찾아 보정함으로써 전체적인 처리 속도가 빠르고, 실시간 적용이 용이한 효과가 있다.

Claims (9)

1. 상체의 하측에 연결된 2개의 허리관절을 가진 허리, 상기 2개의 허리관절 각각에 연결되어 있고 발목관절과 무릎관절을 가진 2개의 다리를 포함하여 구성된 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치에 있어서,

   상기 이족보행로봇의 전후 기울기를 검출하는 제1 일축 기울기센서와;

   상기 이족보행로봇의 좌우 기울기를 검출하는 제2 일축 기울기센서와;

   상기 제1 일축 기울기센서에서 검출된 신호와 제2 일축 기울기센서에서 검출된 신호의 잡음을 제거하는 평균필터와;

   상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기에 대해, 상기 이족보행로봇의 자세보정을 위한 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 맵핑 테이블로 저장하는 저장부와;

   상기 평균필터로부터 입력된 상기 잡음이 제거된 전후 기울기와 좌우 기울기를 상기 맵핑 테이블에 적용하여 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 자세보정 각도를 파악하는 제어부와;

   상기 이족보행로봇의 허리관절과 무릎관절과 발목관절을 상기 제어부에서 파악된 각 자세보정 각도만큼 동작시켜서 상기 이족보행로봇의 자세를 보정하는 관절 조절부를 포함한 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 제1 일축 기울기센서와 제2 일축 기울기센서는 상기 상체의 중심축 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 맵핑 테이블은,

   상기 전후 기울기에 대해 상기 이족보행로봇의 상체를 전후로 이동시키는 상기 허리관절의 각도 조절값을 매칭하여 저장하며, 상기 좌우 기울기에 대해 상기 이족보행로봇의 상체를 상하로 이동시키는 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 저장하는 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전후 기울기에 대한 상기 허리관절의 각도 조절값은,

   상기 전후 기울기에 따른 상기 이족보행로봇의 경사각과 동일한 값인 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 좌우 기울기에 대한 허리관절의 각도 조절값(θ_h)과, 무릎관절의 각도 조절값(θ_k)과, 발목관절의 각도조절값(θ_a)은 다음의 수학식에 의해 산출된 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 장치.

   

   

   θ_k = π - θ_a - θ_h

   여기서, H는 다리의 길이, l_ate는 두 다리 사이의 거리, l_sh는 발목관절과 무릎관절 사이의 길이, l_th 는 허리관절과 무릎관절 사이의 길이이다.
6. 상체의 하측에 연결된 2개의 허리관절을 가진 허리, 상기 2개의 허리관절 각각에 연결되어 있고 발목관절과 무릎관절을 가진 2개의 다리를 포함하여 구성된 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법에 있어서,

   상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기에 대해, 상기 이족보행로봇의 자세보정을 위한 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 맵핑 테이블로 저장하는 제 1 단계와;

   상기 이족보행로봇의 전후 기울기 및 좌우 기울기를 검출하는 제 2 단계와,

   상기 제 2 단계에서 검출된 전후 기울기 및 좌우 기울기의 잡음을 제거하는 제 3 단계와;

   상기 제 3 단계에서 상기 잡음이 제거된 전후 기울기와 좌우 기울기를 상기 맵핑 테이블에 적용하여 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 자세보정 각도를 파악하는 제 4 단계와;

   상기 이족보행로봇의 허리관절과 무릎관절과 발목관절을 상기 제어부에서 파악된 각 자세보정 각도만큼 동작시켜서 상기 이족보행로봇의 자세를 보정하는 제 5 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 맵핑 테이블은,

   상기 전후 기울기에 대해 상기 이족보행로봇의 상체를 전후로 이동시키는 상기 허리관절의 각도 조절값을 매칭하여 저장하며, 상기 좌우 기울기에 대해 상기 이족보행로봇의 상체를 상하로 이동시키는 상기 허리관절과 무릎관절과 발목관절의 각 각도 조절값을 매칭하여 저장하는 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 전후 기울기에 대한 상기 허리관절의 각도 조절값은,

   상기 전후 기울기에 따른 상기 이족보행로봇의 경사각과 동일한 값인 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 좌우 기울기에 대한 허리관절의 각도 조절값(θ_h)과, 무릎관절의 각도 조절값(θ_k)과, 발목관절의 각도조절값(θ_a)은 다음의 수학식에 의해 산출된 것을 특징으로 하는 이족보행로봇의 실시간 자세제어 방법.

   

   

   θ_k = π - θ_a - θ_h

   여기서, H는 다리의 길이, l_ate는 두 다리 사이의 거리, l_sh는 발목관절과 무릎관절 사이의 길이, l_th 는 허리관절과 무릎관절 사이의 길이이다.

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