KR101211601B1 - 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템으로서, 상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 힘 설정 모듈과, 가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 포함하고, 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어되는 동작 제어 시스템이 제공된다.

Description

로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템 및 제어 방법 {Motion Control System and Method for Grasping Object with Dual Arms of Robot}

본 발명은 로봇의 동작 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

최근 인간의 환경에서 인간에게 도움을 줄 수 있는 인간형 로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 로봇이 인간과 공존하며 인간에게 도움을 주기 위해서는 동작을 생성할 뿐 아니라, 실제로 외부 환경과의 물리적인 접촉하는 것이 요구된다. 예를 들면 인간이 로봇에게 물건을 잡으라는 명령을 내렸을 때 로봇은 물체를 잡기 위한 자세를 취하고, 안정적으로 물체를 잡은 후 떨어뜨리지 않고 유지하여야 한다.

이러한 요구를 만족하기 위해서는 우선 로봇의 팔이 물체에 접근한 후 안정적으로 물체와 접촉하여야 하며 물체를 잡기 위해 적절한 힘을 유지할 필요가 있다.

종래 기술에 따르면, 로봇의 양팔을 이용해 물체를 잡기 위한 동작 수행시 물체와 팔이 접촉하는 순간에 순간적으로 큰 힘이 발생하여 물체를 부드럽게 파지하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 물체를 잡고 있는 동안에 외력이 가해지면 물체를 쉽게 놓치게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 물체를 잡기 위해 힘을 적절하고 부드럽게 제공할 수 있으며, 외란이 가해져도 지속적으로 물체를 유지할 수 있도록 하는 로봇의 동작 제어 시스템 및 동작 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템으로서, 상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 힘 설정 모듈과, 가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 포함하고, 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어되는 동작 제어 시스템이 제공된다.

상기 동작 제어기는, 가상의 스프링-댐퍼 힘 값을 상기 로봇에 부여하는 가상 스프링-댐퍼 힘 제어기일 수도 있다.

또한, 상기 목표 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 상기 목표 힘을 유지하기 위한 기준 위치에 의해 정의되고, 상기 가상의 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 목표 위치에 의해 정의되며, 상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 추종하도록 제어하여, 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어할 수도 있다.

또한, 상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 점진적으로 추종하도록 제어될 수도 있다.

또한, 상기 로봇의 손목에 부착되어 외력을 측정하는 힘/토크 센서를 더 포함하고, 상기 힘/토크 센서에서 외력이 측정되면, 상기 동작 제어기는 측정된 외력값을 상기 가상의 힘 값에 추가하여, 상기 외력값이 추가된 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 방법으로서, 상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 단계(S1) 및 가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 이용해 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 단계(S2)를 포함하는 동작 제어 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 로봇의 양팔이 물체에 안정적으로 접촉하여 주어진 힘을 유지하며 물체를 잡을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 물체를 잡은 상태에서 외력이 가해져도 물체를 잡은 상태를 안정적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 상체구조를 나타내는 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 목표 힘 벡터와 위치 벡터를 표현하는 도면이다.
도 4는 가상 스프링 댐퍼 힘 제어기가 부착되어 있는 로봇의 손 부분을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법에 따라 1차원 공간에서 힘이 물체에 가해지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법에 따라 1차원 공간에서의 실제 제어 결과를 시뮬레이션한 결과이다.
도 7은 가상 스프링-댐퍼 힘 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 양쪽에서 물체에 힘을 가해진 상태에서 외부 힘이 작용하였을 때 물체에 가해지는 힘과 위치들의 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양팔을 이용한 물건 잡기 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양팔을 이용한 물건 잡기 실험 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 개념도이다.

본 실시예에서 상기 로봇은 도 2에 도시된 바와 같이, 허리관절과 양팔을 포함하는 총 13자유도의 상체 구조를 가지는 인간형 로봇이며, 본 실시예에서는 로봇의 양 팔 사이에 물체를 위치시키고, 양 팔을 동시에 이용해 물체를 잡도록 제어하는 방법에 대해 설명한다.

다시 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 로봇의 양팔 사이에 물체를 위치시키도록 로봇의 동작을 제어하는 동작 생성 모듈(1)과, 로봇의 양팔 사이에 물체가 위치된 상태에서 로봇의 양팔을 순응 제어하여 물체를 잡도록 하는 순응제어 모듈(2)을 포함한다.

본 발명의 기술적 사상은 순응제어 모듈(2)을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

순응제어 모듈(2)은 상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 힘 설정 모듈(3)과, 가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기(6)를 포함한다.

물체를 잡기 위해서 먼저 동작 생성 모듈(1)을 이용해 로봇의 양팔 사이에 물체가 위치하도록 로봇의 위치를 제어한다. 이 상태에서 물체를 잡기 위해 순응제어 모듈(2)이 작동하게 된다.

힘 설정 모듈(3)은 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정한다.

목표 힘을 설정하기 위해서 힘의 크기와 방향을 설정하여야 한다. 먼저 목표 힘의 크기는 다양한 종류의 물체를 잡기 위한 힘의 크기에 대한 정보를 사전에 입력해 놓은 데이터 베이스로부터 선택된다. 즉, 힘 설정 모듈(3)은 잡고자 하는 목표 물체와 가장 유사한 종류의 물체에 대한 힘 크기 정보를 상기 데이터 베이스로부터 추출하여 그 힘을 목표 힘의 크기로 설정한다.

다음으로 왼손 방향은 오른손의 현재 위치로, 오른손의 방향은 왼손의 현재위치로 하고, 크기는 1인 단위 벡터로 노멀라이즈(normalize) 시킨 후 목표 힘의 키기를 곱하게 되면 로봇의 손에 필요한 힘의 방향과 크기를 구할 수 있게 된다.

구해진 목표 힘의 크기와 방향은 하기 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 표현될 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 2]

여기서, F_{d ,l}는 왼손에 작용하는 목표 힘 벡터이고, F_{d ,r}은 오른손에 작용하는 목표 힘 벡터이며, f_{d ,l}은 물체를 잡기 위해 주어진 왼손의 힘(스칼라), f_{d ,r}은 물체를 잡기 위해 주어진 오른손의 힘(스칼라), P_{l , current}은 절대좌표계를 기준으로 한 왼손의 현재 위치, P_{r , current}은 절대좌표계를 기준으로 한 오른손의 현재 위치이다.

또한, P_lr과 P_rl은 각각 왼손에서 오른손으로의 위치 벡터와, 왼손에서 오른손으로의 위치 벡터이다.

도 3a 및 도 3b는 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에서 구한 목표 힘 벡터와 위치 벡터를 표현하는 도면이다.

본 실시예에 따르면 로봇의 동작을 제어하기 위하여 양 손의 손가락(엄지, 검지 및 중지)에 가상 스프링-댐퍼 힘을 부여하기 때문에 본 실시예에서 물체를 힘 역시 양손의 손가락에 대하여 구하고, 이 힘의 벡터를 F_d로 표기한다.

본 실시예에서는 로봇의 동작을 생성하고, 상기 [수학식 1]에서 구한 목표 힘을 물체에 가하기 위하여 제어기로서 가상 힘을 기반으로 하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 도입한다. 구체적으로 본 실시예에 따른 동작 제어기는 가상의 스프링-댐퍼 힘을 통한 힘 제어기이다.

로봇의 양팔의 이동 및 회전 동작을 효율적으로 제어하기 위하여 로봇의 손가락 세 지점(엄지, 중지, 약지)에 가상 스프링-댐퍼 힘 제어기를 부착하였다. 도 4는 가상 스프링 댐퍼 힘 제어기가 부착되어 있는 로봇의 손 부분을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 엄지, 중지, 약지 세 손가락(도 3에서 엄지는 Thumb(T), 중지는 Middle(M), 약지는 Pinky(P)로 표기)에 대한 목표 위치와 현재 위치 사이에 가상의 스프링-댐퍼 힘을 발생시켜 로봇의 손이 목표 위치를 추종하도록 한다.

로봇의 동역학 운동 방정식은 하기 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 3]

여기서, q는 로봇의 관절 벡터,

는 관성 매트릭스(inertia matrix),

는 원심력 및 코리올리 벡터, g(q)는 중력에 의해 작용하는 항이다. τ는 관절 토크, J는 자코비안 행렬, F_c는 동역학 시스템에 가상의 힘을 의미한다.

상기 [수학식 3]의 동역학 운동방정식을 통해 하기 [수학식 4] 및 [수학식 5]로 표현되는 가상 스프링-댐퍼 힘 제어기를 설정할 수 있다.

[수학식 4]

[수학식 5]

여기서, k는 가상 스프링 계수, P_d는 목표 위치 벡터이고, P_c는 현재 위치 벡터,

는 댐핑 계수,

는 현재 속도 벡터이다. 또한,

는 중력 보상항, C_o는 관절 댐핑 계수,

는 로봇의 관절들의 허용 각도를 제한하기 위한 가상 반력 토크이다.

이제 로봇의 양팔을 이용하여 물체를 안정적으로 잡을 수 있는 방법에 대하여 설명한다.

이하에서는 물체를 잡기 위한 제어 방법에 대한 이해를 돕기 위하여 한 축에 대하여 1차원으로 단순화 시켜 설명하도록 한다. 상기 [수학식 4]를 단순화 시키면 하기 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 6]

여기서, f_c는 로봇에 발생하는 1차원에 대한 가상 힘이고, x_d는 1차원에서의 목표 위치, x_o는 1차원에서의 현재 로봇의 위치이고,

는 1차원에서의 현재 속도이다.

로봇의 손이 물체와 접촉하였을 경우에는 현재속도(

)가 0이 되면서 f_c는 하기 [수학식 7]과 같이 표현된다.

[수학식 7]

또한, 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 1차원에서는 하기 [수학식 8]과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 8]

여기서, f_d는 물체를 잡기 위하여 필요한 스칼라 목표 힘이고, x_f는 f_d를 유지하기 위한 기준 위치이다. f_d가 주어진다면 x_f는 x_c의 함수로 주어지게 된다.

따라서, 로봇으로부터 현재 발생하고 있는 힘(f_c)가 물체를 잡기 위하여 필요한 힘(f_d)을 추종하도록 제어한다면 로봇은 물체를 잡을 수 있게 된다. 이때, x_d가 x_f를 추종하도록 한다면 자연스럽게 힘(f_c)이 힘(f_d)을 추종하게 되어 물체를 잡기 위한 힘을 발생시키게 된다.

상기한 내용을 다시 정리하면 물체를 잡기 위하여 필요한 제어 목표는 하기 [수학식 9]로 표현할 수 있다.

[수학식 9]

상기 제어 목표를 달성하기 위해서 f_d와 f_c는 하기 [수학식 10]과 같이 모델링된다.

[수학식 10]

여기서, 로봇에 발생하는 현재 힘(f_c)은 목표 힘(f_d)을 추종하여야 하기 때문에 f_c=f_d로 놓고 상기 [수학식 10]을 정리하면 하기 [수학식 11]을 유도할 수 있다.

[수학식 11]

여기서, 로봇 팔이 정지한 상태라고 한다면,

로 놓을 수 있으므로, 상기 [수학식 11]은 하기 [수학식 12]와 같이 간단하게 표현될 수 있다.

[수학식 12]

상기 [수학식 12]를 상태공간(state space representation)으로 표현하기 위하여

로 놓으면 하기 [수학식 13]과 같이 정리될 수 있다.

[수학식 13]

여기서, b_c와 k_c는 제어 파라미터로 하기 [수학식 14]와 같은 2차 시스템 형태로 구할 수 있다.

[수학식 14]

여기서, ζ는 댐핑 계수이고, w_n는 시스템의 고유 주파수이다.

위와 같은 제어 방법을 통하여 x_d가 x_f를 추종하도록 하면 결과적으로 f_c가 f_d를 추종하여 물체에 힘을 가하게 된다.

도 5는 1차원 공간에서 상기한 방법을 통해 힘이 물체에 가해지는 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 실제 제어 결과를 시뮬레이션한 결과이다.

도 5(a) 및 도 6(a)는 로봇 팔이 가상 스프링-댐퍼 힘을 통해 목표 위치로 이동하는 상태를 나타낸 것이다. 도 5(b) 및 도 6(b)는 로봇 팔이 목표 위치로 도달한 후 평형 상태에 놓여 있는 상태를 도시한다.

이 상태에서 도 5(c) 및 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 물체를 잡기 위한 목표 힘(f_d)과 기준 위치(x_f)가 생성되는데, 로봇의 목표 위치(x_d)가 기준 위치(x_f)를 추종하는 상태이며, 목표 위치(x_d)가 움직임에 따라 로봇의 현재 위치(x_c) 또한 움직이면서 로봇이 물체로 접근하게 된다.

도 5(d) 및 도 6(d)는 로봇 팔이 물체와 접촉한 후의 상태를 나타낸 것이다. 로봇 팔이 물체와 접촉하면 로봇의 현재 위치(x_c)는 더 이상 움직이지 않게 되고, 이에 따라서, 기준 위치(x_f)가 정지하게 된다. 이때, 목표 위치(x_d)가 기준 위치(x_f)를 점진적으로 추종하면서, 충격을 최소화시키며 안정적으로 힘을 가하게 된다.

본 실시예에 따르면, 목표 위치(x_d)가 기준 위치(x_f)를 점진적으로 추종할 수 있도록 추종 속도를 상기 [수학식 14]의 시스템 고유 주파수(w_n)에 의해 정한다.

도 7은 댐핑 계수(ζ)를 1.0으로 하고, 시스템의 고유 주파수(w_n)를 10에서 100까지 10단위로 증가시켰을 때 발생하는 가상 스프링-댐퍼 힘 그래프를 나타낸 도면이다. 고유 주파수(w_n)가 증가할수록 목표 위치(x_d)가 기준 위치(x_f)를 추종하는 속도가 빨라지는 것을 알 수 있다.

이제 로봇이 물체를 잡은 상태에서 외부 힘이 가해져도 로봇이 물체를 잡은 상태를 지속적으로 유지하도록 제어하는 것에 대하여 설명한다.

도 8은 양쪽에서 물체에 힘을 가해진 상태에서 외부 힘이 작용하였을 때 물체에 가해지는 힘과 위치들의 상태를 나타낸 도면이다.

도 8(a)는 2개의 로봇 팔이 양쪽에서 접촉하여 힘이 가해지는 상태로 x_d가 x_f를 추종하면서 결과적으로 f_c가 f_d를 추종하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 8(b)는 x_d가 x_d에 도달 한 상태로 양쪽 로봇 팔이 물체에 f_d로 힘을 가하고 있는 상태를 나타낸 도면이다. 이제 물체에 힘이 가해지고 있는 평형 상태에서 외력(f_ex)가 가해지게 된다. 도 8(c)를 참조하면, 외력(f_ex)이 가해짐에 따라 내부 힘의 평형이 깨지는 것을 알 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 외력을 감지하기 위하여 로봇의 손목에 힘/토크 센서가 부착된다.

힘/토크 센서에서 외력이 측정되면, 제어기는 측정된 외력값을 물체에 가해지는 힘에 추가하여 물체에 가해지는 힘이 목표 힘을 추종하도록 제어한다. 따라서, 외력이 가해지더라도 로봇이 물체를 잡은 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

외력(f_ex)가 제거되면 도 8(d)에 도시된 바와 같이, 다시 평형 상태로 돌아 가게 된다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 제어 방법의 안정성을 검증한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법은 양팔을 이용하여 안정적으로 물체를 잡기 위하여 목표힘과 현재힘으로 분리하여 현재힘이 목표힘을 추종하여 물체를 양팔로 잡는 방법을 적용하였다.

양팔로 물체를 잡는 작업을 수행하기 위하여 손가락도 사용한다면 보다 더 안정적으로 물체를 잡을 수 있을 것이다. 그러나 본 실시예의 검증 범위는 로봇의 양팔 동작으로 한정하기 때문에 손가락 제어는 주어져 있다고 가정하였다. 또한 물체를 누르는 손바닥의 면적이 충분히 넓다는 가정하에 미끄럼이나 모멘트에 의하여 물체를 놓치는 경우는 고려하지 않았다.

(검증예 1)

도 9는 본 실시예에 의한 양팔을 이용한 물건 잡기 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 9는 로봇의 세 손가락 중에서 중지 손가락의 y축 방향의 목표위치(desired)와 현재위치(current)에 대한 궤적을 나타낸 도면이다. y축은 물체를 잡기 위하여 양손을 누르는 방향축으로 작업 특성이 가장 잘 표현되기 때문에 y축을 그래프에 표현하였다. 도 9의 중간의 검정색 점선은 점선을 기준으로 왼편은 물체로 접근하기 위한 동작을 생성하는 부분이고, 검정색 점선 오른편부터가 물체를 잡기 위하여 순응제어를 시작하는 부분으로 로봇의 양손이 물체에 접근하여 접촉하는 힘을 가하는 단계를 포함한다.

도 9를 참조하면 순응제어가 시작되는 순간 현재위치가 목표위치를 추종하다가 물체와의 접촉이 일어나는 순간 부드럽게 점진적으로 힘이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 물체를 잡기 위하여 필요한 힘은 이 목표위치와 현재위치와의 차이와 관계가 있기 때문에 물체를 잡기 위한 힘이 안정적으로 발생한다는 것을 알 수 있다.

(검증예 2)

도 10은 본 실시예에 따라 양팔을 이용한 물건 잡기 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 10은 로봇의 세 손가락 중에서 엄지 손가락에 발생하는 힘의 강도를 나타내는 도면이다. 여기서는 물체를 잡기 위한 목표 힘을 약 0.9N 으로 적용하였다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 순응제어가 시작되는 순간 힘의 강도가 부드럽게 발생하여 올라가는 것을 볼 수 있다.

요컨대, 본 방명의 실시예에 따른 방법에 의하는 경우 물체를 잡기 위한 순응제어가 시작 되었을 때 양손으로부터 안정적으로 물체에 힘이 가해져 물체를 잡을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

1. 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 시스템으로서,
   상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 힘 설정 모듈;
   가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 포함하고,
   상기 목표 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 상기 목표 힘을 유지하기 위한 기준 위치에 의해 정의되고,
   상기 가상의 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 목표 위치에 의해 정의되며,
   상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 추종하도록 제어하여, 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작 제어기는, 가상의 스프링-댐퍼 힘 값을 상기 로봇에 부여하는 가상 스프링-댐퍼 힘 제어기인 것을 특징으로 하는 동작 제어 시스템.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 점진적으로 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 로봇의 손목에 부착되어 외력을 측정하는 힘/토크 센서를 더 포함하고,
   상기 힘/토크 센서에서 외력이 측정되면, 상기 동작 제어기는 측정된 외력값을 상기 가상의 힘 값에 추가하여, 상기 외력값이 추가된 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 시스템.
6. 로봇의 양 팔을 이용해 물체를 잡기 위한 로봇의 동작 제어 방법으로서,
   상기 로봇의 팔이 상기 물체를 잡기 위해 필요한 목표 힘을 설정하는 단계(S1) 및
   가상의 힘 값을 로봇에 부여하여 상기 로봇의 동작을 제어하는 가상 힘 기반의 동작 제어기를 이용해 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 단계(S2)를 포함하고,
   상기 목표 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 상기 목표 힘을 유지하기 위한 기준 위치에 의해 정의되고,
   상기 가상의 힘은 상기 로봇의 현재 위치와 목표 위치에 의해 정의되며,
   상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 추종하도록 제어하여, 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 동작 제어기는, 가상의 스프링-댐퍼 힘 값을 상기 로봇에 부여하는 가상 스프링-댐퍼 힘 기반 동작 제어기인 것을 특징으로 하는 동작 제어 방법.
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 목표 위치가 상기 기준 위치를 점진적으로 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 방법.
10. 제6항에 있어서,
    상기 로봇의 손목에 부착되어 외력을 측정하는 힘/토크 센서를 이용해 외력을 측정하는 단계(S3)를 더 포함하고,
    상기 힘/토크 센서에서 외력이 측정되면, 상기 단계(S2)에서는 측정된 외력값을 상기 가상의 힘 값에 추가하여, 외력값이 추가된 상기 가상의 힘이 상기 목표 힘을 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동작 제어 방법.

Images