KR101279090B1 - 6족 보행 로봇 및 그 보행 제어 방법 - Google Patents

Abstract

6족 보행 로봇 및 그 보행 제어방법이 개시된다. 그 6족 보행 로봇은 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 진행방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치하는 앞다리; 앞다리의 뒤에 위치하는 뒷다리; 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리; 진행방향을 기준으로 제1왼쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽 다리; 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리; 진행방향을 기준으로 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리; 및 로봇의 보행을 제어하는 제어부를 포함하고, 그 제어부는 전후의 두 다리와, 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정적인 보행만으로도 동적인 보행의 효과를 낼 수 있으므로 안정되고 빠른 보행이 가능하며, 원점 대칭 형태의 다리 구조를 가지므로 로봇의 방향 전환도 수월하게 된다.

Description

6족 보행 로봇 및 그 보행 제어 방법{Walking robot having six legs, and method for controlling thereof}

본 발명은 로봇에 관한 것으로서, 특히 정적 보행에서도 두 개의 다리로 보행 가능한 6족 보행 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어를 정의하기로 한다. 보행 로봇에서 지면에 닿아 있는 다리들로 이루어지는 다각형을 지지 다각형이라고 한다. 즉, 네 다리가 모두 닿아 있는 경우에는 네 다리로 이루어지는 4각형이 지지 다각형이 되고, 세 다리가 닿아 있는 경우에는 세 다리로 이루어지는 3각형이 지지 다각형이 된다. 또한 로봇의 정적 보행에서 로봇의 무게 중심이 로봇의 지지다각형 안에 존재하면 로봇은 넘어지지 않고 안정되지만, 로봇의 무게 중심이 지지다각형을 벗어나면 로봇은 넘어지게 된다.

그리고 종래의 4족 보행 로봇의 보행은 크게 정적 보행과 동적 보행 두 가지로 나눌 수 있다. 정적 보행이란 로봇이 보행하는 동안에 항상 로봇의 무게 중심이 로봇의 지지 다각형 안에 존재하는 것을 말하고, 동적 보행이란 그렇지 않을 수도 있는 경우를 말한다.

상기 정적 보행은 보행하는 중에 로봇의 무게 중심이 지지다각형 안에 항상 존재하도록 하는 보행이므로 넘어지지 않고 안정되게 보행할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 로봇의 무게 중심이 지지다각형 안에 항상 존재하도록 하기 위해서는 네 개의 다리 중에서 하나만 들어 이동시키고 나머지 세 개의 다리는 지면에 닿도록 하여 지지다각형을 삼각형으로 만들어 주어야 한다. 이와 같이 정적 보행은 임의의 순간에 하나의 다리만을 들어 이동시킬 수 있기 때문에 속도가 느리다는 단점이 있다.

그리고 정적 보행에서의 또 다른 단점은 로봇의 무게 중심이 지지다각형 안에 있도록 하기 위해서는 바닥에 닿아 있는 세 개의 다리를 움직여서 로봇의 무게 중심을 이동시켜야 한다는 점이다. 이와 같이 다리를 들어 이동하는 운동과 무게 중심을 이동시키는 운동이 분리되어 수행되므로 보행 시간이 오래 걸리게 된다.

한편, 동적 보행은 지지다각형의 면적이 0 이거나 로봇의 무게 중심이 지지다각형의 밖에 존재하는 경우가 있는 보행을 말한다. 따라서 동적 보행에서는 로봇이 넘어지지 않고 보행할 수 있도록 하기 위해서는 로봇을 정밀하게 제어해 주어야한다. 동적 보행의 단점은 로봇이 넘어지지 않게 제어해 주기위한 과정이 복잡하며, 로봇에 사용되는 모터의 종류에 따라서는 이러한 제어 자체가 불가능하여 동적 보행을 할 수 없다는 것이다. 보행로봇의 동적 보행에서는 로봇의 보행 속도가 높다는 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 6족 보행 로봇의 다리 부착 위치를 도시한 것으로서, 대개 거미와 같은 곤충들에서 볼 수 있는 것과 같은 형태이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 6개의 다리 중 몸체의 진행방향에 대하여 왼쪽 부분에 3개의 다리를 가지고 오른쪽 부분에 3개의 다리를 가지는 형태이다. 이러한 구조에서는 로봇의 무게 중심을 전진 또는 후진 방향으로 이동할 때에, 3점 지지 또는 4점 지지를 하게 되는데 로봇 몸체를 지지하는 다리들로 형성되는 지지 다각형의 형태가 전 후진 방향으로의 로봇의 이동 속도에 제한을 주게 된다. 이와 같은 로봇들은 사람들에게 익숙하여 외관상 자연스러우나 보행의 안정성, 보행의 속도 등 보행의 관점에서는 비효율적인 측면이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정적 보행으로 안정한 보행을 수행하면서 동적 보행과 같이 빠른 보행하 가능한 6족 보행 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 6족 보행 로봇의 보행 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 6족 보행 로봇은, 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇에 있어서, 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치하는 앞다리; 상기 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 앞다리의 뒤쪽에 위치하는 뒷다리; 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리; 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1왼쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽 다리; 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리; 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리; 및 상기 로봇의 보행을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 앞다리 및 뒷다리로 이루어지는 전후의 두 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 제2왼쪽다리, 상기 제1오른쪽 다리 및 제2오른쪽 다리로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제어부는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 좌우의 네 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 전후의 두 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 좌우 네 다리는 지지사각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 사각형 안에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제어부는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 전후의 두 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 6족 보행 로봇은, 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇에 있어서, 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치하는 앞다리; 상기 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 앞다리의 뒤쪽에 위치하는 뒷다리; 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리; 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1왼쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽 다리; 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리; 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리; 및 상기 로봇의 보행을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 앞다리, 제2왼쪽다리 및 제2오른쪽다리로 이루어지는 홀수번째 세 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 뒷다리, 상기 제1오른쪽 다리로 이루어지는 짝수번째 세 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 홀수번째 세 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 짝수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 홀수번째 세 다리는 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제어부는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 짝수번째 세 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 홀수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 짝수번째 세 다리는 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 앞다리, 제1왼쪽다리 및 제1오른쪽 다리로 이루어지는 삼각형에서 앞다리를 꼭지점으로 하는 점에서 상기 제1왼쪽다리와 상기 제1오른쪽 다리를 연결한 삼각형의 변으로 내린 높이가 상기 제1왼쪽다리와 상기 제2왼쪽다리 간의 간격 또는 상기 제1오른쪽 다리와 상기 제2오른쪽 다리 간의 간격보다 작고, 상기 뒷다리, 제2왼쪽다리 및 제2오른쪽 다리로 이루어지는 삼각형에서 뒷다리를 꼭지점으로 하는 점에서 상기 제2왼쪽다리와 상기 제2오른쪽 다리를 연결한 삼각형의 변으로 내린 높이가 상기 제1왼쪽다리와 상기 제2왼쪽다리 간의 간격 또는 상기 제1오른쪽 다리와 상기 제2오른쪽 다리 간의 간격보다 작은 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇의 보행제어 방법은, 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽 및 뒷쪽에 각각 위치하는 앞다리 및 뒷다리와, 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리 및 상기 제1왼쪽다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽다리와, 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리 및 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리로 이루어지는 여섯 개의 로봇 다리를 마련하는 단계; 및 상기 앞다리 및 뒷다리로 이루어지는 전후의 두 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 제2왼쪽다리, 상기 제1오른쪽 다리 및 제2오른쪽 다리로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 보행제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 보행제어 단계는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 좌우의 네 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 전후의 두 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 좌우 네 다리는 지지사각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 사각형 안에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 상기 보행제어단계는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 전후의 두 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하는 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇의 보행제어 방법은, 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽 및 뒷쪽에 각각 위치하는 앞다리 및 뒷다리와, 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리 및 상기 제1왼쪽다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽다리와, 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리 및 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리로 이루어지는 여섯 개의 로봇 다리를 마련하는 단계; 및 상기 앞다리, 제2왼쪽다리 및 제2오른쪽다리로 이루어지는 홀수번째 세 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 뒷다리, 상기 제1오른쪽 다리로 이루어지는 짝수번째 세 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 보행제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 보행제어 단계는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 홀수번째 세 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 짝수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 홀수번째 세 다리는 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 상기 보행제어단계는 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 짝수번째 세 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 홀수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 짝수번째 세 다리는 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 6족 보행 로봇 및 그 보행 제어방법에 의하면, 정적 보행으로 안정한 보행을 수행하면서 동적 보행과 같이 빠른 보행이 가능하다. 본 발명에 의한 6족 로봇은 로봇의 6개의 다리를 로봇의 몸체 중심을 원의 중심으로 하는 원주 상에 원점 대칭의 형태로 배치함으로써, 로봇의 전 후진 보행에서 항상 3점 지지가 가능하면서 지지 다리로 이루어지는 지지 삼각형이 전 후진 방향으로의 면적이 넓은 형태가 된다. 따라서 정적인 보행만으로도 동적인 보행의 효과를 낼 수 있으므로 안정되고 빠른 보행이 가능하게 된다. 또한 원점 대칭 형태의 다리 구조를 가지므로 로봇의 방향 전환도 수월하게 된다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 6족 보행 로봇의 다리 부착 위치를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 6족 보행 로봇의 네 개의 다리를 부착하는 위치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한, 6족 보행 로봇의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 의한 6족 보행로봇 몸체의 다리에 대한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 제1실시예에 해당하는 6족 보행로봇의 보행제어 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 6는 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 제2실시예에 해당하는 6족 보행로봇의 보행제어 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 보행제어에 대한 제1실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 보행제어에 대한 제2실시예를 흐름도로 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 6족 보행 로봇의 다리를 부착하는 위치를 도시한 것이다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 우측 방향이 로봇의 진행 방향이고 여섯 개의 다리로는, 로봇 몸체의 중앙부에 2개의 다리, 즉 앞다리 1개, 뒷다리 1개가 부착되고, 로봇 몸체의 좌우에 4개의 다리 즉, 왼쪽 다리 2개, 오른쪽 다리 2개가 부착된다.

도 3은 본 발명에 의한, 6족 보행 로봇의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이며, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 의한 6족 보행로봇 몸체의 다리에 대한 평면도이다. 본 발명에 의한 상기 6족 보행로봇은 6개의 다리, 즉, 앞다리(1), 제1왼쪽다리(2), 제2왼쪽다리(3), 뒷다리(4), 제2오른쪽다리(5), 제1오른쪽다리(6) 및 제어부(50)를 포함하여 이루어진다. 그리고 도 3에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 의한 6족 보행로봇은 로봇의 다리를 움직일 때 필요한 모터, 상기 로봇을 움직이는 데 필요한 에너지를 공급하는 전원부를 구비하며, 주위 상황을 감지하는 센서 등을 더 구비할 수 있다.

앞다리(1)는 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치한다. 뒷다리(4)는 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 앞다리(1)의 뒤쪽에 위치한다.

제1왼쪽다리(2)는 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치한다. 제2왼쪽다리(3)는 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1왼쪽다리(2) 뒤쪽에 위치한다.

제1오른쪽 다리(6)는 상기 로봇 몸체의 우측에 위치한다. 제2오른쪽 다리(5)는 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치한다.

제어부(50)는 상기 로봇의 보행을 제어하며, 마이크로 프로세서와 보행제어 알고리즘이 프로그램으로 저장되어 있는 메모리를 포함하여 구현될 수 있다.

상기 로봇 몸체의 형태는 제한이 없으나 사각형 또는 육각형이 바람직하다.

그리고 앞다리(1), 제1왼쪽다리(2) 및 제1오른쪽 다리(6)로 이루어지는 삼각형에서 앞다리(1)를 꼭지점으로 하는 점에서 제1왼쪽다리(2)와 상기 제1오른쪽 다리(6)를 연결한 삼각형의 변으로 내린 높이가 제1왼쪽다리(2)와 제2왼쪽다리(3) 간의 간격 또는 제1오른쪽 다리(6)와 제2오른쪽 다리(5) 간의 간격보다 작은 것이 바람직하다.

또한 뒷다리(4), 제2왼쪽다리(3) 및 제2오른쪽 다리(5)로 이루어지는 삼각형에서 뒷다리(4)를 꼭지점으로 하는 점에서 제2왼쪽다리(3)와 제2오른쪽 다리(5)를 연결한 삼각형의 변으로 내린 높이가 제1왼쪽다리(2)와 제2왼쪽다리(3) 간의 간격 또는 제1오른쪽 다리(6)와 제2오른쪽 다리(5) 간의 간격보다 작은 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의한 6족 보행로봇은 제어부(50)에서의 6족보행로봇의 보행 제어에 따라 두 가지 실시예를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 제1실시예에 해당하는 6족 보행로봇의 보행제어 방법을 설명하기 위한 것이다. 도 5에서 검은색 원은 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태를 나타내고, 이 상태에서의 로봇 다리를 지지다리라 한다. 그리고 흰색 원은 다리가 지면에서 떨어져서 이동하는 상태를 나타낸다. 또한 실선으로 이루어진 다각형은 지지 다각형을 나타내고 점선은 로봇 몸체의 외곽선을 나타낸다.

상기 제1실시예에 따르면, 제어부(50)는 앞다리(1) 및 뒷다리(4)로 이루어지는 전후의 두 다리와, 제1왼쪽다리(2), 제2왼쪽다리(3), 제1오른쪽 다리(6) 및 제2오른쪽 다리(5)로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어한다.

도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(50)는 상기 좌우의 네 다리(2, 3, 5, 6)가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 전후의 두 다리(1, 4)를 들어 이동하면서 로봇의 몸체가 이동되도록 제어한다. 이 때, 상기 좌우 네 다리는 매우 넓은 범위에 걸친 지지사각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 사각형 안에 존재하도록 제어한다.

또한 상기 제어부(50)는 상기 전후의 두 다리(1, 4)가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리(2, 3, 5, 6)를 들어 이동하면서 로봇의 몸체가 이동되도록 제어한다. 여기서, 상기 전후의 두 다리(1, 4)는 상기 좌우 네 다리(2, 3, 5, 6)가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재한다. 이 때, 상기 제어부(50)는 상기 로봇의 진행방향과 같은 방향으로 로봇의 발 폭을 평행하는 두변으로 하고, 앞다리(1)와 뒤다리(4)의 부착 위치 사이의 간격을, 평행하는 다른 두변으로 하는 직사각형 형태의 지지 사각형이 형성되도록 제어한다. 상기 로봇의 발은 2차원 적으로는 발의 폭과 발의 길이를 가지고 있다. 그리고 상기 지지사각형의 발의 폭 방향의 세로 변은 매우 짧지만 전후 방향의 가로 변은 길어서 전진 보행시에 로봇의 무게 중심이 지지사각형 내에 있도록 제어한다.

6족 보행로봇의 보행할 때의 지지다각형을 중심으로 보행속도와 관련하여 본 발명의 제1실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 제1실시예에 의한 6족 보행 로봇은 초기상태에서는 여섯 개의 다리로 지지하고 있다가 보행을 시작할 때, 전후의 두 다리에 해당하는 앞다리(1)와 뒷다리(4)를 들어 이동한다. 이 때 지지사각형은 좌우 네다리를 구성하는 제1왼쪽다리(2), 제2왼쪽다리(3), 제2오른쪽다리(5) 및 제1오른쪽다리(6)로 형성되는 큰 사각형 형태로 로봇을 좌우 방향으로 이동하지 않아도 로봇의 무게 중심이 항상 이 지지사각형 안에 있어서 로봇이 안정된다. 이 때에는 로봇의 진행 방향 쪽의 지지사각형이 변의 길이가 상기 전후 두 다리가 지지사각형일 때의 변의 길이보다 상대적으로 짧아 로봇을 많이 이동시킬 수는 없지만 로봇의 무게 중심이 지지사각형 안에 있도록 할 수 있다. 이 구간에서는 로봇의 이동 속도는 전후 두 다리가 지지사각형을 형성할 때 보다는 상대적으로 빠르지 않지만 복잡한 로봇 제어를 하지 않고도 기존 로봇에서의 정적 보행에서 보다는 빠른 속도로 로봇을 이동시킬 수 있다.

그리고, 전후 두 다리 즉, 앞다리(1)와 뒷다리(4)가 착지한 후에는 좌우 네다리를 들어 이동하는데, 이 때에는 앞다리(1)와 뒷다리(4)의 끝 단에 부착된 발의 폭과 앞다리(1)와 뒷다리(4)간의 길이를 두 변으로 하는 직사각형이 지지사각형이 된다. 상기 지지사각형은 로봇 몸체의 진행 방향으로 긴 직사각형 형태이며, 긴 변이 로봇의 진행 방향과 같으므로 로봇을 좌우 방향으로 이동하지 않아도 로봇의 무게 중심이 항상 이 지지사각형 안에 있어서 로봇이 안정되며, 이 구간에서는 로봇의 보행 속도를 매우 빠르게 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 6족보행 로봇의 보행제어에 대한 제2실시예로서, 상기 제어부(50)는 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 앞다리(1), 제2왼쪽다리(3) 및 제2오른쪽다리(5)로 이루어지는 홀수번째 세 다리와, 상기 제1왼쪽다리(2), 뒷다리(4), 상기 제1오른쪽 다리(6)로 이루어지는 짝수번째 세 다리가 교대로 이동하도록 제어한다.

도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 6의 왼쪽 그림에서와 같이 제어부(50)는 상기 홀수번째 세 다리(1, 3, 5)가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 짝수번째 세 다리(2, 4, 6)를 들어 이동하도록 제어하여 로봇의 몸체를 이동시킨다. 이 때 홀수번째 세 다리(1, 3, 5)는 넓은 형태의 지지삼각형을 만들고, 제어부(50)는 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하도록 제어하며, 지지삼각형 안에 로봇의 무게 중심이 존재하는 한 안정되고 빠른 보행이 가능하게 된다.

또한 상기 제어부(50)는 도 6의 오른쪽 그림과 같이, 짝수번째 세 다리(2, 4, 6)가 상기 지지다리로 있는 상태에서 홀수번째 세 다리(1, 3, 5)를 들어 이동하도록 제어하여 로봇의 몸체를 이동시키고, 이 때 짝수번째 세 다리(1, 3, 5)는 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하도록 제어며, 지지삼각형 안에 로봇의 무게 중심이 존재하는 한 안정되고 빠른 보행이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 홀수번째 세다리(1, 3, 5)가 이루는 삼각형이 지지삼각형으로 형성된 상태에서 짝수번째 세 다리(2, 4, 6)를 들어 이동하고, 짝수번째 세 다리(2, 4, 6)가 착지함과 동시에 짝수번째 세 다리(2, 4, 6)로 지지삼각형이 형성된 상태에서 홀수번째 세다리(1, 3, 5)를 들어 이동함으로써 보행의 한 주기를 완성할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 6족보행 로봇의 보행제어 방법에 대한 제1실시예를 흐름도로 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 먼저 로봇에 전후 두개의 다리(1, 4)와 좌우 네 개의 다리(2, 3, 5, 6)로 이루어지는 여섯 개의 로봇 다리를 마련한다.(S700단계) 상기 전후 두 개의 다리(1, 4)는 로봇의 앞다리(1) 및 뒷다리(4)로 이루어지며, 로봇 몸체의 중앙부에 위치시키되, 앞다리(1)는 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치되게 하고, 뒷다리(4)는 앞다리(1)의 뒷쪽에 위치되게 한다. 그리고 좌우 네 개의 다리(2, 3, 5, 6)는 로봇 몸체의 좌우에 각각 위치시키되, 제1왼쪽다리(2)는 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치되게 하고, 제2왼쪽다리(3)는 제1왼쪽다리(2) 뒤쪽에 위치시킨다. 제1오른쪽 다리(6)는 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 제2오른쪽 다리(5)는 제1오른쪽 다리(6) 뒤쪽에 위치한다. 그리고 나서 상기 앞다리(1) 및 뒷다리(2)로 이루어지는 전후의 두 다리와, 상기 제1왼쪽다리(2), 제2왼쪽다리(3), 제1오른쪽 다리(6) 및 제2오른쪽 다리(5)로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어한다.

구체적으로, 초기 상태에서는 6개의 다리로 지지하고 있다가, 상기 좌우의 네 다리가 지지다리로 있는 상태에서 전후의 두 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시킨다.(S720단계) 이 때 상기 좌우 네 다리는 지지사각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 사각형 안에 존재하도록 제어한다.(S720단계)

그리고 나서 상기 전후의 두 다리가 착지하면, 상기 전후의 두 다리(1, 4)가 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리(2, 3, 5, 6)를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리(2, 3, 5, 6)가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하도록 제어한다.(S740단계) 상기 720단계와 상기 740단계는 순서를 서로 바꾸어 제어할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 의한 6족 보행 로봇의 보행제어 방법에 대한 제2실시예를 흐름도로 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 상술한 도 7의 S700단계와 마찬가지로 먼저 로봇에 전후 두개의 다리(1, 4)와 좌우 네 개의 다리(2, 3, 5, 6)로 이루어지는 여섯 개의 로봇 다리를 마련한다.(S800단계) 상기 전후 두 개의 다리(1, 4)는 로봇의 앞다리(1) 및 뒷다리(4)로 이루어지며, 로봇 몸체의 중앙부에 위치시키되, 앞다리(1)는 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치되게 하고, 뒷다리(4)는 앞다리(1)의 뒷쪽에 위치되게 한다. 그리고 좌우 네 개의 다리(2, 3, 5, 6)는 로봇 몸체의 좌우에 각각 위치시키되, 제1왼쪽다리(2)는 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치되게 하고, 제2왼쪽다리(3)는 제1왼쪽다리(2) 뒤쪽에 위치시킨다. 제1오른쪽 다리(6)는 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 제2오른쪽 다리(5)는 제1오른쪽 다리(6) 뒤쪽에 위치한다.

그리고 나서, 제어부(50)는 상기 앞다리(1), 제2왼쪽다리(3) 및 제2오른쪽다리(5)로 이루어지는 홀수번째 세 다리와, 제1왼쪽다리(2), 뒷다리(4), 제1오른쪽 다리(6)로 이루어지는 짝수번째 세 다리가 교대로 이동하도록 제어한다.

이를 구체적으로 설명하면, 초기 상태에서는 6개의 다리로 지지하고 있다가, 상기 홀수번째 세 다리가 지지다리로 있는 상태에서 상기 짝수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시킨다.(S820단계) 이 때 상기 홀수번째 세 다리는 넓은 형태의 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하도록 제어한다. 이렇게 로봇의 무게 중심이 상기 지지삼각형 안에 존재하는 한 로봇은 안정되고 빠른 보행이 가능하게 된다.

그리고 나서, 상기 짝수번째 세 다리가 착지하면, 상기 짝수번째 세 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 홀수번째 세 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시킨다.(S840단계) 이 때 상기 짝수번째 세 다리는 넓은 형태의 지지삼각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 삼각형 안에 존재하도록 제어한다. 이렇게 이렇게 로봇의 무게 중심이 상기 지지삼각형 안에 존재하는 한 로봇은 안정되고 빠른 보행이 가능하게 된다. 상기 820단계와 상기 840단계는 순서가 서로 바뀌어 제어될 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 앞다리 2 : 제1왼쪽다리 3 : 제2왼쪽다리
4 : 뒷다리 5 : 제2오른쪽다리 6 : 제1오른쪽다리
50 : 제어부

Claims (14)

1. 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇에 있어서,
   로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽에 위치하는 앞다리;
   상기 로봇 몸체의 중앙부에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 앞다리의 뒤쪽에 위치하는 뒷다리;
   상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리;
   상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1왼쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽 다리;
   상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리;
   상기 로봇 몸체의 우측에 위치하며, 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리; 및
   상기 로봇의 보행을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 앞다리 및 뒷다리로 이루어지는 전후의 두 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 제2왼쪽다리, 상기 제1오른쪽 다리 및 제2오른쪽 다리로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어하고, 로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 좌우의 네 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 전후의 두 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 좌우 네 다리는 지지사각형을 만들고, 로봇의 무게 중심이 상기 지지 사각형 안에 존재하는 것을 특징으로 하는 6족 보행 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 전후의 두 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하는 것을 특징으로 하는 6족 보행 로봇.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 여섯 개의 다리를 구비하는 6족 보행 로봇의 보행제어 방법에 있어서,
   로봇 몸체의 중앙부에 위치하며 상기 로봇 몸체가 진행하는 방향을 기준으로 로봇 몸체 중앙부의 앞쪽 및 뒷쪽에 각각 위치하는 앞다리 및 뒷다리와, 상기 로봇 몸체의 좌측에 위치하는 제1왼쪽다리 및 상기 제1왼쪽다리 뒤쪽에 위치하는 제2왼쪽다리와, 상기 로봇 몸체의 우측에 위치하는 제1오른쪽 다리 및 상기 제1오른쪽 다리 뒤쪽에 위치하는 제2오른쪽 다리로 이루어지는 여섯 개의 로봇 다리를 마련하는 단계; 및
   상기 앞다리 및 뒷다리로 이루어지는 전후의 두 다리와, 상기 제1왼쪽다리, 제2왼쪽다리, 상기 제1오른쪽 다리 및 제2오른쪽 다리로 이루어지는 좌우의 네 다리가 교대로 이동하도록 제어하는 보행제어 단계를 포함하고,
   상기 보행제어단계는
   로봇의 다리가 지면에 닿아있는 상태에 있는 다리를 지지다리라 할 때, 상기 전후의 두 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하는 것을 특징으로 하는 6족 보행 로봇의 보행제어 방법.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서, 상기 보행제어단계는
    상기 전후의 두 다리가 상기 지지다리로 있는 상태에서 상기 좌우의 네 다리를 들어 이동하면서 로봇의 몸체를 이동시키고, 상기 전후의 두 다리는 상기 좌우 네 다리가 지지다리 상태에서 형성하는 지지사각형 보다 폭이 좁은 직사각형 형태의 지지사각형을 만들고 로봇의 무게 중심이 상기 지지사각형 안에 존재하는 것을 특징으로 하는 6족 보행 로봇의 보행제어 방법.
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