KR102288884B1 - 착용식 로봇 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하는 측정단계, 각 관절에서의 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하는 합산단계 및 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 분배단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.

Description

착용식 로봇 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF CONTROLLING WEARABLE ROBOT}
본 발명은 로봇에서 측정된 토크를 가속도로 환산한 후 임피던스 모델 적용을 통해 착용자의 정확한 동작 의도를 파악하여 로봇 제어 방법의 성능을 향상시킬 수 있는 착용식 로봇 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
산업 현장에서는 고하중의 물건을 취급해야 하는 작업이 많은바, 최근 이러한 고하중 물건의 취급시에 인체에 작용하는 부하를 줄이고 편의성을 증가시킬 수 있도록 하기 위하여, 작업자가 로봇을 착용하여 약간의 조작력만으로 로봇을 조작함으로써, 고하중의 물건을 용이하게 다룰 수 있도록 하는 착용식 로봇(Wearable robot)이 개발되고 있다.
이러한 로봇의 제어가 적절하게 이루어질 수 있도록 하기 위해서는, 로봇에 적절한 센서를 장착하여 사용자가 움직이고자 하는 의도 토크를 정확히 파악하여 로봇을 사용자의 의도에 맞게 제어하는 것이 필요하다.
따라서 착용자의 의도를 파악하여 로봇을 제어하기 위한 다양한 제어기법으로 로봇 각 관절 모터의 전류변화와 로봇에 장착된 가속도 센서의 측정값을 통하여 사용자의 조작 의도 토크를 간단하고 신속하게 추출해내는 제어 방법 등이 제시되고 있다.
그러나 위와 같은 방식으로 산출한 착용자 동작 의도 토크는 순간적인 착용자의 동작 의도에 대한 각 관절의 독립적인 발생 토크이므로 정확한 착용자의 동작 의도와는 다를 수 있다. 또한, 종래의 방식은 별도의 가속도 센서 장착이 요구되므로 로봇의 무게 및 원가 측면에서 효율적이지 못하다.
따라서, 가속도 센서와 같은 별도의 센서를 로봇에 장착하지 않고도 착용자의 동작 의도를 정확히 파악하여 착용자의 의도대로 적절하게 로봇을 제어할 수 있는 제어방법이 필요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대해 이해 증진을 위한 것인 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 사람이 착용식 로봇을 착용하고 동작시에 로봇이 착용자의 정확한 동작 의도를 파악하여 적절하게 제어할 수 있도록 하는 착용식 로봇 제어 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 착용식 로봇 제어 방법은 로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하는 측정단계; 각 관절에서의 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하는 합산단계; 및 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 분배단계;로 구성된다.
관절토크는 각 관절에 마련된 토크셀을 이용하여 측정할 수 있으며, 의도토크는 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산하여 산출한다. 여기서 동역학 모델토크값은 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산하여 구한다.
본 발명에서 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘은 합산한 의도 토크를 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 도출한 후 하기의 수식을 이용하여 산출한다.
Figure 112015076664313-pat00001
Figure 112015076664313-pat00002
: 가상의 의도힘,
Figure 112015076664313-pat00003
: 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
Figure 112015076664313-pat00004
: 임피던스 모델 파라미터
위에서 제시한 로봇 끝단의 가속도는 하기의 수식을 이용하여 도출한다.
Figure 112015076664313-pat00005
Figure 112015076664313-pat00006
: 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 행렬, G(q): 중력행렬,
Figure 112015076664313-pat00007
: 의도토크,
Figure 112015076664313-pat00008
: 로봇 관절의 각속도
제어토크는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용한 값과 로봇동작시에 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산한 값이며, 따라서 제어보상토크값은 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산한 값으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 착용식 로봇 제어 시스템은 로봇 각 관절의 토크값을 측정하는 측정부; 로봇 각 관절의 제어토크를 적용하는 구동부; 로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하며 산출한 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하고, 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 제어부;로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 착용식 로봇 제어 시스템의 의도토크는 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산한 값이며 동역학 모델토크값은 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산한 값이다.
본 착용식 로봇 제어 시스템의 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘은 합산한 의도 토크를 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 도출한 후 하기의 수식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112015076664313-pat00009
Figure 112015076664313-pat00010
: 가상의 의도힘,
Figure 112015076664313-pat00011
: 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
Figure 112015076664313-pat00012
: 임피던스 모델 파라미터
또한 본 착용식 로봇 제어 시스템의 로봇 끝단의 가속도는 하기의 수식을 이용하여 도출할 수 있다.
Figure 112015076664313-pat00013
Figure 112015076664313-pat00014
: 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 항, G(q): 중력항,
Figure 112015076664313-pat00015
: 의도토크,
Figure 112015076664313-pat00016
: 로봇 관절의 각속도
본 착용식 로봇 제어 시스템의 제어부에서 구동부로 분배하는 제어토크는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용한 값과 로봇동작시에 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산하며 제어보상토크값은 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산할 수 있다.
상술한 바와 같이 착용시 로봇 제어 방법을 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 로봇이 각 관절에서 측정된 토크를 이용하여 로봇 다리 끝단의 움직임을 감지하여 정확한 착용자 동작 의도를 감지할 수 있게되는바, 착용자의 동작 의도와 로봇 움직임의 정합성이 향상된다.
둘째, 관절에서 측정된 토크를 이용하여 별도의 장치추가 없이 본 발명의 알고리즘만으로 각 다리 끝단의 가속도, 속도, 위치 등이 산출이 가능한므로 본 발명 실시에 의한 원가상승의 우려가 없다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 착용식 로봇 제어 방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 착용식 로봇 제어 시스템의 구성도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 의한 착용식 로봇 제어 방법은 도1에서도 볼 수 있듯이 로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하는 측정단계(S100);, 각 관절에서의 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하는 합산단계(S200); 및 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 분배단계(S300);로 구성되어 있다.
측정단계(S100)에서는 로봇의 각 관절에서의 관절토크값을 도출하게 되는데, 관절 토크 값을 도출하는 방법은 다양하게 존재한다. 그 중 가장 정확하고 직접적인 방법은 각 관절에 마련된 토크셀을 이용하여 측정하는 것이다. 따라서 본 발명에서는 토크셀을 이용하여 관절토크값을 측정하는 방법을 제안하였다.
이 외에도 관절에 마련된 엔코더를 이용하여 관절의 각도 및 각속도 값을 측정하여 이를 기본으로 토크값을 산출하는 방법도 이용될 수 있을 것이다. 다만, 이와 같은 방법은 측정된 각도 및 각속도값을 토크값으로 변환해줄 제어부가 별도로 필요하고 변환하는 과정에서 정확성이 떨어질 수 있는 단점이 있다.
각 관절의 관절토크 값을 측정한 후에는 이를 이용하여 착용자의 의도 토크를 산출하게 된다. 착용자의 의도 토크를 산출하는 방식은 다양하게 존재할 수 있을 것이다. 앞서 설명한 관절토크값을 힘으로 변경한 후 힘값을 이용하여 의도 토크를 산출할 수도 있고, 착용자의 의도 토크를 산출하기 위한 별도의 센서를 마련하는 방법도 고려할 수 있다.
본 발명에서는 앞의 방식과 차별되게 측정된 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산하여 착용자 동작 의도 토크를 산출하는 방법을 제시하고 있다.
사람이 로봇을 착용하고 움직이는 경우 관절에서 측정될 수 있는 토크값은 크게 두 종류가 있다고 볼 수 있다. 하나는 관절에 맞닿아 있는 부위가 서로 다른 방향으로 움직이면서 관절이 뒤틀려져 발생하는 토크 값이다. 이는 착용자의 움직임에 따른 상대적인 토크값으로 볼 수 있으며, 앞서 언급한 관절토크 측정값이 이 값에 해당된다. 다른 하나는 동역학 모델토크값으로 앞서 설명한 바와 달리 사람 및 로봇에게 항상 적용되는 힘인 중력등에 의하여 발생하는 토크 값이다. 이 값은 사람이 지구에서 로봇을 착용하고 움직이는 한 항상 적용되어야 하는 값으로 앞의 토크값과 비교하자면 절대적인 토크값이라고 볼 수 있다.
따라서 본 발명에서는 착용자의 동작 의도 토크를 산출하는데 있어서 착용자의 의도를 정확하게 반영하기 위해 상기의 두 토크값을 합산하는 방식을 제시하고 있다.
동역학 모델토크값은 다양한 형태로 존재할 수 있으나, 일반적으로는 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산한 값으로 보며 수식으로 보자면 아래와 같다.
Figure 112015076664313-pat00017
Figure 112015076664313-pat00018
: 동역학모델토크값, M(q): 질량행렬, q'': 관절 각가속도, V(q,q'): 원심력과 코리올리힘 행렬, G(q): 중력행렬
위의 수식에서 질량행렬은 로봇과 사람의 질량의 합을 의미하며, 질량행렬값에 관절 각가속도값을 곱하여 관절의 회전 움직임에 따른 토크값을 얻을 수 있게 된다. G(q)는 중력행렬로 지구상에 작용하는 중력을 반영하기 위한 항이다. V(q,q')값은 원심력과 코리올리힘 행렬값이다. 이 값을 동역학 모델토크값에 반영하는 이유는 아래와 같다.
원심력은 관절이 기본적으로 회전운동을 하는바 원심력이 발생하므로 이를 반영하기 위함이다. 코리올리의 힘은 흔히 전향력이라고도 불리우는데, 회전하는 운동계에서 운동하는 물체를 관측할 때 나타나는 겉보기의 힘이다. 지구는 자전을하므로 북반구와 남반구 모두다 자전에 의한 전향력이 작용하게 된다. 물론 적도지역에서는 전향력이 거의 작용하지 않겠지만 대한민국이 위치한 북반구에서는 물체의 움직임 방향에서 오른쪽방향으로 전향력이 작용한다. 따라서 본 발명에서도 정확한 토크값 산출을 위하여 코리올리의 힘을 반영하였다.
위에서 설명한 방식에 따라 측정단계(S100)를 끝마쳤다면 도1에서 볼 수 있듯이 합산단계(S200)로 넘어가게 된다. 기존 착용자의 동작 의도 토크값을 구하는 제어 방법들은 각 관절에 장착된 토크셀 측정 토크를 이용하여 착용자 동작 의도 토크를 얻고 이러한 착용자 동작 의도 토크를 이용하여 각 관절별로 제어하는 방법이 대부분이었다.
그러나 이러한 착용자의 동작 의도 토크는 순간적인 착용자의 동작 의도에 대한 각 관절의 독립적인 발생 토크이므로 정확한 착용자의 동작 의도와는 다를 수 있다. 따라서 본 발명에서는 각 관절에서 측정된 동작 의도 토크를 합산하여 종합적인 착용자의 동작 의도를 파악하는 방법을 제시하고 있는바, 본 합산단계(S200)에서는 우선적으로 측정단계(S100)에 의하여 산출된 각 관절의 의도토크를 합산한다.
합산 후에는 합산된 의도토크값을 이용하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 구하여야 한다. 본 발명에서는 가상의 의도힘을 가상의 임피던스 모델을 통하여 구하는 방법을 제시하고 있고 그 자세한 방법은 아래와 같다.
Figure 112015076664313-pat00019
Figure 112015076664313-pat00020
: 가상의 의도힘,
Figure 112015076664313-pat00021
: 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
Figure 112015076664313-pat00022
: 임피던스 모델 파라미터
상기 수식에서 임피던스 모델 파라미터는 가상의 의도힘을 산출하기 위해 로봇 제어부에 설정되는 변환계수와 동일하게 볼 수 있는바, 로봇의 종류 및 상태에 따라 다양한 값으로 존재할 수 있다. 그러나 로봇 끝단의 위치, 속도 및 가속도의 값은 로봇의 관절 움직임에 따라 정해지는 값이다. 따라서 본 수식에서 정확한 가상의 의도힘을 구하기 위해서는 결국 로봇 끝단의 위치, 속도 및 가속도의 값을 정확하게 구하는 것이 중요하다. 따라서 종래 기술은 위치, 속도 및 가속도 값을 정확하게 산출하기 위해 가속도값을 측정할 수 있는 별도의 센서를 두었다.
그러나 본 발명에서는 별도의 가속도 센서 없이도 로봇 끝단의 가속도를 구할 수 있는 방법으로 하기의 수식을 이용하는 방식을 제안하고 있다.
Figure 112015076664313-pat00023
Figure 112015076664313-pat00024
: 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 행렬, G(q): 중력행렬,
Figure 112015076664313-pat00025
: 의도토크,
Figure 112015076664313-pat00026
: 로봇 관절의 각속도
상기 수식은 위에서 설명한 동역학 모델토크값을 적용하다 보니 수식이 복잡해 졌지만 기본적으로는 F=ma에서 시작되는 식이다. 다만, 앞서 산출한 토크값을 힘의 영역으로 변환시켜야 하기 때문에 이를 위해 자코비안 행렬값이 적용되고 있는 것이다.
상기의 수식을 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 구하였다면 속도와 위치는 손쉽게 구할 수 있다. 왜냐하면 가속도, 속도 및 위치는 시간영역에서 미적분을 이용하여 바로 구할 수 있기 때문이다.
그러므로 본 발명은 기존의 각 관절의 토크값을 독립적으로 측정하여 각 관절별로 제어하는 것과 다르게 각 관절의 토크값을 합산하여 로봇 끝단의 가속도, 속도, 위치 정보를 구하여 착용자의 종합적인 동작 의도를 파악할 수 있는바 종래기술보다 로봇 제어 정밀성이 더 향상될 수 있다.
위에서 설명한 방식으로 합산단계(S200)를 마쳤다면 도1에서 도시한 바와 같이 분배단계(S300)를 거치게 된다. 분배단계(S300)에서는 우선적으로 합산단계(S200)에서 산출된 가상의 의도힘을 다시 토크영역으로 변환하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용하여야 한다.
따라서 위에서 명시한 자코비안 트랜스포즈를 통하여 각 관절의 제어트크값을 산출할 수 있는데, 이 값을 그대로 각 관절에 적용시키는 것은 바람직하지 못하다. 왜냐하면 앞서 설명한 값들은 이상적인 경우에 해당하는 수식에 의한 값이므로 실제 로봇의 움직임값과는 괴리가 발생한다. 따라서 본 발명에서는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈를 적용한 값에 로봇동작시 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산하여 각 관절의 제어토크값을 산출한다.
제어보상토크값은 착용자의 움직임 혹은 로봇의 종류에 따라 다양한 값이 존재할 수 있다. 그러나 로봇 종류나 착용자의 움직임과는 무관하게 마찰보상토크값및 관절댐퍼토크값은 언제나 각 관절의 제어토크값에 영향을 미칠 것이다. 따라서 본 발명에서는 제어보상토크값으로 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산하는 방식을 제안하고 있다.
마찰보상토크값은 로봇의 움직임에 따라 발생할 수 있는 마찰력을 보상하기 위한 토크값이다. 마찰력은 다양한 곳에서 발생할 수 있는데 가장 대표적인 예는 착용식 보행 로봇에 있어서 발과 지면 사이에서 발생하는 마찰력이다. 이때의 마찰력값은 지면의 마찰지면계수와 로봇과 착용자의 질량값을 이용하여 구할 수 있을 것인바 이를 통해 마찰보상토크값을 산출할 수 있다. 이뿐만이 아니라, 로봇과 착용자 사이간 마찰력이 발생할 수도 있을 것이며 관절에서도 마찰력이 발생할 수 있을 것이다.
관절댐퍼토크값은 관절에서 충격을 완화시켜주는 댐퍼에 의한 토크값을 의미한다. 로봇관절에는 움직임에 따른 충격을 완화시켜주기 위하여 댐퍼가 존재하는데 로봇의 관절의 움직임에 따라 댐퍼도 영향을 받는바 이 값을 보상시켜주기 위해 관절댐퍼토크값이 필요하다. 관절댐퍼토크값의 산출은 여러가지 방식이 존재할 수 있으나 본 발명의 경우에는 각 관절에 위치한 토크셀을 이용하여 관절댐퍼토크값을 산출하는 것이 가장 바람직할 것이다.
본 발명에 의한 착용식 로봇 제어 시스템은 로봇 각 관절의 토크값을 측정하는 측정부(500); 로봇 각 관절의 제어토크를 적용하는 구동부(600); 로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하며 산출한 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하고, 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 제어부(400);로 구성될 수 있으며 본 구성도는 도2에서 도시하고 있다.
측정부(500)는 일반적으로 각 관절에 위치하여 제어부(400)로 그 신호를 전송할 것이며 관절토크값을 직접적으로 측정할 수 있는 토크셀이나, 관절 각도 및 각속도 값을 측정하여 관절토크값 산출이 가능한 인코더가 이에 해당될 것이다. 구동부(600)는 제어부(400)에 의하여 산출된 제어토크를 관절에 적용하기 위함이며, 일반적으로 각 관절에 회전형 구동기 형태로 존재한다.
제어부는 도1에서 도시한 바와 같이 측정부(500)로부터 관절토크값을 전달받아 앞서 설명한 방식으로 제어토크로 환산하고 이 값을 구동부(600)에 전달하여 제어토크를 관절에 적용하게 한다.
위의 시스템을 통하여 로봇 제어부(400)는 각 관절에서 발생하는 독립적인 토크값을 이용하여 착용자의 동작 의도를 정확하게 산출할 수 있는바, 이전 착용식 로봇 제어 시스템보다 착용자의 동작의도와 실제 로봇 동작과의 정합성을 더욱 향상 시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 착용식 로봇 제어 시스템의 의도토크는 앞서 기재한 바와 같이 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산하며 동역학 모델토크값은 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산한 값으로 할 수 있다.
본 시스템에서의 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘도 앞서 기재한 바와 같이 합산한 의도 토크를 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 도출한 후 하기의 수식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112015076664313-pat00027
Figure 112015076664313-pat00028
: 가상의 의도힘,
Figure 112015076664313-pat00029
: 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
Figure 112015076664313-pat00030
: 임피던스 모델 파라미터
또한 로봇 끝단의 가속도는 하기의 수식을 이용하여 도출할 수 있다.
Figure 112015076664313-pat00031
Figure 112015076664313-pat00032
: 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 항, G(q): 중력항,
Figure 112015076664313-pat00033
: 의도토크,
Figure 112015076664313-pat00034
: 로봇 관절의 각속도
앞서 언급한 두 수식에 대한 자세한 설명은 앞서 기재하였으므로 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 착용식 제어 로봇 시스템의 제어토크는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용한 값과 로봇동작시에 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산하며 제어보상토크값은 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산하여 산출할 수 있다.
발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100: 측정단계 S200: 합산단계
S300: 분배단계 400: 제어부
500: 측정부 600: 구동부

Claims (15)

  1. 로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하는 측정단계;
    각 관절에서의 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하는 합산단계; 및
    의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 분배단계;를 포함하고,
    로봇 끝단에서의 가상의 의도힘은 합산한 의도 토크를 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 도출한 후 하기의 수식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
    Figure 112021031382510-pat00053

    Figure 112021031382510-pat00054
    : 가상의 의도힘,
    Figure 112021031382510-pat00055
    : 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
    Figure 112021031382510-pat00056
    : 임피던스 모델 파라미터
  2. 청구항 1에 있어서,
    관절토크는 각 관절에 마련된 토크셀을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    의도토크는 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    동역학 모델토크값은 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    로봇 끝단의 가속도는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
    Figure 112021031382510-pat00039

    Figure 112021031382510-pat00040
    : 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 항, G(q): 중력항,
    Figure 112021031382510-pat00041
    : 의도토크,
    Figure 112021031382510-pat00042
    : 로봇 관절의 각속도
  7. 청구항 1에 있어서,
    제어토크는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용한 값과 로봇동작시에 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제어보상토크값은 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 방법.
  9. 로봇 각 관절의 토크값을 측정하는 측정부;
    로봇 각 관절의 제어토크를 적용하는 구동부;
    로봇의 각 관절에서의 관절토크를 측정하고, 이를 통해 각 관절에서의 착용자가 의도하는 의도토크를 산출하며 산출한 의도토크를 합산하여 로봇 끝단에서의 가상의 의도힘을 도출하고, 의도힘을 각 관절에서의 구동부를 제어하기 위한 제어토크로 분배하는 제어부;를 포함하고,
    로봇 끝단에서의 가상의 의도힘은 합산한 의도 토크를 이용하여 로봇 끝단의 가속도를 도출한 후 하기의 수식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
    Figure 112021031382510-pat00057

    Figure 112021031382510-pat00058
    : 가상의 의도힘,
    Figure 112021031382510-pat00059
    : 로봇 끝단의 위치, 속도, 가속도,
    Figure 112021031382510-pat00060
    : 임피던스 모델 파라미터
  10. 청구항 9에 있어서,
    의도토크는 관절토크값에 동역학 모델토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    동역학 모델토크값은 중력에 의한 토크값, 원심력에 의한 토크값 및 코리올리의 힘에 의한 토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
  12. 삭제
  13. 청구항 9에 있어서,
    로봇 끝단의 가속도는 하기의 수식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
    Figure 112021031382510-pat00047

    Figure 112021031382510-pat00048
    : 로봇 끝단의 가속도, J: 자코비안 행렬, M(q): 질량 행렬, V(q): 원심력과 코리올리힘 항, G(q): 중력항,
    Figure 112021031382510-pat00049
    : 의도토크,
    Figure 112021031382510-pat00050
    : 로봇 관절의 각속도
  14. 청구항 9에 있어서,
    제어토크는 의도힘에 자코비안 트랜스포즈(Jacobian Transpose)를 적용한 값과 로봇동작시에 발생할 수 있는 손실토크를 보상하는 제어보상토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    제어보상토크값은 마찰보상토크값과 관절댐퍼토크값을 합산한 값인 것을 특징으로 하는 착용식 로봇 제어 시스템.
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