KR20030063865A - Move control method for robot - Google Patents
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Abstract
Description
본 발명은 로봇의 이동제어방법에 관한 것으로, 특히 4족 보행 로봇의 걸음새를 만드는 경우에, 로봇이 넘어지는 것을 방지하면서 직관적으로 걸음새를 만들 수 있도록 한 로봇의 이동제어방법에 관한것이다.The present invention relates to a method for controlling the movement of a robot, and more particularly, to a method for controlling the movement of a robot, which makes it possible to make a step intuitively while preventing the robot from falling when making a step of a quadruped walking robot.
일반적으로, 로봇의 몸체와 로봇 다리가 지지하는 지면은 각각 6자유도 병렬기구(Parallel Manipulator)의 상판 및 하판에 해당되어 로봇 몸체의 위치와 자세는 하판에 대한 상판의 위치와 자세, 로봇의 다리끝은 하판에 고정된 구면 조인트 (Spherical Joint)로 볼수 있다.In general, the body of the robot and the ground supported by the robot leg correspond to the upper and lower plates of the parallel manipulator of 6 degrees of freedom, respectively.The position and posture of the robot body is the position and attitude of the upper plate relative to the lower plate and the legs of the robot. The end can be seen as a spherical joint fixed to the bottom plate.
종래 4족 보행로봇의 이동제어방법은, 모션 캡쳐 장비등에 의해서 4족 보행동물의 걸음새를 캡쳐하여 관절의 각도를 직접 구하거나 물리적인 모델을 통해서 걸음새를 만드는 방법으로 동역학적 또는 기구학적인 모델을 통해서 걸음새를 만들어 이동을 제어한다.Conventional movement control method of the four-legged walking robot, a method of capturing the foot of the four-legged walking animal by motion capture equipment or the like to obtain the angle of the joint directly or through the physical model to make the foot through the dynamic or kinematic model. Create steps to control movement.
여기서, 상기 기구학적인 모델을 이용한 4족 보행로봇의 정적인 걸음새를 만들기 위한 방법으로 로봇의 몸체 좌표계(R}나 몸체 좌표계에 평행한 좌표계에서 다리 끝의 위치를 표현하여 다리의 경로를 계획하는 방법과 로봇 몸체에 고정되어 있고 지면과 수평인 좌표계{M}에 대하여 다리의 경로를 표현한다.Here, as a method for making a static gait of the quadruped walking robot using the kinematic model to express the position of the end of the leg in the coordinate system parallel to the body coordinate system (R) or the body coordinate system of the robot to plan the path of the bridge And the path of the bridge with respect to the coordinate system {M} fixed to the robot body and horizontal to the ground.
상술한 종래 기술은, 로봇의 관절 좌표계{J}나 로봇의 몸체 좌표계{R}을 이용하여 걸음새를 만드는 경우, 몸체의 진행방향, 몸체의 회전정도,몸체의 진행거리,보폭등을 직접 적용해서 만들기가 어렵고 정적인 안정성도 보장하기 어려운 문제점이 있다.In the above-described prior art, when making a gait using the joint coordinate system {J} of the robot or the body coordinate system {R} of the robot, the direction of movement of the body, the degree of rotation of the body, the traveling distance of the body, the stride length, etc. are directly applied. It is difficult to make and there is a problem that it is difficult to guarantee static stability.
이를 해결하기 위해, 직접 실험을 하거나 동적 시뮬레이션 도구를 이용해서 만든 걸음새를 확인해야 하고, 이와같은 과정을 원하는 걸음새가 나올때까지 반복해야 하는 번거로움이 있고, 특히 팔,다리의 길이가 다른 경우에는 상술한 방법으로, 안정적인 걸음새를 만들어 내기가 더욱 어려운 문제점이 있다.In order to solve this problem, it is necessary to experiment directly or check the steps made by using a dynamic simulation tool, and to repeat the process until the desired steps are obtained, especially when arms and legs have different lengths. In one way, it is more difficult to produce a stable step.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 병렬기구의 상판 좌표계인 로봇의 몸체 좌표계{R}를, 지지다각형이 높여진 평면에 투영시킨 좌표계{O}를 만들고, 로봇 몸체의 위치와 자세, 로봇 다리끝의 위치를 병렬기구의 하판 좌표계{O}를 이용하여 안정적인 걸음새를 생성하도록 한 로봇의 이동제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to make a coordinate system {O} of the robot coordinate system {R} of the upper plate coordinate system of the parallel mechanism projected on a plane in which the support polygon is raised, the position of the robot body The purpose of the present invention is to provide a robot motion control method for generating a stable gait using the lower plate coordinate system {O} of a parallel mechanism.
도1은 본 발명 로봇의 이동제어방법이 적용되는 좌표계를 보인도.Figure 1 shows a coordinate system to which the movement control method of the present invention robot is applied.
도2는 본 발명 로봇의 이동제어방법이 적용되는 이동구간의 궤적을 보인도.Figure 2 shows the trajectory of the movement section to which the movement control method of the present invention robot is applied.
도3은 본 발명 로봇의 이동제어방법이 적용되는 이동구간 및 지지구간을 보인도.3 is a view showing a moving section and a support section to which the movement control method of the present invention robot is applied.
도4는 본 발명 로봇의 이동제어방법에 의한 로봇의 정적 안정성을 보인도.Figure 4 shows the static stability of the robot by the movement control method of the present invention robot.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 4족 보행 로봇의 이동제어방법에 있어서, 요구된 활동을 구현하기 전에, 지지 다각형과 좌표계{R}로부터 좌표계 {O}를 만드는 제1 과정과; 상기 좌표계{O}에 대하여 로봇 몸체의 위치와 자세, 각각의 다리끝의 위치를 구현하는 제2 과정과; 소정 주기와 보폭 및 디딤율로 이동하는 구간에서,이동하는 매순간마다, 상기 좌표계 {O}에 대하여 표현한 로봇 몸체의 위치,자세, 4다리끝의 궤적을 좌표변환{O}-{R}에 의해 몸체 좌표계{R}로 표현하는 제3 과정과; 상기 몸체좌표계{R}에서 구현된 다리끝의 위치를 좌표변환 {R}-{J}에 의해 변환하여 걸음새를 생성하는 제4 과정으로 수행함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling movement of a quadruped walking robot, comprising: a first process of creating a coordinate system {O} from a support polygon and a coordinate system {R} before implementing the required activity; A second process of implementing a position and a posture of a robot body and a position of each leg end with respect to the coordinate system {O}; In a section moving at a predetermined period, stride length, and stepping rate, the position, posture, and trajectory of the four legs of the robot body expressed with respect to the coordinate system {O} are coordinated every time they move by coordinate transformation {O}-{R}. A third process represented by the body coordinate system {R}; And a fourth process of generating a gait by converting the position of the leg tip implemented in the body coordinate system {R} by coordinate transformation {R}-{J}.
이하, 본 발명에 의한 로봇의 이동제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of the robot's movement control method according to the present invention will be described in detail.
먼저, 로봇의 몸체와 로봇 다리가 지지하는 지면은 각각 6자유도 병렬기구 (Parallel Manipulator)의 상판 및 하판에 해당되어 로봇 몸체의 위치와 자세는 하판에 대한 상판의 위치와 자세, 로봇다리끝은 하판에 고정된 구면 조인트 (Spherical Joint)로 볼수 있으므로, 상기 병렬기구의 상판 좌표계인 로봇이 몸체 좌표계{R}를 지지다각형이 높인 평면에 투영시킨 좌표계{O}를 만들고, 로봇 몸체의 위치와 자세, 로봇 다리끝의 위치를 병렬기구의 하판 좌표계{O}를 이용하여 걸음새를 만든다.First, the body of the robot and the ground supported by the robot legs correspond to the upper and lower plates of the six-parallel parallel manipulator.The position and posture of the robot body is the position and attitude of the upper plate relative to the lower plate, Since it can be seen as a spherical joint fixed to the lower plate, the robot, the upper plate coordinate system of the parallel mechanism, creates a coordinate system {O} in which the body coordinate system {R} is projected onto a plane with a high support polygon, and the position and attitude of the robot body. The position of the end of the robot leg is made by using the coordinate system {O} of the bottom plate of the parallel mechanism.
상기 로봇의 각 다리는 3개의 회전관절을 가지고 있고, 공간상의 직교 좌표계에서 다리끝의 위치를 (x,y,z) 형태로 표현하는 12자유도를 가진다.Each leg of the robot has three rotational joints and has 12 degrees of freedom expressing the position of the leg end in the form of (x, y, z) in a rectangular coordinate system in space.
상기 병렬형 기구에서 하판의 구면조인트(Spherical Joint)는 고정되어 있지만 로봇이 다리를 들어 움직이는 경우에는 병렬형 기구의 하판 조인트가 움직인다.Although the spherical joint of the lower plate is fixed in the parallel mechanism, the lower joint of the parallel mechanism moves when the robot lifts the leg.
우선, 요구된 활동을 구현하기 전에, 지지 다각형과 좌표계{R}로부터 좌표계{O}를 만드는데, 지지 다각형은,다리가 지면에 지지하고 있는 지지구간에 각 다리의 지지점들을 연결했을때 형성되는 다각형이다.First, before implementing the required activity, a coordinate system {O} is created from the support polygon and coordinate system {R}, which is a polygon formed when the legs connect the support points of each leg to the support section supported by the ground. to be.
로봇의 조인트 좌표계{J}는 로봇의 조인트의 관절 각도를 표현하는 좌표계이며, 로봇의 몸체 좌표계{R}은 로봇 몸체에 고정되어 있고 로봇 다리끝의 위치를 표현하기 위한 직교좌표계이며 로봇 몸체 좌표계{R}의 X,Y방향 성분은 각가 로봇 몸체 평면의 앞쪽방향, 로봇 몸체 평면의 왼쪽방향이다.The joint coordinate system {J} of the robot is a coordinate system representing the joint angle of the joint of the robot. The robot body coordinate system {R} is fixed to the robot body and is a Cartesian coordinate system for expressing the position of the end of the robot. The X and Y direction components of R} are in the front direction of the robot body plane and the left direction of the robot body plane.
좌표계{R}는 로봇의 몸체 좌표계{R}을 지지 다각형을 포함하는 평면에 투영시킨 만든 좌표계이다.The coordinate system {R} is a coordinate system created by projecting the robot body coordinate system {R} onto a plane including a support polygon.
상기 좌표계{O}는, 도1과 같이, 로봇 다리끝의 위치를 표현하기 위한 직교 좌표계이고, 그 좌표계{O}의 중심은 좌표계{R}의 중심을 지지다각형을 포함하는 평면에 투영시킨 점이며, 좌표계 {O}의 X,Y방향성분은 각각 좌표계{R}의 X,Y방향성분을 지지다각형을 포함하는 평면에 투영한 성분이다.The coordinate system {O} is a Cartesian coordinate system for expressing the position of the end of the robot leg as shown in FIG. 1, and the center of the coordinate system {O} is a point where the center of the coordinate system {R} is projected onto a plane including a support polygon. The X and Y direction components of the coordinate system {O} are components which projected the X and Y direction components of the coordinate system {R} onto a plane including a support polygon, respectively.
그 다음, 상기 좌표계{O}에 대하여 로봇 몸체의 위치와 자세, 각각의 다리끝의 위치를 상기 좌표계{O}에 대하여 구현하는데, 좌표계{O}의 x-y 평면에 대한 로봇 몸체 중심의 투영점이 지지 다각형의 내부에 존재하도록 제어한다.Next, the position and posture of the robot body with respect to the coordinate system {O} and the position of each leg end are implemented with respect to the coordinate system {O}, where the projection point of the robot body center with respect to the xy plane of the coordinate system {O} is supported. Control to exist inside polygon.
그 다음, 상기 로봇이 소정 주기와 보폭 및 디딤율로 이동하는 구간에서,이동하는 매순간마다, 상기 좌표계 {O}에 대하여 표현한 로봇 몸체의 위치,자세, 4다리끝의 궤적을 좌표변환{O}-{R}에 의해 몸체 좌표계{R}로 표현하는데, 이를 상세히 설명한다.Then, in a section in which the robot moves at a predetermined period, stride length and stepping rate, the coordinate transformation is performed on the position, posture, and trajectory of the four legs of the robot body expressed with respect to the coordinate system {O} at every moment of movement. It is expressed in the body coordinate system {R} by -R, which will be described in detail.
여기서, 상기 이동구간(Swing Phase)은 다리가 비면에 떠서 이동하는 구간인데, 이동하는 구간에서는 이동하는 다리(Swing Leg)끝의 궤적을, 도2와 같이 좌표계{O}에서 표현한다.Here, the swing phase is a section in which the legs float and move on the plane, and in the moving section, the trajectory of the end of the swing leg is represented in the coordinate system {O} as shown in FIG.
상기 다리끝의 궤적은 보폭(Stride Length),다리의 이동방향, 디딤율(Duty Factor)을 반영하여 {O}좌표계에서 표현하고, 한 다리의 끝이 지면에서 떠서 다시 지면에 닿을 동안 움직인 거리의 크기가 보폭이며 그 움직인 방향이 다리의 이동방향이고 디딤율(Duty Factor)은 보행의 한 주기동안에 다리가 지면에 닿아 있는 시간이다.The trajectory of the end of the leg is expressed in the {O} coordinate system reflecting the stride length, the direction of movement of the foot, and the footing factor, and the distance moved while the end of one leg floats off the ground and touches the ground again. Is the stride length, the direction of movement is the movement direction of the leg, and the step factor (Duty Factor) is the time the leg touches the ground during one cycle of walking.
이때, 오른쪽 다리를 이동시키는 예를 설명하면, 걸음새의 설계 변수로써 이동하려고 하는 다리의 보폭은 10,다리 이동방향은 {O]좌표계의 X방향, 걸음주기 2초에 대하여 디딤율은 0.75로 가정한다.In this case, an example of moving the right leg will be described. It is assumed that the stride length of the leg to be moved as a design variable of the step is 10, the leg moving direction is the X direction of the {O] coordinate system, and the stepping rate is 0.75 for 2 seconds of the walking period. do.
상기 디딤율이 0.75이므로 오른쪽 뒷다리를 이동시키는데 필요한 시간은 2초x(1-0.75)=0.5초이고, 다리끝이 지면에 뜰때(t=0초)의 오른쪽 뒷 다리의 끝의 좌표가 {O}좌표계에서 (-90.2,-50.0,0.0)이면 다리끝이 지면에 다시 닿을때(t=0.5초)의 좌표는 (-90.2,0.0,0.0)이 되고 지지하고 있는 다리의 좌표는 변하지 않아야 한다.Since the stepping rate is 0.75, the time required to move the right hind limb is 2 seconds x (1-0.75) = 0.5 seconds, and the coordinate of the tip of the right hind leg when the end of the leg is on the ground (t = 0 seconds) is {0. } In the coordinate system (-90.2, -50.0,0.0), the coordinates of the legs when they reach the ground again (t = 0.5 seconds) should be (-90.2,0.0,0.0) and the coordinates of the supporting legs should not change. .
그리고, 상기 좌표변환{O}-{R}은, 좌표계{O}서 표현한 다리끝의 위치를 로봇의 몸체 좌표계 {R}로 변환하는 것으로, 좌표계{O}에서 표현한 다리끝의 위치 Pi_O(Xi_O,Yi_O,Zi_O)는 아래 수학식으로부터 좌표계{R}에서 표현한 Pi_R (Xi_R,Yi_R,Zi_R)로 구현한다.The coordinate transformation {O}-{R} converts the position of the leg tip expressed in the coordinate system {O} into the body coordinate system {R} of the robot, and the position of the leg tip Pi_O (Xi_O) expressed in the coordinate system {O}. , Yi_O, Zi_O) is implemented by Pi_R (Xi_R, Yi_R, Zi_R) expressed in coordinate system {R} from the following equation.
[수학식][Equation]
Pi_R=R×(Pi_O -P)Pi_R = R × (Pi_O -P)
여기서, R은 좌표계{O}로 표현한 로봇 몸체의 자세로 구해지는 3×3 변환 행렬이고, P는 좌표계{O}에서 표현한 로봇 몸체의 위치를 나타낸다.Here, R is a 3x3 transformation matrix obtained by the attitude of the robot body expressed in coordinate system {O}, and P represents the position of the robot body expressed in coordinate system {O}.
이때, 도3과 같이 좌표계{O}의 x-y 평면에 대한 로봇 몸체 중심의 투영점이 지지 다각형의 내부에 존재하도록 제어하는데, 이를 상세히 설명한다.In this case, as shown in FIG. 3, the projection point of the robot body center with respect to the x-y plane of the coordinate system {O} is controlled to exist inside the support polygon, which will be described in detail.
여기서, 상기 지지다각형은 어떤 다리가 이동구간에 있는가에 따라 달라지는데, 좌표계 {O}에서 바라본 로봇 몸체 좌표계{R}의 위치와 자세로 지지구간에서 로봇 몸체의 위치와 자세를 표현한다.Here, the support polygon varies depending on which leg is in the moving section, and expresses the position and posture of the robot body in the support section by the position and posture of the robot body coordinate system {R} as seen from the coordinate system {O}.
상기 오른쪽 뒷다리를 이동시키는데 필요한 설계 변수를 그대로 사용하면서 몸체를 이동시키는 예를 설명하면, 걸음새의 설계변수로써 오른쪽 뒷다리를 이동하는 동안의 몸체의 이동거리는 보폭의 1/4인 10x0.15=2.5로 진행하고 진행방향은 좌표계{O}의 X방향으로 하고 몸의 자세를 뒤로 15도 정도 기울인 채 움직이려고 한다고 가정한다.In the example of moving the body while using the design variables necessary to move the right hind leg as it is, the moving distance of the body while moving the right hind leg as the design variable of the step is 10x0.15 = 2.5, which is 1/4 of the stride length. Suppose you want to move and the direction of movement is the X direction of the coordinate system {O} and you want to move your body with the posture tilted 15 degrees backward.
우선, 직진보행의 경우, 각 다리의 보폭은 모두 같아야 하고 한 주기동안의 로봇 몸체의 이동거리와도 같아야 한다.First of all, in the case of straight walking, the stride length of each leg must be the same and the moving distance of the robot body for one cycle.
오른쪽 뒷다리가 지면에 뜰때(t=0)의 {O}의 좌표계에서 표현한 로봇 몸체의 좌표가 (0.0,0.0,115.0)이고 로봇 몸체의 자세가 뒤로 기울어진 자세는 (0.0,-15.0,0.0)(각각 X,Y,Z 방향의 회전각도,단위는 도)로 표현되면 오른쪽 뒷다리가 지면에서 지면에 다시 닿을 때(t=0.5초)의 로봇 몸체의 위치와 자세는 각각 (0.0+2.5,0.0,115.0),(0.0,-15.0,0.0)이 된다.When the right hind leg floats on the ground (t = 0), the coordinate of the robot body expressed in the coordinate system of {O} is (0.0,0.0,115.0) and the posture of the robot body tilted backward is (0.0, -15.0,0.0) In terms of rotation angle in the X, Y, and Z directions, respectively, the position and posture of the robot body when the right hind leg touches the ground again from the ground (t = 0.5 sec) are (0.0 + 2.5,0.0), respectively. , 115.0), (0.0, -15.0,0.0).
그 다음, 상기 몸체좌표계{R}에서 구현된 다리끝의 위치를 좌표변환 {R}-{J}에 의해 변환하여 걸음새를 생성하는데, 좌표계{O}의 x-y 평면에 대한 로봇 몸체 중심의 투영점이 지지 다각형의 내부에 존재하도록 제어하는데, 이를 상세히 설명한다.Then, the position of the end of the leg implemented in the body coordinate system {R} is converted by coordinate transformation {R}-{J} to generate a gait. The projection point of the robot body center with respect to the xy plane of the coordinate system {O} Control to exist inside the support polygon, which will be described in detail.
도4는 오른쪽 뒷다리를 이동시킨후에 오른쪽 앞다리를 이동시킬 경우를 나타내는데, 이 경우에 지지 다각형이 다시 정의되고 로봇 무게중심의 투영점이 지지 다각형 외부에 존재하게 되어 로봇 몸체가 넘어지게 된다.4 shows a case in which the right forelimb is moved after the right rear leg is moved, in which case the support polygon is redefined and the projection point of the robot's center of gravity exists outside the support polygon, causing the robot body to fall.
이렇게 전도되는 것을 막기 위해서는 오른쪽 뒷다리를 이동시키는 도중에 로봇 몸체 위치를 좌표계 {O}의 Y축의 +방향으로 이동시켜서, 오른쪽 뒷다리를 이동시키는 경우의 지지 다각형과 오른쪽 앞다리를 이동시키는 경우의 지지 다각형 내부에 로봇 몸체의 투영점이 있도록 로봇 몸체의 위치를 조정한다.To prevent this from happening, move the position of the robot body in the + direction of the Y axis of the coordinate system {O} during the movement of the right hind limb, so that the support polygon when the right hind limb is moved and the support polygon when the right forelimb is moved Adjust the position of the robot body so that it is the projection point of the robot body.
위의 예에서, 로봇 몸체를 좌표계{O}의 Y축의 +방향으로 5만큼 이동시켜 무게중심의 투영점이 두지지 사각형에 놓이게 되면 오른쪽 뒷다리가 지면에 닿을때(또는 오른쪽 앞다리가 지면에 뜰때)의 로봇 몸체의 시간t=0.5초 에서의 위치는 좌표계{O}서 (-90.2+10,0.0+5.0,0.0)이 된다.In the example above, the robot body is moved by 5 in the + direction of the Y axis of the coordinate system {O} so that the projection point of the center of gravity lies on the two supporting rectangles, when the right hind limb touches the ground (or the right forelimb hits the ground). The position of the robot body at time t = 0.5 seconds is (-90.2 + 10,0.0 + 5.0,0.0) in the coordinate system.
상기 좌표변환{R}-{J}은, 몸체 좌표계{R}서 표현한 다리끝의 위치를 로봇의 조인트 좌표계 {J}의 관절각도로 변환하여 관절의 각도를 구하는데, 그 관절각도는 직렬 기구의 순기구학 (Forward Kinematics)을 이용하여 산출한다.The coordinate transformation {R}-{J} converts the position of the leg tip expressed in the body coordinate system {R} into the joint angle of the joint coordinate system {J} of the robot to obtain the angle of the joint, and the joint angle is a serial mechanism. Calculated using Forward Kinematics.
만약, 평면을 보행하는 경우에, 이동하는 다리끝 궤적의 시작높이와 끝높이가 동일하게 제어하고, 반복적인 걸음새를 생성하기 위하여, 걸음새의 1주기에 대한 걸음새의 시작 관절각도와 걸음새의 끝 관절 각도를 동일하게 한다.If walking the plane, in order to control the start height and the end height of the moving leg end trajectory equally, and generate a repetitive step, the start joint angle and the end joint of the step for one cycle of the step Make the angles the same.
이렇게 생성된 걸음새는, 전진 보행,후진 보행, 방향 전환,횡 보행,회전등에 적용되고, 디딤율은 0.75이상이다.The gait generated in this way is applied to forward walking, backward walking, turning direction, lateral walking, rotation, etc., and the step rate is 0.75 or more.
상기 본 발명을 실시예를 통해 설명한다.The present invention will be described through examples.
선,12자유도를 가진 로봇에 대하여 1(왼쪽앞다리)-4(오른쪽다리)-2(오른쪽앞다리)-3(왼쪽뒷다리)의 순서로 앞으로 걷는 로봇 보행을 만들기 위한 과정은 다음과 같다.The procedure for making a robot walking forward in the order of 1 (left forelimb)-4 (right forelimb)-2 (right forelimb)-3 (left forelimb) for a robot with 12 degrees of freedom is as follows.
이때, 설계변수로는 주기가 2초,보폭10이고, 디딤율은 0.75이다.At this time, the design variable period is 2 seconds, stride length 10, and stepping rate is 0.75.
첫번째 단계는, 걸음을 시작하기 전에 지지 다각형과 좌표계{R}로부터 좌표계 {O}를 만들고 좌표계{O}에 대하여 로봇 몸체의 위치와 자세, 각각의 다리 끝의 위치를 좌표계 {O}에 관하여 표현하면, 시각 t=0, 몸체 위치(0.0,0.0,115.0), 몸체 자세(0.0,-15.0,0.0), 다리1 (85.5,75.0,0.0), 다리2(35.5,-75.0,0.0),다리3(-40.2,50.0,0.0), 다리4(-90.2,-50.0,0.0)이다.The first step is to create a coordinate system {O} from the support polygon and coordinate system {R} before starting the walk, and express the position and attitude of the robot body with respect to the coordinate system {O} and the position of the end of each leg with respect to the coordinate system {O}. Bottom, time t = 0, body position (0.0,0.0,115.0), body position (0.0, -15.0,0.0), leg 1 (85.5,75.0,0.0), leg 2 (35.5, -75.0,0.0), leg 3 (-40.2,50.0,0.0) and leg 4 (-90.2, -50.0,0.0).
상기 좌표계{O}에서 표현한 로봇 몸체의 위치와 자세, 각각의 다리 끝의 위치는 좌표변환 {O}-{R}에 의해 로봇 몸체 좌표계{R}로 표현되고 순기구학을 이용한 좌표변환{R}-{J}에 의해 관절각도로 변환된다.The position and posture of the robot body represented by the coordinate system {O} and the position of each leg end are represented by the robot body coordinate system {R} by coordinate transformation {O}-{R} and coordinate transformation using pure kinematics {R} It is converted to the joint angle by-{J}.
상기 변환된 관절각도는 다음과 같은 형태로 표현되며 좌표계 설정방법에 따라 다르게 표현되는데, 즉 시간 t=0,관절1(0.0도),관절2(3.0도)......관절12(-16.0도)로 표현된다.The converted joint angle is expressed in the following form and is expressed differently according to the coordinate system setting method, that is, time t = 0, joint 1 (0.0 degree), joint 2 (3.0 degree) ... joint 12 ( -16.0 degrees).
두번째 단계는, 다리1을 이동하는 과정으로 몸체 위치는 +x방향으로 보폭 10의 1/4만큼 이동하고 다리1의 위치도 +x방향으로 보폭 10만큼 이동시킨다.In the second step, the leg 1 is moved. The body position is moved by 1/4 of the stride length in the + x direction and the position of the leg 1 is also moved by the stride length 10 in the + x direction.
이때, 시간 t=0.5, 몸체 위치(0.0+2.5,0.0,115.0), 몸체 자세(0.0, -15.0,0.0), 다리1 (85.5+10.0,75.0,0.0), 다리2(35.5,-75.0,0.0), 다리3(-40.2,50.0,0.0), 다리4(-90.2,-50 .0 ,0.0)이다.At this time, time t = 0.5, body position (0.0 + 2.5,0.0,115.0), body posture (0.0, -15.0,0.0), leg 1 (85.5 + 10.0,75.0,0.0), leg 2 (35.5, -75.0, 0.0), leg 3 (-40.2,50.0,0.0), leg 4 (-90.2, -50 .0, 0.0).
세번째 단계는, 다리4를 이동하는 과정으로 몸체 위치는 +x방향으로 보폭 10의 1/4만큼 이동하고 다리1의 위치도 +x방향으로 보폭 10만큼 이동시킨다.In the third step, the leg 4 is moved. The body position is moved by 1/4 of the stride length in the + x direction and the position of the leg 1 is also moved by the stride length 10 in the + x direction.
이때, 시간 t=1.0, 몸체위치(0.0+2.5+2.5,0.0,115.0), 몸체자세(0.0,-15.0,0.0), 다리1(85 .5+10.0,75.0,0.0),다리2(35.5,-75.0,0.0), 다리3(-40.2 ,50.0,0.0), 다리4(-90.2+10.0,-50.0,0.0)이다.At this time, time t = 1.0, body position (0.0 + 2.5 + 2.5,0.0,115.0), body posture (0.0, -15.0,0.0), leg 1 (85 .5 + 10.0,75.0,0.0), leg 2 (35.5 , -75.0,0.0), leg 3 (-40.2, 50.0,0.0) and leg 4 (-90.2 + 10.0, -50.0,0.0).
네번째 단계는, 다리2를 이동하는 과정으로 몸체 위치는 +x방향으로 보폭 10의 1/4만큼 이동하고 다리2의 위치도 +x방향으로 보폭 10만큼 이동시킨다.In the fourth step, the leg 2 is moved, the body position moves by 1/4 of the stride length 10 in the + x direction, and the position of the leg 2 also moves by the stride length 10 in the + x direction.
이때, 시간 t=1.5, 몸체위치(0.0+2.5+2.5+2.5,0.0,115.0)이고, 몸체자세(0.0,-15.0,0.0)이고, 다리 1(85.5+10.0,75.0,0.0)이고,다리 2(35.5+10 .0,-75.0,0.0)이고,다리 3(-40.2,50.0,0.0)이고,다리 4(-90.2+10.0,-50.0, 0.0)이다.At this time, time t = 1.5, body position (0.0 + 2.5 + 2.5 + 2.5,0.0,115.0), body posture (0.0, -15.0,0.0), leg 1 (85.5 + 10.0,75.0,0.0), leg 2 (35.5 + 10 .0, -75.0,0.0), leg 3 (-40.2,50.0,0.0), and leg 4 (-90.2 + 10.0, -50.0, 0.0).
다섯번째 단계는,다리3을 이동하는 과정으로 몸체위치는 +x방향으로 보폭 10의 1/4만큼 이동하고 다리2의 위치도 +x방향으로 보폭 10만큼 이동시킨다.In the fifth step, the leg 3 is moved. The body position is moved by 1/4 of the stride length in the + x direction and the position of the leg 2 is also moved by the stride length 10 in the + x direction.
시간 t=2.0, 몸체위치 (0.0+2.5+2.5+2.5+2 .5,0.0,115.0) ,몸체자세 (0.0,-15.0,0.0) ,다리1(85.5+10.0,75.0 ,0.0), 다리2(35.5+10.0,-75.0,0.0), 다리3(-40.2+10.0,50.0,0.0), 다리4(-90.2+10.0,-50.0,0.0)이다.Time t = 2.0, body position (0.0 + 2.5 + 2.5 + 2.5 + 2 .5,0.0,115.0), body posture (0.0, -15.0,0.0), leg 1 (85.5 + 10.0,75.0, 0.0), leg 2 (35.5 + 10.0, -75.0,0.0), leg 3 (-40.2 + 10.0,50.0,0.0), and leg 4 (-90.2 + 10.0, -50.0,0.0).
여섯번째 단계는, 반복적인 걸음새가 되도록 걸음새의 1주기에 대한 걸음새의 시작 관절 각도와 걸음새의 끝 관절 각도가 같도록 한다.In the sixth step, the start joint angle of the gait and the end joint angle of the gait for one cycle of the gait are the same so as to be a repetitive gait.
상기 본 발명에 의해 생성된 걸음새는 전진보행,후진보행,방향전환,횡보행,회전등의 다양한 형태의 디딤율이 0.75이상의 정적 걸음새를 만들 수 있다.The gait generated by the present invention can make a static gait of more than 0.75 in various forms of stepping speed, such as forward walking, backward walking, turning, lateral walking, and rotation.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.The specific embodiments or examples made in the detailed description of the present invention are for the purpose of clarifying the technical contents of the present invention only, and should not be construed as limited to these specific embodiments by consultation, and the spirit of the present invention and the claims Various changes can be made within the scope of.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 상기 병렬기구의 상판 좌표계인 로봇의 몸체 좌표계{R}를, 지지다각형이 높여진 평면에 투영시킨 좌표계{O}를 만들고, 로봇 몸체의 위치와 자세, 로봇 다리끝의 위치를 병렬기구의 하판 좌표계{O}를 이용함으로써, 로봇이 넘어지는 것을 방지하면서 직관적으로 걸음새를 만드는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a coordinate system {O} in which the body coordinate system {R} of the robot, which is the upper plate coordinate system of the parallel mechanism, is projected onto a plane in which the support polygon is raised, and the position and attitude of the robot body, the robot By using the lower plate coordinate system {O} of the parallel mechanism to position the end of the leg, there is an effect of making the step intuitively while preventing the robot from falling.
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