KR20050088695A - Biped robot which transforms itself into wheel-type vehicle and its method of operation - Google Patents

Biped robot which transforms itself into wheel-type vehicle and its method of operation Download PDF

Info

Publication number
KR20050088695A
KR20050088695A KR1020040014109A KR20040014109A KR20050088695A KR 20050088695 A KR20050088695 A KR 20050088695A KR 1020040014109 A KR1020040014109 A KR 1020040014109A KR 20040014109 A KR20040014109 A KR 20040014109A KR 20050088695 A KR20050088695 A KR 20050088695A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot
transition
driving
walking
waist
Prior art date
Application number
KR1020040014109A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100572684B1 (en
Inventor
신경철
박성주
김성호
이재영
Original Assignee
주식회사유진로보틱스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사유진로보틱스 filed Critical 주식회사유진로보틱스
Priority to KR1020040014109A priority Critical patent/KR100572684B1/en
Publication of KR20050088695A publication Critical patent/KR20050088695A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100572684B1 publication Critical patent/KR100572684B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1615Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/162Mobile manipulator, movable base with manipulator arm mounted on it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1689Teleoperation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00Robots
    • Y10S901/01Mobile robot

Abstract

본 발명은 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 관한 것으로, 인간의 형태로 보행하도록 두개의 다리를 형성하여 인간관절과 유사하게 각 관절부를 형성하여 구동에 의해 보행하는 이족 보행 로봇에 있어서, 상기 로봇(1)의 다리(50)를 전후 좌우로 무게중심의 균형을 잡으면서 이동하여 보행하는 이족보행단계(S1)와; 상기 이족 보행단계(S1)에서 원격 제어기(80)의 지시 또는 주행천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 주행 천이과정을 수행하도록 지시하는 주행천이지시단계(S2)와; 상기 주행천이지시단계(S2)에서 미리 저장된 주행 천이과정을 실행하여 주행모드로 천이하는 주행모드 천이단계(S3)와; 상기 주행모드 천이단계(S3)에서 천이된 주행모드에서 하부의 바퀴(42, 74)들을 구동하여 주행하는 주행단계(S4)와; 상기 주행단계(S4)에서 원격 제어기(80)의 지시 또는 이족보행 천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 이족보행 천이과정을 수행하도록 지시하는 이족보행 지시단계(S5)와; 상기 이족보행 지시단계(S5)에서 미리 저장된 이족보행 천이과정을 실행하여 이족보행으로 천이하는 이족보행 천이단계(S6)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a biped walking robot driving method and a device for transitioning to a driving mode. The biped walking robot that forms two joints to walk in a human shape and forms each joint part similarly to a human joint to walk by driving. In the biped walking step (S1) to move while walking while balancing the center of gravity of the robot 50 in the front and rear left and right; A driving transition indicating step (S2) of instructing to perform a pre-stored traveling transition process according to a command of the remote controller 80 or a signal determined by a means for determining the necessity of a traveling transition in the biped walking step (S1); A driving mode transition step (S3) of executing the traveling transition process stored in advance in the driving transition indicating step (S2) to transition to the driving mode; A driving step (S4) for driving by driving the lower wheels (42, 74) in the driving mode transitioned in the driving mode transition step (S3); A biped walking instruction step (S5) of instructing to carry out a pre-stored bipedal walking transition process according to a command of the remote controller 80 or a signal for determining a necessity of a bipedal transition in the driving step (S4); It is characterized in that it comprises a biped walking transition step (S6) to transition to biped walking by executing a pre-stored biped walking transition process in the biped walking instruction step (S5).

Description

주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치 {Biped Robot which transforms itself into wheel-type vehicle and its method of operation}Biped robot which transforms itself into wheel-type vehicle and its method of operation}

본 발명은 주행모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인간과 유사한 관절체계로 인간의 작업 및 생활공간에 적응이 용이한 평탄치 못한 지형에 보행이 가능한 이족 보행 로봇에 주행에 필요한 바퀴를 형성하고 주행에 알맞은 형태로 내부에 저장된 모듈에 의해 외부의 조작 없이 자동으로 천이하므로 주행모드에 따른 빠른 이동속도, 에너지 소모량을 감소하도록 형성하여 필요에 의해 형태를 변형하면서 이족보행 및 주행모드로 상호 천이되는 주행모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치를 제공한다.The present invention relates to a biped walking robot driving method and apparatus for transitioning to a driving mode, and more particularly, a biped capable of walking on uneven terrain that can be easily adapted to a human working and living space with a joint system similar to a human. It forms the wheel necessary for driving on the walking robot and automatically transitions without any external operation by the module stored inside to form the shape suitable for driving, so it is formed to reduce the fast moving speed and energy consumption according to the driving mode, and change the shape as needed. A biped walking robot driving method and apparatus for shifting to a biped walking mode and a biped walking mode are provided.

일반적으로, 로봇은 인조인간(人造人間)이라고 하며 본래 사람의 모습을 한 인형 내부에 기계장치를 조립해 넣고, 손발과 그밖의 부분을 본래의 사람과 마찬가지로 동작하는 자동인형을 말하는 것으로, 바퀴, 무한궤도 등을 이용하는 주행 매카니즘을 사용하거나, 곤충, 동물, 사람처럼 다리를 이용하는 보행 매카니즘을 이용하여 이동성을 부여하였다.In general, a robot is an artificial human being, and it is an automatic doll that assembles a mechanical device inside a doll that is originally a human figure, and operates hands and feet and other parts like the original person. Mobility was granted by using a driving mechanism using a caterpillar or the like, or by using a walking mechanism using a leg like an insect, an animal, or a human.

이와 같은, 로봇의 이동성을 부여하는 매카니즘의 장단점을 살펴보면 다음과 같다. The advantages and disadvantages of the mechanism for imparting robot mobility are as follows.

상기 주행 매카니즘을 이용하여 로봇의 이동성을 가지도록 바퀴 등을 설치한 주행식 로봇은 높은 페이로드, 비교적 간단한 시스템 구성 및 제어, 높은 이동속도 뿐만 아니라 비교적 안정성이 높아 널리 사용되고 있다. The driving robot, in which wheels are installed to have the mobility of the robot using the driving mechanism, is widely used because of its high payload, relatively simple system configuration and control, high moving speed, and relatively high stability.

그러나, 주행식 로봇은 문턱, 계단, 실외의 평탄하지 못한 지형에서는 이동성능이 크게 저감되어 원하는 위치로의 이동이 불가능한 문제점이 있었다.However, the driving robot has a problem that the movement performance is greatly reduced in the uneven terrain of the threshold, staircase, outdoor, it is impossible to move to the desired position.

또한, 보행 매카니즘을 이용하여 로봇의 이동성을 가지도록 다리를 채용한 보행식 로봇은 외국의 경우에서 보더라도 지뢰제거, 우주프로젝트, 화산탐사 등에서 매우 광범위하게 사용되고 있을 정도로 고도의 복잡도를 갖는 지형지물에의 적응성능이 뛰어난 것으로 알려지고 있다. In addition, the pedestrian robot, which uses the walking mechanism to have the mobility of the robot, is used for terrains with a high degree of complexity that is widely used in landmine removal, space projects, volcanic exploration, etc. even in foreign countries. It is known to have excellent adaptive performance.

이에, 로봇의 주 사용처를 인간 생활, 작업공간으로 확장할 경우에는 보다 인간에 가까운 구조의 이족 보행식 메커니즘이 효과적이다. Therefore, when the main use of the robot is extended to human life and workspace, a biped walking mechanism having a structure closer to human being is effective.

이렇게, 로봇의 작업공간이 인간을 위해서 설계되었기 때문에, 종래기술의 이족 보행식 로봇은 공개특허 공개번호 특2001-0051881호 보행 로봇 및 보행로봇 동작제어방법에서 개시된 바와 같이, 로봇을 사용하는 인간이 보다 빠르고 쉽게 로봇의 사용법을 이해하기 위해서는 인간과 유사한 메커니즘을 지니도록 보행 및 동작을 인간과 유사하도록 개발하고 이를 인간과 유사한 로봇이라 하여 인간형 로봇(humanoid robot)이라고 한다. As such, since the working space of the robot is designed for humans, the biped walking robot of the prior art is a human using a robot, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0051881. In order to understand how to use robots more quickly and easily, we have developed walking and motions to be similar to humans to have mechanisms similar to humans. This is called humanoid robots.

상기와 같은 이족 보행하는 인간형 로봇의 장점에도 불구하고 페이로드가 매우 작고, 이동속도가 느리며 소요되는 에너지양이 비대하고 로봇의 무게중심이 높아지며 지지 영역이 작아지므로 안정성 또한 매우 현저하게 감소하는 문제점이 있었다. Despite the advantages of biped humanoid robots, the payload is very small, the speed of movement is slow, the amount of energy consumed is large, the center of gravity of the robot is high and the support area is small. there was.

또한, 이족 보행하는 인간형 로봇의 동작 및 제어시스템을 구성하고 제어하는 것이 매우 복잡할 뿐만 아니라 정확한 제어와 동작에 필요한 부품에 대한 제반 기술이 취약하여 이족보행에 대한 이론적 접근은 시도되고 있지만, 직접 양산에는 비용이 증대하고 현실적으로 실현 가능한 부품의 생산이 이루어 지지 않아 학문적인 연구에만 그치고 있으나, 인간형 로봇은 국가기술력의 척도로 받아질 만큼 많은 연구개발이 이루어지고 있는 실정이다. In addition, it is not only complicated to construct and control the motion and control system of biped humanoid robots, but also the weak technique for the parts necessary for accurate control and operation, which is a theoretical approach to bipedal walking. In the past, the cost increases and the production of parts that cannot be realistically realized is limited to academic research. However, humanoid robots are currently undergoing a lot of research and development to be accepted as a measure of national technology.

아울러, 이족 보행되는 인간형 로봇시스템의 불안정성, 구성 및 제어의 어려움이 해결되더라도 태생적인 한계로 주행식 로봇이 갖는 장점인 높은 페이로드와 신속한 이동속도를 구현할 수 없는 문제점은 끊임없이 해결요구에 직면하게 될 것이다. In addition, even if the instability, configuration, and control difficulties of biped humanoid robot systems are resolved, problems that cannot be realized due to inherent limitations, such as high payloads and rapid movement speeds, which are inherent limitations, will continue to be addressed. will be.

이러한, 보행형 로봇의 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 시도가 시행되고 있으며, 최근에 이르러 보행형 로봇과 주행형 로봇의 장점을 부각하도록 이족 보다 많은 다수개의 다리와 각 다리의 말단에 부착된 바퀴를 형성하여 평소에는 각 다리에 형성된 바퀴를 이용해 주행을 하다가 웅덩이, 고저의 차가 매우 큰 지면에서는 다수개의 다리를 이용해서 걷고 다시 평지에서는 다수개의 바퀴를 이용해 이동하도록 하였다.In order to solve the problem of the walking robot, various attempts have been made. In recent years, a number of legs and wheels attached to the ends of each leg have been applied to highlight the advantages of the walking robot and the traveling robot. In general, while using the wheels formed on each leg, the puddles and the high and low car were used to walk with a large number of legs on the ground, and then to move with a plurality of wheels on the plain.

그러나, 이족보다 많은 다수개의 다리를 형성한 로봇은 이동의 편의성만을 강조한 것으로, 이족 직립 생활을 하는 인간의 생활, 작업공간에서 이동의 제약을 많이 받는 문제점이 있었다. However, the robot that formed a plurality of legs than the biped stressed only the convenience of movement, and there was a problem that the human beings living in the bipedal upright life were restricted from movement in the work space.

이런, 문제점을 해결하는 가장 유사한 사례는 인간형으로 이족 보행하면서 주행을 함께할 수 있는 것은 완구류로 사용자가 관련부품을 교체하거나 몸체를 비틀고 구부리는 등 외부의 형태를 변형하는 조작을 통해서 인간형 로봇과 자동차 사이로 천이할 수 있으나, 상상 속에서 외형을 변신하는 것으로 실생활에 적용되지 않는 완구용으로 외부조작에 따른 부상의 위험과 조작의 곤란한 문제점이 있었다. The most similar case that solves this problem is a toy that can travel together while biped walking with a humanoid. It is a toy that allows a user to change the external shape such as replacing related parts or twisting and bending the body. There may be a transition between, but by changing the appearance in the imagination for toys that do not apply to real life there was a risk of injury and difficult operation of the external operation.

이와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 이족보행 하는 로봇의 각 관절부를 접철하여 하부에 바퀴가 위치하면서 자동차, 탱크 및 장갑차 등의 바퀴로 운행되는 주행모드 형태로 천이되도록 형성하여 이족 보행의 인간형 로봇이 가지는 인간 보조효과와 주행형태의 주행모드가 가지는 에너지양의 감소에 따른 연속사용시간 배가, 높은 페이로드, 높은 이동속도 등의 이족보행과 주행모드가 가지는 장점을 사용자의 필요와 운행되는 형태에 따라 자동으로 천이되면서 활용하여 이족보행과 주행모드의 장점을 모두 사용할 수 있으므로 로봇의 활용성을 극대화 하는데 있다. The main object of the present invention devised to solve such a problem is to bilateral walking by forming a transition mode in the form of a driving mode that is operated by wheels such as cars, tanks and armored vehicles while folding the joints of each joint of the biped robot. User's needs and operation have advantages of bipedal walking and driving mode such as doubling of continuous use time, high payload, high moving speed, etc. Depending on the form, it automatically transitions and utilizes the advantages of bipedal walking and driving mode, thereby maximizing the utilization of the robot.

또한, 본 발명의 다른 목적은 주행모드와 이족보행 상호간의 천이의 필요를 판단하는 수단을 로봇 내에 내장하고 사용자의 필요에 따라 원격으로 제어하는 원격제어기를 구비한 상태로 천이과정 및 각 동작을 실시하는 신호를 실행하는 신호를 발생하면 내부에 저장된 데이터에 의해 각 모션이 종료된 후에 동작 및 천이과정을 실시함으로 제어의 안정도를 향상하고 사용자가 원하는 동작에 대한 개념화된 상위 형태의 명령에도 동작을 수행함으로 최종적이며 간단한 명령으로 각 동작을 완료함으로 편의성을 증대하도록 한다. In addition, another object of the present invention is to carry out the transition process and each operation with a remote controller that has a means for determining the need of the transition between the driving mode and bipedal walking in the robot and remotely controlled according to the user's needs. When a signal that executes the signal is generated, the operation and transition process is performed after each motion is terminated by the data stored in the internal device to improve the stability of the control and to perform the operation on the higher-level command conceptualized for the user's desired motion. As a final and simple command, each operation is completed to increase convenience.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 각 로봇에 물리적으로 직접적인 공격 또는 레이저, 적외선 및 음파 등의 간접적인 공격수단을 구비하고 공격에 대해 지속적인 소리, 반응모션 및 불빛을 발산하는 반응수단을 각각 형성하여 각 로봇으로 대전 게임 등에 이용하여 유희적 오락성을 부가하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide each robot with a physical direct attack or indirect attack means such as laser, infrared and sound waves, and to form a reaction means for emitting continuous sound, reaction motion and light to the attack, respectively; Each robot is used to add playful entertainment to a game of war.

상기와 같은 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치는 상부의 중앙에 시각센서와 거리센서를 형성하여 거리를 측정하고 시야를 확보한 상태로 이족보행과 주행모드로의 천이를 판단하여 천이과정을 실행하도록 형성한 머리와, 상기 머리의 하부에 몸통 형상으로 하부에 지면과 평행되도록 회전하는 요우축과 상하로 회전하는 피치축을 형성하여 천이과정 및 이족 보행 시에 무게중심의 균형을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 몸체와, 상기 몸체의 좌우에 상하로 회전하는 피치축으로 연결하여 상하로 회전하여 천이과정 및 이족 보행시에 무게중심을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 암과, 상기 몸체의 하부에 상하로 회전하는 피치축을 형성하여 몸체를 지지하면서 상하로 회전하여 천이과정과 이족보행 시에 무게중심의 균형을 유지하고 좌우로 바퀴를 형성하여 주행모드로 천이되면 회전되어 이동하도록 형성한 허리와, 상기 허리의 하부에 보행 시 간섭이 되지 않는 거리에 두개로 형성하되, 상부 측으로 지면과 평행되도록 회전하는 요우축, 상하로 회전하는 피치축 및 좌우로 회전하는 롤축을 형성하여 이족보행 시에 자유롭게 각 방향으로 움직일 수 있도록 하며, 천이과정에서도 무게중심의 균형을 유지하도록 형성한 다리와, 상기 다리의 하부에 각각 형성하되, 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 다리를 상하로 구동시켜서 무게중심의 균형을 유지하면서 이족보행 및 천이가 이루어지도록 형성한 무릎과, 상기 무릎의 하부에 발을 형성하고 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축과 좌우로 회전하는 롤축을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 무게중심의 균형을 유지하도록 구성하고, 좌우측에 바퀴를 형성하여 주행모드에서 회전하여 이동시키도록 형성한 발목을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다. The biped walking robot driving method and the device of the present invention devised to achieve the above object is to form a visual sensor and a distance sensor in the center of the upper part to measure the distance and secure the field of vision to the biped walking and driving mode The head is formed to execute the transition process by judging the transition, and the yaw axis that rotates parallel to the ground in the lower portion of the head and the pitch axis rotates up and down to form a center of gravity during the transition process and bipedal walking Body formed to perform the work while maintaining the balance, and rotated up and down by connecting the pitch axis to rotate up and down on the left and right of the body formed to perform the operation while maintaining the center of gravity during the transition process and bipedal walking Transition process and biped beam by forming the arm and the pitch axis to rotate up and down at the bottom of the body to support the body to rotate up and down Balance the center of gravity at the time and form a wheel to the left and right to form a wheel to rotate and move when the transition to the run mode, and formed at the bottom of the waist at two distances that do not interfere when walking, the ground to the upper side The yaw axis rotates to be parallel to the axis, the pitch axis rotates up and down, and the roll axis rotates to the left and right to freely move in each direction during bipedal walking, and the legs formed to maintain the balance of the center of gravity during the transition process. Formed on the lower portion of the leg, each of which formed a pitch axis that rotates up and down to the upper side by driving the legs up and down during walking and transition process, while maintaining the balance of the center of gravity and bipedal walking and transition formed Forming a foot in the lower portion of the knee, the upper and lower pitch axis to rotate up and down and the roll axis to rotate left and right Sex and is characterized in that arranged to balance the center of gravity during walking in the transition process, comprising the ankle formed by forming the left and right wheels so as to move in rotation in the running mode.

또한, 상기 로봇의 주행모드는 자동차, 탱크 및 장갑차와 같이 바퀴로 구동되는 차량의 여러 형태로 전환되도록 구성하는 것을 특징으로 한다. In addition, the driving mode of the robot is characterized in that configured to be converted to various forms of the vehicle driven by the wheel, such as cars, tanks and armored vehicles.

그리고, 상기 로봇의 이족보행과 주행모드의 상호 천이과정 중에 허리의 피치축을 상부로 회전하여 몸체와 머리를 상승시키고 다리, 무릎 및 발목을 지면과 평행되게 위치하여 허리의 바퀴와 발목의 바퀴로 주행하면서 몸체의 암과 머리를 사용하는 중간모드로 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot's bipedal walking and driving mode are rotated upward by rotating the pitch axis of the waist to raise the body and the head, and the legs, the knees and the ankles are positioned parallel to the ground, and the wheels of the waist and the ankles are driven. While configuring the intermediate mode using the arm and head of the body.

또한, 인간의 형태로 보행하도록 두개의 다리를 형성하여 인간관절과 유사하게 각 관절부를 형성하여 구동에 의해 보행하는 이족 보행 로봇에 있어서, 상기 로봇의 다리를 전후 좌우로 무게중심의 균형을 잡으면서 이동하여 보행하는 이족보행단계와, 상기 이족 보행단계에서 원격 제어기의 지시 또는 주행천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 주행 천이과정을 수행하도록 지시하는 주행천이지시단계와, 상기 주행천이지시단계에서 미리 저장된 주행 천이과정을 실행하여 주행모드로 천이하는 주행모드 천이단계와, 상기 주행모드 천이단계에서 천이된 주행모드에서 하부의 바퀴들을 구동하여 주행하는 주행단계와, 상기 주행단계에서 원격 제어기의 지시 또는 이족보행 천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 이족보행 천이과정을 수행하도록 지시하는 이족보행 지시단계와, 상기 이족보행 지시단계에서 미리 저장된 이족보행 천이과정을 실행하여 이족보행으로 천이하는 이족보행 천이단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the bipedal walking robot that forms two joints to walk in a human form and walks by driving by forming each joint part similarly to a human joint, while balancing the center of gravity of the robot's legs from front to back, left and right A biped walking step of moving and walking, and a driving transition indicating step of instructing to perform a pre-stored traveling transition process according to a signal of a remote controller in the biped walking step or an instruction of a means for determining the necessity of a traveling transition; A driving mode transition step of transitioning to a driving mode by executing a traveling transition process previously stored in the transition step; and a driving step of driving by driving the lower wheels in the driving mode transitioned from the driving mode transition step; In response to instructions from the remote controller or by means of determining the necessity of bipedal transition A biped walking instruction step of instructing to perform a pre-stored biped walking transition process, and a biped walking transition step of transitioning to biped walking by executing a pre-stored biped walking transition process in the biped walking instruction step.

그리고, 상기 이족보행단계는 두 다리를 나란히 서는 초기 상태에서 타측 발에 무게중심을 둔 상태로 일측 발을 들어 전진하여 착지되면 일측 발에 무게중심을 이동 후 타측 발을 들고 전진하여 착지 후에 다시 타측 발에 무게중심을 이동시킨 상태에서 일측 발을 들고 전진 시켜 일측 발과 타측 발 사이에 무게 중심이 위치하는 초기상태로 회기하는 동작을 반복하면서 전진하고 역으로 구동하면 후진하며 다리에 형성된 롤축을 좌우측으로 회전하면 로봇이 좌우로 회전되면서 보행하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.In the bipedal walking step, the two feet are placed side by side in the initial state with the center of gravity on the other foot, while lifting one foot forward and landing, the center of gravity is moved on one foot, and then the other foot is moved forward and the other side again after landing. While moving the center of gravity on the foot, move forward with holding one foot and repeat the operation to return to the initial state where the center of gravity is located between one foot and the other foot. Rotating as it is characterized in that the robot is configured to walk while rotating from side to side.

또한, 상기 주행모드 천이단계는 무릎과 발목의 피치축을 회전하여 로봇을 지면측으로 하강시킨 상태에서 허리의 피치축을 회전하여 몸체와 머리를 지면측으로 하강하고, 몸체의 좌우측의 암이 지면을 지지하면서 무릎의 피치축을 로봇이 지면과 평행되도록 회전하여 허리의 좌우측에 형성된 바퀴가 지면에 안착되면 암의 피치축을 상부로 회전하여 발목의 좌우에 형성된 바퀴가 지면에 안착되어 허리의 바퀴와 발목의 바퀴가 지면에 안착되면서 로봇을 지지하도록 형성하며, 로봇이 지면과 평행이 되면 허리의 피치축을 상부로 회전하여 몸체와 머리를 상부로 상승시킨 상태에서 허리의 피치축을 다리 측으로 회전하면서 몸체 하부의 피치축을 상승시켜 몸체와 머리는 상승된 상태로 허리를 다리 측으로 밀착하고, 몸체의 하부의 피치축을 무릎 측으로 회전하여 몸체가 다리와 무릎 상부에 밀착되면서 허리의 바퀴와 발목의 바퀴의 구동으로 주행되는 주행모드로 천이되는 것을 특징으로 한다.In addition, the driving mode transition step is to rotate the pitch axis of the knee and ankle to lower the body and head to the ground by rotating the pitch axis of the waist while lowering the robot to the ground side, the arm of the left and right sides of the body support the ground knee Rotate the pitch axis of the robot to be parallel to the ground so that the wheels formed on the left and right sides of the waist are seated on the ground. When the robot is parallel to the ground, the robot rotates the pitch axis of the waist to the upper side, while the body and the head are raised to the upper side. The body and head are raised and the waist is close to the leg, and the pitch axis of the lower part of the body is at the knee side. It rotates characterized in that the body is as close to the upper leg and knee changes to the running mode is traveling in the driving of the back wheels and wheel ankle.

그리고, 상기 주행단계는 몸체, 머리 및 허리를 다리, 무릎 및 발목 측으로 밀착한 상태로 허리에 형성된 바퀴와 발목에 형성된 바퀴를 회전하여 주행하다가 방향을 전환 할 때에는 발목의 롤축을 좌우측으로 회전하여 원하는 방향으로 주행하고, 지면이 경사진 상태에서는 무릎의 피치축을 회전하여 상하로 이동하여 허리의 바퀴와 발목의 바퀴의 높이 변위를 형성하여 원활히 주행되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.The driving step is to rotate the wheels formed on the waist and the wheels formed on the ankle while the body, the head and the waist are in close contact with the legs, the knees and the ankles, and when the direction is changed, the roll shaft of the ankle is rotated to the left and right sides. Driving in the direction, the ground is inclined state by rotating the pitch axis of the knee to move up and down to form a height displacement of the wheel of the waist and the wheel of the ankle is characterized in that configured to run smoothly.

또한, 상기 이족보행 천이단계는 허리의 피치축을 회전하여 몸체와 머리를 상부로 상승시킨 상태에서 몸체의 하부에 요우축을 몸체와 머리가 측면을 향하도록 회전하고 암이 지면에 안치 되도록 몸체의 피치축을 회전하여 하강시킨 상태로 암으로 지면에 지지하면서 무릎의 피치축을 몸체 측으로 회전하여 발목을 허리 측으로 접근 시키며, 발목이 허리 측으로 근접하면 발목의 피치축을 지면 측으로 회전하여 발을 지면에 안치되면서 허리가 상부로 상승된 상태로 몸체의 피치축을 회전하여 측면을 향한 몸체를 상부로 상승시키면서 무게중심의 균형을 형성하고, 몸체가 상승된 상태로 요우축으로 몸체와 허리를 정면 측으로 회전한 상태로 허리의 피치축과 몸체의 피치축을 무게중심의 균형을 이루도록 경사지게 형성하며, 무릎의 피치축을 상부로 회전하면서 허리의 피치축과 몸체의 피치축을 무게중심의 균형에 맞도록 동시에 상승하여 이족 보행 모드로 천이하도록 형성한 것을 특징으로 한다. In addition, the bipedal transition step is to rotate the pitch axis of the waist to rotate the yaw axis to the lower side of the body and head to the side in the state of raising the body and head to the upper side and the pitch axis of the body so that the arm is placed on the ground While supporting the ground with the arm in the lowered state, rotate the pitch axis of the knee to the body side and approach the ankle to the waist side.When the ankle is close to the waist side, the pitch axis of the ankle is rotated to the ground side and the foot is placed on the ground and the waist is Rotate the pitch axis of the body in the raised state to form a balance of the center of gravity by raising the body toward the upper side and the pitch of the waist with the body rotated to the front side with the yaw axis with the body raised. The pitch axis of the shaft and the body is formed to be inclined to balance the center of gravity, and the pitch axis of the knee to the top Jeonhamyeonseo by making the pitch of the pitch axis and the axis of the body waist fit the balance of the center of gravity at the same time increase is characterized in that the formation of the transition to a bipedal mode.

그리고, 상기 원격제어기는 로봇의 각 부분의 움직임을 지정하지 않고 개념화된 상위명령만을 전송하여 명령에 따른 일련의 움직임을 내장한 데이터를 기준으로 모든 모션이 완료된 상태에서 수행하도록 구성한 것을 특징으로 한다. In addition, the remote controller is configured not to specify the movement of each part of the robot, and transmits only the conceptualized high-order command to perform all motions in a completed state based on the data in which a series of motions in accordance with the command are embedded.

또한, 상기 로봇의 일측으로 외부 장착 가능한 무기를 이용하여 상대 로봇을 공격하고 외부에서 가해지는 직접적인 공격 또는 레이져나 음파와 같이 간접공격에 대응하여 반응하는 반응수단을 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, by using a weapon that can be externally mounted to one side of the robot is characterized in that it comprises a reaction means for reacting in response to an indirect attack such as a direct attack or laser or sound waves applied from the outside.

아울러, 상기 반응수단은 공격에 대한 반응으로 지속적인 소리, 반응모션 및 불빛을 발산하도록 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, the reaction means is characterized in that it is formed to emit a continuous sound, reaction motion and light in response to the attack.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.As described above, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 주행모드로 천이되는 이족보행 로봇장치를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a biped walking robot device transition to the running mode of the present invention.

도 1과 같이 도시된 본 발명의 주행모드로 천이되는 이족 보행 로봇장치는 상부의 중앙에 시각센서(11)와 거리센서(12)를 형성하여 거리를 측정하고 시야를 확보한 상태로 이족보행과 주행모드로의 천이를 판단하여 천이과정을 실행하도록 형성한 머리(10)와, 상기 머리(10)의 하부에 몸통 형상으로 하부에 지면과 평행되도록 회전하는 요우축(21)과 상하로 회전하는 피치축(22)을 형성하여 천이과정 및 이족 보행 시에 무게중심의 균형을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 몸체와, 상기 몸체(20)의 좌우에 상하로 회전하는 피치축(31)으로 연결하여 상하로 회전하여 천이과정 및 이족 보행시에 무게중심을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 암(30)과, 상기 몸체(20)의 하부에 상하로 회전하는 피치축(41)을 형성하여 몸체(20)를 지지하면서 상하로 회전하여 천이과정과 이족보행 시에 무게중심의 균형을 유지하고 좌우로 바퀴(42)를 형성하여 주행모드로 천이되면 회전되어 이동하도록 형성한 허리(40)와, 상기 허리(40)의 하부에 보행 시 간섭이 되지 않는 거리에 두개로 형성하되, 상부 측으로 지면과 평행되도록 회전하는 요우축(51), 상하로 회전하는 피치축(52) 및 좌우로 회전하는 롤축(53)을 형성하여 이족보행 시에 자유롭게 각 방향으로 움직일 수 있도록 하며, 천이과정에서도 무게중심의 균형을 유지하도록 형성한 다리(50)와, 상기 다리(50)의 하부에 각각 형성하되, 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축(61)을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 다리(50)를 상하로 구동시켜서 무게중심의 균형을 유지하면서 이족보행 및 천이가 이루어지도록 형성한 무릎(60)과, 상기 무릎(60)의 하부에 발(73)을 형성하고 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축(71)과 좌우로 회전하는 롤축(72)을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 무게중심의 균형을 유지하도록 구성하고, 좌우측에 바퀴(74)를 형성하여 주행모드에서 회전하여 이동시키도록 형성한 발목(70)을 포함하여 구성한다.The bipedal walking robot device transitioned to the driving mode of the present invention as shown in FIG. 1 forms a visual sensor 11 and a distance sensor 12 in the center of the upper part to measure the distance and secure a field of view of the bipedal walking and The head 10 is formed to execute the transition process by determining the transition to the driving mode, and the yaw axis 21 that rotates to be parallel to the ground in the lower portion of the head 10 in the body shape is rotated up and down Formed with a pitch axis 22 connected to the body formed to perform the operation while maintaining the balance of the center of gravity during the transition process and bipedal walking, and the pitch axis 31 to rotate up and down on the left and right of the body 20 Rotating up and down to form an arm 30 formed to perform the operation while maintaining the center of gravity during the transition process and bipedal walking, and forming a pitch axis 41 to rotate up and down in the lower portion of the body 20 Rotate up and down while supporting 20 Maintaining the balance of the center of gravity during the transition process and bipedal walking and forming a wheel (42) to the left and right when the transition to the run mode is formed to rotate and move, when walking on the lower portion of the waist (40) It is formed in two at a distance that does not interfere, yaw axis 51 to rotate parallel to the ground to the upper side, pitch axis 52 to rotate up and down and roll axis 53 to rotate left and right when bipedal walking It is possible to move freely in each direction, and formed in the lower portion of the leg 50 and the leg 50, respectively formed to maintain the balance of the center of gravity in the transition process, the pitch axis 61 to rotate up and down to the upper side Forming the knee (60) and biped walking and transition while maintaining the balance of the center of gravity by driving the leg 50 up and down during walking and transition process, and the foot (below the knee 60) 73) form the top The pitch shaft 71 rotates up and down and the roll shaft 72 rotates left and right to form a balance of the center of gravity during walking and during the transition process, and the wheels 74 are formed on the left and right sides in the driving mode. It comprises a ankle 70 formed to rotate and move.

도 2는 본 발명의 주행모드로 천이되는 이족보행 로봇 구동방법을 나타내는 공정도이다.Figure 2 is a process diagram showing a biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 2에서 도시한 바와 같이 주행모드로 천이되는 이족보행 로봇의 구동방법은 인간의 형태로 보행하도록 두개의 다리를 형성하여 인간관절과 유사하게 각 관절부를 형성하여 구동에 의해 보행하는 이족 보행 로봇에 있어서, 상기 다리(50)를 전후 좌우로 무게중심의 균형을 잡으면서 이동하여 보행하는 이족보행단계(S1)와 ;As shown in FIG. 2, the method for driving a biped walking robot transitioned to a driving mode includes two legs to walk in a human form, and each joint part is formed similarly to a human joint to walk on a biped walking robot. In the bipedal walking step (S1) and moving while walking while balancing the center of gravity of the leg 50 in front and rear left and right;

상기 이족 보행단계(S1)에서 원격 제어부(80)의 지시 또는 주행천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 주행 천이과정을 수행하도록 지시하는 주행천이지시단계(S2)와, 상기 주행천이지시단계(S2)에서 미리 저장된 주행 천이과정을 실행하여 주행모드로 천이하는 주행모드 천이단계(S3)와, 상기 주행모드 천이단계(S3)에서 천이된 주행모드에서 하부의 바퀴(42, 74)들을 구동하여 주행하는 주행단계(S4)와, 상기 주행단계(S4)에서 원격 제어부(80)의 지시 또는 이족보행 천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 이족보행 천이과정을 수행하도록 지시하는 이족보행 지시단계(S5)와, 상기 이족보행 지시단계(S5)에서 미리 저장된 이족보행 천이과정을 실행하여 이족보행으로 천이하는 이족보행 천이단계(S6)를 포함하여 구성한다. In the biped walking step (S1), the driving transition indicating step (S2) for instructing to perform a pre-stored driving transition process in accordance with a signal from the command of the remote control unit 80 or a means for determining the necessity of the traveling transition, and the driving The driving mode transition step (S3) for transitioning to the driving mode by executing the traveling transition process stored in advance in the transition step (S2), and the lower wheels 42, 74 in the driving mode transitioned in the driving mode transition step (S3). Driving step (S4) for driving the vehicle, and the pre-stored bipedal transition process is performed in accordance with a signal by means of the instruction of the remote controller 80 or the necessity of the bipedal transition in the driving step (S4). A biped walking instruction step (S5) instructing to perform, and a biped walking transition step (S6) to transition to biped walking by executing a biped walking transition process stored in advance in the biped walking instruction step (S5). Configure.

도3 내지 도 9는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 의해 이족 보행하는 상태를 나타내는 도면이다. 3 to 9 are diagrams showing a state of bipedal walking by the bipedal walking robot driving method transition to the running mode of the present invention.

상기 이족보행단계(S1)는 두 다리(50)를 나란히 서는 초기 상태에서 타측 발(73)에 무게중심을 둔 상태로 일측 발(73)을 들어 전진하여 착지되면 일측 발(73)에 무게중심을 이동 후 타측 발(73)을 들고 전진하여 착지 후에 다시 타측 발(73)에 무게중심을 이동시킨 상태에서 일측 발(73)을 들고 전진 시켜 일측 발(73)과 타측 발(73) 사이에 무게 중심이 위치하는 초기상태로 회기하는 동작을 반복하면서 전진하고 역으로 구동하면 후진하며 다리(50)의 형성된 롤축(53)을 좌우측으로 회전하면 로봇(1)이 좌우로 회전되면서 보행하도록 구성한다.The bipedal walking step (S1) is a center of gravity on one foot (73) when the two feet (50) side by side in the initial state with the center of gravity on the other foot (73) in the initial state by lifting the one foot (73) After moving the other foot (73) to move forward and after landing, while moving the center of gravity to the other foot (73) again with one foot (73) to move forward between one foot (73) and the other foot (73) The robot 1 rotates to the left and to the right when the roll shaft 53 of the leg 50 is rotated to the left and right while moving forward and reverse driving while repeating the operation of returning to the initial state where the center of gravity is located. .

상기와 같은 로봇(1)의 보행은 양측 다리(50)의 반복적인 움직임에 의해서 완성되는 사람의 보행과 일치되도록, 우선 보행의 시작을 두 발(73) 지지 동작으로 하고, 두 번째 동작은 한 발(73) 지지 동작이 된다.The walking of the robot 1 as described above is first performed with the support of the two feet 73 so that the walking of the robot is completed by repetitive movements of both legs 50, and the second operation is one. The foot 73 is supported.

상기 두 발(73) 지지 동작은 차려 자세의 초기 자세에서 한 발(73)을 떼기 직전까지의 동작과 한 발(73) 지지 상태에서 다른 발(73)이 지면에 닿는 순간부터 다시 다른 한 발(73)을 지면에서 떼기까지의 동작 사이에서 나타나게 되고, 한 발(73) 지지 동작은 두 발(73) 지지 동작에서 한 발을 떼서 그 발(73)이 지면에 닿기까지의 동작으로 구성된다.The two feet 73 support operation is performed from the initial posture of the dressing position until just before the one foot 73 is released and from the moment when the other foot 73 touches the ground in the support state of the one foot 73, the other foot again. It appears between the movement from the ground 73 to the release, and the support of one foot 73 consists of the movement of the foot 73 from reaching the ground by releasing one foot from the support of the two feet 73. .

보행 시에는 각 질점에 관성력과 모멘트가 작용하게 되는데 특히 지면과 발바닥이 만나는 지점에서는 모멘트의 균형이 이루어지는 점이 존재하여 어느 방향으로도 넘어지는 않는다. When walking, the moment of inertia and moment acts on each material point. Especially, at the point where the ground meets the sole of the foot, the moment is balanced, so it does not fall in any direction.

역으로, 살펴보면 각 질점의 운동에 의해서 생기는 모멘트들이 균형을 이루는 점에 다리를 놓으면 쓰러지지 않는다는 것인데, 이 점(point)을 소위 제로-모멘트-포인트(zero moment point)라고 한다. Conversely, the moments generated by the movement of each point are not broken when the bridge is balanced, which is called the zero-moment point.

따라서, 로봇(1) 보행의 첫 번째 목표는 로봇(1)과 지면이 만나는 점들이 이루는 다각형 안에 소위 제로-모멘트-포인트가 유지되도록 하는 것이다.Thus, the first goal of walking the robot 1 is to maintain the so-called zero-moment-point within the polygon of the points where the robot 1 meets the ground.

이렇게, 로봇(1)이 보행되는 보행 궤적을 생성하기 위해서 중요한 것은 이족 보행의 보행 패턴을 분석하여 각각의 중요한 특징 자세를 추출하고, 로봇(1)의 관절을 이들 자세로 이동시키는 것으로 본 발명의 이족보행은 각각의 특징 자세를 프레임이라 정의하였고, 특징 자세들의 연결로 이루어지는 하나의 연속적인 동작을 모션이라 정의하였다. 그리고 이러한 모션들을 조합하여 다양한 보행을 구현할 수 있다.Thus, in order to generate a walking trajectory for the robot 1 to walk, it is important to analyze the walking pattern of biped walking to extract each important characteristic posture, and to move the joints of the robot 1 to these postures. Biped walking defined each feature posture as a frame, and defined a continuous motion consisting of a concatenation of feature postures as a motion. In addition, various walking may be implemented by combining these motions.

이러한, 보행은 크게 전진/후진/좌로 회전/우로 회전으로 구성되고, 좌/우 회전의 경우 로봇(1)이 좌우 대칭이기 때문에 같은 패턴을 같게 된다. This walking is largely composed of forward / backward / turn left / turn right, and in the case of left / right rotation, the robot 1 is symmetrical with the same pattern.

그러나, 전/후진의 경우, 로봇이 앞/뒤 대칭이 아니며, 특히 관절의 움직임이 앞/뒤 비대칭이기 때문에 전진과 후진의 궤적은 시간에 대해 대칭성을 갖지 못한다.However, in the case of forward / backward, the robot is not forward / backward symmetrical, especially since the movement of the joint is forward / backward asymmetric, the trajectory of forward and backward has no symmetry with respect to time.

이런, 보행에 있어서, 두 발(73) 지지동작과 한 발(73) 지지동작으로 구성되는 전진 보행의 두 발(73) 지지 동작은 로봇(1)의 초기상태에서 첫 번째 한 걸음을 들어올리기 직전까지와 보행 중에 한 발 지지 동작 사이, 그리고 전진 보행 중에 초기상태로 돌아가는 과정에서 생기는 세 가지로 나눌 수 있다.In this walking, the two-foot 73 support movement of the forward walk, which consists of two-foot 73 support motion and one-foot 73 support motion, lifts the first step in the initial state of the robot 1. It can be divided into three types that occur between the last foot support movement during walking, and during the process of returning to the initial state during walking.

첫 번째 상태는 초기 상태에서 지면에서 한쪽 발(73)을 떼기 위해서 반대편 다리(50)로 무게중심을 이동시키는 상태이고, 두 번째 상태 역시 마찬가지로 전진 중, 공중에 떠 있던 다리(50)가 지면에 내려앉으며 반대편 다리(50)를 들기 위해서 무게 중심을 이동시키는 상태이며, 세 번째 상태는 처음상태로 되돌아가기 위해 공중에 떠있던 다리가 지면에 착지하면서 무게 중심이 두 다리(50) 사이로 이동되는 상태이다. The first state is a state in which the center of gravity is moved to the opposite leg 50 to remove one foot 73 from the ground in the initial state, and the second state is likewise the leg 50 floating in the air while moving forward. The center of gravity is moved to lift the opposite leg 50, the third state is the center of gravity is moved between the two legs (50) while the legs floating in the air landing on the ground to return to the initial state It is a state.

결국, 두 발(73) 지지 상태는 무게 중심을 이동시키는 것이 주 목적이 된다.As a result, the support state of the two feet 73 is mainly to move the center of gravity.

또한, 한 발(73) 지지 동작은 일측 발(73)이 지면을 지지하고 있는 상태와 타측 발(73)이 지면을 지지하고 있는 상태로 나눠지며, 각각의 상태는 좌/우 대칭이 된다. In addition, the support operation of one foot 73 is divided into a state in which one foot 73 supports the ground and a state in which the other foot 73 supports the ground, and each state is left / right symmetrical.

이렇게, 대칭으로 형성된 양측 발(73) 중에 무게 중심이 지면에 닿아 있는 다리(50)로 실려 있는 상태에서, 공중에 떠 있는 다리(50)는 무게가 실려 있지 않으므로 마음대로 움직일 수 있다. Thus, in the state in which the center of gravity of the two feet (73) formed symmetrically is loaded with the legs 50 in contact with the ground, the legs 50 floating in the air can be freely moved because they do not carry weight.

그러나, 상기 다리(50)의 움직임에 의해서 일정 간격을 갖는 지면과 발바닥 만나는 점에 의해서 생기는 지지 다각형의 안에는 항상 제로-모멘트-포인트가 존재하도록 해야 한다.However, the zero-moment-point should always be present in the support polygon created by the point where the foot 50 meets the ground and the foot at a certain distance by the movement of the leg 50.

상기와 같은 이족보행 동작을 위해서 가장 중요한 것은 무게 중심의 위치 변화이며, 따라서 두 다리(50)가 지면에 닿아 있는 것을 기준으로 하여 각 모션을 생성할 수 있다. The most important thing for the bipedal walking operation as described above is the change in the position of the center of gravity, and thus can generate each motion on the basis of the two legs 50 in contact with the ground.

상기 각 모션 중에 기본이 되는 모션을 이미 일측 다리(50)에 무게 중심이 옮겨진 상태에서 출발한다고 가정하면, 지지하지 않는 타측 다리(50)를 들어 올려 진행방향으로 스윙하는 것이 쉬어진다. Assuming that the basic motion of each of the above motions starts from a state in which the center of gravity has already been shifted to one leg 50, it is easy to lift the other leg 50 which is not supported and swing in the traveling direction.

이렇게, 진행방향으로 스윙한 다리(50)를 지면에 착지하고, 다음에 재생할 기본 모션을 위해서 무게 중심을 옮기는 것까지를 기본 모션으로 정의하고, 기본이 되는 각 모션의 좌/우 반복에 의해서 이족 보행이 구현될 수 있으므로, 일측 다리(50)가 지지하는 상태의 기본 모션과 타측 다리(50)가 지지하는 상태의 기본 모션 두 개를 준비하고 연속적으로 반복하여 로봇(1)의 전진보행을 완성할 수 있다.In this way, the ground motion of the leg 50 swinging in the advancing direction is defined as the basic motion until the next movement of the center of gravity for the basic motion to be reproduced. Since walking can be implemented, the basic motion of the state supported by one leg 50 and the basic motion of the state supported by the other leg 50 are prepared and successively repeated to complete the forward walking of the robot 1. can do.

이런, 로봇의 작업 후 이동, 그리고 다시 작업이라는 기본적인 작업 프로세스를 고려할 때 이족보행 동작의 시작과 마지막은 두 발(73)을 나란히 하고 차려 자세로 서는 것을 초기상태로 정하는 것이 바람직하다. In consideration of the basic work process such as post-movement of the robot, and work again, it is preferable to set the initial state of the bipedal walking motion at the beginning and the end of the two feet 73 side by side.

이때, 전진보행을 위한 기본 모션 외에 변형모션을 두어서 초기상태로 가기와 초기상태에서 출발이 가능하도록 해야 하므로, 총 5(=3+2)개의 기본 모션을 사용하면 완벽한 전진 동작의 구현이 가능하다.At this time, since it should be possible to go to the initial state and start from the initial state by putting the deformation motion in addition to the basic motion for the forward walking, a total of 5 (= 3 + 2) basic motions can realize the perfect forward motion. Do.

첫 번째 모션은 초기 상태에서 일측 발(73)을 들어서 무게 중심을 일측 발(73)에 놓기이고, 두 번째 모션은 무게 중심이 일측 발(73)인 상태에서 타측 발(73)을 들고 앞으로 이동한 후 다시 무게 중심을 타측 발(73)로 옮기기이며, 세 번째 모션은 무게 중심이 타측 발(73)인 상태에서 일측 발(73)을 들고 앞으로 이동한 후 다시 무게 중심을 일측 발(73)로 옮기기이고, 네 번째 모션은 무게 중심이 일측 발(73)인 상태에서 타측 발(73)을 들고 앞으로 조금만 이동한 후 다시 무게중심을 일측 발(73)과 타측 발(73)의 사이에 놓아 초기 상태로 가기이며, 다섯 번째 모션은 무게 중심이 타측 발(73)인 상태에서 일측 발(73)을 들고 앞으로 조금만 이동한 후 다시 무게중심을 일측 발(73)과 타측 발(73)의 사이에 놓아 초기 상태로 가기이다.The first motion is to lift one foot 73 in the initial state to put the center of gravity on one foot 73, and the second motion to move forward with the other foot 73 with the center of gravity one foot 73 After moving back to the center of gravity to the other foot (73), the third motion is to move forward with one foot (73) while the center of gravity is the other foot (73) and the center of gravity again on one foot (73) The fourth motion is to lift the center of gravity between one foot (73) and the other foot (73) again after moving slightly forward with the other foot (73) while the center of gravity is one foot (73) Go to the initial state, the fifth motion is to lift the center of gravity between one foot (73) and the other foot (73) again after moving slightly forward with one foot (73) in the state of the center of gravity of the other foot (73) Place it in the initial state.

본 발명에서 제공하는 방법을 이용하여 로봇(1)의 작업에 꼭 필요한 동작들을 생성해 낼 수 있는 최소한의 모션들을 정리하면 [표 1]과 같다. Using the method provided by the present invention, the minimum motions that can generate the operations necessary for the operation of the robot 1 are summarized in Table 1 below.

상기 각 모션들은 적당한 수의 프레임으로 나뉘게 되는데, 각 프레임을 레귤레이션(regulation)형태로 제어하면 오버-슛(overshoot)이나 급격한 움직임에 의한 모멘트가 발생하게 되어 불안정하기 쉽다. Each of the motions is divided into an appropriate number of frames. When each frame is controlled in a regulation form, moments due to overshoot or abrupt movements are likely to be unstable.

따라서, 각 프레임 사이가 부드럽게 연결되도록 제어하기 위해서는 매우 많은 수의 프레임이 필요하나 고용량의 메모리, 빠른 처리속도가 요구되어 바람직하지 않으므로 선형 보간법(linear interpolation)을 이용하여 각 프레임 사이를 보간하여 부드러운 움직임을 생성한다. Therefore, a large number of frames are required to control the smooth connection between each frame. However, since a large amount of memory and a fast processing speed are not preferable, the interpolation between the frames is smooth using linear interpolation. Create

이렇게, 선형 보간법을 사용할 경우, 프레임의 위치는 원하는 상태였으나 시간에 대하여 선형으로 각 관절을 움직이는 경우 링크의 위치가 관절에 대하여 비선형 함수로 표현되기 때문에 로봇(1)의 위치가 원하지 않는 상태로 움직여 안정도가 깨질 수 있다. In this way, when the linear interpolation method is used, the position of the frame is in a desired state, but when each joint is moved linearly with respect to time, the position of the robot 1 is moved to an undesired state because the position of the link is expressed as a nonlinear function with respect to the joint. Stability may be broken.

특히, 나머지 관절의 움직임에 연동하여 관절의 각이 커졌다 줄어들 필요가 있는 움직임의 경우 안정도가 깨질 가능성이 매우 크다. In particular, in the case of a movement in which the angle of the joint increases and decreases in association with the movement of the remaining joints, the stability is very likely to be broken.

이와 같은, 경우에는 프레임의 수를 추가하여 관절의 각이 커질 때까지의 프레임과 다시 줄어들 때의 프레임으로 나누도록 한다.In this case, the number of frames is added to divide the frame until the angle of the joint increases and the frame decreases again.

도 10 내지 도 16은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 의해 이족보행 상태를 주행모드로 천이하는 과정을 나타내는 도면이다. 10 to 16 are diagrams illustrating a process of transitioning a bipedal walking state to a driving mode by a biped walking robot driving method that transitions to the driving mode of the present invention.

상기 주행모드 천이단계(S3)는 무릎(60)과 발목(70)의 피치축(61, 71)을 회전하여 로봇(1)을 지면측으로 하강시킨 상태에서 허리(40)의 피치축(41)을 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 지면측으로 하강하고, 몸체(20)의 좌우측의 암(30)이 지면을 지지하면서 무릎(60)의 피치축(61)을 로봇(1)이 지면과 평행되도록 회전하여 허리(40)의 좌우측에 형성된 바퀴(42)가 지면에 안착되면 암(30)의 피치축(31)을 상부로 회전하여 발목(70)의 좌우에 형성된 바퀴(74)가 지면에 안착되어 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)가 지면에 안착되면서 로봇(1)을 지지하도록 형성하며, 로봇(1)이 지면과 평행이 되면 허리(40)의 피치축(41)을 상부로 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상부로 상승시킨 상태에서 허리(40)의 피치축(41)을 다리(50) 측으로 회전하면서 몸체(20) 하부의 피치축(22)을 상승시켜 몸체(20)와 머리(10)는 상승된 상태로 허리(40)를 다리(50) 측으로 밀착하고, 몸체(20)의 하부의 피치축(22)을 무릎(60) 측으로 회전하여 몸체(20)가 다리(50)와 무릎(60) 상부에 밀착되면서 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)의 구동으로 주행되는 주행모드로 천이되도록 구성한다. In the driving mode transition step S3, the pitch axes 41 of the waist 40 are rotated by rotating the pitch axes 61 and 71 of the knee 60 and the ankle 70 to the ground side. Rotating the body 20 and the head 10 to the ground side, and the arm 30 on the left and right sides of the body 20 supports the ground while the robot axis 1 of the pitch axis 61 of the knee 60 When the wheels 42 formed on the left and right sides of the waist 40 are rotated to be parallel to the ground and are seated on the ground, the wheels 74 formed on the left and right sides of the ankle 70 by rotating the pitch shaft 31 of the arm 30 upward. Is seated on the ground so that the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 are seated on the ground to support the robot 1, and when the robot 1 is parallel to the ground, the waist While rotating the pitch shaft 41 of the upper portion 40 to the upper portion by rotating the pitch shaft 41 of the waist 40 toward the leg 50 in the state in which the body 20 and the head 10 are raised upward. 20) When raising the lower pitch axis 22 In turn, the body 20 and the head 10 are in close contact with the waist 40 toward the leg 50 in an elevated state, and the lower pitch shaft 22 of the body 20 is rotated toward the knee 60 by the body ( 20 is in close contact with the upper portion of the leg 50 and the knee 60 is configured to transition to the driving mode that is driven by the driving of the wheels 42 of the wheel 42 and the ankle 70 of the waist 40.

도 17 내지 도 26는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 의해 주행모드에서 이족보행 상태로 천이하는 과정을 나타내는 도면이다. 17 to 26 are views illustrating a process of transitioning from a traveling mode to a biped walking state by a biped walking robot driving method that transitions to a traveling mode of the present invention.

상기 이족보행 천이단계(S6)는 허리(40)의 피치축(41)을 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상부로 상승시킨 상태에서 몸체(20)의 하부에 요우축(21)을 몸체(20)와 머리(10)가 측면을 향하도록 회전하고 암(30)이 지면에 안치 되도록 몸체(20)의 피치축(22)을 회전하여 하강시킨 상태로 암(30)으로 지면에 지지하면서 무릎(60)의 피치축(61)을 몸체(20) 측으로 회전하여 발목(70)을 허리(40) 측으로 접근 시키며, 발목(70)이 허리(40) 측으로 근접하면 발목(70)의 피치축(71)을 지면 측으로 회전하여 발(73)을 지면에 안치되면서 허리(40)가 상부로 상승된 상태로 몸체(20)의 피치축(22)을 회전하여 측면을 향한 몸체(20)를 상부로 상승시키면서 무게중심의 균형을 형성하고, 몸체(20)가 상승된 상태로 요우축(21)으로 몸체(20)와 허리(40)를 정면 측으로 회전한 상태로 허리(40)의 피치축(41)과 몸체(20)의 피치축(22)을 무게중심의 균형을 이루도록 경사지게 형성하며, 무릎(60)의 피치축(61)을 상부로 회전하면서 허리(40)의 피치축(41)과 몸체(20)의 피치축(22)을 무게중심의 균형에 맞도록 동시에 상승하여 이족 보행 모드로 천이하도록 구성한다.The bipedal transition step (S6) is the yaw axis 21 in the lower portion of the body 20 in a state in which the body 20 and the head 10 are raised to the upper by rotating the pitch axis 41 of the waist 40 Rotate the body 20 and the head 10 to the side and rotate the pitch axis 22 of the body 20 to lower the arm 30 is placed on the ground to the ground to the arm 30 in the state While supporting, the pitch axis 61 of the knee 60 is rotated toward the body 20 to approach the ankle 70 to the waist 40 side, and when the ankle 70 is close to the waist 40 side of the ankle 70 Rotating the pitch shaft 71 to the ground side, while the foot 73 is placed on the ground, the body 20 toward the side by rotating the pitch shaft 22 of the body 20 while the waist 40 is raised upward. While forming the balance of the center of gravity while rising to the upper, the pitch of the waist 40 in a state in which the body 20 and the waist 40 is rotated to the front side with the yaw axis 21 while the body 20 is raised. With the shaft (41) The pitch axis 22 of the body 20 is formed to be inclined to balance the center of gravity, and the pitch axis 41 and the body 20 of the waist 40 while rotating the pitch axis 61 of the knee 60 to the top. The pitch axis 22 of the) is configured to simultaneously rise in accordance with the balance of the center of gravity to transition to bipedal walking mode.

상기와 같은 천이 과정은 본 발명에서 제공하는 가장 중요한 기능 중의 하나는 로봇(1) 형체의 천이와 천이에 따른 구동 방법의 변형은 다음과 같다. As described above, one of the most important functions provided by the present invention is the transition of the robot 1 and the modification of the driving method according to the transition.

상기의 천이에 의해 가질 수 있는 형상은 크게 두 가지로 나뉘는데, 다리(50)를 이용하여 보행을 하는 이족 보행 로봇(1)이 그 하나이고, 바퀴(42, 74)를 이용하여 이동하는 차량 형태의 주행을 하는 로봇(1)이 다른 하나이다. The shape that can be obtained by the above transition is divided into two types, the biped walking robot 1 that walks using the leg 50 is one, and the vehicle shape that moves using the wheels 42 and 74. The robot 1 that runs on the other side is another one.

이와 같은, 천이를 위하여 별도의 제어기를 사용하지 않으며, 보행과 주행 역시 같은 하나의 원격 제어기(80)를 이용하여 움직이게 된다.As such, a separate controller is not used for the transition, and walking and driving are also moved using the same remote controller 80.

여기서, 천이 전/후의 외관, 이동방식 결정에 가장 중요한 요인은 작업공간에의 적응이고, 디자인적 요소나 에너지소비, 사용자의 요구를 들 수 있다. Here, the most important factors in determining the appearance and movement method before and after the transition are adaptation to the work space, and design factors, energy consumption, and user demand.

따라서, 보행을 위한 메커니즘과 주행을 위한 메커니즘이 갖는 기능을 유지해야 하며 천이 전/후의 모습이 확연히 구분될 필요가 있다. Therefore, it is necessary to maintain the function of the mechanism for walking and the mechanism for driving, and the appearance before and after the transition needs to be clearly distinguished.

본 발명의 로봇(1)은 이족 보행을 위해 다리에 최소 10~12개, 몸체에는 세 개, 주행모드에서 두 개의 자유도를 할당하므로, 이미 제어를 위한 하드웨어적, 소프트웨어적 자원의 소모가 많으므로 천이를 위한 더 이상의 관절을 채용하는 것은 바람직하지 않기 때문에, 천이과정에 사용되는 별도의 관절을 배제하고 보행 및 몸체구동을 위해서 할당된 관절만을 이용하여 천이하는 효율적인 방법을 제공한다. Since the robot 1 of the present invention allocates at least 10 to 12 legs to the legs, three to the body, and two degrees of freedom in the driving mode for biped walking, there is a lot of hardware and software resources for the control. Since it is undesirable to employ more joints for transition, it provides an efficient way to transition using only the joints allocated for walking and body driving, excluding the extra joints used in the transition process.

또한, 천이를 위한 별도의 구동부를 제거하기 위해서는 이족 보행 로봇의 제어와 비슷한 형태로 천이 과정의 움직임을 생성하고 제어해야 한다. In addition, in order to remove the separate drive unit for transition, it is necessary to generate and control the movement of the transition process in a form similar to the control of the biped walking robot.

이에, 주행모드에서 이족보행로 천이할 때, 차량의 밑부분에 몸 전체를 지지할 수 있는 받침대가 움직여 로봇을 들어올리고 몸체에 붙어있는 발을 편다고 가정하면, 천이 과정은 이족 보행 로봇과는 무관한 전혀 다른 안정적인 형태의 제어가 가능할 것이다. Therefore, when transitioning to bipedal walking in the driving mode, assuming that the base that can support the whole body moves at the bottom of the vehicle to lift the robot and the foot attached to the body, the transition process has nothing to do with the bipedal robot One completely different form of control would be possible.

그러나, 별도의 구동부를 사용하지 않고, 이족 보행 로봇의 다리를 구부리거나 허리를 구부리는 형태로 천이하므로, 천이과정에 있어서 안정성을 보장하기 위한 제어는 이족 보행 로봇(1)의 이동을 하기 위한 제어와 같이, 로봇(1)의 지지다각형 내부에 항상 제로-모멘트-포인트가 존재해야 한다. However, without using a separate drive unit, the leg of the biped walking robot or transition to the form of bending the waist, the control to ensure the stability in the transition process control for moving the biped walking robot (1) As such, there must always be a zero-moment-point inside the support polygon of the robot 1.

또한, 보행 모드의 제어 시에는, 비교적 각 관절들의 변화량이 작기 때문에 무게 중심의 위치 변화가 크지 않으나 천이의 경우, 각 관절들의 변화량이 상대적으로 매우 크고 따라서, 무게 중심의 위치 변화가 크며, 때로는 제로-모멘트-포인트가 지지다각형 밖으로 벗어날 수 밖에 없는 경우도 발생하게 된다. In addition, in the control of the walking mode, the change in the position of the center of gravity is not large because the change of each joint is relatively small, but in the case of transition, the change in the position of the joint is relatively very large and therefore, the change in the position of the center of gravity is large, sometimes zero Occasionally, a moment-point can only move out of the support polygon.

따라서, 특징 점에서 선형화된 부궤환 폐루프 제어기를 사용하게 되면, 제어 입력이 무한대로 발산할 가능성이 매우 크며, 변화의 폭이 매우 큰 부위에서는 진동할 가능성도 있다. Therefore, when the linearized negative feedback closed loop controller is used at the feature point, it is very likely that the control input is infinitely diverged, and may also vibrate at a very large range of change.

이에 따라, 천이 과정에 있어서는 부궤환 폐루프 제어기를 사용하기 보다는 개루프 제어기를 사용하고 충분히 조정시간(settling time)을 주어, 관절들이 원하는 각도로 움직이도록 하는 제어기를 사용한다. Thus, rather than using the negative feedback closed loop controller in the transition process, the controller uses the open loop controller and gives a sufficient settling time to allow the joints to move at a desired angle.

이런, 조정시간 후에 센서 값을 측정하여 관절들의 상태를 조사할 수 있으며, 만약 특이상태에서 외부적 요인 등에 의해 원하는 않는 모양으로 변형된 경우, 이를 판단하여 적절한 새로운 명령을 생성할 수 있다. This, after the adjustment time can be measured by measuring the sensor value of the joints, and if it is deformed to the desired shape due to external factors in the singular state, it can determine the appropriate new command to generate.

상기와 같은 천이의 제어는 천이 과정 중, 특징 점에 해당하는 몇 개의 자세를 생성해 내고, 이들 자세들을 선형적으로 또는 비선형적으로 움직여 가면서 천이를 수행 하도록 한다.As described above, the control of the transition generates several postures corresponding to the feature points during the transition process, and performs the transition while moving these postures linearly or nonlinearly.

이렇게, 천이를 수행하면 별도의 장치를 이용해서 주행모드의 외관을 생성하고 유지하는 것이 아니므로 주행모드로 천이를 완료한 로봇(1)은 지속적으로 각 관절에 토크를 필요로 한다. As such, when the transition is performed, the robot 1, which has completed the transition in the travel mode, continuously requires torque in each joint because it does not generate and maintain the appearance of the travel mode using a separate device.

그러나, 주행모드의 장점 중에 하나인 에너지 효율의 증대를 위해서는 이족보행을 기구적으로 유지하는데 필요로 하는 에너지량을 최소화할 필요가 있으므로, 주행모드의 기구적인 구조는 에너지효율을 최소화하기 위해서 무릎관절의 뒤틀림을 방지하기 위해서 하드-리미트(hard limit)를 구비하였으며, 로봇(1)의 몸체(20)가 다리(50)와 무릎(60) 위로 놓이게 되므로 무게가 커지더라도 자세를 유지하기 위한 추가 에너지를 요구하지 않는다. However, in order to increase energy efficiency, which is one of the advantages of the driving mode, it is necessary to minimize the amount of energy required to keep the biped walking mechanically. Therefore, the mechanical structure of the driving mode requires the knee joint to minimize energy efficiency. In order to prevent warping, a hard limit is provided, and since the body 20 of the robot 1 is placed on the legs 50 and the knees 60, additional energy for maintaining posture even when the weight increases. Does not require.

또한, 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)가 양쪽 끝에 위치하므로 하중에 문제없이 기구적으로 완벽하게 결속될 수 있다.In addition, since the wheels 42 of the waist 40 and the wheels 74 of the ankle 70 are located at both ends, the wheels 42 of the waist 40 and the wheels 74 of the ankle 70 can be completely engaged mechanically without any problem in load.

상기와 같은 천이는 주행모드에서 이족보행으로 그리고, 이족보행에서 주행모드로의 두 가지로 나뉜다. Such a transition is divided into two types, a bipedal walk and a bipedal walk.

기본적으로 천이방법은 앉거나 일어서는 과정을 필요로 하므로 같은 모양의 프레임을 가질 수는 있으나 주행모드로의 천이는 중력방향으로의 움직임이 대부분인데 반해 이족보행으로의 천이는 중력의 역방향 모션이 대부분이므로 응답속도, 모터의 필요토크 등 그 출력의 특성이 다르므로, 천이를 제어하는 방법은 각각 상이하다. Basically, the transition method requires the process of sitting or standing, so it can have the same frame, but the transition to the driving mode is mostly the movement in the direction of gravity, whereas the transition to the bipedal walk is the reverse motion of the gravity. Therefore, since the output characteristics such as the response speed and the required torque of the motor are different, the method of controlling the transition is different.

이 외에, 로봇은 항상 중력영향을 받게 되므로 각 관절의 토크는 지면에서 벌어질수록, 관절과의 수평거리가 멀어질수록 높은 토크를 요하게 된다. 그러므로, 각 천이과정은 가능한 이러한 조건에 수렴하지 않는 프레임을 거치도록 한다. In addition, since the robot is always subjected to gravity, the torque of each joint is required to be higher as the torque is increased from the ground and the horizontal distance from the joint is greater. Therefore, each transition will go through a frame that does not converge to this condition if possible.

먼저, 주행모드로의 천이는 12개의 프레임을 이용하여 구성되고, 관절각의 변화가 크기 때문에 무게 중심을 낮춰 안정성을 확보하고 지지다각형 외부로 무게중심이 벗어나지 않도록 로봇(1)의 상체를 최대한 앞쪽으로 당겨서 완전히 앉아서 무게중심을 최하단까지 낮춘다. First, the transition to the driving mode is composed of 12 frames, and since the change of the joint angle is large, the center of gravity of the robot 1 is as far forward as possible so as to lower the center of gravity to ensure stability and to prevent the center of gravity from escaping out of the support polygon. To sit down and lower the center of gravity to the bottom.

그리고, 로봇의 둔부를 지면 쪽으로 밀착시키고 로봇의 상체를 뒤로 뉘인 후 다리를 펴고 다시 상체를 앞으로 넘겨서 완전한 주행모드의 형태를 취하도록 한다. Then, the hips of the robot are brought into close contact with the ground, the upper body of the robot is laid back, the legs are stretched out, and the upper body is turned forward again to take the form of a complete driving mode.

또한, 주행모드에서 이족보행으로의 천이는 총 13개의 프레임을 이용하여 구성된 천이과정은 중력의 역방향에 대한 움직임의 연속이므로 각 프레임이 되도록이면 기구적으로 결속되어 고출력을 요하지 않도록 하므로, 구동기를 여러 개가 함께 작동하여 부하를 분산할 수 있도록 한다. In addition, the transition to bipedal walking in the driving mode is composed of a total of 13 frames, the transition process is a continuation of the movement in the reverse direction of gravity, so that each frame is mechanically bound so that high power is not required. Allow the dogs to work together to distribute the load.

상기 이종보행의 궤적 제어와 동일하게 각 프레임을 만들고 각 프레임 사이의 모션은 선형 보간법을 이용하여 생성하도록 한다. Each frame is made in the same way as the trajectory control of the heterogeneous walking, and motion between each frame is generated by using linear interpolation.

이러한, 궤적의 제어는 다축 제어이므로 다른 링크와의 커플링 된 관성 질량에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이를 무시하고 관절 하나만을 제어하는 종래의 제어기를 사용할 경우, 제어 성능이 떨어질 수 있으며, 이를 보상하기 위해서는 동역학의 해석과 고사양의 프로세서, 고용량의 메모리 등이 필요하므로 특이점에 있어서는 다른 관절의 움직임을 고정하고 하나의 관절만을 움직이도록 하여 관성 질량의 커플링을 막도록 하고, 특이점에서는 궤적을 생성하여 트래킹(tracking) 제어를 하지 않고, 빨리 자세를 잡도록 포인트-레귤레이션(point regulation) 형태의 제어기법을 사용한다.Since the control of the trajectory is a multi-axis control, it may be affected by the inertial mass coupled with other links.If the conventional controller that ignores this and controls only one joint is used, the control performance may be deteriorated. In order to solve this problem, dynamic analysis, high specification processor, high memory capacity, etc. are required. In singularity, the movement of the other joint is fixed and only one joint is moved to prevent the inertia mass coupling. It uses a point regulation method of control to get a fast posture without tracking control.

아울러, 이족보행에서 주행모드로의 천이 과정은 대개의 제어 입력이 중력의 방향과 동일하게 작용하고 주행모드에서는 지지다각형의 면적이 매우 넓기 때문에 비교적 안정하다. In addition, the transition process from biped walking to the driving mode is relatively stable because most control inputs act in the same direction as gravity and the area of the support polygon is very large in the driving mode.

그러므로, 제어 입력의 변화방향만을 결정해 주면, 제어 입력이 사라지게 되더라도 비교적 안정적으로 천이가 가능하다. Therefore, if only the change direction of the control input is determined, the transition can be relatively stable even if the control input disappears.

또한, 이족보행에서 주행모드로의 천이 과정은 보행 제어기와 마찬가지로 각 프레임 사이를 선형 보간법을 사용하여 궤적을 생성하므로, 각 프레임 사이의 관절 변화가 크더라도 중력의 영향에 의해 비교적 빨리 수렴할 수 있으며 안정적으로 제어가 가능하다. In addition, since the transition process from biped walking to driving mode generates a trajectory using linear interpolation between each frame like the walking controller, it can converge relatively quickly due to the influence of gravity even if the joint change between each frame is large. Stable control is possible.

그러나, 주행에서 이족보행으로의 천이 과정에서는 선형 보간법을 사용할 경우 고출력의 구동기가 필요하고 에너지 소비가 높아지므로 바람직하지 않으며, 각 프레임마다 움직여야 하는 관절의 수는 매우 적고 중력의 역방향 움직임이므로 포인트 레귤레이션 방법을 사용하더라도 부드러운 움직임을 보일 수 있다. However, in the process of transition from biped to bipedal walking, the linear interpolation method is not preferable because a high power driver is required and the energy consumption is high, and the number of joints that need to move in each frame is very small and the reverse direction of gravity is the point regulation method. Even if you use, you can show smooth movement.

상기 이족보행에서의 각 프레임간의 시간차에 비해서 이족보행으로의 천이과정에서의 프레임간 시간차가 상대적으로 큰 것은 중력의 역방향으로의 움직임을 요하므로 수렴 시까지 많은 시간을 요하기 때문이다. The time difference between the frames in the transition process to the bipedal walk is relatively large compared to the time difference between the frames in the bipedal walking because it requires a lot of time until convergence because the motion in the reverse direction of gravity is required.

도 27 내지 도 31은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 의해 주행모드를 나타내는 도면이다. 27 to 31 are diagrams showing a travel mode by the biped walking robot driving method that transitions to the travel mode of the present invention.

상기 주행단계(S4)는 몸체(20), 머리(10) 및 허리(40)를 다리(50), 무릎(60) 및 발목(70) 측으로 밀착한 상태로 허리(40)에 형성된 바퀴(42)와 발목(70)에 형성된 바퀴(74)를 회전하여 주행하다가 방향을 전환 할 때에는 발목(70)의 롤축(72)을 좌우측으로 회전하여 원하는 방향으로 주행하고, 지면이 경사진 상태에서는 무릎(60)의 피치축(61)을 회전하여 상하로 이동하여 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)의 높이 변위를 형성하여 원활히 주행되도록 구성한다.The driving step (S4) is a wheel 42 formed on the waist 40 in a state in which the body 20, the head 10 and the waist 40 in close contact with the legs 50, knees 60 and ankle 70 side ) And the wheels 74 formed on the ankle 70 while traveling, and then change the direction, rotate the roll shaft 72 of the ankle 70 to the left and right to travel in the desired direction, and the knee ( The pitch shaft 61 of the 60 is rotated to move up and down to form a height displacement of the wheels 42 of the waist 40 and the wheels 74 of the ankle 70 so as to smoothly travel.

상기 주행모드는 사용자에게 보다 강한 인상과 효율적인 주행을 위해서 천이 전/후의 모양이 확연하게 구분되어야 함에 따라, 엔터테인먼트 로봇(1)으로의 응용에도 우수한 장점이 있다. The driving mode has a distinct advantage in the application to the entertainment robot (1), as the shape before and after the transition must be clearly distinguished for a stronger impression and efficient driving to the user.

먼저, 주행모드에서는 발목(70)의 내부에 모터로 구동되는 구동바퀴가 양 발목에 각각 한 개씩 탑재되고, 걷기동작 시에 바닥 면과의 충돌을 피하기 위해서 발목(70)의 뒤쪽에 위치시킨다. First, in the driving mode, a driving wheel driven by a motor is mounted on each of the ankles 70 in each of the ankles 70 and positioned at the rear of the ankle 70 in order to avoid collision with the floor surface during the walking operation.

이렇게, 발목(70)에 부착된 두 개의 바퀴(74)를 같은 속도로 정/역회전 시켜서 전/후진할 수 있으며, 각 바퀴의 회전속도/방향을 달리하여 방향전환 제자리 돌기가 가능하다. In this way, the two wheels 74 attached to the ankle 70 can be forward / backward by forward / reverse rotation at the same speed, it is possible to change the direction of the turn by changing the rotation speed / direction of each wheel.

또한, 무릎(60)의 피치축(61)과 다리(50)의 피치축(51)을 작동하여 경사진 지형에 적응하여 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)에 경사를 형성함으로 원활한 주행성능을 부여할 수 있다. In addition, by operating the pitch axis 61 of the knee 60 and the pitch axis 51 of the leg 50 to adapt to the inclined terrain, the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 By forming a slope in the) can be given a smooth running performance.

그리고, 허리(40)의 양측으로 바퀴(42)를 형성하여 발목(70)의 바퀴(74)에 의해서 생긴 모션을 효율적으로 운행되기 위해서 수동형 캐스터 바퀴를 사용할 수도 있다. And, by forming the wheels 42 on both sides of the waist 40, in order to efficiently operate the motion generated by the wheels 74 of the ankle 70, the caster wheels may be used.

이런, 주행모드의 구조적인 특성을 이용하여 차동 방식을 선택할 수도 있고 발목(70)의 롤축(72)을 이용하여 좌우로 바퀴(42, 74)를 조향시키는 조향 메커니즘을 구현할 수도 있다.In this way, the structural characteristics of the driving mode may be selected, and a steering mechanism may be implemented to steer the wheels 42 and 74 from side to side using the roll shaft 72 of the ankle 70.

상기 바퀴(42, 74)를 사용한 로봇(1)의 주행방법은 기구학적인 구조에 따라 몇 가지로 나눌 수 있는데, 가장 대표적인 방법이 차동 구동을 이용하는 방법이다. The driving method of the robot 1 using the wheels 42 and 74 can be divided into several types according to the kinematic structure. The most representative method is a method using differential driving.

즉, 로봇(1)을 전진할 경우 두 바퀴(42, 74)를 동시에 앞으로 회전하고, 회전할 경우, 각 바퀴(42, 74)를 서로 반대방향으로 회전하도록 하여 로봇(1)이 회전하도록 하는 방법으로, 본 발명에서도 이와 같은 차동 구동 형태를 채용하며, 각각의 모터에 대해서 속도 명령을 줌으로써 그 속도 차에 따른 전진/후진/회전 등의 수행을 하게 된다. That is, when the robot 1 advances, the two wheels 42 and 74 rotate forward at the same time, and when the robot 1 rotates the wheels 42 and 74 in opposite directions, the robot 1 rotates. As a method, the present invention adopts such a differential driving mode, and by performing a speed command for each motor, it is possible to perform forward / backward / rotation according to the speed difference.

상기와 같이, 보행, 주행 및 천이를 위한 중앙집중형 다축 제어 알고리즘의 전체 시스템은 크게 로봇과 무선의 원격제어기(80)로 구성되고, 보다 적극적인 로봇관리 및 사용을 위해서 일반 컴퓨터와 유선시리얼 케이블을 통해서 연결하는 것이 가능한 것으로, 컴퓨터는 로봇의 모션을 생성하거나 로봇의 각종 제어 파라미터를 조정하는 용도로 사용될 수 있다. As described above, the entire system of the centralized multi-axis control algorithm for walking, driving and transition is largely composed of a robot and a wireless remote controller 80, and a general computer and a wired serial cable are used for more aggressive robot management and use. It is possible to connect via a computer, the computer can be used to generate the motion of the robot or to adjust the various control parameters of the robot.

이런, 시스템으로 작동되는 로봇은 각 관절에 물리적인 동력을 전달하는 DC모터, 각 모터들을 드라이빙하는 드라이버, 각 관절의 현재 각도를 센싱하는 포텐셔미터, 로봇의 자세 및 이동 양상을 센싱하는 가속도/각속도 센서, 로봇의 자세와 안정성을 위한 보조센서로 발바닥에 부착된 압력센서 등을 이용하여 보행, 주행, 천이를 구현하는 것이 바람직하다.These system-driven robots include a DC motor that delivers physical power to each joint, a driver that drives each motor, a potentiometer that senses the current angle of each joint, and an acceleration / angular velocity sensor that senses the attitude and movement of the robot. As an auxiliary sensor for posture and stability of the robot, it is desirable to implement walking, driving, and transition using a pressure sensor attached to the sole.

상기의 로봇(1)은 총 17개의 축을 갖는 다축 관절로봇으로, 효율적인 제어를 위해서 현재까지 다양한 형태의 제어알고리즘이 제안되었으나 본 발명에서는 보다 간단하고 값싼 구현 방법으로 중앙집중형 다축제어 알고리즘을 특징으로 한다. 종래의 분산 다축 제어 기술이 각 관절 별로 하나의 프로세서를 두어 각 관절에 할당된 모터, 드라이버, 통신장치, 센서를 인터페이스 제어했다면, 본 발명에서는 단 하나의 프로세서가 모든 관절에 할당된 센서, 모터, 모터드라이버를 인터페이스, 제어하므로 원가절감, 구성의 편리함, 생산성의 증대를 기대할 수 있다. The robot 1 is a multi-axis joint robot having a total of 17 axes, and various types of control algorithms have been proposed to date for efficient control, but the present invention is characterized by a centralized multi-axis control algorithm as a simpler and cheaper implementation method. do. If the conventional distributed multi-axis control technology has one processor for each joint to interface control motors, drivers, communication devices, and sensors assigned to each joint, in the present invention, only one processor is assigned to all joints such as sensors, motors, The interface and control of the motor driver can be expected to reduce costs, ease of configuration, and increase productivity.

또한, 로봇 관리자 또는 사용자가 로봇의 각종 파라미터를 세팅하고, 모션 또는 명령을 생성하거나 로봇의 상태를 모니터링 하도록 PC와 로봇을 유선 시리얼 케이블을 통해서 연결하고, 컴퓨터에는 USB로 연결되는 제어용 리모컨이 함께 부착되어 시운전, 컴퓨터 화면의 삼 차원화면을 통한 정밀제어를 할 수 있으며, PC에는 로봇의 각종 센서와 모터에 대한 정보를 준실시간(soft real time)으로 모니터링 할 수 있도록 하고, 제어 파라미터들을 다운로드 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In addition, the robot manager or the user can set various parameters of the robot, create a motion or command, or monitor the robot's status by connecting the PC and the robot through a wired serial cable. It can be commissioned and precisely controlled through the computer's three-dimensional screen, and it can monitor information about various sensors and motors of the robot in soft real time and download control parameters. It is desirable to.

도 32은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 원격제어기를 나타내는 평면도이다.32 is a plan view illustrating a remote controller in a biped walking robot driving method that transitions to a driving mode of the present invention.

상기 원격제어기(80)는 로봇의 각 부분의 움직임을 지정하지 않고 개념화된 상위명령만을 전송하여 명령에 따른 일련의 움직임을 내장한 데이터를 기준으로 모든 모션이 완료된 상태에서 수행하도록 구성한 것을 특징으로 한다.The remote controller 80 is configured not to specify the movement of each part of the robot to transmit only the conceptualized high-order command to perform in a state in which all motions are completed on the basis of data incorporating a series of movements according to the command. .

상기와 같이, 사용자가 로봇에게 작업을 지시하는 상위의 제어기 즉 원격제어기(80)은 보행, 앉기, 일어서기 동작 명령을 내리고, 각 관절을 제어한다. As described above, the upper controller, ie, the remote controller 80, which instructs the user of the work, issues walking, sitting, and standing motion commands, and controls each joint.

이와 같은, 원격제어기(80)는 조합버튼을 이용하여 앉기, 서기, 암 모션을 제어한다. As such, the remote controller 80 controls the sitting, standing, arm motion using the combination button.

이런, 로봇(1)의 원격 제어기(80)는 상용 RC 자동차와 같이 사용자가 로봇(1)의 움직임을 직접 제어하도록 하지만, RC 자동차와는 달리 적당한 제어입력이 전달되지 않을 경우 로봇(1)의 안정성이 무너지게 되므로, RC가 바퀴의 굴림, 조향 등의 비교적 하위의 명령을 이용해서 조종하는 것과는 달리 전진, 후진, 좌로 등의 상위개념의 제어명령만을 전송하고, 이를 수신한 로봇(1)이 이에 맞는 적당한 모션을 읽어서 제어하는 방식을 취한다. As such, the remote controller 80 of the robot 1 allows the user to directly control the movement of the robot 1, such as a commercial RC car, but unlike the RC car, when a proper control input is not transmitted, Since the stability is collapsed, unlike the RC controlled by using relatively low commands such as rolling and steering of the wheel, the robot 1 that transmits only the control commands of higher concepts such as forward, backward, and left are transmitted. The proper motion is read and controlled accordingly.

이러한, 제어방식은 비행기의 자동조정(auto pilot)과 같은 개념으로 조정간을 옆으로 기울이면 원하는 만큼 회전하기 위해서 승강타와 보조날개, 플랩(flap)등이 자동으로 조절되게 되는 원리와 유사하지만, 로봇의 원격제어기의 경우 비행기의 자동조정(auto pilot)과 커다란 차이점은 안정성의 문제로 모션 수행 중 다른 모션의 수행이 제약을 받는다는 점이다. This control method is similar to the principle of auto pilot, which is similar to the principle that the elevator, the auxiliary wing, and the flap are automatically adjusted to rotate as much as desired by tilting the sideways. In case of the remote controller, the major difference from the auto pilot is that the performance of other motions is restricted during the motion due to the stability.

즉, 전진 보행 중에 회전명령을 수행하려고 할 경우 로봇은 바로 실행하지 못하고 전진보행을 완료한 후에 회전명령을 수행해야 함에 따라, 원격제어기(80)는 다음과 같은 형태로 구현한다. That is, when attempting to perform the rotation command during the forward walking, the robot does not immediately execute the rotation command after completing the forward walking, the remote controller 80 is implemented in the following form.

원격제어기(80)는 사용자의 명령을 전송한다. 단 이 명령은 각 관절의 움직임(또는 다수 관절의 움직임)을 지정하지 않고, 단지 하나의 개념화된 상위 명령만을 전송한다. The remote controller 80 transmits a user's command. However, this command does not specify the movement of each joint (or the movement of multiple joints), but transmits only one conceptualized higher order.

즉, 전진, 후진, 회전 등의 명령만을 전송하고, 로봇은 이에 따른 일련의 관절의 움직임을 내부에 저장하고 있는 관절들의 데이터를 읽고 이를 기준으로 명령을 처리한다. That is, only the commands of forward, backward, rotation, etc. are transmitted, and the robot reads data of joints that store the movements of the joints therein and processes the commands based on the data.

또한, 안정도를 깨지 않기 위해서 주어진 명령을 수행하는 상태는 모든 모션이 끝난 후에 수행하도록 한다. Also, in order not to break the stability, the state that executes a given instruction should be performed after all motions are finished.

즉, 전진 과정 중에서 후진을 명령한 경우, 일련의 전진 보행 과정이 끝난 후에 후진 과정이 시작된다. 이상의 과정을 통해서 안정도를 깨지 않고 사용자가 원하는 모션을 수행할 수 있다.That is, when the reverse command is commanded in the forward process, the reverse process starts after a series of forward walking processes are completed. Through the above process, the user can perform the desired motion without breaking the stability.

상기 원격제어기(80)의 원격 제어를 위한 명령은 RF를 이용하여 전송되게 되는데, 상용의 RC 모듈은 아날로그 시그널을 전송하기 때문에 간단히 AM방식을 이용하여 구현될 수 있으나, 로봇(1)을 위한 제어기는 명령수가 많고, 명령의 차이에 의한 오동작이 확연히 구분되기 때문에 디지털 형태로 전송해야만 한다. The command for remote control of the remote controller 80 is transmitted using RF, but since the commercial RC module transmits an analog signal, it can be simply implemented using an AM method, but the controller for the robot 1 Since the number of commands is large and malfunctions due to differences in commands are clearly distinguished, they must be transmitted in digital form.

그러나, 안정적인 데이터 전송과 속도의 최적화를 위해서는 전송되는 데이터의 양을 줄여야만 하는데, 신뢰성이 있는 RF 통신을 위해서는 패킷의 전/후단에 프리앰블(pre-amble) 신호와 오류 검출 코드가 붙고 전송하는 바이트 수를 최소화하기 위해, 프리앰블신호는 최소화하고 내부의 신호에는 전혀 들어갈 수 없는 문자를 사용한다. However, for stable data transmission and speed optimization, the amount of data to be transmitted must be reduced. For reliable RF communication, bytes transmitted with a pre-amble signal and an error detection code attached to the front and rear of the packet are transmitted. To minimize the number, minimize the preamble signal and use characters that cannot fit inside the signal at all.

이렇게, 아날로그 신호를 취득하여 로봇(1)에 명령을 보내는 것으로 이를 위하여 아날로그값을 표현하는 4개의 바이트가 필요하며, 총을 쏘거나 변신 과정 혹은 사용자가 특별한 움직임을 기억하도록 하는 2개의 바이트가 필요하다. 헤더와 오류 검출을 위해서 한 바이트씩 할당하여 총 8바이트로 패킷을 구성한다.In this way, it acquires an analog signal and sends a command to the robot 1, which requires 4 bytes to express the analog value, and 2 bytes for the shooting or transformation process or the user to remember a special movement. Do. Packet is composed of 8 bytes by allocating one byte for header and error detection.

이와 같은, 형태의 원격 제어기(80)를 구현하면, 원격 제어를 위해서는 단지 주어진 명령을 확인하여 미리 내부에 저장된 일련의 동작을 수행하는 것으로 충분하고, 외부 원격제어기와 피드백 루프를 만들지 않으므로, 피드백의 시간 지연에 의한 발산이나 오동작을 막을 수 있다. When implementing the remote controller 80 of this type, it is sufficient to perform a series of operations stored in advance by checking a given command for remote control, and does not make a feedback loop with an external remote controller. It can prevent divergence or malfunction due to time delay.

도 33 내지 도 40는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 여러 가지 형태로 변화된 상태를 나타내는 도면이다.33 to 40 are diagrams showing a state in which the biped walking robot driving method and the apparatus have been changed in various forms in the transition mode of the present invention.

상기 로봇(1)의 주행모드는 자동차, 탱크 및 장갑차와 같이 바퀴로 구동되는 차량의 여러 형태로 전환되도록 구성한다.The driving mode of the robot 1 is configured to be converted into various types of vehicles driven by wheels such as automobiles, tanks, and armored vehicles.

도 41은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 천이과정 중에 중간형태로 사용되는 상태를 나타내는 사시도이다. FIG. 41 is a perspective view illustrating a biped walking robot driving method that transitions to a driving mode of the present invention and a state in which the apparatus is used in an intermediate form during the transition process.

상기 로봇(1)의 이족보행과 주행모드의 상호 천이과정 중에 허리(40)의 피치축(41)을 상부로 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상승시키고 다리(50), 무릎(60) 및 발목(70)을 지면과 평행되게 위치하여 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(72)로 주행하면서 몸체(20)의 암(30)과 머리(10)를 사용하는 중간모드로 구성한다.Rotating the pitch shaft 41 of the waist 40 to the upper portion of the biped walking and driving mode of the robot 1 to raise the body 20 and the head 10 to raise the leg 50, knee ( 60 and the ankle 70 are positioned parallel to the ground to drive the wheels 42 of the waist 40 and the wheels 72 of the ankle 70 while the arm 30 and the head 10 of the body 20. Configure the intermediate mode using.

상기 중간모드는 이족보행와 주행모드 양방향으로의 천이과정에서 얻어질 수 있는 형태로 바퀴(42, 74)로 이동하고 상체에 부착된 암(30)을 이용하는 형태를 취할 수 있다. The intermediate mode may take the form of moving to the wheels 42 and 74 and using the arm 30 attached to the upper body in a form that can be obtained during the transition between bipedal walking and driving mode.

이런, 중간모드는 주행모드의 형태에서 상체를 일으켜 세운 형태로 로봇(1)의 암(30)을 이용하여 물건을 옮기거나 사용자를 도울 수 있는 형태이며, 몸체(20)를 허리(40)과 피치축(22) 및 요우축(21)으로 연결되므로 총 자유도는 4가 되므로 사용자가 원하는 삼 차원상이 거의 모든 일을 처리할 수 있다. This, the intermediate mode is a form that raises the upper body in the form of the driving mode to move the object or help the user using the arm 30 of the robot 1, the body 20 and the waist 40 and Since it is connected to the pitch axis 22 and the yaw axis 21, the total degree of freedom is 4, so that the three-dimensional image desired by the user can handle almost everything.

도 42은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 대전 게임형태를 나타내는 구성도이다.Fig. 42 is a block diagram showing a game format for a biped walking robot driving method and a device for shifting to the driving mode of the present invention.

상기 로봇(1)의 일측으로 외부 장착 가능한 무기를 이용하여 상대 로봇을 공격하고, 외부에서 가해지는 직접적인 공격 또는 레이져나 음파와 같이 간접공격에 대응하여 반응하는 반응수단(90)을 구비한다.One side of the robot 1 is provided with a reaction means 90 for attacking the opponent robot using an externally mountable weapon, and reacts in response to a direct attack applied from the outside or an indirect attack such as a laser or sound wave.

또한, 상기 반응수단(90)은 공격에 대한 반응으로 지속적인 소리, 반응모션 및 불빛을 발산하도록 구성한다.In addition, the reaction means 90 is configured to emit a continuous sound, reaction motion and light in response to the attack.

상기와 같은 대전 게임은 로봇(1)을 이용하는 하나의 예시로써, 보행, 주행, 양방향 자동 천이를 제공하므로 엔터테인먼트 로봇(1)으로의 적용에 적합하며 특히, 이족보행에서의 모습과 주행모드에서의 모습이 완전히 달라지므로 사용자들에게 더 인상적이다. The game as described above is an example using the robot (1), it is suitable for the application to the entertainment robot (1) because it provides walking, traveling, two-way automatic transition, in particular in the bipedal walking and driving mode The look is completely different, which makes it more impressive to users.

우선, 상기 천이가 가능한 다수의 로봇(1)들이 일 대 일 또는 소정의 수를 갖는 팀 별로 나뉜다. 각 로봇(1)들은 상대에게 공격을 가할 수 있는 수단과 상대로부터 공격을 당했을 때 감지할 수 있는 반응수단(90)을 가지고 있다. First, a plurality of the robots 1 capable of transition are divided one by one or by a team having a predetermined number. Each robot 1 has a means for attacking the opponent and a reaction means 90 for detecting when attacked by the opponent.

여기서, 공격을 가하는 수단은 물리적으로 공격을 가할 수 있는 로봇(1)을 구성하는 어떤 부위도 가능하며 별도의 무기를 이용할 수도 있고, 직접적인 것 외에도 음파, 적외선 발사 장치를 탑재할 수도 있다. Here, the means for attacking may be any part constituting the robot 1 capable of physically attacking, may use a separate weapon, and may be equipped with a sound wave and an infrared launch device in addition to the direct.

상기 로봇(1)의 공격을 감지하는 반응수단(90)은 간단한 스위치를 이용하여 상대의 공격을 감지할 수도 있고 압력센서, 진동감지센서를 이용할 수도 있으며, 무기가 음파 또는 적외선과 같은 독특한 물리적 특성을 갖는 경우에는 이에 대응되는 감지센서를 장착하여 사용할 수도 있다.The reaction means 90 for detecting an attack of the robot 1 may detect an attack of an opponent by using a simple switch, may use a pressure sensor, a vibration sensor, and the weapon may have unique physical characteristics such as sound waves or infrared rays. In the case of having a corresponding sensor can be used.

이렇게, 공격을 감지하는 반응수단(90)에서 상대의 공격을 감지하면 로봇자신이 위해를 입었다고 가정하고, 이에 대응하는 반응을 보여 사실감을 더하기 위해서 상대의 공격에 대응되는 소리를 지속적으로 발산하거나 대응되는 움직임을 보일 수 있으며, 시각적인 효과를 높이기 위해서 대응되는 불빛을 발산하게 되어 일정량의 위해를 받게 되면 게임에서 지는 것으로 하므로 진다는 표현을 통해서 게이머들의 흥미를 유발하고, 이를 표현하기 위해서 대응되는 소리를 발산하거나 모션을 취하고 빛을 발산하도록 구성하는 것이 바람직하다.In this way, when the reaction means for detecting the attack (90) detects the opponent's attack, assume that the robot itself is harmed, and continuously responds to the opponent's attack in order to add a sense of realism by showing a corresponding response or In order to show the corresponding movement, and to emit a corresponding light in order to enhance the visual effect, if a certain amount of harm is caused, the game loses. It is desirable to configure to emit sound or to take motion and emit light.

또한, 사용자는 로봇(1)을 조종하기 위해서 원격제어기(80)를 이용하는데, 원격제어기(80)는 로봇(1)의 보행, 주행, 변신, 공격 및 방어를 위해 이에 대응되는 버튼 등을 가지고 있으며, 사용자의 조정편의성과 적당한 조종난이도를 위해서 조합기능을 갖도록 한다. In addition, the user uses a remote controller 80 to control the robot 1, the remote controller 80 has a corresponding button for walking, driving, transformation, attack and defense of the robot (1) It has a combination function for user's adjustment convenience and difficulty of control.

예를 들어, 조이패드나 조이스틱의 경우 대표적인 네 방향만을 가지고 있으나 조합기능을 갖는 버튼과 조합하여 관련된 유사한 기능에 대한 명령을 내릴 수 있다. For example, a joypad or joystick has only four typical directions, but can be combined with a button with a combination function to give commands for similar functions.

특히, 로봇(1)의 보행은 다리(50)의 움직임으로 대표되므로 하나의 조이패드를 할당한다고 했을 때 전/후, 좌/우의 네 가지 조합 외에는 명령을 내릴 수 없으나 조합 버튼을 이용하여 로봇이 앉거나 서는 동작, 멈추는 동작을 취할 수 있도록 하고, 상체의 움직임을 표현하는 데 있어서 상체의 앞/뒤 피치운동, 좌/우 요우 운동이면 하나의 조이패드, 조이스틱이 내릴 수 있는 명령의 한계가 포화됨을 방지하기 위해 조합키를 이용해서 암을 들거나 내릴 때 상체의 롤링 모션 명령을 내릴 때 사용할 수 있다. In particular, since the walking of the robot 1 is represented by the movement of the leg 50, when a single joypad is assigned, commands cannot be given except four combinations of front / rear and left / right, but the robot sits using the combination buttons. In order to express the movement of the upper body, the front / rear pitch movement of the upper body, the left / right yaw movement, one joy pad, and the limit of the command that the joystick can issue are prevented. This can be used to issue a rolling motion command to the upper body when lifting or lowering the arm using the modifier keys.

또한, 사용자들의 보다 높은 흥미를 유발하기 위해서 로봇(1)의 머리(10)에는 소형카메라를 장착할 수 있으며, 이는 로봇에 장착된 무선 영상전송장치를 이용해서 사용자의 조이스틱이나 컴퓨터로 영상을 전송하고 사용자는 이를 보면서 조정하도록 할 수도 있다. In addition, a small camera may be mounted on the head 10 of the robot 1 to induce higher interest of the user, which transmits an image to a user's joystick or a computer by using a wireless image transmission apparatus mounted on the robot. The user can also make adjustments while watching this.

아울러, 로봇(1)은 게임 중에 보행, 주행, 변신 동작을 자유롭게 조합하여 게이머나 게임의 주최자가 설정한 영역 안에서 숨기, 도망, 공격 등의 행동을 취할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the robot 1 freely combines walking, running, and transforming operations during a game so that the robot 1 can take actions such as hiding, running away, and attacking in the area set by the gamer or the game organizer.

이와 같이, 구성된 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치는 이족보행 하는 로봇의 각 관절부를 접철하여 하부에 바퀴가 위치하면서 자동차, 탱크 및 장갑차 등의 바퀴로 운행되는 주행모드 형태로 천이되도록 형성하여 이족 보행의 인간형 로봇이 가지는 인간 보조효과와 주행형태의 주행모드가 가지는 에너지양의 감소에 따른 연속사용시간 배가, 높은 페이로드, 높은 이동속도 등의 이족보행과 주행모드가 가지는 장점을 사용자의 필요와 운행되는 형태에 따라 자동으로 천이되면서 활용하여 이족보행과 주행모드의 장점을 모두 사용할 수 있으므로 로봇의 활용성을 극대화 하는데 있다. As described above, the biped walking robot driving method and the device which transition to the driving mode of the present invention configured to be operated by the wheels of cars, tanks and armored vehicles while the wheels are located at the bottom by folding each joint of the biped walking robot. The bipedal walking and running modes such as high payload, high moving speed, etc., are doubled in continuous use time due to the reduction of the amount of energy of the human-assisted effect of the biped humanoid robot and the driving mode. The advantage is to maximize the utilization of the robot because it can be used to both the bipedal walking and driving mode by using the automatic transition to the user's needs and the type of operation.

또한, 주행모드와 이족보행 상호간의 천이에 필요를 판단하는 수단을 로봇 내에 내장하고 사용자의 필요에 따라 원격으로 제어하는 원격제어기를 구비한 상태로 천이과정 및 각 동작을 실시하는 신호를 실행하는 신호를 발생하면 내부에 저장된 데이터에 의해 각 모션이 종료된 후에 동작 및 천이과정을 실시함으로 제어의 안정도를 향상하고 사용자가 원하는 동작에 대한 개념화된 상위 형태의 명령에도 동작을 수행함으로 최종적이며 간단한 명령으로 각 동작을 완료함으로 편의성을 증대하는 효과를 제공한다. In addition, a signal for executing a transition process and a signal for performing each operation in a state in which a remote controller is built in the robot and a means for judging the necessity for the transition between the driving mode and the bipedal walking is remotely controlled according to the user's needs. When the operation occurs, the operation and transition process is performed after each motion is terminated by the internally stored data to improve the stability of the control and to perform the operation even in the conceptualized higher level command for the user's desired action. Completion of each operation provides the effect of increasing convenience.

아울러, 각 로봇에 물리적으로 직접적인 공격 또는 레이저, 적외선 및 음파 등의 간접적인 공격수단을 구비하고 공격에 대해 지속적인 소리, 반응모션 및 불빛을 발산하는 반응수단을 각각 형성하여 각 로봇으로 대전 게임 등에 이용하여 유희적 오락성을 부가하는 효과를 제공한다. In addition, each robot is equipped with a physical direct attack or indirect attack means such as laser, infrared, and sound waves, and forms a reaction means for emitting continuous sound, reaction motion, and light for the attack, and use each robot for a competitive game. It provides the effect of adding playful entertainment.

도 1은 본 발명의 주행모드로 천이되는 이족보행 로봇장치를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing a biped walking robot device transition to the running mode of the present invention.

도 2는 본 발명의 주행모드로 천이되는 이족보행 로봇 구동방법을 나타내는 공정도.Figure 2 is a process diagram showing a biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 3은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 보행초기 상태를 나타내는 측면도.Figure 3 is a side view showing a biped walking initial state in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 4는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 일측 발 전진을 나타내는 측면도.Figure 4 is a side view showing the bipedal walking one side advance in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 5는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 일측 발 착지를 나타내는 측면도.Figure 5 is a side view showing a biped walking one side landing in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 6은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 타측 발 전진을 나타내는 측면도.Figure 6 is a side view showing the other foot bipedal walking forward in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 7은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 타측 발 착지를 나타내는 측면도.Figure 7 is a side view showing the other side of the bipedal walking in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 8은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 초기상태 회귀를 나타내는 측면도.8 is a side view showing the biped walking initial state regression in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 9는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 초기상태를 나타내는 사시도.Figure 9 is a perspective view showing the bipedal walking initial state in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 10은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 이족보행모드의 초기형태를 나타내는 측면도.Fig. 10 is a side view showing an initial form of a biped walking mode in a traveling mode transition step in a biped walking robot driving method that transitions to a traveling mode according to the present invention.

도 11은 본 발명의 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 무릎을 굽히는 상태를 나타내는 측면도.Figure 11 is a side view showing a state of bending the knee of the driving mode transition step in the bipedal walking robot driving method transitioned to the driving mode of the present invention.

도 12는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 허리를 지면 측으로 하강시킨 상태를 나타내는 측면도.12 is a side view showing a state in which the waist of the travel mode transition step is lowered to the ground side in the biped walking robot driving method transitioned to the travel mode of the present invention.

도 13은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 암이 지면에 접촉되도록 몸체를 하강시킨 상태를 나타내는 측면도.Figure 13 is a side view showing a state in which the body is lowered so that the arm of the driving mode transition step is in contact with the ground in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 14는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 바퀴가 지면에 닿도록 무릎을 핀 상태를 나타내는 측면도.14 is a side view showing a state in which the knee pin is pinned so that the wheel of the travel mode transition step to the ground in the biped walking robot driving method transitions to the travel mode of the present invention.

도 15는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 허리를 회전하여 몸체를 상승시킨 상태를 나타내는 측면도.15 is a side view illustrating a state in which a body is raised by rotating a waist of a traveling mode transition step in a biped walking robot driving method that transitions to a traveling mode of the present invention;

도 16은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행모드 천이단계의 머리, 몸체 및 허리를 무릎에 밀착하면서 주행모드로 천이된 상태를 나타내는 측면도.16 is a side view showing a state in which the transition to the running mode while the head, body and waist of the driving mode transition step in close contact with the knee in the driving method of the biped robot transition to the driving mode of the present invention.

도 17은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 초기 주행모드의 사시도.Figure 17 is a perspective view of the initial driving mode of the biped walking transition step in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 18은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 허리를 상부로 상승시킨 상태를 나타내는 사시도.18 is a perspective view showing a state in which the waist of the biped walking transition step is raised upward in the biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention.

도 19는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 몸체를 지면 측으로 하강시킨 상태를 나타내는 사시도.19 is a perspective view showing a state in which the body of the bipedal walking transition step is lowered to the ground side in the bipedal walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 20은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 몸체를 측면으로 회전하여 지지하면서 일측 무릎을 몸체 쪽으로 굽힌 상태를 나타내는 사시도.20 is a perspective view showing a state in which one knee is bent toward the body while supporting the body of the biped walking transition step to the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 21은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 양발을 지면에 안착하도록 무릎을 굽힌 상태로 몸체와 허리를 상승시키는 상태를 나타내는 사시도.21 is a perspective view illustrating a state in which the body and the waist are raised with the knees bent to rest the feet of the biped walking transition step on the ground in the biped walking robot driving method transitioned to the driving mode of the present invention.

도 22는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 양발을 지면에 안착하면서 무게중심의 균형을 잡는 상태를 나타내는 사시도.22 is a perspective view showing a state of balancing the center of gravity while seating both feet of the biped walking transition step to the ground in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 23은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 몸체를 상부로 회전시킨 상태의 사시도.Figure 23 is a perspective view of a state of rotating the body of the biped walking transition step in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 24는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 측면으로 형성된 몸체를 정면측으로 회전한 상태를 나타내는 사시도.24 is a perspective view illustrating a state in which the body formed by the side of the biped walking transition step is rotated to the front side in the biped walking robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 25는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 무게중심의 균형을 이루면서 허리를 정위치 시키는 상태를 나타내는 측면도.25 is a side view showing a state of positioning the waist while balancing the center of gravity of the biped walking transition step in the biped walking robot driving method transition to the running mode of the present invention.

도 26은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 이족보행 천이단계의 무릎을 상승시켜서 이족보행으로 천이된 상태를 나타내는 측면도.Figure 26 is a side view showing a state in which the transition to bipedal walking by raising the knee of the bipedal walking transition step in the bipedal robot driving method transitioned to the running mode of the present invention.

도 27은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행단계에서 경사진 지면을 주행하는 상태를 나타내는 측면도.Fig. 27 is a side view showing a state of traveling on an inclined ground in a traveling step in a biped walking robot driving method that transitions to a traveling mode of the present invention.

도 28은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행 시에 발목의 회전으로 방향을 조향하는 상태를 나타내는 사시도.Fig. 28 is a perspective view showing a state in which the direction is steered by the rotation of the ankle when traveling in the biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention.

도 29는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행 시에 발목의 회전으로 방향을 조향하는 상태를 나타내는 평면도.Fig. 29 is a plan view showing a state in which a direction is steered by rotation of an ankle when traveling in a biped walking robot driving method that transitions to a traveling mode of the present invention.

도 30은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행 시에 발목의 회전으로 방향을 조향하는 상태를 나타내는 정면도.30 is a front view illustrating a state in which a direction is steered by rotation of an ankle when traveling in a biped walking robot driving method that transitions to a running mode of the present invention;

도 31은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 주행 시에 발목의 회전으로 방향을 조향하는 상태를 나타내는 측면도.Figure 31 is a side view showing a state in which the steering direction by the rotation of the ankle when running in the biped walking robot driving method transitions to the running mode of the present invention.

도 32는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법에 원격제어기를 나타내는 정면도.32 is a front view illustrating a remote controller in a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention.

도 33은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 탱크형상을 나타내는 사시도.Fig. 33 is a perspective view of a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention, and a tank shape according to another embodiment thereof.

도 34는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 탱크형상을 나타내는 측면도.Fig. 34 is a side view showing a tank shape of another form in a biped walking robot driving method and apparatus for transitioning to the running mode of the present invention;

도 35는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형상의 주행모드를 나타내는 사시도.Fig. 35 is a perspective view showing a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention and a running mode having a different shape to the apparatus.

도 36은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 자동차 제 일 형상을 나타내는 사시도.Fig. 36 is a perspective view showing the first shape of a vehicle different from the method for driving a biped robot moving to the traveling mode of the present invention and the apparatus.

도 37은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 자동차 제 이 형상을 나타내는 사시도.Fig. 37 is a perspective view of a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention and a second shape of a vehicle according to the apparatus;

도 38은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 자동차 로봇 형상을 나타내는 사시도. Fig. 38 is a perspective view of a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention, and a shape of an automobile robot according to another embodiment thereof.

도 39는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 자동차 로봇 형상을 나타내는 측면도.Fig. 39 is a side view showing a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention and an automobile robot shape of another form in the apparatus;

도 40은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 다른 형태의 주행모드 형상을 나타내는 측면도.40 is a side view illustrating a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention, and a driving mode shape that is different from the apparatus thereof;

도 41은 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 천이과정 중에 중간형태로 사용되는 상태를 나타내는 사시도.FIG. 41 is a perspective view showing a biped walking robot driving method that transitions to the running mode of the present invention and a state in which the apparatus is used in an intermediate form during the transition process; FIG.

도 42는 본 발명의 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법 및 그 장치에 대전 게임형태를 나타내는 구성도.Fig. 42 is a block diagram showing a competitive game type in a biped walking robot driving method and a device transitioning to the running mode of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings

1 : 로봇 10 : 머리1: robot 10: head

11 : 시각센서 12 : 거리센서11: time sensor 12: distance sensor

20 : 몸체 21 : 요우축 20: body 21: yaw axis

22 : 피치축 30 : 암22: pitch axis 30: arm

31 : 피치축 40 : 허리31: pitch axis 40: waist

41 : 피치축 42 : 바퀴41: pitch axis 42: wheels

50 : 다리 51 : 요우축50: leg 51: yaw axis

52 : 피치축 53 : 롤축52: pitch axis 53: roll axis

60 : 무릎 61 : 피치축60: knee 61: pitch axis

70 : 발목 71 : 피치축70: ankle 71: pitch axis

72 : 롤축 73 : 발72: roll axis 73: foot

74 : 바퀴 80 : 원격제어기74: wheel 80: remote controller

90 : 반응수단90: reaction means

Claims (11)

상부의 중앙에 시각센서(11)와 거리센서(12)를 형성하여 거리를 측정하고 시야를 확보한 상태로 이족보행과 주행모드로의 천이를 판단하여 천이과정을 실행하도록 형성한 로봇(1)의 머리(10)와, The robot (1) formed to execute the transition process by forming the visual sensor 11 and the distance sensor 12 in the center of the upper part to measure the distance and determine the transition to bipedal walking and driving mode while securing the field of view. With the head 10, 상기 머리(10)의 하부에 몸통 형상으로 하부에 지면과 평행되도록 회전하는 요우축(21)과 상하로 회전하는 피치축(22)을 형성하여 천이과정 및 이족 보행 시에 무게중심의 균형을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 몸체(20)와,Maintain a balance of the center of gravity during the transition process and bipedal walking by forming the yaw axis 21 to rotate in parallel to the ground in the lower portion of the head 10 and the pitch axis 22 to rotate up and down in the lower portion of the head 10 Body 20 and formed to perform the work while, 상기 몸체(20)의 좌우에 상하로 회전하는 피치축(31)으로 연결하여 상하로 회전하여 천이과정 및 이족 보행시에 무게중심을 유지하면서 작업을 수행하도록 형성한 암(30)과,An arm 30 formed to perform the operation while maintaining the center of gravity during the transition process and bipedal walking by connecting to the pitch axis 31 which rotates up and down on the left and right sides of the body 20; 상기 몸체(20)의 하부에 상하로 회전하는 피치축(41)을 형성하여 몸체(20)를 지지하면서 상하로 회전하여 천이과정과 이족보행 시에 무게중심의 균형을 유지하고 좌우로 바퀴(42)를 형성하여 주행모드로 천이되면 회전되어 이동하도록 형성한 허리(40)와,The pitch shaft 41 is rotated up and down on the lower portion of the body 20 to rotate up and down while supporting the body 20 to maintain the balance of the center of gravity during the transition process and bipedal walking and the wheels 42 to the left and right. Waist 40 and formed to rotate when the transition to the driving mode to form a), 상기 허리(40)의 하부에 보행 시 간섭이 되지 않는 거리에 두개로 형성하되, 상부 측으로 지면과 평행되도록 회전하는 요우축(51), 상하로 회전하는 피치축(52) 및 좌우로 회전하는 롤축(53)을 형성하여 이족보행 시에 자유롭게 각 방향으로 움직일 수 있도록 하며, 천이과정에서도 무게중심의 균형을 유지하도록 형성한 다리(50)와,It is formed on the lower portion of the waist 40 at a distance that does not interfere when walking, the yaw axis 51 to rotate parallel to the ground to the upper side, the pitch axis 52 to rotate up and down and the roll axis to rotate left and right Formed to form a 53 so as to move freely in each direction during bipedal walking, and to maintain the balance of the center of gravity even during the transition process, 상기 다리(50)의 하부에 각각 형성하되, 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축(61)을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 다리(50)를 상하로 구동시켜서 무게중심의 균형을 유지하면서 이족보행 및 천이가 이루어지도록 형성한 무릎(60)과, Formed on the lower portion of the leg 50, respectively, the pitch axis 61 is rotated up and down to the upper side to drive the leg 50 up and down during walking and transition process while maintaining the balance of the center of gravity bipedal walking And knee 60 formed to make a transition, 상기 무릎(60)의 하부에 발(73)을 형성하고 상부 측으로 상하로 회전하는 피치축(71)과 좌우로 회전하는 롤축(72)을 형성하여 보행 시와 천이과정에서 무게중심의 균형을 유지하도록 구성하고, 좌우측에 바퀴(74)를 형성하여 주행모드에서 회전하여 이동시키도록 형성한 발목(70)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 장치.The foot 73 is formed on the lower portion of the knee 60, and the pitch axis 71 rotates up and down to the upper side and the roll shaft 72 rotates from side to side to maintain the balance of the center of gravity during walking and during the transition process. And an ankle (70) formed to rotate and move in the travel mode by forming wheels (74) on the left and right sides. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 로봇(1)의 주행모드는 자동차, 탱크 및 장갑차와 같이 바퀴로 구동되는 차량의 여러 형태로 전환되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 장치.The traveling mode of the robot (1) is a biped walking robot device that transitions to the driving mode, characterized in that configured to be converted to various types of vehicles driven by wheels, such as cars, tanks and armored vehicles. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 로봇(1)의 이족보행과 주행모드의 상호 천이과정 중에 허리(40)의 피치축(41)을 상부로 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상승시키고 다리(50), 무릎(60) 및 발목(70)을 지면과 평행되게 위치하여 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)로 주행하면서 몸체(20)의 암(30)과 머리(10)를 사용하는 중간모드로 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 장치.Rotating the pitch shaft 41 of the waist 40 to the upper portion of the biped walking and driving mode of the robot 1 to raise the body 20 and the head 10 to raise the leg 50, knee ( 60 and the ankle 70 are positioned parallel to the ground and travel with the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 while the arm 30 and the head 10 of the body 20. A biped walking robot device that transitions to a traveling mode, characterized in that configured in the intermediate mode using. 인간의 형태로 보행하도록 두개의 다리를 형성하여 인간관절과 유사하게 각 관절부를 형성하여 구동에 의해 보행하는 이족 보행 로봇에 있어서,In the bipedal walking robot which forms two joints to walk in a human form and forms each joint part similarly to a human joint and walks by driving, 상기 로봇(1)의 다리(50)를 전후 좌우로 무게중심의 균형을 잡으면서 이동하여 보행하는 이족보행단계(S1)와 ;Biped walking step (S1) and walking while moving while balancing the center of gravity of the leg 50 of the robot (1) back and forth and left and right; 상기 이족 보행단계(S1)에서 원격 제어기(80)의 지시 또는 주행천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 주행 천이과정을 수행하도록 지시하는 주행천이지시단계(S2)와 ;A driving transition indicating step (S2) of instructing to carry out a pre-stored traveling transition process in accordance with a signal from the command of the remote controller 80 or a means for determining the necessity of the traveling transition in the biped walking step (S1); 상기 주행천이지시단계(S2)에서 미리 저장된 주행 천이과정을 실행하여 주행모드로 천이하는 주행모드 천이단계(S3)와 ;A driving mode transition step (S3) of executing the previously stored driving transition process in the driving transition indicating step (S2) and transitioning to the driving mode; 상기 주행모드 천이단계(S3)에서 천이된 주행모드에서 하부의 바퀴(42, 74)들을 구동하여 주행하는 주행단계(S4)와 ;A driving step (S4) for driving by driving the lower wheels 42 and 74 in the driving mode transitioned in the driving mode transition step (S3); 상기 주행단계(S4)에서 원격 제어기(80)의 지시 또는 이족보행 천이의 필요성을 판단하는 수단에 의한 신호에 따라 미리 저장된 이족보행 천이과정을 수행하도록 지시하는 이족보행 지시단계(S5)와 ;A biped walking instruction step (S5) of instructing to perform a pre-stored biped walking transition process in accordance with a signal from a means for determining the necessity of a bipedal transition or an instruction of the remote controller 80 in the driving step (S4); 상기 이족보행 지시단계(S5)에서 미리 저장된 이족보행 천이과정을 실행하여 이족보행으로 천이하는 이족보행 천이단계(S6)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.A biped walking robot driving method that transitions to a driving mode, comprising a biped walking transition step (S6) to transition to biped walking by executing a pre-stored biped walking transition process in the biped walking instruction step (S5). 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 이족보행단계(S1)는 두 다리(50)를 나란히 서는 초기 상태에서 타측 발(73)에 무게중심을 둔 상태로 일측 발(73)을 들어 전진하여 착지되면 일측 발(73)에 무게중심을 이동 후 타측 발(73)을 들고 전진하여 착지 후에 다시 타측 발(73)에 무게중심을 이동시킨 상태에서 일측 발(73)을 들고 전진 시켜 일측 발(73)과 타측 발(73) 사이에 무게 중심이 위치하는 초기상태로 회기하는 동작을 반복하면서 전진하고 역으로 구동하면 후진하며 다리(50)에 형성된 롤축(53)을 좌우측으로 회전하면 로봇(1)이 좌우로 회전되면서 보행하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.The bipedal walking step (S1) is a center of gravity on one foot (73) when the two feet (50) side by side in the initial state with the center of gravity on the other foot (73) in the initial state by lifting the one foot (73) After moving the other foot (73) to move forward and after landing, while moving the center of gravity to the other foot (73) again with one foot (73) to move forward between one foot (73) and the other foot (73) The robot is rotated left and right when the roll shaft 53 formed on the leg 50 is rotated to the left and right while moving forward and reverse driving while repeating the operation of returning to the initial state where the center of gravity is located. A biped walking robot driving method transitions to a driving mode, characterized in that. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 주행모드 천이단계(S3)는 무릎(60)과 발목(70)의 피치축(61, 71)을 회전하여 로봇(1)을 지면측으로 하강시킨 상태에서 허리(40)의 피치축(41)을 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 지면측으로 하강하고, 몸체(20)의 좌우측의 암(30)이 지면을 지지하면서 무릎(60)의 피치축(61)을 로봇(1)이 지면과 평행되도록 회전하여 허리(40)의 좌우측에 형성된 바퀴(42)가 지면에 안착되면 암(30)의 피치축(31)을 상부로 회전하여 발목(70)의 좌우에 형성된 바퀴(74)가 지면에 안착되어 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)가 지면에 안착되면서 로봇(1)을 지지하도록 형성하며, 로봇(1)이 지면과 평행이 되면 허리(40)의 피치축(41)을 상부로 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상부로 상승시킨 상태에서 허리(40)의 피치축(41)을 다리(50) 측으로 회전하면서 몸체(20) 하부의 피치축(22)을 상승시켜 몸체(20)와 머리(10)는 상승된 상태로 허리(40)를 다리(50) 측으로 밀착하고, 몸체(20)의 하부의 피치축(22)을 무릎(60) 측으로 회전하여 몸체(20)가 다리(50)와 무릎(60) 상부에 밀착되면서 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)의 구동으로 주행되는 주행모드로 천이되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.In the driving mode transition step S3, the pitch axes 41 of the waist 40 are rotated by rotating the pitch axes 61 and 71 of the knee 60 and the ankle 70 to the ground side. Rotating the body 20 and the head 10 to the ground side, and the arm 30 on the left and right sides of the body 20 supports the ground while the robot axis 1 of the pitch axis 61 of the knee 60 When the wheels 42 formed on the left and right sides of the waist 40 are rotated to be parallel to the ground and are seated on the ground, the wheels 74 formed on the left and right sides of the ankle 70 by rotating the pitch shaft 31 of the arm 30 upward. Is seated on the ground so that the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 are seated on the ground to support the robot 1, and when the robot 1 is parallel to the ground, the waist While rotating the pitch shaft 41 of the upper portion 40 to the upper portion by rotating the pitch shaft 41 of the waist 40 toward the leg 50 in the state in which the body 20 and the head 10 are raised upward. 20) When raising the lower pitch axis 22 In turn, the body 20 and the head 10 are in close contact with the waist 40 toward the leg 50 in an elevated state, and the lower pitch shaft 22 of the body 20 is rotated toward the knee 60 by the body ( 20 is in close contact with the upper portion of the leg 50 and the knee 60, characterized in that configured to transition to the running mode driven by the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 A biped walking robot driving method that transitions to a driving mode. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 주행단계(S4)는 몸체(20), 머리(10) 및 허리(40)를 다리(50), 무릎(60) 및 발목(70) 측으로 밀착한 상태로 허리(40)에 형성된 바퀴(42)와 발목(70)에 형성된 바퀴(74)를 회전하여 주행하다가 방향을 전환 할 때에는 발목(70)의 롤축(72)을 좌우측으로 회전하여 원하는 방향으로 주행하고, 지면이 경사진 상태에서는 무릎(60)의 피치축(61)을 회전하여 상하로 이동하여 허리(40)의 바퀴(42)와 발목(70)의 바퀴(74)의 높이 변위를 형성하여 원활히 주행되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.The driving step (S4) is a wheel 42 formed on the waist 40 in a state in which the body 20, the head 10 and the waist 40 in close contact with the legs 50, knees 60 and ankle 70 side ) And the wheels 74 formed on the ankle 70 while traveling, and then change the direction, rotate the roll shaft 72 of the ankle 70 to the left and right to travel in the desired direction, and the knee ( Rotation of the pitch shaft 61 of the 60 to move up and down to form a height displacement of the wheel 42 of the waist 40 and the wheel 74 of the ankle 70 to run smoothly A biped walking robot drive method that transitions to mode. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 이족보행 천이단계(S6)는 허리(40)의 피치축(41)을 회전하여 몸체(20)와 머리(10)를 상부로 상승시킨 상태에서 몸체(20)의 하부에 요우축(21)을 몸체(20)와 머리(10)가 측면을 향하도록 회전하고 암(30)이 지면에 안치 되도록 몸체(20)의 피치축(22)을 회전하여 하강시킨 상태로 암(30)으로 지면에 지지하면서 무릎(60)의 피치축(61)을 몸체(20) 측으로 회전하여 발목(70)을 허리(40) 측으로 접근 시키며, 발목(70)이 허리(40) 측으로 근접하면 발목(70)의 피치축(71)을 지면 측으로 회전하여 발(73)을 지면에 안치되면서 허리(40)가 상부로 상승된 상태로 몸체(20)의 피치축(22)을 회전하여 측면을 향한 몸체(20)를 상부로 상승시키면서 무게중심의 균형을 형성하고, 몸체(20)가 상승된 상태로 요우축(21)으로 몸체(20)와 허리(40)를 정면 측으로 회전한 상태로 허리(40)의 피치축(41)과 몸체(20)의 피치축(22)을 무게중심의 균형을 이루도록 경사지게 형성하며, 무릎(60)의 피치축(61)을 상부로 회전하면서 허리(40)의 피치축(41)과 몸체(20)의 피치축(22)을 무게중심의 균형에 맞도록 동시에 상승하여 이족 보행 모드로 천이하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.The bipedal transition step (S6) is the yaw axis 21 in the lower portion of the body 20 in a state in which the body 20 and the head 10 are raised to the upper by rotating the pitch axis 41 of the waist 40 Rotate the body 20 and the head 10 to the side and rotate the pitch axis 22 of the body 20 to lower the arm 30 is placed on the ground to the ground to the arm 30 in the state While supporting, the pitch axis 61 of the knee 60 is rotated toward the body 20 to approach the ankle 70 to the waist 40 side, and when the ankle 70 is close to the waist 40 side of the ankle 70 Rotating the pitch shaft 71 to the ground side, while the foot 73 is placed on the ground, the body 20 toward the side by rotating the pitch shaft 22 of the body 20 while the waist 40 is raised upward. While forming the balance of the center of gravity while rising to the upper, the pitch of the waist 40 in a state in which the body 20 and the waist 40 is rotated to the front side with the yaw axis 21 while the body 20 is raised. With the shaft (41) The pitch axis 22 of the body 20 is formed to be inclined to balance the center of gravity, and the pitch axis 41 and the body 20 of the waist 40 while rotating the pitch axis 61 of the knee 60 to the top. The biped walking robot driving method transitions to the driving mode, characterized in that the pitch axis 22 is configured to simultaneously rise to meet the balance of the center of gravity to transition to the biped walking mode. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 원격제어기(80)는 로봇(1)의 각 부분의 움직임을 지정하지 않고 개념화된 상위명령만을 전송하여 명령에 따른 일련의 움직임을 내장한 데이터를 기준으로 모든 모션이 완료된 상태에서 수행하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법. The remote controller 80 is configured not to specify the movement of each part of the robot 1 to transmit only the conceptualized high-order command to perform in a state where all motions are completed on the basis of data in which a series of motions according to the command are embedded. A biped walking robot driving method transitions to a driving mode, characterized in that. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 로봇(1)의 일측으로 외부 장착 가능한 무기를 이용하여 상대 로봇(1)을 공격하고 외부에서 가해지는 직접적인 공격 또는 레이져나 음파와 같이 간접공격에 대응하여 반응하는 반응수단(90)을 구비하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.One side of the robot (1) using a weapon that can be externally mounted to attack the opponent robot (1) and having a reaction means 90 for reacting in response to a direct attack applied from the outside or indirect attack such as laser or sound waves A biped walking robot driving method transitions to a driving mode, characterized in that. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 반응수단(90)은 공격에 대한 반응으로 지속적인 소리, 반응모션 및 불빛을 발산하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 주행 모드로 천이되는 이족 보행 로봇 구동방법.The reaction means (90) is a biped walking robot driving method that transitions to the driving mode, characterized in that to form a continuous sound, reaction motion and light in response to the attack.
KR1020040014109A 2004-03-02 2004-03-02 Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode KR100572684B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040014109A KR100572684B1 (en) 2004-03-02 2004-03-02 Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040014109A KR100572684B1 (en) 2004-03-02 2004-03-02 Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050088695A true KR20050088695A (en) 2005-09-07
KR100572684B1 KR100572684B1 (en) 2006-04-19

Family

ID=37271328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040014109A KR100572684B1 (en) 2004-03-02 2004-03-02 Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100572684B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100950953B1 (en) * 2006-11-20 2010-04-01 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Moving robot
KR101049626B1 (en) * 2007-11-05 2011-07-14 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 robot
KR101066453B1 (en) * 2009-04-23 2011-09-21 군산대학교산학협력단 Robot
KR20170141837A (en) * 2016-06-15 2017-12-27 현대자동차주식회사 Ankle-less walking assistant robot system and method for controlling the same
CN108974177A (en) * 2018-08-30 2018-12-11 广东宏穗晶科技服务有限公司 A kind of robot ambulation driving mechanism
US10765583B2 (en) 2016-05-19 2020-09-08 Hyundai Motor Company Wearable walking assist robot and method for controlling the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210090852A (en) 2020-01-13 2021-07-21 금오공과대학교 산학협력단 Mobile robot that can change driving mode

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100950953B1 (en) * 2006-11-20 2010-04-01 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Moving robot
KR101049626B1 (en) * 2007-11-05 2011-07-14 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 robot
KR101066453B1 (en) * 2009-04-23 2011-09-21 군산대학교산학협력단 Robot
US10765583B2 (en) 2016-05-19 2020-09-08 Hyundai Motor Company Wearable walking assist robot and method for controlling the same
US11944580B2 (en) 2016-05-19 2024-04-02 Hyundai Motor Company Wearable walking assist robot and method for controlling the same
KR20170141837A (en) * 2016-06-15 2017-12-27 현대자동차주식회사 Ankle-less walking assistant robot system and method for controlling the same
KR101878038B1 (en) * 2016-06-15 2018-07-16 현대자동차주식회사 Ankle-less walking assistant robot system and method for controlling the same
US10722418B2 (en) 2016-06-15 2020-07-28 Hyundai Motor Company Ankle-less walking assistant apparatus and method for controlling the same
US11622906B2 (en) 2016-06-15 2023-04-11 Hyundai Motor Company Ankle-less walking assistant apparatus and method for controlling the same
CN108974177A (en) * 2018-08-30 2018-12-11 广东宏穗晶科技服务有限公司 A kind of robot ambulation driving mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
KR100572684B1 (en) 2006-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3555107B2 (en) Legged mobile robot and operation control method for legged mobile robot
JP3435666B2 (en) robot
CN100364728C (en) Operation control device for leg-type mobile robot and operation control method and robot device
JP3443077B2 (en) Robot motion pattern generation device and motion pattern generation method, and robot
JP3824608B2 (en) Legged mobile robot and its motion control method
WO2002040223A1 (en) Legged mobile robot and control method thereof, leg structure of legged mobile robot, and mobile leg unit for legged mobile robot
KR100572684B1 (en) Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode
JP3528171B2 (en) Mobile robot apparatus and overturn control method for mobile robot apparatus
JP4475708B2 (en) Legged mobile robot and its motion control method
JP4660870B2 (en) Legged mobile robot and control method thereof
CN206885197U (en) Mobile robot
JP4585252B2 (en) Robot apparatus and walking control method for robot apparatus
JP4770990B2 (en) Legged mobile robot and control method thereof
JP4289446B2 (en) Legged mobile robot
JP2001157972A (en) Leg type moving robot
JP2004181613A (en) Robot device, device and method for controlling operation of legged locomotion robot, sensor system for legged locomotion robot, and moving body device
JP4352774B2 (en) Motion control device and motion control method for legged walking robot
JP3568527B2 (en) Mobile device
JP3555947B2 (en) Mobile robot device, mobile robot device control method, mobile robot device motion pattern generation method, and mobile robot device motion control program
JP3522741B2 (en) Motion control device and motion control method for legged mobile robot, and robot device
JP2006068884A (en) Robot device and its control method, and passive wheel device
JP3555948B2 (en) Mobile robot device, operation control device and operation control method for mobile robot device
CN113467467A (en) Control method of parallel bionic mobile robot with adjustable gravity center
JP2006095661A (en) Robot device and wheel device for robot

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130416

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140411

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160412

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170413

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee