KR20170110827A - A method for controlling walking of wearable robot and an apparatus for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착용형 로봇의 보행제어방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어방법은 착용형 로봇의 각각의 다리 부재(100)의 보행상태를 판단하는 단계(S100); 상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나 이상의 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance) 상태인 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 관절(200)의 각도인 관절각도(

Figure pat00151
)를 측정하는 단계(S200); 상기 관절각도(
Figure pat00152
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00153
) 미만이거나, 상기 관절각도(
Figure pat00154
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00155
)를 초과하는지 판단하는 단계(S300); 및 상기 판단하는 단계(S300)의 판단결과에 따라, 상기 관절(200)에 장착된 구동부(300)를 제어하는 단계(S400);를 포함한다. 본 발명은 무거운 등짐을 짊어진 군사용 착용형 로봇의 제어에서 로봇의 모델을 수립하거나, 모델의 파라미터를 추정하는 과정들을 생략함으로써, 모델 오차에 따른 제어 성능 저하를 방지할 수 있다.The present invention relates to a walking control method and apparatus for a wearable robot. A walking control method for a wearable robot according to the present invention includes the steps of determining a walking state of each leg member (100) of a wearable robot (S100); When the walking state of any one or more of the leg members 100 of the wearable robot is in a stance state, the joint angle of the joint 200 of the leg member 100
Figure pat00151
(S200); The joint angle (
Figure pat00152
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00153
), Or the joint angle (
Figure pat00154
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00155
(S300); And controlling the driving unit 300 mounted on the joint 200 according to a result of the determining step S300. The present invention can prevent the control performance from being degraded according to the model error by omitting the process of establishing the model of the robot or estimating the parameters of the model in the control of the military wearing robot bearing heavy backlash.

Description

착용형 로봇의 보행제어방법 및 장치{A METHOD FOR CONTROLLING WALKING OF WEARABLE ROBOT AND AN APPARATUS FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a walking robot, and more particularly,

본 발명은 착용형 로봇의 보행제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모델 오차에 따른 제어 성능 저하를 방지하기 위하여, 시스템 모델을 보행제어 중 일부에서만 사용하거나, 보행제어에서 시스템 모델을 완전히 배제할 수 있는 착용형 로봇의 보행제어방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a walking control method and apparatus for a wearable robot, and more particularly, to a method and system for walking control of a wearable robot, in which a system model is used only in a part of the walking control, And more particularly, to a walking control method and apparatus for a wearable robot.

착용형 로봇은 사람이 착용하여 근력을 지원하거나 보조함으로써 적은 힘으로도 작업을 원활히 수행할 수 있도록 돕는 로봇으로 국방, 재활/의료용, 산업용, 노인 지원용 등 최근 다양한 분야에서 연구개발 중에 있다.Wearable robots are being developed in various fields such as defense, rehabilitation / medical use, industrial use, support for the elderly, and the like, which help the robot to smoothly perform work with less power by supporting or assisting the muscular strength worn by a person.

착용형 로봇의 보행 제어에서는, 크게 발이 지면에 닿아 있는 입각(stance) 상태와 발이 지면에서 떨어지게 되는 유각(swing) 상태의 보행 단계에 따라 제어 방법이 달라진다. 입각 상태에서는 등에 짊어지고 있는 등짐의 부하를 지탱할 수 있어야 하며, 유각 상태에서는 다음 단계의 보행을 위하여 발을 앞으로 빨리 내딛을 수 있도록 제어해야 한다. 종래의 보행 제어는 주로 입각 상태/유각 상태에 따라 로봇의 동역학 모델을 각각 유도하고 보행 단계에 따라 각 동역학 모델에 기초한 착용자의 운동의도를 추정하여 제어를 하였다. In the walking control of the wearable robot, the control method is changed according to the stance state where the feet are in contact with the ground and the walking state in the swing state where the feet are separated from the ground. It should be able to support the load of the backing that is carried on the back in the stance state, and should be controlled so that the foot can be stepped forward for the next step in the stance state. Conventional gait control mainly derives the kinematic model of the robot according to the stance state and the rocking state, and controls the wearer 's motion based on each dynamics model according to the gait step.

그러나 종래의 보행 제어에서는 로봇의 동역학 모델의 파라미터들을 정확하게 추정하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 이로 인한 모델의 오차가 발생하여, 제어 성능이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the conventional walking control, it is difficult to accurately estimate the parameters of the dynamic model of the robot. In addition, there is a problem that a model error occurs due to this, and control performance is deteriorated.

일본 공개특허공보 제2009-112448호 (2009.05.28)Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-112448 (2009.05.28)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 로봇의 시스템 모델을 배제하고, 유각 상태에서는 관절에 부착된 토크 센서를 피드백 받아 목표 토크센서값이 0이 되도록 제어하고, 입각 상태에서는 관절 각도에 따라 미리 정의된 각도범위를 벗어날 경우, 가상스프링/댐퍼로 구성되는 가상의 벽을 생성하여, 정해진 각도 밖으로 로봇이 움직일 수 없도록 구속함으로써 무거운 부하를 지탱하도록 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate a system model of a robot and to control a target torque sensor to be zero by feedback of a torque sensor attached to a joint in a rattle state, A method of controlling the robot so as to support a heavy load by restricting the robot from moving out of a predetermined angle by creating a virtual wall composed of a virtual spring / damper when the angle of the robot is out of a predefined angular range according to a joint angle Device.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어방법은 착용형 로봇의 각각의 다리 부재(100)의 보행상태를 판단하는 단계(S100); 상기 착용형 로봇의 보행상태가 입각(stance) 상태인 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 관절(200)의 각도인 관절각도(

Figure pat00001
)를 측정하는 단계(S200); 상기 관절각도(
Figure pat00002
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00003
) 미만이거나, 상기 관절각도(
Figure pat00004
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00005
)를 초과하는지 판단하는 단계(S300); 및 상기 판단하는 단계(S300)의 판단결과에 따라, 상기 관절(200)에 장착된 구동부(300)를 제어하는 단계(S400);를 포함한다.A walking control method for a wearable robot according to the present invention includes the steps of determining a walking state of each leg member (100) of a wearable robot (S100); When the walking state of the wearable robot is in a stance state, a joint angle (an angle of the joint 200 of the leg member 100)
Figure pat00001
(S200); The joint angle (
Figure pat00002
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00003
), Or the joint angle (
Figure pat00004
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00005
(S300); And controlling the driving unit 300 mounted on the joint 200 according to a result of the determining step S300.

상기 착용형 로봇의 보행제어방법은 상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 경우에는, 상기 관절(200)에 가해지는 관절토크(

Figure pat00006
)를 측정하는 단계(S500); 상기 측정하는 단계(S500)에서 측정된 상기 관절토크(
Figure pat00007
)가 0인지 여부를 판단하는 단계(S600); 및 상기 관절토크(
Figure pat00008
)가 0이 아닌 경우에는 상기 관절토크(
Figure pat00009
)가 0이 되도록 하는 제어명령(Tc)을 구동부(300)에 인가하는 피드백 제어단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The walking control method of the wearable robot is characterized in that when the walking state of any of the leg members 100 of the wearable robot is in a swing state, Joint Torque
Figure pat00006
(S500); The joint torque measured in the measuring step (S500)
Figure pat00007
(S600); And the joint torque (
Figure pat00008
) Is not 0, the joint torque (
Figure pat00009
(S700) for applying a control command (Tc) to the driving unit (300) so that the control command (Tc) becomes zero.

상기 보행상태를 판단하는 단계(S100)는 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하는 단계(S110); 및 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130) 중 어느 한쪽 발(130)에, 상기 착용형 로봇의 무게 중 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance) 상태이고, 다른 한 쪽의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of determining the walking state (S100) may include measuring (S110) the weight applied to the feet 130 of each of the pair of leg members 100 of the wearable robot; And when a weight greater than a predetermined ratio of the weight of the wearable robot is applied to one of the feet 130 of the pair of legs 100 of the wearable robot, A step S120 of determining that the walking state of the other leg member 100 is in a stinging state and the walking state of the other leg member 100 is in a swinging state.

상기 판단하는 단계(S300)는 상기 관절각도(

Figure pat00010
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00011
) 미만인지 판단하는 제 1 관절각도 판단단계(S310);를 포함하고, 상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(
Figure pat00012
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00013
) 미만인 경우에는, 기설정된 제 1 토크(
Figure pat00014
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 1 제어단계(S410);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of determining (S300)
Figure pat00010
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00011
(S310), wherein the step of controlling (S400) includes the step of determining whether the joint angle
Figure pat00012
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00013
), The predetermined first torque (
Figure pat00014
(S410) for controlling the driving unit (300) to apply the driving force to the joint (200).

상기 판단하는 단계(S300)는 상기 관절각도(

Figure pat00015
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00016
) 이상인 경우에는, 상기 관절각도(
Figure pat00017
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00018
)를 초과하는지 판단하는 제 2 관절각도 판단단계(S320);를 포함하고, 상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(
Figure pat00019
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00020
)를 초과하는 경우에는, 기설정된 제 2 토크(
Figure pat00021
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 2 제어단계(S420);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of determining (S300)
Figure pat00015
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00016
), The joint angle (
Figure pat00017
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00018
(S320), wherein the step of controlling (S400) includes a step of determining whether the joint angle
Figure pat00019
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00020
), The predetermined second torque (
Figure pat00021
(S420) for controlling the driving unit (300) to apply the driving force to the joint (200).

상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(

Figure pat00022
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00023
) 이하인 경우에는, 상기 관절(200)에 토크를 가하지 않도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 3 제어단계(S430);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of controlling (S400)
Figure pat00022
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00023
And a third control step S430 of controlling the driving unit 300 so as not to apply torque to the joint 200 if it is equal to or less than a predetermined value.

상기 관절각도(

Figure pat00024
)는 종아리부(110)를 기준으로 허벅지부(120)의 연장선까지의 무릎관절(210)의 각도인 무릎 관절각도(
Figure pat00025
) 및 상기 허벅지부(120)를 기준으로 상기 종아리부(110)의 평행선까지의 상기 힙 관절(220)의 각도인 힙 관절각도(
Figure pat00026
)를 포함하고, 상기 제 1 기준각도(
Figure pat00027
)는 기설정된 제 1 무릎관절 기준각도(
Figure pat00028
) 및 기설정된 제 1 힙 관절 기준각도(
Figure pat00029
)를 포함하고, 상기 제 2 기준각도(
Figure pat00030
)는 기설정된 제 2 무릎관절 기준각도(
Figure pat00031
) 및 기설정된 제 2 힙 관절 기준각도(
Figure pat00032
)를 포함하고, 상기 관절토크(
Figure pat00033
)는 상기 무릎관절(210)에 가해지는 무릎관절토크(
Figure pat00034
) 및 상기 힙 관절(220)에 가해지는 힙 관절토크(
Figure pat00035
)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The joint angle (
Figure pat00024
Is an angle of the knee joint 210 which is an angle of the knee joint 210 to an extension line of the thigh 120 based on the calf portion 110
Figure pat00025
) And a hip joint angle (an angle of the hip joint 220 to a parallel line of the calf portion 110 with respect to the thigh portion 120
Figure pat00026
), And the first reference angle (
Figure pat00027
) Is a predetermined first knee joint reference angle (
Figure pat00028
) And a predetermined first hip joint reference angle (
Figure pat00029
), And the second reference angle (
Figure pat00030
) Is a predetermined second knee joint reference angle (
Figure pat00031
) And a predetermined second hip joint reference angle (
Figure pat00032
), And the joint torque (
Figure pat00033
Is a knee joint torque applied to the knee joint 210
Figure pat00034
And the hip joint torque applied to the hip joint 220
Figure pat00035
).

본 발명에 따른 저장매체에는 상기 착용형 로봇의 보행제어방법이 저장된다.A walking control method of the wearable robot is stored in the storage medium according to the present invention.

본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어장치는 한 쌍의 다리 부재(100); 상기 한 쌍의 다리 부재(100)에 각각 형성된 관절(200); 상기 관절(200)에 장착되어, 상기 한 쌍의 다리 부재(100)를 구동시키는 구동부(300); 상기 관절(200)에 장착되어, 상기 관절(200)의 각도인 관절각도(

Figure pat00036
) 및 상기 관절(200)에 가해지는 토크인 관절토크(
Figure pat00037
)를 측정하는 센서부(400); 및 상기 센서부(400)에서 측정된 상기 관절각도(
Figure pat00038
) 및 상기 관절토크(
Figure pat00039
)를 기준으로, 제 9항의 저장매체(600)에 저장된 착용형 로봇의 보행제어방법에 따라, 상기 구동부(300)를 제어하는 제어부(500);를 포함한다.A walking controller of a wearable robot according to the present invention includes a pair of leg members (100); A joint 200 formed on each of the pair of leg members 100; A driving unit 300 mounted on the joint 200 to drive the pair of leg members 100; The joint 200 is attached to the joint 200,
Figure pat00036
And a joint torque (torque) applied to the joint 200
Figure pat00037
A sensor unit 400 for measuring the temperature of the fluid; And the joint angle measured by the sensor unit (400)
Figure pat00038
) And the joint torque (
Figure pat00039
And a control unit 500 controlling the driving unit 300 according to a walking control method of the wearable robot stored in the storage medium 600 of the ninth aspect.

상기 다리 부재(100)는 복수 개의 종아리부(110); 복수 개의 허벅지부(120); 상기 종아리부(110)의 일단에 각각 장착되는 발(130); 및 상기 발(130)에 장착되어 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하고, 상기 한 쌍의 다리 부재(100)의 발(130) 중 어느 한쪽 발(130)에 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는 상기 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance)상태이고, 다른 한 쪽의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 보행단계 판단부(140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The leg member 100 includes a plurality of calf portions 110; A plurality of thighs 120; A foot 130 mounted on one end of the calf portion 110, respectively; And a foot 130 mounted on the foot 130 to measure a weight applied to a foot 130 of each of the pair of leg members 100 of the wearable robot, The leg member 100 is in a stance state and the other leg member 100 is in a stance state when the weight of the leg member 100 is greater than a predetermined ratio, swinging state of the mobile communication terminal.

상기 관절(200)은 상기 종아리부(110)와 상기 허벅지부(120)를 회전가능하게 연결하는 무릎관절(210) 및 상기 허벅지부(120)와 몸체부를 회전가능하게 연결하는 힙 관절(220)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The joint 200 includes a knee joint 210 for rotatably connecting the calf portion 110 and the thigh portion 120 and a hip joint 220 for rotatably connecting the body portion with the thigh portion 120. [ And a control unit.

상기 구동부(300)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎구동부(310) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 구동부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The driving unit 300 includes a knee driving unit 310 mounted on the knee joint 210 and a heap driving unit 320 mounted on the hip joint 220.

상기 센서부(400)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎센서부(410) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 센서부(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The sensor unit 400 includes a knee sensor unit 410 mounted on the knee joint 210 and a heap sensor unit 420 mounted on the hip joint 220.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 무거운 등짐을 짊어진 군사용 착용형 로봇의 제어에서 로봇의 모델을 수립하거나, 모델의 파라미터를 추정하는 과정들을 생략함으로써, 모델 오차에 따른 제어 성능 저하를 방지할 수 있다. According to the present invention configured as described above, it is possible to prevent the deterioration of the control performance due to the model error by omitting the process of establishing the model of the robot or estimating the parameters of the model in the control of the military wearing robot bearing heavy backlash.

또한, 로봇의 동역학 모델을 배제함으로써, 계산량을 현저히 줄일 수 있다. Further, by excluding the kinetic model of the robot, the amount of calculation can be remarkably reduced.

또한, 체중 이동에 따라 보행단계를 판별하여, 유각 상태를 미리 예측함으로써, 입각 상태에서 유각 상태로 천이할 때 발을 쉽게 뗄 수 있도록 로봇을 제어할 수 있다.In addition, the robot can be controlled so as to easily release the foot when transitioning from the stance state to the stance state by predetermining the walking phase according to the weight shift and predicting the slant state.

또한, 로봇의 보행 천이를 부드럽게 하여, 로봇의 빠른 걸음을 가능하게 할 수 있다.In addition, it is possible to soften the walking transition of the robot, thereby enabling rapid walking of the robot.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어방법의 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어장치의 개략도 및 유각 상태의 제어방법에 대한 블록선도.
도 4는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 입각 상태의 제어방법에 대한 수도코드(pseudo code).1 and 2 are flowcharts of a walking control method of a wearable robot according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a walking control apparatus of a wearable robot according to the present invention and a control method of the rattle state. FIG.
FIG. 4 is a pseudo code for a method of controlling the stiffness of a wearable robot according to the present invention. FIG.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어방법의 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조할 때, 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어방법은 착용형 로봇의 각각의 다리 부재(100)의 보행상태를 판단하는 단계(S100); 상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나 이상의 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance) 상태인 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 관절(200)의 각도인 관절각도(

Figure pat00040
)를 측정하는 단계(S200); 상기 관절각도(
Figure pat00041
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00042
) 미만이거나, 상기 관절각도(
Figure pat00043
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00044
)를 초과하는지 판단하는 단계(S300); 및 상기 판단하는 단계(S300)의 판단결과에 따라, 상기 관절(200)에 장착된 구동부(300)를 제어하는 단계(S400);를 포함한다.1 and 2 are flowcharts of a walking control method of a wearable robot according to the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, a walking control method for a wearable robot according to the present invention includes steps S100 and S100 of determining a walking state of each leg member 100 of a wearable robot. When the walking state of any one or more of the leg members 100 of the wearable robot is in a stance state, the joint angle of the joint 200 of the leg member 100
Figure pat00040
(S200); The joint angle (
Figure pat00041
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00042
), Or the joint angle (
Figure pat00043
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00044
(S300); And controlling the driving unit 300 mounted on the joint 200 according to a result of the determining step S300.

또한, 상기 착용형 로봇의 보행제어방법은 상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 경우에는, 상기 관절(200)에 가해지는 관절토크(

Figure pat00045
)를 측정하는 단계(S500); 상기 측정하는 단계(S500)에서 측정된 상기 관절토크(
Figure pat00046
)가 0인지 여부를 판단하는 단계(S600); 및 상기 관절토크(
Figure pat00047
)가 0이 아닌 경우에는 상기 관절토크(
Figure pat00048
)가 0이 되도록 하는 제어명령(Tc)을 구동부(300)에 인가하는 피드백 제어단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The walking control method of the wearable robot may further comprise the steps of: when the walking state of any one of the leg members 100 of the wearable robot is in a swing state, Joint torque applied (
Figure pat00045
(S500); The joint torque measured in the measuring step (S500)
Figure pat00046
(S600); And the joint torque (
Figure pat00047
) Is not 0, the joint torque (
Figure pat00048
(S700) for applying a control command (Tc) to the driving unit (300) so that the control command (Tc) becomes zero.

즉, 상기 S500 내지 S700 단계는 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 경우의 제어이다. 보다 상세히 설명하면, 유각(swing) 상태에서 착용형 로봇은 다음 단계의 보행을 위하여, 발을 앞으로 빨리 내딛을 수 있도록 제어되어야 하며, 이를 위해 관절토크(

Figure pat00049
)가 0이 되어야 한다. 이를 위해, 목표토크(
Figure pat00050
)인 관절토크(
Figure pat00051
)가 0이 되도록 하는 제어명령(Tc)을 구동부(300)에 인가하는 것이다. 또한, 상기 관절토크(
Figure pat00052
)가 0인 경우에는 별도의 제어가 요구되지 않으므로, 후술할 제 3 제어단계(S430)를 수행한다. 즉, 현재 상태는 구동부(300)에서 관절(200)에 별도의 토크를 가할 필요가 없는 상태이다. 따라서, 별도의 제어 없이 현재 상태를 유지시키는 것이다. 이때, 상기 관절토크(
Figure pat00053
)는 상기 무릎관절(210)에 가해지는 무릎관절토크(
Figure pat00054
) 및 상기 힙 관절(220)에 가해지는 힙 관절토크(
Figure pat00055
)를 포함한다.That is, steps S500 to S700 are performed when the leg member 100 is in a swing state. More specifically, in the swing state, the wearable robot must be controlled so that the foot can be quickly advanced for the next step, and the joint torque
Figure pat00049
) Should be zero. To this end, the target torque
Figure pat00050
) In joint torque
Figure pat00051
) To 0 in response to the control command Tc. Further, the joint torque (
Figure pat00052
Is 0, no separate control is required. Therefore, a third control step (S430) to be described later is performed. That is, the current state does not need to apply a separate torque to the joint 200 in the driving unit 300. Therefore, the current state is maintained without any separate control. At this time, the joint torque
Figure pat00053
Is a knee joint torque applied to the knee joint 210
Figure pat00054
And the hip joint torque applied to the hip joint 220
Figure pat00055
).

상기 보행상태를 판단하는 단계(S100)는 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하는 단계(S110); 및 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130) 중 어느 한쪽 발(130)에, 상기 착용형 로봇의 무게 중 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of determining the walking state (S100) may include measuring (S110) the weight applied to the feet 130 of each of the pair of leg members 100 of the wearable robot; And when a weight greater than a predetermined ratio of the weight of the wearable robot is applied to one of the feet 130 of the pair of legs 100 of the wearable robot, (S120) determining that the walking state of the robot 100 is in a swing state.

이때 상기 기설정된 비율은 70% 또는 80%로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도에 따라 달리 설정될 수도 있다.At this time, the predetermined ratio may be set to 70% or 80%, but it is not limited thereto and may be set differently according to the designer's intention.

즉, 양 발(130) 중 어느 한쪽 발에 무게가 쏠리면, 다른 발은 지면에서 떨어져서 보행을 개시하게 되므로, 상기와 같이 무게가 쏠린 다리 부재(100)의 보행상태를 입각(stance) 상태로 판단하고, 반대 편의 다리 부재(100)의 보행 상태를 유각(swing) 상태로 판단하는 것이다. 또한, 양 발(130)에 착용형 로봇의 무게가 균등한 수준으로 배분되어 있을 경우(예를 들어 어느 한쪽 발에 착용형 로봇의 무게 중 60%가 가해지고, 다른 한쪽 발에 40%의 무게가 가해지는 경우 등)에는, 양 발이 모두 지면에 닿아 있으므로, 한 쌍의 다리 부재(100) 모두 입각(stance) 상태로 판단하는 것이다. That is, when the weight of one leg of the legs 100 is shifted to the other leg, the other leg starts to fall off the ground and thus starts to walk. Thus, And judges the walking state of the leg member 100 on the opposite side as a swing state. In addition, when the weight of the wearable robot is distributed to the both feet 130 at an equal level (for example, 60% of the weight of the wearable robot is applied to one foot and 40% The legs 100 are judged to be in a stance state because both legs touch the ground.

보다 상세하게 설명하면, 한 쌍의 다리 부재(100)의 양 발(130)이 모두 지면에 닿아 있으면, 한 쌍의 다리 부재(100) 모두 입각(stance) 상태인 양쪽 지지(double stance, DS) 상태이다. 이와 달리, 한 쪽의 발(130)만 지면에 닿아 있는 경우에는, 지면에 닿아있는 발(130) 측의 다리 부재(100)는 입각(stance) 상태이고, 다른 쪽 다리 부재(100)는 유각(swing) 상태인 한쪽 지지(single stance) 상태이다. 예를 들어, 왼쪽 다리 부재(100)가 지면에 닿아있고 오른쪽 다리 부재(100)가 지면에서 떨어진 상태이면 left single stance(LS) 상태이고, 반대로 오른쪽 다리 부재(100)가 지면에 닿아있고 왼쪽 다리 부재(100)가 지면에서 떨어진 상태이면 right single stance(RS) 상태인 것이다.More specifically, when both feet 130 of the pair of leg members 100 are in contact with the ground, all of the pair of leg members 100 are in a stance state of double stance DS, State. Alternatively, when only one foot 130 touches the ground, the leg members 100 on the foot 130 side contacting the ground are in a stance state and the other leg members 100 are in a stance state, and is in a single stance state in a swing state. For example, when the left leg member 100 is in contact with the ground and the right leg member 100 is in a state of left single stance (LS) while the right leg member 100 is in contact with the ground, If the member 100 is away from the ground, it is in a right single stance (RS) state.

따라서, 연속된 보행이라면 DS=>LS(or RS)=>DS=>RS(or LS)=>DS 가 반복하여 수행되며, 이에 따라, 착용형 로봇을 제어하게 되는 것이다.Therefore, in the case of a continuous walking, DS => LS (or RS) => DS => RS (or LS) => DS are repeatedly performed to control the wearable robot.

이에 따라, 상기 보행상태를 판단하는 단계(S100)에서는 착용형 로봇의 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance) 상태인지, 유각(swing) 상태인지 판단하고, 판단결과에 따라 착용형 로봇의 다리 부재(100)를 달리 제어하는 것이다. 특히, 상기 보행상태를 판단하는 단계(S100)는 상기 다리 부재(100)의 유각 상태를 미리 예측함으로써, 입각 상태에서 유각 상태로 천이할 때, 발을 쉽게 뗄 수 있도록 제어하는 역할을 한다. Accordingly, in the step S100 of determining the walking state, it is determined whether the walking state of the leg member 100 of the wearable robot is in a stance state or a swing state, The leg members 100 of the first embodiment are controlled differently. Particularly, the step of determining the walking state (S100) serves to control the foot member 100 to be easily released when the leg member 100 transitions from the stance state to the stance state by predicting the stance state of the leg member 100 in advance.

판단하는 단계(S300)는 관절각도(

Figure pat00056
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00057
) 이상이고, 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00058
) 이하인 범위 내인지 판단하는 단계로써, 제 1 관절각도 판단단계(S310) 및 제 2 관절각도 판단단계(S320)를 포함한다.Step S300 of determining the joint angle
Figure pat00056
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00057
) And a predetermined second reference angle (
Figure pat00058
), And includes a first joint angle determination step (S310) and a second joint angle determination step (S320).

제어하는 단계(S400)는 관절각도(

Figure pat00059
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00060
) 이상이고, 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00061
) 이하인 범위 내로 유지되도록, 구동부(300)에서 관절(200)에 토크를 가하도록 구동부(200)를 제어하는 단계로써, 제 1 제어단계(S410), 제 2 제어단계(S420), 제 3 제어단계(S430)를 포함한다. The step of controlling (S400)
Figure pat00059
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00060
) And a predetermined second reference angle (
Figure pat00061
Controlling the driving unit 200 to apply the torque to the joint 200 by the driving unit 300 so that the driving unit 300 is maintained within the range of the first control step S410, the second control step S420, Step S430.

즉, 상기 판단하는 단계(S300) 및 상기 제어하는 단계(S400)는 입각(stance) 상태에서는, 착용형 로봇의 관절(200)이 정해진 각도 밖으로 회전할 수 없도록 구속함으로써, 무거운 부하를 지탱하도록 제어하는 것이다.That is, in the determining step S300 and the controlling step S400, the joint 200 of the wearable robot can be prevented from rotating outside the predetermined angle in the stance state, .

이때, 상기 관절각도(

Figure pat00062
)는 종아리부(110)를 기준으로 허벅지부(120)의 연장선까지의 무릎관절(210)의 각도인 무릎 관절각도(
Figure pat00063
) 및 상기 허벅지부(120)를 기준으로 상기 종아리부(110)의 평행선까지의 상기 힙 관절(220)의 각도인 힙 관절각도(
Figure pat00064
)를 포함한다. 또한, 상기 제 1 기준각도(
Figure pat00065
)는 제 1 무릎관절 기준각도(
Figure pat00066
) 및 제 1 힙 관절 기준각도(
Figure pat00067
)를 포함하고, 상기 제 2 기준각도(
Figure pat00068
)는 제 2 무릎관절 기준각도(
Figure pat00069
) 및 제 2 힙 관절 기준각도(
Figure pat00070
)를 포함한다.At this time, the joint angle (
Figure pat00062
Is an angle of the knee joint 210 which is an angle of the knee joint 210 to an extension line of the thigh 120 based on the calf portion 110
Figure pat00063
) And a hip joint angle (an angle of the hip joint 220 to a parallel line of the calf portion 110 with respect to the thigh portion 120
Figure pat00064
). Further, the first reference angle (
Figure pat00065
) Is the first knee joint reference angle (
Figure pat00066
) And the first hip joint reference angle (
Figure pat00067
), And the second reference angle (
Figure pat00068
) Is the second knee joint reference angle (
Figure pat00069
) And the second hip joint reference angle (
Figure pat00070
).

이하, 상기 판단하는 단계(S300) 및 상기 제어하는 단계(S400)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the determining step S300 and the controlling step S400 will be described in detail.

제 1 관절각도 판단단계(S310)에서는 상기 관절각도(

Figure pat00071
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00072
) 미만인지 판단하고, 제 1 제어단계(S410)에서는 상기 관절각도(
Figure pat00073
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00074
) 미만인 경우에는, 기설정된 제 1 토크(
Figure pat00075
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어한다.In the first joint angle determination step (S310), the joint angle
Figure pat00071
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00072
), And in a first control step (S410), it is determined whether the joint angle
Figure pat00073
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00074
), The predetermined first torque (
Figure pat00075
To the joint 200, as shown in FIG.

즉, 현재 로봇의 보행단계는 입각(stance) 상태이고(S100), 센서부(400)에서 관절각도(

Figure pat00076
)를 측정하였으므로(S200), 입각(stance) 상태에서 상기 관절각도(
Figure pat00077
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00078
) 미만인 경우에는, 상기 로봇의 관절각도(
Figure pat00079
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00080
) 이상이 되도록 구동부(300)를 제어하는 것이다(S310, S410).That is, the present walking step of the robot is in a stance state (S100), and the sensor unit (400)
Figure pat00076
(S200). Therefore, in the stance state, the joint angle (
Figure pat00077
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00078
), The joint angle of the robot (
Figure pat00079
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00080
(S310, S410).

이때, 상기 기설정된 제 1 토크(

Figure pat00081
)는 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00082
) 지점에 가상의 스프링 및 가상의 댐퍼가 장착된 가상의 벽을 가정하고, 착용형 로봇의 관절(200)이 상기 가상의 벽을 넘어서 회전할 수 없도록 하는 토크이다. 상기 기설정된 제 1 토크(
Figure pat00083
)는 하기의 수학식 1과 같이 도출될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도에 따라 달리 설정될 수도 있다(도 4 참조).At this time, the predetermined first torque (
Figure pat00081
) Has a predetermined first reference angle (
Figure pat00082
Is a virtual wall with a virtual spring and a hypothetical damper mounted on a point of the wearable robot and prevents the joint 200 of the wearable robot from rotating beyond the imaginary wall. The predetermined first torque (
Figure pat00083
May be derived as shown in Equation (1) below, but it is not limited thereto and may be set differently according to the designer's intention (see FIG. 4).

Figure pat00084
Figure pat00084

(여기서, K1은 가상의 스프링의 스프링 상수이고, B1은 가상의 댐퍼의 댐핑상수임.)(Where K1 is the spring constant of the imaginary spring and B1 is the damping constant of the virtual damper).

제 2 관절각도 판단단계(S320)에서는 상기 관절각도(

Figure pat00085
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00086
) 이상인 경우에는, 상기 관절각도(
Figure pat00087
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00088
)를 초과하는지 판단하고, 제 2 제어단계(S420)에서는 상기 관절각도(
Figure pat00089
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00090
)를 초과하는 경우에는, 기설정된 제 2 토크(
Figure pat00091
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어한다.In the second joint angle determination step (S320), the joint angle
Figure pat00085
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00086
), The joint angle (
Figure pat00087
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00088
), And in a second control step (S420), it is determined whether the joint angle
Figure pat00089
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00090
), The predetermined second torque (
Figure pat00091
To the joint 200, as shown in FIG.

즉, 현재 로봇의 보행단계는 입각(stance) 상태이고(S100), 센서부(400)에서 관절각도(

Figure pat00092
)를 측정하였으며(S200), 입각(stance) 상태에서 상기 관절각도(
Figure pat00093
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00094
) 이상이지만(S310), 상기 관절각도(
Figure pat00095
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00096
)를 초과하는 경우에는, 상기 로봇의 관절각도(
Figure pat00097
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00098
) 이하가 되도록 구동부(300)를 제어하는 것이다(S320, S420).That is, the present walking step of the robot is in a stance state (S100), and the sensor unit (400)
Figure pat00092
) Was measured (S200). In the stance state, the joint angle (
Figure pat00093
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00094
(S310), but the joint angle (
Figure pat00095
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00096
), The joint angle of the robot (
Figure pat00097
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00098
) (S320, S420).

이때, 상기 기설정된 제 2 토크(

Figure pat00099
)는 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00100
) 지점에 가상의 스프링 및 가상의 댐퍼가 장착된 가상의 벽을 가정하고, 착용형 로봇의 관절(200)이 상기 가상의 벽을 넘어서 회전할 수 없도록 하는 토크이다. 상기 기설정된 제 2 토크(
Figure pat00101
)는 하기의 수학식 2와 같이 도출될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도에 따라 달리 설정될 수도 있다(도 4 참조).At this time, the predetermined second torque
Figure pat00099
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00100
Is a virtual wall with a virtual spring and a hypothetical damper mounted on a point of the wearable robot and prevents the joint 200 of the wearable robot from rotating beyond the imaginary wall. The predetermined second torque (
Figure pat00101
May be derived as shown in Equation (2) below, but it is not limited thereto and may be set differently according to the designer's intention (see FIG. 4).

Figure pat00102
Figure pat00102

(여기서, K2은 가상의 스프링의 스프링 상수이고, B2은 가상의 댐퍼의 댐핑상수임.)(Where K2 is the spring constant of the imaginary spring and B2 is the damping constant of the virtual damper).

제 3 제어단계(S430)는 상기 관절각도(

Figure pat00103
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00104
) 이하인 경우에는, 상기 관절(200)에 토크를 가하지 않도록 상기 구동부(300)를 제어하는 단계이다. The third control step (S430)
Figure pat00103
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00104
), The driving unit 300 is controlled so as not to apply a torque to the joint 200. In this case,

즉, 현재 상태는 관절각도(

Figure pat00105
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00106
) 이상이고, 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00107
) 이하인 범위 내로 유지되는 상태이므로, 구동부(300)에서 관절(200)에 별도의 토크를 가할 필요가 없는 상태이다. 따라서, 별도의 제어 없이 현재 상태를 유지시키는 것이다.That is, the current state is the joint angle (
Figure pat00105
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00106
) And a predetermined second reference angle (
Figure pat00107
), It is not necessary to apply a separate torque to the joint 200 in the driving unit 300. Therefore, the current state is maintained without any separate control.

도 3은 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어장치의 개략도 및 유각 상태의 제어방법에 대한 블록선도이고, 도 4는 본 발명에 따른 착용형 로봇의 입각 상태의 제어방법에 대한 수도코드(pseudo code)이다. 도 3 및 도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 착용형 로봇의 보행제어장치는 한 쌍의 다리 부재(100); 상기 한 쌍의 다리 부재(100)에 각각 형성된 관절(200); 상기 관절(200)에 장착되어, 상기 한 쌍의 다리 부재(100)를 구동시키는 구동부(300); 상기 관절(200)에 장착되어, 상기 관절(200)의 각도인 관절각도(

Figure pat00108
) 및 상기 관절(200)에 가해지는 토크인 관절토크(
Figure pat00109
)를 측정하는 센서부(400); 및 상기 센서부(400)에서 측정된 상기 관절각도(
Figure pat00110
) 및 상기 관절토크(
Figure pat00111
)를 기준으로, 상기 저장매체(600)에 저장된 착용형 로봇의 보행제어방법에 따라, 상기 구동부(300)를 제어하는 제어부(500);를 포함한다. FIG. 3 is a block diagram of a walk control apparatus for a wearable robot according to the present invention and a control method for the steep state, and FIG. 4 is a block diagram of a pseudo- code. 3 and 4, the walking controller of the wearable robot according to the present invention includes a pair of leg members 100; A joint 200 formed on each of the pair of leg members 100; A driving unit 300 mounted on the joint 200 to drive the pair of leg members 100; The joint 200 is attached to the joint 200,
Figure pat00108
And a joint torque (torque) applied to the joint 200
Figure pat00109
A sensor unit 400 for measuring the temperature of the fluid; And the joint angle measured by the sensor unit (400)
Figure pat00110
) And the joint torque (
Figure pat00111
And a control unit 500 controlling the driving unit 300 according to a walking control method of the wearable robot stored in the storage medium 600 on the basis of the walking control method.

이때, 상기 다리 부재(100)는 복수 개의 종아리부(110); 복수 개의 허벅지부(120); 상기 종아리부(110)의 일단에 각각 장착되는 발(130); 및 상기 발(130)에 장착되어 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하고, 상기 한 쌍의 다리 부재(100) 중 어느 한쪽 발(130)에 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance)상태이고, 다른 한 쪽의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 보행단계 판단부(140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the leg member 100 includes a plurality of calf portions 110; A plurality of thighs 120; A foot 130 mounted on one end of the calf portion 110, respectively; And measures the weight applied to the feet 130 of each of the pair of leg members 100 of the wearable robot mounted on the feet 130 and measures the weight applied to the feet 130 of the pair of leg members 100 When the weight of the leg member 100 is in a stance state and the other leg member 100 is in a swing state, And a walking step determination unit (140).

상기 관절(200)은 상기 종아리부(110)와 상기 허벅지부(120)를 회전가능하게 연결하는 무릎관절(210) 및 상기 허벅지부(120)와 몸체부를 회전가능하게 연결하는 힙 관절(220)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The joint 200 includes a knee joint 210 for rotatably connecting the calf portion 110 and the thigh portion 120 and a hip joint 220 for rotatably connecting the body portion with the thigh portion 120. [ And a control unit.

상기 구동부(300)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎구동부(310) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 구동부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The driving unit 300 includes a knee driving unit 310 mounted on the knee joint 210 and a heap driving unit 320 mounted on the hip joint 220.

상기 센서부(400)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎센서부(410) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 센서부(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The sensor unit 400 includes a knee sensor unit 410 mounted on the knee joint 210 and a heap sensor unit 420 mounted on the hip joint 220.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed, and will be fully understood by those of ordinary skill in the art. The present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications and variations are possible within the scope of the present invention, and it is obvious that those parts easily changeable by those skilled in the art are included in the scope of the present invention .

100 다리 부재
110 종아리부
120 허벅지부
130 발
140 보행단계 판단부
200 관절
210 무릎관절
220 힙 관절
300 구동부
310 무릎구동부
320 힙 구동부
400 센서부
410 무릎센서부
420 힙 센서부
500 제어부
600 저장매체100 leg members
110 calves
120 Thigh
130 feet
140 walking step determination unit
200 joints
210 Knee joints
220 hip joints
300 driver
310 knee driver
320 Heap Driver
400 sensor unit
410 knee sensor part
420 Heap Sensor Unit
500 controller
600 storage media

Claims (11)

착용형 로봇의 각각의 다리 부재(100)의 보행상태를 판단하는 단계(S100);
상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나 이상의 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance) 상태인 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 관절(200)의 각도인 관절각도(
Figure pat00112
)를 측정하는 단계(S200);
상기 관절각도(
Figure pat00113
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00114
) 미만이거나, 상기 관절각도(
Figure pat00115
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00116
)를 초과하는지 판단하는 단계(S300); 및
상기 판단하는 단계(S300)의 판단결과에 따라, 상기 관절(200)에 장착된 구동부(300)를 제어하는 단계(S400);
를 포함하는 착용형 로봇의 보행제어방법.A step (S100) of judging a walking state of each leg member (100) of the wearable robot;
When the walking state of any one or more of the leg members 100 of the wearable robot is in a stance state, the joint angle of the joint 200 of the leg member 100
Figure pat00112
(S200);
The joint angle (
Figure pat00113
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00114
), Or the joint angle (
Figure pat00115
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00116
(S300); And
(S400) controlling the driving unit 300 mounted on the joint 200 according to the determination result of the determining step S300;
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 1항에 있어서,
상기 착용형 로봇의 상기 다리 부재(100) 중 어느 하나의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 경우에는, 상기 관절(200)에 가해지는 관절토크(
Figure pat00117
)를 측정하는 단계(S500);
상기 측정하는 단계(S500)에서 측정된 상기 관절토크(
Figure pat00118
)가 0인지 여부를 판단하는 단계(S600); 및
상기 관절토크(
Figure pat00119
)가 0이 아닌 경우에는 상기 관절토크(
Figure pat00120
)가 0이 되도록 하는 제어명령(Tc)을 구동부(300)에 인가하는 피드백 제어단계(S700);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.The method according to claim 1,
When the walking state of any one of the leg members 100 of the wearable robot is in a swing state, joint torques applied to the joint 200
Figure pat00117
(S500);
The joint torque measured in the measuring step (S500)
Figure pat00118
(S600); And
The joint torque
Figure pat00119
) Is not 0, the joint torque (
Figure pat00120
(S700) for applying a control command (Tc) to the driving unit (300) so that the control command (Tc) becomes 0;
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 1항에 있어서,
상기 보행상태를 판단하는 단계(S100)는 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하는 단계(S110); 및
상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130) 중 어느 한쪽 발(130)에, 상기 다리 부재(100)의 무게 중 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는, 상기 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance)상태이고, 다른 한 쪽의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 단계(S120);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.The method according to claim 1,
The step of determining the walking state (S100) may include measuring (S110) the weight applied to the feet 130 of each of the pair of leg members 100 of the wearable robot; And
When a weight of a predetermined proportion or more of the weight of the leg member 100 is applied to one of the feet 130 of the feet 130 of each pair of leg members 100 of the wearable robot, A step S120 of determining that the walking state of the member 100 is in a stance state and the walking state of the other leg member 100 is in a swing state;
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 1항에 있어서,
상기 판단하는 단계(S300)는 상기 관절각도(
Figure pat00121
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00122
) 미만인지 판단하는 제 1 관절각도 판단단계(S310);
를 포함하고,
상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(
Figure pat00123
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00124
) 미만인 경우에는, 기설정된 제 1 토크(
Figure pat00125
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 1 제어단계(S410);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.The method according to claim 1,
The step of determining (S300)
Figure pat00121
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00122
(S310);
Lt; / RTI >
The step of controlling (S400)
Figure pat00123
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00124
), The predetermined first torque (
Figure pat00125
(S410) for controlling the driving unit (300) to apply the driving force to the joint (200);
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 4항에 있어서,
상기 판단하는 단계(S300)는 상기 관절각도(
Figure pat00126
)가 기설정된 제 1 기준각도(
Figure pat00127
) 이상인 경우에는, 상기 관절각도(
Figure pat00128
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00129
)를 초과하는지 판단하는 제 2 관절각도 판단단계(S320);
를 포함하고,
상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(
Figure pat00130
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00131
)를 초과하는 경우에는, 기설정된 제 2 토크(
Figure pat00132
)를 상기 관절(200)에 가하도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 2 제어단계(S420);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.5. The method of claim 4,
The step of determining (S300)
Figure pat00126
Is set at a predetermined first reference angle (
Figure pat00127
), The joint angle (
Figure pat00128
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00129
A second joint angle determining step (S320) for determining whether the second joint angle is greater than the second joint angle;
Lt; / RTI >
The step of controlling (S400)
Figure pat00130
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00131
), The predetermined second torque (
Figure pat00132
(S420) for controlling the driving unit (300) to apply the driving force to the joint (200);
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 5항에 있어서,
상기 제어하는 단계(S400)는 상기 관절각도(
Figure pat00133
)가 기설정된 제 2 기준각도(
Figure pat00134
) 이하인 경우에는, 상기 관절(200)에 토크를 가하지 않도록 상기 구동부(300)를 제어하는 제 3 제어단계(S430);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.6. The method of claim 5,
The step of controlling (S400)
Figure pat00133
Is set to a predetermined second reference angle (
Figure pat00134
A third control step (S430) of controlling the driving unit (300) so as not to apply torque to the joint (200);
Wherein the walking robot is a walking robot. 제 1항에 있어서,
상기 관절각도(
Figure pat00135
)는 종아리부(110)를 기준으로 허벅지부(120)의 연장선까지의 무릎관절(210)의 각도인 무릎 관절각도(
Figure pat00136
) 및 상기 허벅지부(120)를 기준으로 상기 종아리부(110)의 평행선까지의 힙 관절(220)의 각도인 힙 관절각도(
Figure pat00137
)를 포함하고,
상기 제 1 기준각도(
Figure pat00138
)는 기설정된 제 1 무릎관절 기준각도(
Figure pat00139
) 및 기설정된 제 1 힙 관절 기준각도(
Figure pat00140
)를 포함하고,
상기 제 2 기준각도(
Figure pat00141
)는 기설정된 제 2 무릎관절 기준각도(
Figure pat00142
) 및 기설정된 제 2 힙 관절 기준각도(
Figure pat00143
)를 포함하고,
관절토크(
Figure pat00144
)는 상기 무릎관절(210)에 가해지는 무릎관절토크(
Figure pat00145
) 및 상기 힙 관절(220)에 가해지는 힙 관절토크(
Figure pat00146
)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어방법.The method according to claim 1,
The joint angle (
Figure pat00135
Is an angle of the knee joint 210 which is an angle of the knee joint 210 to an extension line of the thigh 120 based on the calf portion 110
Figure pat00136
) And a hip joint angle (an angle of the hip joint 220 to the parallel line of the calf portion 110 with respect to the thigh portion 120)
Figure pat00137
),
The first reference angle (
Figure pat00138
) Is a predetermined first knee joint reference angle (
Figure pat00139
) And a predetermined first hip joint reference angle (
Figure pat00140
),
The second reference angle (
Figure pat00141
) Is a predetermined second knee joint reference angle (
Figure pat00142
) And a predetermined second hip joint reference angle (
Figure pat00143
),
Joint Torque
Figure pat00144
Is a knee joint torque applied to the knee joint 210
Figure pat00145
And the hip joint torque applied to the hip joint 220
Figure pat00146
) Of the robot (1). 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 착용형 로봇의 보행제어방법이 저장된 저장매체.A storage medium storing a walk control method for a wearable robot according to any one of claims 1 to 7. 한 쌍의 다리 부재(100);
상기 한 쌍의 다리 부재(100)에 각각 형성된 관절(200);
상기 관절(200)에 장착되어, 상기 한 쌍의 다리 부재(100)를 구동시키는 구동부(300);
상기 관절(200)에 장착되어, 상기 관절(200)의 각도인 관절각도(
Figure pat00147
) 및 상기 관절(200)에 가해지는 토크인 관절토크(
Figure pat00148
)를 측정하는 센서부(400); 및
상기 센서부(400)에서 측정된 상기 관절각도(
Figure pat00149
) 및 상기 관절토크(
Figure pat00150
)를 기준으로, 제 8항의 저장매체(600)에 저장된 착용형 로봇의 보행제어방법에 따라, 상기 구동부(300)를 제어하는 제어부(500);
를 포함하는 착용형 로봇의 보행제어장치.A pair of leg members (100);
A joint 200 formed on each of the pair of leg members 100;
A driving unit 300 mounted on the joint 200 to drive the pair of leg members 100;
The joint 200 is attached to the joint 200,
Figure pat00147
And a joint torque (torque) applied to the joint 200
Figure pat00148
A sensor unit 400 for measuring the temperature of the fluid; And
The joint angle measured by the sensor unit 400
Figure pat00149
) And the joint torque (
Figure pat00150
A control unit (500) for controlling the driving unit (300) according to a walking control method of a wearable robot stored in the storage medium (600) according to claim 8;
And the walking control unit of the wearable robot. 제 9항에 있어서,
상기 다리 부재(100)는
복수 개의 종아리부(110);
복수 개의 허벅지부(120);
상기 종아리부(110)의 일단에 각각 장착되는 발(130); 및
상기 발(130)에 장착되어 상기 착용형 로봇의 한 쌍의 다리 부재(100) 각각의 발(130)에 가해지는 무게를 측정하고, 한 쌍의 다리 부재(100)의 발(130) 중 어느 한쪽 발(130)에 기설정된 비율 이상의 무게가 가해지는 경우에는 상기 다리 부재(100)의 보행상태가 입각(stance)상태이고, 다른 한 쪽의 다리 부재(100)의 보행상태가 유각(swing) 상태인 것으로 판단하는 보행단계 판단부(140);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어장치.10. The method of claim 9,
The leg members (100)
A plurality of calf portions (110);
A plurality of thighs 120;
A foot 130 mounted on one end of the calf portion 110, respectively; And
The weights of the feet 130 of the pair of leg members 100 mounted on the feet 130 are measured and the weight of the feet 130 of the pair of leg members 100 is measured When the leg member 100 is in a stance state and the other leg member 100 is in a swing state when a weight equal to or greater than a predetermined ratio is applied to one leg 130, A walking step determination unit (140) for determining that the vehicle is in a state of being in a traveling state;
And a controller for controlling the walking robot. 제 10항에 있어서,
상기 관절(200)은 상기 종아리부(110)와 상기 허벅지부(120)를 회전가능하게 연결하는 무릎관절(210) 및 상기 허벅지부(120)와 몸체부를 회전가능하게 연결하는 힙 관절(220)을 포함하고,
상기 구동부(300)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎구동부(310) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 구동부(320)를 포함하고,
상기 센서부(400)는 상기 무릎관절(210)에 장착되는 무릎센서부(410) 및 상기 힙 관절(220)에 장착되는 힙 센서부(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 로봇의 보행제어장치.11. The method of claim 10,
The joint 200 includes a knee joint 210 for rotatably connecting the calf portion 110 and the thigh portion 120 and a hip joint 220 for rotatably connecting the body portion with the thigh portion 120. [ / RTI >
The driving unit 300 includes a knee driving unit 310 mounted on the knee joint 210 and a heap driving unit 320 mounted on the hip joint 220,
The sensor unit 400 includes a knee sensor unit 410 mounted on the knee joint 210 and a heap sensor unit 420 mounted on the hip joint 220. [ Control device.
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