KR100835354B1

KR100835354B1 - 보행로봇 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR100835354B1
Application number: KR1020060063091A
Authority: KR
Inventors: 김현규; 노경식; 권웅
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-06-04
Also published as: EP1876089B1; EP1876089A3; EP1876089A2; US20080009971A1; KR20080004286A; JP2008012657A

Abstract

본 발명은 보행로봇 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇의 보행 시 에너지 효율을 높이기 위해 로봇의 보행상태에 따라 로봇의 보행에 관여하는 구동부의 강성을 조절하고 로봇의 고유주파수에 매칭되도록 보행패턴을 생성하고 그와 연동하여 구동부의 강성을 조절하는 보행로봇 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

고효율의 보행을 위해 본 발명의 보행로봇은 복수의 다리를 갖는 보행로봇에 있어서, 상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리를 구동하는 구동부와; 상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리의 구동상태를 검출하는 검출부와; 미리 설정되는 보행패턴 제어인자를 이용하여 보행패턴을 생성하는 보행패턴 생성부와; 상기 보행패턴 생성부에서 생성된 보행패턴에 따라 구동되는 상기 복수의 다리 각각의 구동상태에 연동하여 상기 구동부의 강성(stiffness)을 조절하는 강성조절부를 포함한다.

Description

보행로봇 및 그의 제어방법{Walking robot and control method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예인 보행로봇의 다리부분 및 구동부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예인 보행로봇의 개략적인 제어블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 보행패턴 생성부의 일 실시예인 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 강성조절을 위해 구분된 보행 시 각 다리의 구동상태를 도시한 도면이다.

도 5는 보행패턴에 따른 각 다리의 구동상태와 강성(stiffness) 조절패턴의 일 예를 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명에 따른 일 실시예인 보행로봇의 제어방법의 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10a~b, 12a~b : 대퇴관절 구동부 14a~b : 무릎관절 구동부

16a~b : 발목관절 구동부 18 : 허리관절부

20 : 뉴럴 오실레이터 25 : 강성조절부

45 : 검출부 50 : 제어부

일반적으로, 전기적 또는 자기적인 작용을 이용하여 인간의 동작과 닮은 운동을 행하는 기계 장치를 「로봇」이라고 한다. 로봇의 어원은 슬라브어의 ROBOTA(노예 기계)에서 유래한다고 전해지고 있다. 우리 나라에서는 로봇이 보급되기 시작한 것은 1960년대 말부터인데, 그 대부분은 공장에 있어서의 생산 작업의 자동화·무인화 등을 목적으로 한 매니퓰레이터나 반송 로봇 등의 산업용 로봇(industrial robot)이었다.

최근에는 인간이나 원숭이 등의 2족 직립 보행을 행하는 동물의 신체 메카니즘과 동작을 모방한 보행 로봇에 관한 연구 개발이 진전되어 실용화로의 기대도 높아져 오고 있다. 2족 직립에 의한 보행은 크롤러식이나, 4족 또는 6족식 등에 비해 불안정하고 자세 제어나 보행 제어가 어려워지지만, 고르지 못한 지면이나 장해물 등 작업 경로상에 요철이 있는 보행면이나, 계단과 사다리의 승강 등 불연속적인 보행면에 대응할 수 있는 등, 유연한 이동 작업을 실현할 수 있다는 점에서 우수하 다.

이러한 2족 보행의 경우 보폭, 보속 및 보행방향 등을 미리 설정하면 그에 따라 각 다리의 보행패턴을 생성하고 그 보행패턴에 따른 각 다리의 궤적에 맞게 각 관절에 마련된 구동모터를 제어한다.

즉, 원하는 보폭, 보속 등을 설정하면 그에 맞는 보행패턴이 생성되고 그 보행패턴에 따라 각 다리의 보행궤적이 산출된다. 산출된 보행궤적은 역 운동방정식을 통해 각 다리의 관절부의 위치 등이 계산되어 각 구동부의 현위치와 목표위치에 따라 각 구동부의 제어량이 산출된다. 이렇게 산출된 제어량에 따라 각 다리에 마련된 구동부를 제어하여 2족 보행이 이루어지게 된다.

이러한 2족 보행은 산출된 보행궤적에 각 다리가 추종하도록 하는 서보(servo) 형태의 제어로 이루어진다. 따라서 보행 시 보행패턴에 따른 궤적에 각 다리의 위치가 정확히 추종하는지를 검출하고 이탈하는 경우 서보토크를 조절하여 즉, 구동부에 전달되는 제어량에 이탈하는 위치만큼의 토크을 조절하여 다리가 보행궤적을 정확히 추종하도록 제어하게 된다.

위에서 설명한 2족 보행을 포함하여 종래의 보행제어방식은 보행이 이루어지는 매 순간마다의 보행궤적을 계산하고 그 보행궤적과 각 다리의 위치와의 오차를 산출하여 보행궤적에 추종하도록 서보 제어함에 따라 제어가 거의 연속적으로 이루어져 소비전력이 매우 커진다는 문제점이 있다.

또한, 구동부의 연속적인 제어에 따라 보행로봇의 고유주파수가 높아져 인간의 자연스러운 보행방식과 차이가 발생하여 효율적인 보행이 이루어지지 않는 문제 점이 있다.

또한, 종래에는 보행로봇이 갖는 고유주파수와는 무관하게 미리 설정되는 보폭, 보속 등에 의해 보행패턴을 생성하여 에너지 소비가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보행로봇의 고유주파수에 맞는 보행패턴을 생성하고 그에 연동하여 다리를 구동하는 구동부의 강성을 조절함으로써 에너지 효율이 높은 보행이 가능한 보행로봇 및 그의 제어방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보행로봇은 복수의 다리를 갖는 보행로봇에 있어서, 상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리를 구동하는 구동부와; 상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리의 구동상태를 검출하는 검출부와; 미리 설정되는 보행패턴 제어인자를 이용하여 보행패턴을 생성하는 보행패턴 생성부와; 상기 보행패턴 생성부에서 생성된 보행패턴에 따라 구동되는 상기 복수의 다리 각각의 구동상태에 연동하여 상기 구동부의 강성(stiffness)을 조절하는 강성조절부를 포함한다.

또한, 상기 강성조절부는 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 바닥부분의 변위(z축상 거리)와 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 끝부분의 변위(x축상 거리)를 이용하여 상기 구동부의 강성(stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성조절부는 상기 보행패턴생성부에서 생성된 보행패턴에서 각 다리의 z축상의 거리와 x축상의 거리를 기초로 하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 다리의 구동상태는 보행로봇의 하중을 지지하는 무게지지단계와 다리가 지면으로부터 일정 높이까지 상승하는 발돋움단계와 이 후 다리가 진자와 유사한 운동을 하는 스윙단계와 다리가 지면으로 착지하는 착지단계로 구분되고, 상기 강성조절부는 상기 각 단계마다 상기 구동부의 강성(stiffness)을 변경하여 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성조절부는 상기 스윙단계와 착지단계에서의 상기 구동부의 강성을 상기 무게지지단계와 발돋움단계에서의 상기 구동부의 강성(stiffness)보다 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보행패턴 생성부는 두 개의 뉴런 모델의 연동에 의해 진동패턴을 생성하는 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)이고, 상기 뉴럴 오실레이터는 상기 각 다리의 구동상태의 피드백을 통해 상기 보행로봇의 고유주파수와 유사한 보행패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성조절부는 상기 보행패턴 생성부에서 생성되는 보행패턴에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고, 상기 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴에 따라 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보행로봇의 제어방법은 복수의 다리와 각 다리를 구동하는 구동부를 포함하는 보행로봇에 있어서, 미리 설정되는 보행패턴 제어인자를 이용하여 상기 각 다리를 구동하는 보행패턴을 보행패턴을 생성하고; 상기 보행패턴에 따라 구동되는 상기 다리의 구동상태에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하고; 상기 보행패턴과 상기 조절된 각 다리의 강성(stiffness)에 따라 상기 각 다리의 구동 제어량을 산출하고 그에 따라 각 다리를 제어하는 과정을 포함한다.

또한, 상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 다리의 구동상태는 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 바닥부분의 변위(z축상 거리)와 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 끝부분의 변위(x축상 거리)이고, 상기 z축상의 거리와 x축상의 거리를 이용하여 상기 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성(stiffness) 조절과정에서, 상기 보행패턴 생성과정에서 생성된 보행패턴에서의 각 다리의 z축상의 거리와 x축상의 거리를 기초로 하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고, 이를 이용하여 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 생성된 보행패턴에서 각 다리의 구동상태는 보행로봇의 하중을 지지하는 무게지지단계와 다리가 지면으로부터 일정 높이까지 상승하는 발돋움단계와 이 후 다리가 진자와 유사한 운동을 하는 스윙단계와 다리가 지면으로 착지하는 착지단계로 구분되고, 상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 각 단계마다 상기 구동부의 강성(stiffness)을 변경하여 적용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 스윙단계와 착지단계에서의 상기 구동부의 강성을 상기 무게지지단계와 발돋움단계에서의 상기 구동부의 강성(stiffness)보다 완화하여 낮게 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보행패턴 생성과정에서 보행패턴을 생성함에 있어서, 두 개의 뉴런 모델의 연동에 의해 진동패턴을 생성하는 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)를 이용하고, 상기 뉴럴 오실레이터에 각 다리의 구동상태를 피드백하여 상기 보행로봇의 고유주파수와 유사한 보행패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 생성된 보행패턴에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고, 상기 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴에 따라 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 본 발명에 따른 일 실시예인 보행로봇의 다리부분 및 구동부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1의 보행로봇의 다리부분 및 구동부는 허리관절부(18)를 통해 상체부분(미도시)으로 연결된다. 대퇴관절 구동부(10a~b, 12a~b)는 각 다리의 선회방향, x축 방향, z축 방향의 이동을 조절한다. 예를 들어 선회방향을 조절하는 구동부(10a~b)를 구동하여 보행로봇의 보행방향을 조절할 수 있다. 다리부분은 그 외에도 무릎관절 구동부(14a~b)와 발목관절 구동부(16a~b)를 통해 보행 시 각 다리의 위치를 조절하게 된다.

이상의 각 관절부의 구동부는 제어부(50)의 제어에 따라 구동량이 조절되는데 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 보행로봇의 보행과정을 이하에서 설명한다. 원하는 보폭, 보속, 보행방향 등을 결정하는 제어인자가 설정되면 보행패턴 생성부(20)는 그에 대응하는 보행패턴을 생성하고 생성된 보행패턴에 대응하는 일정 주파수를 가진 위상신호를 출력하게 된다. 보행패턴의 생성은 보행의 초기 뿐만아니라 보행 중에도 실시간으로 생성될 수 있고 그에 따라 일정 주파수를 가진 위상신호가 출력된다. 출력된 위상신호는 각 다리의 구동상태를 나타내는 것으로 여러 가지 다리의 구동을 조절하는 신호인데 일 예로 보행패턴에 따른 보행로봇의 무게중심을 기준으로 각 다리의 바닥부분의 변위(z축상의 거리)와 보행로봇의 무게중심을 기준으로 각 다리의 끝부분의 변위(x축상의 거리)를 나타내는 위상신호일 수도 있다. 또한, 보행패턴 생성부(20)는 각 구동부의 구동량 등이 피드백되어 출력되는 위상신호를 조정하여 보행로봇의 고유주파수에 맞도록 보행패턴을 생성할 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 다른 부분에서 상세히 설명하도록 한다.

보행패턴 생성부(20)에서 보행패턴이 생성되면 생성된 보행패턴은 강성조절부(25)로 입력되고 보행패턴에 따른 각 다리의 구동상태에 따라 강성(stiffness)이 조절되게 된다. 종래에는 보행궤적에 정확히 추종하기 위해서 높은 강성(stiffness)을 유지함에 따라 에너지 소비가 커지는 문제가 있었다. 즉, 보행궤적을 엄밀하게 추종하기 위해서는 다리의 위치와 보행궤적사이의 허용 가능한 차이를 매우 작게 설정하여야 하므로 그 차이를 회복하기 위해 강한 힘을 구동부(구동모터부(40))에 인가하게 된다. 따라서 구동모터부(40)의 구동은 목표 보행궤적의 상하를 높은 주파수로 유동하게 된다. 이러한 상태는 다리의 관절부에 높은 탄성의 용수철을 마련한 것과 같은 원리로 후크의 법칙에 따라 용수철을 변형하는데 강한 힘이 필요하므로 관절부가 힘의 평형이 이루어지는 위치를 유지할 가능성이 크고 변형이 이루어지더라도 미세한 범위에서 빠르게 진동하게 된다. 이러한 상태를 강성(stiffness)이 높은 상태라고 보통 표현하는데 종래의 보행방식은 보행이 이루어지는 동안 보행궤적의 엄밀한 추종을 위해 높은 강성을 유지하여 에너지 소비가 큰 문제가 있다.

인간의 보행은 이러한 방식과는 많은 차이가 있는데 보행 시 일정한 상태에서만 강성을 높게 유지하고 그 이외의 상태에서는 강성을 완화하여 중력 및 관성의 평형이 이루어지도록 하여 자연스럽고 효율이 높은 보행을 하게 된다.

예를 들어 한쪽다리가 움직이는 동안 다른 쪽 다리는 보행로봇 내지는 사람의 하중(무게)을 지지하고 있어야 하는데 이러한 무게지지단계에서는 높은 강성을 유지하여야 한다. 또한, 발돋움이 끝나고 무릎관절을 기준으로 종아리부분이 진자와 같이 스윙(swing)하는 단계에서는 중력과 관성에 의한 평형상태에서도 보행궤적을 크게 이탈하지 않으므로 강성을 약하게 해도 무방할 것이다. 이렇게 본 발명은 보행 시 각 다리의 구동상태에 따라 강성을 조절하여 구동모터의 서보제어량을 줄임으로써 고효율의 보행이 가능하게 된다.

보행패턴에 따른 각 다리의 구동상태에 대응한 강성의 조절은 여러 가지 형태로 이루어질 수 있는데 일 예로 보행단계를 4단계(그 이상 또는 그 이하로 나누는 것도 물론 가능하다.)로 나누고 각 단계마다 실험(이러한 실험과정은 일종의 튜닝과정으로 각 로봇의 스펙에 따라 조정하는 것이 바람직할 것이다.)을 통해 최적 의 강성을 산출하여 각 단계마다 일정한 강성을 부여하는 양자화(quantization)된 제어방식이 있을 수 있다.

도 4는 단계별 강성제어방식을 나타내는 도면으로 아래로부터 오른발이 보행 상태일 경우 왼발은 하중을 지지하는 무게지지단계에 있어야 한다. 이 경우에는 하중을 지지하여야 하므로 높은 강성을 유지하여야 하고 발돋움 단계는 움직이는 다리의 초기궤적을 그리는 단계이므로 이후의 강성을 완화하더라도 본래의 보행궤적을 유지하도록 하기 위해 아주 높은 강성을 유지할 필요가 있다. 이후 스윙단계나 착지단계는 중력과 관성에 의한 보행을 하더라도 크게 문제가 되지 않으므로 강성을 낮거나 아주 낮게 유지해도 무방하다. 도 4는 강성조절의 일 예를 표시한 것으로 무게지지단계에서의 강성을 발돋움 단계에서의 강성보다 같거나 높게 설정할 수도 있다. 스윙단계나 착지단계에서도 마찬가지이다.

다른 일 예로는 보행패턴에 따라 각 다리의 보행궤적이 산출되게 되는데 그 보행궤적 중 x축 또는 z축의 거리를 이용하여 강성을 연속적으로 변경하는 제어방식이 있을 수 있다. 이러한 방식은 보행패턴에 대응하여 강성조절패턴을 산출하고 그에 따라 연속적으로 구동부의 강성을 조절하게 된다. 위에 예시한 단계별 제어방식보다는 에너지 효율을 높일 수 있겠지만 제어과정이 복잡한 단점이 있을 수 있다. 도 5는 보행패턴에 따른 x축 및 z축의 거리를 이용하여 강성조절패턴을 생성하고 생성된 강성조절패턴을 이용하여 연속적으로 구동부의 강성을 조절하는 방식에서 각각의 시간에 따른 제어량의 그래프를 나타낸 것이다. 여러 가지 강성조절패턴이 있을 수 있으나 도 5에 표시된 강성조절패턴은 x축상의 거리를 고려하여 주로 z 축상의 거리에 반비례하도록 생성된 것이다. 예시된 강성조절패턴은 실험(이러한 실험과정은 일종의 튜닝과정으로 각 로봇의 스펙에 따라 조정하는 것이 바람직할 것이다.)을 통해 산출한 것으로 로봇의 스펙에 따라 다양하게 산출될 수 있음은 물론이다.

제어부(50)는 생성된 보행패턴과 그에 따라 강성조절부(25)에서 조절된 강성을 입력받아 보행궤적을 산출하고 역 운동방정식을 계산하여 각 관절부의 구동모터부(40)의 구동량을 산출한다. 산출된 구동량에 따라 구동모터 드라이버(30)에 제어신호를 인가하고 구동모터 드라이버(30)는 그에 따라 구동모터부(40)을 구동하게 된다. 검출부(45)는 구동모터부(40)의 상태 즉, 구동모터의 위치 및 구동모터에 인가되는 구동토크 등을 검출하여 보행패턴 생성부(20)로 피드백하여 보행패턴에 따른 위상신호를 조정하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 보행패턴 생성부(20)의 일 실시예인 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)를 도시한 도면이다. 도 3의 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)는 두 개의 모델링된 뉴런을 포함하고 각 뉴런 자체의 inhibition(B)과 뉴런간 상호 inhibition(A)를 통해 보행로봇의 고유주파수에 인입(entrainment)하게 된다. 이러한 고유주파수의 인입의 범위는 그리 크지 않으므로 인간의 자연스러운 보행의 고유주파수에 맞는 보행패턴을 형성하기 위해서는 보행로봇의 고유주파수를 낮게 유지할 필요가 있다. 본래 인간의 자연스러운 보행 시 고유주파수가 크지 않으나 종래의 보행방식은 높은 강성을 유지하므로 고유주파수가 높게 형성된다. 이렇게 고유주파수가 높게 형성되면 보행 시 에너지 효율이 좋지 않게 된다.

하지만 본 발명과 같이 보행 시 강성을 적절히 조절하게 되면 고유주파수가 낮아지게 되고 뉴럴 오실레이터의 인입이 가능하게 되어 자연스러운 보행패턴이 형성되고 에너지 효율도 높아지게 된다. 뉴럴 오실레이터에 대한 자세한 설명은 인용문헌(M. Willianmson, "Neural control of rhythmic arm movements" Neural Networks, vol, 11, no. 7`8, pp. 1379-1394, 1988)로 대치한다.

본 발명은 뉴럴 오실레이터를 보행에 적용한 것으로 강성조절과정과 함께 자연스러운 보행 시의 고유주파수에 맞는 보행패턴을 형성하므로 고효율의 보행이 가능한 장점이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 일 실시예인 보행로봇의 제어방법의 흐름도이다. 보행로봇이 원하는 대로 보행하도록 하기 위해 보폭, 보속, 보행방향 등을 설정하여 입력한다.(S610단계) CPG(Central Pattern Generator : neural oscillator)를 통해 S610단계의 제어인자(보폭 등)와 구동부의 구동상태(위치 등)의 피드백을 통해 보행로봇의 고유주파수에 맞는(match)되는 보행패턴을 생성한다.(S620단계) 강성조절부(25)는 생성된 보행패턴에 따라 강성조절패턴을 생성한다.(S630단계) 생성된 보행패턴과 강성조절패턴은 제어부(50)로 입력되고 역 운동학을 통해 각 관절부의 구동모터의 제어량을 산출하게 된다.(S640단계) 산출된 제어량에 따라 각 관절부의 구동모터의 구동토크를 강성조절패턴을 고려하여 산출하게 된다.(S650단계) 이를 통해 보행상태에 대응하여 구동부의 강성이 조절되게 된다. 검출부(45)는 각 구동모터의 구동토크와 위치를 피드백하여 고유주파수에 맞는 보행패턴이 형성되도록 즉, 인입(entrainment)이 일어나도록 CPG에 데이터를 피드백한다.(S660단계)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 자연스러운 보행에 가까운 고효율의 보행이 가능한 효과가 있다.

또한, 보행로봇의 고유주파수에 맞는 보행패턴을 형성하여 보행하므로 에너지 효율이 높은 보행이 가능한 효과가 있다.

또한, 보행 시 구동부의 강성을 조절하여 로봇의 고유주파수를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수의 다리를 갖는 보행로봇에 있어서,

상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리를 구동하는 구동부와;

상기 복수의 다리 각각에 마련되어 각 다리의 구동상태를 검출하는 검출부와;

미리 설정되는 보행패턴 제어인자와 상기 각 다리의 구동상태의 피드백을 통해 상기 보행로봇의 고유주파수에 매칭되는 보행패턴을 생성하는 보행패턴 생성부와;

상기 보행패턴 생성부에서 생성된 보행패턴에 따라 구동되는 상기 복수의 다리 각각의 구동상태에 연동하여 상기 구동부의 강성(stiffness)을 조절하는 강성조절부를 포함하는 보행로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 강성조절부는 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 바닥부분의 변위(z축상 거리)와 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 끝부분의 변위(x축상 거리)를 이용하여 상기 구동부의 강성(stiffness)을 조절하는 것이 특징인 보행로봇.
제 2 항에 있어서,

상기 강성조절부는 상기 보행패턴생성부에서 생성된 보행패턴에서 각 다리의 z축상의 거리와 x축상의 거리를 기초로 하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하는 것이 특징인 보행로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 각 다리의 구동상태는 보행로봇의 하중을 지지하는 무게지지단계와 다리가 지면으로부터 일정 높이까지 상승하는 발돋움단계와 이후 다리가 진자와 유사한 운동을 하는 스윙단계와 다리가 지면으로 착지하는 착지단계로 구분되고,

상기 강성조절부는 상기 각 단계마다 상기 구동부의 강성(stiffness)을 변경하여 적용하는 것이 특징인 보행로봇.
제 4 항에 있어서,

상기 강성조절부는 상기 스윙단계와 착지단계에서의 상기 구동부의 강성을 상기 무게지지단계와 발돋움단계에서의 상기 구동부의 강성(stiffness)보다 낮게 설정하는 것이 특징인 보행로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 보행패턴 생성부는 두 개의 뉴런 모델의 연동에 의해 진동패턴을 생성하는 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)인 것이 특징인 보행로봇.
제 1 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 강성조절부는 상기 보행패턴 생성부에서 생성되는 보행패턴에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고,

상기 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴에 따라 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것이 특징인 보행로봇.
복수의 다리와 각 다리를 구동하는 구동부를 포함하는 보행로봇에 있어서,

미리 설정되는 보행패턴 제어인자와 상기 각 다리의 구동상태의 피드백을 통해 상기 보행로봇의 고유주파수에 매칭되는 보행패턴을 생성하고;

상기 보행패턴에 따라 구동되는 상기 다리의 구동상태에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하고;

상기 보행패턴과 상기 조절된 각 다리의 강성(stiffness)에 따라 상기 각 다리의 구동 제어량을 산출하고 그에 따라 각 다리를 제어하는 과정을 포함하는 보행로봇의 제어방법.
제 8 항에 있어서,

상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 다리의 구동상태는 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 바닥부분의 변위(z축상 거리)와 상기 보행로봇의 무게중심을 기준으로 상기 다리의 끝부분의 변위(x축상 거리)이고,

상기 z축상의 거리와 x축상의 거리를 이용하여 상기 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.
제 9 항에 있어서,

상기 강성(stiffness) 조절과정에서, 상기 보행패턴 생성과정에서 생성된 보행패턴에서의 각 다리의 z축상의 거리와 x축상의 거리를 기초로 하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고, 이를 이용하여 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.
제 8 항에 있어서,

상기 생성된 보행패턴에서 각 다리의 구동상태는 보행로봇의 하중을 지지하는 무게지지단계와 다리가 지면으로부터 일정 높이까지 상승하는 발돋움단계와 이 후 다리가 진자와 유사한 운동을 하는 스윙단계와 다리가 지면으로 착지하는 착지단계로 구분되고,

상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 각 단계마다 상기 구동부의 강성(stiffness)을 변경하여 적용하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.
제 11 항에 있어서,

상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 스윙단계와 착지단계에서의 상기 구동부의 강성을 상기 무게지지단계와 발돋움단계에서의 상기 구동부의 강 성(stiffness)보다 완화하여 낮게 조절하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.
제 8 항에 있어서,

상기 보행패턴 생성과정에서 보행패턴을 생성함에 있어서, 두 개의 뉴런 모델의 연동에 의해 진동패턴을 생성하는 뉴럴 오실레이터(neural oscillator)를 이용하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.
제 8 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 강성(stiffness) 조절과정에서 상기 생성된 보행패턴에 연동하여 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴을 생성하고,

상기 각 다리의 강성(stiffness) 조절패턴에 따라 각 다리의 강성(stiffness)을 조절하는 것이 특징인 보행로봇의 제어방법.