KR101487782B1 - 로봇 및 그 균형 제어방법 - Google Patents

로봇 및 그 균형 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이족 보행 로봇이 2D 공간상에서 리미트 사이클을 이용하여 좌우 균형을 잡기 위한 로봇 및 그 균형 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 FSM 기반의 이족 로봇이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위하여 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 균형을 잡을 수 있는 제어각을 설정하고, 이 제어각을 사인 함수(sinusoidal function)로 제어하여 제어각과 제어각속도의 관계가 리미트 사이클 내에서 안정적인 폐루프를 형성하도록 함으로서 이족 로봇은 지지하는 발을 바꾸면서 균형을 잡게 되며 이로써 넘어지지 않고 안정된 보행을 이룰 수 있게 된다.

Description

로봇 및 그 균형 제어방법{ROBOT AND METHOD FOR CONTROLLING BALANCING THE SAME}
본 발명은 로봇 및 그 균형 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이족 보행 로봇이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위한 로봇 및 그 균형 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기적 또는 자기적인 작용을 이용하여 인간의 동작과 닮은 운동을 행하는 기계장치를 로봇이라고 한다. 초기의 로봇은 생산 현장에서의 작업 자동화ㆍ무인화 등을 목적으로 한 매니퓰레이터나 반송 로봇 등의 산업용 로봇으로 인간을 대신하여 위험한 작업이나 단순한 반복 작업, 큰 힘을 필요로 하는 작업을 수행하였으나, 최근에는 인간과 유사한 관절체계를 가지고 인간의 작업 및 생활공간에서 인간과 공존하며 두 발로 걸을 수 있는 이족 보행 로봇의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이족 로봇의 보행 제어방법은 위치 기반의 ZMP(Zero Moment Point) 제어방식과 토크 기반의 FSM(Finite State Machine) 제어방식을 들 수 있다. 이 중에서 FSM 제어방식은 보행 제어방법에서 ZMP 제어를 이용하지 않고 토크 제어를 이용하는 모 든 방식을 의미하는 것으로, 이족 로봇의 제한된 동작 상태(State)를 미리 정의해 두고(Finite State), 보행 시 제한된 동작 상태(State)를 순차적으로 변화시켜 적절히 보행하는 방식이다.
이러한 FSM 기반의 이족 로봇은 2D 공간상에 균형을 잡기 위하여 리미트 사이클(limit cycle)을 적용한다. 리미트 사이클은 2D 공간상에서 시간에 따라 폐루프를 형성하는 궤적 거동을 의미하는 것으로, 시간이 무한대로 진행이 될 때 시간에 따른 함수의 값은 임의의 경로를 생성하게 되는데, 그 경로가 폐루프(closed loop)를 형성하면서 시간이 무한대로 진행될 때까지도 폐루프를 형성할 때 이를 리미트 사이클(limit cycle)이라 한다(도 1 참조).
리미트 사이클은 안정(stable) 영역과 불안정(unstable) 영역으로 나뉘어 비선형 제어(nonlinear control)를 수행하는데, 경로 생성이 폐루프를 형성할 때 규칙적인 폐루프 범위 내에 들어오면 안정(stable) 영역, 규칙적인 폐루프 범위에 들어오지 않고 나선형으로 발산하거나 한 점에 수렴하게 되면 불안정(unstable) 영역이라고 정의한다.
그러나, 리미트 사이클의 폐루프에서 루프 경향이 수렴, 발산하면 불안정하게 되고, 폐루프 모양이 매끄럽지 못한 경우가 많으므로 리미트 사이클의 정의를 이족 로봇에 적용하기 위해서는 제어각과 FSM의 상태(State) 변화를 고려한 함수 선정을 해야 한다.
본 발명은 FSM 기반의 이족 로봇이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위하여 리미트 사이클(limit cycle)을 적용하는 로봇 및 그 균형 제어방법을 제시하고자 한다.
이를 위해 본 발명의 실시예는 로봇의 균형을 잡기 위한 제어각을 설정하고; 상기 설정된 제어각을 사인 함수로 제어하여 리미트 사이클 내에서 상기 로봇의 균형을 잡는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇은 FSM(Finite State Machine) 기반의 이족 보행 로봇인 것을 특징으로 한다.
상기 제어각은 상기 FSM의 상태(State)에 따라 이동하는 상기 로봇의 무게 중심을 고려하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 FSM의 상태(State)는 양발 지지(DS), 오른발 지지[SS(R)], 왼발 지지[SS(L)] 상태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각은 상기 로봇이 지면과 접촉되는 점에서 구성되어 상기 로봇의 발목을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각은 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하도록 상기 발목의 각도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각은 상기 지면과 수직인 벡터와 상기 로봇의 무게 중심까지의 벡터 사이의 각으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 것은, 상기 FSM의 상태(State)에 따라 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 것은, 상기 제어각과 상기 제어각의 미분 성분인 제어각속도의 관계가 2D 공간상에서 안정된 폐루프의 상기 리미트 사이클을 형성하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각과 제어각속도는 상기 FSM의 상태(State)가 양발 지지(DS) 상태일 때 최대가 되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어각과 제어각속도는 상기 FSM의 상태(State)가 한발 지지(SS) 상태일 때 최소가 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 상기 폐루프를 원형에 가깝게 형성하도록 상기 제어각에 대하여 상기 리미트 사이클을 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어함에 따라 상기 로봇의 발목 각도를 상기 리미트 사이클 내에서 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시예는 발목; 상기 발목의 제어각을 설정하는 설정부; 상기 설정된 제어각을 사인 함수로 제어하여 리미트 사이클 내에서 상기 발목의 각도를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 설정부는 상기 로봇의 균형을 잡기 위해 상기 FSM의 상태(State)에 부합하는 상기 제어각을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 FSM의 상태(State)에 따라 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하게 상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어함에 따라 상기 발목의 각도를 상기 리미트 사이클 내에서 제어하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면 FSM 기반의 이족 로봇이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위하여 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 균형을 잡을 수 있는 제어각을 설정하고, 이 제어각을 사인 함수(sinusoidal function)로 제어하여 제어각과 제어각속도의 관계가 리미트 사이클 내에서 안정적인 폐루프를 형성하도록 함으로서 이족 로봇은 지지하는 발을 바꾸면서 균형을 잡게 되며 이로써 넘어지지 않고 안정된 보행을 이룰 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 로봇의 외관 구성도이다.
도 2에서, 본 발명의 실시예에 의한 로봇(10)은 인간과 마찬가지로 두 개의 다리(11R, 11L)에 의해 직립 이동하는 이족 보행 로봇으로, 몸통(12)과, 몸통(12)의 상부에 두 개의 팔(13R, 13L)과 머리(14)를 구비하며, 두 개의 다리(11R, 11L)와 팔(13R, 13L) 선단에는 각각 발(15R, 15L)과 손(16R, 16L)을 구비한다.
참조부호에서, R과 L은 로봇(10)의 오른쪽(Right)과 왼쪽(Left)을 나타내고, COG는 로봇(10)의 무게 중심을 나타낸다.
도 3은 도 2에 나타낸 로봇의 주요 관절 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에서, 두 개의 다리(11R, 11L)는 로봇(10)의 발목, 무릎, 힙에 해당하는 부분이 회전할 수 있도록 발목 관절(17R, 17L), 무릎 관절(18R, 18L), 힙 관절(19R, 19L)을 각각 구비하고, 힙 관절(19R, 19L)은 두 개의 다리(11R, 11L)와 연결되는 몸통(12) 아래의 양 쪽 끝에 위치한다.
각 다리(11R, 11L)의 발목 관절(17R, 17L)은 x축(roll axis)과 y축(pitch axis)으로 움직임이 가능하고, 무릎 관절(18R, 18L)은 y축(pitch axis)으로 움직임이 가능하며, 힙 관절(19R, 19L)은 x축(roll axis)과 y축(pitch axis), z축(yaw axis)으로 움직임이 가능하다.
또한, 두 개의 다리(11R, 11L)에는 힙 관절(19R, 19L)과 무릎 관절(18R, 18L)을 연결하는 상부 링크(20R, 20L)와, 무릎 관절(18R, 18L)과 발목 관절(17R, 17L)을 연결하는 하부 링크(21R, 21L)를 각각 포함하여 각 관절((17R, 17L), (18R, 18L), (19R, 19L))의 움직임에 따라 일정 수준의 자유도를 가지고 보행이 가능하도록 한다.
그리고, 두 개의 다리(11R, 11L)와 연결되는 몸통(12)에는 로봇(10)의 허리에 해당하는 부분이 회전할 수 있도록 허리 관절(23)을 구비하며, 허리 관절(23)은 몸통(12) 아래의 양쪽 끝에 위치한 힙 관절(19R, 19L)을 연결하는 힙 링크(22)의 중심(22G) 위치 즉, 로봇(10)의 무게 중심 위치(COG)와 동일한 축 선상에 위치하여 x축과 y축, z축으로 움직임이 가능하다.
도면에 나타내지는 않았지만, 로봇(10)의 모든 관절((17R, 17L), (18R, 18L), (19R, 19L), 23)은 구동을 위한 엑츄에이터(예를 들어, 모터와 같은 전동장치)를 각각 포함하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정한 제어각을 나타낸 도면으로서, 피치축(y축) 방향과 요축(z축) 방향에 대한 y-z 평면상(2D 공간상)에서 로봇(10)의 몸통(12)과 좌우 다리(11L, 11R)를 나타낸 것으로 인간이 앞으로 보행 시 양쪽 발을 번갈아 가며 걷는 모습을 y-z 평면에서 간략화한 것과 같다.
도 4에서, FSM 기반 로봇(10)의 상태(State)는 양발 지지(DS;Double Support), 오른발 지지[SS(R);Single Support Right], 왼발 지지[SS(L);Single Support Left] 상태의 총 3개로 구성되며, FSM(Finite State Machine)은 상태(State)별로 규칙적으로 반복하는 특성을 갖는다.
FSM 기반 로봇(10)이 균형을 잡을 때에도 리미트 사이클 적용 시 항상 안정(stable) 영역 내로 들어와야 하며, 이는 리미트 사이클의 곡선이 한 점에 수렴하거나 발산하지 않고 항상 폐루프를 형성해야 하는 것이 안정(stable) 영역이라고 정의할 수 있다. 따라서 로봇(10)이 한발(15R 또는 15L)을 딛고 나중에 한발(15L 또는 15R)을 다시 딛을 상황을 반복하게 되면 안정(stable) 영역을 위해서 리미트 사이클은 항상 폐루프를 형성해야 한다.
FSM 기반의 로봇(10)이 리미트 사이클을 적용하여 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위해서 리미트 사이클을 적용하는 균형은 두 발(15R 또는 15L)을 지면과 접촉하여 균형을 잡는 것이 아니고 양발(15R, 15L)을 번갈아 가면서 좌우 균형을 잡는 것이다.
A는 로봇(10)이 2D 공간상에서 균형을 잡을 수 있는 제어각으로, 로봇(10)이 지면과 접촉되는 점(즉, 지지다리의 발바닥)을 기준으로 지면에서 수직인 벡터와 로봇(10)의 무게 중심(COG)까지의 벡터 사이의 각으로 정의하며, A'는 제어각(A)의 미분 성분인 제어각속도를 나타낸다. 이를 리미트 사이클에 적용하면 로봇(10)은 좌우 발(15R 또는 15L)을 바꾸면서 균형을 잡을 수 있게 된다.
한편, 제어각(A)은 지면과 접촉되는 점에서 구성되므로 로봇(10)의 발목 관절(17R, 17L)을 제어하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 균형을 잡기 위한 제어 블록도로서, 설정부(50), 제어부(52), 엑츄에이터(54), 관절각 측정부(56) 및 무게 중심 측정부(58)를 포함하여 구성된다.
설정부(50)는 FSM 기반의 로봇(10)이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡을 수 있도록 로봇(10)이 지면과 접촉된 점에서 지면과 수직인 벡터와 로봇(10)의 무게 중심(COG)까지의 벡터 사이의 각으로 정의되는 제어각(A)을 설정하는 것으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 로봇(10)의 좌우 균형을 잡기 위해 로봇(10)의 상태(State)에 부합하는 제어각(A)을 설정한다.
제어부(52)는 로봇(10)의 상태(State)에 부합하여 설정한 제어각(A)을 사인 함수(sinusoidal function)로 제어하여 제어각(A)과 제어각속도(A')의 관계가 도 7에 도시한 바와 같이, 평면에서 안정(stable)한 원/타원형의 리미트 사이클을 형성하여 FSM 기반의 로봇(10)이 좌우 균형을 잡을 수 있도록 제어한다. 리미트 사이클이 폐루프를 형성하기 위한 다양한 방법 중 하나가 사인 함수(sinusoidal function)를 사용하여 미분 성분과 관계 곡선을 그리면 안정적인 원/타원형의 리미 트 사이클을 형성할 수 있다. 이 리미트 사이클을 로봇(10)의 좌우 균형의 알고리즘으로 사용하게 되면 안정적으로 로봇(10)이 균형을 잡을 수 있게 된다.
제어각(A)을 사인 함수(sinusoidal function)로 제어하는 방법은 아래의 [식 1], [식 2]와 같다.
제어각(A) = Amax × sin(ω × t) ..... [식 1]
제어각속도(A') = Amax × ω × cos(ω × t) ..... [식 2]
여기에서, Amax는 설계값이고, ω는 제어각(A)의 변환 주기(제어주기)이며, t는 시간의 변수이다.
엑츄에이터(54)는 로봇(10)의 상태(State)에 부합하여 설정한 제어각(A)을 제어부(52)에서 사인 함수(sinusoidal function)로 제어를 하면 발목 관절(17R, 17L)의 목표 각도가 리미트 사이클을 이루게 되는데(도 7 참조), 발목 관절(17R, 17L)의 각도가 리미트 사이클을 벗어나지 않도록 제어부(52)의 토크제어신호에 따라 발목 관절(17R, 17L)을 구동한다.
관절각 측정부(56)는 엑츄에이터(54)의 구동에 따라 움직이는 발목 관절(17R, 17L)의 각도를 측정하여 제어부(52)에 전달하는 것으로, 이는 발목 관절(17R, 17L)의 각도가 설정부(50)에서 설정한 제어각(A)을 추종하기 위하여 제어부(52)에 피드백하는 제어 인자이다.
무게 중심 측정부(58)는 로봇(10)의 상태(State)에 따라 변화하는 로봇(10)의 무게 중심(COG)의 위치를 측정하여 제어부(52)에 전달하는 것으로, 이는 무게 중심(COG)의 위치가 설정부(50)에서 설정한 제어각(A)을 추종하기 위하여 제어부(52)에 피드백하는 제어 인자이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정된 제어각과 제어각속도의 관계를 x-y 평면에 나타낸 도면이다.
도 6에서, 양발 지지(DS) 상태일 때는 제어각(A)과 제어각속도(A')가 최대가 되고, 한발 지지[SS(R) 또는 SS(L)] 상태일 때는 제어각(A)과 제어각속도(A')가 최소가 된다. 따라서 양발 지지(DSt) 상태일 때에는 바깥쪽에 위치한 4개의 점들로 표현될 수 있으며, 한발 지지[SS(R) 또는 SS(L)] 상태일 때는 안쪽에 위치한 2개의 점으로 각각 표현될 수 있다. 도 6의 오른쪽 평면이 오른쪽 다리(11R)가 스윙(swing)하는 경우이고, 왼쪽 평면이 왼쪽 다리(11L)가 스윙(swing)하는 경우를 나타낸 것이다. 양발 지지(DS) 상태가 되는 순간 제어각(A)의 좌표는 지면과 접촉된 다리의 점으로 이동하여 그 점을 기준으로 제어각(A)이 다시 형성되므로 오른쪽 평면과 왼쪽 평면이 순간 바뀌게 된다.
따라서, 로봇(10)의 상태가 DS, SS(R), DS, SS(R), DS.... 로 계속 반복하는 동안 도 6에 표현된 제어각(A)의 점들이 화살표 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있으며, 도 6의 좌우 평면의 부호를 서로 바꾸게 되면, 도 7에 도시한 바와 같이, 폐루프를 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정한 제어각을 사인 함수로 제어하여 형성한 폐루프를 나타낸 도면이다.
도 7에서, FSM 기반의 로봇(10)이 2D 공간상에서 좌우 균형을 잡기 위하여 폐루프를 벗어나지 않도록 제어각(A)을 제어하면 로봇(10)이 균형을 이루면서 걸을 수 있게 된다. 이 폐루프는 비선형(nonlinear)이며 가장 원형에 근접하도록 제어각(A)을 사인 함수(sinusoidal function)로 구성을 하게 될 때, 이 폐루프는 매끈한 원형이 되며 안정(stable)되게 된다.
따라서, 도 4에서 FSM 기반 로봇(10)의 상태(State)를 고려하여 설정한 제어각(A)을 사인 함수(sinusoidal function)로 제어하게 되면, 제어각(A)과 제어각속도(A')의 관계가 안정적인 폐루프를 형성하는 리미트 사이클을 이루게 되고, 이 리미트 사이클을 벗어나지 않도록 하면 로봇(10)은 균형을 잡고 보행할 수 있게 된다.
이를 보다 자세히 설명하면, 양발 지지(DS), 오른발 지지[SS(R)], 왼발 지지[SS(L)] 상태의 총 3개로 구성되는 FSM 기반 로봇(10)의 상태(State)에서 초기에 로봇(10)은 양발 지지(DS) 상태이고, 좌측 다리(11L)를 들 때(swing) 오른쪽 다리(11R)는 지면과 계속 접촉된 상태이며, 한 걸음이 완성된 후에는 다시 양발 지지(DS) 상태가 된다. 또한 다시 다음 한 걸음을 걷는 동작은 왼쪽 다리(11L)를 지지하고 오른쪽 다리(11R)를 든다(swing). 로봇(10)의 보행은 이와 같이 간단히 반복되는 양발 지지(DS), 한발 지지[SS(R) 또는 SS(L)] 상태의 순차적인 반복이다. 무게 중심(COG)도 접촉된 발 쪽으로 반복적으로 이동한다. 이에 양발 지지(DS), 한발 지지[SS(R) 또는 SS(L)] 상태의 반복 시 로봇(10)이 좌우로 균형을 잡을 수 있도록 제어각(A)을 잘 설정해야 하며, 이 제어각(A)과 제어각(A)의 미분 성분(제어각속도;A')을 평면상에 그리면 폐루프를 얻을 수 있다. 하지만 폐루프가 반복되지 않거나, 반복하더라도 수렴/발산형, 나선형 등이라면 이 리미트 사이클은 불안정(unstable)하게 된다. 따라서 안정(stable)하도록 구성을 하기 위해서는 도 7에 도시한 바와 같이, 매끄러운 원/타원의 형태로 반복되는 폐루프를 구성해야 한다. 따라서 로봇(10)의 좌우 균형을 잡기 위해 로봇(10)의 상태(state)에 부합하는 제어각(A)을 잘 설정하고, 이 제어각(A)을 사인 함수(sinusodal function)로 제어하게 되면 제어각(A)과 제어각속도(A')의 관계가 평면에서 안정(stable)한 타원형의 사이클을 형성하게 되므로 로봇(10)이 균형을 잡을 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 FSM 기반의 로봇(10)에서 보행 시 좌우로 균형을 잡기 위해 발목 관절(17R, 17L)에서 제어할 각이 폐루프를 형성하도록 로봇(10)의 리미트 사이클 제어각을 정의하고, 이 제어각을 사인 함수(sinusodal function)로 제어하면 안정적으로 로봇(10)이 좌우로 균형을 잡을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 적용되는 리미트 사이클의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 로봇의 외관 구성도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 로봇의 주요 관절 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정한 제어각을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 균형을 잡기 위한 제어 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정한 제어각과 제어각속도의 관계를 x-y 평면에 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 FSM 기반 로봇의 상태(State)별로 설정한 제어각을 사인 함수로 제어하여 형성한 폐루프를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 로봇 11R, 11L : 다리
12 : 몸통 15R, 15L : 발
17R, 17L : 발목 관절 18R, 18L : 무릎 관절
19R, 19L : 힙 관절 20R, 20L : 상부 링크
21R, 21L : 하부 링크 22G : 힙 링크 중심
50 : 설정부 52 : 제어부
56 : 관절각 측정부 58 : 무게 중심 측정부

Claims (18)

  1. 로봇의 균형을 잡기 위한 제어각을 설정하고;
    상기 설정된 제어각을 사인 함수로 제어하여 리미트 사이클 내에서 상기 로봇의 균형을 잡되,
    상기 제어각은 상기 로봇이 지면과 접촉되는 점을 기준으로 상기 지면에 수직인 벡터와 상기 로봇의 무게 중심까지의 벡터 사이의 각인 로봇의 균형 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇은 FSM(Finite State Machine) 기반의 이족 보행 로봇인 로봇의 균형 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어각은 상기 FSM의 상태(State)에 따라 이동하는 상기 로봇의 무게 중심을 고려하여 설정하는 로봇의 균형 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 FSM의 상태(State)는 양발 지지(DS), 오른발 지지[SS(R)], 왼발 지지[SS(L)] 상태로 구성되는 로봇의 균형 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어각은 상기 로봇이 상기 지면과 접촉되는 점에서 구성되어 상기 로봇의 발목을 제어하는 로봇의 균형 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어각은 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하도록 상기 발목의 각도를 제어하는 로봇의 균형 제어방법.
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 것은,
    상기 FSM의 상태(State)에 따라 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하게 하는 로봇의 균형 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 것은,
    상기 제어각과 상기 제어각의 미분 성분인 제어각속도의 관계가 2D 공간상에서 안정된 폐루프의 상기 리미트 사이클을 형성하게 하는 로봇의 균형 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어각과 제어각속도는 상기 FSM의 상태(State)가 양발 지지(DS) 상태일 때 최대가 되는 로봇의 균형 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어각과 제어각속도는 상기 FSM의 상태(State)가 한발 지지(SS) 상태일 때 최소가 되는 로봇의 균형 제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 폐루프를 원형에 가깝게 형성하도록 상기 제어각에 대하여 상기 리미트 사이클을 적용하는 로봇의 균형 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어함에 따라 상기 로봇의 발목 각도를 상기 리미트 사이클 내에서 제어하는 로봇의 균형 제어방법.
  14. 발목;
    상기 발목의 제어각을 설정하는 설정부;
    상기 설정된 제어각을 사인 함수로 제어하여 리미트 사이클 내에서 상기 발목의 각도를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어각은 상기 로봇이 지면과 접촉되는 점을 기준으로 상기 지면에 수직인 벡터와 상기 로봇의 무게 중심까지의 벡터 사이의 각인 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로봇은 FSM(Finite State Machine) 기반의 이족 보행 로봇인 로봇.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 설정부는 상기 로봇의 균형을 잡기 위해 상기 FSM의 상태(State)에 부합하는 상기 제어각을 설정하는 로봇.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 FSM의 상태(State)에 따라 상기 리미트 사이클이 안정된 폐루프를 형성하게 상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어하는 로봇.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어각을 상기 사인 함수로 제어함에 따라 상기 발목의 각도를 상기 리미트 사이클 내에서 제어하는 로봇.
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