제로 모멘트 포인트를 이용한 쾌속 4바퀴 모바일 플랫폼의 안정화

Abstract

일반적으로 서비스 로봇들은 가속도가 없거나 작을 경우에 2D평면 상에서 안정성을 보장하기 위해, 바퀴를 이동수단으로 이용한다. 하지만 대부분의 4바퀴 서비스 로봇들은 높은 무게중심을 갖기 때문에 바퀴를 사용함에도 불구하고 낮은 속도와 낮은 가속도를 갖는다. 왜냐하면 가속도가 존재하는 동작에서 무게중심이 높게 위치할 경우 자세가 쉽게 불안정해지기 때문이다. 즉, 서비스 로봇이 높은 속도와 역동적인 동작 속에서 안정성을 유지하기 위해서는 컨트롤이 필요하다. 자세를 안정하게 하는 것에는 여러 방법들이 있겠지만, 그들 중 한 가지를 이용하여, 세계에서 가장 빠른 서비스 로봇중의 하나인 EMIEW는 최대 6km/h의 속도까지 낼 수 있었다. 본 논문에서는 최대 0.5g가량의 전례 없는 가속도와 최대 속도 20km/h의 높은 속도를 내기 위해 역진자를 이용한 ZMP 안정화 방법을 사용하였다. 역진자를 가속할 방향으로 기울이는 것을 통해, ZMP를 원하는 값으로 제어할 수 있다. 그러나, 역진자의 움직임 다시 ZMP에 영향을 줄 뿐만 아니라, 모바일 플랫폼의 속도를 제어해야 한다. 그렇기 때문에, 항상 ZMP의 변화가 0이 될 수 있도록 조정하는 방법이 제안되었다. 이 방법으로 ZMP뿐만 아니라, 모바일 플랫폼의 속도가 동시에 제어될 수 있었다.