재난 대처용 휴머노이드 로봇의 임의 유형 밸브 유연 조작에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는, 다양한 환경에서 밸브를 개폐할 수 있는 로봇 팔의 궤적 생성에 대한 알고리즘적인 방법에 대한 연구를 제시하고 있다. 실제로 인간의 접근이 불가능한 재난 현장에서 휴머노이드 로봇은 상황에 맞는 적절한 초동 대응을 할 수 있는 유일한 희망으로 여겨진다. 상황에 맞는 적절한 초동 대응은 재난에 의한 막대한 인적, 경제적 손실을 예방할 수 있다. 재난에 대한 초동 대응 작업이 주로 이루어지는 산업현장에서, 밸브를 개폐하는 모션은 초동 대응 작업을 위해 필수적인 동작이다. 하지만 기존의 연구들에서는 센서 및 매니퓰레이터로 이루어진 통합적인 시스템에 대한 연구가 부족하였다. 또한, 쓰나미나 지진과 같은 재난 환경에 적용되기 위해서, 이러한 시스템에는 안정성과 강인성이 필수적이다. 재난 현장에서는 예상할 수 없는 많은 문제들이 발생하기 때문이다. 이러한 문제들과 재난 환경을 제어하기 위해서, 본 연구에서는 안정성을 높일 수 있는 여러 방법들을 제시하였다. 본 연구는 레인보우사의 HUBO-DRC라는 휴머노이드 로봇을 기반으로 진행되었다. 레이저 센서, 웹 카메라, 내시경 카메라들 역시 비전 시스템으로 활용되었다. 밸브에 대한 정보들은 먼저 레이저 센서와 웹 카메라로 받아들여진다. 내시경 카메라는 로봇의 손에 부착되어, 여러 상황에 대처하기 위해 사용된다. 또한, 그리퍼 뿐만 아니라 핸드 스틱을 사용하는 방법을 통해, 다양한 크기와 종류의 밸브를 핸들링할 수 있다. 밸브의 개폐 여부를 확인하기 위하여, 로봇의 손목에 부착된 FT 센서가 활용되었다. 이렇게 하나하나 문제를 찾고, 분석하여 해결하는 과정을 거쳐, 다양한 위치에 존재하는 어떤 밸브라도 5분안에 개폐할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.