과소 작동 비행 로봇의 안전한 충격력 생성을 위한 라그랑주 승수를 이용한 궤적 최적화의 목적 함수 자동 튜닝 방법

Abstract

드론은 사람이 접근하기 어려운 곳에 비행을 통해 접근할 수 있는 장점이 있다. 드론은 비행 도중 다양한 상황에 직면할 수 있으며, 때로는 사람의 도움 없이 드론 스스로 순간적으로 큰 충격력을 목표에 가할 일이 필요하다. 하지만 너무 큰 충격력은 드론이 충돌 이후 위험한 상태에 빠질 수 있다. 따라서 본 논문은 과소-작동(under-actuated) 로봇에 대해서 안전한 범위내에 큰 충격력을 가하는 궤적을 생성하는 알고리즘을 개발하였다. 이차 계획법(QP)의 KKT 조건, 라그랑주 승수의 물리적인 의미를 활용하여 충돌이후의 로봇의 상태가 안전한 집합에 속하는 지 확인하고, 알고리즘을 통해 자동으로 목적함수를 조절하여 안전하면서 최대의 충격력을 발생하는 궤적을 생성하였다. 그 결과, 드론이 넓은 벽에 망치질을 하는 시나리오에 대해서, 생성한 궤적이 충돌 이후에도 로봇의 상태가 안전함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.