이중 볼록 모델 예측 제어를 활용한 사족로봇의 강인한 스윙 다리 위치 계획 알고리즘

Abstract

사족 로봇의 발 놓음 위치는 질량 중심의 선속도와 지령 선속도를 기반으로 하는 레이버트 휴리스틱 함수를 주로 사용한다. 이러한 알고리즘은 발 놓음 위치가 각운동량을 고려하지 못하여 지면 반력만을 통해 각속도를 제어해야 한다. 지면 반력을 구하기 위한 모델 예측 제어기는 선형 근사 된 모델을 사용하여 각속도 제어를 위한 정확한 지면 반력 해를 구할 수 없다. 그 결과 외력이 가해지거나, 거동 중 진동이 발생할 경우 제어기의 추종 성능 감소와 안정성이 떨어지는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하고자 불안정한 환경에서 제어 성능과 안정성을 보장할 수 있는 발 놓음 계획 알고리즘을 제안한다. 단일 강체 모델을 기반으로 한 두 개의 볼록 모델 예측 제어기를 사용하여 각각 지면 반력과 발 놓음 위치를 계산한다. 지면 반력 제어기의 예측 지면 반력은 발 놓음 제어기에 입력하고 발 놓음 제어기의 해를 다시 지면 반력 제어기에 반영하는 것을 반복하여 각속도 추종 문제의 자유도를 높여 사족로봇의 동적 보행 간 강인성을 향상한다.