충돌 모델로 충격량을 이용한 가상 휴보 플랫폼의 개발

Abstract

본 논문의 가상 휴보 플랫폼은 휴보의 달리기나 점프와 같은 간단한 시뮬레이션을 목적으로 한다. 사용자는 가상 휴보 플랫폼에 임의의 힘과 모멘트, 각 관절에 토크를 가할 수 있으며 이에 따른 가상 휴보 플랫폼의 삼차원 운동을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 가상 휴보 플랫폼을 외부의 힘과 각 관절에의 토크 입력에 따라 가상 공간에서 움직이도록 휴보의 운동방정식과 충돌 모델을 제안하였다. 실제 휴보 관절의 거의 모든 모터는 비교적 감속비가 큰(100:1 이상) 감속기를 거쳐 장착되어 있기 때문에 모터 로터의 관성모멘트가 휴보의 운동에 큰 영향을 미친다. 이에 모터의 동역학 모델을 이용하여 감속기에 의해 증대된 모터 로터의 관성모멘트의 영향을 운동방정식에 포함하였다. 본 논문의 가상 휴보 플랫폼은 휴보의 달리기와 같은 운동을 위한 제어 알고리즘의 시뮬레이션에 이용되는 것을 목적으로 하기 때문에 휴보가 넘어진 이후의 운동은 관심의 대상이 아니다. 때문에 본 논문에서는 휴보의 발과 지면과의 충돌만 고려하였다. 또 발은 강체로 가정하여 점(point)-면(face), 선(line)-면(face), 면(face)-면(face) 의 세 가지 충돌 경우만 고려하였다. 충돌 검색 과정에서 사용자가 설정한 충돌 깊이 이상 관통(interpenetration)이 일어나지 않도록 적분 시간 간격을 조절하는 알고리즘을 제안하였으며 가상 휴보 플랫폼과 지면 사이의 반발력을 충격량을 이용하여 계산하였다.