휴머노이드개발역사 KAIST 휴머노이드로봇시리즈, 2002 ~ 2008 년 Skeleton HUBO HUBO FX-1 2002 2003 2004 2005 2008 KHR-1 KHR-2 HUBO Albert HUBO HUBO-2
휴머노이드개발역사 Video 35
휴머노이드개발역사 SONY QRIO Toyota Partner Johnnie Wabian-2 Sarcos Primus System HRP-2 36
Specifications of Biped Humanoid Robots DOF Honda ASIMO AIST HRP-2 Albert HUBO Height 120 cm 154 cm 137cm Width 45 cm 62 cm 51.7 cm Depth 44 cm 35.5 cm 43 cm Weight 52 kg 58 kg 57 kg Head 2 (Neck Pan/Tilt) 2 (Neck Pan/Tilt) 31 (Face, Eve & Neck) Arm 5 2 arms = 10 6 2 arms = 12 6 2 arms = 12 Hand 1x2 hands = 2 1 2 hands = 2 5 x 2 hands = 10 Torso 0 2 (Yaw & Pitch) 1 (Yaw) Leg 6 2 legs = 12 6 2 legs = 12 6 2 legs = 12 Total 26 30 66 Power Section 38.4V/10Ah (Ni-MH) 48V/14.8Ah (Ni-MH) 24V/20Ah (Li-Polymer) 6V/10Ah(Ni-MH) Actuator Harmonic gear + Harmonic gear + Harmonic gear + DC motor, DC motor DC motor RC servo motor OS Unknown ART-Linux Windows XP + RTX Walking Speed 0 ~ 1.6 km/h 2.0km/h 1.25 km/h Running Speed 6km/h(newASIMO) X X Force/Torque sensor 6-Axis F/T sensor at wrist and feet 6-Axis F/T sensor at wrist and feet 3-Axis F/T sensor at wrist and feet Inertial Sensor 3-axis Rate gyro & 3-axis Accelerometer at torso 3-axis Rate gyro & 3-axis Accelerometer at torso 2-axis Rate gyro & 2-axis Accelerometer at torso 2-axis Accelerometer at foot CCD Camera 2 3 2 37
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 1) 구동기 : 전기모터및감속기 Maxon DC motor 특징 : 간단한모터구동회로. 컴팩트한모터 / 감속기조합. 감속기에의한토크의증폭. 감속기에의한독립관절위치제어용이. 하모닉감속기사용으로백래쉬제거. Harmonic Gear 38
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 2) 모터제어기 : Motor Controller 특징 : 모터의회전각도를제어. PWM 신호를이용한제어방식. 주제어기와통신하여분산제어시스템으로구성됨. 일반적으로서보제어주파수는 1kHz. 39
중량당에너지밀도 (Wh/kg) 200 휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 3) 배터리 150 100 Li-Polymer Li-Ion Ni-MH battery cell Ni-MH 50 0 납축전지 Ni-Cd 0 100 200 300 400 500 체적당에너지밀도 (Wh/ ㅣ ) 특징 : Li-Polymer 또는 Li-Ion 배터리는중량당 Ni-MH battery unit 에너지밀도가매우높으나, 과충전에의한폭발의위험성이 있음 (PCM 필요 ). 가격이매우비쌈 (100Wh 유닛당 25만원선 ). 아직까지는안정성을고려했을때 Ni-MH 가가장널리쓰임. 40
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 4) 힘센서 F z z 3-axis Force/Torque Sensor y M y M x x 특징 : 스트레인게이지브릿지를이용. 발바닥과손목에장착되어외부력을측정. 동적무게중심제어및손목힘제어에사용 41
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 5) 관성센서 (IMU) Inertial sensor unit : 2-axis rate gyro + 2 axis accelerometer 특징 : 인간의전정기관과같은기능 ( 가속도와각속도측정 ) 가속도와각속도정보를혼합하여로봇의실시간자세측정. 주로 Complementary filter 를이용하여자세측정. * 기울기 = Low pass filter( 가속도값 ) + High pass filter( 각속도적분값 ) 42
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 6) CCD 카메라 CCD Camera 특징 : 사람의눈의기능 얼굴인식 물체인식 네비게이션 자기위치인식 43
휴머노이드로봇을구성하는기본구성품 7) 주제어기 약 110 mm 소형 PC 약 95 mm 특징 : 사람의뇌에해당하며실시간상위제어신호를발생. 하위제어기 ( 센서 + 모터제어기 ) 들과통신. 주제어기의제어주파수는일반적으로 100 Hz. 44
휴머노이드로봇의복잡한내부구조 ASIMO KHR-2 45
휴머노이드로봇의주요기술및현재수준 1) How to get to a goal? ( 이족보행기술, 네비게이션, 자기위치인식기술 ) 5) How to feel? ( 센서기술 ) 2) How to decide and learn? ( 인공지능기술 ) 3) How to recognize and speak? 6) How to be designed? ( 시각처리기술, 음성처리기술 ) ( 기계구조설계기술 ) 4) How to interact? ( 인간 - 로봇 / 물체 - 로봇상호작용기술 ) 7) How to be powerful? ( 높은효율의구동기및에너지 저장기술 ) 46
휴머노이드로봇의주요기술및현재수준 100% 평균 10% 0% 일반평지보행가능 인간의기대수준 ( 예, 바이센티니얼맨 ) 다양한 더욱 센서구비. 반복도 가볍고, 강한재질 현재, 및 필요, 턱없이 정확도더욱모자른한가지완벽한요구복잡한전력주어진주변악수및관절구조수명 (1~2 특별한조건에서콜라병필요. 시간경우에서만드는구동가능 ) 만의 사람인식 정도 학습 가능 1) How to get to a 2) How to decide and 3) How to recognize 4) How to interact? 5) How to feel? 6) How to be designed? 7) How to be goal? learn? and speak? powerful? 47
xpe65%ertsonfi85%cdenc로봇산업의미래 Bill Gates: PC 이후다음세대는 로봇혁명 의시대 (SciAm, 06.12) Ray Kurzweil : 2029 년, 인간수준의지적능력보유 (BBC, 08.2) TechCast.org 2008. 2 월 85% 80% 75% 70% e55% 60% 50% 20102015 2020 2025 Most Likely Year to Enter Mainstream 한국이세계최초로다기능가정용로봇을도입할것 (Henrik Christensen at GATech, Technology Review, MIT, 06.12) 한국의로봇시장창출노력 (Smart Economy, '05.10; NY Times '06.4.2) %2008 신산업 48세미나자료
휴머노이드로봇의미래활용예 1) 스포츠분야 로봇격투기 로봇축구 로봇야구 49
휴머노이드로봇의미래활용예 2) 예술분야 로봇연주자 로봇지휘자 로봇댄서 로봇시대 50
휴머노이드로봇의미래활용예 로봇예술 51
휴머노이드로봇의미래활용예 3) 생활분야 로봇도우미 52
휴머노이드로봇의미래활용예 로봇경찰 로봇경비원 53
휴머노이드로봇의미래활용예 안내양로봇 서빙로봇 무한한잠재가치 54