외골격 시스템에서 사람과 로봇 간의 상호작용 토크 추정 방법
- 주제(키워드) Wearable robot , Torque estimation , System identification
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 전도영
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 8
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045435
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
본 연구에서는 보행 보조를 위한 외골격 시스템에서 사용자와 로봇 간의 상호작용 토크를 추정하기 위한 방법이 제안되었다. 토크 추정을 위하여, 힘/토크 센서를 사용하는 대신 동적 모델을 기반으로 하는 방법이 적용되었다. 착용자의 하지를 포함한 로봇 시스템은 2개의 분절요소로 구성된 평면 링크로 모델 되었으며 각 관절이 선형의 공칭 모델을 갖도록 하기 위하여 다른 링크들로부터 연성된 비선형 항들을 보상해주는 독립 관절 제어방법이 적용되었다. 동적 모델로부터 구해진 입력 토크에서 원하는 정보인 상호작용 토크 값을 추출해내기 위해서는 구동기의 발생 토크 값 정보가 필요하다. 이를 위하여, 구동기에 존재하는 마찰 및 감쇠 등의 저항요소를 실험적으로 정밀하게 분석하여 구동기의 임피던스 모델을 도출하고 발생토크를 추정하였다. 동적 모델의 파라미터는 착용자 개인마다 모두 다르며 그 중 질량 및 무게 중심의 위치 등은 직접 측정이 불가능하다. 이러한 미지의 파라미터의 도출을 위하여 재귀적 최소자승법을 이용한 파라미터 식별 실험을 수행하였다. 제안한 토크 추정 방법은 보행보조용 입는 로봇 SUBAR(Sogang University's Biomedical Assist Robot)에 적용되었으며 보행 실험 및 근전도 신호와의 비교 실험을 통하여 그 성능을 검증하였다.
more초록/요약
In this research, a model based interactive torque estimation method for exoskeleton systems is proposed. For this purpose, the dynamic model based torque estimation method is adopted instead of using force/torque sensors. The exoskeleton with user's swing limb was modeled as two-segment planar links. In order to establish a decoupled linear model for each joint, the independent joint control method was adopted by compensating coupled nonlinear terms. In order to classify the interactive torque from the estimated input torque, the information on generated actuator torque is required. By the actuator impedance model(such as coulomb friction, damping, etc.), the generated actuator torque is estimated precisely. In order to determine unknown model parameters(e.g. mass and COM position) for each individual user, the parameter identification method was conducted. The proposed method were implemented in SUBAR(Sogang University's Biomedical Assist Robot) and verified by experiments.
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