로봇의 접촉 상호작용을 위한 패시비티 기반 임피던스·안전 필터 제어 연구

Passivity and safety-filter based impedance control for contact-rich robot interaction

연구 내용

환경과의 접촉에서 안정성과 추종 성능을 동시에 만족시키기 위해 패시비티 분석과 에너지 탱크를 적용하고, SE(3) 기반 임피던스 설계 및 안전 필터를 결합하는 로봇 제어 연구

로봇이 작업 중 환경과 접촉할 때 발생하는 상호작용 안정성 문제를 패시비티 분석으로 정리하고, 속도 오차를 제거하거나 에너지 탱크를 결합해 안정 조건을 만족하도록 제어 구조를 설계합니다. 6-DoF 임피던스는 SE(3) 군 구조를 유지하는 최소 표현 기반 좌표로 구성하고, 텔레오퍼레이션에서는 기하 제약을 식별해 투영 필터와 리젝트 셋포인트 제어로 명령을 재형상화합니다. 또한 다중 제약 조건에서 CBF-QP의 비가용성 위험을 줄이기 위해 백업 제어 배리어 함수를 사용해 안전 입력을 생성합니다.

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

처음에는 임피던스·어드미턴스 제어에서 접촉 시 불안정성이 나타나는 원인을 패시비티 관점에서 분석하고, 에너지 흐름 제어와 보상 영역을 이용해 상호작용 힘을 억제하는 접근을 수행합니다. 이후 6-DoF 회전 표현의 특이성을 줄이기 위해 Lie group 기반 최소 표현 좌표를 활용한 임피던스 설계로 확장됩니다. 동시에 기하 제약 텔레오퍼레이션에서 안전한 명령 재구성을 구현하고, 안전 필터로서 백업 CBF를 적용해 다중 제약 상황에서도 안전 집합으로 복귀하도록 연구를 심화합니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

패시비티 기반 협업 로봇 제어
6-DoF 임피던스 제어 프레임워크
기하 제약 텔레오퍼레이션
안전 필터 기반 실시간 제어
힘 센서 의존 저감 제어
상호작용 중 추종 정확도 향상
다중 제약 안전 집합 제어
접촉 안정 기반 조립 작업
안전한 협업형 작업 가이드
모션 제약 준수 제어 모듈