연구 영역

대표 연구 분야

연구실에서 최근에 진행되고 있는 관심 연구 분야

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휴머노이드 로봇 시스템 개발 및 제어

휴머노이드 로봇은 인간과 유사한 형태와 동작을 구현하는 첨단 로봇 기술의 집약체입니다. 본 연구실에서는 휴머노이드 로봇의 기구 설계, 제어 아키텍처, 모션 플래닝 등 전반적인 시스템 개발을 중점적으로 연구하고 있습니다. 3D-CAD 도구를 활용한 메커니즘 설계, Cortex-M4 및 DSP 28x 기반의 DC 모터 제어, 그리고 임베디드 시스템 개발을 통해 하드웨어와 소프트웨어의 통합적 발전을 도모하고 있습니다. 휴머노이드 로봇의 보행 및 동작 제어는 매우 복잡한 동역학적 문제를 포함하고 있습니다. 연구실에서는 동적 보행 제어, 3차원 동적 시뮬레이션, SNOPT와 DDP와 같은 최적화 기법을 활용한 최적 제어, 그리고 MWPG(변형 가능한 보행 패턴 생성) 알고리즘을 개발하여 실제 환경에서의 안정적이고 유연한 움직임을 구현하고 있습니다. 또한, 전신 모션 생성, 관절 및 구조물의 변위 추정, 매니퓰레이터 오정렬 추정 등 다양한 추정 알고리즘을 통해 로봇의 정밀성과 신뢰성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 실제 로봇 플랫폼에 적용되어 다양한 실험과 검증을 거치고 있으며, 국제 저널 및 학회에서 그 우수성을 인정받고 있습니다. 향후에는 인간-로봇 상호작용, 인공지능 기반의 자율 제어, 산업 및 서비스 분야로의 응용 확대 등 더욱 폭넓은 연구로 발전할 전망입니다.

2

매니퓰레이터 및 로봇 핸드 기술

매니퓰레이터는 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 로봇 팔로, 다양한 산업 및 연구 분야에서 핵심적인 역할을 담당합니다. 본 연구실에서는 다자유도 매니퓰레이터의 기구부 설계, 동역학 해석, 제어 알고리즘 개발, 그리고 실제 작업 수행을 위한 시뮬레이션 및 실험을 폭넓게 수행하고 있습니다. Kinova Gen3와 같은 상용 매니퓰레이터뿐만 아니라 자체 개발한 로봇 핸드, 감속기, 토크 센서 등 다양한 하드웨어 플랫폼을 보유하고 있습니다. 매니퓰레이터의 정밀한 제어를 위해 PyBullet 및 MATLAB 기반의 동역학 시뮬레이션을 활용하여 다양한 작업 환경에서의 성능을 분석하고, FSM(유한상태기계) 기반의 모션 플래닝, 실시간 제어 알고리즘, 힘/위치 센서 융합 제어 등 첨단 기술을 적용하고 있습니다. 또한, 로봇 핸드의 경우 케이블 드라이브 메커니즘, 3축 힘 센서 내장, 다자유도 구조 등 인간의 손과 유사한 동작을 구현하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 이러한 매니퓰레이터 및 로봇 핸드 기술은 제조, 의료, 서비스 로봇 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 신뢰성과 내구성을 확보하는 데 중점을 두고 있습니다. 앞으로도 인공지능, 센서 융합, 인간-로봇 협업 등과 연계하여 더욱 진보된 로봇 팔 및 핸드 시스템 개발을 목표로 연구를 지속할 예정입니다.

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로봇 하드웨어 플랫폼 및 임베디드 시스템 개발

로봇의 성능과 신뢰성을 결정짓는 핵심 요소 중 하나는 하드웨어 플랫폼과 임베디드 시스템입니다. 본 연구실은 휴머노이드, 매니퓰레이터, 외골격형 근력지원 로봇 등 다양한 로봇의 기구부와 임베디드 시스템을 자체적으로 설계 및 개발하고 있습니다. 감속기, 토크 센서, 엔코더, SBC 인터페이스 보드, 서보 제어기 등 다양한 하드웨어 모듈을 직접 제작하여 로봇의 정밀 제어와 실시간 데이터 처리를 가능하게 합니다. 임베디드 시스템 개발에서는 ARM Cortex 시리즈 MCU, RS-485 및 SPI 통신, BLE 기반 데이터 송수신, 고해상도 ADC 및 엔코더 등 최신 전자공학 기술을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이를 통해 로봇의 각종 센서 데이터 수집, 모터 제어, 실시간 피드백 제어 등 복잡한 작업을 안정적으로 수행할 수 있습니다. 또한, 하드웨어와 소프트웨어의 통합 설계 및 최적화를 통해 시스템의 효율성과 확장성을 극대화하고 있습니다. 이러한 하드웨어 및 임베디드 시스템 기술은 로봇의 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능, 고신뢰성, 실시간성 등 까다로운 조건을 만족시키는 데 필수적입니다. 앞으로도 신소재, 초소형화, 저전력 설계 등 첨단 기술을 접목하여 차세대 로봇 하드웨어 플랫폼 개발에 앞장설 계획입니다.

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로봇 동역학 시뮬레이션 및 최적 제어 알고리즘

로봇 시스템의 성능을 사전에 예측하고 최적화하기 위해서는 정밀한 동역학 시뮬레이션과 제어 알고리즘 개발이 필수적입니다. 본 연구실은 PyBullet, MATLAB 등 다양한 시뮬레이션 도구를 활용하여 매니퓰레이터, 휴머노이드, 외골격 로봇 등 다양한 로봇의 동작을 가상 환경에서 분석하고 있습니다. 이를 통해 실제 하드웨어 적용 전 다양한 변수와 환경에서의 동작을 검증할 수 있습니다. 동역학 기반의 제어 알고리즘 연구에서는 최적 제어, 실시간 피드백 제어, 힘/위치 혼합 제어 등 첨단 제어 이론을 적용하고 있습니다. SNOPT, DDP 등 수치 최적화 기법을 활용하여 로봇의 에너지 효율, 안정성, 작업 정확도를 극대화하는 제어 전략을 개발하고 있습니다. 또한, 보행 패턴 생성, 전신 모션 플래닝, 장애물 회피 등 실제 응용에 필요한 다양한 알고리즘을 연구하고 있습니다. 이러한 시뮬레이션 및 제어 알고리즘 연구는 로봇의 신뢰성 향상, 개발 기간 단축, 비용 절감 등 실질적인 효과를 가져오며, 산업 현장 및 서비스 분야에서의 로봇 활용도를 높이는 데 크게 기여하고 있습니다. 앞으로도 인공지능, 강화학습 등 최신 IT 기술과의 융합을 통해 더욱 진보된 로봇 제어 시스템을 개발할 예정입니다.