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임성수 연구실
경희대학교 임성수 교수
인간-로봇 협업
충돌안전성
생체역학적 통증한계
임성수 교수 연구실
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임성수 연구실

경희대학교 임성수 교수

임성수 연구실은 인간-로봇 협업 환경에서 충돌 안전성과 작업자 보호를 확보하기 위해 동역학·제어 기반 안전 기준을 도출하는 연구를 수행합니다. 접촉 상황별 통증 한계를 측정하여 힘과 압력의 생체역학적 제한을 정리하고, 이를 power and force limiting과 안전 평가에 연결합니다. 또한 시각 인지로 작업자의 위치·속도를 추정하고 Kalman filter를 적용해 예측을 유지한 뒤, 강화학습 및 GRU 기반 인간 이동 예측을 활용한 collision avoidance 경로를 설계합니다. 전도 안정성 평가와 함께 안전한 정지 감속 설계도 수행하며, jerk 최소화 및 Catmull-Rom 기반 MoveCR로 진동과 떨림을 억제하는 궤적 제어 기술을 개발합니다.

인간-로봇 협업충돌안전성생체역학적 통증한계경로계획강화학습 모션플래닝
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인간-로봇 협업 충돌 안전성 및 생체역학 기반 통증 한계 기준 연구 thumbnail
인간-로봇 협업 충돌 안전성 및 생체역학 기반 통증 한계 기준 연구
Human-Robot Collaborative Collision Safety and Biomechanical Pain Threshold Criteria
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

13총합

5개년 연도별 피인용 수

51총합
주요 논문
5
논문 전체보기
1
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인용수 0
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2025
End-Effector Path Planning for Manipulators Using Catmull-Rom Spline in 3D Space
Kyung-Mo Lee, Sungsoo Rhim
IF 0.2 (2025)
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
이 논문에서는 로봇 팔의 말단 장치 경로 계획을 위해 Catmull-Rom 곡선을 기반으로 한 MoveCR 함수를 개발하였다. 이 함수는 CRI를 바탕으로 학습된 궤적의 문제점을 보완하기 위해 설계되었다. 강화 학습으로 생성된 궤적은 끝부분으로 갈수록 떨림 현상이 증가하여 로봇의 성능을 저하시킬 가능성이 있다. 이를 해결하기 위해 개발된 MoveCR을 활용하여, 떨림 현상이 발생하는 궤적 구간을 MoveCR 기반의 궤적으로 대체하는 데 성공했다. MoveCR 궤적은 떨림 현상이 없으며, 불연속점이 없는 매끄러운 경로를 제공한다. 따라서 강화 학습과 MoveCR을 결합하면 로봇 팔의 부드럽고 최적화된 안전 경로를 설계할 수 있다.
https://doi.org/10.3795/ksme-a.2025.49.3.213
Motion planning
Computer science
Path (computing)
Robot end effector
Artificial intelligence
Robot
2
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인용수 5
·
2024
Evaluation of force pain thresholds to ensure collision safety in worker-robot collaborative operations
D. Han, M. Y. Park, Junho Choi, Hochul Shin, Roland Behrens, Sungsoo Rhim
IF 3 (2024)
Frontiers in Robotics and AI
산업 분야에서 로봇에 대한 수요가 증가함에 따라 다양한 기능을 갖춘 로봇 관련 기술들이 도입되었다. 주목할 만한 발전 중 하나는 안전 울타리와 같은 물리적 장벽 없이 인간 작업자와 협력하여 작업을 분담하는 로봇의 구현이다. 이러한 협업 운영이 실제로 구현되기 위해서는 인간과 로봇이 충돌할 경우의 안전성 확보가 필요하다. 따라서 로봇 안전을 보장하고 부상을 예방하기 위해, 이러한 충돌 시나리오에 대한 기준을 수립하는 것이 중요하다. 충돌 안전성은 끼임(pinching, 준정적 접촉) 상황과 충격(impact, 일과성 접촉) 상황 모두에서 확보되어야 한다. 이를 위해 우리는 충격과 관련된 역치(통증 유발 역치)와 생체역학적 한계를 측정·평가하였다. 이러한 측정은 인간 대상자와 충격을 생성하도록 설계된 장치 간의 물리적 충돌을 포함하는 임상시험을 통해 얻었으며, 인간과 로봇 간의 일과성 충돌에 연관된 힘-통증 역치들을 분석하였다. 구체적으로, 19-32세 성인 37명의 신체 부위 두 지점에서 서로 다른 형상의 두 충격자(impactor)를 사용하여 힘-통증 역치를 측정하였다. 또한 힘-통증 역치는 관련 선행 연구들의 결과와 비교하였다. 본 결과는 협업 적용에서 로봇의 안전을 보장하기 위해 정밀하고 신뢰할 수 있는 방식으로 생체역학적 한계를 규명하는 데 도움이 될 수 있다.
https://doi.org/10.3389/frobt.2024.1374999
Computer science
Collision
Collision avoidance
Robot
Human–computer interaction
Human–robot interaction
Simulation
Artificial intelligence
Computer security
3
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인용수 1
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2023
Development of a Numerical Evaluation Method for Tip-Over Stability of Mobile Manipulator Considering Tip-Over Angle
Chang Joo Lee, Jin Won Lee, Sungsoo Rhim
이동형 매니퓰레이터는 이동 플랫폼과 매니퓰레이터를 결합한 유형의 로봇이다. 이동형 매니퓰레이터는 이동성(mobility)과 조작(manipulation) 능력이라는 두 가지 중요한 특징을 가진다. 그러나 전도(tip-over)를 방지하기 위해 환경에서 안정성과 균형을 유지하는 일은 특히 이동 플랫폼과 매니퓰레이터가 동시에 움직일 때 크게 도전적인 과제이다. 전도 안정성을 보다 정확하게 평가하기 위해, 전도 모멘트(Tip-over Moment, TOM) 방법은 TOM의 지속시간(duration)과 그것이 로봇의 각도 기울기(angular tilt)에 미치는 영향을 반영하도록 개선되어야 한다. 본 논문에서는 각도 기울기와 완전 전도의 가능성을 평가하기 위해 전도 각도(Tip-over Angle) 방법을 제안한다. 갑작스러운 정지(sudden stop) 동작에 대한 ROS-Gazebo 시뮬레이션을 사용하여 해당 방법을 검증한다.
https://doi.org/10.1109/ur57808.2023.10202386
Tilt (camera)
Mobile manipulator
Mobile robot
Manipulator (device)
Moment (physics)
Computer science
Angular velocity
Control theory (sociology)
Stability (learning theory)
Trajectory
최신 정부 과제
20
과제 전체보기
1
2025년 6월-2025년 12월
|130,617,000
인간과 휴머노이드 로봇의 효율적 협업을 위한 인간-로봇 협업 프레임워크
비전-언어 모델을 활용한 역량 기반 작업 스케줄링, 목표 상태 생성, 생체역학적 충돌 모델, 안전 접촉 기반 강화학습 모션 계획을 통합하여, 휴머노이드 로봇의 인간-로봇 협업을 위한 종합 프레임워크를 구축하고 시뮬레이션 및 실환경에서 성능과 신뢰성을 검증
휴머노이드 로봇
인간-로봇 협업
안전
시각-언어-행동 모델
안전 강화학습
2
2025년 6월-2029년 3월
|1,731,995,000
실환경 기반 로봇 신뢰성 및 안전성 평가기술 개발
한국로봇산업진흥원]ㅇ 실증평가 시스템 14종 구축ㅇ 절차서 및 시나리오 기반 로봇 유스케이스 운용 평가 및 인증 가이드북 개발[세종대학교_산학협력단]ㅇ 로봇 안전성 및 신뢰성 실증 평가 시스템 개발ㅇ 실증 평가 방법 국가표준 제안 및 제정 ㅇ 실증 평가 절차서 및 실증 평가 시나리오 개발[경희대학교_산학협력단]ㅇ 충돌/접촉 안전성 실증 평가 기술 개발ㅇ 충...
서비스로봇
신뢰성 평가
사이버보안
AI 평가 기술
실환경 기반 테스트
3
2025년 3월-2025년 12월
|1,145,459,000
모바일 매니퓰레이터-휴먼협업 실시간 위험인지 및 통제시스템 개발
스마트 공장 내 작업자와 다수의 장비로봇이 안전하게 협업하기 위한 엣지 브레인 프레임워크 기반 지능형 안전 솔루션 개발 및 활용성 검증
인간-로봇 협동 작업
안전 작업 시스템
모바일 매니퓰레이터
위험 감지 및 회피
워크셀 안전 실증
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2021준정적 접촉으로 유발되는 통증 임계치 측정장치 및 측정방법1020210083260
등록2019로봇-인간 동적 충돌 안정성 평가 시험장치1020190077293
등록2019웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치1020190026549
전체 특허

준정적 접촉으로 유발되는 통증 임계치 측정장치 및 측정방법

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210083260

로봇-인간 동적 충돌 안정성 평가 시험장치

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190077293

웨어러블 로봇에 의한 피부 손상 방지장치

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190026549

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