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4족 로봇 세미나 자료
팀명
: 삼식이
PM
: 김재경 연구원
교수님 : 구본호 교수님
팀장
: 김태경
목차

프로젝트
프로젝트 진행과정
프로젝트 목표

로봇
로봇의 종류
로봇의 구성

4족로봇
4족로봇 구현 목표
4족로봇의 구성

센서
센서의 특성
센서의 고려사항

물체인식 센서
초음파
적외선(광)센서
포토센서

프로젝트 진행과정(센서)
프로젝트 진행과정
부품선정
선정부품 분석
선정부품 구동
Main controller에 구현
설계
알고리즘 구현
프로젝트 목표
하드웨어 제어와 알고리즘 구현
기본적인 하드웨어 지식과 소프트웨어 지식 향상
로봇이란
1.정의 : 겉 모양과 기능을 수행하는 방법이 인간과 닮지는 않았지만 인
간이 하는 일을 대신하는, 자동으로 작동되는 기계.
2.어원 : 체코어 robota에서 유래
‘강제적인 노동, 고되고 지루한 일,
노예상태’라는 의미
3.등장 : 1920년 체코아의 극작가 카렐 차펙이 발표한 희곡
‘로섬의 만능로봇'(RUR.,Rossum’s UniversRobot)
4.개념 : ‘자동인형(automata)' 살아 움직이는 인형' 등의
말로 널리알려짐
로봇의 종류
탐사로봇
- 사람이 직접 작업 할 수 없는 환경에서 사람을 대신 -> 화성의 환경파악
- 화성의 물질 채취 -> 정보수집
연구용 로봇
- 얼굴 표정을 통제
- 합성 음성을 통해 의사소통가능
- 로봇에 대한 새로운 연구
애완견 로봇
- 일반 개처럼 4족을 가지고 보행
- 음성인식 및 물체인식 동작기능
- 인공지능을 탑재한 학습기능
- 프로젝트 목표물에 근접
로봇의 구성
 눈
카메라
초음파 센서,적외선 센서
 입
스피커 : 음성합성회로
공기 압축모터를 사용하여 사람의 발성기관과 똑같이 모방한것도 있다.
 귀
음성인식회로
 몸통
sub CPU보드: 메인보드와 교신을 하며
몸통에 붙어 있는 여러기관의 동작을 관할한다.
충격센서,중력센서,방위감지 센서:중심을 잡고 방향을 검지한다.
 머리
main CPU보드 주로 눈,귀,코,입의 정보를 처리한다.
4족 로봇
 4개의 다리를 가지고 보행하는 로봇
강아지나 거미의 형태
 다리쪽 관절에 붙은 모터를 제어 -> 동작
 센서를 활용 -> 물체 탐지나 추적 가능
4족로봇 구현 목표
 무선통신을 이용한 모드의 전환으로
 자동/수동 모드의 동작을 하는 로봇
 수동모드
명령 수행
간단한 움직임
 자동모드
구현된 알고리즘 수행
물체 회피 모드
물체 추적 모드
다가오는 물체 회피 모드
4족 로봇의 구성






Main controller
Sub controller
Sensor
Motor
통신
전원부
Main controller
 Main Controller :로봇 전체의 동작 제어
 각 관절의 좌표를 계산, 보조 컨트롤러에
보내주는 역할
 Feedback(센서나 음성신호)이 들어올 때
그에 해당하는 반응을 결정
 모터의 위치를 계산, 보조 컨트롤러에 보내
주는 역할
AMD사의 Embedded Processor
Sub controller
 보조 컨트롤러는 메인 컨트롤러에서 값을
받아 서보모터를 제어하는데 필요한 PWM
신호를 발생
 서보모터 제어 신호 여러개를 하나의 컨트롤러로 만들기에는
컨트롤러에 무리가 있을 수 있고 프로그램을
코딩하기 또한 어렵게 된다. 그래서 메인 컨트롤러 이외에 모
터만을 컨트롤하는 컨트롤러가 필요하게 된다.
Main controller 와
sub controller 연결도
Sub controller


사용 CPU
메모리


프로그래밍
C언어로 프로그램이 작성후 롬라이터로 라이팅
: AT89C2051
: 내부 2K bytes
 모터의 갯수, 제어 방식, 보드의 제어가능한 모터수에
따라 필요 유무가 결정
Sensor
 외부 환경을 인식




오토닉스사의 BMS300-DDT 사용
검출거리 300mm
무게 100g
직접반사형
Motor




모터는 Megarobotics사의 AI-701사용
토크는 9.5V에서 최대토크 7.0KG /cm
RC서보 모터보다 토크가 크고 가격이 쌈
로봇 자체의 무게를 고려하여 충분한 토크
의 모터를 사용
통신
 Handywave사의 HPS-120어뎁터
 (블루투스 어뎁터)
 무선통신
 RF모듈 , IrDA , 블루투스
 블루투스를 이용한 제품들
 블루투스 폰, 무선제품(프린터 , 키보드)
 학습 목적
전원부
 밧데리 미선정
 센서, 모터, 어뎁터, 보드가
완전히 고려되지 못함.
전체적인 구성
포토센서
외부환경(장애물)인식
Main controller
관절의 각도 계산
모드 선택
Sub controller
서보모터
프로젝트 임무분담
 센서 : 팀장 김태경
센서제어와 구동에 필요한 알고리즘 구현
 모터 : 팀원 박명대
모터제어와 구동에 필요한 알고리즘 구현
 블루투스 통신 : 팀원 변수환
무선통신 구현
센서
 대상에 대한 정보를 인지하고, 이것을 물리적으로 떨
어진 곳으로 전송하기 위해 신호로 변환하는 소자
 외부로부터의 자극이나 각종 신호를 감지 검출할 수
있는 모든 수단
 로봇이 외부 환경을 인식
센서의 모델
검출대상
센서
모든 정보
및
에너지
물리적 방법
화학적 방법
생물학적 방법
출력신호
출력정보는
일반적으로
전기 신호로
얻어진다.
센서의 선정
 목적에 적당한 센서를 선택하기 위한 특성 고려
 성능, 경제성, 용이성, 응용력 등을 결정 때로는 같은 목적을
위해서 다른 종류의 센서도 사용
 센서를 선택하기 이전에 반드시 여러가지가 사항들이 고려
센서 고려사항
 가격 :
센서가 출력하는 데이터의 중요성, 정확성,
수명 등과 같은 설계의 다른 요구사항과 균형
 크기 :
행동범위 제한
 무게 :
무거운 센서는 로봇 팔의 관성을 증가시키며 하중을
옮길 수 있는 능력을 감소시킨다
 검출거리 :
로봇에 알맞은 거리 선정
물체 인식
 초음파 센서
 적외선 센서(광센서)
 포토센서
초음파 센서

방사기(ultrasonic emitter) 는 고주파수 음파를 주
기적으로 방사하고 수신기가 이 고주파를 받아서 물체인식

사용 사례
차량후방감지기(파킹센서) 일체형 초음파 센서

물체인식 , 거리 측정 가능
초음파 센서
적외선 센서
 발광부에서 빛을 발광하면 수광부에서
빗을 받아서 빛의 변화를 감지하여 물체인식
적외선 센서
포토센서
 적외선 센서와 거의 동일
 감도 조절 부분을 개선한 센서
포토센서(BMS300-DDT)






직접반사형
수광부,발광부 공존
검출거리 300mm
불투명체, 반투명체, 투명체
Light ON , Dark On모드 전환
NPN 오픈 콜렉터 출력
접속도
직접반사형
 불투명 , 반투명체 , 투명체
직접 반사형
수광부/발광부 형태
 분리형 : 여러 개의 수광부,발광부 사용가능
 공존형 : 단일 수광부,발광부 사용
Light ON / Dark ON
 control 단자
 Light ON : 0V -> 12V
 Dark ON : 12V -> 0V
NPN type
 NPN,NO type
 검출물체 없는 경우 24V -> 검출물체 인식한 경우 0V
 NPN,NC type
 검출물체가 없는 경우 0V -> 검출물체 인식 24V
프로젝트 진행 상황(센서부분)
 BMS300-DDT 포토센서
 전원부(어뎁터를 이용하여 사용)
 휴대용 밧데리를 여러 개 직렬연결
 센서 동작 유무 확인
 소스 프로그램을 이용하여 EMDK3000보드에서
센서의 출력값 추출중
Camera 회로도
Camera 회로도
앞으로 계획
 센서 구동
 간단한 소프트웨어 구현
 전원부 해결