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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