Development and Motion Control of a Lightweight Robot Arm for Teleoperation Using VR Headset

摘要

본 논문은 자율 순찰용 4족 로봇의 감시 및 조작 작업을 위한 경량 로봇 팔의 개발과 사용자에게 용이한 원격 조작 알고리즘을 다룬다. 로봇 팔은 준직구동 구동기를 사용하여 외부 접촉에 순응할 수 있도록 하였고, 로봇 팔 끝에는 넓은 시야각을 갖는 RGB-D 카메라를 장착하여 주변 환경을 감시할 수 있도록 하였다. 원격 조작은 VR 기술을 활용하여 가상현실에서 직관적인 조작을 가능하게 구현되었으며, 가상환경의 디지털 트윈을 통해 실제 로봇의 상태를 확인할 수 있도록 하였다. 로봇 팔의 모션 제어는 작업 공간 PD 제어와 회전 행렬의 외적법을 융합하여 구현되었으며, 관절의 구동 범위를 초과하지 않도록 범위 제한 알고리즘을 추가하였다. 최종적으로, 제안된 VR 헤드셋을 이용한 로봇 팔의 원격 조작 방법이 첫 사용자들도 손쉽게 로봇을 조작할 수 있음을 실험을 통해 입증하였다.