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컴퓨터가 착용자에 의해 착용된 착용로봇(1)의 보행속도를 추정하는 보행속도 추정과정(S110)과,상기 컴퓨터가 상기 착용로봇(1)의 보행속도를 미리 정해진 제어임계값(δ)과 비교하여 보행속도를 판단하는 보행속도 판단과정(S120)과,보행속도의 판단 결과에 따라, 착용자와 상기 착용 로봇(1)사이의 상호 작용하는 힘을 제어하는 능동 제어 또는 상기 착용 로봇(1)을 제어하는 준능동 제어로 이원화하는 제어 과정(S120,S130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제 1 항에 있어서,상기 제어 과정(S120,S130) 중 능동 제어 과정(S120)은, 상기 보행속도가 상기 제어임계값(δ) 보다 작아서 상기 착용로봇이 저속보행하는 것으로 판단되면, 상기 컴퓨터는 상기 착용로봇(1)에 장착된 센서의 정보를 기반으로 역동역학에 의해 상기 착용자와 착용로봇사이의 상호 작용하는 힘을 미리 설정되는 값으로 최소화하여 제어하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제 2 항에 있어서,상기 제어 과정(S120,S130) 중 준능동 제어과정(S140)은, 상기 보행속도가 상기 제어임계값(δ)보다 커서 상기 착용로봇이 고속보행하는 것으로 판단되면, 상기 컴퓨터는 미리 획득된 인체운동 데이터를 이용하여 추출된 스프링 강성과 댐핑계수를 이용하여 상기 착용로봇(1)을 제어하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제1항에 있어서,상기 보행속도 추정과정(S110)에서는,상기 착용로봇(1)의 백팩부(10)에 설치된 가속도센서의 가속도를 적분하여 상기 착용로봇(1)의 보행속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제1항에 있어서,상기 보행속도 추정과정(S110)에서는,상기 착용로봇(1)의 발바닥링크부(70)로부터 백팩부(10)까지 서로 인접한 2개 링크부의 상대속도를 측정하여, 상기 백팩부(10)의 속도를 측정하고, 상기 백팩부(10)의 속도를 상기 착용로봇(1)의 보행속도로 추정하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제2항에 있어서,상기 능동 제어과정(S130)은, 상기 착용로봇(1)의 발바닥링크부(70)에 설치된 보행판별센서(72a)(72b)(72c)(72d)로부터 입력되는 값에 따라 착용로봇(1)의 보행단계를 판단하는 보행단계 판별과정(S131)과,판별된 보행단계에 따라 역동역학 관계로부터 착용자의 운동의도를 인식하는 운동의도 인식과정(S132)과,상기 착용자와 상기 착용로봇(1) 간의 상호 작용력이 최소가 되도록 보행제어 명령을 생성하는 보행제어 명령 생성과정(S133)과,상기 보행제어 명령에 중력보상을 위한 토크를 적용하여 상기 착용로봇의 각 액츄에이터로 구동명령값을 전달하는 구동 제어과정(S134)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제6항에 있어서,상기 보행단계 판별과정(S131)은,상기 착용로봇(1)의 발바닥지지부(71)에 발뒤꿈치, 발끝 바깥쪽, 발끝 안쪽, 엄지발가락에 각각 설치된 4개의 보행판별센서(72a)(72b)(72c)(72d)가 각각 지면과 접촉 여부에 따라 초기 입각기(Initial Contact), 입각기(Stance), 사전 유각기(Pre-Swing) 및 유각기(Swing) 중 어느 하나로 보행단계를 판별하고,상기 초기 입각기(Initial Contact) 또는 상기 입각기(Stance)로 보행단계가 판별되면, 상기 능동 제어과정(S130)이 수행되고,상기 사전 유각기(Pre-Swing) 또는 상기 유각기(Swing)로 보행단계가 판별되면, 상기 착용로봇(1)을 착용하고 있는 착용자의 움직이는 힘에 의해 상기 착용로봇이 작동하는 수동 제어과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제7항에 있어서,상기 보행단계 판별과정(S131)은, 발뒤꿈치에 설치된 보행판별센서(72a)가 지면의 접촉으로 온(ON)되면, 상기 초기 입각기로 판별하고,발뒤꿈치, 발끝 바깥쪽, 발끝 안쪽 및 엄지발가락에 설치된 보행판별센서(72a)(72b)(72c)(72d)가 지면의 접촉으로 ON되면, 상기 입각기로 판별하며,발끝 바깥쪽, 발끝 안쪽 및 엄지발가락에 설치된 보행판별센서(72b)(72c)(72d)가 지면의 접촉으로 ON되면, 상기 사전 유각기(Pre-Swing)로 판별하고,발끝 안쪽에 설치된 보행판별센서(72c)가 지면의 접촉으로 ON되면, 상기 유각기(Swing)로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제6항에 있어서,상기 운동의도 인식과정(S132)은,좌측 발과 우측 발의 보행단계를 각각 판별하고, 좌우 양발이 모두 입각기(Stance)이면, 다음 수학식(단, V: 바디 트위스트(body twist), q : 조인트 각(joint angle), W : 바디 렌치(body wrench), L : 토크 영향 매트릭스(torque influence matrix), M : 관성 (inertia), C: 바이어스 매트릭스(bias matrix), F : 중력(gravitational force), ㆍ: 속도, ‥: 가속도)이 적용되고, 좌우 양발이 모두 유각기(Swing)인 경우 다음 수학식이 적용되는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제6항에 있어서,상기 보행제어 명령 생성과정(S133)은,상기 착용로봇(1)에 설치된 각 액츄에이터에 설치된 힘센서로 측정한 상기 액츄에이터의 토크와 역동역학 토크를 이용하여, 상호 작용력을 추정하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제3항에 있어서,상기 준능동 제어과정(S140)에서는다음 수학식(단, k: 스프링 강성, b :댐핑값, i : 조인트(joint), mode: 보행단계)으로 상기 착용로봇(1)의 관절을 제어하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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제3항에 있어서,상기 능동 제어과정(S130)과 상기 준능동 제어과정(S140)의 전환시(S150)에는 갑작스런 파라미터의 변화에 따른 시스템 불안정성을 감소시키기 위해 가중치 함수를 적용하는 것을 특징으로 하는 보행속도기반 착용로봇의 능동-준능동 제어 방법
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