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휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치로서, 중력 방향에 대해 수직인 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서; 중력 방향에 대해 수직인 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 각속도를 측정하기 위한 각속도 센서; 상기 기울기 센서와 상기 각속도 센서로부터 실시간으로 측정된 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 기울기와 각속도 데이터를 수신받아 필터링하기 위한 보상 필터부; 및상기 보상 필터부와 연결되고, 상기 기울기 센서와 상기 각속도 센서로부터 실시간으로 측정된 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 기울기와 각속도 신호를 A/D 변환하여 휴머노이드 이족 보행 로봇의 자세 제어부로 제공하도록 하는 디지털 신호 처리부를 포함하며,상기 자세 제어부는, 휴머노이드 이족 보행 로봇에 분산된 복수개의 모터 및 이들 모터를 제어하는 모터 제어기를 구비하며, 상기 디지털 신호 처리부에서 출력된 데이터를 상기 각 모터 제어기로 CAN 통신을 사용하여 전송하는 CAN 통신부를 더 포함하고, 상기 CAN 통신부는, 상기 디지털 신호 처리부로부터 수신된 로봇의 롤과 피치 방향의 기울기와 각속도 데이터를 CAN 트랜시버를 통해 휴머노이드 로봇에 분산된 각 모터 제어기로 전송하여 보행 제어 피드백을 제공하며, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 보상 필터부로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기; 및 상기 A/D 변환된 로봇의 기울기 및 각속도 데이터를 임시로 저장하는 CAN 레지스터;를 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는,외부 컴퓨터로부터 BDM(Background Debugger Mode) 장치를 통해 펌웨어를 다운로드 받아 저장하기 위한 내부 Flash ROM을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 보상 필터부는, 상기 기울기 센서로부터 출력되는 데이터를 수신받아 기준치 보다 낮은 주파수 대역에서 저역 필터링하여 낮은 주파수 대역에서 로봇의 중력 방향에 대한 기울기 정보를 제공하기 위한 제1 저역 통과 필터; 상기 각속도 센서로부터 제공되는 데이터를 수신받아 기준치 보다 높은 주파수 대역에서 고역 필터링하기 위한 고역 통과 필터; 고역 필터링된 각속도 데이터를 적분하여 높은 주파수 대역에서 로봇의 중력 방향에 대한 기울기 정보를 제공하기 위한 적분기; 상기 제1 저역 통과 필터의 출력과 상기 적분기의 출력을 합산하기 위한 합산기; 및 상기 각속도 센서로부터 제공되는 데이터를 저역 필터링하여 로봇의 중력 방향에 대한 각속도 정보를 제공하기 위한 제2 저역 통과 필터; 를 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 기울기 센서는 가속도계를 이용하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 7 항에 있어서, 상기 기울기 센서는 각각 롤 방향과 피치 방향의 가속도를 측정하는 2개의 가속도계를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 각속도 센서는, 롤(roll) 방향 각속도 측정 레이트 자이로; 및 피치(pitch) 방향 각속도 측정 레이트 자이로를 구비하고, 이들 레이트 자이로는 서로 직교하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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제 1 항에 있어서, 휴머노이드 로봇의 상체에 부착되고 상기 기울기 센서와 상기 각속도 센서를 고정하기 위한 제1 프레임; 및상기 제1 프레임에 고정되고, 상기 보상 필터부 및 상기 디지털 신호 처리부를 파지하도록 'ㄷ'자 모양으로 형성되는 제2 프레임; 을 더 포함하며, 상기 제1 프레임은 상기 기울기 센서와 각속도 센서가 2개의 관성 축 정보를 측정할 수 있도록 로봇에 부착되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 방법으로서, (a) 휴머노이드 로봇에 장착된 기울기 센서에 의해 중력 방향에 수직인 롤과 피치 방향의 로봇의 기울기를 측정하는 단계; (b) 상기 휴머노이드 로봇에 장착된 각속도 센서에 의해 중력 방향에 수직인 롤과 피치 방향의 로봇의 각속도를 측정하는 단계; (c) 상기 기울기 센서와 상기 각속도 센서로부터 측정된 중력 방향에 수직인 롤과 피치 방향으로 로봇의 기울기와 각속도 신호를 수신받아 보상 필터부에 의해 필터링하는 단계; 및 (d) 상기 보상 필터부에 의해 필터링된 로봇의 기울기와 각속도 정보에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하며,상기 기울기 센서는 가속도계이며, 상기 각속도 센서는 레이트 자이로이고,상기 단계 (c)는, (c1) 상기 기울기 센서(가속도계)로부터 제공되는 신호를 기준치보다 낮은 주파수 대역에서 제1 저역 통과 필터에 의해 저역 필터링하는 단계; (c2) 상기 각속도 센서로부터 제공된 신호를 수신받아 기준치보다 높은 주파수 대역에서 고역 통과 필터에 의해 고역 필터링하고, 고역 필터링된 각속도 신호를 적분기에 의해 적분하는 단계; (c3) 상기 제1 저역 통과 필터로부터의 신호와 상기 적분기로부터의 신호를 합산하는 단계; 및 (c4) 상기 각속도 센서로부터 제공된 신호를 제2 저역 통과 필터에 의해 저역 필터링하여 각속도 정보를 포함하는 신호를 추출하는 단계;를 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 방법
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제 11 항에 있어서,(e) 로봇의 기울기 및 각속도 정보를 CAN 레지스터에 의해 임시로 저장하고 CAN 트랜시버를 통해 CAN 통신으로 로봇에 분산된 제어기로 전송하여 로봇의 자세 제어를 하도록 하는 단계를 더 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 방법
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제 11 항에 있어서, 외부 컴퓨터로부터 BDM(Background Debugger Mode) 장치를 통해 내부 Flash ROM으로 펌웨어를 다운로드 받는 단계를 더 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 방법
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제 11 항에 있어서, 상기 가속도계와 상기 레이트 자이로를 중력방향에 수직인 롤과 피치 방향으로 각각 1개씩 배치하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 방법
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휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치로서, 중력 방향에 대해 수직인 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서; 중력 방향에 대해 수직인 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 각속도를 측정하기 위한 각속도 센서; 및 상기 기울기 센서와 상기 각속도 센서로부터 실시간으로 측정된 롤과 피치 방향에 대한 로봇의 기울기와 각속도 데이터를 수신받아 필터링하기 위한 보상 필터부를 포함하며, 상기 보상 필터부는, 상기 기울기 센서로부터 출력되는 데이터를 수신받아 기준치 보다 낮은 주파수 대역에서 저역 필터링하여 낮은 주파수 대역에서 로봇의 중력 방향에 대한 기울기 정보를 제공하기 위한 제1 저역 통과 필터; 상기 각속도 센서로부터 제공되는 데이터를 수신받아 기준치 보다 높은 주파수 대역에서 고역 필터링하기 위한 고역 통과 필터; 고역 필터링된 각속도 데이터를 적분하여 높은 주파수 대역에서 로봇의 중력 방향에 대한 기울기 정보를 제공하기 위한 적분기; 상기 제1 저역 통과 필터의 출력과 상기 적분기의 출력을 합산하기 위한 합산기; 및 상기 각속도 센서로부터 제공되는 데이터를 저역 필터링하여 로봇의 중력 방향에 대한 각속도 정보를 제공하기 위한 제2 저역 통과 필터; 를 포함하는 휴머노이드 이족 보행 로봇을 위한 기울기 센서와 각속도 센서를 이용한 관성 측정 장치
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