모바일 로봇을 위한 카메라 탑재 매니퓰레이터

Manipulator with Camera for Mobile Robots

가정에서 사람을 보조하기 위해 이동과 작업이 모두 가능한 모바일 매니퓰레이터의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 크기가 작고 낮은 가격으로 구성할 수 있는 모바일 매니퓰레이터를 개발하기 위해 모바일 로봇에 탑재할 수 있는 소형 매니퓰레이터 시스템을 개발하였다. 개발한 매니퓰레이터는 4자유도를 가지며, 끝단에 그리퍼와 카메라를 부착하여 물체의 인식과 인식한 물체에 대한 작업 수행이 가능하다. 개발한 매니퓰레이터는 수직 방향의 선형 이동이 가능하여 상대적으로 높이 위치한 사람의 손에 물건을 전달하거나 협업을 수행하는 데 유리하다. 개발한 매니퓰레이터의 4자유도 동작을 위한 4개의 액츄에이터를 매니퓰레이터의 베이스에 가깝게 배치하고 매니퓰레이터의 회전 관성을 줄임으로써 매니퓰레이터의 작업 중 안정성을 높이고 모바일 매니퓰레이터의 전복 위험을 낮추었다. 개발한 매니퓰레이터의 끝단에 위치한 카메라에서 RGB 영상을 획득하고 영상처리를 통해 물체를 인식하여 목표한 위치로 옮기는 픽 앤 플레이스 동작을 시험하였으며 로봇의 작업영역(workspace) 내에서 성공적으로 동작함을 확인하였다.

Mobile manipulators are getting lime light in the field of home automation due to their mobility and manipulation capabilities. In this paper, we developed a small size manipulator system that can be mounted on a mobile robot as a preliminary study to develop a mobile manipulator. The developed manipulator has four degree-of-freedom. At the end-effector of manipulator, there are a camera and a gripper to recognize and manipulate the object. One of four degree-of-freedom is linear motion in vertical direction for better interaction with human hands which are located higher than the mobile manipulator. The developed manipulator was designed to dispose the four actuators close to the base of the manipulator to reduce rotational inertia of the manipulator, which improves stability of manipulation and reduces the risk of rollover. The developed manipulator repeatedly performed a pick and place task and successfully manipulate the object within the workspace of manipulator.