[23' 청소년 과학프로젝트] 청소년 과학프로젝트(1) - 고양이랑 제어?

1. 탐구의 시작

23년도에 전년도에 진행했던 YSC가 이름이 바뀐 청소년 과학프로젝트를 다시 새로운 팀원들과 진행하고자 했다. 그 팀원들은 고등학교 로봇 동아리 후배들로 하여 3학년이다 보니 상이나 뭔가를 하는 것보다 후배들에게 나의 경험을 건네 주는 것을 주로 하기 위해서 진행하게 되었다.

 

2. 아이디어 서치

이 과정에서 일단 아이디어를 찾게 되었다.

청소년 과학프로젝트를 위한 아이디어 작성

먼저 실생활에 도움이 되는 주제와 배달 로봇이라는 포인트를 합쳐서 주제를 찾아보고자 했다. 이 과정에서 작년에 진행한 제어 알고리즘을 좀 더 할 수 있는 파트라면 더 잘 할 수 있을 거라고 생각하여 " 배달로봇 + 제어 + 실생활 도움 " 이라는 것으로 아이디어를 찾기 시작해보니 사진처럼 다양한 아이디어들이 나오기 시작했다. 그 과정에서 흔들림을 제어할 수 있는 방법을 하자는 아이디어가 주로 나왔고, 그것으로 주제가 정해지는 듯했다.

 

하지만 그 주제는 어쩌다 보게 된 고양이가 낙하하는 영상에서 바뀌게 되었다. 고양이가 어느정도 높은 곳에서 떨어져도 언제나 4발로 착지하는 모습에서 이처럼 배달로봇이 조금의 낙하로 흔들릴 때 고양이처럼 착지해서 안정적으로 낙하하면 어떨까 하는 주제가 된 것이다. 그리고 원래의 흔들림의 제어는 다른 탐구인 STEAM RnE에서 해보자고 이야기가 되었다.

 

3. 탐구 흐름

우리의 탐구 흐름은 다음과 같았다.

(1) 문제 정의 - 떨어지는 주행 로봇이 특정 행동을 통해 자세를 정의하도록 하자.

(2) 사전 연구 조사

(3) 자동차 낙하 과정 파악

(4) 다리(바퀴)의 각운동량 보존을 통한 차체 제어

(5) 꼬리를 이용한 자세 제어

(6) 실험용 자동차를 이용한 검증 실험 진행

이와 같은 흐름으로 진행하기 위해서 문제 정의 이후 사전 연구를 조사하였다.

 

먼저 'Landing Posture Adjustment and Buffer Performance Analysis of a Cat Robot'라는 논문을 통해서 고양이의 낙하 동작과 이를 통한 고양이 로봇의 공중 자세 조정 방법을 보게 되었다. 이를 통해 실질적으로 현직에서 사용할 수 있는 방법이며, 이 과정에서 배달 로봇으로 적용했다는 부분이 달랐었다.

 

이후 'Effect of Swing Legs on Turning Motion of a Free-Falling Cat Robot' 라는 논문에서 고양이가 뒤집혀 있는 로봇에서 제대로 착지하는 모습을 보였다. 

 

또한 'Research on Trajectory Planning of a Robot Inspired by Free-Falling Cat Based on Numerical Approximation' 논문에서 고양이를 역학적으로 분석한 모습을 볼 수 있었고, 이는 실험 계획 단계에서 도움이 될 수 있었다.

이후 다양한 논문들을 참고하면서 어떻게 진행해야 할지 갈피를 잡게 되었다.

 

이후 내용은 다음 글에서 계속하고자 한다.