승마용 헬스케어 로봇의 승마 자세 판단 및 의지추론 알고리즘 개발에 관한 연구 = Algorithm for Estimation of Riding Position and Volition in Health-care Riding Robots

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research,a riding robot system named as "RideBot" is developed for health-care and entertainments. The developed riding robot can follow the intention of horseman and can simulate the motion of horse. The riding robot mechanisms are used for many functions such as attitude detection, motion sensing, recognition, common interface and motion-generations. This riding robot can react on health conditions, bio-signals and intention information of user. One of the objectives of this research i sthat the riding robot could catch user motion and operate spontaneous movements.
In this thesis, the saddle mechanism is developed which can generate 3 degrees-of-freedom riding motion based on the intention of horseman. Also, reins and spur mechanisms are developed for the recognition of the horseman's intention estimation and the bio-signal monitoring system for the health care function of a horseman.In order to evaluate the performance of the riding robot system, several riding motions including slow and normal step motion,left and right turn motionsaretested.
An algorithm for estimating riding position and volition is proposed by using bio-signals and is analyzed in real-horse riding environments. With the database and sensor informations, standard positions are made. For the volition estimation, the acceleration and deceleration sensor information and bridle information are used for direction change. A hybrid controlalgorithm is proposed in which discrete-state and continuous-state controls are combined. The efficiency of the proposed algorithm is evaluated thru various experiments.

국문 초록 (Abstract)

헬스케어 로봇은 사람들의 건강에 대한 관심이 커지며 더욱 친근한 존재로 다가오고 있다.바쁜 현대인들에게 체력증진 및 가상체험을 통해 스포츠를 즐기는 엔터테인먼트 분야 등 다양한 부분을 제공하여 주며 건강을 체크하고 관리 및 증진할 수 있는 서비스를 제공할 수 있다.
본 논문에서는 헬스케어 로봇인 RideBot의 모션 메커니즘과 자세판단 및 의지추론 알고리즘을 제안한다. 기존의 승마로봇은 단조로운 움직임만을 제공하고 사용자의 의지에 무관하게 모션을 제공하였다.이에 비해 RideBot은 모션패턴에 따라 몸의 Balancing을 유지함과 동시에 인간 모션,의지에 의한 능동적인 양방향 모션을 제공할 수 있도록 구현하였다. Roll,Pitch,Bounce인 3자유도를 이용하여 모션을 제어하고 정밀한 모션제어를 위해 3축 서보모터를 사용하고 박차,고삐,안장 센서의 융합을 통하여 자세판단 및 의지추론 알고리즘을 개발한다.이를 위하여 센서 값들의 변화를 모니터링하고 데이터화 하여 시뮬레이터를 통하여 확인할 수 있도록 한다.센서 값들의 융합을 이용한 실험을 통하여 자세판단 및 의지추론을 구현한다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 제 2 장 승마로봇의 구조 = 4
• 2.1 승마 동작 안장 메커니즘 = 4
• 2.2 안장의 구조 = 7
• 2.3 생체신호 처리용 Handle 메커니즘 = 8
• 2.4 RideBot 전체 외형 = 10
• 제 3 장 승마 모션 제어 및 자세판단과 의지추론 = 12
• 3.1 승마 모션 제어 = 12
• 3.2 승마 자세 판단과 의지추론 = 24
• 3.2.1 승마 자세 판단 = 25
• 3.2.2 의지추론 = 26
• 제 4 장 실험 및 결과 = 31
• 제 5 장 결론 및 추후 과제 = 36
• 참고문헌 = 38
• Abstract = 40
• 감사의 글 = 41