Virtual Hubo platform is for a simple simulation like running and jumping of a humanoid robot. In order to make virtual Hubo platform react to external force input and joint torque input in virtual space, the equation of motion of Hubo is set up and a collision model is suggested in this thesis. Since every motor of real Hubo is connected to joints through reduction gears, the effect of rotor inertia of motors is also included in the equation of motion.
Three collision types of point-to-face, line-to-face, face-to-face are considered in this thesis because the collision between the foot of virtual Hubo and the virtual ground is of concern but the motion of Hubo that has been tipped over is not. An algorithm that adjusts the integration time interval to limit the penetration depth of the foot into the ground to an arbitrary value is suggested. After collision is detected impulse is used to calculate the repulsive force that prevents the virtual Hubo platform from penetrating the virtual ground.
본 논문의 가상 휴보 플랫폼은 휴보의 달리기나 점프와 같은 간단한 시뮬레이션을 목적으로 한다. 사용자는 가상 휴보 플랫폼에 임의의 힘과 모멘트, 각 관절에 토크를 가할 수 있으며 이에 따른 가상 휴보 플랫폼의 삼차원 운동을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 가상 휴보 플랫폼을 외부의 힘과 각 관절에의 토크 입력에 따라 가상 공간에서 움직이도록 휴보의 운동방정식과 충돌 모델을 제안하였다. 실제 휴보 관절의 거의 모든 모터는 비교적 감속비가 큰(100:1 이상) 감속기를 거쳐 장착되어 있기 때문에 모터 로터의 관성모멘트가 휴보의 운동에 큰 영향을 미친다. 이에 모터의 동역학 모델을 이용하여 감속기에 의해 증대된 모터 로터의 관성모멘트의 영향을 운동방정식에 포함하였다. 본 논문의 가상 휴보 플랫폼은 휴보의 달리기와 같은 운동을 위한 제어 알고리즘의 시뮬레이션에 이용되는 것을 목적으로 하기 때문에 휴보가 넘어진 이후의 운동은 관심의 대상이 아니다. 때문에 본 논문에서는 휴보의 발과 지면과의 충돌만 고려하였다. 또 발은 강체로 가정하여 점(point)-면(face), 선(line)-면(face), 면(face)-면(face) 의 세 가지 충돌 경우만 고려하였다. 충돌 검색 과정에서 사용자가 설정한 충돌 깊이 이상 관통(interpenetration)이 일어나지 않도록 적분 시간 간격을 조절하는 알고리즘을 제안하였으며 가상 휴보 플랫폼과 지면 사이의 반발력을 충격량을 이용하여 계산하였다.
