This thesis proposes a development of humanoid robot, HanSaRam-X (HSR-X) and hierarchical behavior selection architecture for humanoid robot soccer. The humanoid robot HSR-X’s height is about 45.2cm and has 20 DOF. Upper body has 8 DOF and lower body has 12 DOF. Each joint of the robot is actuated by a dynamixel. Upper body uses AX-18A and lower body uses MX-28T. The trunk has compact space for placing control board (main board and sub board) and battery for stand-alone operation.
Its software system is consist of two parts. One is walking control thread and the other is hierarchical behavior selection architecture. After images from a camera on the robot head are processed in the architecture, command states of a behavior are transmitted to the walking control thread. Once the walking control thread receives commands, the thread generates motor angles through modifiable walking pattern generator (MWPG) and the angles are transmitted to dynamixels by serial communication. The two parts are processed into the control board.
Robot’s behaviors for humanoid robot soccer are decided through hierarchical behavior selection architecture. There are three modules in the architecture: perception module, role selection module, behavior selection module. In perception module, a robot distinguishs objects based on the color informations and calculates their locations. Role selection module decides the robot’s role based on location of the robot. With the role information and location of object, behavior selection module decides its behavior and generates command state of the behavior.
At last, by using developed HSR-X robot, the real experiment are carried out. Robot walking experiment, shooting experiment and humanoid robot soccer experiment with two robots are tested. The results show that the proposed architecture and developed robots walk normally and decide behaviors for humanoid robot soccer.
이 논문은 휴머노이드 로봇 HanSaRam-X (HSR-X)의 개발과 휴머노이드 로봇 축구를 위한 계층적 행동 선택 아키텍쳐를 제안한다. 휴머노이드 로봇 HSR-X의 키는 약 45.2cm이고 20 자유도를 가진다. 상체는 8 자유도를 가지고 하체는 12 자유도를 가진다. 로봇의 각 관절은 다이나믹셀로 구동된다. 상체는 AX-18A를 사용하고 하체는 MX-28T를 사용한다. 몸통은 독립적인 운영을 위한 제어 보드 (메인 보드와 보조 보드) 및 베터리를 배치하기 위하여 밀집된 공간을 가진다.
이 로봇의 소프트웨어 시스템은 두 부분으로 이루어진다. 하나는 보행 제어 스레드이고 다른 하나는 계층적 행동 선택 아키텍쳐이다. 로봇의 머리에 있는 카메라로부터 얻은 이미지들이 아키텍쳐를 통하여 처리된 후에, 행동에 해당하는 명령 상태가 보행 제어 스레드에 전송된다. 보행 제어 스레드가 명령을 받게 되면, 그 스레드가 가변적 걸음 생성기를 통하여 모터 각도를 만들어내고 그 각도는 시리얼 통신으로 다이나믹셀에 전송된다. 이 두 부분은 제어보드 안에서 처리된다.
휴머노이드 로봇 축구를 위한 로봇의 행동은 계층적 행동 선택 아키텍쳐를 통하여 결정된다. 아키텍쳐에는 세가지의 모듈이 있다. 인지 모듈, 역할 선택 모듈, 행동 선택 모듈이다. 인지 모듈에서는, 로봇이 색깔 정보를 토대로 사물을 구분하고 그것들의 위치를 계산한다. 역할 선택 모듈에서는 로봇의 위치에 기반하여 로봇의 역할을 결정한다. 역할 정보와 사물의 위치를 가지고 행동 선택 모듈은 로봇의 행동을 결정하고 그 행동의 명령 상태를 만들어낸다.
마지막으로 개발한 HSR-X 로봇을 이용하여 실제 실험을 수행하였다. 로봇 보행 실험, 슈팅 실험, 두 로봇으로 하는 휴머노이드 로봇 축구 실험을 테스트하였다. 실험 결과가 제안한 아키텍쳐와 개발한 로봇이 잘 걷고 휴머노이드 로봇 축구를 위한 행동 선택을 잘 하는 것을 보여준다.
