Biped robots have high potential for rough terrain movement, mission performance, and narrow space movement. Especially, the necessity for a high-speed running legged robot is emerging, and there is a high demand for a core technology to realize this. The foot structure of the legged robot is a part in direct contact with the ground, and plays a very important role in supporting a stable body weight, generation of forward power, and shock absorption during fast running. In particular, proper compliance with legs and feet is essential for fast and efficient operation. In this thesis, we developed a flexible foot using carbon fiber composite material with excellent mechanical properties and evaluated its performance. We also developed a nonlinear composite compliant foot that utilizes nonlinear compliance effectively to increase the speed of the robot. Finally, a sensor integrated composite foot structure that can measure the ground reaction force in real time for control and utilization has been studied.
이족로봇은 험지 주행성, 임무 수행 능력, 협소공간 이동 등의 높은 잠재력을 갖고 있다. 특히 고속 주행 족형 로봇에 대한 필요성이 대두되면서 이를 실현시킬 핵심기술에 대한 요구가 높다. 족형 로봇에서의 발 구조는 지면과 직접 접촉이 이뤄지는 부위로 안정된 체중의 지지, 전진동력의 발생, 고속 주행 시 발생하는 충격흡수 등의 매우 중요한 역할을 수행한다. 특히나 빠르고 효율적인 구동을 위해서는 다리와 발에 적절한 컴플라이언스는 필수적이다. 본 학위논문에서는 기계적 물성이 우수한 탄소섬유 복합재료를 이용한 유연발을 개발하여 이에 대한 성능을 평가하였다. 또한 비선형 컴플라이언스를 효과적으로 이용한 비선형 복합재료 유연발을 개발하여 안정적이며, 로봇의 속도를 증가하였다. 마지막으로 제어 및 활용을 위해 지면 반력을 실시간으로 측정할 수 있는 센서 일체형 복합재료 발 구조에 대한 연구를 수행하였다.
