This paper describes a humanoid robotics platform (DRC-HUBO+) developed for the Defense Advanced Research Projects Agency Robotics Challenge (DRC) Finals. This paper also describes the design criteria, hardware, software framework, and experimental testing of the DRC-HUBO+ platform. The purpose of DRC-HUBO+ is to perform tasks by teleoperation in hazardous environments that are unsafe for humans, such as disaster zones. We identified specific design concepts for DRC-HUBO+ to achieve this goal. For a robot to be capable of performing human tasks, a human-like shape and size, autonomy, mobility, manipulability, and power are required, among other features. Furthermore, modularized joints and a user-friendly software framework were emphasized as design concepts to facilitate research on the robot tasks.
The DRC-HUBO+ platform is based on DRC-HUBO-1 and HUBO-2. The torque of each joint is increased compared to that in DRC-HUBO-1 owing to its high reduction ratio and air-cooling system. DRC-HUBO+ is designed with an exoskeletal structure to provide it with sufficient stiffness relative to its mass. All wires are enclosed within the robot body using a hollow shaft and covers to protect the wires from external shock. To achieve stable mobility, the robot can transition from the bipedal walking mode to the wheel mode using wheels located on both knees.
DRC-HUBO+ has 32 degrees of freedom (DOFs), including seven DOFs for each arm and six DOFs for each leg, and a solid and light body with a height of 170 cm and a mass of 80 kg.
본 논문에서는 인간의 작업을 대체하기 위해 개발된 휴머노이드 로봇 플랫폼 (DRC-HUBO +)의 개발에 대해 설명한다. 또한 DRC-HUBO + 플랫폼의 설계 기준, 하드웨어 및 실험 테스트에 대해서도 설명한다. DRC-HUBO +의 목적은 재난 지역과 같이 사람이 안전하지 않은 위험한 환경에서 원격 조작으로 작업을 수행하는 것이다. 우리는 이를 위해 DRC-HUBO +의 구체적인 설계 조건을 정하였다. 로봇이 인간 작업을 수행 할 수 있으려면 인간의 모양과 크기, 자율성, 이동성, 조작 가능성 및 전력이 필요하다. 그 밖에 강성 설계를 통해 무게 대비 강한 강성을 가지는 플랫폼을 설계하였고 모듈화 된 조인트를 통해 로봇의 연구를 용이하게 하였다. 또한 2차원 설계 및 자체개발 센서를 통해 로봇의 비용을 절감하였다.
DRC-HUBO + 플랫폼은 DRC-HUBO-1 및 HUBO-2를 기반으로 개발 되었다. 로봇의 작업성을 높이기 위해 허리와 손목 관절의 운동 범위가 증가되었고 팔과 다리의 길이가 증가되었다. 또한 안정적인 이동성을 달성하기 위해 양 무릎에 있는 바퀴를 사용하여 2 족 보행 모드에서 휠 모드로 전환 할 수 있도록 설계되었다. 높은 감속비 및 공냉식 냉각 장치를 통해 각 조인트의 토크가 DRC-HUBO-1의 토크에 비해 증가하였고 질량에 비해 충분한 강성을 제공하기 위해 외골격 구조로 설계되었다. 안정성을 높이기 위해 모든 전선은 중공 축을 사용하여 로봇 몸체에 밀폐되어 있으며 외부 충격으로부터 전선을 보호하도록 설계되었다.
DRC-HUBO +는 각 팔당 7 자유도, 각 다리 당 6 자유도 총 32 자유도를 가지며, 높이 170cm, 질량 80kg의 견고하고 가벼운 몸체를 가지고 있다.
