biomimetic gyroscope integrated with actuation parts of a
TRANSCRIPT
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (2016) 22(9):705-709
http://dx.doi.org/10.5302/J.ICROS.2016.16.0098 ISSN:1976-5622 eISSN:2233-4335
ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์
Biomimetic Gyroscope Integrated with Actuation Parts of a Robot
Inspired by Insect Halteres
์ ๋ฏผ ๊ธฐโ , ๊น ์ง ์
โ , ์ฅ ์ ํ
โ , ์ด ํ ์ฌ, ์ฌ ํ ๋ณด, ๊ณ ํ ํธ, ์กฐ ๊ท ์ง, ์กฐ ๋ ์ผ
*
(Mingi Jeong1,5,โ , Jisu Kim2,5,โ , Seohyeong Jang2,5,โ , Tae-Jae Lee2,5, Hyungbo Shim2,5, Hyoungho Ko3,5, Kyu-Jin Cho4, and Dong-Il โDanโ Cho1,2,5,*)
1Interdisciplinary Program of Bioengineering, Seoul National University, Automation and Systems Research Institute (ASRI) 2Department of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University, ASRI
3Department of Electronics, Chungnam National University 4Mechanical and Aerospace Engineering, Seoul National University
5Biomimetic Robot Research (BMRR) Center, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea
Abstract: Micro-electro-mechanical systems (MEMS) gyroscopes are widely used in various robot applications. However, these conventional gyroscopes need to vibrate the proof mass using a built-in actuator at a fixed resonance frequency to sense the Coriolis force. When a robot is not moving, the meaningless vibration of the gyroscope wastes power. In addition, this continuous vibration makes the sensor vulnerable to external sound waves with a frequency close to the proof-mass resonance frequency. In this paper, a feasibility study of a new type of gyroscope inspired by insect halteres is presented. In dipterous insects, halteres are a biological gyroscope that measures the Coriolis force. Wing muscles and halteres are mechanically linked, and the halteres oscillate simultaneously with wing beats. The vibrating haltere experiences the Coriolis force if the insect is going through a rotational motion. Inspired by this haltere structure, a gyroscope using a thin mast integrated with a robot actuation mechanism is proposed. The mast vibrates only when the robot is moving without requiring a separate actuator. The Coriolis force of the mast can be measured with an accelerometer installed at the tip of the mast. However, the signal from the accelerometer has multiple frequency components and also can be highly corrupted with noise, such that raw data are not meaningful. This paper also presents a suitable signal processing technique using the amplitude modulation method. The feasibility of the proposed haltere-inspired gyroscope is also experimentally evaluated. Keywords: gyroscope, haltere, biomimetic sensor
I. ์๋ก
๋ก๋ด์ ๋ค๋น๊ฒ์ด์ , ์์ธ์์ ํ ๋ฑ์ ์ํด์๋ ์์น์ถ์
๊ธฐ์ ์ด ํ์์ ์ด๋ค. ์์น์ถ์ ๊ธฐ์ ์๋ ๋ฐฉํฅ์ ์ถ์ ํ๋ ๊ณผ
์ ์ด ํ์์ ์ผ๋ก ํฌํจ๋๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ํด์ ๋๋ถ๋ถ์ ๋ก๋ด์ ๊ฐ
์๋ ์ผ์๋ฅผ ์ด์ฉํ ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐฉํฅ์ถ์ ์ ํ์ฉํ
๋ค[2-5].
ํ์ ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๊ธฐ ์ํ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ๋ค์ํ ํํ
๋ก ๊ฐ๋ฐ๋์ด ์๊ณ , ํฌ๊ฒ ํ์ ์, ๊ดํ์, ์ง๋์์ผ๋ก ๋ถ๋ฅํ
๋ค[6]. ํ์ ์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ๊ณ ์์ผ๋ก ํ์ ํ๋ ํ์ ์ฒด๊ฐ ํ
์ ์ ์ ์งํ๋ ค๋ ๊ด์ฑ๊ณผ ์ธ์ฐจ ์ด๋์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ํ์
์ ๊ฐ์งํ๋ฉฐ, ๋ํ์ ์ผ๋ก ๋์กฐ ๊ฐ์๋ ์ผ์๊ฐ ์๋ค. ํ์ง๋ง,
๋ถํผ๊ฐ ํฌ๊ณ , ๊ธฐ๊ณ์ ์ผ๋ก ๋ณต์กํ ๋จ์ ์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋ค๋ฅธ
๋ฐฉ์์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ก ๋์ฒด๋๊ณ ์๋ค.
๊ดํ์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ์ค๋(Sagnac) ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ํ์
์ ๊ฐ์งํ๋ ์ผ์๋ก, ์ํํ์ ๋ซํ ๊ฒฝ๋ก์ ๋ ๋น์ ์๋ก ๋ฐ
๋๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ๋ฐฉ์ฌํ์ฌ ํ์ ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฐ์ํ๋ ๋ ๋น์ ๊ฒฝ๋ก์ฐจ
๋ฅผ ๊ฒ์ถํ์ฌ ๊ฐ์๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๋ค. ๋ํ์ ์ธ ๊ดํ์ ๊ฐ์๋ ์ผ
์์๋ ๊ด์ฌ์ ์ผ์์ ๋ง๋ ์ด์ ์์ด๋ก ์ผ์๊ฐ ์๋ค. ๋ฐ์ด๋
์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ ๋์ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ์ธํด ์ฃผ๋ก ๊ตฐ์ฌ์ ์ธ ๋ชฉ
์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.
์ต๊ทผ์๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ์ด์ฉํ์ฌ ํ์ ์ ๊ฐ์งํ๋ ์ง๋์
๊ฐ์๋ ์ผ์๊ฐ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ[7], ์ผ์ ํ ์ฃผํ์๋ก ๊ณต
์งํ๋ ์ง๋์ฒด(m)๊ฐ ์กด์ฌํ๋ค. ๊ณต์ง์ผ๋ก ์ธํด ๋ฐ์ํ๋ ์ง๋
์ฒด์ ์ ์๋(v)๊ฐ ๋ก๋ด์ ํ์ ์ถ์ ๋ํ ๊ฐ์๋(ฯ)์ ๋๋
ํ์ง ์์ผ๋ฉด ์ง๋์ฒด๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ(F = 2mฯรv)์ ๋ฐ๊ฒ ๋๋ค.
์ด๋, ์ผ์ ํ๋ ์์ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ง๋์ฒด์ ๋ณ์๊ฐ ์๊ธฐ๊ฒ ๋๊ณ ,
์ด ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ ์ฉ๋ํ ๋๋ ์ ํญํ ๋ฑ์ ๋ฐฉ์์ ํตํด ๊ฐ์ง
ํ์ฌ ํ์ ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์๋ค. ์ง๋์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋
๋ง์ดํฌ๋ก๋จธ์๋ ๊ธฐ์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ์ ์๋๋ฉฐ, ์ผ์ ์ ์์ ๋ํ
๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ ์ด๋ค์ ธ์ ๊ณ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์๋ ์ผ์์ ์ ์
์ ์์ฉ๋์ด ์๋ค[8-10]. ์ด๋ฌํ ์ง๋์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ์ํ
ํ ๋ฐ ๋๋ ์์ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๊ณ ๋งค์ฐ ์ ๋ ดํ๋ค๋ ์ฅ์ ๋๋ฌธ์
Copyrightยฉ ICROS 2016
* Corresponding Author
โ ๊ณต๋ ์ 1์ ์(Equal contributors)
Manuscript received April 19, 2016 / revised June 13, 2016 / accepted July 4, 2016
์ ๋ฏผ๊ธฐ: ์์ธ๋ํ๊ต ๋ฐ์ด์ค์์ง๋์ด๋งํ๊ณผ([email protected])
๊น์ง์, ์ฅ์ํ, ์ดํ์ฌ, ์ฌํ๋ณด, ์กฐ๋์ผ: ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ์ ๋ณด๊ณตํ๋ถ
([email protected]/[email protected]/[email protected]/[email protected]/[email protected])
๊ณ ํํธ: ์ถฉ๋จ๋ํ๊ต ์ ์๊ณตํ๊ณผ([email protected])
์กฐ๊ท์ง: ์์ธ๋ํ๊ต ๊ธฐ๊ณํญ๊ณต๊ณตํ๋ถ([email protected])
โป This research was supported by a grant to Bio-Mimetic Robot Research
Center Funded by Defense Acquisition Program Administration, and by Agency for Defense Development (UD130070ID).
โป ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ 2016๋ ์ 31ํ ICROS ํ์ ๋ํ์ ์ด์์ด ๋ฐํ๋์์
[1].
์ ๋ฏผ ๊ธฐ, ๊น ์ง ์, ์ฅ ์ ํ, ์ด ํ ์ฌ, ์ฌ ํ ๋ณด, ๊ณ ํ ํธ, ์กฐ ๊ท ์ง, ์กฐ ๋ ์ผ
706
๋ก๋ด, ์ ์ด, ์๋์ฐจ ๋ฑ ์ฐ์ ์ ์์ญ์ ๊ฑธ์ณ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ
์๋ค[11-13].
ํ์ง๋ง ์ด๋ฌํ ์ง๋์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ๋ก๋ด์ด ์ ์งํ๊ฑฐ๋ ๋
๊ธฐ ์ํ์ ์๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ์ผ์ ๋ด๋ถ์ ์ง๋์ฒด๋ฅผ ์ง์์ ์ผ๋ก
๊ณต์ง์ํค๋ฉฐ, ๋ถํ์ํ ์ ๋ ฅ์ ์๋ชจํ๋ค. ๋ํ, ์ง๋์ ๊ฐ์๋
์ผ์๋ ๊ณ ์ ๋ ์ฃผํ์๋ก ์ผ์๋ฅผ ๊ณต์ง์ํค๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋์ผํ ์ฃผ
ํ์์ ์ธ๋ถ ์ง๋์ด ์ ๋ ฅ๋ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณผ๋ํ ์ฆํญํ์์ผ๋ก ์ผ์์
๋์์ด ์ค๋จ๋ ์ ์๋ค. ์ต๊ทผ์๋ ์ด๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ, ์ํ๋ฅผ ํตํ
๊ฐ์๋ ์ผ์ ๋ฌด๋ ฅํ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋ฐํ๋์๋ค[14].
๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์ ํํ๊ณค์ ๋ชจ๋ฐฉํ์ฌ ๊ณต์ง์ ์ํ ์ผ์ ์์ฒด์
๊ตฌ๋๋ถ๊ฐ ์๋ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ฅผ ์ ์ํ๋ค. ์ ์ํ ์ผ์๋ ํํ
๊ณค์ด ๋ ๊ฐ์ ๊ธฐ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ๋ ๊ฐ์ ํจ๊ป ๊ตฌ๋๋๊ธฐ ๋
๋ฌธ์ ๋ณ๋์ ๊ทผ์ก์ด ์๊ตฌ๋์ง ์๋๋ค๋ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์
๋ชจ๋ฐฉํ๋ค. ์ ์ํ ์ผ์๋ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ถ๊ฐ ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐ
๋์ด ๋ก๋ด ๊ตฌ๋๋ถ์ ๋๋ ฅ์ ์ ๋ฌ ๋ฐ์ ์ง๋ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ผ
์ ๋ด์ ๋ณ๋์ ๊ตฌ๋๋ถ ์์ด ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ์ธก์ ํ๊ธฐ ์ํ ์
์๋๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค. ๋ํ, ์ง๋์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ๋ด๋ถ์ ์ง
๋์ฒด๊ฐ ์ ํด์ง ์ฃผํ์๋ก ๊ณต์งํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋์ผํ ์ฃผํ์์
์ธ๋ถ ์ํ์ ๋ฏผ๊ฐํ ๋ฐ๋ฉด์, ์ ์ํ ๋ฐฉ์์ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋
์ ํด์ง ์ฃผํ์๊ฐ ์๋ ๋ก๋ด ๊ตฌ๋๋ถ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ ๋์ ์ผ๋ก ์ง
๋ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ธ๋ถ ์ํ์ ๊ฐ์ธํ ์ ์๋ค. ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌ
ํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์์ ํ๋กํ ํ์ ์ ์ ์ํ๊ณ , ์ค
ํ์ ํตํด feasibility๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค.
II. ํํ๊ณค์ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ ๋ฐ ๊ฐ์๋ ๊ฐ์ง ์๋ฆฌ
ํ๋ฆฌ๋ฅ ๊ณค์ถฉ์์ ๋ฐ๊ฒฌ๋๋ ํํ๊ณค์ ๊ฐ์๋๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋
๊ธฐ๊ด์ผ๋ก ๊ทธ๋ฆผ 1๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ณค์ถฉ ๊ฐ์ด์ ๋ ๊ฐ ๋ค์ชฝ์ ์์นํ๋ฉฐ,
์์ ๋ง๋์ ๋๋ถ๋ถ์ ๊ณต ๋ชจ์์ ์ง๋์ฒด๊ฐ ๋ฌ๋ ค ์๋ ๊ณค๋ด
ํํ์ ๊ตฌ์กฐ์ด๋ค. ํํ๊ณค์ด ๋ถ์ฐฉ๋ ๊ฐ์ด ๋ถ๊ทผ์๋ ์ฝ 400 ๊ฐ
์ ์คํธ๋ ์ธ ๊ฒ์ด์ง ๊ธฐ๋ฅ์ ํ๋ ๊ฐ๊ฐ๊ธฐ๊ฐ ์์ด, ํํ๊ณค์
์์ฉํ๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ๊ฐ์งํ๋ค[15,16].
๊ทธ๋ฆผ 2์ ๊ฐ์ด ํํ๊ณค์ ๋ ๊ฐ์ sub-epimera ridge ๊ธฐ๊ด์
ํตํด ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์์ด์ ๋ณ๋์ ๊ทผ์ก์ ์ฌ์ฉํ์ง
์๊ณ ๋ ๊ฐฏ์ง์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ทผ์ก์์ ๋๋ ฅ์ ์ป์ด ์ง๋ํ๋ค[17].
๋ฐ๋ผ์ ํํ๊ณค์ ๋ ๊ฐ์ ์์งํ ํ๋ฉด์ผ๋ก 180ยฐ ์์์ฐจ๋ฅผ ๊ฐ
์ง๋ฉฐ, ๋์ผ ์ฃผํ์๋ก ์ง๋ํ๋ค. ์ด๋ฌํ ์ง๋์ ํ์ ์ ๋ฐ๋ฅธ
์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ๋ฐ์์ ์ํ ์ ์๋๋ก ์์ฉํ๋ค[17,18].
๊ณค์ถฉ์ด ๋ณ์ง ์ด๋ ์์ด ํ์ ์ด๋์ ํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ฉด, ํ
ํ๊ณค์ ์์ฉํ๋ ํ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค[16]:
2 ( )m m m m m= โ ร โ ร ร โ ร โF g ฯ v ฯ ฯ r ฯ r a๏ฟฝ (1)
๊ทธ๋ฆผ 2. ํ๋ฆฌ๋ฅ ๊ณค์ถฉ์ ๊ฐ์ด ๋ถ์ ๊ตฌ์กฐ[17]. Fig. 2. Schematic of diptera insect thorax [17].
์์ฉํ๋ ํ์ ๋ํ ์์์ ์ฐ๋ณ์ ํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ค์ ๋ณด๋ฉด, ํ
ํ๊ณค์ ์์ฉํ๋ ํ์ ์ค๋ ฅ ,mg ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ 2 ,m รฯ v ํ
ํ๊ณค์ ์์ฉํ๋ ์์ฌ๋ ฅ ( ),m ร รฯ ฯ r ๊ฐ๊ฐ์๋ํ (angular
acceleration force) ,m รฯ r๏ฟฝ ๊ด์ฑ๋ ฅ ma ์ ๋ํ์ฌ ๋ํ๋ธ๋ค.
์ค๋ ฅ์ ๊ณค์ถฉ์ ์์ธ์ ๋ฐ๋ผ 3์ถ์ ์์ฉํ๋ ํ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๋ณ
ํ์ง๋ง, ์ง๋ฅ ์ฑ๋ถ์ผ๋ก ๊ฐ์ฃผํ์ฌ ์ฝ๊ฒ ์ ๊ฑฐ ๋๋ค. ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ
์ ๋ชธ์ฒด์ ๊ฐ์๋์ ํํ๊ณค์ ์๋์ ๋น๋กํ๋ ํ์ผ๋ก ์์ฉ
ํ๋ฉฐ, 3์ถ์ ๋ชจ๋ ์์ฉํ์ฌ ํ์ ์ ๋ํ ๋ฐฉํฅ ๋ฐ ํฌ๊ธฐ ์ ๋ณด๋ฅผ
๋ชจ๋ ํฌํจํ๊ณ ์๋ค. ์์ฌ๋ ฅ์ ํํ๊ณค์ ์์น์ ๋ชธ์ฒด์ ๊ฐ์
๋ ์ ๊ณฑ์ ๋น๋กํ๋ ํ์ผ๋ก ํ์ ์ ๋ํ ๋ฐฉํฅ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ถ์ ํ
๊ธฐ ์ด๋ ต๋ค. ์์ฌ๋ ฅ์ ์ฃผ๋ก ๊ณค์ถฉ์ ๋ฐฉ์ฌ (radial) ๋ฐฉํฅ๊ณผ ์ ์
(tangential) ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์์ฉํ๊ณ , ์ธก๋ฉด (lateral) ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋ ํ์ด
์ ๊ฒ ์์ฉํ์ฌ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ๋นํด ์๋ค. ๊ฐ๊ฐ์๋ํ์ ์ฝ๋ฆฌ
์ฌ๋ฆฌํ๊ณผ ์ ์ฌํ๋, ์์์ด ๊ฐ์๋์์ 90ยฐ ๋งํผ shift ๋๊ธฐ
๋๋ฌธ์ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ๊ณผ ๋ถ๋ฆฌ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๊ด์ฑ๋ ฅ์ ๊ณค์ถฉ ๋ชธ์ฒด
์ ๋ํ ํํ๊ณค์ ์๋์ ๊ฐ์๋์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ํ์ผ๋ก,
์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ ๋ณด๋ค ํฌ์ง๋ง ์ฃผ๋ก ๋ฐฉ์ฌ ๋ฐฉํฅ๊ณผ ์ ์ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋ง
์์ฉํ๊ณ , ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋ ์์ฉํ์ง ์๋๋ค. ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์์
ํ์ ์ด๋์ ๋ํด ์์ฉํ๋ ํ์ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ด ๋ค๋ฅธ ํ๋ค๊ณผ
๋น๊ตํ์ฌ ์ถฉ๋ถํ ํฌ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์๋ ์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์
๋ํ ์์ผ๋ก ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค:
2lateralf m vฯโ (2)
๋ฐ๋ผ์ ํํ๊ณค์ ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์์ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ์ธก์ ํ์ฌ
๊ณค์ถฉ์ด ํ์ ์ด๋์ ํ ๋ ํํ๊ณค์ ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์์ฉํ๋
์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ผ๋ก ๋ชธํต์ ์(yaw), ํผ์น(pitch), ๋กค(roll) ์ถ์ ๊ฐ
์๋๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ค.
III. ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์
1. ์ ์ํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์ ๊ตฌ์กฐ
์์ ๊ฐ์ ํํ๊ณค์ ๊ตฌ์กฐ์ ํน์ฑ์ ์ฐฉ์ํ์ฌ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒด
ํ ๋ฌด๋๋ ฅ ๊ฐ์๋ ์ผ์ ์์ด๋์ด๋ฅผ ๋์ถํ์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก
๋ก๋ด์ ์ด๋์ ์ํ ์ก์ถ์์ดํฐ์ ๋๋ ฅ ์ ๋ฌ ์ฅ์น๋ก ๊ตฌ์ฑ๋
๊ตฌ๋๋ถ๊ฐ ์กด์ฌํ๋๋ฐ, ์ ์ํ๋ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ
๋ฐ์์ ์ํ ์ ์๋๋ฅผ ํ๋ํ๊ธฐ ์ํด, ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ถ๋ก๋ถํฐ
๋๋ ฅ์ ์ป์ด์ ์ผ์๋ฅผ ์ง๋์ํค๋ ๋ฐฉ์์ด๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 3์ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ ฅ์ ์ด์ฉํ ๊ฐ์๋ ๊ฐ์ง ์ผ์์ ํ
๋กํ ํ์ ์ด๋ค. ํ๋กํ ํ์ ์ ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๋ถ์ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ ฅ
์ ๋ฌ์ฅ์น๋ก ๊ตฌ์ฑ๋๋ค. ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๋ถ๋ ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ
๊ทธ๋ฆผ 1. ์ดํ๋ฆฌ์ ํํ๊ณค์ ์ ์ํ๋ฏธ๊ฒฝ ์ฌ์ง ๋ชจ์๋[15].
Fig. 1. Electron micrograph of the halters [15].
Mingi Jeong, Jisu Kim, Seohyeong Jang, Tae-Jae Lee, Hyungbo Shim, Hyoungho Ko, Kyu-Jin Cho, and Dong-Il โDanโ Cho
ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์
707
๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๊ณผ ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํํ๋ ๋ถ๋ถ์ผ๋ก ๋๋๋ค. ํํ๊ณค์
๋ชจ์ฌํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ทธ๋ฆผ 3(a)์ ๊ฐ์ด ๊ฐ๋ก 0.5 cm, ์ธ๋ก 4 cm ํฌ
๊ธฐ์ ์ข ํก๋น๊ฐ ํฐ ์ง์ฌ๊ฐํ ๋ชจ์์ด๋ฉฐ, ๊ธด ๋ง๋ ๋ ๋ถ๋ถ์ ์ฝ
๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ๊ฐ์งํ ์ ์๋ ์ ์ ์ฉ๋ํ ๊ฐ์๋ ์ผ์
(Analog Device Inc., ADXL345) ๊ฐ ๋ถ์ฐฉ๋์ด ์๋ค. ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ํ
ํธ๋ ๊ฐ์๋ ์ผ์๋ฅผ ํตํด ์ป์ด์ง ์ ํธ๋ก๋ถํฐ ์ก์, ์์ฌ๋ ฅ
๋ฑ์ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ ์ธ ์ฑ๋ถ๋ค์ ์ ๊ฑฐํ์ฌ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ๋ง์ ๊ฐ
์งํด ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 3(b)์ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ถ์ด๋ฉฐ, ๋ก
๋ด์ ์์ธ์์ดํฐ๋ก๋ถํฐ ๋ฐ์ํ๋ ๊ตฌ๋ ๋๋ ฅ์ ๊ตฌ๋ ์ ๋ฌ์ฅ
์น๋ฅผ ํตํด ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ ์ธก์ ์ ์ํ ์ ์๋๋ฅผ ์ฅ์น์ด๋ฉฐ, ํฌ๊ธฐ
๋ ๊ฐ๋ก 7 cm, ์ธ๋ก 2.5 cm, ๋์ด 4.5 cm ๋ก ์ ์ํ์๋ค.
2. ๊ฐ์๋ ์ธก์ ์ ์ํ ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์
์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์ ์์๋ ๊ฐ์๋ ์ ํธ์ ์กด์ฌํ๋ ์ ๊ฐ์๋ ฅ๊ณผ
๊ฐ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ํฅ๊ณผ ๊ฐ์๋ ์ฑ๋ถ์ ์กด์ฌํ๋ ๊ณ ์ฃผํ ์ฑ๋ถ,
๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ก๋ด์ ์์ฒด์ ์ง๋์ด๋ ์ธก์ ์ ํ๊ณ์์ ์๊ธฐ๋ ์ก
์ ๋ฑ์ ์ ๊ฑฐํ๋ค. ์์ ์ธ๊ธ๋ ํํ๊ณค ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉํ๋ฉด, ์ธก
๋ฉด ๋ฐฉํฅ์์ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ์ํ ๊ฐ์๋๊ฐ ๋ค๋ฅธ ํ๋ค์ ๋ฌด์
ํ ์ ๋๋ก ์ถฉ๋ถํ ํฌ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์ ๋ํ ๊ฐ์๋ ์ผ
์ ์ ํธ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฐ์๋ ์ ํธ๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ค. ์ธก๋ฉด ๋ฐฉํฅ์
๋ํ ๊ฐ์๋ ์ ํธ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ๋ผ ์ ์๋ค:
( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( )lateral coriolis
a t a t n t t v t n tฯ= + = ร + (3)
( )coriolis
a t ๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ, ( )n t ์ ๋ก๋ด์ ์์ง์์ ๋ํ ์ธ
๋ถ์ ๋ ธ์ด์ฆ, ( )tฯ ์ ๋ก๋ด์ ๊ฐ๊ฐ์๋, ( )v t ๋ ์ ์ํ ์ผ์
์ ์ ์๋๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ฉฐ, ์ด๋ฌํ ๊ฐ์๋ ์ ํธ๋ก๋ถํฐ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ
์ ๊ฑฐํ๊ณ ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ป๊ธฐ ์ํด ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์ ์ด ํ์ํ๋ค. ๋ณธ
๋ ผ๋ฌธ์์ ์ฌ์ฉํ ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๋ถ์ ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์ ์ 4 ๋จ๊ณ
๋ก ์ด๋ค์ง๋ค. ์ฒซ๋ฒ์งธ, ๊ณ ์ฃผํ์ ์ก์์ ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํด์
Chebyshev band-pass filter (BPF)๋ฅผ ํต๊ณผ์ํจ๋ค. ์ ์๋์ ์ฃผ
ํ์ ๋์ญ์ ๊ฐ์๋ ์ ํธ๋ฅผ ์ถ์ถํ๋ค. ๋ก๋ด์ ๊ฐ์๋์ ์ผ
์์ ์ ์๋๋ ํธ๋ฆฌ์ ๊ธ์๋ก ๊ทผ์ฌํ์ฌ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ํ
๋ผ ์ ์๋ค:
12
1
( )jk f t
k
k
t eฯ
ฯ ฯ
โ
=
=โ (4)
2
2
2
1 2
2
1
( )( ) 2
jk f t
k
k jk f t
k
k
d r edr t
v t jk f r edt dt
ฯ
ฯ
ฯ
โ
โ
=
=
โ โโ โโ โ = โ =โ
โ (5)
f1 ์ ๋ก๋ด์ ๊ฐ๊ฐ์๋ ์ฃผํ์์ด๊ณ , r(t)๋ ์ ์ํ ์ผ์์ ์
์น, f2 ๋ ์์ธ์์ดํฐ์ ์ฃผํ์์ ๋น๋กํ๋ ์ผ์์ ์ ์๋ ์ฃผ
ํ์๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ BPF ๋ฅผ ํต๊ณผ์ํจ ํ, ๊ฐ์๋ ์ ํธ
๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค:
1 22 2
2 1
1
( ) 2n
jk f t j f t
lateral k
k
a t e j f reฯ ฯ
ฯ ฯ
=
= รโ (6)
๊ณ ์ฃผํ ์์ญ์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ ์ ๊ฑฐ๊ฐ ๋๋ค. ๊ฐ์๋๋ BPF ์ ํต
๊ณผ ๋์ญ(pass band) ์์ญ์ ์ ํธ๋ง ์กด์ฌํ๊ฒ ๋๊ณ , ์ ์๋๋
๊ธฐ๋ณธ ์ฃผํ์๋ง ์กด์ฌํ๋ค. BPF ์ cutoff frequency ๋ ์ผ์ ๊ตฌ
๋์ถ ๋ฐฉํฅ์ ์ฃผํ์ ๋ถ์์ ํตํด ๊ฒฐ์ ํ๋ค. ๋๋ฒ์งธ, ์ ์๋๊ฐ
์ต๊ณ ์ธ ์ ์ ๋ํ peak detection์ ํตํด ๊ฐ์๋ ์ ํธ์
envelope detection์ ์ํํ๊ณ , moving average๋ก ์ก์์ ์ ๊ฑฐํ
๋ค. ์ธ๋ฒ์งธ, ์ด๊ธฐ ์ ์ง ๊ตฌ๊ฐ์ bias ๊ฐ์ ํ๊ท ๋ด์ ์ ๊ฑฐํ๋ค.
๋ง์ง๋ง์ผ๋ก demodulation ๋ ๊ฐ์๋ ์ ํธ์ ์ ์๋๋ฅผ ๋๋ ์ฃผ
๋ฉด ์ต์ข ์ ์ผ๋ก ๊ฐ์๋ ์ ํธ๋ฅผ ์ป์ ์ ์๋ค.
IV. ์คํ ๋ฐฉ๋ฒ ๋ฐ ๊ฒฐ๊ณผ
์ ์๋ ๊ฐ์๋ ์ผ์ ํ๋กํ ํ์ ์ P3DX (Adept
MobileRobots, USA) ๋ก๋ด ์์ ๋ถ์ฐฉํ์ฌ ๊ทธ๋ฆผ 4์ ๊ฐ์ด ์คํ
ํ๊ฒฝ์ ์กฐ์ฑํ์๋ค. ๋ก๋ด์ ์ต๋ 90ยฐ/s ํ์ ๊ฐ์๋๋ก ์๊ณ๋ฐฉ
ํฅ๊ณผ ๋ฐ์๊ณ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ๋ฒ๊ฐ์ ๊ฐ๋ฉด์ ์ด 8ํ ํ์ ์์ผ, ํ๋ก
ํ ํ์ ์ผ์์ ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ก๋ด
์ ์์ฉ ๊ฐ์๋ ์ผ์ (STMicroelectronics, L3GD20) ๋ฅผ ํจ๊ป
(a) (b)
๊ทธ๋ฆผ 3. ์ ์ํ ์ผ์์ ํ๋กํ ํ์ ; (a) ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ ๊ตฌ์กฐ
๋ฌผ, (b) ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ถ์ ๋๋ ฅ ์ ๋ฌ๋ถ์ ๋ถ์ฐฉ๋ ๊ฐ์
๋ ์ธก์ ๋ถ๋ฅผ ๋ํ๋. Fig. 3. The prototype of the proposed sensor; (a) the proposed
haltere-inspired device, (b) actuation part of a robot and the proposed gyroscope integrated with robot actuation mechanism.
ํ 1. ์ ์ํ ์ผ์์ ์ฌ์ฉ๋ ADXL 345 ๊ฐ์๋๊ณ (Analog
Device Inc. USA) ์ ์ฌ์. Table 1. Specification of ADXL345 accelerometer (Analog Device
Inc., USA) of the proposed sensor.
Parameter Value Measurement range ยฑ16 g
Sensitivity 256 LSB/g Noise density 280 ฮผg/โHz
Cross-axis sensitivity ยฑ1%
๊ทธ๋ฆผ 4. ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์์ feasibility ๊ฒ์ฆ์ ์ํ
์คํํ๊ฒฝ. Fig. 4. Experimental environments for evaluating the feasibility of
the gyroscope integrated with actuation parts of a robot.
Biomimetic Gyroscope Integrated with Actuation Parts of a Robot Inspired by Insect Halteres
์ ๋ฏผ ๊ธฐ, ๊น ์ง ์, ์ฅ ์ ํ, ์ด ํ ์ฌ, ์ฌ ํ ๋ณด, ๊ณ ํ ํธ, ์กฐ ๊ท ์ง, ์กฐ ๋ ์ผ
708
์ฅ์ฐฉํ์ฌ ์ ์ํ ๊ฐ์๋ ์ผ์์ ๋น๊ตํ์๋ค. ์ ์ํ ๊ฐ์๋
์ผ์์ ์์ฉ ๊ฐ์๋ ์ผ์์์ ์ธก์ ๋ ๊ฐ์ ๊ทธ๋ฆผ 5์ ๊ฐ์ด ๋
ํ๋ด์๋ค. ์ ์๋ ๊ฐ์๋ ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ์์ 90ยฐ/s ์ ํ์ ์ด ๋ฐ
์ํ ๊ตฌ๊ฐ์ ์ค์ฐจ๊ฐ 1 - 3ยฐ/s ๋ฐ์ ํ์ผ๋ฉฐ, -90ยฐ/s ์ ํ์ ์ด ๋ฐ
์ํ ๊ตฌ๊ฐ์ ์ค์ฐจ๊ฐ 1 - 2ยฐ/s ๋ฐ์ํ๋ค. ๋ฐ๋ฉด์, ํ์ ์ด ๋ฐ์ํ
์ง ์๋ 0ยฐ/s ์ ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ์ต๋ 20ยฐ/s ์ ์ค์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ์๋ค.
ํ๋กํ ํ์ ์ ํ์ ์ ์๋ ๊ตฌ๊ฐ์์ ํฐ ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ฐ์ ์ํค
๋๋ฐ, ์ด๋ ๋ ๊ฐ์ง์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ฌธ์ ๋ก ์ธํด ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก
ํ๋จ๋๋ค. ์ฒซ์งธ, ๋ก๋ด์ ์์ถ์์ดํฐ์์ ๋ฐ์ํ ๋๋ ฅ์ y-์ถ
์ ์๋๋ก ๋ณํํด์ฃผ๋ ๊ณผ์ ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์์ฒด์ ์ง๋์ด ๋ฐ์
ํ๋ค. ๋์งธ, ์ ํธ์์ ์ ์ํด ์ฐ๊ฒฐ๋ ์์ด์ด์ ์ฅ๋ ฅ์ผ๋ก ์ธํด
์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ์ ๊ฐ์งํ๊ธฐ ์ํ x-์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ ์ด์ธ
์ ์ด๋์ฑ๋ถ์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ตฌ์กฐ์ ํ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ธ
ํด x-์ถ ๋ฐฉํฅ์ ์ ํธ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ณ , ๊ฐ์๋ ์ธก์ ์ ์ค
์ฐจ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค. ํฅํ ์ด๋ฅผ ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด ์์ด์ด๋ฅผ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์
์ผ์ฒดํ ํ๊ณ , ์ง๋์ ์ค์ผ ์ ์๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฌ์ค๊ณํ์ฌ ์
๋ฐ๋๋ฅผ ํฅ์์ํค๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํํ ๊ฒ์ด๋ค.
V. ๊ฒฐ๋ก
๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ๊ณค์ถฉ์ ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ์ฌ ๊ฐ์๋ ์ถ์ ๋ถ
๊ฐ ์ผ์ฒดํ๋ ์๋ก์ด ๊ตฌ์กฐ์ ๊ฐ์๋ ์ผ์ ์์ด๋์ด๋ฅผ ์ ์ํ
์๋ค. ์ ์ํ ์ผ์๋ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋ ๋๋ ฅ์ ์ด์ฉํ์ฌ ํํ๊ณค
๋ชจ๋ฐฉ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ง๋์์ผ์ฃผ๋ ๋๋ ฅ์ ๋ฌ์ฅ์น์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋์
๊ฐ์๋ ์ผ์๊ฐ ๋ถ์ฐฉ๋์ด ํ์ ์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ์ฝ๋ฆฌ์ฌ๋ฆฌํ
์ ์ธก์ ํ๊ณ , ์ ํธ์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์ ์ ํตํด ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ๊ฐ์
๋ ์ธก์ ์ฅ์น๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์๋ค. ์ ์ํ ์ผ์๋ ์์ฒด์ ๊ตฌ๋๋ถ
์์ด ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋๋ ฅ์์ ์ง๋์ํค๋ ๋๋ ฅ์ ์ป๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๋ณ
๋์ ์ ๋ ฅ๊ณต๊ธ ์์ด๋ ๊ฐ์๋ ์ถ์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๋ํ, ์ ํด์ง
๊ณต์ง ์ฃผํ์๊ฐ ์๋ ๋ก๋ด ๊ตฌ๋๋ถ์ ์ฃผํ์์ ๋ฐ๋ผ์ ์ผ์๊ฐ
๊ณต์งํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ๊ณต์ง ์ฃผํ์๊ฐ ๋ก๋ด์ ๊ตฌ๋์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํ๊ณ ,
๊ณต์ง ์ฃผํ์๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ํ ๋ฑ์ ์ธ๋ถ ๊ณต๊ฒฉ์ ๊ฐ์ธํ ์ ์
๋ค. ์ ์ํ ์์ด๋์ด๋ฅผ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํด ์ ์ํ ์ผ์์ ํ๋กํ
ํ์ ์ ๊ตฌํํ์์ผ๋ฉฐ, ์คํ์ ํตํด feasibility ๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค.
ํฅํ์๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฌ์ค๊ณ๋ฅผ ํตํด ์ผ์์ ์ ๋ฐ๋๋ฅผ ํฅ์
์ํค๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ํ, ์ ์ํ๋ ๋ฐฉ์์ ์ง์
ํน์ ๋นํ ๋ก๋ด ๋ฑ์ ๋ค์ํ ๋ก๋ด ํ๋ซํผ์ ์ ์ฉํ๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ
์งํํ ์์ ์ด๋ค. ํนํ ๋นํ๋ก๋ด์ด ํ๊ณต ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ํด๋น
๊ตฌ๊ฐ์์ ๊ตฌ๋๋ ฅ์ ์ป๊ธฐ ํ๋ ๋ฐ, ์ด๋ฌํ ๊ตฌ๊ฐ์์๋ ๋์ ๊ฐ
๋ฅํ ์์ด๋ก ์ผ์ ๊ด๋ จ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํํ ์์ ์ด๋ค.
REFERENCES
[1] M. G. Jeong, B. M. Jang, J. S. Kim, H. R. Song, H. B. Shim, H. H. Ko, and D. I. Cho, โFeasibility study of gyroscope integrated with actuation parts of a robot inspired by insect halteres,โ Proceedings of ICROS Annual Conference (in Korean), Seoul, Korea, pp. 118-119, Mar. 2016.
[2] T. J. Lee, B. M. Jang, and D. I. Cho, โA novel method for estimating the heading angle for a home service robot using a forward-viewing mono-camera and motion sensors,โ International Journal of Control, Automation and Systems, vol. 13, no. 3, pp. 709-717, 2015.
[3] H. Myung, H. K. Lee, K. W. Choi, and S. W. Bang, โMobile robot localization with gyroscope and constrained Kalman filter,โ International Journal of Control, Automation and
Systems, vol. 8, no. 3, pp. 667-676, 2010. [4] S. K. Sung, S. C. Yun, W. T. Sung, C. J. Kim, and Y. J. Lee, โA
novel control loop design and its application to the force balance of vibratory rate sensor,โ International Journal of Control,
Automation and Systems, vol. 7, no. 4, pp. 545-552, 2009. [5] K. H. Kim, S. H. Seol, and S. H. Kong, โHigh-speed train
navigation system based on multi-sensor data fusion and map matching algorithm,โ International Journal of Control,
Automation and Systems, vol. 13, no. 3, pp. 503-513, 2015. [6] N. Barbour and G. Schmidt, โInertial sensor technology trends,โ
IEEE Sensors Journal, vol. 1, no. 4, pp. 332-339, 2001. [7] E. Mounier, R. Fraux, L. Robin, and A. Bonnabel, โInertial
MEMS manufacturing trends 2014,โ Yole Developpement, France, Report, vol. 1-2, 2014.
[8] J. P. Kim, S. J. Park, D. H. Kwak, H. H. Ko, W. Carr, J. Buss, and D. I. Cho, โRobust SOI process without footing and its application to ultra high-performance microgyroscopes,โ Sensors and Actuators A: Physical, vol. 114, pp. 236-243, Sep. 2004.
[9] J. P. Kim, S. J. Park, D. H. Kawk, H. H. Ko, and D. I. Cho, โAn x-axis single-crystalline silicon microgyroscope fabricated by the extended SBM process,โ IEEE Journal of
Microelectromechanical Systems, vol. 14, no. 3, pp. 444-455, Jun. 2005.
[10] S. W. Lee, S. J. Park, J. P. Kim, S. C. Lee, and D. I. Cho, โSurface/bulk micromachined single-crystalline silicon microgyroscope,โ IEEE Journal of Microelectro-mechanical
Systems, vol. 9, no. 4, pp. 557-567, Dec. 2000. [11] H. K. Lee, K. W. Choi, J. Y. Park, and H. Myung, โSelf-
calibration of gyro using monocular SLAM for an indoor mobile robot,โ International Journal of Control, Automation and
Systems, vol. 10, no. 3, pp. 558-566, 2012. [12] S. Y. Lee and Y. Oh, โSensor information analysis for a
humanoid robot,โ International Journal of Control, Automation
and Systems, vol. 13, no. 1, pp. 175-181, 2015. [13] Y. H. Lee, S. G. Kim, T. Y. Kuc, J. K. Park, S. H. Ji, Y. S. Moon,
and Y. J. Cho, โVirtual target tracking of mobile robot and its application to formation control,โ International Journal of
Control, Automation and Systems, vol. 12, no. 2, pp. 390-398, 2014.
[14] Y. M. Son, H. C. Shin, D. K. Kim, Y. S. Park, J. H. Noh, K. B. Choi, J. W. Choi, and Y. D. Kim, โRocking drones with intentional sound noise on gyroscopic sensors,โ USENIX
Conference on Security Symposium, pp. 881-896, Washington
๊ทธ๋ฆผ 5. ์ ์ํ ๊ฐ์๋ ์ผ์ feasibility ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ. Fig. 5. Experimental results of the fabricated prototype and the
commercial gyroscope.
ํํ๊ณค์ ๋ชจ์ฌํ ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉํ ๊ตฌ๋๋ถ ์ผ์ฒดํ ๊ฐ์๋ ์ผ์
709
D.C., USA, Aug. 2015. [15] R. A. Thompson, W. F. Wehling, J. H. Evers, and W. E. Dixon,
โBody rate decoupling using haltere mid-stroke measurements for inertial flight stabilization in Diptera,โ Journal of
Comparative Physiology A, vol. 195, no. 1, pp. 99-112, 2009. [16] G. Nalbach, โThe halteres of the blowfly calliphora,โ Journal of
Comparative Physiology A, vol. 173, no. 3, pp. 293-300, 1993. [17] T. Deora, A. K. Singh, and S. J. Sane, โBiomechanical basis of
wing and haltere coordination in flies,โ Proc. of the National
Academy of Sciences, vol. 112, no. 5, pp. 1481-1486, Feb. 2015. [18] G. Smith, R. Rudy, D. DeVoe, S. Bedair, W. Nothwang, J.
Pulskamp, L. Sanchez, R. Proie, V. Ganesan, J. Conroy, and R. Polcawich, โThin film PZT piezo MEMS for micro-robotic angular rate sensing and rotary actuation,โ Presented at the 2nd Multifunctional Materials for Defense Workshop, Arlington, VA, USA, July 31, 2012.
์ ๋ฏผ ๊ธฐ
2014๋ ์ฑ๊ท ๊ด๋ํ๊ต ๋ฐ์ด์ค์์ง๋์ด๋ง
ํ๊ณผ ์กธ์ (๊ณตํ์ฌ). 2015๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋
ํ๊ต ๋ฐ์ด์ค์์ง๋์ด๋งํ๊ณผ ์์ฌ๊ณผ์ .
๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ MEMS, ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉ์์จ๋ก๋ด,
์๊ณตํ.
๊น ์ง ์
2010๋ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ๊ณตํ๋ถ(๊ณตํ์ฌ).
2010๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต ์๋ฐํตํฉ๊ณผ์ .
๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ ์ ์ด์ด๋ก .
์ฅ ์ ํ
2011๋ ๊ฒฝ๋ถ๋ํ๊ต ์กธ์ (๊ณตํ์ฌ). 2012๋
~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ์ปดํจํฐ๊ณตํ๋ถ ๋ฐ
์ฌ๊ณผ์ . ๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ MEMS, ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉ์
์จ๋ก๋ด.
์ด ํ ์ฌ
2011๋ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ์ปดํจํฐ๊ณตํ๋ถ
์กธ์ (๊ณตํ์ฌ). 2012๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต
์ ๊ธฐ์ปดํจํฐ๊ณตํ๋ถ ๋ฐ์ฌ๊ณผ์ . ๊ด์ฌ๋ถ์ผ
๋ ๋ก๋ด ๋น์ ผ ์์คํ ๊ฐ๋ฐ, SLAM, ๋ฉํฐ
์ผ์ ์์ฉ.
์ฌ ํ ๋ณด
1993๋ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ๊ณตํ๊ณผ(๊ณตํ์ฌ).
1995๋ ์์ธ๋ํ๊ต(๊ณตํ์์ฌ). 2000๋
์์ธ๋ํ๊ต (๊ณตํ๋ฐ์ฌ). 2000๋ ~2001๋
๋ฏธ๊ตญ California ๋ํ ๋ฐ์ฌ ํ ์ฐ๊ตฌ์.
2002๋ ~2003๋ ํ์๋ํ๊ต ์ ์์ ๊ธฐ์ปด
ํจํฐ๊ณตํ๋ถ ๊ต์. 2003๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋
ํ๊ต ์ ๊ธฐ ยท ์ ๋ณด๊ณตํ๋ถ ๊ต์. ๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ ์ ์ด์ด๋ก .
๊ณ ํ ํธ
2004๋ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ๊ณตํ๊ณผ(๊ณตํ์ฌ).
2008๋ ์์ธ๋ํ๊ต(๊ณตํ๋ฐ์ฌ). 2008๋
~2010๋ ์ผ์ฑ์ ์ ๊ทผ๋ฌด. 2010๋ ์ถฉ๋จ๋
ํ๊ต ์ ๊ธฐ๊ณตํ๊ณผ ์กฐ๊ต์. ๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋
CMOS ์๋ ๋ก๊ทธ ํ๋ก ๋์์ธ.
์กฐ ๊ท ์ง
1988๋ ์์ธ๋ํ๊ต ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ๋ถ(๊ณตํ
์ฌ). 2000๋ ์์ธ๋ํ๊ต ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ๋ถ(๊ณต
ํ์์ฌ). 2007๋ Massachusetts Institute of
Technology ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ๋ถ(๊ณตํ๋ฐ์ฌ). 2013
๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ ๊ธฐ๊ณํญ๊ณต
๊ณตํ๋ถ, ์ ๋ฐ๊ธฐ๊ณ์ค๊ณ๊ณต๋์ฐ๊ตฌ์ ๋ถ๊ต
์, ๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉ, ์ฌํ ๊ณตํ, ์ฐฉ์ฉํ ๋ก๋ด, ์ค๋งํธ
๊ตฌ๋๊ธฐ.
์กฐ ๋ ์ผ
1980๋ ๋ฏธ๊ตญ Carnegie Mellon University
๊ธฐ๊ณ๊ณตํ(๊ณตํ์ฌ). 1984๋ ๋ฏธ๊ตญ Massa-
chusetts Institute of Technology ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ
(๊ณตํ์์ฌ). 1987๋ ๋ฏธ๊ตญ Massachusetts
Institute of Technology ๊ธฐ๊ณ๊ณตํ(๊ณตํ๋ฐ
์ฌ). 1987๋ ~1993๋ Princeton University
๊ธฐ๊ณํญ๊ณต์ฐ์ฃผ๊ณตํ๊ณผ ์กฐ๊ต์. 1993๋ ~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต ์ ๊ธฐ์
๋ณด๊ณตํ๋ถ ๊ต์. 2013~ํ์ฌ ์์ธ๋ํ๊ต ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉ๋ก๋ด ๊ตญ๋ฐฉํน
ํ ์ฐ๊ตฌ์ผํฐ ์ผํฐ์ฅ. 2002~2005๋ International Federation of
Automatic Control (IFAC) ๊ธฐ์ ์์. 2008~2014๋ IFAC ๊ธฐ์ ์
์ํ ๋ถ์์ฅ. 2014~ํ์ฌ IFAC ๊ธฐ์ ์์ํ ์๋ฌธ์์.
1992~2012๋ Micro-electromechanical Systems ์ ์ ํธ์ง์์.
1991~1996๋ IOP Journal of Micromechanics and Microengineering
์ด๋ ํธ์ง์์. 2003~2007๋ ํ๊ตญ MEMS ๊ธฐ์ ์ฐ๊ตฌ์กฐํฉ ์ด์ฌ
์ฅ. 2013~2021๋ International Steering Committee of Transducers
ํ์. 2013๋ ~ํ์ฌ ํ๊ตญ๊ณตํํ๋ฆผ์ ์ ํ์. 2016๋ ์ ์ด๋ก๋ด
ยท์์คํ ํํ(ICROS) ์ฐจ๊ธฐํ์ฅ. ๊ด์ฌ๋ถ์ผ๋ MEMS ๊ณต์ ๊ธฐ
์ , ๋ก๋ด ๋ฐ ์๋ํ ์ ์ด๊ธฐ์ , MEMS ๋ฐ ์์ฒด๋ชจ๋ฐฉ ์ผ์, ํํ
๊ธฐ์ ์ ์ํ ์ด์จ ํธ๋ฉ.