모델 예측 경로 적분을 활용한 하이브리드 케이블 구동 로봇의 전신 제어기 개발

Abstract

본 논문은 케이블 구동 병렬 로봇(CDPR)과 매니퓰레이터를 결합한 여자유도 하이브리드 케이블 구동 로봇(HCDR)의 제어 문제를 다룬다. HCDR은 두 시스템의 결합으로 발생하는 비선형성으로 인해 동적 환경에서의 안정적인 제어가 어렵다. 이를 해결하기 위해, 모델 예측 경로 적분(MPPI) 기법을 활용한 전신 제어 전략을 제안한다. 이 방법은 동적 환경에서도 HCDR의 비선형성을 효과적으로 완화하며, 관절 공간에서 샘플링 방식을 통해 작업 공간 외의 제약 조건을 직접적으로 다룰 수 있다. 또한, CDPR의 장력 제어 안정성을 높이기 위해 널스페이스 기반 장력 분배 알고리즘(TDA)을 도입하였다. 제안된 제어 전략은 GPU 병렬 연산으로 구현되었으며, 가제보 시뮬레이터에서 수행된 실험을 통해 검증되었다.