과학연구

전방향이동로보트를 리용한 로보트축구경기체계의 개발

 2020.6.8.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《교육과 과학연구를 밀접히 결합시키고 창조형인재육성과 첨단과학리론, 기술창조를 기본으로 하는 대학으로 발전시키는것은 일류급대학건설에서 나서는 중요한 과업입니다.》

로보트축구는 정해진 크기의 축구경기장에서 일정한 대수의 축구로보트들로 구성된 두 팀이 상대팀의 꼴문에 공을 차넣는 지능적인 운동조종경기이다. 로보트축구는 다중에이젼트체계, 로보트조종, 수감기융합, 지능조종, 통신, 화상처리, 기계전자공학, 인공지능 등 여러 분야의 첨단기술의 종합체이다.

우리 나라에서는 2016년부터 해마다 로보트축구경기대회를 진행하고있는데 2019년 경기대회에서 규정된 경기규격은 경기장 240×180cm, 로보트대수 5:5, 로보트크기 Φ16cm, 대역카메라리용, 공은 직경이 4.3cm인 오렌지색골프공, 경기시간 전후반 10min씩 20min으로서 국제경기에서의 소형급에 해당된다.

전방향이동로보트(omnidirectional mobile robot)는 임의의 방향으로 재조향이 없이 움직일수 있는것으로 하여 로보트축구와 같은 좁고 복잡한 환경에서 많이 리용되고있다. 전방향이동로보트는 메카늄바퀴(Mecanum wheel)나 스웨리예식바퀴(Swedish wheel)와 같은 특수한 바퀴구조를 리용한다.

우리는 로보트축구경기장의 바닥조건, 전동기의 특성 등을 고려하여 세바퀴식전방향이동로보트를 설계제작하였다. 세바퀴식전방향이동로보트는 네바퀴식에 비하여 바닥수평도에 대한 요구조건이 낮고 운동조종이 쉬우며 전력소모가 절반정도인 우점을 가지는 반면에 속응성과 힘이 떨어지는 결함을 가지고있다. 축구로보트의 기하학적치수는 16cm× 11.5cm, 무게는 1.5kg이며 최대이동속도와 최대가속도는 각각 1m/s, 2m/s2이다.

우리가 개발한 로보트축구경기체계는 로보트장치부분체계, 화상처리부분체계, 결심채택부분체계, 무선통신부분체계의 4개 부분체계들로 구성되여있다.

로보트장치부분체계는 기계부분, 구동부분, 통신부분으로 이루어지며 로보트에 필요한 동력을 보장하기 위한 축전지를 내장하고있다. 화상처리부분체계는 촬영기로부터 제공되는 화상자료들을 처리하여 자기팀로보트와 상대팀로보트의 자세, 공의 위치에 대한 정보를 실시간적으로 결심채택부분체계에 제공한다. 결심채택부분체계는 화상처리부분체계로부터 얻은 정보와 인공지능알고리듬에 기초하여 로보트들이 수행해야 하는 동작을 계산하고 무선통신부분체계를 통하여 개별적인 로보트들에 지령을 준다.

우리가 설계한 로보트축구경기체계는 우리 나라에서 진행된 《대학생로보트축구경기-2019》에서 맞다드는 팀들을 모두 이기고 우승하였다.