Human Mimetic Robot for The Digital Piano Performance
Bo-ram Choi, Bong Seok Park, Chang‐Ho Hyun · Journal of Korean institute of intelligent systems · 2020
본 논문에서는 피아노를 연주하기 위한 인간 손동작 모방형 로봇 시스템 설계 및 제어 알고리즘을 제안한다. 제안한 로봇은 인간의 손과 같이 10개의 연주용 손가락을 가지며, 좌우로 이동하여 곡을 연주한다. 이를 구현하는데 있어서, 로봇의 구조적 특성으로 인해 갖는 넓은 범위의 좌우 병진 이동성 고려와 세밀한 음악 연주를 위한 음의 정확한 표현이 주요 문제로 고려된다. 넓은 범위의 좌우병진 이동을 구현하기 위해 빠른 이동과 정확한 위치 도달이 가능하도록 DC모터를 사용하여 병진이동 기구 구조를 설계하고, 3차원 곡선 경로 생성법 기반의 DC모터 PI 제어를 통해 빠른 이동과 부드러운 움직임이 가능하도록 한다. 음의 정확한 표현 구현에 있어서는 손가락 모양의 로봇구조를 설계하고, 음표, 박자, 쉼표로 이루어진 악보 정보를 디지털 정보로 나타내어 이를 기반으로 로봇의 연주 타이밍, 움직임, 위치를 결정하는 로봇 제어 알고리즘을 설계한다. 이와 같이 제안하는 인간 동작 모방형 피아노 연주로봇은 기존의 로봇의 단점인 화음 연주의 제한성과 좌우 병진이동시 발생하는 소음 문제를 해결한다. 마지막으로, 본 논문에서 제안한 로봇 시스템을 구현함으로써 제어기 및 로봇의 성능을 검증한다.