SeBAR - Self-Balancing Assistant Robot

산업용 환경을 위한 자가 균형 어시스턴트 로봇 프로젝트입니다.
PID 제어 기반으로 안정적인 밸런스를 유지하며, ROS2 통신을 통해 실시간 제어가 가능합니다.
또한 손동작 제스처 인식 및 폼 체인지 기능을 통해 다양한 작업 상황에 유연하게 대응할 수 있습니다. 자세한 내용은 다음 PPT를 참고해주세요. https://1drv.ms/p/c/ab27c0969113fccc/EaaHhze64o5LmxexOCGwaGEBO8tVEs80k8IScCfeKFemCA?e=kjNwqh

📌 프로젝트 개요

• 프로젝트명: SeBAR (Self–Balancing Assistant Robot)
• 목표: 자가 균형 기능과 제스처 기반 직관적 제어를 통한 작업 효율성 및 안정성 향상
• 개발 기간: 2024년
• 담당 역할: 밸런스 제어 시스템 개발 (PID 제어기 기반)

⚙️ 시스템 구성

하드웨어

• NVIDIA Jetson AGX Xavier (ROS2 기반 제어)
• Dynamixel MX-106 (4개)
• IAHRS (RB-SDA-v1) IMU 센서
• ZED Stereo Camera
• OPENCR 1.0 컨트롤러
• 알루미늄 프로파일, 바퀴, 3D 프린팅 부품

소프트웨어

• Ubuntu 20.04 + ROS2 Foxy
• C++, Python
• PID 제어 알고리즘
• IMU 데이터 기반 밸런스 제어
• YOLOv5 (Gesture Recognition)
• Roboflow (Dataset 관리)
• Pytorch 기반 딥러닝 학습 환경 (Google Colab 사용)

🔥 주요 기능

• 자가 균형 유지: IMU 센서 기반 실시간 PID 제어
• 제스처 제어: YOLOv5를 이용한 손동작 인식
• 폼 체인지: Balancing Mode ↔ Creeping Mode 전환
• ROS2 통신 기반 제어: Topic 기반 퍼블리시/구독 구조
• 객체 추적 및 거리 계산: ZED Stereo Camera 활용

🛠️ 밸런스 제어 로직

1. IMU 센서로부터 오일러 각도(roll, pitch, yaw) 수집
2. 목표 자세(0°)와 현재 자세를 비교하여 Pitch 오차 계산
3. PID 제어기(P, I, D 항 계산)를 통해 오차 보정
4. 보정된 제어 신호를 Dynamixel 모터에 전달
5. 모터 목표 위치 업데이트 → 실시간 자세 복원

🚀 ROS2 실행 방법

# 워크스페이스 빌드
colcon build

# 소스 환경 설정
source install/setup.bash

# IMU 퍼블리셔 실행
ros2 launch iahrs_driver iahrs_driver_launch.py

# 밸런스 컨트롤러 실행
ros2 run balance_controller balance_controller_node

📸 시연 영상

https://www.youtube.com/watch?v=3PRka_jRMKQ