[모던로보틱스] 1. Configuration
Configuration
저는 이게 가장 어렵더라구요.
링크, 조인트, 액추에이터, 엔드이펙터
로봇은 무엇으로 구성되었을까?
일반적으로 로봇은 링크(기구)들이 여러 형태의 조인트들과 결합되어 만듭니다.
조인트는 전기 모터같은 액추에이터이며, 이것은 토크나 힘을 생성해 링크들이 움직일 수 있게 합니다.
링크와 조인트로 로봇 팔을 만드면, 팔 끝에는 물체를 잡을 수 있도록 손이나 집게같은 기구물을 설치합니다.
이것을 End-effector라 부릅니다. 사진은 유압그리퍼인 엔드 이펙터입니다.
Configuration
로봇의 행동을 영역을 표현하기 위해 만들어진 여러 Space들이 존재합니다.
Configuration Space, Joint Space, Task Space, Work Space 등이 그것입니다.
로봇을 동작시킬 때, 관심 부분들이 다르기 때문에, 이같이 여러 다른 스페이스들이 만들어진 것입니다.
로봇이 움직일 때에 조인트의 각도만 표현하고자 할때랑, 공간에서 로봇의 엔드 이펙터의 위치만 표현하고 싶을때는 다른 표기 방법을 써야 이해가 쉽겠죠?
각 공간(Space)에 대한 내용은 천천히 설명하기로 하고 우선은 로봇의 Configuration을 먼저 이해해봅시다.
Robot의 Configuration은 로봇의 모든 바디들에 점이 있다고 생각하고, 그 바디 상들의 점들 위치를 표현한것입니다.
Robot's Configuration : 로봇의 위치를 명세한 것
이 개념을 처음 들으면 이해하기 힘든데, Configuration을 사전의 의미로 위치정도로 이해하시면 될겁니다.
어느 책에서는 '설정'라던가, '구성'이라고도 번역하기도 하는데, 이보다는 '위치'가 적합합니다.
(참고로 Configuration은 '별의 위치' 라는 의미도 있습니다.)
예로 한 평면 위의 점의 Configuration는 (x, y)로 표현할 수 있습니다.
다른 예로 공책 위의 동전의 configuration을 들어봅시다.
공책 위의 동전의 Configuration을 표현하기 위해 백원의 위치(x, y)와 이순신이 쳐다보고 있는 각도(theta)를 사용할 수 있습니다.
(x,y, theta)로 평면의 동전 위치를 표현 가능합니다.
자유도 Degree of Freedom
자유도라는 개념은 로봇에서 중요합니다. 위에서 배운 Configuration을 사용하여 표현한다면
자유도란 무언가의 Configuration을 표현하기 위해 필요한 실수 좌표계의 최소량을 의미합니다.
위 동전의 Configuration을 나타내기 위해서 필요한게 3가지라고 했죠?
동전의 x위치, y위치 그리고 동전의 방향 theta 이렇게 3가지로 나타낼 수 있으니 동전의 자유도(dof)는 3입니다.
Configuration Space (C-Space)
Configuration에 대한 내용을 이해했으니, C-Space도 이해하기 쉬울거에요.
무언가의 Configuration을 표현하기 위해 최소로 요구되는 좌표계의 수를 자유도 즉, dof라고 했습니다.
C-space는 어느 객체의 모든 Configuration을 담을 수 있는 공간입니다.
만약 어느 객체가 dof가 3이라면, 이 객체의 C-Space도 3차원인 것이고, 또 n dof라면 C-Space도 n차원인 것입니다.
즉, 로봇의 Configuration은 C-Space 내에서 표현될 수 있습니다.
정리
여기까지 정리하면
- Configuration = 로봇의 자세
- Degree of Freedom = 로봇을 나타내기 위한 좌표 축 갯수의 최소
- C-Space = 로봇의 모든 Configuration을 나타낼 수 있는 공간
입니다.
다음 글은
Degree of Freedom에 대해 다루겠습니다.
강체와 자유도와 로봇의 자유도, Grubler Formula 정도?
참고하면 좋을 자료들
위 내용을 다른 언어로 풀어서 쓴 사람들의 글입니다. 참고하세요. ☺️
https://www.coursera.org/specializations/modernrobotics
https://needs-searcher.tistory.com/78
https://blog.naver.com/junghs1040/222112031414
https://github.com/MuchenSun/ModernRoboticsCourseNotes/blob/master/ch2.md