[Robotics] Trajectory 생성 - Joint Space & Cartesian Space
Trajectory
Trajectory는 로봇이 가진 각각의 자유도에 대해 위치, 속도, 가속도를 시간에 따라 표현한 것입니다.
이와 달리 Path는 시간 정보가 빠진 상태로, 지나갈 경로만을 이야기합니다.
엔지니어는 매니퓰레이터 엔드이펙터의 도착 지점에 요구되는 조인트의 각도 값만 계산하여 엑추에이터에 명령을 줄 수 있습니다.
하지만 이 경우 워크스테이션 내에 있는 장애물을 피할 수도 없고, 이동 중 발생하는 진동에 의해 기구 자체에 손상을 입힐 수도 있습니다.
따라서 이를 막기 위해 엔지니어는 여러 상황을 고려하여 적합한 트래젝토리를 생성해야합니다.
트래젝토리 생성은 일반적으로 60~2000Hz 생성이 되며, 이러한 트래젝토리 생성 주기를 Path-update rate 라 일컫습니다.
Trajectory 생성
트래젝토리 생성에서는 크게 2가지 관점이 있습니다.
Joint Space Schemes와 Cartesian Space Schemes입니다.
Joint Space Schemes
Joint Space Schemes는 조인트의 관점으로 트래젝토리를 생성합니다.
공간 상의 엔드이펙터 위치를 IK을 통해 조인트 관점으로 변환 후 사용합니다.
Via point(초기 위치와 도착 지점 사이의 트래젝토리 점들)을 지나는 트래젝토리 생성이 상대적으로 쉽습니다.
기구적으로 싱귤래리티 발생이 없으며 트래젝토리 계산량이 적은 것이 특징입니다.
다만 방법론 자체가 조인트에 관심을 두기 때문에 엔드이펙터가 공간에서 직선을 그리는 등 공간 도형을 그리며 이동하는 작업을 구현하기가 어렵습니다.
Cartesian Space Schemes
Cartesian Space Schemes는 엔드이펙터의 관점으로 트래젝토리를 생성합니다.
Cartesian Space에서 트래젝토리를 생성하기 때문에 도형을 정확히 그릴 수 있습니다.
다만 Cartesian Space에서 만들어진 트래젝토리는 생성된 후에 해당 점들을 지나기 위해 추가적으로 IK를 연산하기 때문에 전체 계산량은 Joint Space 보다는 많습니다. 더불어 1)불가능한 워크스페이스를 지나는 문제, 2) path가 매니퓰레이터의 싱귤래리티를 지나는 문제, 3) 매니퓰레이터의 도착 후의 자세가 요구 자세와 일치하지 않는 문제가 있어 사용 시 유의해야합니다.
