로보틱스 03: 기구학(역기구학)

글에 들어가기 앞서…

이 포스팅은 ‘로보틱스‘에 대한 내용을 담고 있습니다.

자료 출처: 정슬, 로봇공학, 5판, 송재복, 로봇 팔의 설계 및 제어, F. C. Park and K. M. Lynch, Introduction to Robotics

로봇 기구학(역기구학)

로봇 작업의 대부분은 사실 역기구학 해가 없어도 수행할 수 있습니다. 하지만 직교 공간상에서 말단 자세가 주어지는 경우에는 역기구학 해를 구해야만 로봇이 원하는 자세로 이동하는 것이 가능합니다.

정밀도와 정확도

정확도와 반복 정밀도의 차이에 대해 잘 아는 것이 중요합니다. 정확도란 로봇을 여러 번 제어할 때, 그 평균 값이 실제 원하는 곳과 얼마나 가까운가를 의미합니다. 평균의 값이 얼마나 가까운가가 측정 대상이기 때문에 점들의 분포는 중요하지 않습니다. 반복 정밀도란 로봇을 반복 제어할 때 점들이 얼마나 서로 가까운가를 의미합니다. 실제로 원하는 곳과 가까운지와는 관련이 없습니다. 마치 인공지능에서의 Bias와 Variation과 대응되는 개념입니다.

역기구학

각 관절의 해를 역으로 구하는 문제인 역기구학은 연산 능력의 향상으로 인해, 야코비안에 기반한 속도 제어 방식을 채택하면 역기구학 해가 없어도 로봇의 위치 제어가 가능해졌습니다. 그리고 모델 기반의 토크 제어 방식을 채택하면, 말단 자세를 달성하기 위한 각 관절 모터의 토크가 직접 산출되기 때문에 역기구학 문제를 해결할 필요가 사라집니다(아직 다루지 않은 내용). 그럼에도 역기구학의 해를 사용하면 훨씬 간단한 계산을 통해 제어를 할 수 있기 때문에 가급적이면 역기구학 해가 존재할 수 있도록 설계하는 것이 바람직합니다.