로봇 제어 기초 — 움직임의 수학

이전 레슨에서 로봇의 인지를 배웠어요. 카메라와 라이다로 세상을 감지하죠.

그런데 컵이 어디에 있는지 안다고 해서 잡을 수 있을까요?

화면 왼쪽 파란 박스를 보세요. 인지만 있는 로봇이에요.

컵 위치 0.3, 0.5, 0.2미터를 알고, 크기가 8센티 원통이란 것도 알아요.

그런데 팔을 어떻게 움직여야 하는지, 얼마나 세게 잡아야 하는지 모릅니다.

오른쪽 초록 박스를 보세요. 제어가 추가된 로봇이에요.

역운동학으로 관절각 30도, 마이너스 45도, 60도를 계산하고, PID로 토크를 생성해요.

궤적을 50개 경유점으로 최적화하고, 유리컵에 맞는 5뉴턴 파지력을 설정해요.

아래 제어 파이프라인을 보세요. 왼쪽부터 오른쪽으로 다섯 단계예요.

목표 위치에서 역운동학으로 관절각을 구하고, 궤적을 계획하고, PID로 토크를 만들어 모터를 구동해요.

이 다섯 단계가 이번 레슨의 핵심 내용이에요.

맨 아래 정밀도 비교를 보세요. 수술 로봇은 0.01밀리미터, 공장 로봇은 0.05밀리미터예요.

자율주행은 10센티미터, 드론은 50센티미터 정밀도면 충분해요.

용도에 따라 필요한 제어 정밀도가 천 배 이상 다릅니다.

제어가 없으면 아무리 잘 봐도 행동할 수 없어요. 제어는 로봇의 근육이자 운동신경이에요.

이제 운동학, 역운동학, PID, 궤적 계획을 하나씩 깊이 파고들어 봅시다.

먼저 가장 기본이 되는 운동학, Kinematics부터 시작합니다.