로봇 운동학

관절 운동은 각 관절의 각도나 위치를 조정하여 구현되는 로봇의 운동 방식입니다. 각 관절은 회전하거나 움직여 전체 로봇 말단장치를 목표 위치로 이동할 수 있습니다.

직선 운동은 선형 경로에서 로봇 말단장치의 운동 방식입니다. 관절 운동과 달리 직선 운동은 선형 경로를 따라 로봇 말단장치를 이동함으로써 구현됩니다.

상대적인 이동은 목표점의 위치를 설명하는 방법 중 하나입니다. 목표점 공간에서의 위치를 직접 설명하는 방식과 달리, 상대적인 이동은 목표점이 현재 위치나 기준 좌표계와 같은 기준점에 대한 오프셋을 정의하여 목표 위치를 결정합니다.

순기구학은 알려진 로봇의 관절 각도를 기반으로 말단장치(TCP)의 공간 포즈를 계산하는 과정입니다. 각 관절 각도가 알려진 경우 이를 로봇의 구성 방정식에 대입하면(링크 길이, 관절 영점 위치, 회전 방향 등의 파라미터를 포함) 유일한 TCP를 결정할 수 있습니다.

경로 계획 또는 이동 컨트롤 과정에서 시스템이 관절 각도 형태로 이동 명령어를 전송하면, 로봇은 해당 관절 각도를 그대로 따라 운동할 수 있으므로 운동 결과는 계획 결과와 일치합니다.

역기구학은 알려진 말단장치 포즈(목표점 위치와 자세)를 기반으로 로봇 관절 각도를 계산하는 과정입니다. 알려진 값이 미지수보다 적기 때문에 역기구학은 일반적으로 다중 해를 가지며, 이는 서로 다른 관절 각도 조합이 동일한 TCP를 생성할 수 있습니다.

말단장치 포즈를 로봇 통신이나 이동 컨트롤에 사용할 경우 로봇 컨트롤러는 역기구학을 자체적으로 계산해야 하므로, 실제 로봇 운동 경로가 Mech-Viz 계획 결과와 일치하지 않을 수 있으며 이로 인해 운동 편차나 충돌이 발생할 수 있습니다.

그러나 실제 응용에서는 말단장치 포즈가 여전히 널리 사용되며 그 이유는 주로 다음과 같습니다:

역기구학의 다중 해로 인해 로봇 포즈가 Mech-Viz에서 계획된 것과 불일치하는 문제를 방지하기 위해, 일부 로봇 제조사는 로봇 운동 명령어에 축 구성 파라미터를 제공합니다.

축 구성에는 일반적으로 4개의 추가 파라미터가 포함되며, 이 중 3개는 로봇 1·4·6축의 각도 범위를 제한하는 데 사용되고, 나머지 1개는 2·3축의 포즈 유형을 지정하는 데 사용됩니다. 이러한 경계 조건을 추가함으로써 불필요한 해를 걸러낼 수 있고, 최종 로봇 포즈가 계획된 포즈와 일치하도록 보장할 수 있다.

발생 위치와 원인에 따라 로봇 싱귤래리티는 일반적으로 다음과 같은 유형으로 구분할 수 있습니다:

실제 산업 응용에서 가장 흔히 발생하는 싱귤래리티는 6축 구형 손목 로봇에서 4축과 6축이 거의 동축에 가까워진 상태로 직선 운동을 수행할 때 나타납니다.

6축 구형 손목 로봇 운동 과정에서 고유한 싱귤래리티를 가지고 있습니다. 싱귤래리티 발생 위험을 줄이기 위해 다음과 같은 방안을 적용할 수 있습니다:

또한, Mech-Viz는 경로 계획 과정에서 잠재적 싱귤래리티를 자동으로 감지하는 기능을 지원합니다. 감지 방법은 싱귤래리티 감지를 참조하십시오.