[DIY] 헬박사 Robot이야기[5] : - 정방향 기구학 (forward kinematics)

로봇을 배우는 학교 공부에서 빼놓지않고 배우는 과정에 선형대수학을 이용한 로봇 의 정방향 기구학(forward kinematics)과 역방향 기구학 (Inverse Kinematics)가 있답니다. 이 두가지를 배우려면 선형대수학 (매트릭스 연산을 배워야 하고 Matrix를 다르는 소프트웨어인 Matlab( 저는 Peter M Thompson교수가 만든 Program CC를 사용합니다) 을 사용해서 계산을 해보거나 모의실험 (Simulation)을 할 수 있습니다.

 

그런데 실제로 지난번에 이야기를 드렸듯, 역 기구학의 값을 구하면 적어도 해가 2(정답이 2개 이상은 해()라고 표현 합니다.)이상이 있어서 초보자들은 구하기가 어렵습니다.

그래서 로봇의 역 기구학 풀이 방법에 엄청 많은 논문이 있답니다.

우리는 고등학교 수준의 수학으로 로봇의 각도를 계산하는 방법을 생각 하기로 합시다.

 

일단 우리 로봇의 크기를 알려 드립니다. (대충 잰 거라서 오차가 있을 수 있습니다.)

 

87a2f988cc2e36ec9d1a2dc5a8fbb53f.png
 

그리고 계산프로그램을 이용합니다. 

일단 저는 MathCAD란 소프트웨어를 사용하였습니다.

많이 사용하는 (엄청비산) Matlab도 아주 오래전에 구입한게 가지고 있지만 

(1) Linux용 

 (2) 학교용 

 (3) Sun Microsystem인 워크스테이션용 

이라 소용 없습니다

(솔직하게 작업장 어디에 파묻혀 있는지도 모릅니다)


MatCAD가 현재 PTC라는 업체로 팔려서 지금은 화면이나 디스플레이가 엄청 개선 되었지만, 제것은 예전의 “Parametric Technology Co.”에서 구입한 것으로 쓰는 구형이라 신형의 Mathcad에 비하여 영 볼품이 없는 형태로 출력 됩니다. 일단 계산결과는 잘 나옮니다

 

순서는

(1) 모터의 크기와 모형을 모델링 합니다

수학의 세계에서 다룰 수 있도록 간단한 형태로 표시 될 예정입니다

 팔의 크기와 각도등...

(2) 각 팔의 회전각이 지정될때 팔의 매 끝 지점 End Effect의 위치를 X, Y, Z를 구합니다.

정방향 기구학(forward kinematics) 

== 오늘은 여기까지 할 예정입니다 ==


(3) 거꾸로 X, Y, Z 가 입력되면 각 팔의 모터의 각도가 정해지도록 수식을 구합니다

역방향 기구학(inverse kinematics)


이 정도면 로봇암의 수학은 다 정복했다라고 생각하시면 됩니다.

 

오늘은 정역학의 모형을 보여 드립니다.

모형은

588bf5d2d44c9701c61ee764de1d7524.png
입니다. 

이렇게 하니 간단하게 표시되고 각도도 표시되죠?

일단 위의 그림의 팔의 길이와 각도를 이용하여 

로봇암의 맨 끝의 위치를 구하여 봅시다.


일단 팔의관절의 크기와 각 관절의각도값을 정하면..

(기붕부터 0,1,2라고 번호를 붙여 봅시다. )

bb399d9a3fb5536c5a31bb1fd91b9d9e.png
그리고 계산식은 

822a7efd109ca93018e45be38250a4fb.png
그러면 각 x, y, z는 202.443, 116.881, 32.813이 계산됩니다.


이로서 이제 각 모터의 각도만 주어지면 로봇팔의 끝의 

X,Y,X 위치가 주어지는 수식을 구하였습니다.

 

여기에서 원점은 로봇의 1번째 축의 중심정의 바닥으로 잡았습니다.

 

다음은 역 기구학..

 

신난다..

  


Upcycle.jpg

Hell Talk 오픈 카톡방 운영중 https://open.kakao.com/o/gBEREsfe 
0
0
이 글을 페이스북으로 퍼가기 이 글을 트위터로 퍼가기 이 글을 카카오스토리로 퍼가기 이 글을 밴드로 퍼가기

메이커 DIY

번호 제목 글쓴이 날짜 조회수
53 DIY 라이언의 친구들이 오고싶어합니다. -WEY20P0007 icon 청계천도사 11-17 26,523
52 DIY 내 친구 [미니언] 입니다. - WEY20P0006 icon 청계천도사 11-13 27,140
51 DIY 외로운 라이언에게 친구만들어주기 (Apeaxch) - WEY20P0005 icon 청계천도사 11-12 26,416
50 DIY 꽃게 철입니다. 이넘도 요리해 먹을가요? [Sebastian] - WEY20P0004 icon 청계천도사 11-11 24,683
49 DIY 오르골 기초 올렸습니다. +3 icon 청계천도사 11-09 27,734
48 DIY Thermistor 규격표 보는법 icon 청계천도사 11-06 26,783
47 DIY 곰돌이 푸우 ~~~ 가 왔습니다. - WEY20P0003 icon 청계천도사 11-05 27,015
46 DIY 라이언(카카오프렌즈) 친구 왔어요. - WEY20P0002 icon 청계천도사 11-04 25,833
45 DIY 이런 컬러링 만들기 [헬X키티] - WEY20P0001 icon 청계천도사 11-03 25,810
44 DIY 오르골 이야기 둘째 편 icon 청계천도사 06-21 27,939
43 DIY 다른 프로젝트 시작... 오르골 +1 icon 청계천도사 06-18 25,033
42 DIY 작성중 - [더미천국] 아두이노 기초편4 입니다. (이대로 따라하면 고수된다) icon 청계천도사 03-27 25,346
41 DIY [더미천국] 아두이노 기초편3 입니다. (이대로 따라하면 고수된다) icon 청계천도사 12-28 25,117
40 DIY [더미천국] 아두이노 기초편 2 입니다. (이대로 따라하면 고수된다) icon 청계천도사 12-28 29,202
39 DIY [더미천국] 아두이노 기초편 1 입니다. (이대로 따라하면 고수된다) +1 icon 청계천도사 12-16 25,657
38 DIY [더미천국] 펠티에 소자를 아시나요? icon 청계천도사 12-07 25,373
37 DIY [더미천국] 키덜트레벨 장난감 만들기 - tiny induction heater icon 청계천도사 12-02 25,929
36 DIY 아나츠 토이 프린터 문제 해결 +1 icon 청계천도사 11-24 28,217
35 DIY 청계천 근드운 2020 만들기 자료 입니다. [1] +1 icon 청계천도사 11-02 24,378
34 DIY Q2.0 핸드폰 멀티 충전기 [2/5] icon 청계천도사 05-23 26,510