Delta Robot 기구학 해석1

안녕하세요.

 

오늘은 델타 로봇의 기구학적인 해석을 포스팅하려고 합니다.

델타 로봇은 병렬 로봇의 일종으로 6축로봇 보다 기구학 해석이 간단하다는 장점이 있습니다.

 

델타로봇 포스팅에 앞서 로봇 설계를 위해 로봇의 기구학적 해석이 필요합니다.

로봇의 기구학적해석이라는 것은 힘을 무시한 오로지 로봇의 위치만을 고려하여 해석함을 의미합니다.

 

그런 기구학에는 정기구학, 역기구학 이라는 것이 있습니다.

간단히 설명하면 로봇은 모터로 연결된 다관절상태의 기구물이라고 생각하시면 됩니다.

 

그렇게 생각하면 인간의 팔을 생각할때 손끝(End Effector)을 좌표점으로 생각하여 공간상의 손끝점 (x,y,z)축과 각 관절의 각도와 팔 상박, 하박의 길이의 값들을 이용하여 해석을 할 수 있습니다.

 

이는 결국 정기구학, 역기구학으로 분류 됩니다.

 

정기구학:  각 축(관절)의 각도값으로 End Effector(끝점)좌표를 산출합니다.

역기구학:  End Effector(끝점)의 정보를 이용하여 각 축(관절)의 각도값을 산출합니다.

 

우리가 실제 필요한 것은 정기구학 해석보다 역기구학 해석이 필요한 것 입니다.

 

팔을 뻗어 물컵을 들기위해 손을 물컵쪽으로 위치시키려고 하는 것과 같은 이치라고 보시면 됩니다.

인체의 경우는 적당히 알아서 각 관절을 적당한 각도로 위치 시켜 줍니다.

하지만 우리가 설계하는 로봇은 각 관절 역할을하는 모터에 적절한 각도를 주어야 합니다.

 

로봇의 종류에는 앞서 언급한 델타로봇, 6축 다관절 로봇 등 다양합니다.

하지만 델타로봇을 기구학 풀이가 비교적 간단한 델타로봇을 기구학 풀이를 해보겠습니다.

 

이 자료는 원본이 있는 자료 입니다. 

 

 출처: github.com/deltarobotone/how_to_build_your_robot/wiki/Kinematics

deltarobotone/how_to_build_your_robot

 

델타로봇 종류는 다양하지만 아래와 같은 형태의 델타로봇을 설계한다고 가정합니다.

 

델타 로봇 옆에서 본 모습

위에서 본 모습

공간상의 TCP(Tool Center Point)의 위치를 이동시키기 위해 모터 3개를 각도제어 하는 논리 입니다.

삼발이 같은 형태의 로봇이라고 생각하시면 됩니다. 

각 로봇 암들이 120도의 각도로 벌어져 있는 형태 입니다.

 

아래 그림은 한축의 암을 표현한 그림 입니다.

 

 

 

아래 그림은 로봇 암 한 축에 대해 적당히 움직인 상태에서 거리를 나타낸 그림 입니다.

상단의 그림은 옆에서 본 모습이며 아래그림은 위에서 본 그림 입니다.

 

 

 

Robot Root는 로봇 구조물 전체 좌표의 원점(0,0,0) 입니다.

 

X_tcp는 Robot Root로 부터 Tool Center Point 의 X축 거리 입니다.

(후진 방향으로 TCP가 움직일때 값이 X_tcp값이 증가 합니다.)

 

Y_tcp는 Robot Root로 부터 Tool Center Point 의 Y축 거리 입니다.

(오른쪽 방향으로 TCP가 움직일때 값이 Y_tcp값이 증가 합니다.)

 

Z_tcp는 Robot Root로 부터 Tool Center Point 의 Z축 거리 입니다.

(아래쪽 방향으로 TCP가 움직일때 값이 Z_tcp값이 증가 합니다.)

 

 

최종적으로 아래와 같은 함수를 이용해 인자에 값을 넣어 로봇을 제어 할 것 입니다.

 

deltakinematic(float posX, float posY, float posZ, char servo);

 

오늘은 여기까지 다음 포스팅에서 계속 하겠습니다...