[인공지능] 8-1 지능로봇

로봇 시스템의 요소

• 물리적 요소
• 소프트웨어적 요소

기구적 구성요소

• 프레임, 하우징, 링크, 관절 등

하드웨어적 구성요소

• 구동기, 센서, 제어기, SBC 등

소프트웨어적 구성요소

• 운영체제 : 자원 관리
• 제어기 펌웨어 : MCU에 탑재
• 미들웨어 : 쉽게 통신할 수 있도록 해줌, 라이브러리 형태
• 과업을 수행하기 위한 각종 응용 프로그램
• 응용 소프트웨어 모듈

기구학

• 로봇의 관절이나 바퀴의 회전과 로봇의 변형이나 움직임을 결정하는데 사용되는 이론
• 매니퓰레이터
  • 관절의 회전 각도에 따라 단말조작자의 위치 변화

매니퓰레이터의 기구학

• 순기구학
  • 각 관절의 모터 회전각도가 어떻게 단말 조작자의 위치 변화를 유발시키는지 해석하는 것
• 역기구학
  • 단말 조작자를 특정 위치에 두기 위해 각 관절의 모터를 얼마만큼 회전시켜야 하는지 결정하는 것

이동 로봇의 기구학

• 차분 구동방식
  • 2개의 바퀴가 각각 방향 전환 가능
• 전방향 구동방식
  • 3개 이상의 바퀴가 방향 전환이 가능하여 임의방향으로 진행 가능

센서

• 기기의 내·외부 조건 및 상황을 계측하기 위해 사용되는 장치
• 내부 센서
  • 로봇의 동작을 위해 필수적인 상태 값 측정
  • 엔코더 : 모터에 장착되어 모터의 회전 각도에 비례한 펄스(pulse)를 출력하는 센서
  • 자이로스코프 : 회전하는 축(axis)은 외력에 저항하며 현재 상태 유지 성질, 자이로스코프에서 생성된 신호 이용해 항공기 등의 자세 확인 가능
  • 관성측정장치 : 가속도계, 자이로계, 자계를 하나로 통합한 장치
  • 가속도 센서 : 선형 가속도와 기울임 각도 측정
• 외부 센서
  • 로봇의 동작 환경과 작업 대상체에 대한 정보 수집
  • 카메라, 초음파 센서
  • 스마트 센서 : 자체적인 처리 능력이 있는 센서, 센싱 + 신호 처리 + 통신 기능

구동기

• 로봇의 관절이나 바퀴 등에 제어 신호에 따라 물리적인 움직임을 주는 장치

제어

• 시스템이 동작할 때, 목표와 실제 값의 차이를 보정(補正)하여 목표한 대로 만드는 것
• 개루프 제어
  • 제어 프로파일을 미리 계산한 다음, 로봇 팔 등의 모터를 동작시키는 방식, 보정을 하지 않음
• 폐루프 제어
  • 오차를 줄이도록 지속해서 제어입력 결정

Quiz

2개의 바퀴가 있는 경우에는 두 바퀴가의 상대적인 속도차를 이용하여 방향 전환을 할 수 있다. (O)

3개 이상의 바퀴가 있는 로봇인 경우 임의의 방향으로 직진할 수 있게 만들 수 있다. (O)