소개글
"로봇공학"에 대한 내용입니다.
목차
1. 로봇공학 개요
1.1. 정기구학과 역기구학
1.2. 2자유도 로봇 정기구학 및 역기구학
1.3. Jacobian 행렬
2. 만들고 싶은 로봇
2.1. 재난 로봇
2.2. 수술 로봇
2.3. 가사 로봇
3. 로봇공학 기술자의 직업과 직업윤리
3.1. 로봇공학 기술자의 직무와 자격
3.2. 로봇공학 기술자의 전문성과 책임의식
3.3. 로봇의 안전과 환경에 대한 고려
4. 참고 문헌
본문내용
1. 로봇공학 개요
1.1. 정기구학과 역기구학
정기구학(Forward Kinematics)은 각도(관절각)이 주어졌을 때 말단장치의 직교 좌표상의 위치와 자세를 구하는 문제이다. 이는 역기구학에 비하여 해를 쉽게 구할 수 있다. 반면에 역기구학(Inverse Kinematics)은 정기구학과 반대로 말단효과장치의 직교 좌표상의 위치 및 방향이 주어졌을 때 관절각들을 구하는 문제이다. 이는 기구학적 방정식이 초월함수로 이루어진 비선형 방정식이기 때문에 정기구학에 비해 해를 구하기가 어렵다"
1.2. 2자유도 로봇 정기구학 및 역기구학
2자유도 로봇의 정기구학은 로봇의 두 관절각(θ1, θ2)이 주어졌을 때 로봇 말단장치의 위치(x, y)를 계산하는 과정이다. 이를 위해 정기구학 해석에서는 기구학적 변환 행렬(Transformation Matrix)을 사용한다.
정기구학에서는 로봇의 각 관절을 기준으로 변환행렬(T-Matrix)을 도출한다. 2자유도 로봇의 경우 다음과 같은 T-Matrix를 얻을 수 있다:
T1 = [cos(θ1) -sin(θ1) 0 L1*cos(θ1)]
[sin(θ1) cos(θ1) 0 L1*sin(θ1)]
[0 0 1 0 ]
[0 0 0 1 ]
T2 = [cos(θ2) -sin(θ2) 0 L2*cos(θ2)]
[sin(θ2) cos(θ2) 0 L2*sin(θ2)]
[0 0 1 0 ]
[0 0 0 1 ]
이때, L1과 L2는 각 관절의 길이를 나타낸다. 최종적인 말단장치의 위치(x, y)는 T1과 T2를 곱한 결과로 구할 수 있다:
p1(x, y) = T1 * [0; 0; 0; 1]
p2(x, y) = T1 * T2 * [0; 0; 0; 1]
즉, 2자유도 로봇의 정기구학은 두 개의 변환행렬을 이용하여 말단장치의 위치를 계산할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 정기구학 해석 결과는 MATLAB 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다.
한편, 역기구학은 로봇의 말단장치 위치(x, y)가 주어졌을 때 관절각(θ1, θ2)을 계산하는 과정이다. 이는 정기구학 방정식을 비선형 방정식으로 풀어야 하므로 정기구학에 비해 해를 구하기가 어렵다.
2자유도 로봇의 경우 다음과 같은 역기구학 해를 도출할 수 있다:
θ1 = atan2(y, x) - atan2(L2*sin(θ2), L1 + L2*cos(θ2))
θ2 = atan2(sqrt(x^2 + y^2 - L1^2 - L2^2), L1 + L2*cos(θ1))
이를 통해 말단장치의 위치(x, y)로부터 두 관절각(θ1, θ2)을 계산할 수 있다. 이러한 역기구학 해석 결과 역시 MATLAB 시뮬레이션을 활용하여 확인할 수 있다.
정리하면, 2자유도 로봇의 정기구학은 변환행렬을 이용하여 관절각으로부터 말단장치 위치를 계산하는 반면, 역기구학은 말단장치 위치로부터 관절각을 계산하는 과정이다. 이러한 기구학 해석 기법은 로봇 제어 및 설계에 필수적으로 활용된다.
1.3. Jacobian 행렬
Jacobian 행렬은 로봇 기구학에서 매우 중요한 개념이다. Jacobian 행렬은 로봇 관절의 각속도와 로봇 끝단의 선속도 및 각속도 사이의 관계를 나타내는 행렬이다.""
Jacobi...
참고 자료
로봇, 위키피디아, 2022.9.27 수정, 2022.11.9 접속
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A1%9C%EB%B4%87
로봇공학의 삼원칙, 위키피디아, 2022.6.29 수정, 2022.11.9 접속
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A1%9C%EB%B4%87%EA%B3%B5%ED%95%99%EC%9D%98_%EC%82%BC%EC%9B%90%EC%B9%99
체스 중 7세 손가락 부러뜨린 로봇…"아이가 규칙 어겼다", 중앙일보, 2022.7.25. 수정, 2022.11.12. 접속
https://www.youtube.com/watch?v=28Z2IZ9SXpU
