모션 컨트롤:수학과 물리학이 충돌을 방지하는 곳

전기 및 기계 공학, 소프트웨어 및 하드웨어 설계를 통합하고 생물학, 윤리 및 심리학과 같은 다양한 분야에서 수집한 통찰력을 바탕으로 하는 로봇 공학은 진정한 다학문 영역입니다.

수학과 물리학은 물론 핵심이며 서로 얽혀 있습니다. 그리고 둘 다 충돌을 일으키지 않는 자동화를 생성하는 데 사용됩니다.

이 게시물에서는 모션 제어, 운동학 및 동역학의 기본 사항을 개략적으로 살펴보겠습니다. 전반에 걸쳐 A3 아카이브 및 그 이상에서 모션 제어 및 관련 개념에 대해 자세히 알아볼 수 있는 유용한 리소스에 대한 링크를 공유합니다.

모션 컨트롤이란 무엇입니까?

이름에서 알 수 있듯이 '모션 제어'는 자동화 시스템의 모든 개별 부분에 대한 제어된 동작을 달성하는 것과 관련된 자동화의 하위 필드를 나타냅니다. 내부 모터, 그리퍼 팁, 갠트리 및 오늘날의 복잡한 자동화의 기타 모든 구성 요소의 동작을 제어하려면 힘, 동작, 토크와 같은 주요 물리학 개념에 대한 이해와 복잡한 제어 알고리즘을 실제 하드웨어에 적용하는 능력이 필요합니다.

성공적으로 배포된 모션 제어는 시스템의 각 부분이 주어진 시간에 있어야 하는 위치에 있도록 하여 전반적인 신뢰성과 반복성을 보장합니다.

'모션 컨트롤'은 엄밀히 말하면 모터만의 움직임을 제어한다는 엄밀한 의미로 사용되기도 하지만 가장 넓은 의미에서는 자동화 시스템의 모든 부분을 포괄하며, 그리퍼 및 갠트리와 같은. 이 넓은 의미에서 모션 제어는 경로 계획, 동역학 및 운동학을 통합합니다.

일반적인 모션 제어 시스템은 모션 컨트롤러, 증폭기 및 하나 이상의 모터의 세 가지 구성요소로 구성됩니다.

모션 컨트롤러는 모터 궤적을 포함하여 최종 사용자의 요구 사항에 따라 모터가 작동하도록 하는 작업의 두뇌입니다. 모션 컨트롤러는 최근 몇 년 동안 크기가 줄어들고 더 똑똑해지면서 제조업체가 혁신적이고 점점 더 유용한 방식으로 모션 제어 인텔리전스를 설계에 통합할 수 있게 되었습니다.

Yaskawa America의 YouTube e-Learning 시리즈에는 모션 제어 기본 사항에 대한 유용한 개요가 포함되어 있습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=-ZWUSbMKAfg

운동학

물리학에서 운동학은 기하학을 통해 서로에 대한 점, 물체 및 물체 시스템의 움직임을 설명하는 하위 필드입니다.

로봇 공학 내에서 운동학은 로봇 동작의 기하학을 말하며 자동화 시스템 내에서 여러 지점의 위치를 ​​계산할 수 있도록 하는 운동학 방정식을 통합합니다. 결정적으로 운동학은 움직임을 유발하는 힘을 고려하지 않고 움직임이 가능한지 여부만 고려합니다.

순운동학에는 관절 매개변수에 대해 지정된 값에서 엔드 이펙터의 위치를 ​​계산하는 것이 포함됩니다. 역운동학은 엔드 이펙터 위치를 기반으로 연결된 관절 각도를 계산합니다.

Stanford University의 '로봇 공학 소개' 비디오 시리즈에는 운동학 개념에 대한 유용한 강의가 포함되어 있습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=QKyDrUonp98

동역학

물리학에서 동역학은 운동을 일으키는 원인이 되는 물체나 입자에 작용하는 힘에 대한 연구를 말합니다. 로봇 공학에서 이것은 시스템에 존재하는 전류를 포함하여 토크와 힘을 계산하고 평가하는 것을 포함합니다. Newton-Euler 및 Lagrange 방정식은 여기에서 자동화 시스템의 동적 모델을 제공하거나 로봇 조작기의 고정 링크에 작용하는 힘과 모멘트를 결정하는 데 사용됩니다.

A3 아카이브에서 추가 읽기:

모션 컨트롤이란 무엇입니까?

스테퍼 모터에 폐쇄 루프 기능 가져오기

그 외:

미국 노스웨스턴 대학교의 로봇 공학 및 생물 시스템 센터는 "현대 로봇 공학:역학, 계획 및 제어"(Lynch 및 Park, Cambridge University Press, 2017), 다음을 포함하여 모두 YouTube에서 볼 수 있습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=QFCbTVJqm8I

Queensland 대학 Michael Milford 교수의 순운동학 및 역운동학 가이드:

https://www.youtube.com/watch?v=VjsuBT4Npvk

로봇의 운동학 및 운동학 – 간단한 설문조사, ScienceDirect