제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 구성 요소

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1 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 구성 요소
 매니퓨레이터(manipulator) 또는 탐색기(rover): 로봇의 주 몸체 (링크(link), 조인트(joint), 구조 상의 요소(structural element))등  말단장치(end effector): 로봇 마지막 관절(로봇 손)에 연결된 부분→ 작업 수행  구동기(actuator): 매니퓨레이터의 “근육” (서보모터(servomotor), 스텝모터(stepper motor), 공압, 유압실린더) 센서(sensor): 로봇 내부상태에 대한 정보 수집 및 외부 환경과 교신 (엔코더(encoder), 카메라(시각), 로드셀(촉각), 마이크로폰(청각, 음성) 등)  제어기(controller): 컴퓨터에서 데이터 수신, 구동기 제어, 센서 정보 변환 (운동의 좌표축 설정)  처리기(processor): 로봇의 두뇌 (로봇관절의 운동을 연산, 원하는 위치와 속도 생성을 위한 센서와 제어기 동작 감시) 소프트웨어(software): 운영체제(operating system), 운동량 계산 S/W, 응용 프로그램(특별한 작업이나 시각 기능)

2 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇의 자유도(degree of freedom) 인간 팔(손 제외)의 자유도
→ 상단 부분: 3방향 회전, 팔꿈치: 1 자유도, 손목: 3자유도 일반 산업용 로봇: 6자유도 1 D.O.F. 2 D.O.F. 3 D.O.F. 이 로봇의 자유도는 ? Fig. 1.3 A Fanuc P-15 robot

3 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 관절부 또는 조인트(robot joint)
병진(prismatic) 조인트: 선형, 회전성분 포함 안됨 (유압 또는 공압 실린더) 회전(revolute) 조인트: 회전 (전기 구동 스텝모터 또는 서보모터)

4 제 1 장 기 초 로봇 좌표계 (robot coordinates)
제 1 장 기 초 로봇 좌표계 (robot coordinates) Fig. 1.4  직교좌표형(Cartesian)/직사각형(rectangular)/기중기(gantry) (3P) : 3 개의 병진관절  원통형(cylindrical) (R2P) : 2개의 병진관절과 1개의 회전관절  구형(spherical (2RP) : 1개의 병진관절과 2개의 회전관절  환관절형(articulated)/인간형(anthropomorphic) (3R) : 모두 회전관절(인간팔) 일반 산업용 로봇  선택적 순응형 조합 로봇 팔(Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA)): 2개의 평행한 회전관절과 z방향으로 1개의 병진관절 조립공장에서 널리 사용

5 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 기준좌표계(robot reference frame)
World reference frame: 가장 기본적인 기준좌표계(x, y, z축) Joint reference frame: 관절의 운동 정의에 사용(병진관절 은 직교좌표, 회전관절은 회전좌표) Tool reference frame: 로봇 손에 장착된 좌표계 로봇을 따라 움직이는 지역좌표계) Fig. 1.6 A robot’s World, Joint, and Tool reference frames. Most robots may be programmed to move relative to either of these reference frames.

6 제 1 장 기 초(Fundamentals)  프로그램 방식
물리적 구성: PLC(Programmable Logic Controllers) 선행방식 또는 교시방식: Teaching Pendant/ Playback, p-to-p 연속적 기억반복 방식: Simultaneous joint-movement 소프트웨어 방식: Use of feedback information  로봇의 특성 적재하중(payload): 운송이 가능한 무게 Mate™ (6.6/ 86 lbs), M- 16i ™(35/ 594 lbs) 도달범위(reach): 작업영역 안에서 움직일 수 있는 최대거리 정밀성/타당성(precision/validity): 규정된 지점으로 얼마나 정확하게 닿을 수 있는 지에 의해 정의 → 공차 0.001인치 이하 재연성능/변이성능(repeatability/variability): 운동이 여러 번 반복 될 경우 얼마나 정확하게 똑같은 위치에 도달할 수 있는 지에 따라 좌우

7 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 작업공간(Workspace)
Fig 일반 로봇의 전형적인 작업공간 형상

8 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇 언어(Robot Languages)
Cobol, Basic, C 또는 Fortran 등으로 작성 Microcomputer Machine Language Level: 가장 기본적이고 가장 효율적이지만 배우기 어렵고 이해하기도 어려움 Point-to-Point Level: 점의 좌표축이 순차적으로 생성 센서의 정보나 하위분기 능력이 부족 Primitive Motion Level: VAL by Unimation™ 언어 변환기 기본 언어 Structured Programming Level: 컴파일러 수준 언어 배우기 어려움 Task-Oriented Level: IBM에서 1980년대에 제안 아직 존재하지 않음

9 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇의 응용 부품 공급 또는 제거 집고 배치하는 작업 용접 작업 도장 작업

10 제 1 장 기 초(Fundamentals)  로봇의 응용 검사 작업 제조 작업 원격 유인잠수함용 6자유도 로봇 팔
의료용 로봇

11 제 1 장 기 초(Fundamentals)  기타 로봇의 응용  로봇의 응용분야 조립작업 : 부품의 배치, 분별, 이송
감시 : 보안, 산업현장 순시, 도로교통 제어 장애인 보조용 로봇 위험 환경: 방사능 오염지역, 활화산 가스성분 조사  로봇의 응용분야 곤충로봇, 애벌레 로봇, 뱀 로봇, 물고기 로봇 MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems): 초소형 전자기계 시스템 (ex., 혈관 로봇)