2024. 8. 13. 14:53ㆍModern Robotics/2. Configuration Space
Configuration Space
A robot is mechanically constructed by connecting a set of bodies, called links, to each other using various types of joints. Actuators, such as electric motors, deliver forces or torques that cause the robot’s links to move. Usually an endeffector, such as a gripper or hand for grasping and manipulating objects, is attached to a specific link. All the robots considered in this book have links that can be modeled as rigid bodies.
Perhaps the most fundamental question one can ask about a robot is, where is it? The answer is given by the robot’s configuration: a specification of the positions of all points of the robot.
Figure 2.1: (a) The configuration of a door is described by the angle θ. (b) The configuration of a point in a plane is described by coordinates (x, y). (c) The configuration of a coin on a table is described by (x, y, θ), where θ defines the direction in which Abraham Lincoln is looking.
values like the other three coordinates.
Definition 2.1. The configuration of a robot is a complete specification of the position of every point of the robot. The minimum number n of real-valued coordinates needed to represent the configuration is the number of degrees of freedom (dof) of the robot. The n-dimensional space containing all possible configurations of the robot is called the configuration space (C-space). The configuration of a robot is represented by a point in its C-space.
중요 개념 정리.
1. Links (링크):
- 로봇의 기본 구조를 형성하는 강체 부분들.
- 예: 로봇 팔의 각 분절
2. Joints (관절):
- 링크들을 연결하는 부분으로, 링크 간의 상대적 운동을 만들어 냄.
- 종류: 회전 관절(Revolute), 직선 관절(Prismatic) 등
- 예: 로봇 팔의 "팔꿈치"나 "손목" 부분
3. Actuators (액추에이터):
- 로봇에 동력을 제공하는 장치.
- 관절을 움직이게 하는 힘이나 토크를 생성.
- 예: 전기 모터, 유압 실린더
4. End-effector (말단 장치):
- 로봇의 작업을 직접 수행하는 끝 부분 도구.
- 예: 그리퍼, 용접 도구, 페인트 스프레이 건
5. Configuration (구성):
- 로봇의 모든 부분의 위치를 완전히 명시한 것.
- 로봇의 전체 자세나 상태.
6. Degrees of Freedom (DOF, 자유도):
- 로봇의 구성을 표현하는데 필요한 독립적인 변수의 최소 개수.
- 로봇이 독립적으로 제어할 수 있는 움직임의 수.
- 예: 평면상의 문은 1 DOF (회전 각도), 평면상의 동전은 3 DOF (x, y 위치와 회전 각도)
7. Configuration Space (C-space, 구성 공간):
- 로봇의 모든 가능한 구성을 포함하는 공간.
- 차원은 로봇의 자유도..
- 로봇의 움직임은 이 공간에서의 경로로 표현.
8. Task Space (작업 공간):
- 로봇이 수행해야 할 작업이 정의되는 공간.
- 주로 end-effector의 위치와 방향으로 표현.
- 예: 3차원 공간에서 물체를 집는 작업의 경우, 작업 공간은 3D 위치와 3D 방향을 포함할 수 있음.
configuration space와 task space의 개념은 로봇의 움직임을 계획하고 제어하는 데 중요한 역할!
Figure 2.1
Lynch, K. M., & Park, F. C. (2017). Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control [Figure 2.1]. Cambridge University Press.