Manipulator Compliance와 Force control에 대하여

 

Compliance와 Force control에 대하여

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과거 학부생 시절에는 전류제어, 힘제어, 강성제어, 임피던스 제어 등에 대한 차이를 모르고 있었다.

어쩌면 비슷해 보이지만 실상은 조금씩 다른 개념들이며 어떤 개념들은 더욱 상위 개념이기도 한 이들에 대해 이야기해보려 한다.

그 중 Compliance 와 Force control에 대해 이야기해보자.

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힘 제어의 경우 로봇 팔이 접촉하는 경우에 있어서 힘과 위치 값에 대한 피드백을 받을 수 있을 때 적용 가능하다.

위치 값은 조인트 각도값으로 계산할 수 있고, 힘의 경우 Force Torque 센서나 Joint Torque sensor를 통해,

전류 값을 계산하여 측정할 수 있다. 힘과 위치 값을 피드백 받아 궤적을 수정 할 수 있는 게 힘 제어가 된다.

여기서 중요하게 생각해야 할 부분은 “접촉”이다. 로봇 팔의 접촉 형태에 따라서 제어의 형태가 달라진다. 접촉한 상태에서 힘이 중요한 경우는 Contact force control 이라 볼 수 있으며, 접촉시 유연한 동작이 필요한 경우에는 Compliant/Compliance control이 된다.

사진에서 보이는 기어를 조립하는 경우에는 기어가 부셔지지 않도록 잘 끼기 위해서는 작은 힘으로 기어를 부드럽게 집어넣을 수 있어야한다.

기어의 위치오차로 인해 발생하는 힘을 외란으로 보고 이에 순응(Compliant)하여 움직일 수 있도록 해야한다.

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반대로 그라인딩과 같은 경우 특정 힘으로 물체를 눌러줘야하기 때문에 순응 제어보다는 접촉력 제어가 중점이 되는 작업이 된다.

결국 힘 제어를 하는 도중에, 접촉력에 대한 힘을 제어할 것이냐, 아니면 접촉력 힘을 외란으로 생각하고 이를 최소화하는 방향으로 제어할 것이냐에 따라 Contact Force control에 관점으로 볼지 Compliance control로 볼지 갈리는 것 같다.

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사실 개인적으로 이게 조금 말장난과 같다고 생각되는 부분이 있다.

전자나 후자나 모두 Compliance control이지만 상수 값에 따라 반응하는 형태가 다르다고 생각하는 것도 맞는 것 같다.