[Null space control] Null space control이란?
단순히 operational space에서 제어하여 특정 위치로 로봇을 이동시키는 목적 외에도 다수의 제어 목적이 있을 수 있다. 예를들어 1. 특정 위치로 로봇팔 끝단을 움직이면서 2. elbow joint 값을 높인 상태로 유지해라 라는 2가지의 목적이 있을 수 있다. 이런 2가지 목적을 달성하기 위해서 문제는 로봇의 자유도에 있다. 만약 operational space가 generalized coordinates과 동일하다면, 즉 만약 operational space가 로봇의 모든 자유도를 제약하고 시스템의 상태가 operational space에 정의 된다면, 1번의 목적을 달성하는 컨트롤러에 대한 성능을 포기하지 않고 2번의 목적을 달성하는 것은 불가능하다. 2링크 로봇팔은 2자유도를 가..
[Null space control] Nullspace에 대하여
Null space control을 다루기 전에 먼저 Null space 에 대해서 이야기해보자. 기존에 작성해둔 Null space 설명을 가져왔다. "널 스페이스는 컬럼 스페이스와는 전혀 다른 Subspace이다. 선형 방정식 AX=b에서 b가 zero vector일때 즉 AX=0일때 모든 가능한 해 X에 대한 집합이다. 특정 행렬A와 X가 곱해졌는데 그게 0이 나올때 X의 집합, x가 이루는 공간을 Null space라고 한다. 3차원 공간에서 Null space는 직선으로 표현된다고 한다." 쉽게 말해 AX = 0 일 때 가능한 모든 해 X의 집합이 Null space 라고 볼 수 있다. 직관적인 이해를 위해 아래 영상을 참고하자. https://www.youtube.com/watch?..
[임피던스 제어] Interaction Control 적용 - Virtual Trajectory & nodic impedance
여느 다른 컨트롤 시스템처럼, 상호작용 시스템도 안정성과 성능 두마리의 토끼를 잡아야한다. 이전 글에서는 안정성 분석이 반드시 시스템 상호작용 할 환경에 대한 고려를 포함 해야 한다는 것을 보였고, 시스템의 port behavior를 조작함으로서 안정성의 원칙이 보장 될 수 있음도 보였다. (물론 블로그 글에는 정리하지 않았다. 너무 복잡해서..) 상호작용 시스템의 성능도 dynamic port behavior로 측정 되므로, 두가지 목적(안정성과 성능)는 target interactive behavior의 구현에서 오류를 최소화 하는 컨트롤러로 동시에 충족될 수 있다. 즉, 어떤 target 상호작용하는 움직임이 있는데, 이에서 오류를 최소화하는 컨트롤러로 안정성과 성능이라는 두마리 토끼를 잡을 수..
[임피던스 제어] 상호작용 컨트롤(1)
외란억제로서 상호작용 (Interaction as Disturbance Rejection) 다양한 제어이론들이 특징이 잘 설명되어 있지 않은 인터페이스를 다룰 수 있도록 발전해왔다. 외란 억제 방법을 통해서 환경에 대한 다이나믹스가 외란힘으로 추가될 수 있다. 억제를 잘하기 위해서는 외란 힘의 경계값을 잘 정해줘야한다. 하지만 로봇이 환경과 상호작용하는 경우에 외란힘은 로봇의 수용량을 넘거나 동일한 경우가 대부분이다. 예를 들어 운동학적(Kinematic) 제약은 로봇의 행동에 따라 큰 힘을 만들 수 있는데, 외란힘(환경이 주는 힘)은 로봇의 상태와 연관이 있는 데 일반적으로 외란은 상태와 독립적으로 보기 때문에 상호작용을 외란억제 문제로 보는 것은 그렇게 좋지는 않다(not seem promising)..
[임피던스 제어] 임피던스 제어란?(1)
임피던스 제어란 힘과 위치에 대한 동적 제어와 관련이 있다. 주로 로봇팔에 작용하는 힘에 대해 고려해야하는 환경에 있을 때 적용 되는 제어이다. 기계적인 임피던스는 모션 인풋에 대한 힘의 아웃풋인데 당연하게도 이는 전류 인풋에 대한 전압 아웃풋의 비를 가지는 전기적 임피던스와 상사를 가진다. 그렇다면 먼저 전기 임피던스(electircal impedence)에 대해서 알아보자. 임피던스의 정의는 "전압을 인가했을 때 전류가 흐르는 것에 반항하는 정도" 이다. 저항과의 차이점은 저항은 DC전압, 임피던스는 AC전압이 들어올 때 저항하는 것을 말한다. 이런 차이는 그렇게 중요하지는 않고, 이 정의를 바탕으로 힘, 위치로 대입해보자. 제어에서 임피던스란 "힘을 인가했을 때 모션을 방해하는 정도" 라고 표현할 ..
차량 군집 주행과 모델링 (Vehicle Platooning and Modeling)
Vehicle platooning이란? 차량 군집제어는 자율주행 자동차가 상용화 되기전에 먼저 등장할 기술이다. 한글로 된 Vehicle Platooning에 대한 자료는 잘 없지만, 현대자동차가 2대의 화물차를 고속도로에서 연이어 이동시키는 군집주행(Platooning)에 성공했다는 기사(19.11.12)가 있다. 기사 내용으로 운전자는 페달에 발을 올려놓을 필요가 없고 핸들에서 손을 떼는 것도 가능하다고 나와있다. 이는 자율주행 차량 등급에서 3등급(고속도로 주행, 자유로운 손)에 해당한다. 이런 기술들은 Intelligent vechicle highway system(IVHS)의 일환으로, 대도시의 교통 혼잡도를 해소하기 위해 발전해왔다. 군집 주행 기술의 도입으로 차량 처리량(throughput)..