[공학] 서보모터

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[공학] 서보모터에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

ring)에서는 모터들의 종료시점을 계산하여 동시에 동작완료함으로써 움직임을 자연스럽게 연결하여 주는 점대점(Point to Point) 이론이 존재하는데, 미니로봇컨트롤러에는 점대점 이론의 움직임제어기법이 내장되어 있다. PTP(점대점) 명령어는 이 움직임기법제어를 가능하게 한다.
- 일반적인 부자연스러운 동작인 경우
PTP 0
MOVE 100, 100
MOVE 110, 120
설명) 1번모터는 10도 2번모터는 20도를 움직이나 같은 속도로 움직이므로 1번과 2번이 10도를 같이 움직이고 2번은 나머지 10도를 혼자서 움직인다.
- PTP에 의한 자연스러운 동작인 경우
PTP 1
MOVE 100, 100
MOVE 110, 120
설명) 1번모터는 10도 2번모터는 20도를 움직이나 1번은 2번의 1/2속도로 움직이게되어 있어서 1,2번 모터가 동시에 움직여서 1,2번모터가 동시에 정지한다.
PTP(점대점) 명령어를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우의 모터 움직임에 대한 궤적을 그리면 다음과 같다.
즉, 일반적인 동작의 경우에는 모터1과 모터2가 110이라는 각도까지는 동시에 움직이지만, 110 이후에는 모터2만 120각도까지 움직이게 되어 부자연스러운 동작을 하게 된다.
하지만, PTP에 의한 동작의 경우에는 모터1과 모터2에 대해 움직일 각도 10과 20에 대해 PTP계산을 하고, 계산값에 의해 동시에 완료하는 자연스러운 동작을 한다.
3-1. DC모터 활용
기본적으로 DC모터는 자동차 바퀴, 선풍기 등 360회전하는 물체에 활용할 수 있다. 활용을 위해서 특별히 공부해야할 계산식은 없으며, 어디에 어떻게 사용하면 보다 독창적이고 창조적으로 활용할 수 있을까를 고민해보는 것이 좋을 것 같다.
3-2. 서보모터 활용
서보모터는 회전하는 각도를 제어할 수 있으므로 보다 많은 곳에 사용할 수 있을 것이라는 생각이 든다. 하지만 각도를 제어하기 위해서 얼마나 회전해야하는지 수학적인 계산이 들어간다. 이러한 계산은 머리가 약간 아프게 하겠지만 조금만 공부하면 쉬운 내용이니 열심히 공부해서 멋지게 활용해 보자.
예제) 로봇 팔을 제작할 때 로봇 팔을 원하는 위치까지 이동하기 위해여 서보모터를 얼마나 움직여 줘야할지 공부한다.
서보모터 2개를 이용하여 평면에서 특정위치의 물체를 잡을 수 있는 로봇 팔을 제작할 수 있다. 이때 물체의 위치를 d라고 하면 거리 d 에 있는 물체를 로봇의 집게로 잡기위해서 서보모터1과 서보모터2가 얼마나 움직여야할지를 계산해준다. 계산하는 식은 다음과 같다.
보다 간단한 계산을 위해서 모터2의 회전각 2는 모터1의 회전각 1의 2배로 한다. 팔의 길이를 살펴보면 모두 x로 같으므로 2의 중심으로 대칭이라고 생각하면 왜 2배를 하면 되는지 직관적으로 알 수 있다.
따라서 모터2의 회전각은 다음과 같이 계산한다.
2 = 1 * 2
모터2의 회전각은 위에서 1을 통해서 구하였지만 우리는 모터1의 회전각인 1을 얼마나 회전해야하는지 모르므로 1의 회전각을 구하여보자.
모터1이 1만큼 회전했을 때
로봇의 집게의 위치 = 2 * sin1
가 된다.
이때 로봇의 집게의 위치는 물체의 위치 d에 있어야 하므로 1을 구하는 식은 다음과 같이 된다.
2 * sin1 = d
sin1 = d / 2
∴ 1 = sin-1(d/2) ...(여기서 sin-1 는 역삼각함수이다)
이와 같이 모터의 회전각을 통해서 로봇 팔이 얼마나 움직일지를 결정할 수 있다.
서보모터를 활용하여 로봇 팔이 아닌 다른 곳에 사용할 때, 적절한 상황에 따라서 각각 다른 수식을 만들어 내야할 것이다. 여러분의 좋은 머리를 활용하여 보다 깔끔한 수식을 만들기를 바랍니다.

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[공학] 서보모터,   서보모터,   DC 기어 모터 ,   모터제어 명령어