2016년 1월 13일 수요일

메이커가 알아야 할 볼트 규격표

프레임을 제작할 때, 알뉴미늄 프로파일 등의 결속을 위해서는 볼트 너트가 중요하다.

다음 링크는 볼트 규격 표이다.

육각 머리 볼트 (KS B 1002-86 JIS B 1180-1994)

____

________

__________

___

____

_____

____

_____

________

형 태

나사의 호칭
d

C
약

D
약

R
(최소)

da
(최대)

k
약

자리붙이
머리일때

길이
ℓ

보통나사

가는나사

h
약

D1
최소

l≤125일때

130~220

l≥220일때

육각볼트 상	M 3x0.5	-	3	2	5.5	6.4	5.3	0.1	3.6	0.6			12			5~32
	(M3.5)	-	3.5	2.4	6	6.9	5.8	0.1	4.1	0.6			14			5~32
	M4x0.7	-	4	2.8	7	8.1	6.8	0.2	4.7	0.8			14			6~40
	(M4.5)	-	4.5	3.2	8	9.2	7.8	0.2	5.2	0.8			16			6~40
	M5x0.8	-	5	3.5	8	9.2	7.8	0.2	5.7	0.9	0.4	7.2	16			7~50
	M6	-	6	4	10	11.5	9.8	0.25	6.8	1	0.4	9	18			7~70
	(M7)	-	7	5	11	12.7	10.7	0.25	7.8	1	0.4	10	20			11~100
	M8	M8 * 1	8	5.5	13	15	12.6	0.4	9.2	1.2	0.4	11.7	22			11~100
	M10	M10 * 1.25	10	7	17	19.6	16.5	0.4	11.2	1.5	0.4	15.8	26			14~100
	M12	M12 * 1.25	12	8	19	21.9	18	0.6	14.2	2	0.6	17.6	30	36		18~140
	(M14)	(M14 * 1.5)	14	9	22	25.4	21	0.6	16.2	2	0.6	20.4	34	40		20~140
	M16	M16 * 1.5	16	10	24	27.7	23	0.6	18.2	2	0.6	22.3	38	44		22~140
	(M18)	(M18 * 1.5)	18	12	27	31.2	26	0.6	2.2	2.5	0.6	25.6	42	48		25~200
	M20	M20 * 1.5	20	13	30	34.6	29	0.8	224	2.5	0.6	28.5	46	52		28~200
	(M22)	(M22 * 1.5)	22	14	32	37	31	0.8	24.4	2.5	0.6	30.4	50	56		28~200
	M24	M24 * 2	24	15	36	41.6	34	0.8	26.4	3	0.6	34.2	54	60		30~220
	(M27)	(M27 * 2)	27	17	41	47.3	39	1	30.4	3			60	66	79	35~240
	M30	M30 * 2	30	19	46	53.1	44	1	33.4	3.5			66	72	85	40~240
	(M33)	(M33 * 2)	33	21	50	57.7	48	1	36.4	3.5			72	78	91	45~240
	M36	M36 * 3	36	23	55	63.5	53	1	39.4	4			78	84	97	50~240
	(M39)	(M39 * 3)	39	25	60	69.3	57	1	42.4	4			84	90	103	50~240
	M42	-	42	26	65	75	62	1.2	45.6	4.5			90	96	109	55~325
	(M45)	-	45	28	70	80.8	67	1.2	48.6	4.5			96	102	115	55~325
	M48	-	48	30	75	86.5	72	1.6	52.6	5			102	108	121	60~325
	(M52)	-	52	33	80	92.4	77	1.6	56.6	5				116	129	130~400
	M56	-	56	35	85	98.1	82	2	63	5.5				124	137	130~400
	(M60)	-	60	38	90	104	87	2	67	5.5				132	145	130~400
	M64	-	64	40	95	110	92	2	71	6				140	153	130~400
	(M68)	-	68	43	100	115	97	2	75	6				148	161	130~400
	-	M72 * 6	72	45	105	121	102	2	79	6				156	169	130~400
	-	(M76 * 6)	76	48	110	127	107	2	83	6				164	177	130~400
	-	M80 * 6	80	50	115	133	112	2	87	6				172	185	130~400
육각볼트 중	M6	-	6	4	10	11.5	9.8	0.25	6.8	1	0.4	9	18			7~70
	(M7)	-	7	5	11	12.7	10.7	0.25	7.8	1	0.4	10	20			11~100
	M8	M8 * 1	8	5.5	13	15	12.6	0.4	9.2	1.2	0.4	11.7	22			11~100
	M10	M10 * 1.25	10	7	17	19.6	16.5	0.4	11.2	1.5	0.4	15.8	26			14~100
	M12	M12 * 1.25	12	8	19	21.9	18	0.6	14.2	2	0.6	17.6	30	36		18~100
	(M14)	(M14 * 1.5)	14	9	22	25.4	21	0.6	16.2	2	0.6	20.4	34	40		20~140
	M16	M16 * 1.5	16	10	24	27.7	23	0.6	18.2	2	0.6	22.3	38	44		22~140
	(M18)	(M18 * 1.5)	18	12	27	31.2	26	0.6	20.2	2.5	0.6	25.6	42	48		25~200
	M20	M20 * 1.5	20	13	30	34.6	29	0.8	22.4	2.5	0.6	28.5	46	52		28~200
	(M22)	M22 * 1.5	22	14	32	37	31	0.8	24.4	2.5	0.6	30.4	50	56		28~200
	M24	M24 * 2	24	15	36	41.6	34	0.8	26.4	3	0.6	34.2	54	60		30~220
	(M27)	(M27 * 2)	27	17	41	47.3	39	1	30.4	3			60	66	79	35~240
	M30	M30 * 2	30	19	46	53.1	44	1	33.4	3.5			66	72	85	40~240
	(M33)	(M33 * 2)	33	21	50	57.7	48	1	36.4	3.5			72	78	91	45~240
	M36	M36 * 2	36	23	55	63.5	53	1	39.4	4			78	84	97	50~240
	(M39)	(M39 * 3)	39	25	60	69.3	57	1	42.4	4			84	90	103	50~240
	M42	-	42	26	65	75	62	1.2	45.6	4.5			90	96	109	55~325
	(M45)	-	45	28	70	80.8	67	1.2	48.6	4.5			96	102	115	55~325
	M48	-	48	30	75	86.5	72	1.6	52.6	5			102	108	121	60~325
	(M52)	-	52	33	80	92.4	77	1.6	56.6	5				116	129	130~400
	M56	-	56	35	85	98.1	82	2	63	5.5				124	137	130~400
	(M60)	-	60	38	90	104	87	2	67	5.5				132	145	130~400
	M64	-	64	40	95	110	92	2	71	6				140	153	130~400
	(M68)	-	68	43	100	115	97	2	75	6				148	161	130~400
	-	M72 * 6	72	45	105	105	102	2	79	6				156	169	130~400
	-	(M76 * 6)	76	48	110	127	107	2	83	6				164	177	130~400
	-	M80 * 6	80	50	115	133	112	2	87	6				172	185	130~400
육각볼트 보통	M6	-	6	4	10	11.5	9.8	0.25	7.2	1			18			7~70
	(M7)	-	7	5	11	12.7	10.7	0.25	8.2	1			20			11~100
	M8	M8 * 1	8	5.5	13	15	12.6	0.4	10.2	1.2			22			11~100
	M10	M10 * 1.25	10	7	17	19.6	16.5	0.4	12.2	1.5			26			14~100
	M12	M12 * 1.25	12	8	19	21.9	18	0.6	15.2	2			30	36		18~100
	(M14)	(M14 * 1.5)	14	9	22	25.4	21	0.6	17.2	2			34	40		20~140
	M16	M16 * 1.5	16	10	24	27.7	23	0.6	19.2	2			38	44		22~140
	(M18)	(M18 * 1.5)	18	12	27	31.2	26	0.6	21.2	2.5			42	48		25~200
	M20	M20 * 1.5	20	13	30	34.6	29	0.8	24.4	2.5			46	52		28~200
	(M22)	M22 * 1.5	22	14	32	37	31	0.8	26.4	2.5			50	56		28~200
	M24	M24 * 2	24	15	36	41.6	34	0.8	28.4	3			54	60		30~220
	(M27)	(M27 * 2)	27	17	41	47.3	39	1	32.4	3			60	66	79	35~240
	M30	M30 * 2	30	19	46	53.1	44	1	35.4	3.5			66	72	85	40~240
	(M33)	(M33 * 2)	33	21	50	57.7	48	1	38.4	3.5			72	78	91	45~240
	M36	M36 * 2	36	23	55	63.5	53	1	42.4	4			78	84	97	50~240
	(M39)	(M39 * 3)	39	25	60	69.3	57	1	45.4	4			84	90	103	50~240
	M42	-	42	26	65	75	62	1.2	48.6	4.5			90	96	109	55~325
	(M45)	-	45	28	70	80.8	67	1.2	52.6	4.5			96	102	115	55~325
	M48	-	48	30	75	86.5	72	1.6	56.6	5			102	108	121	60~325
	(M52)	-	52	33	80	92.4	77	1.6	62.6	5				116	129	130~400
형 태	보통나사	가는나사	d1	H	B	C 약	D 약	R (최소)	da (최대)	k 약	h 약	D1 최소	l≤125일때	130~220	l≥220일때	길이 ℓ
형 태	나사의 호칭 d		d1	H	B	C 약	D 약	R (최소)	da (최대)	k 약	자리붙이 머리일때		S			길이 ℓ
________	________	__________	___	___	____	____	____	_____	_____	____	_____	_____	________	________	________	________

길이 ℓ 의 기본 치수

5, 6, (7), 8, (9), 10, (11), 12, 14, 16, (18), 20, (22), 25, (28), 30, (32), 35, (38), 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, (95), 100, (105), 110, (115), 120, (125), 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 220, 240, 260, 280, 300, 325, 350, 375, 400

수나사부의 유효 단면적 및 인장 하중 (미터보통나사일 경우) ㎏ (참고)

__________

____

__________

_______

______

_______

나사의
호칭

피치
㎜

유효
단면적
㎟

볼트의 강도 구분

4.6
4.8
(4T)

5.6
5.8
(5T)

6.8
(6T)

(7T)

8.8

10.9

12.9

4.6, 4.8

5.6, 5.8

6.8

8.8

10.9

12.9

최소 인장 하중

최대 인장 하중

M3 * 0.5	0.5	5.03	200	250	300	350	400	500	600	280	350	400	500	600	700
M3.5	0.6	6.78	270	340	405	470	540	680	815	370	470	540	680	815	950
M4 * 0.7	0.7	8.78	350	440	525	610	700	875	1050	480	610	700	875	1050	1230
M4.5	0.75	11.3	450	565	680	790	900	1130	1360	620	790	900	1130	1360	1580
M5 * 0.8	0.8	14.2	570	710	850	990	1140	1420	1700	780	990	1140	1420	1700	1990
M6	1	20.1	800	1000	1200	1410	1600	2000	2400	1110	1410	1600	2000	2400	2800
M7	1	28.9	1150	1450	1730	2020	2300	2900	3470	1590	2020	2300	2900	3470	4000
M8	1.25	36.6	1450	1830	2200	2560	2900	3650	4300	2010	2560	2900	3650	4300	5100
M10	1.5	58.0	2300	2900	3500	4060	4600	5800	6950	3190	4060	4600	5800	6950	8100
M12	1.75	84.3	3350	4210	5050	5900	6700	8400	10000	4640	5900	6700	8400	10000	11800
M14	2	115	4600	5750	6900	8080	900	11500	13800	6330	8080	9200	11500	13800	16100
M16	2	157	6300	7850	9400	11000	12600	15700	18800	8640	11000	12600	15700	18800	22000
M18	2.5	192	7700	9600	11500	13500	15400	19200	23000	10600	13500	15400	19200	23000	26900
M20	2.5	245	9800	12200	14700	17100	19600	24500	29400	13500	17100	19600	24500	29400	34300
M22	2.5	303	12100	15100	18200	21200	24200	30300	36400	16700	21200	24200	30300	36400	42500
M24	3	353	14100	17600	21200	24700	28200	35300	42300	19400	24700	28200	35300	42300	49400
M27	3	459	18400	23000	27600	32200	36700	45900	55000	25200	32200	36700	45900	55000	64300
M30	3.5	561	22400	28000	33600	39200	44800	56100	67300	30900	39200	44800	56100	67300	78500
M33	3.5	694	27800	34700	41600	48600	55500	68400	83300	38200	48600	55500	69400	83300	97000
M36	4	817	32700	40800	49000	57200	65300	84700	98000	44900	57200	65300	81700	98000	114400
M39	4	976	39000	48800	58500	68300	78000	97600	117000	53700	68300	78000	97600	117000	136700
M42	4.5	1121	44800	56100	67300	78500	89700	112100	134500	61700	78500	89700	112100	134500	179400
M45	4.5	1306	52200	65300	78400	91400	104500	130600	156700	71800	91400	104500	130600	156700	209000
M48	5	1473	47800	73700	88400	103100	117800	147300	176800	81000	103100	117800	147300	176800	235700
M52	5	1758	70300	87900	105500	123100	140600	175800	211000	96700	123100	140600	175800	211000	281300
M56	5.5	2030	81200	101500	121800	142100	162400	203000	243600	111700	142100	162400	203000	243600	324800
M60	5.5	2362	94500	118100	141700	165300	189000	236200	283400	129900	165300	189000	236200	283400	377900
M64	6	2676	107000	133800	160600	187300	214100	267600	321100	147200	187300	214100	267600	321100	428200
M68	6	3055	122200	152800	183300	213900	244400	305500	36600	168000	213900	244400	305500	366600	488800
나사의 호칭	피치 ㎜	유효단면적 ㎟	최소 인장 하중							최대 인장 하중
			4.6 4.8 (4T)	5.6 5.8 (5T)	6.8 (6T)	(7T)	8.8	10.9	12.9	4.6, 4.8	5.6, 5.8	6.8	8.8	10.9	12.9
			볼트의 강도 구분
__________	____	__________	_______	_______	_______	_______	_______	_______	______	_______	_______	_______	_______	_______	_______

수나사부의 유효단면적 및 인장 하중 (미터가는나사일 경우) ㎏ (참고)

__________

____

__________

_______

______

_______

나사의
호칭

피치
㎜

유효
단면적
㎟

볼트의 강도 구분

4.6
4.8
(4T)

5.6
5.8
(5T)

6.8
(6T)

(7T)

8.8

10.9

12.9

4.6
4.8

5.6
5.8

6.8

8.8

10.9

12.9

최소 인장 하중

최대 인장 하중

M8 * 1	1	39.2	1570	1960	2350	2740	3100	3900	4700	2160	2740	3100	3900	4700	5500
M10 * 1.25	1.25	61.2	2400	3060	3700	4280	4900	6100	7350	3370	4280	4900	6100	7350	8550
M12 * 1.25	1.25	92.1	3700	4600	5500	6450	7400	9200	11000	5070	6450	7400	9200	11000	12900
M14 * 1.5	1.5	125	5000	6250	7500	8270	10000	12500	15000	6880	8720	10000	12500	15000	17500
M16 * 1.5	1.5	167	6700	8350	10000	11700	13400	16700	20000	9190	11700	13400	16700	20000	23400
M18 * 1.5	1.5	216	8600	10800	12900	15100	17200	21600	25800	11900	15100	17200	21600	25800	30200
M20 * 1.5	1.5	272	10900	13600	16300	19000	21800	27200	32600	15600	19000	21800	27200	32600	38000
M22 * 1.5	1.5	333	13300	16600	20000	23300	26600	33300	40000	18300	23300	26600	33300	40000	46600
M24 * 2	2	384	15400	19200	23000	26900	30700	38400	46000	21100	26900	30700	38400	46000	53800
M27 * 2	2	496	19900	24800	29800	34700	39700	49600	59500	27300	34700	39700	49600	59500	69500
M30 * 2	2	621	24800	31000	37300	43500	49700	62100	74500	34200	43500	49700	62100	74500	87000
M33 * 2	2	761	30400	38000	45600	53300	60800	76100	91400	41900	53300	60800	76100	91400	106500
M36 * 3	3	865	34600	43200	51900	60500	69200	86500	104000	47600	60500	69200	86500	104000	121000
M39 * 3	3	1030	41500	51900	61800	72000	82500	103000	124000	56700	72000	82500	103000	124000	144000
M72 * 6	6	3460	138400	173000	207600	242200	276800	346000	415200	190300	242200	276800	346000	415200	553600
M76 * 6	6	3889	155600	194500	233300	272200	311100	388900	466700	213900	272200	311100	388900	466700	622200
M80 * 6	6	4344	173800	217200	260600	304100	347500	434400	521300	238900	304100	347500	434400	521300	695000
나사의 호칭	피치 ㎜	유효단면적 ㎟	최소 인장 하중							최대 인장 하중
			4.6 4.8 (4T)	5.6 5.8 (5T)	6.8 (6T)	(7T)	8.8	10.9	12.9	4.6 4.8	5.6 5.8	6.8	8.8	10.9	12.9
			볼트의 강도 구분
_______

출처 - http://boltmall.co.kr/library/standard/

2016년 1월 2일 토요일

Processing 기반 LED dot 매트릭스 그래픽 만들기

LED dot 매트릭스 그래픽을 프로세싱 기반으로 만들어 본다.

이 내용은 다음 레퍼런스를 참고하였다.

PGraphics circles;

void setup() {
  size(100, 100);
  circles = createGraphics(width, height); circles.beginDraw();
  circles.background(0);
  circles.noStroke();
  circles.fill(255, 100); circles.endDraw();
  noCursor();
} 

void draw() {
  image(circles, 0, 0);
  stroke(255);
  line(mouseX, 0, mouseX, height);
  line(0, mouseY, width, mouseY);
}

void mousePressed() {
  circles.beginDraw();
  circles.ellipse(mouseX, mouseY, 40, 40);
  circles.endDraw();
}

Processing 과 Arduino 간 시리얼 통신 방법

이 내용은 프로세싱에서 얻은 데이터를 아두이노에 보내, 전자 장치를 제어한다던지, 반대로, 아두이노에 연결된 전자 장치로 부터 얻은 데이터를 프로세싱에 보내, 그래픽 등을 생성한다던지 할 때 필요한 내용이다.

스파크펀에는 이와 관려된 아주 좋은 튜토링얼이 있다. 다음 링크를 참고하기를 바란다.

Connecting Arduino to Processing

아울러, 프로세싱 기반 전자 공작을 위한 내용은 아래 링크를 살펴보길 바란다.

Processing for electronics

Processing + Kinect + Syphon을 사용한 VPT 프로젝션 맵핑

Processing + Kinect + Syphon을 사용한 VPT 프로젝션 맵핑을 위해서는, 다음 프로그램 및 라이브러리가 필요하다.

Processing 2.2
OpenNI 1.96 for Processing
Syphon library for Processing (Processing에서 Add library 메뉴에 Syphon 를 검색해 바로 설치할 수 있다)

이를 이용하면, 키넥트를 통해, Processing에서 취득한 3D 포인트 클라우드 데이터를 Syphon을 통해, VPT 7에 출력할 수 있다. 아두이노와 연계한다면, 인터렉티브한 프로젝션 맵핑이 가능하다.

다음은 이와 관련된 소스 코드이다.

import codeanticode.syphon.*;

import SimpleOpenNI.*;

PGraphics canvas;

SyphonServer server;

SimpleOpenNI context;

float zoomF =0.3f;

float rotX = radians(180); // by default rotate the hole scene 180deg around the x-axis,

// the data from openni comes upside down

float rotY = radians(0);

void setup()

{

size(640, 480,P3D);

canvas = createGraphics(640, 480, P3D);

server = new SyphonServer(this, "Processing Syphon by mac");

context = new SimpleOpenNI(this);

if(context.isInit() == false)

{

println("Can't init SimpleOpenNI, maybe the camera is not connected!");

exit();

return;

}

// disable mirror

context.setMirror(false);

// enable depthMap generation

context.enableDepth();

canvas.stroke(255,255,255);

canvas.smooth();

canvas.perspective(radians(45),

float(width)/float(height),

10,150000);

}

void draw()

{

// update the cam

context.update();

canvas.beginDraw();

canvas.background(0,0,0);

canvas.translate(width/2, height/2, 0);

canvas.rotateX(rotX);

canvas.rotateY(rotY);

canvas.scale(zoomF);

int[] depthMap = context.depthMap();

int steps = 3; // to speed up the drawing, draw every third point

int index;

PVector realWorldPoint;

canvas.translate(0,0,-1000); // set the rotation center of the scene 1000 infront of the camera

canvas.stroke(255);

PVector[] realWorldMap = context.depthMapRealWorld();

// draw pointcloud

canvas.beginShape(POINTS);

for(int y=0;y < context.depthHeight();y+=steps)

{

for(int x=0;x < context.depthWidth();x+=steps)

{

index = x + y * context.depthWidth();

if(depthMap[index] > 0)

{

// draw the projected point

// realWorldPoint = context.depthMapRealWorld()[index];

realWorldPoint = realWorldMap[index];

canvas.vertex(realWorldPoint.x,realWorldPoint.y,realWorldPoint.z); // make realworld z negative, in the 3d drawing coordsystem +z points in the direction of the eye

}

//println("x: " + x + " y: " + y);

}

canvas.endShape();

// draw the kinect cam

// context.drawCamFrustum();

canvas.endDraw();

image(canvas, 0, 0);

server.sendImage(canvas);

}

void keyPressed()

{

switch(key)

{

case ' ':

context.setMirror(!context.mirror());

break;

}

switch(keyCode)

{

case LEFT:

rotY += 0.1f;

break;

case RIGHT:

// zoom out

rotY -= 0.1f;

break;

case UP:

if(keyEvent.isShiftDown())

zoomF += 0.02f;

else

rotX += 0.1f;

break;

case DOWN:

if(keyEvent.isShiftDown())

{

zoomF -= 0.02f;

if(zoomF < 0.01)

zoomF = 0.01;

}

else

rotX -= 0.1f;

break;

}

2015년 11월 14일 토요일

로봇암 움직이는 기구학/역기구학과 ROS MoveIt

ROS로 로봇암을 움직이는 MoveIt에 대해, 잘 설명한 글을 링크한다.

1. 기구학/역기구학 개념
일반적으로, 로봇암은 회전각 을 제어하는 모터로 구성된다. 하지만, 우리가 원하는 것은 로봇암의 End effector 를 정확한 x, y, z 위치와 effector의 자세각을 제어하는 것이다.

그러므로, 로봇암을 제어하는 문제는 다음 수식과 같이 회전각 공간을 위치와 자세각으로 표현되는 작업공간으로 행렬변환하는 문제가 된다.

이는 기하학적인 운동을 계산하는 것이므로, 기구학(FK. Forward Kinematic), 역기구학(RK. Reverse Kinematic)이라 칭한다.

좌표를 변환할 때 주로 사용하는 것은 동차행렬이며, 이는 4x4 행렬로 표현될 수 있다. 한 행렬안에, 이동, 회전, 스케일을 모두 표현할 수 있다. 변환행렬은 좌표 변환 기능(TF. transform function)을 담당한다.

로봇암은 joint와 link의 쌓으로 구성되므로, 각 joint별 회전각 를 이용해 변환행렬 t을 계산할 수 있으며, 이들 t1...tn의 행렬곱으로 작업공간의 위치와 자세각을 계산하는 tm 손쉽게 얻을 수 있다.

이를 역으로 풀면, 각 joint별 회전각을 얻을 수 있다. 결론적으로, 획득된 회전각들은 로봇암의 각 모터를 제어할 때 사용하면 된다.

이는 마치 게임 개발 시, 모델 지역좌표와 월드좌표를 계산하는 과정과 매우 유사하다. 이런 좌표변환은 컴퓨터 그래픽스에서 고전적인 좌표 표현 방식 중 하나이다.

2. ROS기반 로봇암 제어 순서
ROS을 이용한 로봇암 제어 방법은 다음과 같다.

1. ROS MoveIt 패키지 설치
2. URDF(Universal Robotic Description Format) 파일에 로봇암의 기구부의 조인트, 링크 지점, 형상, 물성(무게중심 등), 재질(색상 등) 정의하고 로봇암을 모델링함
3. MoveIt Setup Assistant 프로그램을 통해, 로봇암 정보 설정

이와 관련해, 다음 레퍼런스를 참고하였다.

상세 내용은 다음과 같다.

3. ROS URDF 파일 기반 로봇암 모델링

로봇암은 관절에 해당하는 조인트(joint), 관절과 관절을 연결하는 링크(link)로 다음 그림과 같이 구성된다. URDF는 조인트와 링크의 관계를 정의하는 포맷이다.

위의 링크는 다음과 같은 URDF 포맷으로 정의할 수 있다. 파일명은 my_robot.urdf로 저장한다.

<robot name="test_robot">
  <link name="link1" />
  <link name="link2" />
  <link name="link3" />
  <link name="link4" />

  <joint name="joint1" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link2"/>
  </joint>

  <joint name="joint2" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link3"/>
  </joint>

  <joint name="joint3" type="continuous">
    <parent link="link3"/>
    <child link="link4"/>
  </joint>
</robot>

URDF를 사용하려면, 다음 라이브러리를 설치해야 한다.

  $ sudo apt-get install liburdfdom-tools

제대로 작성했는 지를 체크하려면, 다음과 같은 명령을 입력한다.

  $ check_urdf my_robot.urdf

이제 여기에, 로봇암 조인트 위치, 링크 치수를 정의한다.

<robot name="test_robot">
  <link name="link1" />
  <link name="link2" />
  <link name="link3" />
  <link name="link4" />


  <joint name="joint1" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link2"/>
    <origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
  </joint>

  <joint name="joint2" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link3"/>
    <origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
  </joint>

  <joint name="joint3" type="continuous">
    <parent link="link3"/>
    <child link="link4"/>
    <origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
  </joint>
</robot>

다음과 같이 조인트 회전축을 정의한다. 조인트 회전축은 벡터이며, 정규화되어 있다.

<robot name="test_robot">
  <link name="link1" />
  <link name="link2" />
  <link name="link3" />
  <link name="link4" />

  <joint name="joint1" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link2"/>
    <origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
    <axis xyz="-0.9 0.15 0" />
  </joint>

  <joint name="joint2" type="continuous">
    <parent link="link1"/>
    <child link="link3"/>
    <origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
    <axis xyz="-0.707 0.707 0" />
  </joint>

  <joint name="joint3" type="continuous">
    <parent link="link3"/>
    <child link="link4"/>
    <origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
    <axis xyz="0.707 -0.707 0" />
  </joint>
</robot>

이제 다시 URDF 파일을 체크하고, 로봇암을 시각적으로 확인해 본다.

  $ check_urdf my_robot.urdf

  $ urdf_to_graphiz my_robot.urdf

  $ evince test_robot.pdf

그럼 다음과 같은 로봇암 그래픽을 확인할 수 있다.

로봇암을 직접 프로그램으로 제어하면, 로봇암 부품끼리 충돌하는 문제가 빈번히 발생한다. 잘 생각하고 코딩했더라도, 충돌 문제를 피하기 어려우며, 부품끼리 충돌하면 로봇암 기구가 부서질 수도 있다. URDF는 충돌 범위를 각 링크 별로 지정할 수 있다.

아울러, 링크는 자중이 있어, 로봇암 움직임에 영향을 줄 수 있으므로, 무게중심을 정의할 필요가 있다.

다음은 하나의 링크에 대한 충돌 영역, 무게 중심 및 시각적으로 보이는 정보를 정의한 예이다.

<link name="link1">
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.25"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.5"/>
</geometry>
</collision>
<visual>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.25"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.5"/>
</geometry>
<material name="black"/>
</visual>
<inertial>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.25"/>
<mass value="1"/>
<inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
</inertial>
</link>

여기서 material "black"은 URDF 파일에 미리 사전 정의되어 있어야 한다.

<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>

이런 방식으로, 로봇암을 상세히 정의할 수 있다.

3축 로봇암 MoveIt테스트를 위해, 오로카 세미나 자료인 URDF파일을 이용해 본다. 상세 내용은 다음 링크를 참고한다.

로봇 암 모델링과 MoveIt! 사용법

로봇암 구조는 다음과 같다.

각 조인트를 시뮬레이션할 수 있도록 launch파일을 구성하고, roslaunch를 실행한다.

rviz를 실행해 확인하면, 정의한 바와 같이 잘 동작되는 것을 확인할 수 있다.

다음은 turtlebot 패키지에 정의된 로봇암을 rviz 로 확인한 것이다.

4. ROS MoveIt

역기구학적 계산을 위해, 직접 앞의 변환행렬을 계산하고, 역함수를 계산해, 원하는 모터의 회전각을 얻을 수 있으나, ROS에서는 이미 이를 계산해 주는 MoveIt 패키지가 나와 있다.

MoveIt은 ROS Desktop 버전을 설치하였다면, 이미 설치되어 있을 것이다. 만약, 그렇지 않다면, 다음 링크를 참고해 설치를 한다.

http://moveit.ros.org/install/

MoveIt을 편리하게 설정하는 MoveIt Setup Assistant 도구가 있다. roscore를 실행하고, 다음 명령을 터미널에서 입력한다.

$ roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

그럼 다음과 같은 프로그램이 실행된다.

MoveIt을 이용하면, 다음과 같이 자기 충돌이 있는 지를 체크할 수 있다.

기타, 링크 설정, 로봇 포즈 설정 등을 할 수 있다.

MoveIt Setup Assistant를 이용한 MoveIt 설정 및 실행 방법은 다음을 참고하자.

MoveIt setup and tutorial video

MoveIt setup manual

MoveIt 패키지를 제대로 설정하고, 실행하면, 다음과 같은 로봇암 제어를 할 수 있다.

ROS + MoveIt + Gazebo (Wiki)

3. 레퍼런스
자세한 내용은 다음 링크를 참고한다.

2015년 11월 1일 일요일

2015 miniDRC 참가기

로보월드 2015. mini DRC 재난구조로봇 참가기

소스파일 다운로드 링크

국내 로봇 동호인 커뮤니티 오로카의 이름으로 미니 재난구조로봇 챌린지에 참가하게 됨. 본인이 관심있는 건설자동화와 역설계에 매우 관련성이 높은 비전 인식 기반 자율 주행 로봇을 개발하기로 함. 자율 주행에 대한 전략은 이 링크를 참고.

로봇을 팀원들과 함께 개발하면서, 이제까지 경험하지 못한 헬 개발, 주말반납과 밤샘을 하게됨. 게다가 예기치 않은 회사출장까지. 다들 직장인, 취준생이라, 개발할 시간은 퇴근 후, 주말, 새벽밖에 없었다. 가족과 애인의 절대적 이해와 희생이 필요한 일이다.

팀원들은 40~50일 전부터 개발장비가 그나마 잘 갖춰져 있는 무한상상실에서 주말 집중 작업 (작업사진).

챌린지 몇 주 전부터 행사 당일까지는 새벽까지 테스트와 튜닝의 연속.. 그리고 출전하였으나.. 결과는 모터 과부하와 통신 문제로 인해, 개발했던 기술들을 시연만 해야 했다.T.T

다른 팀 역시, 통신, 모터 과부하, 헬 장애물, 기구적 문제로 인해 포기하거나, 고생한 팀들이 많았다. 특히, 사다리 장애물은 헬 그 자체였는데, 참가 10팀중 통과한 팀은 거의 없었다.

통신 간섭 및 노이즈 문제도 헬 상황이라, 안보이는 상황에서 장애물을 통과해야하는 경우도 많았다.

이런 악조건 상황에서, 한땀한땀 만든 로봇들이 인명구조 미션을 수행하기 위해, 노력하다 다운되었다. 장애물을 통과하려 하다, 모터 과부하로 다운되거나, 걸려 못움직이거나, 통신문제로 제어가 안되는 등.. 안타까운 시간이 흘러갔다. 이런 상황을 이겨내려고 팀원들이 노력하는 모습, 많은 사람들이 로봇을 응원하는 모습이 참 감동적이다. 사람과 로봇과 교감하는 느낌.

포기하지 않고 끝까지 참가함으로 기구/캐터필러 제작, 로봇운영기술과 ROS, DX모터 제어, 통신 기술 뿐만 아니라, 그 과정에서 수많은 시행착오 속에 얻은 경험은 참으로 소중한 것이다.

이번 대회를 글 몇자로 요약한다면...

'사다리 올라가기가 이렇게 어려울 줄이야'
'경기장 헬 통신.. 어쩌란 말인지T.T'
'그래도, 쪽팔려도, 포기하지 않고 끝까지 참가하길 잘했다'

추신 - 재난구조로봇 챌린지에서 발생한 몇 가지 헬 상황과 대처 방법을 확인해 보았다.

1. 기구부 문제 - 기구부는 철저하게, 대회 규정과 장애물에 완벽하게 맞게 설계되어야 한다. 배선 공간을 고려하고, 보드, 배터리 탈착 가능하도록 디자인하는 것이 좋다. 간단하게 가 디자인한 모델을 기구부 제작 경험이 많은 분들에게 자문을 받는 것이 좋다.

2. 통신 문제 - 통신 문제에 대한 명확한 대처 방법은 없지만, 최소한, RF, ROS제어 및 카메라 제어는 가능하게 할 수 있다. 이 링크를 참고한다. 증폭기를 달면 좋다. 미리 경기장의 와이파이 상황을 확인할 필요가 있다.

3. 모터 문제 - DX와 같은 모터는 내부적으로 모터의 최대 토크 등 리미트가 넘어가면, 데이지 체인으로 연결된 모터들이 모두 다운된다. 그러므로, 이를 체크해 로봇을 제어할 기법이 필요하다.

무엇보다, 통합 테스트는 대회 한달전에는 끝내는 것이 좋다. 현장 테스트는 가능한 빠르면 빠를 수록 좋다. 이후에도 매우 다양한 문제들이 발생하기 때문이다. 그렇지 못하면, 밤샘 무한 반복과 헬 게이트를 경험하게 된다. 팀의 전문성도 중요하지만, 프로젝트 및 시간 관리가 제일 중요하다.

그리고, 무엇보다 제일 중요한 것이 팀플임을 절실이 느낀다.