Copyright © 2015 RoboDK Global
RoboDK에서 스마트 모션(Smart Motion)과 충돌 방지 모션 플래너(PRM)는 모두 로봇이 장애물에 부딪히지 않고 이동할 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 두 기능은 서로 다른 수학적 계산 방식과 워크플로를 사용하여 작업을 수행합니다.
충돌방지모션플래너의모션플래닝기능은 “확률적로드맵(PRM)”이라는모션플래닝알고리즘을사용하여로봇의작업공간내에서충돌이없는경로를자동으로생성합니다.
두 모션 플래너 간의 가장 큰 차이점은 로봇이 움직이기 전에 수행해야 하는 준비 작업의 양입니다.
PRM 플래너는 영구적인 도로망을 구축하는 것과 유사한 방식으로 작동하는 공구입니다. 먼저 “건설 단계”를 실행하는데, 이 단계에서는 몇 분 동안 무작위로 점을 배치하고 이를 거대한 로드맵으로 연결하려고 시도합니다. 일단 지도가 완성되면 “도로”가 이미 구축되어 있으므로 경로를 찾는 데는 순식간입니다. 하지만 작업장 내의 테이블이나 상자, 기타 객체를 단 하나라도 이동시키면 지도 전체가 무용지물이 되어 처음부터 다시 구축해야 합니다.
스마트 모션(Smart Motion)은 훨씬 더 유연하게 설계되었습니다. 느린 지도 구축 단계가 없습니다. 로봇이 현재 정확히 어디에 있는지, 어디로 가야 하는지를 파악한 다음, 장애물을 통과할 수 있는 안전한 “터널”을 찾아냅니다. 이는 단 한 단계의 과정입니다: 지점(타겟)을 선택하고, ‘생성’을 클릭하면 로봇이 이동합니다. 셀 내의 객체를 이동시킨 경우, 새로운 지도가 생성될 때까지 기다릴 필요 없이 ‘경로 생성’을 다시 클릭하기만 하면 됩니다.
모션 플래닝의 속도는 단순히 로봇이 움직이는 속도뿐만 아니라, 플래너가 계산을 완료하는 데 걸리는 시간도 포함합니다.
PRM 플래너의 “쿼리 단계”(맵에서 경로 찾기)는 매우 빠르지만, “구성 단계”는 매우 오래 걸립니다. 스테이션이 항상 고정되어 있다면 좋겠지만, 변경이 빈번하게 이루어지는 경우에는 시간이 많이 소요됩니다.
Smart Motion은 단일 “A에서 B로” 이동 문제를 해결하는 데 놀라울 정도로 빠른 알고리즘을 사용합니다. 경로의 양 끝에서 동시에 검색을 시작하여 중간에서 만나게 됩니다. 덕분에 대부분의 일반적인 작업에서 “생각하는 시간”은 거의 느껴지지 않습니다.
모든 모션 플래너의 핵심은 충돌 감지 및 회피입니다. 따라서 생성된 안전 경로의 정밀도는 매우 중요한 요소입니다.
PRM 플래너는 매핑 단계에서 배치한 무작위 점들에 의존합니다. 무작위 점이 좁은 공간 내부에 위치하지 않으면, 실제로 충분한 공간이 있더라도 로봇은 막혀 있다고 판단합니다. 샘플 수를 늘리고샘플당 에지 수를 증가시키면더세밀한로드맵이생성되는데, 이는생성시간이더오래걸리지만더정밀한해결책을이끌어냅니다.
Smart Motion에는 이러한 까다로운 지점을 위한 ‘제약 공간(Constrained Space)’ 옵션이 포함되어 있습니다. 이 옵션을 활성화하면 솔버는 직교 좌표계 대신 관절 좌표계에서 작동하도록 강제됩니다. 이를 통해 포즈를 테스트할 때 시스템이 고유한 관절 구성을 식별하도록 보장함으로써, 단일 직교 포즈에 대해 여러 가지 가능한 해가 존재할 때 발생하는 문제를 방지합니다. 요컨대, 이는 플래너가 로봇의 위치와 구성을 기억하여 찾아낸 경로가 유지되도록 돕습니다.
두 모션 플래너 모두 로봇이 주변 환경을 얼마나 ‘신경 쓸지’를 제어할 수 있게 해줍니다.
PRM 플래너를 사용하여 더 부드럽거나 안전한 경로를 얻으려면, ‘샘플 수’와 ‘샘플당 에지 수’를 그에 따라 늘려야 합니다. 이렇게 하면 맵의 품질은 향상되지만 대기 시간이 길어집니다.
Smart Motion은 다음과 같은 제한이 있는 간단한 ‘경로 품질(Path Quality)’ 슬라이더를 사용합니다:
1.거칠게(Coarse): 넓은 개방 공간에서 즉시 결과를 얻기 위해 사용됩니다.
2.정밀: 이 모드는 복잡한 작업에 사용됩니다. 로봇이 “아주 작은 단계”를 밟도록 하여 충돌을 확인하고 전체적으로 부드러운 경로를 생성하도록 합니다.
