모바일 로봇 구동방식과 운동 방정식

모바일 로봇의 구동방식

모바일 로봇의 모터는 크게 구동 모터와 방향 전환을 위한 스티어링 모터로 구성된다.

 

다음 그림은 4WD (4 Wheel Drive)로 좌우 모터의 회전 방향을 변경하여 모바일 로봇의 방향을 전환한다.

 

 

다음 그림은 뒷 바퀴의 좌우에 구동 모터를 설치하고 앞 바퀴에는 캐스터를 설치한 방식이다. 뒷 바퀴의 좌우 모터의 회전 방향을 변경하여 모바일 로봇의 방향을 전환한다.

 

 

다음 그림은 앞 바퀴에 구동 모터와 스티어링 모터를 함께 설치하는 방식이다. 스티어링 모터를 사용하여 방향 전환을 가장 정밀하게 할 수 있다.

 

 

다음 그림은 뒷 바퀴에 구동 모터를 설치하고 앞 바퀴에 스티어링 모터를 설치한 방식이다. 자동차와 같은 방식이다.

 

 

모바일 로봇의 운동 방정식

2개의 바퀴로 구동 되는 Differential-Drive Mobile Robot은 다음 그림과 같다. 로봇의 중심은 ( x_a , y_a ) 이고 바퀴의 반경은 R 이고 바퀴 축간 거리는 2L 이다.

 

 

로봇의 속도는 다음 식과 같다.

 

여기서,

ν 는 로봇 속도

ν_R 와 ν_L 는  오른쪽과 왼쪽 바퀴의 속도

φ_R와 φ_L 는 오른쪽과 왼쪽 바퀴의 회전각이고, 이것을 미분하면 바퀴 회전 각속도

 

로봇의 회전 속도는 다음 식과 같다.

여기서, θ 는 로봇의 방향 각이다.

 

로봇 바퀴의 속도와 로봇의 위치 및 회전 속도는 다음 식과 같다.