작업공간 (Workspace)
쉽게 풀면
로봇 팔이 손을 뻗어서 닿을 수 있는 모든 공간을 말해요. 사람이 의자에 앉은 채로 팔을 최대한 뻗었을 때 손이 그릴 수 있는 반원 모양의 영역을 상상하면 비슷한데, 로봇도 베이스에 고정된 채로 각 관절을 이리저리 움직여 봤을 때 손끝(엔드이펙터)이 도달할 수 있는 모든 점들을 모아 놓은 공간이 작업공간입니다. 관절이 몇 개인지, 링크가 얼마나 긴지에 따라 이 공간의 모양과 크기가 완전히 달라집니다.
왜 중요한가
엔드이펙터가 도달할 수 있는 범위를 파악하는 것은 로봇 배치와 작업 대상물 위치 설계의 전제 조건이 되어, 로봇 셀 설계 초기 단계에서 핵심적으로 고려됩니다. 공장 라인에 로봇을 설치할 때 작업 대상물이 작업공간 밖에 있다면 아무리 좋은 제어 알고리즘을 써도 로봇이 그 지점에 닿을 수 없기 때문에, 로봇 기종 선정과 배치 위치를 정할 때 가장 먼저 확인하는 항목입니다. 새로운 로봇 메커니즘을 설계할 때도 원하는 작업 범위를 만족하는 링크 길이와 관절 배치를 찾기 위해 작업공간을 수치적으로 분석합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
논문에서 작업공간은 로봇의 설계 단계에서 목표 작업 영역을 충족하는지 확인하는 데 사용됩니다.
작업공간이 해석적으로 정확히 구하기 어려운 경우가 많아, 무작위 샘플링 같은 수치적 방법으로 근사 계산된다는 점을 보여주는 문장이다.
조금 더 깊게 보면
단순히 닿을 수 있다는 것과 원하는 자세로 정밀하게 작업할 수 있다는 것은 다른 문제로, 후자를 판단하려면 손쉬운작업공간 개념을 별도로 검토해야 합니다. 도달가능작업공간은 어떤 자세로든 한 번이라도 닿을 수 있는 전체 영역을 뜻하고, 손쉬운작업공간은 그 지점에서 임의의 방향으로 손끝을 향하게 할 수 있는 더 좁은 영역을 뜻하는데, 실제 정밀 작업에는 후자가 더 중요한 기준이 됩니다. 작업공간의 경계 부근은 흔히 특이점과 맞닿아 있어, 경계 근처에서 작업을 계획할 때는 관절속도 급증 문제도 함께 고려해야 합니다.
주의할 점
작업공간은 관절 한계뿐 아니라 링크 간 간섭에 의해서도 줄어들 수 있어 단순 계산과 실제가 다를 수 있다.