로봇을 설계하거나 이미 설계된 로봇의 움직임을 조사하려면, 실제 로봇을 대상으로 다양한 변수 값 들을 직접 측정하여야 합니다. 하지만 로봇의 크기나 가격 등의 문제로 실제 로봇에의 적용이 어려울 경우가 있습니다. 이러한 경우에 로봇 동역학(Dynamics)은 실제 로봇이 움직이는 행동을 미리 알아보기 위해서 로봇을 모델링하는 것입니다. 먼저 기구학을 통하여 로봇 조인트의 움직임을 직교좌표 공간에서 나타낼 수 있습니다. 하지만 이러한 로봇의 움직임은 실제 로봇의 움직임을 고려한 것이 아니라, 기구학의 수식적인 관계를 나타낸 것입니다. 실제 로봇의 움직임을 나타내기 위해서는 각 조인트에 적용되는 힘이나 토크 값을 구해야 합니다. 각 조인트의 토크 값은 다양한 힘으로 구성되어 있는데, 이 값을 구하면 토크 값에 의한 로봇의 움직임을 동적으로 나타낼 수 있게 됩니다.
로봇의 동역학식을 유도하는 데는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 뉴튼-오일러(Newton-Euler) 방식이고 다른 하나는 오일러-랑그라지(Euler-Lagrangian) 방식입니다.
뉴튼-오일러(Newton-Euler) 방식은 동적 시스템을 뉴턴의 두 번째 법칙을 직접적으로 적용하여 각 링크의 좌표에서 링크의 힘과 모멘트로 나타내는 것입니다. 따라서 이 방식은 힘의 균형을 기반으로 한 접근 방식으로 동역학 방정식의 유도에 효율적이며, 시뮬레이션과 컴퓨터 계산을 할 때 편리합니다.
오일러-랑그라지(Euler-Lagrangian) 방식은 시스템의 동적 특성을 일과 에너지의 개념으로 나타낸 것으로 뉴튼 오일러 방식보다 간단합니다. 에너지를 기반으로 한 동역학적 모델접근 방법으로, 비교적 간단한 운동에서 로봇의 운동에 작용하는 여러 가지 변수에 의한 효과를 이해하는 데 유용하며 일반좌표에 근거하게 됩니다.
- 로봇 동역학: 뉴튼-오일러(Newton-Euler) 방식 xxx 참조
- 로봇 동역학: 오일러-랑그라지(Euler-Lagrangian) 방식 yyy 참조