책소개
저자 머리말
21세기에 들어서면서 로봇은 가정에 등장하기 시작했다. 애완 로봇이 사람과 같이 놀아주고, 청소 로봇은 집안 곳곳을 알아서 깨끗하게 치워준다. 경비 로봇이 집을 지켜주고, 재활 로봇은 몸이 불편한 사람을 도와준다. 로봇은 이제 우리 일상생활과 밀접한 연관을 가지고, 우리 삶의 질과 복지 향상에 큰 기여를 하고 있다. '무뇌로봇'에서 '지능로봇'으로 진화하고 있는 이런 추세를 감안하면 '똑똑하고 일을 척척 처리해내는 사람'에게 '로봇 스럽다'는 말을 할 때가 곧 올 것이다.
출산율 저하ㆍ노령화 문제를 앞으로 로봇이 해결할 것이다. 국내 로봇시장은 수년내에 1가구 1로봇 시대가 실현될 것으로 예상되며 국내 시장규모 100조원, 세계 시장점유율 20%를 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 로봇시장의 폭발적 성장은 로봇이 최첨단 기술들의 융합을 통해 구현되는 고부가가치 품목임과 동시에 인간 친화적 인터페이스와 자율 이동 등 로봇 고유의 특성을 활용해 보안, 교육 등 다양한 응용서비스 창출이 가능하기 때문이다.
산업용 로봇은 실용화 이래 산업현장에서 널리 사용되고 있으나, 산업용 매니퓰레이터 등은 고정된 위치에서 일정한 범위내의 작업만이 가능하기 때문에 이동하면서 작업을 해야 되는 여러 산업현장에서는 부가적으로 이동 기능 또는 주행 기능이 필요하게 된다. 또한 공장의 자동화 및 무인화 시스템을 위해서는 필수 불가결한 요소인 무인 운반자에 대한 기술개발로써 이동로봇에 관한 연구가 필요하게 된다.
이에 이 책에서는 기존의 고정된 로봇 매니퓰레이터의 기본개념, 공간표시, 기구학, 동력학뿐만 아니라 이동로봇의 기구학, 동력학 및 제어를 위한 제어시스템 구성 등의 내용을 전개한다.
이 책을 개발함에 있어 수차례 내용을 검증하였음에도 불구하고 미비한 점이나 오류가 다수 있으리라 생각되므로 독자 여러분의 계속적인 지도 편달을 바라며, 계속적인 보충ㆍ보완을 할 것을 약속하는 바이다. 또한 이 책이 출판되기까지 많은 보탬과 수고를 아끼지 않은 출판사 사장님과 편집부 여러분께 진심으로 감사를 드린다.
2018년 8월
저자 씀
목차
1장 로봇공학의 개요
1.1 로봇의 정의
1.1.1 로봇의 어원
1.1.2 로봇의 정의
1.1.3 로봇의 역사
1.2 로봇의 응용분야
1.2.1 산업용 로봇
1.2.2 가정용 로봇
1.2.3 의료용 로봇
1.2.4 군사용 로봇
1.2.5 기타
1.3 로봇의 분류
1.3.1 구동법에 의한 분류
1.3.2 작업 영역에 의한 분류
1.3.3 제어법에 의한 분류
1.4 로봇의 구조
1.4.1 매니퓰레이터
1.4.2 말단효과장치(end effector)
1.4.3 액추에이터(actuator)
1.4.4 센서장치
1.4.5 제어기
1.5 로봇산업의 전망
1.5.1 로봇산업의 미래
1.5.2 로봇의 개발분야
1.5.3 로봇도 진화한다.
2장 로봇의 공간표시
2.1 표현법
2.1.1 위치 표시
2.1.2 방위 표시
2.2 프레임의 종류
2.3 변환의 표현
2.3.1 순수이동
2.3.2 한 축에 대한 순수회전
2.3.3 이동과 회전의 조합
2.3.4 회전 좌표계에 대한 변환
2.4 위치에 대한 표현
2.4.1 직교좌표계
2.4.2 실린더 좌표계
2.4.3 구형 좌표계
2.4.4 다관절형 좌표계
2.5 방위에 대한 표현
2.5.1 롤, 피치, 요(RPY) 각도
2.5.2 오일러(Euler) 각
2.5.3 방향에 대한 표현
3장 로봇 기구학
3.1 로봇 매니퓰레이터의 기구학
3.2 Denavit-Hartenberg 좌표계
3.2.1 D-H 표시법
3.2.2 액츄에이터 및 직각좌표공간
3.2.3 산업용 로봇의 기구학 예
3.2.4 자유도
3.3 로봇 매니퓰레이터 역기구학
3.3.1 해의 존재
3.3.2 n<6일때 부분공간의 개념
3.3.3 대수적 해와 기하적 해
3.3.4 다항식 변환에 의한 대수해
3.3.5 역기구학의 예(1)
3.3.6 역기구학의 예(2)
3.3.7 자코비안(Jacobian)
4장 이동로봇 특징
4.1 이동로봇의 구분
4.2 바퀴형 이동로봇의 특징
4.2.1 바퀴형 이동로봇의 특징
4.2.2 바퀴의 특성
4.3 자유도에 따른 분류
4.4 의사-역행렬을 위한 행렬이론
4.4.1 행렬의 정의
4.4.2 수반행렬
4.4.3 역행렬
5장 이동로봇의 기구학
5.1 좌표 시스템 할당
5.2 좌표변환 행렬
5.3 자코비안 행렬
5.4 전향 기구학과 역 기구학 해
5.5 4-바퀴 2자유도 이동로봇의 기구학 모델링
5.6 Dead-Reckoning
6장 이동로봇 동력학
6.1 동력학 모델링 구조
6.1.1 힘/토크 모델링
6.1.2 힘/토크 전파 (force/torque propagation)
6.1.3 힘/토크 동작 방정식
6.2 동력학 방정식 해
6.2.1 구동된 역 동력학 해 (actuated inverse dynamic solution)
6.2.2 측정된 전향 동력학 해 (sensed forward dynamic solution)
6.3 4-바퀴 2자유도 이동로봇의 동력학 모델링
6.3.1 동력학 모델링
6.3.2 힘/토크 동작방정식
6.3.3 동력학 동작 방정식
6.3.4 동력학 해
7장 로봇 제어시스템
7.1 제어 시스템의 종류
7.1.1 외란 제거방법에 따른 분류
7.1.2 조절부의 동작에 따른 분류
7.1.3 제어기법에 따른 분류
7.2 동작오차와 주위환경의 모델링
7.2.1 오차의 원인
7.2.2 오차의 분석
7.2.3 주위환경의 모델링
8장 로봇의 미래
8.1 로봇혁명은 시작됐다
8.1.1 각국의 로봇 육성전략
8.1.2 실용위주의 로봇
8.1.3 몸 속을 여행하며 치료하는 로봇
8.2 또 하나의 IT혁명 '지능형 로봇'
8.2.1 정말 로봇이 한식구가 되는 것일까
8.2.2 경제성 있는 로봇의 탄생
8.2.3 일본은 네트워크, 미국은 인공지능 중심
8.2.4 인간친화 로봇의 개발전망
8.3 새로운 일자리 창출
8.3.1 로봇, PC처럼 각 가정에 보급된다
8.3.2 한국의 경쟁자는 일본
8.4 한국로봇 산업의 현주소
8.4.1 선진외국의 로봇산업현장
8.4.2 우리나라 로봇산업현황과 기술경쟁력
8.4.3 국내서도 '휴보' '마루' 등 잇따라 선보여
8.4.4 IT기술력으로 로봇 3대 강국 도전
8.5 로봇은 한국을 먹여 살릴 주력산업
참고문헌
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