가르친 점에는 좌표 외의 계약도 붙는다
티칭은 원하는 작업의 위치/자세와 동작 조건을 기록하는 과정이다. 산업용 로봇에서는 패널로 점을 지정하거나 프로그램의 목표를 편집할 수 있다. 이 단위는 실물 티칭 대신 이미 주어진 레코드를 읽는다. 웨이포인트는 움직임의 기준점이지만 점 목록만으로 경로/속도·중간 동작이 모두 정해지는 것은 아니다.
레코드에는 관절 목표인지 TCP 자세인지, 기준 작업 프레임과 활성 공구/TCP, 위치/회전의 단위·표현, 보간 방식·속도/가속도·블렌딩과 동작 확인 조건을 붙인다. 같은 숫자 (400,200,60)도 mm와 m가 다르고, base와 지그 프레임에서도 다른 위치다. 공구를 바꾸었는데 기존 TCP 설정을 유지하거나 작업 프레임이 이동했는데 과거 값을 쓰면 티칭점을 재현한 것처럼 보여도 접촉 위치가 달라질 수 있다.
UR SW5.20의 공식 웨이포인트 설명은 선택한 feature와 TCP의 관계를 사용한다. 이는 제조사 사례이며 다른 제품의 이름·저장 방식까지 같다고 가정하지 않는다. 티칭 파일/공구·작업 좌표 버전과 장착 상태를 함께 보존해야 재현 조건을 알 수 있다.
MoveJ와 MoveL의 이름보다 실제 경로를 읽는다
같은 두 TCP 끝점이라도 관절 공간 보간과 Cartesian 보간은 중간 모양이 다르다. UR SW5.20에서 MoveJ는 관절 공간의 움직임을, MoveL은 TCP 위치의 직선 이동을 설명한다. 전자는 TCP가 직선으로 움직인다는 뜻이 아니고, 후자도 모든 팔 링크가 직선으로 움직이거나 충돌하지 않는다는 뜻이 아니다. 관절 제한·특이점/회전 변화와 환경 검사는 여전히 필요하다.
그림 M19.03-1. 각 칸은 서로 다른 역할/근거다. 아래 방향은 자료/처리의 연결이며 실제 성공을 자동으로 보장하지 않는다. 직접 제작한 개념도이며 본문의 조건과 함께 읽는다.
블렌딩은 웨이포인트 부근의 경로/속도 연결을 매끄럽게 바꾸는 처리다. 정지 없이 지나가도록 설정하면 목표점을 정확히 방문/정지했다는 가정을 할 수 없다. 제조사/동작 유형과 반지름·경로 간격에 따라 실제 동작이 다르므로 그림의 점만 보고 접촉 위치를 승인하지 않는다. 파지처럼 특정 위치에서 멈추고 확인해야 하는 단계는 블렌딩 통과와 구별한 명시적 조건이 필요하다. UR의 Move 설명은 보간/속도와 블렌딩의 차이를 보여 준다.
예를 들어 상자를 잡을 높이에서 옆으로 길게 이동하는 두 점을 지정하면 중간 장애물을 통과할 수 있다. 위쪽으로 접근점을 둔다고 그 경로 전체가 자동 검증되는 것도 아니다. 접근점까지의 이동, 마지막 접근, 물체를 든 후 후퇴를 따로 나누고 각 구간의 팔/공구/물체 형상을 확인한다.
접근 방향과 확인 시점을 수치로 정한다
합성 작업 프레임 W에서 +z는 테이블 위쪽이며 모든 위치는 mm다. 파지 TCP 목표 P=(400,200,60), 접근 거리 d=80 mm를 준다. 접근점은 P_app=P+(0,0,d)=(400,200,140)이다. 방향은 작업 입력에서 지정한 고정 자세를 유지한다고 가정한다. 마지막 구간은 위에서 아래로 80 mm 이동하는 접근이다. 공구의 +z가 아래를 향하는 모델이라면 '공구 +z로 80'과 'W +z로 80'은 다를 수 있으므로 기준을 생략하지 않는다.
합성 절차는 접근점 도달→정해진 경로로 파지점 이동→정지/위치 조건 확인→그리퍼 명령→접촉/유지 확인→후퇴다. 후퇴 높이를 파지점에서 100 mm 위로 정하면 P_ret=(400,200,160) mm다. 공구만 아니라 잡은 물체도 후퇴 중 함께 검사해야 한다. 그리퍼 명령을 보냈다는 기록과 물체 유지 확인을 다른 열로 둔다. 확인이 미상/실패면 다음 동작을 성공 경로로 이어 쓰지 않는다.
마지막 접근 속도 상한을 40 mm/s, 후퇴 상한을 50 mm/s라고 가정하자. 거리 L을 속도 상한 v_max로 나눈 L/v_max는 해당 이동 시간의 하한이다. 접근은 80/40=2 s, 후퇴는 100/50=2 s로 이동만 최소 4 s다. 정지 조건·가속/감속·그리퍼 확인 대기가 더해지므로 이것을 실제 사이클 시간 4 s라고 보고하지 않는다. 두 구간 모두 처음부터 일정 속도로 달릴 수 있다는 뜻도 아니다. 접근 거리만 120 mm로 바꾸면 같은 속도 상한의 하한은 3 s가 된다.
구역의 경계에는 공구 크기와 시간도 영향을 준다
구역을 TCP 중심점의 좌표 범위로만 보면 긴 공구나 물체가 경계를 넘는 것을 놓친다. 여기서는 실제 안전 설정과 별개인 교육용 1차원 모형을 쓴다. 허용 영역은 x≤500 mm, 공구의 검사 구는 반지름 r=20 mm이며 위치 불확실성을 보수적으로 5 mm 여유로 반영한다고 입력한다. 중심 x의 정적 여유는 500−x−r−5다. 이 5 mm는 주어진 설계 여유이며 통계적 σ나 실제 부품의 정확도 보증이 아니다.
x=450 mm면 여유 25 mm이고, x=480이면 −5 mm로 이미 이 모형의 기준에 실패한다. TCP 중심 480이 500 안쪽이라는 사실만으로 통과시킬 수 없다. 실제로 검사할 형상은 단일 구보다 복잡할 수 있고 팔꿈치/링크·케이블·물체가 별도 영역을 차지한다. 제조사 UR SW5.19 safety planes 설명도 정의한 tool/팔꿈치 등 검사 범위와 전체 팔의 경계를 구분한다. 화면에 평면을 그렸다는 사실은 전체 시스템의 안전 검증이 아니다.
경계 쪽으로 움직이는 동안 반응 지연과 감속 거리도 필요하다. 순수 계산용으로 속도 v=100 mm/s, 반응 지연 τ=0.1 s, 이후 일정 감속 크기 a=500 mm/s²라고 하자. 지연 중 거리 vτ=10 mm, 감속 거리 v²/(2a)=10 mm이므로 합성 정지 거리 D=20 mm다. x=450의 정적 여유 25에서 D를 빼면 5 mm가 남는다. 이 계산은 주어진 단순 모형 안의 비교일 뿐이며 실제 정지거리 측정/위험평가·제조사 안전 기능의 검증을 대체하지 않는다.
속도를 200 mm/s로 바꾸면 지연 거리 20과 감속 거리 40을 더해 D=60 mm다. 속도가 두 배일 때 총 정지 거리가 단순 두 배가 아닌 이유는 감속 항이 v²에 비례하기 때문이다. 실제 시스템에서는 하중·자세·제동/제어와 통신 조건도 달라진다. 교육용 여유 숫자를 실제 동작 허가값으로 복사하지 않는다.
티칭 레코드의 통과와 작업 성공을 나눈다
검토 보고서에는 좌표/공구와 경로의 유효성, 시간/속도·확인 조건, 구역 모형의 검사 결과를 분리한다. 구역 검사를 통과해도 파지가 성공했다는 뜻이 아니고, 파지를 확인해도 다음 경로의 충돌/정지 여유가 충족됐다는 뜻은 아니다. 실패 시 어느 조건이 미상인지 남기면 과거의 '점 도달 성공'을 전체 성공으로 오해하지 않는다.
기존 3.5 안전한 텔레오퍼레이션 루프의 제한/정지 상태 기록과 연결해 읽을 수 있다. 실제 장비를 켜거나 티칭 모드/안전 설정을 바꾸는 활동은 요구하지 않는다. 아래 합성 입력만으로 계산과 설명을 완료한다.