구조 이름보다 과업의 요구 자유도를 먼저 본다
델타는 여러 링크 체인이 공통 이동 플랫폼을 지지하는 병렬 구조의 로봇 유형이다. 직렬 팔은 관절/링크가 순서대로 이어진 구조다. 병렬/직렬은 연결 방식이고 협동은 사람과의 작업을 고려한 기능/응용 조건과 관련되므로 같은 분류 축이 아니다. 협동 팔도 흔히 직렬 구조를 쓰지만 그 이름이 특정 관절 수·공구나 작업의 안전을 자동 지정하지 않는다.
델타를 쓰는 반복 이송 과업에서는 위치의 빠른 변화가 중요할 수 있고, 공구 방향을 얼마나 바꿔야 하는지도 별도 요구다. igus의 공식 델타 사례는 2축/3축 구현처럼 구성 차이를 보여 준다. 모든 델타가 같은 3차원 위치·임의 방향을 제공한다고 가정하지 않고 실제 모델의 축/자유도·도달 영역/공구 범위를 확인한다. 추가 회전축이 있는 구현도 원래 플랫폼의 위치 자유도와 구분한다.
모바일 매니퓰레이터는 이동 베이스에 하나 이상의 팔을 결합한 구성이다. 고정 팔의 작업 위치를 옮길 수 있지만, 이동/정지·위치 추정과 팔의 조작을 연결해야 한다. 바퀴 이동량이 팔 관절각과 같은 정밀도로 관측된다고 가정하지 않는다. 이번 단위는 세 구조의 제품을 추천하는 대신 과업 조건을 어떤 검사로 바꾸는지 비교한다.
도달 영역은 모델이 정한 영역이다
합성 델타의 교육용 작업영역을 x²+y²≤0.3²와 0.2≤z≤0.5 m로 단순화하자. x/y/z는 고정 작업 프레임의 TCP 위치다. 점 (0.2,0.2,0.35) m의 가로 반지름은 √(0.04+0.04)≈0.283 m로 0.3 이내이고 높이도 범위 안이다. (0.25,0.25,0.35)는 반지름 약 0.354 m로 밖이다.
이 원기둥은 이번 입력으로 주어진 근사이며 실제 델타의 작업영역 공식이 아니다. 실제 구조에서는 링크/관절 제한·특이점/자세와 충돌 등에 의해 영역이 달라진다. 모형 안의 점 통과도 접근/후퇴 경로 전체와 공구 방향의 적합성을 보장하지 않는다. 필요한 위치가 경계 밖이면 숫자를 경계로 잘라 성공으로 표시하지 않고 다른 목표/구성이나 배치를 검토한다.
하중도 질량 하나만으로 판정하지 않는다. 합성 팔의 허용 외부 질량 1 kg, 손목 모멘트 한계 0.6 N·m를 가정하자. 물체 0.4 kg와 공구 0.3 kg의 합은 0.7 kg로 질량 기준을 통과한다. 하지만 합성된 전체 무게중심이 손목 축에서 중력에 수직한 거리 l=0.1 m에 있고 g=9.81 m/s²라면 정적 모멘트는 mgl=0.7×9.81×0.1=0.6867 N·m로 한계를 넘는다.
단위 kg와 N·m를 분리하고 공구/어댑터/물체 질량과 무게중심·관성을 함께 검토한다. 동작 중 가속도·자세/접촉은 추가 하중을 만들 수 있다. 여기의 수치는 실제 제품 정격이 아니며, 정적 계산 통과만으로 동적 사용을 승인하지 않는다. 같은 합성 질량에서 l을 0.05 m로 줄이면 정적 모멘트는 0.34335 N·m가 되지만 다른 제한은 여전히 남는다.
베이스를 옮기면 팔의 좌표 문제도 바뀐다
세계 W에서 베이스 B의 회전/이동을 R_WB/t_WB라 하자. 열벡터 점 p_B를 세계로 옮기면 p_W=R_WB p_B+t_WB이며, 세계의 대상 점을 베이스로 바꾸려면 p_B=R_WBᵀ(p_W−t_WB)다. Rᵀ는 올바른 회전행렬의 역이며 임의 행렬의 역을 모두 전치로 대체한다는 뜻이 아니다.
합성 평면 예에서 베이스는 세계 위치 (1,2) m, z축 방향 +90도이고 대상은 세계 (1,2.5) m다. 베이스 원점을 빼면 (0,0.5), −90도 회전하면 대상은 베이스에서 (0.5,0) m다. 예제에서는 팔 장착 원점과 베이스 원점이 같고 높이/공구 방향 조건은 이미 충족한다고 제한한다. 실제 장착 offset이나 3차원 높이까지 생략해도 된다는 뜻은 아니다.
베이스 기준의 팔 평면 반경 범위가 0.2~0.6 m라는 별도 합성 근사라면 0.5 m는 위치 기준에 통과한다. 그러나 베이스가 이동하면 세계의 같은 점에 대한 팔 목표도 변한다. Modern Robotics 저자의 mobile manipulation 자료는 베이스·팔의 변환 체인과 정지 후 조작/동시 협응을 구별한다. 바퀴와 관절의 속도를 함께 제어하려면 추가 운동학/제약과 피드백이 필요하며 단순히 같은 시각에 명령 두 개를 보낸다고 조정된 동작이 되지는 않는다.
위치 오차와 이동/정지 상태를 연결한다
먼저 베이스를 목적지 근처에 세우고 최신 위치를 확인한 뒤 팔 작업을 하는 전략을 생각하자. '베이스 도착' 결과만으로 위치 오차가 0이거나 완전히 정지했다고 가정하지 않는다. 같은 시계의 위치/속도와 지면/브레이크·장착 상태, 대상과 주변 scene의 갱신을 확인한다. 오래된 위치로 산출한 팔 목표를 그대로 실행하면 이동 중 변환이 달라질 수 있다.
위 반경 모형에서 nominal 대상 거리가 0.55 m이고 베이스의 평면 병진 위치 오차 크기가 최대 0.08 m라고 입력되면, 삼각부등식으로 대상 거리는 보수적으로 0.47~0.63 m일 수 있다. 여기서 0.08은 주어진 최대 범위이며 σ가 아니다. 회전 오차와 장착 오차는 이 계산에 포함하지 않는다. nominal 0.55가 범위 안이어도 가능한 0.63이 최대 0.6을 넘으므로 도달 여유를 보장할 수 없다.
베이스 배치를 바꿔 nominal 거리를 0.45 m로 만들었다면 같은 병진 범위의 반경은 0.37~0.53 m로 이 위치 근사를 만족한다. 하지만 관절 해·방향/접근 경로·다른 충돌이나 안정성을 해결한 것은 아니다. 팔을 펼친 하중은 전체 무게중심과 전도/미끄럼 조건에 영향을 주므로 베이스/팔·공구/물체를 결합한 검토가 필요하다. 이 단위의 반경 계산을 안정성 검증으로 쓰지 않는다.
협동이라는 이름과 전체 응용의 검증을 분리한다
사람 가까이 동작하는 과업에서는 팔 자체 외에도 공구 끝/집는 물체·끼임 구조·주변 설비와 접근 경로가 중요하다. UR 공식 risk assessment 설명은 로봇 응용과 통합 조건의 평가를 강조한다. 여기서는 특정 기능 설정이나 법규 적합성을 판정하지 않고 '협동 팔이므로 어떤 공구/환경에서도 안전'이라는 잘못된 추론을 구별한다.
모바일 구성은 이동 중 사람/장애물과 팔이 차지하는 공간도 달라진다. 팔을 접었는지·물체를 유지하는지와 베이스 이동 허용 상태, 팔 조작 중 베이스 정지/위치 확인 상태를 명시한다. 계획기가 경로를 찾았다는 결과, 실제 정지·제어기 피드백, 파지 유지/배치 확인은 각각 기록한다. 미상 상태에서 실행 단계를 자동 성공으로 연결하지 않는다.
비교 보고서에는 과업의 위치/방향·속도/하중 요구, 구조와 공구/장착 버전, 모형의 도달/하중·오차 범위, 충돌/안정성/사람과의 상호작용 검증 근거를 남긴다. 기존 3.1 링크/관절/구동기와 기존 3.5 실행 루프를 연결해 부품/실행 계약을 복습할 수 있다. 실제 장비를 움직이거나 구매할 필요는 없다.