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로봇 팔 관절 제어를 위한 ROS Move Group 활용 가이드

tech-fin 2025. 3. 25. 01:08

로봇 암(Arm) 관절 제어를 위한 ROS Move Group 사용하기

로봇 기술의 발전과 함께 로봇 암의 활용이 급격히 증가하고 있습니다. 산업 현장에서의 조립, 계산 및 자동화 작업뿐만 아니라, 의료 및 서비스 분야에서도 로봇 암이 응용되고 있습니다. 이러한 로봇 암을 효과적으로 제어하기 위해서는 적절한 소프트웨어 플랫폼이 필요합니다. 이번 글에서는 로봇 암 관절 제어를 위해 ROS(Robot Operating System)의 Move Group 패키지를 사용하는 방법을 초보자도 이해할 수 있도록 설명하겠습니다.

ROS란 무엇인가?

ROS(Robot Operating System)는 로봇 소프트웨어 개발을 위한 오픈 소스 프레임워크입니다. ROS는 유연하고 모듈화된 아키텍처를 제공하여 다양한 로봇 시스템의 개발과 통합을 용이하게 만듭니다. 특히, ROS는 센서 데이터 처리, 로봇 모션 계획, 시뮬레이션 및 제어를 위한 다양한 도구와 라이브러리를 제공합니다.

ROS의 주요 구성 요소

  • 노드(Node): ROS에서는 실질적인 프로그램 단위인 노드가 존재합니다. 각 노드는 특정 기능을 수행하며 서로 통신할 수 있습니다.
  • 토픽(Topic): 노드 간의 메시지 전달 방법 중 하나로, 데이터를 퍼블리시하고 서브스크라이브하는 방식입니다.
  • 서비스(Service): 요청-응답 형식의 통신 방법으로, 특정 행동이나 데이터를 요청할 때 사용됩니다.
  • 메시지(Message): 노드 간에 주고받는 데이터의 형식입니다.

Move Group이란?

Move Group은 ROS에서 제공하는 패키지 중 하나로, 로봇의 모션 계획을 지원합니다. 이 패키지는 로봇의 관절과 경로를 제어하는 데 필요한 기능을 제공합니다. Move Group을 사용하면 로봇 암을 특정 위치로 이동시키고, 경로를 계획하며, 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.

Move Group의 기능

  • 모션 계획(Motion Planning): 주어진 목표에 대해 최적의 경로를 계산합니다.
  • 관절 제어(Joint Control): 각 관절의 각도를 설정하여 로봇의 자세를 제어합니다.
  • 상태 피드백(State Feedback): 로봇의 현재 상태를 확인하고 피드백을 제공합니다.
  • 시뮬레이션(Simulation): Gazebo와 같은 시뮬레이터와 통합하여 실제 환경에서의 동작을 사전 테스트할 수 있습니다.

ROS Move Group 설치하기

ROS와 Move Group 사용을 시작하기 위해서는 먼저 ROS를 설치해야 합니다. 다음의 단계를 통해 ROS와 Move Group 패키지를 설치할 수 있습니다.

ROS 설치하기

  • 시스템에 맞는 ROS 배포판 선택: ROS Noetic는 Ubuntu 20.04에 적합합니다.
  • ROS 설치 명령어 실행: 
    sudo apt update
        sudo apt install ros-noetic-desktop-full
  • 환경 변수 설정: 
    echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
        source ~/.bashrc

Move Group 설치하기

  • MoveIt! 패키지 설치: 
    sudo apt install ros-noetic-moveit
  • 의존성 설치: 
    sudo apt install ros-noetic-moveit-simulator

ROBOT Configuration 파일 설정

Move Group을 이용하기 위해서는 로봇의 URDF(Universal Robot Description Format) 파일이 필요합니다. 이 파일은 로봇의 구조, 관절, 링크 등을 설명합니다. URDF 파일을 준비 한 후, MoveIt! 설정을 위해 moveit_config 패키지를 생성해야 합니다.

이름 정하기

  • 로봇의 이름을 지정해야 합니다. 예를 들어, myrobot라고 한다면, 패키지 이름은 myrobotmoveitconfig가 됩니다.

MoveIt! Setup Assistant 사용하기

  • MoveIt! Setup Assistant를 실행하여 새로운 MoveIt! 패키지를 생성합니다: 
    roslaunch moveitsetupassistant setup_assistant.launch
  • 사용자 인터페이스를 통해 URDF 파일을 불러오고, 로봇의 움직임을 정의합니다.

로봇 관절 제어하기

로봇의 관절을 제어하는 방법에 대해 살펴보겠습니다. Move Group을 통해 로봇의 목표 위치를 설정하고 이를 제어하는 방법을 배워보겠습니다.

목표 위치 설정

  • Move Group을 초기화하고 로봇의 목표 위치를 설정합니다. 다음은 Python으로 샘플 코드를 작성한 예입니다.
import rospy
import moveit_commander

moveitcommander.roscppinitialize(sys.argv)
rospy.initnode('movegrouppythoninterface', anonymous=True)

movegroup = moveitcommander.MoveGroupCommander("arm")
targetpose = movegroup.getcurrentpose().pose
target_pose.position.x += 0.1
movegroup.setposetarget(targetpose)
success = move_group.go(wait=True)
move_group.stop()
movegroup.clearpose_targets()

관절 제어

  • 관절 제어는 각 관절의 목표 각도를 설정하는 방식으로 이루어집니다. 다음은 관절 각도를 설정하는 방법입니다.
jointgoal = movegroup.getcurrentjoint_values()
joint_goal[0] = 1.0

1번째 관절

joint_goal[1] = 0.5

2번째 관절

movegroup.setjointvaluetarget(joint_goal)
success = move_group.go(wait=True)

Move Group 모니터링

Move Group을 사용하여 로봇이 목표 위치에 도달하는 과정을 모니터링하는 것이 중요합니다. 이를 위해 ROS의 rqt 툴을 사용하여 시각적으로 확인할 수 있습니다.

rqt 설치 및 실행

  • rqt 설치: 
    sudo apt install ros-noetic-rqt
  • rqt 실행 명령어: 
    rqt

결론

로봇 암 관절 제어를 위한 ROS Move Group의 사용 방법에 대해 살펴보았습니다. ROS는 로봇 개발자에게 강력한 도구와 라이브러리를 제공하며, Move Group은 이러한 도구 중 하나로 로봇의 모션 계획 및 관절 제어를 손쉽게 수행할 수 있도록 도와줍니다. 초보자라도 위에 제시된 단계와 코드를 따라간다면 로봇 암을 효과적으로 조작할 수 있을 것입니다. 앞으로 더 다양한 실험과 프로젝트를 통해 로봇 기술을 더욱 깊이 이해하고 응용해 보시길 바랍니다.

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