동역학은 힘과 그 힘이 운동에 미치는 영향을 연구합니다. 로봇 공학에서 동역학은 원하는 가속도를 내기 위해 각 관절에 필요한 토크가 얼마인지에 대한 질문에 답합니다. 운동학은 로봇이 어디로 가는지를 설명하고, 동역학은 그곳에 도달하기 위해 필요한 과정을 설명합니다.

로봇의 운동 방정식은 매우 복잡합니다. 여기에는 관성, 코리올리 힘, 원심력, 중력, 마찰력 등이 포함됩니다. 빠르게 움직이는 로봇 팔은 느리게 움직이는 팔과는 다른 힘을 받습니다. 휴머노이드 로봇은 각 팔다리의 운동량을 고려해야 합니다. 이러한 방정식을 실시간으로 푸는 것은 계산적으로 매우 어려운 과제입니다.

역학이 중요한 이유

• 정확한 토크 제어를 위해서는 동역학 모델이 ​​필요합니다.
• 빠른 움직임에는 피드포워드 보정이 필요합니다.
• 경량 로봇은 관성력을 줄여줍니다.
• 중력 보정으로 인해 팔이 무중력처럼 느껴집니다.
• 시뮬레이션은 현실감을 위해 동적 모델에 의존합니다.

모델 기반 제어는 동역학 방정식을 사용하여 원하는 동작에 필요한 토크를 계산합니다. 이 피드포워드 항이 대부분의 작업을 처리하고, 피드백은 모델링 오류와 외란을 보정합니다. 동역학을 고려하지 않더라도 로봇은 위치 제어를 통해 느리게 움직일 수는 있지만, 고속으로 움직이면 지연, 진동 또는 오버슈팅 현상이 발생합니다. 동역학은 운동의 물리적 원리이며, 이를 무시하면 로봇의 기능이 제한됩니다. 최고의 로봇 설계자들은 설계 초기 단계부터 동역학을 고려하며, 나중에 덧붙이는 고려 사항이 아닙니다.