운동하는 물체의 자세 계측

소개

운동하는 물체의 자세 계측 레포트

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험장치 및 실험과정
4. Labview Block Diagram 동작 및 요소 설명
5. 이론상의 선로를 운동하는 물체와 실제 실험에서 측정된 데이터를 통한 물체운동 가시화
6. 실험을 통한 데이터값
7. pitch data를 이용한 자세 계측
8. Yaw의 데이터를 추가 이용한 자세 계측
9. 결과분석 및 실험데이터와 이론적인 운동에서 발생하는 차이에 대한 원인

본문내용

실험 목적
움직이는 기계제품의 원활한 제어와 활용을 하기 위해서는 그 제품의 Position을 자세히 알아야한다. 특히 점점 발전해가고 있는 무인자동차, 무인로봇, 무인 우주선, 무인드론 등 사람의 제어를 받지 않는 기계라면 자이로센서를 통해 스스로 위치와 자세를 알고 있어야 한다. 이번 실험은 자이로센서를 이용함으로써 운동하는 물체의 자세를 계측하는 방법을 배운다.

이론
이번 실험은 Position에 관한 실험이므로 오일러 각을 이용하여 실험을 진행한다. 오일러 각은 강체가 놓인 방향을 3차원 공간에 표시하기 위해 오일러가 도입한 세 개의 각도이다. 즉, 3차원 직교군의 한 좌표계다. 3차원 공간에 놓인 강체의 방향은 오일러 각도를 사용하여 세 번의 회전을 통해 얻을 수 있다.
바로 위의 같이 주어진 3차원 공간 좌표계를 (x, y, z)라고 하고, 이를 회전시킨 좌표계를 (X,Y,Z)라고 하면, 강체의 방향은 다음의 세 각도로 표시될 수 있다.
: z-축(파란색)을 회전축으로 하여 회전된 x-y 좌표축의 각도
: 회전된 x-축(즉, N-축, 녹색)을 회전축으로 하여 회전된 z-y 좌표축의 각도
: 위에서 회전된 z-축(즉, Z축, 빨간색)을 회전축으로 하여 회전된 x-y 좌표축의 각도

오일러 각 이외에 강체의 자세를 표현하는 방법으로는 좌표계 (X, Y, Z)에 대해 X축 회전을 롤, Y축 회전을 피치, Z축 회전을 요라고 표기하는 X-Y-Z 좌표인 요, 피치, 롤 방식이 있다 설명하자면 롤(Rolling)은 x축 방향으로 일어나는 회전운동이고, 피치(Pitching)은 y축 방향으로 일어나는 회전운동이다. 그리고 요(Yawing)은 z축 방향으로 일어나는 회전운동이다.
※ 하지만 이 실험에서 미니카는 네 바퀴가 선로에 붙어있기에 x축방향으로 일어나는 롤링(Rolling)은 무시한다.
이것들을 수식으로 표현하면 이렇다.

참고자료

· 없음