장 개요

로봇팔 제어 소프트웨어는 세 가지 세계를 동시에 다룬다. 첫째는 링크와 관절로 구성된 기하학 모델, 둘째는 엔코더와 버스 서보가 있는 실제 장비, 셋째는 메시지와 시간으로 표현되는 분산 소프트웨어다. 어느 한쪽의 좌표축, 단위, 관절 순서가 어긋나도 가상 로봇은 그럴듯하게 움직이면서 실물은 반대 방향으로 돌 수 있다.

이 장에서는 SO-101을 사례로 기구학 사슬(kinematic chain)을 모델링하고, 순기구학(Forward Kinematics, FK)과 감쇠 최소제곱 역기구학(Damped Least Squares Inverse Kinematics, DLS IK)을 구현한다. 이어 Leader 암의 관절 상태를 Follower 암의 안전한 명령으로 변환하고, ROS 2 Jazzy의 sensor_msgs/msg/JointState를 이용해 실물과 시뮬레이터를 연결한다.

SO-101은 자세를 만드는 5개의 팔 관절과 그리퍼 구동기 1개를 가진다. 따라서 모터는 6개지만, 그리퍼를 제외한 팔은 5-DoF이다. 3차원 위치 3개와 방향 3개를 동시에 임의로 지정하려면 일반적으로 6개의 독립 자유도가 필요하므로, SO-101의 역기구학은 위치 우선 또는 방향의 일부만 추종하는 식으로 과업 우선순위(task priority)를 정해야 한다. LeRobot의 공식 Isaac Teleop 설명도 SO-101을 5-DoF 팔로 다루며 방향 오차 가중치를 낮추는 위치 우선 IK를 사용한다.[Hugging Face, 2026]

그림 3-1은 교육용 개념도다. 정확한 축, 링크 오프셋, 한계는 사용 중인 URDF와 캘리브레이션 파일에서 읽어야 한다.