문운당

로봇 기술이 고도화되고 관련 산업이 확대됨에 따라 로봇 공학(robotics)도 대학원의 연구 주제로서만이 아니라 학부 교육과정에서도 중요한 교과목이 되었다. 이러한 추세에 따라 국내외에서 여러 훌륭한 로봇 공학 도서들이 발간되고 있으나, 국내의 대학 실정에 맞는 도서가 많지 않은 현실을 고려하여 이 책을 저술하였다.

로봇 공학과 연관된 분야는 생산 공정의 연성 자동화(soft-automation)에서부터 자율 주행 스마트 자동차에 이르기까지 매우 광범위하며, 향후 미래에는 바이오-생명 기술과의 결합 등 그 발전 방향과 확대 영역은 무궁무진하다. 따라서 이 책은 로봇 공학에서 중요한 몇 가지 주제를 깊이 있게 다루기보다는 여러 분야의 내용을 넓게 다루고자 하였다. 이 책은 공학계 관련 학부의 고학년생들과 대학원 석사 과정생을 주요한 대상으로 하여 설정되었으며, 로봇 산업 실무 종사자들에게도 도움이 되리라 생각한다. 그리고 책의 분량은 국내의 대학에서 로봇 공학의 입문 과정이 대체로 3학점 한 학기 강좌로 개설되고 있음을 감안하여 결정하였다. 그러나 현대의 로봇 공학이 필연적으로 광범위한 내용을 포함하므로, 이 책의 분량도 한 학기에 모두 다루기에는 무리가 있을 것이다. 따라서 독자 및 학생들의 수준과 관심 분야 및 여건에 따라 적절하게 관련 장을 선택하여 학습할 것을 권한다.

이 책은 전체적으로 10장으로 구성되어 있으며, 각 장의 마지막에는 연습 문제와 과제를 제공하여 배운 내용을 복습하고 학습의 심도를 높이는 것이 가능하도록 하였다. 전체 내용은 전반부 6장과 후반부 4장으로 대분할 수 있다. 먼저 1장의 입문에서는 로봇 공학에 관한 전반적인 내용을 다루고, 2장에서는 로봇 공학의 수학적 기초를 다루고 있으며, 나머지 전반부 4장(3장~6장)에서는 주로 산업용 로봇(manipulator)을 제어하기 위해 필요한 기구학, 속도, 힘, 그리고 제어 이론을 다루고 있다. 그리고 후반부 4장(7장~10장)에서는 로봇의 제어 효율을 높이고 활용 영역을 확대할 수 있는 센서, 이동, AI 기술을 다루고, 마지막으로 지능적 기계인 로봇을 어떤 사회적 관점에서 바라볼 것인지를 서술하였다.

Chapter 1 입문

1.1 로봇의 역사

1.2 로봇의 응용 분야

1.3 로봇의 분류

1.4 로봇의 구조 및 성능

1.5 로봇 관련 연구 분야

Chapter 2 강체의 위치와 방향

2.1 2차원 회전변환 행렬

2.2 2차원 동차변환 행렬

2.3 연속 변환

2.4 상사 변환

2.5 변환방정식

2.6 3차원 회전 행렬

2.7 3차원 동차변환 행렬

Chapter 3 로봇 기구학

3.1 관절의 종류

3.2 DH 파라미터

3.3 로봇의 정기구학

3.4 역 기구학

3.5 작업 영역

Chapter 4 자코비안: 속도와 정역학

4.1 2차원 벡터의 미분

4.2 3차원 회전행렬의 미분

4.3 링크의 선속도와 각속도

4.4 자코비안

4.5 기구학적 특이점

4.6 로봇 정역학

4.7 속도와 힘 변환

4.8 조작성

Chapter 5 동역학

5.1 오일러－라그랑지 방법

5.2 뉴턴－오일러 방법

5.3 운동 방정식의 물리적 의미

5.4 역 동역학

Chapter 6 로봇 제어

6.1 제어의 기초

6.2 매니퓰레이터의 위치 제어

6.3 매니퓰레이터의 임피던스 제어

Chapter 7 로봇 센서

7.1 로봇 센서의 개요

7.2 내부 센서

7.3 외부 센서

7.4 센서 신호의 처리

7.5 로봇 시각

7.6 시각 기반 로봇

Chapter 8 이동 로봇

8.1 개요

8.2 이동 로봇 관련 기술

8.3 바퀴형 이동 로봇의 기구학

8.4 위치 추정 및 지도 작성

8.5 육상용 이동 로봇의 주행

8.6 복수의 이동 로봇 협조 운동

8.7 ROS(Robot Operating System)

Chapter 9 인공 지능

9.1 개요

9.2 탐색

9.3 인공신경회로망

9.4 퍼지 제어

Chapter 10 로봇 윤리

10.1 인간과 함께하는 로봇

10.2 로봇 시대의 윤리