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트럭 테스트
리프트 칼럼 위 협동로봇의 모든 놓기 위치를 계획하고, 그렇게 쌓아 스트레치 필름으로 감은 팔레트를 물리 시뮬레이션에서 제동하는 팔레타이징 셀입니다.
개요
시뮬레이션으로 구축한 팔레타이징 셀로, Euro pallet 위에 박스 48개(각 400 × 200 × 300 mm, 8 kg)를 쌓습니다. 박스는 두 가지 패턴 중 하나로 쌓습니다. 모든 층이 같은 기둥형(column), 그리고 한 층 걸러 90도 돌려 놓는 교차형(interlocked)입니다. 로봇은 리프트 칼럼 위의 6축 협동로봇입니다. 저희가 직접 만든 역기구학이 두 팔레트의 모든 놓기 자세를 닫힌 형식으로 풉니다. 리프트 칼럼은 팔을 한 층씩 들어 올리며, 각 박스는 직선으로 접근해 제자리 모서리에 들어갑니다. 영상에는 리프트 이동 한 번과 놓기 한 번이 나옵니다.
완성된 팔레트는 스트레치 필름으로 감은 뒤 MuJoCo 물리 시뮬레이션에서 제동합니다. EUMOS 40509 시험의 단계 논리를 따라, 같은 하중에 대해 감속도를 0.1 g씩 높이며 어느 단계에서 실패할 때까지 반복합니다. 하중이 제동되는 동안 어떤 박스든 60 mm(하중 높이의 5 %) 넘게 움직이거나, 하중이 안정된 뒤에도 놓인 위치에서 48 mm(4 %) 넘게 벗어나 있으면 그 단계는 실패입니다. 이 한계는 표준의 판정 기준을 정리한 공개 요약 두 가지 중 더 엄격한 쪽이며, 저희는 표준 자체를 읽지 않았습니다. 필름은 사전 장력을 건 밴드와, 바깥쪽 박스에 고정된 인장 전용 타이로 모델링했습니다. 밴드 장력은 스트레치 랩핑기 제조사가 더 무거운 하중에 권장하는 최소 구속력으로 정했으므로, 이 장력은 상한 추정값입니다.
이 모델에서 기둥형 적재는 0.5 g를 통과하고 0.6 g에서 실패합니다. 하중 전체가 팔레트 상판 위에서 앞으로 미끄러지고 층과 층 사이에서도 다시 미끄러지며, 맨 위층 앞쪽 박스 하나는 놓인 위치에서 57 mm 떨어진 곳에 멈춥니다. 교차형 적재에서는 각 층의 박스가 함께 붙어 있으며, 0.8 g까지 모든 단계를 통과합니다. 0.6 g에서 최대 이동량은 45 mm입니다. 여유는 좁습니다. 다른 요약의 60 mm 한계를 쓰면 기둥형 적재도 0.6 g와 0.7 g를 통과하며, 교차형 적재는 1 mm 미만의 차이로(47.1 mm) 0.8 g를 통과합니다. 통과 수준은 이 한계를 적용한 이 모델의 결과로 읽어야 합니다. 교차형 적재에도 대가가 있습니다. RIT에서 Fibre Box Association을 위해 수행한 팔레트 하중 압축 시험에서, 해당 박스와 패턴 기준으로 교차형 적재는 압축 강도가 49~54 % 줄었고 기둥형 적재는 12~20 % 줄었습니다. 이 결과는 인용한 것이며, 저희가 압축을 시뮬레이션하지는 않았습니다. 박스는 강체 상자이고 필름은 단순화한 모델입니다. 마찰과 필름 강성은 측정값이 아니라 가정한 값입니다.
구현 내용
- Euro pallet 위 한 가지 박스 크기에 대한 층 패턴 생성기로, 기둥형과 교차형 패턴을 만듭니다.
- 6축 협동로봇의 닫힌 형식 역기구학과, 일곱 번째 수직 축인 리프트 칼럼. 두 팔레트의 모든 놓기·접근 자세를 풀고, 순기구학으로 확인하며, 팔꿈치와 손목 특이점을 피하도록 합니다. 각 집기와 놓기의 진입과 이탈은 직선 이동이고, 그 사이는 관절 공간에서 이동합니다.
- 감은 하중의 MuJoCo 모델: 마찰 접촉을 가진 강체 박스 48개, 그리고 사전 장력을 건 밴드 12개와 인장 전용 타이 344개로 표현한 필름.
- 같은 하중에 대한 단계별 제동 시험: 0.1 s 상승 구간, 해당 단계의 감속도로 0.8 s, 0.1 s 하강 구간, 그리고 안정까지 0.6 s. 한계는 위에 적은 것과 같습니다.
- 손 계산과 대조한 접촉 모델 검증: 박스 하나가 마찰 계수에 해당하는 감속도에서 팔레트 상판 위를 미끄러지고, 자립한 박스 기둥 하나가 폭 대 높이 비에 해당하는 감속도에서 넘어집니다.
기술 스택
Python · MuJoCo · NumPy · three.js
주요 수치
| 수치 | 측정 방법 |
|---|---|
| 0.6 g | MuJoCo 제동 시뮬레이션에서 기둥형 적재가 처음 실패하는 단계입니다. 단계는 같은 감은 하중에 대해 0.1 g씩 올라가며, 통과한 가장 높은 단계는 0.5 g입니다. 0.6 g에서는 하중이 안정된 뒤에도 맨 위층 박스 하나가 놓인 위치에서 57 mm(한계 48 mm) 떨어져 있습니다. 다른 공개 요약의 60 mm 한계를 적용하면 0.6 g와 0.7 g를 통과합니다. |
| 0.8 g | 같은 박스, 필름, 한계로 같은 시뮬레이션에서 교차형 적재가 통과하는 가장 높은 단계로, 여유는 0.9 mm입니다(48 mm 대비 47.1 mm). 0.9 g에서 실패하며, 이때 박스 하나가 제자리에서 58 mm 벗어납니다. 0.6 g에서 최대 이동량은 45 mm입니다. |
| 49~54 % | 교차형 적재의 압축 강도 손실로, 기둥형 적재는 12~20 %입니다. RIT에서 Fibre Box Association (2021)을 위해 수행한 팔레트 하중 압축 시험에서 해당 박스와 패턴을 기준으로 얻은 결과를 인용했으며, 시뮬레이션하지 않았습니다. 저희의 교차형은 90° 교차 적재입니다. |