01 기초
1.1 동작 원리
SR-Support는 2자유도(숄더 + 엘보) 능동형 자기 기립 장치입니다:
- 기구: 사각 베이스에 장착된 두 관절 암; 숄더는 몸체의 장축을 중심으로 회전하고 엘보는 전완을 접습니다;
- 센싱: 6축 IMU가 자세 쿼터니언을 제공하며, 펌웨어는 몸체 좌표계의 상향 벡터로부터 각 넘어짐을 네 가지 자세(
pitch_pos/neg,roll_pos/neg, 06 페이지 6.5 참조) 중 하나로 분류합니다; - 구동: 레퍼런스 시퀀스 실행기 - 각 자세에는 웨이포인트 스케줄(웨이포인트당 20틱, 틱당 0.08 rad 슬루)이 있어 암을 지면에 짚거나 지레질하여 몸체를 다시 세웁니다;
roll_neg는 추가로 엘보 웨지 펌프와 휩-슬램 폴백을 사용합니다; - 폴백: 14초 타임아웃, 자세 재계획 및 폴 게이트 후 자동 재시도;
roll_neg는 단계별 적응형 홀드를 사용하며 일어서는 즉시 수축으로 빠져나갑니다; - 검증됨: 네 방향 모두 약 1-6초 만에 직접 일어섭니다; 동일한 모델이 MuJoCo 시뮬레이션과 라이브 하드웨어 트윈(08 페이지)을 구동합니다.
1.2 개요
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| 베이스 | 약 88 × 82 mm, 높이 68 mm(하단 플레이트 + 숄더 서보 마운트, 3D 프린팅) |
| 암 | 숄더 축은 베이스 위 56 mm, 엘보는 숄더 위 40.1 mm; 전완 스트럿 약 17 cm(12 mm 튜브) |
| 질량 | 약 133 g(모델 질량 표: 발 92.1 / 암1 20.7 / 암2 20.1 g, 서보 2개 포함) |
| 숄더 | PTK7452MG; 수동 제한 [-1.85, +1.82] rad(시뮬레이션 관절 범위 [-1.07, +2.07]) |
| 엘보 | PTK7452MG; 수동 제한 [-0.90, +0.70] rad(기계적 약 ±1.55 rad) |
| 컨트롤러 | ESP32-S3-DevKitC-1(Arduino 프레임워크 / PlatformIO) |
| 자세 센서 | Juxi ICM42670P 6축 IMU(I²C 주소 0x23, 100 kHz) |
| 서보 구동 | ESP32 LEDC, 50 Hz, 14비트, 500–2500 µs 펄스 폭 |
1.3 BOM
| 분류 | 부품 | 수량 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 구조물 | 3D 프린팅: 하단 플레이트, 숄더 서보 마운트, 엘보 서보 마운트, 상단 스트럿 | 각 1개 | PETG 또는 PLA, 15% 인필; 서보 혼은 서보에 동봉된 것을 사용 |
| 구동 | PTK7452MG 180° PWM 서보 | 2 | 메탈 기어, 25T, 약 12.2 g, 6 V에서 약 3.4 kg·cm |
| 컨트롤러 | ESP32-S3-DevKitC-1 | 1 | USB-C |
| 센서 | Juxi ICM42670P IMU 모듈 | 1 | 3.3 V 전원 |
| 어댑터 | 패시브 서보 어댑터 보드 | 1 | GPIO → 3핀 헤더, V+/GND 공유, PCA9685 없음 |
| 배선 | USB-C 데이터 케이블, 듀폰 와이어, 서보 연장 케이블 | 약간 | — |
| 전원 | 서보 전원 5 V / ≥5 A | 1 | 5 V 전원 하나가 1-to-2 케이블을 통해 ESP32와 서보에 전원을 공급(공통 그라운드); 네 가지 기립 방향 모두 검증됨 |