23티칭 펜던트로 가르치기

티칭 펜던트란#

공장의 산업용 로봇 옆에는 거의 예외 없이 티칭 펜던트(Teach Pendant) 가 케이블로 매달려 있습니다. 손에 드는 조작반으로, 작업자는 이것으로 로봇을 조금씩 움직이고(조그, jog), 원하는 위치에 왔을 때 그 점을 기록(교시, 敎示) 하고, 기록한 점들을 이어 프로그램으로 만든 뒤 재생합니다. FANUC·Yaskawa·KUKA·ABB·UR 모두 이름과 버튼 배치만 다를 뿐 개념은 같습니다.

reBot-DevArm 은 6자유도 팔이라 산업용 6축 로봇과 같은 방식으로 가르칠 수 있습니다. 이 장에서는 시뮬레이터에 붙은 펜던트로 조그 → 점 기록 → 단계 확인 → 자동 운전 의 산업 현장 순서를 그대로 따라 해 보고, 13장의 리더 암 방식과 무엇이 다른지 비교합니다.

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로봇을 가르치는 세 가지 방법#

reBot 의 리더 암 텔레오퍼레이션(13장)은 둘째 방식입니다. reBot 에는 이 밖에 중력 보상 상태에서 팔 자체를 손으로 끌어 기록하는 방법도 있습니다(19장의 중력 보상, 비전 그리핑 데모의 수동 보정 모드). 이것이 협동로봇의 "핸드 가이딩"과 같은 리드스루입니다.

반대로 "블록을 정확히 이 칸에 놓아라" 처럼 위치가 중요한 반복 작업은 펜던트 방식이 강합니다. 점 몇 개로 끝나고, 점 하나만 고치면(터치업) 나머지는 그대로입니다. 그리고 지금 우리가 하듯 시뮬레이터에서 만든 프로그램은 그 자체가 작은 오프라인 프로그래밍입니다.

시뮬레이터 [티칭] 탭과 펜던트, 무엇이 다른가#

시뮬레이터에는 가르치는 도구가 두 개 있습니다. 이름이 비슷하니 정확히 구분해 두세요.

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안전 개념 — 데스크톱 팔에도 똑같이#

산업용 펜던트의 버튼 대부분은 안전 장치입니다. 국제 표준 ISO 10218-1(로봇), IEC 60204-1(기계 전기 장비)이 요구하는 것들이고, 이 플러그인도 같은 규칙을 따릅니다.

reBot 실물에 옮기면#

reBot 은 장난감이 아닙니다. 어깨 관절 모터의 정격 한계가 RS 36 N·m, DM 27 N·m(URDF effort 값)로, 사람 손가락을 충분히 다치게 할 수 있는 힘입니다. 공식 위키도 "디버깅·운전 중 1 m 이상 떨어지고, 프로그램 한계와 비상정지를 준비하라"고 안내합니다. 산업 규칙을 데스크톱 크기로 옮기면 이렇습니다.

• E-STOP 은 손이 닿는 물리 스위치로. 브라우저나 터미널 화면의 버튼은 프로그램이 멈추면 소용없습니다. 24V/48V DC 전원선에 정격이 맞는 비상정지 스위치를 직렬로 다는 것이 진짜 비상정지입니다.
• 전원을 끊으면 팔이 내려앉습니다. 토크가 사라지면 팔은 자기 무게(DM 약 4.5 kg, RS 약 6.7 kg)로 떨어집니다(일반 원칙). 그래서 비상정지는 "마지막 수단"이고, 평소에는 느리게 홈으로 돌아온 뒤 끄는 순서를 지킵니다. 커뮤니티의 ROS 2 패키지 중에는 종료 때 천천히 쉬는 자세로 돌아가는 "safe park" 기능을 넣은 것도 있습니다(24장).
• 인에이블 = "손을 떼면 멈춘다". 조그 버튼을 누르고 있는 동안만 움직이는 구조(hold-to-run)가 바로 이것입니다. 키보드 단축키 한 번으로 계속 움직이게 만들지 마세요.
• T1 속도 = 처음은 천천히. 새로 기록한 점은 반드시 느린 속도로 한 줄씩(FWD) 확인한 다음에 빠르게 돌립니다.
• AUTO 전에 작업 영역을 비운다. 손, 케이블, 카메라 삼각대, 노트북이 팔이 닿는 반경(최대 약 0.75 m) 안에 없는지 봅니다.

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6축 팔의 조그 — 위치도, 방향도#

공간에서 물체의 자세는 위치 3개(X, Y, Z) + 방향 3개(Rx, Ry, Rz) = 6자유도 입니다. reBot 은 그리퍼를 빼고 관절이 6개라, 작업영역 안이라면 이 6개를 모두 독립적으로 맞출 수 있습니다(11장). 그래서 펜던트의 직교 조그에서 X·Y·Z 키와 Rx·Ry·Rz 키가 모두 살아 있습니다.

그래도 막히는 곳 — 작업영역 끝과 특이점#

6축이라고 무엇이든 되는 것은 아닙니다.

• 작업영역 밖: 팔이 다 펴지면 더 갈 수 없습니다. 펜던트는 "도달 불가: 작업영역 밖이거나 특이점 근처입니다" 경보를 냅니다. 공식 권장 작업영역은 최대 도달거리의 70% 입니다.
• 특이점(singularity): 손목의 두 회전축이 일직선이 되는 자세처럼, 관절 몇 개가 같은 효과를 내게 되는 자세에서는 TCP 를 아주 조금 움직이려 해도 관절이 크게 돌아야 합니다. 펜던트는 이때 "특이점 근처: 관절이 급격히 회전해야 합니다" 라며 멈춥니다. 관절(JOINT) 조그로 손목을 조금 꺾어 자세를 바꾼 뒤 다시 직교 조그를 하세요.

좌표계 — 관절, 베이스, 툴, 사용자#

펜던트의 [좌표] 버튼을 누를 때마다 조그 좌표계가 바뀝니다.

좌표 규약은 ROS 와 같습니다(REP-103): 오른손 좌표, z 가 위. 방향 표시는 URDF 와 같은 RPY(roll·pitch·yaw) 순서입니다. 이 강좌의 TCP 는 그리퍼 몸체 원점(RS gripper_end, DM end_link)이고, 접근 방향은 그 프레임의 +X 축입니다(10장).

사용자 좌표계 — 3점 교시

[좌표·I/O] 탭에서 TCP 를 작업대의 세 점으로 옮겨 가며 기록합니다.

1. 원점 ORG — 작업대 모서리
2. X방향 XX — 그 모서리에서 X 로 삼고 싶은 변 위의 한 점
3. XY평면 XY — 작업대 평면 위의 다른 한 점

[계산·적용] 을 누르면 이 세 점으로 좌표계가 만들어지고, USER 조그는 작업대 변을 따라 움직입니다. 세 점이 한 직선 위에 있으면 거절합니다. 블록 정렬 트레이를 비스듬히 놓았을 때 아주 편리합니다.

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점 기록 — MoveJ 와 MoveL#

[프로그램] 탭의 위쪽 버튼이 교시 명령입니다. 로봇을 원하는 위치로 조그한 뒤 누르면 현재 관절값과 TCP 자세가 한 줄로 기록됩니다.

Playground 의 arm.move_to() 가 MoveJ, arm.move_line() 이 MoveL 과 같은 생각입니다(12장). 줄을 선택하고 [속도] 를 누르면 MoveJ 는 관절 최대속도의 10~100 %, MoveL 은 mm/s 단위로 바뀝니다. 이미 기록한 점을 고치려면 그 줄을 선택하고 로봇을 새 위치로 옮긴 뒤 [수정](터치업)을 누릅니다.

그리퍼 = 툴 출력(DO)#

산업용 로봇의 그리퍼는 대개 공압 밸브 하나라 "열림/닫힘" 디지털 출력으로 다룹니다. reBot 의 그리퍼는 사실 7번째 모터지만, 펜던트에서는 같은 방식으로 DO ON = 닫힘, DO OFF = 열림으로 단순화했습니다. [좌표·I/O] 탭의 [그리퍼 ON/OFF] 로 즉시 바꿔 볼 수 있고(모터 ON 상태에서만), 프로그램에는 +DO ON/OFF 로 넣습니다.

확인과 재생 — FWD, START#

기록이 끝났다고 바로 자동 운전하지 않습니다. 산업 현장의 순서 그대로 진행합니다.

1. T1 + FWD (단계 확인) — 인에이블을 잡은 채 FWD 를 누르고 있는 동안만 선택한 줄이 실행됩니다. 한 줄이 끝나면 멈추고, 손을 뗐다가 다시 누르면 다음 줄입니다. 도중에 손을 떼면 그 자리에서 멈춥니다. 속도는 T1 제한(250 mm/s)을 넘지 않습니다.
2. T2 (선택) — 인에이블을 잡은 채 START. 프로그램 속도로 시험합니다.
3. AUTO + START — 연속 운전. [좌표·I/O] 의 사이클 반복을 켜면 END 에서 처음으로 돌아갑니다. HOLD 로 일시정지, START 로 재개합니다.

[PC→] 는 선택한 줄부터 실행하도록 실행 위치를 옮깁니다. [내보내기] 는 업체 중립 텍스트 목록과 점 테이블, 그리고 다시 불러올 수 있는 JSON 을 보여 줍니다. 프로그램은 브라우저에 자동 저장됩니다.

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실습 — 펜던트로 블록 픽앤플레이스#

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펜던트 교시와 리더 암 교시, 언제 무엇을#

실제 프로젝트에서는 섞어 씁니다. 예를 들어 학습한 정책은 물건을 집는 부분만 맡고, 홈 복귀·적재 위치 이동은 펜던트로 교시한 고정 동작으로 붙이면 학습해야 할 범위가 줄어 성공률이 오릅니다. 21장의 에이전트 데모에 teach_record / teach_replay 스킬이 따로 있는 것도 같은 이유입니다.

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정리#

• 티칭 펜던트는 조그 → 점 기록 → 단계 확인(T1 FWD) → 자동 운전(AUTO START) 순서로 로봇을 가르치는 산업 표준 도구입니다.
• 시뮬레이터 [티칭] 탭은 경로 기록(30 fps 로 리더 자세 저장), 펜던트는 포인트 교시(필요한 점만 저장, 점 사이는 MoveJ/MoveL 보간)입니다.
• reBot 은 6축이라 직교 조그에서 위치(X·Y·Z)와 방향(Rx·Ry·Rz)을 모두 독립적으로 움직일 수 있습니다. 막히는 곳은 작업영역 끝과 특이점입니다.
• 안전 3종: E-STOP(래치, 물리 스위치가 진짜), 3포지션 인에이블(놓거나 꽉 쥐면 정지), T1 저속(TCP 250 mm/s 이하). reBot 실물은 사람을 다치게 할 수 있는 힘이 있으니 1 m 거리와 비상정지를 지킵니다.
• 위치가 정해진 반복 작업은 펜던트, 경로 모양이 중요하거나 학습 데이터가 필요하면 리더 암, 위치가 매번 바뀌면 비전 + 코드가 맞습니다.

확인 문제#

1. 시뮬레이터 [티칭] 탭으로 10초 동작을 기본 설정으로 기록하면 몇 개의 자세가 저장되나요? 같은 동작을 펜던트로 교시하면 보통 어떻게 다른가요?
2. 블록 위에서 그리퍼를 수직으로 내려가게 하려면 MoveJ 와 MoveL 중 무엇을 써야 하나요? 그 이유는?
3. 3포지션 인에이블 스위치가 "놓음"뿐 아니라 "꽉 쥠"에서도 정지하는 이유는 무엇인가요?
4. 같은 펜던트가 SO-ARM101(5축)에서는 Rx·Ry·Rz 키를 끄고, reBot(6축)에서는 켭니다. 왜 그런가요?
5. reBot 실물 근처에서 교시할 때 화면 속 E-STOP 버튼만으로는 부족한 이유와, 전원을 끊는 비상정지의 부작용을 각각 말해 보세요.