회전운동과 토크(Torque), 물류 로봇의 원리

물류 로봇이 짐을 옮길 수 있는 건 토크 덕분이다!
회전을 일으키는 힘, 토크

물류 로봇이 무거운 짐을 실은 채 출발하려고 할 때, 겉으로 보기엔 앞으로 밀기만 하면 되는 것처럼 보이지만 실제로는 바퀴가 회전해야 움직일 수 있다. 바퀴를 돌리는 힘을 토크라고 한다. 토크(Torque)는 어떤 축을 중심으로 물체를 회전시키려는 힘, 회전을 일으키는 물리적 작용이다.

회전축 — 어디를 중심으로 돌고 있는가

각속도 — 얼마나 빠르게 돌고 있는가

각가속도 — 회전 속도가 얼마나 빨리 변하고 있는가

토크τ = 힘 F × 거리 r (회전축으로부터 힘이 작용하는 거리)

단위: N·m(뉴턴미터)

τ (토크): 회전을 일으키는 크기

r: 회전축에서 힘이 작용하는 지점까지의 거리 (레버 암)

F: 그 지점에 가해지는 힘의 크기

경사로를 오르거나, 무거운 짐을 실었거나, 멈췄다가 다시 움직이려 하는 상황에서 토크가 부족하면 바퀴는 헛돌거나 멈출 수 있다. 전기가 공급된다고 되는 게 아니라, 바퀴에 전달되는 회전력이 충분해야 앞으로 나아갈 수 있다.

회전운동이란 무엇인가? 각속도와 선속도의 관계

회전운동(Rotational Motion)은 물체가 특정 축을 중심으로 원을 그리며 도는 운동을 말한다. 일정한 중심축을 기준으로, 일정한 반지름을 유지하면서 물체가 돌아가는 것이다. 물류 로봇의 바퀴, 모터 축, 회전식 리프트 등이 모두 이 회전운동의 원리를 따른다. 회전운동에서 각속도는 ‘1초에 몇 도 또는 몇 라디안(rad)만큼 회전했는지’를 나타낸다. 회전 속도를 각도 단위로 표현한 것이다.

출처 / 네이버 블로그

바퀴가 1초에 180도 회전했다면, 각속도는 180도/초 또는 π rad/s

단위: 라디안/초 (rad/s)

로봇이 앞으로 나아가는 속도는 각속도에 바퀴 반지름을 곱해 계산할 수 있다.

선속도 v = r × ω (v: 선속도, r: 바퀴 반지름, ω: 각속도)

회전운동의 속도로 로봇의 움직이는 속도도 알 수 있다.

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