Yaw, Pitch, Roll 바로알기-스테이지 기초이론1

안녕하세요. 똑순이밍쓰입니다.

 

오늘은 위치 오차를 발생시키는

Yaw, Pitch Roll에 대해서 알려드리려고 합니다.

 

물체가 움직이면서 이동하는 경우

목표한대로 정확하게 이동을하면 좋겠지만

어떠한 외부 요인에 의해서

움직이는 물체는 이동하려는 목표대비 

오차(Error)가 발생하게됩니다.

 

이 오차(Error)가 발생하게 되는 원인으로

 Yaw/Pitch/Roll이 있습니다.

어떠한 물체가 Y축을 따라서 이동을 하고 있을 때

외부 요인에 의해서 X,Y,Z축을 중심으로 물체가 회전을 하게됩니다.

 

이때 Z축 (수직축)을 기준으로 회전하는 것을 Yaw

X축 (횡축)을 기준으로 회전하는 것을 Pitch

Y축 (종축)을 기준으로 회전하는 것을 Roll

이라고 합니다.

 

Yaw / Pitch / Roll이 가장 잘 나타나는 분야가

비행기/항공 분야입니다.

 

비행기의 움직임이 선체 중심으로 돌게되면 Roll

위아래로 움직이는 것을 Pitch

좌우로 움직이는 것을 Yaw라고 할 수 있습니다.

 

위 그림과 같이 비행기의 움직임으로

Yaw/Pitch/Roll을 이해 할 수 있는데 

조금 더 쉽게 설명하기 위해

사람의 머리의 움직임으로 표현해 보겠습니다. 

 

내가 앞으로 향하고있다고 했을 때 고개를

아니라고 "도리도리" 하는 움직임을 Yaw

맞다고 "끄덕끄덕" 하는 움직임을 Pitch

긴가 민가해서 "갸우뚱"하는 움직임을 Roll

이라고 생각하시면 됩니다.

 

Yaw / Pitch / Roll이 발생하게되면

결국 내가 가고자 한 목표치만큼 가지못하는

오차(Error)가 발생하게됩니다.

 

이것을 2차원적으로 표현을해서

Yaw에 의해서 발생하는 오차에 대해서 알아보겠습니다.

Y축 방향으로 물체가 이동을 한 후

목표는 파란색처럼 정지를 하는 것이 이상적인데,

Yaw에 의해서 α만큼 회전이 발생하여

주황색 모양으로 정지를 했습니다.

 

이때는 X축 방향으로는△x만큼의 오차(Error)가 발생하게되고,

그 오차량은 △x=W*(1-cos(α)) 입니다.

단, 이때 Yaw에 의해 Y축 방향으로도

오차가 발생하겠지만, 

Y축에 의한 오차는 스스로 조정을 할 수 있습니다.

즉, 움직이는 물체를 Y축 방향으로 발생한 오차만큼

더 이동시키면 오차 값은 없어지고

목표값에 도달하게 됩니다.

 

다음으로 Pitch에 의해서 발생하는 오차에

대해서 알아 보겠습니다.

Yaw와 마찬가지로

Y축 방향으로 물체가 이동을 한 후

목표는 파란색처럼 정지를 하는 것이 이상적이지만

Pitch에 의해서 β만큼 회전을하여

주황색 모양으로 정지를 했습니다.

 

이때는 Z축 방향으로는△z만큼의 오차(Error)가 발생하게되고,

그 오차량은 △x=W*sin(β) 입니다.

단, 이때 Pitch에의해 Y축 방향으로도

오차가 발생하겠지만, 

Y축에 의한 오차는 스스로 조정을 할 수 있습니다.

즉, 움직이는 물체를 Y축 방향으로 발생한 오차만큼

더 이동시키면 오차 값은 없어지고

목표값에 도달하게 됩니다.

 

설계에서 항상 지향하는

오차값을 줄여 목표값에 가깝게 도달하기 위해서는

오차값을 발생시키는 Yaw, Roll, Pitch가 

없는 것이 좋겠지만 '0'는 불가능하기

Yaw, Pitch, Roll을 적게 발생하도록 하거나

Yaw, Pitch, Roll을 인위적으로 조절이 가능하도록

조절점이 있도록 설계에 반영되어야 합니다.