구성공간 장애물

장애물의 좌표를 바꾸는 관점

실제 공간의 한 점은 로봇 전체의 배치를 설명하지 못한다. 두 관절 팔이라면 두 관절 각도를 함께 정해야 한다. 구성공간에서는 이 각도쌍이 한 점이 되고, 팔의 어느 부분이라도 장애물과 부딪히는 각도쌍들을 모아 금지 영역으로 둔다. 그러므로 실제 장애물의 외형과 구성공간 금지 영역의 모양은 일반적으로 같지 않다.

원형 로봇 예제

평면에서 회전 없이 움직이는 반지름 0.4인 원형 로봇과 반지름 0.6인 원형 장애물을 생각하자. 접촉도 충돌로 처리하면 두 중심 사이 거리가 1 이하일 때 금지 배치다. 로봇 중심만 좌표로 삼는 구성공간에서는 장애물 중심 주변의 반지름 1인 원판이 금지 영역이 된다. 중심 거리가 0.8이면 겉보기 중심점은 장애물 밖에 있어도 로봇은 충돌한다.

경계가 이어지는 공간

자유롭게 회전하는 한 관절의 각도는 0과 2π가 같은 배치를 나타낸다. 두 회전 관절의 각도쌍을 사각형으로 그릴 때 맞은편 경계가 이어질 수 있으므로 그림에서 떨어진 영역이 실제로는 연결되어 있을 수 있다. 반대로 시작과 목표가 각각 충돌하지 않아도 그 사이에 비충돌 경로가 반드시 있는 것은 아니다. 경로 연결성과 추가 운동 제약을 함께 확인한다.

전체 영역을 그리지 않는 방법

고차원 로봇에서는 금지 영역 전체를 정확히 구성하기 어려워 후보 배치나 구간을 충돌 검사하는 방법을 많이 쓴다. 두 끝점이 안전하다고 중간 구간까지 안전한 것은 아니다. 로봇을 여러 구로 보수적으로 감싸면 중심 거리로 빠르게 검사할 수 있지만, 지나치게 큰 근사 형상은 실제 가능한 통로도 막힌 것으로 판단할 수 있다. 근사의 정밀도와 계산량 사이에 절충이 생긴다.