๋ณธ๋ฌธ ๋ฐ”๋กœ๊ฐ€๊ธฐ
๐Ÿ“‚ Maya

๋งˆ์•ผ FK/ IK์ดํ•ดํ•˜๊ธฐ

by Sjungwon 2024. 7. 10.

https://www.youtube.com/watch?v=u_a6vIPLQHY

 

 

FK

 

๋จผ์ €

 

 

์ด ์ƒํ™ฉ์—์„œ 

์Šคํ”ผ์–ด๊ฐ€ ๋ถ€๋ชจ ํ๋ธŒ๊ฐ€ ์ž์‹์ด๋ผ๋ฉด 

์Šคํ”ผ์–ด๊ฐ€ ์›€์ง์ผ ๋•Œ ์ž์‹์ธ ํ๋ธŒ๋Š” ๋”ฐ๋ผ๋‹ค๋‹ˆ์ง€๋งŒ

ํ๋ธŒ๊ฐ€ ์›€์ง์ผ ๋•Œ ์Šคํ”ผ์–ด๋Š” ์›€์ง์ด์ง€ ์•Š๊ณ  ํ๋ธŒ ํ˜ผ์ž ์ž์œ ๋กญ๊ฒŒ ์›€์ง์ธ๋‹ค.

 

์ด๋Ÿฐ ์ด๋ก ์ด ์บ๋ฆญํ„ฐ์— ์ƒ์œ„ํ•˜์œ„ ์„ธํŒ…๊ณผ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€์ด๋‹ค.

 

๊ทธ๋ž˜์„œ ๊ณจ๋ฐ˜์ด ์›€์ง์ด๋ฉด ๊ณจ๋ฐ˜์˜ ์ฐจ์ผ๋“œ๋Š” ๋‹ค ๊ฐ™์ด ์›€์ง์ธ๋‹ค. 

๋ชธํ†ต์ด ์›€์ง์ด๋ฉด ๋ชธํ†ต์˜ ํŒจ๋ŸฐํŠธ์ธ ๊ณจ๋ฐ˜์€ ๊ฐ€๋งŒํžˆ ์žˆ๊ณ  ๋ชธํ†ต๋งŒ ์›€์ง์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ชธํ†ต์ด ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ฐจ์ผ๋“œ ์–‘์ชฝ ํŒ”์ด๋‚˜ ๋ชฉ์€ ๋ชธํ†ต์ด ์›€์ง์ด๋Š” ๋ฐ๋กœ ๋”ฐ๋ผ ์›€์ง์ด๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. 

 

 

forward kinematics (FK) 

Parent๊ฐ€ ์›€์ง์ด๋ฉด Child๊ฐ€ ํ•จ๊ป˜ ์›€์ง์ธ๋‹ค. 

 

์ด๊ฒŒ ๋ฐ”๋กœ ์ •๋ฐฉํ–ฅ ์›€์ง์ž„์ด๋‹ค.

 

์ตœ์ƒ์œ„ Parent์ธ ๊ณจ๋ฐ˜์„ ์›€์ง์ด๋ฉด ์˜จ๋ชธ์ด ๋‹ค ํ•จ๊ป˜ ์›€์ง์ด๊ฒŒ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. 

 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ๊ณจ๋ฐ˜์„ ์›€์ง์ด๋ฉด ๋‹ค ์ „์ฒด๊ฐ€ ๋‹ค ์›€์ง์ž…๋‹ˆ๋‹ค. 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ๋ถ€๋ชจ ๊ฐ์ฒด์˜ ๋ฐ‘์— child ์ž์‹ ๊ฐ์ฒด๋“ค์ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. 

 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ์–ด๊นจ๋ฅผ ์›€์ง์ด๋ฉด ์–ด๊นจ๋ณด๋‹ค ์ƒ์œ„(์˜ˆ, ๊ณจ๋ฐ˜) ๋Š” ์›€์ง์ด์ง€ ์•Š๊ณ  ํ•˜์œ„ ๊ตฌ์กฐ๋งŒ ํ•จ๊ป˜ ์›€์ง์ด๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

 

 

๊ทธ๋ž˜์„œ FK๋Š” 'ํ”ผ๊ทœ์–ด์™€ ๊ฐ™๋‹ค' ๋ผ๊ณ  ํ•œ๋‹ค.

์šฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ํ”ผ๊ทœ์–ด๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ์žก์„ ๋•Œ ๊ด€์ ˆ ํ•˜๋‚˜ํ•˜๋‚˜๋ฅผ ๊บฝ๊ณ  ์›€์ง์ด๊ณ  ํ•˜๋ฉด์„œ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ์žก์ฃ .  ๊ทธ๋ž˜์„œ FK์บ๋ฆญํ„ฐ๋Š” ํ”ผ๊ทœ์–ด๋ฅผ ์›€์ง์ด๋Š” ๊ฒƒ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ด€์ ˆ ํ•˜๋‚˜ํ•˜๋‚˜๋ฅผ ๊บพ๊ณ  ์›€์ง์—ฌ์„œ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ์žก๊ฒŒ ๋˜๋Š” ๊ฒƒ ์ด๋‹ค. 

 


IK

๋Š” FK์™€ ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ ํ•˜์œ„ (Child)๊ฐ€ ์›€์ง์ด๋ฉด ์ƒ์œ„(Parent)๊ฐ€ ์›€์ง์—ฌ์„œ ์œ„์น˜๋ฅผ ๋งž์ถฐ์ฃผ๋Š” ํ˜•์‹์ž…๋‹ˆ๋‹ค. (parent๊ฐ€ ์›€์ง์—ฌ๋„ child๊ฐ€ ์˜ํ–ฅ ๋ฐ›์ง€ ์•Š๋Š” ์ƒํƒœ๊ฐ€ ik ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.)

 

๊ทธ๋ž˜์„œ IK๋Š” '๋งˆ๋ฆฌ์˜ค๋„คํŠธ ์ธํ˜•' ์ด๋ผ๊ณ  ํ•œ๋‹ค

๋งˆ๋ฆฌ์˜ค๋„คํŠธ ์ธํ˜•์„ ๋ณด๋ฉด ์†๋ชฉ๊ณผ ๋ฐœ๋ชฉ์ด ํ•ธ๋“ค์— ์ค„๋กœ ์—ฐ๊ฒฐ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ž˜์„œ ์† ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ์žก๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ ์†๋ชฉ์„ ์›€์ง์ด๋ฉด Parent๋ผ๊ณ  ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ํŒ”๊ณผ ์–ด๊นจ๊ฐ€ ์ž๋™์œผ๋กœ ์›€์ง์—ฌ์ ธ์„œ ๊ทธ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค์ฃ ? 

 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ํ™”๋ฉด ์˜ค๋ฅธ์ชฝ์˜ ์†๊ณผ ๋ฐœ์ด IK์ธ ์ƒํƒœ.

์ƒ์œ„ ์ธ ๊ณจ๋ฐ˜์ด ์›€์ง์—ฌ๋„ IK์ธ ์†๊ณผ ๋ฐœ์€ ๊ณ ์ •๋˜์–ด ์ œ์ž๋ฆฌ์— ์žˆ๊ฒŒ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. 

 

 

FK VS IK

 

IK์†๋ชฉ์„ ์žก๊ณ  ์›€์ง์ด๋ฉด ์†๋ชฉ๋ณด๋‹ค ์ƒ์œ„์ธ ํŒ”๋“ค์ด ์›€์ง์ž„

child๊ฐ€ ์›€์ง์ด๋Š”๋ฐ๋กœ parent์ธ ํŒ”์˜ ๋ชจ์–‘์ด ์›€์ง์—ฌ์„œ ์œ„์น˜๋ฅผ ์œ ์ง€์‹œ์ผœ ์ค€๋‹ค. ๊ทธ์— ๋”ฐ๋ผ ์›€์ง์—ฌ์„œ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ๋งŒ๋“ญ๋‹ˆ๋‹ค. 

 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ํ•˜์œ„๋ฅผ ๊ฑด๋“ค์ด๋ฉด ์ƒ์œ„์ธ ํ—ˆ๋ฒ…์ง€๋„ ์›€์ง์ด๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ๊ทธ๋ ‡๊ฒŒ ํฌ์ฆˆ๊ฐ€ ์™„์„ฑ์ด ๋œ๋‹ค. 

 

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜  FK์˜ ๊ฒฝ์šฐ 

์ด๋ ‡๊ฒŒ ํ•˜์œ„๊ฐ€ ์›€์ง์ธ๋‹ค๊ณ  ํ•ด์„œ ์ƒ์œ„๊ฐ€ ๋”ฐ๋ผ์˜ค๋Š” ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์•„์˜ˆ ๋Š๊ธด๋‹ค. 

 

์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋ณด๋ฉด ์‰ฝ๊ฒŒ ์‰ฝ๊ฒŒ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค, 

๊ทธ๋ž˜์„œ ๋ณดํ†ต ๋””ํดํŠธ๋Š” ์–‘ ๋ฐœ์€ IK์ด๊ณ  ๋‚˜๋จธ์ง€๋Š” FK์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐœ์€ ๋•…์— ๊ณ ์ •๋˜์–ด ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด์ฃ .

 

IK๋Š” ์ฃผ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๋ฌด์–ธ๊ฐ€์— ์›€์ง์ž„์˜ ์˜ํ–ฅ์ด๋‚˜ ์ œํ•œ์„ ๋ฐ›์„ ๊ฒฝ์šฐ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉฐ ๋ณดํ†ต์˜ ๊ฒฝ์šฐ๋Š” FK์ธ ์ƒํƒœ๋กœ ์• ๋‹ˆ๋ฉ”์ด์…”์„ ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. 

 

 

๋ณด์ด๋Š” ๊ฒƒ ์ฒ˜๋Ÿผ ์–‘์†์„ ๊ณ ์ •ํ•˜๊ณ  ๋ชธ์„ ์šธ์ง์ผ ๊ฒฝ์šฐ ik๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ข‹์Šต๋‹ˆ๋‹ค. 

 

๋งŒ์•ฝ IK๊ฐ€ ์•„๋‹Œ FK์ธ ๊ฒฝ์šฐ 

ํ—ˆ๋ฆฌ๋ฅผ ๊ตฝํžˆ๋ฉด ํƒ์ž ์œ„์˜ ์†๋„ ๋‚ด๋ ค๊ฐ€ ๋ฒ„๋ฆฐ๋‹ค. 

 

๊ทธ๋ž˜์„œ FK๋ผ๋ฉด ๋งค ํ”„๋ ˆ์ž„๋งˆ๋‹ค ํ•˜๋‚˜ํ•˜๋‚˜ ์ˆ˜์ •ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๋ฒˆ๊ฑฐ๋กญ๊ผฌ ๊นŒ๋‹ค๋กญ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— IK๋ฅผ ์“ด๋‹ค. 

 

์˜ค๋ธŒ์ ํŠธ์— ์†์ด๋‚˜ ๋ฐœ์„ ์ปจ์ŠคํŠธ๋ ˆ์ธ์„ ๊ฑธ์–ด์•ผ ํ• ๋Œ€๋„ ๋ฐ˜๋“œ์‹œ IK๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. 

 

๋ณดํ†ต์˜ ์‚ฌ๋žŒ์˜ ์›€์ง์ž„์€ FK์ด์ง€๋งŒ IK๋„ ์ž˜ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉด FK์™€ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ์ž์—ฐ์Šค๋กœ์šด ์›€์ง์ž„์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. 

 

 

์‹ค์งˆ์  ์บ๋ฆญํ„ฐ์— ์‘์šฉํ•  ์‹œ

 

https://www.youtube.com/watch?v=exxwMMSAYbo

FK์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ž์—ฐ์Šค๋Ÿฌ์šด ์•„ํฌ( ์ฒด๋‚˜ ์บ๋ฆญํ„ฐ์˜ ์›€์ง์ž„์ด ๊ณก์„  ๊ถค์ ์„ ๋”ฐ๋ฅด๋Š” ๊ฒƒ ) ๋ฅผ ์‰ฝ๊ฒŒ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ํด๋ฆฌ์‹ฑ( ์• ๋‹ˆ๋ฉ”์ด์…˜์„ ์„ธ๋ฐ€ํ•˜๊ฒŒ ์กฐ์ •ํ•˜๊ณ  ๋‹ค๋“ฌ๋Š” ๊ณผ์ • )์„ ํ•  ๋•Œ ๊ต‰์žฅํžˆ ์ง๊ด€์ ์œผ๋กœ ํšจ์œจ์ ์œผ๋กœ ๊ทธ๋ž˜ํ”„๋ฅผ ๋‹ค๋“ฌ์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

 

IK์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ด€์ ˆ์˜ ๋ง๋‹จ ์œ„์น˜๋ฅผ ์ •ํ•˜๊ณ  ๊ด€์ ˆ์˜ ๋ฟŒ๋ฆฌ๊นŒ์ง€ ์ญ‰ ๊ทธ ๋ง๋‹จ ์œ„์น˜์— ๋งž๊ฒŒ ์›€์ง์ž„์ด ๋”ฐ๋ผ๊ฐ€๋Š” ์œ„์น˜ ์šด๋™์ด๋‹ค. 

์šฐ๋ฆฌ ๋ชธ์˜ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ ์›€์ง์ž„์€ ํšŒ์ „ ์šด๋™์ด์ง€๋งŒ ์šฐ๋ฆฌ์˜ ์˜์‹์ด ์ž‘๋™ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์€ ํŒ”์— ๊ด€์ ˆ์„ ํšŒ์ „ ์‹œ์ผœ์„œ ์ € ๋ฌผ๊ฑด์„ ์žก๊ฒ ๋‹ค๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ์ง€๊ธˆ ํŒ” ์œ„์น˜์—์„œ ์ € ์œ„์น˜๋กœ ์†๋์— ์œ„์น˜๋ฅผ ์›€์ง์ด์„œ ์žก๊ฒ ๋‹ค๋Š” ์œ„์น˜์ด๋™ ๋ฐฉ์‹์ด๋‹ค. 

IK๋ฅผ ํ•˜๋ฉด ๋ธ”๋กœํ‚น( ์• ๋‹ˆ๋ฉ”์ด์…˜ ์ž‘์—…์˜ ์ดˆ๊ธฐ ๋‹จ๊ณ„์—์„œ ์ค‘์š”ํ•œ ํฌ์ฆˆ(key poses)๋ฅผ ์„ค์ •ํ•˜์—ฌ ์ „์ฒด์ ์ธ ์›€์ง์ž„์„ ๊ณ„ํšํ•˜๊ณ  ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์žก๋Š” ๊ณผ์ • )์ž‘์—…์‹œ key ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ๋งค์šฐ ์ง๊ด€์ ์œผ๋กœ ๋งค์šฐ ๋นจ๋ฆฌ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.  

 

์ด๋•Œ ์•„ํฌ๋ฅผ ๋งŒ๋“ค์–ด์ฃผ๋ ค๋ฉด ์ธ๋น„ํŠธ์œˆํ‚ค๋ฅผ ๊ผญ ์ถ”๊ฐ€๋ฅผ ํ•ด์•ผํ•œ๋‹ค. 

 

ํŒ”, ๋‹ค๋ฆฌ 2ํ”„๋ ˆ์ž„ ์ด์ƒ ์ ‘์ด‰์ด ์—†๋‹ค๋ฉด FK๋กœ ์ž‘์—…./ 2ํ”„๋ ˆ์ž„ ์ด์ƒ ์ ‘์ด‰์ด ์žˆ๋‹ค๋ฉด IK๋กœ ์ž ์‹œ ๋ฐ”๊ฟ”์„œ, ํŠนํžˆ ๋‹ค๋ฆฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ณต์ค‘์— ์ ํ”„ํ•ด์„œ ํšŒ์ „ํ•œ๋‹ค๋˜๊ฐ€ ํ•˜๋ฉด ๋ฐ˜๋“œ์‹œ FK

 

=> ์†์ด๋‚˜ ๋ฐœ์ด ์–ด๋–ค ๋‹ค๋ฅธ ๋ฉด๊ณผ  2ํ”„๋ ˆ์ž„์ด์ƒ ์ ‘์ด‰ ์ด ์žˆ์„๋•Œ IK๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ณ  ๊ทธ ์™ธ์— ๊ฒฝ์šฐ๋Š” Fk๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ข‹๋‹ค. 

์˜ˆ) ์šฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๊ฑท๊ธฐ ์• ๋‹ˆ๋ฉ”์ด์…˜์„ ํ• ๋•Œ ์–ด๋””์—๋„ ๋‹ฟ์ง€ ์•Š๋Š” ํŒ”์€ FK ์ง€๋ฉด์— ๋‹ฟ๋Š” ๋‹ค๋ฆฌ๋Š” IK๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์ด์œ 

 

FK์™€ IK๋ฅผ ์ ์ ˆํžˆ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์‘์šฉ๋ฐฉ๋ฒ•

ํšŒ์ „์šด๋™๋„ ๋งŽ์ด ๋ณด์ด๊ณ  ๊ฐ€๋”์”ฉ ์ ‘์ด‰๋„ ์žˆ๋Š” ์ปท์—์„œ Fk๋กœ ํ‚ค๋ฅผ ์žก๋‹ค๊ฐ€ ์ ‘์ด‰ ํ•˜๋Š” ์ˆœ๊ฐ„ IK๋กœ ์ „ํ™˜์„ ํ•ด์„œ ์ž‘์—…ํ•˜๊ณ  ์ „ํ™˜์ด ๋๋‚˜๋ฉด ๋‹ค์‹œ Fk๋กœ ๋ฐ”๊ฟ”์ฃผ๋ฉด ๋œ๋‹ค. 

 

์–ด๊ธ‹๋‚˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ Aํฌ์ฆˆ ,Bํฌ์ฆˆ ๋‘ ํฌ์ฆˆ ๋ชจ๋‘์— IK/FK ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ ํฌ์ฆˆ๋ฅผ ๋น„์Šทํ•˜๊ฒŒ ๋งŒ๋“ค๊ณ  ์—ฌ๋Ÿฌ ํ”„๋ ˆ์ž„์— ๊ฑธ์ณ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๋ฅผ ์Šค์œ„์นญ ํ•ด์ฃผ๋ฉด ์ž์—ฐ์Šค๋Ÿฝ๊ฒŒ ์ „ํ™˜๋œ๋‹ค.

18ํ”„๋ ˆ์ž„์— FK, IKํฌ์ฆˆ ๊ฐ๊ฐ ํ•˜๋‚˜์”ฉ ๋น„์Šทํ•˜๊ฒŒ (์™„๋ฒฝํžˆ ๊ฐ™์„ ํ•„์š” ์—†์Œ) 24ํ”„๋ ˆ์ž„์—์„œ๋„ ๊ฐ๊ฐ ํ•˜๋‚˜์”ฉ ๋น„์Šทํ•˜๊ฒŒ 

 

๋ธ”๋กœํ‚น => IK

์Šคํ”Œ๋ผ์ด๋‹ (์ปค๋ธŒ๋ฅผ ๋ถ€๋“œ๋Ÿฝ๊ฒŒ ๋‹ค๋“ฌ์„ ๋•Œ๋Š”)=> FK๋กœ ๋งค์นญ์ „ํ™˜

๊ฐ€์Šด์˜ ๊ฒฝ์šฐ ํ˜•ํƒœ๊ฐ๋งŒ ์ง€์ผœ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๋ฉด IK๋กœ ์ž‘์—…

ํ•˜์ง€๋งŒ ํŒ”์ด ์•„๋‹Œ ๊ฐ€์Šด์˜ ๊ฒฝ์šฐ (Fk๊ฐ€ ๋‚˜์Œ)