왼쪽 바퀴, 오른쪽 바퀴

가장 간단한 조향 장치에는 양쪽에 하나씩, 구동되는 바퀴 두 개가 있고 조향 휠은 전혀 없습니다. 바퀴를 서로 다른 속력으로 회전시켜 방향을 바꿉니다. 이것이 차동 구동이며, 로봇 청소기와 많은 학교 로봇, 수많은 실험실 로봇에 사용됩니다. (뒤나 앞에 있는 작은 캐스터 공 또는 미끄럼 받침이 본체를 수평으로 유지해 줍니다. 이것은 그저 굴러갈 뿐입니다.)

왼쪽 바퀴가 속력 v_L로, 오른쪽 바퀴가 속력 v_R로 앞으로 움직인다고 합시다. 두 속력 모두 바퀴가 바닥에 닿는 지점에서 측정한 초당 미터 단위입니다. 바퀴 사이의 거리를 L이라고 하고, 미터 단위의 트랙 너비라고 합시다.

두 가지 공식으로 모든 것을 설명할 수 있습니다.

v = (v_R + v_L) / 2는 로봇 중심의 앞으로 나아가는 속력입니다. 두 바퀴 속력의 평균입니다.

ω = (v_R − v_L) / L은 로봇이 회전하는 속력으로, 초당 라디안 단위입니다(반시계 방향을 양수로 하므로 오른쪽 바퀴가 더 빠르면 로봇은 왼쪽으로 회전합니다). 속력 차이가 클수록, 그리고 로봇이 좁을수록 더 빠르게 회전합니다.

계산 예시. L = 0.20 m, v_L = 0.20 m/s, v_R = 0.30 m/s라고 합시다.

• v = (0.30 + 0.20) / 2 = 0.25 m/s
• ω = (0.30 − 0.20) / 0.20 = 0.5 rad/s

초당 0.5라디안은 초당 약 29도이며, 완만한 왼쪽 곡선입니다. (1라디안은 약 57.3도입니다.)

공식 읽기.

• 속도가 같을 때, v_L = v_R: 차이가 0이므로 ω = 0이고 로봇은 직선으로 움직여.
• 속도가 다를 때: ω는 0이 아니므로 로봇은 더 느린 바퀴 쪽으로 회전해. 오른쪽 바퀴가 더 빠르면 로봇은 왼쪽으로 곡선을 그리며 움직이고, 왼쪽 바퀴가 더 빠르면 오른쪽으로 곡선을 그리며 움직여.
• 속도가 서로 반대일 때, v_R = −v_L: v = 0이므로 중심은 앞으로 움직이지 않고 로봇은 제자리에서 회전해.

두 번째 예제로 확인해 보자. L = 0.20 m, v_R = 0.40 m/s, v_L = 0.20 m/s이면 ω = (0.40 − 0.20) / 0.20 = 1 rad/s이고, v = 0.30 m/s야. 오른쪽 바퀴가 더 빠르므로 로봇은 왼쪽으로 곡선을 그리며 움직여.

바퀴 속도는 컨트롤러가 선택하는 값이고, v와 ω는 로봇이 실제로 하는 움직임이야. 특정한 v와 ω를 원하는 프로그래머는 공식을 반대로 정리해: v_R = v + ωL/2 및 v_L = v − ωL/2.