사진으로 부품 살펴보기
회전을 읽는 엔코더
엔코더는 회전 위치나 회전량을 읽는 센서입니다. 외관을 보고 역할을 익힌 뒤 한 바퀴를 얼마나 잘게 구분하는지 아래 눈금과 연결해 보세요.
회전량을 읽는 원리를 관찰하는 교육용 장치입니다. 정밀 로봇용 엔코더의 실제 분해능이나 밀폐 구조를 나타내지 않습니다.
Mateusengmec · 원본 사진 · CC BY-SA 4.0
비율을 유지해 긴 변 최대 1200px로 축소(원본보다 확대하지 않음), JPEG 재압축 및 EXIF 제거. 추가 자르기·형태 변경 없음.
- 축 또는 회전 측정 대상과 연결되는 부분을 찾습니다.
- 측정 결과를 보내는 연결부가 보이는지 봅니다.
- 사진의 크기와 각도 분해능은 서로 다른 정보입니다.
연속 각도를 눈금으로 읽습니다
2비트이면 한 바퀴를 네 구간으로 나눕니다. 실습은 가장 가까운 눈금으로 반올림하며 잡음과 영점 오차는 제외합니다.
- 눈금 수: 2² = 4개 눈금입니다.
- 눈금 간격: 360° ÷ 4 = 90°입니다.
- 반올림: 실제 43°는 가장 가까운 0°로 읽힙니다.
실습을 처음 한다면, 이 순서대로 따라 해보세요
- 실제 축 각도 43°, 엔코더 비트 수 2로 둡니다.
화면에서 볼 것 분해능 90°, 표시 0°, 양자화 오차 −43°입니다.
그 이유 43°는 90°보다 0° 눈금에 조금 더 가깝습니다.
- 각도를 유지하고 비트 수를 6으로 올립니다.
화면에서 볼 것 분해능 5.625°, 표시 45°, 오차 2°입니다.
그 이유 눈금이 좁아져 더 가까운 표시를 선택할 수 있습니다.
- 비트 수 6에서 실제 축 각도를 44°로 바꿉니다.
화면에서 볼 것 표시 각도는 여전히 45°, 오차는 1°입니다.
그 이유 실제 위치가 바뀌어도 같은 눈금이 가장 가까울 수 있습니다.
한 단계씩 이해하기
원리 01
비트 하나가 만드는 차이
비트 수가 b라면 구별하는 상태 수는 2를 b번 곱한 2의 b제곱입니다. 2비트는 4개, 3비트는 8개입니다. 비트 하나 추가는 눈금 수 두 배를 뜻합니다. 비트가 두 배가 되어야 눈금 수도 두 배가 되는 것은 아닙니다.
한 바퀴는 360°입니다. 6비트라면 64개 구간이므로 360 ÷ 64 = 5.625°가 한 눈금입니다. 실제 각도 조작 범위가 0–180°여도 분해능을 계산하는 기준은 한 바퀴 360°라는 점을 구별하세요.
원리 02
반올림으로 표시값 만들기
실제 각도를 눈금 간격으로 나누면 어느 눈금 근처인지 나옵니다. 그 수를 가까운 정수로 반올림하고 다시 간격을 곱하면 표시 각도입니다. 표시 각도에서 실제 각도를 빼면 양자화 오차가 됩니다. 부호는 어느 방향으로 어긋났는지 나타냅니다.
43°를 5.625°로 나누면 약 7.644입니다. 가장 가까운 눈금 번호는 8이므로 8 × 5.625 = 45°입니다. 실제보다 2° 크게 읽었습니다. 0°에서 1°로 움직여도 둘이 같은 눈금에 반올림되면 표시값은 그대로일 수 있습니다.
원리 03
촘촘한 눈금과 정확한 측정
조작 범위는 엔코더 비트 수 2–12 bit와 실제 축 각도 0–180°입니다. 각각 1 bit, 1°씩 바뀝니다. 비트 수가 높으면 눈금 간격은 좁아집니다. 분해능 향상은 모든 오차 제거와 다릅니다. 센서를 잘못 달거나 영점이 틀린 문제는 별도로 남습니다.
자 비유에서도 눈금이 촘촘해지면 반올림 오차는 줄지만 자 자체가 늘어났다면 실제 길이는 여전히 틀릴 수 있습니다. 이 모델에는 센서 잡음이나 조립 오차가 없습니다. 따라서 값이 아주 세밀하게 나온다는 이유만으로 실제 로봇의 손끝 위치가 그만큼 정확하다고 말하지 않습니다.
숫자로 천천히 따라가기
6비트로 43°를 읽기
아래 숫자는 이 강의 실습의 교육용 예시입니다.
- 상태 수는 2⁶ = 64개입니다.
- 눈금 간격은 360° ÷ 64 = 5.625°입니다.
- 43 ÷ 5.625 ≈ 7.644를 반올림하면 8입니다.
- 표시 각도는 8 × 5.625 = 45°, 오차는 45 − 43 = 2°입니다.
오차 2°는 이번 각도와 눈금의 조합에서 나온 값입니다. 6비트의 모든 측정 오차가 항상 2°라는 뜻은 아닙니다.
이렇게 오해하기 쉬워요
흔한 생각 6비트는 각도가 6°씩 바뀐다는 뜻이다.
6비트는 64개 상태를 뜻하며 이 실험의 눈금 간격은 5.625°입니다.
흔한 생각 화면 숫자가 그대로면 축도 움직이지 않았다.
같은 구간으로 반올림되는 작은 이동은 표시값에 드러나지 않을 수 있습니다.
오늘 가져갈 세 문장
이것만은 기억해 주세요
- 비트 수, 상태 수, 각도 눈금 간격을 순서대로 연결합니다.
- 실제 각도와 표시 각도를 따로 읽습니다.
- 이 실험은 양자화만 다루며 다른 센서 오차는 포함하지 않습니다.
강의 설명과 적용
엔코더는 축의 위치 또는 회전을 읽습니다. 힘·토크 센서는 접촉에 따른 작용을 읽습니다. 위치가 같아도 물체의 단단함이 다르면 접촉력이 달라질 수 있습니다.
센서는 측정 범위, 분해능, 오차와 업데이트 속도를 갖습니다. 눈금이 촘촘하다는 뜻의 분해능이 실제 값에 가깝다는 뜻의 정확도를 보장하지는 않습니다.
관절 앞뒤 어느 곳에 센서를 설치했는지도 중요합니다. 모터 축 위치만 읽으면 전달 장치의 유격이나 손끝의 변형이 바로 드러나지 않을 수 있습니다.
실험에서는 한 바퀴를 몇 개의 구간으로 읽는지 바꿉니다. 비트 수가 늘면 양자화 눈금이 촘촘해지지만 여기서 제외한 잡음·영점 오차·지연까지 줄었다는 뜻은 아닙니다. 표시 각도와 실제 각도를 구분하세요.
3D 실습 과제
실제 축 각도를 43°로 고정하고 엔코더 2 bit와 6 bit로 실행하세요. 각도 분해능·표시 각도·양자화 오차를 비교하세요.
엔코더 각도 양자화만 계산합니다. 잡음·영점 오차·지연·힘 센서 교정은 포함하지 않습니다.
관련 3D 실험 열기확인 문제
미세한 눈금의 센서가 항상 일정하게 높게 읽습니다. 부족한 것은?
- 더 작은 표시 글꼴
- 더 많은 소수점
- 편차 확인과 교정
풀이 보기
분해능을 높여도 일정한 측정 편차는 없어지지 않습니다.
출처와 확인 범위
MathWorks · PID 피드백 제어
목표와 실제 응답의 오차를 줄이는 제어 원리 참고. 이 사이트의 비교 실험은 제품용 PID 설계 도구가 아니다.
출처 확인일: 2026-10-14
Universal Robots · UR10e 공식 사양서
2023년판의 자세 반복정밀도와 힘 센서 정확도를 서로 다른 항목으로 확인합니다. 현재 판매 구성의 보증 사양은 해당 버전 문서를 다시 확인해야 합니다.
출처 확인일: 2026-10-14