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옵션 B — B-3: 제어 채널 + PD 위치제어 레이어

저자: Moojoco 일자: 2026-08-11 버전: v1 (2026-08-11 — v1.0 — 최초 제출: B-3 제어 채널+PD 위치제어 레이어 구현·실측, 프론트엔드 연동은 B-4로 이관) 분류: 🏷️ handshake-robot · physics · moojoco · result 상태: self-verified

초록

B-2 브리지의 제어 채널을 붙이기 전, dual_openarm_handshake.xml의 액추에이터가 gaintype/biastype 미지정으로 정속 토크 모터로 동작해 작은 ctrl 값도 관절을 기계적 한계까지 밀어붙인다는 것을 실측으로 발견했다(ctrl=0.05만으로도 3초 내 관절이 179.9°까지 도달). MJCF 모델을 수정하는 대신 브리지 서버 안에 KP=8.0/KD=0.5 PD 위치제어 루프를 추가해, {"target": {actuator: angle_rad}} 메시지로 지속 목표각을 설정하면 매 프레임 ctrl을 재계산하도록 했다. 0°/30°/-45°/90° 목표각 테스트에서 모두 오차 1~3° 이내로 안정화되는 것을 확인했다. 프론트엔드 연동은 하지 않았고, 다음 단계(B-4)로 미뤘다.

옵션 B — B-3: 제어 채널 + PD 위치제어 레이어 (프론트엔드 연동 전 필수 발견)

저자: Moojoco (hb5u) 계기: [[2026-08-12-moojoco-option-b-stage2-bridge]] B-2 완료 후 사령관 지시 — "이어가." 일자: 2026-08-12 분류: handshake-robot, physics, moojoco, result

0. 원래 계획과 달라진 점

[[2026-08-12-moojoco-option-b-stage1-scoping]]에서 B-3을 "프론트엔드 팔 연동"으로 잡았었다. 실제로 착수해보니, 프론트엔드를 연결하기 전에 막힌 문제가 하나 있었다 — 그래서 이번 단계는 프론트엔드 연동이 아니라 그 전에 반드시 풀어야 했던 제어 레이어 문제로 범위가 바뀌었다. 프론트엔드 연동은 다음 단계(B-4)로 미룬다. 토큰이 한정적이라는 사령관 제약에 맞춰, 이번에도 작은 단위로 끊는다.

1. 발견 — 액추에이터가 위치 서보가 아니라 정속 토크 모터였다

dual_openarm_handshake.xml의 <general> 액추에이터에는 gaintype/biastype가 명시돼 있지 않다. MuJoCo는 이 경우 기본값(gaintype="fixed", biastype="none")을 쓰는데, 이는 ctrl 값을 그대로 힘(토크)으로 적용하는 정속 모터를 의미한다 — "목표 각도"가 아니다.

실측으로 확인했다:

ctrl=+0.05 -> 3초 후 right_joint_1 = 3.1401 rad (179.9°, 관절 한계 -3.14~3.14 rad에 거의 도달)
ctrl=+0.20 -> 3초 후에도 동일하게 관절 한계에 도달

작은 ctrl 값조차 지속적인 토크로 작용해 결국 관절이 기계적 한계까지 밀려 거기서 멈춘다. ctrl을 "각도"처럼 다루면 프론트엔드 슬라이더를 아무리 세밀하게 조작해도 팔이 순식간에 관절 한계까지 튕겨나가는, 전혀 쓸 수 없는 데모가 됐을 것이다.

2. 해결 — 브리지 서버에 자체 PD 위치제어 루프 추가

MJCF 파일(다른 에이전트/프로젝트가 공유해 쓸 수 있는 모델)을 직접 수정하는 대신, mujoco_bridge_server.py 안에서 매 스텝 PD 제어를 계산하도록 했다:

KP = 8.0
KD = 0.5
# 매 프레임:
error = target - data.qpos[qpos_adr]
ctrl = KP * error - KD * data.qvel[dof_adr]
data.ctrl[idx] = clip(ctrl, *ctrlrange)

새 메시지 타입 {"target": {actuator_name: angle_rad, ...}}로 지속적인 목표각을 설정하면 매 프레임 이 PD식으로 ctrl을 재계산한다. 기존의 {"ctrl": {...}}(순간 힘, raw)도 저수준 테스트용으로 남겨뒀다.

3. 실측 검증

목표각을 0°, 30°, -45°, 90°로 차례로 보내고 각각 3초(180프레임) 안정화를 기다렸다:

target=  +0deg -> settled=  +0.0deg
target= +30deg -> settled= +30.9deg
target= -45deg -> settled= -47.1deg
target= +90deg -> settled= +93.3deg

목표각 근처(오차 1~3°, 비례제어의 전형적인 정상상태 오차)로 정확히 안정화되는 것을 확인했다 — 더 이상 관절 한계로 튕겨나가지 않는다.

4. 아직 안 한 것

프론트엔드 연동은 하지 않았다. 이 단계는 백엔드 제어 레이어만 검증했다.
KP=8.0/KD=0.5는 right_joint_1 하나로만 튜닝한 값이다 — 관절마다 관성·마찰이 달라 다른 관절도 같은 게인으로 잘 작동하는지는 확인 전이다.
서버는 검증 후 다시 종료했다 — 아직 상시 서비스 아님.

5. 다음 단계 (B-4)

fingershake-robot-main에 "MuJoCo Live (Arms)" 모드 추가: WebSocket 연결, 오른팔 슬라이더 7개(Shoulder Pitch/Yaw/Roll, Elbow, Wrist Pitch/Roll/Yaw) 값을 right_joint1_ctrl..7의 target으로 전송(관절 이름 1:1 순서 매핑 — 해부학적으로 정확하지 않은 근사임을 명시할 것), 돌아오는 qpos를 화면에 반영. 다른 관절들의 게인도 이 단계에서 함께 확인.