KR20160116177A - Apparatus for gravity compensating of industrial robot and method for gravity compensating of industrial robot - Google Patents

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KR20160116177A KR1020150042498A KR20150042498A KR20160116177A KR 20160116177 A KR20160116177 A KR 20160116177A KR 1020150042498 A KR1020150042498 A KR 1020150042498A KR 20150042498 A KR20150042498 A KR 20150042498A KR 20160116177 A KR20160116177 A KR 20160116177A
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Abstract

The present invention relates to a device and a method thereof to compensate for gravity of an industrial robot. The device comprises: a processing part performing a processing process for a workpiece; an arm frame combined with the processing part; an upper frame combined with the arm frame to be rotatable; a rotating frame rotating the upper frame to change a direction of the processing part; an upper operating part operating the upper frame; a gravity compensation part compensating for gravity applied to the upper operating part; and a control part controlling the upper operating part based on a pressure estimate value in accordance with a torque difference value between a preset reference torque value and an actual torque value in accordance with a general driving condition of the upper operating part. As such, the present invention is capable of reducing a testing time on a spring.

Description

산업용 로봇의 중력보상장치 및 산업용 로봇의 중력보상방법{APPARATUS FOR GRAVITY COMPENSATING OF INDUSTRIAL ROBOT AND METHOD FOR GRAVITY COMPENSATING OF INDUSTRIAL ROBOT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a gravity compensating device for industrial robots and a gravity compensating method for industrial robots.

본 발명은 대상물에 대한 가공공정 등을 수행하는 산업용 로봇의 중력을 보상하기 위한 산업용 로봇의 중력보상장치 및 이를 이용한 산업용 로봇의 중력보상방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a gravity compensation device for an industrial robot for compensating for gravity of an industrial robot performing a processing process on an object, and a gravity compensation method for an industrial robot using the same.

일반적으로 선박, 차량, 건설기계, 핸드폰 등(이하, '대상물'이라 함)은 다양한 부품들이 조립됨으로써 제조된다. 이러한 대상물 및 이를 구성하는 부품들은 사용용도 및 설계된 규격에 따라 용접, 조립등의 가공공정을 거치게 된다. 산업용 로봇은 상기 가공공정을 수행하기 위한 것이다.Generally, a ship, a vehicle, a construction machine, a cellular phone, etc. (hereinafter, referred to as an 'object') are manufactured by assembling various components. These objects and their constituent parts are subjected to processing steps such as welding and assembly according to the intended use and the designed standard. The industrial robot is for performing the above-described processing.

산업용 로봇은 여러 개의 관절이 연결된 다관절로 이루어져 상기 대상물에서 상기 가공공정이 필요한 위치에 따라 가공부가 향하는 방향을 변경하면서, 상기 가공공정을 수행한다. 이러한 산업용 로봇은 부품을 이동시키기 조립하기 위해 암이 회전축을 중심으로 좌우 선회나 수직운동을 하게된다. 특히, 암이 수직운동을 하는 경우, 암에는 부품의 무게 및 암 자체의 무게로 인한 중력이 가해진다. 이와 같은 암에 가해지는 중력을 보상하기 위해 밸런스 웨이트나 가스 스프링 등의 중력보상장치가 설치된다. The industrial robot is made up of multiple joints having a plurality of joints connected to each other, and performs the machining process while changing a direction of the machining part according to a position where the machining process is required. In order to assemble and move the parts, the industrial robot performs a left-right rotation or a vertical movement about the rotation axis. Particularly, when the arm is vertically moved, the arm is subjected to gravity due to the weight of the part and the weight of the arm itself. A gravity compensation device such as a balance weight or a gas spring is installed to compensate for the gravity applied to the arm.

상기 밸런스 웨이트는 암에 가해지는 중력을 보상하기 위해 일정한 무게의 균형추로써 암에 가해지는 중력에 따라 무게를 가감할 수 있게 구성되고, 상기 가스 스프링은 하우징 내에 충진된 가스의 압력을 이용하여 중력을 보상할 수 있도록 구성된다.The balance weight is configured to be able to increase or decrease the weight according to the gravity applied to the arm as a weight balance weight to compensate for the gravity applied to the arm, and the gas spring uses the pressure of the gas filled in the housing, So as to compensate.

여기서, 상기 가스 스프링은 사용 기간이 길어짐에 따라 하우징 내에 충진된 가스가 지속적으로 누출됨으로써, 중력을 보상하기 위한 역할을 수행할 수 없게 된다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 산업용 로봇은 상기 가스 스프링에 압력 게이지를 부착하여 압력을 항상 체크해야 한다. 따라서, 종래 기술에 따른 산업용 로봇은 상기 압력게이지를 통해 상기 가스 스프링의 압력을 각각 검지해야하므로, 상기 가스 스프링을 검사하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.Here, as the use period of the gas spring becomes longer, the gas filled in the housing continuously leaks, so that the gas spring can not perform a role for compensating for gravity. Accordingly, the industrial robot according to the prior art must always check the pressure by attaching a pressure gauge to the gas spring. Therefore, the industrial robot according to the prior art has to detect the pressure of the gas spring through the pressure gauge, respectively, so that it takes a long time to inspect the gas spring.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하고자 안출된 것으로, 가스 스프링을 검사하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 산업용 로봇의 중력보상장치 및 산업용 로봇의 중력보상방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a gravity compensation device for an industrial robot and a gravity compensation method for an industrial robot that can reduce the time required for inspecting gas springs.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention may include the following configuration.

본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치는 대상물에 대한 가공공정을 수행하기 위한 가공부; 상기 가공부가 결합되는 암프레임; 상기 암프레임이 회전 가능하게 결합되는 어퍼프레임; 상기 가공부가 향하는 방향이 변경되도록 상기 어퍼프레임을 회전시키는 선회프레임; 상기 어퍼프레임을 구동시키기 위한 어퍼구동부; 상기 어퍼구동부에 가해지는 중력을 보상하기 위한 중력보상부; 및 상기 어퍼구동부의 평시 운전 조건에 따른 실제토크값과 기설정된 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값에 기초하여 상기 어퍼구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for compensating gravity of an industrial robot according to the present invention includes: a processing unit for performing a machining process on an object; An arm frame to which the machining portion is coupled; An upper frame to which the arm frame is rotatably coupled; A turning frame for rotating the upper frame so that a direction in which the machining part faces is changed; An upper driver for driving the upper frame; A gravity compensation unit for compensating gravity applied to the upper driving unit; And a control unit for controlling the upper driving unit based on a pressure estimated value corresponding to a torque difference value between a real torque value according to a normal driving condition of the upper driving unit and a preset reference torque value.

본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치에 따르면 상기 제어부는 로봇모델을 이용하여 상기 실제토크값 및 상기 기준토크값을 도출하되, 상기 로봇모델은,According to the apparatus for compensating the gravity of an industrial robot according to the present invention, the control unit derives the actual torque value and the reference torque value using a robot model,

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

(단,

Figure pat00003
은 모터 이너셔,
Figure pat00004
은 로봇 이너셔,
Figure pat00005
는 코리올리 힘,
Figure pat00006
는 중력,
Figure pat00007
는 스프링힘,
Figure pat00008
및
Figure pat00009
는 선형마찰모델)인 것을 특징으로 한다.(only,
Figure pat00003
The motor inertia,
Figure pat00004
In addition,
Figure pat00005
The Coriolis force,
Figure pat00006
Gravity,
Figure pat00007
Spring force,
Figure pat00008
And
Figure pat00009
Is a linear friction model).

본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치에 따르면 상기 제어부는, 상기 실제토크값 및 상기 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값을 연산하는 연산부; 연산된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 판단부를 포함하되, 상기 압력추정값이 정상압력범위를 초과하면, 상기 어퍼구동부를 정지시키는 것을 특징으로 한다.According to the apparatus for compensating for gravity of an industrial robot according to the present invention, the control unit may include: an operation unit for calculating a pressure estimation value according to a torque difference value between the actual torque value and the reference torque value; And a determination unit for determining whether the calculated pressure estimation value exceeds a predetermined normal pressure range, and stops the upper driving unit when the pressure estimation value exceeds a normal pressure range.

본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법은 산업용 로봇의 어퍼구동부에 대한 기준토크값을 설정하는 단계; 상기 어퍼구동부의 평시 운전 조건에 따른 실제토크값을 도출하는 단계; 설정된 기준토크값과 상기 실제토크값을 연산하여 토크차이값에 따른 압력추정값을 도출하는 단계; 도출된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하면, 상기 어퍼구동부의 작동을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for compensating gravity of an industrial robot according to the present invention includes: setting a reference torque value for an upper drive part of an industrial robot; Deriving an actual torque value according to a normal operating condition of the upper driving portion; Calculating a reference torque value and the actual torque value to derive a pressure estimation value according to the torque difference value; Determining whether the derived pressure estimate value exceeds a preset normal pressure range; And stopping the operation of the upper driver when the pressure estimation value exceeds a preset normal pressure range.

본 발명에 따르면 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention, the following operational effects can be achieved.

본 발명은 실제토크값과 기준토크값의 차이에 따라 중력보상부의 압력을 추정할 수 있으므로, 종래 기술과 비교하면 가스 스프링을 검사하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.Since the pressure of the gravity compensator can be estimated according to the difference between the actual torque value and the reference torque value, the time required for inspecting the gas spring can be reduced as compared with the prior art.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치에서 제어부를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법을 설명하기 위한 공정흐름도1 is a schematic view showing an apparatus for compensating the gravity of an industrial robot according to the present invention;
2 is a schematic view for explaining a control unit in an apparatus for compensating for gravity of an industrial robot according to the present invention;
FIG. 3 is a flow chart for explaining a gravity compensation method of an industrial robot according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a gravity compensation apparatus for an industrial robot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing an apparatus for compensating the gravity of an industrial robot according to the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 가공부(110), 암프레임(120), 어퍼프레임(130), 선회프레임(140), 어퍼구동부(150) 중력보상부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.1, the gravity compensation apparatus 100 of an industrial robot according to the present invention includes a processing unit 110, an arm frame 120, an upper frame 130, a revolving frame 140, an upper driving unit 150, A compensation unit 160 and a control unit 170. [

상기 가공부(110)는 대상물에 대한 가공공정을 수행한다. 상기 가공부(110)는 상기 암프레임(120)에 결합된다. 상기 가공부(110)는 상기 암프레임(120)이 이동함에 따라 함께 이동한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇은 상기 대상물에 대한 상기 가공부(110)의 상대적인 위치를 변경함으로써 상기 대상물에 대한 가공위치를 변경할 수 있다.The machining unit 110 performs a machining process on an object. The processing unit 110 is coupled to the arm frame 120. The processing unit 110 moves together as the arm frame 120 moves. Accordingly, the industrial robot according to the present invention can change the machining position for the object by changing the relative position of the machining portion 110 with respect to the object.

상기 암프레임(120)은 상기 어퍼프레임(130)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 암프레임(120)에는 상기 가공부(110)가 결합된다. 이 경우, 상기 암프레임(120)이 회전함에 따라 상기 가공부(110)는 상하방향으로 이동된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇은 상기 암프레임(120)을 회전시켜서 상기 가공부(110)의 높이를 조절함으로써, 상기 가공위치의 높이를 변경할 수 있다.The arm frame 120 is rotatably coupled to the upper frame 130. The processing unit 110 is coupled to the arm frame 120. In this case, as the arm frame 120 rotates, the processing unit 110 is moved in the vertical direction. Accordingly, the height of the processing position can be changed by adjusting the height of the processing unit 110 by rotating the arm frame 120 according to the present invention.

상기 어퍼프레임(130)은 상기 선회프레임(140)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 어퍼프레임(130)에는 상기 암프레임(120)이 회전가능하게 결합된다. 상기 어퍼프레임(130)이 회전함에 따라 상기 가공부(110)는 전후방향으로 이동한다. 이에 따라 본 발명에 따른 산업용 로봇은 상기 어퍼프레임(130)을 회전시켜서 상기 가공부(110)를 전후방향으로 이동시킴으로써, 상기 가공부(110)가 상기 대상물로부터 이격된 거리를 조절할 수 있다.The upper frame 130 is rotatably coupled to the revolving frame 140. The arm frame 120 is rotatably coupled to the upper frame 130. As the upper frame 130 rotates, the processing unit 110 moves in the forward and backward directions. Accordingly, the industrial robot according to the present invention can adjust the distance that the processing unit 110 is separated from the object by moving the processing unit 110 in the forward and backward directions by rotating the upper frame 130.

상기 선회프레임(140)은 선회축을 중심으로 회전하여 상기 가공부(110)가 향하는 방향을 변경시킬 수 있다. 상기 선회프레임(140)에는 상기 어퍼프레임(130)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 선회축은 상기 어퍼프레임(130)에서 상기 선회프레임(140)을 향하는 상하방향에 대해 평행한 수직방향을 향하는 축을 의미할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇은 상기 선회프레임(140)을 회전시킴으로써, 상기 가공위치를 변경할 수 있다.The revolving frame 140 may rotate around the pivot shaft to change the direction in which the processing unit 110 is directed. The upper frame 130 may be rotatably coupled to the revolving frame 140. The pivot shaft may be an axis extending in the vertical direction parallel to the up-and-down direction of the upper frame 130 toward the revolving frame 140. Accordingly, the industrial robot according to the present invention can change the machining position by rotating the revolving frame 140.

상기 어퍼구동부(150)는 상기 가공위치에 따라 상기 가공부(110)의 위치를 조절하기 위한 구동력을 제공한다. 상기 어퍼구동부(150)는 상기 어퍼프레임(130)을 회전시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 어퍼구동부(150)는 상기 어퍼프레임(130)을 회전시킴으로써, 상기 대상물 및 상기 가공부(110) 간의 거리를 조절할 수 있다.The upper driving part 150 provides a driving force for adjusting the position of the processing part 110 according to the machining position. The upper driving unit 150 may provide a driving force for rotating the upper frame 130. For example, the upper driving part 150 can adjust the distance between the object and the processing part 110 by rotating the upper frame 130.

상기 중력보상부(160)는 상기 어퍼구동부(150)에 가해지는 중력을 보상한다. 상기 어퍼구동부(150)에는 상기 가공부(110), 상기 암프레임(120) 및 상기 어퍼프레임(130)의 하중 및 중력으로 인한 부하가 가해지게 된다. 상기 중력보상부(160)는 실린더튜브 내에 충진된 질소가스 및 피스톤로드 작동에 따라 상기 어퍼구동부(150)에 가해지는 부하를 보상할 수 있다. 상기 중력보상부(160)는 피스톤로드의 압축변위에 따라 내부 질소가스의 압력변화가 반발하중으로 작용하도록 구성됨으로써, 일종의 스프링 역할을 수행할 수 있다.The gravity compensation unit 160 compensates for gravity applied to the upper driving unit 150. A load due to the load and gravity of the processing unit 110, the arm frame 120, and the upper frame 130 is applied to the upper driving unit 150. The gravity compensation unit 160 can compensate for the nitrogen gas filled in the cylinder tube and the load applied to the upper driver 150 according to the operation of the piston rod. The gravity compensation unit 160 may be configured to act as a kind of spring because the pressure change of the internal nitrogen gas acts as a repulsion load according to the compression displacement of the piston rod.

상기 제어부(170)는 상기 어퍼구동부(150)의 평시 운전 조건에 따른 실제토크값 및 기설정된 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값에 기초하여상기 어퍼구동부(150)의 작동을 제어한다. 상기 제어부(170)는 상기 산업용 로봇에 가해지는 실제 전류에 의한 실제토크값 및 기절성된 기준토크값에 따른 압력추정값에 기초하여 상기 중력보상부(160) 내부의 압력을 측정한다. 상기 제어부(170)는 상기 중력보상부(160) 내부의 압력에 따라 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 중력보상부(160)의 압력을 추정할 수 있으므로, 종래 기술과 비교하면, 각각의 산업용 로봇에 설치된 가스 스프링을 각각 검사하는 과정을 생략할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 중력보상부(160)를 검사하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 중력보상부(160)의 압력을 측정하기 위한 추가적인 센서 등의 장비를 생략할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 추가적인 장비등에 소요되는 비용을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 대상물에 대한 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있다.The controller 170 controls the operation of the upper driver 150 on the basis of the actual torque value according to the normal operating condition of the upper driver 150 and the pressure estimated value according to the torque difference value of the predetermined reference torque value. The controller 170 measures the internal pressure of the gravity compensator 160 on the basis of the actual torque value due to the actual current applied to the industrial robot and the pressure estimated value according to the stunned reference torque value. The controller 170 may control the operation of the upper driver 150 according to the pressure inside the gravity compensator 160. Accordingly, since the gravity compensator 100 of the industrial robot according to the present invention can estimate the pressure of the gravity compensator 160, compared with the conventional art, the gas springs installed in the respective industrial robots are inspected The process can be omitted. Accordingly, the gravity compensating apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention can reduce the time required for inspecting the gravity compensating unit 160, as well as an additional sensor for measuring the pressure of the gravity compensating unit 160 And the like can be omitted. Accordingly, the apparatus for compensating for gravity 100 of the industrial robot according to the present invention can reduce the cost for additional equipment, and improve the productivity and yield of the object.

또한, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 실제토크값이 산업용 로봇의 평시 운전 조건에 따라 결정된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 정적 상태의 부하를 측정하기 위해 특정 로봇자세를 취할 필요가 없으므로, 상기 중력보상부(160)의 압력을 측정하는 작업에 대한 편의성을 향상시킬 수 있다. Further, in the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention, the actual torque value is determined according to the normal operation condition of the industrial robot. Accordingly, since the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention does not need to take a specific robot posture in order to measure the load in the static state, the convenience for the operation of measuring the pressure of the gravity compensation unit 160 Can be improved.

도 2는 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치에서 제어부를 설명하기 위한 개략도이다.2 is a schematic view for explaining a control unit in an apparatus for compensating for gravity of an industrial robot according to the present invention.

도 2를 참고하면, 상기 제어부(170)는 연산부(171) 및 판단부(172)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the controller 170 may include an operation unit 171 and a determination unit 172.

상기 연산부(171)는 실제토크값 및 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값을 연산한다. 이 경우, 상기 연산부(171)는 연산된 압력추정값을 상기 판단부(172)에 제공할 수 있도록 구현된다.The calculating unit 171 calculates a pressure estimation value according to the actual torque value and the torque difference value of the reference torque value. In this case, the operation unit 171 is configured to provide the calculated pressure estimation value to the determination unit 172. [

상기 판단부(172)는 상기 연산부(171)에 의해 연산된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단한다. 상기 판단부(172)는 압력추정값이 정상압력범위 이내이면, 상기 중력보상부(160)의 정상작동이 가능하다고 판단하여, 상기 어퍼구동부(150)를 구동시킬 수 있다. 상기 판단부(172)는 압력추정값이 정상압력범위를 초과하면, 상기 중력보상부(160)의 압력에 대한 오류가 발생되었다고 판단하여, 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 압력추정값에 따라 상기 중력보상부(160)의 압력을 추정하여 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 제어함으로써, 상기 어퍼구동부(150)에 가해지는 중력을 보상할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 제어부(170)에 의해 상기 중력보상부(160)의 압력을 자동으로 추정할 수 있으므로, 종래 기술과 비교하면, 각각의 산업용 로봇에 설치된 가스 스프링을 각각 검사하는 과정을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 압력추정값에 따라 상기 중력보상부(160)의 압력을 추정함으로써, 상기 어퍼구동부(150)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 어퍼구동부(150)가 파손됨에 따라 상기 가공부(110), 상기 어퍼프레임(120) 및 상기 암프레임(130)이 추락하는 것을 방지할 수 있으므로, 안전사고를 방지할 수 있다.The determination unit 172 determines whether the pressure estimation value calculated by the calculation unit 171 exceeds a preset normal pressure range. The determination unit 172 may determine that normal operation of the gravity compensation unit 160 is possible and drive the upper driving unit 150 when the pressure estimation value is within the normal pressure range. The determination unit 172 may determine that an error with respect to the pressure of the gravity compensation unit 160 has occurred and stop the operation of the upper driving unit 150 when the pressure estimation value exceeds the normal pressure range. The gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention estimates the pressure of the gravity compensation unit 160 according to the pressure estimation value and controls the operation of the upper drive unit 150, ) To compensate for the gravitational force applied thereto. Therefore, since the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention can automatically estimate the pressure of the gravity compensation unit 160 by the controller 170, compared with the conventional art, It is possible to omit the process of inspecting the gas springs installed in the respective units. In addition, the gravity compensator 100 of the industrial robot according to the present invention can prevent the upper driver 150 from being damaged by estimating the pressure of the gravity compensator 160 according to the pressure estimation value. Therefore, the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention can prevent the processing unit 110, the upper frame 120 and the arm frame 130 from falling as the upper driving unit 150 is broken It is possible to prevent a safety accident.

여기서, 상기 제어부(160)는 로봇모델을 이용하여 상기 실제토크값 및 기준토크값을 도출할 수 있다. 본 발명에서 고려하는 상기 로봇모델은 아래 수학식 1과 같다. 아래 식에서,

Figure pat00010
은 모터 이너셔,
Figure pat00011
은 로봇 이너셔,
Figure pat00012
는 코리올리 힘,
Figure pat00013
는 중력,
Figure pat00014
는 스프링힘,
Figure pat00015
및
Figure pat00016
는 선형마찰모델로 결정된다.Here, the controller 160 may derive the actual torque value and the reference torque value using the robot model. The robot model considered in the present invention is expressed by Equation 1 below. In the equation below,
Figure pat00010
The motor inertia,
Figure pat00011
In addition,
Figure pat00012
The Coriolis force,
Figure pat00013
Gravity,
Figure pat00014
Spring force,
Figure pat00015
And
Figure pat00016
Is determined by the linear friction model.

Figure pat00017
Figure pat00017

Figure pat00018
Figure pat00018

여기서, 모터 이너셔, 로봇 이너셔, 코리올리힘 및 중력은 제품개발과정에서 수학식 1 및 수학식 2를 일치시킨다. 따라서, 수학식 1 및 수학식 2는 같아야 하므로, 아래 수학식 3을 도출할 수 있다. 아래 수학식 3에서

Figure pat00019
는 산업용 로봇이 기준자세인 경우, 상기 중력보상부(160)에 주입된 가스의 주입압력
Figure pat00020
와 비례할 수 있다. 따라서, 수학식 4와 같은 선형 회귀식을 세울 수 있고, 여기서 추정된 가스의 주입압력을 이용하여 상기 중력보상부(160)의 현재 압력(압력추정값)을 추정할 수 있다. 수학식 3 및 수학식 4는 아래와 같다.Here, the motor inertia, the robot inertia, the Coriolis force, and the gravity coincide with the equations (1) and (2) in the product development process. Therefore, Equation (1) and Equation (2) should be the same, so that Equation (3) below can be derived. In Equation 3 below,
Figure pat00019
When the industrial robot is in the standard posture, the injection pressure of the gas injected into the gravity compensation unit 160
Figure pat00020
. ≪ / RTI > Therefore, a linear regression equation as shown in Equation (4) can be established, and the current pressure (estimated pressure value) of the gravity compensator 160 can be estimated using the estimated injection pressure of the gas. Equations (3) and (4) are as follows.

Figure pat00021
Figure pat00021

Figure pat00022
Figure pat00022

이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 어퍼구동부(150)의 마찰계수와 상기 중력보상부(160)의 압력을 동시에 추정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상장치(100)는 상기 중력보상부(160)의 압력추정값에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention can simultaneously estimate the friction coefficient of the upper driver 150 and the pressure of the gravity compensator 160. Accordingly, the gravity compensating apparatus 100 of the industrial robot according to the present invention can improve the accuracy of the pressure estimation value of the gravity compensating unit 160.

도 3은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for compensating gravity of an industrial robot according to the present invention.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법(S100)은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the method of compensating gravity S100 of an industrial robot according to the present invention may include the following configuration.

먼저, 기준토크값을 설정한다(S110). 이러한 공정(S110)은 상기 어퍼구동부(150) 및 상기 중력보상부(160)의 압력이 정상압력인 상태에서 상기 어퍼구동부(150)에 대한 기준토크값을 설정함으로써 수행될 수 있다. 상기 기준토크값을 설정하는 공정(S110)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 로봇모델에 설정값을 입력함으로써 이루어질 수 있다.First, a reference torque value is set (S110). This step S110 may be performed by setting a reference torque value for the upper driving part 150 in a state where the pressure of the upper driving part 150 and the gravity compensating part 160 are at a normal pressure. The step S110 of setting the reference torque value may be performed by inputting a set value to the robot model of the gravity compensation device 100 of the industrial robot.

다음, 실제토크값을 도출한다(S120). 이러한 공정(S120)은 상기 산업용 로봇에 공급되는 전류에 의한 상기 어퍼구동부(150)의 실제토크값을 도출함으로써 수행될 수 있다. 상기 실제토크값을 도출하는 공정(S120)은 상기 산업용 로봇에 공급되는 전류를 토크값으로 환산함으로써 이루어질 수 있다. 상기 실제토크값을 도출하는 공정(S120)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 로봇모델에 설정값을 입력함으로써 이루어질 수 있다.Next, the actual torque value is derived (S120). This step S120 may be performed by deriving the actual torque value of the upper driving part 150 by the current supplied to the industrial robot. The step of deriving the actual torque value (S120) may be performed by converting the current supplied to the industrial robot to a torque value. Step S120 of deriving the actual torque value may be performed by inputting a set value to the robot model of the gravity compensation device 100 of the industrial robot.

다음, 압력추정값을 도출한다(S130). 이러한 공정(S130)은 상기 기준토크값을 설정하는 공정(S110) 및 상기 실제토크값을 도출하는 공정(S110)에서 도출된 기준토크값 및 실제토크값의 토크차이값으로부터 추가 연산을 통해 압력추정값을 도출함으로써 이루어질 수 있다. 상기 토크차이값을 도출하는 공정(S130)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 연산부(171)에 의해 이루어질 수 있다. 상기 압력추정값을 도출하는 공정(S130)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 로봇모델을 이용하여 상기 토크차이값을 도출할 수 있다.Next, the pressure estimation value is derived (S130). In this step S130, the reference torque value and the actual torque value derived from the reference torque value and the actual torque value derived in the step S110 of deriving the actual torque value and the actual torque value, respectively, . ≪ / RTI > The step S130 of deriving the torque difference value may be performed by the operation unit 171 of the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot described above. The step S130 of deriving the pressure estimation value may derive the torque difference value using the robot model of the gravity compensation device 100 of the industrial robot described above.

다음, 도출된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단한다(S140). 이러한 공정(S140)은 상기 압력추정값을 도출하는 공정(S140)에서 도출된 압력추정값과 기설정된 정상압력범위를 비교함으로써 수행될 수 있다. 상기 도출된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 공정(S140)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 판단부(172)에 의해 이루어질 수 있다. Next, it is determined whether the derived pressure estimation value exceeds a predetermined normal pressure range (S140). This step S140 may be performed by comparing the pressure estimation value derived in the step S140 of deriving the pressure estimation value with a predetermined normal pressure range. Step S140 of determining whether the derived pressure estimation value exceeds a predetermined normal pressure range may be performed by the determination unit 172 of the gravity compensation apparatus 100 of the industrial robot.

다음, 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 정지시킨다(S150). 이러한 공정(S150)은 상기 도출된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 공정(S140)에서 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하면, 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 정시시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 어퍼구동부(150)의 작동을 정지시키는 공정(S150)은 상술한 산업용 로봇의 중력보상장치(100)의 제어부(170)에 의해 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법(S100)은 상기 중력보상부(160)의 압력을 추정할 수 있으므로, 종래 기술과 비교하면, 각각의 산업용 로봇에 설치된 가스 스프링을 각각 검사하는 과정을 생략할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법(S100)은 중력보상부(160)를 검사하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 중력보상부(160)의 압력을 측정하기 위한 추가적인 센서 등의 장비를 생략할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산업용 로봇의 중력보상방법(S100)은 추가적인 장비등에 소요되는 비용을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 대상물에 대한 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있다.Next, the operation of the upper driver 150 is stopped (S150). In step S150, when the pressure estimation value exceeds a preset normal pressure range in step S140 of determining whether the derived pressure estimation value exceeds a predetermined normal pressure range, the operation of the upper driving part 150 is terminated . The operation S150 of stopping the operation of the upper driving part 150 may be performed by the controller 170 of the gravity compensation device 100 of the industrial robot. Accordingly, the gravity compensation method (S100) of the industrial robot according to the present invention can estimate the pressure of the gravity compensator (160). Therefore, compared with the conventional art, the gas springs installed in the respective industrial robots are inspected The process can be omitted. Accordingly, the method for compensating gravity S100 of the industrial robot according to the present invention can reduce the time required for inspecting the gravity compensating unit 160, and can further include a sensor for measuring the pressure of the gravity compensating unit 160 And the like can be omitted. Accordingly, the method (S100) for compensating the gravity of the industrial robot according to the present invention can reduce the cost for the additional equipment, and improve the productivity and yield of the object.

110: 가공부 120: 암프레임
130: 어퍼프레임 140: 선회프레임
150: 어퍼구동부 160: 중력보상부
170: 제어부110: machining unit 120: arm frame
130: Upper frame 140: Rotating frame
150: Upper driving part 160: Gravity compensation part
170:

Claims (4)

대상물에 대한 가공공정을 수행하기 위한 가공부;
상기 가공부가 결합되는 암프레임;
상기 암프레임이 회전 가능하게 결합되는 어퍼프레임;
상기 가공부가 향하는 방향이 변경되도록 상기 어퍼프레임을 회전시키는 선회프레임;
상기 어퍼프레임을 구동시키기 위한 어퍼구동부;
상기 어퍼구동부에 가해지는 중력을 보상하기 위한 중력보상부; 및
상기 어퍼구동부의 평시 운전 조건에 따른 실제토크값과 기설정된 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값에 기초하여 상기 어퍼구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 중력보상장치.A machining part for performing a machining process on an object;
An arm frame to which the machining portion is coupled;
An upper frame to which the arm frame is rotatably coupled;
A turning frame for rotating the upper frame so that a direction in which the machining part faces is changed;
An upper driver for driving the upper frame;
A gravity compensation unit for compensating gravity applied to the upper driving unit; And
And a control unit for controlling the upper driving unit based on a pressure estimated value according to a torque difference value between a real torque value according to a normal driving condition of the upper driving unit and a predetermined reference torque value, . 제1항에 있어서,
상기 제어부는 로봇모델을 이용하여 상기 실제토크값 및 상기 기준토크값을 도출하되,
상기 로봇모델은,
Figure pat00023

Figure pat00024

(단,
Figure pat00025
은 모터 이너셔,
Figure pat00026
은 로봇 이너셔,
Figure pat00027
는 코리올리 힘,
Figure pat00028
는 중력,
Figure pat00029
는 스프링힘,
Figure pat00030
및
Figure pat00031
는 선형마찰모델)
인 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 중력보상장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller derives the actual torque value and the reference torque value using the robot model,
In the robot model,
Figure pat00023

Figure pat00024

(only,
Figure pat00025
The motor inertia,
Figure pat00026
In addition,
Figure pat00027
The Coriolis force,
Figure pat00028
Gravity,
Figure pat00029
Spring force,
Figure pat00030
And
Figure pat00031
A linear friction model)
And the gravity compensation device of the industrial robot. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 실제토크값 및 상기 기준토크값의 토크차이값에 따른 압력추정값을 연산하는 연산부;
연산된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 판단부를 포함하되,
상기 압력추정값이 정상압력범위를 초과하면, 상기 어퍼구동부를 정지시키는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 중력보상장치.The apparatus of claim 1,
A calculation unit for calculating a pressure estimation value according to the actual torque value and the torque difference value of the reference torque value;
And a determination unit for determining whether the calculated pressure estimation value exceeds a preset normal pressure range,
And stops the upper driving unit when the pressure estimated value exceeds the normal pressure range. 산업용 로봇의 어퍼구동부에 대한 기준토크값을 설정하는 단계;
상기 어퍼구동부의 평시 운전 조건에 따른 실제토크값을 도출하는 단계;
설정된 기준토크값과 상기 실제토크값을 연산하여 토크차이값에 따른 압력추정값을 도출하는 단계;
도출된 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하는지 판단하는 단계; 및
상기 압력추정값이 기설정된 정상압력범위를 초과하면, 상기 어퍼구동부의 작동을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 중력보상방법.Setting a reference torque value for an upper drive part of the industrial robot;
Deriving an actual torque value according to a normal operating condition of the upper driving portion;
Calculating a reference torque value and the actual torque value to derive a pressure estimation value according to the torque difference value;
Determining whether the derived pressure estimate value exceeds a preset normal pressure range; And
And stopping the operation of the upper driving unit when the pressure estimation value exceeds a preset normal pressure range.
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