KR0155913B1 - 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아아크(ARC) 용접할 때의 로봇제어 방법에 관한 것이며, 특히 용접면을 넓게하기 위한 위빙(Weaving)기능을 갖는 로봇제어 방법에 관한 것이다. 로봇을 이용한 용접시 위빙 평면을 찾아내고 두 개의 위치 매트릭스 M1과 M2를 이용하여 위빙기능을 수행하는 로봇제어 방법은, 로봇의 현재 위치 M1과 로봇이 이동해야하는 목표위치 M2를 이용하여 위빙 평면에 대한 정보인 노멀 벡터 wn, 슬라이딩 벡터 ws, 어프로취 벡터 wa를 구하는 단계; 상기 wn, ws, wa에서 위빙 주기마다 필요한 각 벡터방향의 거리를 산출하는 단계; 상기 로봇의 오버라이드_스피드의 변화에 대하여 새로운 위빙 데이타를 산출하고 위빙주파수 변동을 방지하는 단계; 상기 로봇의 이동할 위치와 관절의 각도를 구하여 로봇을 이동시키는 단계; 및 상기 로봇이 목표 위치에 도달하였는지 검사하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법은 위빙평면상의 벡터 wa에 토오치의 각도에 따라 HEIGHT에 대한 보상을 하고 오버라이드_스피드 변화에도 위빙주파수를 일정하게 유지함으로써 보다 정확한 위빙제어를 하는 기능을 제공한다.
Description
제1도는 일반적인 아아크 용접 로봇제어기의 구성을 보이는 블록도이다.
제2a도는 로봇제어기에 의한 아아크 용접을 보이는 측면도이다.
제2b도는 위빙용접하고자 하는 모재의 단면도이다.
제2c도는 위빙용접하고자 하는 모재의 평면도이다.
제3도는 HEIGHT와 AMPLITUDE를 변수로한 위빙데이타의 정의를 도시한 것이다.
제4도는 종래의 기술에 의한 용접토오치의 위빙벡터를 도시한 측면도이다.
제5도는 본 발명에 따른 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제6도는 본 발명에 따른 용접토오치의 위빙벡터를 도시한 측면도이다.
본 발명은 아아크(ARC) 용접할 때의 로봇제어 방법에 관한 것이며, 특히 용접면을 넓게 하기 위한 위빙(Weaving)기능을 갖는 로봇제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇을 사용하여 아아크(ARC) 용접할 때의 기능으로서 두꺼운 모재를 용접으로 붙이는 경우 용접면을 넓게 하기 위하여 용접평면의 대각선 방향으로 톱니모양의 동작 즉 위빙을 한다.
이때, 종래의 로봇제어기술은 위빙평면상의 어프로취(Approach)벡터가 용접토오치 방향을 향하게 되기 때문에 용접 토오치의 각도에 따라 높이에 대한 보상이 틀려진다.
또한, 오버라이드 속도(Override_Speed)의 변화에 따라 주파수가 달라지게 됨으로 실제로 원하는 위빙 주파수만큼의 위빙이 되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서 토오치방향이 변동해도 위빙평면상의 어프로취 벡터가 위빙평면에 수직이되고 오버라이드_스피드가 바뀌더라도 위빙주파수가 변동하지 않고 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇을 이용한 용접시 위빙 평면을 찾아내고 두 개의 위치 매트릭스 M1과 M2를 이용하여 위빙기능을 수행하는 로봇제어 방법은, 상기 로봇의 현재 위치 M1과 로봇이 이동해야하는 목표위치 M2를 이용하여 위빙 평면에 대한 정보인 노멀(normal) 벡터 wn, 슬라이딩(Sliding) 벡터 ws, 어프로취(approach) 벡터 wa를 구하는 단계;
상기 위빙 평면에 대한 정보 wn, ws, wa에서 위빙 주기마다 필요한 각 벡터방향의 거리를 산출하는 단계;
상기 로봇의 오버라이드_스피드(override_speed)의 변화에 대하여 새로운 위빙 데이타를 산출하고 위빙주파수 변동을 방지하는 단계;
상기 로봇의 이동할 위치와 관절의 각도를 구하여 로봇을 이동시키는 단계; 및
상기 로봇이 목표 위치에 도달하였는지 검사하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 종래의 아아크 용접시 위빙기능을 갖는 로봇제어기의 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 일반적인 아아크 용접 로봇제어기의 구성을 보이는 블록도이다.
제1도에 도시된 로봇제어기의 장치는 교시상자기(100), 주제어기(110), 위치제어기(120), 인버터(130), 용접기 인터페이스(140), 용접기(150), 로봇(160), 토오치(170)를 포함한다.
제1도의 구성에 의한 동작을 살펴보면 교시상자기(100)에 용접명령 데이타를 입력하면 교시상자기(100)에서 주제어기(110)로 용접명령 데이타가 출력된다.
용접명령 데이터에 의해 위치제어기(120)를 주제어기(110)의 제어하에 위치데이터를 산출하여 인버터(130)로 출력한다.
인버터(130)는 위치데이터를 유입하여 삼상 모터구동 시그날로 변환하여 로봇(160)의 위치이동을 제어한다.
또한, 주제어기(110)는 용접기 인터페이스(140)를 통하여 용접기(150)를 제어하여 토오치(170)에서 아아크용접을 할 수 있도록 한다.
제2a도는 로봇제어기에 의한 아아크 용접을 보이는 측면도이다.
참조 번호 200은 용접 토우치, 202는 용접하고자 하는 모재를 나타낸다.
제2b도는 위빙용접을 위한 모재의 단면도이다.
참조번호 204는 용접하고자하는 한쪽 모재이고, 206은 용접하고자하는 다른쪽 모재이다.
제2c도는 위빙용접을 위한 모재의 평면도이다.
참조번호 204는 용접하고자하는 한쪽 모재이고, 206은 용접하고자하는 다른쪽 모재이다.
로봇제어 방법에 있어서 먼저 위빙을 하기위하여 사용자가 설정해야 하는 변수는 다음과 같다.
SPEED : 직선 동작시 이동속도
FREQUENCY : 위빙 주파수 (㎐)
AMPLITUDE : 위빙 폭 (㎜)
HEIGHT : 위빙 끝단(1/4주기, 3/4주기)에서의 높이 (㎜)
M1 : 로봇의 현재 위치에 대한 Transfor matrix(트랜스포매트릭스)
M2 : 로봇의 목표 위치에 대한 Transfor matrix(트랜스포매트릭스)
M1으로 표현되는 트랜스포 매트릭스의 구조는 표1과 같다.
M2로 표현되는 트랜스포 매트릭스의 구조는 표2와 같다.
여기서, n으로 표현되는 벡터를 노멀(normal) 벡터, s로 표현되는 벡터를 슬라이딩(sliding) 벡터, a로 표현되는 벡터를 어프로취(approach), p로 표시되는 벡터를 포지션(position) 벡터로 칭한다.
wn : 위빙 평면상의 노멀 벡터
ws : 위빙 평면상의 슬라이딩 벡터
wa : 위빙 평면상의 어프로취 벡터
wn, ws, wn은 상기 벡터 표2와 같다.
오버라이드_스피드(override_speed) : 로봇의 이동중 속도를 조정하기 위한 변수로 백분률로 표시된다.
ε : 허용오차 한계값
제3도는 상기 HEIGHT와 AMPLITUDE를 변수로한 위빙데이타의 정의를 도시한 것이다.
제3도에서 a)는 위빙의 최저 위치와 최고단 위치의 위빙주기를 나타낸것이다. (x축 : 시간, y축 : 높이)
b)는 위빙시 위빙주기의 폭를 나타낸 것이다. (x축 : 시간, y축 : 거리)
종래의 위빙 기능을 갖는 로봇제어 방법을 단계별로 살펴보면, 제101 내지 105단계는 먼저 로봇의 현재 위치 M1과 로봇이 이동해야 하는 목표위치 M2를 이용하여 위빙 평면에 대한 정보 wn, ws, wa를 구하는 단계이다.
제101단계는 M2의 p 벡터에서 M1의 p 벡터를 빼서 wn을 구한다.
제102단계는 wn의 단위 벡터를 구한다.
제103단계는 M1의 어프로취 벡터 a를 wa 벡터로 사용한다.
제104단계는 wa 벡터와 wn 벡터의 외적(cross production)으로 ws 벡터를 구한다.
제105단계는 wa 벡터의 단위 벡터를 구하고 111단계로 진행한다.
제111 내지 115단계는 제101 내지 104단계에서 구한 위빙평면에 대한 정보 wn, ws, wa에 위빙주기마다 필요한 각 벡터방향의 거리를 구한다.
제111단계는 직선동작시의 이동속도인 SPEED변수를 위빙 주파수인 FREQUENCY로 나누어서 위빙주기 동안의 이동속도(weaving_speed)를 구한다.
위빙주기 동안의 이동속도 = 직선이동시의 동작속도 / 위빙 주파수
제112단계는 위빙주기 동안의 이동속도의 1/4 주기동안의 이동속도를 구한다.
제113단계는 직선동작시의 이동속도에서 단위시간(로봇의 제어시간 수십 msec)마다의 이동거리인 unit_speed를 구한다.
제114단계는 1/4 주기동안의 이동속도를 unit_speed로 나누어 1/4 주기동안의 로봇의 제어주기 횟수를 구한다.
제115단계는 위빙 폭인 AMPLITUDE와 위빙 끝단 (1/4주기, 3/4주기)에서의 높이(mm)인 HEIGHT를 1/4 주기 동안의 로봇의 제어시간으로 나누어서 위빙평면상에서의 ws, wa 벡터방향으로의 거리를 구한다.
제116단계는 상기 제114 및 115단계에서 산출한 위빙주기 동안의 이동속도, unit_amplitude, unit_height를 각각 wn, ws, wa에 곱하여 위빙평면상에서의 이동거리를 구하고 제121단계로 진행한다.
제121 내지 124단계는 목표위치인 M2에 도착할 때까지 다음의 기능을 반복하여 실행하는 단계이다.
제121단계는 위빙평면에서의 각방향별 이동량에 override_speed를 곱하여 현재의 위치 이동량을 산출한다.
제122단계는 로봇의 현재위치 M1의 p 벡터에 new_wn, new_ws를 더하고, new_wa를 빼서 이동해야할 위치를 산출한다.
제123단계는 M1의 inverse kimenatic (역기구학)을 산출하여 각관절의 각도로 환산한다.
제124단계는 제123단계에서 산출된 값을 위치제어기로 보내어 로봇을 이동시킨다.
제125단계는 M1의 p 벡터와 M2의 p 벡터의 차이가 허용오차 한계값(ε)보다 작은지 판단하여 위빙을 종료한다.
제4도는 종래의 기술에 의한 용접토오치의 위빙벡터를 도시한 측면도이다. 참조번호 400은 용접토오치이고, 402는 용접하고자 하는 모재를 나타낸다.
제5도는 본 발명에 따른 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법을 도시한 흐름도이다.
제5도 흐름도의 동작을 살펴 보면, 제501 내지 505단계는 위치 매트릭스 M1, M2에서 wn, ws, wa 벡터를 구하는 단계이다.
제501단계는 M2의 벡터에서 M1의 p 벡터를 감하여 wn을 구한다.
제502단계는 wn의 단위 벡터를 구한다.
제503단계는 M1의 어프로취 벡터 a를 wa 벡터로 사용한다.
제504단계는 wa 벡터와 wn 벡터의 외적(cross production)으로 ws 벡터를 구한다.
제505단계는 ws 벡터의 단위 벡터를 구하고 제511단계로 진행한다.
제511 내지 516단계는 제501 내지 504단계에서 구한 위빙평면에 대한 정보 wn, ws, wa에서 위빙주기마다 필요한 각 벡터방향의 거리를 산출하는 단계이다.
제511단계는 직선동작시의 이동속도인 SPEED변수를 위빙 주파수인 FREQUENCY로 나누어서 위빙주기 동안의 이동속도(weaving_speed)를 구한다.
위빙주기 동안의 이동속도 = 직선이동시의 동작속도 / 위빙 주파수
제512단계는 위빙주기 동안의 이동속도의 1/4 주기동안의 이동속도를 구한다.
제513단계는 직선동작시의 이동속도에서 단위시간 (로봇의 제어시간 : 수십 msec)마다의 이동거리인 unit_speed를 구한다.
제514단계는 1/4 주기동안의 이동속도를 unit_speed로 나누어 1/4주기동안의 로봇의 제어주기 횟수를 구한다.
제515단계는 위빙 폭인 AMPLITUDE와 위빙 끝단 (1/4주기, 3/4주기)에서의 높이(mm)인 HIGHT를 1/4 주기 동안의 로봇의 제어시간으로 나누어서 위빙평면상에서의 ws, wa 벡터방향으로의 거리를 구한다.
제516단계는 상기 제514 및 415단계에서 산출한 위빙주기 동안의 이동속도, unit_amplitude, unit_height를 각각 wn, ws, wa에 곱하여 위빙평면상에서의 이동거리를 구하고 제521단계로 진행한다.
제521단계는 로봇의 이동중 속도변화에 대하여 새로운 위빙데이타를 산출하고 위빙주파수를 막기 위한 단계이다.
위빙평면에서의 wn 벡터에 대한 이동량에 override_speed를 곱하여 현재의 위치 이동량을 산출하고, ws, wa는 그대로 사용하여 override_speed의 변화에 대하여 위빙 주파수에 대한 변동이 없도록한다.
제522단계 내지 524단계는 로봇의 이동할 위치와 관절의 각도를 구하여 로봇을 이동시키는 단계이다.
제522단계는 로봇의 현재위치 M1의 p 벡터에 new_wn, new_ws를 더하고, new_wa를 빼서 이동해야할 위치를 산출한다.
제523단계는 M1의 inverse kimenatic (역기구학)을 산출하여 각 관절의 각도로 환산한다.
제524단계는 523단계에서 산출된 값을 위치제어기로 보내어 로봇을 이동시킨다.
제525단계는 M1의 p 벡터와 M2와 p 벡터의 차이가 허용오차 한계값(ε)보다 작은지 판단하여 위빙을 종료한다.
제6도는 본 발명에 따른 용접토오치의 위빙벡터를 도시한 측면이다.
참조번호 600은 용접토오치를 나타내고, 602는 용접하고자 하는 모재를 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명에 다른 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법은 위빙평면상의 어프로취 벡터(wa)에 토오치의 각도에 따라 HEIGHT에 대한 보상을 하고 오버라이드-스피드 변화에도 위빙주파수를 일정하게 유지함으로써 보다 정확한 위빙제어를 하는 기능을 제공한다.
Claims (2)
- 로봇을 이용한 용접시 위빙 평면을 찾아내고 두 개의 위치 매트릭스 M1과 M2를 이용하여 위빙기능을 수행하는 로봇제어 방법에 있어서, 상기 로봇의 현재 위치 M1과 로봇이 이동해야하는 목표위치 M2를 이용하여 위빙 평면에 대한 정보인 노멀(normal) 벡터 wn, 슬라이딩(sliding) 벡터 ws, 어프로취(approach) 벡터 wa를 구하는 단계;상기 위빙 평면에 대한 정보 wn, ws, wa에서 위빙 주기마다 필요한 각 벡터방향의 거리를 산출하는 단계; 상기 로봇의 오버라이드_스피드(override_speed)의 변화에 대하여 새로운 위빙 데이타를 산출하고 위빙주파수 변동을 방지하는 단계;상기 로봇의 이동할 위치와 관절의 각도를 구하여 로봇을 이동시키는 단계;및 상기 로봇이 목표 위치에 도달하였는지 검사하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 위빙평면에서의 로봇의 위빙주파수 변동을 방지하는 단계는 위빙평면상에서의 노멀벡터에 대한 이동량에 오버라이드_스피드를 곱하여 현재의 위치 이동량을 구하고 ws, wa는 그대로 사용하여 오버라이드_스피드의 변화에 대하여 위빙 주파수에 대한 변동을 방지함을 특징으로 하는 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950037443A KR0155913B1 (ko) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950037443A KR0155913B1 (ko) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970020338A KR970020338A (ko) | 1997-05-28 |
| KR0155913B1 true KR0155913B1 (ko) | 1998-12-15 |
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ID=19431517
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950037443A KR0155913B1 (ko) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 위빙기능을 갖는 로봇제어 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0155913B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460727B1 (ko) * | 1997-05-31 | 2005-01-17 | 삼성중공업 주식회사 | 용접로봇의 위빙동작 구현방법 |
| WO2013065955A1 (ko) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 삼성중공업 주식회사 | 실시간 위빙 모션 제어 장치 및 그 방법 |
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1995
- 1995-10-26 KR KR1019950037443A patent/KR0155913B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460727B1 (ko) * | 1997-05-31 | 2005-01-17 | 삼성중공업 주식회사 | 용접로봇의 위빙동작 구현방법 |
| WO2013065955A1 (ko) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 삼성중공업 주식회사 | 실시간 위빙 모션 제어 장치 및 그 방법 |
| US9302390B2 (en) | 2011-11-02 | 2016-04-05 | Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. | Device and method for controlling weaving motion in real time |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970020338A (ko) | 1997-05-28 |
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