KR0160664B1 - 다중 로보트를 이용한 그리퍼 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 주로보트 및 그리퍼의 동작제어를 위한 소정의 제어명령신호를 송출하는 주제어부와, 상기 주제어부로부터의 제어 명령 신호를 받아 목표지점의 위치를 제어하는 위치제어부를 구비하는 로보트의 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 상기 주제어부가 주로보트 제어와 그리퍼 제어를 독립적인 2개의 일로 지정하여 상호 스위칭 시켜가며 주로보트와 그리퍼를 각각 독립적으로 제어하도록 구성되어 있다.

따라서, 그리퍼 자체만의 포인트 티칭이 가능하며, 이에 의해 그리퍼의 정밀 위치 제어가 가능할 뿐만 아니라. 주로보트나 그리퍼에 이상 동작 혹은 에러가 발생되었을 시 상호 영향을 받지 않아 유지보수가 용이하고, 그에 따른 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

Description

다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템

제1도는 종래 로보트 제어방식에 의한 그리퍼 제어 시스템 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템의 개략적인 시스템 구성도.

제3도는 라운드 로빈 스케줄링 방식에 의한 일(task)의 스위칭 관계를 설명하는 설명도.

제4도는 본 발명에 따른 로보트 제어 시스템에 있어서, 다중 로보트 제어시의 로보트 간의 정보 교환 매커니즘을 보여주는 시스템 흐름도.

제5도는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 그리퍼를 독립적으로 제어하는 관계를 나타내 보인 시스템 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

35 : 로보트No.1실행 36 : 인터럽트 응답/서비스 및 스위칭

37 : 로보트No.2실행

본 발명은 전자부품이나 반도체 웨이퍼(wafer)등을 이송하는 모빌 로보트(mobile robot)에 있어서 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어에 관한 것으로서, 특히 멀티 태스킹(multi-tasking)을 통한 다중 로보트 제어를 이용하여 주로보트와 주로보트의 단부에 설치된 그리퍼(gripper)를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 로보트 제어 시스템에 관한 것이다.

오늘날, 산업 현장에서 로보트에 의한 제품의 조립 및 제작이 점차 증가되어가는 추세와 함께, 로보트를 제어하는 시스템에 있어서도 점차 그 기능이 다양화 및 고도화되어 가고 있는 실정이다. 이러한 현상은 멀티 태스킹을 통한 다중 로보트 제어 시스템을 요구하게 되었고, 그와 같은 요구에 부응하여 고성능 마이크로프로세서(microprocessor)를 이용하여 하나의 제어 시스템으로 여러 대의 로보트를 동시에 제어하는 다중 로보트 제어 시스템이 등장하게 되었다.

제1도는 종래의 로보트 제어방식에 의한 그리퍼 제어방식을 개략적으로 나타내 보인 시스템 구성도이다.

이를 참조하면, 종래의 로보트 제어 시스템은 주제어부(10)로부터 송출된 소정의 동작제어 명령신호가 DPRAM(Dual Port Random Access Memory)통신(11)을 거쳐 위치제어부(12)로 전달된다. 그리고, 그와 같은 동작제어 명령신호는 주로보트제어+그리퍼제어(13)를 하나의 단일 태스크(task) 내에서 동시에 실행하며, 그에 따라 해당 모니터(14)를 제어하게 된다. 여기서, 상기 주로보트제어+그리퍼제어(13)는 주로보트의 제어와 구분없이 그리퍼를 동시에 제어하도록 구성되어 있음을 의미한다. 따라서, 그리퍼를 제어하고자 할 때는 주로보트를 정지상태로 유지하면서 그리퍼를 제어함으로써, 결국 그리퍼 자체만을 제어할 경우 문제가 야기될 수 있다.

또한, 종래의 그와 같은 그리퍼제어 시스템에 있어서 그리퍼 제어는 보통 다관절 로보트 제어의 일부분으로서 대상 물체를 픽업하고자 할 때, 로보트를 소정의 목표 지점에 이동시킨 뒤, 그리퍼 제어를 위한 특정치만큼 움직이는 변위량을 위치제어부(12)에 보내어 그리퍼를 단지 오픈/클로스(open/close)하도록 되어 있다. 이것은 그리퍼 제어에 해당하는 축의 데이터만 위치제어부에 전달하여 제어하고, 그리퍼를 제외한 다른 모든 축들은 정지하도록 제어함을 의미한다. 따라서, 로보트에 의해 주몸체부와 그리퍼를 동시에 제어함에 있어서 상당한 어려움이 따르게 된다.

이와 같이 종래의 로보트 제어 시스템은 오로지 정해진 위치의 변위량만으로 위치제어를 하도록 되어 있어 작업자의 임의대로 그리퍼의 위치제어를 할 수 없는 문제점이 있다. 만일, 작업자가 원하는 위치로 그리퍼를 제어하고자 할 경우, 소망하는 포인트를 지정하기 위해서는 시스템의 내부적인 데이터의 변경조정이 불가피하게 된다. 그런데, 데이터를 변경조정할 경우 다양한 형태의 물체를 픽업하기가 곤란해지고, 대상물이 교체될 때마다 시스템 내부적으로 그리퍼의 위치제어 데이터를 수정하여야 한다. 따라서, 그리퍼를 독립적으로 포인트 티칭(point teaching)하기가 어려울 뿐만 아니라, 그와 같이 그리퍼를 독립적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있지 않아 그리퍼에 이상이 있을 경우 로보트 시스템 전체에 영향을 미치게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 창출된 것으로서, 수직 및 수평 다관절 로보트의 주로보트와 그리퍼의 제어를 멀티태스킹을 통하여 각각 독립적으로 수행할 수 있는 로보트 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로보트 제어 시스템은, 주로보트 및 그리퍼의 동작제어를 위한 소정의 동작제어 명령신호를 송출하는 주제어부와, 상기 주제어부로부터의 동작제어 명령신호를 받아 목표지점의 위치를 제어하는 위치제어부를 구비하는 로보트의 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 상기 주제어부가 주로보트 제어와 그리퍼 제어를 독립적인 2개의 일(task)로 지정하여 상호 스위칭(switching)시켜가며 주로보트와 그리퍼를 각각 독립적으로 제어하도록 구성되어 있는 점에 그 특징이 있다.

이와 같이 주로보트와 그리퍼 제어를 각각 독립적으로 수행할 수 있도록 구성되어 있으므로 그리퍼 자체만의 포인트 티칭이 가능하며, 이에 의해 그리퍼의 정밀 위치 제어가 가능할 뿐만 아니라, 주로보트나 그리퍼에 이상 동작 혹은 에러(error)가 발생되었을 시 상호 영향을 받지 않아 유지보수가 용이하고, 그에 따라 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템의 개략적인 시스템 구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템은 주로보트 및 그리퍼의 동작 제어를 위한 소정의 제어 명령신호를 송출하는 주제어부(20)가 마련된다. 여기서, 이 주제어부(20)는 소정의 제어 명령 신호를 송출할 뿐만 아니라 라운드 로빈 방식(round robin method: 소정의 일(task)을 일정한 순서에 따라 돌아가면서 반복적으로 수행하는 방식/제3도 참조)에 의해 주로보트 및 그리퍼의 일(task)을 각각 독립적으로 제어하기 위한 작업 계획(job scheduling)을 수립(21)하게 된다. 그리고, 그 수립된 작업 계획에 따라 주로보트(로보트No.1:22)와 그리퍼(로보트No.2:23)에는 각각의 일(task)이 부여된다. 여기서, 본 도면에서는 로보트No.1(22)과 로보트No.2(23)의 2대의 로보트가 적용된 예를 제시하고 있으나, 상황에 따라서는 그 이상의 로보트가 시스템에 적용될 수도 있다.

한편, 상기 주로보트(22)와 그리퍼(23)에는 주로보트(22)와 그리퍼(23)의 동작과 관련하여 목표지점의 위치를 제어하는 위치제어부(26, 27)가 설치되며, 이들은 각각 주제어부(20)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 위치제어부(26, 27)는 각각 DPRAM통신(24, 25)을 통해 주제이부(20)와 정보를 교환하게 된다. 또한, 상기 주로보트(22)와 그리퍼(23)간에는 상호 내부 통신이 이루어지도록 내부통신용 메시지 버퍼(message buffer:미도시)가 마련된다. 또한 상기 위치제어부(26, 27)에는 주제어부(20)로부터의 동작 제어 신호를 받아 모터(30, 31)가 작동하도록 신호변환 및 릴레이작동을 하는 서보 드라이브(servo drive: 28, 29)가 설치된다.

그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템의 작동 및 그 운용에 관해 제2, 3, 4, 5도를 참조하면서 설명해 보기로 한다.

본 발명의 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템은 주로보트의 제어와 별도로 멀티-태스킹을 통하여 그리퍼를 제어하는 즉, 그리퍼 자체를 하나의 1축 로보트로 분리하여 제어한다. 따라서, 주로보트와 그리퍼는 내부 통신을 통하여 동기를 맞추도록 구성되어 있으며, 각 로보트는 멀티-태스킹 제어를 통해 동시에 제어된다.

제4도는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 다중 로보트 제어 시의 로보트 간의 정보 교환 매커니즘을 보여주는 시스템 흐름도이다.

이를 참조하면, 주제어부인 O/S(operating system)부(40)에서는 동일한 시간 간격 즉, 매 8msec 간격으로 일(task) 전환을 하여 16msec 마다 상기 제2도에서의 위치제어부(26, 27)에 위치변위량 데이터를 전달하며, 이에 따라 2개의 로보트는 동시에 제어된다. 이때, 상기 O/S부(40)는 주로보트 제어와 그리퍼 제어를 2개의 일(task)로 지정하여 라운드 로빈 방식으로 2개의 일을 스위칭(switching)시켜가며 일정 시간 간격으로 위치제어부와 통신을 하여 주로보트와 그리퍼를 각각 독립적으로 제어하게 된다. 즉, 상기 O/S부(40)의 작업계획수립(41)에 따라 도시된 것과 같이 로보트No.1과 로보트No.2는 각각 독립적인 제어루트에 의해 설정된 일을 수행하는 단계(42, 43)를 거치게 된다. 그런 후, 로보트 상호 간의 정보 교환을 요구하는 판단 단계(44, 45)로 진행되며, 이 단계에서 No이면 각 로보트의 수행단계(42, 43)로 다시 피드백(feedback)되고, Yes이면 순행 방향으로 진행하여 공유메모리 액세스(access)단계(46, 47) 및 정보 처리 단계(48, 49)를 거치게 된다. 그런 다음 최종적으로 타이머로부터의 인터럽트(interrupt) 발생여부를 판단하는 단계(50, 51)에 도달하게 된다. 이 단계(50, 51)에서 로보트No.1(혹은 로보트No.2)의 판단 결과가 No이면, 즉 인터럽트 발생이 없으면 제어명령은 로보트No.1(또는 로보트No.2)의 수행단계(42)(혹은 43)로 피드백되고, Yes이면 O/S부(40)로 피드백되어 시스템은 반복하여 운용된다.

여기서, 상기 라운드 로빈 방식에 의한 일(task)의 전환 관계에 대해 제3도를 참조하면서 조금 더 상세히 설명해 보기로 한다.

제3도는 라운드 로빈 스케줄링 방식에 의한 일(task)의 스위칭 관계를 설명하는 설명도이다.

이를 참조하면, O/S부(40: 제4도 참조)의 작업 스케줄링에 의해 최초에 주로보트인 로보트No.1의 실행(35)이 소정 시간 동안 지속되면, 시스템 내에 별도로 마련된 타이머(미도시)로부터 일의 전환을 위한 소정의 인터럽트가 발생한다. 그러면, 상기 O/S부(40)의 커널(Kernel)에서 그 인터럽트에 대한 응답 및 일 전환과 관련된 소정의 서비스를 함과 동시에 콘택스트(context) 스위치 전환(36)을 하며, 이에 따라 그리퍼인 로보트No.2의 실행(37)이 곧 바로 이어진다. 로보트No.2의 실행(37)이 소정 시간 동안 지속되면, 상기 타이머로부터 다시 소정의 인터럽트가 발생하고, 그에 따라 다시 O/S부(40)의 커널에서는 그 인터럽트에 대한 응답 및 일 전환과 관련된 소정의 서비스를 함과 동시에 콘택스트 스위치 전환(36)을 한다. 그리고 그에 따라 다시 로보트No.1의 실행(35)이 이어진다. 이와 같이 라운드 로빈 방식은 로보트No.1과 로보트No.2의 실행(35, 37)이 일정한 시간 간격으로 반복적으로 교체 실행되는 시스템으로 되어 있다.

한편, 제5도는 본 발명에 따른 다중 로보트 제어를 이용한 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 그리퍼를 독립적으로 제어하는 관계를 나타내 보인 시스템 흐름도이다.

이를 참조하면, 처음에 O/S부(60)의 커널에서는 타이머로부터 발생된 일의 전환을 위한 인터럽트에 대응하여 인터럽트 전송(61) 및 인터럽트 서비스(62)를 거쳐 콘택스트 스위치 전환(63)을 하게 된다. 그러면, 라운드 로빈 방식에 의한 작업계획(job scheduling: 64)에 따라 다음 단계인 판단단계(65), 즉 현재 실행중인 일(task)이 로보트No.1에 의한 것인가를 판단하게 된다. 물론, 이와 같은 판단은 상기 O/S부(60)에서 하게 된다. 판단의 결과 응답이 Yes이면(No인 경우는 로보트No.2에서 로보트No.1으로 태스크 전환이 일어나며, 나머지 시스템 진행은 Yes인 경우와 동일하므로 Yes인 경우만 설명하기로 함) 로보트No.1(주로보트)에서 로보트No.2(그리퍼)로 태스크 전환(66)이 일어나며, 그에 따라 로보트No.2가 제어되어 소정의 태스크 수행(67)으로 이어진다. 이와 같이 로보트No.2 즉 그리퍼가 소정의 태스크를 수행함에 따라 그리퍼의 운동에 의한 위치 이동에 따라 위치 변위량이 생성(68)되고, 이것은 데이터화되어 DPRAM통신(69)을 통해 JPC(Joint Position Controller: 70)에 전달된다. 그러면, JPC(70)에서는 소정의 제어시그널을 타이머로 송신하고, 이 제어 시그널을 수신한 타이머는 태스크 전환을 위한 소정의 인터럽트를 발생시키게 된다. 그와 같은 인터럽트 발생에 대한 판단(71)은 상기 O/S부(60)에서 하며, 판단의 결과 응답이 Yes이면 시스템의 진행은 최초의 O/S부(60)로 피드백되고, No이면 로보트No.2의 태스크 수행단계(67)로 피드백되어 시스템의 진행순서에 따라 그리퍼 제어 시스템은 반복하여 진행된다. 이에 따라 그리퍼는 주로보트와는 별개로 하나의 독립된 로보트로서 제어되는 것이다. 이와같은 일련의 과정에서 주로보트에 어떤 에러(error)가 발생해도, 그리퍼는 독립적인 제어 루트를 가지고 있으므로 아무런 영향을 받음없이 태스크 수행을 지속할 수 있으며, 반대로 그리퍼에 어떤 에러가 발생할 경우에도 주로보트에 아무런 영향을 주지 않게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 로보트 제어 시스템은 주로보트와 그리퍼 제어를 각각 독립적으로 수행할 수 있도록 구성되어 있으므로 그리퍼 자체만의 포인트 티칭이 가능하며, 이에 의해 그리퍼의 정밀 위치 제어가 가능할 뿐만 아니라. 주로보트나 그리퍼에 이상 동작 혹은 에러가 발생되었을 시 상호 영향을 받지 않아 유지보수가 용이하고, 그에 따른 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 주로보트 및 그리퍼의 동작제어를 위한 소정의 제어명령신호를 송출하는 주제어부와, 상기 주제어부로부터의 제어명령신호를 받아 목표지점의 위치를 제어하는 위치제어부를 구비하는 로보트의 그리퍼 제어 시스템에 있어서, 상기 주제어부가 주로보트 제어와 그리퍼 제어를 독립적인 2개의 일로 지정하여 상호 스위칭 시켜가며 주로보트와 그리퍼를 각각 독립적으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다중 로보트를 이용한 그리퍼 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 주로보트와 그리퍼는 라운드 로빈 방식에 의해 소정 시간 간격으로 번갈아 가며 태스크 실행을 하도록 된 것을 특징으로 하는 다중 로보트를 이용한 그리퍼 제어 시스템.