KR0160997B1 - 로보트위치제어장치에서의 써보의 웜업드리프트 보상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로보트의 초기구동시 발생되는 써보(Servo:써보모터의 제어기능 수행)의 웜-업 드리프트(Warm-up drift)를 보상함으로써 로보트의 정상동작시까지의 도달시간을 대폭적으로 단축시켜서 작업효율을 향상시킬 수 있는 써보의 웜업 드리프트 보상방법에 관한 것으로써, 적분제한기의 값을 매우 큰 값으로 설정하고 드리프트 보상값을 초기화하는 제1스텝과, 써보모터의 파워온 이후 최초 정지시 드리프트보상값을 설정하고, 적분제한기의 값을 작은 값으로 변경설정하는 제2스텝과, 써보모터의 이동후 정지시마다 현재위치값을 판별하여 사용자가 원하는 위치와의 차이값(현재오차)을 계산하는 제3스텝과, 상기 계산된 현재오차와 설정된 허용오차와의 비교결과에 따라 드리프트 보상값을 재설정하고 이 재설정된 드리프트보상값에 의거하여 써보모터의 드리프트 보상 동작을 반복수행하는 제4스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

로보트위치제어장치에서의 써보의 웜업드리프트 보상방법

제1도는 종래의 로보트 위치제어장치의 개략적인 블록도.

제2도는 제1도에 의한 초기위치 오차 그래프.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 로보트 위치제어장치의 개략적인 블록도.

제4도는 제3도에 도시한 로보트위치제어장치에 의한 초기위치오차 그래프.

제5도는 본 발명에 의한 로보트위치제어장치의 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 비례미분제어기 3 : 아날로그 써보

3a : 비례적분기 3b : 드라이버회로

3c : 써보증폭기 4 : 적분기

15 : 적분제어기 16 : 적분제한기

18 : 레지스터 20 : 아날로그 써보

20a : 비례적분제어기 20b : 구동회로

20c : 써보앰프

본 발명은 로보트 위치제어장치에 있어서의 로보트의 초기 구동시 발생되는 써보(Servo: 써보모터의 제어기능수행)의 웜-업 드리프트(Warm-wudrift)를 보상함으로써 작업효율을 향상시킬 수 있는 로보트위치제어장치에 있어서의 써보의 웜업 드리프트 보상방법에 관한 것이다.

종래의 로보트 위치제어장치로써는 제1도에 도시한 것이 있다.

제1도에 도시한 바와같은 아날로그써보를 사용하는 로보트의 위치제어시스템은 외부로부터 위치지령값이 제1의 합산기(G1)에 인가되면 이를 써보모터의 구동제어에 적합한 값으로 변환시키는 비례미분제어기(1)에 의해 비례미분제어하여 제2의 합산기(G2)에 인가한다.

이에따라, 상기 제2의 합산기(G2)에는 써보모터(M)의 현재 속도에 해당되는 속도피이드백 신호가 입력되므로 이 값이 비례미분제어기(1)로 부터의 출력되는 속도지령값과 합산되어 비례적분기(3a), 드라이버회로(3b), 써보증폭기(3c)로 구성된 아날로그써보(3)에 의해 비례적분된 후 그 값을 이용하여 써보모터(M)의 구동을 제어함과 동시에, 상기 속도피이드백신호는 적분기(4)에서 적분되어 위치피이드백 신호로 되어 제1의 합산기(G1)에 인가되어 제어기로부터 입력되는 위치지령신호와 상기 제1의 합산기(G1)에서 합산해서 비례미분제어기(1)에 출력하도록 구성되어 있다.

이때, 상기 제1의 합산기(G1)에는 써보모터(M)의 현재위치를 검출하는 도시하지 않는 엔코더, 리졸버등의 위치검출센서에 의한 검출값이 피드백 입력됨과 동시에 외부로부터 입력되는 위치지령값이 합산되어서 써보모터(M)의 현재위치가 에러라고 판정되면 그 발생된 위치에러값을 비례미분제어기(1)에 의해 비례미분제어한 후, 제2의 합산기(G2)에 비례미분된 값을 인가토록 되어 있는 것이다.

이와같은 로보트 위치제어시스템은 아날로그써보(3)의 내외부 온도변화에 따른 써보의 드리프트 변화가 발생되게 되므로, 드리프트 변화값을 보상해 주지 않으면 원하는 써보모터(M)의 위치와 실제의 써보모터(M)의 위치가 일치되지 않아 작업정밀도를 저하시키는 요인이 되었다. 심한 경우에는 제2도에 도시한 바와같이 온도변화에 따른 써보의 드리프트로 인해 위치제어시스템의 허용오차(ε)보다도 큰 오차가 발생될 수 있어 정밀한 위치제어를 위해서는 이 써보의 드리프트 변화를 반드시 보상해 주어야만 한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 로보트 위치제어장치에서 써보의 웜업-드리프트를 정확하게 보상해서 정상동작까지의 시간을 대폭적으로 단축시켜서 작업성을 향상시킬 수 있는 로보트위치제어 장치에서의 써보의 웜업드리프트 보상방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 로보트 위치제어장치에서의 써보의 웜업드리프트 보상방법은 적분제한기의 값을 매우 큰값으로 설정하고, 드리프트 보상값을 초기화하는 제1스텝과, 써보모터의 파워온 이후 최초 정지시 드리프트보상값을 설정하고, 적분제한기의 값을 작은값으로 변경설정하는 제2스텝과, 써보모터의 이동후, 정지시마다 현재위치값을 판별하여 사용자가 원하는 위치와의 차이값(현재오차)를 계산하는 제3스텝과, 상기 계산된 현재오차와 설정된 허용오차와의 비교결과에 따라 드리프트 보상값을 재설정하고, 이 재설정된 드리프트보상값에 의거하여 써보모터의 드리프트보상 방법을 반복수행하는 제4스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 로보트위치제어장치의 개략적인 블록도이고, 제4도는 제3도에 도시한 로보트위치제어장치에 의한 초기위치오차 그래프이고, 제5도는 본 발명에 의한 로보트위치제어장치의 동작순서를 도시한 플로우챠트이다. 제5도에 있어서, S는 스텝(step)을 표시한다.

제3도에 있어서, (G1)은 외부로부터 입력되는 위치명령신호와 모터(M)의 현재위치를 도시하지 않은 엔코더 또는 리졸버에 의해 검출해서 적분기(26)에서 적분한 모터의 현재위치에 대한 적분치, 즉 모터(M)의 현재위치 피드백신호를 합산하는 제1의 합산기이고, (10)은 상기 제1의 합산기(G1)에서 출력되는 모터(M)의 현재위치 피드백신호와 위치명령신호와의 차이신호에 대해 모터(M)의 위치를 정밀하게 제어하도록 하는 비례제어기이고, (13)은 상기 제1의 합산기(G1)에서 출력되는 차이신호에 대해 로보트의 모터(M)를 정밀하게 제어하도록 그 에러를 보상함과 동시에 감쇠시키는 미분제어기이고, (15)는 상기 합산기(G1)에서 출력되는 위치에러값이 제4도에 도시한 허용오차(ε)범위내에 있도록 연속적으로 모터(M)의 제어신호를 출력해서 위치에러값을 감소시키는 적분제어기이고, (16)은 상기 적분제어기(15)의 출력신호의 상한 및 하한값을 제한하는 적분제한기이다. 그리고, 도면에서 (18)은 상기 적분제한기(16)에서 출력되는 신호를 읽어들이고 있을때, 엔코더 또는 리졸버로부터 입력되는 모터(M)의 현재속도에 대한 속도피이드백신호 즉 모터(M)가 K번째 이동한 후 정지시의 신호가 입력되면 상기 적분제한기(16)의 출력신호 B(K)를 출력하는 레지스터이고, (G2)는 상기 비례제어기(10), 미분제어기(13) 및 적분제한기(16)의 출력신호를 받아서 속도명령제어신호를 출력하는 제2의 합산기이고, (G3)는 상기 제2의 합산기(G2)로부터 출력되는 속도명령신호, 엔코더 또는 리졸버로부터 출력되는 모터(M)의 현재속도에 대한 속도피이드백신호 및 모터(M)가 (K-1)번째 이동한 후, 그 위치에 대해 결정된 드리프트 보상값 V(K-1)(여기에서, V(0)=0으로 설정된다)을 합산하는 제3의 합산기이고, (20)은 종래예인 제1도에서 설명한 바와같이 아날로그 써보로써 이 아날로그써보(20)는 상기 제3의 합산기(G3)로부터 출력되는 속도명령신호를 비례적분제어하는 비례적분제어기(20a)와, 상기 비례적분제어기(20a)의 출력신호를 입력신호로 받아 모터(M)의 구동신호를 출력하는 구동회로(20b)와, 상기 구동회로(20b)의 출력신호를 증폭하는 써보증폭기(20c)로 구성되어 있다.

미설명부호 26은 엔코더 또는 리졸버로부터 출력되는 모터(M)의 속도를 적분해서 위치피이드백신호를 제1의 합산기(G1)에 출력하는 적분기이다.

이하, 이와같이 구성된 본 발명에 의한 로보트 위치제어장치에서의 써보의 웜업드리프트 보상방법에 관하여 제5도를 참조하면서 설명한다.

먼저, 스텝 S1에서 로보트(모터)의 위치제어를 제4도에 도시한 허용오차(ε)내 행해지도록 초기구동시에 발생될 수 있는 구동에러를 감안해서 적분제한기(16)의 상.하한치를 매우 큰 값으로 설정하고, 스텝S2로 나아가서 드리프트보상값을 영으로 설정한 상태에서 (V(0)←0)이동을 행하도록 하고, 스텝S3에서는 써보모터(M)의 파워 온 이후 최초 정지시의 드리프트 보상값을 B(1)값으로 설정하고 (V(1)←B(1)), 스텝S4에서는 적분제한기(16)의 값을 매우 작은 값으로 변경시킨다.

이후, 스텝S5에서는 써보모터(M)가 이동한 실제위치(현재위치)를 도시하지 않은 엔코더 또는 리졸버등의 위치 검출기에 의해 검출하여 적분기(26)에서 적분한 위치피이드백 신호를 제1의 합산기(G1)에 피드백 입력시켜서 외부에서 인가되는 위치지령값과 합산한다. 즉, 써보모터(M)의 위치에러발생 여부 판단의 기초데이타를 산출한다.

다음에, 스텝S6에서는 써보모터(M)의 현재위치값과 외부에서 인가되는 위치지령값 즉, 사용자가 원하는 위치(θα)와의 차이값인 현재의 모터(M)의 위치(θ)의 차이값(δ)(δ=│θα-θ│)을 계산하고, 스텝S7로 나아가서는 상기 스텝S6에서 계산된 써보모터(M)의 현재오차(δ)가 허용오차(ε)범위이내에 속하는지의 여부를 판별하여, 현재오차(δ)가 허용오차(ε)이내일 경우(yes일 경우)에는 스텝S8로 나아가서 적분제한기(16)의 출력신호 B(K)를 레지스터(18)에서 읽고 있다가 모터(M)가 K번째 이동한후 엔코더 또는 리졸버로부터 모터(M)의 속도피이드백 신호가 입력되면 상기 적분제한기(16)의 출력신호B(K)를 출력하여 이전의 트리프트보상값(현재 써보모터(M)의 위치가 K번째 이동시의 위치이면 k-1번째의 위치이동시의 드리프트보상값)을 가산하여 새로운 드리프트 보상값을 [V(k+1) ←V(k) + B(k+1) (k≥)]으로 재설정해서 드리프트보상값을 보상한후, 스텝S5로 피이드백하여 스텝S5 이하의 동작을 반복해서 행한다.

즉, 써보모터(M)의 이동시마다 원하는 위치와 현재의 실제위치를 비교하여 제4도에 도시한 허용오차(ε) 범위내에 있더라도 적분제한기(16)의 출력B(k)을 이전의 드리프트 보상값에 계속 가산하여 새로운 드리프트 보상데이타로 산출토록하는 것이다.

이와같이 써보의 웜업드리프트를 보상하면 허용오차(ε) 이내에서도 더이상은 에러가 발생치 않으므로 써보모터(M)의 구동 정밀도가 향상된다.

한편, 상기 스텝S7의 판별결과, 써보모터(M)의 현재오차(δ)가 허용오차(ε)범위를 벗어났을 경우(No일 경우)에는 구동 정밀도가 저하되어 로보트의 작업에 지대한 영향을 미칠 수 있으므로, 스텝S9로 나아가서 적분제한기(16)의 값을 매우 큰값으로 변경한 후, 스텝S10에서는 드리프트 보상값을 스텝S8에서와 같이 재설정한다.

다시말하면, 최초 설정된 드리프트 보상값에 써보모터(M)의 임의 횟수째(편의상 k번째라 칭함) 이동후 정지시의 적분제한기(16)의 출력(B(k))을 가산하는 방법으로 드리프트 보상값을 재 설정하는 것이다(V(k+1) ←V(k) + B(k+1) k≥1).

이후, 스텝S11에서는 적분제한기(16)의 값을 매우 작은 값으로 변경시킨 상태에서 상기 스텝S10에서 재설정된 드리프트 보상값을 보상하여 스텝S5로 돌아가서 스텝S5의 동작을 반복해서 행하면서 아날로그 써보의 드리프트 변화여부를 반복체크한다.

상술한 바와같이 본 발명에 의한 써보의 웜업-드리프트 보상방법에 의하면 써보모터의 원하는 위치와 실제 위치가 허용오차내에 있다 하더라도 써보모터의 이동 후 정지시 마다 드리프트 보상값을 재설정하기 때문에 써보에 대한 파워-온 이후 초기의 웜업-드리프트로 인한 효과가 종래의 방식과는 달리 별로 나타나지 않게 된다.

이는 써보가 계속 써보모터를 구동함에 따라 써보의 온도가 초기의 저온에서 점차 상승되어 고온이 되면 써보의 드리프트 효과가 점차 증대되지만, 본 발명은 위치오차가 허용오차 범위내에 있더라도 모터가 이동한 후, 매 정지시마다 드리프트 보상값을 재설정하기 때문에 써보의 드리프트 효과를 매 순간마다 보상하게 되므로 초기부터 오차의 변화가 매우 적은 일정한 값을 갖게되는 것이다. 또한, 변화가 거의 없는 오차는 써보가 정상상태의 온도에 도달하게 되면 오차의 값은 일정값으로 유지된다. 따라서, 써보모터의 초기구동시 부가적인 작업이 필요치 않게되어 로보트의 정상 동작시까지의 시간을 최소한으로 단축시킴으로써 작업 효율을 향상시키는 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 적분제한기의 값을 매우 큰값으로 설정하고, 드리프트 보상값을 초기화하는 제1스텝과, 써보모터의 파워 온 이후 최초 정지시 드리프트보상값을 설정하고, 적분제한기의 값을 작은 값으로 변경설정하는 제2스텝과, 써보모터의 이동 후 정지시마다 현재위치값을 판별하여 사용자가 원하는 위치와의 차이값(현재오차)을 계산하는 제3스텝과, 상기 계산된 현재오차와 설정된 허용오차와의 비교결과에 따라 드리프트 보상값을 각각 재설정하고, 이 재설정된 드리프트보상값에 의거하여 써보모터의 드리프트 보상 동작을 반복수행하는 제4스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 써보의 웜업 드리프트 보상방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 현재오차와 허용오차와의 비교결과, 현재오차가 허용오차 이내 범위에 있을 경우에는 적분제어기의 출력을 이전의 드리프트 보상값에 가산하여 새로운 드리프트 보상값으로 재 설정한 상태에서 써보모터의 드리프트 보상 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 써보의 웜업 드리프트 보상방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 현재오차와 허용오차와의 비교결과 현재오차가 허용오차 외의 범위에 있을 경우에는 적분제한기의 값을 매우 큰 값으로 변경설정하는 제1스텝과, 최초설정된 드리프트 보상값에 써보모터의 임의 횟수째 이동후 정지시의 적분제어기의 출력을 가산하여 드리프트 보상값을 재 설정하는 제2스텝과, 적분제한기의 값을 매우 작은 값으로 변경시킨 상태에서 상기 재설정된 드리프트보상값을 기준으로 아날로그 써보의 드리프트 변화여부를 반복해서 체크하는 제3스텝으로 이루어진 동작을 행하는것을 특징으로 하는 써보의 웜업 드리프트 보상방법.