KR0161009B1

KR0161009B1 - Method for robot calibration

Info

Publication number: KR0161009B1
Application number: KR1019920023709A
Authority: KR
Inventors: 김희진
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR940013740A

Abstract

본 발명은 2개이상의 연속적인 회전 관절을 갖는 로보트 켈리브레이숀 방법에 있어서, 로보트 아암수를 입력한 상태에서 상기 아암을 켈리브레이숀하는 포인트값을 설정하는 켈리브레이숀 포인트 설정스텝과, 상기 켈리브레이숀 포인트 설정 스텝에서 설정된 포인트값으로 복수개의 아암을 순차적으로 이동시키는 이동스텝과, 상기 이동 스텝에서 이동된 로보트 아암이 위치한 좌표값을 기입하는 기입스텝과, 상기 기입스텝에서 기입된 각각의 로보트아암의 좌표값을 독출하여 독출된 값의 편차를 구한후 이 편차가 허용치 이상인가를 판별하는 판별스텝과, 상기 판별스텝에서 편차가 허용치 이내일때 이값을 기준으로 하며 기구학적 파라미터를 보정하는 보정스텝으로 구성되어 단 1회의 측정으로도 정확한 위치 및 방향측정이 가능하므로 소요시간이 감소될뿐만 아니라, 상기 측정된 위치 및 방향에 대한 데이타를 이용하여 역기구학 해를 구하여 그때의 기구학적 파라메터를 콘트롤러에 전송해서 콘트롤러내의 미처 보정되지 않은 운동 파라메터를 대체하므로 켈리브레이숀이 간편해지고 자동화가 가능함에 따라 경제적인 비용이 절감된다는 뛰어난 효과가 있다.In the robot calibration method having two or more continuous rotation joints, the invention provides a calibration point setting step of setting a point value for calibrating the arm in a state where a robot arm number is input, and the Kelly A movement step of sequentially moving a plurality of arms to the point value set in the bracing point setting step, a writing step of writing coordinate values at which the robot arm moved in the moving step is located, and each robot written in the writing step A determination step of determining the deviation of the read value by reading the coordinate values of the arm, and determining whether the deviation is greater than or equal to the allowable value, and a correction step of correcting the kinematic parameters based on this value when the deviation is within the allowable value in the determination step. It is possible to measure the exact position and direction with just one measurement. In addition to the reduction, the calibration kinematics are simplified and automated by using the data on the measured position and direction to obtain inverse kinematic solutions and then transfer the kinematic parameters to the controller to replace the uncorrected motion parameters in the controller. There is an excellent effect that the economic cost is reduced as possible.

Description

Robot calibration method

제1도 및 제2도는 종래 로보트의 켈리브레이숀을 수행하는 장치를 나타낸 도면.1 and 2 show an apparatus for performing calibration of a conventional robot.

제3도는 본 발명에 따라 로보트의 켈리브레이숀을 수행하기 위한 장치의 예시도.3 is an illustration of an apparatus for performing calibration of a robot in accordance with the present invention.

제4도는 본 발명에 의한 로보트의 켈리브레이숀의 작동순서를 나타낸 플로우차트.4 is a flowchart showing the operation procedure of the calibration of the robot according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 로보트 22 : 고정대21: robot 22: fixture

23 : 지그 24 : 변위계23: jig 24: displacement meter

25 : 블록 26 : 시스템콘트롤러25: Block 26: System Controller

28 : 데이터 입력부28: data input unit

본 발명은 2개이상의 연속적인 회전관절을 갖는 로보트의 회전각도에 대한 켈리브레이숀(Calibration)이 자동적으로 간편하게 수행되어 무인화 및 시간절약이 가능토록 하는 로보트 켈리브레이숀 방법에 관한것이다.The present invention relates to a robot calibration method in which a calibration for a rotation angle of a robot having two or more consecutive rotational joints is automatically and conveniently performed to allow unmanned operation and time saving.

종래의 로보트 켈리브레이숀 장치는 제1도에 도시한 바와같이 구성되어, 로보트(1)의 고정대(2)상에 켈리브레이숀용 지그(3)를 설치하고, 상기 지그(3)상에 다이얼 게이지 등의 변위계(4)를 설치하여, 로보트(1)의 선단부에 상기 지그(3)와 짝을 이루는 블록(5)을 설치하여서 변위계(4)의 값이 미리 설정된 값이 되도록 로보트(1)를 이동시켜서 켈리브레이숀 하는 것이다.The conventional robot calibration device is constituted as shown in FIG. 1, and the calibration jig 3 is installed on the fixing table 2 of the robot 1, and the dial gauge is mounted on the jig 3. A displacement gauge 4 of the back is provided, and a block 5, which is mated with the jig 3, is provided at the tip of the robot 1 so that the robot 1 is set so that the value of the displacement gauge 4 becomes a preset value. It is moved and calibrated.

그러나, 상술한 종래의 로보트 켈리브레이숀 방법은, 대체로 변위계(4)의 갯수가 로보트의 축수와 동일하거나 그 이상이기 때문에 전체변위계를 모두 미리 설정된 값으로 맞추기가 상당히 어려우므로 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 켈리브레이숀이 진행되는 동안에 계속적으로 인력이 투입되어야 한다는 단점이 있었다.However, in the above-described conventional robot calibration method, since the number of displacement meters 4 is equal to or greater than the number of axes of the robot, it is not only time-consuming because it is very difficult to set the entire displacement gauge to a predetermined value. The disadvantage was that the manpower should be continuously added during the calibration process.

이와같은 단점을 보완하기 위하여 제2도에 도시한 바와같이, 로보트(11)의 선단부를 유니버설 조인트(12)를 이용하여 임의의 축을 가진 켈리브레이숀용 지그(13)와 접속시킨 상태에서, 상기 지그(13)의 각 관절에 회전 변위계 또는 직선 변위계를 부착하여 연산장치(14)에 의해 임의의 순간에서도 로보트(11)의 선단위치를 항상 파악할 수 있도록 하고, 로보트(11)의 각아암을 특정 알고리즘에 따라 움직이면서 그때마다의 위치를 지그(13)와 연산장치(132)에 의해 얻도록 한다.In order to compensate for this disadvantage, as shown in FIG. 2, the jig in the state where the front end of the robot 11 is connected to the calibration jig 13 having arbitrary axes using the universal joint 12 is connected. A rotational displacement gauge or a linear displacement gauge is attached to each joint of (13) so that the calculation unit 14 can always grasp the line unit value of the robot 11 at any moment, and determine each arm of the robot 11 by a specific algorithm. While moving according to the position of each time by the jig 13 and the calculation unit 132 to be obtained.

그러면, 이 얻어진 위치를 토대로 로보트(11)를 구성하는 각 아암의 기구학적 파라메터(Kinematic parameter)를 켈리브레이숀 하는 방법이 있었다.Then, there was a method of calibrating the kinematic parameters of each arm constituting the robot 11 based on the obtained position.

그러나, 상기와 같은 종래의 로보트 켈리브레이숀 방법은, 전(全)기구학적 파라메터를 자동적으로(무인화) 켈리브레이숀 할수 있다는 장점이 있는 반면에, 측정용 지그(13)가 비교적 고가이고, 넓은 설치공간이 필요하며 측정 포인트수가 많으므로 측정시간이 비교적 많이 소요된다는 단점이 있었다.However, the above-described conventional robot calibration method has the advantage of automatically (unmanned) calibration of all kinematic parameters, while the measuring jig 13 is relatively expensive and wide. There is a disadvantage that the installation time is required and the measurement time is relatively high because the number of measurement points is large.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반결점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명은 로보트 자체의 회전각도 검출장치와 지그(Jig)를 이용하여 측정포인트에 켈리브레이숀되는 아암의 좌표값을 독출하여 로보트구동을 제어함으로써 2개 이상의 아암이 1개의 포인트점에 자동으로 켈리브레이숀하는 로보트 켈리브레이숀 방법을 제공하는데 그 목적을 두고있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned shortcomings, and the present invention uses a rotation angle detection device and a jig of the robot itself to read coordinate values of an arm that is calibrated at a measurement point to drive the robot. The goal is to provide a robot calibration method in which two or more arms automatically calibrate at one point.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 2개이상의 연속적인 회전 관절을 갖는 로보트 켈리브레이숀 방법에 있어서, 로보트 아암수를 입력한 상태에서 상기 아암을 켈리브레이숀하는 포인트값을 설정하는 켈리브레이숀 포인트 설정스텝과, 상기 켈리브레이숀 포인트 설정 스텝에서 설정된 포인트값으로 복수개의 아암을 순차적으로 이동시키는 이동스텝과, 상기 이동 스텝에서 이동된 로보트 아암이 위치한 좌표값을 기입하는 기입스텝과, 상기 기입스텝에서 기입된 각각의 로보트아암의 좌표값을 독출하여 독출된 값의 편차를 구한후 이편차가 허용치 이내인가를 판별하는 판별스텝과, 상기 판별스텝에서 편차가 허용치이내 일때 이값을 기준으로 하며 기구학적 파라미터를 보정하는 보정스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the robot calibration method having two or more continuous rotational joints, Kellibray for setting the point value for calibrating the arm in the state where the robot arm number is input A movement step of sequentially moving the plurality of arms to the point value set in the Sean point setting step, the caliber point setting step, a writing step of writing a coordinate value at which the robot arm moved in the moving step is located; A determination step of determining whether the deviation is within the allowable value by reading the coordinate value of each robot arm written in the writing step, and determining whether the deviation is within the allowable value; It is characterized by consisting of a correction step for correcting the mechanical parameters.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제3도는 본 발명의 로보트 켈리브레이숀 장치 구성도이고, 제4도는 본 발명에 의한 로보트 켈리브레이숀의 작동순서를 나타낸 플로우챠트이다.3 is a configuration diagram of the robot calibration device of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing the operation procedure of the robot calibration device according to the present invention.

제3도에 있어서, (21)은 로보트이고, (22)는 상기 로보트(21)를 고정시키는 고정대이며, (23)은 상기 로보트(21)를 고정시키는 고정대(22)로 부터 일정한 간격을 둔 임의의 지점에 설치된 고정대(도시하지 않음) 상에 설치된 지그(Jig)이다.In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a robot, reference numeral 22 denotes a holder for fixing the robot 21, and reference numeral 23 denotes a fixed distance from the holder 22 for fixing the robot 21. It is a jig installed on a fixed stand (not shown) installed at an arbitrary point.

또, (24)는 로보트 아암의 변위량을 측정하기 위한 변위계로써, 로보트아암의 선단부에 설지된 지그(23)상에 설치된다.In addition, 24 is a displacement meter for measuring the displacement amount of the robot arm, and is provided on the jig 23 mounted on the tip of the robot arm.

상기 변위계(24)는 접촉식과 비접촉식으로 구분되어 있으며, 본 발명에서는 상기 접촉식 또는 비접촉식을 전부 사용할 수 있도록 한다.The displacement meter 24 is divided into a contact type and a non-contact type, and in the present invention, all of the contact type or non-contact type can be used.

상기 접촉식은 눈으로 측정하는 다이얼 게이지(Dial gauge)와 전기식 또는 전자식의 다이얼 게이지가 있으며, 프루브(probe)로부터 측정 대상물까지의 거리를 측정하는 것이고, 비접촉식은 갭 센서(gap sensor), 레이저(laser, 거리측정계)등이 있으며, 전기량 또는 콘덴서 용량과 같은 물리적인 변화량을 이용하여 거리를 측정하는 것이다.The contact type includes a dial gauge that is measured by the eye and an electric or electronic dial gauge that measures the distance from the probe to the measurement object, and the non-contact method includes a gap sensor and a laser. , Distance meter, etc.), and measures distance using physical changes such as electricity or capacitor capacity.

(26)은 상기 측정용지그(23), 변위계(24) 및 블록(25)과 접속되어 각 장치로부터의 데이터를 입력받으며 상기 입력받은 데이터를 토대로 로보트아암의 위치 및 방향을 연산하여 콘트롤이 가능토록 하는 시스템 콘트롤러이다.26 is connected to the measuring jig 23, displacement meter 24 and block 25 to receive data from each device and to control the position and direction of the robot arm based on the input data. It is a system controller.

한편, 데이터입력부(28)는 켈리브레이숀 위치로 이동된 각 아암의 좌표값차를 상기 시스템콘트롤러(25)에 공급하도록 접속되어있다.On the other hand, the data input unit 28 is connected to supply the system controller 25 with the coordinate value difference of each arm moved to the calibration position.

이와같이 구성된 로보트 켈리브레이숀 장치는, 고정대(22)로부터 일정한 간격을 두고 측정용지그(23)를 설치하고, 상기 지그(23)상에 전기적으로 위치 측정이 가능한 변위계(24)를 설치하여 로보트(21)의 각 아암이 켈리브레이숀 포인트로 움직일 경우에 블록(25)도 함께 유동하므로 변위계(24)가 상기 아암에 연결된 블록(25)이 위치한 좌표값을 감지토록 한다.The robot calibration device configured in this way is provided with a measuring jig 23 at regular intervals from the fixing table 22, and a displacement meter 24 capable of measuring electrical position on the jig 23 is provided with a robot ( When each arm of 21 is moved to the calibration point, the block 25 also flows together so that the displacement meter 24 senses the coordinate value at which the block 25 connected to the arm is located.

상기한 구성을 가진 로보트 켈리브레이숀 장치는 제4도에 도시된 플로우챠트와 같이 작동하여 로보트를 켈리브레이숀한다.The robot calibration device having the above-described configuration operates in the same manner as the flowchart shown in FIG. 4 to calibrate the robot.

즉, 스텝S1에서 시스템을 초기화한 후 스텝S2은 나아가서는 로보트 아암수를 데이터입력부(28)를 통해 시스템콘트롤러(26)에 공급한 다음 스텝S3에서 켈리브레이숀 포인트값을 설정한다.That is, after initializing the system in step S1, step S2 further supplies the robot arm number to the system controller 26 through the data input unit 28, and then sets the calibration point value in step S3.

이와같이 스텝S3에서 켈리브레이숀 포인트가 설정되면 스텝S4로 나아가서 우측아암을 선택한 후 상기 아암을 스텝S5와 같이 설정되어 있는 켈리브레이숀 포인트로 이동한다. 상기 스텝S5에서 아암이 이동된 좌표값을 지그(23)를 이용하여 스텝S6에서 세팅한 후 스텝S7로 나아가서는 좌측아암을 선택하여 스텝S8과 같이 좌측아암을 이동하고, 이동이 완료되었을때 스텝S9에서는 좌측아암이 위치한 좌표값을 세팅한다.In this way, when the calibration point is set in step S3, the flow advances to step S4, the right arm is selected, and then the arm is moved to the calibration point set in step S5. After setting the coordinate value at which the arm is moved in step S5 in step S6 using the jig 23, proceeding to step S7, selecting the left arm and moving the left arm as in step S8, and when the movement is completed, step In S9, the coordinate value at which the left arm is located is set.

한편, 스텝S10에서는 스텝S6과 스텝S9에서 세팅된 좌,우측 아암이 위치한 좌표값의 편차가 허용치와 같은가를 판단하는데, 예를들어 편차가 허용치가 아니면 스텝S11로 나아가서는 켈리브레이숀 포인트값을 가변한 후 스텝S14로 복귀되어 다시 좌,우측 아암이 위치한 좌표값이 허용치 인가를 판단하고, 편차가 허용치 이면 켈리브레이숀 작동을 종료한다.On the other hand, in step S10, it is determined whether the deviation of the coordinate values where the left and right arms set in steps S6 and S9 are the same as the allowable value. For example, if the deviation is not the allowable value, the calibration point value is moved to step S11. After the change, the process returns to step S14 to determine whether the coordinate value at which the left and right arms are located is the allowable value, and if the deviation is the allowable value, the calibration brake operation is terminated.

상술한 본 발명의 로보트 켈리브레이숀 방법에 의하면, 단 1회의 측정으로도 정확한 위치 및 방향측정이 가능하므로 소요시간이 감소될뿐만 아니라, 상기 측정된 위치 및 방향에 대한 데이터를 이용하여 역기구학 해를 구하여 그때의 기구학적 파라메터를 콘트롤러에 전송해서 콘트롤러내의 미처 보정되지 않은 운동 파라메터를 대체하므로 켈리브레이숀이 간편해지고 자동화가 가능함에 따라 경제적인 비용이 절감된다는 뛰어난 효과가 있다.According to the above-described robot calibration method of the present invention, accurate position and orientation can be measured by only one measurement, so that the time required is not only reduced, but also the inverse kinematic solution is performed using the data on the measured position and orientation. By converting the kinematic parameters from the controller to the controller and replacing the uncorrected motion parameters in the controller, the calibration can be simplified and the automation cost can be reduced.

Claims

A robot calibration method having two or more continuous rotation joints, comprising: a calibration point setting step of setting a point value for calibrating the arm while the robot arm number is input, and the calibration point A moving step of sequentially moving a plurality of arms to a point value set in the setting step, a writing step of writing a coordinate value at which the robot arm moved in the moving step is located, and a coordinate of each robot arm written in the writing step A determination step of determining whether the deviation is within the allowable value by reading the value and calculating the deviation of the read value, and a correction step of correcting the kinematic parameter based on this value when the deviation is within the allowable value in the determination step. Robot Calibrashon method characterized.

The robot calibration method according to claim 1, wherein if the deviation is not within an allowable value in the determination step, the calibration point is varied by calibrating.