KR0170313B1 - 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명의 장치는 로보트 몸체에 설치되며 로보트 몸체의 원점을 찾기 위한 원점 복귀 센서 및 원점 복귀용 감지판과, 모터의 축에 결합되며 모터의 속도를 낮추기 위한 감속기와, 로보트를 움직이고 제어하기 위한 로보트 제어기와, 이 로보트 제어기로부터 명령을 받아 상기 감속기를 통하여 로보트 몸체를 구동시키기 위한 서보모터와, 모터에 설치되며 모터 회전자의 위치를 검출하기 위한 위치검출기를 구비하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치에 있어서, 상기 로보트 제어기에는 상기 위치검출기에 의해 검출된 모터 회전자의 위치를 계수하여 회전자의 회전방향을 결정하기 위한 계수 판단기가 설치되어 있으며, 따라서 모터를 종래처럼 일방향으로만 회전시켜 모터의 원점을 찾는 것이 아니라, 양방향으로 회전시켜 모터의 원점을 찾게 되므로, 로보트의 원점 복귀 후의 기계적 오차나 조립오차를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치

제1도는 종래 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치의 개략적인 시스템 구성도.

제2도는 제1도의 시스템에 있어서, 모터 주변부의 개략적인 장치구성도.

제3도는 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치의 개략적인 시스템 구성도.

제4도는 종래의 방법에 의한 원점 복귀 제어를 나타내 보인 것으로서, 모터가 원점위치보다 조금 지나친 경우의 원점 복귀 상태도.

제5도는 종래의 방법에 의한 원점 복귀 제어를 나타내 보인 것으로서, 모터가 원점위치보다 조금 못미친 경우의 원점 복귀 상태도.

제6도는 본 발명의 방법에 의한 원점 복귀 제어를 나타내 보인 것으로서, 모터가 원점위치보다 조금 못미친 경우의 원점 복귀 상태도.

제7도는 본 발명의 방법에 의한 원점 복귀 제어를 나타내 보인 것으로서, 모터가 원점위치보다 조금 지나친 경우의 원점 복귀 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,31 : 원점 복귀 센서 12,32 : 원점 복귀용 감지판

13,33 : 감속기 14,34 : 로보트 제어기

15,35 : 서보 모터 16,36 : 위치 검출기

17 : 모터 17s : 모터축

37 : 계수판단기

본 발명은 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 원점 복귀 후의 기계적 오차나 조립오차를 현저히 감소시켜 로보트의 원점 복귀 시 거의 정확히 동일선에 위치할 수 있도록 하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

오늘날, 산업 현장에서의 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 태스킹(multitasking)을 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.

첨부 도면의 제1도 및 제2도는 종래 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치를 나타내 보인 것으로서, 제1도는 개략적인 시스템 구성도이고, 제2도는 제1도의 시스템에 있어서, 모터 주변부의 개략적인 장치구성도이다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 종래 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어 장치에는 로보트(미도시) 몸체에 설치되는 것으로서 로보트 몸체의 원점을 찾기 위한 원점 복귀 센서(body sensor:11) 및 원점 복귀용 감지판(sensor dog:12)이 마련되어 있다. 또한, 모터(17)의 축(17s)에 결합되어 모터(17)의 속도를 낮추기 위한 것으로서 감속기(13)가 마련된다. 그리고, 로보트를 움직이고 제어하기 위한 로보트 제어기(14)와, 이 로보트 제어기(14)로부터 명령을 받아 상기 감속기(13)를 통하여 로보트 몸체를 구동시키는 서보모터(15), 그리고 모터에 장착되어 모터의 회전 시 함께 회전하여 모터 회전자의 위치를 알려주는 위치검출기(encoder:16)가 마련되어 있다.

이와 같은 구성의 종래 시스템에 있어서, 로보트를 구동하기 위하여 모터(17)에는 소정 감속비(예컨대, 100:1의 감속비)를 가지는 감속기(13)가 결합되어 있다. 그러므로, 로보트의 각 축별로 결합되는 감속기와 모터는 각 축의 초기 위치를 찾기 위하여 로보트 축에 결합된 감지판(12)을 이용하여 원점 복귀 센서(11)가 감지할 때까지 움직이게 된다.

원점 복귀 센서(11)가 소정의 위치를 감지하면, 그 다음에는 모터(17)에 결합되어 있는 위치검출기(16)의 원점을 찾아 움직이게 된다. 결과적으로, 우선 로보트의 원점을 찾아 로보트의 몸체를 움직이고, 로보트 몸체의 원점을 찾으면 각 축의 모터축 원점을 찾도록 되어 있다.

그런데, 종래의 이와 같은 시스템은 로보트 몸체의 원점에 모터의 원점을 일치시키기 위하여 먼저 로보트 몸체의 원점을 찾은 후에 일정한 방향(시계방향)으로 모터를 회전시켜 모터의 원점을 찾도록 되어 있기 때문에, 로보트 몸체의 원점을 찾은 직후 모터 원점의 위치가 제4도(a)에서와 같이 원점 위치를 조금 지나친 경우는 모터를 시계방향으로 한 바퀴 정도 회전시켜 제4도(b)와 같이 모터의 원점을 찾게 된다. 또한, 제5도(a)에서와 같이 모터의 원점 위치가 조금 못미친 경우에는 모터를 시계방향으로 조금 회전시켜 제5도(b)와 같이 모터의 원점을 찾게 된다. 이와 같은 경우에 있어서, 모터와 감속기의 결합 매커니즘상에 기계적 오차가 없다면 별 문제가 없겠지만, 기계적 오차가 내재되어 있을 경우엔 제4도의 경우 거의 모터의 1회전에 해당하는 모터의 원점 오차가 발생할 수 있다. 즉, 감속기의 감속비가 100:1인 경우 모터 1회전의 원점 오차는 360˚/100=3.6˚의 로보트 몸체의 원점오차를 가져오게 되며, 로보트 몸체의 팔길이가 50Cm라고 할 경우 (3.6π/180)×50=3.14Cm 만큼의 로보트 몸체 단부의 오차가 발생할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 기계적 오차나 조립 오차에 의한 모터의 원점 오차를 현저하게 감소시킬 수 있는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법은, 로보트의 몸체의 원점을 먼저 찾은 후, 운전자가 설정한 임의의 기준에 따라 모터를 소정 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 회전시켜 모터의 원점을 찾는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법에 있어서, 상기 모터의 원점을 찾는 단계에 있어서, 먼저, 모터를 설정된 일방향으로 소정 각도 회전시켜 모터의 원점을 찾고, 모터의 원점이 찾아지지 않으면 최초의 방향과 반대방향으로 모터를 회전시켜 모터의 원점을 찾는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치는, 로보트 몸체에 설치되며 로보트 몸체의 원점을 찾기 위한 원점 복귀 센서 및 원점 복귀용 감지판과, 모터의 축에 결합되며 모터의 속도를 낮추기 위한 감속기와, 로보트를 움직이고 제어하기 위한 로보트 제어기와, 이 로보트 제어기로부터 명령을 받아 상기 감속기를 통하여 로보트 몸체를 구동시키기 위한 서보모터와, 모터에 설치되며 모터 회전자의 위치를 검출하기 위한 위치검출기를 구비하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치에 있어서, 상기 로보트 제어기에는 상기 위치검출기에 의해 검출된 모터 회전자의 위치를 계수하여 회전자의 회전방향을 결정하기 위한 계수 판단기가 설치되어 있는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 장치는 모터를 종래처럼 일방향으로만 회전시켜 모터의 원점을 찾는 것이 아니라 양방향으로 회전시켜 모터의 원점을 찾게 되므로, 로보트의 원점 복귀 후의 기계적 오차나 조립오차를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 수직 다관절 로보트를 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치의 개략적인 시스템 구성도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치에는 로보트(미도시) 몸체에 설치되는 것으로서 로보트 몸체의 원점을 찾기 위한 원점 복귀 센서(31) 및 원점 복귀용 감지판(32)이 마련된다. 여기서, 이 원점 복귀 센서(31)는 보통 광센서를 사용하게 된다. 또한, 모터(17:제2도참조)의 축(17s)에 결합되어 모터(17)의 속도를 낮추기 위한 것으로서 감속기(33)가 마련된다. 그리고, 로보트를 움직이고 제어하기 위한 로보트 제어기(34)와, 그 로보트 제어기(34)로부터 명령을 받아 상기 감속기(33)를 통하여 로보트 몸체를 구동시키는 서보모터(35)가 설치된다. 그리고, 모터에 장착되어 모터의 회전시 함께 회전하여 모터 회전자의 위치를 검출하기 위한 위치검출기(36)와, 그 위치검출기(36)에 의해 검출된 모터 회전자의 위치를 계수하여 회전자의 회전방향을 결정하기 위한 계수판단기(37)가 마련된다. 여기서, 상기 위치검출기(36)는 모터의 1회전에 대응되는 일정량의 펄스를 발생하도록 설계되고, 계수판단기(37)는 모터의 반바퀴에 해당하는 펄스가 상기 위치검출기(36)에서 발생하면 모터의 회전을 변환하도록 하는 소정 신호를 발생시키도록 설계된다.

그러면, 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제어장치 및 제어방법에 의한 수직 다관절 로보트의 원점 복귀과정에 대해 제3도, 제6도 및 제7도를 참조하면서 설명해 보기로 한다.

로보트 몸체의 원점위치를 찾고 난 후, 모터의 원점을 찾는 단계에 있어서, 제6도(a)에서와 같이 모터의 원점위치가 조금 못미친 경우에는 종래와 같이 모터를 시계방향으로 조금 회전시켜 제6도(b)와 같이 모터의 원점을 찾게 된다. 여기서, 이와 같이 모터의 원점을 찾기 위해 모터를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 것은 어떤 장치에 의한 판단 기준에 따라 정해지는 것이 아니라, 운전자가 임의대로 설정한 기준에 따라 모터를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시키게 된다. 그리고, 제7도(a)에서와 같이 모터의 원점 위치가 조금 지나친 경우에는 제7도(b)에서와 같이 일단 모터를 시계방향으로 회전시켜 모터의 원점 위치를 찾게 된다. 이와 같이 모터를 시계방향으로 회전시켜 모터가 반바퀴 회전을 하여도 원점이 찾아지지 않으면, 그때부터는 모터를 반시계방향으로 회전시켜 원점을 찾는다. 즉, 모터에 설치되어 있는 위치검출기(36)에서 발생되는 위치펄스를 계수판단기(37)에서 검출하여 계수하게 되며, 모터의 반바퀴에 해당하는 펄스가 발생하면 계수판단기(37)는 그것을 검출하여 모터의 회전방향을 변환하도록 하는 소정 신호를 로보트 제어기(34)에 전달한다. 그러면, 로보트 제어기(34)는 모터의 회전방향을 역으로 회전하도록 하는 제어 명령을 내리고, 그에 따라 모터는 최초의 방향(시계방향)과 반대방향(반시계방향)으로 회전하게 된다. 그렇게 반시계방향으로 회전하다가 결국, 제7도(c)에서와 같이 모터의 원점을 찾게된다. 여기서, 상기 제7도 (b)의 경우, 발생된 로봇 몸체의 원점 오차를 계산해 본다면, 모터가 반바퀴 정도 회전된 상태이므로 모터 1회전시의 원점 오차(3.6˚)의 1/2인 1.8˚라고 할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 모터가 반바퀴 정도 회전된 시점에서 다시 최초의 회전 방향과 반대방향으로 모터를 회전시켜 최종적으로 제7도 (c)에서와 같이 모터의 원점을 찾게되므로, 발생되었던 원점 오차가 원상 복귀되어 거의 제거되게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치에 의한 제어방법은 모터를 종래처럼 일방향으로만 회전시켜 모터의 원점을 찾는 것이 아니라, 양방향으로 회전시켜 모터의 원점을 찾게 되므로, 로보트의 원점 복귀 후의 기계적 오차나 조립오차를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 로보트의 몸체의 원점을 먼저 찾은 후, 운전자가 설정한 임의의 기준에 따라 모터를 소정 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 회전시켜 모터의 원점을 찾는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법에 있어서, 상기 모터의 원점을 찾는 단계에 있어서, 먼저, 모터를 설정된 일방향으로 소정 각도 회전시켜 모터의 원점을 찾고, 모터의 원점이 찾아지지 않으면 최초의 방향과 반대방향으로 모터를 회전시켜 모터의 원점을 찾는 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터의 반대방향으로의 회전은 모터를 반바퀴 회전시킨 후, 역회전시키는 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법.
3. 로보트 몸체에 설치되며 로보트 몸체의 원점을 찾기 위한 원점 복귀 센서 및 원점 복귀용 감지판과, 모터의 축에 결합되며 모터의 속도를 낮추기 위한 감속기와, 로보트를 움직이고 제어하기 위한 로보트 제어기와, 이 로보트 제어기로부터 명령을 받아 상기 감속기를 통하여 로보트 몸체를 구동시키기 위한 서보모터와, 모터에 설치되며 모터 회전자의 위치를 검출하기 위한 위치검출기를 구비하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치에 있어서, 상기 로보트 제어기에는 상기 위치검출기에 의해 검출된 모터 회전자의 위치를 계수하여 회전자의 회전방향을 결정하기 위한 계수 판단기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 계수판단기는 모터의 반바퀴에 해당하는 펄스가 상기 위치검출기에서 발생하면 모터의 회전을 변환하도록 하는 소정 신호를 발생시키도록 설계된 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로보트의 원점 복귀 제어장치.