KR0175556B1

KR0175556B1 - 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR0175556B1
Application number: KR1019960022415A
Authority: KR
Inventors: 김용진
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1999-02-18
Also published as: KR980000801A

Abstract

본 장치 및 방법은 수평 다관절 로보트에 있어서 작동아암의 작업영역을 지지축을 기준으로 전 천축에 위치한 작동아암의 작업영역에 따라 가변적으로 제어하기 위한 것으로, 본 장치는 로보트의 각 축의 작동아암에 구비되어 작동아암의 회전상태를 나타내는 도그; 각 축의 작동아암마다 작업영역을 4등분하고, 등분된 각 영역에 하나씩 구비되어 도그의 통과여부를 검출하기 위한 센서들; 각 축별로 구비되어 해당 축의 작동아암을 구동시키기 위한 모터들; 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과와 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과에 따라 해당되는 작동아암의 작업영역이 전축의 작동아암의 작업영역에 의해 가변적으로 제어되도록 모터들의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함하도록 구성된다.

Description

수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치 및 방법

제1도는 수평 2축 관절 로보트의 구조도.

제2a, b도는 제1도에 도시된 로보트에 구비되어 있는 센서 및 도그의 위치도.

제3a, b도는 수평 2축 관절 로보트에 있어서 본 발명에 따른 각 축의 센서 및 도그의 위치도.

제4도는 수평 2축 관절 로보트에 있어서 본 발명에 따른 작업영역 가변제어장치의 블럭도.

제5도는 수평 2축 관절 로보트에 있어서 본 발명에 따른 작업영역 가변제어방법의 흐름도.

제6도는 수평 2축 관절 로보트에 있어서 종래방식을 사용하였을 경우의 작업영역과 본 발명을 적용하였을 때의 작업영역 대비도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 지지축 102 : 제1축 모터

104 : 제2축 모터 106 : 제1작동아암(Arm)

107 : 제2작동아암(Arm) 201 : 센서

202 : 도그 401～404 : 센서 1-1～1-4

405～408 : 센서 2-1～2-4 409 : 제어부

본 발명은 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역을 가변적으로 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수평구조의 2축 이상의 관절로 운영되는 로보트에 있어서 작동아암의 작업영역을 전(前 )축의 작동아암(Arm)의 작업영역에 따라 가변적으로 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 로보트중 물류 자동화현장에서 박스를 운반하는데 사용되는 팔레타이징 로보트나 전자조립 라인에서 사용되는 소형의 SCARA(Selective Comp liant Articulated Robot for Assembly)로보트와 같은 수평 다관절 구조를 갖는 로보트는 각 축이 각각 독립적으로 작업영역을 제한하여 운영되고 있다.

제1도는 2축으로 구성된 수평다관절 구조의 로보트에 대한 예시도로서, 지지축(1)에 제 1, 2작동아암(106, 107)이 상호 회전가능하게 연결된 구조이다. 이와 같은 로보트의 제1작동아암(106)은 제1축 모터(102)와 제1작동아암(106)내에 구비되어 있는 감속부(미도시됨)에 의해 구동되고, 제2작동아암(107) 역시 제2축 모터(104)와 제2작동아암(107)내에 구비되어 있는 감속부(미도시됨)에 의해 구동된다. 이와 같은 구동시, 각 작동아암(106, 107)은 각 축의 작업영역을 독립적으로 제한하면서 운영된다. 즉, 스토퍼나 리미트센서(일반적으로 광센서를 이용함)를 이용하여 360°회전공간중 작업 가능한 영역과 가능하지 않은 영역을 구분하고, 작업 가능한 영역에서만 동작되도록 운영된다.

제2a 및 제2b도를 통해 리미트센서를 이용한 제1작동아암(106)의 작업영역에 대한 처리과정을 설명하면 다음과 같다. 즉, 제2b도에 도시된 바와 같이 2개의 광센서(201, 센서1, 센서2)사이에 위치한 도그(Dog, 202)가 제1작동아암(106)의 회전에 따라 회전하다가 어느 한 센서(센서1 또는 센서2)에 의해 감지되면, 로보트는 비작업영역으로 판단하여 제1작동아암(106)의 동작을 그대로 정지시킨다. 제2작동아암(107)역시 동일한 구조로 이루어져 구비된 센서에 도그가 감지되면 작업을 중지시킨다.

그러나 제1작동아암(106)과 제2작동아암(107)의 작업영역에 대한 제한처리는 각각 독립적으로 운영되고 있어 1축의 제1작동아암(106)의 위치에 따라 2축의 제2작동아암(107)이 주위의 작업물 또는 자신의 몸체와 충돌할 가능성이 높은 문제가 있었다. 이와 같은 현상은 로보트의 축이 3축 또는 4축 또는 그 이상의 축으로 구성된 경우에도 작업영역에 대한 제한처리가 각 축마다 독립적으로 운영되므로 전축의 작업영역으로 작동아암이 상술한 바와 같이 충돌하는 현상이 발생될 수 있다. 예를 들어 2축의 작동아암이 1축의 작동아암의 작업영역에 의해 주위의 작업물 또는 자신의 몸체와 충돌할 수 있고, 3축의 작동아암은 2축의 작동아암의 작업영역에 의해 작업중 충돌할 수 있으며, 4축의 작동아암은 3축의 작동아암의 작업영역에 의해 작업중 충돌할 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 수평 다관절 로보트에 있어서 작동아암의 작업영역을 지지축을 기준으로 전축에 위치한 작동아암의 작업영역에 따라 가변적으로 제어하기 위한 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 장치는, 상호 회전이 가능하고 회전축이 서로 평행한 수평 다관절 로보트의 작업영역 가변제어장치에 있어서, 로보트의 각 축의 작동아암에 구비되어 작동아암의 회전상태를 나타내는 도그; 각 축의 작동아암마다 작업영역을 4등분하고, 등분된 각 영역에 하나씩 구비되어 도그의 통과여부를 검출하기 위한 센서들; 각 축별로 구비되어 해당 축의 작동아암을 구동시키기 위한 모터들; 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과와 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과에 따라 해당되는 작동아암의 작업영역이 전축의 작동아암의 작업영역에 의해 가변적으로 제어되도록 모터들의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법은, 상호 회전이 가능하고 회전축이 서로 평행한 각 작동아암에 작업영역을 4등분하고, 등분된 영역별로 센서를 구비하여 작동아암의 작업영역을 검출할 수 있는 수평 다관절 로보트의 작업영역 가변제어방법에 있어서, 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서의 센싱결과, 전축의 작동아암의 작업영역이 해당되는 작동아암이 작업영역을 넓게 사용할 수 있는 영역인 경우에 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과에 의하여 해당되는 작동아암이 제한영역에 도달하였는지를 체크하는 단계; 체크결과, 해당되는 작동아암이 제한영역에 도달하지 않았으면 로보트가 계속 동작하도록 제어하는 단계; 체크결과, 해당되는 작동아암이 제한영역에 도달하였으면 로보트의 모든 동작이 중지되도록 제어하는 단계; 전축의 작동아암의 센싱결과, 전축의 작동아암이 제한영역에 도달하면, 해당되는 작동아암의 센싱결과에 관계없이 로보트의 모든 동작이 중지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

제3a, b도는 수평 다관절 로보트에 있어서 본 발명에 따라 전 작동아암의 작업영역에 의하여 작업영역을 가변적으로 제어하기 위하여 작동아암에 구비되는 센서 및 도그의 위치도로서, 제1도에 도시된 것과 같은 2축 관절 로보트의 경우를 예를 든 것이다. 따라서 제3a도는 1축의 작동아암(106)에 구비되는 센서들(센서1-1～1-4)과 도그를 도시한 것이고, 제3b도는 2축의 작동아암(107)에 구비되는 센서들(센서 2-1～2-4)과 도그를 도시한 것이다.

제4도는 수평 다관절 로보트에 있어서 본 발명에 따른 작업영역 가변제어장치의 블럭도로서, 제1도에 도시된 것과 같은 2축 관절 로보트에 적용한 경우로 제1작동아암(106)의 작업영역을 감지하기 위한 센서 1-1～1-4(401-404), 제2작동아암(107)의 작업영역을 감지하기 위한 센서 2-1～2-4(405～408), 제1작동아암(106)을 구동시키기 위한 제1축 모터(102), 제2작동아암(107)을 구동시키기 위한 제2축 모터(104) 및 센서 1-1～104(401～404)와 센서 2-1～2-4(405-408)의 출력신호에 의하여 제1축 모터(102) 및 제2축 모터(104)를 제어하기 위한 제어부(409)로 구성된다.

제5도는 본 발명에 따른 작업영역 가변제어방법의 흐름도로서, 제1도에 도시된 바와 같은 수평 2축 관절 구조를 갖는 로보트에 적용한 예이다.

제6도는 수평 2축 관절 로보트에 있어서 종래방식을 사용하였을 때의 작업영역과 본 발명을 적용하였을 때의 작업영역의 대비도이다.

그러면 첨부된 제3도 내지 제6도를 참조하여 본 실시예의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 제3a, b도에 도시된 바와 같이 제1작동아암(106)과 제2작동아암(107)에 대하여 각각 360°회전영역을 4등분하고, 각 등분된 영역의 중심부분에 광센서(센서1-1～1-4, 센서 2-1～2-4)를 구비한다. 여기서 광센서는 고정축에 구비되고, 도그는 작동아암의 회전에 따라 이동될 수 있도록 회전축에 구비된다.

이와 같이 구비된 센서중 센서 1-1, 1-2가 위치한 영역은 2축의 작동아암(107)이 작업영역을 넓게 사용하도록 하는 1축의 작동아암(106)의 제1작업영역이고, 센서 1-1 과 센서 1-3 또는 센서 1-2와 센서 1-4가 위치한 영역은 2축의 작동아암(107)이 작업영역을 좁게 사용하도록 하는 1축의 작동아암(106)의 제2작업영역이 된다. 그리고 제3b도에 도시된 센서 2-1, 2-2가 위치한 영역은 2축의 작동아암(107)이 작업영역을 넓게 사용할 수 있는 2축 작동아암(107)의 제1작업영역이 되고, 센서 2-3, 2-4가 위치한 영역은 2축의 작동아암(107)이 작업영역을 좁게 사용하는 2축의 제2작업영역이 된다.

이와 같이 작업영역을 구분한 상태에서 제4도에 도시된 제어부(409)는 각 센서들(401～408)로부터 센싱된 결과를 체크하여 제1작동아암(106)과 제2작동아암(107)의 구동을 제어하게 된다. 즉, 제5도의 제501 단계에서 제어부(409)는 센서 1-1(401) 또는 센서 1-2(402)가 온상태인지를 체크한다.

체크결과, 온상태가 아니면 제502 단계로 진행된다. 제502 단계에서는 센서 1-3(403) 또는 센서 1-4(404)가 온상태인지를 체크한다. 체크결과, 온상태가 아니면 제502 단계로 진행되어 센서 2-1(405) 또는 센서 2-2(406)가 온상태인지를 체크한다.

체크결과, 온상태가 아니면 제504 단계로 진행되어 1축 작동아암(106) 및 2축 작동아암(107) 모두 계속 구동되도록 제1축 모터(102) 및 제2축 모터(104)를 제어하고 제501 단계로 리턴한다.

그러나 제501 단계에서 센서 1-1(401) 또는 1-2(402)가 온상태이면 제 503 단계로 진행되어 센서 2-1(405) 또는 센서 2-2(406)가 온상태인지를 체크한다. 체크결과, 온상태가 아니면 제504 단계로 진행되어 상술한 바와 같이 동작되도록 제어하나 온상태이면 제505 단계로 진행되어 로보트가 정지되도록 제1축 모터(102)와 제2축 모터(104)를 제어하고 작업을 종료한다.

또한 제502 단계에서 센서 1-3(403) 또는 센서 1-4(404)가 온상태인지를 체크한 결과, 온상태이면 제505 단계로 진행되어 1축 작동아암(106) 및 2축 작동아암(107)의 동작이 모두 정지되도록 제1축 모터(102)와 제2축 모터(104)를 제어하고 작업을 종료한다.

이와 같이 1축의 작동아암(106)의 작업영역에 따라 2축의 작동아암(107)의 작업영역을 가변적으로 제어함으로서, 제6a도와 같은 작업영역이 제6b도에 도시된 바와 같이 변경되게 된다. 그리고 상술한 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 2축 수평 단관절 로보트를 예를 들어 설명하였으나 종래 기술에서 언급한 바와 같이 3축 또는 4축 이상의 수평 다관절 로보트에도 본 발명을 적용할 수 있다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명은 2축 이상의 수평 다관절 로보트에 있어서 작동아암의 작업영역을 전축의 작동아암의 작업영역에 의해 가변적으로 운영되도록 함으로써, 전축의 작동아암의 작업영역으로 인해 작동아암이 주위의 작업물 또는 자신의 몸체와 충돌하는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상호 회전이 가능하고 회전축이 서로 평행한 수평 다관절 로보트의 작업영역 가변제어장치에 있어서, 상기 로보트의 각 축의 작동아암에 구비되어 상기 작동아암의 회전상태를 나타내는 도그; 상기 각 축의 작도아암마다 작업영역을 4등분하고, 등분된 각 영역에 하나씩 구비되어 상기 도그의 통과여부를 검출하기 위한 센서들; 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 상기 센서들의 센싱결과와 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과에 따라 상기 해당되는 작동아암의 작업영역이 상기 전축의 작동아암의 작업영역에 의해 가변적으로 제어되도록 상기 모터들의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전축의 작동아암이 상기 해당되는 작동아암의 작업영역을 넓게 사용할 수 있는 작업영역에 위치할 때, 상기 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과, 상기 해당되는 작동아암이 제한영역에 도달한 것으로 판단되면 상기 로보트의 모든 동작이 중지되도록 상기 모터들을 제어하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과, 상기 전축의 작동아암이 제한영역에 도달한 것으로 판단되면 상기 해당되는 작동아암이 위치한 작업영역에 관계없이 상기 로보트의 모든 동작을 중지하도록 상기 모터들을 제어하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치.
제1항에 있어서, 상기 센서들은 광센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어장치.
상호 회전이 가능하고 회전축이 서로 평행한 각 작동아암에 작업영역을 4등분하고, 등분된 영역별로 센서를 구비하여 상기 작동아암의 작업영역을 검출할 수 있는 수평 다관절 로보트의 작업영역 가변제어방법에 있어서, 전축의 작동아암에 구비되어 있는 센서의 센싱결과, 상기 전축의 작동아암의 작업영역이 해당되는 작동아암이 작업영역을 넓게 사용할 수 있는 영역인 경우에 상기 해당되는 작동아암에 구비되어 있는 센서들의 센싱결과에 의하여 상기 해당되는 작동아암이 제한영역에 도달하였는 지를 체크하는 단계; 상기 체크결과, 상기 해당되는 작동아암이 상기 제한영역에 도달하지 않았으면 상기 로보트가 계속 동작하도록 제어하는 단계; 상기 체크결과, 상기 해당되는 작동아암이 상기 제한영역에 도달하였으면 상기 로보트의 모든 동작이 중지되도록 제어하는 단계; 상기 전축의 작동아암의 상기 센싱결과, 상기 전축의 작동아암이 제한영역에 도달하면, 상기 해당되는 작동아암의 상기 센싱결과에 관계없이 상기 로보트의 모든 동작이 중지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 다관절 로보트에 있어서 작업영역 가변제어방법.