KR100212158B1 - 로보트와 주변장치 충돌시의 대응방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팔레타이징(Palletizing) 로보트와 주변장치가 충돌하는 비정상적인 상황에서 충돌을 검출 후 비상정지를 가동하여 로보트를 세울 수 있도록 하는 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법 및 장치에 관한 것으로서, 로보트와 주변장치의 충돌을 검출하여 설정치 이상의 충격력이 발생한 경우에 충돌 신호를 발생하는 충돌 검출수단; 상기 충돌 검출 수단에서 발생한 충돌 신호에 응답하여 비상 정지 신호를 발생하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단에서 발생한 비상 정지 신호에 응답하여 로보트 구동 모터의 회전을 정지시키는 서보부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 로보트와 주변장치의 충돌시 최대한 빠르게 충돌을 인식시키고 비상정지를 하도록 하여 로보트와 주변장치 상호간에 서로 보호를 할 수 있게되며, 그로 인해 손상에 의한 고가 장비의 추가 경비 손실을 줄일 수 있게 된다.

Description

로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법 및 장치

본 발명은 팔레타이징(Palletizing) 로보트에 관한 것으로서, 특히 로보트와 주변장치가 충돌하는 비정상적인 상황에서 충돌을 검출 후 비상정지를 가동하여 로보트를 세울 수 있도록 하는 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법 및 장치에 관한 것이다.

현장에 설치된 로보트는 운행 중 수직방향으로 제어 이상을 일으키거나 혹은 비정상적인 작업 대상물이 공급될 때 예상치 못한 사고를 발생시킬 수 있다. 즉 변경된 작업 대상물의 위치나 자세를 인지하지 못하는 로보트가 주변장치 등과 충돌을 일으키게 되는 것인데, 이는 고속의 로보트 운동이 충돌에 의해 엄청난 힘을 받게 됨으로써 로보트 핸드나 주변 장치를 파손 시키게 된다.

이러한 충돌시의 종래 대응 방법으로 FANUC 로보트에서는 서보 루프의 위치 편차량을 검출하여 설정된 값을 넘어서는 경우 에러를 발생하는 트래킹 에러 체크 방법과 모터에 흐르는 구동 전류의 피드백 신호를 감지하여 모터에 과전류가 흐르는 경우에는 OC(Over Current) 보호기능을 작동시키는 과전류 체크 방법이 있는데, 트래킹 에러 체크 방법은 로보트가 구동되는 동안 JPC(관절위치제어기능)가 계속해서 로보트의 위치를 추적하고 위치편차량이 기준값을 넘어서는 경우 트래킹 에러를 발생하여 로보트를 세운다. 또한 과전류 체크 방법은 로보트 작업중 주변장치와 간섭이나 충돌을 일으키면 모터가 진행하던 방향으로 계속 움직이기 위해 순간적으로 토크를 급격하게 키우게 되는데, 이 때의 피드백 신호를 받아 기준값과 비교하여 기준값 이상일 때 OC 보호 기능을 작동하여 로보트를 세운다.

또한 YASKAWA 로보트에서 충돌시 대응 방법은 3축 암을 2개로 분리 제작하여 이것을 핀-고리식 구조로 연결하고, 작업중 핸드부에 충돌이 생기면 도 1에서 보이는 것처럼 로보트 핸드와 바로 연결된 3축 앞부분이 위로 들리면서 충돌에 의한 손상을 최소화 하도록 하고 있다.

그러나 FANUC 로보트의 경우 제어기의 성능과 매우 밀접한 관계가 있는바 충돌이라는 긴박한 상황에서 신속한 충돌 검출과 로토트 정지 기능이 뒤떨어져 전적으로 제어기 성능에 의지하는 경우에는 일부의 손상을 감수해야만 한다는 문제점이 있다.

또한 YASKAWA 로보트의 경우는 충돌이 발생할 경우 즉시 세우지를 못하며, 수차례 반복 충돌시 핀-고리 부분이 느슨해지게 되어 소음이 발생하는 것 뿐만아니라 로보트의 정밀도도 떨어진다는 단점이 있다.

이처럼 충돌에 의한 로보트 및 주변장치의 손상은 각 장치 자체가 매우 고가이므로 교환에 드는 경비가 적지 않게 들게 된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 로보트의 충돌시 압전소자를 이용하여 충돌을 즉시 검출하고 즉시 비상정지를 가동하여 로보트와 주변장치의 파손을 방지할 수 있는 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법은 로보트와 주변장치의 충돌이 발생하여 충격력을 발생한 경우 충격력이 설정치 이상이 되어 충돌 신호가 발생되는가를 검출하는 단계; 상기 충돌 신호 발생 검출 단계에서 충돌 신호가 검출되면 서보부 제어를 통해 로보트 구동 모터를 비상 정지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 장치는 로보트와 주변장치의 충돌을 검출하여 설정치 이상의 충격력이 발생한 경우에 충돌 신호를 발생하는 충돌 검출수단; 상기 충돌 검출 수단에서 발생한 충돌 신호에 응답하여 비상 정지 신호를 발생하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단에서 발생한 비상 정지 신호에 응답하여 로보트 구동 모터의 회전을 정지시키는 서보부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 YASKAWA 로보트의 충돌시 대응 방법을 설명하기 위한 도면.

도 2 는 본 발명에 따른 로보트와 주변 장치 충돌시의 대응장치 블록도.

도 3 은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 4 는 본 바명에 따른 로보트와 주변 장치 충돌시의 대응장치의 회로도.

도 5 는 본 발명에 따른 로보트와 주변 장치 충돌시의 대응바업을 설명하기 위한 순서도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 장치에 대한 블록도로서, 로보트와 주변장치의 충돌을 검출하여 설정치 이상의 충격력이 발생한 경우에 충돌 신호를 발생하는 충돌 검출수단(10)과, 상기 충돌 검출 수단에서 발생한 충돌 신호에 응답하여 비상 정지 신호를 발생하는 제어 수단(20)과, 상기 제어 수단에서 발생한 비상 정지 신호에 응답하여 로보트 구동 모터(M)의 회전을 정지시키는 서보부(30)를 보인다.

여기에서 상기 충돌 검출 수단(10)은 압력을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 압전소자(Piezo sensor)를 사용하며, 압전소자의 출력전압과 반응시간은 초기 제작시 설정한다. 예를 들어 외부 충격력 200Kgf 작용시 20ms 내에 24V를 출력하도록 한다. 또한 도 3에서 보이는 바와 같이 압전소자를 로보트의 선단축과 핸드 사이에 삽입 고정되도록 한다. 이 부위에 삽입하는 이유는 이 부분이 로보트에서 가장 약한 부분이므로 외부로부터 충격이 가해질 때 가장 민감하게 충격력을 검출할 수 있는 부분이기 때문이다. 그리고 상기 압전 소자의 신호를 전달하는 심선은 핸드용 I/O 케이블을 이용하여 바디 내부에 내장하고, 충돌 검출신호로부터 동작 정지까지의 시간을 최소한 으로 줄일 수 있도록 한쪽 끝을 상기 제어 수단(20)에 직렬로 연결되도록 한다. 회로의 구성은 도 4에 보이는 바와 같이 정상적인 작업시에는 출력 신호가 없으며, 200Kgf의 충격력이 가해지면 24V가 흐르게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 본 발명에 따른 장치를 참조하여 설명을 하면, 먼저 로보트와 주변장치가 충돌하여 충격력이 200Kgf 이상이 발생 되었음을 상기 압전 센서(10)에서 검출(S1)하여 24V의 전압으로 상기 제어 수단(20)에 전달하면, 상기 제어 수단(20)에서는 상기 서보부(30)를 제어하여 로보트 구동 모터(M)를 비상 정지(S2)시키게 된다.

이와 같은 방법을 종래의 로보트 충돌 대응 방법과 비교해보면, 종례의 FANUC 로보트에서 충돌이 발생하는 경우에는 모터가 진행하던 방향으로 계속 진행하기 위해 구동 전류를 높이고, 구동 전류가 설정치보다 높아지면 과전류 에러를 띄움으로써 충돌신호를 발생시켜 로보트를 세우게 되는데, 이는 제어 수단이 피드백 신호를 받아 로보트의 실제 동작을 제어하고 있는 서보부로 모터를 세우라는 명령을 보내게 되기 때문에 이 시간동안 충돌은 계속해서 진행을 하게 되고, 그에 따라 로보트와 주변장치의 파손이 커지게 되는 반면, 본 발명에서는 잉여시간을 제외시키고 충돌 신호를 곧 바로 서보부에 보내 서보부에서 적극적으로 비상정지를 함으로써 충격력을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예로는 압전 소자 대신 가속도계를 사용하여 충돌을 검출하도록 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 로보트와 주변장치의 충돌시 최대한 빠르게 충돌을 인식시키고 비상정지를 하도록 하여 로보트와 주변장치 상호간에 서로 보호를 할 수 있게되며, 그로 인해 손상에 의한 고가 장비의 추가 경비 손실을 줄일 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 로보트와 주변장치의 충돌이 발생하여 충격력을 발생한 경우 충격력이 설정치 이상이 되어 충돌 신호가 발생되는가를 검출하는 단계; 상기 충돌 신호 발생 검출 단계에서 충돌 신호가 검출되면 서보부 제어를 통해 로보트 구동 모터를 비상 정지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 방법.
2. 로보트와 주변장치의 충돌을 검출하여 설정치 이상의 충격력이 발생한 경우에 충돌 신호를 발생하는 충돌 검출수단; 상기 충돌 검출 수단에서 발생한 충돌 신호에 응답하여 비상 정지 신호를 발생하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단에서 발생한 비상 정지 신호에 응답하여 로보트 구동 모터의 회전을 정지시키는 서보부로 이루어진 것을 특징으로 하는 로보트와 주변장치 충돌시의 대응 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 충돌 검출 수단은 압전 센서인 것을 특징으로 하는 로보트와 주변장치 충돌시 대응 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 압전 센서는 로보트의 선단축과 핸드 사이에 삽입 고정 된 것을 특징으로 하는 로보트와 주변장치 충돌시 대응 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 충돌 검출 수단은 가속도계인 것을 특징으로 하는 로보트와 주변장치 충돌시 대응 장치.

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