KR100224862B1

KR100224862B1 - 로봇 암의 캘리브레이션 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100224862B1
Application number: KR1019970039659A
Authority: KR
Inventors: 김동범
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990016929A

Abstract

본 발명인 로봇 암의 캘리브레이션 장치는, 로봇 암에 대한 캘리브레이션이 수행되도록 하기 위한 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 로봇 암에 부착되어, 기준 신호를 발생시키는 신호 발생 장치와, 상기 로봇 암의 회전에 따라, 상기 신호 발생 장치로부터의 기준 신호를 검출하여 검출 신호를 발생시키는 신호 검출 장치, 상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 계산하고, 상기 로봇 암의 위치 데이터와 기준 위치 데이터와의 편차에 따라 캘리브레이션이 수행되도록 하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 암의 캘리브레이션 장치 및 방법

본 발명은 센서를 이용하여 로봇 암(Arm)을 캘리브레이션하는 방법에 관한 것이다.

오늘날, 산업 현장에서의 로봇에 의한 제품의 조립 및 제작이 점차 증가되어 가는 추세와 더불어, 로봇을 제어하는 시스템에 있어서도 점차 그 기능이 다양화 및 고도화되어 가고 있다. 이러한 현상은 멀티 태스킹(Multi-tasking)을 통한 다중 로봇 제어 시스템을 요구하게 되었고, 그와 같은 요구에 부응하여 고성능 마이크로프로세서(microprocessor)를 이용하여 하나의 제어 시스템으로 여러 대의 로봇을 동시에 제어하는 다중 로봇 제어 시스템이 등장하게 되었다.

이와 같은 로봇 제어에 있어서, 로봇 몸체에서 부품 등을 교체하고 난 후에는 옵셋(Offset)과 같은 캘리브레이션 데이터를 재설정하여야 할 필요가 있다. 이러한 경우에 있어서, 종래에는 캘리브레이션 지그(Jig)를 사용하거나, 또는 로봇의 몸체에 기준 위치로 표시되어 있는 부분을 기준으로 수동으로 캘리브레이션을 수행하였다.

도 1에는 캘리브레이션 지그를 사용하여 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 과정이 플로우 챠트로 도시되어 있다. 이를 참조하면, 캘리브레이션이 수행될 로봇의 몸체에서 작업용 도구를 제거한다(단계 10). 그리고, 로봇의 몸체에 캘리브레이션을 수행하기 위한 캘리브레이션 도구를 부착시킨다(단계 11). 부착된 캘리브레이션 도구에 의해 캘리브레이션을 실시하고(단계 12), 이에 따른 결과를 이용하여 옵셋을 수정한다(단계 13). 이와 같이, 캘리브레이션을 종료한 후에는, 로봇의 몸체에서 캘리브레이션 도구를 제거하고(단계 14), 다시 작업을 수행하는데 사용되는 작업용 도구를 부착시킨다(단계 15).

그런데, 이와 같은 캘리브레이션 지그를 사용하는 경우에는, 로봇의 몸체에 부착되어 있는 작업용 도구를 캘리브레이션 도구로 교체한 후에 캘리브레이션을 수행하여야 하며, 캘리브레이션이 수행된 후에 캘리브레이션 도구를 다시 작업용 도구로 교체하여야 하는 번거로운 수작업이 요구된다.

한편, 로봇의 몸체에 표시된 마크를 기준 위치로서 설정하여 캘리브레이션을 수행하는 경우에도, 로봇의 몸체를 각 축 별로 마크가 있는 위치로 이동시킨 후, 현재 위치를 측정하여 캘리브레이션 데이터를 수정하여야 한다. 이에 따라, 캘리브레이션이 수동으로 수행되어야 하므로 캘리브레이션의 정밀도 및 속도가 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 센서 및 인터럽트를 이용함으로써, 그 자동화가 가능한 캘리브레이션 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 캘리브레이션 지그를 이용한 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 개략적 블록도이다.

도 3은 도 2의 제어 장치의 개략적 구성을 나타내 보인 블록도이다.

도 4는 도 2의 캘리브레이션 장치에 의해 수행되는 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200...로봇 암 210...회전축

220...모터 구동부 230...모터

300...캘리브레이션 장치 310...신호 발생 장치

320...센서 330...제어 장치

331...신호 입력부 332...제1 연산부

333...메모리 334...제2 연산부

335...프로그램 구동부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 암의 캘리브레이션 장치는, 로봇 암에 대한 캘리브레이션이 수행되도록 하기 위한 캘리브레이션 장치에 있어서, 상기 로봇 암에 부착되어, 기준 신호를 발생시키는 신호 발생 장치와, 상기 로봇 암의 회전에 따라, 상기 신호 발생 장치로부터의 기준 신호를 검출하여 검출 신호를 발생시키는 신호 검출 장치, 및 상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 계산하고, 상기 로봇 암의 위치 데이터와 기준 위치 데이터와의 편차에 따라 캘리브레이션이 수행되도록 하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어 장치는, 상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호를 버퍼링하는 신호 입력부와, 상기 신호 입력부로부터 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 계산하는 제1 연산부와, 상기 제1 연산부에 의해 연산된 로봇 암의 위치 데이터와 미리 저장되어 있는 상기 기준 위치 데이터 사이의 편차를 연산하는 제2 연산부, 및 상기 제2 연산부로부터의 편차에 따라, 상기 로봇 암의 제어 프로그램의 파라메터를 수정하는 프로그램 구동부를 포함한다. 상기 제어 장치는 상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호가 입력되면 인터럽트 루틴을 수행한다.

한편, 본 발명에 따른 로봇 암의 캘리브레이션 방법은, 로봇 암의 위치를 감지하기 위한 감지 표식이 부착된 로봇 암의 캘리브레이션 방법에 있어서, (가) 상기 로봇 암을 회전시키면서 상기 감지 표식을 검출하는 단계; (나) 상기 감지 표식이 검출된 시점에서, 상기 로봇 암을 구동시키는 모터의 회전축의 위치를 읽어서 현재의 위치 데이터를 구하는 단계; (다) 상기 현재 위치 데이터와 이전 위치 데이터간의 편차를 구하는 단계; 및 (라) 상기 편차를 사용하여 캘리브레이션 데이터를 수정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단계 (가)는, (가-1) 상기 로봇 암을 소정 방향으로 빠르게 회전시키는 단계; (가-2) 상기 감지 표식이 검출되면 상기 로봇 암의 회전을 감속 정지시키는 단계; (가-3) 상기 로봇 암을 상기 단계 (가-1)에서의 회전 방향과 반대 방향으로 느리게 회전시키는 단계; 및 (가-4) 상기 신호 방생 장치로부터 발생되는 기준 신호를 검출하는 단계;에 의하여 수행된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇 암의 캘리브레이션 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치를 설명하기 위한 개략적 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치(300)는, 로봇 암(200)에 부착되어 기준 신호를 발생시키는 신호 발생 장치(310)와, 이 신호 발생 장치(310)로부터의 기준 신호를 검출하여 검출 신호를 발생시키는 센서(320)와, 이 센서(320)로부터의 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암(200)의 위치 데이터를 계산하고, 계산된 위치 데이터와 기준 위치 데이터와의 편차에 따라 캘리브레이션이 수행되도록 하는 제어 장치(330)를 구비한다.

상기 신호 발생 장치(310)는 로봇 암의 위치를 감지하기 위하여 상기 로봇 암(200)의 회전 축(210)에 부착되어 일정한 기준 신호를 발생시키는 장치이거나, 또는 상기 로봇 암(200)의 회전 축(210)에 부착되어 특정 센서에 의해 감지되는 일종의 감지 표식이 사용될 수 있다. 상기 센서(320)는 로봇 암(200)이 회전함에 따라 함께 회전하는 신호 발생 장치(310)로부터 발생되는 기준 신호를 검출하고, 이에 따라 검출 신호를 발생시켜 상기 제어 장치(330)에 입력시킨다. 상기 제어 장치(330)는 센서(320)로부터의 검출 신호를 입력받으면 인터럽트 루틴을 수행하여, 캘리브레이션이 수행되도록 한다. 그리고, 모터 구동부(220)로 소정의 제어 신호를 출력하며, 이 제어 신호를 입력받은 모터 구동부(220)는 모터(230)를 구동시킨다. 한편, 이와 같은 과정에 의해, 구동되는 모터(230)의 회전력은 동력 전달 장치(미도시)에 의해 로봇 암(200)의 회전축(210)에 전달되며, 이에 따라 로봇 암(200)은 a 방향 또는 b 방향으로 회전하게 된다.

한편, 제어 장치(330)로부터의 제어 신호에 따라 동작되는 모터 구동부(220)는 모터(230)를 구동시키는 한편, 모터의 위치를 카운트하여 로봇 암의 회전축의 위치에 관한 정보를 상기 제어 장치(330)로 입력시킨다.

도 3에는 상기 제어 장치(330)의 구성이 블록 형태로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제어 장치(330)는 센서(320)로부터의 검출 신호를 입력받아 버퍼링을 수행하는 신호 입력부(331)와, 이 신호 입력부에 의해 검출 신호가 입력된 시점에서의 로봇 암(200)의 위치 데이터인 현재 위치 데이터를 계산하는 제1 연산부(332)와, 이 제1 연산부에 의해 연산된 현재 위치 데이터와 메모리(333)에 저장되어 있는 기준 위치 데이터간의 편차를 연산하는 제2 연산부(334)와, 상기 제2 연산부(334)로부터의 편차에 따라 제어 프로그램의 파라메터를 수정하는 프로그램 구동부(335)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 연산부(332)는 센서(320)로부터의 검출 신호가 입력된 시점에서의 로봇 암(200)의 회전축(210)의 위치 좌표에 대응되는 위치 데이터를 연산하여 출력한다. 그리고, 이 연산되어 출력되는 로봇 암의 위치 데이터는 메모리(333)에 저장되는 한편, 제2 연산부(334)에 입력되어서 로봇 암(200)의 위치 데이터와 메모리(333)에 저장되어 있던 기준 위치 데이터 사이의 편차가 구해진다. 이 편차는 프로그램 구동부(335)에 입력되어 캘리브레이션이 이루어지도록 한다.

한편, 도 4에는 이와 같은 캘리브레이션 장치에 의해 수행되는 캘리브레이션 방법의 동작 과정이 플로우 챠트로 도시되어 있다. 도 4를 참조하여 이 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

사용자로부터 캘리브레이션 수행 명령을 받으면, 제어 장치(330)는 로봇 암을 a 방향으로 빠른 속도로 회전시킨다(단계 410). 이를 위해서, 상기 제어 장치(330)는 모터 구동부(220)를 동작시키고, 이 모터 구동부(220)는 모터(230)를 구동시킨다. 그리고, 모터(230)가 구동됨에 따라 회전력이 동력 전달 장치에 의해 로봇 암의 회전축(210)에 전달되며, 이 회전축(210)의 회전력에 의해 로봇 암(200)은 a 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 센서(320)가 기준 신호를 감지함으로써 발생시키는 검출 신호가 입력되었는지의 여부를 판단한다(단계 420). 검출 신호가 입력되지 않았으면 계속 검출 신호가 입력되었는지의 여부를 판단하고, 검출 신호가 입력되었으면 로봇 암(200)을 감속 정지시킨다(단계 430). 상기 단계 410 내지 430에서의 기준 신호 감지는 상기 로봇 암을 빠른 속도로 회전시키면서 이루어졌으므로, 정밀하게 상기 기준 신호를 감지하기 위해 로봇 암(200)을 반대 방향인 b 방향으로 느리게 회전시킨다(단계440). 그리고, 검출 신호가 상기 제어 장치(330)의 신호 입력부(331)로 입력되었는지를 다시 판단한다(단계 450). 이 판단에서, 신호 입력부(331)로 검출 신호가 입력되지 않은 경우에는 계속 검출 신호가 입력되는지를 판단한다. 그리고, 상기 판별 단계 450에서의 판단 결과, 신호 입력부(331)로 검출 신호가 입력된 경우에, 제1 연산부(232)에서는 검출 신호가 입력된 시점에 모터 구동부(220)로부터 입력되는 모터의 회전축의 위치 좌표에 의해, 로봇 암의 위치 데이터를 연산하여 출력시킨다(단계 460, 470). 그리고, 로봇 암의 위치 데이터를 메모리(333)에 저장시킨다.

한편, 제1 연산부(332)에서 출력된 로봇 암의 위치 데이터는 제2 연산부(334)에 입력되고, 이 위치 데이터를 입력받은 제2 연산부(334)에서는 메모리(333)에 저장되어 있던 기준 위치 데이터도 입력받아서, 두 위치 데이터간의 편차를 연산하여 출력한다(단계 480). 이 편차는 프로그램 구동부(335)에 입력되고, 프로그램 구동부(335)는 상기 편차에 따라 로봇 암의 제어 프로그램의 파라메터, 즉 캘리브레이션 데이터를 수정하여 캘리브레이션이 이루어지도록 한다(단계 490).

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 캘리브레이션 장치 및 방법에 따르면, 센서 및 인터럽트를 이용하여 자동적으로 캘리브레이션이 수행되므로, 번거로운 수작업이 필요없고, 캘리브레이션의 정밀도 및 속도를 높일 수 있다. 특히, 인터럽트 처리함으로써 주기적으로 시스템을 체크하는 폴링 주기에 관계없이 정밀도가 높은 캘리브레이션을 수행할 수 있다는 이점이 있다.

Claims

로봇 암에 대한 캘리브레이션이 수행되도록 하기 위한 캘리브레이션 장치에 있어서,

상기 로봇 암에 부착되어, 기준 신호를 발생시키는 신호 발생 장치;

상기 로봇 암의 회전에 따라, 상기 신호 발생 장치로부터의 기준 신호를 검출하여 검출 신호를 발생시키는 신호 검출 장치; 및

상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 계산하고, 상기 로봇 암의 위치 데이터와 기준 위치 데이터와의 편차에 따라 캘리브레이션이 수행되도록 하는 제어 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,

상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호를 버퍼링하는 신호 입력부;

상기 신호 입력부로부터 검출 신호가 입력되는 시점에서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 계산하는 제1 연산부

상기 제1 연산부에 의해 연산된 로봇 암의 위치 데이터와 미리 저장되어 있는 상기 기준 위치 데이터 사이의 편차를 연산하는 제2 연산부; 및

상기 제2 연산부로부터의 편차에 따라, 상기 로봇 암의 제어 프로그램의 파라메터를 수정하는 프로그램 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 연산부는,

상기 로봇 암을 구동시키는 모터의 회전축의 위치를 읽어서 상기 로봇 암의 위치 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,

상기 신호 검출 장치로부터의 검출 신호가 입력되면 인터럽트 루틴을 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 장치.
로봇 암의 위치를 감지하기 위한 감지 표식이 부착된 로봇 암의 캘리브레이션 방법에 있어서,

(가) 상기 로봇 암을 회전시키면서 상기 감지 표식을 검출하는 단계;

(나) 상기 감지 표식이 검출된 시점에서, 상기 로봇 암을 구동시키는 모터의 회전축의 위치를 읽어서 현재의 위치 데이터를 구하는 단계;

(다) 상기 현재 위치 데이터와 이전 위치 데이터간의 편차를 구하는 단계; 및

(라) 상기 편차를 사용하여 캘리브레이션 데이터를 수정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 방법.
제5항에 있어서, 상기 단계 (가)는,

(가-1) 상기 로봇 암을 소정 방향으로 빠르게 회전시키는 단계;

(가-2) 상기 감지 표식이 검출되면 상기 로봇 암의 회전을 감속 정지시키는 단계;

(가-3) 상기 로봇 암을 상기 단계 (가-1)에서의 회전 방향과 반대 방향으로 느리게 회전시키는 단계; 및

(가-4) 상기 신호 발생 장치로부터 발생되는 기준 신호를 검출하는 단계;에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇 암의 캘리브레이션 방법.