KR100224914B1

KR100224914B1 - Method for setting reference position of a robot

Info

Publication number: KR100224914B1
Application number: KR1019970049756A
Authority: KR
Inventors: 한길룡
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990027319A

Abstract

로봇의 원점위치를 정확하게 설정할 수 있는 로봇의 원점 설정방법에 관한 것이다.It relates to a robot origin setting method that can accurately set the robot origin position.

본 로봇의 원점 설정방법은, 로봇의 제1링크에 대하여 소정의 기준위치로 제2링크를 이동한 후에 제2링크를 정지시키고 그 때의 기준 위치값을 저장하는 단계와; 상기 기준위치값을 저장하는 단계를 적어도 두 번 수행하여 그 기준위치값의 평균값을 계산하여 저장하는 단계와; 상기 평균값을 기준으로 하여 로봇의 기준위치를 설정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.The origin setting method of the robot comprises the steps of: stopping the second link after moving the second link to a predetermined reference position with respect to the first link of the robot and storing the reference position value at that time; Storing the reference position value at least twice to calculate and store an average value of the reference position value; And setting a reference position of the robot based on the average value.

Description

How to set the origin of the robot

본 발명은 로봇의 원점 설정방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 로봇의 모든 운동의 기준이 되는 원점위치를 정확하게 설정할 수 있는 로봇의 원점 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot origin setting method, and more particularly, to a robot origin setting method that can accurately set the origin position that is the reference of all the movement of the robot.

오늘날 산업현장에서의 로봇은 제품의 조립 및 제작 등의 작업에 널리 사용되고 있는 유용한 도구로서 특히 반복적인 작업을 수행하는 데 그 효용성이 탁월함이 입증되어 있다.Today's industrial robots are a useful tool widely used in assembly and manufacturing of products, and proved to be particularly effective in performing repetitive tasks.

그러나 로봇의 모든 작동은 특정의 기준 위치를 기준으로 운동하는 것이기 때문에 로봇이 작업을 하기 위하여는 로봇 작동의 기준이 되는 원점을 먼저 설정할 필요가 있다. 이렇게 설정된 원점이 로봇의 초기 위치가 되어서 이 원점을 기준으로 하여 로봇의 모든 동작이나 이동 위치 및 경로가 정해지게 되는 것이다. 따라서 이 기준이 되는 원점이 정확하여야 이후에 계속되는 로봇의 모든 운동이 정확하게 되는 것이다. 또한 로봇이 이상상태를 겪은 이후나 요소부품을 교체한 이후에 기준 원점을 새롭게 설정하여야 하는 데, 이 때에도 기준 원점을 정확히 설정하는 것이 중요한 것은 마찬가지이다.However, since all operations of the robot are based on a specific reference position, the robot needs to first set an origin point for the robot operation in order to work. The origin set in this way becomes the initial position of the robot, and all movements, movement positions, and routes of the robot are determined based on this origin. Therefore, this reference point should be accurate so that all subsequent motions of the robot will be accurate. In addition, the reference origin should be newly set after the robot has experienced an abnormal condition or after the component parts have been replaced. In this case, it is equally important to accurately set the reference origin.

로봇의 원점을 설정하는 종래의 방법은 미리 설정된 일정한 알고리즘에 의해 로봇의 링크를 일정한 방향으로 회전시켜서 그 링크가 회전된 상대 링크에 대하여 특정의 기준위치에 오게 되었을 때 링크를 정지시키는 방법을 사용한다. 이와 같은 방법으로 다른 링크에 대하여도 순차적으로 원점복귀를 시킴으로써 전체 링크에 대하여 원점복귀가 이루어져서 전체 로봇의 원점 설정이 완료된다. 따라서 전체 로봇의 원점을 설정하기 위하여는 미리 설정된 일정한 알고리즘에 의해 로봇의 각 링크를 일정한 방향으로 회전시키고 각 센서에 의해 각 링크가 기준 위치에 온 것을 감지하여 그 기준 위치에서 각 링크를 정지시키며, 정지된 각 링크의 각도 변수값을 기준값으로 입력시킴으로써 로봇의 원점이 설정된다.The conventional method of setting the origin of the robot uses a method of rotating the link of the robot in a predetermined direction by a predetermined algorithm to stop the link when the link is brought to a specific reference position with respect to the rotated relative link. . In this way, the homing is performed on all the links sequentially by performing homing on the other links in order to complete the origin setting of the entire robot. Therefore, in order to set the origin of the entire robot, each link of the robot is rotated in a predetermined direction by a predetermined algorithm, and each sensor senses that each link is in the reference position and stops each link at the reference position. The robot origin is set by inputting the angle variable value of each stationary link as a reference value.

그러나 이러한 종래의 방법은 로봇의 최종 정지 위치에서의 각 링크의 회전 방향에 따른 각 링크의 진동 특성으로 인한 원점 오차를 감안하지 못하는 문제점이 있다. 즉 실제 작업 현장에서의 로봇은 다양한 최종 위치에 있다가 원점 위치로 복귀하게 되나, 종래의 방법은 원점 설정시 일정한 알고리즘에 의해서 원점으로 복귀되어 원점이 설정된 것이므로 각 링크들이 다양한 위치에서 이동하여 원점위치로 복귀하는 것을 감안하지 못하게 되어서 원점 복귀 시에 오차가 커지는 문제점이 있다.However, this conventional method has a problem in that the origin error due to the vibration characteristics of each link according to the rotation direction of each link at the final stop position of the robot is not considered. That is, the robot at the actual work site is returned to the origin position at various final positions, but in the conventional method, since the origin is set by returning to the origin by a constant algorithm when setting the origin, each link moves from various positions to the origin position. There is a problem that the error becomes large at the time of returning to the home because it cannot be considered to return to.

또한 로봇 원점 설정을 위한 종래의 방법은 센서 자체에 내재된 오차 특성을 최소화하지 못하는 문제점이 있다. 즉 기존의 센서의 오차 특성 때문에 정확한 원점위치에 대하여 도그와 센서간의 측정위치는 대략 0.004mm 정도의 오차를 가지게 되는 데, 이러한 오차를 전혀 줄이지 못하는 문제점이 있다. 도그와 센서간의 오차가 비록 작을 지라도 이러한 작은 오차는 각 작동링크의 선단에서는 보다 확대된 오차를 유발시키고 다중관절의 로봇에서는 각 작동링크를 경유함에 따라 그 오차가 더욱 누적되기 때문에 로봇의 최종 작동링크의 선단에서는 큰 오차를 나타내게 되는 문제점이 있다.In addition, the conventional method for setting the robot origin has a problem that can not minimize the error characteristics inherent in the sensor itself. That is, due to the error characteristics of the conventional sensor, the measurement position between the dog and the sensor has an error of about 0.004mm with respect to the exact origin position, but there is a problem in that such error cannot be reduced at all. Although the error between the dog and the sensor is small, such a small error causes a larger error at the tip of each operating link, and in the multi-joint robot, the error accumulates as it passes through each operating link. There is a problem that shows a large error at the tip.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇의 원점 위치를 보다 정확하게 설정할 수 있는 로봇의 원점 설정방법를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a robot origin setting method that can more accurately set the robot origin position.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 로봇의 원점 설정방법은, 로봇의 제1링크에 대하여 소정의 기준위치로 제2링크를 이동한 후에 제2링크를 정지시키고 그 때의 기준위치값을 저장하는 단계와; 상기 기준위치값을 저장하는 단계를 적어도 두 번 수행하여 그 기준위치값의 평균값을 계산하여 저장하는 단계와; 상기 평균값을 기준으로 하여 로봇의 기준위치를 설정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the robot origin setting method according to the present invention, the second link is stopped after moving the second link to a predetermined reference position with respect to the first link of the robot and the reference position value at that time Storing the; Storing the reference position value at least twice to calculate and store an average value of the reference position value; And setting a reference position of the robot based on the average value.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 원점 설정방법이 적용되는 로봇의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a robot to which the origin setting method of the robot according to the present invention is applied.

도 2는 도 1의 측면도이다.2 is a side view of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 원점 설정방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for setting the origin of a robot according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10...제1링크 24...인코더10 ... 1st link 24 ... encoder

20...제2링크 40...원판20 ... 2nd Link 40 ... Original

21...구동모터 41...센서21 ... drive motor 41 ... sensor

23...기준축 42...도그23 reference axis 42 dog

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 원점 설정방법을 적용하기 위한 로봇을 도 1 및 도 2에 도시하여 로봇의 기본적인 구성과 작동 원리를 먼저 설명한다. 도시된 로봇은 베이스 위에서 회전되는 하나의 링크를 도시하고 있으나, 동일한 구성과 작동 원리를 가진 다중관절 로봇으로 쉽게 일반화시킬 수 있으므로, 본 설명에서 베이스는 제1링크(10)로, 이 제1링크(10)에 대해 회전하는 링크는 제2링크(20)로 명명함으로써 도시된 로봇의 각 링크를 일반화하여 설명한다. 로봇은 제2링크(20)의 기준축(23)에 고정된 원판(40)의 가장자리에 설치된 원점 복귀용 도그(dog)(42)와, 이 도그(42)로부터 원점위치를 탐지하는 센서(41)로 이루어져 있다. 따라서 제2링크(20)가 도시된 화살표 방향으로 회전함에 따라 도그(42)가 함께 회전되므로 제1링크(10)에 대한 제2링크(20)의 상대운동량은 센서(41)에 대한 도그(42)의 상대운동량과 같게 된다. 그러므로 제2링크(20)가 제1링크(10)에 대하여 기준이 되는 위치에 온 경우 원점 복귀 센서(41)에 의해 그 위치가 탐지되어 제2링크(20)는 그 위치에서 정지한다. 이 때의 제2링크(20) 구동모터(21)의 인코더(24)값을 제2링크의 각도 변수값에 저장한다.The robot for applying the origin setting method according to the present invention is shown in Figs. 1 and 2 to explain the basic configuration and operating principle of the robot. Although the illustrated robot shows one link rotated on the base, it can be easily generalized to a multi-joint robot having the same configuration and operation principle, so in this description, the base is referred to as the first link 10, which is the first link. The link that rotates with respect to (10) is described by generalizing each link of the illustrated robot by naming the second link (20). The robot has a home return dog 42 installed at the edge of the disc 40 fixed to the reference shaft 23 of the second link 20, and a sensor for detecting the home position from the dog 42. 41). Therefore, since the dog 42 rotates together as the second link 20 rotates in the direction of the arrow, the relative momentum of the second link 20 with respect to the first link 10 is determined by the dog (with respect to the sensor 41). It becomes equal to the relative momentum of 42). Therefore, when the second link 20 comes to a reference position with respect to the first link 10, the position is detected by the homing sensor 41 and the second link 20 stops at that position. At this time, the encoder 24 value of the drive motor 21 of the second link 20 is stored in the angle variable value of the second link.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 로봇의 원점 설정방법을 설명하면 다음과 같다. 로봇에 원점을 설정할 필요성이 생기게 되면, 로봇의 원점 설정 모드로 전환되어 다음과 같은 일련의 원점 설정 과정이 시작된다.Referring to Figure 3 describes the origin setting method of the robot according to the present invention. When the robot needs to set the origin, it switches to the robot origin setting mode and starts a series of origin setting processes as follows.

먼저 미리 결정된 소정의 한 링크를 그 링크의 기준 위치로 이동하여야 하는 데, 이것은 로봇의 최선단에 위치한 링크에서부터 시작하는 것이 바람직하다. 따라서 최선단에 위치한 N링크를 N-1링크에 대하여 이동시켜서 센서(41;도 1참조)가 설치되어 있는 위치까지인 N링크의 기준위치로 이동(110)한다. N링크를 기준 위치에서 정지시킨 후에 이때의 N링크의 구동모터의 인코더(24; 도 1참조)값을 N링크의 각도 변수값에 저장(120)한다. 그리고 미리 결정된 소정의 회수만큼 상기의 이동(110) 및 저장(120)단계를 반복(130)한다. 이렇게 해서 저장된 N링크의 기준위치값의 수회 반복 분의 평균치를 계산(140)한다. 이처럼 하나의 링크인 N링크에 대하여 기준 위치의 평균치를 얻은 후에 그 다음에 연결된 링크인 N-1링크에 대하여 작업을 하기 위하여 링크번호를 하나 감소(150)시킨 후에 전술한 과정을 반복함으로써 차례로 전체 링크에 대하여 각 과정을 반복 수행(160)한다. 따라서 전체 링크에 대하여 각 링크의 기준위치값에 대한 평균치를 모두 얻게 되며 전체 링크에 대하여 원점 설정이 완료된다.First, a predetermined predetermined link must be moved to the reference position of the link, which preferably starts from the link located at the top of the robot. Therefore, the N-link located at the top end is moved 110 to the N-link reference position up to the position where the sensor 41 (see FIG. 1) is installed. After the N-link is stopped at the reference position, the encoder 24 (see FIG. 1) of the driving motor of the N-link at this time is stored in the angle variable value of the N-link 120. Then, the movement 110 and the storage 120 are repeated 130 by a predetermined number of times. In this way, the average value of several repetitions of the reference position values of the stored N-links is calculated (140). Thus, after obtaining the average value of the reference position for one link N-link, and then reduce the link number by one 150 to work on the N-1 link, which is the next linked link, by repeating the above-described process Each process is repeated 160 for the link. Therefore, all the average values of the reference position values of each link are obtained for the entire link, and origin setting is completed for the entire link.

전술한 방식은 하나의 개별 링크에 대하여 이동을 반복하여서 기준위치값의 평균치를 얻은 후에 다른 링크에 대하여 평균치를 얻는 방식으로 개별 링크별로 기준위치값을 얻는 방식이다. 그러나 기준위치값을 얻을 수 있는 또 다른 방식으로 전체 링크를 한꺼번에 로봇의 전체 기준위치로 이동시켜서 각 개별 링크에 대한 기준위치값을 저장한 후에 로봇의 전체 링크를 재배치하고서 다시 전체 링크를 한꺼번에 기준위치로 이동시켜서 기준위치값을 저장하는 전체 링크 동시 이동 방식도 가능하다.The above-described method is a method of obtaining reference position values for individual links by repeating movement for one individual link to obtain an average value of reference position values and then obtaining an average value for another link. However, in another way to obtain the reference position value, move the entire link to the robot's entire reference position at once and save the reference position value for each individual link, then rearrange the entire link of the robot, and then move the entire link at the same time. It is also possible to move the entire link simultaneously to save the reference position value.

로봇의 작업을 위한 최초의 원점 설정 시에는 교시된 위치 데이터가 존재하지 않을 것이다. 이처럼 작업용 위치 교시 데이터가 존재하지 않는 경우에는 위치 교시 작업(180)을 수행한다. 그러나 로봇이 이상상태를 겪거나 요소부품을 교체한 후에는 이미 입력되어 있는 위치 교시 데이터를 활용하는 것이 바람직하다. 그러나 이와 같은 경우에는 로봇의 원점이 원래의 것과는 달리 변경되어 있을 것이므로 원점 설정 절차를 다시 밟아야 한다. 그리고 새롭게 설정된 원점과 기존의 원점과의 차이를 감안하여 위치 교시 데이터에 그 차이값을 반영(190)함으로써 기존의 위치 교시 데이터를 그대로 활용할 수가 있다.In the initial origin setting for the robot's operation, the taught position data will not exist. As such, if the position teaching data for the job does not exist, the position teaching task 180 is performed. However, after the robot experiences an abnormal condition or replaces the component parts, it is desirable to utilize the position teaching data already input. In this case, however, the origin of the robot will be changed differently from the original, and the procedure for setting the origin should be repeated. In consideration of the difference between the newly set origin and the existing origin, the difference value is reflected in the position teaching data (190) to utilize the existing position teaching data as it is.

이상 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서의 각종 변경 및 개량이 가능하다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made within the spirit and scope of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 원점 설정방법은 각 링크의 기준 위치값의 반복 평균값을 이용하는 것이기 때문에 종래의 방식에 비하여 평균적 개념으로 그 원점 자체가 보다 정확하게 설정되는 효과가 있으며, 뿐만 아니라 센서 자체의 오차 특성도 최소화시키는 효과를 얻게 된다.As described above, since the origin setting method according to the present invention uses the repeated average value of the reference position value of each link, the origin itself is more accurately set by the average concept than the conventional method, and the sensor itself The effect of minimizing the error characteristic is also obtained.

또한 원점 설정이 보다 정확하게 되기 때문에 많은 시간과 노력을 들여 입력한 기존의 위치 교시 데이터를 재입력하지 않고서 그대로 재사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the origin setting becomes more accurate, the existing position teaching data inputted with a lot of time and effort can be reused as it is without re-entering.

일반적으로 일정수준이상의 정확도를 조금 더 향상시키기는 데에는 그 정확도 향상에 따른 추가 비용이 현저하게 증대되는 경향이 있고, 그 추가 비용에 따른 성능 향상은 비교적 크지 않은 경향이 있으나, 본 발명에 따른 원점 설정방법은 비교적 간단한 단계를 추가함으로써 저렴한 비용으로 그 정확도를 현저히 증가시키는 효과가 크다.In general, in order to improve the accuracy more than a certain level, the additional cost due to the improvement of accuracy tends to be significantly increased, and the performance improvement due to the additional cost tends to be relatively insignificant, but according to the present invention The method has the effect of significantly increasing its accuracy at low cost by adding relatively simple steps.

Claims

Stopping the second link after moving the second link to a predetermined reference position with respect to the first link of the robot and storing the reference position value at that time;

Storing the reference position value at least twice to calculate and store an average value of the reference position value;

And setting a reference position of the robot based on the average value.

The method of claim 1,

And the reference position value is an encoder value of the drive motor of the second link when the sensor detects that the second link has reached a predetermined reference position.

The method according to claim 1 or 2,

And when the origin of the robot is changed, reflecting a difference value between the newly set origin and the existing origin into a position teaching data value already input.