KR100338497B1 - 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법 - Google Patents

조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100338497B1
KR100338497B1 KR1019990033039A KR19990033039A KR100338497B1 KR 100338497 B1 KR100338497 B1 KR 100338497B1 KR 1019990033039 A KR1019990033039 A KR 1019990033039A KR 19990033039 A KR19990033039 A KR 19990033039A KR 100338497 B1 KR100338497 B1 KR 100338497B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezo actuator
robot
generating device
vibration
vibration generating
Prior art date
Application number
KR1019990033039A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010017494A (ko
Inventor
이수용
김문상
이종원
Original Assignee
박호군
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박호군, 한국과학기술연구원 filed Critical 박호군
Priority to KR1019990033039A priority Critical patent/KR100338497B1/ko
Publication of KR20010017494A publication Critical patent/KR20010017494A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100338497B1 publication Critical patent/KR100338497B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B25J15/0408—Connections means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명은 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법에 관한 것으로서, 일단이 로봇 플랜지 부착부에 고정된 복수의 피에조 엑츄에이터부와, 상기 피에조 엑츄에이터와 같은 방향이며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부 사이에 상기 로봇 플랜지부와 일체로 설치되는 소정 길이의 고정단과, 상기 고정단에 피봇부를 매개로 하여 설치되며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부의 타단에 상응하여 맞닿아 있는 복수의 엣지부를 갖는 툴 장착부를 구비하여, 상기 각각의 피에조 액츄에이터부가 구동되어 툴 장착부의 각 엣지부 위치를 변경시키고 이에 따라 소정 방향으로 회전운동이 발생되게 함으로써 조립 작업시 가공물과의 마찰력을 줄일 수 있으며 또, 로봇의 운동 경로를 수정할 수 있게 되어 고도의 정밀도를 요구하는 어려운 조립작업이 가능해진다.

Description

조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법{A vibration generating device for assembly task and a Robot path compensation technique}
본 발명은 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇의 운동경로 수정방법에 관한 것으로서, 특히 로봇 플랜지 부착부에 복수의 피에조 엑츄에이터부를 평행하게 또는 직교되게 각각 구비하여 소정 방향의 회전운동을 발생시킴으로써 조립작업시 마찰력을 감소시키고 이와 더불어 로봇의 운동경로를 수정할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 로봇의 매니퓰레이터는 공구의 끝을 정확하게 공간의 원하는 위치 및 방향에 놓을 수가 있는데 이를 위한 정적 정밀도는 3가지 매개 변수인 정확도(Accuracy), 반복 정밀도(Repeatability) 및 해상도(Resolution)로 나타낸다.
이때, 정확도는 지시된 위치와 실제 위치와의 차이를 말하며, 반복 정밀도는 매니퓰레이터가 공구 중심점을 같은 위치에 반복적으로 이동시킬 때 실제 위치의 변동을 말하며, 해상도는 공구 중심점이 정확하게 움직일 수 있는 최소한의 거리를 말한다.대부분 로봇의 반복 정밀도와 해상도는 그 로봇의 정확도 보다 우수하다.
그러나, 기구학적 모델에서 정확도를 낮추는 많은 요소들이 있다.
이러한 모델 매개 변수들은 두 가지 부류인 비기하학적 매개 변수와 기하학적 매개변수로 나눌 수 있다.여기서, 비기하학적 매개변수에는 순응성(Compliance), 기어의 백래시(Backlash), 기어의 편심, 엔코더의 해상도, 기어 전동 오차, 열적 팽창, 베어링의 헐거워짐 등에 의한 링키지의 흔들림, 그리고 로봇의 기계적인 구조에 의한 관절간의 교차 커플링이 있다.
특히, 상기 순응 운동(Compliant motion)은 말단부(End effector)의 위치와 방향이 수행하는 작업에 의해 구속을 받는 상황(즉, 말단부가 작업에 의해 주어진 구속조건에 순응하여 동작하여야 하는 상황)에서 발생한다.순응동작의 예로는 유리잔을 닦는 동작, 액체를 젖는 동작, 문을 여는 동작, 크랭크를 돌리는 동작, 구멍에 펙을 삽입하는 동작, 물체를 파지하는 동작, 나사를 돌리는 동작, 등이 있다.
이러한 모든 작업에서 말단부의 궤적은 작업 수행시 발생되는 접촉력이나 접촉 자극에 의해 수정된다.
이와같이 로봇의 운동경로 제어의 오차나 조립부품의 가공 정밀도, 고정 지그 위치의 오차로 인하여 일반적인 위치제어기를 사용하여 로봇을 제어할 경우, 조립 작업이 어렵게 되는데 이를 해결하기 위하여 순응성(Compliance) 제어기를 사용하거나, RCC(Remote Compliance Center) 장치 등을 사용하고 있다.
그러나, 상기 순응성(Compliance) 제어기는 순응(Compliance) 값을 선택하는데 어려움이 있으며 상기 RCC는 기계적으로 순응(Compliance) 값을 고정하므로 조립대상이 바뀔 때마다 부품을 교환하여야 되는 단점이 있다.
한편, 로봇 끝단의 힘을 제어하는 힘제어기를 사용하는 경우도 있으나, 단순히 로봇의 말단부(End effector)에 부착한 힘센서(Force Sensor)에서 각 샘플링 시간(Sampling Time)마다 측정한 값을 이용하여 힘 제어기를 구성하고 있다.
그러나, 상기 힘센서(Force Sensor)의 측정값은 다수의 접촉점이 있을 경우, 힘 측정값만으로는 접촉상태를 알 수 없으며 가공면의 정밀도에 따라 많은 잡음을 포함하고 있으므로 힘 측정값을 바탕으로 구성한 힘제어기는 정상적으로 작동할 수 없다. 한편, 접촉시 발생하는 마찰력을 줄이기 위하여 적은 변위로 진동하는 진동장치를 부착하여 사용하는 예도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 로봇 플랜지 부착부에 복수의 피에조 엑츄에이터부를 평행하게 또는 직교되게 각각 구비하여 소정 방향의 회전운동을 발생시킴으로써 조립작업시 마찰력을 감소시키고 이와 더불어 로봇의 운동경로를 수정할 수 있도록 한 조립작업을 위한 진동 발생장치 및 로봇 경로수정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상의 제 1관점으로서, 일단이 로봇 플랜지 부착부에 고정된 복수의 피에조 엑츄에이터부와, 상기 피에조 엑츄에이터와 같은 방향이며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부 사이에 상기 로봇 플랜지부와 일체로 설치되는 소정 길이의 고정단과, 상기 고정단에 피봇부를 매개로 하여 설치되며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부의 타단에 상응하여 맞닿아 있는 복수의 엣지부를 갖는 툴 장착부를 구비하여, 상기 각각의 피에조 액츄에이터부가 구동되어 툴 장착부의 각 엣지부 위치를 변경시키는 발명이 제시된다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술사상의 제 2관점으로서, 초기화 과정과, 진동 발생장치의 주기함수 진동을 생성하는 과정과, 한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관관계를 구하는 과정과, 상기 과정에서 구해진 힘 측정값과 진동과의 상관관계를 이용하여 미분값을 구하는 과정과, 상기 과정에서 계산된 미분값을 이용하여 조립작업시 로봇의 경로를 수정하는 과정을 수행하는 발명이 제시된다.
도 1은 본 발명에 의한 진동발생 장치의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 진동발생 장치의 피봇부를 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 의한 진동발생 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 피에조 엑츄에이터의 길이변화에 대한 회전각을 나타내는 참고도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제 1,2 피에조 엑츄에이터부가 서로 평행하게 구비되었을 경우에 진동발생 장치의 작동상태를 나타낸 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제 1,2 피에조 엑츄에이터부가 서로 직교되게 구비되었을 경우에 진동발생 장치의 우측면도이다.
도 7은 도 6를 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 피에조 엑츄에이터의 길이변화에 대한 진동발생 장치의 끝단 위치를 나타낸 참고도이다.
도 9는 본 발명에 의한 로봇 경로수정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 측정한 힘 F(x)와 입력 x 와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 미분값을 구하기 위해 측정한 힘과 SIN 주기함수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 관한 부호설명>
10 : 로봇 플랜지 부착부 11, 11′: 제 1피에조 엑츄에이터부
12, 12′: 제 2피에조 엑츄에이터부 13 : 고정단
14 : 피봇부 15 : 제 1엣지부
16 : 제 2엣지부 17 : 툴 장착부
이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 진동발생 장치의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 진동발생 장치의 피봇부를 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 의한 진동발생 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 피에조 엑츄에이터의 길이변화에 대한 회전각을 나타내는 참고도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제 1,2 피에조 엑츄에이터부가 서로 평행하게 구비되었을 경우에 진동발생 장치의 작동상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 제 1,2 피에조 엑츄에이터부가 서로 직교되게 구비되었을 경우에 진동발생 장치의 우측면도를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 피에조 엑츄에이터의 길이변화에 대한 진동발생 장치의 끝단 위치를 나타낸 참고도이다.
도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 진동발생 장치는 일단이 로봇 플랜지 부착부(10)에 고정된 복수의 피에조 엑츄에이터부와, 상기 피에조 엑츄에이터와 같은 방향이며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부 사이에 상기 로봇 플랜지부(10)와 일체로 설치되는 소정 길이의 고정단(13)과, 상기 고정단(13)에 피봇부(14)를 매개로 하여 설치되며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부의 타단에 상응하여 맞닿아 있는 복수의 엣지부(15,16)를 갖는 툴 장착부(17)로 이루어져 있다.
또한, 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부는 제 1피에조 엑츄에이터부(11) 및 제 2피에조 엑츄에이터부(12)로 구성되고, 상기 복수의 엣지부는 제 1엣지부(15) 및 제 2엣지부(16)로 구성되게 된다.
또한, 상기 제 1엣지부(15) 및 제 2엣지부(16)는 상기 툴 장착부(17)의 중심부를 중심으로 서로 대향하는 위치로 구성되게 된다.
이때, 상기 제 1엣지부(15) 및 제 2엣지부(16)는 상기 툴 장착부(17)의 중심부를 중심으로 서로 직교하는 위치로 구성되게 할 수도 있다.
또한, 상기 피봇부(14)는 강체의 회전축 부분을 반지름 R의 형상으로 가공하여 이 부분을 중심으로 회전이 이루어지도록 하되, 상기 반지름 R값은 고정단의 두께 d에 따라 경험적으로 결정되게 된다.
한편, 도 9의 흐름도와 같이, 상기 진동 발생장치에 의한 로봇경로 수정방법은 먼저, 초기화 과정(S10)과, 진동발생 장치의 주기함수 진동을 생성하는 과정(S11)과, 한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관관계를 구하는 과정(S12, S13)과, 상기 과정에서 구해진 힘 측정값과 진동과의 상관관계를 이용하여 미분값을 구하는 과정(S14)과, 상기 과정에서 계산된 미분값을 이용하여 조립작업의 로봇 경로를 수정하는 과정(S15)으로 이루어진다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 로봇 팔이나 조립장치는 자체질량 및 제어기의 낮은 대역폭(Bandwidth)로 인하여 작은 변위, 높은 주파수의 진동을 발생시킬 수 없다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 진동발생 장치에서는 높은 대역폭(Bandwidth) 특성을 갖는 피에조 엑츄에이터를 사용하여 진동발생 장치를 구성하였다.
즉, 피에조 엑츄에이터는 전압을 가하면 길이방향으로 힘을 발생하며, 그 변위가 늘어나는 특성을 갖고 있다.일반적인 엑츄에이터에 비해 매우 큰 힘으로 발생하는 반면, 그 변위는 수백 ㎛ 이내로 매우 작다.
또한, 하나의 강체를 가공하여 상기 피에조 엑츄에이터의 변위 변화에 대하여 끝단에서 회전이 발생하도록 피봇부로 회전점(Piezo Point)을 주었다.
즉, 도 2에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 피봇 회전점은 피에조 엑츄에이터의 길이방향 전,후 운동을 회전운동으로 변환시키는 중심점 역할을 하게 된다.
피봇 대신 베어링 등을 이용한 조인트(Joint)는 피에조 엑츄에이터의 매우 미소한 움직임보다 더 큰 백래쉬(Backlash)를 갖을 수 있는 문제점 때문에 본 발명에서는 강체의 회전축 부분을 반지름 R의 형상으로 가공하여 이 부분을 중심으로 회전이 이루어지도록 하였다.
이때, 상기 반지름 R값은 고정단의 두께 d에 따라 경험적으로 결정되게 되며, 반복하중으로 인한 피로현상이 일어나지 않도록 고려되어야 한다.
또한, 도 3에 나타낸 바와같이 피봇을 갖는 진동발생장치에 피에조 엑츄에이터를 피봇부(14)를 중심으로 거리 r만큼 떨어진 곳에 부착한다.
즉, 도 4와 같이 피에조 엑츄에이터(11)에 전원을 가하면 힘이 발생되고 이에 따라 ΔX만큼 변위가 증가하면 피봇부(14)를 중심으로 Δθ=rΔX 의 각도로 회전이 발생한다.
그럼 지금부터, 도 5에 나타낸 본 발명에 의한 진동발생 장치의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제 1피에조 엑츄에이터부(11)가 팽창하고, 제 2피에조 엑츄에이터부(12)가 수축하게 되면 이에 따라 상기 제 1피에조 엑츄에이터부(11)의 끝단이 툴 장착부(17)의 제 1엣지부(15)를 밀게 되어 상기 툴 장착부(17)가 상기 피봇부(14)를 중심으로 시계방향으로 회전하게 된다.
반대로, 상기 제 1피에조 엑츄에이터부(11)가 수축하고, 상기 제 2피에조 엑츄에이터부(12)가 팽창하게 되면 이에 따라 상기 제 2피에조 엑츄에이터부(12)의 끝단이 툴 장착부(17)의 제 2엣지부(16)를 밀게 되어 상기 툴 장착부(17)가 상기 피봇부(14)를 중심으로 반시계방향으로 회전하게 된다.
따라서, 상기 제 1,2피에조 엑츄에이터부(11,12)가 팽창 및 수축함으로써, 원하는 방향으로 원하는 각도만큼 진동발생 장치의 끝단인 툴 장착부(17)의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 또다른 실시예는 두개의 피에조 엑추에이터부(11′,12′)가 서로 직교하도록 장착된 경우로서, 도 6에 나타난 바와같이 X축 및 Y축 방향의 회전을 각각의 피에조 엑츄에이터를 구동하여 발생시킬 수 있다.
즉, 직교하는 두 방향의 회전운동을 생성하기 위하여, 두 개의 피에조 엑츄에이터를 사용하게 되는데 즉, 제 1피에조 액츄에이터부(11′)가 팽창 또는 수축할 때에는 X축을 중심으로 툴 장착부(17)가 회전하며, 제 2피에조 엑츄에이터부(12′)가 팽창 또는 수축할 때에는 Y축을 중심으로 상기 툴 장착부(17)가 회전하게 된다.
이해를 돕기 위해 도 6를 다시 단순화하여 도 7에 나타내었는데 이 경우, 각 피에조 엑츄에이터(11′,12′)로부터 피봇의 중심까지는 각각 r만큼 떨어져 있다.
따라서 제 1피에조 엑츄에이터(11′)의 길이변화에 따라 X방향의 회전운동이 발생하며, 같은 방법으로 제 2엑츄에이터(12′)의 길이 변화에 따라 Y방향의 회전운동이 생긴다.
도 8은 각 피에조 엑츄에이터의 길이 변화에 대한 진동발생장치 끝단의 위치를 나타낸 것으로서, (a)는 제 1,제 2 피에조 엑츄에이터(11′,12′)가 모두 중립위치에 있는 경우이다.
이때, 제 1엑츄에이터(11′)가 최소로 수축하게 되면 (b)와 같이 +X 방향의 회전이 발생하며, 최대로 팽창하면 (c)와 같이 -X 방향의 회전이 발생한다.
같은 원리로 제 2피에조 엑츄에이터(12′)가 최대로 팽창하면 (d)와 같이 +Y방향의 회전이 발생하고, 최소로 수축하게 되면 (e)와 같이 -Y 방향의 회전이 발생한다.
따라서, 각각의 피에조 엑츄에이터의 길이를 제어함에 따라 진동발생장치의 끝단 위치를 제어할 수 있으며, 특히 피에조 엑츄에이터의 변위를 주기적으로 변화시킴으로써 원하는 방향으로 원하는 형태의 진동을 발생시킬 수 있다.
참고적으로, 본 발명에 의한 진동발생장치로서 1축 및 2축 운동을 하기 위하여 구성된 툴장착부의 형상은 하나의 예로서 같은 목적을 위해 다양한 형태의 엣지부 및 장착부를 가질 수 있다.
그럼 지금부터, 상술한 본 발명에 의한 진동발생장치가 소정의 경로를 따라 움직이며 작업할 수 있도록 로봇의 경로를 수정하는 방법에 대하여 도 9를 중심으로 설명하면 아래와 같다.
즉, 로봇의 경로 수정은 우선 시스템의 초기화 과정(S10)과,
다음 수학식 1에 의해 진동발생 장치의 주기함수 진동을 생성하는 과정(S11)과,
및
다음 수학식 2에 의해 한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관관계를 구하는 과정(S12, S13)과,
다음 수학식 3에 의해 상기 과정에서 구해진 힘 측정값과 진동과의 상관관계를 이용하여 미분값을 구하는 과정(S14)과,
다음 수학식 4에 의해 상기 과정에서 계산된 미분값을 이용하여 조립작업의 로봇 경로를 수정하는 과정(S15)으로 이루어진다.
상기와 같은 로봇의 경로수정 방법은 로봇의 경로 생성을 위하여 한 순간의 힘을 측정하는 것이 아니라, 작은 변위의 주기 함수 형태 진동을 가한 후 한 주기동안 힘을 측정하여, 주기함수와 측정값들과의 상관관계를 구함으로써 보다 정확하고, 유용한 정보를 얻을 수 있는 신호처리방법이다.
일반적으로, 조립작업에서 로봇의 경로와 발생하는 힘의 관계는 대부분 비선형적이며, 일대일 함수의 형식을 나타내는 경우는 흔하지 않다.
즉, 도 10과 같은 경우 힘 센서(Force Sensor)를 이용하여 힘을 측정하면 그 순간의 힘의 값을 얻게 되며, 이 값만 사용하면 x1과 x2의 상태를 구분할 수 없다.그러나, 이때 주기함수와 측정한 힘과의 상관관계(Correlation) 값을 구하면 측정한 힘의 미분값을 구할 수 있으므로 새로운 로봇 경로를 생성할 때 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 10의 경우, x1, x2모두 힘 측정값 Fm은 동일하나, 각각의 미분값 R1, R2는 상이하므로, 이 값을 이용하여 로봇의 운동경로를 수정할 수 있다.
주기함수와 측정한 힘과의 상관관계를 이용하여 미분값을 구하는 신호처리방법은 로봇의 제어수단에 의해 처리되는데 그 과정은 다음과 같다.
즉, 우선 초기화 과정을 거쳐 주기함수 진동을 생성하며, 한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관관계를 구하고, 이를 이용하여 미분값을 구한다.
또한, 계산된 미분값을 이용하여 조립작업의 로봇 경로를 수정하게 된다.이 과정을 좀 더 상세히 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 도 11를 기준으로, 임의의 중심점(x0)를 기준으로 SIN 함수의 진동이 첨가되었다면, 입력값은 다음과 같이 변화된다.
는 진동의 진폭이며, p는 진동의 주파수이다.이때, 힘 측정값 F(x)와 입력 x와의 상관관계는 다음 수하식 7과 같다.
실제 신호처리는 이산 시스템(Discrete system)으로 표현되므로, 상기 수학식 5는 수학식 8과 같이 표현된다.
측정된 (x(ti),F(ti);i=1,...,2n) 데이터에 대한 선형 회기방법과 비교하면, 1차 식의 기울기는 다음 수학식 9 내지 수학식 11과 같이 구해진다.
상기 수학식 5을 수학식 9에 대입하면, 수학식 12가 된다.
따라서, 상기 수학식 8과 상기 수학식 12로부터, 수학식 13이 얻어진다.
상기 수학식 9에 의하여, 상관계수값로부터 미분값 K를 구할 수 있다.
로봇의 움직임에 따라 힘의 발생이 도 6와 같이 변하는 경우, 측정 힘의 값만으로는 로봇의 경로명령을 수정해야 하는 방향을 알 수 없다.그러나, 미분값 K를 사용하면 로봇의 경로를 수정할 수 있다. 힘의 감소를 이루는 방향으로 로봇을 움직이고자 할 때 미분값 K를 이용하여 다음 수학식 14와 같이 로봇 경로명령을 수정한다.
여기서 Xd[n] ; (n)번째 수정된 로봇 경로명령, Xd[n-1] ; (n-1)번째 로봇 경로명령, η; 비례상수, K; 미분값.
힘의 증가를 이루는 방향으로 로봇을 움직이고자 할 때 아래 수학식 15와 같이 로봇 경로명령을 수정한다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 일단이 로봇 플랜지 부착부에 고정된 복수의 피에조 엑츄에이터부와, 상기 피에조 엑츄에이터와 같은 방향이며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부 사이에 상기 로봇 플랜지부와 일체로 설치되는 소정 길이의 고정단과, 상기 고정단에 피봇부를 매개로 하여 설치되며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부의 타단에 상응하여 맞닿아 있는 복수의 엣지부를 갖는 툴 장착부를 구비하여, 상기 각각의 피에조 액츄에이터부가 구동되어 툴 장착부의 각 엣지부 위치를 변경시키고 이에 따라 소정 방향으로 회전운동이 발생되게 함으로써 조립 작업시 가공물과의 마찰력을 줄일 수 있다.또한, 로봇의 운동 경로를 수정할 수 있게 되어 고도의 정밀도를 요구하는 어려운 조립작업이 가능해진다.

Claims (12)

  1. 일단이 로봇 플랜지 부착부에 고정된 복수의 피에조 엑츄에이터부와,
    상기 피에조 엑츄에이터와 같은 방향이며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부 사이에 상기 로봇 플랜지부와 일체로 설치되는 고정단과,
    상기 고정단에 피봇부를 매개로 하여 설치되며 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부의 타단에 상응하여 맞닿아 있는 복수의 엣지부를 갖는 툴 장착부를 구비하여,
    상기 각각의 피에조 액츄에이터부가 구동되어 상기 툴 장착부의 각 엣지부 위치를 변경시키는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 피에조 엑츄에이터부는 제 1피에조 엑츄에이터부 및 제 2피에조 엑츄에이터부로 구성되고,
    상기 복수의 엣지부는 제 1엣지부 및 제 2엣지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1엣지부 및 제 2엣지부는 상기 툴 장착부의 중심부를 중심으로 서로 대향하는 위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1엣지부 및 제 2엣지부는 상기 툴 장착부의 중심부를 중심으로 서로 직교하는 위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1피에조 엑츄에이터부가 팽창하고 상기 제 2피에조 엑츄에이터부가 수축하게 되면 상기 제 1엣지부 및 제 2엣지부를 갖는 툴 장착부는 상기 피봇부를 중심으로 시계방향으로 회전하고, 반대로 상기 제 1피에조 엑츄에이터부가 수축하고 제 2피에조 엑츄에이터부가 팽창하면 상기 피봇부를 중심으로 반시계 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1피에조 엑츄에이터부가 팽창 또는 수축하면 X축을 중심으로 회전 운동하고 상기 제 2피에조 엑츄에이터부가 팽창 또는 수축하게 되면 Y축을 중심으로 회전 운동하는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 피봇부는 강체의 회전축 부분을 반지름 R의 형상으로 가공하여 이 부분을 중심으로 회전이 이루어지도록 하되, 상기 반지름 R값은 고정단의 두께 d에 따라 경험적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 조립작업을 위한 진동발생 장치.
  8. 초기화 과정과,
    진동 발생장치의 주기함수 진동을 생성하는 과정과,
    한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관 관계를 구하는 과정과,
    상기 과정에서 구해진 힘 측정값과 진동과의 상관관계를 이용하여 미분값을 구하는 과정과,
    상기 과정에서 계산된 미분값을 이용하여 조립작업시 로봇의 운동경로를 수정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 경로수정 방법.
  9. 청구항 8항에 있어서, 상기 주기함수 진동을 생성하는 과정은,
    및
    식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 경로수정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 한 주기동안의 힘 측정값과 진동의 상관 관계를 구하는 과정은,
    식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 경로수정 방법.
  11. 청구항 8항에 있어서, 상기 미분값을 구하는 과정은,
    식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 경로수정 방법.
  12. 청구항 8항에 있어서, 상기 조립작업시 로봇의 운동경로를 수정하는 과정은,
    식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 경로수정 방법.
KR1019990033039A 1999-08-12 1999-08-12 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법 KR100338497B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990033039A KR100338497B1 (ko) 1999-08-12 1999-08-12 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990033039A KR100338497B1 (ko) 1999-08-12 1999-08-12 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010017494A KR20010017494A (ko) 2001-03-05
KR100338497B1 true KR100338497B1 (ko) 2002-05-30

Family

ID=19606892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990033039A KR100338497B1 (ko) 1999-08-12 1999-08-12 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100338497B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593658A (en) * 1984-05-01 1986-06-10 Moloney Paul J Valve operating mechanism for internal combustion and like-valved engines
JPH10109284A (ja) * 1996-10-03 1998-04-28 Denso Corp マイクロマニピュレータとその駆動方法
KR19980061088U (ko) * 1997-03-20 1998-11-05 이대원 피에조 액튜에이터

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593658A (en) * 1984-05-01 1986-06-10 Moloney Paul J Valve operating mechanism for internal combustion and like-valved engines
JPH10109284A (ja) * 1996-10-03 1998-04-28 Denso Corp マイクロマニピュレータとその駆動方法
KR19980061088U (ko) * 1997-03-20 1998-11-05 이대원 피에조 액튜에이터

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010017494A (ko) 2001-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6671975B2 (en) Parallel kinematic micromanipulator
JP4213690B2 (ja) 超精密位置制御システム
Tian et al. A flexure-based five-bar mechanism for micro/nano manipulation
KR100396020B1 (ko) 초정밀 위치결정시스템
JPS60150981A (ja) ロボツト装置
KR100514991B1 (ko) 압전액츄에이터를 이용한 진동절삭장치
JP3663318B2 (ja) パラレルメカニズムの運動誤差補正方法およびその装置
KR100338497B1 (ko) 조립작업을 위한 진동발생 장치 및 로봇 경로수정 방법
KR100396021B1 (ko) 초정밀 이송장치
Hartisch et al. Flexure-based environmental compliance for high-speed robotic contact tasks
Bacher et al. Flexures for high precision robotics
JP4113948B2 (ja) 操作力発生装置
Nguyen et al. Investigation of influences of fabrication tolerances on operational characteristics of piezo-actuated stick-slip micro-drives
JP3580562B2 (ja) ロボット
KR100608269B1 (ko) 상ㆍ하 병렬배치된 압전액츄에이터를 구비한 진동절삭공구대
JP3928041B2 (ja) 機器操作用パラレル機構及びその設計方法
JP2996121B2 (ja) 駆動機構及び駆動機構製造方法
KR102060760B1 (ko) 압전소자 방식 공작기계 가진 시스템 및 이를 이용한 공작기계 가진 방법
Hartisch et al. Co-design of environmental compliance for high-speed contact tasks
Ihn Two-DOF actuator module design and development based on fully decoupled parallel structure
Company et al. Modelling and design issues of a 3-axis parallel machine-tool
KR102039285B1 (ko) 프리즘 회전 조정 메커니즘, 스테퍼 노광 시스템, 및 스테퍼
KR20000073215A (ko) 병렬 로봇의 제어방법 및 장치
KR100416225B1 (ko) 정밀 기기의 기구교정 방법 및 그 장치
WO1995007793A2 (en) Force and position controlled manipulator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090424

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee