KR100863989B1 - 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법 - Google Patents
선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 로봇간의 충돌이 일어나지 않게 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에 관한 것으로, 로봇 작업 생성 시 두 개의 작업로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)와; OLP와 로봇 제어기로부터 작업로봇과 작업의 이동 경로 및 위치정보를 충돌방지 시스템이 제공받는 단계(S20)와; 제공된 위치 정보를 바탕으로 작업로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)와; 상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 다시 비교 판단하는 단계(S40)와; 상기 비교판단에 따라 작업로봇의 작업의 수행 여부를 결정 및 송신하여 작업을 수행하는 단계(S50)를; 포함하며, 상기와 같은 충돌방지방법에 의해 충돌방지로 인해 안전한 로봇 작업 가능하고 로봇의 대기시간 축소됨에 따라 대기시간이 현저히(90%) 줄어들어 복수로봇을 동일작업공간 내에서 효과적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
용접로봇, 충돌방지, 선체 소조립,
Description
도 1은 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법을 나타내는 전체 공정도이고,
도 2는 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에 의한 초기 작업생성을 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에 의한 재작성된 재작업 생성을 나타내는 개략도이고,
도 4는 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에서 용접방향에 따른 충돌방지 예시를 나타내는 예시도이고
도 5 내지 도 9는 본 발명의 충돌방지 방법에 의한 각 케이스별 충돌방지 시퀀스을 예시적으로 나타낸 플로차트이다.
본 발명은 전후, 좌우로 이동하는 다수의 직교로봇에 6축 수직 다관절 용접 로봇을 거꾸로 메달아 사용하는 로봇 시스템에서의 충돌방지 및 간섭제어 알고리즘에 관한 발명으로 이를 구현하기 위하여 OLP(OFFLINE PROGRAMMING)에서 생성된 로봇작업의 경로 및 위치데이터와 로봇의 현재 위치를 실시간으로 비교하여 충돌이 예상되면 자동으로 모든 로봇 작업을 검색하여 충돌이 일어나지 않는 작업을 찾아 OLP의 스케줄 파일을 현재 작업 기준으로 실시간으로 새롭게 스케줄 하여 로봇간의 충돌이 일어나지 않게 하는 로봇 작업제어를 위한 방법에 관한 것이다.
로봇 충돌 방지 및 간섭제어 시퀀스는 2대의 로봇이 동일 공간에서 작업함으로 인하여 발생 될지도 모르는 충돌 혹은 간섭을 회피하기 위해서 만들어 진 시퀀스로서, OLP 시스템 에서 생성된 작업에서 로봇의 위치 데이터 값과, 로봇의 현재 위치를 실시간으로 비교하여 충돌이 예상되면 자동으로 모든 로봇 작업을 검색하여 충돌이 일어나지 않는 작업을 찾아 OLP 시스템에서 생성된 스케줄 파일을 현재 작업 기준으로 실시간으로 새롭게 스케줄 하여 동일영역 내의 로봇 2대가 충돌이 일어나지 않는 작업에 우선순위를 두고 작업할 수 있도록 하는 시퀀스를 말한다.
하지만 2대의 로봇이 같은 작업 공간을 공유함으로 인하여, 근본적으로 충돌이 일어나지 않는 작업만을 수행할 수는 없으며, 충돌이 일어날수 밖에 없을 시에는 1개의 로봇이 충돌 방지 시퀀스에 의해서 대기, 혹은 충돌을 방지할 수 있는 장소에서 대기하게 되는 작업(충돌 회피작업)을 수행할수 밖에 없다.
또한, 기존의 복수의 로봇을 사용한 로봇 시스템의 경우 충돌방지를 위해 기계적 근접센서만 사용함으로서 작업 중 로봇간의 대기시간이 매우 길어 생산성 저하됨으로서 로봇사용에 대한 효과가 미미한 문제점을 안고 있었다.
상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 실시간으로 계산된 로봇의 이동경로를 근거로 로봇간의 충돌을 방지하고 로봇의 최적이동경로를 제시함으로 최적의 로봇 작업경로를 생성할 수 있는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접로봇의 충돌방지 방법은 로봇 작업 생성 시 두 개의 작업로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)와; OLP와 로봇 제어기로부터 작업로봇과 작업의 이동 경로 및 위치정보를 충돌방지 시스템이 제공받는 단계(S20)와; 제공된 위치 정보를 바탕으로 작업로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)와; 상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 다시 비교 판단하는 단계(S40)와; 상기 비교판단에 따라 작업로봇의 작업의 수행 여부를 결정 및 송신하여 작업을 수행하는 단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로봇 작업 생성 시 두 개의 로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성, 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)는, 충돌이 상대적으로 일어날 가능성이 큰 작업들을 선 수행 하도록 작업 스케쥴을 생성하여 충돌방지시스템으로 전송하게 함으로써, 전체 작업 공정 말미에 충돌할 가능성을 줄여주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치정보 제공단계(S20)는 OLP로부터 작업하기 전 작업의 이동 경로 및 위치정보를 제공받고 제어기로부터 작업로봇의 현재위치정보를 제공받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제공된 위치 정보를 바탕으로 로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)는 로봇의 팔을 뻗은 방향 반대편의 충돌을 고려한 로봇후단의 간섭가능 범위와, 로봇의 중심설치위치사이의 거리인 로봇 베이스간의 거리 및 로봇의 작업을 기초로 하여 작성된 로봇의 궤적을 기본으로 한 작업영역의 위치값들에 의해 충돌여부를 판단하는 것을 특징으로 하며, 상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 새롭게 비교 판단하는 단계(S40)는 수행할 작업과 현 수행하고 있는 작업이 서로 충돌 및 간섭이 예상되면 수행하고 있는 작업과 간섭이 일어나지 않는 최대한 가까운 작업을 수행하게 되므로 작업로봇의 이동 및 대기시간을 최소한으로 작업스케줄을 재생성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법을 나타내는 전체 공정도이고, 도 2는 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에 의한 초기 작업생성을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에 의한 재작성된 재작업 생성을 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법에서 용접방향에 따른 충돌방지 예시를 나타내는 예시도이고, 도 5 내지 도 9는 본 발명의 충돌방지 방법에 의한 각 케이스별 충돌방지 시퀀스을 예시적으로 나타낸 플로차트이다.
본 발명은 4가지의 구성범위가 있는데, 첫번째가 작업 RESCHEDUING 방법이며, 두번째가 로봇 작업 방향 선정(서로 멀어지는 방향), 세번째가 충돌방지 전체 작업 절차, 마지막으로 OLP 충돌 방지 함수를 사용한 로봇 실시간 충돌 회피 방법이다.
본 발명의 용접로봇의 충돌방지 방법은 우선, 상기 로봇 작업 생성 시 두 개의 로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)는 충돌이 상대적으로 일어날 가능성이 큰 작업들을 선 수행하도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지시스템으로 전송함으로써, 전체 작업 공정 말미에 충돌할 가능성을 줄여주게 된다.
OLP와 로봇 제어기로부터 로봇 및 작업의 이동 경로 및 위치정보를 충돌방지 시스템이 제공받는 단계(S20)에서 작업을 수행할 용접 로봇의 작업의 궤적 및 위치데이터는 상기 OLP에서 생성한 미드파일(MIDFILE)에서 가지고 오고, 작업할 용접로봇의 현재 위치값은 로봇 제어기의 RTI(REAL TIME INFORMATION)통하여 가지고 오게 된다.
실제적으로 이 부분은 충돌방지 시스템과 OLP가 유기적으로 서로 협조하여 수행해야 할 부분으로, 충돌방지 시스템에서는 현재작업 진행 작업에 대한 정보와 충돌회피 시퀀스를 가지고 있지만, 작업궤적에 대한 정보가 없으며, OLP 입장에서는 작업을 생성하였기 때문에 궤적에 대한 정보와 충돌 체크하는 시퀀스는 있지만 실시간으로 현재 진행작업에 대한 정보와 현재 위치에 대한 정보를 얻을 수 없다. 따라서 두 개의 독립된 시스템이 서로를 보완하며 만들어낸 기능을 하게 된다.
상기 제공된 위치 정보를 바탕으로 로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)는 로 봇의 팔을 뻗은 방향 반대편의 충돌을 고려한 로봇후단의 간섭가능 범위와, 로봇의 중심설치위치사이의 거리인 로봇 베이스간의 거리 및 로봇의 작업을 기초로 하여 작성된 로봇의 궤적을 기본으로 한 작업영역의 위치값들에 의해 충돌여부를 판단하게 된다.
한편, 간섭체크 함수에서는 간섭이 일어날 경우에는 1을 리턴해 주고, 간섭이 일어나지 않을 때는 0를 리턴해 줌으로서 간섭의 여부를 판단하게 된다.
상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 새롭게 비교 판단하는 단계(S40)는 수행할 작업과 현 수행하고 있는 작업이 서로 충돌 및 간섭이 예상되면 수행하고 있는 작업과 간섭이 일어나지 않는 최대한 가까운 작업을 수행하게 되므로 작업로봇의 이동 및 대기시간을 최소한으로 작업스케줄을 재생성하게 된다.
도 2에서 보는 바와 같이 작업 생성시 로봇 1/2호기, 로봇 3/4호기 충돌 예상 위치에 있는 작업들은 용접 방향을 1,3호기는 북편으로 움직이는 방향으로, 로봇 2,4호기는 남편으로 움직이는 방향으로 생성한다. 이는 협조작업 하는 로봇 호기별로 서로 멀어지는 방향으로 작업을 수행하기 위함이다.
멀어지는 방향으로 작업을 수행한다면 도 4에서 보는 것처럼 실시간으로 2호기의 위치와 1호기의 궤적을 비교하여, 충돌 예상 위치에서 벗어나는 순간 1호의 작업을 수행할 수 있기 때문이다. 서로 멀어지는 방식의 알고리즘을 적용하면 충돌이 예상된다 할지라도 로봇의 정지시간을 최소화할 수 있다.
즉, 충돌이 예상된다면 충돌하지 않는 작업을 찾아 해당 작업을 수행한 다(RESCHEDULING). 만일 충돌하지 않는 작업이 없다면 작업 수행을 하지 않거나, 정지위치가 작업위치와 충돌이 일어난다면, 충돌 회피 작업을 수행한다.
도 4에서 보는 바와 같이 작업 재생성 시에 호기별 전체 작업 순서는 변경하지 않고, 충돌이 예상되는 작업만을 해당 위치로 삽입하여 수행한다. 이는 협조작업을 하는 두 로봇이 최대한 충돌이 예상되는 작업을 먼저 수행하기 위해서이다 . 두 작업이 동시에 시작하는 경우라면, 1호기와 2호기의 비교 가능한 모든 수행 가능한 작업들을 비교하여 스케줄을 변경하게 된다. 로봇 2호기와 4호기에 WEIGHTING FACTOR이 있기 때문에 가까이 붙은 작업은 로봇 2호기와 4호기가 수행하게 된다 (그림 2참조).
만일 하나의 로봇이 작업이 수행 중이였다면, 작업 시작하는 호기만 비교하여 RESCHEDULING을 수행한다.
상기 비교판단 후 작업로봇의 수행하는 단계(S50)는 상기 비교판단단계(S40) 후 용접로봇의 대기시간을 최소한으로 하면서 생성된 충돌방지 시퀀스에 의해 용접작업을 진행하게 된다.
본 발명의 충돌방지 및 간섭제어 시퀀스는 먼저 작업로봇의 작업이 간섭이 되도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지시스템에 보내고 OLP에서 계측과정을 거쳐 작업의 스케줄을 생성한 다음에 협조작업 하는 로봇 작업을 비교하여 충돌이 예상되는지 확인하고 충돌이 예상된다면 충돌하지 않는 작업을 찾아 해당 작업을 수행한다(RESCHEDULING). 만일 충돌하지 않는 작업이 없다면 작업 수행을 하지 않거나, 정지위치가 작업위치와 충돌이 일어난다면, 충돌 회피 작업을 수행한다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 충돌방지 방법에 의한 각 케이스별 충돌방지 시퀀스을 예시적으로 나타낸 플로차트이다.
여기서는 용접로봇 1호기 및 용접로봇2 호기의 경우를 나타내는 것이다.
도 5는 작업하기 위한 용접로봇 1/2호기 모두 서있는 상태에서 출발할 경우를 나타내는 플로차트이고,
도 6은 작업하기 위한 용접로봇 1호기 작업종료 용접 로봇 22호기 작업수행 중인 경우를 나타내는 플로차트를 나타낸 것이다.
2호기는 작업을 현재 수행 중이고 1호기가 작업이 완료된 상태이다.
도 7은 2호기 작업이 종료된 용접로봇와 작업을 수행중인 용접로봇 1호기의 플로차트를 나타내는 것으로 1호기는 작업을 현재 수행 중이고 2호기가 작업이 완료된 상태를 나타낸다.
도 8은 용접로봇 1호기 정지위치 불변상태이고 용접로봇 2호기는 작업종료를 나타내는 플로차트로 이러한 케이스는 실제적으로 1호기가 에러상태여서 움직일 수 없는 상태이거나, 비상정지상태, 혹은 일시정지 상태로 1호기 로봇을 움직일 수 없으며, 2호기가 작업이 종료된 상태를 뜻한다.
만일 2호기의 남은 작업 모두가 1호기의 정지위치와 간섭이 일어난다고 예측이 되면 2호기는 충돌방지 정지위치 대기 상태가 되며 로봇 시스템이 서있는 상태가 된다.
이러한 경우 작업을 재시작하기 위해서는 1호기의 정지원인을 해제하고, OP 에서 1호기 작업 재시작을 누르면 1/2호기 작업이 모두 충돌방지 시퀀스가 동작하 면서 수행되게 된다
이런 경우는 가장 처음 로봇을 구동할 시기나, 1호기 혹은 2호기가 충돌방지 시퀀스에 의해서 서있는 경우를 뜻한다
도 9는 용접로봇 2호기 정지위치 불변상태이고, 용접 로봇 1호기 작업종료된 상태를 나타내는 플로차트로 이러한 케이스는 실제적으로 2호기가 에러상태여서 움직일 수 없는 상태이거나, 비상정지상태, 혹은 일시정지 상태로 1호기 로봇을 움직일 수 없으며, 1호기가 작업이 종료된 상태를 뜻한다.
만일 1호기의 남은 작업 모두가 2호기의 정지위치와 간섭이 일어난다고 예측이 되면 1호기는 충돌방지 정지위치 대기 상태가 되며 로봇 시스템이 서있는 상태가 된다.
이러한 경우 작업을 재시작 하기 위해서는 2호기의 정지원인을 해제하고, OP 에서 1호기 작업 재시작을 누르면 1/2호기 작업이 모두 충돌방지 시퀀스가 동작하면서 수행되게 된다
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 충돌방지로 인해 안전한 로봇 작업 가 능하고 로봇의 대기시간 축소됨에 따라 대기시간이 현저히(90%) 줄어들어 복수로봇을 동일작업공간 내에서 효과적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
Claims (5)
- 로봇 작업 생성 시 두 개의 작업로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)와;OLP와 로봇 제어기로부터 작업로봇과 작업의 이동 경로 및 위치정보를 충돌방지 시스템이 제공받는 단계(S20)와;제공된 위치 정보를 바탕으로 작업로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)와;상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 다시 비교 판단하는 단계(S40)와;상기 비교판단에 따라 작업로봇의 작업의 수행 여부를 결정 및 송신하여 작업을 수행하는 단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법.
- 제 1항에 있어서,상기 로봇 작업 생성 시 두 개의 로봇이 간섭이 일어나도록 작업스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 단계(S10)는,전체 작업 공정 말미에 충돌할 가능성을 줄여줄 주 있도록, 충돌이 상대적으로 일어날 가능성이 큰 작업들을 선 수행 하도록 작업 스케쥴을 생성하여 충돌방지 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법.
- 제 1항에 있어서.상기 위치정보 제공단계(S20)는 OLP로부터 작업하기 위치정보를 제공받고 제어기로부터 작업로봇의 현재위치정보를 제공받는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제공된 위치 정보를 바탕으로 로봇의 간섭을 체크하는 단계(S30)는 로봇의 팔을 뻗은 방향 반대편의 충돌을 고려한 로봇후단의 간섭가능 범위와, 로봇의 중심설치위치사이의 거리인 로봇 베이스간의 거리 및 로봇의 작업을 기초로 하여 작성된 로봇의 궤적을 기본으로 한 작업영역의 위치값들에 의해 충돌여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법.
- 제 1항에 있어서,상기 간섭체크 후에 작업스케쥴을 재생성하여 작업 로봇의 충돌여부를 새롭게 비교 판단하는 단계(S40)는 수행할 작업과 현 수행하고 있는 작업이 서로 충돌 및 간섭이 예상되면 수행하고 있는 작업과 간섭이 일어나지 않는 최대한 가까운 작업을 수행하게 되어 작업로봇의 이동 및 대기시간을 최소한으로 작업스케줄을 재생성하는 것을 특징으로 하는 선체 소조립 용접로봇의 대기시간 최소화 및 충돌방지방법.
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