KR100980675B1 - Method and apparatus for location discriminating of mobile object - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동체의 위치 판별 기술에 관한 것으로, 특정 블록 내 임의의 위치에 고정된 와이어와 연결된 이동체와 와이어를 고정하는 2방향에 대한 공간 회전각을 측정하고, 특정 블록과 이동체 사이의 와이어 길이를 측정하여 측정된 회전각 및 와이어 길이를 통하여 각 와이어와 이동체 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 확인하고, 상대적 위치가 확인된 이동체를 이동하고자 하는 임의의 위치에서 역 운동학 계산 방식으로 각 와이어의 길이를 산출하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 자율 이송 장치의 위치 및 자세 확인을 위하여 현 위치에서 임의의 제어하고자 하는 위치의 계산을 통해 와이어 장력을 고려한 다이나믹 특성이 고려될 수 있으며, 이를 통해 좀 더 자율 이송 장치의 정확한 위치 및 자세의 확인, 그리고 정확한 제어를 가능하게 할 수 있다.The present invention relates to a technique for determining the position of a moving object. The present invention relates to a moving object connected to a wire fixed at an arbitrary position in a specific block and a spatial rotation angle in two directions of fixing the wire, and to determine the wire length between the specific block and the moving object. Through the measured rotation angle and wire length, the relative position between each wire, moving object fixed point and specific block fixing point is checked, and the angle is calculated by inverse kinematic calculation method at any position to move the identified moving object. It is characterized by calculating the length of the wire. According to the present invention, in order to check the position and attitude of the autonomous transfer device, a dynamic characteristic in consideration of wire tension may be considered by calculating an arbitrary position to be controlled from the current position, and thus, more accurate position of the autonomous transfer device may be considered. And posture, and accurate control.

자율 이송 장치, 위치 판별, 역운동학(Inverse Kinematics) Autonomous Feeder, Positioning, Inverse Kinematics

Description

이동체의 위치 판별 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LOCATION DISCRIMINATING OF MOBILE OBJECT} METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINATION OF MOBILE FIELD {METHOD AND APPARATUS FOR LOCATION DISCRIMINATING OF MOBILE OBJECT}

본 발명은 특정 블록 내 설치된 이동체의 위치 판별 기술에 관한 것으로서, 특히 특정 블록 내 설치된 와이어 컨트롤 자율 이송 장치의 초기 위치 정보 및 이동 시 위치 모니터링을 시스템의 기구적 정보를 이용하여 정확한 위치를 판별하는데 적합한 이동체의 위치 판별 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for determining the position of a moving object installed in a specific block. Particularly, the initial position information of the wire control autonomous transfer device installed in a specific block and the position monitoring during movement are suitable for determining the correct position using the mechanical information of the system. A method for determining the position of a moving object.

잘 알려진 바와 같이, 산업 현장에서 작업 환경 개선 및 생산성 향상을 목적으로 로봇의 사용이 증가되고 있으며, 단순 반복 작업이나 인간이 직접 수행하기 힘들고 위험한 작업에서는 로봇의 사용이 급증하고 있다. 이러한 로봇은 기존의 단순 반복 작업에서 보다 정밀하고 복잡한 작업에 점차 많이 응용되고 있다. As is well known, the use of robots is increasing in the industrial field for the purpose of improving the working environment and improving productivity, and the use of robots is increasing rapidly in simple repetitive tasks or in difficult and dangerous tasks for human beings. Such robots are increasingly applied to more precise and complex tasks in the existing simple repetitive tasks.

한편, 선박은 기능적으로 해수가 침수되지 않게 하는 수밀 구조로 되어 있으며, 구조적으로 각종 외력에 대해 강성을 가질 수 있는 견고한 구조로 되어 있어야 하고, 해수에 의한 부식이나 오명이 발생하는 것을 방지하기 위해 방식 또는 방오 가공이 수행되어야　 한다. On the other hand, the ship has a watertight structure that functionally prevents the ingress of seawater, and has to be a rigid structure that can be structurally rigid against various external forces, and to prevent corrosion or stigma caused by seawater. Or antifouling processing should be carried out.

이러한 이유 때문에 선박을 구성하는 각 선체 블록에는 론지(longi)나 스티프너(stiffner) 등과 같은 각종 구조 보강재가 복잡하게 배치되어 있으며, 이러한 각종 구조의 보강재 사이에 형성된 한정 공간에는 방식 또는 방오의 기능성 도료들이 도장되고 있다. For this reason, various structural reinforcements such as longi and stiffner are complicatedly arranged in each hull block constituting the ship, and functional paints of anticorrosion or antifouling are contained in the limited space formed between the reinforcements of such various structures. It is painted.

이와 같은 각 선체 블록 내의 복잡한 공간에서의 도장 작업은 대부분 분사 노즐이 장착된 도장 로봇의 스프레이 건(spray gun) 장치를 이용하여 수행되는데, 밀폐된 공간에서는 와이어 또는 케이블에 연결된 이동체로서 자율 이동 장치에 도장 및 용접 로봇을 장착하여, 자율 이동 장치를 이동하면서 밀폐된 공간 내부의 도장 작업을 수행하게 된다. Most of the painting work in such complex spaces within each hull block is carried out using a spray gun device of a painting robot equipped with a spray nozzle. In an enclosed space, a moving object connected to a wire or cable is applied to an autonomous moving device. The painting and welding robot is mounted to move the autonomous moving device to perform painting in the closed space.

도 1은 일반적인 자율 이송 장치의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a view showing the structure of a general autonomous transfer device.

도 1을 참조하면, 자율 이송 장치는 특정 블록에 설치되어 독립적인 제어가 가능한 8개의 와이어(102)를 이용하여 6자유도 운동 및 고정이 가능한 장치이다. 또한, 와이어는 1~8까지의 블록 고정점(100)에 연결되어 있다. 이러한 자율 이송 장치는 각 와이어의 길이를 계산 할 수 있는 와이어 엔코더와, 자율 이송 장치-와이어 사이의 공간상의 2방향(104)에 대한 회전각을 계산할 수 있는 회전각 엔코더, 그리고 각 와이어에 작용하는 장력을 직접적으로 모니터링 할 수 있는 센서 혹은 모터의 전류 신호를 피드백하는 장치로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the autonomous transfer device is a device capable of six degrees of freedom of movement and fixation using eight wires 102 installed in a specific block and capable of independent control. In addition, the wire is connected to the block fixing point 100 from 1 to 8. These autonomous feeders are wire encoders capable of calculating the length of each wire, rotation angle encoders capable of calculating the angle of rotation in two directions 104 in space between the autonomous feeder-wires, and acting on each wire. It consists of a device that can directly monitor the tension or feed back the current signal from the motor.

상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 자율 이송 장치에 있어서는, 특정 블록 내부에 적용하는 경우, CAD 정보를 이용하여 특정 블록과 와이어의 고정위치(①~⑧)를 계산하는 경우는 특정 블록과의 고정 위치를 계측기를 이용하여 계측을 수행해야 하는 한계성이 있었다. 또한 일반적인 작업 상황에서는 수작업에 의해서 와이어가 고정되므로 각 고정점의 위치가 설치 시마다 불특정 지점에 결정될 수 있으므로 CAD 정보를 활용하기가 불가능하다는 문제점이 있었다. In the conventional autonomous conveying apparatus operating as described above, when applied to a specific block, when calculating the fixed position (① to ⑧) of the specific block and wire using CAD information, There was a limit to the measurement of the fixed position with the instrument. In addition, in a general work situation, since the wire is fixed by hand, the location of each fixed point can be determined at an unspecified point every time there is a problem that it is impossible to utilize the CAD information.

이에 본 발명은 특정 블록 내 설치된 자율 이송 장치의 정확한 위치와 자세를 파악할 수 있는 이동체의 위치 판별 방법 및 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for determining the position of a moving object which can grasp the exact position and attitude of the autonomous transfer device installed in a specific block.

또한 본 발명은 특정 블록 내 임의의 고정점에 케이블로 연결된 자율 이송 장치에 대해, 와이어 엔코더와 회전각 엔코더를 이용한 측정된 정보를 통하여 자율 이송 장치의 초기 위치 및 고정점을 파악하고, 역운동학(Inverse Kinematics)을 이용하여 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 계산하여 특정 블록 고정점에 대한 절대 좌표를 산출하고, 제어 목표 위치와 자세에 대한 피드백 계산을 통하여 정확한 위치 및 자세 제어를 수행할 수 있는 이동체의 위치 판별 방법 및 장치를 제공한다.In addition, the present invention is to determine the initial position and the fixed point of the autonomous transfer device through the measured information using the wire encoder and the rotation angle encoder for the autonomous transfer device connected by cable to any fixed point in a specific block, Inverse Kinematics) is used to calculate the length of each wire at any position to be moved to calculate absolute coordinates for a specific block anchor point, and to perform accurate position and attitude control by calculating feedback about the control target position and attitude. Provided are a method and an apparatus for determining a position of a movable body.

본 발명의 일 실시예 방법은, 특정 블록 내 임의의 위치에 고정된 와이어와 연결된 이동체의 위치 판별 방법에 있어서, 상기 이동체와 와이어를 고정하는 2방향에 대한 공간 회전각을 측정하는 과정과, 상기 특정 블록과 상기 이동체 사이의 와이어 길이를 측정하는 과정과, 상기 측정된 회전각 및 와이어 길이를 통하여 각 와이어와 이동체 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 확인하는 과정과, 상기 상대적 위치가 확인된 이동체를 이동하고자 하는 임의의 위치에서 역 운동학 계산 방식으로 각 와이어의 길이를 산출하는 과정을 포함한다. According to one embodiment of the present invention, a method of determining a position of a movable body connected to a wire fixed at an arbitrary position in a specific block, the method comprising: measuring a spatial rotation angle in two directions of fixing the movable body and the wire; Measuring a wire length between a specific block and the moving object, checking a relative position between each wire and the moving object fixing point and a specific block fixing point through the measured rotation angle and the wire length, Calculating the length of each wire by an inverse kinematic calculation method at any position to which the identified moving object is to be moved.

본 발명의 일 실시예 장치는, 특정 블록 내 임의의 위치에 고정된 와이어와 연결된 이동체의 위치 판별 장치에 있어서, 상기 이동체와 와이어를 고정하는 2방향에 대한 공간 회전각을 측정하고, 상기 특정 블록과 상기 이동체 사이의 와이어 길이를 측정하고, 상기 측정된 회전각 및 와이어 길이를 통하여 각 와이어와 이동체 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 확인하는 제어부와, 상기 제어부에 기설정된 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 산출하는 역 운동학 계산부를 포함한다.In one embodiment of the present invention, in the device for determining the position of the moving object connected to the wire fixed to any position in a specific block, measuring the spatial rotation angle in two directions for fixing the moving body and the wire, the specific block And a control unit for measuring the length of the wire between the moving body and the relative position between each wire and the moving object fixing point and a specific block fixing point through the measured rotation angle and the wire length. It includes an inverse kinematics calculator that calculates the length of each wire at any position.

본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. In the present invention, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.

본 발명은, 자율 이송 장치의 위치 및 자세 확인을 위하여 현 위치에서 임의의 제어하고자 하는 위치의 계산을 통해 와이어 장력을 고려한 다이나믹 특성이 고려될 수 있으며, 이를 통해 좀 더 자율 이송 장치의 정확한 위치 및 자세의 확인, 그리고 정확한제어를 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the dynamic characteristics in consideration of the wire tension can be considered by calculating an arbitrary position to be controlled from the current position in order to check the position and attitude of the autonomous transfer apparatus, and through this, the accurate position and There is an effect that can confirm the attitude, and enable accurate control.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

본 발명은 특정 블록 내 설치된 자율 이송 장치의 정확한 위치와 자세를 파악하기 위한 것으로서, 특정 블록 내 임의의 고정점에 케이블로 연결된 자율 이송 장치에 대해, 각각의 엔코더를 이용하여 측정된 정보를 통하여 자율 이송 장치의 초기 위치 및 고정점을 파악하고, 역운동학(Inverse Kinematics)을 이용하여 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 계산하여 특정 블록 고정점에 대한 절대 좌표를 산출하고, 제어 목표 위치와 자세에 대한 피드백 계산을 수행하는 것이다. The present invention is to determine the exact position and posture of the autonomous transfer device installed in a specific block, the autonomous transfer device connected by a cable to any fixed point in a specific block, autonomous through the information measured by each encoder Determine the initial position and fixed point of the transfer device, calculate the length of each wire at any position to move using Inverse Kinematics, calculate absolute coordinates for specific block fixed point, and control target position It is to perform feedback calculations for and posture.

특정 블록(frame) 내 설치된 자율 이송 장치의 위치 및 자세확인을 위해 자율 이송 장치에서 모터의 엔코더 신호에 의한 각 와이어의 길이와 각 와이어의 공 간상의 회전각을 이용하여 각 와이어와 자율 이송 장치의 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 알 수가 있다. 또한 특정 블록과 자율 이송 장치의 CAD정보와 자세에 대한 센서 값을 이용하면 자율 이송 장치 상에서 특정 블록 내 와이어 고정점들의 상대적 위치를 알 수 있다. 따라서 특정 블록 상의 한 고정점을 원점 및 기준 좌표로 설정하면 자율이송 장치의 초기 위치 및 고정점을 모두 알 수 있다. In order to check the position and attitude of the autonomous transport device installed in a specific frame, the autonomous transport device uses the length of each wire by the encoder signal of the motor and the rotation angle of the space of each wire. Know the relative position between a fixed point and a specific block fixed point. In addition, by using the sensor information about the CAD information and attitude of the specific block and the autonomous transfer device, it is possible to know the relative positions of the wire fixing points in the specific block on the autonomous transfer device. Therefore, if a fixed point on a specific block is set as the origin and reference coordinates, both the initial position and the fixed point of the autonomous transport apparatus can be known.

이러한 방식을 통하여 자율 이송 장치의 초기 위치 및 고정점에 대한 정보를 모두 파악한 후에는 역 운동학을 이용해서 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 계산할 수 있다. In this way, after all the information about the initial position and the fixed point of the autonomous transfer device is known, the length of each wire can be calculated at any position to be moved using inverse kinematics.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역운동학을 통한 각 와이어 길이의 계산 방식을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a calculation method of each wire length through inverse kinematics according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기준 위치에서 임의의 위치에 자율 이송 장치가 위치하는 경우에 역운동학을 통해 각 와이어의 길이를 계산하는 방법을 나타낸 것이다. 이는 현재 위치에서 제어하고자 하는 위치까지 이동하기 위해서는 이동경로에 대한 궤적 설계와 순간순간의 와이어 장력을 고려한 다이나믹 특성을 고려해야 한다. 2 shows a method of calculating the length of each wire through inverse kinematics when the autonomous transport device is located at an arbitrary position from the reference position. In order to move from the current position to the position to be controlled, the trajectory design for the movement path and the dynamic characteristics considering the instantaneous wire tension must be considered.

하기 <수학식 1>은 역운동학을 통한 각 와이어 길이의 계산식을 나타낸다. Equation 1 shows a calculation formula of each wire length through inverse kinematics.

Figure 112008041760606-pat00001
Figure 112008041760606-pat00001

상기 <수학식 1>과 같이 특정 블록 내 상부 고정점(PBi)과 와이어로 연결된 자율 이송 장치의 상부 와이어 길이(

Figure 112008041760606-pat00002
)는 자율 이송 장치의 위치 기준점과 고정점의 사이 길이(
Figure 112008041760606-pat00003
)와, 상기 위치 기준점과 자율 이송 장치의 상부 와이어 고정점 사이 길이(
Figure 112008041760606-pat00004
)의 합을 통해 산출할 수 있으며, 상부 고정점의 바로 아래에 위치하는 하부 고정점에 연결된 자율 이송 장치의 하부 와이어 길이(
Figure 112008041760606-pat00005
)는 먼저 구해진 상부 와이어 길이(
Figure 112008041760606-pat00006
)에서 상부 고정점과 하부 고정점 사이 길이(
Figure 112008041760606-pat00007
)를 감산한 후, 자율 이송 장치 내 상하부 와이어 고정점(자율 이송 장치의 상부 와이어 고정점과 상부 와이어 고정점의 바로 아래에 위 치하는 하부 와이어 고정점) 사이의 길이(
Figure 112008041760606-pat00008
)를 합산하여 산출하게 된다. 이를 통해 각 와이어와의 고정점 위치(
Figure 112008041760606-pat00009
,
Figure 112008041760606-pat00010
,
Figure 112008041760606-pat00011
)를 원점(와이어가 고정된 블록상의 임의의 점으로서 예컨대, 도 2의 PBi)에 대한 와이어 길이(
Figure 112008041760606-pat00012
)로서 산출하는 것이 가능하다.As shown in Equation 1, the length of the upper wire of the autonomous conveying device connected to the upper fixing point P Bi in a specific block by wire (
Figure 112008041760606-pat00002
) Is the length between the position reference point and the fixed point of the autonomous
Figure 112008041760606-pat00003
) And the length between the position reference point and the upper wire anchor point of the autonomous transport device (
Figure 112008041760606-pat00004
Can be calculated from the sum of) and the length of the lower wire of the autonomous transport device connected to the lower anchor point located just below the upper anchor point (
Figure 112008041760606-pat00005
) Is the first upper wire length (
Figure 112008041760606-pat00006
), The length between the upper and lower anchor points (
Figure 112008041760606-pat00007
), The length between the upper and lower wire anchor points (the lower wire anchor point located just below the upper wire anchor point and the upper wire anchor point) in the autonomous transport unit.
Figure 112008041760606-pat00008
) Is calculated. This allows you to locate a fixed point with each wire (
Figure 112008041760606-pat00009
,
Figure 112008041760606-pat00010
,
Figure 112008041760606-pat00011
) As the origin (any point on the block where the wire is fixed, e.g. P Bi in FIG. 2)
Figure 112008041760606-pat00012
Can be calculated as

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기구학을 이용한 자율 이송 장치의 위치 제어 방식을 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a position control method of an autonomous transfer apparatus using kinematics according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 자율 이송 장치의 위치와 자세 확인을 위해 제어부(302)에서는 엔코더와, 와이어 엔코더를 통해 각 와이어의 길이와 각 와이어의 2방향에 대한 공간 회전각을 전달받아, 이를 통해 각 와이어와 자율 이송 장치 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 파악하게 된다. Referring to FIG. 3, the controller 302 receives a length of each wire and a spatial rotation angle in two directions of each wire through an encoder and a wire encoder to check the position and attitude of the autonomous transfer device. The relative position between the wire and the autonomous transport anchor point, and the specific block anchor point is identified.

이와 같이 파악된 정보들은 역운동학 산출부(304)를 통해 <수학식 1>과 같은 임의의 위치에 자율 이송 장치가 위치하는 경우에 대한 각 와이어의 길이 산출을 통해 특정 블록의 고정점에 대한 절대 좌표를 산출할 수 있다. 이후 임의의 위치 즉, 제어 위치(306)로 이동 후에는 초기 위치에 대한 정보를 알아내는 것과 같은 방식으로 현재 각 와이어의 길이와 각 와이어의 2방향에 대한 공간 회전각을 이용하여 자율 이송 장치의 각 와이어와의 고정점 위치를 원점(예컨대, 도 1의 고정점 ①)에 대한 절대 좌표를 알 수 있으며, 또한 자율 이송 장치의 위치와 자세를 알아낼 수 있다. 이와 같이 알아낸 정보를 이용하여 전진운동학 산출부(308)에서는 제어 목표 위치와 자세에 대한 피드백(Feedback) 계산, 오차 제어를 통하여 정확한 위치 및 자세 제어를 수행할 수 있다.The information thus obtained is obtained through the inverse kinematic calculation unit 304 and the absolute length of the fixed point of the specific block through the calculation of the length of each wire for the case where the autonomous transport device is located at an arbitrary position as shown in Equation (1). The coordinates can be calculated. After moving to an arbitrary position, that is, the control position 306, the autonomous conveying device is controlled by using the current length of each wire and the spatial rotation angle in two directions of each wire in the same manner as obtaining information about the initial position. The position of the fixed point with each wire can know the absolute coordinates with respect to the origin (for example, the fixed point ① of FIG. 1), and also can find out the position and attitude of the autonomous transfer device. Using the information thus obtained, the forward kinematics calculator 308 may perform accurate position and posture control through feedback calculation and error control of the control target position and posture.

예를 들면, 자율 이송 장치의 초기 위치 결정 및 운영 방식을 특정 블록(예컨대, 선체 블록)에 적용하는 경우, 특정 블록 내부로 자율 이송 장치를 인입하고, 상부 4개 와이어의 길이를 확장하여 블록에 고정한 후, 상부 4개 와이어를 수축하여 자율 이송 장치를 부양한다. 또한, 하부 4개 와이어의 길이를 확장하여 하부 블록에 고정하고, 하부 4개 와이어의 길이를 수축하여, 와이어 장력 센서 혹은 모터의 전류 신호를 이용하여 기준 장력 범위에 갈 수 있도록 수축을 수행한다. For example, if the initial positioning and operating method of the autonomous transfer device is applied to a specific block (for example, a hull block), the autonomous transfer device is introduced into the specific block, and the length of the upper four wires is extended to the block. After fixing, the upper four wires are shrunk to support the autonomous transfer device. In addition, the length of the lower four wires is extended and fixed to the lower block, and the length of the lower four wires is contracted to perform the contraction so as to reach the reference tension range by using a current signal of a wire tension sensor or a motor.

이에 자율 이송 장치가 안정된 자세에서 각 와이어 길이 및 공간 회전각을 이용하여 와이어 고정점의 관계를 계산하고, 특정 블록 중 하나의 고정점을 원점으로 설정하여 자율 이송 장치의 초기 위치를 계산한다. The autonomous transport device calculates the relationship between the wire anchor point using each wire length and the space rotation angle in a stable posture, and calculates the initial position of the autonomous transport device by setting a fixed point of one specific block as the origin.

이후, 임의의 위치에 대한 각 와이어의 길이를 역운동학 계산 방식으로 계산하여 제어하고, 실제 자율 이송장치가 이동한 위치에 대해서 산출된 와이어의 길이와 각 와이어의 회전각을 이용하여 자율 이송 장치의 제어 위치 및 자세를 피드백하여 자율 이송 장치의 정확한 위치 및 자세 제어를 가능하게 한다. Thereafter, the length of each wire for an arbitrary position is calculated and controlled by an inverse kinematic calculation method, and the length of the autonomous conveying device is calculated by using the calculated length of the wire and the rotation angle of each wire. Feedback of the control position and attitude enables accurate position and attitude control of the autonomous transport device.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자율 이송 장치의 위치 및 자세 확인을 위한 동작 절차를 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating an operation procedure for checking the position and attitude of the autonomous transfer apparatus according to the preferred embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 400단계에서는 특정 블록 내 설치된 자율 이송 장치의 위치 및 자세확인을 위해 제어부(302)에서 와이어 엔코더를 이용하여 각 와이어의 길 이를 산출하고, 자율 이송 장치의 고정점에 설치된 회전각 엔코더로부터 각 와이어의 공간 회전각을 산출한다. 이를 통하여 산출된 자율 이송장치의 고정점과 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 파악하게 된다. 402단계에서는 현재 위치에서 제어하고자 하는 목표 위치값을 입력받는 것으로서, 제어부(302)에 기 설정된 시나리오의 위치값을 이용하거나, 작업자가 직접 위치값을 입력하게 된다. 이는 임의의 블록 고정점을 원점으로 설정하여 자율 이송장치의 초기 설치 시 위치 및 자세를 결정하게 된다.Referring to FIG. 4, in step 400, the length of each wire is calculated by using a wire encoder in the controller 302 to check the position and attitude of the autonomous transfer apparatus installed in a specific block, and the rotation is installed at a fixed point of the autonomous transfer apparatus. The spatial rotation angle of each wire is calculated from each encoder. Through this, the relative position between the fixed point and the block fixed point of the calculated autonomous transfer device is identified. In step 402, the target position value to be controlled at the current position is input, using the position value of the scenario set in the controller 302, or the operator directly inputs the position value. This determines the position and posture of the initial installation of the autonomous transfer device by setting an arbitrary block fixed point as the origin.

이후 404단계에서는 제어하고자 하는 임의의 위치 및 자세에 대한 각 와이어의 길이를 역운동학 산출부(304)를 통해서 각 와이어의 길이를 산출하게 되며, 이를 통해 자율 이송장치의 각 와이어 고정점 위치에서 특정 블록내의 어느 한 원점에 대한 절대좌표를 확인할 수 있으며, 자율 이송 장치의 위치와 자세를 확인할 수 있다. Thereafter, in step 404, the length of each wire is calculated by the inverse kinematic calculation unit 304 for the length of each wire for an arbitrary position and posture to be controlled. You can check the absolute coordinates of any one origin in the block and check the position and attitude of the autonomous feed device.

이에 406단계에서는 각 와이어의 길이 제어를 수행하여 자율 이송 장치를 임의의 위치로 이동을 수행하고, 408단계에서는 자율 이송 장치의 위치 이동 후 전진운동학 산출부(308)에서 400단계에서와 같이 산출된 각 와이어의 길이 및 공간 회전각을 이용하여 최종 이동 위치에 대한 자율 이송 장치의 제어 위치값을 산출하여 제어 목표 위치와 자세에 대한 피드백 계산을 수행하게 된다.In step 406, the length control of each wire is performed to move the autonomous transport device to an arbitrary position, and in step 408, the forward kinematics calculation unit 308 calculates the location of the autonomous transport device as described in step 400. By calculating the control position value of the autonomous transfer device with respect to the final moving position by using the length and the space rotation angle of each wire to perform a feedback calculation for the control target position and attitude.

이는 410단계에서 목표 위치값과 현재 위치에 대해 산출된 제어 위치값과의 비교를 수행하여, 412단계에서 목표 위치 값의 기 설정된 오차 범위 내에 산출된 제어 위치값이 존재하는 경우에는, 산출된 제어 위치값을 이용하여 위치 및 자세 제어를 수행하게 되나, 산출된 제어 위치값이 목표 위치값의 오차 범위를 벗어나는 경우에는 414단계로 진행하여 현 위치에서 역운동학을 이용하여 각 와이어의 길이를 재산출하고, 재산출된 값을 이용한 각 와이어 길이의 구동을 통하여 자율 이송 장치의 위치를 이동하고, 408단계로 복귀하여 이동된 위치에 대한 위치값 및 자세에 대한 피드백을 재수행하게 되며, 이와 같이 반복된 피드백 수행을 통하여 정확한 위치 및 자세 제어를 수행할 수 있다. In operation 410, the comparison between the target position value and the control position value calculated for the current position is performed. When the control position value calculated within the preset error range of the target position value exists in step 412, the calculated control position is calculated. If the calculated control position value is out of the error range of the target position value, go to step 414 to recalculate the length of each wire using inverse kinematics at the current position. Then, the position of the autonomous transfer device is moved by driving the length of each wire using the recalculated value, and the process returns to step 408 to re-perform the feedback on the position value and posture of the moved position. Through feedback, accurate position and posture control can be performed.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 특정 블록 내부에 적용된 자율 이송 장치를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an autonomous transfer device applied inside a specific block according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 특정 블록(500) 내부에 설치된 자율 이송 장치(502)의 예를 나타낸 것으로서, 자율 이송 장치(502)는 특정 블록(500) 내의 고정점과 연결된 와이어를 통해 연결되어 있으며, 8개의 와이어가 고정점에 연결된다. 이러한 자율 이송 장치(502)에는 용접 또는 도장 로봇이 탑재되어 로봇을 통하여 용접 또는 도장 작업을 수행하게 되며, 이때, 자율 이송 장치(502)의 위치 및 자세는 상기에서 설명한 방식을 통하여 산출할 수 있으므로, 작업자가 자율 이송 장치(502)의 정확한 위치 및 자세 제어를 가능하게 할 수 있다. Referring to FIG. 5, as an example of an autonomous transfer device 502 installed inside a specific block 500, the autonomous transfer device 502 is connected through a wire connected to a fixed point in the specific block 500. Eight wires are connected to the anchor point. The autonomous transfer device 502 is equipped with a welding or painting robot to perform welding or painting work through the robot, and at this time, the position and posture of the autonomous transfer device 502 may be calculated through the above-described method. The operator can enable accurate position and attitude control of the autonomous transfer device 502.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 특정 블록 내 설치된 자율 이송 장치의 정확한 위치와 자세를 파악하기 위한 것으로서, 특정 블록 내 임의의 고정점에 케이블로 연결된 자율 이송 장치에 대해, 엔코더를 통해 측정된 정보를 통하여 자율 이송 장치의 초기 위치 및 고정점을 파악하고, 역운동학(Inverse Kinematics)을 이용하여 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 계산하여 특정 블록 고정점에 대한 절대 좌표를 산출하고, 제어 목표 위치와 자세에 대한 피드백 계산을 수행한다. As described above, the present invention is to determine the exact position and posture of the autonomous transfer device installed in a specific block, the information measured through the encoder for the autonomous transfer device connected by a cable to any fixed point in the specific block By using the inverse kinematics to calculate the length of each wire at any position to be moved by using the inverse kinematics to calculate the absolute coordinates for a specific block fixed point Perform feedback calculation on target position and posture.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

도 1은 일반적인 자율 이송 장치의 구조를 도시한 도면, 1 is a view showing the structure of a general autonomous transfer device,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역운동학을 통한 각 와이어 길이의 계산 방식을 도시한 도면, 2 is a view showing a calculation method of each wire length through inverse kinematics according to a preferred embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기구학을 이용한 자율 이송 장치의 위치 제어 방식을 도시한 블록도, 3 is a block diagram showing a position control method of an autonomous transfer device using kinematics according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 자율 이송 장치의 위치 및 자세 확인을 위한 동작 절차를 도시한 흐름도, 4 is a flowchart showing an operation procedure for checking the position and attitude of the autonomous transfer apparatus according to the preferred embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 특정 블록 내부에 적용된 자율 이송 장치를 도시한 도면.5 shows an autonomous transfer device applied inside a particular block in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

Claims (8)

특정 블록 내 임의의 위치에 고정된 와이어와 연결된 이동체의 위치 판별 방법에 있어서, In the method of determining the position of the moving object connected to the wire fixed to any position in a specific block, 상기 이동체와 와이어를 고정하는 2방향에 대한 공간 회전각을 측정하는 과정과, Measuring a spatial rotation angle in two directions for fixing the movable body and the wire; 상기 특정 블록과 상기 이동체 사이의 와이어 길이를 측정하는 과정과, Measuring a wire length between the specific block and the movable body; 상기 측정된 회전각 및 와이어 길이를 통하여 각 와이어와 이동체 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 확인하는 과정과, Checking a relative position between each wire, a moving object fixing point, and a specific block fixing point through the measured rotation angle and wire length; 상기 상대적 위치가 확인된 이동체를 이동하고자 하는 임의의 위치에서 역 운동학 계산 방식으로 각 와이어의 길이를 산출하는 과정 The process of calculating the length of each wire by the inverse kinematic calculation method at any position to move the moving object identified the relative position 을 포함하는 이동체의 위치 판별 방법. Position determination method of the moving object including a. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방법은, The method, 상기 이동체를 임의의 위치로 이동한 후, 상기 이동체에 대한 와이어 길이와 각 와이어의 2방향에 대한 공간 회전각 정보를 통하여 산출된 위치값과 기 설정된 상기 임의의 위치에 대한 위치값의 오차를 확인하는 과정 After moving the movable body to an arbitrary position, checking the error between the position value calculated through the wire length for the movable body and the spatial rotation angle information of the two directions of each wire and the predetermined position value for the predetermined position Process 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 판별 방법. Position determination method of the moving object further comprises. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 방법은,The method, 상기 산출된 위치값이 상기 임의의 위치에 대한 위치값의 오차 범위를 초과하는 경우에는 상기 역운동학을 이용하여 위치값을 재산출하는 과정과,Recalculating the position value using the inverse kinematics when the calculated position value exceeds the error range of the position value for the arbitrary position; 상기 재산출된 값을 이용하여 위치 이동을 수행한 후, 이동된 위치에서 상기 오차를 재확인하는 과정Re-confirming the error at the moved position after performing the position shift using the recalculated value 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 판별 방법.Position determination method of the moving object further comprises. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 각 와이어의 길이를 산출하는 과정은, The process of calculating the length of each wire, 상기 특정 블록 내 어느 한 고정점에 연결된 상기 이동체의 위치 기준점과 상기 고정점의 사이 길이와, 상기 위치 기준점과 상기 이동체의 상부 와이어 고정점 사이 길이의 합을 통해 상대적 상부 와이어 길이를 산출하는 과정과, Calculating a relative upper wire length through a sum of a length between the position reference point of the movable body and the fixed point connected to any one fixed point in the specific block, and a length between the position reference point and the upper wire fixed point of the movable body; , 상기 상대적 상부 와이어 길이에서 상기 고정점과, 상기 고정점의 바로 밑에 위치하는 하부 고정점 사이 길이를 감산한 후, 상기 이동체 내 상부 와이어 고정점과 상기 상부 와이어의 바로 밑에 위치하는 하부 와이어 고정점의 사이 길이를 합산하여 상기 이동체의 상대적 하부 와이어 길이를 산출하는 과정 After subtracting the length between the anchor point and the lower anchor point located directly below the anchor point from the relative upper wire length, the upper wire anchor point in the movable body and the lower wire anchor point located directly below the upper wire Calculating the relative lower wire length of the movable body by summing the lengths between 을 포함하는 이동체의 위치 판별 방법. Position determination method of the moving object including a. 특정 블록 내 임의의 위치에 고정된 와이어와 연결된 이동체의 위치 판별 장치에 있어서, In the device for determining the position of the moving object connected to the wire fixed to any position in a specific block, 상기 이동체와 와이어를 고정하는 2방향에 대한 공간 회전각을 측정하고, 상기 특정 블록과 상기 이동체 사이의 와이어 길이를 측정하고, 상기 측정된 회전각 및 와이어 길이를 통하여 각 와이어와 이동체 고정점, 특정 블록 고정점 사이의 상대적 위치를 확인하는 제어부와, Measuring a spatial rotation angle in two directions for fixing the movable body and the wire, measuring the wire length between the specific block and the movable body, and measuring each wire and the movable body fixed point through the measured rotation angle and the wire length. A control unit for checking a relative position between block anchor points, 상기 제어부에 기설정된 이동하고자 하는 임의의 위치에서 각 와이어의 길이를 산출하는 역 운동학 계산부 An inverse kinematics calculator configured to calculate the length of each wire at an arbitrary position to be preset in the controller 를 포함하는 이동체의 위치 판별 장치. Position determination device of the moving object comprising a. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 장치는, The apparatus comprises: 상기 이동체를 임의의 위치로 이동한 후, 상기 이동체에 대한 와이어 길이와 각 와이어의 2방향에 대한 공간 회전각 정보를 통하여 산출된 위치값과, 기 설정된 상기 임의의 위치의 위치값과의 오차를 확인하는 오차 제어부 After moving the movable body to an arbitrary position, an error between the position value calculated through the wire length with respect to the movable body and spatial rotation angle information in two directions of each wire, and the position value of the predetermined arbitrary position Error control to confirm 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 판별 장치. Positioning device of the moving body further comprising a. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 오차 제어부는,The error control unit, 상기 산출된 위치값이 상기 임의의 위치에 대한 위치값의 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 역운동학을 이용하여 위치값을 재산출하고,If the calculated position value exceeds the error range of the position value for the arbitrary position, the position value is recalculated using the inverse kinematics, 상기 재산출된 값을 이용하여 위치 이동을 수행한 후, 이동된 위치에서 상기 오차를 재확인하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 판별 장치.And reconfirming the error at the moved position after performing the position movement using the recalculated value. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 역 운동학 계산부는, The inverse kinematics calculation unit, 상기 특정 블록 내 어느 한 고정점에 연결된 상기 이동체의 위치 기준점과 상기 고정점의 사이 길이와, 상기 위치 기준점과 상기 이동체의 상부 와이어 고정점 사이 길이의 합을 통해 상대적 상부 와이어 길이를 산출하고, Calculating a relative upper wire length through a sum of the length between the position reference point of the movable body and the fixed point connected to any one fixed point in the specific block, and the length between the position reference point and the upper wire fixed point of the movable body, 상기 상대적 상부 와이어 길이에서 상기 고정점과, 상기 고정점의 바로 밑에 위치하는 하부 고정점 사이 길이를 감산한 후, 상기 이동체 내 상부 와이어 고정점과 상기 상부 와이어 고정점의 바로 밑에 위치하는 하부 와이어 고정점의 사이 길이를 합산하여 상기 이동체의 상대적 하부 와이어 길이를 산출하여 각 지점의 와이어에 대한 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 판별 장치.Subtract the length between the anchor point and the lower anchor point located directly below the anchor point from the relative upper wire length, and then fix the lower wire located directly below the upper wire anchor point and the upper wire anchor point in the movable body. And summing the lengths between the points to calculate the relative lower wire lengths of the movable bodies to calculate the lengths for the wires at each point.
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