KR101078431B1 - 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브 - Google Patents

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Abstract

복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브가 개시된다. 복수의 서보 모터를 제어할 수 있는 서보 제어 장치는, 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 검색부; 및 복수의 제어 루프를 포함하며, 설정된 모터 개수에 상응하여 컨트롤 주파수를 변경하고, 각각의 서보 모터가 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
서보, 서보 모터, servo

Description

복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브{Plural servo motor control method and servo drive}
본 발명은 서보 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게 복수의 서보 모터를 동시에 제어할 수 있는 서보 드라이브에 관한 것이다.
최근 산업 현장에는 다양한 종류의 로봇이 사용되고 있다. 예를 들어, 철판 등의 각종 재료를 용접하는 용접용 로봇이 있을 수 있다. 이러한 산업용 로봇 시스템은 로봇의 동작(Motion) 제어, 상세하게는 위치 제어, 속도 제어, 전류 제어를 통해 로봇의 동작을 제어한다. 이러한 로봇의 동작의 직접적 제어는 로봇에 탑재된 서보 드라이브가 서보 모터 구동 동작을 수행함으로써 이뤄질 수 있다.
그러나, 종래에는 서보 드라이브에서 복수의 서보 모터를 제어하지 못하며, 서보 모터별 서보 드라이브가 각각 구비되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 복수의 서보 모터를 제어(또는 구동)할 수 있는 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 서보 모터의 개수에 상응하여 구동 가능한 서보 모터를 동시에 제어할 수 있는 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 서보 모터의 증가에 따라 서보 드라이브를 개별적으로 구비할 필요가 없어 경제적인 측면 및 관리적인 측면에서 매우 유용한 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 어플리케이션의 요구 사양에 따라 컨트롤 주파수 변경이 가능한 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브를 제공하기 위한 것이다
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 서보 모터를 제어할 수 있는 서보 드라이브가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 서보 모터를 제어할 수 있는 서보 제어 장치에 있어서, 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 검색부; 및 복수의 제어 루프를 포함하며, 상기 설정된 서보 모터 개수에 상응하여 컨트롤 주파수를 변경하고, 각각의 서보 모터가 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 서보 제어 장치가 제공될 수 있다.
상기 제어 루프는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 전류 제어 루프 및 홈 제어 루프 중 하나 이상일 수 있다.
상기 컨트롤러는 각각의 서보 모터의 각각의 제어 루프에 따른 동작에 상응하여 각각의 서보 모터의 상태 정보를 획득하여 저장할 수 있다.
상기 상태 정보를 전송하기 위한 통신부를 더 포함하되, 상기 통신부는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 네트워크를 통해 연결된 서보 관리 장치로 상기 상태 정보를 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 서보 모터를 제어할 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 서보 드라이브가 복수의 서보 모터를 제어하는 방법에 있어서, (a) 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 단계; (b) 상기 서보 모터 개수에 상응하여 상기 서보 모터의 제어를 위한 컨트롤 주파수를 변경하는 단계; 및 (c) 상기 컨트롤 주파수에 상응하여 각각의 서보 모터가 각각 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어하는 단계를 포함하는 서보 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 제어 루프는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 전류 제어 루프 및 홈 제어 루프 중 하나 이상일 수 있다.
상기 (c) 단계 이후에, 각각의 서보 모터의 제어 루프에 따른 동작에 상응하여 상태 정보를 각각 획득하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계 이전에, 서보 관리 장치로부터 통신망을 통해 제어 명령을 수신받는 단계를 더 포함하되, 상기 (c) 단계는, 상기 제어 명령에 상응하여 각각의 서보 모터가 각각 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 서보 모터 제어 방법 및 서보 드라이브를 제공함으로써, 복수의 서보 모터를 제어(또는 구동)할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 서보 모터의 개수에 상응하여 구동 가능한 서보 모터를 동시에 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 서보 모터의 증가에 따라 서보 드라이브를 개별적으로 구비할 필요가 없어 경제적인 측면 및 관리적인 측면에서 매우 유용한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 어플리케이션의 요구 사양에 따라 컨트롤 주파수 변경이 가능한 이점이 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체 적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서보 시스템을 개략적으로 예시한 도면이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 루프를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서보 시스템은 서보 관리 장치(110), 서보 드라이브(120) 및 복수의 서보 모터(130)를 포함하여 구성된다.
서보 관리 장치(110)는 유무선 통신망(또는 유무선 통신 라인)을 통해 서보 드라이브(120)와 연결된다. 즉, 서보 관리 장치(110)는 실시간 패킷 통신을 통해 서보 드라이브(120)와 연결되어 제어를 위한 제어 명령을 전송하고, 서보 드라이브(120)로부터 서보 모터의 상태 정보를 수신받는다. 여기서, 유무선 통신은 패킷 통신이 가능한 모든 통신을 포함하며, 예를 들어, TCP/IP 기반의 인터넷 통신, 이더넷 통신, 와이브로, WCDMA 등일 수 있다.
서보 드라이브(120)는 서보 모터(130)를 구동 또는/및 제어하기 위한 것으로써, 서보 관리 장치(110)의 제어에 따라 동작된다. 또한, 서보 드라이브(120)는 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하고, 검색된 서보 모터 개수를 설정한다.
또한, 서보 드라이브(120)는 검색된 서보 모터 개수에 상응하여 연결된 서보 모터의 제어를 위한 컨트롤 주파수를 변경하며, 구동 가능한 각각의 서보 모터가 각각 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어한다.
도 2에서 예시된 바와 같이, 제어 루프는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 전류 제어 루프 및 홈 제어 루프 중 하나 이상을 포함한다.
위치 제어 루프는 서보 모터(130)의 동작 위치를 제어하는 모드로써, 즉 목표 위치로의 이동을 제어하는 모드이다.
또한, 속도 제어 루프는 서보 모터(130)가 탑재된 로봇의 이동 속도를 제어하는 모드, 즉 서보 모터(130)의 동작 속도를 제어하는 모드이며, 전류 제어 루프는 위치 제어 루프와 속도 제어 루프에 따라 구동될 서보 모터에 전달되는 동작 전류를 제어(즉, 크기 또는 위상각 등)하는 모드이다.
또한, 홈 제어 루프는 원점 복귀 명령에 따라 서보 모터(130)가 원점으로 복귀하는 모드이다.
다시, 도 1을 참조하여 서보 모터(130)는 서보 드라이브(120)의 제어에 의해 구동되어 동작하고, 동작에 따른 상태 정보를 서보 드라이브(120)로 출력한다. 여기서, 상태 정보는 당해 서보 모터(130)의 제어 루프의 동작에 따른 상태를 나타내는 정보로써, 예를 들어 위치 정보, 속도 정보, 전류 정보 및 홈 정보 중 어느 하나일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브(120)는 통신 부(310), 검색부(320), 저장부(330) 및 컨트롤러(340)를 포함하여 구성된다.
통신부(310)는 컨트롤러(340)의 제어에 따라 서보 관리 장치(110)와 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 통신부(310)는 컨트롤러(340)의 제어에 따라 서보 관리 장치(110)로부터 제어 명령을 수신받을 수 있다. 또한, 통신부(310)는 컨트롤러(340)의 제어에 따라 각 서보 모터(130)의 상태 정보를 네트워크를 통해 연결된 서보 관리 장치(110)로 전송할 수 있다.
검색부(320)는 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 기능을 수행한다.
각각의 서버 모터(130)에는 속도나 위치 제어를 위한 엔코드가 각각 부착된다. 각 서보 모터(130)에 부착되는 엔코더는 엔코더 신호를 출력하는데, 해당 엔코더 신호가 서보 드라이브에 연결되지 않은 경우, 자동으로 폴트(fault) 처리된다. 이는 당업자에게는 일반적인 기술이므로 이에 대한 추가적인 상세한 설명은 생략하기로 한다.
검색부(320)는 서보 드라이브(120)에서 폴트 처리되지 않은 서보 모터를 각각 구동 가능한 서보 모터로 인식할 수 있으며, 이를 이용하여 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색할 수 있다.
저장부(330)는 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브(120)를 운용하기 위한 알고리즘, 검색된 서보 모터 개수, 각 서보 모터에 대한 상태 정보 등을 저장한다.
컨트롤러(340)는 서보 모터 개수에 상응하여 당해 서보 드라이브(120)에 연 결되어 구동 가능한 서보 모터(130)를 제어하기 위한 컨트롤 주파수를 변경한다. 또한, 컨트롤러(340)는 구동 가능한 각각의 서보 모터(130)가 동시에 각각의 제어 루프에 따라 동작되도록 제어한다.
또한, 컨트롤러(340)는 각각의 서보 모터의 각각의 제어 루프에 따른 동작에 상응하여 각각의 서보 모터의 상태 정보를 획득하여 저장부(330)에 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브가 복수의 서보 모터를 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서 수행되는 각각의 단계는 서보 드라이브(120)의 각각의 구성 요소에 의해 수행되어지나 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 서보 드라이브(120)로 통칭하여 설명하기로 한다.
단계 410에서 서보 드라이브(120)는 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색한다. 이어, 서보 드라이브(120)는 검색된 서보 모터의 개수를 서보 모터 개수로써 설정/저장한다.
단계 415에서 서보 드라이브(120)는 설정된 서보 모터 개수에 상응하여 각각의 서보 모터(130)를 제어하기 위한 컨트롤 주파수를 변경한다.
단계 420에서 서보 드라이브(120)는 변경된 컨트롤 주파수에 상응하여 구동 가능한 각각의 서보 모터(130)가 각각 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어한다.
예를 들어, 서보 드라이브(120)는 구동 가능한 복수의 서보 모터(130)의 동 시 제어를 위해 제어 시퀀스를 설정하고, 초기화한다. 여기서, 제어 시퀀스는 디폴트값(예를 들어, 0)으로 초기화된다.
각 서보 모터(130)는 식별정보가 설정되어 있는 것을 가정하기로 한다. 여기서, 식별정보는 숫자로써, 구동 가능한 서보 모터 개수 이내의 자연수로 설정될 수 있다.
서보 드라이브(120)는 제어 시퀀스를 순차적으로 증가시키며, 제어 시퀀스를 서보 모터 개수를 이용하여 나머지 연산을 수행하고, 나머지값에 상응하여 각각 제어 루프에 따라 상응하는 서보 모터가 동작되도록 제어할 수 있다.
또한, 서보 드라이브(120)는 제어 시퀀스를 서보 모터 개수로 나머지 연산하고, 나머지값이 디폴트값(예를 들어, 0)과 동일한 경우 통신망을 통해 서보 관리 장치(110)로부터 제어 명령을 수신받을 수 있다. 또한, 서보 드라이브(120)는 각 서보 모터(130)의 상태 정보를 통신망을 통해 서보 관리 장치(110)로 전송할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 서보 모터를 제어하는 방법은 전자적으로 정보를 처리하는 다양한 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서보 시스템을 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 루프를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브가 복수의 서보 모터를 제어하는 방법을 나타낸 순서도.

Claims (8)

  1. 복수의 서보 모터를 제어할 수 있는 서보 제어 장치에 있어서,
    구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 검색부; 및
    복수의 제어 루프를 포함하며, 상기 설정된 서보 모터 개수에 상응하여 컨트롤 주파수를 변경하고, 각각의 서보 모터가 서로 상이한 제어 루프-상기 제어 루프는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 전류 제어 루프 및 홈 제어 루프임-에 따라 동작되도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 서보 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 각각의 서보 모터의 각각의 제어 루프에 따른 동작에 상응하여 각각의 서보 모터의 상태 정보를 획득하여 저장하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 상태 정보를 전송하기 위한 통신부를 더 포함하되,
    상기 통신부는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 네트워크를 통해 연결된 서보 관리 장치로 상기 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 장치.
  5. 서보 드라이브가 복수의 서보 모터를 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 구동 가능한 서보 모터의 개수를 검색하여 서보 모터 개수를 설정하는 단계;
    (b) 상기 서보 모터 개수에 상응하여 상기 서보 모터의 제어를 위한 컨트롤 주파수를 변경하는 단계; 및
    (c) 상기 컨트롤 주파수에 상응하여 각각의 서보 모터가 서로 상이한 제어 루프-상기 제어 루프는 위치 제어 루프, 속도 제어 루프, 전류 제어 루프 및 홈 제어 루프임-에 따라 동작되도록 제어하는 단계를 포함하는 서보 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에,
    각각의 서보 모터의 제어 루프에 따른 동작에 상응하여 상태 정보를 각각 획득하여 저장하는 단계를 더 포함하는 서보 제어 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이전에,
    서보 관리 장치로부터 통신망을 통해 제어 명령을 수신받는 단계를 더 포함하되,
    상기 (c) 단계는, 상기 제어 명령에 상응하여 각각의 서보 모터가 각각 상이한 제어 루프에 따라 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서보 제어 방법.
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