KR101200961B1

KR101200961B1 - 평행 운동학적 기계, 평행 운동학적 기계의 교정 방법, 및교정 프로그램 제품

Info

Publication number: KR101200961B1
Application number: KR1020060098221A
Authority: KR
Inventors: 노부타카 니시바시; 카즈아키 야기
Original assignee: 신닛뽄코키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2012-11-15
Also published as: US20070138374A1; JP2007140575A; EP1775077A3; CN1951642A; EP1775077B1; CN1951642B; JP4638327B2; US7386408B2; EP1775077A2; KR20070042074A

Abstract

평행 운동학적 기계는 지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와; 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치와; 상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 상기 조정용 공구의 축을 일치시켜, 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 수단과; 상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때, 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 수단과; 상기 취득 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 수단을 구비한다.

평행 운동학적 기계, 베이스, 엔드 이펙터, 평행 링크 기구, 자세결정

Description

평행 운동학적 기계, 평행 운동학적 기계의 교정 방법, 및 교정 프로그램 제품{PARALLEL KINEMATIC MACHINE, CALIBRATION METHOD OF PARALLEL KINEMATIC MACHINE, AND CALIBRATION PROGRAM PRODUCT}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 평행 운동학적 기계(parallel kinematic machine)의 기계적 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 상기 평행 운동학적 기계의 주요부 간의 기능적 관계를 나타내는 블록도이다.

도 3은 상기 평행 운동학적 기계에 채택될 수 있는, 6자유도를 가지는 6×6 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 4a 및 4b는 본 발명에 관계되는 실시형태 1의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 5는 상기 실시형태 1의 데이터 취득의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 6은 상기 실시형태에 관계되는 교정(calibration)의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 7a 및 7b는 본 발명에 관계되는 실시형태 2의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 7a는 데이터 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 7b는 Y축 방향으로부터 본 측면도를 각각 나타낸다.

도 8a 내지 8c는 본 발명에 관계되는 실시형태 3의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 8a는 데이터 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 8b는 X축에 평행한 평면으로 자른 단면도, 도 8c는 Z축 방향으로부터 본 평면도를 각각 나타낸다.

도 9a 및 9b는 본 발명에 관계되는 실시형태 3의 변형예에 있어서의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 9a는 데이터 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 9b는 도 9a의 확대도를 각각 나타낸다.

도 10a 및 10b는 본 발명에 관계되는 실시형태 4의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 10a는 데이터 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 10b는 도 10a의 확대도를 각각 나타낸다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 관계되는 실시형태 5의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 11a는 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 11b는 DBB 장치(Double Ball Bar System)의 확대도를 각각 나타낸다.

도 12는 본 발명에 관계되는 평행 운동학적 기계에 채택될 수 있는, 6자유도를 가지는 3×3 스튜어트 플랫폼의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 13a 내지 도 13d는 평면 지그 플레이트(flat jig plate) 및 경사면 지그 플레이트(tilt jig plate)를 나타내는 개략도이고, 도 13a는 평면 지그 플레이트를 엔드 이펙터(20) 측에서 본 모식도, 도 13b는 도 13a의 측면도, 도 13c는 경사면 지그 플레이트를 엔드 이펙터(20) 측에서 본 모식도, 도 13d는 도 13c의 측면도이다.

본 발명은 평행 운동학적 기계(parallel kinematic machine) 및 평행 운동학적 기계에 있어서의 운동학적 파라미터(kinematic parameter)를 확정(identification)하는 교정(calibration) 기술에 관한 것이다.

베이스(base)와 엔드 이펙터(end effecter)가 복수의 구동축에 의하여 평행하게 접속되어 있는 평행 운동학적 기구(parallel kinematic mechanism)는, 캔틸레버(cantilever)를 가지는 기구에 비하여, 강성이 높고 자세결정을 고정밀도로 할 수 있다는 등의 특징을 가지고 있다. 그 중에서도, 직선 형상의 구동축(driver shaft) 또는 스트럿(strut)이 신축함에 따라 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 포함하는 자세(posture)를 제어하는 구성인 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)이, 가장 전형적인 형태이다. 그러나, 고정밀도의 자세결정을 하기 위해서는, 스트럿의 길이나, 스트럿과 베이스, 그리고 스트럿과 엔드 이펙터의 결합부인 조인트(joint)의 좌표 등의 운동학적 파라미터를 정확히 구할 필요가 있다. 이 작업이 평행 운동학적 기구 교정(parallel kinematic mechanism calibration)이고, 산관학(the industry, the government, and the academy)의 여 러 기관에서 연구되어 그 성과가 발표되고 있다.

일반적으로, 이러한 교정을 하기 위해서는, 운동학적 파라미터와 동수의 다원 연립 방정식(multiple simultaneous equations)을 풀 필요가 있다. 이 목적에서, 엔드 이펙터의 위치 및 방위를 고정하고, 그 상태에서 얻어지는 위치 좌표(X, Y, Z)와 방위 좌표(A, B, C)의 전부 또는 일부를 결정하여야 한다.　

이 위치 좌표와 방위 좌표를 결정하는 방법으로서, 예를 들면 일본 특허공개 2002－91522호 공보에는, 더블 볼 바(DBB: Double Ball Bar) 장치의 거리계(range meter)를 이용하여, 엔드 이펙터를 임의의 자세로 원운동시켰을 때의 원운동 궤적의 반경 오차를 측정함으로써, 이 측정값으로부터 운동학적 파라미터를 구하는 기술이 개시되어 있다. 또, 일본 특허공개 2003－200367호 공보에는, 전술의 다원 연립 방정식을 엔드 이펙터의 위치와 운동학적 파라미터의 관계를 나타내는 11조 이상의 방정식과, 엔드 이펙터 방위와 운동학적 파라미터의 관계를 나타내는 1조의 방정식으로 분리하고, 이 방정식으로부터 운동학적 파라미터를 추정하여 교정을 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 어느 특허 문헌에 관계되는 기술에 있어서도, 운동학적 파라미터를 확정(identification)할 때에 미소 운동학(small scale kinematics)을 이용하고 있다. 운동학 문제, 특히 순운동학(forward kinematics) 문제를 해석적으로 푸는 것은 어렵다. 미분 운동학(differential kinematics) 또는 변위 운동학(displacement kinematics)이라고도 하는 미소 운동학은, 이 문제를 해결하는 연산 수법에 관한 학문의 한 분야이다. 미소 운동학에 있어서, 순운동학을 기술하는 비선형의 관계식 을 각각의 운동학적 파라미터로 미분하여, 운동학적 파라미터의 오차(미소 변위)와 위치 좌표의 오차(미소 변위)의 사이에 성립되는 선형의 관계식을 구하여 이 관계식을 해석적으로 푼다. 즉, 어느 수치의 오차와 다른 수치의 오차의 수학적 관계를 취급하는 것이 미소 운동학이다.

그러나, 전자의 종래기술에 개시되어 있는 기술에 의하면, 적어도 하나의 운동학적 파라미터는 얻어지지 않는 것이 시사되어 있다. 또, 후자의 종래기술에 개시되어 있는 기술에 있어서도, 자세결정 후의 측정이 필요하게 되어 있어, 특히 측정이 곤란한 자세를 적어도 1조는 측정하여야 한다. 또한, 어느 특허 문헌에 관계되는 기술에 있어서도, 이용되고 있는 미소 운동학은 미소 변위의 관계식으로 취급하는 수치의 오차를 억제하는 데에 어려움을 가지고 있다. 그 때문에, 특히 대형의 공작기계(machine tool)에 있어서 중력 변형 등이 무시할 수 없는 경우에는, 수치적으로 운동학적 파라미터를 확정(identification)할 때의 수렴성(convergence)이 나빠져서, 운동학적 파라미터를 정확하게 확정할 수 없는 등의 문제를 가진다.

본 발명의 목적은 상기 종래기술에 존재하는 상기 문제를 해결할 수 있는 새로운 교정 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 운동학의 기본식을 그대로 취급함으로써, 수치의 오차를 억제할 수 있고, 또한 모든 운동학적 파라미터를 정확하게 확정하는 것이 가능한 평행 운동학적 기계, 그러한 평행 운동학적 기계를 교정하기 위한 교정 방법 및 교정 프로그램 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따라서, 평행 운동학적 기계는 지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와; 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치와; 상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 상기 조정용 공구의 축을 일치시켜, 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 수단과; 상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때, 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 수단과; 상기 취득 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 수단과; 상기 측정 방법 선택 코드를 선택하는 측정 방법 선택 수단과; 상기 측정 방법 선택 수단에 의하여 선택된 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 상기 취득 데이터를 평가하는 함수이고, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하는 오차 평가 함수 저장 수단을 구비하고, 상기 산출 수단은, 상기 오차 평가 함수 저장 수단에 저장되어 있는 오차 평가 함수 중에서, 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 소정의 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이러한 목적과 다른 목적, 특징 및 장점은 후술하는 상세한 설명과 첨부된 도면에 의하여 더욱 명백하게 될 것이다.

이하, 본 발명에 관계되는 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시형태에 있어서, 본 발명에 관계되는 평행 운동학적 기계의 일 예로서 6×6 평행 운동학적 기계(엔드 이펙터의 조인트(joint) 수가 6개, 베이스의 조인트 수가 6개)에 대해서 설명한다. 더 구체적으로는, 구동축으로서 직동형 액츄에이터(direct driving actuator), 즉 스트럿(strut)을 구비하는 스튜어트 플랫폼(Stewart platform)을 채택하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 번호 또는 문자를 교부한 구성요소 또는 단계는, 동일한 작동, 기능, 및 처리를 나타내고, 동일한 작동, 기능, 및 처리에 대한 반복설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 평행 운동학적 기계의 기계적 구성을 나타내는 사시도이다. 평행 운동학적 기계(1)는, 지지 플랫폼(support platform)(2)으로 지지된 베이스(base)(10), 및 엔드 이펙트(end effector)(20)를 가지고 있다. 베이스(10)에 6개의 조인트(joint)(11~16)를 가지고 있고, 엔드 이펙터(20)에 6개의 조인트(21~26)를 가지고 있다. 그리고, 이 조인트(11~16)에는 각각 1개씩, 합계 6개의 스트럿(31~36)이 접속되어 있다. 이 스트럿(31~36)이 수치 제어 장치(NC 장치)에 의해서 독립하여 신축함으로써, 조인트(21~26)를 개재하여 엔드 이펙터(20)를 움직이고, 기계 테이블(work holder)(3) 상의 대상물에 가공 등의 처리를 하는 구성으로 되어 있다.

즉, 엔드 이펙터(20)는, 베이스(10) 상의 조인트(11~16)와, 복수의 스트럿(31~36)과, 엔드 이펙터(20)의 조인트(21~26)로 구성되는 평행 링크 기구(parallel link mechanism)를 개재하여 베이스(10)에 보유되어 있다. 그리고, 베이스(10)와, 상기 평행 링크 기구와, 엔드 이펙터(20)로 상기 평행 운동학적 기구(4)를 구성하고 있다. 또, 기계 테이블(3) 또는 기준 형상물의 일 예로서 후술하는 기준판(reference board)(60)은 정밀하게 가공되거나 처리되는 기준면(5)을 가 진다. 교정시에는, 엔드 이펙터(20)에, 엔드 이펙터와 축을 일치시켜 조정용 공구(50)가 장착된다.

이하, 본 명세서에서, 평행 운동학적 기계(1) 및 평행 운동학적 기구(4)에 있어서, 스트럿(31~36)의 길이로부터 엔드 이펙터(20)의 자세(posture)(위치 좌표(position coordinates)와 방위 좌표(orientation coordinates)를 포함한다)를 구하는 것을 "순운동학(forward kinematics)"이라고 한다. 이에 대하여, 엔드 이펙터(20)의 위치 좌표와 방위 좌표로부터 스트럿(31~36)의 길이를 구하는 것을 "역운동학(inverse kinematics)"이라고 한다. 여기서, "위치 좌표"는 X, Y, Z축에서 엔드 이펙터(20)의 위치를 나타내는 좌표값(X, Y, Z)이고, "방위 좌표"는 엔드 이펙터(20)의 축의 X축 방향, Y축 방향, 및 Z축 방향에서 엔드 이펙터(20)의 방위(orientation), 즉 엔드 이펙터(20)의 X축, Y축, 및 Z축 둘레로의 회전각(rotation angle) 또는 방위각(orientation angle)을 나타내는 좌표값(A, B, C)이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 평행 운동학적 기계의 개략의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 본 도면의 각 블록은, 데이터 취득 및 이 데이터의 해석에 있어서의 각 프로세스를 이미지화한 것이고, 반드시 평행 운동학적 기계의 기능과 일치한다고 할 수는 없다. 예를 들면, 평행 운동학적 기계(1)에서는, 좌표 구동 제어 수단(coordinate drive controller)(121)과 방위 구동 제어 수단(orientation drive controller)(122)은 모두 수치 제어 장치(100) 내의 역운동학을 개재하여 실행된다.

평행 운동학적 기계(1)는, 지지 플랫폼(support platform)(2)으로 지지된 베이스(10)와, 엔드 이펙터(20)와, 베이스(10) 및 엔드 이펙터(20)에 구비된 조인트를 개재하여 베이스(10) 및 엔드 이펙터(20)를 연결하는 6개의 스트럿(31~36)과, 기계 테이블(3) 또는 기준판(60)을 구비하고 있다. 이에 추가하여, 평행 운동학적 기계(1)는 수치 제어 장치(numerical control device)(100)를 구비하고 있다. 수치 제어 장치(100)는, 구동축으로서의 스트럿(31~36)의 길이인 스트럿 좌표, 즉 구동축 좌표를 조절함으로써, 운동학에 기초하여 엔드 이펙터(20)의 위치 및 방위를 제어하고, 엔드 이펙터(20)의 위치 및 방위로부터 역운동학에 기초하여 스트럿 좌표를 제어한다.

수치 제어 장치(100)는, 스트럿 좌표(strut coordinates) 및 방위 명령값(orientation command)을 저장한다. 여기서, 방위 명령값은, 수치 제어 장치(100)에 또한 저장되어 있는 엔드 이펙터(20)의 방위에 관련되는 데이터이다. 스트럿 좌표 및 방위 명령값은, 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 근거하는 운동학(kinematics)에 밀접하게 관련되어 있다. 예를 들면, 수치 제어 장치(100)가 저장하고 있는 방위 명령값을 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여 역운동학에 따라 변환한 스트럿 좌표는, 수치 제어 장치(100)가 저장하고 있는 스트럿 좌표와 일치한다.

또, 수치 제어 장치(100)는, 드라이브(500)를 개재하여 여러 가지 정보가 기록된 기록 매체로부터 필요한 프로그램을 인스톨(install)함으로써, 이 프로그램이 가지는 기능을 실행할 수 있다. 본 발명에 관계되는 교정 기술의 각 단계를 실행하 는 프로그램 및 필요한 연산식이나 테이블 등은, 예를 들면 자기 디스크(501), 광학 자기 디스크(502), 광디스크(503), 반도체 메모리(504) 등의 기록 매체에 저장되어 있다.

또, 좌표 구동 제어 수단(121) 및 방위 구동 제어 수단(122)은, 교정시에, 엔드 이펙터(20)와 조정용 공구(50)의 축을 일치시키도록, 엔드 이펙터(20)에 장착된 조정용 공구(50)의 위치 및 방위를 각각 제어한다. 또, 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터가 부정확한 경우, 수치 제어 장치(100)의 운동학에서 취급되는 엔드 이펙터의 위치 좌표를 나타내는 좌표계는 정확하지 않다. 이러한 부정확한 좌표계는 평행 운동학적 기계(1)의 좌표계로서는 부적절하다. 이 때문에, 교정에 앞서, 평행 운동학적 기계(1)에 대해서, 상기 평행 운동학적 기구(4)와는 관계없이, 기계 테이블(3) 상의 소정의 위치에 기준 좌표계(6)를 확립하고 있다. 상기 기준 좌표계(6)는 기준면(5)에 평행한 X축 및 Y축을 가지는 XYZ 오른손 직교 좌표계이다.

좌표 구동 제어 수단(121) 및 방위 구동 제어 수단(122)은, 기준 좌표계(6)상의 기지의(known) 위치에 설치되고 기지의 형상(configuration)을 가지는 기준 형상물(reference object)과의 자세결정(posturing) 관계를 규정할 수 있는 소정의 자세(posture) 또는 자세결정 위치로 엔드 이펙터(20)를 자세결정하는 자세결정 단계를 실행한다. 이 경우, "기준 형상물과의 자세결정 관계를 규정할 수 있는 소정의 자세 또는 자세결정 위치"란, 기준 형상물이 설치된 기준 형상물의 기지의 위치에 한정되지 않고, 기준 형상물과의 상대차를 계측할 수 있는 자세를 포함한다. 기 준 형상물로서는, 기준 평면(reference flat surface), 기준 홀(reference hole), 기준 핀(reference pin), 기준 구(reference ball) 등을 사용할 수 있다. 또, 더블 볼 바(DBB: Double Ball Bar) 장치를 사용하는 것도 가능하다. 엔드 이펙터(20)의 방위각을 포함하여 정밀하게 자세결정하는 경우에는, 정밀하게 가공되거나 처리된, 기준판(60)의 상면에 형성된 기준 홀, 정밀하게 가공되거나 처리된, 기준판(60)의 표면에 장착된 기준 핀이 기준 형상물로서 사용된다.

측정 방법 선택 수단(131)은, 수동 조작의 경우에는, 상기 기계(1)의 조작자가 수동으로, 측정 방법이 데이터 취득에 이용되도록, 즉 자세결정을 위한 기준 형상물을 선택하도록 지정하는 측정 방법 선택 코드를 입력할 수 있도록 설치된다. 측정 방법 선택 수단(131)은 측정 방법 선택 코드를 데이터 취득 수단(114)으로 송출한다. 반면, 자동 조작의 경우에는, 데이터의 취득 순서를 기술한 프로그램 내에 측정 방법 선택 코드가 기록되어 있기 때문에, 측정 방법 선택 수단(131)은 의도하는 측정 방법 선택 코드를 읽어내고, 읽어낸 코드를 데이터 취득 수단(114)으로 송출한다. 이하의 실시형태에 있어서, 수동 조작에 의하여 데이터를 취득하는 형태만을 설명한다.

오차 평가 함수 저장 수단(132)은, 측정 방법 선택 수단(131)에 의하여 선택된 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 후술하는 취득 데이터를 평가하는 함수로서, 평행 운동학적 기계(1)의 평행 운동학적 기구(4)의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하고 있다.

데이터 취득 수단(114)은, 자세결정 단계에 의하여 조정용 공구(50)가 소정 의 자세로 자세결정되었을 때에, 상기 자세결정 단계에서 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구(4)의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 기준 좌표계(6)의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 단계를 실행한다. 여기서 취득 데이터는, 측정 방법 선택 코드를 포함하는 기준 좌표계(6)에 있어서의 엔드 이펙터(20)의 위치 및 방위의 적어도 일부를 규정하는 엔드 이펙터 자세 특정 정보와, 엔드 이펙터(20)의 자세결정과 운동학적 파라미터의 상관관계를 규정하는 구동축 좌표로 이루어진다. 그리고, 데이터 취득 수단(114)은, 취득 데이터를 산출 수단(113)으로 송출한다. 데이터 취득 단계에서 취득하는 데이터는, 운동학적 파라미터를 확정하기 위해서 충분한 수의 서로 독립인 관계식을 규정하는 것이어야 한다. 그 때문에, 충분한 수의 데이터를 취득하기 위해서 엔드 이펙터(20)의 방위를 바꾸는 것이 필요하다.

구동축 좌표는, 스트럿 좌표 또는 방위 명령값에 대응한다. 이하의 실시형태에 있어서, 구동축 좌표로서 스트럿 좌표를 취득하는 형태에 대하여 설명한다. 방위 명령값을 취득하는 경우에도, 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여 역운동학에 따라서, 방위 명령값을 스트럿 좌표로 변환할 수 있다.

산출 수단(113)은 컴퓨터로 이루어지고, 소정의 다른 자세로 엔드 이펙터(20)를 자세결정하는 자세결정 단계를 실행한다. 상기 자세결정 단계가 실행될 때마다 데이터 취득 단계가 실행되고, 산출 수단(113)은 데이터 취득 단계에 의하여 얻어진 취득 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구(4)의 운동학에 필요 한 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 단계를 실행한다.

이 산출 단계를 실행할 때에 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 수의 취득 데이터 세트를 사용하고, 오차 평가 함수 저장 수단(132)에 저장되어 있는 오차 평가 함수의 합을 최소로 함으로써 운동학적 파라미터를 산출한다. 그때, 산출 수단(113)은, 오차 평가 함수 저장 수단(132)에 저장되어 있는 오차 평가 함수군 중에서, 각 취득 데이터의 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용한다.

도 3은 본 발명에 관계되는 평행 운동학적 기계의 일 형태인 6자유도를 가지는 6×6 스튜어트 플랫폼의 구성을 나타내는 개략도이다. O는 기준 좌표계(6)의 원점이다. 한편, O＇은 엔드 이펙터에 고정된 좌표계인 엔드 이펙터 좌표계의 원점이다.

베이스(10)는, 원점(O)을 시점으로 하는 기준 좌표계(6) 상의 위치 벡터 N[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)로 표시되는 6개의 조인트(11~16)를 가지고 있다. 즉, 예를 들면, j=1인 N[1]은 조인트(11)의 위치 벡터를 나타낸다. 또, 엔드 이펙터(20)는, 엔드 이펙터 좌표계 상의 원점(O')을 시점으로 하는 위치 벡터 T[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)로 표시되는 6개의 조인트(21~26)를 가지고 있다. 또, 각 스트럿(31~36)의 원점(41~46)은, 베이스(10)의 조인트(11~16) 위치를 시점으로 하여, 벡터 o[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)로 표현된다. 이 벡터 o[j]를, 이후, "원점 오프셋(origin offset)"이라고도 한다. 이상의 N[j], T[j], o[j]가 평행 운동학적 기계의 운동학적 파라미터이고, 이하, 필요에 따라서 이 중의 전부 또는 일부를 x[j](j=1, 2, 3,···, n)로 나타낸다. 여기서 n은, 구하여야 할 운동학적 파라미터의 수를 나타낸다.

한편, 엔드 이펙터(20)를 자세결정하였을 때의 엔드 이펙터(20)의 조인트(21~26) 위치를 기준 좌표계(6)의 원점을 시점으로 하는 위치 벡터 t[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)로 나타내고, 각 스트럿(31~36)의 원점(41~46)을 시점으로 하는 엔드 이펙터(20)의 조인트(21~26)까지의 벡터를 s[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)로 나타낸다. 이때, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬(backlash) 등의 기계적인 오차 요인이 없으면, 위치 벡터 N[j]와 t[j]의 거리와, 벡터 s[j]와 o[j]의 합은 일치한다.

전술한 바와 같이, 교정시, 엔드 이펙터(20)에는, 이 엔드 이펙터와 축을 일치시켜 조정용 공구(50)가 장착되어 있다. 그리고, 조정용 공구(50)의 선단의 위치는, 기준 좌표계(6) 상의 좌표를 나타내는 위치 벡터 p[1], p[2], p[3](각각 X, Y, Z좌표값)으로 표시되고, 조정용 공구(50)의 선단의 방위 좌표는 p[4], p[5], p[6](각각 A, B, C회전축 둘레에서의 회전각 또는 방위각)이라고 한다. 그리고, 엔드 이펙터(20)에 있어서, 이 엔드 이펙터(20)의 기준 방위를 결정하기 위해서 하나의 측면이 기준면으로서 지정되어 있다.

교정시에는, 기준 좌표계(6)의 소정의 위치에 기준 홀, 기준 핀, 기준 구, 기준 평면, DBB 장치의 고정측 구(fixed ball) 등의 기준 형상물(미도시)을 설치하여, 이러한 기준 형상물에 기초하여 조정용 공구(adjustment tool)(50)를 자세결정함으로써, 엔드 이펙터(20)를 자세결정하는 구성으로 되어 있다. 또, 정밀하게 가 공되거나 처리된 평면을 가지고, 그 평면에 수직으로 정밀하게 형성된 기준 홀을 복수개 가지는 기준 지그(reference jig)를 이용하면, 엔드 이펙터(20)의 방위각을 포함하여 자세결정을 할 수 있으므로 실용적이다.

기준 좌표계(6)는, 기준판(reference board)(60)의 기준면(5)을 수직으로 절단하는 Z축과, 기준판(60)의 기준면(5) 상에서 수직으로 뻗어있는 Y축과, 기준판(60)의 기준면(5) 위에서 수평으로 뻗어있고 Y축과 Z축에 모두 수직으로 교차하는 X축과, 3축이 서로 교차하는 위치에 있는 원점을 가지고 있다. 구체적으로는, Z축은 원점으로부터 평행 운동학적 기계(1) 쪽으로 양의 값을 가지고, Y축은 원점으로부터 위쪽으로 양의 값을 가지고, X축은 원점으로부터 뒤쪽으로 양의 값을 가진다. 따라서, X, Y, Z축 좌표는 오른손 직교 좌표계를 구성한다. 또한, X축 주위로의 회전에서 X축을 A회전축, Y축 주위로의 회전에서 Y축을 B회전축, Z축 주위로의 회전에서 Z축을 C회전축이라고 한다. 양의 방향에서 A, B, C회전축 주위로의 시계방향 회전은 양의 값을 가진다.

다음으로, 평행 운동학적 기계(1)의 교정에 있어서, 조정용 공구(50)로서 다이얼 게이지를 포함하는 기준 공구를 이용하여, 정밀하게 가공되거나 처리된, 지그 플레이트(jig plate)의 상면을 가지는 기준 홀에 기초하여, 방위각을 포함하는, 엔드 이펙터(20)의 수동 자세결정을 수행하는 실시형태 1; 조정용 공구(50)로서 계측 프로브(measurement probe)를 이용하고, 계측 프로브를 직접 기준 블록의 기준면에 접촉시키는 실시형태 2; 조정용 공구(50)로서 계측 프로브를 이용하고, 계측 프로브를 기준 홀의 내벽에 접촉시키는 실시형태 3; 조정용 공구(50)로서 계측 프로브 를 이용하고, 계측 프로브를 기준 구에 접촉시키는 실시형태 4; 및 DBB 장치를 사용하는 실시형태 5에 대해서 설명한다.

또한, 실시형태 1 내지 5의 어느 실시형태에 있어서도, 조정용 공구(50)의 정확한 공구 길이를 수치 제어 장치(100)에 저장하여 두는 것은 말할 필요도 없다. 여기서, 공구 길이는, 실시형태 2 내지 5의 경우에는, 엔드 이펙터(20)의 측면으로부터, 계측 프로브의 선단 구의 중심 혹은 DBB 장치의 가동측 구의 중심까지의 길이를 나타낸다.

또, 실시형태 1에서는, 상기 평행 운동학적 기구(4)의 전 운동학적 파라미터(all kinematic parameters 또는 total kinematic parameters) 중 일부의 운동학적 파라미터를 기지(known)로서 고정하고, 고정한 것을 제외한 운동학적 파라미터를 구하는 실시형태를 설명한다. 그 설명 중의 산출 수단(113)의 설명에서는, 일반성을 잃지 않는다고 하여, 전 운동학적 파라미터를 확정하는 산출 접근법을 설명한다. 일부의 운동학적 파라미터를 기지로서 고정하는 경우에 상기 산출 접근법을 적용시키는 경우에는, 운동학적 파라미터 x［］를, 전 운동학적 파라미터로부터 기지로서 고정한 운동학적 파라미터를 제외한 산출하여야 할 운동학적 파라미터, 그리고 기지로서 고정한 운동학적 파라미터의 순서로 배열한다. 이 경우, 운동학의 운동학적 파라미터로서 기술하고 있는 개소에서의 운동학적 파라미터 x［］(단지 "운동학적 파라미터"라고도 한다)를 전 운동학적 파라미터로 해석하고, 산출 수단(113)의 산출 대상으로서 기술하는 개소에서의 운동학적 파라미터 x［］를, 산출하여야 할 운동학적 파라미터로 해석하면 좋다. 또한, 운동학적 파라미터로 편미분 한다라는 표현도 산출 수단(113)의 산출 대상으로서 기술된 개소에 해당하는 것으로 한다.

또한, 실시형태 1에서의 산출 수단(113)의 설명은, 운동학적 파라미터 이외의 미지수를, 산출하여야 할 운동학적 파라미터와 함께, 동시에 산출하는 실시형태에서의 설명도 겸한다. 따라서, 실시형태 1에 있어서, 운동학적 파라미터 x［］(단지 "운동학적 파라미터"라고도 한다)는, 운동학적 파라미터 이외의 미지수도 포함하고, 산출하여야 할 운동학적 파라미터, 운동학적 파라미터 이외의 미지수, 기지로서 고정한 운동학적 파라미터의 순서로 늘어놓은 배열이다. 운동학적 파라미터 x［］(단지 "운동학적 파라미터"라고도 한다)를 운동학의 운동학적 파라미터로서 기술하는 경우에 있어서, 운동학적 파라미터 x［］는 전 운동학적 파라미터를 가리킨다. 운동학적 파라미터 x［］를 산출하여야 할 운동학적 파라미터로서 기술하는 경우에 있어서, 운동학적 파라미터 x［］는 산출하여야 할 운동학적 파라미터와 운동학적 파라미터 이외의 미지수를 가리킨다.

<실시형태 1>

실시형태 1은, 엔드 이펙터(20)의 조인트 위치를 3차원 측정기 등을 사용하여 산출하고, 고정된 운동학적 파라미터 이외의 운동학적 파라미터를, 조인트 위치를 고정하여 산출하는 형태이다. 그리고, 실시형태 1에 있어서, 다이얼 게이지(dial gauge)를 이용하여, 기준 지그의 정밀하게 가공되거나 처리된 상면을 가지는 기준 홀에 기초하여, 엔드 이펙터(20)의 방위각을 포함하여 수동 핸들 조작에 의한 정밀 자세결정을 하는 데이터 취득 방법을 이용하고 있다. 이 방법에 있어서, 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에서의 좌표계의 원점과, 기계 테이블(3)에 장착된 기준 지그에 새로이 규정된 기준 좌표계(6)의 원점은, 크게 차이가 나도 좋다. 이 방법은, X, Y, Z축과 A, B, C회전축을 모두 수동으로 핸들 조작하여, 엔드 이펙터(20)를 지그 플레이트(70)의 기준 홀(71)에 자세결정한다. 본 실시형태에서는, 엔드 이펙터의 조인트(21~26)의 위치 벡터 T[j](j=1, 2, 3, 4, 5, 6)는 기지라고 가정하고, 이를 제외한 운동학적 파라미터를 산출한다. 이 수동 핸들 조작에 의한 자세결정 방법은, 5축기(5-axis machine)에서의 조정 작업에 유사하기 때문에, 기계 조정자가 친숙해지기 쉽다고 하는 특징이 있다. 또, 상기 자세결정 방법은 기존의 기계 공구를 사용하여 개조를 필요로 하지 않고 실시할 수 있다는 특징을 가진다.

상기 기계(1)는, 수동 핸들 모드를 선택하는 푸시 버튼(push button) 혹은 셀렉터 스위치(selector switch)를 가진다. 또한, 수동 핸들의 타깃 축(target axis)을 X, Y, Z축과 A, B, C축, 6개의 스트럿축의 합계 12축 중에서 선택하기 위한 셀렉터 스위치를 가진다. 그리고, 상기 기계(1)는 선택된 축을 회전 조작함으로써 엔드 이펙터(20)를 구동하는 양음(posive or negative)의 이동 펄스를 발생시키는 수동 핸들과, 수동 핸들의 특정 부분에 각인된 눈금의 1눈금당의 이동량의 단위를 선택하는 셀렉터 스위치를 구비한다. 또한 상기 기계(1)는, 발생시킨 이동 펄스를, 선택한 축의 이동 명령으로서 수신하고, 이동 펄스에 대응하는 좌표를 현재의 좌표에 가산하여 이동 후의 좌표값을 산출하고, 엔드 이펙터(20)의 방위를 바꾸는 수치 제어 기능을 가지고 있다.

그러나, 본 실시형태에 있어서, 엔드 이펙터(20)의 위치를 바꾸기 위해서 X, Y, Z축에 대하여 엔드 이펙터(20)의 조정이 수행되고, 엔드 이펙터(20)의 방위를 바꾸기 위해서 A, B, C축에 대하여 엔드 이펙터(20)의 조정이 수행되나, 스트럿축에 대하여는 엔드 이펙터(20)의 조정이 수행되지 않는다.

도 4a 및 4b는 본 발명에 관계되는 실시형태 1의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 4a는 X, Y, Z축에 대한 엔드 이펙터(20)의 위치 좌표와, A와 B축에 대한 방위각을 취득하는 단계를 나타낸다. 도 4b는 C축에 대한 엔드 이펙터(20)의 방위각을 취득하는 단계를 각각 나타낸다. C축은 엔드 이펙터(20)의 기준 방위로서 규정된다. 본 실시형태에 있어서, 먼저, 지그 플레이트(70)를 기준 좌표계(6) 상의 기지의 위치에 정확히 설치한다. 지그 플레이트(70)는, 정밀하게 가공되거나 처리된 기준 상면(73)과 동일 평면인 기준 홀 상면(75)의 소정 위치에 형성되어 있는 기준 홀(71)을 가지고 있다. 기준 홀 상면(75)은 기준 홀이 형성되는 지그 플레이트(70)의 상면을 구성하고, 기준 홀(71)의 원통 내벽의 축을 수직으로 가로지른다. 또, 기준 홀(71)의 내벽의 축과 기준 홀 상면(75)의 교점을 기준 홀(71)의 중심 좌표로 나타낸다.

"지그 플레이트(70)를 정확히 설치한다"는 것은, 지그 플레이트(70)에 형성되어 있는 기준 홀(71)의 기준 홀 상면(75)이 기준 좌표계(6)의 XY평면에 평행이 되도록, 또한 기준 좌표계(6)에서의 기준 홀(71)의 중심 좌표를 확정할 수 있는 위치에 설치한다는 것을 의미한다. 기준 홀(71)의 중심 좌표를 (x0, y0, z0)이라고 한다. 도 4a에는 2개의 기준 홀(71)이 표시되어 있지만, 소정 개수의 기준 홀(71) 이 지그 플레이트(70) 각각의 적절한 위치에 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 도 4a에 나타내는 다이얼 게이지(56, 57)를 장착한 기준 공구(55)를 조정용 공구(50)로서 사용한다.

도 4b에 나타낸 것처럼, 엔드 이펙터(20)의 측면에는, 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위를 결정하기 위한 수준기(leveler)(53)가 구비되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위를 결정하는 일 형태로서는, 베이스(10)의 법선 방향이 도 1의 평면에서 연직 방향과 직교하는, 횡형의 평행 운동학적 기계(1)를 상정하고 있다. 그리고, 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위는, 엔드 이펙터(20)의 측면이 수평이 되도록 조정함으로써 결정한다.

본 실시형태는 지그 플레이트(70) 상의 기준 홀(71)과 기준 홀 상면(75)에 기초하여 엔드 이펙터를 자세결정하므로, 조작자는 교정을 하기 전에, 측정 방법 선택 수단(131)을 조작하여, 측정 방법으로서 표 1의 type=1을 선택한다. 실시형태 1에서 측정되는 기준 형상물로서 "기준 홀"이라는 용어는 기준 홀이 형성되는 기준 홀 상면을 포함한다. 이에 의하여, 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터의 산출을 할 때에, 오차 평가 함수 저장 수단(132)으로부터 type=1의 오차 평가 함수, 즉 식 (4) 또는 식 (9)를 추출하여 사용한다.

도 5는 본 발명에 관계되는 실시형태 1의 데이터 취득의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트이다. 먼저, 상기 기계(1)의 조작자가 소정의 셀렉터 스위치에 의하여 수동 핸들 모드를 선택하면(스텝 S301), 완료 플랙(completion flag)이 "1"로 된다(스텝 S302). 조작자가 셀렉터 스위치에 의하여 타깃 축(target axis)을 X, Y, Z, A, B, C축 중에서 선택한 후, 수동 핸들의 이동 단위를 선택하고(스텝 S303), 수동 핸들을 회전시킨다(스텝 S304).

수치 제어 장치(100)는, 선택된 이동 단위와 수동 핸들의 회전량을 나타내는 눈금을 검출하고, 선택된 축에 대한 엔드 이펙터(20)의 이동량을 산출하고, 이동 후의 엔드 이펙터(20)의 위치 또는 각도를 산출한다. 이동된 위치나 각도는 산출된 이동량을 엔드 이펙터(20)의 현재의 위치 또는 각도에 더하여 얻어진다. 수치 제어 장치(100)는, 산출된 위치나 각도를 기초로 역운동학을 이용하여 스트럿 좌표를 산출하고, 스트럿을 구동하여 엔드 이펙터(20)를 이동시킨다(스텝 S305). 이때, A, B, C축에 대한 방위 변화는 기준 공구(55)의 선단 주위에서 일어난다.

다음에, 조작자는 엔드 이펙터(20)를 움직이지 않게 하고, 기준 공구(55)를 360도 수동 회전시킨다(스텝 S306). 이때, 조작자는 다이얼 게이지(56, 57)의 변위를 보고, 그것이 허용 오차 범위 내인지 여부를 판정한다(스텝 S307). 이 조작에서, 다이얼 게이지(56, 57)를, 기준 공구(55)가 회전될 때마다 기준 홀(71)의 내벽 및 기준 홀 상면(75)에 접촉시켜, 영점을 검출한다. 또한, X와 Y축, A와 B축에 대한 변위의 절대값의 취득은 불필요하다. 변위가 허용 오차 범위 외라고 판정될 경우에는(스텝 S307에서 "아니오"), 스텝 S303으로 돌아온다. 반면, 변위가 허용 오차 범위 내라고 판정될 경우에는(스텝 S307에서 "예"), Z방향의 위치결정으로 진행한다.

본 실시형태에 있어서, 두께가 기지인 블록 게이지(block gauge)(72)를 지그 플레이트(70)의 기준면과 기준 공구(55)의 선단 사이에 삽입하여, Z방향의 위치결 정을 한다(스텝 S308). 다음에, 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위를 결정한다.

엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위의 결정에 있어서는, 먼저, 엔드 이펙터(20)의 측면에 놓여진 수준기(53)에 의하여, 엔드 이펙터(20)의 측면의 경사 Δc를 검출한다(스텝 S309). 그 결과, ｜Δc｜＞ea인 경우에는(스텝 S310에서 "예"), 엔드 이펙터(20)를 C축 둘레로 -Δc만큼 회전시키고(스텝 S311), 완료 플랙을 "0"으로 한다(스텝 S312). 반면, 스텝 S310에서 검출 결과가 음(negative)인 경우에는(스텝 310에서 "아니오"), 완료 플랙은 여전히 "1"이고, 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위의 결정이 종료된다.

그리고, 계속 완료 플랙이 "1"인지 아닌지가 판정된다(스텝 S313). 그 결과 "0"이라고 판정되면(스텝 S313에서 "아니오"), 흐름이 스텝 S311 및 스텝 S312를 통과하고 있고, 즉, C축을 변경시키고 있고, C축 변경으로 X, Y, Z, A, 및 B축이 약간 이동하므로, 흐름이 스텝 S302로 돌아오고, 엔드 이펙터(20)의 위치 좌표를 다시 규정한다. 반면, 완료 플랙이 "1"이라고 판정되면(스텝 S313에서 "예"), X, Y, Z, A, B, 및 C축에 대한 모든 조정이 완료한 것으로 된다. 또, 엔드 이펙터(20)의 방위 좌표는, 방위 구동 제어 수단(122)에 의해 결정된다.

다음에, 정밀 자세결정(fine posturing)이 수행된다. 먼저, 기준 공구(55)의 선단의 위치결정 보정량(positioning correction amount)(w)으로서 블록 게이지(72)의 두께를 맞춘다(스텝 S314). 이에 의해서, 정밀 자세결정을 위한 엔드 이펙터(20)의 위치 좌표를 (x0, y0, z0＋w)에 맞춘다. 또한, 엔드 이펙터(20)의 방위각을 (0, 0, 0)에 맞춘다(스텝 S315). 이상으로 정밀 자세결정이 완료된다. 다음 에, 데이터 취득 수단(114)은, 얻어진 위치 좌표 및 방위 좌표와 측정 방법 선택 코드(type=1)를, 엔드 이펙터 자세 특정 정보(posture specifying information)로서 산출 수단(113)에 송출한다. 또한, 데이터 취득 수단(114)은, 수치 제어 장치(100)가 저장하는 스트럿 좌표를 읽어내고(스텝 S316), 취득된 스트럿 좌표를 구동축 좌표로서 산출 수단(113)에 송출한다. 이에 의하여, 평행 운동학적 기계(1)의 운동학적 파라미터 산출에 필요한 데이터를 취득하는 데이터 취득 단계를 종료한다.

이상 설명한 것처럼, 자세결정은 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위의 결정을 포함한다. 또한, 엔드 이펙터(20)의 기준 방위의 결정, 즉 C축의 기준 방위의 결정이 생략되고, 수준기(53)가 생략될 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 적어도 X, Y, Z, A, 및 B축의 설정을 하고 있으면, 정확한 운동학적 파라미터를 산출하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 어떤 자세에 있어서의 엔드 이펙터(20)의 기준 좌표계(6)에서의 위치 좌표(X, Y, Z) 및 2개의 방위 좌표(A, B)를 취득하면 좋다. 또, 본 실시형태는 1종류의 기준 형상물,즉 하나의 측정 방법으로 데이터를 취득하는 형태에 대해서 설명하고 있지만, 예를 들면, 실시형태 2 내지 5에서 취득되는 취득 데이터와의 병용도 가능하다.

다음에, 상기한 데이터 취득 단계에 의하여 취득된 데이터를 이용하여, 평행 운동학적 기계(1)의 교정을 하는 처리에 대해서 설명한다. 이하, 실시형태 1 내지 5에 있어서, 상기 평행 운동학적 기구(4)에 있어서의 순운동학을 기술하는 관계식에 기초하여 교정을 한다고 설명하지만, 역운동학을 기술하는 관계식에 근거한 교 정도 가능하다는 것은 당연하다. 역운동학을 사용하는 관계식에 근거하는 교정에서는, 실시형태 1에서의 취득 데이터만을 사용할 수 있고, 다시 말하면, 실시형태 2 내지 5에서의 취득 데이터의 병용은 할 수 없다. 여기서, 순운동학 및 역운동학을 기술하는 관계식이라는 것은, 각각 다음의 식 (1), (2)의 것이다.

즉, 순운동학에 있어서, 스트럿 좌표 s［］와 운동학적 파라미터 x［］를 이용하여, 순운동학을 기술하는 함수 g에 의하여 위치 좌표 및 방위 좌표 p［］를 산출한다. 마찬가지로 역운동학에 있어서, 위치 좌표 및 방위 좌표 p［］와 운동학적 파라미터 x［］를 이용하여, 역운동학을 기술하는 함수 f에 의하여 스트럿 좌표 s［］를 산출한다. 또한, 일반적으로 역운동학을 기술하는 함수 f의 함수형태는 명확하게 규정되지만, 순운동학을 기술하는 함수 g의 함수형태는 명확하게 규정되지 않는다.

도 6은 본 발명에 관계되는 교정의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트이다. 먼저, 도 5에 나타낸 플로우차트에 따라, 산출 수단(113)은, 데이터 취득 수단(114)으로부터, 데이터 취득 단계의 스텝 S315에서 취득된 자세결정 데이터, 즉 위치 좌표 및 방위 좌표 p[idx]［］와, 상기 측정 방법을 나타내는 type[idx]와, 데이터 취득 단계의 스텝 S316에서 취득된 스트럿 좌표 s[idx]［］를 수신한다(스텝 S151). 또한, type[idx]는, 본 실시형태에서는 항상 "1"이다. 이 type[idx]는 실시형태 2 내지 5에서 데이터 취득 단계에서 취득된 데이터를 함께 사용할 경우에 의미를 가진다. 여기서 ［］에는 1~6의 숫자가 들어가고, [1], [2], [3]은 각각 X, Y, Z좌표, 즉 위치 좌표를 나타내고, [4], [5], [6]은 각각 A, B, C좌표, 즉 방위 좌표를 나타낸다. 또, ［idx］는 데이터 세트를 지정하기 위한 인덱스(index)이고, idx=1, 2, 3,···, n(n은 데이터 취득에 필요한 데이터 세트 수)이다.

엔드 이펙터(20)의 6개의 조인트 위치를 지정하기 위해서, 3차원 측정기에서의 측정값을 사용하므로, 측정값 이외에 산출하여야 할 운동학적 파라미터의 개수와 동일한 수의 관계식을 취득하는 것이 필요하게 된다. 베이스(10)의 6개의 조인트 위치를 규정하는 18개(3×6개)의 데이터(여기서 3은 X, Y, Z축을 의미한다)와, 6개의 스트럿에 대한 원점 오프셋을 규정하는 6개의 데이터의, 합계 24개의 관계식 또는 좌표 데이터가 필요하다. 한편, 엔드 이펙터(20)를 어떤 자세로 자세결정하였을 때에, X, Y, Z, A, B, C축의 좌표 데이터를 모두 취득한 경우에는, 하나의 데이터 세트로부터 6개의 관계식 또는 좌표 데이터를 얻을 수 있다. 따라서, 4 이상의 데이터 세트가 필요하다. 또, 엔드 이펙터(20)의 6개의 조인트 위치를 포함한 전 운동학적 파라미터를 확정하는 경우에는, 합계 42개의 관계식 또는 좌표 데이터가 필요하다. 즉, 베이스(10)의 6개의 조인트 위치를 규정하는 18개(3×6개)의 데이터와, 엔드 이펙터(20)의 6개의 조인트 위치를 규정하는 18개(3×6개)의 데이터와, 6개의 스트럿에 대한 원점 오프셋을 규정하는 6개의 데이터가 그것이다. 따라서, 이 경우, 7개 이상의 데이터 세트가 필요하다.

또한, 본 명세서에서 말하는 관계식의 수라는 것은, 서로 독립한 관계식의 수를 말한다. 취득한 데이터로부터 얻는 관계식이 어떤 관계식에 대하여 종속 관계에 있는 경우에는, 엔드 이펙터를 적절한 자세나 자세결정 위치로 자세결정하여 데이터를 취득하는 것이 요청된다.

다음에, 산출 수단(113)은, 필요 데이터 세트 수 이상에 대하여 오차 평가 함수 d의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터 x［］를 하기 식과 같이 산출한다(스텝 S152).　

오차 평가 함수 d는, 위치 좌표나 방위 좌표의 좌표 데이터를 취득할 때에 이용된 기준 형상물의 종류, 즉, 측정 방법에 따르는 형식을 가지고 있다. 또, 이 오차 평가 함수는, 평행 운동학적 기계(1)의 순운동학을 기술하는 관계식으로서의 의미를 가진다. 즉, 오차 평가 함수는, 순운동학을 기술하는 관계식으로부터 직접 도출되는 관계식이다. 오차 평가 함수의 구체적인 예를, 측정되는 기준 형상물별로 하기 표 1에 나타낸다.

본 실시형태에서는, 이 측정 방법은 type[idx]=1이다. 이에 의하여, 산출 수단(113)은, 오차 평가 함수 저장 수단(132)으로부터 type=1의 오차 평가 함수를 추출하여, 추출된 오차 평가 함수, 즉 하기 식 (4)의｛　｝안의 수학식에 기초하여 산출 처리를 한다. 즉, 산출 수단(113)은, 취득 데이터를 이용하여, 상기 평행 운동학적 기구(4)의 순운동학을 기술하는 관계식 (1)을 직접 이용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 산출한다.

여기서, g(s［］, x［］)[i]는, 함수 g의 i번째의 값을 나타낸다. 식 (4)는, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 기계적인 오차 요인이 없으면, 식 (1)에 나타낸 순운동학의 기본식에 기초하여, 엔드 이펙터(20)의 위치 좌표(및 방위 좌표) p［］와, g(s［］, x［］)가 동등하게 되는 것에 기초하고 있다. 상기의 식 (4)를 최소로 하는 해 x［］는, 식 (4)를 각 운동학적 파라미터로 편미분하여 얻어지는 다음의 비선형 연립 방정식 (5)를 만족한다.

여기서, m은 운동학적 파라미터의 수를 나타낸다. 이 식 (5)의 비선형 연립 방정식은 해석적으로는 풀 수 없기 때문에, 예를 들면 뉴튼-라프손법(Newton-Raphson method) 등의 점근법을 이용하여 푼다. 여기서, 순운동학을 기술하는 함수 g의 함수형태는 명확하게 규정되어 있지 않기 때문에, 상기 함수 g를 해석적으로 푸는 것은 곤란하다. 그러나, 함수형태가 명확하게 규정될 수 없다 하더라도, 함수 g의 값, 함수 g의 각 운동학적 파라미터에서의 1차 미분값 및 2차 미분값을 구할 수 있으면, 점근법을 사용할 수 있다.

먼저, 운동학적 파라미터 x［］의 초기값 x0［］를 설정한다. 이 초기값으로서는, 현재 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터를 채용하면 좋다. 다음에, 점근법에 의해서 식 (5)를 푼다. 이 점근해의 산출은, F의 운동학적 파라미터 x[i]에 의한 1차 편미분 x［］= x0［］에 있어서의 값 c[i]와, F의 운동학적 파라미터 x[j]에 의한 이차 편미분 x［］= x0［］에 있어서의 값 a[i] [j]를 구하여, 이들을 계수로 하는 하기 선형 연립 방정식 (6)을 푸는 것에 귀착된다.

또한, 식 (6)을 풀어 얻어진 점근해, 즉 점근법을 이용하여 얻어진 비선형 연립 방정식 (5)의 해를 새로이 초기값 x0［］로 두고, 이 값이 수렴할 때까지 연산을 순환적으로 반복한다. 다만, a[i][j]를 구하기 위해서는, 함수 g의, 운동학적 파라미터에 의한 1차 편미분 및 2차 편미분을 구하는 것이 필요하다. 이는, 1차 편미분에 관해서는, 예를 들면, x1[i] = x0[i] - e/2(e는 소정의 미소량), x1[j] = x0[j](j≠i), x2[i] = x0[i] + e/2, x2[j] = x0[j](j≠i)로 하여, 다음의 식으로 근사적으로 구할 수 있다.

여기서, "

"은 좌변과 우변이 거의 같은 것을 의미하고, g(s［］, x1［］)는 x［］ = x1［］에 있어서의 g(s［］, x［］)의 해이다. 또, 2차 편미분에 관해서도 마찬가지로, 예를 들면, x1[j] = x0[j] - e/2, x1[k] = x0[k](k≠j), x2[j] = x0[j] + e/2, x2[k] = x0[k] (k≠j )로 하여, 다음의 식 (8)에서 근사적으로 구할 수 있다.

이상 설명한, 점근법에 의하여 식 (4)의 값을 최소로 하기 위한 알고리즘은 어디까지나 일 예이고, 상기 이외의 최소화 알고리즘을 채용하는 것도 가능하다. 또, 이상의 수법에 의하여, 종래에는 복잡하다고 되어 온 교정 알고리즘을 단순한 최소값 문제로 전환하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 발명은, 복잡한 종래의 수법에 대신하여, 필요 세트 수의 취득 데이터에 기초하여, XYZ 위치 좌표 및 ABC 방위 좌표를 포함하는 모든 좌표 데이터에 대하여 식 (4)를 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출하는 것이다.

또, 식 (4)를 하기 식 (9)로 변경하는 것이 가능하다.

이 식 (9)를 최소로 하는 해 x［］는, 전술의 식 (4)를 최소로 하기 위한 수법, 즉 식 (5)~(8)과 동일하게 하여 구할 수 있다. 여기서, 식 (9) 중의 u[idx][i]는, 취득 데이터 p[idx][i]의 오차 평가 계수로 불리는 것이다. 각각의 오차 평가 계수는, 각각의 위치 좌표 및 방위 좌표에 대해서 곱하여지는 소정의 웨이팅 계수(weighting coefficient)이다. 예를 들면, 데이터 p[idx][i]의 일부가 취득되어 있지 않은 경우에는, 데이터 p[idx][i]의 취득되지 않은 부분에 대한 오차 평가 계수를 "0"으로 하고, 데이터 p[idx][i]의 취득된 부분에 대해서는 적당한 오차 평가 계수를 곱한다. 이는, 수준기(53)를 설치하지 않고, C축에 대한 좌표 데이터를 제외한 X, Y, Z, A, B축에 대한 좌표 데이터에 기초하여 교정을 할 때, 혹은 실시형태 2 내지 5에서 기술하는 좌표 데이터의 일부만을 사용하고, 다른 좌표 데이터를 버리는 경우에 사용한다.

구체적으로는, idx1번째의 데이터가 X축 방향의 위치 좌표인 경우, u[idx1][1] = 1, u[idx1][i] = 0 (i = 2, 3,···)로 지정하면 좋다. idx2번째의 데이터가 X, Y, Z축 방향 각각의 위치 좌표인 경우, u[idx2][1] = 1 (i = 1, 2, 3), u[idx2][i] = 0 (i = 4, 5, 6)로 지정하면 좋다. 이에 의하여, 교정을 위한 데이터를 취득할 때, 복수의 축에 대해서 좌표를 동시에 측정할 필요가 없어지므로, 축에 대해서 개별적으로 측정을 하는 것이 가능하게 된다.

또, 오차 평가 계수는, 이들 단위에 대한 각 웨이팅 계수(weighting coefficient)를 변경하여, 위치 좌표 (X, Y, Z)와 방위 좌표 (A, B, C)를 조정하는 데에 이용할 수 있다. 또한, 조작자는, 모든 타깃 축(target axis)에 대하여 취득되는 타깃 데이터(target data)에 대한 오차 평가 계수 값을, 예를 들면 "1000"으로 하고, 타깃 데이터 외의 취득 데이터에 대한 오차 평가 계수 값을, 예를 들면 "1" 로 함으로써, 상당히 큰 웨이팅 계수가 엔드 이펙터(20)의 기준 자세결정 위치에 적용되는, 고정밀도 교정을 할 수 있다.

본 실시형태에서, 기준 홀(71), 즉 적어도 X, Y, Z, A, B좌표에 기초하여 결정한 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부와, 취득된 스트럿 좌표 s에 기초하여, 식 (1)의 순운동학에 의하여 산출되는 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부의 좌표 g［s［］, x［］］는, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 오차 요인이 없으면, 각각 일치한다. 즉, 위치 좌표 및 방위 좌표에 있어서 엔드 이펙터 좌표계와 기준 좌표계 간의 차이, 즉 기준 홀(71)의 X좌표와 순운동학으로 산출된 X좌표 간의 차이가 자세결정 오차이다. type=1의 오차 평가 함수는 상기 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이다. 바꾸어 말하면, 오차 평가 함수는 자세결정 오차를 명확하게 포함하고 있고, 상기 자세결정 오차를 평가하기 위해서 이용되는 함수이다. 이는, 실시형태 2 내지 5에 있어서도 마찬가지이다.

다음에, 산출 수단(113)은, 전술의 식 (4)의 오차 평가 함수 d로서 표 1의 type=1의 모든 취득 데이터에 대하여 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터 x를 산출한다.

여기서, 실시형태 1 및 실시형태 2 내지 5에 있어서, 스트럿 좌표에 대신하여 방위 명령값을 이용하는 경우에는, 산출 수단(113)이, 수치 제어 장치(100)에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여, 역운동학에 따라서, 상기 방위 명령값을 스트럿 좌표로 변환한 후, 이 스트럿 좌표를 이용하여 운동학적 파라미터를 산출하면 좋다.

<실시형태 2>

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 관계되는 실시형태 2의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 7a는 상기 취득 방법 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 7b는 Y축 방향으로부터 본 측면도를 각각 나타낸다. 실시형태 2는, 기지의 크기의 직육면체 형상을 가지고 있고, 소정 위치에 배열된 기준 평면을 가지고 있는 기준 블록(61)을 이용한다. 기준 블록(61)의 크기는 형상 특정 정보의 일 예이다. 기준 블록(61)의 기준 평면은 측정되는 기준 형상물의 일 예이고, 평면 상의 한 점과 그 면에 수직인 벡터에 의해 규정된다.

먼저, 정밀하게 가공되거나 처리된 기준 블록(610)을 기준 좌표계(6) 상의 기지의 위치에 정확하게 설치한다. 여기서, "기준 블록(610)을 정확하게 설치한다"란, 후술의 계측 프로브와 기준 블록(610)의 상면 또는 측면인 기준 평면의 접촉 위치에 있어서, 이 접촉 위치에 놓여 있는 이 기준 평면 상의 1점의 좌표값과, 이 기준 평면에 수직인 벡터의 정확한 값이 결정되는 위치에 기준 블록(61)을 설치한다는 것이다.

다음에, 조정용 공구(50)로서 반경(r)과 길이(L)가 기지인 구형 프로브의 일 형태로서 계측 프로브(520)를 사용한다. 반경(r)은 계측 프로브(520)의 선단의 구(ball)의 반경이고, 길이(L)는 선단 구의 직경을 포함하여 계측 프로브(520)의 바(bar) 부분의 길이이다. 계측 프로브(520)의 축과 엔드 이펙터(20)의 축을 일치시켜, 계측 프로브(520)를 엔드 이펙터(20)에 장착한다.

여기서, 계측 프로브(520)는, 터치 센서를 내장하고, 외부의 물체와 접촉한 경우에 그것을 감지하는 것이 가능한 공구이다. 또, 계측 프로브(520)와 동일한 형상을 가지지만, 터치 센서를 내장하고 있지 않은 공구는 "볼 바(ball bar)"라고 불리우며, 이는 구형 프로브의 다른 형태이다. 계측 프로브(520)는 자동 계측이 가능하고, 볼 바는 수동 계측에만 이용된다. 실시형태 2 내지 5에 있어서, 계측 프로브(520) 또는 DBB 장치를 이용한 자동 계측을 한다라고 하여 설명하지만, 자동 계측에 관한 데이터 취득의 순서나 데이터 취득의 순서를 이용한 교정의 방법은 수동 계측에도 그대로 적용된다.

실시형태 2에 있어서, 기준 블록(610)의 상면 또는 측면인 기준 평면을, 측정되는 기준 형상물로 하고 있으므로, 상기 기계(1)의 조작자는 교정을 하기 전에, 먼저 측정 방법 선택 수단(131)을 조작하여, 측정 방법으로서 표 1에 나타낸 것처럼 type=2를 선택한다. 변경된 형태로서, 기준 블록(610)의 각 면의 법선 벡터가 X, Y, Z축과 각각 평행인 경우에는, type=1, 즉, X, Y, Z좌표값을 규정하는 형태가선택되고, 데이터 취득을 위한 타깃 축에 대한 오차 평가 계수를 "1"로, 다른 축의 오차 평가 계수를 "0"으로 하여도 좋다. type=2의 선택 후, 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터의 산출을 할 때에, 오차 평가 함수 저장 수단(132)으로부터 type=2의 오차 평가 함수를 추출하여 사용한다. 실시형태 2 내지 4에 관해서, 표 1에 나타낸 오차 평가 함수에서는, 간단하게 하기 위하여 계측 프로브(520)의 선단 구의 반경(r)을 "0"으로 하여 생략하고 있다.

다음에, 도 7a에 나타내듯이, 엔드 이펙터(20)를 자동으로 동작시켜, 기준 블록(610)의 기준 평면에 계측 프로브(520)를 접촉시킨다. 이 상태에서, 취득 데이터로서 수치 제어 장치(100)에 저장된 스트럿 좌표 s를 취득한다. 데이터 취득 수단(114)은, 취득한 스트럿 좌표를 구동축 좌표로서, 또 기준 평면 상의 접촉점의 좌표값과 기준 평면에 수직인 벡터와 측정 방법 선택 코드(type=2)를 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 산출 수단(113)에 송출한다. 이후, 데이터가 운동학적 파라미터를 확정하기 위해서 충분한 세트 수에 이를 때까지, 엔드 이펙터(20)의 방위 또는 기준 블록(610)의 기준 평면이나 측정 개소를 바꾸어, 전술한 데이터 취득 처리를 순환적으로 반복한다.

계측 프로브(520)를 접촉시킨 기준면 상의 접촉점의 X, Y, Z좌표값을 각각 p[1], p[2], p[3]이라고 하고, 기준 평면의 법선(단위) 벡터의 X, Y, Z 성분을 각각 p[4] , p[5] , p[6]이라 한다. p［］로 표시되는 평면과, 취득된 스트럿 좌표(s)와 운동학적 파라미터(x)로부터 순운동학에서 산출되는 위치 좌표 g［s［］, x［］］, 즉 계측 프로브(520)의 선단 구의 중심의 위치 좌표(이하, 본 명세서에 있어서는 "선단 구의 중심 좌표"라고 한다)로 표시되는 점으로터의 거리는, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 오차 요인이 없으면, 계측 프로브(520)의 선단 구의 반경(r)과 일치한다. 즉, 기준 블록(610)의 위치 좌표 및 크기로 규정되는 기준 블록의 표면인 기준 평면과, 수치 제어 장치(100)가 저장하는 스트럿 좌표에 기초하여 순운동학에 의해서 산출된 계측 프로브(520)의 선단 구의 중심 좌표를 중심으로 하고 선단 구의 반경(r)을 반경으로 하는 가상 구 사이의 거리가 자세결정 오차이다. type=2의 오차 평가 함수는 상기 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이다. 그리고, 산출 수단(113)은, 모든 취득 데이터에 대해서, 표 1의 type=2의 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터(x)를 산출한다. 여기서, 식 (3)으로 표시되는 오차 평가 함수 d가 오차 평가 함수로서 사용된다. 이에 의하여, 정확한 운동학적 파라미터가 얻어진다.

실시형태 2에 있어서는, 기준 블록(610)의 상면과 측면을 기준 평면으로서 이용하였지만, 계측되는 기준 형상물은 직육면체 외의 어느 형상물이어도 좋고, 계측 프로브(520)를 접촉시키는 기준 평면상의 접촉점의 좌표값과, 이 기준 평면에 수직인 벡터의 정확한 값이 기지이고, 서로 평행이 아닌 3개 이상의 기준 평면을 가지고 있으면 좋다. 또, 실시형태 2는, 다른 실시형태와의 병용으로 더 효과를 발휘한다.

<실시형태 3>

도 8a 내지 8c는 본 발명에 관계되는 실시형태 3의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 8a는 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 8b는 도 8a를 X축에 평행한 면으로 절단한 단면도, 도 8c는 Z축 방향으로부터 본 평면도를 각각 나타낸다. 먼저, 소정의 위치에 몇 개의 기준 원통 홀(630)이 형성되어 있는 지그 플레이트(611)를 기준 좌표계(6) 상의 기지의 위치에 정확하게 설치한다. 상기 기준 원통 홀(630) 각각은, 반경(R)이 기지이고, 상기 반경(R)은 형상 특정 정보(configuration specifying information)의 일 예이다. 기준 원통 홀(630)은 계측되는 기준 형상물의 일 예이고, 기준 원통 홀(630)의 내벽은 계측되는 기준 형상물의 기준면의 일 예이다.

여기서, "지그 플레이트(611)를 정확하게 설치한다"는 것은, 기준 원통 홀(630)의 중심선 또는 축 상의 1점의 좌표 (Xc, Yc, Zc)(이하, "기준 원통 홀(630)의 중심 좌표"라고 한다)와, 이 기준 원통 홀(630)의 축 방향의 단위벡터의 정확한 값이 확정되도록 지그 플레이트(611)를 설치한다는 것을 의미한다.

다음에, 반경(r)과 길이(L)가 기지인 계측 프로브(520)를 조정용 공구(50)로서 사용한다. 계측 프로브(52)의 축과 엔드 이펙터(20)의 축을 일치시켜, 계측 프로브(52)를 엔드 이펙터(20)에 장착한다.

실시형태 3에 있어서 기준 원통 홀(630)을 기준 형상물로서 사용하고 있다. 따라서, 상기 기계(1)의 조작자는 교정을 하기 전에, 측정 방법 선택 수단(131)을 조작하여, 측정 방법으로서 표 1의 type=3을 선택한다. type=3의 선택 후, 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터의 산출을 할 때에, 오차 평가 함수 저장 수단(132)로부터 type=3의 오차 평가 함수를 추출하여 사용한다.

다음에, 도 8a 및 8b에 나타내듯이, 엔드 이펙터(20)를 자동으로 동작시키고, 계측 프로브(520)를 기준 원통 홀(630)의 내부에 삽입하고, 계측 프로브(520)를 의도하는 방향으로 실질적으로 수평으로, 즉 기준 원통 홀(630) 축에 실질적으로 수직인 방향으로 이동시켜, 계측 프로브(520)를 기준 원통 홀(630)의 내벽에 접촉시킨다. 이 상태에서, 데이터 취득 수단(114)은, 수치 제어 장치(100)에 저장되어 있는 스트럿 좌표 s를 취득한다. 데이터 취득 수단(114)은, 취득한 스트럿 좌표를 구동축 좌표로서, 또 기준 원통 홀(630)의 중심 좌표와, 기준 원통 홀(630)의 반경 방향과 축 방향의 단위 벡터와, 측정 방법 선택 코드(type=3)를, 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 산출 수단(113)에 송출한다. 이후, 취득 데이터가 운동학적 파라미터를 확정하기 위해서 충분한 세트 수에 이를 때까지, 엔드 이펙터(20)의 자세를 바꾸고, 계측될 기준 원통 홀(630)을 바꾸고, 기준 원통 홀(630)의 내벽에 접촉시키는 계측 프로브(630)의 이동 방향을 바꾸어, 전술한 데이터 취득 처리를 순환적으로 반복한다.

여기서, 기준 원통 홀(630)의 중심의 X, Y, Z좌표를 각각 p[1] , p[2], p[3]이라고 하고, 기준 원통 홀(630)의 축 방향의 단위벡터를 각각 p[4] , p[5], p[6]이라고 한다. 또한 기준 원통 홀(630)과 계측 프로브(520)의 선단 구 간의 반경의 차를 p[7]이라고 한다.

이 기준 원통 홀(630)과 계측 프로브(520)의 선단 구 간의 반경의 차(R－r)와, 취득된 스트럿 좌표(s)와 운동학적 파라미터 x에 기초하여 식 (1)의 순운동학을 이용하여 산출되는 선단 구의 중심 좌표로 표시되는 점으로부터, 기준 원통 홀(630)의 축의 중심 좌표로 표시되는 점까지의 길이는, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 오차 요인이 없으면 일치한다. 즉, 기준 원통 홀(630)의 중심과 계측 프로브(520)의 선단 구의 중심을 연결하는 선 상에서, 기준 원통 홀(630)의 중심 좌표 및 반경으로부터 산출되는 기준 원통 홀(630)의 내면과, 수치 제어 장치(100)가 저장하는 스트럿 좌표에 기초하여 순운동학에 의해서 산출된 계측 프로브(520)의 선단 구에 대응하는 가상 구 사이의 거리가 자세결정 오차이다. type=3의 오차 평가 함수는 상기 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이다. 그리고, 산출 수단(113)은, 표 1의 type=3의 모든 취득 데이터에 대하여 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터 x를 산출한다. 여기서, 식 (3)으로 표시되는 오차 평가 함수(d)는 오차 평가 함수로서 사용된다. 이에 의하여, 정확한 운동학적 파라미터가 산출된다.

실시형태 3에서는, 기준 좌표계(6) 상에 기준 원통 홀(630)을 설치하는 구성에 대해서 설명하였다. 대안으로서, 기준 원통 홀(630)에 대신하여, 계측되는 기준 형상물의 일 형태로서 기준 핀을 설치할 수도 있다. 도 9a 및 9b는 본 발명에 관계되는 실시형태 3의 변형예에 있어서의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 9a는 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 9b는 도 9a의 부분 확대도를 각각 나타낸다. 상기 변형예에서는, 기준 좌표계(6)에서 기지의 위치에 배치되어 있는 지그 플레이트(612)의 표면 상에 기지의 자세로 원주형의 기준 핀(640)이 설치되어 있다. 기준 핀(640)을 사용하는 변형예는 기준 원통 홀(630)을 사용하는 실시형태 3과 다음과 같은 점에서 다르다. 실시형태 3에서는, 기준 원통 홀(630)과 계측 프로브(520)의 선단 구 사이의 반경의 차(R－r)가 계측용 요소(factor)로서 사용되지만, 변형예에서는, 기준 핀(640)과 계측 프로브(520)의 선단 구의 반경의 합(R＋r)이 계측용 요소로서 사용된다. 변형된 계측에 있어서, 표 1의 type=3의 오차 평가 함수를 최소로 하는 운동학적 파라미터 x를 산출함으로써, 정확한 운동학적 파라미터를 얻을 수 있다. 상기 실시형태 3의 변형예에서 얻어진 데이터는 다른 실시형태에서 얻어진 데이터와 함께 사용될 수 있다.

<실시형태 4>

도 10a 및 10b는 본 발명에 관계되는 실시형태 4의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 10a는 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 10b는 도 10a의 부분 확대도를 각각 나타낸다. 먼저, 계측될 기준 형상물의 일 예로서, 바(bar)를 구비하는 기준 구(650)가 설치된 지그 플레이트(613)를 기준 좌표계(6)의 기지의 위치에 정확하게 설치한다. 반경(R)이 기지인 기준 구(650)를, 바를 개재하여 지그 플레이트(613) 표면의 소정 위치에 설치한다. 반경(R)은 형상 특정 정보의 일 예이다. 여기서, "기준 지그(613)를 정확하게 설치한다"란, 기준 좌표계(6)에 있어서의 기준 구(650)의 중심 좌표(Xc, Yc, Zc)의 정확한 값이 확정되도록 설치한다고 하는 것이다.

다음에, 반경(r)과 길이(L)가 기지인 계측 프로브(520)를 조정용 공구(50)로서 사용한다. 계측 프로브(520)의 축과 엔드 이펙터(20)의 축을 일치시켜, 계측 프로브(520)를 엔드 이펙터(20)에 장착한다.

실시형태 4에 있어서, 기준 구(650)를 계측되는 기준 형상물로 하고 있으므로, 상기 기계(1)의 조작자는 교정을 하기 전에, 측정 방법 선택 수단(131)을 조작하여, 계측되는 기준 형상물, 즉 측정 방법으로서 표 1의 type=4를 선택한다. type=4의 선택 후, 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터의 산출을 할 때에, 오차 평가 함수 저장 수단(132)으로부터 type=4의 오차 평가 함수를 추출하여 사용한다.

다음에, 도 10a 및 10b에 나타내듯이, 엔드 이펙터(20)를 자동으로 동작시키고, 기준 구(650)의 외면에 계측 프로브(520)를 접촉시킨다. 이 상태에서, 데이터 취득 수단(114)은 수치 제어 장치(100)가 저장하고 있는 스트럿 좌표 s를 취득한다. 데이터 취득 수단(114)은, 취득한 스트럿 좌표를 구동축 좌표로서, 또 기준 구(650)의 중심 좌표 및 반경과, 측정 방법 선택 코드(type=4)를, 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 산출 수단(113)에 송출한다. 기준 구(650)와의 접촉 위치를 바꾸거나, 엔드 이펙터의 방위를 바꾸거나, 지그 플레이트(613) 상에서 기준 구(650)의 위치를 바꿈으로써, 취득 데이터가 운동학적 파라미터를 확정하기 위해서 충분한 세트 수에 이를 때까지, 전술한 데이터 취득 처리를 순환적으로 반복한다.

기준 구(650)의 중심의 X, Y, Z좌표를 각각 p[1] , p[2], p[3]이라고 하고, 기준 구(650)의 반경(r)과 계측 프로브(520)의 선단 구의 반경(r)의 합을 p[4]라고 한다.

기준 구(650)와 계측 프로브(520)의 선단구의 반경의 합(R＋r)은, 기준 구(650)의 중심과, 취득된 스트럿 좌표 s와 운동학적 파라미터 x로부터 식 (1)의 순운동학에서 산출되는 계측 프로브(520)의 선단 구의 중심 좌표로 표시되는 점 사이의 거리와, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 오차 요인이 없으면 일치한다. 즉, 기준 구(650)의 중심 좌표 및 반경에 의하여 규정되는 기준 구(650)의 외면과, 수치 제어 장치(100)가 저장하고 있는 스트럿 좌표에 기초하여 순운동학에 의해서 산출된 계측 프로브(520)의 선단 구의 중심 좌표를 중심으로 하고 계측 프로브(520)의 반경을 반경으로 하는 가상 구 사이의 거리가 자세결정 오차이다. type=4의 오차 평가 함수는 상기 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이다. 수치 제어 장치(100)는 모든 취득 데이터에 대해서 표 1의 type=4의 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터 x를 산출한다. 여기서, 상기 식 (3)으로 표시된 오차 평가 함수(d)가 오차 평가 함수로서 사용된다. 이에 의하여, 정확한 운동학적 파라미터가 얻어진다. 또한, 실시형태 4의 효과는, 다른 실시형태와 병용할 때 유리하게 된다.

<실시형태 5>

도 11a 및 11b는 본 발명에 관계되는 실시형태 5의 데이터 취득 방법을 설명하기 위한 모식도이고, 도 11a는 취득 단계 실행시에 있어서의 조정용 공구의 선단부 부근의 모식도, 도 11b는 DBB 장치의 부분 확대도를 각각 나타낸다. 먼저, 기준 좌표계(6)의 기지의 위치에, 거리계의 일 형태로서 DBB 장치(660)를 설치한다. 이때, DBB 장치(660)의 고정측 구(662)의 중심 좌표의 정확한 값이 확정되도록 하는 위치에, DBB 장치(660)를 설치한다. 도 11a에 있어서는, 지그 플레이트(614)의 표면 상에 DBB 장치(660)를 설치하는 형태를 나타내고 있다.

다음에, 길이(L)가 기지인 조정용 공구(664)를 조정용 공구(50)로서 사용한다. 조정용 공구(664)의 축과 엔드 이펙터(20)의 축을 일치시켜, 조정용 공구(664)를 엔드 이펙터(20)에 장착한다. 그리고, 엔드 이펙터(20)에 장착된 조정용 공구(664)의 선단의 축과, DBB 장치(660)의 가동측 구(movable ball)(663)의 회전 중심이 일치하도록, 조정용 공구(664)와 DBB 장치(660)를 서로 고정한다.

실시형태 5에 있어서는, DBB 장치(660)를 사용하고 있으므로, 상기 기계(1)의 조작자는 교정을 하기 전에, 측정 방법 선택 수단(131)을 조작하여, 측정 방법으로서, 표 1의 type=5를 선택한다. type=5의 선택 후, 산출 수단(113)은, 운동학적 파라미터의 산출을 할 때에, 오차 평가 함수 저장 수단(132)으로부터 type=5의 오차 평가 함수를 추출하여 사용한다. 또한, 표 1의 type=5의 오차 평가 함수 중의 "off"는, 후술하는 원점 오프셋을 나타낸다. 원점 오프셋은 데이터 취득시에는 미지이기 때문에, 산출 수단(113)은, 필요 세트 수의 취득 데이터에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터 및 원점 오프셋을 함께 산출한다.

다음에, 도 11a 및 도 11b에 나타내듯이, DBB 장치(660)의 계측 가능 범위에 있어서, 고정측 구(662)와 가동측 구(663) 사이의 거리, 즉 반경(R)을 고정시킨 채로, 조정용 공구(664)가 고정되어 있는 가동측 구(663)를, 고정측 구(662)의 중심 주위에서 다양한 방위로 이동시킨다. 이후, 가동측 구(663)의 이러한 운동을 "구면 운동(spherical movement)"이라고 한다. 가동측 구(663)의 구면 운동을 시킬 때, 엔드 이펙터(20)의 방위를 변화시키는 것이 중요하다. 실시형태 5에 있어서, "조정용 공구(664)를 기지의 자세로 자세결정한다"라는 것은, 가동측 구(663)가 구면 운동을 하여 필요 데이터를 취득할 수 있도록 하는 위치로 조정용 공구(664)를 자세결정하는 것을 의미한다. 여기서, DBB 장치(660)에 의하여 구하여진 거리(range)는, 고정측 구(662)와 가동측 구(663)의 중심들 간의 거리인 반경(R)으로부터 측정 오차인 원점 오프셋을 뺀 거리이다.

조정용 공구(664)를 기지의 자세로 자세결정한 후, 데이터 취득 수단(114)은 수치 제어 장치(100)에 저장된 스트럿 좌표 s를 취득한다. 다음에, 데이터 취득 수단(114)은, 취득한 스트럿 좌표를 구동축 좌표로서, 또 고정측 구의 중심 좌표와 DBB 장치(660)로 측정된 값과 측정 방법 선택 코드(type=5)를 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 산출 수단(113)에 송출한다. 조정용 공구(664)를 엔드 이펙터(20)의 방위를 포함하여 다른 자세결정 위치로 자세결정하고, 또한 DBB 장치(660)를 합계로 3개소 이상 설치하여, 데이터가 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 세트 수에 이를 때까지, 전술한 데이터 취득 처리를 순환적으로 반복한다.

기준 구(650)의 중심의 X, Y, Z좌표를 각각 p[1] , p[2], p[3]이라고 하고, DBB 장치(660)에 의하여 측정된 값을 p[4]라고 한다.

고정측 구(662)의 중심과 취득된 스트럿 좌표와 운동학적 파라미터로부터 순운동학을 이용하여 산출되는 가동측 구(663)의 중심 사이의 거리와, DBB 장치(660)의 원점 오프셋과 측정값의 합인 반경(R)은, 운동학적 파라미터가 정확하고 또한 중력 변형이나 백래쉬 등의 오차 요인이 없으면, 일치한다. 즉, 수치 제어 장치(100)에 저장된 스트럿 좌표에 기초하여 순운동학에 의해서 산출된 가동측 구(663)(실시형태 2 내지 4에서 계측 프로브(520)의 선단 구에 대응)의 중심 좌표가 나타내는 점과, 고정측 구(662)의 중심 좌표가 나타내는 점 사이의 거리와, DBB 장치의 측정값과 원점 오프셋의 합으로 표시되는 거리의 차가 자세결정 오차이다. type=5의 오차 평가 함수는 상기 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이다. 수치 제어 장치(100)는, 모든 취득 데이터에 대해서 표 1의 type=5의 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터(x) 및 원점 오프셋을 함께 산출한다. 여기서, 상기 식 (3)으로 표시되는 오차 평가 함수 d가 오차 평가 함수로서 사용된다. 이러한 처리에 의해서, 정확한 운동학적 파라미터가 얻어진다.

DBB 장치(660)를 3개소 이상 설치하는 것은, 기준 좌표계(6)와 운동학적 파라미터의 상관관계를 완전하게 규정하는데 필요하기 때문이다. 만일 DBB 장치(660)를 1개소만 설치하여 취득한 데이터만을 사용하는 경우에는, 기준 좌표계(6)와 운동학적 파라미터의 상관관계 중, 회전축 방향의 데이터의 규정이 충분하지 않게 된다. 그 때문에, 해가 무수히 존재하여, 운동학적 파라미터를 확정할 수 없게 된다. 왜냐하면, DBB 장치(660)의 고정측 구(662)를 중심으로 하여 기준 좌표계(6)를 회전시켜 보아도, 취득되는 데이터는 동일하기 때문이다. 이러한 경우, 통상, 취득 데이터가 리던던트(redundant) 파라미터를 포함한다. 이상의 설명은, DBB 장치(660)를 2개소에 설치하는 경우에도 마찬가지이다.

<다른 변형예의 설명>

(A) 이상 설명한 실시형태에 있어서, 엔드 이펙터의 조인트 수가 6개, 베이스의 조인트 수가 6개인 6×6 평행 운동학적 공작기계(parallel kinematic machine tool)에 대해서 설명하였다. 본 발명은 평행 운동학적 기구를 구비한, 로보트, 조작 장치(manupulator), 및 계측 장치에도 적용 가능하다. 또, 본 발명은 6×6 평행 운동학적 기계에만 적용되는 것이 아니라, 도 12에 나타내는 엔드 이펙터의 조인트 수가 3개, 베이스의 조인트 수가 3개인 3×3 평행 운동학적 공작기계에 대해서도 적용 가능하다.

(B) 이상 설명한 실시형태에 있어서, 주로 직선형 구동축인 스트럿이 신축함으로써 엔드 이펙터의 위치 및 방위를 제어하는 형태의 일 예로서 스튜어트 플랫폼을 채택하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 관계되는 실시형태는 그에 한정되지 않고, 예를 들면, 복수의 구동축이 조인트를 개재하여 연결되어 있고, 구동축의 조인트의 각도나 복수의 구동축의 회전각을 제어함으로써 엔드 이펙터의 위치 및 방위를 제어하는 회전형(rotary type) 평행 운동학적 기계나, 구동축의 일단이 엔드 이펙터에 연결되고 타단이 레일 상에 배치된 직동 슬라이더에 의하여 구동됨으로써 엔드 이펙터의 위치 및 방위를 제어하는 직동형(direct driving type) 평행 운동학적 기계 등에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 자유도가 6자유도 미만이라 하더라도, 운동학과 역운동학을 정의하는 비선형 연립 방정식으로 규정되는 평행 운동학적 기계 모두에 적용 가능하다.

(C) 이상 설명한 실시형태에 있어서, 기계 테이블(3) 또는 기준판(60)의 기준면(5)이 기준 좌표계(6)의 XY평면에 평행한 것으로 하여 설명하였지만, 본 발명에 관계되는 실시형태는 그에 한정되지 않고, 기준 좌표계(6)는 기준판(60)의 기준면(5)에 대해서 어느 각도로 규정되어 있어도 좋다.

(D) 실시형태 1에 있어서, 기준 홀(71)이 지그 플레이트(70)의 상면(73)과 동일 평면인 기준 홀 상면(75)에 형성되어 있고, 상기 상면(73)이 기준 좌표계(6)의 XY평면에 평행한 것으로 설명하였다. 그러나, 경사각이 기지인 기준 홀 상면(75)을 가지는 경사면 지그 플레이트에 기준 홀(71)이 형성되어 있고, 엔드 이펙터의 자세결정은 경사면 지그 플레이트에 대하여 수행되는 형태로 하여도 좋다. 도 13a 내지 13d는, 평면 지그 플레이트 및 경사면 지그 플레이트를 나타내는 모식도이고, 도 13a는 평면 지그 플레이트를 엔드 이펙터(20)측에서 본 도면, 도 13b는 도 13a의 측면도, 도 13c는 경사면 지그 플레이트를 엔드 이펙터(20)측에서 본 도면, 도 13d는 도 13c의 측면도이다.

평면 지그 플레이트에서는, 단지 A, B축에 대한 방위각이, 기준 방위, 즉 0도에 대하여 규정된다. 베이스의 조인트와 엔드 이펙터의 조인트의 위치 관계가 평행에 가깝게 배치되어 있는 평행 운동학적 기계에 있어서는, 많은 세트 수의 데이터를 취득하여도, 취득 데이터로 규정할 수 있는 관계식이 선형 종속의 관계로 된다. 그 때문에, 운동학적 파라미터의 모두를 정확하게 확정할 수 없다. 따라서 실시형태 1에서는, 엔드 이펙터의 조인트 위치 좌표를 3차원 측정기를 사용하여 구하여 두고, 측정 데이터를 이용하여 다른 운동학적 파라미터를 산출하는 형태로 하고 있다.

그에 대하여, 경사면 지그 플레이트를 사용하는 경우에는, 경사각이 변할 수 있는 기준 홀 상면에 형성된 기준 홀을 사용함으로써, 엔드 이펙터(20)의 다른 방위 좌표 (A, B)를 포함하는 데이터를 취득할 수 있다. 이러한 변형예에서, 엔드 이펙터(20)의 기준 방위에의 위치결정, 즉 C축의 위치결정은 수준기를 사용할 수 없기 때문에 실시할 수 없지만, 오차 평가 계수를 사용하여 엔드 이펙터(20), 즉 C축의 기준 방위를 고려하지 않고, 운동학적 파라미터의 확정을 할 수 있다. 변형예에서, 엔드 이펙터를 다른 방위각들로 위치결정하여 취득한 데이터로부터, 서로 독립이 되는 관계식이 얻어지기 쉽게 되기 때문에, 엔드 이펙터의 조인트 위치를 포함하는 전 운동학적 파라미터를 정확하게 확정할 수 있다.

(E) 실시형태 1 및 변형예 (D)에 있어서는, 기준 홀과 기준 홀 상면을 사용하여, 기준 좌표계(6)에서, 적어도 X, Y, Z축에 대한 엔드 이펙터의 위치 좌표와, A, B, C축에 대한 엔드 이펙터의 방위 좌표를 동시에 취득하는 데이터 취득 방법에 대해서 설명하였다. 이 경우에는, 정밀하게 가공되거나 처리된 기준 상면과, 기준 홀의 축을 따라 상기 상면에 수직으로 뻗어있는 원통 내벽을 가지는 기준 홀을 포함하는 기준 지그를 필요로 한다. 또한, 엔드 이펙터의 기준 좌표계(6)에서의 위치 좌표 및 방위 좌표를 각 축 별로 취득하여도 좋다. 즉, 실시형태 1의 좌표 데이터 취득에 있어서도, 엔드 이펙터의 기준 좌표계(6)에서의 방위 좌표를 그 위치 좌표와 독립적으로 취득하여도 좋다.

전술한 변형예는, 홀이 없는 기준 평면을 가지는 기준 지그와 다이얼 게이지를 사용하여, 엔드 이펙터의 기준 좌표계(6)에서의 방위 좌표만을 규정하는 데이터의 취득이 가능한 것을 나타내고 있다. 이 경우, X, Y, Z위치 좌표는 대략적으로 설치되고, 엔드 이펙터의 경사각이 정확하게 설치된 기준 지그를 사용한다. 조정용 공구의 축을 기준 지그의 기준 평면에 수직이 되도록 A, B축을 조정 이동시켜 데이터를 취득한다. 다음에, X, Y, Z, A, B, C축에 대한 오차 평가 계수를 예를 들면 (0, 0, 0, 1, 1, 0)으로 하여, 기준 평면의 경사에 의해서 결정되는 A, B축을 규정한다. 즉, X, Y, Z, C축은 규정하지 않고 무시한다. A, B축만을 규정하는 데이터는, 다른 실시형태의 데이터 취득 방법에 의해서 취득되는 데이터와 함께 사용하는 경우에, 특히 그 효과를 발휘한다.

예를 들면, 실시형태 1의 데이터 취득 방법으로 취득된 데이터와 함께, 변형예의 데이터 취득 방법으로 취득된 데이터를 사용함으로써, 엔드 이펙터의 조인트 위치를 포함하는 전 운동학적 파라미터의 확정을 할 수 있다. 또, 전술의 여러 가지 실시형태에서의 취득 데이터로 운동학적 파라미터를 구하였을 때에, 중력 변형 등의 기계적인 오차 요인 때문에, 엔드 이펙터의 위치나 방위의 자세결정 오차가 어느 정도는 남는다. 적어도 엔드 이펙터의 기준 방위에서의 방위 오차를 0에 접근시키기 위해서, 기준 방위 근처의 방위에서 엔드 이펙터에 대한 데이터를 취득하고, 오차 평가 계수를 예를 들면 (0, 0, 0, 1000, 1000, 0)과 같이 큰 값으로 하여, 취득 데이터에 더함으로써, 기준 방위에서 엔드 이펙터의 방위각을 정확하게 규정하는 운동학적 파라미터를 구할 수 있다.

(F) 실시형태 2 내지 4에 있어서는, 조정용 공구(50)로서 계측 프로브를 이용하는 자동 계측의 형태에 대해서 설명하였지만, 볼 바를 이용한 수동 계측은, 작은 신뢰도로 초기의 운동학적 파라미터를 확정하는데 특히 유효하다. 운동학적 파라미터가 예를 들어 수백mm 정도로 측정 오차가 난다 하여도, 수동 핸들 조작으로 엔드 이펙터를 자세결정하여, 엔드 이펙터의 위치 좌표 및 방위 좌표를 취득할 수 있으므로, 운동학적 파라미터를 정확하게 확정할 수 있다.

(G) 실시형태 1 내지 5의 데이터 취득 방법은 서로 조합할 수 있다. 일반적인 데이터 취득 방법에 의하면, 위치 좌표를 취득할 수 없는 공간적인 영역이 존재하게 되지만, 실시형태 3은 그러한 공간적인 영역의 데이터 취득에 유효하다. 예를 들면, 실시형태 2에서는, 그 공간적인 영역 내의 크기를 줄이고 싶은 장소에 직육면체 블록을 설치한다. 그리고, 상기 블록을 계측되는 기준 형상물로 하여 위치 좌표 등과 같은 데이터를 취득함으로써, 절대 자세결정 오차도 고려한 운동학적 파라미터를 확정할 수 있다. 또, 예를 들면, 기계 테이블(3) 또는 기준판(60)에 기준 홈을 정밀하게 가공 또는 처리하여 두고, 그 기준 홈의 측벽을 기준 형상물의 기준 평면으로 하여 실시형태 2의 데이터 취득 방법을 사용함으로써, 광범위의 작업 영역에서 엔드 이펙터의 자세결정에 관한 절대 자세결정 정보를 고려한 운동학적 파라미터를 구할 수 있다. 또한, 여러 가지 실시형태를 병용하는 경우, 취득 데이터 전체로 운동학적 파라미터를 확정하는데 충분한 데이터이면 좋다.

(H) 이상 설명한 실시형태에서는, 기준 형상물을 기준 좌표계(6) 상의 기지의 위치에 정확하게 설치한다고 하여 설명하였지만, 반드시 정확하게 설치하지 않아도 좋다. 대체로의 위치에 기준 형상물을 설치한 경우에는, 그 설치 위치도 미지수로서 운동학적 파라미터와 함께 확정을 할 수도 있다. 다만, 이 경우에는, 필요한 취득 데이터 세트의 수는 많아진다. 또, 실시형태 5에서는, 3개소 이상 DBB 장치를 설치하여 데이터를 취득하지 않으면 안 된다고 설명하였지만, 다른 실시형태와 병용하는 경우에는 1개소도 상관없다. 예를 들면, 1대의 DBB 장치를 대체로의 위치에 설치한다. 그리고, 실시형태 1에서의 취득 데이터 3세트 이상과 병용하는 경우에는, DBB 장치의 설치 위치도 미지수로 하여 운동학적 파라미터와 함께 확정함으로써, 진원도(roundness) 오차도 고려한 운동학적 파라미터의 확정을 할 수 있다.

(I) 이상 설명한 실시형태에 있어서의 자세결정 방법은, 어디까지나 몇 가지 예이고, 여기에 나타난 방법 이외라 하더라도, 운동학적 파라미터를 확정하기 위해서 필요한 데이터를 취득할 수 있는 방법이면 상관없다. 예를 들면, 실시형태 1에서, 반경이 기지인 스타일러스(stylus)를 구비한 트레이서 헤드(tracer head)나, 레이저 거리계(laser range meter) 등을 이용하는 형태를 예시할 수 있다. 또, 이상의 실시형태에 있어서, 실시형태마다 정해진 하나의 측정 방법으로 엔드 이펙터를 자세결정한다고 설명하였지만, 그에 한정되지 않고, 몇 개의 자세결정의 방법을 병용하는 형태라도 좋다. 그 경우, 취득된 데이터의 형식에 따라, 각각 대응하는 오차 평가 함수를 이용하여 운동학적 파라미터를 산출하면 좋다.

일반적으로, 본 발명의 실시형태를 수행하도록 실행되는 루틴(routine)은, 운영체제나 구체적인 응용 프로그램, 컴포넌트(component), 프로그램, 대상체(object), 모듈이나 인스트럭션 시퀀스(sequence of instruction)의 일부로서 수행되든지 아니든지 간에, "프로그램"이라고 불리워진다. 컴퓨터에서 다양한 메모리와 저장 장치에 저장되어 있고, 본 발명의 다양한 태양을 구체화하는 단계들이나 구성요소들을 실행시키는데 필요한 단계들을 컴퓨터가 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션(instruction)을, 상기 프로그램은 포함한다.

본 발명의 실시형태는 컴퓨터와 컴퓨터 시스템이 기능을 수행하도록 하는 문맥으로 기술되었고 또한 기술될 것이다. 그러나, 해당 기술분야의 전문가는, 본 발명의 다양한 실시형태가 다양한 형태의 프로그램 제품(program product)으로서 분배(distribution)될 수 있다는 점과, 상기 분배를 실제로 수행하는데 사용되는 특별한 형태의 신호 보유 매체(signal bearing media)와 무관하게 본 발명이 동등하게 적용된다는 점을 인정할 것이다. 신호 보유 매체의 예로서, 특히 휘발성 및 비휘발성 메모리 장치, 플로피 및 다른 이동식 디스크, 하드 디스크 드라이브, 광학 디스크(예컨대, CD-ROM, DVD 등)와 같은 기록형 매체, 그리고 인터넷을 포함하는 디지털 및 아날로그 통신 링크와 같은 전송형 매체를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

전술한 바와 같이, 신규의 평행 운동학적 기계는 지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와; 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치와; 상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 상기 조정용 공구의 축을 일치시켜, 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 수단과; 상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때, 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 수단과; 상기 취득 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 수단을 구비한다.

상기 평행 운동학적 기계는 상기 측정 방법 선택 코드를 선택하는 측정 방법 선택 수단과; 상기 측정 방법 선택 수단에 의하여 선택된 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 상기 취득 데이터를 평가하는 함수이고, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하는 오차 평가 함수 저장 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 산출 수단은, 상기 오차 평가 함수 저장 수단에 저장되어 있는 오차 평가 함수 중에서, 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 확정(identification)하기에 충분한 소정의 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출한다.

상기 산출 수단은, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 각 운동학적 파라미터에 의하여 편미분한 값을 0으로 하여 얻어지는 비선형 연립 방정식의 해로서, 상기 산출 수단에 최초로 주어진 운동학적 파라미터를 초기값으로 하고, 점근법을 이용하여 얻어진 상기 비선형 연립 방정식의 해를 산출하여야 할 운동학적 파라미터로서 얻는 것이 바람직하다.

상기 데이터 취득 수단은, 상기 취득 데이터로서, 상기 기준 좌표계에 있어서의 상기 엔드 이펙터의 위치 및 방위의 적어도 일부를 규정하는 엔드 이펙터 자세 특정 정보와, 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정하여 규정되는 엔드 이펙터의 자세와 상기 운동학적 파라미터의 상관관계를 규정하는 구동축 좌표를 취득하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 조정용 공구는, 위치 좌표 조정부와 방위 좌표 조정부를 구비한다. 상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계의 소정의 위치에 형성되고, 축 방향으로 뻗은 내벽을 가지는 기준 홀의 축을 가로지르는 기준 평면과 상기 좌표 조정부에 의한 측정값에 기초하여, 상기 조정용 공구의 위치 좌표를 상기 기준 좌표계에 있어서 특정할 수 있는 위치까지 상기 조정용 공구를 자세결정함으로써 엔드 이펙터의 위치 좌표를 고정한다. 상기 자세결정 수단은, 상기 방위 조정부의 회전면과 상기 기준 평면과 상관관계에 기초하여, 각각 축에 대한 경사를 나타내는 상기 엔드 이펙터의 2개의 방위 좌표를 상기 기준 좌표계에 있어서 특정할 수 있는 방위까지 상기 조정용 공구의 축 주위로 회전시킴으로써 상기 엔드 이펙터의 상기 2개의 방위 좌표를 고정한다. 상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 기준 좌표계에서 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정함으로써, 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 좌표계에서의 위치 좌표 및 상기 2개의 방위 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.

상기 오차 평가 함수는, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보인 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 좌표계에서의 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부의 좌표와, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부의 좌표 간의 차이고, 상기 기준 좌표계와 상기 엔드 이펙터 좌표계 사이의 대응하는 좌표끼리의 차인 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것이 바람직하다.

상기 오차 평가 함수는, 상기 자세결정 오차를 규정하기 위해서 각각의 좌표에 대하여 소정의 오차 평가 계수를 곱하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 조정용 공구는 구형 프로브를 구비하여 구성되고, 적어도 상기 구형 프로브의 선단 구의 반경과 상기 구형 프로브의 길이가 기지이다. 상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계에 있어서, 위치 좌표 및 형상 특정 정보가 기지인 기준 형상물에 상기 구형 프로브를 접촉시킴으로써, 기지의 자세로 자세결정한다. 상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 기준 형상물의 위치 좌표 및 형상 특정 정보를 취득한다. 상기 오차 평가 함수는, 상기 기준 형상물의 위치 좌표 및 형상 특정 정보로 규정되는 상기 기준 형상물의 표면과, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 상기 구형 프로브의 선단 구의 중심 좌표를 중심으로 하고 구형 프로브의 선단 구의 반경을 반경으로 하는 가상 구 사이의 거리인 자세결정 오차에 의하여 규정된다.

바람직하게는, 상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계에 있어서, 고정측 구의 중심의 위치 좌표가 기지이고, 상기 기준 좌표계의 소정의 위치에 설치된 거리계(range meter)의 가동측 구의 중심에 일치하도록 고정된 상기 조정용 공구의 선단을 상기 거리계의 계측 가능 범위로 자세결정한다. 상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 거리계로 측정되는 거리인, 상기 가동측 구의 중심과 상기 고정측 구의 중심 간 거리에서 측정 오차인 원점 오프셋을 뺀 거리와, 상기 고정측 구의 중심의 위치 좌표를 취득한다.

바람직하게는, 상기 오차 평가 함수는, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 상기 조정용 공구의 선단 중심의 위치 좌표가 나타내는 점으로부터, 상기 거리계의 상기 고정측 구의 중심의 위치 좌표가 나타내는 점까지의 거리와, 상기 거리계로 측정된 값과 상기 원점 오프셋의 합으로 표시되는 거리 간의 차인 자세결정 오차에 의하여 규정된다. 상기 산출 수단은, 상기 운동학적 파라미터에 추가하여, 상기 오차 평가 함수에 있어서 상기 자세결정 오차의 산출에 필요한 상기 원점 오프셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.

상기 구동축 좌표는 상기 수치 제어 장치에 저장되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 구동축 좌표는 상기 수치 제어 장치에 저장된 방위 명령값을 가진다. 상기 산출 수단은, 상기 수치 제어 장치에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여 역운동학에 의하여 상기 방위 명령값을 구동축 좌표로 변환한 후, 상기 구동축 좌표를 이용하여, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출한다.

또한, 신규의 방법이, 지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치를 구비한 평행 운동학적 기계의 교정 방법으로서 채택된다. 상기 방법은, 상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 상기 조정용 공구의 축을 일치시켜, 상기 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 단계와; 상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 단계와; 취득된 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 단계를 구비한다.

또한, 신규의 프로그램 제품이, 지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 상기 평행 운동학적 기구와, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치를 구비한 평행 운동학적 기계의 교정을 수행하기 위해서 채택된다. 상기 제품은, 상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 상기 조정용 공구의 축을 일치시켜, 상기 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하고, 상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하고, 취득된 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하도록 설정된 프로그램과; 상기 프로그램을 보유하는 신호 보유 매체(signal bearing media)를 구비한다.

측정을 위해서 조정용 공구를 기지의 자세로 자세결정하기 때문에, 신규의 기계, 방법, 및 프로그램 제품을 가지고, 기준 좌표계에서 엔드 이펙터의 절대 자세를 규정하는 데이터를 쉽게 취득할 수 있다. 또한, 기본 운동학적 식을 직접 이용함으로써, 수치 오차를 효과적으로 억제하여 모든 운동학적 파라미터를 정확히 확정할 수 있다.

본 출원은 2005년 10월 17일과 2005년 11월 7일에 각각 출원된 일본 특허출원 제2005-302105호와 제2005-322294호에 기초하고 있으며, 그 내용은 본 출원에 의해서 참고로서 통합된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 의해서 충분히 기술되었지만, 당해 기술분야의 전문가에게 있어서 다양한 변화 및 변형이 명백하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 변화 및 변형이 다르게, 이하에서 규정하는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다면, 그 변화 및 변형은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와;

상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치와;

상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 조정용 공구의 축을 일치시켜, 상기 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지(旣知)의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 수단과;

상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때, 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 수단과;

상기 취득 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 수단과;

상기 측정 방법 선택 코드를 선택하는 측정 방법 선택 수단과;

상기 측정 방법 선택 수단에 의하여 선택된 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 상기 취득 데이터를 평가하는 함수이고, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하는 오차 평가 함수 저장 수단을 구비하고,

상기 산출 수단은, 상기 오차 평가 함수 저장 수단에 저장되어 있는 오차 평가 함수 중에서, 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 소정의 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
삭제
제1항에 있어서,

상기 산출 수단은, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 각 운동학적 파라미터에 의하여 편미분한 값을 0으로 하여 얻어지는 비선형 연립 방정식의 해로서, 상기 산출 수단에 최초로 주어진 운동학적 파라미터를 초기값으로 하고, 점근법을 이용하여 얻어진 상기 비선형 연립 방정식의 해를 산출하여야 할 운동학적 파라미터로서 얻는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제3항에 있어서,

상기 데이터 취득 수단은, 상기 취득 데이터로서, 상기 기준 좌표계에 있어서의 상기 엔드 이펙터의 위치 및 방위의 적어도 일부를 규정하는 엔드 이펙터 자세 특정 정보와, 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정하여 규정되는 엔드 이펙터의 자세와 상기 운동학적 파라미터의 상관관계를 규정하는 구동축 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제4항에 있어서,

상기 조정용 공구는, 위치 좌표 조정부와 방위 좌표 조정부를 구비하고 있고,

상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계의 소정의 위치에 형성되고, 축 방향으로 뻗은 내벽을 가지는 기준 홀의 축을 가로지르는 기준 평면과 상기 좌표 조정부에 의한 측정값에 기초하여, 상기 조정용 공구의 위치 좌표를 상기 기준 좌표계에 있어서 특정할 수 있는 위치까지 상기 조정용 공구를 자세결정함으로써 엔드 이펙터의 위치 좌표를 고정하고, 상기 방위 조정부의 회전면과 상기 기준 평면과 상관관계에 기초하여, 각각 축에 대한 경사를 나타내는 상기 엔드 이펙터의 2개의 방위 좌표를 상기 기준 좌표계에 있어서 특정할 수 있는 방위까지 상기 조정용 공구의 축 주위로 회전시킴으로써 상기 엔드 이펙터의 상기 2개의 방위 좌표를 고정하고,

상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 기준 좌표계에서 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정함으로써, 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 좌표계에서의 위치 좌표 및 상기 2개의 방위 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제5항에 있어서,

상기 오차 평가 함수는, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보인 상기 엔드 이펙터의 상기 기준 좌표계에서의 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부의 좌표와, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 위치 좌표 및 방위 좌표 중의 적어도 일부의 좌표 간의 차이고, 상기 기준 좌표계와 상기 엔드 이펙터 좌표계 사이의 대응하는 좌표끼리의 차인 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제6항에 있어서,

상기 오차 평가 함수는, 상기 자세결정 오차를 규정하기 위해서 각각의 좌표에 대하여 소정의 오차 평가 계수를 곱하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제4항에 있어서,

상기 조정용 공구는 구형 프로브를 구비하여 구성되고, 적어도 상기 구형 프로브의 선단 구의 반경과 상기 구형 프로브의 길이가 기지이고,

상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계에 있어서, 위치 좌표 및 형상 특정 정보가 기지인 기준 형상물에 상기 구형 프로브를 접촉시킴으로써, 기지의 자세로 자세결정하고,

상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 기준 형상물의 위치 좌표 및 형상 특정 정보를 취득하고,

상기 오차 평가 함수는, 상기 기준 형상물의 위치 좌표 및 형상 특정 정보로 규정되는 상기 기준 형상물의 표면과, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 상기 구형 프로브의 선단 구의 중심 좌표를 중심으로 하고 구형 프로브의 선단 구의 반경을 반경으로 하는 가상 구 사이의 거리인 자세결정 오차에 의하여 규정되는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제4항에 있어서,

상기 자세결정 수단은, 상기 기준 좌표계에 있어서, 고정측 구의 중심의 위치 좌표가 기지이고, 상기 기준 좌표계의 소정의 위치에 설치된 거리계(range meter)의 가동측 구의 중심에 일치하도록 고정된 상기 조정용 공구의 선단을 상기 거리계의 계측 가능 범위로 자세결정하고,

상기 데이터 취득 수단은, 상기 엔드 이펙터 자세 특정 정보로서, 상기 거리계로 측정되는 거리인, 상기 가동측 구의 중심과 상기 고정측 구의 중심 간 거리에서 측정 오차인 원점 오프셋을 뺀 거리와, 상기 고정측 구의 중심의 위치 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제9항에 있어서,

상기 오차 평가 함수는, 상기 구동축 좌표에 기초하여 순운동학에 의하여 산출된 상기 조정용 공구의 선단 중심의 위치 좌표가 나타내는 점으로부터, 상기 거리계의 상기 고정측 구의 중심의 위치 좌표가 나타내는 점까지의 거리와, 상기 거리계로 측정된 값과 상기 원점 오프셋의 합으로 표시되는 거리 간의 차인 자세결정 오차에 의하여 규정되고,

상기 산출 수단은, 상기 운동학적 파라미터에 추가하여, 상기 오차 평가 함수에 있어서 상기 자세결정 오차의 산출에 필요한 상기 원점 오프셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제10항에 있어서,

상기 구동축 좌표는 상기 수치 제어 장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제10항에 있어서,

상기 구동축 좌표는 상기 수치 제어 장치에 저장된 방위 명령값을 가지고,

상기 산출 수단은, 상기 수치 제어 장치에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여 역운동학에 의하여 상기 방위 명령값을 구동축 좌표로 변환한 후, 상기 구동축 좌표를 이용하여, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 것을 특징 으로 하는 평행 운동학적 기계.
제4항에 있어서,

상기 구동축 좌표는 상기 수치 제어 장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제4항에 있어서,

상기 구동축 좌표는, 상기 수치 제어 장치에 저장된 방위 명령값을 가지고,

상기 산출 수단은, 상기 수치 제어 장치에 설정되어 있는 운동학적 파라미터에 기초하여 역운동학에 의하여 상기 방위 명령값을 구동축 좌표로 변환한 후, 상기 구동축 좌표를 이용하여, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
제1항에 있어서,

상기 데이터 취득 수단은, 상기 취득 데이터로서, 상기 기준 좌표계에 있어서의 상기 엔드 이펙터의 위치 및 방위의 적어도 일부를 규정하는 엔드 이펙터 자세 특정 정보와, 상기 조정용 공구를 기지의 자세로 자세결정하여 규정되는 상기 엔드 이펙터의 자세와 상기 운동학적 파라미터의 상관관계를 규정하는 구동축 좌표를 취득하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계.
지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 평행 운동학적 기구와, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치를 구비한 평행 운동학적 기계의 교정 방법으로서,

상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 조정용 공구의 축을 일치시켜, 상기 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하는 자세결정 단계와;

상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때 상기 자세결정 수단에 의하여 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하는 데이터 취득 단계와;

취득된 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하는 산출 단계와;

상기 측정 방법 선택 코드를 선택하는 단계와;

상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 상기 취득 데이터를 평가하는 함수이고, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하는 단계와;

상기 저장되어 있는 오차 평가 함수 중에서, 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 소정의 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평행 운동학적 기계의 교정 방법.
지지 플랫폼에 지지된 베이스와, 엔드 이펙터와, 복수의 구동축을 가지면서 상기 베이스에 상기 엔드 이펙터를 보유하는 평행 링크 기구로 구성되는 상기 평행 운동학적 기구와, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 기초하여 상기 구동축을 구동함으로써, 상기 엔드 이펙터의 위치(position) 및 방위(orientation)를 제어하는 수치 제어 장치를 구비한 평행 운동학적 기계의 교정 프로그램 제품(program product)으로서,

상기 평행 운동학적 기구의 외부에 규정된 기준 좌표계에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 축과 조정용 공구의 축을 일치시켜, 상기 엔드 이펙터에 장착된 조정용 공구를 소정의 측정 방법에 기초하여 기지의 자세(posture)로 자세결정하고,

상기 기지의 자세로 상기 조정용 공구를 자세결정할 때 이용된 측정 방법을 지정하는 측정 방법 선택 코드에 따르는 형식을 가지고, 상기 평행 운동학적 기구의 운동학에 필요한 운동학적 파라미터와 상기 기준 좌표계의 상관관계를 규정하는 데이터를 취득하고,

취득된 데이터에 기초하여, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식을 직접 이용함으로써, 적어도 상기 운동학적 파라미터를 산출하고,

상기 측정 방법 선택 코드를 선택하고, 상기 선택된 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되고, 또한 상기 취득 데이터를 평가하는 함수이고, 상기 평행 운동학적 기구의 순운동학을 기술하는 관계식인 오차 평가 함수를 적어도 하나 저장하고,

상기 저장되어 있는 오차 평가 함수 중에서, 상기 측정 방법 선택 코드에 의하여 지정되는 오차 평가 함수를 추출하여 사용함으로써, 상기 운동학적 파라미터를 확정하기에 충분한 소정의 데이터 세트 수에 대하여 상기 오차 평가 함수의 합을 최소로 하는 운동학적 파라미터를 산출하도록 설정된 프로그램과;

상기 프로그램을 보유하는 신호 보유 매체(signal bearing media)를 구비하는 평행 운동학적 기계의 교정 프로그램 제품.