KR101205363B1 - Method and apparatus for controlling 4-degree of freedom robot using 6-degree of freedom controller - Google Patents

Method and apparatus for controlling 4-degree of freedom robot using 6-degree of freedom controller Download PDF

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Abstract

6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치 및 제어방법이 개시된다.
본 실시예에 따른 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법에서는 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계와, 상기 로봇의 자유단에 결합되는 툴에 대한 툴위치 좌표와 툴 자유단의 피치회전각을 입력 받는 단계와, 상기 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 베이스로부터 상기 툴위치 좌표를 이용하여 생성하는 미정(未定) 회전각 정보의 생성 단계와, 상기 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계와, 상기 목표 자세각의 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계와, 상기 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 단계가 수행될 수 있다.
Disclosed are a 4 DOF robot controller and a control method using a 6 DOF controller.
In the four degree of freedom robot control method using the six degree of freedom controller according to the present embodiment, the step of kinematically analyzing the robot mechanism of the robot, the tool position coordinates and the tool free end for the tool coupled to the free end of the robot Inputting a pitch rotation angle of the step; generating predetermined rotation angle information for generating the roll rotation angle and yaw rotation angle of the free end of the tool using the tool position coordinates; and the generated rotation angle. Generating a target attitude angle using information, replacing a roll value among components of the target attitude angle with a target rotation angle for pitch rotation angle of a tool free end, and outputting a result value according to the robot control. Can be performed.

Description

6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING 4-DEGREE OF FREEDOM ROBOT USING 6-DEGREE OF FREEDOM CONTROLLER}4 Freedom robot control method and control device using 6 degree of freedom controller {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING 4-DEGREE OF FREEDOM ROBOT USING 6-DEGREE OF FREEDOM CONTROLLER}

본 발명은 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도장 공정, 용접 공정 등에 적용 가능한 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a four degree of freedom robot control method and control apparatus using a six degree of freedom controller, more specifically, a four degree of freedom robot control method and control apparatus using a six degree of freedom controller applicable to the painting process, welding process, etc. It is about.

일반적으로, 6자유도를 갖는 산업용 로봇의 6자유도 제어기는 기본적으로 6자유도의 위치(position) 및 자세(orientation)를 추종할 수 있는 로봇용으로 설계 및 사용되고 있다.In general, the six degree of freedom controller of an industrial robot having six degrees of freedom is designed and used for a robot that can basically follow the position and orientation of six degrees of freedom.

여기서, 3차원 공간에 있는 임의의 물체의 위치 및 자세를 결정하기 위한 6자유도 위치에 3개, 자세에 3개, 합계 6개의 독립 변수를 의미할 수 있다.Herein, six degrees of freedom for determining the position and attitude of an arbitrary object in a three-dimensional space may mean three independent positions, three for poses, and six independent variables in total.

특수한 작업용 로봇의 경우, 예컨대, 수평 다관절 로봇 또는 폴라타입 로봇은 필요에 따라 6자유도 미만의 자유도를 가질 수 있다.In the case of special working robots, for example, horizontal articulated robots or polar type robots may have less than six degrees of freedom as needed.

예컨대, 6자유도 미만의 폴라타입 로봇은 3차원 공간에 있는 임의의 위치에 임의의 자세로 도달할 수 없고, 이에 따라, 한정된 범위의 작업만을 수행할 수 있는 로봇이다. 즉, 전형적인 극좌표 로봇(Polar Coordinate Robot)으로 이해 가능한 폴라타입 로봇은 1개의 직선축과 2개의 회전축으로 이루어진 3자유도를 가지고 있거나, 1개의 직선축과 3개의 회전축으로 이루어진 4자유도를 가질 수 있고, 수직면에 대하여 상하 운동 특성이 우수하여 작업 영역이 넓고 경사진 위치에서 작업을 수행할 수 있다.For example, a polaroid robot with less than six degrees of freedom cannot reach any position in three-dimensional space in any posture, and thus is a robot capable of performing only a limited range of tasks. That is, a polar type robot that can be understood as a typical polar coordinate robot can have three degrees of freedom consisting of one linear axis and two rotation axes, or four degrees of freedom consisting of one linear axis and three rotation axes. Excellent vertical motion with respect to the vertical plane, the work area is wide and can be performed in the inclined position.

또한, 전형적인 수평 다관절 로봇은 4자유도로서 수평면 내에서의 운동만을 사용하여 작업이 완수될 수 있는 형태의 작업에만 활용될 수 있다.In addition, a typical horizontal articulated robot can be used only for a type of work that can be completed by using only motion in a horizontal plane with four degrees of freedom.

이들 수평 다관절 로봇 또는 폴라타입 로봇은 해당 자유도에 맞는 전용 로봇 제어기를 구비하여 해당 작업에만 활용될 수 있다.These horizontal articulated robots or polar type robots can be utilized only for the corresponding task by having a dedicated robot controller for the corresponding degree of freedom.

만일, 4자유도 로봇이 복수개의 서로 다른 로봇 작업에서 사용 가능하도록 공용로봇으로 제작될 경우에는, 그의 끝단 취부영역에 툴 또는 엔드이펙터(end-effector)가 교체되고, 또한 해당 로봇 작업별 자유도에 각각 대응하게 복수개의 로봇 제어기가 사용되어 제어 시스템이 매우 복잡하게 될 수 있다.If a 4 DOF robot is manufactured as a common robot to be used in a plurality of different robot tasks, a tool or an end effector is replaced at its end mounting area, and the degree of freedom for each robot task is changed. A plurality of robot controllers can be used, respectively, correspondingly to make the control system very complicated.

반면, 범용 6자유도 제어기를 4자유도 로봇에 사용할 경우에는 기구학적으로나 툴좌표 차원에서 4자유도 로봇이 6자유도 궤적을 추종하지 못하거나, 툴좌표 적용시 툴 위치가 잘못 표시될 수 있다.On the other hand, when the general-purpose six degree of freedom controller is used for four degree of freedom robot, the four degree of freedom robot may not follow the six degree of freedom locus in terms of kinematics and tool coordinates, or the tool position may be displayed incorrectly when the tool coordinate is applied. .

즉, 4자유도 로봇은 제0 조인트, 제1 조인트, 제2 조인트를 구비하여 x, y, z의 좌표를 지시하고, 나머지 손목회전축에 해당하는 제3 조인트를 구비하여 원하는 자세각을 지시하도록 제작될 수 있다.That is, the four degree of freedom robot includes a zero joint, a first joint, and a second joint to indicate coordinates of x, y, and z, and a third joint corresponding to the remaining wrist rotation axis to indicate a desired posture angle. Can be made.

이때, 사용자가 x, y, z와 별도의 손목회전축의 각도를 입력으로 줄 경우, 임의의 직선 경로를 가정할 때 손목회전축의 각도는 항상 사용자 입력각으로 유지되게 된다.At this time, when the user inputs the angle of the wrist rotation axis separate from x, y, z as an input, the angle of the wrist rotation axis is always maintained as the user input angle assuming a certain straight path.

문제는 도장 작업용 로봇에 적용될 때, 로봇의 자세각이 도장면인 기준면과 90도 내지는 어떤 특정각을 유지해야 할 경우에 발생 할 수 있다.Problems can arise when the robot's posture angle must be maintained at 90 degrees or some specific angle with the reference plane, which is the painted surface, when applied to a painting robot.

즉, 제1 조인트가 목표 위치값 x, y, z를 지시하기 위해서만 변동하는 상황에서 제3 조인트가 사용자 입력으로 고정될 경우, 도장면인 기준면에 일정각을 유지하면서 도료를 분사하는 것은 불가능하게 된다.That is, when the third joint is fixed to the user input in a situation where the first joint changes only to indicate the target position values x, y, and z, it is impossible to spray the paint while maintaining a constant angle on the reference surface, which is the painted surface. do.

또한, 종래의 6자유도 로봇에서는 현재위치가 6개의 독립 변수로 표현되므로, 베이스로부터 엔드이펙터까지의 변형행렬(transformation matrix)을 알면, 알려진 값으로서 엔드이펙터부터 툴까지의 변형행렬인 툴좌표계를 곱하여 최종 위치 정보인 베이스로부터 툴까지의 변형행렬을 구할 수 있다.In addition, in the conventional six degree of freedom robot, since the current position is represented by six independent variables, if the transformation matrix from the base to the end effector is known, the tool coordinate system, which is a transformation matrix from the end effector to the tool, is a known value. By multiplying, the deformation matrix from the base to the tool as the final positional information can be obtained.

그러나, 4자유로 로봇에 6자유도 툴좌표를 적용할 경우, 6자유도 제어기 측면에서 2개가 부족한 독립 변수 4개(x, y, z, 제1회전각)로 표현될 수 있다.However, when six degrees of freedom tool coordinates are applied to the robot with four degrees of freedom, the two degrees of freedom in terms of the six degrees of freedom controller can be expressed as four independent variables (x, y, z, first rotation angle).

즉, 베이스로부터 툴 또는 엔드이펙터까지의 변형행렬에서는 제2, 제3회전각에 대한 정보가 부족하게 됨에 따라, 그대로 툴좌표를 적용할 수가 없게 되거나, 또는 4자유도 로봇에서 작동 오류가 발생되는 단점이 있다.
In other words, the deformation matrix from the base to the tool or end effector lacks information on the second and third rotation angles, so that tool coordinates cannot be applied as it is, or an operation error occurs in the four degree of freedom robot. There are disadvantages.

본 발명의 실시예는 6자유도에서 사용하던 툴좌표와 6자유도 위치 및 회전각 생성알고리즘을 4자유도 로봇에서 사용할 수 있어 6자유도 제어기의 활용성을 극대화할 수 있는 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치를 제공할 수 있다.The embodiment of the present invention uses the six degrees of freedom controller that can maximize the utilization of the six degrees of freedom controller because the tool coordinate and six degrees of freedom position and rotation angle generation algorithm used in six degrees of freedom can be used in the four degrees of freedom robot. 4 degree of freedom robot control device can be provided.

또한, 본 발명의 실시예는 4자유도 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석한 후, 미정 회전각 정보 생성과, 생성된 회전각 정보를 이용한 목표 자세각 생성과, 생성된 목표 자세각 성분 중 롤값을 추종하는 일련의 과정에 의해서, 6자유도 제어기로 복수개의 로봇 작업용 공용로봇인 4자유도 로봇을 제어할 수 있는 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법을 제공할 수 있다.
In addition, the embodiment of the present invention after the kinematic analysis of the robot mechanism of the four-degree-of-freedom robot, generating the undetermined rotation angle information, the generation of the target attitude angle using the generated rotation angle information, of the generated target attitude angle components According to a series of processes for following a roll value, a 4 degree of freedom robot control method using a 6 degree of freedom controller capable of controlling a 4 degree of freedom robot, which is a common robot for a plurality of robot tasks, may be provided using a 6 degree of freedom controller.

발명의 일 측면에 따르면, 4자유도 로봇에 연결된 6자유도 제어기를 갖는 로봇 제어방법에 있어서, 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계와, 상기 로봇의 자유단에 결합되는 툴에 대한 툴위치 좌표와 툴 자유단의 피치회전각을 입력 받는 단계와, 상기 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 베이스로부터 상기 툴위치 좌표를 이용하여 생성하는 미정(未定) 회전각 정보의 생성 단계와, 상기 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계와, 상기 목표 자세각의 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계와, 상기 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 단계를 포함하는 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a robot control method having a six degree of freedom controller connected to a four degree of freedom robot, comprising: kinematically analyzing the robot mechanism of the robot, and a tool coupled to a free end of the robot Receiving a tool position coordinate and a pitch rotation angle of a tool free end, and generating undefined rotation angle information for generating a roll rotation angle and yaw rotation angle of the tool free end using the tool position coordinates from a base; And generating a target attitude angle using the generated rotation angle information, replacing a roll value among components of the target attitude angle with a target rotation angle for a pitch rotation angle of a tool free end, and controlling the robot according to the robot control. A four degree of freedom robot control method using a six degree of freedom controller including outputting a result value may be provided.

발명의 다른 측면에 따르면, 상기 로봇에 연결되는 6자유도 제어기와, 상기 6자유도 제어기에 연결되어 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 로봇기구 해석부와, 상기 로봇의 미정(未定) 회전각 정보의 생성 후 로봇의 궤적 생성에 따라 발생되는 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체함에 따라, 상기 로봇으로 하여금 상기 대체된 롤값을 추종하게 제어하는 궤적 생성 추종부를 포함하는 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치가 제공될 수 있다.
According to another aspect of the invention, a six degree of freedom controller is connected to the robot, a robot mechanism analysis unit connected to the six degree of freedom controller to kinematically analyze the robot mechanism of the robot, and the tentative determination of the robot And a track generation follower for controlling the robot to follow the replaced roll value by replacing the roll value generated according to the robot's trajectory generation after the rotation angle information with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end. A 4 DOF robot controller using a 6 DOF controller may be provided.

본 발명의 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치는 별도의 4자유도 제어기를 사용할 필요 없이 기존의 6자유도 제어기를 활용할 수 있는 장점이 있다. The four degree of freedom robot control method and control device using the six degree of freedom controller of the present invention has the advantage that can use the existing six degree of freedom controller without the need of a separate four degree of freedom controller.

또한, 본 발명의 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치는 공용로봇인 4자유도 로봇을 6자유도 제어기로 제어할 수 있음에 따라, 복수개의 로봇 작업별 전용 로봇 제어기를 복수로 구비할 필요 없게 되어 제어 시스템을 간소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the four degree of freedom robot control method and control device using the six degree of freedom controller of the present invention can control a four degree of freedom robot, a common robot with a six degree of freedom controller, a plurality of dedicated robot controller for each robot job There is no need to provide a plurality, there is an advantage that can simplify the control system.

또한, 본 발명의 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치는 도장면인 기준면과 툴 또는 엔드이펙터가 이루는 툴 자유단의 피치회전각을 사용자에 의해 설정하여 사용함에 따라, 도장 작업에 따른 툴의 자세 조정을 용이하고 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the four degree of freedom robot control method and control device using the six degree of freedom controller of the present invention by setting the pitch rotation angle of the free end of the tool formed by the reference surface and the tool or the end effector, the user There is an advantage that can easily and accurately perform the posture adjustment of the tool according to the work.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어장치에 의한 4자유도 로봇 제어방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 4자유도 로봇에 대한 로봇기구의 기구학적 해석을 위해 툴을 제거한 로봇 초기 자세를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 4자유도 로봇의 조인트 회전 후 자세를 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 4자유도 로봇에 툴을 장착한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram illustrating a four degree of freedom robot control apparatus using a six degree of freedom controller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a four degree of freedom robot control method by the control device shown in FIG. 1.
FIG. 3A is a view for explaining a robot initial position with a tool removed for kinematic analysis of the robot mechanism for the four degree of freedom robot illustrated in FIG. 1.
3B is a view for explaining the posture after the joint rotation of the 4 DOF robot illustrated in FIG. 3A.
3C is a view for explaining a state in which a tool is mounted on the four degree of freedom robot illustrated in FIG. 3A.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치에 대하여 상세히 설명하기로 할 수 있다.Hereinafter, a four degree of freedom robot control method and a control device using a six degree of freedom controller according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3C.

이하의 구체적인 실시예는 본 발명에 따른 6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법 및 제어장치에 대하여 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.The following specific embodiments are merely illustrative of the four degree of freedom robot control method and control apparatus using the six degree of freedom controller according to the present invention, it is not intended to limit the scope of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 제어장치(100)는 6자유도 제어기(110)를 구비하면서도 4자유도 로봇(200)을 제어하는 제어장치(100)일 수 있다.As shown in FIG. 1, the control device 100 according to an embodiment of the present invention may be a control device 100 having a six degree of freedom controller 110 and controlling a four degree of freedom robot 200. .

로봇(200)은 미리 정한 통신 및 전원 공급용 네트워크를 통해서 제어장치(100) 및 6자유도 제어기(110)에 접속될 수 있다.The robot 200 may be connected to the control device 100 and the six degree of freedom controller 110 through a predetermined communication and power supply network.

로봇(200)은 베이스(201)와 제1 내지 제4 프레임(202 ~ 205)을 4개의 조인트(210, 220, 230, 204)로 연결하고 있는 로봇기구를 가질 수 있다.The robot 200 may have a robot mechanism connecting the base 201 and the first to fourth frames 202 to 205 with four joints 210, 220, 230, and 204.

이런 로봇(200)은 제4 프레임(205)의 자유단(205a)에 도장 작업용 엔드이펙터(250)를 체결하고, 엔드이펙터(250)에 툴(260)을 마련하여 도장 작업을 수행하도록 구성될 수 있다.The robot 200 may be configured to fasten the end effector 250 for painting to the free end 205a of the fourth frame 205 and to provide a tool 260 to the end effector 250 to perform painting. Can be.

이렇게 도장 작업을 위해 구성된 로봇(200)은 베이스(201)의 제0 조인트(210)에서 제1 프레임(202)을 회전(예: roll방향)시키는 동작과, 제1 프레임(202)의 제1 조인트(220)에서 제2 프레임(203)을 틸팅 회전시키는 동작과, 제2 프레임(203)의 제2 조인트(230)에서 텔레스코픽 메커니즘(telescopic mechanism)을 이용하여 제3프레임(204)을 미리 정해진 스트로크(stroke) 거리에 대응한 조인트값 만큼 전진 또는 후진 이동시키는 동작과, 제3프레임(204)의 제3 조인트(240)에서 제4 프레임(205)을 회전시키는 동작을 수행하여, 결국 도장면인 기준면(20)에 대한 툴(260) 또는 엔드이펙터(250)의 자세 각도 90도, 혹은 사용자에 의해 설정될 수 있는 도장 자세 각도를 유지하면서 도장 작업을 수행할 수 있다.The robot 200 configured for the painting operation rotates (eg, rolls) the first frame 202 at the zero joint 210 of the base 201, and the first frame 202 of the first frame 202. The second frame 203 is tilted and rotated at the joint 220, and the third frame 204 is pre-determined by using a telescopic mechanism at the second joint 230 of the second frame 203. The forward or backward movement by a joint value corresponding to the stroke distance, and the operation of rotating the fourth frame 205 in the third joint 240 of the third frame 204, thereby eventually painting surface The painting operation may be performed while maintaining the posture angle of the tool 260 or the end effector 250 with respect to the phosphorus reference surface 20, or the posture angle that may be set by the user.

이런 4자유도 로봇(200)을 위한 6자유도 제어기로 제어하기 위한 제어장치(100)는 본 실시예에서 정의한 바와 같이 도장면 등의 기준면(20)과 엔드이펙터(250)가 이루는 자세 각도로서, 툴 자유단의 피치회전각을 임의로 설정하여 6자유도의 위치 및 자세를 추종하기 위한 기능을 실현할 수 있다.The control device 100 for controlling the six degree of freedom controller for the four degree of freedom robot 200 is a posture angle formed by the reference surface 20 and the end effector 250, such as a painting surface, as defined in the present embodiment. In addition, the pitch rotation angle of the tool free end can be arbitrarily set to realize a function for following the position and attitude of six degrees of freedom.

이런 제어장치(100)는 입력부(120)와, 로봇기구 해석부(130)와, 궤적 생성 추종부(140)와, 출력부(150)를 포함할 수 있다.The control device 100 may include an input unit 120, a robot mechanism analysis unit 130, a trajectory generation follower 140, and an output unit 150.

6자유도 제어기(110)는 주지의 변형행렬을 이용한 순기구학(forward kinematics) 및 역기구학(inverse kinematics) 연산 기능과, 통상의 6자유도 회전각 생성알고리즘을 이용한 목표 자세각 생성 기능을 구현하도록 구성될 수 있다.The six degree of freedom controller 110 implements a forward kinematics and inverse kinematics calculation function using a known deformation matrix, and a target attitude angle generation function using a conventional six degree of freedom rotation angle generation algorithm. Can be configured.

입력부(120)는 마스터 교시조작기(teaching pendant)에 연결되어 사용될 수 있고, 사용자 명령 정보, 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보, 툴 탑재용 좌표, 조인트값 정보 등을 입력 받을 수 있도록 구성될 수 있다.The input unit 120 may be used in connection with a master teaching pendant, and configured to receive user command information, input value information for kinematic analysis of a robotic mechanism, tool mounting coordinates, joint value information, and the like. Can be.

여기서, 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보는 툴(260)을 로봇(200)으로부터 분리한 상태에서 로봇(200)의 조인트 회전 후 제4 프레임(205)의 자유단(205a)에 대한 베이스 좌표계 기준의 3개의 프레임위치 좌표(예: x, y, z)를 포함할 수 있다.Here, the input value information for the kinematic analysis of the robot mechanism refers to the free end 205a of the fourth frame 205 after the joint rotation of the robot 200 in a state in which the tool 260 is separated from the robot 200. Three frame position coordinates (eg, x, y, z) of the base coordinate system reference may be included.

또한, 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보는 도 3a에서 보이는 바와 같이, 베이스 좌표계(30)의 Z방향과 일치하는 프레임 수직거리(

Figure 112010053245958-pat00001
)와, 베이스 좌표계(30)의 X방향과 일치하는 프레임 수평거리(
Figure 112010053245958-pat00002
)와, 제4 프레임(205)의 길이(
Figure 112010053245958-pat00003
)를 포함할 수 있다.In addition, the input value information for kinematic analysis of the robot mechanism, as shown in Figure 3a, the frame vertical distance (consistent with the Z direction of the base coordinate system 30 (
Figure 112010053245958-pat00001
) And the frame horizontal distance coinciding with the X direction of the base coordinate system 30
Figure 112010053245958-pat00002
) And the length of the fourth frame 205 (
Figure 112010053245958-pat00003
) May be included.

또한, 툴 탑재용 좌표는 툴(260)을 로봇(200)에 결합한 상태에서 툴(260) 자유단에 대한 3개의 툴위치 좌표와, 툴(260) 또는 엔드이펙터(250)가 도장면(20)에 대해 이루는 1 개의 툴자세 좌표, 즉 툴(260) 자유단의 피치회전각을 포함할 수 있다.In addition, the tool mounting coordinates include three tool position coordinates for the free end of the tool 260 in a state in which the tool 260 is coupled to the robot 200, and the tool 260 or the end effector 250 has a painted surface 20. It may include one tool posture coordinates for ie, the pitch rotation angle of the free end of the tool 260.

툴(260) 자유단의 피치회전각은 툴(260)을 로봇(200)에 탑재시켰을 때 도달하고자 하는 베이스 좌표계 기준의 자세값 중 하나일 수 있다.The pitch rotation angle of the free end of the tool 260 may be one of the attitude values of the base coordinate system reference to be reached when the tool 260 is mounted on the robot 200.

또한, 조인트값 정보는 로봇기구의 기구학적 해석을 통해 도출되는 출력값으로 이해될 수 있다.In addition, the joint value information may be understood as an output value derived through kinematic analysis of the robot mechanism.

로봇기구 해석부(130)는 상기 6자유도 제어기(110)에 결합되어 로봇(200)의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 역할을 담당할 수 있다.The robot mechanism analysis unit 130 may be coupled to the six degree of freedom controller 110 to perform a kinematic analysis of the robot mechanism of the robot 200.

예컨대, 로봇기구 해석부(130)는 4개의 조인트(210, 220, 230, 204)를 마련하고 있는 4축 또는 4자유도 로봇(200)에 대한 입력값 정보를 정의하고, 이렇게 정의한 입력값 정보를 4자유도 로봇(200)의 기하학적인 형상에서 도출되는 수학식들에 대입하여 출력값인 조인트값을 도출하도록 구성될 수 있다.For example, the robot mechanism analysis unit 130 defines input value information for a four-axis or four degree of freedom robot 200 having four joints 210, 220, 230, and 204, and the input value information defined as described above. It may be configured to derive a joint value that is an output value by substituting the equations derived from the geometrical shape of the four degree of freedom robot 200.

궤적 생성 추종부(140)는 툴(260)을 로봇(200)에 설치 또는 붙였을 경우에 베이스(201)로부터 툴(260)까지의 좌표를 이용한 미정 회전각 정보 생성 기능과, 주지의 궤적생성(trajectory generation) 알고리즘을 이용하여 목표값이 사용자에 의해 정해질 때 경로점의 각도를 생성하는 궤적 생성 기능과, 6자유도 제어기(110)의 6자유도 위치 및 회전각 생성알고리즘에 의해 발생되는 3개의 목표 자세각 성분 중 롤값을 사용자 입력 피치회전각의 목표 회전각으로 대체하여 로봇 제어에 사용함에 따라 로봇 작동 범위의 한계를 극복하면서 현재 자세각에서 목표 자세각까지 롤값을 추종하도록 제어하는 롤값 추종 기능을 구현하도록 구성될 수 있다.The trajectory generation follower 140 has a function of generating undetermined rotation angle information using coordinates from the base 201 to the tool 260 when the tool 260 is installed or attached to the robot 200, and a known trajectory generation ( A trajectory generation function that generates an angle of a path point when a target value is determined by a user using a trajectory generation algorithm, and 3 generated by a 6 degree of freedom position and rotation angle generation algorithm of the 6 degree of freedom controller 110. Roll value is replaced by controlling the roll value from the current posture angle to the target posture angle while overcoming the limitations of the robot operating range by replacing the roll value with the target rotation angle of the user input pitch rotation angle. It may be configured to implement a function.

출력부(150)는 사용자 명령 정보, 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보, 툴 탑재용 좌표 정보, 조인트값 정보, 출력값 정보 등을 LCD창 또는 출력포트 등을 통해 디스플레이하거나 출력하도록 구성될 수 있다.The output unit 150 may be configured to display or output user command information, input value information for kinematic analysis of the robot mechanism, tool mounting coordinate information, joint value information, output value information, etc. through an LCD window or an output port. Can be.

또한, 출력부(150)는 입력값 정보와 출력값 정보간 차이가 있을 경우 그 차이값을 수치 또는 오류 정보의 형식을 통해 LCD창 또는 출력포트 등을 통해 디스플레이하거나 출력하도록 구성될 수 있다.In addition, when there is a difference between the input value information and the output value information, the output unit 150 may be configured to display or output the difference value through an LCD window or an output port through a numerical or error information format.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 다른 측면에 따른 제어방법에 의하면, 로봇기구의 기구학적 해석단계(S110)가 포함될 수 있다.As shown in Figure 2, according to the control method according to another aspect of the present invention, the kinematic analysis step (S110) of the robot mechanism may be included.

로봇기구의 기구학적 해석단계(S110) 이후에서는 툴 자유단의 피치회전각과 툴위치 좌표의 입력단계(S120), 미정 회전각 정보의 생성 단계(S130), 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계(S140), 목표 자세각 성분 중 롤값을 사용자 입력 피치회전각의 목표 회전각으로 대체하여 사용하는 단계(S150)와, 결과값 출력단계(S160)가 진행될 수 있다.After the kinematic analysis step (S110) of the robot mechanism, the input posture of the pitch rotation angle and tool position coordinates of the tool free end (S120), the generation step of the undecided rotation angle information (S130), the target posture using the generated rotation angle information The generating of the angle (S140), replacing the roll value of the target attitude angle component with the target rotation angle of the user input pitch rotation angle (S150), and outputting the result value (S160) may be performed.

먼저, 로봇기구의 기구학적 해석단계(S110)는 도 3a 와 도 3b를 통해 도시된 바와 같이, 툴을 로봇(200)에 부착하지 않은 상태에서 이루어질 수 있다.First, the kinematic analysis step (S110) of the robot mechanism may be performed in a state in which a tool is not attached to the robot 200, as shown in FIGS. 3A and 3B.

도 3a를 참조하면, 로봇(200)은 4개의 조인트(210, 220. 230, 240), 즉 제0 조인트(210) 내지 제3 조인트(240)를 구비하고 있다.Referring to FIG. 3A, the robot 200 includes four joints 210, 220, 230, and 240, that is, the zero joints 210 to the third joint 240.

초기자세에서 툴은 로봇기구의 마지막 부재인 제4 프레임(205)의 자유단(205a)에 부착되어 있지 않은 상태이다. 여기서, 제4 프레임(205)은 제3 조인트(240)에서 경사져 있는 상태로 배치될 수 있다.In the initial position, the tool is not attached to the free end 205a of the fourth frame 205, which is the last member of the robot mechanism. Here, the fourth frame 205 may be disposed in a state inclined from the third joint 240.

로봇(200)은 베이스 좌표계(30)를 사용할 수 있다.The robot 200 may use the base coordinate system 30.

로봇(200)의 제4 프레임(205)에서는 제3 조인트(240)로부터 제4 프레임(205)의 자유단(205a)에 대한 기하학적인 형상과 배치 구조에 의해서, 베이스 좌표계(30)의 Z방향과 일치하는 프레임 수직거리(

Figure 112010053245958-pat00004
)와, 베이스 좌표계(30)의 X방향과 일치하는 프레임 수평거리(
Figure 112010053245958-pat00005
)와, 제4 프레임(205)의 길이(
Figure 112010053245958-pat00006
)가 정의될 수 있다.In the fourth frame 205 of the robot 200, the Z-direction of the base coordinate system 30 is determined by the geometric shape and the arrangement structure of the free end 205a of the fourth frame 205 from the third joint 240. Frame vertical distance to match (
Figure 112010053245958-pat00004
) And the frame horizontal distance coinciding with the X direction of the base coordinate system 30
Figure 112010053245958-pat00005
) And the length of the fourth frame 205 (
Figure 112010053245958-pat00006
) Can be defined.

도 3b를 참조하면, 초기자세에서 조인트 회전 후 자세의 로봇(200)에서는 제0 조인트(210) 내지 제3조인트(240) 각각의 조인트값(

Figure 112010053245958-pat00007
,
Figure 112010053245958-pat00008
,
Figure 112010053245958-pat00009
,
Figure 112010053245958-pat00010
)이 정의될 수 있다.Referring to FIG. 3B, in the robot 200 in the posture after the joint rotation in the initial posture, the joint values of each of the zeroth joint 210 to the third joint 240 (
Figure 112010053245958-pat00007
,
Figure 112010053245958-pat00008
,
Figure 112010053245958-pat00009
,
Figure 112010053245958-pat00010
) Can be defined.

또한, 제4 프레임(205)의 자유단(205a)의 회전 후 상태는 3개의 프레임위치 좌표(x, y, z)와, 1개의 프레임자세 좌표인 제4 프레임(205) 자유단(205a)의 피치회전각(pitch)로 정의될 수 있다.Further, the state after the rotation of the free end 205a of the fourth frame 205 is three frame position coordinates (x, y, z) and the fourth frame 205 free end 205a which is one frame posture coordinate. It can be defined as the pitch rotation (pitch) of.

여기서, 프레임위치 좌표(x, y, z)와 피치회전각(pitch)는 사용자에 의해 별도의 위치 또는 자세 측정 및 입력 수단을 이용하여 로봇 제어장치에 입력될 수 있는 값을 의미할 수 있다.Here, the frame position coordinates (x, y, z) and the pitch rotation angle (pitch) may mean values that can be input to the robot control apparatus by using a separate position or posture measurement and input means by the user.

또한, 프레임위치 좌표(x, y, z)와 피치회전각(pitch)은 툴이 없을 경우에 도달하고자 하는 베이스 좌표계(30) 해석 기준값이 될 수 있다.In addition, the frame position coordinates (x, y, z) and the pitch rotation angle (pitch) may be an analysis reference value of the base coordinate system 30 to be reached in the absence of the tool.

특히, 피치회전각(pitch)은 그의 각도값(

Figure 112010053245958-pat00011
)과 같이 제0 조인트(210)에서 해당 조인트값(
Figure 112010053245958-pat00012
)만큼 회전이 이루어진 후 제3 조인트(240)에서 해당 조인트값(
Figure 112010053245958-pat00013
)만큼 회전이 이루어진 최종 상태로서, 제4 프레임(205)이 도장면과 같은 베이스 좌표계(30)의 기준면 또는 Y-Z평면과 이루는 회전각 정보일 수 있다.In particular, the pitch rotation is its angle value (
Figure 112010053245958-pat00011
The joint value (
Figure 112010053245958-pat00012
After the rotation is performed by the corresponding joint value (3) in the third joint 240
Figure 112010053245958-pat00013
As a final state in which the rotation is performed, the fourth frame 205 may be rotation angle information of the fourth frame 205 and the YZ plane or the reference plane of the base coordinate system 30 such as the painted surface.

이렇게 정의된 로봇(200)의 기하학적인 형상에서 도출할 수 있는 수식들은 하기의 [수학식 1]로 이해될 수 있다.Equations that can be derived from the geometric shape of the robot 200 defined as described above may be understood by Equation 1 below.

Figure 112010053245958-pat00014
Figure 112010053245958-pat00014

상기 [수학식 1]에서,

Figure 112010053245958-pat00015
는 제0 조인트의 조인트값, x,y,z는 프레임위치 좌표,
Figure 112010053245958-pat00016
는 산술용 회전각 인자,
Figure 112010053245958-pat00017
는 프레임 자유단의 피치회전각,
Figure 112010053245958-pat00018
는 프레임 수직거리,
Figure 112010053245958-pat00019
는 프레임 수평거리,
Figure 112010053245958-pat00020
는 제4 프레임 길이,
Figure 112010053245958-pat00021
는 제1 조인트의 조인트값,
Figure 112010053245958-pat00022
는 제2 조인트의 조인트값,
Figure 112010053245958-pat00023
는 제3 조인트의 조인트값을 의미할 수 있다.In [Equation 1],
Figure 112010053245958-pat00015
Is joint value of joint 0, x, y, z is frame position coordinate,
Figure 112010053245958-pat00016
Is the arithmetic rotation angle factor,
Figure 112010053245958-pat00017
Is the pitch rotation angle at the free end of the frame,
Figure 112010053245958-pat00018
Frame vertical distance,
Figure 112010053245958-pat00019
Frame horizontal distance,
Figure 112010053245958-pat00020
Is the fourth frame length,
Figure 112010053245958-pat00021
Is the joint value of the first joint,
Figure 112010053245958-pat00022
Is the joint value of the second joint,
Figure 112010053245958-pat00023
May mean a joint value of the third joint.

상기 [수학식 1]을 활용할 경우, 각각의 조인트값(

Figure 112010053245958-pat00024
,
Figure 112010053245958-pat00025
,
Figure 112010053245958-pat00026
,
Figure 112010053245958-pat00027
)은 로봇 제어장치의 출력값으로서 하기의 [수학식 2]와 같이 산출될 수 있다.In the case of utilizing [Equation 1], each joint value (
Figure 112010053245958-pat00024
,
Figure 112010053245958-pat00025
,
Figure 112010053245958-pat00026
,
Figure 112010053245958-pat00027
) May be calculated as Equation 2 below as an output value of the robot controller.

Figure 112010053245958-pat00028
Figure 112010053245958-pat00028

상기 [수학식 2]에서,

Figure 112010053245958-pat00029
는 제0 조인트의 조인트값, x,y,z는 프레임위치 좌표,
Figure 112010053245958-pat00030
는 산술용 회전각 인자,
Figure 112010053245958-pat00031
는 프레임 자유단의 피치회전각,
Figure 112010053245958-pat00032
는 프레임 수직거리,
Figure 112010053245958-pat00033
는 프레임 수평거리,
Figure 112010053245958-pat00034
는 제4 프레임 길이,
Figure 112010053245958-pat00035
는 제1 조인트의 조인트값,
Figure 112010053245958-pat00036
는 제2 조인트의 조인트값,
Figure 112010053245958-pat00037
는 제3 조인트의 조인트값을 의미할 수 있다.In [Equation 2],
Figure 112010053245958-pat00029
Is joint value of joint 0, x, y, z is frame position coordinate,
Figure 112010053245958-pat00030
Is the arithmetic rotation angle factor,
Figure 112010053245958-pat00031
Is the pitch rotation angle at the free end of the frame,
Figure 112010053245958-pat00032
Frame vertical distance,
Figure 112010053245958-pat00033
Frame horizontal distance,
Figure 112010053245958-pat00034
Is the fourth frame length,
Figure 112010053245958-pat00035
Is the joint value of the first joint,
Figure 112010053245958-pat00036
Is the joint value of the second joint,
Figure 112010053245958-pat00037
May mean a joint value of the third joint.

이렇게 로봇기구의 기구학적 해석단계(S110)가 완료된 경우, 작업자는 도 3c에 도시된 바와 같이, 툴(260)을 로봇(200)의 엔드이펙터(250)에 부착할 수 있다.When the kinematic analysis step (S110) of the robot mechanism is completed as described above, the operator may attach the tool 260 to the end effector 250 of the robot 200, as shown in FIG. 3C.

또한, 로봇 제어장치의 입력부는 툴 자유단의 피치회전각과 툴위치 좌표의 입력단계(S120)를 수행할 수 있다.In addition, the input unit of the robot controller may perform the input step (S120) of the pitch rotation angle and the tool position coordinates of the tool free end.

이런 입력단계(S120)에서는 툴(260) 자유단에 대응한 3개의 툴위치 좌표(x_t, y_t, z_t)와 1개의 툴자세 좌표, 즉 툴(260) 자유단의 피치회전각(pitch_t)이 사용자에 의해 로봇 제어장치의 입력부에 입력될 수 있다.In this input step S120, three tool position coordinates (x_t, y_t, z_t) corresponding to the free end of the tool 260 and one tool posture coordinate, that is, the pitch rotation angle pitch_t of the free end of the tool 260 are determined. It can be input by the user to the input unit of the robot controller.

일반적인 6자유도 로봇의 경우라면, 해당 6자유도 로봇의 툴 자유단의 툴위치 좌표와 툴자세 좌표를 기 알고 있는 툴좌표계에 바로 곱해서 6자유도 로봇의 엔드이펙터의 좌표를 계산할 수 있지만, 본 실시예의 4자유도 로봇의 경우에는 툴자세 좌표 중 툴 자유단의 피치회전각(pitch_t)만이 존재하고 나머지 2개의 미정 회전각 정보인 툴 자유단의 롤회전각과 롤요우각을 생성시켜 6자유도 환경으로 복원시키는 과정이 필요하다.In the case of a typical six degree of freedom robot, the coordinates of the end effector of the six degree of freedom robot can be calculated by multiplying the tool position coordinates of the tool free end of the six degree of freedom robot by the tool position coordinate. In the case of the four degree of freedom robot of the embodiment, only the pitch rotation angle (pitch_t) of the tool free end is present among the tool posture coordinates, and the six degrees of freedom are generated by generating the roll rotation angle and the roll yaw angle of the tool free end, the remaining two undetermined rotation angle information. There is a need to restore the environment.

즉, 6자유도에서 베이스(201)로부터 툴(260)까지의 제1 동차변형행렬(homogeneous transformation matrix)은 베이스(201)로부터 엔드이펙터(250)까지의 제2 동차변형행렬과 엔드이펙터(250)부터 툴(260)까지의 제3 동차변형행렬을 곱해서 얻을 수 있고, 이때 제2 동차변형행렬에는 3개의 위치 정보와 3개의 자세 정보(예: 회전각 정보)가 모두 포함하여 완전할 수 있다.That is, at six degrees of freedom, the first homogeneous transformation matrix from the base 201 to the tool 260 is the second homogeneous transformation matrix from the base 201 to the end effector 250 and the end effector 250. To the tool 260 by multiplying the third homogeneous transformation matrix, wherein the second homogeneous deformation matrix may include all three position information and three posture information (eg, rotation angle information).

이에 따라서, 6자유도의 제2 동차변형행렬은 제1 동차변형행렬과 제3 동차변형행렬의 인버스 곱의 등식도 성립될 수 있다.Accordingly, an equation of the inverse product of the first homogeneous deformation matrix and the third homogeneous deformation matrix may be established in the second homogeneous deformation matrix having six degrees of freedom.

반면, 4 자유도에서는 사용자 입력으로 들어오는 제1 동차변형행렬에 3개의 위치 정보(예: 3개의 툴위치 좌표)와 1개의 자세 정보(예: 툴 자유단의 피치회전각)만 포함하므로, 6 자유도 측면에서 불완전하다.On the other hand, in 4 degrees of freedom, since the first homogeneous transformation matrix entering the user input includes only 3 position information (for example, 3 tool position coordinates) and 1 attitude information (for example, pitch rotation angle of the tool free end), 6 degrees of freedom Incomplete in terms of FIG.

이에 따라서, 4 자유도의 제2 동차변형행렬은 제1 동차변형행렬과 제3 동차변형행렬의 인버스 곱의 등식이 성립하지 않고, 결과적으로 사용자의 툴좌표 입력인 제3 동차변형행렬과 불완전한 제1 동차변형행렬의 연산은 잘못된 제2 동차변형행렬을 발생시킨다.Accordingly, the second homogeneous transformation matrix with 4 degrees of freedom does not have an equation of the inverse product of the first homogeneous transformation matrix and the third homogeneous transformation matrix, and consequently, the third homogeneous transformation matrix which is the input of the tool coordinates of the user and the incomplete first matrix. The operation of the homogeneous transformation matrix results in an incorrect second homogeneous transformation matrix.

또한, 연산이 잘못된 제2 동차변형행렬을 가지고 계산한 역기구학식의 조인트값들도 당연히 잘못된 결과가 도출될 수 있다.In addition, joint values of inverse kinematic equations calculated with a second homogeneous deformation matrix may have incorrect results.

따라서, 본 실시예에서 로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 툴 자유단의 툴위치 좌표(x_t, y_t, z_t)와 1개의 툴자세 좌표인 툴 자유단의 피치회전각(pitch_t)를 제외한, 나머지 툴 자유단의 롤회전각(Rz_roll) 및 요우회전각을 생성할 수 있다. 즉, 로봇 제어장치는 궤적 생성 추종부를 통해 미정 회전각 정보의 생성단계(S130)를 수행함에 따라 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 생성할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the trajectory generation follower of the robot controller has the remaining tools except for the tool position coordinates (x_t, y_t, z_t) of the tool free end and the pitch rotation angle (pitch_t) of the tool free end, which is one tool posture coordinate. It is possible to generate the roll rotation angle (Rz_roll) and yaw rotation angle of the free end. That is, the robot controller may generate a roll rotation angle and yaw rotation angle of the free end of the tool as the generation step S130 of the undetermined rotation angle information is performed through the trajectory generation follower.

미정 회전각 정보의 생성단계(S130)에서는 툴 자유단의 피치회전각(pitch_t)(도 3c 참조)는 사용자의 입력으로 목표값이 정해질 수 있고, 이후 경로점의 각도가 궤적 생성시에 만들어질 수 있다.In the step of generating undetermined rotation angle information (S130), the pitch rotation angle pitch_t (see FIG. 3C) of the free end of the tool may be set by a user input, and then the angle of the path point is created when the trajectory is generated. Can lose.

또한, 툴 자유단의 롤회전각(Rz_roll)은 툴의 형상 또는 형태에 따라 다르게 생성될 수 있다.In addition, the roll rotation angle Rz_roll of the tool free end may be generated differently according to the shape or shape of the tool.

예컨대, 툴의 형태가 x와 z방향의 성분만을 가지는 툴좌표로 표현될 경우, 즉 y방향의 성분이 툴좌표에 포함되어 있지 않을 때, 툴 자유단의 롤회전각(Rz_roll)은 베이스로부터 툴까지의 좌표(y, x)를 이용하여 생성될 수 있다. 이런 롤회전각(Rz_roll)은 하기의 [수학식 3]에 의해 연산되어 생성될 수 있다.For example, when the shape of the tool is expressed in tool coordinates having only components in the x and z directions, that is, when components in the y direction are not included in the tool coordinates, the roll rotation angle Rz_roll at the free end of the tool is measured from the base to the tool. It can be generated using the coordinates (y, x) up to. The roll rotation angle Rz_roll may be calculated and generated by Equation 3 below.

Figure 112010053245958-pat00038
Figure 112010053245958-pat00038

상기 [수학식 3]에서, Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표를 의미할 수 있다.In Equation 3, Rz_roll may mean a roll rotation angle of the tool free end, and y and x may refer to coordinates from the base to the tool.

만일, 툴의 형태가 x, y 및 z방향의 성분을 가지는 툴좌표로 형성되어 있을 경우, 롤회전각(Rz_roll)은 하기의 [수학식 4]에 의해 연산되어 생성될 수 있다.If the shape of the tool is formed of tool coordinates having components in the x, y, and z directions, the roll rotation angle Rz_roll may be calculated and generated by Equation 4 below.

Figure 112010053245958-pat00039
Figure 112010053245958-pat00039

상기 [수학식 4]에서, Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표,

Figure 112010053245958-pat00040
는 사용자 입력의 툴좌표의 y성분 좌표를 의미할 수 있다. 또한, 상기 [수학식 4]에서
Figure 112010053245958-pat00041
가 양수일 경우, 사인값(SGN)은 -1이고,
Figure 112010053245958-pat00042
가 음수일 경우 사인값(SGN)은 1일 수 있다.In Equation 4, Rz_roll is the roll rotation angle of the tool free end, y, x is the coordinate from the base to the tool,
Figure 112010053245958-pat00040
May refer to the y component coordinate of the tool coordinate of the user input. In addition, in [Equation 4]
Figure 112010053245958-pat00041
If is positive, the sine value (SGN) is -1,
Figure 112010053245958-pat00042
If is negative, the sine value SGN may be one.

마지막으로, 툴 자유단의 요우회전각은 로봇(200)의 기구 구조상 항상 0이므로, 마스킹(masking) 방식에 의해 항상 0의 값으로 생성될 수 있다.Lastly, since the yaw rotation angle of the tool free end is always 0 due to the mechanical structure of the robot 200, the yaw rotation angle of the tool free end may be always generated with a value of 0 by a masking method.

도 2를 참조하면, 상기와 같이 미정 회전각 정보의 생성단계(S130)가 완료될 경우, 4자유도 로봇에 접속된 6자유도 제어기를 갖는 본 실시예의 로봇 제어장치는 제어장치 내에 기 마련되어 있는 주지의 6자유도의 툴좌표계, 6자유도 회전각 생성알고리즘, 궤적생성 알고리즘의 활용하여 완전한 동차변형행렬의 등식과 연산을 수행할 수 있게 된다.Referring to FIG. 2, when the generation of the undetermined rotation angle information (S130) is completed as described above, the robot controller of the present embodiment having the six degree of freedom controller connected to the four degree of freedom robot is provided in the controller. By using the well-known six degrees of freedom tool coordinate system, the six degrees of freedom rotation angle generation algorithm, and the trajectory generation algorithm, it is possible to perform the equation and operation of the complete homogeneous deformation matrix.

이에 따라, 로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계(S140)를 수행할 수 있다.Accordingly, the track generation follower of the robot controller may perform the step S140 of generating the target posture angle using the generated rotation angle information.

여기서, 생성된 회전각 정보를 이용한다는 것은 사용자 입력값인 4개(예: 3개의 툴위치 좌표 및 1개의 툴 자유단의 피치회전각)와 앞서 생성한 2개의 툴자세 좌표(예: 툴 자유단의 롤회전각 및 요우회전각)이 베이스(201)로부터 툴(260)까지의 제1 동차변형행렬(homogeneous transformation matrix)에 완전하게 포함될 수 있음으로, 로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 6자유도 방식과 동일하게 목표 자세각을 완전하게 생성할 수 있음을 의미한다.Here, using the generated rotation angle information means four user input values (e.g., three tool position coordinates and one pitch rotation angle of one tool free end) and two tool position coordinates (e.g., tool freedom) generated earlier. The roll rotation angle and yaw rotation angle of the stage can be completely included in the first homogeneous transformation matrix from the base 201 to the tool 260, so that the locus generation tracking part of the robot controller is 6 degrees of freedom. It means that the target attitude angle can be completely generated in the same manner as the diagram method.

이후, 로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 목표 자세각 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계(S150)를 수행할 수 있다.Thereafter, the trajectory generation follower of the robot controller may perform step S150 of replacing the roll value among the target posture angle components with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end.

즉, 로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 오일러 zyx의 회전 행렬로 알려진 바 있는 하기의 [수학식5]를 이용하여 목표 자세각을 생성할 수 있다.That is, the trajectory generation follower of the robot controller may generate a target attitude angle by using Equation 5 below, which is known as a rotation matrix of Euler zyx.

Figure 112010053245958-pat00043
Figure 112010053245958-pat00043

상기 [수학식 5]에서,

Figure 112010053245958-pat00044
는 목표 자세각 성분 중 롤값을 의미하고,
Figure 112010053245958-pat00045
는 목표 자세각 성분 중 피치값을 의미하고,
Figure 112010053245958-pat00046
는 목표 자세각 성분 중 요우값을 의미할 수 있다.In [Equation 5],
Figure 112010053245958-pat00044
Means the roll value among the target attitude angle components,
Figure 112010053245958-pat00045
Is the pitch value among the target attitude angle components,
Figure 112010053245958-pat00046
May mean a yaw value among the target attitude angle components.

이들 목표 자세각 성분인

Figure 112010053245958-pat00047
,
Figure 112010053245958-pat00048
,
Figure 112010053245958-pat00049
는 상기 [수학식 5]의 회전 행렬로부터 삼각함수를 이용한 하기의 [수학식 6]에 의해 구할 수 있다.These target attitude angle components
Figure 112010053245958-pat00047
,
Figure 112010053245958-pat00048
,
Figure 112010053245958-pat00049
Can be obtained by Equation 6 below using a trigonometric function from the rotation matrix of Equation 5.

Figure 112010053245958-pat00050
Figure 112010053245958-pat00050

상기 [수학식 6]에서

Figure 112010053245958-pat00051
,
Figure 112010053245958-pat00052
,
Figure 112010053245958-pat00053
는 목표 자세각 성분 중 롤값, 피치값과, 요우값을 의미할 수 있고,
Figure 112010053245958-pat00054
가 먼저 연산된 후 나머지
Figure 112010053245958-pat00055
Figure 112010053245958-pat00056
가 연산될 수 있다.In Equation 6 above
Figure 112010053245958-pat00051
,
Figure 112010053245958-pat00052
,
Figure 112010053245958-pat00053
May mean a roll value, a pitch value, and a yaw value among the target attitude angle components.
Figure 112010053245958-pat00054
Is computed first and then the rest
Figure 112010053245958-pat00055
Wow
Figure 112010053245958-pat00056
Can be calculated.

그런데, 이렇게 연산되어 나오는 피치값은 이중해를 피하기 위해서 -90도에서 90도로 제한되어 있다.However, the pitch value thus calculated is limited to -90 degrees to 90 degrees to avoid double solution.

그러나, 도장작업에서와 같이 도장면 등의 기준면과 엔드이펙터가 이루는 각을 90도 이상으로 해야 할 경우가 있다.However, as in the painting work, there are cases where the angle between the reference surface, such as the painting surface, and the end effector should be 90 degrees or more.

이에 상기식에서 계산되는 피치값

Figure 112010053245958-pat00057
를 4자유도 로봇의 목표 자세각으로 그대로 사용할 경우, 사용자가 원하는 자세로 로봇을 제어 또는 구동할 수가 없다.Pitch value calculated in the above formula
Figure 112010053245958-pat00057
If is used as the target attitude angle of the four degree of freedom robot, the user can not control or drive the robot in the desired posture.

따라서, 기존의 궤적생성 방식을 그대로 사용하면서, 90이상으로 목표 회전각을 발생시킬 수 있는 방법이 본 실시예에서 요구된다.Therefore, a method capable of generating a target rotation angle of 90 or more while using the existing trajectory generation method is required in this embodiment.

상기 [수학식 6]에서 얻을 수 있는 롤값(

Figure 112010053245958-pat00058
)은 그 범위가 -180도에서 180도이다.The roll value obtained from Equation 6 above (
Figure 112010053245958-pat00058
) Ranges from -180 to 180 degrees.

여기서, 롤값(

Figure 112010053245958-pat00059
)은 로봇 제어장치의 6자유도 제어기에서 6자유도 회전각 생성알고리즘에 의해 발생되는 수치값에 불가하고, 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있는 값에 해당한다.Where roll value (
Figure 112010053245958-pat00059
) Is not a numerical value generated by the six degrees of freedom rotation angle generation algorithm in the six degrees of freedom controller of the robot controller, and corresponds to a value that can be selected and used as needed.

로봇 제어장치의 궤적 생성 추종부는 궤적생성 도중 6자유도 회전각 생성알고리즘에 의해 발생되는 6개의 위치 및 목표 자세각 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하여 로봇 제어에 사용함에 따라 로봇 작동 범위의 한계를 극복하면서 현재 자세각에서 목표 자세각까지 롤값을 로봇이 추종하도록 제어할 수 있다.The trajectory generation follower of the robot controller is used to control the robot by replacing the roll value among the six positional and target attitude angle components generated by the six degrees of freedom rotation angle generation algorithm during the trajectory generation with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end. As a result, it is possible to control the robot to follow the roll value from the current posture angle to the target posture angle while overcoming the limitation of the robot operating range.

이런 경우, 4자유도 로봇에서 6자유도 제어방식과 동일하게 툴 자유단의 툴위치 좌표 및 툴자세 좌표를 기 알고 있는 툴좌표계에 바로 곱해서 엔드이펙터의 좌표를 완전하고 정확하게 계산함으로써, 4자유도 로봇을 로봇 제어장치의 6자유도 제어기로 제어할 수 있게 된다.In this case, the 4 degree of freedom can be calculated completely and accurately by multiplying the tool position coordinates and tool posture coordinates of the free end of the tool with the known tool coordinate system in the same way as the 6 degree of freedom control method. The robot can be controlled by the six degree of freedom controller of the robot controller.

이후, 로봇 제어장치의 출력부는 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 결과값 출력단계(S160)를 진행할 수 있다.Thereafter, the output unit of the robot control apparatus may proceed to a result value output step S160 of outputting a result value according to the robot control.

결과값 출력단계(S160)에서는 출력부가 사용자 명령 정보, 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보, 툴 탑재용 좌표 정보, 조인트값 정보, 오류 정보 등을 LCD창 또는 출력포트 등을 통해 디스플레이하거나 출력함에 따라, 사용자로 하여금 로봇 작동 상황을 실시간으로 파악할 수 있게 해줄 수 있다.In the result value output step (S160), the output unit displays user command information, input value information for kinematic analysis of the robotic mechanism, coordinates for mounting the tool, joint value information, error information, etc. through an LCD window or an output port, or the like. According to the output, it is possible to allow the user to grasp the robot operation status in real time.

이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Such a technical configuration of the present invention will be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is represented by the following claims rather than the foregoing description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

100 : 로봇 제어장치 110 : 6자유도 제어기
20 : 입력부 130 : 로봇기구 해석부
140 : 궤적 생성 추종부 150 : 출력부
200 : 로봇 201 : 베이스
210, 220, 230, 240 : 조인트 250 : 엔드이펙터
260 : 툴
100: robot controller 110: 6 degree of freedom controller
20: input unit 130: robot mechanism analysis unit
140: path generation following unit 150: output unit
200: robot 201: base
210, 220, 230, 240: Joint 250: End effector
260 tool

Claims (9)

4자유도 로봇에 연결된 6자유도 제어기를 갖는 로봇 제어방법에 있어서,
상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계와,
상기 로봇의 자유단에 결합되는 툴에 대한 툴위치 좌표와 툴 자유단의 피치회전각을 입력 받는 단계와,
상기 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 베이스로부터 상기 툴위치 좌표를 이용하여 생성하는 미정(未定) 회전각 정보의 생성 단계와,
상기 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계와,
상기 목표 자세각의 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계와,
상기 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 단계를 포함하고,
상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계에서는,
하기의 식(2)을 이용하여 출력값인 조인트값을 산출하는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법.
(수학식 2)
Figure 112012058499013-pat00091

식(2)에서
Figure 112012058499013-pat00092
는 제0 조인트의 조인트값, x,y,z는 프레임위치 좌표,
Figure 112012058499013-pat00093
는 산술용 회전각 인자,
Figure 112012058499013-pat00094
는 프레임 자유단의 피치회전각,
Figure 112012058499013-pat00095
는 프레임 수직거리,
Figure 112012058499013-pat00096
는 프레임 수평거리,
Figure 112012058499013-pat00097
는 제4 프레임 길이,
Figure 112012058499013-pat00098
는 제1 조인트의 조인트값,
Figure 112012058499013-pat00099
는 제2 조인트의 조인트값,
Figure 112012058499013-pat00100
는 제3 조인트의 조인트값임.
In the robot control method having a six degree of freedom controller connected to a four degree of freedom robot,
Kinematically analyzing the robot mechanism of the robot;
Receiving a tool position coordinate and a pitch rotation angle of a tool free end for a tool coupled to the free end of the robot;
Generating undefined rotation angle information for generating the roll rotation angle and yaw rotation angle of the tool free end from the base using the tool position coordinates;
Generating a target attitude angle using the generated rotation angle information;
Replacing a roll value among components of the target attitude angle with a target rotation angle for pitch rotation angle of a tool free end;
Outputting a result value according to the robot control;
In the kinematic analysis of the robot mechanism of the robot,
A joint value as an output value is calculated by using Equation (2) below.
4 DOF robot control method using 6 DOF controller.
(2)
Figure 112012058499013-pat00091

In equation (2)
Figure 112012058499013-pat00092
Is joint value of joint 0, x, y, z is frame position coordinate,
Figure 112012058499013-pat00093
Is the arithmetic rotation angle factor,
Figure 112012058499013-pat00094
Is the pitch rotation angle at the free end of the frame,
Figure 112012058499013-pat00095
Frame vertical distance,
Figure 112012058499013-pat00096
Frame horizontal distance,
Figure 112012058499013-pat00097
Is the fourth frame length,
Figure 112012058499013-pat00098
Is the joint value of the first joint,
Figure 112012058499013-pat00099
Is the joint value of the second joint,
Figure 112012058499013-pat00100
Is the joint value of the third joint.
삭제delete 4자유도 로봇에 연결된 6자유도 제어기를 갖는 로봇 제어방법에 있어서,
상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계와,
상기 로봇의 자유단에 결합되는 툴에 대한 툴위치 좌표와 툴 자유단의 피치회전각을 입력 받는 단계와,
상기 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 베이스로부터 상기 툴위치 좌표를 이용하여 생성하는 미정(未定) 회전각 정보의 생성 단계와,
상기 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계와,
상기 목표 자세각의 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계와,
상기 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 단계를 포함하고,
상기 미정 회전각 정보의 생성단계에서 상기 툴 자유단의 롤회전각은,
툴의 형태가 x와 z방향의 성분만을 가지는 툴좌표로 표현될 때, 하기의 식(3)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법.
(수학식 3)
Figure 112012058499013-pat00101

식(3)에서 Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표임.
In the robot control method having a six degree of freedom controller connected to a four degree of freedom robot,
Kinematically analyzing the robot mechanism of the robot;
Receiving a tool position coordinate and a pitch rotation angle of a tool free end for a tool coupled to the free end of the robot;
Generating undefined rotation angle information for generating the roll rotation angle and yaw rotation angle of the tool free end from the base using the tool position coordinates;
Generating a target attitude angle using the generated rotation angle information;
Replacing a roll value among components of the target attitude angle with a target rotation angle for pitch rotation angle of a tool free end;
Outputting a result value according to the robot control;
Roll generation angle of the free end of the tool in the step of generating the tentative rotation angle information,
When the shape of the tool is expressed in tool coordinates having only components in the x and z directions, it is calculated using the following equation (3).
4 DOF robot control method using 6 DOF controller.
(3)
Figure 112012058499013-pat00101

In equation (3), Rz_roll is the roll rotation angle at the free end of the tool, and y and x are the coordinates from the base to the tool.
4자유도 로봇에 연결된 6자유도 제어기를 갖는 로봇 제어방법에 있어서,
상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 단계와,
상기 로봇의 자유단에 결합되는 툴에 대한 툴위치 좌표와 툴 자유단의 피치회전각을 입력 받는 단계와,
상기 툴 자유단의 롤회전각과 요우회전각을 베이스로부터 상기 툴위치 좌표를 이용하여 생성하는 미정(未定) 회전각 정보의 생성 단계와,
상기 생성된 회전각 정보를 이용하여 목표 자세각을 생성하는 단계와,
상기 목표 자세각의 성분 중 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체하는 단계와,
상기 로봇 제어에 따른 결과값을 출력하는 단계를 포함하고,
상기 미정 회전각 정보의 생성단계에서 상기 툴 자유단의 롤회전각은,
툴의 형태가 x, y, z방향의 성분을 가지는 툴좌표로 표현될 때, 하기의 식(4)을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어방법.
(수학식 4)
Figure 112012058499013-pat00102

식(4)에서 Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표,
Figure 112012058499013-pat00103
는 사용자 입력의 툴좌표의 y성분 좌표임.
In the robot control method having a six degree of freedom controller connected to a four degree of freedom robot,
Kinematically analyzing the robot mechanism of the robot;
Receiving a tool position coordinate and a pitch rotation angle of a tool free end for a tool coupled to the free end of the robot;
Generating undefined rotation angle information for generating the roll rotation angle and yaw rotation angle of the tool free end from the base using the tool position coordinates;
Generating a target attitude angle using the generated rotation angle information;
Replacing a roll value among components of the target attitude angle with a target rotation angle for pitch rotation angle of a tool free end;
Outputting a result value according to the robot control;
Roll generation angle of the free end of the tool in the step of generating the tentative rotation angle information,
When the shape of the tool is expressed in tool coordinates having components in the x, y, and z directions, it is calculated using Equation (4) below.
4 DOF robot control method using 6 DOF controller.
(4)
Figure 112012058499013-pat00102

In equation (4), Rz_roll is the roll rotation angle of the free end of the tool, y, x is the coordinate from the base to the tool,
Figure 112012058499013-pat00103
Is the y component coordinate of the tool coordinate of the user input.
4자유도 로봇을 제어하는 로봇 제어장치가,
상기 로봇에 연결되는 6자유도 제어기와,
상기 6자유도 제어기에 연결되어 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 로봇기구 해석부와,
상기 로봇의 미정(未定) 회전각 정보의 생성 후 로봇의 궤적 생성에 따라 발생되는 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체함에 따라, 상기 로봇으로 하여금 상기 대체된 롤값을 추종하게 제어하는 궤적 생성 추종부를 포함하고,
상기 로봇기구 해석부는,
상기 로봇에 대한 로봇기구의 기구학적 해석을 위한 입력값 정보를 정의하고, 하기의 식(5)을 이용하여 출력값인 조인트값을 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치.
(수학식 5)
Figure 112012058499013-pat00104

식(5)에서
Figure 112012058499013-pat00105
는 제0 조인트의 조인트값, x,y,z는 프레임위치 좌표,
Figure 112012058499013-pat00106
는 산술용 회전각 인자,
Figure 112012058499013-pat00107
는 프레임 자유단의 피치회전각,
Figure 112012058499013-pat00108
는 프레임 수직거리,
Figure 112012058499013-pat00109
는 프레임 수평거리,
Figure 112012058499013-pat00110
는 제4 프레임 길이,
Figure 112012058499013-pat00111
는 제1 조인트의 조인트값,
Figure 112012058499013-pat00112
는 제2 조인트의 조인트값,
Figure 112012058499013-pat00113
는 제3 조인트의 조인트값임.
The robot controller which controls 4 degree of freedom robot,
A six degree of freedom controller connected to the robot,
A robot mechanism analyzing unit connected to the six degrees of freedom controller to mechanically analyze the robot mechanism of the robot;
Controlling the robot to follow the replaced roll value by replacing the roll value generated according to the robot's trajectory generation after generating the predetermined rotation angle information of the robot with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end. Including a trajectory generating follower to
The robot mechanism analysis unit,
And defining input value information for kinematic analysis of the robot mechanism for the robot, and deriving a joint value as an output value by using Equation (5) below.
4 degree of freedom robot control device using 6 degree of freedom controller.
(5)
Figure 112012058499013-pat00104

In equation (5)
Figure 112012058499013-pat00105
Is joint value of joint 0, x, y, z is frame position coordinate,
Figure 112012058499013-pat00106
Is the arithmetic rotation angle factor,
Figure 112012058499013-pat00107
Is the pitch rotation angle at the free end of the frame,
Figure 112012058499013-pat00108
Frame vertical distance,
Figure 112012058499013-pat00109
Frame horizontal distance,
Figure 112012058499013-pat00110
Is the fourth frame length,
Figure 112012058499013-pat00111
Is the joint value of the first joint,
Figure 112012058499013-pat00112
Is the joint value of the second joint,
Figure 112012058499013-pat00113
Is the joint value of the third joint.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 기구학적 해석을 위한 입력값 정보는,
상기 로봇으로부터 툴을 분리한 상태에서, 상기 로봇의 조인트 회전 후 제4 프레임의 자유단에 대한 베이스 좌표계 기준의 3개의 프레임위치 좌표와,
상기 툴 또는 엔드이펙터가 도장면에 대해 이루는 1 개의 프레임자세 좌표와,
상기 베이스 좌표계의 Z방향과 일치하는 프레임 수직거리와,
상기 베이스 좌표계의 X방향과 일치하는 프레임 수평거리와,
상기 로봇에 마련된 제4 프레임의 길이를 포함하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치.
The method of claim 5,
Input value information for the kinematic analysis,
Three frame position coordinates of the base coordinate system reference to the free end of the fourth frame after the joint rotation of the robot in the state of separating the tool from the robot,
One frame posture coordinated by the tool or end effector with respect to the painted surface,
A frame vertical distance coinciding with the Z direction of the base coordinate system;
A frame horizontal distance coinciding with the X direction of the base coordinate system;
The length of the fourth frame provided in the robot
4 degree of freedom robot control device using 6 degree of freedom controller.
4자유도 로봇을 제어하는 로봇 제어장치가,
상기 로봇에 연결되는 6자유도 제어기와,
상기 6자유도 제어기에 연결되어 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 로봇기구 해석부와,
상기 로봇의 미정(未定) 회전각 정보의 생성 후 로봇의 궤적 생성에 따라 발생되는 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체함에 따라, 상기 로봇으로 하여금 상기 대체된 롤값을 추종하게 제어하는 궤적 생성 추종부를 포함하고,
상기 궤적 생성 추출부는,
툴의 형태가 x와 z방향의 성분만을 가지는 툴좌표로 표현될 때, 하기의 식(6)을 이용하여 상기 툴 자유단의 롤회전각을 산출하는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치.
(수학식 6)
Figure 112012058499013-pat00114

식(6)에서 Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표임.
The robot controller which controls 4 degree of freedom robot,
A six degree of freedom controller connected to the robot,
A robot mechanism analyzing unit connected to the six degrees of freedom controller to mechanically analyze the robot mechanism of the robot;
Controlling the robot to follow the replaced roll value by replacing the roll value generated according to the robot's trajectory generation after generating the predetermined rotation angle information of the robot with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end. Including a trajectory generating follower to
The trajectory generation extraction unit,
When the shape of the tool is expressed as a tool coordinate having only components in the x and z directions, the roll rotation angle of the free end of the tool is calculated using Equation (6) below.
4 degree of freedom robot control device using 6 degree of freedom controller.
(6)
Figure 112012058499013-pat00114

In equation (6), Rz_roll is the roll rotation angle of the free end of the tool, y, x is the coordinate from the base to the tool.
4자유도 로봇을 제어하는 로봇 제어장치가,
상기 로봇에 연결되는 6자유도 제어기와,
상기 6자유도 제어기에 연결되어 상기 로봇의 로봇기구를 기구학적으로 해석하는 로봇기구 해석부와,
상기 로봇의 미정(未定) 회전각 정보의 생성 후 로봇의 궤적 생성에 따라 발생되는 롤값을 툴 자유단의 피치회전각용 목표 회전각으로 대체함에 따라, 상기 로봇으로 하여금 상기 대체된 롤값을 추종하게 제어하는 궤적 생성 추종부를 포함하고,
상기 궤적 생성 추출부는
툴의 형태가 x, y, z방향의 성분을 가지는 툴좌표로 표현될 때, 하기의 식(7)을 이용하여 상기 툴 자유단의 롤회전각을 산출하는 것을 특징으로 하는
6자유도 제어기를 이용한 4자유도 로봇 제어장치.
(수학식 7)
Figure 112012058499013-pat00115

식(7)에서 Rz_roll은 툴 자유단의 롤회전각, y, x는 베이스로부터 툴까지의 좌표,
Figure 112012058499013-pat00116
는 사용자 입력의 툴좌표의 y성분 좌표임.
The robot controller which controls 4 degree of freedom robot,
A six degree of freedom controller connected to the robot,
A robot mechanism analyzing unit connected to the six degrees of freedom controller to mechanically analyze the robot mechanism of the robot;
Controlling the robot to follow the replaced roll value by replacing the roll value generated according to the robot's trajectory generation after generating the predetermined rotation angle information of the robot with the target rotation angle for the pitch rotation angle of the tool free end. Including a trajectory generating follower to
The trajectory generation extracting unit
When the shape of the tool is expressed as a tool coordinate having components in the x, y, and z directions, the roll rotation angle of the free end of the tool is calculated using Equation (7) below.
4 degree of freedom robot control device using 6 degree of freedom controller.
(Equation 7)
Figure 112012058499013-pat00115

In equation (7), Rz_roll is the roll rotation angle of the free end of the tool, y, x is the coordinate from the base to the tool,
Figure 112012058499013-pat00116
Is the y component coordinate of the tool coordinate of the user input.
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