KR101228155B1 - Devide and method for measuring the curvature - Google Patents

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KR101228155B1 KR1020110039118A KR20110039118A KR101228155B1 KR 101228155 B1 KR101228155 B1 KR 101228155B1 KR 1020110039118 A KR1020110039118 A KR 1020110039118A KR 20110039118 A KR20110039118 A KR 20110039118A KR 101228155 B1 KR101228155 B1 KR 101228155B1
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구자춘
문형필
최병준
김민정
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 곡률 측정 장치에 있어서, 본 발명에 따른 곡률 측정 장치는 측정부의 끝단(fingertip, 이하 핑거팁)이 미지물체와 접촉하여 발생된 힘과 토크를 측정하는 측정부, 상기 측정부의 측정값과 곡률 계산을 위해 기설정된 상기 핑거팁의 회전각과 반경을 저장하는 저장부, 상기 힘과 토크를 이용하여 상기 핑거팁의 위치정보를 연산하고, 곡률 방정식을 통해 상기 미지물체의 곡률을 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 곡률 측정의 오차를 감소하고, 비용을 절감하는 곡률 측정 장치가 제공된다.The present invention relates to a curvature measuring device, wherein a curvature measuring device according to the present invention includes a measuring unit measuring a force and torque generated by contacting an unknown object with a fingertip (hereinafter, referred to as a fingertip), and a measured value of the measuring unit. A storage unit for storing a predetermined rotation angle and radius of the fingertip for calculating a curvature, a calculation unit for calculating position information of the fingertip using the force and torque, and calculating a curvature of the unknown object through a curvature equation It is characterized by including. Thereby, the curvature measuring apparatus which reduces the error of curvature measurement and reduces cost is provided.

Description

곡률 측정 장치 및 측정 방법 {Devide and method for measuring the curvature}Curvature measuring device and measuring method {Devide and method for measuring the curvature}

본 발명은 곡률 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미지물체와 접촉하여 발생하는 힘과 토크를 측정하여 물체의 곡률을 계산하는 곡률 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a curvature measuring device and method, and more particularly to a curvature measuring device and method for calculating the curvature of an object by measuring the force and torque generated in contact with the unknown object.

사람은 어떠한 물체를 인식하기 위해 시각에 많은 의존을 하지만, 시각정보만으로 물체의 질감이나 국부적인 형상에 대한 정보를 파악하기는 불충분하여 이를 보충하기 위해 촉각정보를 활용한다. 미지의 물체는 전체적인 형상을 한 번에 표현하기 어렵기 때문에 국부적인 형상을 활용해야 하며, 이는 면과 모서리들의 조합이기 때문에 곡률을 파악하는 것이 가장 중요하다.Man relies heavily on vision to recognize an object, but it is insufficient to grasp information on the texture or local shape of an object with visual information alone, and uses tactile information to supplement it. Because unknown objects are difficult to express at one time, the local shape should be used, and since it is a combination of faces and edges, it is most important to know the curvature.

그리고, 로봇은 물체의 조작이나 파지를 수행하기 위해서 물체의 정보를 파악해야하며, 이를 위해 미지물체의 곡률을 파악한다. 산업용 로봇 혹은 지능형 로봇 시스템에서 물체를 인식하는 대부분의 작업은 비전 카메라와 같은 시각정보 인식장치를 활용하였으나, 이러한 비전시스템은 높은 가격과 영상 처리를 위한 많은 연산자원이 필요하다는 단점이 있다.The robot must grasp the information of the object in order to perform the manipulation or grasp of the object, and for this purpose, the robot grasps the curvature of the unknown object. Most of the tasks for object recognition in industrial robots or intelligent robotic systems utilize visual information recognition devices such as vision cameras. However, these vision systems have a high cost and a large number of operator resources for image processing.

따라서, 매니퓰레이터 혹은 로봇손으로 구성된 시스템의 경우, 미지물체의 곡률을 탐사하는 다양한 방법과 계산법이 제안되었다. 대부분의 연구에서 핑거팁(fingertip)으로 몇 개의 점을 접촉하거나 롤링 모션(rolling motion)을 사용하여 접촉한 정보를 통해 곡률 계산법에 적용하여 곡률을 측정하였다.Therefore, in the case of a system composed of a manipulator or a robot hand, various methods and calculation methods for exploring the curvature of an unknown object have been proposed. In most studies, curvature was measured by applying a few points with a fingertip or by using a rolling motion and applying information to the curvature calculation method.

그러나, 기존의 실험들은 작은 움직임과 속도센서를 이용하여 곡률을 탐사하였으나, 로봇에 일반적으로 사용되는 6축 힘/토크(Force/Torque sensor)를 측정하는 분해능이 높지 않은 센서(coarse resolution sensor)에서는 접촉점의 변화와 노이즈가 비슷한 범위를 갖기 때문에 상당한 오차를 보이고 추가적인 속도센서가 필요하다.
However, existing experiments have used small motion and speed sensors to detect curvature, but for coarse resolution sensors that measure the six-axis force / torque sensor commonly used in robots. Since the change of contact point and the noise have similar range, it shows considerable error and additional speed sensor is needed.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하고자 비록 분해능이 높지 않은 센서를 사용하더라도 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 둘 다 활용하여 오차율을 감소시키고, 고분해능 센서(high resolution sensor)와 추가적인 속도 센서를 사용하지 않음으로써 비용을 절감할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.In order to solve this problem, the present invention reduces the error rate by using both a rolling motion and a sliding motion, even though a sensor having a low resolution is used, and a high resolution sensor and an additional speed. We would like to propose a technology that can reduce costs by not using a sensor.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 둘 다 활용하여 오차율을 감소시키는 기술을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a technique for reducing an error rate by utilizing both a rolling motion and a sliding motion.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고분해능 센서(high resolution sensor)와 추가적인 속도 센서를 사용하지 않음으로써 비용절감 효과를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a cost-saving effect by not using a high resolution sensor and an additional speed sensor.

또한, 본 발명의 다른 목적은 분해능이 높지 않은 센서가 장착된 로봇손에 적용하여 물체의 형상을 추정하고 전체 관절을 제어함으로써 안정적인 파지 기술을 제공함에 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide a stable gripping technology by estimating the shape of an object and controlling the entire joint by applying to a robot hand equipped with a sensor that does not have high resolution.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 곡률 측정 장치는 측정부의 끝단(fingertip, 이하 핑거팁)이 미지물체와 접촉하여 발생한 힘

Figure 112011031090469-pat00001
과 토크를 측정하는 측정부와, 상기 측정부의 측정값과, 곡률 계산을 위해 기설정된 상기 핑거팁의 회전각과 반경을 저장하는 저장부 및, 상기 힘과 토크를 이용해 상기 핑거팁과 상기 미지물체 간의 접촉점에 대한 3차원 상의 위치정보
Figure 112011031090469-pat00003
를 연산하며, 상기 위치정보를 이용해 상기 접촉점의 총 변화각과 이동거리를 연산하고, 곡률 방정식을 통해 상기 미지물체의 곡률을 연산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징 한다.The curvature measuring device of the present invention for achieving the above object is a force generated by the contact (fingertip, finger tip) of the measuring portion in contact with the unknown object
Figure 112011031090469-pat00001
And torque A measuring unit for measuring a; and a storage unit for storing a rotation angle and a radius of the fingertip preset for calculating a curvature, and a contact point between the fingertip and the unknown object using the force and torque. 3D location information about
Figure 112011031090469-pat00003
And a calculation unit for calculating a total change angle and a moving distance of the contact point using the position information, and calculating a curvature of the unknown object through a curvature equation.

또한, 본 발명의 상기 측정부는 상기 핑거팁이 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 동시에 수행하여 상기 미지물체와 접촉하는 것을 특징으로 하며, 상기 연산부는 상기 위치정보

Figure 112011031090469-pat00004
를 구면좌표로 좌표 변환하여, 상기 점촉점의 이동에 따른 상기 미지물체 표면상의 상기 변화각을 구하는 것을 특징 한다.In addition, the measuring unit of the present invention is characterized in that the fingertip performs a rolling motion and a sliding motion at the same time to contact the unknown object, the operation unit is the position information
Figure 112011031090469-pat00004
It is characterized by obtaining the change angle on the surface of the unknown object according to the movement of the point of contact by converting the coordinates into spherical coordinates.

또한, 본 발명의 상기 곡률 방정식은

Figure 112011031090469-pat00005
인 것을 특징으로 하며, 여기서,
Figure 112011031090469-pat00006
는 상기 미지물체의 곡률,
Figure 112011031090469-pat00007
는 상기 접촉점의 총 변화각,
Figure 112011031090469-pat00008
는 상기 핑거팁의 총 회전각,
Figure 112011031090469-pat00009
는 상기 접촉점의 총 이동 거리,
Figure 112011031090469-pat00010
은 핑거팁의 반경이다.In addition, the curvature equation of the present invention is
Figure 112011031090469-pat00005
Characterized in that, wherein
Figure 112011031090469-pat00006
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112011031090469-pat00007
Is the total change angle of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00008
Is the total rotation angle of the fingertip,
Figure 112011031090469-pat00009
Is the total moving distance of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00010
Is the radius of the fingertip.

그리고, 본 발명의 로봇손은 미지물체를 파지하기 위해 곡률을 측정하는 상기 곡률 측정 장치를 포함한다.
And, the robot hand of the present invention includes the curvature measuring device for measuring the curvature to hold the unknown object.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 곡률 측정 방법은 측정부의 끝단(fingertip, 이하 핑거팁)이 미지물체와 접촉하는 접촉 단계, 상기 미지물체와 접촉하여 발생된 힘

Figure 112011031090469-pat00011
과 토크
Figure 112011031090469-pat00012
를 측정하는 힘/토크 측정 단계 및,상기 힘과 토크의 측정값을 이용하여 상기 핑거팁의 위치정보
Figure 112011031090469-pat00013
를 연산하는 위치정보 연산 단계, 상기 위치정보를 구면좌표로 좌표 변환하여 상기 미지물체 표면상 접촉점의 총 변화각을 연산하는 변화각 연산 단계, 곡률 방정식을 이용하여 상기 미지물체의 곡률을 연산하는 곡률 연산 단계;를 포함한다.Curvature measuring method of the present invention for achieving the above object is a contact step (fingertip (fingertip, hereinafter) fingertip) in contact with the unknown object, the force generated by contacting the unknown object
Figure 112011031090469-pat00011
And torque
Figure 112011031090469-pat00012
Force / torque measuring step of measuring the position, Position information of the fingertip using the measured value of the force and torque
Figure 112011031090469-pat00013
A position information calculation step of calculating a value, a change angle calculation step of calculating a total change angle of a contact point on the surface of the unknown object by transforming the position information into spherical coordinates, and a curvature of calculating a curvature of the unknown object using a curvature equation A calculation step;

그리고, 본 발명의 상기 힘/토크 측정 단계는 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 동시에 수행하여 상기 미지물체와 접촉하는 것을 특징으로 하며, 상기 곡률 방정식은

Figure 112011031090469-pat00014
인 것을 특징으로 하며, 여기서,
Figure 112011031090469-pat00015
는 상기 미지물체의 곡률,
Figure 112011031090469-pat00016
는 상기 접촉점의 총 변화각,
Figure 112011031090469-pat00017
는 상기 핑거팁의 총 회전각,
Figure 112011031090469-pat00018
는 상기 접촉점의 총 이동 거리,
Figure 112011031090469-pat00019
은 핑거팁의 반경이 된다.The force / torque measuring step of the present invention is characterized by contact with the unknown object by simultaneously performing a rolling motion and a sliding motion, and the curvature equation is
Figure 112011031090469-pat00014
Characterized in that, wherein
Figure 112011031090469-pat00015
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112011031090469-pat00016
Is the total change angle of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00017
Is the total rotation angle of the fingertip,
Figure 112011031090469-pat00018
Is the total moving distance of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00019
Is the radius of the fingertip.

그리고, 본 발명의 로봇손은 미지물체를 파지하기 위해 곡률을 측정하는 상기 곡률 측정 방법에 의해 동작되는 것을 특징으로 한다.
And, the robot hand of the present invention is characterized in that it is operated by the curvature measuring method for measuring the curvature to hold the unknown object.

본 발명에 따르면,따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 둘 다 활용하여 오차율을 감소시키는 기술이 제공된다.According to the present invention, therefore, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and a technique for reducing an error rate by utilizing both a rolling motion and a sliding motion is provided.

또한, 본 발명은 고분해능 센서(high resolution sensor)와 추가적인 속도 센서를 사용하지 않음으로써 비용절감 효과가 제공된다.In addition, the present invention provides cost savings by not using a high resolution sensor and an additional speed sensor.

또한, 본 발명은 분해능이 높지 않은 센서가 장착된 로봇손에 본 발명의 곡률 측정 장치와 방법을 적용하여 몇 번의 탐색으로 국부적인 물체의 표면 형상을 추정하고, 이 정보를 바탕으로 전체 관절을 제어함으로써 안정적인 파지 기술을 제공한다.
In addition, the present invention applies the curvature measuring apparatus and method of the present invention to a robot hand equipped with a sensor having a low resolution, estimates the surface shape of a local object by a few searches, and controls the entire joint based on this information. This provides stable gripping technology.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 곡률 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명 곡률 측정 장치의 측정부의 움직임을 도시한 것이다.
도 3은 측정부의 롤링 모션을 도시한 것이며, 도 4는 측정부의 슬리이딩 모션을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명 곡률 측정 장치에 의한 핑거팁의 이동거리를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명 곡률 측정 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률 측정 장치를 로봇에 적용한 경우의 순서도이며, 도 8은 도 7에 따른 로봇 제어를 도시한 것이다.1 is a block diagram of a curvature measuring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the movement of the measuring unit of the curvature measuring device of the present invention.
3 illustrates a rolling motion of the measurement unit, and FIG. 4 illustrates a sliding motion of the measurement unit.
Figure 5 shows the moving distance of the fingertip by the curvature measuring device of the present invention.
6 is a flow chart of the curvature measuring method of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a case in which the curvature measuring device according to the second embodiment of the present invention is applied to a robot, and FIG. 8 illustrates robot control according to FIG. 7.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률 측정 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a curvature measuring device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 곡률 측정 장치(100)의 블록구성도이다.
1 is a block diagram of a curvature measuring device 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 곡률 측정 장치(100)는 측정부(110), 연산부(120), 저장부(130), 제어부(140)를 포함한다.
The curvature measuring apparatus 100 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a measuring unit 110, a calculating unit 120, a storage unit 130, and a control unit 140.

측정부(110)는 미지의 물체와 접촉하여 발생된 힘과 토크 값을 측정한다. 측정부(110)의 끝단(fingertip, 이하 핑거팁)이 물체의 일면에 접촉한 경우, 핑거팁은 롤링 모션(Rolling motion)과 슬라이딩 모션(Sliding motion)을 통해 움직이며, 측정부(110)에 구비된 센서를 통해 물체와 접촉시 발생한 힘

Figure 112011031090469-pat00020
과 토크
Figure 112011031090469-pat00021
를 측정한다. 여기서, 측정되는 힘과 토크는 각각 3차원의 x,y,z 성분으로 측정되어, 한번에 6개의 값이 측정된다.
The measuring unit 110 measures the force and torque values generated by contacting an unknown object. When the tip of the measuring unit 110 (fingertip) is in contact with one surface of the object, the fingertip moves through the rolling motion and the sliding motion, and the measuring unit 110 Force generated in contact with the object through the equipped sensor
Figure 112011031090469-pat00020
And torque
Figure 112011031090469-pat00021
Measure Here, the measured force and torque are respectively measured by three-dimensional x, y, z components, and six values are measured at a time.

도 2는 일실시예에 따른 본 발명 곡률 측정 장치(100)의 측정부(110)의 움직임을 도시한 것이다. 2 illustrates the movement of the measuring unit 110 of the curvature measuring apparatus 100 according to the embodiment.

측정부(110)는 측정부(110)의 핑거팁이 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(smilding motion)을 통해 미지물체의 일면과 접촉하며, 접촉시에 발생된 힘과 토크를 센서로 측정한다. 여기서, 측정부(110)는 핑거팁의 6축 힘/토크 센서로서 매니퓰레이터 혹은 로봇의 손에 구비될 수 있다.
The measuring unit 110 is the finger tip of the measuring unit 110 in contact with the one surface of the unknown object through the rolling motion and sliding motion (smilding motion), and measures the force and torque generated at the time of contact with the sensor do. Here, the measuring unit 110 may be provided in the hand of the manipulator or the robot as a six-axis force / torque sensor of the fingertip.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정부(110)의 롤링 모션을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 측정부(110)의 슬라이딩 모션을 도시한 것이다.3 shows a rolling motion of the measuring unit 110 according to an embodiment of the present invention, Figure 4 shows a sliding motion of the measuring unit 110 of the present invention.

롤링 모션에서는 반구형인 핑거팁이 미지의 물체와 접촉하여 핑거팁의 곡선면을 따라 공이 구르듯이 움직이는 동작으로, 시작점에서 끝점까지 핑거팁의 축이 회전하며 움직인다. 그리고, 슬라이딩 모션은 핑거팁이 미지의 물체와 떨어짐 없이 미는 듯이 미끄러지는 동작으로, 이때에 핑거팁의 축은 회전되지 않는다.
In rolling motion, hemispherical fingertips move in a rolling motion along the curved surface of the fingertip by contacting an unknown object, and the axis of the fingertip rotates from the start point to the end point. In addition, the sliding motion is an operation in which the fingertip slides as if the fingertip does not fall off from the unknown object. At this time, the axis of the fingertip is not rotated.

그리고, 도 5는 본 발명의 측정부(110)가 반복하여 측정한 경우 핑거팁의 움직임을 도시한 것이다. 따라서, 측정부(110)는 미지물체의 타면과 접촉하여 상기의 롤링 모션과 슬라이딩 모션을 통해 힘과 토크를 반복하여 측정한다. 즉, 도 5에서 측정부(110)는 n+1번을 반복하여 측정을 수행한 경우에 핑거팁 중심이 이동한 경로를 보여준다. 그리고, 이때 이동한 경로는 곡률 방정식에서 곡률 계산을 위한 접촉점의 총 궤도(이동거리)가 된다.
And, Figure 5 shows the movement of the finger tip when the measurement unit 110 of the present invention is repeatedly measured. Therefore, the measuring unit 110 repeatedly measures the force and torque through the rolling motion and the sliding motion in contact with the other surface of the unknown object. That is, in FIG. 5, the measuring unit 110 shows a path in which the center of the fingertip moves when the measurement is repeated n + 1 times. In this case, the moved path becomes the total trajectory (moving distance) of the contact point for the curvature calculation in the curvature equation.

연산부(120)는 상기 측정부(110)의 측정값과 기설정된 저장값 들을 바탕으로 각종 연산을 수행한다. 여기서, 수행되는 연산은 접촉점의 위치정보

Figure 112011031090469-pat00022
, 접촉점의 총 변화각 그리고, 접촉점의 총 이동거리 및, 곡률 등을 연산한다.The calculation unit 120 performs various operations based on the measured value of the measurement unit 110 and preset storage values. Here, the operation to be performed is the location information of the contact point
Figure 112011031090469-pat00022
, The total change angle of the contact point, the total travel distance of the contact point, and the curvature are calculated.

연산부(120)는 측정부(110)에서 측정한 6개의 힘

Figure 112011031090469-pat00023
과 토크
Figure 112011031090469-pat00024
값을 이용하여 접촉점의 3차윈상의 위치정보
Figure 112011031090469-pat00025
를 연산한다. 여기서, 3차원 위치정보
Figure 112011031090469-pat00026
는 측정된 힘과 토크 값을 아래의 수학식1에 적용하여 연산한다.The calculating unit 120 measures six forces measured by the measuring unit 110.
Figure 112011031090469-pat00023
And torque
Figure 112011031090469-pat00024
Position information on the 3rd win of contact point using value
Figure 112011031090469-pat00025
. 3D location information
Figure 112011031090469-pat00026
Is calculated by applying the measured force and torque values to Equation 1 below.

Figure 112011031090469-pat00027
Figure 112011031090469-pat00027

Figure 112011031090469-pat00028
,
Figure 112011031090469-pat00029
,
Figure 112011031090469-pat00030
이며,
Figure 112011031090469-pat00028
,
Figure 112011031090469-pat00029
,
Figure 112011031090469-pat00030
Is,

Figure 112011031090469-pat00031
,
Figure 112011031090469-pat00032
이다.
Figure 112011031090469-pat00031
,
Figure 112011031090469-pat00032
to be.

여기서,

Figure 112011031090469-pat00033
은 핑거팁의 반경,
Figure 112011031090469-pat00034
는 3차원상의 힘,
Figure 112011031090469-pat00035
은 3차원상의 토크,
Figure 112011031090469-pat00036
는 점촉점의 위치정보이다. 그리고, 상기 수식에서 알 수 있듯이,
Figure 112011031090469-pat00037
와
Figure 112011031090469-pat00038
는 상수이다.here,
Figure 112011031090469-pat00033
Is the radius of the fingertip,
Figure 112011031090469-pat00034
Is the three-dimensional force,
Figure 112011031090469-pat00035
Is the three-dimensional torque,
Figure 112011031090469-pat00036
Is location information of the point of contact. And, as can be seen from the above formula,
Figure 112011031090469-pat00037
Wow
Figure 112011031090469-pat00038
Is a constant.

따라서, 핑거팁의 접촉에 의해 발생된 힘

Figure 112011031090469-pat00039
과 토크
Figure 112011031090469-pat00040
값의 변화로
Figure 112011031090469-pat00041
가 변하고,
Figure 112011031090469-pat00042
값도 상기 수식에 의해 변한다. 따라서, 연산부(120)는 상기 수식에 의해 핑거팁의 이동에 따라 변하는 힘
Figure 112011031090469-pat00043
과 토크
Figure 112011031090469-pat00044
의 측정값으로부터 위치정보
Figure 112011031090469-pat00045
의 변화를 연속적으로 연산하게 된다.
Therefore, the force generated by the contact of the fingertip
Figure 112011031090469-pat00039
And torque
Figure 112011031090469-pat00040
With a change in value
Figure 112011031090469-pat00041
Is changing,
Figure 112011031090469-pat00042
The value is also changed by the above formula. Therefore, the calculation unit 120 is a force that changes according to the movement of the fingertip by the above formula.
Figure 112011031090469-pat00043
And torque
Figure 112011031090469-pat00044
Location information from
Figure 112011031090469-pat00045
The change of is calculated continuously.

연산부(120)는 점촉점의 위치정보를 이용하여 접촉점의 총 변화각과 접촉점의 총 이동거리를 연산한다. 여기서, 접촉점의 총 변화각은 핑거팁이 미지물체 표면상에 접촉하여 이동하여 발생된 점촉점의 각도 크기로, 접촉점의 위치정보

Figure 112011031090469-pat00046
를 직교좌표에서 구면좌표로 좌표 변환하여 구한다. 참고로, 접촉점의 변화각은 롤링 모션과 슬라이딩 모션 모두에 의해 발생된다.The calculation unit 120 calculates the total change angle of the contact point and the total moving distance of the contact point by using the position information of the point of contact. Here, the total change angle of the contact point is the angular size of the contact point generated by the fingertip touching and moving on the surface of the unknown object.
Figure 112011031090469-pat00046
Find the coordinate transformation from rectangular to spherical coordinates. For reference, the change angle of the contact point is generated by both the rolling motion and the sliding motion.

그리고, 접촉점의 총 이동거리는 각각의 접촉점이 이동한 궤도의 합으로, 도5에 도시된 바와 같이, 핑거팁의 중심부가

Figure 112011031090469-pat00047
에서
Figure 112011031090469-pat00048
까지 이동한 총 거리가 된다.
And, the total moving distance of the contact point is the sum of the trajectories each contact point is moved, as shown in Figure 5, the center of the fingertip
Figure 112011031090469-pat00047
in
Figure 112011031090469-pat00048
The total distance traveled to.

또한, 연산부(120)는 곡률 방정식을 이용해 미지물체의 곡률을 연산한다.In addition, the calculation unit 120 calculates the curvature of the unknown object using the curvature equation.

기존에는 몇 개의 접촉점을 접촉하거나 롤링 모션을 통해 측정하고, 아래 수학식2의 몬타나(Montata) 식을 바탕으로 곡률을 계산하였다.Conventionally, several contact points are measured by contact or rolling motion, and the curvature is calculated based on the Montana equation of Equation 2 below.

Figure 112011031090469-pat00049
Figure 112011031090469-pat00049

여기서,

Figure 112011031090469-pat00050
는 미지물체의 곡률,
Figure 112011031090469-pat00051
는 z축에 대한 미소 회전 각도,
Figure 112011031090469-pat00052
는 접촉점의 미소 변화각,
Figure 112011031090469-pat00053
는 핑거팁의 반경,
Figure 112011031090469-pat00054
은 x축에 대한 미소 병진량이다.here,
Figure 112011031090469-pat00050
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112011031090469-pat00051
Is the angle of smile rotation about the z axis,
Figure 112011031090469-pat00052
Is the small change angle of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00053
Is the radius of the fingertip,
Figure 112011031090469-pat00054
Is the amount of translation on the x-axis.

그러나, 상기 식은 롤링 모션 뿐만 아니라, 슬라이딩 모션을 동시에 수행하여 곡률을 측정하는 본원발명에는 부적합하다. 그래서, 본 발명은 이를 개선한 수학식3의 곡률 방정식을 통해 곡률을 계산한다.
However, the above equation is not suitable for the present invention which measures the curvature by simultaneously performing the sliding motion as well as the sliding motion. Thus, the present invention calculates the curvature through the curvature equation of the equation (3) to improve this.

본 발명에서 곡률을 계산하는 곡률 방정식은In the present invention, the curvature equation for calculating the curvature is

Figure 112011031090469-pat00055
Figure 112011031090469-pat00055

이다.to be.

여기서,

Figure 112011031090469-pat00056
는 미지물체의 곡률,
Figure 112011031090469-pat00057
는 접촉점의 총 변화각,
Figure 112011031090469-pat00058
는 핑거팁의 총 회전각,
Figure 112011031090469-pat00059
는 접촉점의 총 이동 거리,
Figure 112011031090469-pat00060
은 핑거팁의 반경이다.here,
Figure 112011031090469-pat00056
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112011031090469-pat00057
Is the total angle of change of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00058
Is the total angle of rotation of the fingertip,
Figure 112011031090469-pat00059
Is the total travel distance of the contact point,
Figure 112011031090469-pat00060
Is the radius of the fingertip.

연산부(120)는 상기 수학식3의 곡률 방정식에 통해 마이크로 모션에 따른 미지물체의 곡률을 계산한다. 또한, 미지물체의 반경은 곡률의 역수이므로, 곡률 연산을 통해 미지물체에 대한 정보를 파악할 수 있다.The calculation unit 120 calculates the curvature of the unknown object according to the micro motion through the curvature equation of Equation (3). In addition, since the radius of the unknown object is the inverse of the curvature, the information about the unknown object can be grasped through the curvature calculation.

따라서, 본 발명은 고분해능 센서(high resolution sensor)와 추가적인 속도 센서를 사용하지 않고도, 롤링 모션과 슬라이딩 모션을 통해 마이크로 오차율을 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 분해능이 높지 않은 센서를 사용하여 비용도 절감하며, 곡률에 대한 오차를 줄일 수 있다.
Accordingly, the present invention can reduce the micro error rate through rolling motion and sliding motion without using a high resolution sensor and an additional speed sensor. That is, the present invention can also reduce the cost by using a sensor that is not high resolution, it can reduce the error for curvature.

저장부(130)는 곡률 연산을 위해 기설정된 저장값 들을 저장한다. 여기서, 기설정된 저장값은 핑커팁의 회전각과 핑거팁의 반경을 포함한다. 그리고, 저장부(130)는 측정부(110)에서 측정한 힘/토크 값과 연산부(120)에서 연산하는 각종 연산값을 저장하며, 핑거팁의 이동 궤적에 대한 정보도 저장한다.
The storage unit 130 stores preset storage values for the curvature calculation. Here, the preset stored value includes a rotation angle of the finger tip and a radius of the finger tip. In addition, the storage unit 130 stores the force / torque value measured by the measuring unit 110 and various calculation values calculated by the calculating unit 120, and also stores information on the movement trajectory of the fingertip.

제어부(140)는 상기의 각 부의 동작이 원활하게 수행되도록 측정과 연산 수행을 제어한다. 제어부(140)는 측정값에 따른 곡률의 연산을 제어하며, 측정값이 곡률 연산을 수행하기에 부족한 경우 측정부(110)에서 측정하지 않은 미지물체의 표면을 더 측정하도록 제어한다. 그리고, 제어부(140)는 연산된 곡률을 바탕으로 미지물체의 형상 정보를 해석한다. 또한, 본 발명의 또다른실시예에 따라 연산부(120)와 저장부(130)가 제어부(140)에 내에 포함될 수도 있다.The controller 140 controls measurement and calculation performance so that the operations of the above units are performed smoothly. The controller 140 controls the calculation of the curvature according to the measured value, and if the measured value is insufficient to perform the curvature calculation, the controller 140 controls to further measure the surface of the unknown object not measured by the measurement unit 110. The controller 140 analyzes shape information of the unknown object based on the calculated curvature. In addition, according to another embodiment of the present invention, the operation unit 120 and the storage unit 130 may be included in the control unit 140.

그리고, 본 발명은 표시부를 더 포함한다. 표시부는 미지물체의 곡률 정보 표시하거나, 그에 따른 미지물체의 형상 정보를 표시한다.The present invention further includes a display unit. The display unit displays curvature information of the unknown object, or displays shape information of the unknown object.

따라서, 본 발명의 곡률 측정 장치(100)는 분해능이 높지 않은 센서만으로도 롤링 모션과 슬라이딩 모션을 동시에 수행하여 힘과 토크를 측정하며, 개선된 곡률 방정식으로 곡률 연산을 수행할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 곡률 측정 장치(100)는 분해능이 높지 않은 센서를 사용하여 발생하는 곡률의 오차를 감소시키고, 비용을 절감할 수 있다.
Therefore, the curvature measuring device 100 of the present invention measures the force and torque by performing a rolling motion and a sliding motion at the same time with only a sensor having a high resolution, and can perform a curvature calculation with an improved curvature equation. Therefore, the curvature measuring device 100 of the present invention can reduce the error of the curvature generated by using a sensor that is not high resolution, and can reduce the cost.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 곡률을 측정하는 방법을 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of measuring curvature according to an embodiment of the present invention.

곡률 측정 방법은 미지물체 접촉 단계(S10), 힘/토크 측정 단계(S20), 수치 연산 단계(S30~S50), 곡률 계산 단계(S60)를 포함한다.The curvature measuring method includes an unknown object contacting step S10, a force / torque measuring step S20, a numerical calculation step S30 to S50, and a curvature calculating step S60.

따라서, 곡률 측정 방법은 곡률을 측정할 미지물체의 시작점에 접촉하고, 접촉에 따라 발생한 힘과 토크 값을 측정한다. 그리고, 측정값을 이용해 각종 수치들을 연산하고, 곡률 방정식에 의해 곡률을 계산한다. 다만, 현재까지 측정된 값만으로 곡률을 계산할 수 없거나, 곡률을 계산하여도 미지물체의 형상을 판단하기에 부족한 경우, 추가적인 측정을 수행하게 된다.Therefore, the curvature measuring method contacts the starting point of the unknown object to measure the curvature, and measures the force and torque values generated by the contact. Then, various values are calculated using the measured value, and the curvature is calculated by the curvature equation. However, if the curvature cannot be calculated using only the measured values so far, or the curvature is insufficient to determine the shape of the unknown object, additional measurement is performed.

미지물체 접촉 단계(S10)는 측정부(110)의 핑거팁이 미지물체와 접촉하여 이동하는 단계이다. 측정부(110)의 핑거팁은 미지물체의 시작점에서 최종점으로 롤링 모션과 슬라이딩 모션을 동시에 수행하여 측정부(110)의 핑거팁이 미지물체의 표면을 따라 이동한다. 도 3과 같이 롤링 모션에 의해서는 핑거팁의 회전각(

Figure 112011031090469-pat00061
)과 접촉점의 변화각(
Figure 112011031090469-pat00062
)이 모두 변경된다. 그러나, 슬라이딩 모션에 의해서는 접촉점의 변화각(
Figure 112011031090469-pat00063
)만 변경된다.
The unknown object contacting step (S10) is a step in which the fingertip of the measuring unit 110 moves in contact with the unknown object. The finger tip of the measuring unit 110 performs a rolling motion and a sliding motion from the start point of the unknown object to the end point at the same time so that the finger tip of the measuring unit 110 moves along the surface of the unknown object. By the rolling motion as shown in Figure 3 the rotation angle of the fingertip (
Figure 112011031090469-pat00061
) And the angle of change of the contact point (
Figure 112011031090469-pat00062
) Are all changed. However, due to the sliding motion, the change angle of the contact point (
Figure 112011031090469-pat00063
) Only.

힘/토크 측정 단계(S20)는 핑거팁과 미지물체가 접촉하여 발생한 힘과 토크 값을 센서로 측정하는 단계이다. 측정부(110)는 핑거팁이 미지물체와 접촉하여 롤링 모션과 슬라이딩 모션을 통해 연속적으로 이동하므로, 측정되는 힘과 토크 값도 연속적으로 측정한다.
The force / torque measurement step S20 is a step of measuring the force and torque values generated by the contact between the fingertip and the unknown object with a sensor. Since the measuring unit 110 continuously moves through the rolling motion and the sliding motion in contact with the unknown object, the measuring tip 110 also continuously measures the measured force and torque values.

수치 연산 단계(S30~S50)는 힘/토크 측정 단계(S20)의 측정값을 바탕으로 곡률 계산을 위한 각종 수치를 연산한다. 여기서, 수치 연산 단계(S30~S50)에서 연산되는 수치는 접촉점의 위치정보, 접촉점의 이동거리, 접촉점의 변화각 등을 연산한다. 따라서, 수치 연산 단계(S30~S50)는 위치정보 연산 단계(S30), 접촉접의 이동거리 연산 단계(S40), 접촉점의 변화각 연산 단계(S50)를 포함한다. Numerical calculation steps S30 to S50 calculate various values for the curvature calculation based on the measured values of the force / torque measurement step S20. Here, the numerical value calculated in the numerical calculation step (S30 ~ S50) calculates the position information of the contact point, the moving distance of the contact point, the change angle of the contact point and the like. Accordingly, the numerical calculation steps S30 to S50 include a position information calculation step S30, a movement distance calculation step S40 of the contact contact, and a change angle calculation step S50 of the contact point.

위치정보 연산 단계(S30)는 측정부(110)에서 측정한 힘

Figure 112011031090469-pat00064
과 토크
Figure 112011031090469-pat00065
를 이용해 접촉점의 3차원 위치정보
Figure 112011031090469-pat00066
를 수학식 1에 의해 연산한다. Position information calculation step (S30) is the force measured by the measuring unit 110
Figure 112011031090469-pat00064
And torque
Figure 112011031090469-pat00065
3D location information of contact point using
Figure 112011031090469-pat00066
Is calculated by the equation (1).

그리고, 이동거리 연산 단계(S40)는 핑거팁이 미지물체의 표면과 접촉하여 이동한 이동거리의 총 합을 연산하고, 변화각 연산 단계(S50)는 접촉점의 위치정보를 직교좌표에서 구면좌표로 좌표 변환하여 미지물체 표면상의 접촉점의 각을 구한다.
In addition, the movement distance calculation step (S40) calculates the total sum of the movement distances of the fingertips in contact with the surface of the unknown object, and the change angle calculation step (S50) converts the position information of the contact point from the rectangular coordinates to the spherical coordinates. Coordinate transformation is performed to find the angle of the contact point on the surface of the unknown object.

곡률 계산 단계(S60)는 곡률 방정식에 의해 미지물체의 곡률을 계산한다. 여기서, 곡률 계산 단계(S60)는 수치 연산 단계(S30~S50)에서 연산한 연산값과, 기설정된 저장값을 수학식 3의 곡률 방정식에 적용하여 곡률을 계산한다. 또한, 곡률 계산 단계(S60)는 현재까지 측정된 값만으로 곡률을 계산할 수 없거나, 곡률을 계산하여도 미지물체의 형상을 판단하기에 부족한 경우, 추가적인 측정 여부를 결정하고, 힘과 토크의 측정을 위해 미지물체의 타면에 접촉한다.
Curvature calculation step (S60) calculates the curvature of the unknown object by the curvature equation. Here, the curvature calculation step (S60) calculates the curvature by applying the calculation value calculated in the numerical calculation steps (S30 to S50) and the preset stored value to the curvature equation of Equation (3). In addition, the curvature calculation step (S60) may determine the additional measurement if the curvature cannot be calculated using only the measured values so far, or if the curvature is insufficient to determine the shape of the unknown object. Contact the other side of the unknown object.

지금부터는 본발명의 제2실시예에 따라 로봇손에 곡률 측정 장치(100)를 적용한 경우를 설명한다.The case where the curvature measuring device 100 is applied to the robot hand according to the second embodiment of the present invention will now be described.

도 7는 로봇에 곡률 측정 장치(100)를 장착한 경우의 측정 순서도이고, 도 8은 로봇 제어 과정을 도시한 것이다. 로봇에 본 발명의 곡률 측정 장치(100)를 적용하는 경우, 로봇 제어 과정을 통해 곡률 측정을 보완한다.7 is a measurement flowchart when the curvature measuring device 100 is mounted on a robot, and FIG. 8 illustrates a robot control process. When the curvature measuring device 100 of the present invention is applied to a robot, the curvature measurement is complemented through a robot control process.

로봇 제어 단계(S80)는 미지물체 접촉 단계(S10)와 힘/토크 측정 단계(S20)에 의한 측정을 기설정된 힘

Figure 112011031090469-pat00067
과 위치정보
Figure 112011031090469-pat00068
를 이용해 제어하는 단계이다.Robot control step (S80) is a predetermined force to measure by the unknown object contact step (S10) and force / torque measurement step (S20)
Figure 112011031090469-pat00067
And location information
Figure 112011031090469-pat00068
This step is to control.

여기서,

Figure 112011031090469-pat00069
은 저장부(110)에 기설정된 힘의 값으로, 제어부(140)는 현재 측정된 힘
Figure 112011031090469-pat00070
을 설정값
Figure 112011031090469-pat00071
와 비교하여
Figure 112011031090469-pat00072
가 작은 경우 측정을 계속 진행하도록 제어한다. here,
Figure 112011031090469-pat00069
Is the value of the force preset in the storage unit 110, the controller 140 is the current measured force
Figure 112011031090469-pat00070
Setting value
Figure 112011031090469-pat00071
In comparison with
Figure 112011031090469-pat00072
If is small, control to continue the measurement.

또한,

Figure 112011031090469-pat00073
는 핑거팁의 위치를 미리 설정한 값으로, 제어부(140)는 핑거팁이 물체와 접촉될 수 있도록 핑거팁의 이동경로를 미리 설정해주어 접촉을 유도한다.Also,
Figure 112011031090469-pat00073
Is a preset value of the position of the finger tip, the control unit 140 induces contact by setting the movement path of the finger tip in advance so that the finger tip is in contact with the object.

그리고,

Figure 112011031090469-pat00074
와
Figure 112011031090469-pat00075
는 로봇 자체적으로 측정한 회전각과 변화각이다. 그러나, 분해능이 높지 않은 센서를 사용하는 경우, 로봇 자체적으로 측정한 값은 오차가 크므로 곡률의 연산에 적용할 수 없다. 다만, 비교부를 더 포함하여, 로봇의 자체적인 측정값과 곡률 측정 장치(100)에 의한 연산값을 비교하여, 로봇의 제어에 활용할 수 있을 것이다.And,
Figure 112011031090469-pat00074
Wow
Figure 112011031090469-pat00075
Is the rotation angle and the change angle measured by the robot itself. However, when using a sensor that does not have high resolution, the value measured by the robot itself is large and cannot be applied to the calculation of curvature. However, the apparatus may further include a comparison unit to compare the measured value of the robot with the calculated value by the curvature measuring device 100 and use the control of the robot.

도 7에 도시된 곡률 측정 방법은 도 1, 6을 참조하여 설명한 곡률 측정 장치 및 방법의 구성, 동작 및 기능이 대부분 동일하다, 따라서, 본 발명의 곡률 측정 장치(100)를 로봇에 적용한 경우에 대한 설명은 생략한다.
The configuration, operation, and function of the curvature measuring device and method described with reference to FIGS. 1 and 6 are mostly the same in the curvature measuring method shown in FIG. 7. The description is omitted.

본 발명은 상기의 곡률 측정 장치 및 방법에 따라 미지물체의 곡률을 계산하고, 물체의 형상 정보를 판단한다. 따라서, 상기와 같은 단계를 통해 본원발명은 분해능이 높지 않은 센서를 사용해도 곡률 측정의 오차를 상당히 감소시킬 수 있으며, 비용을 절감할 수 있게 된다. 그리고, 본 발명의 곡률 측정 장치(100)는 측정한 궤도의 길이인 접촉점의 이동거리가 긴 경우에 정확성이 더 높아지고, 곡률 측정의 오차를 상당히 감소시킬 수 있다.The present invention calculates the curvature of the unknown object according to the above-described curvature measuring apparatus and method, and determines the shape information of the object. Therefore, through the above steps, the present invention can significantly reduce the error of curvature measurement even when using a sensor having a high resolution, and can reduce the cost. In addition, the curvature measuring device 100 of the present invention may have higher accuracy when the moving distance of the contact point, which is the length of the measured track, is long, and may significantly reduce the error of curvature measurement.

또한, 본 발명은 분해능이 높지 않은 6축 힘/토크 센서가 장착된 로봇손에 본 발명의 곡률 측정 장치와 곡률 측정 방법을 적용하여, 몇 번의 탐색으로 국부적인 물체의 표면 형상을 추정하고, 이 정보를 바탕으로 전체 관절을 제어함으로써 안정적인 파지 기술을 제공한다.
In addition, the present invention applies the curvature measuring device and the curvature measuring method of the present invention to a robot hand equipped with a six-axis force / torque sensor that does not have high resolution, and estimates the surface shape of the local object in several searches. Based on the information, the entire joint is controlled to provide stable gripping technology.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents that can be modified.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100 : 곡률 측정 장치 110 : 측정부
120 : 연산부 130 : 저장부
140 : 제어부DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
100: curvature measuring device 110: measuring unit
120: calculation unit 130: storage unit
140:

Claims (9)

측정부의 끝단인 핑거팁(fingertip)이 미지물체와 접촉하여 발생한 3차원상의 힘
Figure 112012094093417-pat00103
과 토크
Figure 112012094093417-pat00104
를 측정하는 측정부;
상기 측정부의 측정값과, 곡률 계산을 위해 기설정된 상기 핑거팁의 회전각과 반경을 저장하는 저장부 및;
상기 힘과 토크를 이용해 상기 핑거팁과 상기 미지물체 간의 접촉점에 대한 3차원 상의 위치정보
Figure 112012094093417-pat00105
를 연산하며, 상기 위치정보를 이용해 상기 접촉점의 총 변화각과 이동거리를 연산하고, 곡률 방정식을 통해 상기 미지물체의 곡률을 연산하는 연산부;를 포함하며,
상기 곡률 방정식은
Figure 112012094093417-pat00106
인 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치.
여기서,
Figure 112012094093417-pat00107
는 상기 미지물체의 곡률,
Figure 112012094093417-pat00108
는 상기 접촉점의 총 변화각,
Figure 112012094093417-pat00109
는 상기 핑거팁의 총 회전각,
Figure 112012094093417-pat00110
는 상기 접촉점의 총 이동 거리,
Figure 112012094093417-pat00111
은 핑거팁의 반경이다.
Three-dimensional force generated when the fingertip, the tip of the measuring part, contacts the unknown object
Figure 112012094093417-pat00103
And torque
Figure 112012094093417-pat00104
Measuring unit for measuring;
A storage unit for storing a measurement value of the measurement unit and a rotation angle and a radius of the fingertip preset for calculating a curvature;
3D position information on the contact point between the fingertip and the unknown object using the force and torque
Figure 112012094093417-pat00105
And a calculation unit for calculating a total change angle and a moving distance of the contact point using the position information, and calculating a curvature of the unknown object through a curvature equation.
The curvature equation is
Figure 112012094093417-pat00106
Curvature measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
here,
Figure 112012094093417-pat00107
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112012094093417-pat00108
Is the total change angle of the contact point,
Figure 112012094093417-pat00109
Is the total rotation angle of the fingertip,
Figure 112012094093417-pat00110
Is the total moving distance of the contact point,
Figure 112012094093417-pat00111
Is the radius of the fingertip.
제 1항에 있어서,
상기 측정부는
상기 핑거팁이 롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 동시에 수행하여 상기 미지물체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치.
The method of claim 1,
The measuring unit
And a finger tip contacting the unknown object by simultaneously performing a rolling motion and a sliding motion.
제 1항에 있어서,
상기 연산부는
상기 위치정보
Figure 112011031090469-pat00079
를 구면좌표로 좌표 변환하여, 상기 점촉점의 이동에 따른 상기 미지물체 표면상의 상기 변화각을 구하는 것을 특징으로 하는 곡률 측정 장치.
The method of claim 1,
The calculation unit
The location information
Figure 112011031090469-pat00079
By converting the coordinates into spherical coordinates to obtain the change angle on the surface of the unknown object according to the movement of the point of contact.
삭제delete 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 곡률 측정 장치를 포함하여 미지물체를 파지하기 위해 곡률을 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
A robot hand comprising a curvature measuring device according to any one of claims 1 to 3, the curvature being measured to hold an unknown object.
측정부의 끝단인 핑거팁(fingertip)이 미지물체와 접촉하는 접촉 단계;
상기 미지물체와 접촉하여 발생된 힘
Figure 112012094093417-pat00112
과 토크
Figure 112012094093417-pat00113
를 측정하는 힘/토크 측정 단계;
상기 힘과 토크의 측정값을 이용하여 상기 핑거팁의 위치정보
Figure 112012094093417-pat00114
를 연산하는 위치정보 연산 단계;
상기 위치정보를 구면좌표로 좌표 변환하여 상기 미지물체 표면상 접촉점의 총 변화각을 연산하는 변화각 연산 단계;
곡률 방정식을 이용하여 상기 미지물체의 곡률을 연산하는 곡률 연산 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 곡률 방정식은
Figure 112012094093417-pat00115
인 것을 특징으로 하는 곡률 측정 방법.
여기서,
Figure 112012094093417-pat00116
는 상기 미지물체의 곡률,
Figure 112012094093417-pat00117
는 상기 접촉점의 총 변화각,
Figure 112012094093417-pat00118
는 상기 핑거팁의 총 회전각,
Figure 112012094093417-pat00119
는 상기 접촉점의 총 이동 거리,
Figure 112012094093417-pat00120
은 핑거팁의 반경이다.
Contacting a fingertip, which is an end of the measuring unit, with the unknown object;
Force generated in contact with the unknown object
Figure 112012094093417-pat00112
And torque
Figure 112012094093417-pat00113
A force / torque measurement step of measuring;
Position information of the fingertip using the measured value of the force and torque
Figure 112012094093417-pat00114
A location information calculation step of calculating a;
A change angle calculation step of calculating a total change angle of a contact point on the surface of the unknown object by converting the position information into spherical coordinates;
And a curvature calculating step of calculating a curvature of the unknown object using a curvature equation.
The curvature equation is
Figure 112012094093417-pat00115
Curvature measuring method characterized by the above-mentioned.
here,
Figure 112012094093417-pat00116
Is the curvature of the unknown object,
Figure 112012094093417-pat00117
Is the total change angle of the contact point,
Figure 112012094093417-pat00118
Is the total rotation angle of the fingertip,
Figure 112012094093417-pat00119
Is the total moving distance of the contact point,
Figure 112012094093417-pat00120
Is the radius of the fingertip.
제 6항에 있어서,
상기 힘/토크 측정 단계는
롤링 모션(rolling motion)과 슬라이딩 모션(sliding motion)을 동시에 수행하여 상기 미지물체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 곡률 측정 방법.
The method according to claim 6,
The force / torque measurement step
And a rolling motion and a sliding motion at the same time to contact the unknown object.
삭제delete 제6항 또는 제7항에 따른 곡률 측정 방법을 적용하여 미지물체를 파지하기 위해 곡률을 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
A robot hand comprising a curvature for measuring an unknown object by applying the curvature measuring method according to claim 6.
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