KR101294348B1 - A valve operating method based on autonomous cooperation between tele-operated robots and system thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원격조종 로봇 시스템의 조작 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1기의 로봇으로는 회전력이 부족하거나, 밸브의 회전 범위가 로봇의 작업 공간을 벗어난 밸브를 대상으로 다수의 로봇을 작업자가 직접 원격제어 하거나 로봇 상호 간 자율적 협업작업이 가능하도록 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for operating a remotely controlled robot system and a system thereof, and more particularly, a plurality of robots for a valve in which a rotational force is insufficient in a single robot or a rotation range of a valve is outside the working space of the robot. The present invention relates to an autonomous collaboration-based valve operation method and a system of a remote control robot, which enables the operator to directly control the robot or autonomously collaborate with each other.
원격조종 로봇 시스템(Tele-operating robotic system)이란 원격지의 로봇을 작업자가 조종하면서 작업을 수행할 수 있는 시스템을 지칭하며 사람의 접근이 어려운 원격지의 작업현장, 가령 원자력 발전 설비의 유지보수, 감시 및 전투용 로봇의 원격조종, 국가 기간 설비 및 사회 간접 자본의 유지보수, 에너지 및 자원 탐사 등에 적용될 수 있다.A tele-operating robotic system refers to a system that enables a robot to perform work while a remote robot is being operated by a worker. It is used for maintenance and monitoring of a remote work site, such as a nuclear power plant, Remote control of combat robots, maintenance of national infrastructure facilities and social overhead capital, and energy and resource exploration.
일반적인 원격조종 로봇 시스템의 구성은 대부분 작업자로부터 작업명령을 수집하는 마스터(Master) 장치 1기와, 수집된 작업명령을 추종하는 슬레이브(Slave) 로봇 1기로 구성된다.In general, the configuration of a remote control robot system is composed of one master device that collects work commands from an operator and one slave robot that follows the collected work commands.
일본공개특허 공개특허공보 2003-200371호(2003.7.15)에는 케이블(cable) 취급이나 처리가 번잡하지 않고, 1대의 교시 장치로 다수의 로봇의 교시를 할 수 있는 로봇 시스템 및 그 운용 방법이 개시되어 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-200371 (2003.7.15) discloses a robot system and a method of operating the same, which can teach a large number of robots with one teaching device, without complicated cable handling or processing. It is.
도 1은 개시된 종래의 로봇 시스템 및 그 운용 방법으로서, 상기 로봇R의 로봇 컨트롤러(20)가 라디오 커뮤니케이션 장치와, 케이블 C로 접속된 안전 장치(30)와 그 안전 장치(30)가 장착되는 컨트롤러측 장착부를 갖추어 교시 장치(10)가 라디오 커뮤니케이션 장치와, 상기 안전 장치(30)에 장착되는 교시측 장착부를 갖추어서 되는 것이다.1 shows a conventional robot system and a method of operating the same, wherein the
그러나 이와 같은 종래기술에 따르면, 원격지의 작업현장에서 로봇을 통한 복잡한 작업을 수행하기 위해, 첫째 인간의 개입이 필수적이고, 둘째 전문적인 훈련을 통한 숙련된 작업자만이 작업을 수행할 수 있으며, 셋째 작업자는 통상 작업의 개시 및 종료 시점까지 전반적인 과정에 걸쳐 마스터 장치를 통해 작업명령을 생성하므로 지속적으로 반복되는 작업일 경우 작업에 대한 피로도가 높아져 작업품질에 영향을 미치는 문제점이 있었다.However, according to the prior art, in order to perform a complicated task by a robot at a remote work site, first, human intervention is essential, and second, only an experienced worker through professional training can perform the task. Workers usually generate work orders through the master device throughout the entire process until the start and end of work, so that the work fatigue is increased when the work is continuously repeated, which affects the work quality.
또한, 한 명의 작업자가 1기의 로봇만 제어할 수 있기 때문에 원격 제어를 적용할 수 있는 작업 대상에 한계가 있고 특히, 원전 및 플랜트 내부의 밸브 조작 작업 시 1기의 로봇으로는 회전력이 부족하거나 밸브의 회전 범위가 로봇의 작업 공간을 벗어날 경우 상기 1:1 로봇 원격제어로 작업을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.
In addition, since only one robot can control one robot, there is a limit to the work targets to which remote control can be applied. Especially, when one valve is operated in a nuclear power plant and a plant, the rotational force is insufficient for one robot. When the rotation range of the valve is out of the work space of the robot, there is a problem that it is difficult to perform the work by the 1: 1 robot remote control.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 한 명의 작업자가 2기 이상의 로봇을 원격에서 제어하되, 작업자가 특정 1기의 로봇을 직접 원격 조작하거나 또는 로봇이 작업자로부터 비조종될 때 로봇이 주변 상황을 판단한 후 자율적으로 운동 경로를 생성하고 추종하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법 및 그 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned problems of the prior art, when one operator remotely controls two or more robots, when the operator directly remotely control one robot or when the robot is uncontrolled from the operator The object of the present invention is to provide a method and system for autonomous collaboration based valve operation of a remote control robot that autonomously generates and follows a motion path after the robot determines the surrounding situation.
또한, 작업자가 직접 원격조작하거나 작업자의 동작 개시 명령을 통해 로봇이 자율적으로 동작을 수행하되, 다수의 로봇 간 협업 작업을 수행하며, 작업자의 추가 원격조작을 통하여 로봇의 자율 동작시 발생되는 문제 상황을 해결하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법 및 그 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.In addition, the robot performs the operation autonomously through the operator's direct remote operation or the operator's operation start command, perform the cooperative work between a number of robots, the problem situation that occurs during the autonomous operation of the robot through the additional remote operation of the operator The purpose of the present invention is to provide a method and system for autonomous collaboration based valve operation of a remote control robot.
또한, 최초 작업자의 원격조작을 통해 움직인 로봇의 운동 정보를 특정 저장 장치에 저장한 후 상기 운동 정보와 작업대상물의 치수 정보를 기반으로 각 로봇의 목표 운동 경로를 생성 및 추종함으로써 로봇의 자율 동작을 구현하는 데에 그 목적이 있다.
In addition, by storing the motion information of the robot moved through the remote operation of the first operator in a specific storage device, the robot's autonomous operation by generating and following the target motion path of each robot based on the motion information and the dimension information of the workpiece. The purpose is to implement
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법은, 2 이상의 슬레이브 로봇을 이용하여 하나의 밸브를 협업으로 조작하는 방법에 있어서, (a) 상기 각각의 슬레이브 로봇의 로봇 암을 작동시켜 상기 밸브에 결합된 지그를 파지하는 단계; (b) 상기 지그를 통하여 밸브 치수정보를 측정하는 단계; (c) 상기 측정된 밸브 치수정보를 바탕으로 상기 각각의 슬레이브 로봇의 그리퍼 좌표계를 저장하고, 상기 각각의 슬레이브 로봇 암의 운동 경로를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 각각의 슬레이브 로봇이 상기 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그를 교대로 파지하여 상기 밸브를 회전 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an autonomous collaboration-based valve manipulation method of a remote control robot according to the present invention includes a method of collaboratively manipulating one valve using two or more slave robots, the method comprising: (a) Operating a robot arm to grip a jig coupled to the valve; (b) measuring valve dimension information through the jig; (c) storing a gripper coordinate system of each slave robot based on the measured valve dimension information, and generating a movement path of each slave robot arm; And (d) rotating the valve by holding the jig alternately while each slave robot repeatedly follows the generated path.
또한, 본 발명은, (e) 상기 경로 추종시 상기 로봇 암과 상기 지그 사이에 발생하는 접촉력을 검출하는 단계; 및 (f) 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the present invention, (e) detecting the contact force generated between the robot arm and the jig when following the path; And (f) stopping following the path of the robot arm when the detected contact force is generated above the reference value, and outputting an alarm alert and an error message.
상기 (f) 단계에서의 상기 접촉력의 기준값은; 로봇 암의 말단부에 설치된 힘 또는 토오크 센서의 좌표계 각축 방향으로 측정된 최대 접촉력 크기로 설정될 수 있다.The reference value of the contact force in the step (f) is; It can be set to the maximum contact force magnitude measured in the direction of the angular axis of the coordinate system of the torque sensor or the force installed at the distal end of the robot arm.
또한, 본 발명은, (g) 상기 밸브의 밸브 게이지값을 검출하는 단계; 및 (h) 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료하는 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the present invention, (g) detecting the valve gauge value of the valve; And (h) returning the robot arm to an initial position when the detected valve gauge value reaches a preset target value, displaying a work end state and ending the work.
본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템은, 각각의 로봇 그리퍼 좌표계 정보와 지그로부터 측정된 밸브 치수정보를 바탕으로 상기 슬레이브 로봇의 자율 동작을 제어하기 위한 각각의 로봇 암의 경로를 생성하는 협업 및 자율동작 명령생성 장치; 및 상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치에서 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그를 교대로 파지하여 상기 밸브를 회전 조작하는 작업을 수행하는 2 이상의 슬레이브 로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다.Autonomous collaboration-based valve operation system of a remote control robot according to the present invention, the path of each robot arm for controlling the autonomous operation of the slave robot based on the robot gripper coordinate system information and the valve dimension information measured from the jig. A device for generating a collaboration and autonomous operation command; And two or more slave robots that rotate and operate the valve by alternately holding the jig while repeatedly following a path generated by the collaboration and autonomous operation command generation device.
상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치는; 상기 경로 추종시 상기 로봇 암과 상기 지그 사이에 발생하는 접촉력을 검출하고, 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력하는 것이 바람직하다.The apparatus for generating cooperative and autonomous commands; It is preferable to detect the contact force generated between the robot arm and the jig when the path is followed, and stop the path following the robot arm when the detected contact force is greater than a reference value and output an alarm alarm and an error message. Do.
상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치는; 상기 밸브의 밸브 게이지값을 검출하고, 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료하는 것이 더욱 바람직하다.
The apparatus for generating cooperative and autonomous commands; More preferably, the valve gauge value of the valve is detected, and when the detected valve gauge value reaches a preset target value, the robot arm is returned to an initial position, an operation end state is displayed, and the operation is finished.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법 및 그 시스템에 의하면, 1기의 로봇으로 작업이 어려운 밸브 조작 작업을 수행하기 위해 한 명의 작업자가 최소 2기의 로봇을 원격에서 제어하되, 작업자가 특정 1기의 로봇을 직접 원격 조작하거나 또는 로봇이 작업자로부터 비조종될 때 로봇이 주변 상황을 판단한 후 자율적으로 운동 경로를 생성하고 추종할 수 있는 효과가 있다.According to the autonomous collaboration-based valve operation method and system of the remote control robot according to the present invention configured as described above, a single operator remotely operates at least two robots to perform a valve operation operation difficult to work with one robot Although controlled by the operator, the robot directly operates a single robot directly or when the robot is uncontrolled from the operator, the robot has an effect of autonomously generating and following the movement path after determining the surrounding situation.
또한, 작업자가 직접 원격조작(Direct teleoperation)하는 방법과 작업자(1명)의 동작 개시 명령을 통해 로봇이 자율적으로 동작을 수행하되, 다수의 로봇 간 협업 작업을 수행하며, 작업자의 추가 원격조작을 통하여 로봇의 자율 동작시 발생되는 문제 상황을 해결하는 효과도 있다.In addition, the robot performs autonomous operation through the direct teleoperation method and the operation start command of one worker. Through this, there is an effect of solving a problem situation that occurs during the autonomous operation of the robot.
또한, 최초 작업자의 원격조작을 통해 움직인 로봇의 운동 정보를 특정 저장 장치에 저장한 후 상기 운동 정보와 작업대상물의 치수 정보를 기반으로 각 로봇의 목표 운동 경로를 생성 및 추종함으로써 로봇의 자율 동작을 구현할 수 있는 효과도 있다.
In addition, by storing the motion information of the robot moved through the remote operation of the first operator in a specific storage device, the robot's autonomous operation by generating and following the target motion path of each robot based on the motion information and the dimension information of the workpiece. There is also an effect that can be implemented.
도 1은 종래의 로봇 시스템 및 그 운용 방법을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템의 일실시예를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법의 일실시예를 나타낸 순서도.
도 4는 도 2의 마스터 장치를 상세히 나타낸 블록도.
도 5는 도 2의 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 장치를 더욱 상세히 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법을 구현하기 위한 작업 상태를 나타낸 시스템 구성도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 장치의 지그를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 슬레이브 로봇의 작업 상태를 나타낸 도면.1 is a block diagram showing a conventional robot system and its operation method.
Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of an autonomous collaboration based valve operation system of a remote control robot according to the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of the autonomous collaboration-based valve operation method of the remote control robot according to the present invention.
4 is a block diagram showing in detail the master device of FIG.
Figure 5 is a block diagram showing in more detail the autonomous collaboration-based valve operation apparatus of the remote control robot according to the present invention of FIG.
6 is a system configuration diagram showing a working state for implementing the autonomous collaboration-based valve operation method of the remote control robot according to the present invention.
7 and 8 are a view showing a jig of the autonomous collaboration-based valve operation apparatus of the remote control robot according to the present invention.
9 is a view showing a working state of a slave robot according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템의 일실시예를 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of an autonomous collaboration-based valve operation system of a remote control robot according to the present invention.
본 발명은 주변에 장애물이 많으나 다소 정형화(실시간으로 장애물의 위치 또는 자세가 거의 변하지 않는 형태가 되고, 사람의 접근이 용이하지 않는 작업 환경(가령 원전 및 원거리 플랜트 내부 등)에서 원형의 밸브(wheel spoke가 2개 또는 3개)를 원격조종 로봇 시스템으로 조작하되, 1기의 로봇으로는 회전력이 부족하거나, 밸브의 회전 범위가 로봇의 작업 공간을 벗어난 밸브를 대상으로 1:N(1:작업자 수, N:로봇 수) 방식, 즉 다수의 로봇을 작업자가 직접 원격제어 하거나 로봇 상호 간 자율적 협업작업이 가능하도록 하여, 1기의 로봇으로 작업이 불가능했던 밸브 회전 작업을 수행하기 위한 것이다.In the present invention, there are many obstacles in the periphery, but a little formalization (in real time, the position or posture of the obstacles hardly change, and the human-accessible working environment (for example, nuclear power plant and a remote plant, etc.) in a circular valve (wheel) Two or three spokes are operated by a remote control robot system, but a single robot has a 1: N (1: operator for a valve that lacks rotational force or the valve's rotation range is out of the robot's working space. Number, N: number of robots), that is, to enable the operator to remotely control a large number of robots or to autonomously collaborate with each other, to perform a valve rotation operation that was not possible with one robot.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 작업을 수행하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템은, 마스터 장치(100), 무선 통신 장치(200), 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300) 및 2 이상의 슬레이브 로봇(410,420)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the autonomous collaboration-based valve operation system of the remote control robot according to an embodiment of the present invention for performing the above operation includes a
마스터 장치(100)는 작업자의 원격 작업 명령을 입력받아(S1) 슬레이브 로봇(410,420)의 동작 제어 신호 및 슬레이브 로봇 간 자율적 협업 동작 신호로 변환하여 무선 통신 장치(200)에 전달하고(S1~S2), 상기 무선 통신 장치(200)로부터 밸브 회전시 발생되는 접촉력 및 작업에 관한 영상 정보를 수신하여 표시한다(S9~S10).The
무선 통신 장치(200)는 상기 마스터 장치(100)의 동작 제어 신호 및 협업 동작 신호를 무선신호로 변환하여 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)로 전송하고(S2~S3), 상기 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)에서 수신된 밸브 회전시 발생되는 접촉력 및 작업에 관한 영상 정보를 상기 마스터 장치(100)에 전송한다(S8~S9).The
협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)는 상기 무선 통신 장치(200)에서 전송된 동작 제어 신호 및 협업 동작 신호에 따라 각각의 슬레이브 로봇(410,420)의 동작제어 신호 또는 자율적 협업동작 제어 신호를 생성하여 출력하고(S3~S4,S4'), 각 슬레이브 로봇(410,420)으로부터 측정된 접촉력 및 로봇의 동작 신호 및 작업에 관한 영상 신호, 작업 상태 및 도중에 발생되는 에러 메시지 신호를 수신하여 상기 무선 통신 장치(200)로 전송한다(S7,S7'~S8).The collaboration and autonomous operation
2 이상의 슬레이브 로봇(410,420)은 상기 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)의 신호에 따라 물리적 회전력을 발생시켜 밸브(500)를 회전시키고(S4,S5'~S5,S5'), 밸브 회전시 발생되는 접촉력, 에러메시지 및 작업에 관한 영상 정보를 획득하여 상기 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)에 전송한다(S6,S6'~S7,S7').Two or
여기서, 상기 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)는, 각각의 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼 좌표계 정보와 밸브(500)에 체결된 지그(600; 도 6 참조)로부터 측정된 밸브 치수정보를 바탕으로 상기 각각의 슬레이브 로봇(410,420)의 자율 동작을 제어하기 위한 각각의 로봇 암(401)의 경로를 생성한다.Here, the cooperative and autonomous operation
상기 2 이상의 슬레이브 로봇(410,420)은, 상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치(300)에서 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그(600)를 교대로 파지하여 상기 밸브(500)를 회전 조작하는 작업을 수행한다.The two or
이때, 상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치(300)는; 상기 경로 추종시 상기 로봇 암(401)과 상기 지그(600) 사이에 발생하는 접촉력을 검출하고, 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암(401)의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력할 수 있다.At this time, the collaboration and autonomous operation
또한, 상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치(300)는; 상기 밸브(500)의 밸브 게이지값을 검출하고, 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암(401)을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료할 수 있다.In addition, the collaboration and autonomous operation
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템은, 작업자가 마스터 장치(100)의 작업자 원격조작 장치(112)를 이용하여 작업 명령을 입력하면, 마스터 장치(100) 내부에서 상기 작업 명령이 슬레이브 로봇(410,420)의 동작 제어 신호로 변환되고, 이 동작 제어 신호는 무선 통신 장치(200)를 거쳐 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)로 전달된다.As shown in Figures 2 to 4, in the autonomous collaboration-based valve operation system of the remote control robot according to an embodiment of the present invention, the operator works by using the operator
상기 협업 및 자율 동작 명령생성 장치(300)는 작업자가 각각의 슬레이브 로봇(410,420)을 독립적으로 원격제어할 경우, 해당 로봇(410,420)에 무선 통신으로 상기 신호를 전달하는 역할을 담당하지만, 작업자가 슬레이브 로봇(410,420)의 자율적 협업 동작이 필요할 경우 주변 작업 환경으로부터 획득한 각종 작업 정보와 슬레이브 로봇(410,420)의 운동 정보를 토대로 각 슬레이브 로봇(410,420)이 추종해야할 운동 경로를 장치(300) 내부에서 자동으로 생성하고, 상기 경로는 해당 슬레이브 로봇(410,420)의 제어기에 각각 무선 통신으로 전달된다.The collaboration and autonomous operation
실제 슬레이브 로봇(410,420)이 작업을 수행하면서 작업 대상물 즉, 밸브(500)와 접촉할 경우에 발생되는 반력(접촉력) 정보, 그리고 실제 슬레이브 로봇(410,420)이 실제 움직인 운동 정보는 슬레이브 로봇(410,420)에 장착된 각종 센서를 통해 측정되고, 현재 작업 상황을 보여주는 영상 정보는 상기 슬레이브 로봇(410,420)에 장착된 카메라(501) 및 주변 작업 환경에 설치된 카메라(501)로부터 획득된다. The reaction force (contact force) information generated when the
상기 정보들은 다시 무선 통신 장치(200)를 거쳐 최종적으로 마스터 장치(100)에 전달되고, 상기 마스터 장치(100)의 원격조작 장치(햅틱 장치)(112)를 통해 작업자에게 반력(접촉력) 정보, 그리고 모니터링 장치(101) 및 각종 표시창(102,103)을 통해 현재 작업 상황 및 슬레이브 로봇(410,420)의 운동 정보를 작업자에게 제공된다.The information is finally passed back to the
도 3은 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법의 일실시예를 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 2의 마스터 장치를 상세히 나타낸 블록도이고, 도 5는 도 2의 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템을 더욱 상세히 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of a method for autonomous collaboration-based valve operation of the remote control robot according to the present invention, Figure 4 is a block diagram showing in detail the master device of Figure 2, Figure 5 is the present invention of Figure 2 The block diagram showing the autonomous collaboration-based valve operation system of the remote control robot according to the present invention in more detail.
본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템은, 작업자의 직접 원격조작(Direct teleoperation) 작업, 작업자(1명)의 동작 개시 명령을 통해 로봇이 자율적으로 동작하되, 로봇 간 협업을 수행하는 작업, 끝으로 로봇의 자율 동작 시 발생되는 문제 상황을 해결하기 위한 작업자의 추가 원격조작 작업을 구현할 수 있고, 각 세부 작업을 포함한 상기 시스템 기반 밸브 회전 작업의 순서도는 도 3과 같다.In the autonomous collaboration-based valve operation system of the remote control robot according to the present invention, the robot operates autonomously through the direct teleoperation work of the operator and the operation start command of the operator (1 person), and performs the robot-to-robot collaboration. In addition, it is possible to implement a further remote operation of the operator to solve the problem situation occurring during the autonomous operation of the robot, and the flow chart of the system-based valve rotation operation including each detailed operation is shown in FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 2 이상의 슬레이브 로봇을 이용하여 하나의 밸브를 협업으로 조작하는 방법에 있어서, (a) 각각의 슬레이브 로봇(410,420)을 특정 위치로 이동시키고, 상기 각각의 슬레이브 로봇(410,420)의 로봇 암(401)을 작동시켜 상기 밸브(500)에 결합된 지그(600)를 파지하는 단계(S101~S102); (b) 로봇의 자율동작 스위치(104a)가 온됨에 따라 상기 지그(600)를 통하여 밸브 치수정보를 측정하는 단계(S103~S104); (c) 상기 측정된 밸브 치수정보를 바탕으로 상기 각각의 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼 좌표계를 저장하고, 상기 각각의 슬레이브 로봇 암(401)의 운동 경로를 생성하는 단계(S105~S106); 및 (d) 상기 각각의 슬레이브 로봇(410,420)이 상기 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그(600)를 교대로 파지하여 상기 밸브를 회전 조작하는 단계(S107)를 포함한다.As shown in FIG. 3, in a method of cooperatively operating one valve using two or more slave robots, (a) each
또한, (e) 상기 경로 추종시 상기 로봇 암(401)과 상기 지그(600) 사이에 발생하는 접촉력을 검출하는 단계(S109); 및 (f) 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암(401)의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력하는 단계(S109~S111)를 포함한다. 상기 (f) 단계에서의 상기 접촉력의 기준값은; 로봇 암(401)의 말단부에 설치된 힘 또는 토오크 센서의 좌표계 각축 방향으로 측정된 최대 접촉력 크기로 설정될 수 있다.In addition, (e) detecting a contact force generated between the
또한, (g) 상기 밸브(500)의 밸브 게이지값을 검출하는 단계(S113); 및 (h) 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암(401)을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료하는 단계(S114~S115)를 포함한다.In addition, (g) detecting the valve gauge value of the valve 500 (S113); And (h) returning the
상기 도 3의 순서도에서 밸브 회전 작업을 위해 작업자로부터 작업 명령을 입력받거나, 현재 작업 정보 및 슬레이브 로봇(410,420)의 운동 정보를 작업자에게 제공하기 위한 마스터 장치의 구성이 도 4에서 제안된다.In FIG. 3, a configuration of a master device for receiving a work command from an operator for providing a valve rotation operation or for providing a worker with current task information and motion information of the
도 4에 도시된 바와 같이, 마스터 장치(100)는 크게 작업자의 작업 의도를 물리적인 조작을 거쳐 슬레이브 로봇(410,420)의 제어 신호로 변환하기 위한 각종 스위치(104a,104b) 및 작업자 원격조작 장치(112), 현재 작업 정보 및 슬레이브 로봇의 운동 정보를 작업자에게 제공하기 위한 각종 표시창(103), 모니터링 장치(101) 및 작업자 원격조작 장치 내부 햅틱 장치(112)로 구성된다. 상기 마스터 장치(100)의 구성은 작업 대상물, 작업 형태에 따라 변경이 가능한, 1:N 로봇 원격제어를 위한 마스터 장치의 대표적인 예이며, 본 발명의 요지에 따라 다양한 변형구성이 가능할 것이다.As shown in FIG. 4, the
본 발명에서 제안되는 밸브 회전 작업을 위한 1:N 로봇 원격제어 시스템은 도 5의 블록도와 같이 마스터 장치(100), 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300), 그리고 슬레이브 로봇(410,420) 및 밸브(500)로 구분된다. 상기 도 5의 블록도는 상기 장치들(100)(300) 상호 간 무선통신을 특징으로 가지며, 각종 스위치와 관측기를 통해 작업자의 원격 조작과 로봇 상호 간 자율적 협업 동작을 구현한다. 예로서, 도 5의 스위치 #1은 도 4의 원격조작 선택 스위치(104b)와 관련 있고, 스위치 #2는 스위치 SR1과 관련 있고, 스위치 #3은 스위치 SR2와 관련 있고, 스위치 #4,5는 자율동작 선택 스위치(104a)와 관련 있고, 스위치 #6,7은 최초 닫혀 있다가 접촉력 관측기(503) 또는 밸브 게이지 관측기(504)에서 기준 값 이상의 신호가 감지될 때 열리게 된다. 스위치 #6,7을 제외한 모든 스위치는 최초 열려 있다가 작동 신호가 인가될 때 닫히게 되지만, 스위치 #1과 스위치 #4,5는 서로 연결되어 어느 한쪽이 열리게 되면 나머지 스위치는 반대로 닫히게 된다. 다시 말해 작업자의 원격조작을 위해 스위치 #1이 닫히게 되면, 자동으로 로봇의 자율동작을 위한 스위치 #4,5가 열리게 되고, 그 반대의 경우도 마찬가지로 작동된다. 또한, 작업자의 원격조작 시 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼(402)가 주변 장애물과 충돌을 포함한 접촉이 발생할 경우 마스터 장치(100)에서 발생된 로봇의 목표 운동 경로(Xd1,2)와 실제 로봇이 추종한 운동 경로(X1,2) 사이에 경로추종 오차가 발생된다. 상기 오차 정보는 작업자 원격조작 장치의 햅틱 장치(112)로 전달되고, 상기 장치 내부에서 상기 오차에 비례한 반력이 생성되므로 충돌을 포함한 주변 장애물과의 접촉 정보가 작업자에게 제공된다.1: N robot remote control system for the valve rotation operation proposed in the present invention is the
도 6은 본 발명에 따른 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법을 구현하기 위한 작업 상태를 나타낸 시스템 구성도로서, 도 6과 도 3을 참조하여 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.6 is a system configuration diagram showing a working state for implementing an autonomous collaboration-based valve operation method of a remote control robot according to the present invention. Referring to FIGS. 6 and 3, the operation of the present invention will be described.
최초 작업자의 직접 원격조작 작업은 도 4에 도시된 마스터 장치(100)의 작업자 원격조작 장치(112)를 통해 각 슬레이브 로봇(410,420)의 모바일 플랫폼(Mobile platform)을 특정 위치로 이동시키고(S101), 로봇 암(401)을 작동시켜 로봇 그리퍼(Gripper)(402)가 지그 핸들(610)을 파지하도록 한다(S102). 그리고 마스터 장치(100)에서 자율동작 선택 스위치(104)를 조작하면(S103), 지그(600)로부터 측정된 각종 거리 정보를 도 4의 밸브 치수 입력장치(105)에 입력한다(S104).The direct remote operation of the first worker moves the mobile platform of each
상기 S101단계에서는 작업자가 마스터 장치(100)에서 원격조작 선택 스위치(104)를 작동하고, 이어서 원격제어 대상 슬레이브 로봇(410,420)을 SR1 및 SR2 스위치에서 선택한 후 작업자 원격조작 장치(112)에 모바일 플랫폼(403)을 제어하기 위한 작업 명령을 입력한다. 다시 말해 슬레이브 로봇(410,420)의 로봇 암(401) 작업 범위를 고려하여 실제 밸브(500)를 회전시킬 수 있도록 사전에 정의된 특정 위치, 그리고 슬레이브 로봇(410,420)의 기저 좌표계에서 특정 평면이 밸브 회전중심 좌표계의 특정 평면과 서로 평행한 특정 방위까지 모바일 플랫폼(403)을 이동 및 회전시키는 동작이다. 여기서 각 슬레이브 로봇(410,420)의 모바일 플랫폼(403) 상부, 로봇 암 및 작업 환경에 설치된 카메라(501)로부터 획득된 영상 정보가 도 4의 모니터링 장치(101)에 출력되고, 각 모바일 플랫폼(403)에 장착된 거리 및 방위 센서로부터 측정된 신호, 즉 각 모바일 플랫폼(403)의 현재 위치 및 방위는 도 4의 모바일 플랫폼 위치 및 방위 표시창(109)에 표시된다. 따라서 작업자는 상기 특정 위치 및 방위까지 모바일 플랫폼(403)의 도달 여부를 상기 표시창(109)으로부터 확인이 가능하다.In the step S101, the operator operates the remote operation selection switch 104 in the
상기 S102단계에서는, 역시 작업자가 원격제어 대상 슬레이브 로봇(410,420)을 도 4의 SR1 및 SR2 스위치로 선택한 후 작업자 원격조작 장치(112)에 로봇 암을 제어하기 위한 작업 명령을 입력함으로써 각 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼(402)가 밸브에 장착된 지그의 핸들(Handle)(610)을 파지하는 동작이다. 상기 동작도 역시 카메라(501)로부터 획득된 영상 정보가 도 4의 모니터링 장치(101)에 출력되고, 로봇 암(401) 내부에 장착된 회전각도 측정 센서로부터 수집된 정보가 직교 좌표계 정보로 변환되어 로봇 기저 좌표계에서 로봇 그리퍼 좌표계까지의 거리 및 방위 정보가 도 4의 로봇 그리퍼 좌표계 표시창(110)에 표시되므로 작업자는 로봇 그리퍼(402)의 파지 위치 및 로봇 그리퍼(402)의 좌표계에서 특정 축이 지그 핸들(610)의 중심을 지나는 축과 서로 평행하도록 각 로봇 그리퍼(402)의 방위를 제어할 수 있다.In step S102, the operator selects the remote control
본 발명에서 제안된 밸브 회전 작업을 위한 지그(600)는, 도 7 (a) 내지 (c)의 평면도, 정면도 및 측면도에 도시된 바와 같이, 크게 지그 상판(601), 지그 핸들(610), 지그 로드(612), 클램프(620) 등으로 구성되고, 상기 밸브(500)의 크기와 상관없이 밸브 회전 작업이 가능하도록 지그 로드(612) 간의 거리를 자유자재로 조절할 수 있다. 또한, 지그 핸들(610) 간의 거리를 쉽게 측정할 수 있도록 지그 상판(601)에 눈금(scale), 지그 핸들(610)에 표시바늘이 부착되었다. 뿐만 아니라 회전 방향에 상관없이 로봇의 회전력이 밸브에 균일하게 전달될 수 있고, 지그(600)와 밸브 휠(630) 사이가 서로 밀착될 수 있도록 ‘L’자형 클램프(620)가 부착되어 있으며, 상기 클램프(620) 역시 밸브(500)의 크기에 따라 고정 위치를 변경할 수 있다. 상기 지그(600)를 밸브 힐(630)에 장착하는 방법은 먼저 도 7의 고정형 지그 핸들(610)의 지그 로드(612)를 도 6과 같이 밸브 휠(630)과 휠 스포크(640)가 만나는 부분에 접촉시킨 후, 이동형 지그 핸들(610)의 지그 로드(612)를 반대편 밸브 휠(630)과 휠 스포크(640)가 만나는 부분에 밀착시키고, 이동형 지그 핸들(610)의 지그 로드(612)를 다시 조여 지그 상판(601)에 상기 지그 핸들(610)을 고정시킨다. 이후 각각의 ‘L’자형 클램프(620)를 휠 스포크(640)와 2점 접촉(휠 스포크 축과 클램프 길이 방향이 서로 수직)이 되도록 육각 렌치 볼트(613)로 고정시키면 지그(600)의 장착이 완료된다.
본 발명에서는 밸브 조작을 위한 전용 지그(600)와 함께 지그 핸들(610) 중심과 밸브 회전 중심 사이 거리 측정을 위한 거리측정용 지그(700)(도 8 참조)가 개시된다. 이 지그(700)는 도 8 (a) 및 (b)의 평면도 및 정면도에 도시된 바와 같이 지그 핸들 삽입부(711), 볼트의 사이즈에 따라 교체가 가능한 볼트 머리 삽입부(713), 눈금이 표시된 피스톤(712), 실린더 몸체(710)로 구성된다. 상기 지그(700)의 사용법은 도 7의 지그 핸들(610)을 도 8의 지그 핸들 삽입부(711)에 삽입한 후, 반대 쪽 볼트 머리 삽입부(713)를 밸브 회전 중심에 위치한 볼트 머리에 삽입할 때 변하는 피스톤(712)의 길이 변화량을 작업자가 눈금으로 확인함으로써 상기 지그 핸들(610) 중심과 밸브(500)의 회전 중심 사이의 거리를 측정할 수 있다.In the present invention, a distance measuring jig 700 (see FIG. 8) for measuring a distance between a
상기 동작이 완료된 후 작업자가 도 4의 마스터 장치(100)에서 자율동작 선택 스위치(104a)를 작동하고, 도 7, 8의 지그(600)로부터 측정된 거리 정보를 입력함으로써 슬레이브 로봇(410,420)의 자율적 협업을 통한 밸브 회전 작업이 시작된다. 상기 작업은 도 3에서 보는 바와 같이 최초 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼 좌표계를 저장하는 단계(S105), 두 번째 슬레이브 로봇 암(401)의 운동 경로를 생성하는 단계(S106), 세 번째 슬레이브 로봇(410,420)이 생성된 경로를 반복해서 추종하는 단계(S107~S018), 네 번째 경로 추종 시 로봇 암(401) 및 로봇 그리퍼(402) 와 지그 핸들(610) 사이에 기준 이상 접촉력 발생 유무를 관측하는 단계(S109), 다섯 번째 상기 접촉력이 기준 이상 발생될 경우 마스터 장치(100)에 작업 상태 표시등 작동 및 에러 메시지를 표시하는 단계(S110~S111), 여섯 번째 슬레이브 로봇(410,420)의 자율동작에서 작업자의 추가 원격조작 작업으로 자동 전환하는 단계(S112), 일곱 번째 밸브 게이지 정보가 목표치에 도달 유무를 관측하는 단계(S113~S114), 마지막으로 현재 슬레이브 로봇(410,420)의 운동 정보 및 작업 상태(밸브 게이지 정보 포함)를 마스터 장치(100)에 표시하는 단계(S115)로 구성된다. 상기 동작 중에서 첫 번째, 두 번째, 네 번째, 여섯 번째, 일곱 번째 단계의 동작이 본 발명에서 제안하는 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)에서 제어되고, 세 번째 단계의 동작은 슬레이브 로봇(410,420) 제어기에서, 다섯 번째, 여덟 번째 단계의 동작은 모니터링 장치(101)를 포함한 마스터 장치(100)에서 제어될 수 있다.After the operation is completed, the operator operates the autonomous
로봇의 자율적 협업 작업에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다. The detailed description of the autonomous collaborative work of the robot is as follows.
작업자가 도 4의 마스터 장치(100)에서 자율동작 선택 스위치(104)를 작동하면 도 5에서 #4,5가 닫히고, 반면 작업자의 원격조작에 필요한 스위치 #1은 자동으로 열리게 된다. 또한, 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)에 입력된 각 슬레이브 로봇(410,420)의 그리퍼 좌표계 정보({G1},{G2})가 상기 장치 내부에서 저장되고, 이어서 도 4의 마스터 장치(100)에서 작업자가 입력한 밸브 치수 정보(도 9의 a,b,c) 역시 상기 마스터 장치(100)에 입력된다. 상기 동작을 통해 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)는 제 2 코사인 법칙을 이용하여 밸브 치수 정보로부터 도 9에서 밸브(500)의 회전 중심과 양쪽 지그 핸들(610)의 중심을 만나는 이등변 삼각형의 내각인 의 정보를 구할 수 있다. 또한, 지그 핸들(610)의 중심 좌표계 {G1}의 X축을 중심으로 반시계 방향으로 지그(600)가 회전한 각도, 마찬가지로 좌표계 {G1}에서 밸브 회전중심 좌표계 {O}를 연결한 가상선 이 상기 X축을 중심으로 반시계 방향으로 회전한 각도를 삼각 함수 공식을 통해 구할 수 있다. 상기 구해진 각도와 밸브 치수 정보(a)로부터 슬레이브 로봇 #1(410)의 그리퍼 좌표계 {G1}에서 밸브 회전 중심의 좌표계 {O}까지의 상대 위치 및 방위 정보를 구할 수 있다.(마찬가지 방법으로 슬레이브 로봇 #2(420)의 그리퍼 좌표계 {G2}에서 밸브(500)의 회전 중심의 좌표계 {O}까지의 상대 위치 및 방위 정보를 구할 수 있다.) 슬레이브 로봇 #1(410)의 목표 운동 경로는 상기 {O}의 X축을 중심으로 가 기울어진 각도를 초기 각도로 하여 밸브(500)를 열고 닫는 동작에 따라 시계 및 반시계 방향으로 θ만큼 회전할 때 의 좌표 로 표현된다. 다시 말해 {G1}로 표현된 가상의 회전축({O}의 X축)을 중심으로 가 θ만큼 회전 시 생성되는 궤적이 슬레이브 로봇 #1(410)의 그리퍼(402)가 추종해야할 목표 이동 경로이다. 슬레이브 로봇 #1(410)의 목표 운동 경로는 상기 방법과 마찬가지로 상기 {O}의 X축을 중심으로 가 기울어진 각도를 초기 각도로 하여 밸브를 열고 닫는 동작에 따라 시계 및 반시계 방향으로 θ만큼 회전할 때 의 좌표 로 표현된다. When the operator operates the autonomous operation selection switch 104 in the
상기에서 설명한 것과 같이, 밸브 회전중심 좌표계 {O}의 X축을 중심으로 각 슬레이브 로봇(410,420)이 회전 방향에 따라 θ만큼 회전할 때 각 슬레이브 로봇(410,420)은 지그 핸들(610)을 서로 교대로 파지하고, 어느 하나의 슬레이브 로봇(410)의 경로 시작점은 나머지 다른 슬레이브 로봇(420)의 경로 도착점이 된다. 다시 말해 도 9에서 {G1}에서 좌측 슬레이브 로봇 #1(410)이 {O}의 X축을 중심으로 시계 방향으로 만큼 회전하면, 슬레이브 로봇 #1(410)이 파지했던 지그 핸들(610)을 다음 회전 동작 시 슬레이브 로봇 #2(420)가 파지하고, 슬레이브 로봇 #2(420)가 파지했던 지그 핸들(610)을 다음 회전 동작 시 슬레이브 로봇 #1(410)이 파지한다. 이때 슬레이브 로봇 #2(420)가 {O}의 X축을 중심으로 시계 방향으로 θ만큼 회전 후 도착한 위치 및 방위 정보({Gx})는 슬레이브 로봇 #1(410)의 좌표계 {G1}으로 변환되고, 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)에 저장된다. 따라서 슬레이브 로봇 #1(410)이 다음 회전 동작을 위해 {Gx}로 자동으로 이동하는데 이 좌표계 정보는 이전 회전 동작 시 슬레이브 로봇 #2(420)가 도착했던 좌표계 정보와 동일하다. 정리하면, 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)는 각 슬레이브 로봇(410,420)이 도 9의 {G1},{G2},{Gx}를 경유점으로 하되, 서로 하나의 지그 핸들(610)을 번갈아가며 파지하면서 어느 하나의 슬레이브 로봇(410)의 경로 도착점이 다른 슬레이브 로봇(420)의 경로 시작점이 되도록 각 슬레이브 로봇(410,420)의 목표 경로를 생성하는 것을 특징으로 가진다.As described above, when each
각 슬레이브 로봇(410,420)이 생성된 경로를 따라 밸브 회전 작업을 수행할 때 로봇 그리퍼(402)와 지그 핸들(610) 사이 기준 이상 접촉력이 발생되는 원인은 첫 번째, 도 3의 작업자 원격조작 작업시 도 4의 작업자 원격조작 장치(112)를 통해 모바일 플랫폼(403)을 특정 위치에 도달시키고, 이어서 특정 방위로 회전시킬 때 슬레이브 로봇(410,420)의 기저 좌표계에서 특정 평면이 밸브 회전중심 좌표계의 특정 평면과 서로 평행하지 못할 경우 발생된다. 만약, 도 5의 접촉력 관측기(503)를 통해 기준 이상의 접촉력이 감지되면 자동으로 스위치 #6,7이 열리게 되어 로봇의 자율적 협업 동작이 즉시 중지되면서 작업자의 추가 원격조작이 가능하도록 스위치 #1이 닫히게 된다. 뿐만 아니라 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)는 도 4의 마스터 장치(100)에 작업 상태 표시등 작동 및 에러 메시지를 표시하기 위한 신호를 출력한다.When the
상기 기준 이상 접촉력이 발생되는 두 번째 원인은 로봇을 통한 밸브 회전 작업이 종료되어 더 이상 회전 작업이 불가능하기 때문이다. 이 경우 도 5에서 밸브 게이지 관측기(504)가 작업 종료 시점을 판단한 뒤 역시 스위치 #6,7이 열어 로봇의 자율적 협업 동작을 즉시 중지시키고, 작업자의 원격조작을 통해 로봇 복귀 작업이 가능하도록 스위치 #1을 닫는다. 마찬가지로 도 5의 협업 및 자율동작 명령 생성 장치(300)는 도 4의 마스터 장치(100)에 현재 슬레이브 로봇(410,420)의 운동 정보 및 작업 상태(밸브 게이지 정보 포함)를 표시하기 위한 신호를 출력한다. The second cause of the contact force above the reference is because the valve rotation operation through the robot is terminated and the rotation operation is no longer possible. In this case, after the
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 관한 것이고, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
The embodiments of the present invention described in the present specification and the configurations shown in the drawings relate to the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to encompass all of the technical ideas of the present invention so that various equivalents It should be understood that water and variations may be present. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. , Such changes shall be within the scope of the claims set forth in the claims.
100 : 마스터 장치 101 : 모니터링 장치
200 : 무선통신장치 300 : 협업 및 자율동작 명령 생성장치
410, 420 : 슬레이브 로봇 401 : 로봇 암
402 : 로봇 그리퍼 403 : 모바일 플랫폼
500 : 밸브(작업대상물) 502 : 밸브 게이지
503 : 접촉력 관측기 504 : 밸브 게이지 관측기
600 : 지그 610 : 지그 핸들
620 : 클램프 630 : 밸브 휠
640 : 휠 스포크100: master device 101: monitoring device
200: wireless communication device 300: collaboration and autonomous operation command generation device
410, 420: slave robot 401: robot arm
402: Robot Gripper 403: Mobile Platform
500: valve (work object) 502: valve gauge
503: contact force observer 504: valve gauge observer
600: jig 610: jig handle
620: clamp 630: valve wheel
640: Wheel Spokes
Claims (7)
(a) 상기 각각의 슬레이브 로봇의 로봇 암을 작동시켜 상기 밸브에 결합된 지그를 파지하는 단계;
(b) 상기 지그를 통하여 밸브 치수정보를 측정하는 단계;
(c) 상기 측정된 밸브 치수정보를 바탕으로 상기 각각의 슬레이브 로봇의 그리퍼 좌표계를 저장하고, 상기 각각의 슬레이브 로봇 암의 운동 경로를 생성하는 단계; 및
(d) 상기 각각의 슬레이브 로봇이 상기 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그를 교대로 파지하여 상기 밸브를 회전 조작하는 단계를 포함하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법.
In a method of cooperatively operating a valve using two or more slave robots,
(a) operating a robot arm of each slave robot to grip a jig coupled to the valve;
(b) measuring valve dimension information through the jig;
(c) storing a gripper coordinate system of each slave robot based on the measured valve dimension information, and generating a movement path of each slave robot arm; And
(d) autonomous collaboration-based valve operation method of a remote control robot comprising the step of rotating the valve by holding the jig alternately while each slave robot repeatedly following the generated path.
(e) 상기 경로 추종시 상기 로봇 암과 상기 지그 사이에 발생하는 접촉력을 검출하는 단계; 및
(f) 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법.
The method of claim 1,
(e) detecting a contact force generated between the robot arm and the jig when following the path; And
(f) autonomous collaboration-based valve operation of the remote control robot further comprising stopping a path following the robot arm and outputting an alarm alarm and an error message when the detected contact force is generated above a reference value. Way.
상기 (f) 단계에서의 상기 접촉력의 기준값은; 로봇 암의 말단부에 설치된 힘 또는 토오크 센서의 좌표계 각축 방향으로 측정된 최대 접촉력 크기로 설정된 것을 특징으로 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법.
The method of claim 2,
The reference value of the contact force in the step (f) is; The autonomous collaboration-based valve operation method of the remote control robot, characterized in that the maximum contact force measured in the direction of the axis of the coordinate system of the torque sensor or the torque sensor installed in the distal end of the robot arm.
(g) 상기 밸브의 밸브 게이지값을 검출하는 단계; 및
(h) 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 방법.
The method of claim 1,
(g) detecting a valve gauge value of the valve; And
(h) returning the robot arm to an initial position when the detected valve gauge value reaches a preset target value, displaying a job end state, and ending the job. Autonomous collaboration-based valve operation method.
상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치에서 생성된 경로를 반복해서 추종하면서, 상기 지그를 교대로 파지하여 상기 밸브를 회전 조작하는 작업을 수행하는 2 이상의 슬레이브 로봇을 포함하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템.
A cooperative and autonomous operation command generation device for generating a path of each robot arm for controlling autonomous operation of the slave robot based on gripper coordinate system information of the slave robot and valve dimension information measured from a jig; And
Autonomous collaboration-based valve of a remote control robot including two or more slave robots that perform the operation of rotating the valve by alternately holding the jig while repeatedly following the path generated by the collaboration and autonomous operation command generation device Operation system.
상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치는;
상기 경로 추종시 상기 로봇 암과 상기 지그 사이에 발생하는 접촉력을 검출하고, 상기 검출된 접촉력이 기준값 이상으로 발생된 경우 상기 로봇 암의 경로 추종을 정지하고, 알람 경보 및 에러 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템.
6. The method of claim 5,
The apparatus for generating cooperative and autonomous commands;
Detects contact force generated between the robot arm and the jig when the path is followed, and stops following the path of the robot arm when the detected contact force is greater than a reference value, and outputs an alarm alert and an error message. Autonomous collaboration based valve operation system of a remote control robot.
상기 협업 및 자율동작 명령생성 장치는;
상기 밸브의 밸브 게이지값을 검출하고, 상기 검출된 밸브 게이지값이 미리 설정된 목표치에 도달한 경우 상기 로봇 암을 초기 위치로 복귀시키고, 작업 종료 상태를 표시하고 작업을 종료하는 것을 특징으로 하는 원격제어 로봇의 자율적 협업 기반 밸브 조작 시스템.6. The method of claim 5,
The apparatus for generating cooperative and autonomous commands;
Detecting a valve gauge value of the valve, and when the detected valve gauge value reaches a preset target value, the robot arm returns to an initial position, displays a work end state, and ends the work. Robotic autonomous collaboration-based valve manipulation system.
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---|---|---|---|
KR1020120050117A KR101294348B1 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | A valve operating method based on autonomous cooperation between tele-operated robots and system thereof |
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CN115870997A (en) * | 2022-12-06 | 2023-03-31 | 江苏盐电阀门有限公司 | Underwater robot for controlling deep sea valve |
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- 2012-05-11 KR KR1020120050117A patent/KR101294348B1/en active IP Right Grant
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