KR101439748B1 - 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법 - Google Patents

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Abstract

저렴한 비용으로 구현이 가능하며 간단한 제어 로직으로 안정적이고 정밀한 구동을 행하도록 개선된 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법이 개시된다. 로봇은 작업 대상물을 지지 또는 고정하는 핸드와, 상기 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키는 로봇 암과, 상기 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시키는 구동부를 포함하며, 상기 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 변위 센서부와, 설정된 시간 간격으로 신호를 발생시키는 타이머와, 상기 타이머로 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 제어부를 포함한다. 또한, 로봇의 교시 방법은 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키는 단계와, 변위 센서부를 통해 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 단계와, 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장부에 저장하는 단계와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 제어부가 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 타이머와 변위센서를 통해 저렴한 비용으로 구현이 가능하며 간단한 제어 로직으로 안정적이고 정밀한 구동을 수행할 수 있다.

Description

교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법{Robot With Teaching System And Method For Teaching Robot}
본 발명은 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 제어 로직으로 간단하게 교시를 할 수 있으며 안정적인 구동을 행하도록 개선된 교시 시스템을 갖는 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇의 교시(Teaching) 시스템은 각종 산업용 로봇에 있어서 매니퓰레이터의 동작 순서, 위치, 속도 등을 설정 및 변경하는 것으로서, 작업자가 직접 매니퓰레이터의 선단을 잡고 동작을 가르치거나 별도의 조작 버튼을 이용하여 가르치는 방법으로 이루어진다.
선 출원된 대한민국 공개특허공보 10-2011-0038068호(2011.04.13)에는 로봇의 교시 시스템이 개시된바 있다. 도 1은 종래의 로봇의 예를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 로봇(10)은 부재를 이송하는 로봇 본체(20)와, 상기 로봇 본체(20)의 동작을 제어하는 로봇 제어 유닛(40)을 구비한다. 종래 로봇(10)의 설명에서 반도체 웨이퍼(50) 등의 판상부재를 이송하는 것을 예로 설명한다. 로봇 본체(20)는 웨이퍼 카세트(51) 내부로부터 반도체 웨이퍼(50)를 반출하거나 웨이퍼 카세트(51) 내부로 반도체 웨이퍼(50)를 반입하도록 작동된다. 상기 로봇 본체(20)는 로봇 기대(21) 및 로봇 암(28)을 구비한다. 로봇 기대(21)에는 수직 방향 또는 Z축 방향으로 연장되고 수직 방향으로 움직일 수 있는 암 샤프트(22)가 설치된다. 암 샤프트(22)의 상단에는 제1 암(23)의 기단부가 고정되며, 제1 암(23)의 선단부에는 제2 암(24)의 기단부가 회전 가능하게 연결된다. 제2 암(24)의 선단부에는 엔드 이펙터로서 기능하는 핸드(25)가 회전 가능하게 설치된다. 상기 핸드(25)는 반도체 웨이퍼(50)가 그 위에 재치될 수 있게 구성되며, 진공흡착 기구 또는 파지기구를 이용하기 위한 보유지지수단(25A)을 포함한다. 상기 로봇 기대(21)에는 엔코더(39A)를 내장한 서보모터(39)를 구비하여 암 샤프트(22)를 승강시키는 승강 구동유닛(32)이 설치된다. 로봇 제어 유닛(40)은 컴퓨터에 의해 구현되고, 로봇 본체(20)의 동작을 제어하기 위한 프로그램이 저장된 메모리(41)와, 메모리(41)에 저장된 동작 프로그램을 실행하여 로봇 본체(20)를 제어하도록 구성된 CPU(42)를 포함한다.
또한, 도 2는 도 1에 도시한 종래의 로봇의 내부 구조를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 로봇 암(28)은 암 샤프트(22), 제1 암(23), 제2 암(24), 핸드(25), 제2 암 회전샤프트(26) 및 손목 축(27)을 포함한다. 제2 암(24)은 제1 암(23)의 선단부에 회전 가능하게 설치된 제2 암 회전샤프트(26)에 고정된다. 핸드(25)는 제2 암(24)의 선단부에 회전 가능하게 설치된 손목 축(27)에 고정된다. 또한, 로봇 본체(20)는 제1 암(23)을 회전시키는 제1 암 구동유닛(29)과, 제2 암(24)을 회전시키는 제2 암 구동유닛(30)과, 손목 축(27)을 회전시키는 손목 축 구동유닛(31)과, 암 샤프트(22)를 수직으로 구동시키는 승강 구동유닛(32)을 구비한다.
제1 암 구동유닛(29)은 로봇 기대(21)의 내부 공간에 배치되고, 서보모터(33) 및 기어와 같은 동력전달기구(34)를 구비한다. 제2 암 구동유닛(30)은 제1 암(23)의 내부 공간에 배치되며, 서보모터(35) 및 동력전달기구(36)를 구비한다. 손목 축 구동유닛(31)은 제2 암(24)의 내부 공간에 배치되고, 서보모터(37) 및 동력전달기구(38)를 구비한다. 각 서보모터(33, 35, 37)에는 엔코더(33A, 35A, 37A)가 내장된다. 상기 암 샤프트(22)는 제1 암 구동유닛(29)에 의해 로봇 기대(21)에 대해 제1 회전축(L1)을 중심으로 회전되어 제1 암(23)이 회전 구동된다. 상기 회전 샤프트(26)는 제2 암 구동유닛(30)에 의해 제1 암(23)에 대해 제2 회전축(L2)을 중심으로 회전되어 제2 암(24)이 회전 구동된다. 상기 손목 축(27)은 손목 축 구동유닛(31)에 의해 제2 암(24)에 대해 제3 회전축(L3)을 중심으로 회전되어 핸드(25)가 회전 구동된다.
이와 같이 구성된 상기 로봇(10)을 교시하는 방법을 설명하면, 로봇 제어 유닛(40)의 CPU(42)는 웨이퍼 카세트(51)와 관련되는 잠정 위치데이터를 읽어들여 메모리(41)에 저장하고, 제1 암 구동유닛(29), 제2 암 구동유닛(30), 손목 축 구동유닛(31) 및 승강 구동유닛(32)을 제어함으로써, 핸드(25)에 의해 지지된 반도체 웨이퍼(50)를 웨이퍼 카세트(51)에 삽입한다. 상기 로봇 제어 유닛(40)은 제1 암 구동유닛(29), 제2 암 구동유닛(30), 손목 축 구동유닛(31) 및 승강 구동유닛(32)을 제어하여 로봇 암(28)의 선단부를 이동시켜 핸드(25)에 안착된 반도체 웨이퍼(50)를 타킷인 웨이퍼 카세트(51)에 접촉시킴으로써, 접촉 부재인 반도체 웨이퍼(50)와 교시 타킷인 웨이퍼 카세트(51) 간의 접촉에 의해 손목 축(27)이 각도적으로 변위를 개시한 시점에서의 로봇 암(28)의 자세 및 손목 축(27)의 각도 위치를 검출하여 교시점의 위치를 결정한다.
한편, 선 출원된 대한민국 공개특허공보 10-2011-0077556호(2011.07.07)에는 안전하고 간단하게 직관적으로 로봇을 교시할 수 있는 로봇 교시 시스템이 개시된바 있다. 도 3은 종래의 로봇 교시 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 로봇 교시 시스템(100)은 주 단말기(120)와, 보조 단말기(110) 및 촬영부(130)를 포함하며, 로봇 시스템(200)과 연결되어 있다. 로봇 시스템(200)은 제어기(210)와 다수의 로봇(220)을 포함한다. 제어기(210)는 로봇(220)을 제어하여 작업 동작을 수행하도록 한다. 촬영부(130)는 로봇 시스템(200)과 주변 환경을 영상으로 획득하여 영상 데이터를 주 단말기(120)에 전송한다. 보조 단말기(110)는 자이로 센서, 각속도 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나의 센서로 구성되며, 작업자의 팔의 각도 및 움직임의 변화를 감지하여 공간상의 위치 정보 및 방위 정보를 생성한 후 주 단말기(120)에 전송한다. 상기 보조 단말기(110)는 사용자의 움직임에 따라 위치 정보 및 방위 정보를 생성하며, 주 단말기(120)는 보조 단말기(110)로부터 위치 정보 및 방위 정보를 받아 로봇(220)의 작업 경로를 생성하여 로봇 제어기(210)에 전송함으로써 교시가 수행된다.
하지만, 종래의 로봇 교시 방법은 로봇의 교시를 수행하는 작업자의 힘, 로봇의 방위 정보, 촬상된 이미지 데이터 등을 센싱하여 로봇 교시의 정보로 활용함에 따라, 힘 정보, 방위 정보, 이미지 정보를 획득하기 위한 별도의 수단을 요구하여 장치가 복잡하고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었으며, 이러한 정보의 획득을 수행하는 수단이 오차가 많이 로봇의 정밀한 교시가 어려운 한계가 있었다. 또한 교시자가 교시를 위하여 많은 시간 교육을 받은 후에야 교시를 할 수 있는 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 10-2011-0038068호(2011.04.13) 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 10-2011-0077556호(2011.07.07)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 저렴한 비용으로 구현이 가능하며 간단한 제어 로직으로 안정적이고 정밀한 구동을 행하도록 개선된 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 로봇은 작업 대상물을 지지 또는 고정하는 핸드와, 상기 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키는 로봇 암과, 상기 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시키는 구동부를 포함하며; 상기 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 변위 센서부와, 설정된 시간 간격으로 신호를 발생시키는 타이머와, 상기 타이머로 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 제어부를 포함하며; 상기 제어부는, 상기 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키면서 획득된 단위 시간별 변위량 정보를 저장하고, 상기 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 교시 시스템을 갖는 로봇을 제공한다.
본 발명에 따른 로봇의 교시방법은 작업 대상물을 지지 또는 고정하는 핸드와, 상기 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키는 로봇 암과, 상기 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시키는 구동부를 포함하는 로봇의 교시 방법이며; 상기 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키는 단계와, 변위 센서부를 통해 상기 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 단계와, 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장부에 저장하는 단계와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 제어부가 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 단계를 포함하며; 상기 작업 대상물 또는 핸드를 타킷으로 이동시키는 단계에서 이동 전의 최초 시작점 및 이동 후의 최종 끝점의 위치를 입력하고; 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 교시 방법을 제공한다.
상기에서, 이동 후의 최종 끝점의 위치를 원점으로 설정하고, 상기 구동부가 작동되어 상기 작업 대상물 또는 핸드가 상기 이동 전의 최초 시작점 위치까지 구동을 완료한 후, 다시 상기 작업 대상물 또는 핸드가 원점으로 복귀하는 단계를 포함하며; 상기 원점으로 복귀하는 단계에서 상기 이동 전의 최초 시작점 위치로부터 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 합을 연산하여 원점 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법은 타이머와 변위센서를 통해 저렴한 비용으로 구현이 가능하며 간단한 제어 로직으로 안정적이고 정밀한 구동을 수행할 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 로봇을 도시한 사시도이고,
도 2는 종래의 로봇의 내부 구조를 도시한 것이며,
도 3은 종래의 로봇 교시 시스템을 도시한 블럭도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 로봇의 예를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5에 도시한 로봇의 내부 구조를 도시한 것이며,
도 7은 도 6에 도시한 로봇의 교시 방법을 도시한 흐름도이고,
도 8은 도 7의 변형 예에 따른 로봇의 교시 방법을 도시한 흐름도이며,
도 9는 도 8의 로봇의 교시 방법에 따른 로봇의 구동을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 교시 시스템을 갖는 로봇은 크게 로봇 암과, 로봇 암을 구동시키는 구동부와, 변위 센서부와, 타이머와, 저장부 및 제어부를 포함하여 이루어진다.
로봇 암은 하나 이상 구비되어 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키며, 핸드에는 작업 대상물을 지지되거나 또는 고정된다. 구동부는 각 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시킨다. 본 실시 예에서 상기 작업 대상물을 웨이퍼로 예를 들어 설명하며, 로봇 암은 핸드가 회전 및 직선 이동되도록 이루어진다. 상기 핸드, 로봇 암 및 구동부의 구조는 이후에 상술하기로 한다.
변위 센서부는 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 것으로서, 본 실시 예에서는 로봇 암의 구동에 따라 로봇 암의 회전 변위 및 직선 이동 변위를 감지한다. 타이머는 설정된 시간 간격으로 신호를 발생시키는 것으로서, 미리 설정한 시간이 경과한 다음 회로 상태의 On 또는 Off를 변화시키는 동작을 하는 타임 스위치 기능을 수행한다. 저장부는 타이머로 설정된 시간 간격으로 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장한다. 제어부는 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여, 구동부에 구동 신호를 전송함으로써 로봇 암을 작동시킨다. 상기 제어부는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키면서 단위 시간별 변위량 정보를 획득 및 저장하고, 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 구동부를 작동시킨다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 로봇의 예이며, 도 6은 도 5에 도시한 로봇의 내부 구조를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇(7)은 로봇 암과, 구동부 및 변위 센서부를 구비한다. 로봇 암은 로봇 몸체(71)와, 암 샤프트(72)와, 제1 암(73)과, 제2 암(74) 및 제3 암(75)으로 이루어진다. 그리고, 구동부는 제1 구동부(76)와, 제2 구동부(713)와, 제3 구동부(733) 및 제4 구동부(743)로 구성되며, 변위 센서부는 제1 센서부(91)와, 제2 센서부(92)와, 제3 센서부(93) 및 제4 센서부(94)로 구성된다.
로봇 몸체(71)의 하부에 제1 구동부(76)가 승강축(761)을 통해 연결되어, 제1 구동부(76)의 작동에 의해 로봇 몸체(71)가 상하로 직선 이동된다. 상기 로봇 몸체(71)의 일 측에는 제1 센서부(91)가 구비되며, 제1 센서부(91)는 승강축(761)의 변위를 감지하여 로봇 몸체(71)의 직선 이동 변위를 감지한다. 상기 제1 구동부(76)는 공압이나 유압 작동하는 직선 운동 실린더나 볼 나사로 구현하는 것이 가능하며, 직선 운동 실린더로 구현하는 경우, 승강축(761)은 로드가 된다. 상기 제1 센서부(91)는 직선 운동 실린더의 실린더에 설치되어 승강축(761)인 로드의 직선 운동 변위를 감지하는 것이 가능하다.
로봇 몸체(71)에는 제1 암(73)에 구비된 암 샤프트(72)가 제1 회전축(L1)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 상기 암 샤프트(72)는 로봇 몸체(71)의 내부로 연장 형성되며, 로봇 몸체(71)의 내부에 암 샤프트(72)를 회전시키는 제2 구동부(713)가 동력전달부재(712)로 연결된다. 로봇 몸체(71)의 일 측에는 제2 센서부(92)가 구비되며, 제2 센서부(92)는 암 샤프트(72)의 회전 각도 변위를 감지한다. 따라서 제1 암(73)의 회전 각도 변위가 감지된다. 상기 제2 구동부(713)는 로봇 몸체(71)에 설치된 모터로, 동력전달부재(712)는 제2 구동부(713)에 설치된 구동기어와 암샤프트에 설치되어 구동기어와 치합하는 피동기어로 형성하는 것이 가능하다.
제1 암(73)은 암 샤프트(72)의 상부에 결합되어 암 샤프트(72)와 일체로 회전되는 것으로서, 제1 암(73)에는 제2 암(74)에 구비된 제1 축 부재(741)가 제2 회전축(L2)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 상기 제1 축 부재(741)는 제1 암(73)의 내부로 연장되며, 제1 암(73)의 내부에는 제2 암(74)의 제1 축 부재(741)를 회전시키는 제3 구동부(733)가 설치되며, 동력전달부재(732)에 의하여 제3 구동부(733)로부터 제1 축 부재(741)로 동력이 전달된다. 제1 암(73)의 일 측에는 제1 축(741)의 회전 각도 변위를 감지하는 제3 센서부(93)가 구비되며, 제3 센서부(93)는 제1 축 부재(741)의 회전 각도 변위를 감지한다. 따라서 제2 암(74)의 회전 각도 변위가 감지된다. 상기 제3 구동부(733)는 제1 암(73)에 설치된 모터로, 동력전달부재(732)는 제3 구동부(733)에 설치된 구동기어와 제1 축 부재(741)에 설치되어 구동기어와 치합하는 피동기어로 형성하는 것이 가능하다.
제2 암(74)은 제1 축 부재(741)의 상부에 결합되어 제1 축 부재(741)와 일체로 회전되는 것으로서, 제2 암(74)에는 제3 암(75)에 구비된 제2 축 부재(751)가 제3 회전축(L3)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 상기 제2 축 부재(751)는 제3 회전축(L3)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 제2 암(74)의 내부까지 연장되며, 제2 암(74)의 내부에는 제3 암(75)의 제2 축 부재(751)를 회전시키는 제4 구동부(743)가 설치되며, 동력전달부재(742)로 연결된다. 제2 암(74)의 일 측에는 제4 센서부(94)가 구비되며, 제4 센서부(94)는 제2 축 부재(751)의 회전 각도 변위를 감지한다.
상기 제4 구동부(743)는 제2 암(74)에 설치된 모터로, 동력전달부재(742)는 제4 구동부(743)에 설치된 구동기어와 제2 축 부재(751)에 설치되어 구동기어와 치합하는 피동기어로 형성하는 것이 가능하다.
제3 암(75)은 제2 축 부재(751)의 상부에 결합되어 제2 축 부재(751)와 일체로 회전되는 것으로서, 일 측에 핸드(77)가 결합된다. 상기 핸드(77)는 작업 대상물인 웨이퍼(99)를 지지하며, 제3 암(75)과 일체로 형성될 수 있다. 핸드(77)는 웨이퍼(99)의 하부로 진입하도록 이동된 후 상부로 상승 이동되어 웨이퍼(99)의 하면을 들어 올려 지지한 상태로 이송을 하게 된다. 이송이 완료되면 핸드(77)는 반대로 하강 이동되어 웨이퍼(99)를 내려놓게 된다.
상기에서 로봇 몸체(71), 제1 아암(73), 제2 아암(74)은 유압 또는 공압에 의하여 회전되도록 작동하는 회전실린더로 구현하는 것도 가능하다. 이 경우 암 샤프트(72)는 로봇 몸체(71)에 회전 구동되도록 설치되는 회전 로드로, 제1 축 부재(741)는 제1 암(73)에 회전 구동되도록 설치되는 회전 로드로, 제2 축 부재(751)는 제2 아암(74)에 회전 구동되도록 설치되는 회전 로드로 된다. 그리고 제2 구동부(713), 제3 구동부(733) 및 제4 구동부(743)는 각각 로봇 몸체(71), 제1 아암(73), 제2 아암(74)에 연결된 유압 또는 공압 펌프가 된다.
상기 제1 센서부(91)와, 제2 센서부(92)와, 제3 센서부(93) 및 제4 센서부(94)는 레이저 다이오드와 레이저 센서로 구현되거나, 엘이디 다이오드와 광센서로 구현되는 것이 가능하다.
본 발명에 따르는 교시 시스템을 갖는 로봇의 설명에서 선형 이동되는 승강축(761)과 이를 구동시키는 제1 구동부(76)를 구비하며, 회전 구동되는 로봇 몸체(71), 제1 암(73), 제2 암(74)을 가지는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니고 하나 이상의 선형 이동 수단(예, 공압 또는 유압 구동 선형 실린더)으로 이루어지는 것이 가능하며, 하나 이상의 회전 구동 수단(예, 공압 또는 유압 구동 회전 실린더)에 의하여 이루어지는 것도 가능하고, 하나 이상의 선형 이동 수단과 회전 구동 수단에 의하여 이루어지는 것도 가능하다. 따라서 선형 이동 수단, 회전 구동 수단을 포함하는 의미로 "로봇 암"을 사용한다.
도 5에서 미설명된 부호 82는 제1 타킷이며, 81은 제2 타킷을 도시한 것이다. 로봇 암은 구동부에 의해 작동되어 제1 암(73), 제2 암(74) 및 제3 암(75)이 회전 구동되면 핸드(77)가 먼저 제2 타킷(81) 측으로 이동된 후 웨이퍼(99)의 하부로 위치하고 상승하여 웨이퍼(99)의 하면을 지지하며, 다시 제1 암(73), 제2 암(74) 및 제3 암(75)이 회전 구동되어 제1 타킷(82) 측으로 이동한다. 이후에, 로봇 암이 하강하여 웨이퍼(99)를 제1 타킷(82)에 내려놓은 후, 다시 원위치로 돌아와 같은 동작을 반복하게 된다.
이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 교시 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 교시 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇의 교시 방법은 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키는 단계(S10)와, 변위 센서부를 통해 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위가 감지되는 단계(S20)와, 설정된 시간 간격으로 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보가 전송되어 저장부에 저장되는 단계(S30)와, 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 제어부가 구동부에 구동 신호를 전송하는 단계(S40)를 포함한다. 또한, 작업 대상물 또는 핸드의 이동 전의 최초 시작점 및 이동 후의 최종 끝점의 위치가 입력되어, 제어부는 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 구동부를 작동시킨다.
또한, 이동 후의 최종 끝점의 위치를 원점으로 설정하고, 구동부가 작동되어 작업 대상물 또는 핸드가 이동 전의 최초 시작점 위치까지 구동을 완료한 후, 다시 상기 작업 대상물 또는 핸드가 원점으로 복귀하는 단계를 포함한다. 상기 원점으로 복귀하는 단계에서, 이동 전의 최초 시작점 위치로부터 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 합을 연산하여 원점 위치를 결정하여 복귀가 이루어진다.
도 8은 도 7의 변형 예에 따른 로봇의 교시 방법을 도시한 흐름도이며, 도 9는 도 8의 로봇의 교시 방법에 따른 로봇의 구동을 도시한 것이다. 도 8 및 도 9를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 먼저, 도 9(a)에 도시된 것처럼 핸드(77)의 최초 시작점의 위치가 입력된다. 도시되지 않은 입력부의 시작점 버튼을 사용자가 입력하면, 해드(77)의 최초 시작점의 위치가 입력되어 저장부에 저장된다.
다음으로, 도 9(b)에 도시된 것처럼 작업자는 핸드(77)를 제1 타킷(82)으로 이동시키고, 상기 이동 과정에서 타이머 및 변위 센서부에 의해 단위 시간별 각 로봇 암의 변위량이 저장부에 저장된다.
상기 로봇 암의 변위량은 로봇 몸체(71)의 직선 이동 변위량과, 제1 암(73)과, 제2 암(74) 및 제3 암(75)의 회전 변위량으로서, 제1 센서부(91)와, 제2 센서부(92)와, 제3 센서부(93) 및 제4 센서부(94)에 의해 각 변위량이 설정된 시간 단위로 감지되어 저장된다. 이후에, 도 9(c)에 도시된 것처럼, 작업자는 핸드(77)를 제2 타킷(81)으로 이동시키고, 상기 이동 과정에서 전술한 것과 동일하게 단위 시간별 로봇 암의 변위량이 저장부에 저장된다. 다음으로, 도 9(d)에 도시된 것처럼, 작업자는 핸드(77)를 최종 끝점으로 이동시키며, 상기 이동 과정에서 전술한 것과 동일하게 단위 시간별 로봇 암의 변위량이 저장부에 저장된다. 핸드(77)의 최종 끝점으로의 이동이 완료되면, 도시하지 않은 최종 위치 설정 버튼을 사용자가 누름으로써 최종 끝점의 위치가 입력되어 저장부에 저장된다. 상기 최종 끝점은 로봇의 구동을 위한 원점(Original Point)으로 설정된다.
이와 같이 시간 단위로 감지되어 저장부에 저장되는 로봇 암 변위량의 예, 예를 들면 제1 암(73)의 회전 각도 변위량은 아래의 표 1과 같이 감지되어 저장될 수 있다. 표 1에 저장된 데이터는 회전 변위량을 예로 나타내었다.
Δt (시간) - 단위(초sec) Δθ (변위) - 단위(각도°)
0.1 2.3
0.2 2.1
0.3 3.2
0.4 4.5
0.5 3.7
0.6 2.7
상기 표에서와 같이 로봇을 이루는 각 암의 회전 각도 변위와 선형 이동 변위가 감지되어 저장된다. 이후에, 제어부는 상기 표 1과 같이 저장된 저장부의 데이터를 근거로 하여 로봇 암에 구동 신호를 전송함으로써 시간의 역순으로 구동부를 작동시켜 로봇 암은 구동이 시작된다. 상기 로봇 암은 작업자가 교시한 단위 시간별 변위량과 동일하게 구동이 이루어지게 된다.
로봇 암의 구동이 시작되면, 각 암은 시간 단위로 감지되어 저장된 회전 각도 변위 또는 선형 이동 변위 만큼씩 역순으로 구동되어 핸드(77)는 도 9(d)의 상태에서 도 9(c)와 같이 제2 타킷(81)으로 이동된 후, 도 9(b)와 같이 제1 타킷(82)으로 이동된다. 이후에, 핸드(77)는 도 9(a)와 같이 최초 시작점으로 이동된다. 도 9(a)에 도시된 핸드(77)의 최초 시작점은 도 9(d)에 도시된 핸드(77)의 최종 끝점(원점)의 위치와 다르므로, 핸드(77)는 다시 최종 끝점(원점)의 위치까지 이동된다. 상기 핸드(77)의 최초 시작점과 최종 끝점(원점) 사이의 위상차는 단위 시간별 변위량의 총합과 동일하므로, 변위량의 총합을 연산하여 핸드(77)를 원점으로 복귀시켜 일련의 구동 사이클을 완성하며 이후에 같은 동작이 반복 수행된다.
상기와 같은 교시 시스템을 갖는 로봇은 제2 타켓(81)과 제1 타켓(82) 사이에 설치되어 도시하지 않은 컨베이어 등과 같은 이송 수단을 통하여 제2 타겟(81)으로 이송되어온 제품을 파지하여 제1 타켓(82)으로 운반하는 용도로 사용될 수 있다.
상기에서 작업자가 핸드(77)를 이동시키는 방법은 핸드(77)를 직접 파지하고 이동시킬 수도 있고, 제어부에 연결되어 구동부를 작동시키는 조이스틱과 같은 입력수단으로 이동시키는 것도 가능하다.
지금까지 본 발명에 따른 교시 시스템을 갖는 로봇 및 이의 교시 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
7: 로봇 71 : 로봇 몸체
72 : 암 샤프트 73 : 제1 암
74 : 제2 암 75 : 제3 암
77 : 핸드 91 : 제1 센서부
92 : 제2 센서부 93 : 제3 센서부
94 : 제4 센서부 82 : 제1 타킷
81 : 제2 타킷 99 : 웨이퍼

Claims (5)

  1. 작업 대상물을 지지 또는 고정하는 핸드와, 상기 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키는 로봇 암과, 상기 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시키는 구동부를 포함하며; 상기 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 변위 센서부와, 설정된 시간 간격으로 신호를 발생시키는 타이머와, 상기 타이머로 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 제어부를 포함하며; 상기 제어부는, 상기 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키면서 획득된 단위 시간별 변위량 정보를 저장하고, 상기 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 교시 시스템을 갖는 로봇.
  2. 삭제
  3. 작업 대상물을 지지 또는 고정하는 핸드와, 상기 핸드를 회전 또는 직선 이동 가능하도록 연결시키는 로봇 암과, 상기 로봇 암을 회전 또는 직선 이동되게 구동시키는 구동부를 포함하는 로봇의 교시 방법이며; 상기 작업 대상물 또는 핸드를 적어도 하나의 타킷으로 이동시키는 단계와, 변위 센서부를 통해 상기 로봇 암의 회전 변위 또는 직선 이동 변위를 감지하는 단계와, 설정된 시간 간격으로 상기 변위 센서부에 의해 획득된 변위 정보를 전송받아 저장부에 저장하는 단계와, 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량에 근거하여 제어부가 상기 구동부에 구동 신호를 전송하는 단계를 포함하며; 상기 작업 대상물 또는 핸드를 타킷으로 이동시키는 단계에서 이동 전의 최초 시작점 및 이동 후의 최종 끝점의 위치를 입력하고; 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 역순으로 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 교시 방법.
  4. 삭제
  5. 제3 항에 있어서, 상기 이동 후의 최종 끝점의 위치를 원점으로 설정하고, 상기 구동부가 작동되어 상기 작업 대상물 또는 핸드가 상기 이동 전의 최초 시작점 위치까지 구동을 완료한 후, 다시 상기 작업 대상물 또는 핸드가 원점으로 복귀하는 단계를 포함하며; 상기 원점으로 복귀하는 단계에서 상기 이동 전의 최초 시작점 위치로부터 상기 저장부에 저장된 단위 시간별 변위량의 합을 연산하여 원점 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇의 교시 방법.
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