KR101509578B1 - Apparatus and method for calculating absolute position of driving shaft - Google Patents

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김봉석
박창우
김동엽
김태근
임승환
이재민
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for calculating an absolute position of a driving shaft in order to calculate the absolute position of the driving shaft of a harmonic drive connected to a motor. According to the present invention, the apparatus for calculating the absolute position of the driving shaft comprises: an incremental encoder; a potentiometer; and a control unit. The incremental encoder measures and outputs a first rotation amount of an output shaft while installed in the output shaft of the motor. The potentiometer measures and outputs a second rotation amount of the driving shaft while installed in the driving shaft of the harmonic drive connected to the output shaft of the motor. The control unit calculates the absolute position of the driving shaft on the basis of the first rotation amount and the second rotation amount inputted from the incremental encoder and the potentiometer.

Description

구동축의 절대 위치 산출 장치 및 방법{Apparatus and method for calculating absolute position of driving shaft}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 구동축을 구비하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 연결된 하모닉 드라이브(harmonic drive)의 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있는 구동축의 절대 위치 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus having a drive shaft, and more particularly, to an apparatus and method for calculating an absolute position of a drive shaft capable of calculating an absolute position of a drive shaft of a harmonic drive connected to a motor.

모터나 액추에이터와 같은 구동축이 있는 구동기는 다양한 장치에 활용되고 있다. 특히 이러한 구동기는 로봇에 활용되고 있으며, 로봇의 손가락, 관절 부분에 컴팩트한 구조의 구동기가 요구되고 있다.Drives with drive shafts, such as motors or actuators, are used in a variety of devices. Particularly, these actuators are used in robots, and compact actuators are required in the fingers and joints of robots.

이러한 구동기를 통한 장치의 구동 시, 구동축의 절대 위치를 파악하는 것은 중요하다. 일반적인 경우 구동축의 절대 위치를 파악하기 위해서, 장치는 초기 구동 시 구동기의 기준 위치를 찾기 위한 초기 동작을 수행하게 된다.When driving the apparatus through such a driver, it is important to grasp the absolute position of the drive shaft. In order to grasp the absolute position of the drive shaft in general, the apparatus performs an initial operation to find the reference position of the driver at initial drive.

이로 인해 해당 장치를 사용하기 위해서는, 구동기의 초기 동작을 수행할 수 있는 최소한의 공간이 필요하다. 그런데 구동기의 초기 동작을 수행할 수 있을 정도의 공간이 확보되지 못한 경우, 해당 장치를 이용할 수 없는 문제점이 있다. 공간이 확보되더라도 초기 동작을 수행하는 과정에서, 초기 동작을 수행하는 영역에 객체가 위치하는 경우 파손이나 안전사고의 위험을 안고 있다.Therefore, in order to use the device, a minimum space is required to perform the initial operation of the actuator. However, there is a problem in that, when a space is not secured enough to perform the initial operation of the driver, the device can not be used. Even if the space is secured, in the course of performing the initial operation, if the object is located in the area where the initial operation is performed, there is a risk of damage or safety accident.

이러한 문제를 해소하기 위해서, 초기 동작을 수행하지 않더라도 구동축의 절대 위치를 추정하는 장치로서 마그네틱을 이용한 절대 위치 산출 장치가 사용되고 잇다.In order to solve such a problem, an absolute position calculating device using magnet is used as an apparatus for estimating the absolute position of a drive shaft without performing an initial operation.

하지만 종래의 절대 위치 산출 장치는 크기가 크기 때문에, 로봇의 관절과 같이 설치 공간이 협소한 곳에 설치되는 컴팩트한 구동 모듈에는 적용할 수 없는 문제점을 안고 있다.However, since the conventional absolute position calculating device has a large size, it can not be applied to a compact drive module installed at a place where the installation space is narrow like a joint of a robot.

한국공개특허 제2010-0052484호(2010.05.19.)Korean Patent Publication No. 2010-0052484 (2010.05.19.)

따라서 본 발명의 목적은 컴팩트한 구동 모듈에 설치하여 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있는 구동축의 절대 위치 산출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for calculating the absolute position of a drive shaft, which can be installed in a compact drive module to calculate the absolute position of the drive shaft.

본 발명의 다른 목적은 모터에 연결된 하모닉 드라이브(harmonic drive)의 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있는 구동축의 절대 위치 산출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for calculating the absolute position of a drive shaft capable of calculating an absolute position of a drive shaft of a harmonic drive connected to a motor.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증분형 엔코더(incremental encoder), 포텐셔미터(potentiometer) 및 제어부를 포함하는 구동축의 절대 위치 산출 장치를 제공한다. 상기 증분형 엔코더는 모터의 출력축에 설치되어 상기 출력축의 제1 회전량을 측정하여 출력한다. 상기 포텐셔미터는 상기 모터의 출력축에 연결된 하모닉 드라이브의 구동축에 설치되어 상기 구동축의 제2 회전량을 측정하여 출력한다. 그리고 상기 제어부는 상기 증분형 엔코더와 상기 포텐셔미터로부터 입력받은 상기 제1 회전량과 상기 제2 회전량을 기반으로 상기 구동축의 절대 위치를 산출한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an absolute position calculating device for a drive shaft including an incremental encoder, a potentiometer and a control unit. The incremental encoder is installed on the output shaft of the motor and measures and outputs the first rotation amount of the output shaft. The potentiometer is installed on a drive shaft of a harmonic drive connected to an output shaft of the motor to measure and output a second rotation amount of the drive shaft. The control unit calculates an absolute position of the drive shaft based on the first rotation amount and the second rotation amount input from the incremental encoder and the potentiometer.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 구동축을 일정 각도로 왕복 구동시켜 상기 포텐셔미터가 검출한 복수의 제2 회전량을 전달받고, 상기 복수의 제2 회전량을 평균하여 상기 구동축의 초기 위치를 산출할 수 있다.In the apparatus for calculating an absolute position of a drive shaft according to the present invention, the control unit reciprocally drives the drive shaft at a predetermined angle to receive a plurality of second rotations detected by the potentiometer, and averages the plurality of second rotations The initial position of the drive shaft can be calculated.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 초기 위치를 산출한 후 입력되는 제1 및 제2 회전량 중에 하나로 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 나머지 하나의 추정값과 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 보정값을 산출하고, 상기 산출한 보정값을 상기 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있다.In the apparatus for calculating an absolute position of a drive shaft according to the present invention, the controller estimates the absolute position value of the drive shaft in one of the first and second amounts of rotation input after calculating the initial position, A correction value is calculated based on a difference value of one measured value, and the absolute position of the drive shaft can be calculated by adding the calculated correction value to the estimated absolute position value.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2 회전량을 베이즈 필터(Bayes Filter)의 추정 스텝(prediction step)에 적용하여 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 상기 제1 회전량의 추정값과 상기 제1 회전량의 측정값을 보정 스텝(correction step)에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있다.In the apparatus for calculating an absolute position of a drive shaft according to the present invention, the controller applies the second rotation amount to a prediction step of a Bayes filter to estimate an absolute position value of the drive shaft, The absolute position of the drive shaft can be calculated in addition to the absolute position value by estimating the correction value calculated by applying the estimated value of the first full amount and the measured value of the first turn amount to the correction step.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 회전량을 베이즈 필터의 추정 스텝에 적용하여 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 상기 제2 회전량의 추정값과 상기 제2 회전량의 측정값을 보정 스텝에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있다.In the apparatus for calculating an absolute position of a drive shaft according to the present invention, the control section estimates an absolute position value of the drive shaft by applying the first rotation amount to an estimation step of a bass filter, The absolute position of the drive shaft can be calculated in addition to the absolute position value obtained by applying the measurement value of the second whole amount to the correction step and the calculated correction value.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치에 있어서, 상기 베이즈 필터는 칼만 필터(Kalman Filter) 또는 파티클 필터(Particle Filter)를 포함할 수 있다.In the drive shaft absolute position calculating device according to the present invention, the base filter may include a Kalman filter or a particle filter.

본 발명은 또한, 제어부는 모터의 출력축에 설치된 증분형 엔코더가 측정하여 출력한 상기 출력축의 제1 회전량을 입력받고, 상기 모터의 출력축에 연결된 하모닉 드라이브의 구동축에 설치된 포텐셔미터가 측정하여 출력한 상기 구동축의 제2 회전량을 입력받는 단계와, 상기 제어부는 상기 증분형 엔코더와 상기 포텐셔미터로부터 입력받은 상기 제1 회전량과 상기 제2 회전량을 기반으로 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계를 포함하는 구동축의 절대 위치 산출 방법을 제공한다.The control unit may further include a control unit that receives a first rotation amount of the output shaft measured and output by an incremental encoder provided on an output shaft of the motor and receives a first rotation amount of the output shaft measured by a potentiometer installed on a drive shaft of a harmonic drive connected to an output shaft of the motor, The control unit includes a step of calculating an absolute position of the drive shaft based on the first amount of rotation and the second amount of rotation input from the incremental encoder and the potentiometer The absolute position of the drive shaft is calculated.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 방법에 있어서, 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계는, 상기 제어부는 상기 구동축을 일정 각도로 왕복 구동시켜 상기 포텐셔미터가 측정한 복수의 제2 회전량을 입력받는 단계와, 상기 제어부는 상기 복수의 제2 회전량을 평균하여 상기 구동축의 초기 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of calculating the absolute position of the drive shaft according to the present invention, the step of calculating the absolute position of the drive shaft may be such that the control unit reciprocally drives the drive shaft at a predetermined angle to receive a plurality of second rotation amounts measured by the potentiometer And the controller may calculate an initial position of the drive shaft by averaging the plurality of second rotations.

그리고 본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 방법에 있어서, 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계는, 상기 초기 위치를 산출한 후, 상기 제어부는 입력되는 제1 및 제2 회전량 중에 하나로 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하는 단계와, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 회전량 중 나머지 하나의 추정값과 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 한 보정값을 산출하는 단계, 및 상기 제어부는 산출한 보정값과 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of calculating the absolute position of the drive shaft according to the present invention, the step of calculating the absolute position of the drive shaft may be such that, after calculating the initial position, Calculating a correction value based on a difference between the estimated value of the other one of the first and second amounts of rotation and the other one of the measured values, and the controller calculates And calculating an absolute position of the drive shaft in addition to a correction value and an estimated absolute position value.

본 발명에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치는 컴팩트한 구동 모듈에 설치하여 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있다. 즉 절대 위치 산출 장치는 증분형 엔코더가 모터의 출력축에 설치되고, 포텐셔미터가 하모니 드라이브의 구동축에 설치된 구조를 갖기 때문에, 증분형 엔코더와 포텐셔미터로부터 획득한 정보를 융합하여 구동축의 절대 위치를 산출할 수 있다.The absolute position calculating device of the drive shaft according to the present invention can be installed in a compact drive module to calculate the absolute position of the drive shaft. That is, since the incremental encoder is provided on the output shaft of the motor and the potentiometer is provided on the drive shaft of the harmonic drive, the absolute position calculating device can calculate the absolute position of the drive shaft by fusing the information obtained from the incremental encoder and the potentiometer have.

이와 같이 증분형 엔코더와 포텐셔미터는 각각 모터의 출력축 및 하모닉 드라이브의 구동축 상에 설치가 가능하기 때문에, 컴팩트한 구동 모듈에 적용이 가능하다.Since the incremental encoder and the potentiometer can be mounted on the output shaft of the motor and the drive shaft of the harmonic drive, respectively, the present invention can be applied to a compact drive module.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치를 구비하는 구동 모듈을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동축의 절대 위치 산출 방법에 따른 흐름도이다.
도 3은 도 2의 산출하는 단계의 상세 흐름도이다.1 is a view showing a drive module including an absolute position calculating device for a drive shaft according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of calculating an absolute position of a drive shaft according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed flowchart of the calculating step of FIG.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted to the extent that they do not disturb the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동축의 절대 위치 산출 장치를 구비하는 구동 모듈을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a drive module including an absolute position calculating device for a drive shaft according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 모듈(100)은 출력축(15)을 갖는 모터(10), 구동축(21)을 갖는 하모닉 드라이브(harmonic drive; 20) 및 구동축(21)의 절대 위치를 산출하는 구동축(21)의 절대 위치 산출 장치(30)(이하 '절대 위치 산출 장치'라 함)를 포함한다.1, a driving module 100 according to the present embodiment includes a motor 10 having an output shaft 15, a harmonic drive 20 having a driving shaft 21, (Hereinafter referred to as 'absolute position calculating device') of the drive shaft 21 for calculating the absolute position of the drive shaft 21.

모터(10)는 구동 모듈(100)에 연결되는 객체를 회전시키는데 필요한 회전력을 출력축(15)을 통하여 전달한다. 이러한 모터(10)는 모터 케이스(17), 회전자(11), 고정자(13) 및 출력축(15)을 포함한다. 회전자(11)의 중심에 출력축(15)이 결합되며, 회전자(11)를 감싸는 형태로 고정자(13)가 설치된다. 회전자(11) 및 고정자(13)는 모터 케이스(17)에 의해 보호된다. 이때 출력축(15)은 중공형으로 구동축(21)이 내설될 수 있는 공간을 제공하며, 양단은 모터 케이스(17)의 양쪽으로 돌출되어 있다.The motor 10 transmits the rotational force necessary for rotating the object connected to the driving module 100 through the output shaft 15. The motor 10 includes a motor case 17, a rotor 11, a stator 13 and an output shaft 15. An output shaft 15 is coupled to the center of the rotor 11 and a stator 13 is installed to surround the rotor 11. [ The rotor (11) and the stator (13) are protected by a motor case (17). At this time, the output shaft 15 is hollow and provides a space in which the drive shaft 21 can be installed, and both ends protrude from both sides of the motor case 17.

하모닉 드라이브(20)는 모터(10)의 일측으로 돌출된 출력축(15)에 결합되어 연결되며, 구동축(21)은 출력축(15)의 중공을 통하여 모터(10)의 타측으로 돌출된다. 하모닉 드라이브(20)는 감속비에 따라서 출력축(15)의 회전에 따라 감속하여 구동축(21)을 회전시킨다.The harmonic drive 20 is connected to an output shaft 15 protruded to one side of the motor 10 and the drive shaft 21 protrudes to the other side of the motor 10 through the hollow of the output shaft 15. The harmonic drive 20 decelerates in accordance with the rotation of the output shaft 15 in accordance with the reduction gear ratio to rotate the drive shaft 21.

그리고 절대 위치 산출 장치(30)는 회전하는 구동축(21)의 절대 위치를 산출한다. 이러한 절대 위치 산출 장치(30)는 증분형 엔코더(incremental encoder; 31), 포텐셔미터(potentiometer; 33) 및 제어부(35)를 포함한다.The absolute position calculating device 30 calculates the absolute position of the rotating drive shaft 21. The absolute position calculating device 30 includes an incremental encoder 31, a potentiometer 33,

증분형 엔코더(31)는 모터(10)의 출력축(15)에 설치되어 출력축(15)의 제1 회전량을 측정하여 제어부(35)로 출력한다. 증분형 엔코더(31)는 출력축(15)의 회전량에 따라 단순하게 온/오프의 펄스수로 변환하여 출력하는 엔코더로서, 출력축(15)의 상대적인 위치값을 제공한다. 이때 증분형 엔코더(31)는 모터 케이스(17)를 중심으로 하모닉 드라이브(20)가 설치된 쪽의 반대쪽으로 돌출된 출력축(15)에 설치될 수 있다. The incremental encoder 31 is provided on the output shaft 15 of the motor 10 and measures the first rotation amount of the output shaft 15 and outputs it to the control unit 35. [ The incremental encoder 31 is an encoder for simply converting the number of on / off pulses according to the amount of rotation of the output shaft 15 and outputting it, and provides the relative position value of the output shaft 15. At this time, the incremental encoder 31 may be installed on the output shaft 15 protruding toward the opposite side to the side on which the harmonic drive 20 is mounted, with the motor case 17 as the center.

포텐셔미터(33)는 모터(10)의 출력축(15)에 연결된 하모닉 드라이브(20)의 구동축(21)에 설치되어 구동축(21)의 제2 회전량을 측정하여 제어부(35)로 출력한다. 포텐셔미터(33)는 증분형 엔코더(31)가 설치된 쪽의 출력축(15)의 중공을 통하여 외부로 돌출된 구동축(21)에 설치된다. 이러한 포텐셔미터(33)는 구동축(21)의 회전 변위를 전기저항의 변화로 바꾸는 가변 저항기로서, 회전하는 구동축(21)의 절대 위치값에 대한 정보를 제공한다. 하지만 포텐셔미터(33)는 가변 저항 원리를 사용하기 때문에, 포텐셔미터(33)가 제공하는 정보에 오차가 존재한다. 포텐셔미터(33)로는 권선형, 전도성 플라스틱형, 서밋형 또는 하이브리드형이 사용될 수 있으며, 컴팩트한 구동 모듈(100)에 적용할 수 있도록 두께가 얇은 종류를 사용하는 것이 바람직하다.The potentiometer 33 is installed on the drive shaft 21 of the harmonic drive 20 connected to the output shaft 15 of the motor 10 and measures the second rotation amount of the drive shaft 21 and outputs it to the control unit 35. The potentiometer 33 is installed on the drive shaft 21 protruding through the hollow of the output shaft 15 on the side where the incremental encoder 31 is installed. This potentiometer 33 is a variable resistor that changes the rotational displacement of the drive shaft 21 to a change in electrical resistance and provides information on the absolute position value of the rotating drive shaft 21. [ However, since the potentiometer 33 uses the variable resistance principle, there is an error in the information provided by the potentiometer 33. [ The potentiometer 33 may be of a wire type, a conductive plastic type, a cermet type, or a hybrid type, and it is preferable to use a thin type so as to be applicable to the compact driving module 100.

그리고 제어부(35)는 절대 위치 산출 장치(30)를 포함한 구동 모듈(100)의 전반적인 제어 동작을 수행한다. 제어부(35)는 모터(10)의 구동 제어와 더불어 구동축(21)의 절대 위치를 산출한다. 즉 제어부(35)는 증분형 엔코더(31) 및 포텐셔미터(33)로부터 입력받은 제1 회전량과 제2 회전량을 기반으로 구동축(21)의 절대 위치를 산출한다.The control unit 35 performs the overall control operation of the driving module 100 including the absolute position calculating device 30. [ The control unit 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 together with the drive control of the motor 10. [ That is, the control unit 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 based on the first rotation amount and the second rotation amount received from the incremental encoder 31 and the potentiometer 33.

제어부(35)는 다음과 같이 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다.The control unit 35 can calculate the absolute position of the drive shaft 21 as follows.

먼저 제어부(35)는 구동축(21)의 초기 위치를 산출한다. 즉 제어부(35)는 구동축(21)을 일정 각도로 왕복 구동시켜 포텐셔미터(33)가 검출한 복수의 제2 회전량을 전달받는다. 제어부(35)는 복수의 제2 회전량을 평균하여 구동축(21)의 초기 위치를 산출한다.First, the control unit 35 calculates the initial position of the drive shaft 21. In other words, the control unit 35 reciprocally drives the drive shaft 21 at a predetermined angle to receive a plurality of second rotations detected by the potentiometer 33. The control unit 35 calculates the initial position of the drive shaft 21 by averaging the plurality of second rotations.

이때 구동축(21)의 초기 위치를 산출하기 위해서 구동축(21)을 일정 각도로 왕복 구동시키는 이유는, 포텐셔미터(33)의 특성 상의 가변 저항 원리를 기반으로 하기 때문에, 한번의 측정으로 획득한 제2 회전량의 신뢰성이 떨어진다. 따라서 일정 각도로의 왕복 구동을 통하여 포텐셔미터(33)로부터 획득한 복수의 제2 회전량을 평균하여 구동축(21)의 초기 위치를 산출함으로써, 산출한 초기 위치의 신뢰성을 확보할 수 있다.The reason why the drive shaft 21 is reciprocally driven at a certain angle to calculate the initial position of the drive shaft 21 at this time is based on the variable resistance principle on the characteristics of the potentiometer 33. Therefore, The reliability of the amount of rotation is deteriorated. Therefore, by calculating the initial position of the drive shaft 21 by averaging a plurality of second rotations obtained from the potentiometer 33 through reciprocating drive at a certain angle, the reliability of the calculated initial position can be secured.

구동축(21)을 회전시키는 일정 각도는 수 degree일 수 있다. 예컨대 모터(10)와 하모닉 드라이브(20)의 감속비가 100 대 1인 경우, 모터단의 증분형 엔코더(31) 기준으로 100degree일 수 있다. 왕복 구동의 횟수가 증가할수록 산출한 초기 위치의 신뢰성을 높일 수 있지만, 왕복 구동의 횟수에 비례하게 초기 위치를 산출하는 데 시간이 소요되기 때문에, 왕복 구동의 횟수는 3 내지 10회 범위에서 결정하는 것이 바람직하다.The predetermined angle for rotating the drive shaft 21 may be several degrees. For example, when the reduction ratio of the motor 10 and the harmonic drive 20 is 100 to 1, the reduction ratio may be 100degree on the basis of the incremental encoder 31 at the motor end. As the number of reciprocating driving increases, the reliability of the calculated initial position can be increased. However, since it takes time to calculate the initial position in proportion to the number of reciprocating driving, the number of reciprocating driving is determined in the range of 3 to 10 .

다음으로 제어부(35)는 초기 위치를 산출한 후, 입력되는 제1 및 제2 회전량 중에 하나로 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다. 제어부(35)는 나머지 하나의 추정값과 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 보정값을 산출한다. 그리고 제어부(35)는 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출함으로써, 산출한 구동축(21)의 절대 위치의 정밀도를 높일 수 있다.Next, the control unit 35 calculates the initial position and then estimates the absolute position of the drive shaft 21 in one of the first and second amounts of rotation input. The control unit 35 calculates the correction value based on the difference between the remaining one estimated value and the remaining one measured value. The control unit 35 can increase the accuracy of the calculated absolute position of the drive shaft 21 by calculating the absolute position of the drive shaft 21 in addition to the absolute position value estimated by the calculated correction value.

제어부(35)는 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 때, 베이즈 필터(Bayes Filter)를 사용할 수 있다. 베이스 필터로는 칼만 필터(Kalman Filter) 또는 파티클 필터(Particle Filter)가 사용될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.The control unit 35 may use a Bayes filter when calculating the absolute position of the drive shaft 21. [ The base filter may be a Kalman filter or a particle filter, but is not limited thereto.

예컨대 제어부(35)는 추정 스텝(prediction step)에 포텐셔미터(33)의 측정값을 사용하고, 보정 스텝(correction step)에 증분형 엔코더(31)의 측정값을 사용하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다. 즉 제어부(35)는 제2 회전량을 베이즈 필터의 추정 스텝에 적용하여 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다. 제어부(35)는 제1 회전량의 추정값과 제1 회전량의 측정값을 보정 스텝(correction step)에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다.For example, the control unit 35 uses the measured value of the potentiometer 33 in the prediction step and calculates the absolute position of the drive shaft 21 using the measured value of the incremental encoder 31 in the correction step Can be calculated. In other words, the control section 35 applies the second rotation amount to the estimation step of the bass filter to estimate the absolute position value of the drive shaft 21. [ The control unit 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 in addition to the absolute position value obtained by applying the estimated value of the first turn amount and the measured value of the first turn amount to the correction step can do.

또는 제어부(35)는 추정 스텝에 증분형 엔코더(31)의 측정값을 사용하고, 보정 스텝에 포텐셔미터(33)의 측정값을 사용하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다. 즉 제어부(35)는 제1 회전량을 베이즈 필터의 추정 스텝에 적용하여 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다. 제어부(35)는 제2 회전량의 추정값과 제2 회전량의 측정값을 보정 스텝에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다.Alternatively, the control unit 35 can use the measured value of the incremental encoder 31 in the estimation step and calculate the absolute position of the drive shaft 21 using the measured value of the potentiometer 33 in the correction step. In other words, the control section 35 applies the first rotation amount to the estimation step of the bass filter to estimate the absolute position value of the drive shaft 21. [ The control unit 35 can calculate the absolute position of the drive shaft 21 in addition to the absolute position value estimated by applying the estimated value of the second rotation amount and the measured value of the second rotation amount to the correction step.

베이스 필터로는 칼만 필터를 사용하여 구동축(21)의 절대 위치를 추정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of estimating the absolute position of the drive shaft 21 using a Kalman filter as a base filter will be described below.

추정 스텝에서 추정한 구동축(21)의 절대 위치값은 포텐셔미터(33)의 제2 회전량을 사용하는 경우 수학식 1로 표시할 수 있다.The absolute position value of the drive shaft 21 estimated in the estimation step can be expressed by Equation 1 when the second rotation amount of the potentiometer 33 is used.

Figure 112013109293710-pat00001
Figure 112013109293710-pat00001

여기서

Figure 112013109293710-pat00002
: t시간에서의 추정한 구동축의 절대 위치값here
Figure 112013109293710-pat00002
: Absolute position value of drive shaft estimated at time t

Figure 112013109293710-pat00003
: (t-1)시간에서의 구동축의 절대 위치값
Figure 112013109293710-pat00003
: Absolute position value of drive shaft at (t-1) time

Figure 112013109293710-pat00004
: 노이즈
Figure 112013109293710-pat00004
: noise

Figure 112013109293710-pat00005
에서 t=1인 경우, 구동축의 초기 위치값이 된다.
Figure 112013109293710-pat00005
, T = 1, it becomes the initial position value of the drive shaft.

수학식 1에 대한 보정값은 수학식 2로 표시할 수 있다.The correction value for Equation (1) can be expressed by Equation (2).

Figure 112013109293710-pat00006
Figure 112013109293710-pat00006

여기서

Figure 112013109293710-pat00007
: t시간에서 증분형 엔코더로 측정한 회전량here
Figure 112013109293710-pat00007
: Amount of rotation measured with incremental encoder at time t

Figure 112013109293710-pat00008
: t시간에서 증분형 엔코더로 측정될 회전량의 추정값
Figure 112013109293710-pat00008
: an estimate of the amount of rotation to be measured by the incremental encoder at time t

수학식 1에 따른 추정한 구동축(21)의 절대 위치값과 수학식 2에 따른 보정값을 반영한 구동축(21)의 절대 위치는 수학식 3을 통하여 산출할 수 있다.The absolute position of the drive shaft 21 that reflects the absolute position value of the drive shaft 21 estimated according to Equation 1 and the correction value according to Equation 2 can be calculated through Equation (3).

Figure 112013109293710-pat00009
Figure 112013109293710-pat00009

여기서 K는 칼만 게인이다.Where K is the Kalman gain.

한편 추정 스텝에서 추정한 구동축(21)의 절대 위치값은 증분형 엔코더(31)의 제2 회전량을 사용하는 경우 수학식 4로 표시할 수 있다.On the other hand, the absolute position value of the drive shaft 21 estimated in the estimation step can be expressed by Equation (4) when the second rotation amount of the incremental encoder 31 is used.

Figure 112013109293710-pat00010
Figure 112013109293710-pat00010

여기서

Figure 112013109293710-pat00011
: t시간에서의 추정한 구동축의 절대 위치값here
Figure 112013109293710-pat00011
: Absolute position value of drive shaft estimated at time t

Figure 112013109293710-pat00012
: (t-1)시간에서의 구동축의 절대 위치값
Figure 112013109293710-pat00012
: Absolute position value of drive shaft at (t-1) time

Figure 112013109293710-pat00013
: 노이즈
Figure 112013109293710-pat00013
: noise

Figure 112013109293710-pat00014
에서 t=1인 경우, 구동축(21)의 초기 위치값이 된다. 여기서
Figure 112013109293710-pat00015
는
Figure 112013109293710-pat00016
즉, 포텐셔미터(33)로 산출한 초기 위치값을 사용할 수 있다.
Figure 112013109293710-pat00014
The value of the initial position of the drive shaft 21 is obtained. here
Figure 112013109293710-pat00015
The
Figure 112013109293710-pat00016
That is, the initial position value calculated by the potentiometer 33 can be used.

수학식 4에 대한 보정값은 수학식 5으로 표시할 수 있다.The correction value for Equation (4) can be expressed by Equation (5).

Figure 112013109293710-pat00017
Figure 112013109293710-pat00017

여기서

Figure 112013109293710-pat00018
: t시간에서 포텐셔미터로 측정한 회전량here
Figure 112013109293710-pat00018
: the amount of rotation measured with a potentiometer at time t

Figure 112013109293710-pat00019
: t시간에서 포텐셔미터로 측정될 회전량의 추정값
Figure 112013109293710-pat00019
: Estimation of the amount of rotation to be measured with the potentiometer at time t

수학식 4에 따른 구동축(21)의 절대 위치값과 수학식 5에 따른 보정값을 반영한 구동축(21)의 절대 위치는 수학식 6을 통하여 산출할 수 있다.The absolute position of the drive shaft 21 reflecting the absolute position value of the drive shaft 21 and the correction value according to Equation (5) according to Equation (4) can be calculated through Equation (6).

Figure 112013109293710-pat00020
Figure 112013109293710-pat00020

이와 같이 본 실시예에 따른 절대 위치 산출 장치(30)는 컴팩트한 구동 모듈(100)에 설치하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다. 즉 절대 위치 산출 장치(30)는 증분형 엔코더(31)가 모터(10)의 출력축(15)에 설치되고, 포텐셔미터(33)가 하모니 드라이브(20)의 구동축(21)에 설치된 구조를 갖기 때문에, 증분형 엔코더(31)와 포텐셔미터(33)로부터 획득한 정보를 융합하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출할 수 있다.Thus, the absolute position calculating device 30 according to the present embodiment can be installed in the compact drive module 100 to calculate the absolute position of the drive shaft 21. In other words, the absolute position calculating device 30 has a structure in which the incremental encoder 31 is provided on the output shaft 15 of the motor 10 and the potentiometer 33 is provided on the drive shaft 21 of the harmony drive 20 , The absolute position of the drive shaft 21 can be calculated by fusing the information obtained from the incremental encoder 31 and the potentiometer 33.

이와 같이 증분형 엔코더(31)와 포텐셔미터(33)는 각각 모터(10)의 출력축(15) 및 모니닉 드라이브(20)의 구동축(21) 상에 설치가 가능하기 때문에, 컴팩트한 구동 모듈(100)에 적용이 가능하다.Since the incremental encoder 31 and the potentiometer 33 can be installed on the output shaft 15 of the motor 10 and the drive shaft 21 of the monitor drive 20, ).

이와 같은 본 실시예에 따른 구동축(21)의 절대 위치 산출 장치(30)를 이용한 구동축(21)의 절대 위치 산출 방법에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동축(21)의 절대 위치 산출 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 3은 도 2의 산출하는 단계의 상세 흐름도이다.A method of calculating the absolute position of the drive shaft 21 using the absolute position calculating device 30 of the drive shaft 21 according to this embodiment will now be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 2 is a flowchart illustrating an absolute position calculating method of the drive shaft 21 according to an embodiment of the present invention. And Fig. 3 is a detailed flowchart of the calculating step of Fig.

먼저 S50단계에서 제어부(35)는 모터(10)의 구동에 따른 증분형 엔코더(31)로부터 모터(10)의 출력축(15)의 제1 회전량과, 포텐셔미터(33)로부터 하모닉 드라이브(20)의 구동축(21)의 제2 회전량을 입력받는다. 즉 제어부(35)의 제어에 따라 모터(10)가 구동하면, 모터(10)에 연결된 하모닉 드라이브(20)도 함께 구동하게 된다. 이때 증분형 엔코더(31)는 모터(10)의 출력축(15)의 제1 회전량을 감지하여 제어부(35)로 출력한다. 또한 포텐셔미터(33)는 하모닉 드라이브(20)의 구동축(21)의 제2 회전량을 감지하여 제어부(35)로 출력한다.The control unit 35 receives the first rotation amount of the output shaft 15 of the motor 10 from the incremental encoder 31 driven by the motor 10 and the first rotation amount of the output shaft 15 of the harmonic drive 20 from the potentiometer 33, And the second rotation amount of the drive shaft 21 of the drive shaft 21 is inputted. That is, when the motor 10 is driven under the control of the control unit 35, the harmonic drive 20 connected to the motor 10 is also driven. At this time, the incremental encoder 31 senses the first rotation amount of the output shaft 15 of the motor 10 and outputs it to the control unit 35. The potentiometer 33 senses the second rotation amount of the drive shaft 21 of the harmonic drive 20 and outputs it to the control unit 35.

그리도 S60단계에서 제어부(35)는 제1 회전량과 제2 회전량을 기반으로 구동축(21)의 절대 위치를 산출한다.In step S60, the control unit 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 on the basis of the first rotation amount and the second rotation amount.

S60단계에 따른 구동축(21)의 절대 위치를 산출하는 단계는 도 3과 같이 수행될 수 있다. 먼저 제어부(35)는 구동축(21)의 구동 초기의 절대 위치를 산출한 후, 구동축(21)의 회전에 따른 절대 위치를 산출한다.The step of calculating the absolute position of the drive shaft 21 according to step S60 may be performed as shown in FIG. First, the control unit 35 calculates the absolute position of the driving shaft 21 at the initial stage of driving, and then calculates the absolute position of the driving shaft 21 with respect to the rotation of the driving shaft 21.

먼저 S61단계에서 제어부(35)는 구동축(21)을 일정 각도로 왕복 구동시켜 포텐셔미터(33)가 측정한 제2 회전량을 입력받는다. 그리고 S63단계에서 제어부(35)는 복수의 제2 회전량을 평균하여 구동축(21)의 초기 위치를 산출한다.First, in step S61, the control unit 35 reciprocally drives the drive shaft 21 at a predetermined angle to receive the second rotation amount measured by the potentiometer 33. [ In step S63, the controller 35 calculates the initial position of the drive shaft 21 by averaging the plurality of second rotations.

다음으로 S65단계에서 구동축(21)의 초기 위치를 산출한 후, 제어부(35)는 입력되는 제1 및 제2 회전량 중 하나로 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다. 예컨대 제2 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 1에 따라 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다. 제1 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 4에 따 구동축(21)의 절대 위치값을 추정한다.Next, after calculating the initial position of the drive shaft 21 in step S65, the controller 35 estimates the absolute position value of the drive shaft 21 in one of the input first and second rotation amounts. For example, when the second full amount is used, the control unit 35 estimates the absolute position value of the drive shaft 21 according to Equation (1). When the first full amount is used, the controller 35 estimates the absolute position value of the drive shaft 21 according to Equation (4).

다음으로 S67단계에서 제어부(35)는 제1 및 제2 회전량 중 나머지 하나의 추정값과, 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 보정값을 산출한다. 예컨대 제2 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 2에 따라 제1 회전량의 추정값과 제1 회전량의 측정값을 보정 스텝에 적용하여 보정값을 산출할 수 있다. 제1 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 5에 따라 제2 회전량의 추정값과 제2 회전량의 측정값을 보정 스텝에 적용하여 보정값을 산출할 수 있다.Next, in step S67, the controller 35 calculates a correction value based on the difference between the estimated value of the remaining one of the first and second amounts of rotation and the other measured value. For example, when the second whole amount is used, the control unit 35 can calculate the correction value by applying the estimated value of the first rotation amount and the measured value of the first rotation amount to the correction step according to the equation (2). When the first whole amount is used, the control unit 35 can calculate the correction value by applying the estimated value of the second rotation amount and the measured value of the second rotation amount to the correction step according to the equation (5).

그리고 S69단계에서 제어부(35)는 산출한 보정값과 추정한 절대 위치값을 더하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출한다. 예컨대 제2 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 1에 따른 추정한 구동축(21)의 절대 위치값과 수학식 2에 따른 보정값을 반영한 구동축(21)의 절대 위치는 수학식 3을 통하여 산출할 수 있다. 제1 회전량을 사용하는 경우, 제어부(35)는 수학식 4에 따른 구동축(21)의 절대 위치값과 수학식 5에 따른 보정값을 반영한 구동축(21)의 절대 위치는 수학식 6을 통하여 산출할 수 있다.In step S69, the control unit 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 by adding the calculated correction value and the estimated absolute position value. For example, when the second whole amount is used, the controller 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 estimated according to Equation (1) and the absolute position of the drive shaft 21 reflecting the correction value according to Equation (2) 3 can be calculated. When the first full amount is used, the controller 35 calculates the absolute position of the drive shaft 21 reflecting the absolute position value of the drive shaft 21 and the correction value according to Equation (5) according to Equation (4) Can be calculated.

이와 같이 본 실시예에 따른 구동축(21)의 절대 위치 산출 방법은 포텐셔미터(33)를 통하여 구동축(21)의 초기의 절대 위치를 산출한 후, 포텐셔미터(33) 및 증분형 엔코더(31)로 측정될 구동축(21)의 절대 위치에 대한 추정값과 실제 포텐셔미터(33) 및 증분형 엔코더(31)가 측정한 측정값을 기반으로 한 보정값을 융합하여 구동축(21)의 절대 위치를 산출하기 때문에, 구동축(21)의 절대 위치의 정밀도를 향상시킬 수 있다.As described above, in the absolute position calculating method of the drive shaft 21 according to the present embodiment, the initial absolute position of the drive shaft 21 is calculated through the potentiometer 33 and then the absolute position of the drive shaft 21 is measured by the potentiometer 33 and the incremental encoder 31 Since the absolute position of the drive shaft 21 is calculated by fusing the estimated value of the absolute position of the drive shaft 21 and the correction value based on the actual potentiometer 33 and the measured value measured by the incremental encoder 31, The accuracy of the absolute position of the drive shaft 21 can be improved.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 모터
11 : 회전자
13 : 고정자
15 : 출력축
17 : 모터 케이스
20 : 하모닉 드라이브
21 : 구동축
30 : 구동축의 절대 위치 산출 장치
31 : 증분형 엔코더
33 : 포텐셔미터
35 : 제어부
100 : 구동 모듈10: Motor
11: Rotor
13: Stator
15: Output shaft
17: Motor case
20: Harmonic drive
21:
30: Absolute position calculating device of drive shaft
31: Incremental encoder
33: Potentiometer
35:
100: drive module

Claims (9)

삭제delete 모터의 출력축에 설치되어 상기 출력축의 제1 회전량을 측정하여 출력하는 증분형 엔코더(incremental encoder);
상기 모터의 출력축에 연결된 하모닉 드라이브(harmonic drive)의 구동축에 설치되어 상기 구동축의 제2 회전량을 측정하여 출력하는 포텐셔미터(potentiometer);
상기 증분형 엔코더와 상기 포텐셔미터로부터 입력받은 상기 제1 회전량과 상기 제2 회전량을 기반으로 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 구동축을 일정 각도로 왕복 구동시켜 상기 포텐셔미터가 검출한 복수의 제2 회전량을 전달받고, 상기 복수의 제2 회전량을 평균하여 상기 구동축의 초기 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 장치.An incremental encoder installed on an output shaft of the motor for measuring and outputting a first rotation amount of the output shaft;
A potentiometer installed on a drive shaft of a harmonic drive connected to an output shaft of the motor to measure and output a second rotation amount of the drive shaft;
And a controller for calculating the absolute position of the drive shaft based on the incremental encoder and the first and second amounts of rotation input from the potentiometer,
Wherein,
Wherein the control unit calculates the initial position of the drive shaft by reciprocating the drive shaft at a predetermined angle to receive a plurality of second rotational amounts detected by the potentiometer and averaging the plurality of second rotational amounts, Output device. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 초기 위치를 산출한 후 입력되는 제1 및 제2 회전량 중에 하나로 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 나머지 하나의 추정값과 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 보정값을 산출하고, 상기 산출한 보정값을 상기 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 장치.3. The apparatus of claim 2,
Estimating an absolute position value of the drive shaft in one of first and second rotational amounts inputted after calculating the initial position and calculating a correction value based on a difference value between the remaining one estimated value and the remaining one measured value, And the absolute position of the drive shaft is calculated by adding the calculated correction value to the estimated absolute position value. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 회전량을 베이즈 필터(Bayes Filter)의 추정 스텝(prediction step)에 적용하여 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 상기 제1 회전량의 추정값과 상기 제1 회전량의 측정값을 보정 스텝(correction step)에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 장치.The apparatus of claim 3,
The second rotation amount is applied to a prediction step of a Bayes filter to estimate an absolute position value of the drive shaft and an estimated value of the first rotation amount and a measured value of the first rotation amount And calculates the absolute position of the drive shaft in addition to the absolute position value obtained by applying the correction value calculated by applying the correction value to the correction step. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 회전량을 베이즈 필터의 추정 스텝에 적용하여 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하고, 상기 제2 회전량의 추정값과 상기 제2 회전량의 측정값을 보정 스텝에 적용하여 산출한 보정값을 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 장치.The apparatus of claim 3,
The absolute value of the position of the drive shaft is estimated by applying the first rotation amount to the estimation step of the Bayes filter and the correction value calculated by applying the estimated value of the second rotation amount and the measured value of the second rotation amount to the correction step, And calculates the absolute position of the drive shaft in addition to the absolute position estimated value. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 베이즈 필터는 칼만 필터(Kalman Filter) 또는 파티클 필터(Particle Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 장치.The method according to claim 4 or 5,
Wherein the Bayes filter includes a Kalman filter or a particle filter. 삭제delete 제어부는 모터의 출력축에 설치된 증분형 엔코더가 측정하여 출력한 상기 출력축의 제1 회전량을 입력받고, 상기 모터의 출력축에 연결된 하모닉 드라이브의 구동축에 설치된 포텐셔미터가 측정하여 출력한 상기 구동축의 제2 회전량을 입력받는 단계;
상기 제어부는 상기 증분형 엔코더와 상기 포텐셔미터로부터 입력받은 상기 제1 회전량과 상기 제2 회전량을 기반으로 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계;를 포함하며,
상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계는,
상기 제어부는 상기 구동축을 일정 각도로 왕복 구동시켜 상기 포텐셔미터가 측정한 복수의 제2 회전량을 입력받는 단계;
상기 제어부는 상기 복수의 제2 회전량을 평균하여 상기 구동축의 초기 위치를 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 방법.The control unit receives the first rotation amount of the output shaft measured and output by the incremental encoder provided on the output shaft of the motor and receives the second rotation amount of the output shaft measured by the potentiometer installed on the drive shaft of the harmonic drive connected to the output shaft of the motor Inputting the whole amount;
And the controller calculates an absolute position of the drive shaft based on the first rotation amount and the second rotation amount received from the incremental encoder and the potentiometer,
Wherein the step of calculating the absolute position of the drive shaft comprises:
The control unit reciprocally drives the driving shaft at a predetermined angle to receive a plurality of second rotations measured by the potentiometer.
Calculating a first position of the drive shaft by averaging the plurality of second rotations;
And calculating an absolute position of the drive shaft based on the absolute position of the drive shaft. 제8항에 있어서, 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계는,
상기 초기 위치를 산출한 후, 상기 제어부는 입력되는 제1 및 제2 회전량 중에 하나로 상기 구동축의 절대 위치값을 추정하는 단계;
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 회전량 중 나머지 하나의 추정값과 나머지 하나의 측정값의 차이값을 기반으로 한 보정값을 산출하는 단계;
상기 제어부는 산출한 보정값과 추정한 절대 위치값에 더하여 상기 구동축의 절대 위치를 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동축의 절대 위치 산출 방법.9. The method of claim 8, wherein calculating the absolute position of the drive shaft comprises:
After calculating the initial position, the controller estimates the absolute position value of the drive shaft in one of the first and second amounts of rotation input;
Wherein the controller calculates a correction value based on a difference between the estimated value of the remaining one of the first and second amounts of rotation and the other measured value;
Wherein the controller calculates an absolute position of the drive shaft in addition to the calculated correction value and the estimated absolute position value;
And calculating an absolute position of the drive shaft based on the absolute position of the drive shaft.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160132149A (en) 2015-05-06 2016-11-17 전자부품연구원 Joint operating module
KR20170077875A (en) 2015-12-28 2017-07-07 전자부품연구원 Spring structure integrated torque sensor and the structure object thereof
KR101841821B1 (en) * 2016-01-06 2018-03-26 김병기 An absolute position measuring equipment using two absolute encoders and measurement method it using the same
KR20180053745A (en) * 2015-09-21 2018-05-23 카야고 게엠베하 A floating ship
KR101861606B1 (en) * 2017-10-23 2018-05-28 이승왕 Apparatus for coffee roasting with changeable drum

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579853A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Omron Corp Absolute-type rotary encoder
JPH0996545A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Absolute position detection device of output rotary shaft

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579853A (en) * 1991-09-20 1993-03-30 Omron Corp Absolute-type rotary encoder
JPH0996545A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd Absolute position detection device of output rotary shaft

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160132149A (en) 2015-05-06 2016-11-17 전자부품연구원 Joint operating module
KR20180053745A (en) * 2015-09-21 2018-05-23 카야고 게엠베하 A floating ship
KR102628298B1 (en) * 2015-09-21 2024-01-22 카야고 테크 게엠베하 floating ship
KR20170077875A (en) 2015-12-28 2017-07-07 전자부품연구원 Spring structure integrated torque sensor and the structure object thereof
KR101841821B1 (en) * 2016-01-06 2018-03-26 김병기 An absolute position measuring equipment using two absolute encoders and measurement method it using the same
KR101861606B1 (en) * 2017-10-23 2018-05-28 이승왕 Apparatus for coffee roasting with changeable drum

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