KR101675172B1 - 매니퓰레이터 시스템을 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 2 개의 구동될 수 있는 축 (A1 - A9; A1 - A4) (이를 위해 상기 축들은 에너지 공급부와 연결되어 있다) 을 가진 매니퓰레이터 시스템, 특히 로봇 시스템을 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계들을 포함한다: - 상기 매니퓰레이터 시스템의 축을 선택하는 단계 (S10); - 상기 선택된 축을 정지 여부에 대해 감시하는 단계 (S80); - 이 축이 정지해 있지 않고, 반면 적어도 하나의 선택되지 않은 축이 계속 에너지 공급부와 연결되어 있는 것이 (S70) 검출되는 경우에는, 상기 선택된 축을 에너지 공급부로부터 분리시키는 단계 (S100, S110).

Description

매니퓰레이터 시스템을 제어하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A MANIPULATOR SYSTEM}

본 발명은 적어도 2 개의 구동될 수 있는 축을 가진 매니퓰레이터 시스템, 특히 로봇 시스템을 제어하기 위한 방법 및 장치, 이러한 장치를 가진 매니퓰레이터 시스템, 및 이러한 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램, 또는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

매니퓰레이터 시스템은 일반적으로 하나 또는 다수의 매니퓰레이터, 특히 산업용 로봇 또는 서비스 로봇과 같은 로봇을 포함하며, 그리고 매니퓰레이터의 외부에 있는 그 밖의 추가적인 축들을 추가로 구비할 수 있다. 예컨대 용접 스테이션은 용접 집게를 안내하는 6축 산업용 로봇 및 회전 테이블을 포함할 수 있으며, 상기 회전 테이블 위에는 2 개의 공작물이 각각 구동될 수 있는 제 7축 또는 제 8축 둘레로 회전 가능하게 클램핑될 수 있고, 따라서 공작물은 항상 로봇에 의해 가공되며, 그리고 이를 위해 제 7축 또는 제 8축 둘레로 회전될 수 있고, 반면 조작자는 다른 공작물을 인출하거나 또는 새로이 클램핑할 수 있다. 새로운 공작물의 가공 및 클램핑 후, 회전 테이블은 제 9축 둘레로 회전하며, 따라서 로봇은 새로이 클램핑된 (clamped) 공작물을 가공할 수 있고, 그리고 조작자는 가공된 공작물을 인출할 수 있다.

특히, 인간이 매니퓰레이터 시스템과 협력하는 경우에는, 시스템의 제어기의 오작동시 인간이 다치지 않는 것이 보장되어야 한다. 본 경우, 복귀된 현재값들을 기초로 하여, 그리고 이것들을 사전 결정된 목표값들과 비교함으로써 특히 축들을 구동시키기 위한, 매니퓰레이터의 액추에이터들에의 제어 명령들을 출력하는 조절은 일반적으로 제어라고도 불리운다. 이 경우, 예컨대 프로그래밍 가능한 로봇제어, 또는 상위 공정제어에 관한 것일 수 있다.

매니퓰레이터 시스템의 비계획적인 운동시, 예컨대 계산 오류, 측정 오류 또는 모델 오류로 인해 잘못된 제어 명령들을 출력하는 제어기와는 상관 없이 안전을 보장하기 위해, 오류 인식시 바로 드라이브들을 에너지 공급부로부터 차단하고 (이른바 'STOP 0'), 이때 걸린 기계적 브레이크들에게 모터를 이용해 도움을 주기 위해, 또는 제동력을 가하기 위한 드라이브들에게 계속 에너지를 공급하기 위해, 그리고 정지된 후에야 비로소 에너지 공급부로부터 분리하기 위해 (이른바 'STOP 1'), 축들을 제동시키기 위해 또는 정지시키기 위해 어쨌든 아직 매니퓰레이터 안에 존재하는 잔류 에너지가 사용될 수 있는 것이 규격 EN 60204-1 로부터 알려져 있다. 본 경우, 보다 간단히 설명하기 위해, 반대 방향으로 평행인 힘들, 즉 토크들은 일반적으로 힘들이라고 불리우며, 따라서 예컨대 힘센서는 토크센서를 말한다.

EP 1 935 953 B1 은, 조작자가 보호 공간에 들어서면 로봇을 안전 위치로 주행시키고, 그리고 상기 안전 위치 안에서 로봇의 모든 축들을 정지 여부에 대해 감시하고, 그리고 적어도 하나의 축이 상기 안전 위치 안에서 비계획적으로 움직이면 STOP 1 을 실행하기 위해 모든 드라이브에 대한 에너지 공급을 중단시키는 것을 제안한다.

여기에서의 단점은, 이미 로봇의 한 축에 의한, 정지 여부에 대한 감시의 침해가 모든 축들의 완전한 STOP 1 후 많은 노력이 드는 재시작을 요구한다는 것이다. 매니퓰레이터 시스템의 그 밖의 축들, 특히 매니퓰레이터의 외부에 있는 축들은 전혀 고려되지 않고 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 매니퓰레이터 시스템, 특히 로봇 시스템의 작동을 개선시키는 것이다.

이 목적은 청구항 제 1 항의 특징들을 가진 방법, 또는 이러한 방법을 실행하기 위한 청구항 제 11 항에 따른 장치를 통해 달성된다.

청구항 제 12 항은 이러한 장치를 가진 매니퓰레이터 시스템을, 청구항 제 14 항은 이러한 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을, 청구항 제 15 항은 이러한 컴퓨터 프로그램을 가진 컴퓨터 프로그램 제품을, 특히 저장 매체 또는 데이터 매체를 보호하에 두고 있다. 종속항들은 바람직한 개선형태들에 관한 것이다.

본 발명에 따른 매니퓰레이터 시스템은 하나 또는 다수의 매니퓰레이터, 특히 로봇을 포함하며, 그리고 적어도 2 개의 구동될 수 있는 축을 구비하고, 이를 위해 상기 축들은 에너지 공급부와 연결되어 있다.

상기 축들은 한편으로는 매니퓰레이터 혹은 매니퓰레이터들의 축들일 수 있으며, 상기 축들은 매니퓰레이터의 작업점, 특히 그의 공구-참조 좌표계, 이른바 Tool Center Point 를 움직이는데 쓰인다. 예컨대, 용접용 로봇은 6 개의 회전축을 구비할 수 있으며, 상기 축들은 에너지 공급부와 연결된 전동기들에 의해 개별적으로 구동될 수 있고, 팔레타이징 로봇 (palletizing robot) 은 4 개의 회전축을 구비할 수 있으며, 이 회전축들 중 제 1축과 제 4축이 서로 평행으로 정렬되어 있고, 제 2축과 제 3축이 서로 평행으로, 그리고 제 1축에 대해 수직으로 정렬되어 있다.

추가적으로, 매니퓰레이터 시스템은 매니퓰레이터의 외부에 있는 하나 또는다수의 축을 구비할 수 있으며, 상기 축들은 특히 공작물을 움직이기 위해 제공되어 있을 수 있다. 즉, 예컨대 도입부에 설명된 턴오버 포지셔너 (turnover positioner) 는 회전 테이블축, 및 회전 테이블 상에서 공작물을 포지셔닝하기 위한 그 밖의 회전축들을 구비할 수 있다.

축은 일반적으로 매니퓰레이터 시스템의 운동 가능성 또는 작동될 수 있는 자유도를 묘사한다. 즉, 예컨대 전동기에 의해 구동될 수 있는 회전축은 회전 자유도를 묘사하며, 예컨대 리니어 모터에 의해 또는 기어를 통해 전동기에 의해 구동될 수 있는 리니어축은 병진 자유도를 묘사한다.

이제, 본 발명에 따르면, 매니퓰레이터 시스템의 하나 또는 다수의 축을 특정하게 선택하고, 그리고 이것을 정지 여부에 대해 감시하는 것이 제안된다. 선택된 이 축들 중 하나가 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 경우에는, 이 축은 특정하게 그의 에너지 공급부로부터 분리되고, 반면 개선에 따르면, 선택되지 않은 축들은 계속 에너지 공급부와 연결되어 있다. 이러한 방식으로, 모든 축들, 즉 또한 정지 여부에 대한 감시에 선택되지 않았던 축들의 (왜냐하면 이것들은 예컨대 안전과 관련이 없기 때문이다) 불필요한 STOP 1, 및 이와 관련된, 작동의 재시작시의 노력이 저지된다. 상기 선택되지 않은 축들은 바람직하게는 계속해서, 사전 결정된 방식으로 제어될 수 있으며, 그리고 예컨대 계획된 운동을 끝까지 수행할 수 있다.

도입부에 언급된 용접셀의 예에서, 용접용 로봇, 및 그에 의해 지금 가공되어야 하는 공작물은 입장 (admission) 에 대해서 보호된 작업공간 안에 위치할 수 있으며, 반면 조작자는 손 삽입 스테이션 안의 다른 공작물을 인출하거나 또는 새로이 클램핑할 수 있다. 그러므로, 조작자는 지금 인출되어야 하는 또는 클램핑되어야 하는 공작물을 회전시키기 위한 비계획적인 운동에 의해, 경우에 따라서는 회전 테이블의 비계획적인 운동에 의해 부상을 입을 수 있다. 그러므로, 이 예에서는 이 축들이 선택되고, 그리고 정지 여부에 대해 감시될 수 있는 것이 바람직하다. 이 선택된 축들 중 하나의 비계획적인 운동이 발생하면, 상응하는 축은, 조작자가 다치지 않는 것을 매니퓰레이터 시스템의 제어기와 상관 없이 보장하기 위해 에너지 공급부로부터 분리된다. 이에 반해, 용접용 로봇, 및 그에 의해 가공되어야 하는 공작물의 선택되지 않은 축들은 사전 결정된 제어하에 있고, 그리고 이를 위해 계속 에너지를 공급받는다. 이를 통해, 에너지 공급부로부터 모든 드라이브들을 분리시키는 것과는 달리, 용접 와이어의 소착 (sticking) 이 바람직하게 저지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에서, 선택된 축은, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되자마자 곧장 에너지 공급부로부터 분리되며, 즉 이 축을 위한 STOP 0 이 실행된다. 이를 통해, 바람직하게는, 높은 안전성이 제어 오류와는 상관 없이 보장될 수 있다.

대안적으로, 선택된 축은, 이 축이 에너지 공급하에 정지된 후에야 비로소 에너지 공급부로부터 분리되며, 즉 이 축을 위한 STOP 1 이 실행된다. 이를 통해, 바람직하게는, 비계획적으로 움직여진 축을 정지시키기 위한 제동 시간이 감소될 수 있다. 상기 두 경우에서, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되자마자, 또는 제동 시간을 계속 감소시키기 위해 또는 축을 안전하게 정지시키기 위해, 그리고 예상되지 않은 돌진을 막기 위해, 비계획적으로 움직여진 축이 에너지 공급하에 새로이 정지되자마자 바람직하게는 기계적 브레이크가 걸린다.

상기 언급된 두 대안은, 선택된 축이, 이 축이 외부적 방해로 인해, 예컨대 조작자에 의한 접촉으로 인해, 또는 움직여진 장애물과의 충돌에 의한 접촉으로 인해 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 경우에는 에너지 공급하에 정지됨으로써, 즉 STOP 1 이 실행됨으로써, 반면 그렇지 않으면, 선택된 축이, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되자마자 에너지 공급부로부터 분리됨으로써, 즉 STOP 0 이 실행됨으로써 서로 조합될 수 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 제어기 및 드라이브 자체가 정확하게 기능을 수행하고, 그리고 축의 운동이 외부적 방해로부터 생기면, 예컨대 조작자가 손 삽입 스테이션 안의 인출되어야 하는 공작물을 강제로 그의 공작물축 둘레로 회전시키면, 제동 시간은 축의 이를 위해 상응하여 제어된 드라이브의 사용하에 감소될 수 있다. 이에 반해, 외부적 방해가 비계획적인 운동에 책임이 있다는 것이 확정될 수 없으면, 제어기가 정확히 기능을 수행하지 않고 있다는 위험, 그러므로 제동시키기 위해 신뢰성 있게 이용될 수 없다는 위험이 존재하며, 따라서 이 경우에는 STOP 0 이 에너지 공급부로부터의 즉각적인 분리, 및 기계적 브레이크의 걸림하에 실행된다.

이때, 결정은 마찬가지로, 제어기 및 드라이브가 정확히 기능을 수행하는 지의 여부를 표시하는 신호를 기초로 하여, 또는 외부적 방해를 표시하는, 그리고 예컨대 추가적인 외부적 힘 등등을 검출하기 위한 힘센서에 의해 생성될 수 있는 신호를 기초로 하여 내려질 수 있다.

선택된 축의 정지 여부에 대한 감시 및/또는 감시되는 정지위치의 활성화는 바람직하게는 매니퓰레이터 시스템의 상태에 따라, 매니퓰레이터의 위치에 따라, 시간에 따라 및/또는 사용자 입력에 따라 가변적으로 미리 정해질 수 있다.

매니퓰레이터 시스템의 상태는 예컨대 작업공간들 등등에 대한 보호문들의 개방 또는 폐쇄 상태를 포함할 수 있다. 작업공간에 대한 예컨대 두 보호문이 4축 팔레타이징 로봇의 뒤에서, 그리고 로봇 앞의 영역에 대해 닫혀 있는 동안은, 축은 정지 여부에 대해 감시되지 않는다. 로봇 앞의 영역에 대한 문이 열리면, 그의 제 1 수직축은, 팔레타이징 로봇이 이 축 둘레의 회전을 통해 이 영역을 그의 그립퍼 (gripper) 를 갖고 침해하는 것을 저지하기 위해 정지 여부에 대해 감시된다. 이에 반해 작업공간에 대한 문이 열리면, 뻗어진 로봇 아래에서의 작업공간을 어느 경우이든 안전하게 하기 위해, 그의 제 2 및 제 3 수평 회전축은 로봇의 최대 연장에 상응하는 위치에서 감시된다.

매니퓰레이터의 위치는 예컨대 매니퓰레이터에 고정된 좌표계, 특히 그의 Tool Center Point (TCP) 의 위치 및/또는 방위에 의해, 그의 드라이브들 또는 부재들 등등의 위치들에 의해 묘사될 수 있으며, 이 위치들은 드라이브와, 구동된 매니퓰레이터 부재 사이의 기어들의 변속비에 상응하여 또는 포워드 키네메틱스 (forward kinematics) 또는 백워드 키네메틱스 (backward kinematics) 풀기에 의해 서로 변환될 수 있다. 또한 이러한 위치에 따라, 정지 여부에 대해 감시되는 축들, 및/또는 축들의 정지 여부에 대해 감시되는 정지위치들은 가변적으로 미리 정해져 있을 수 있다. 즉, 예컨대 매니퓰레이터의 경로 또는 길은 하나 또는 다수의 작동 정거장을 가질 수 있으며, 상기 작동 정거장에서는, 선택된 축들의 하나 또는 다수가 안전하게 정지되고, 그리고 예상되지 않았던 돌진이 발생하지 않도록 안전해져야 한다. 매니퓰레이터가 이러한 작동 정거장에 도달하면, 상응하는 축들은 매니퓰레이터가 이 작동 정거장을 계획에 맞게 다시 떠나갈 때까지 정지 여부에 대해 감시된다.

예컨대 산업용 로봇의 제 6 공구축은 공구 교환 동안 움직여서는 안 되며, 반면 나머지 축들은 공구 내려놓기 위치 또는 공구 수용 위치로 다가가기 위해 움직인다. 그렇기 때문에, 공구 교환을 위한 각각의 작동 정거장을 위해, 매니퓰레이터의 위치에 따른 개별적인 공구축의 정지위치가 미리 정해지며, 그리고 감시되고, 상기 정지위치에서 매니퓰레이터는 오래된 공구를 내려놓거나 또는 새로운 공구를 수용할 수 있다. 이 정지위치들은 각각의 공구에 좌우되며, 그리고 이로써 공구 교환 박스 등등에 대한 로봇의 위치에 좌우된다.

매니퓰레이터는 사전 결정된 경로를 시간적으로 정밀하게 자주 주행한다. 그러므로, 매니퓰레이터 위치들에 대해 추가적으로 또는 대안적으로, 감시되어야 하는 축들 또는 정지위치들은 시간에 따라 미리 정해질 수도 있다. 이는 예컨대 특정한 작업공간들을 시간적으로 기한을 정하여 침해에 대해 보호하는 것을 허용한다.

감시는 마찬가지로, 예컨대 정비 기술자가 특정한 축을 일시적으로 안전하게 정지시키고, 그리고 예상치 않은 돌진에 대해 보호하고자 하면, 상응하는 입력이 수행됨으로써 조작자에 의해 또는 공정 제어기에 의해 개시될 수도 있다.

예컨대, 정지 여부에 대한 감시는, 정지 여부에 대한 감시 시작시, 선택된 축 혹은 축들의 현재위치가 목표-정지위치로서 검출되고 저장됨으로써 실현될 수 있다. 그 후, 정지 여부에 대한 감시 동안, 상기 선택된 축(들) 의 현재의 현재위치가 검출되고, 그리고 상기 목표-정지위치와 비교된다. 상기 현재의 현재위치와 상기 목표-정지위치 간의 차이가, 미리 정해질 수 있는 한계값을 초과하면, 상응하는 축이 상기 한계값에 의해 미리 정해질 수 있는 허용오차 범위를 넘어 움직이고 있다는 것이 확정되며, 그리고 상기 축은 그의 에너지 공급부로부터 분리된다. 정지 여부에 대한 감시 시작시, 정지되어야 하는 목표위치로서의 현재위치의 이 '동결' 은 바람직하게는 여러 가지 정지위치의 점진적인 감시를 허용하며, 그리고 축의 현재위치를 검출하기 위한 절대적 측정장치 뿐만 아니라 특히 상대적 측정장치를 위해, 예컨대 증분 (incremental) 로터리 인코더 (rotary encoder) 또는 리졸버 (resolver) 를 위해 적합하다.

정지 여부에 대한 감시 동안, 기계적 브레이크는 선택된 축에 작용할 수 있다. 브레이크가 걸린 경우에도 축이 정지 여부에 대한 감시하에 있으면 또는 이것이 브레이크 걸림과 더불어 또는 그 후에 활성화되면, 브레이크의 미끄러짐이 검출될 수 있다. 바람직하게는, 특정한 축들의 본 발명에 따른 선택 및 감시를 통해 브레이크들이 특정하게 감시 또는 검사될 수 있다.

위에서, 본 발명은 본질적으로, 선택된, 감시되어야 하는 축과 관련하여 설명되었다. 이미 턴오버 포지셔너의 예에서 나타나는 바와 같이, 바람직한 개선형태에서는 매니퓰레이터 시스템의 다수의 축, 예컨대 회전 테이블의 회전축 및 두 공작물 회전축들이 그룹으로서 선택되고, 그리고 감시될 수 있다. 이 축들 중 하나가 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 경우, 이 축은 그의 에너지 공급부로부터 분리되고, 반면 선택되지 않은 축들은 계속 에너지 공급부와 연결되어 있다. 선택된 그룹의 다른 축들은 마찬가지로 계속 에너지 공급부와 연결되어 있을 수 있으며 또는 그들의 에너지 공급부로부터 분리될 수도 있다.

그 밖의 장점들 및 특징들은 종속항들 및 실시예들에 나타나 있다.

부분적으로 개략화되어 있음:
도 1 : 본 발명의 제 1 실시에 따른 매니퓰레이터 시스템;
도 2 : 본 발명의 실시에 따른 도 1 의 매니퓰레이터 시스템을 제어하기 위한 방법의 흐름도;
도 3 : 본 발명의 제 2 실시에 따른 매니퓰레이터 시스템.

도 1 은 교환 포지셔너 (exchange positioner) 를 가진 용접셀 형태의 본 발명의 제 1 실시에 따른 매니퓰레이터 시스템을 보이고 있다. 상기 매니퓰레이터 시스템은 6축 산업용 로봇 (1) 을 포함하며, 상기 산업용 로봇은 그의 작업점 안에, 공작물 (2, 3) 들을 가공하기 위한 용접 집게를 구비하고 있다. 편의상 로봇 (1) 의 3 개의 제 1 축 (A1, A2, A3) 만 도시되어 있다.

회전 테이블 (4) 형태의 교환 포지셔너는, 공작물들이 모터를 이용해 그들의 공작물축 (A7, A8) 둘레로 회전될 수 있도록 2 개의 공작물 (2, 3) 을 수용할 수 있다. 회전 테이블 (4) 은 공작물들을 로봇 (1) 의 작업공간 (도 1 에서 왼쪽) 과 손 삽입 스테이션 (도 1 에서 오른쪽) 사이에서 교환하기 위해, 매니퓰레이터의 외부에 있는 그 밖의 수직 축 (A9) 둘레로 모터를 이용해 회전될 수 있다. 상기 손 삽입 스테이션에서, 조작자는 가공된 공작물 (3) 을 인출하며, 그리고 가공되어야 하는 새로운 공작물을 클램핑하고, 반면 로봇 (1) 은 마주하고 있는 공작물 (2) 을 작업공간 안에서 가공한다. 이 공작물 교환 동안, 조작자가 다치는 것을 막기 위해 어쨌든 공작물축 (A8) 이 움직이지 않는 것이 보장되어야만 한다.

이를 위해, 로봇 (1) 의 제어기 안에 통합되어 있는 장치는 본 발명의 실시에 따른 방법을 실행하며, 상기 방법은 도 2 에 간략히 도시되어 있다.

실시예에서 로봇 (1) 의 가동 개시 전에, 예컨대 용접 공정의 프로그래밍 동안 실행되는 제 1 단계 S10 에서는, 감시되어야 하는 축들, 즉 실시예에서는 예컨대 매니퓰레이터의 외부에 있는 공작물축 (A7, A8) 들이 선택된다. 변경된 실시에서는 회전 테이블 (4) 의 축도 추가로 선택될 수 있으며, 그 밖의 변경에서는 감시되어야 하는 축들의 선택이 매니퓰레이터 시스템의 작동 동안에도 수행될 수 있다.

사이클에 맞춰 공작물 (2) 이 로봇 (1) 의 작업공간 안에서 가공되고, 그리고 그 후 회전 테이블 (4) 을 이용해 새로운 공작물 (3) 에 의해 대체됨으로써 매니퓰레이터 시스템이 용접 공정을 처리하는 동안, 단계 S20 에서의 증분 (increment) t -> t + Δt, 및 이 단계로의 복귀에 의해 암시되어 있는 바와 같이 단계 S20 내지 S110 에 도시되어 있는 방법이 주기적으로 진행된다.

프로그램 진행 동안, 단계 S30 에서는, 감시의 활성화를 표시하기 위해 식별자 ctrl _s,A 를 값 '1' 로 설정하는 상응하는 입력명령 1

ctrl _s,A 이 수신되었는 지의 여부가 검사됨으로써 하나 또는 다수의 축 (As) 의 감시가 활성화되었는 지의 여부가 모든 선택된 축들에 대해 검사된다. 이러한 입력명령은 로봇 (1) 이 가공하기 위한 공작물 (2) 로 다가가면 (반면 공작물 (3) 의 교환이 수행되어야 한다) 로봇 (1) 의 위치에 따라 예컨대 공작물 교환의 타이밍에서 주기적으로 공정 제어기에 의해 생성될 수 있거나, 또는 조작자가 공작물 (3) 을 교환하고 싶으면 상기 조작자에 의해 입력될 수 있다.

도 1 에 도시되어 있는 상태에서, 단계 S30 에서는, 공작물 (3) 을 위험 없이 교환할 수 있기 위해, 축 (A8) 에 대해 정지 여부에 대한 감시가 활성화된다. 이에 상응하여, 축 (A8) 의 현재의 현재위치 x _{A ,} 즉 그의 회전 위치는 증분 로터리 인코더에 의해 검출되며, 그리고 단계 S40 에서 목표-정지위치 x _{A , d} 로서 저장된다. 도시되어 있지 않은 변경된 실시에서는, 상응하여 추가로 회전 테이블 (4) 의 축 (A9) 의 현재의 현재위치도 검출되고, 그리고 이 축을 위한 목표-정지위치로서 저장된다. 단계(들) S40 은, 상응하는 입력명령이 수신되자마자, 정지 여부에 대한 감시의 각각의 활성화에 있어서 단 한번만 실행된다.

후속하는, 정지 여부에 대한 감시 동안, 도 2 에 단계 S50 으로 복귀하는 고리에 의해 암시되어 있는 바와 같이, 매니퓰레이터의 모든 축에 대해, 또는 대안적으로 모든 선택된 축들에 대해서만, 실시예에서는 축들 A7, A8 에 대해, 변경된 실시예에서는 축들 A7 내지 A9 에 대해, 단계 S60 에서는, 식별자 ctrl _s,A 가 값 '1' 을 갖고 있는 지의 여부, 즉 정지 여부에 대한 감시가 이 축을 위해 현재 활성화되어 있는 지의 여부가 검사된다.

제 1 선택된 축 (A7) 에 대해, 이는 도 1 에 도시되어 있는 상태에서 그러하지 않으며, 공작물 (2) 을 적합하게 포지셔닝하기 위해 상기 축은 직선으로 움직여야 한다. 그렇기 때문에, 단계 S60 에서의 결정은 부정적이며 ('N'), 그리고 방법은 이 축을 위해 단계 S70 을 갖고 계속되며, 상기 단계에서는 축 (A7) 의 운동은 사전 결정된 방식으로, 예컨대 로봇 (1) 의 위치에 따라 또는 사전 결정된 시간 프로파일에 상응하여 제어되고 ('CTRL'), 그리고 그의 드라이브는 용접용 로봇 (1) 의 축들 (A1 내지 A6) 의 드라이브들과 마찬가지로 에너지 공급부와 연결되어 있다. 후속하여, 프로그램은 단계 S50 으로 복귀하며, 그리고 이 단계를 다음 축 (A8) 을 위해 실행한다.

이 축을 위한, 정지 여부에 대한 감시가 활성화되어 있기 때문에, 단계 S60 에서의 결정은 긍정적이며 ('Y'), 그리고 방법은 단계 S80 을 갖고 계속되고, 상기 단계에서는, 이 시간 단계에서 검출된 축 (A8) 의 현재위치 x _A 와 단계 S30 에서의 활성화 명령의 입력에 있어서 정지 여부에 대한 감시 시작시 '동결된' 그의 목표-정지위치 x _{A ,d} 간의 차이 ｜x _A - x _{A ,d} ｜가 사전 결정된 한계값 Δ_A 을 초과하지 않는 지의 여부가 검사된다. 초과하지 않으면 (S80:'Y'), 축 (A8) 은 상기 한계값에 의해 사전 결정되어 있는 허용오차의 범위 안에서 움직이지 않으며, 그러므로 상기 축은, 계속해서 작동 정거장을 유지시키는 정상 제어하에 있고, 그리고 이를 위해 에너지 공급부와 연결되어 있다.

하지만 차이 ｜x _A - x _A,d ｜ 가 한계값 (S80 'N') 을 초과하면, 즉 공작물축 (A8) 이 비허용 방식으로 움직이면, 단계 S90 에서는, 외부적 방해가 존재하는 지의 여부가 검사되고, 그리고 값 '0' 을 갖고 제어기의 정확한 기능을 표시하는 예컨대 콘트롤-식별자 ctrl _err 가 검사됨으로써 매니퓰레이터 시스템의 제어기 자체가 정확히 작동하는 지의 여부가 검사된다.

이를 위해, 예컨대 힘센서는 축 (A8) 에 작용하는 외부적 힘을 검출할 수 있다. 이러한 힘이, 즉 실시예에서 토크가 검출되면 (왜냐하면 예컨대 조작자가 클램핑되어 있는 공작물 (3) 을 그의 정지된 축 (A8) 둘레로 비계획적으로 강제로 회전시키고자 하기 때문이다), 상기 검출된 운동은 제어기의 고장에 그 원인이 있는 것이 아니며, 상기 제어기는 오히려 원활히 작동하고, 그리고 축 (A8) 을 재제동시키기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 콘트롤-식별자 ctrl _err 는 힘센서에 의해 상응하여 능동적으로 '0' 으로 설정되며, 따라서 단계 S90 에서 결정은 긍정적이다 (S90 'Y'). 그 후, 단계 S100 에서는, 매니퓰레이터 시스템의 제어기가 축 (A8) 의 드라이브를 제어함으로써 (이는 상기 축을 정지시키기 위해서이다), 그리고 그 후 상기 드라이브를 그의 에너지 공급부로부터 분리시킴으로써 STOP 1 이 실행된다.

이에 반해, 제어기의 원활한 기능이 보장될 수 없으면, 단계 S90 에서 결정은 부정적이다 (S90 'N'). 그 후, 단계 S110 에서는, 축 (A8) 의 드라이브가 그의 에너지 공급부로부터 분리됨으로써 STOP 0 이 실행된다. STOP 0 에서 뿐만 아니라 STOP 1 에서는, 단계 S80 에서 부정적인 결정이 내려지자마자 축 (A8) 을 정지시키기 위해, 그리고 조작자가 다치는 것을 막기 위해 추가적으로 기계적 브레이크들이 걸린다.

축 (A8) 이 처리된 후, 동일한 방식으로 축 (A9) 이 검사된다.

그러므로, 제 1 실시예에서 예컨대 조작자에 의한 공작물 (8) 의 강제적인 회전은, 모든 축들에 대해, 특히 로봇 (1) 의 선택되지 않은 축들 (A1 내지 A6) 에 대해 STOP 1 (여기에서는 용접 와이어가 소착되는 위험이 존재한다) 이 실행되는 것을 초래하지 않는다. 오히려 로봇 (1) 은 방해를 받지 않고 공작물 (2) 의 가공을 계속할 수 있는데, 왜냐하면 그의 축들은 감시를 위해 선택된 것이 아니기 때문이고, 그리고 또한 활성화된, 정지 여부에 대한 감시에 있어서 제어하에 있기 때문이다. 이러한 점에서, 본 발명에 따르면, 감시되어야 하는 축들을 특정하게 선택함으로써 매니퓰레이터 시스템의 작동이 개선될 수 있다.

도 3 은 제 1 수직 회전축 (A1), 2 개의 수평 회전축 (A2, A3), 및 제 4 수직 회전축 (A4) 을 가진 팔레타이징 로봇 (palletizing robot, 10) 형태의 본 발명의 제 2 실시에 따른 매니퓰레이터 시스템을 보이고 있다.

조작자가 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이 팔레타이징 로봇 (10) 의 앞에 있는 동안은, 상기 조작자가 위험에 처하는 것을 막기 위해 축 (A1) 은 확실하게 정지해야 한다. 이를 위해, 위에서 도 1 및 도 2 와 관련하여 설명한 바와 같이, 감시되어야 하는 축으로서 축 (A1) 만 특정하게 선택되며, 그의 현재위치는 정지 여부에 대한 감시의 활성화시 목표-정지위치로서 저장되고, 그리고 이 축은 그의 운동이 허용오차 범위를 초과하는 경우에는 STOP 0 또는 STOP 1 에서 정지된다. 나머지 축들 (A2 내지 A4) 은 축 (A1) 의 비계획적인 운동에 있어서도 제어하에 있으며, 그리고 그들의 에너지 공급부와 연결되어 있고, 따라서 팔레타이징 로봇 (10) 은 이 경우에도 제어되어, 예컨대 붙잡힌 화물을 내려놓을 수 있다.

이 실시예의 변경에서, 정지 위치에서 기계적 브레이크들은 로봇 (10) 의 축들 (A1 내지 A4) 에 작용한다. 감시되어야 하는 축들로서는 이제 수평 축 (A2, A3) 들이 선택되며, 그리고 활성화된다. 이것들이 정지 여부에 대한 감시의 활성화 후 미끄러져 빠져 나가면, 즉 팔레타이징 로봇 (10) 의 팔이 브레이크들이 걸린 경우에 있어서 예컨대 너무 무거운 가반하중으로 인해 하강하면, 이는 바람직하게는 인식되며, 그리고 상응하는 축의 STOP 1 을 초래하고, 상기 축은 이를 위해 추가적으로 모터를 이용해 제동된다.

제 2 실시예의 그 밖의 변경에서, 팔레타이징 로봇은 그의 공구를 갖고, 그의 제 1 수직 회전축 (A1) 에 대해 동심적으로 배치되어 있는 펜스에 대해 평행인 경로를 주행해야 한다. 그의 공구 플랜지 (5) 가 이 평행 경로에서 벗어나지 않는 것을 보장하기 위해, 공구 플랜지 (5) 가 펜스에 대한 원하는 수평 간격을 갖고 있는 출발 위치로 다가간 후 두 수평 축 (A2, A3) 이 선택되며, 그리고 위에서 제 1 실시예의 축 (A8) 과 관련하여 설명되었던 바와 같이 정지 여부에 대한 감시가 활성화된다. 그 후, 로봇 (10) 은 상기 경로를 주행할 수 있으며, 이때 상기 특정하게 선택된 수평 회전축 (A2, A3) 들의 정지 여부에 대한 감시를 통해, 플랜지 (5) 가 상기 펜스를 비계획적으로 터치하지 않는 것이 보장되어 있다.

1 : 용접용 로봇
2, 3 : 공작물
4 : 회전 테이블
5 : 공구 플랜지
10 : 팔레타이징 로봇
A1 - A6 : 로봇 축
A7 - A9 : 회전 테이블 축

Claims (15)

1. 에너지 공급부와 연결되어 있는 적어도 2 개의 구동될 수 있는 축들 (A1 - A9;A1 -A4) 을 가진 매니퓰레이터 시스템을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
   - 상기 축이 안전하게 정지되게 하고 상기 매니퓰레이터 시스템이 예상되지 않은 돌진을 하지 않도록 상기 매니퓰레이터 시스템의 축을 선택하는 단계 (S10);
   - 상기 선택된 축을 정지 여부에 대해 감시하는 단계 (S80) 로서, 상기 선택된 축의 정지 여부 및 정지위치 중 하나 이상에 대한 감시는 매니퓰레이터 시스템의 상태, 매니퓰레이터 (1; 10) 의 위치, 시간 및 사용자 입력 (1

   

   ctrl _s,A ) 중 하나 이상에 따라 미리 정해질 수 있는, 상기 감시하는 단계 (S80); 및
   - 이 축이 정지해 있지 않고, 이때 적어도 하나의 선택되지 않은 축이 계속 에너지 공급부와 연결되어 있는 것이 검출되는 경우에는 (S70), 상기 선택된 축을 에너지 공급부로부터 분리시키는 단계 (S100, S110) 를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선택된 축은, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되자마자 에너지 공급부로부터 분리되는 (S110) 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 선택된 축은, 이 축이 에너지 공급하에 정지된 후에야 비로소 에너지 공급부로부터 분리되는 (S100) 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 선택된 축은, 이 축이 외부적 방해로 인해 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 경우에는 에너지 공급하에 정지되며 (S100), 그렇지 않으면 상기 선택된 축은, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되자마자 에너지 공급부로부터 분리되는 (S110) 것을 특징으로 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 선택된 축들 중 적어도 하나는 매니퓰레이터 시스템의 매니퓰레이터의 작업점을 움직이기 위한 축 (A1-A6, A1-A4) 이며, 선택되지 않은 축들 중 적어도 다른 하나는 매니퓰레이터의 외부에 있는 축 (A7-A9) 인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   - 선택된 축의 현재위치를 정지 여부에 대한 감시 시작시 목표-정지위치로서 검출하는 단계 (S40); 및
   - 정지 여부에 대한 감시 동안, 상기 선택된 축의 현재의 현재위치를 검출하고, 그리고 이 현재의 현재위치를 상기 목표-정지위치와 비교하는 단계 (S80) 를 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 그의 현재의 현재위치 (x_A) 와 목표-정지위치 (x_A) 간의 차이가, 미리 정해질 수 있는 한계값 (Δ_A) 을 초과하는 경우에는 상기 선택된 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 정지 여부에 대한 감시 동안, 기계적 브레이크가 선택된 축에 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    - 매니퓰레이터 시스템의 적어도 2 개의 축으로 이루어진 그룹을 선택하는 단계 (S10);
    - 상기 선택된 그룹의 축들을 정지 여부에 대해 감시하는 단계 (S80); 및
    - 상기 선택된 그룹의 한 축을, 이 축이 정지해 있지 않다는 것이 검출되는 경우에는 에너지 공급부로부터 분리시키고 (S100, S110), 이때 적어도 하나의 선택되지 않은 축은 계속 에너지 공급부와 연결되어 있는 단계 (S70) 를 특징으로 하는 방법.
11. 매니퓰레이터 시스템의 축들을 활성화시키기 위한 제어 장치를 가진, 매니퓰레이터 시스템을 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 제 1 항에 따른 방법을 실행하기 위해 셋업되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 적어도 하나의 매니퓰레이터 및 제 11 항에 따른 장치를 포함한 매니퓰레이터 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 매니퓰레이터 시스템은 매니퓰레이터의 외부에 있는 적어도 하나의 축 (A7-A9) 을 포함한 매니퓰레이터 시스템.
14. 컴퓨터 프로그램을 포함하는 기계판독형 (machine readable) 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램이 제 11 항에 따른 장치 안에서 운영될 때 상기 컴퓨터 프로그램은 제 1 항에 따른 방법을 실행시키는 기계판독형 매체.
15. 삭제

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