KR101800204B1

KR101800204B1 - 유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101800204B1
Application number: KR1020160061162A
Authority: KR
Inventors: 황정훈; 김태근
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-24

Abstract

본 발명은 유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 회전력을 발생시키는 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 해당 모터의 회전력을 감속하는 감속기의 간섭을 제거한 후, 회전 강성 완화를 위한 스프링을 이용해 감속기의 출력축과 연결되어 관절 운동하는 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 스프링의 변형량을 제거한 후, 모터의 출력축 부분에 설치된 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고, 링크의 회전을 감지하는 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하여 저장하는 과정을 포함하고, 이를 통해 최소한의 위치 센서를 채용하도록 하면서도, 유연 관절의 위치를 초기화하고 위치 변형량을 측정할 수 있어, 유연 관절의 구성이 단순해지고 제작 비용이 절감된다.

Description

유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법{Flexible joint position initializing device and method}

본 발명은 모터를 이용한 관절의 위치를 초기화하는 기술과 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 최소한의 위치 센서를 채용하여 구성을 단순화한 유연 관절의 위치를 초기화하고 위치 변형량을 계산할 수 있는 유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법에 관한 것이다.

유연 관절은 회전력을 발생하는 모터와 해당 회전력을 이용해 운동하는 링크를 변형이 가능한 유연한(flexible)한 소재의 부품으로 연결하여 구성한 것이다. 이러한 유연 관절은 로봇 등이 다른 물체와 충돌하는 경우 안전성을 확보하고, 고성능 구동시 발생하는 진동에 의해 관절이 파손되는 것을 방지하는 효과가 있다.

그런데 기존의 유연 관절은 모터단에 위치한 상대 위치 엔코더(encoder), 감속기와 유연한 소재의 부품 사이에 위치한 절대 위치 엔코더, 유연한 소재의 부품과 연결되어 실제 관절 운동하는 링크의 변화를 측정하는 절대 위치 엔코더를 채용하고 있다. 이는 유연한 동작을 위해 채용된 부품이 비틀리는 등 변형이 발생하는 경우, 해당 유연한 소재의 부품 전단과 후단에 각각 절대 위치 엔코더를 구비하여, 감속기 출력축의 회전량과 별도로 유연한 소재 부품의 비틀린 정도를 측정하기 위함이다.

그런데 절대 위치 엔코더는 그 비용이 비싸기 때문에 기존의 유연 관절은 전체 장치의 제작 비용이 상승하는 문제가 있고, 복수의 절대 위치 엔코더를 관절에 위치시키기 위해 복잡도가 증가하는 문제가 있다.

한국공개특허 제2001-0066575호 (2001년 07월 11일 공개)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 유연 관절에 하나의 상대 위치 센서 및 하나의 절대 위치 센서를 채용하여 그 구성을 단순화하면서도, 유연 관절의 위치를 초기화하고 위치 변형량을 계산할 수 있는 유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유연 관절의 위치 초기화 장치는,

본 발명의 유연 관절의 위치 초기화 장치 및 방법에 따르면, 유연 관절에 하나의 상대 위치 센서와 하나의 절대 위치 센서만을 구비하도록 하여 최소한의 위치 센서를 채용하도록 하면서도, 유연 관절의 위치를 초기화하고 위치 변형량을 측정할 수 있어, 유연 관절의 구성이 단순해지고 제작 비용이 절감된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 초기화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 관절의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 링크를 중력 방향으로 늘어뜨리는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모터에 공급되는 정현파 전원의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 전원을 공급함에 따라 스프링의 변형량이 제거되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 초기화 방법의 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 위치 초기화 방법의 과정을 나타낸 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

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.

본 발명은 유연 관절의 위치를 초기화하고 위치 변형량을 특정하는 기술과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 초기화 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 관절의 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 링크(60)를 중력 방향으로 늘어뜨리는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모터(10)에 공급되는 정현파 전원의 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 전원을 공급함에 따라 스프링(40)의 변형량이 제거되는 모습을 나타낸 도면이다.

본 실시예의 유연 관절의 위치 초기화 장치(100)는 모터(10), 상대 위치 센서(20), 감속기(30), 스프링(40), 절대 위치 센서(50), 링크(60) 및 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

모터(10)는 유연 관절의 동작을 위한 회전력을 발생시키는 역할을 한다. 모터(10)는 유연 관절을 회전시키는데 필요한 회전력을 출력축을 통해 감속기(30)로 전달한다. 이때 모터(10)는 제어부(70)의 제어에 따라 공급된 전원을 이용해 구동될 수 있다.

상대 위치 센서(20)는 모터(10)의 출력축 부분에 설치되어 모터(10)의 회전량을 감지하는 역할을 한다. 상대 위치 센서(20)는 모터(10)의 출력축이 회전함에 따라 회전량을 온/오프의 펄스수로 변환하여 출력하며, 모터(10) 출력축의 상대적인 위치값을 제공한다. 이때 상대 위치 센서(20)는 모터(10)를 중심으로 감속기(30)가 설치된 쪽의 반대쪽으로 돌출된 출력축에 설치될 수 있다.

감속기(30)는 감속비에 따라서 모터(10)의 회전축의 회전을 감소시키는 역할을 한다. 감속기(30)는 모터(10)의 일측으로 돌출된 출력축에 결합되어 연결될 수 있으며, 모터(10)의 출력축이 회전함에 따라 감속기(30)의 출력축이 일정 비율로 회전하게 된다.

스프링(40)은 감속기(30)의 회전 강성 완화를 위한 구성으로서 감속기(30)의 출력축에 연결된다. 스프링(40)은 감속기(30)의 출력축의 회전에 따른 회전력을 링크(60)에 전달하되, 감속기(30)의 출력축의 회전력이나 링크(60)에 가해지는 중력 및 외력 등에 따라 비틀려 변형될 수 있는 탄성 소재로 이루어진다.

절대 위치 센서(50)는 링크(60)의 회전량을 감지하는 구성으로서, 감속기(30)의 출력축의 회전량 및 스프링(40)의 비틀림 정도에 따라 링크(60)가 실제 회전한 정도를 감지하는 역할을 한다. 절대 위치 센서(50)는 전원 상태와 무관하게 항상 절대 위치값을 유지할 수 있으며, 전원이 공급되지 않은 상태에서 링크(60)의 회전 운동에 따른 위치 이동이 발생하여도 전원 공급 후 바로 현재의 위치를 측정할 수 있다. 만일 전원 공급 전후에 위치 측정값에 변화가 발생하는 경우 링크(60)의 회전량에 변화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

링크(60)는 감속기(30)의 출력축의 회전에 따라 관절 운동한다. 링크(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 유연 관절(1)을 이용해 다른 링크(2)와 연결되어, 유연 관절(1)을 중심으로 회전 운동할 수 있다.

제어부(70)는 모터(10), 상대 위치 센서(20), 감속기(30), 스프링(40), 절대 위치 센서(50) 및 링크(60)를 포함하는 유연 관절의 위치를 초기화하고 변형량을 계산하는 역할을 한다. 제어부(70)는 이를 위한 연산 유닛과 메모리, 프로그램 저장소 등을 포함할 수 있다.

제어부(70)는 유연 관절을 위치를 초기화하기 위해 먼저 모터(10)를 자유 운동 가능한 상태로 두고 감속기(30)의 간섭을 제거하여, 링크(60)가 외력에 따라 자유롭게 운동할 수 있는 환경을 마련한다.

그리고 제어부(70)는 도 3에 도시된 바와 같이 링크(60)를 중력 방향으로 늘어뜨려 스프링(40)의 변형량을 제거한다. 이때 링크(60)가 다른 외력 없이 오로지 중력에 의해 늘어짐에 따라, 스프링(40)은 자체 복원력에 의해 복원되어 변형이 없는 상태로 되돌아가게 된다.

이 경우 제어부(70)는 링크(60)를 중력 방향으로 늘어뜨린 상태로, 모터(10)에 도 4에 도시된 바와 같이 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급할 수 있다. 이에 따라 모터(10)는 출력축을 회전시키다가 그 회전력을 점차로 감소시키게 되고, 링크(60)는 도 5에 도시된 바와 같이 점진적으로 미세하게 움직여 스프링(40)의 변형이 없는 상태로 되돌아가게 된다.

이후 제어부(70)는 상대 위치 센서(20)를 이용해 모터(10) 출력축의 회전량을 측정하여 저장하고, 절대 위치 센서(50)를 이용해 링크(60)의 회전량을 측정하여 저장한다.

이때 제어부(70)는 간섭을 제거한 상태로 링크(60)를 중력방향으로 늘어뜨려 스프링(40)의 변형량을 제거하고, 상대 위치 센서(20)를 이용해 회전량을 측정하는 과정 및 절대 위치 센서(50)를 이용해 회전량을 측정하는 과정을 반복하여, 직전에 기 측정한 측정값과 당해 측정값이 일치하는 것을 확인하면 스프링(40)의 변형량이 완전히 제거된 것으로 판단해 해당 측정값을 저장할 수 있다.

이때 제어부(70)는 간섭을 제거한 상태로 링크(60)를 중력방향으로 늘어뜨리고 모터(10)에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급하여 스프링(40)의 변형량을 제거하고, 상대 위치 센서(20)를 이용해 회전량을 측정하는 동작 및 절대 위치 센서(50)를 이용해 회전량을 측정하는 과정을 반복하여, 직전에 기 측정한 측정값과 당해 측정값이 일치하는 것을 확인하면 스프링(40)의 변형량이 완전히 제거된 것으로 판단해 해당 측정값을 저장할 수도 있다.

한편 제어부(70)가 상대 위치 센서(20)의 측정값과 절대 위치 센서(50)의 측정값을 저장할 때에는, 해당 측정값 들의 상대적 변위차 정보를 저장할 수 있다. 이러한 상대적 변위차 정보는, 향후 제어부(70)가 상대 위치 센서(20)를 이용한 측정값 및 절대 위치 센서(50)를 이용한 측정값의 차이값과 비교하여 스프링(40)의 변형에 따른 위치 변화가 발생하였는지 판단하는데 이용된다. 즉 제어부(70)는 기 저장된 상대적 변위차와, 새롭게 측정한 상대적 변위차를 비교하여 변형량을 계산함으로써, 스프링(40)이 외력 등에 의해 변형된 정도를 판단할 수 있다.

이러한 방식으로 제어부(70)가 유연 관절의 위치를 초기화하고 나면 유연 관절을 이용해 링크(60)의 동작을 수행하고, 동작을 마친 상태에서 상대 위치 센서(20)를 이용해 측정한 모터(10) 출력축의 회전량에 대한 최종 측정값과 상대 위치 센서(50)를 이용해 측정한 링크(60)의 회전량에 대한 최종 측정값을 저장한다. 이후 유연 관절을 구동하기 위한 전원이 재공급되면, 상대 위치 센서(20)를 이용해 회전량을 측정하고 절대 위치 센서(50)를 이용해 회전량을 측정한 후 기 저장한 측정값과 차이가 발생하였는지 판단한다. 제어부(70)의 판단 결과 차이가 발생한 경우라면, 링크(60)에 외력 등이 가해져 위치에 변화가 발생한 것이므로, 제어부(70)는 링크(60)의 간섭을 제거한 상태로 중력 방향으로 늘어뜨려 스프링(40)의 변형량을 제거하고, 상대 위치 센서(20)를 이용해 회전량을 재측정하고 절대 위치 센서(50)를 이용해 회전량을 재측정하여 측정값을 저장함으로써 유연 관절의 초기화 동작을 재수행한다. 이때 제어부(70)는 상기한 바와 같이 링크(60)를 중력 방향으로 늘어뜨린 상태로 모터(10)에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급하여 정렬함으로써 스프링(40)의 변형량을 제거할 수 있다. 이 경우 링크(60)를 중력 방향으로 늘어뜨리거나 이 상태로 모터(10)에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급하여 스프링(40)의 변형량을 제거하고, 상대 위치 센서(20)를 이용해 회전량을 측정하고 절대 위치 센서(50)를 이용해 회전량을 측정하는 과정을 반복하여, 직전에 기 측정된 측정값과 일치함을 확인하면 해당 측정값을 저장할 수 있다. 또한 제어부(70)가 저장하는 측정값은 상대 위치 센서(20)의 측정값과 절대 위치 센서(50)의 측정값의 상대적 변위차일 수 있다.

본 발명에 따라 유연 관절의 위치를 초기화하는 방법에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 초기화 방법의 과정을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 초기화 방법은, 유연 관절의 위치 초기화 장치가 유연 관절의 운동을 위해 회전력을 발생시키는 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고, 해당 모터의 회전력을 감속하는 감속기의 간섭을 제거하여, 링크가 외력에 따라 자유롭게 운동할 수 있는 환경을 마련한다(S11).

그리고 위치 초기화 장치는 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 감속기의 출력축 회전에 따라 관절 운동하는 링크의 회전 강성 완화를 위한 스프링의 변형량을 제거한다(S12).

단계(S12)에서는 링크가 오로지 중력에 의해 하방으로 늘어지게 되고, 이때 스프링은 자체 복원력에 의해 복원되어 변형량이 제거된다.

한편 단계(S12)의 위치 초기화 장치는, 링크를 중력 방향으로 늘어뜨린 상태로 모터에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급함으로써 미세 움직임에 따라 스프링이 복원되어 변형이 없는 상태로 되돌아가도록 할 수 있다.

이후 위치 초기화 장치는 모터의 출력축 부분에 설치된 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고, 링크의 회전을 감지하는 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정한다(S14).

이때 위치 초기화 장치는 단계(S12)에서 스프링의 변형량을 제거하는 과정과, 단계(S13)에서 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하는 과정 및 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하는 과정을 반복하여 직전에 기 측정된 값과 당해 측정값이 일치하는지 확인한다(S14).

단계(S14)에서의 확인결과 기 측정된 값과 당해 측정값이 일치하지 않으면, 위치 초기화 장치는 스프링의 변형량이 완전히 제거되지 않은 것으로 판단하여 단계(S12) 내지 단계(S13)를 반복하고, 반대로 단계(S14)에서의 확인결과 직전에 기 측정된 측정값과 당해 측정값이 일치하면, 위치 초기화 장치는 스프링의 변형량이 완전히 제거된 것으로 판단할 수 있다.

이후 위치 초기화 장치는 상대 위치 센서의 측정값과 절대 위치 센서의 측정값을 저장하여 기억한다(S15).

단계(S15)에서 위치 초기화 장치는 상대 위치 센서의 측정값과 절대 위치 센서의 측정값을 저장할 때, 해당 측정값들의 상대적 변위차 정보를 저장할 수 있다. 이렇게 저장한 상대적 변위차는, 위치 초기화 장치가 새롭게 측정한 상대적 변위차와 비교하여 변형량을 계산하는데 이용될 수 있다.

이러한 과정을 통해 위치 초기화 장치가 유연 관절의 위치를 초기화하고 나면, 해당 유연 관절을 이용해 링크가 동작하게 되고, 동작을 마침에 따라 위치 초기화 장치는 상대 위치 센서를 이용해 측정한 모터 출력축의 회전량에 대한 최종 측정값과 설대 위치 센서를 이용해 측정한 링크의 회전량에 대한 최종 측정값을 저장한다. 이후 유연 관절을 구동하기 위한 전원이 재공급되면(S16), 위치 초기화 장치는 상대 위치 센서를 이용해 모터 출력축의 회전량을 측정하고 절대 위치 센서를 이용해 링크의 회전량을 측정한 후 기 저장한 측정값과 차이가 발생하였는지 판단한다(S17).

만일 단계(S17)에서의 판단 결과 기 저장한 측정값과 전원 공급 후 새롭게 측정한 측정값과의 차이가 없으면 유연 관절은 그 상태로 동작을 진행하면 되고, 단계(S17)에서의 판단 결과 기 저장한 측정값과 전원 공급 후 새롭게 측정한 측정값과 차이가 발생한 경우라면 전원 공급 중단 도중 외력 등에 의해 링크의 위치에 변화가 발생한 것이므로, 위치 초기화 장치는 단계(S11) 내지 단계(S15)를 반복하여 새롭게 유연 관절의 위치를 초기화 하고 상대 위치 센서의 측정값과 절대 위치 센서의 측정값을 저장하여 기억한다.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 위치 초기화 방법의 과정을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 단계(S21) 내지 단계(S24)의 과정은 도 6에 도시된 단계(S11) 내지 단계(S14)와 각각 대응되고, 그 내용이 유사하므로 자세한 내용을 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 위치 초기화 장치가 단계(S22) 내지 단계(S23)를 반복 수행하여 상대 위치 센서에서 측정한 모터의 회전량 측정값과 절대 위치 센서에서 측정한 링크의 회전량 측정값이, 직전에 측정한 측정값이 일치하는지 확인한다(S24).

단계(S24)에서의 확인결과 직전에 측정한 측정값과 당해 측정값이 일치하는 경우, 위치 초기화 장치는 상대 위치 센서의 측정값과 절대 위치 센서의 측정값의 상대적 변위차를 저장한다(S25).

이후 위치 초기화 장치는 단계(S25)에서 저장한 상대적 변위차의 변화량을 측정하여 스프링의 변형량을 계산한다(S26).

단계(S26)에서 위치 초기화 장치는 새롭게 상대 위치 센서를 이용해 모터 출력측의 회전량을 측정하여 측정값을 구하고, 절대 위치 센서를 이용해 링크의 회전량을 측정하여 측정값을 구한 후, 해당 측정값들의 상대적 변위차를 다시 구할 수 있다. 그리고 새롭게 구한 상대적 변위차와 단계(S25)에서 저장한 상대적 변위차를 비교하여 그 차이에 따라 스프링에 변형이 발생한 정도를 계산할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유연 관절의 위치 초기화 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.

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. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

10: 모터 20: 상대 위치 센서
30: 감속기 40: 스프링
50: 절대 위치 센서 60: 링크
70: 제어부 100: 위치 초기화 장치

Claims

회전력을 발생시키는 모터;
상기 모터의 출력축 부분에 설치되어 회전량을 감지하는 상대 위치 센서;
상기 모터의 회전력을 감속하는 감속기;
상기 감속기 출력축의 회전에 따라 관절 운동하는 링크;
상기 감속기의 출력축과 상기 링크 사이에 결합되어 회전 강성을 완화시키는 스프링;
상기 링크의 회전량을 감지하는 절대 위치 센서; 및
상기 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 상기 감속기의 간섭을 제거한 후, 상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하고, 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하여 측정값을 저장하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 상기 감속기의 간섭을 제거한 후, 상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨린 상태로, 상기 모터에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급하여 정렬함으로써 상기 스프링의 변형량을 제거하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 상대 위치 센서의 측정값과 상기 절대 위치 센서의 측정값의 상대적 변위차를 저장하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 스프링의 변형량을 제거하고 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하는 과정을 반복하여, 기 측정된 값과 일치함을 확인하면 측정값을 저장하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
측정값을 저장한 후 유연 관절을 구동하기 위한 전원이 재공급되면 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정한 후 기 저장한 측정값과 차이가 발생하였는지 판단하고, 차이가 발생한 경우 상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하며, 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 재측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 재측정하여 측정값을 저장하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
회전력을 발생시키는 모터;
상기 모터의 출력축 부분에 설치되어 회전량을 감지하는 상대 위치 센서;
상기 모터의 회전력을 감속하는 감속기;
상기 감속기의 회전 강성 완화를 위한 스프링;
상기 스프링을 이용해 상기 감속기의 출력축과 연결되어 상기 감속기 출력축의 회전에 따라 관절 운동하는 링크;
상기 링크의 회전을 감지하는 절대 위치 센서; 및
상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하고, 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하여 측정값의 상대적 변위차를 저장하고, 기 저장한 상대적 변위차의 변화량을 측정하여 상기 스프링의 변형량을 계산하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 상기 감속기의 간섭을 제거한 후, 상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 장치.
회전 강성 완화를 위한 스프링을 이용해, 모터의 회전력을 감속하는 감속기의 출력축과 연결되어, 상기 감속기 출력축의 회전에 따라 관절 운동하는 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하는 단계;
상기 모터의 출력축 부분에 설치된 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고, 상기 링크의 회전을 감지하는 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하는 단계; 및
상기 상대 위치 센서의 측정값과 상기 절대 위치 센서의 측정값을 저장하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제9항에 있어서,
상기 변형량을 제거하는 단계 전에,
상기 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 상기 감속기의 간섭을 제거하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제9항에 있어서,
상기 변형량을 제거하는 단계는,
상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨린 상태로, 상기 모터에 점차 감쇄하는 정현파 전원을 공급하여 정렬하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제9항에 있어서,
상기 저장하는 단계는,
상기 상대 위치 센서의 측정값과 상기 절대 위치 센서의 측정값의 상대적 변위차를 저장하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제9항에 있어서,
상기 저장하는 단계는,
상기 변형량을 제거하는 단계 및 상기 측정하는 단계를 반복하여, 기 측정된 값과 일치함을 확인하면 측정값을 저장하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제9항에 있어서,
상기 저장하는 단계 후에,
유연 관절을 구동하기 위한 전원이 재공급되면 상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정한 후 상기 저장하는 단계에서 저장한 측정값과 차이가 발생하였는지 판단하는 단계;
차이가 발생한 경우 상기 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하는 단계;
상기 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 재측정하고 상기 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 재측정하는 단계; 및
상기 상대 위치 센서의 재측정값과 상기 절대 위치 센서의 재측정값을 저장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
회전 강성 완화를 위한 스프링을 이용해, 모터의 회전력을 감속하는 감속기의 출력축과 연결되어 상기 감속기 출력축의 회전에 따라 관절 운동하는 링크를 중력 방향으로 늘어뜨려 상기 스프링의 변형량을 제거하는 단계;
상기 모터의 출력축 부분에 설치된 상대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하고, 상기 링크의 회전을 감지하는 절대 위치 센서를 이용해 회전량을 측정하는 단계;
상기 상대 위치 센서의 측정값과 상기 절대 위치 센서의 측정값의 상대적 변위차를 저장하는 단계; 및
기 저장한 상대적 변위차의 변화량을 측정하여 상기 스프링의 변형량을 계산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.
제15항에 있어서,
상기 변형량을 제거하는 단계 전에,
상기 모터를 자유 운동 가능한 상태로 두고 상기 감속기의 간섭을 제거하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연 관절의 위치 초기화 방법.