KR101820580B1 - 경로 전진 변수들을 갖는 안전한 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매니퓰레이터, 그리고 특히 다축 다관절 로봇을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은, 바람직하게는 이전의 감시된 기준 주행 동안 기록된 다수의 기준 데이터 레코드들의 제공을 포함한다. 운전 주행 동안 경로 전진 변수가 형성되고, 상기 기준 데이터 레코드들을 근거로 상기 매니퓰레이터의 운동을 감시하기 위해 유리하게 사용된다.

Description

경로 전진 변수들을 갖는 안전한 로봇{SAFE ROBOT WITH PATH PROGRESS VARIABLES}

본 발명은 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 그리고 특히 다축 다관절 로봇을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

로봇, 특히 산업용 로봇은 여러 가지 작업공정을 위해 예컨대 여러 가지 작업물의 제조, 조립 또는 가공을 위한 산업 환경에서 이용된다. 이때, 예컨대 작업물이 동시에 로봇에 의해 그리고 사람에 의해 가공되면, 로봇은 사람과 작업공간을 공유할 수 있다. 이러한 이용 또는 이러한 작업환경은 사람-로봇 협력 (MRK) 이라고도 불리운다.

로봇은 자유로이 프로그래밍될 수 있는 다수의 축을 포함할 수 있다. 로봇의 본래의 기계 장치는 매니퓰레이터이다. 매니퓰레이터 또는 로봇암은 관절들을 통해 연결된 일련의 강성적 부재들로 구성될 수 있다. 이때, 로봇의 포지션 또는 위치는 개별적인 관절들의 위치를 통해 표현될 수 있다.

로봇이 운전 동안 그의 주변과 충돌하지 않고, 이때 자신에게 그리고/또는 주변에게 손상을 가하지 않는 것을 보장하기 위해, 로봇 운동의 안전한 감시는 발전되어 현대적인 로봇 시스템들의 중요한 기능이 되었다. 이때, 특히 MRK 에서의 이용은 엄격한 안전조건들을 동반한다. 예컨대, 레이저 애플리케이션에 있어서, 로봇이 정확히 정의된 경로를 지나가고, 그로부터 벗어나지 않는 것이 또는 정의된 작업공간을 떠나가지 않는 것이 보장되어야 한다. 대부분의 안전 시스템들은 위치값들의 정확한 검출 및/또는 다른 동적 변수들, 예컨대 속도값들의 정확한 검출에 근거한다.

본 발명의 목적은 매니퓰레이터의 안전한 제어를 가능하게 하는 것이고, 특히 기존의 안전 계획들을 개선하는 것이다. 이때, 특히, 로봇이 유연하게 제어될 수 있게 하는 그리고 동시에 로봇 운동의 안전한 감시가 주어지는 방법이 제공되어야 한다.

이 목적들과, 본 발명의 하기의 설명을 읽을시 알 수 있게 되는 그 밖의 목적들은 독립항들의 대상을 통해 달성된다.

본 발명은 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 그리고 특히 다축 다관절 로봇을 제어하기 위한 방법을 포함한다. 이때, 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은, 바람직하게는 자동적으로 또는 프로그램 제어되어 경로계획을 근거로 제어되는 운전 주행 동안, 즉 정상적인 작업운전시 매니퓰레이터를 제어하기 위해 적합하다. 본 발명에 따른 방법은 이때 다수의 기준 데이터 레코드들을 제공하는 단계를 포함하고, 이때 각각의 기준 데이터 레코드는 기준-매니퓰레이터 위치를 표현한다. 바람직하게는, 상기 제공은 다수의 기준 데이터 레코드들의 작성도 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기준 데이터 레코드들은 서로 구별되고, 따라서 그들은 여러 가지 기준-매니퓰레이터 위치들을 표현한다. 이때, 기준 데이터 레코드들은 매니퓰레이터가 경로계획에 따른 주행 동안, 예컨대 기준 주행 동안 그리고/또는 정상적인 작업운전 동안 차지하는 많은 기준-매니퓰레이터 위치들을 유리하게 표현할 수 있다. 이때, 주행이란 바람직하게는 주행 경로 또는 (운동) 경로를 따른 매니퓰레이터의 Tool-Center-Point 의 움직임 또는 이동으로 해석될 수 있고, 이로써 바람직하게는 매니퓰레이터의 주행은 상기 매니퓰레이터의 운동을 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 현재-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계를 포함한다. 이때, 당업자는 개념들 “기준-매니퓰레이터 위치”와 “현재-매니퓰레이터 위치”또는 일반적으로 개념 “매니퓰레이터 위치”가 매니퓰레이터의 구성을 표현한다는 것을, 또는 매니퓰레이터의 위치, 포지션 또는 상태도 표현한다는 것을 이해한다. 이로써, 매니퓰레이터 위치는 예컨대 매니퓰레이터의 방위에 또는 포즈에도 특유한 것일 수 있다. 예컨대, 매니퓰레이터 위치는 매니퓰레이터의 특정 축위치를 표현하는 축 변수들 또는 축 각도들을 포함할 수 있다. 이로써, 매니퓰레이터 위치의 검출 또는 현재-매니퓰레이터 위치의 검출은 상응하는 센서 장치를 이용해, 예컨대 인크리멘탈 인코더를 이용해 수행될 수 있다. 하지만, 당업자는 매니퓰레이터 위치가 게다가 그 밖의 추가축들의 상태, 비동기식 축들의 상태, 집게들과 그립퍼들의 축들의 상태를 고려하고, 보다 복잡한 키네메틱스들, 예컨대 협력하는 로봇들도 고려할 수 있다는 것을 이해한다.

본 발명에 따른 방법에 따르면 그 밖에 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치와 먼저 결정된 현재-매니퓰레이터 위치에 근거하여, 현재-경로 전진 변수 (현재 BFV) 가 결정된다. 이로써, 상기 결정된 현재 BFV 는 현재 검출된 현재-매니퓰레이터 위치에 근거를 두고, 또한 적어도 먼저 검출된 현재-매니퓰레이터 위치를 포함할 수 있는 히스토리 (history) 에 근거를 둔다. 그들은 이로써 특히 경로계획과 관련된 로봇 운동의 전진에 특유한 것이다.

그 밖에, 본 발명에 따른 방법은 상기 제공된 기준 데이터 레코드들 중 적어도 하나로부터의 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계를 포함하고, 이때 상기 검출은 상기 결정된 현재 BFV 에 근거를 둔다. 이로써, 상기 결정된 현재 BFV 에 근거하여, 상기 제공된 기준 데이터 레코드들 중 적어도 하나가 동원되고, 기준-매니퓰레이터 위치가 검출된다.

또한, 본 발명에 따른 방법에 상응하여, 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 큰지의 여부가 확인된다. 즉, 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치가 얼마나 잘 일치하는지가 검사된다. 당업자는 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 간의 일치가 가장 좋은 경우에는, 즉 운전 진행시 고장이 존재하지 않으면, 100 퍼센트라는 것을 이해한다. 하지만 실제로는 항상 일종의 부정확성이 고려되어야 하기 때문에, 당업자는 상응하는 허용오차 또는 오류 허용오차를 조절하고, 사전 정의된 한계값을 상응하여 확정할 줄 안다. 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치의 비교를 위한 이러한 유형의 허용오차 한계들은 바람직하게는 상응하는 구성 단계에서 확정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 상응하여, 매니퓰레이터는 상기 확인에 응답하여 제어된다. 즉, 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 크다는 것이 확인되면, 매니퓰레이터는 확인된 편차에 유리하게 반응하기 위해 상응하여 제어될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어는 상기 매니퓰레이터의 정지 및/또는 대응 전략의 도입을 포함한다. 당업자는, 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 크면, 이에 일반적으로 반응할 수 있다는 것을, 또한 어떻게 이에 반응할 수 있는지를 이해한다. 이때, 상응하는 반응의 선택은 매니퓰레이터의 적용에 의존하여 또는 존재하는 애플리케이션에 의존하여 수행될 수 있다. 이렇게, 예컨대 매니퓰레이터의 비상정지가 실행될 수 있고, 또는 매니퓰레이터는 미리 정해져 있는 경로에 상응하여 방향전환되거나 또는 재배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 엔드 이펙터도 상기 확인에 응답하여 제어될 수 있다. 이렇게, 예를 들면 엔드 이펙터가 레이저를 포함하는 경우에, 상기 엔드 이펙터는 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 크다는 것이 확인되면 비활성화될 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 방법은, 적합한 기준-매니퓰레이터 위치를 선택하고 그를 근거로 매니퓰레이터의 현재의 운동 또는 위치를 검사하는 것을 허용한다. 이때, 경로 전진 변수들의 이용은 적합한 기준-매니퓰레이터 위치의 효과적인 그리고 빠른 검출을 허용한다. 경로 전진 변수들은 현재의 현재-매니퓰레이터 위치와 적어도 하나의 이전의 현재-매니퓰레이터 위치에 근거하여 결정되기 때문에, 로봇은 기준-매니퓰레이터 위치들을 기록하기 위해 기준 주행이 실행되었던 속도와 구별되는 속도로도 움직여질 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 방법으로, 여러 가지의 매니퓰레이터 속도들로도 운동들의 정확한 검사가 보장될 수 있다.

바람직하게는, 각각의 기준 데이터 레코드에 기준-경로 전진 변수 (기준 BFV) 가 할당된다. 이때, 특히 바람직하게는 각각의 기준 레코드에 명백한 기준 BFV 가 할당된다. 이로써, 한 기준 레코드의 기준 BFV 는 다른 기준 레코드들의 기준 BFV들과 다르다. 이로써, 현재-매니퓰레이터 위치들과 기준-매니퓰레이터 위치들 간의 명백한 할당은 경로 전진 변수들을 이용해 수행될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 기준-매니퓰레이터 위치의 검출은 상기 결정된 현재 BFV 에 근거한 기준 데이터 레코드의 선택을 포함한다. 이때, 이 선택은 상기 선택된 기준 데이터 레코드의 기준 BFV 가 상기 결정된 현재 BFV 에 대해 가장 가까이 있는 식으로 수행된다. 즉, 가능한 한 가장 알맞은 기준 데이터 레코드가 선택되고, 따라서 상기 선택된 기준 데이터 레코드의 상기 기준 BFV 와 상기 결정된 현재 BFV 사이의 차이가 최소이다. 이 유형으로 검출된 상응하는 기준-매니퓰레이터 위치는 최적의 (고장이 없는) 경우 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치와 일치해야 한다. 알맞은 기준 데이터 레코드를 찾기 위해 현재 BFV 와 개별적인 기준 BFV들이 필요해짐으로써, 매니퓰레이터의 운동을 감시하기 위해, 본 발명에 따른 방법에 근거하여 매우 효과적으로 상기 필요해진 기준-매니퓰레이터 위치가 검출될 수 있다. 현재-축값들에 근거하여 직접 알맞은 기준-축값들이 탐색될 경우 예컨대 필요할 수 있는, 다차원 필드에서의 또는 다차원 행렬에서의 노력이 많이 드는 탐색은 유리하게 필요하지 않다.

바람직하게는, 상기 기준-매니퓰레이터 위치의 검출은 상기 현재 BFV 에 근거한 적어도 2개 이상의 서로 다른 기준 데이터 레코드들의 선택을 포함하고, 따라서 상기 선택된 기준 데이터 레코드들의 두 기준 BFV들은 상기 결정된 현재 BFV 에 대해 가장 가까이 있고, 상기 검출은, 상기 선택된 기준 데이터 레코드들의 보간법 (interpolation) 에 근거하여, 기준-매니퓰레이터 위치의 계산을 포함한다. 이로써, 가능한 한 잘 매니퓰레이터의 현재 상태를 표현하는 2개의 기준 데이터 레코드들이 동원된다. 그러면, 상기 검출된 현재-매니퓰레이터 위치와의 뒤따르는 비교를 위해 동원되는 기준-매니퓰레이터 위치는 상기 선택된 두 기준 데이터 레코드들의 보간법에 근거하여 또는 상응하는 기준-매니퓰레이터 위치들에 근거하여 상기 선택된 기준 데이터 레코드들에 상응하여 계산된다. 이로써, 상기 기준 데이터 레코드들로부터 기준-매니퓰레이터 위치를 얻는 것이 가능하고, 이로써 정확한 비교 또는 정확한 감시가 가능해진다.

당업자는 2개를 초과하는 기준 데이터 레코드들도 현재 BFV (및 각각의 기준 BFV들) 에 근거하여 선택되고, 기준-매니퓰레이터 위치의 계산을 위해 동원될 수 있다는 것을 이해한다. 이렇게, 예컨대, 3개의 서로 다른 기준 데이터 레코드들이 선택되었으면, 기준-매니퓰레이터 위치는 선택된 기준 데이터 레코드들의 상응하는 기준-매니퓰레이터 위치들의 스플라인 보간법에 근거하여 계산될 수 있다. 이렇게, 적용 또는 애플리케이션에 따라, 매니퓰레이터의 운동의 감시의 정확성이 더욱 개선될 수 있다.

바람직하게는, 각각의 현재 BFV 와 각각의 기준 BFV 는 동일한 알고리즘으로 계산되었다. 이로써, 현재-매니퓰레이터 위치를 위해 빨리 그리고 가능한 한 적은 계산 노력을 들여 상응하는 기준-매니퓰레이터 위치를 찾기 위해, 기준 BFV 와 현재 BFV 는 간단히 서로 비교될 수 있다. 또한 바람직하게는, 각각의 현재 BFV 와 각각의 기준 BFV 는 스칼라 (scalar) 이다. 그 결과, 본 발명에 따른 방법에 상응하여 알맞은 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하기 위해, 적은 계산 노력이 필요해진다.

바람직하게는, 상기 결정하는 현재 BFV 는 먼저 검출된 현재 BFV 에 근거를 둔다. 당업자는 본 발명에 따른 방법이 매니퓰레이터의 운전 동안 가능한 한 자주 실행되고, 유리하게는 가능한 한 가장 자주 실행된다는 것을 이해한다. 먼저 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 또는 먼저 검출된 현재 BFV 는 이로써 매니퓰레이터의 운전 동안 이전의 시점에서 검출되었다. 또한, 당업자는 주행 시작시, 즉 경로계획의 제 1 단계가 실행되기 전에, 상응하는 BFV 가 영으로 설정될 수 있다는 것을 이해한다.

또한 바람직하게는, 상기 결정하는 현재 BFV 는 그 밖에 이전의 클록에서 검출된 현재 BFV 에 근거를 두고, 더욱 바람직하게는 바로 이전의 클록에서 검출된 현재 BFV 에 근거를 둔다. 이로써, 존재하는 현재 BFV 는 규칙적으로 업데이트되고, 따라서 그는 현재-매니퓰레이터 위치를 규칙적으로 명백히 표현하고, 알맞은 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 클록에 따른 검사는 매니퓰레이터의 매우 안전한 이용을 허용한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은, 로봇 시스템의 제어 유닛 안에 삽입된 구성요소들에 따라 넓은 범위에서 자유로이 선택될 수 있는, 그리고 예컨대 약 100 ㎲ 와 12 ms 사이에 있을 수 있는 각각의 보간법 클록 (IPO 클록) 에 대해 실행된다.

바람직하게는, 각각의 기준-매니퓰레이터 위치는 기준-축값들을 포함하고, 각각의 현재-매니퓰레이터 위치는 현재-축값들을 포함한다. 더욱 바람직하게는 현재 BFV 의 결정은 현재-축값들의 변경들의 합산을 포함하고, 더욱 바람직하게는 현재-축값들의 변경들의 양들의 합산을 포함한다. 그 결과, 경로 전진 변수는 각각의 경우에 명백한데, 왜냐하면 이는 단지 보다 커질 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 상기 현재-축값들의 변경은 바로 선행된 클록 이후의 현재-축값들의 변경에 관한 것이다.

더욱 바람직하게는, 상기 현재 BFV 의 결정은 먼저 검출된 현재 BFV 에 대한 현재-축값들의 합산된 변경들을 가산함을 포함한다. 상기 현재 BFV 를 결정하기 위해, 이로써 먼저 결정된 현재 BFV 는 축변경들의 합계 만큼 증가되고, 이때 축변경들의 합계는 바람직하게는 축변경들의 양들의 합계를 포함한다. 그러면, 매니퓰레이터의 각각의 운동은 보다 큰 현재 BFV 를 초래하고, 따라서 각각의, 운동으로부터 발생하는, 현재-매니퓰레이터 위치에, 명백한 현재 BFV 가 할당된다.

바람직하게는, 상기 매니퓰레이터는 내부 센서들을 구비하고, 또는 외부 센서들과 연결된다. 특히 바람직하게는, 이때 토크 센서들이 상기 매니퓰레이터 안에 통합될 수 있다. 또한, 각각의 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 현재-매니퓰레이터 위치는 센서 데이터를 포함한다. 이로써, 검출된 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 큰지의 여부에 관한 확인은 센서 데이터의 비교에도 근거를 두고 있다. 이로써, 예컨대, 현재 토크들이 상응하는 기준 토크들에 상응하는지의 여부가 검사될 수 있다. 그렇치 않을 경우에는, 유리하게는 매니퓰레이터의 운동이 중단될 수 있다. 이러한 비교는 특히 신체적 상해를 방지하기 위해 MRK 에서 적용하는 것이 적합하다. 바람직하게는, 각각의 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 현재-매니퓰레이터 위치는 그 밖의 데이터, 예컨대 스위칭 동작들도 포함할 수 있고, 따라서 상기 스위칭 동작들은 본 발명을 이용해 감시될 수도 있다. 어떤 데이터가 검출되고 감시되어야 하는지는 상응하는 구성 단계에서 확정되어야 한다.

바람직하게는, 상기 매니퓰레이터의 경로계획은 다수의 운동 레코드들로 세분되고, 각각의 기준 데이터 레코드에 또한 기준-운동 레코드 번호가 할당된다. 이때, 운동 레코드 번호들은 상응하는 운동 레코드를 특징짓는다. 이때, 적어도 2개의 기준 데이터 레코드들은 동일한 기준-운동 레코드 번호를 갖는다. 바람직하게는, 동일한 기준-운동 레코드 번호를 갖는 각각의 기준 데이터 레코드에 상이한 기준 BFV 가 할당된다. 이때, 운동 레코드 번호들의 사용은 BFV 가 보편적으로 전체 로봇 프로그램을 위해 결정되어야 할 필요가 없게 만드는 데, 왜냐하면 이는 경우에 따라서는 매우 큰 값들을 초래할 것이기 때문이다. 운동 레코드 번호들을 이용해 BFV 는 국부적으로 운동 레코드당 검출된다. 이로써, 계산 자원이 보다 효과적으로 이용될 수 있다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 현재-운동 레코드 번호의 검출을 포함하고, 기준-매니퓰레이터 위치의 검출은 추가적으로 상기 검출된 현재-운동 레코드 번호에 근거를 둔다. 이는 경로 프로그램이 처음부터 시작될 필요가 있는 것이 아니라 유연하게 레코드 선택당 수행될 수 있다는 장점을 갖는다. 이로써, 매니퓰레이터의 운동은 예컨대 경로 프로그램의 다수의 임의의 부위들에서 시작될 수 있다.

바람직하게는, 다수의 기준 데이터 레코드들의 제공은 하기의 단계들을 갖는다: 매니퓰레이터를 주행하는 단계; 다수의 기준-매니퓰레이터 위치들을 검출하는 단계; 각각의 기준-매니퓰레이터 위치를 위해 기준 BFV 를 결정하는 단계; 다수의 기준 데이터 레코드들을 작성하는 단계로서, 이때 각각의 기준 데이터 레코드는 상기 검출된 기준-매니퓰레이터 위치들 중 하나를 표현하고, 각각의 기준 데이터 레코드에 상기 결정된 기준 BFV 의 하나가 할당되는 단계. 바람직하게는, 이러한 기준 주행에 있어서 경로가 주행되고, 상기 경로는 매니퓰레이터에 의한 운전 동안에도 주행된다. 더욱 바람직하게는, 기준 BFV 는 이때 현재 BFV 와 똑같이 형성된다. 또한 바람직하게는, 매니퓰레이터 위치를 표현하는 파라미터들은 로봇의 정상 운전 동안의 현재-매니퓰레이터 위치들을 표현하는 파라미터들에 상응한다.

본 발명에 따르면, 이로써, 현재-매니퓰레이터 위치를 표현하는 현재 측정된 현재값들은 저장된 또는 제공된 기준값들과 비교된다. 유리하게, 값들은 이때 시간과 관련하여서가 아니라 공간점과 관련하여서 비교된다. 운전 동안 그리고 감시된 기준 주행 동안, 예컨대 각각의 보간법 클록에서 경로 전진 변수들이 형성되고, 기준값들과 현재값들 간의 비교를 위해 동원된다.

원칙적으로, 경로 전진 변수들은 여러 가지 유형으로 형성될 수 있고, 하지만 경로 전진 변수들은 바람직하게는 유리하게 적어도 명백하고, 속도에 의존하지 않고, 운동 유형에 의존하지 않아야 한다. 이로써, 유리하게 기준 주행과 관련된 매니퓰레이터의 운동 거동의 보장은 여러 가지 속도들에 있어서도 가능해진다. 그 밖에, 당업자는 경로 전진 변수들을 형성하기 위해 특수한 경로계획 지식이 필요하지 않다는 것을 이해한다. 그 결과, 본 발명에 따른 방법은 예컨대 안전 제어 안에도 간단히 편입될 수 있다. 예컨대, 스플라인 경로 파라미터는 BFV 로서 사용될 수 있다. 이때, 상기 BFV 의 본 발명에 따른 주기적 업데이트는, 바람직하게는 축각도들의 변경들에 근거하여, 특히 유리한데, 왜냐하면 이 방법은 매니퓰레이터의 운동 유형에 의존하지 않기 때문이다.

그 밖에, 본 발명은 매니퓰레이터와 제어기를 포함하는 로봇 시스템을 포함한다. 상기 제어기는 매니퓰레이터를 본 발명에 따른 방법에 상응하여 제어하도록 셋업된다. 이를 위해, 상기 제어기는 특히 상응하는 모듈들을 제공할 수 있고, 상기 모듈들은 본 발명에 따른 방법의 하나 또는 다수의 단계를 실행할 수 있다. 그 밖에, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함하고, 상기 매체는 명령들을 포함하고, 상기 명령들은, 컴퓨터 상에 실행되면, 본 발명에 따른 방법에 상응하여 매니퓰레이터를 제어하기 위한 단계들을 실행한다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면들을 근거로 상세히 설명된다.

도 1 은 본 발명에 따른 기준 주행의 도식적인 흐름을 나타내고,
도 2 는 본 발명에 따른 운전 주행의 도식적인 흐름을 나타낸다.

도 1 에는 본 발명에 따른 방법에 상응하여, 기준 주행의 흐름 (10) 이 도식적으로 도시된다. 당업자는 운전 주행 동안의 추후의 감시를 위한 기준값들을 기록하기 위해 기준 주행이 통례적으로 운전 주행 전에 실행된다는 것을 이해한다. 도시된 방법 (10) 은 단계 (11) 에서 시작된다. 단계 (12) 에서, 보간법 클록 (여기에서 예컨대 클록 t₅) 동안 현재 레코드 번호와 현재 기준-축각도들이 검출된다.

다음 단계 (13) 에서, 현재 클록을 위한 기준-경로 전진 변수가 형성된다. 이를 위해, 다음과 같이 축변경들의 합계가 형성된다:

여기서 a_t5 는 이전의 클록 (t₄) 에서의 축들의 이전의 위치에 대한 축각도들의 변경의 합계를 표현하고, A_m 은 상응하는 축 (m) 의 절대적 축각도이다. 당업자는 이로써 예컨대 6축 로봇을 위해 m=6 이라는 것을 이해한다. 그 후, 먼저 결정된 BFV 는 축변경들의 계산된 합계 만큼 다음과 같이 증가된다:

로봇 프로그램의 또는 운동 레코드의 제 1 클록을 위해 초기의 BFV_t0 는 영으로 설정된다. 단계 12 에서 검출된 레코드 번호는 BFV 의 계산을 위해 사용되지 않는다.

단계 (14) 에서는 그 밖의 기준 데이터, 예컨대 기준 토크들이 검출된다. 또한, 기준-스위칭 동작들도 검출될 수 있다. 어떤 그 밖의 기준 데이터가 검출되어야 하는지는 바람직하게는 선행하는 구성 단계에서 확정되었다. 다음 단계 (15) 에서는, 단계 (12) 에서 검출된 기준 축각도들과 레코드 번호, 단계 (14) 에서 검출된 그 밖의 기준 데이터는 단계 (13) 에서 결정된 경로 전진 변수와 함께 (기준 BFV 로서) 저장된다.

결정 (16) 에 있어서, 현재 클록 (t₅) 과 함께 프로그램이 끝나는지의 여부가 검사된다. 그럴 경우에는, 방법 (10) 은 단계 (17) 에서 끝난다. 다른 경우에는, 클록수는 1 만큼 증가되고, 방법은 단계 (12) 에서 새로운 클록 (t₆) 을 위해 계속된다.

이로써 상기 기준 주행 동안 기록된 기준 데이터 뱅크는 각각의 클록을 위한 기준 데이터 레코드를 포함한다. 하기의 표에, 이러한 기준 데이터 뱅크의 구조가 예시적으로 도시된다.

도 2 에는 운전 주행의 예시적인 흐름 (20) 이 도시된다. 당업자는 운전 주행이 매니퓰레이터의 정상적인 작업 운전에 있어서 실행되고, 이를 위해 유리하게 예컨대 기준 주행 (10) 으로 검출된 기준 데이터 뱅크가 가용 가능하다는 것을 이해한다. 방법 (20) 은 단계 (21) 에서 시작된다. 단계 (22) 에서, 보간법 클록 (여기에서 예컨대 클록 t₁₂₁) 동안 현재 레코드 번호와 현재의 현재-축각도들이 검출된다.

다음 단계 (23) 에서, 현재 클록을 위한 현재 BFV 가 형성된다. 이를 위해, 기준 BFV들을 형성하기 위한 기준 주행 (10) 동안과 동일한 방법 또는 동일한 알고리즘이 유리하게 사용된다. 다음 단계 (24) 에서 그 밖의 현재 데이터, 예컨대 현재 토크들이 검출된다. 또한, 현재-스위칭 동작들도 검출될 수 있다. 어떤 그 밖의 현재 데이터가 검출되고 (따라서 감시되어야) 하는지는 바람직하게는 선행하는 구성 단계에서 확정되었다.

다음 단계 (26) 에서는, 단계 (22) 에서 검출된 레코드 번호에 따라 그리고 단계 (23) 에서 형성된 현재 BFV 에 따라 기준값 저장 장치로부터 기준 데이터가 검출된다. 이를 위해, 유리하게 상기 레코드 번호와 상기 현재 BFV 를 포함하는 문의가 상기 기준값 저장 장치로 전달되고, 이 문의에 대한 회답으로 이 기준값 저장 장치로부터 가장 잘 맞는 기준 데이터 레코드가 가용 가능하게 된다. 예컨대, 상기에서 설명된 표와 관련하여, 클록 (t₁₂₁) 에서의 운전 모드 동안, 현재의 운동 레코드 (2) 에 있어서 48 의 BFV 가 검출되었다. 이 두 값을 이용해, 기준 데이터로부터, 상응하는 (즉, 가장 가까이 있는) 기준 데이터 레코드가 빨리 찾아내질 수 있다. 위의 표에 도시된 예에서, 이는 읽기 클록 (123) 에서 기준 주행 동안 저장된, 기준 BFV (50) 을 갖는 데이터 레코드일 것인데, 왜냐하면 그는 48 의 상기 현재 BFV 에 가장 가까이 오기 때문이다. 관련 기준 데이터 (예에서 축값들 (A₁ - A₄)) 는 그 후 검사를 위해 사용된다.

결정 (26) 에 있어서, 현재-축값들은 기준-축값들과 비교된다. 바람직하게는, 예컨대 토크들 및/또는 스위칭 동작들과 같은 그 밖의 데이터도 비교된다. 이를 위해, 이 값들 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 큰지의 여부가 검사되고, 이때 상기 한계값은 설정된 허용오차에 상응한다. 상기 허용오차는 마찬가지로 선행하는 구성 단계에서 확정되어 있을 수 있다. 이때 상기 차이가 너무 크다는 것이, 즉 일치가 존재하지 않는다는 것이 확인되는 경우에는, 단계 (27) 에서 로봇이 정지된다. 다른 경우에는, 즉 일치에 있어서, 매니퓰레이터가 상기 기준 주행에서와 동일한 공간점에 있는 것이 보장된다. 이 경우, 방법은 단계 (28) 에서 계속된다.

결정 (28) 에 있어서, 현재의 클록 (t₁₂₁) 과 함께 프로그램이 끝나는지의 여부가 검사된다. 그럴 경우에는, 방법은 단계 (29) 에서 끝난다. 다른 경우에는, 클록수는 1 만큼 증가되고, 따라서 방법은 단계 (22) 에서 이 바로 다음 클록 (t₁₂₂) 을 위해 계속된다.

Claims (15)

1. 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법으로서,
   다수의 기준 데이터 레코드들을 제공하는 단계로서, 각각의 상기 기준 데이터 레코드는 기준-매니퓰레이터 위치를 표현하는, 상기 다수의 기준 데이터 레코드들을 제공하는 단계;
   현재-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계;
   검출된 상기 현재-매니퓰레이터 위치와 먼저 검출된 현재-매니퓰레이터 위치에 근거하여 현재-경로 전진 변수 (현재 BFV) 를 결정하는 단계;
   상기 결정된 현재 BFV 에 근거하여 제공된 상기 기준 데이터 레코드들 중 적어도 하나 이상으로부터 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계;
   검출된 상기 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 상기 현재-매니퓰레이터 위치 사이의 차이가 사전 정의된 한계값보다 큰지의 여부를 확인하는 단계, 및
   상기 확인에 응답하여: 상기 매니퓰레이터를 제어하는 단계를 갖는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어는 상기 매니퓰레이터의 정지 및/또는 대응 전략 (reaction strategy) 의 도입을 포함하는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   다수의 상기 기준 데이터 레코드 각각에 기준-경로 전진 변수 (기준 BFV) 가 할당되는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계는 결정된 상기 현재 BFV 에 근거하여 상기 기준 데이터 레코드를 선택하는 것을 포함하고, 따라서 선택된 상기 기준 데이터 레코드의 기준 BFV 는 결정된 상기 현재 BFV 에 대해 가장 가까이 있는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계는:
   상기 현재 BFV 에 근거하여 적어도 2개 이상의 서로 다른 상기 기준 데이터 레코드들을 선택하고, 따라서 선택된 상기 기준 데이터 레코드들의 두 기준 BFV들은 결정된 상기 현재 BFV 에 대해 가장 가까이 있는 단계, 그리고
   선택된 상기 기준 데이터 레코드들의 보간법에 근거하여 기준-매니퓰레이터 위치를 계산하는 단계들을 갖는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 현재 BFV 와 각각의 기준 BFV 는 동일한 알고리즘으로 계산되고, 상기 현재 BFV 와 각각의 상기 기준 BFV 는 스칼라 (scalar) 인, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 현재 BFV 를 결정하는 단계는 또한 먼저 검출된 상기 현재 BFV 에 근거를 두는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상기 기준-매니퓰레이터 위치는 기준-축값들을 포함하고, 각각의 상기 현재-매니퓰레이터 위치는 현재-축값들을 포함하는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 현재 BFV 를 결정하는 단계는 상기 현재-축값들의 변경들의 합산을 포함하고, 상기 현재-축값들의 변경은 바로 선행된 클록 이후의 현재-축값들의 변경에 관련되는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 현재 BFV 를 결정하는 단계는 먼저 검출된 상기 현재 BFV 에 대한 현재-축값들의 합산된 변경들을 가산하는 것을 포함하는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터는 센서들을 구비하고, 각각의 상기 기준-매니퓰레이터 위치와 검출된 상기 현재-매니퓰레이터 위치는 추가적으로 센서 데이터를 포함하고, 상기 센서들은 토크 센서들을 포함하고, 상기 센서 데이터는 토크들을 포함하는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터의 경로계획은 다수의 운동 레코드들로 세분되고, 각각의 상기 기준 데이터 레코드에 또한 기준-운동 레코드 번호가 할당되고, 적어도 2개의 상기 기준 데이터 레코드들은 동일한 기준-운동 레코드 번호를 가지며, 동일한 기준-운동 레코드 번호를 갖는 각각의 상기 기준 데이터 레코드에 상이한 기준 BFV 가 할당되는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방법은 추가적으로 현재-운동 레코드 번호를 검출하는 것을 포함하고, 상기 기준-매니퓰레이터 위치를 검출하는 단계는 추가적으로 검출된 상기 현재-운동 레코드 번호에 근거하는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
14. 제 1 항에 있어서,
    다수의 상기 기준 데이터 레코드들을 제공하는 단계는:
    상기 매니퓰레이터를 주행하는 단계;
    다수의 상기 기준-매니퓰레이터 위치들을 검출하는 단계;
    각각의 상기 기준-매니퓰레이터 위치를 위해 기준 BFV 를 결정하는 단계; 그리고
    다수의 상기 기준 데이터 레코드들을 작성하는 단계로서, 각각의 상기 기준 데이터 레코드는 검출된 상기 기준-매니퓰레이터 위치들 중 하나를 표현하고, 각각의 상기 기준 데이터 레코드에 결정된 상기 기준 BFV 의 하나가 할당되는, 다수의 상기 기준 데이터 레코드들을 작성하는 단계를 갖는, 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
15. 매니퓰레이터와 제어기를 포함하는 로봇 시스템으로서,
    상기 제어기는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 매니퓰레이터를 제어하기 위한 단계들을 실행하도록 셋업되는 로봇 시스템.

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