KR101876615B1

KR101876615B1 - 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101876615B1
Application number: KR1020150101161A
Authority: KR
Inventors: 게르하르트 히트만; 마르크-발터 위베를레; 크리슈티안 하르트만; 리하르트 슈바르츠; 리하르트 루돌프
Original assignee: 쿠카 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2018-07-09
Also published as: US10016894B2; EP2977148B1; US20160016314A1; CN105313124B; CN105313124A; KR20160010353A; EP3974125B1; EP3974125A1; EP2977148A1; DE102014010638A1

Abstract

본 발명에 따른 방법에 따르면, 적어도 하나의 포즈에서 선택적으로 제 1 작동모드 (M1) 에서 또는 그와 다른 제 2 작동모드 (M2) 에서 로봇을 제어하기 위해, 상기 제 1 작동모드에서, 제 1 경계 (G₁, G₂) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 검출되고 (S40); 상기 간격이 제 1 조건 (d > 0) 을 충족시키면 안전반응 (STOP 1) 이 작동되고 (S60); 상기 제 2 작동모드에서, 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇이 이동될 수 있고; 상기 제 1 경계로부터 상기 로봇의 상기 상태변수의 간격이 검출되고 (S70); 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시키기 때문에 상기 안전반응이 작동되는 것이 아니고; 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시키면, 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해, 상기 간격에 종속되는 조절력 ( F ) 이 모터에 의해 상기 로봇에 가해진다 (S110). 추가적으로 또는 대안적으로, 작동모드 (M2) 에서 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇을 이동시키기 위해, 상기 로봇의 상태공간 ({x _i, x _j}) 안의 적어도 2개의 서로 다른, 소정의 기준들 ( y _n , y _n+1 , B) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d) 이 검출되고 (S200); 상기 간격들 중 가장 작은 간격 (d_min) 이 검출되고 (S210-S270); 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격들 중 가장 작은 간격을 최소화하기 위해, 모터에 의해 조절력 ( f ) 이 상기 로봇에 가해진다 (S280).

Description

로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A ROBOT}

본 발명은 로봇을 제어하기 위한 방법과 이러한 방법을 실행하기 위한 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

로봇을 제어하기 위해, 기업 내부적 실무에 따르면, 경계로부터 상기 로봇의 상태변수의 간격을 검출하고, 이 간격이 소정의 조건을 충족시키면 안전반응을 작동시키는 것이 공지되어 있다. 이렇게, 상기 로봇의 TCP 가 작업공간 경계를 넘어서자마자 또는 상기 로봇의 속도가 허용 속도한계를 넘어서자마자 예컨대 STOP O 이 작동될 수 있고, 즉 상기 로봇은 중단된 에너지공급을 이용해 정지될 수 있다.

이를 테스트하기 위해, 또한 기업 내부적 실무에 따르면, 로봇을 손으로 이러한 경계들로 안내하고, 즉 예컨대 손으로 TCP 를 작업공간 경계를 넘어 안내하거나 또는 상기 속도한계를 넘어서는 속도로 안내하고, 이를 통해 안전반응이 작동되는지의 여부를 검사하는 것이 공지되어 있다.

하지만, 특히 상기 로봇의 상태공간 안의 만곡된 (curved) 초곡면들 (hypersurfaces) 에 의해 정의되어 있는 그리고/또는 상태변수 자신에 종속되어 정의되어 있는 보다 복잡한 경계들, 예컨대 작업공간 경계들에 있어서는, 이러한 테스트가 어렵고, 특히 별로 직관적이지 않다.

소정의 경계에 대한 간격의 결정 이외에, 본 출원인의 DE 10 2008 062 623 A1 에는, 저장된 위치들의 그룹에 대한 현재의 위치의 간격들을 결정하고, 프로그램 안에서, 현재의 위치에 대한 간격이 최소인 저장된 위치를 선택하는 것도 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 로봇의 제어를 개선시키는 것이다. 이때, 보다 간략히 설명하기 위해, 좁은 인공두뇌학적 의미에서의 제어, 즉 검출된 현재변수들과 상관없는 조정변수들의 사전 설정 (“feedforward control”) 뿐만 아니라 조절, 즉 소정의 목표변수들과 검출된 현재변수들을 기반으로 한 조정변수들의 사전 설정 (“feedback control”) 도 일반적으로 제어라고 불리운다.

이 목적은 청구항 제 1 항 또는 청구항 제 11 항의 특징들을 갖는 방법을 통해 달성된다. 청구항 제 15 항은, 특히 하드웨어 기술적으로 그리고/또는 소프트웨어 기술적으로, 이러한 방법을 실행하도록 셋업된 장치를 보호하에 두고, 청구항 제 16 항은 이러한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 보호하에 둔다. 종속항들은 바람직한 개선들에 관한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 특히 이를 위해 셋업된 장치를 통해, 로봇은 하나 또는 다수의, 바람직하게는 모든 포즈 (pose) 에서 각각 선택적으로 제 1 작동모드 (operating mode) 에서 또는 그와 다른 제 2 작동모드에서 제어된다.

포즈란 본 경우 특히 상기 로봇의 관절들의 좌표들, 특히 각도들에 의해 정의 가능한, 특히 정의된, 상기 로봇의 위치, 또는 상기 로봇의 관절들 서로간의 위치 및/또는 방위 (orientation) 를 말한다.

일 실시에 있어서, 특히 상기 장치의 작동모드 선택 수단을 통해, 자동적으로 그리고/또는 사용자 입력을 통해 상기 제 1 작동모드와 상기 제 2 작동모드 간에 전환될 수 있다. 상응하여, 일 실시에 있어서 상기 로봇은 적어도 하나의 포즈에서 선택적으로 상기 제 1 작동모드에서 또는 상기 제 2 작동모드에서 제어될 수 있고, 개선에 있어서는 그와 다른, 하나 또는 다수의 그 밖의 작동모드에서도 제어될 수 있다. 작동모드의 선택은 포즈에 종속되거나 또는 포즈에 종속되지 않을 수 있고, 특히 미리 상기 제 1 작동모드 또는 상기 제 2 작동모드가 선택될 수 있고, 그 후 각각 임의의 포즈들을 향해 주행될 수 있다.

상기 제 1 작동모드에서 뿐만 아니라 상기 제 2 작동모드에서도, 각각, 특히 이를 위해 셋업된 상기 장치의 간격수단을 통해, 제 1 경계로부터의 로봇의 상태변수의 간격이 검출되고, 이때 상기 간격은 바람직하게는 상기 제 1 작동모드 또는 상기 제 2 작동모드에서 동일한 방식으로 검출된다.

본 발명의 의미에서의 1차원적 또는 다차원적 상태변수는 로봇에 고정된 하나 또는 다수의 기준 (reference) 의, 특히 상기 로봇의 TCP 의 하나 또는 다수의, 바람직하게는 3개의 위치좌표 또는 자세좌표, 예컨대 직교 (Cartesian) 좌표, 원통좌표 또는 구좌표, 및/또는 하나 또는 다수의, 바람직하게는 3개의 방위좌표, 예컨대 오일러 또는 카르단 각도, 및/또는 이로부터의 제 1 및/또는 보다 높은 시간 도함수를 포함할 수 있고, 특히 그일 수 있다. 위치좌표와 방위좌표는 예컨대 Denavit-Hartenberg 파라미터, 사원수 또는 그와 같은 것을 포함할 수 있고, 특히 그일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 본 발명의 의미에서의 1차원적 또는 다차원적 상태변수는 특히 로봇의 하나 또는 다수의, 바람직하게는 모든 관절좌표 및/또는 이로부터의 적어도 하나의 제 1 및/또는 보다 높은 시간 도함수를 포함할 수 있고, 특히 그일 수 있다.

경계로부터의 상태변수의 간격은 규격, 예컨대, 특히 가중 (weighted), 양규격 또는 최대값 규격에 의해 정의될 수 있고 또는 검출될 수 있다. 이렇게, 예컨대 y=z=0 에 의해 정의된 선형 경계로부터의 3차원적 위치 (x, y, z) 의 간격은 마찬가지로 양규격 √(y²+z²) 에 의해 그리고 최대값 규격 max{y, z} 에 의해 정의될 수 있다.

일 실시에 있어서, 상기 경계는 방향지어지고 상기 간격은 방향성을 갖게 되고 또는 부호를 가지며, 따라서 상태변수는, 상기 상태변수가 상기 방향지어진 경계의 일측에 있으면 또는 다른 측에 있으면 양의 (positive) 또는 음의 (negative) 간격을 갖는다. 이렇게, 예컨대 x=0 에 의해 정의된 평탄한 경계로부터의 3차원적 위치 (x, y, z) 의 간격은 성분 x 에 의해 정의될 수 있고, 상기 위치가 상기 경계의 위에 있으면 또는 아래에 있으면 상응하여 양이거나 또는 음이다. 이러한 방식으로, 일 실시에 있어서, 상기 경계로의 로봇의 허용된 접근은, 상기 경계에 의해 정의된 금지된 영역 안으로의 허용되지 않은 침입과 간단히 그리고/또는 신뢰성 있게 구별될 수 있다.

상기 간격이 제 1 조건을 충족시키면, 특히 소정의 제 1 한계값을 초과하거나 또는 그에 미달하면, 상기 제 1 작동모드에서 안전반응이 작동된다.

상기 안전반응은 특히 상기 로봇의 하나 또는 다수의, 바람직하게는 기계적인, 브레이크를 통해 그리고/또는 하나 또는 다수의, 바람직하게는 모든, 드라이브 (drive) 를 통해 상기 로봇을 정지시킴, 및/또는 특히 정지시키기 전에 또는 후에, 에너지 공급으로부터의 상기 로봇의 하나 또는 다수의, 바람직하게는 모든, 드라이브의 분리를 포함할 수 있고, 특히 그일 수 있다. 상응하여, 상기 안전반응은 특히 이른바 STOP 0, 즉 기계적 브레이크들을 통해 로봇을 정지시킴 및 정지시키기 전에 에너지 공급으로부터의 상기 로봇의 모든 드라이브의 분리와, 이른바 STOP 1, 즉 로봇의 드라이브들을 통해 상기 로봇을 정지시킴 및 정지시킨 후 에너지 공급으로부터의 드라이브들의 분리, 또는 이른바 STOP 2, 즉 정지시킨 후의 에너지 공급으로부터의 드라이브들의 분리 없이 로봇의 드라이브들을 통해 상기 로봇을 정지시킴을 포함할 수 있고, 특히 이러한 STOP 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 안전반응은 안전한 기술로, 특히 리던던트하게 (redundantly), 바람직하게는 다양하게, 작동되고 그리고/또는 실행된다.

상기 제 2 작동모드에서, 로봇에 수동으로 안내력 (guiding force) 을 가함으로써 상기 로봇은 이동될 수 있다. 이를 위해, 상기 로봇은 특히, 바람직하게는 그 자체가 공지된 방식으로, 중력보상되어 있을 수 있고 또는 중력보상될 수 있고, 따라서 그는 손으로 가해진 안내력을 뒤따라가고, 이 안내력이 없어지면 그의 새로운 포즈를, 적어도 본질적으로, 유지한다. 마찬가지로, 상기 로봇은 특히, 바람직하게는 그 자체가 공지된 방식으로, 임피던스 조절되어 있을 수 있고 또는 임피던스 조절될 수 있고, 따라서 그는 손으로 가해진 안내력을 뒤따라가고, 이 안내력이 없어지면 다시, 적어도 본질적으로, 그의 이전의 또는 소정의 포즈로 돌아간다. 바람직하게는, 힘조절 또는 상응하는 부드러운 위치조절을 이용해 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇은 이동될 수 있다.

상기 로봇은 상기 제 1 작동모드에서도 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동될 수 있고, 특히 상기 제 2 작동모드에서와 동일한 방식으로 이동될 수 있다. 다른 실시에 있어서, 상기 로봇은 상기 제 1 작동모드에서 프로그램 제어되어 자동적으로 이동되고, 특히 그는, 특히 여러 번 잇달아, 소정의 경로를 따라갈 수 있고 또는 소정의 포즈들을 향해 주행할 수 있다.

하지만, 상기 제 2 작동모드에서는, 상기 제 1 작동모드와 달리, 상기 간격이 제 1 조건을 충족시키기 때문에 동일한 포즈 또는 동일한 포즈들에서 상기 안전반응이 작동되는 것이 아니고, 특히 상기 간격이 제 1 조건을 충족시키면 또는 충족시키자마자 (이미) 작동되지 않는다. 다른 말로 하자면, 상기 제 1 작동모드에서 상기 안전반응을 작동시키기에 충분한 조건의 충족은, 상기 제 2 작동모드에서는 이 안전반응을 작동시키기에 충분하지 않다. 그 대신에, 상기 간격이 제 1 조건을 충족시키면, 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해, 상기 간격에 종속되는 조절력 (adjusting force) 이 모터에 의해 상기 로봇에 가해진다.

이로써, 이 양상에 따르면, 상기 간격이 제 1 조건을 충족시키면, 예컨대 TCP 가 소정의 작업공간 경계를 넘어서거나 또는 그의 속도가 소정의 속도한계를 넘어서면 상기 제 1 작동모드에서 안전반응을 작동시키는, 상기 제 1 작동모드를 위한 안전감시는, 상기 안전반응을 작동시키지 않으면서 상기 제 2 작동모드에서 의도적으로 이 경계를 손으로 넘어섬으로써 테스트될 수 있다.

그 대신에, 이 경우에는 상기 간격에 종속되는 조절력이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지고, 상기 조절력은 상기 간격을 감소시키려고 하고 또는 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키고자 한다. 다른 말로 하자면, 제 1 경계를 통해 구현된 가상의 제약 (Constrains) 은 상기 제 1 경계를 넘어 금지된 영역 안으로 침입한 로봇을 복귀시킨다. 이러한 방식으로, 손으로 상기 로봇을 상기 경계를 넘어 안내했던 조작자는, 상기 경계 쪽으로 복귀시키는 이 조절력을 통해 저항을 촉각적으로 경험한다.

이러한 방식으로, 안전감시 또는 소정의 제 1 경계들은 직관적으로 테스트될 수 있고 그리고/또는 경험될 수 있고, 특히 상기 로봇과 함께 이른바 촉각적으로 감지될 수 있고 또는 탐지될 수 있다.

일 실시에 있어서, 상기 간격이 제 1 조건을 충족시켜야만 상기 제 2 작동모드에서 조절력이 로봇에 가해지고, 따라서 상기 제 1 경계에의 도달 또는 상기 제 1 경계를 넘어섬과 함께 비로소 상기 제 1 경계가 촉각적으로 상기 조절력을 통해 경험될 수 있다. 다른 실시에 있어서, 상기 간격이 제 1 조건을 충족시키면, 하지만 경우에 따라서는 상기 간격이 제 1 조건을 아직 충족시키지 않을 때에도 상기 제 2 작동모드에서 상기 조절력이 로봇에 가해지고, 따라서 상기 제 1 경계에의 도달 전에 이미 또는 상기 제 1 경계에의 접근시 상기 제 1 경계가 촉각적으로 상기 조절력을 통해 경험될 수 있다.

상기 조절력은 특히 상기 제 1 경계를 향하여 방향성을 가지고 있거나 또는 방향성을 갖게 될 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 조절력은 상기 간격에 종속되고 그리고/또는 이로부터의 제 1 및/또는 보다 높은 시간 도함수에 종속되고, 특히 그에 비례하고, 그리고/또는 최대값으로 제한된다.

상기 조절력에 대해 추가적으로, 일 실시에 있어서, 상기 제 2 작동모드에서, 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시키면, 특히 시각적인, 음향적인 및/또는 촉각적인, 신호, 특히 진동이 출력된다. 이를 통해, 상기 제 1 경계에의 도달에 관한 추가적인 그리고/또는 보다 정밀한 또는 보다 정확한 회답이 제공될 수 있다. 진동은 일 실시에 있어서, 특히 손으로 안내력을 가하기 위한, 진동 자극 요소를 통해, 그리고/또는 제어명령들을 입력하기 위한 입력장치를 통해, 또는 상기 로봇의 드라이브들의 상응하는 교대적 또는 서징 (surging) 제어를 통해 출력될 수 있다.

일 실시에 있어서, 상기 간격을 검출하기 위한 간격수단의 신호기술적 및/또는 물리적 출력은 상기 제 1 작동모드에서는 상기 안전반응을 작동시키기 위한 안전수단과 연결되거나 또는 연결되어 있고, 상기 제 2 작동모드에서는 대안적으로, 상기 신호를 출력하기 위한 신호수단과 연결되거나 또는 연결되어 있다. 이러한 방식으로, 상기 제 1 작동모드에서 상기 안전반응을 작동시키기 위해 실행되는 상기 간격의 동일한 검출은 신호기술적으로 그리고/또는 물리적으로 상기 제 2 작동모드에서 신뢰성 있게 테스트될 수 있다.

일 실시에 있어서, 제 1 경계로부터의 제 1 상태변수의 제 1 간격이 제 1 조건을 충족시키면 상기 제 1 작동모드에서 제 1 안전반응이 작동되고, 상기 제 2 작동모드에서, 특히 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해 상기 간격에 종속되는 조절력이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지지 않으면서,

- 상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계로부터의

- 개선에 있어서 상기 로봇의 상기 제 1 상태변수의, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 상태변수와 다른 제 2 상태변수의

- 개선에 있어서 제 1 간격이, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 간격과 다른 제 2 간격이

- 개선에 있어서 상기 제 1 조건을 충족시키면, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건을 충족시키면

- 개선에 있어서 상기 제 1 안전반응이 작동되고, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 안전반응과 다른 제 2 안전반응이 작동된다.

추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시에 있어서, 제 1 경계로부터의 제 1 상태변수의 제 1 간격이 제 1 조건을 충족시키면 상기 제 1 작동모드에서 제 1 안전반응이 작동되고, 상기 제 2 작동모드에서, 특히 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해 상기 간격에 종속되는 조절력이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지지 않으면서,

- 개선에 있어서 상기 제 1 경계로부터의, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계로부터의

- 개선에 있어서 상기 제 1 간격이, 다른 개선에 있어서 상기 제 1 간격과 다른 제 2 간격이

- 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건을 충족시키면

예컨대 제 1 상태변수는 TCP 의 현재의 직교 위치 (x, y, z) 이고, 제 1 경계는 소정의 평탄한 작업공간 경계 (G: x=0) 이고, 제 1 간격 (d) 은 이 위치와 이 작업공간 경계 사이의 부호 방향지어진 (sign-oriented) 차이이고, 제 1 조건은 이 제 1 간격이 영보다 크거나 또는 같다는 것이고 (d≥0), 제 1 안전반응은 STOP 1 이면, 일 실시에 있어서 상기 제 2 작동모드에서

- 상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계, 예컨대 G': x=1 로부터의

- 상기 제 1 상태변수 (x, y, z) 의 상기 부호 방향지어진 성분 (x) (상기 제 1 간격 (d)) 이

- 상기 제 1 조건 (d≥0) 을 충족시키면

- 개선에 있어서 STOP 1 (제 1 안전반응) 이 작동되고, 다른 개선에 있어서 STOP 0 또는 STOP 2 (상기 제 1 안전반응과 다른 제 2 안전반응) 가 작동된다.

이로써, 이 예에서 상기 제 2 작동모드에서, TCP 가 다른 경계를 넘어서면 경계 (x=0) 를 넘어설 때의 STOP 1 대신에 STOP 0, STOP 1 또는 STOP 2 가 실행될 수 있다.

마찬가지로, 상기 예에서 상기 제 2 작동모드에서

- TCP 의 직교 속도 (v _현재 ) (상기 로봇의 제 1 상태변수와 다른 제 2 상태변수) 와 허용 최대속도 (v _현재 ) (상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계) 사이의 부호 방향지어진 차이 (제 1 간격 (d)) 가 제 1 조건 (d≥0) 을 충족시키면

이로써, 이 예에서 상기 제 2 작동모드에서, TCP 가 허용 최대속도를 넘어서면, 경계 (x=0) 를 넘어설 때의 STOP 1 대신에 STOP 0, STOP 1 또는 STOP 2 가 실행될 수 있다.

마찬가지로, 상기 예에서 상기 제 2 작동모드에서

- 제 1 경계와 다른 제 2 경계 (y= z=0) 로부터의 TCP 의 현재의 직교 위치 (x, y, z) (제 1 상태변수) 의 성분의 편차의 최대값 (d' = max{y, z}) (제 1 간격 (d) 과 다른 제 2 간격) 이 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건 (d' > d _max ) 을 충족시키면

마찬가지로, 상기 예에서 상기 제 2 작동모드에서

- 제 1 경계 (G: x=0) 로부터의 제 1 상태변수 (x, y, z) 의 제 1 간격 (d) 이

- 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건, 예컨대

을 충족시키면

이로써, 이 예에서 상기 제 2 작동모드에서, 상기 위치와 상기 작업공간 경계 사이의 차이 (d) 의 적분이 시간 (t) 을 넘어, 소정의 한계값 (d ₀ ) 을 초과하면, 경계 (x=0) 를 넘어설 때의 STOP 1 대신에 STOP 0, STOP 1 또는 STOP 2 가 실행될 수 있다.

방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해 상기 간격에 종속되는 조절력이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지지 않으면서, 상기 제 2 작동모드에서 안전반응을 작동시킴으로써, 이른바 안전감시는 상기 제 2 작동모드에서 필요한 경우에는 햅틱 (haptic) 상호작용을 거부하고 또는 기각한다. 다른 말로 하자면, 제 1 조건이 충족되어 있고, 그리고 그와 다른 제 2 조건이 충족되어 있지 않을 때에만 또는 그럴 동안만, 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해, 상기 간격에 종속되는 조절력이 가해진다.

일 실시에 있어서, 제 1 경계, 및/또는 상기 제 2 작동모드에서 간격이 검출되는 경계는 상태변수에 종속되고, 특히 이 경계에 대한 간격이 검출되는 상태변수에 종속된다. 이를 통해, 일 실시에 있어서 유리하게는 위치에 종속되는, 방향에 종속되는, 방위에 종속되는 그리고/또는 속도에 종속되는 경계들이 미리 정해질 수 있거나 또는 미리 정해져 있을 수 있다.

일 실시에 있어서, 제 1 경계, 및/또는 상기 제 2 작동모드에서 간격이 검출되는 경계는 상기 로봇의 상태공간 안의 2개 또는 그 이상의 초곡면에 의해, 특히 각각 2개의 평행하는 또는 평행하지 않는 초곡면들의 하나 또는 다수의 쌍에 의해, 그리고/또는 하나 또는 다수의 만곡된 초곡면에 의해 정의되어 있거나 또는 정의된다. 만곡된 초곡면은 유리하게는 보다 복잡한 경계들을 보다 정확하게 그리고/또는 숫자상으로 보다 잘 다룰 수 있도록 고려하는 것을 허용한다. 바람직하게는, 만곡된 초곡면은 이른바 넙스 (NURBS) 를 통해 미리 정해져 있거나 또는 미리 정해진다.

일 실시에 있어서, 상기 제 1 경계로부터 상기 로봇의 상기 상태변수의 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시킬 정도로, 상기 로봇은 상기 제 2 작동모드에서 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써, 특히 의도적으로, 이동된다.

바람직하게는 상기 설명된 양상과 조합될 수 있는 본 발명의 그 밖의 양상에 따르면, 특히 이를 위해 셋업된 장치를 통해, 작동모드에서 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇을 이동시킬 때, 상기 로봇의 상태공간 안의 2개 또는 그 이상의 서로 다른, 소정의 기준들로부터 상기 로봇의 상태변수의 간격이 검출되고, 이 간격들 중 가장 작은 간격이 검출되고, 방해 받지 않은 로봇에 있어서 상기 간격들 중 가장 작은 간격을 최소화하기 위해 모터에 의해 상기 로봇에 조절력이 가해지고, 또는 상기 조절력이 이 검출된 가장 작은 간격을 최소화하려고 하고 또는 방해받지 않은 로봇에서 상기 조절력이 이 검출된 가장 작은 간격을 최소화하는 식이다.

상기 작동모드는 특히 상기 설명된 제 1 작동모드 또는 제 2 작동모드 또는 그와 다른 작동모드일 수도 있다. 상응하여, 일 실시에 있어서, 특히 상기 장치의 작동모드 선택 수단을 통해 자동적으로 그리고/또는 사용자 입력을 통해 이 작동모드로 전환될 수 있다.

상기 상태변수는 특히 상기 설명된 상태변수들 중 하나일 수 있고, 즉 특히 TCP 의 하나 또는 다수의 위치좌표 및/또는 방위좌표, 관절좌표 또는 그와 같은 것일 수 있다. 상기 간격은 특히 상기 설명된 간격들 중 하나일 수 있고, 특히 양규격 또는 최대값 규격 또는 그와 같은 것일 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 간격은 부호를 가지고 있지 않고, 특히 항상 양이다. 특히, 간격들이 음의 값들도 가질 수 있으면, 일 실시에 있어서 이 간격들 중 양적으로 가장 작은 간격이 검출되고, 방해받지 않은 로봇에서 이 가장 작은 간격을 양적으로 최소화하기 위해, 모터에 의해 상기 로봇에 조절력이 가해진다.

상기 로봇의 상기 상태공간은 일 실시에 있어서 상기 상태변수의 모든 가능한 값들의 공간 또는 집합이고, 즉 예컨대 직교 작업공간 또는 모든 관절좌표의 공간이다. 다른 실시에 있어서, 상기 로봇의 상기 상태공간은 상기 공간의 소정의 진부분집합 또는 상기 상태변수의 모든 가능한 값들의 집합이다. 예컨대, 사용자는 반경의 사전설정을 통해 현재의 TCP 위치 둘레의 (초)구 ((hyper)sphere) 를 상태공간으로 미리 정할 수 있고, 따라서 사전설정 또는 입력을 통해 제한된 이 상태공간 안에서만 여기에 설명된 방식으로 탐색된다. 상응하여, 일 실시에 있어서 상기 상태공간은, 특히 사용자를 통해, 가변적으로 미리 정해질 수 있거나 또는 미리 정해져 있다.

이 양상에 따르면, 상기 로봇은 소정의 다수의 기준 중 가장 가까운 기준 쪽으로 잡아당겨진다. 이는 특히 상기 설명된 경계들의 발견 그리고 이로써 감지를 쉽게 하도록 한다. 상응하여, 이 양상의 의미에서의 기준은 특히 상기 설명된 양상에 따른 경계일 수 있다. 마찬가지로, 특히 저장된 포즈들, 프로그램점들 및 그와 같은 것의 발견을 쉽게 하도록 할 수 있다. 마찬가지로, 특히, 저장된 점들에 의해 소정의 경로들, 표면들 및 그와 같은 것 위의, 직접적으로 저장되지 않은 중간점들의 발견을 쉽게 하도록 할 수 있다. 상응하여, 이 양상의 의미에서의 기준은 일반적으로 특히 상기 상태변수의 또는 상기 상태공간의 소정의, 특히 저장된, 값 또는 값범위, 특히 선, (초)곡면 또는 (초)부피일 수 있다. 예컨대, 저장된 TCP 위치는 로봇의 작업공간 안의 값, TCP 의 저장된 경로 위의 (중간)점, 작업공간 안의 값범위 또는 선, 및 상기 설명된 양상에 따른 경계, 특히 작업공간 안의 (초)곡면이다.

상응하여, 일 실시에 있어서, 상기 로봇의 상기 상태공간 안의 소정의 기준들은 로봇에 고정된 기준의 위치들, 특히 TCP 의 위치들, 및/또는 상기 로봇의 포즈들, 특히 상기 로봇의 소정의 경로, 및/또는, 특히 가상의, 구조들, 특히, 상기 로봇의 상기 상태공간 안의 벽들 (walls) 및/또는 좌표계들을 포함한다.

일 실시에 있어서, 상기 검출된 가장 작은 간격을 갖는, 상기 로봇의 상기 상태공간 안의 기준은 표시되고, 특히 상기 로봇의 저장된 프로그램 안의 상응하는 프로그램명령의 강조를 통해 표시된다. 보충적으로 참조되는, 그리고 그 내용이 명확히 본 공개 안에 포함되는, 상기 도입부에서 언급된 DE 10 2008 062 623 A1 에서와 같이, 사용자는 유리하게는 저장된 프로그램을 보다 쉽게 검사하고 그리고/또는 바꿀 수 있다.

일 실시에 있어서, 바람직하게는 상기에서 이미 상기 양상과 관련하여 설명한 바와 같이, 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동될 수 있기 위해, 상기 로봇은 휘기 쉽게, 특히 힘조절되어 그리고/또는 중력보상되어, 조절되거나 또는 조절되어 있다. 특히, 상기 조절력은 임피던스 조절을 통해 가해질 수 있거나 또는 가해져 있을 수 있고, 그의 희망변수 또는 목표변수는 가장 작은 간격이 검출되는 또는 검출되었던, 상기 로봇의 상기 상태공간의 기준들 중의 기준이다. 다른 말로 하자면, 임피던스 조절을 통해, 바람직하게는 그 자체가 공지된 방식으로, 상기 로봇의 현재의 포즈 또는 현재포즈와, 가장 작은 간격이 검출되는 또는 검출된 기준 사이의 가상의 스프링이 인장될 수 있거나 또는 인장되어 있을 수 있다. 상기 방해받지 않은 로봇은 임피던스 조절을 통해 상기 기준 쪽으로 또는 상기 기준을 향하여 잡아당겨지고, 이때 상기 간격을 최소화한다.

본 발명의 의미에서의 수단은 하드웨어 기술적으로 그리고/또는 소프트웨어 기술적으로 형성될 수 있고, 특히, 바람직하게는 저장 시스템 및/또는 버스 시스템과 데이터 연결된 또는 신호 연결된, 특히 디지털식의, 처리유닛, 특히 마이크로프로세서 유닛 (CPU) 및/또는 하나 또는 다수의 프로그램 또는 프로그램모듈을 구비할 수 있다. 상기 CPU 는 저장 시스템 안에 저장된 프로그램으로서 구현된 명령들을 처리하도록, 데이터 버스로부터의 입력신호들을 검출하도록 그리고/또는 데이터 버스에 출력신호를 넘겨주도록 셋업될 수 있다. 저장 시스템은 하나 또는 다수의, 특히 여러 가지의 저장매체, 특히 광학적, 자기적 매체, 고체매체 및/또는 다른 비휘발성 매체를 구비할 수 있다. 상기 프로그램은 여기에 기술된 방법을 구현하도록 또는 실행할 수 있도록 성질을 가질 수 있고, 따라서 상기 CPU 는 이러한 방법들의 단계들을 실행할 수 있고, 이로써 특히 액추에이터를 제어할 수 있다.

그 밖의 장점들과 특징들은 종속항들 및 실시예들에 나타나 있다. 이를 위해 부분적으로 도식화된다.

도 1 은 본 발명의 실시에 따른 방법을 설명하기 위한 로봇의 상태공간의 부분을 나타내고;
도 2 는 본 발명의 실시에 따른 방법의 흐름도를 나타내고;
도 3 은 상기 방법을 실행하기 위한 제어장치의 부분을 나타낸다.

도 1 과 도 2 는 본 발명의 실시에 따라 도 3 에 부분적으로 도시된 장치를 통해 실행된 방법을 설명하기 위한 또는 상기 방법의 흐름을 설명하기 위한, 로봇의 상태공간의 부분을 나타낸다. 이때, 상기에서 기술된 두 양상은 예시적으로 함께 설명되고, 하지만 그들은 각각 독립적으로 실현될 수도 있다.

단계 (S10) 에서 우선, 예컨대 사용자의 입력을 통해, 제 1 작동모드 (M1) 또는 그와 다른 제 2 작동모드 (M2) 가 선택된다. 다음 단계 (S20) 에서, 여기에 기술된 방법을 실행하도록 하드웨어 기술적으로 그리고 소프트웨어 기술적으로 셋업된, 그리고 도 3 에 부분적으로 도시된 장치 (40) 는 제 2 작동모드 (S20:“Y”) 가 선택되었는지의 여부를 검사하고, 다음 단계 (S30) 에서는 제 1 작동모드 (S30: “Y”) 가 선택되었는지의 여부를 검사한다. 두 작동모드 중 어느 것도 선택되어 있지 않으면 (S20: “N”, S30: “N”), 상기 방법은 단계 (S20) 로 돌아간다.

적어도 제 2 작동모드 (M2) 에서, 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇은 이동될 수 있고, 예컨대 하기에서 설명되는 바와 같이 임피던스 조절되어, 또는 중력보상되어 제어된다. 이와 반대로, 상기 제 1 작동모드에서 상기 로봇은 프로그램 제어되어 자동적으로 이동된다.

제 1 작동모드 (M1) 가 선택되어 있으면 (S30: “Y”), 다음 단계 (S40) 에서는 제 1 경계로부터 상기 로봇의 상태변수의 간격 (d) 이 검출된다.

상기 상태변수 ( x ) 는 보다 잘 나타내기 위해 단순화된 2차원적 예에서 상기 로봇의 TCP 의 2개의 직교 위치좌표들 (x _i , x _j ) 로 구성된다 (도시되지 않음). 도 1 에는, 명백히 하기 위해 이 상태변수를 위한 2개의 여러 가지 값들 ( x ₁ , x ₂ ), 즉 상태공간 {x _i , x _j } 안의 2개의 여러 가지 TCP 위치들 ( x ₁ , x ₂ ) 이 도시된다.

상기 제 1 경계 (G) 는 보다 잘 나타내기 위해 간단하게 G ₁ : x _i = 0 과 G ₂ : x _j = 0 에 의해 정의되고, 도 1 에 파선으로 도시된다. 이때, 상기 경계는, 특히 예시적인 위치 ( x ₁ ) 와 같은 양의 좌표값들을 갖는 TCP 위치들은 음의 간격 (d < 0) 을 갖고, 반면 특히 예시적인 위치 ( x ₂ ) 와 같은 적어도 하나의 음의 좌표값을 갖는 TCP 위치들은 양의 간격 (d > 0)을 갖도록 방향지어진다.

제 1 작동모드 (M1) 에서, 장치 (40) 는 다음 단계 (S50) 에서, 이 간격 (d) 이, 실시예에서 TCP 가 경계 (G) 를 넘어서면 또는 부호를 갖는 간격 (d) 이 영보다 크면 (d > 0) 충족되는 제 1 조건을 충족시키는지의 여부를 검사한다.

상기 간격 (d) 이 제 1 조건을 충족시키면 (S50:“Y”) 안전반응이 작동되고, 실시예에서 STOP 1 이 작동된다. 다른 경우에는 (S50: “N”) 상기 방법은 단계 (S20) 로 돌아간다. 다른 말로 하자면, 제 1 작동모드 (M1) 에서, TCP 가 경계 (G) 를 넘어서자마자 STOP 1 이 작동된다.

제 2 작동모드 (M2) 가 선택되어 있으면 (S20: “Y”), 다음 단계 (S70) 에서 제 1 작동모드 (M1) 에서와 동일한 방식으로 제 1 경계 (G) 로부터의 간격 (d) 이 검출된다. 상응하여, 단계 (S40) 와 단계 (S70) 는 단계 (S20) 로부터의 하나의 공통의 단계로도 대체될 수 있다. 특히, 상기 로봇의 제어장치 (40) 의 간격수단 (10) 의 출력은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 1 작동모드 (M1) 에서는 안전반응 (STOP 1) 을 작동시키기 위한 제어장치 (40) 의 안전수단 (30) 과 연결될 수 있고 또는 연결되어 있을 수 있고, 제 2 작동모드 (M2) 에서는 신호 (S) 를 출력하기 위한 상기 제어장치의 신호수단 (20) 과 연결될 수 있고 또는 연결되어 있을 수 있다.

제 2 작동모드 (M2) 에서, 다음 단계 (S80) 에서는, 간격 (d) 이, 소정의 상수 (D > 0) 를 갖는, 제 1 조건 (d > 0) 과 다른 제 2 조건 (d > D) 을 충족시키는지의 여부가 검사된다. 이는 간단화된 실시예에 있어서 제 1 경계 (G) 와 다른, 도 1 에 이점쇄선으로 도시된 제 2 경계로부터의 TCP 위치의 간격이 조건 (d > 0) 을 충족시키는지의 여부에 관한 검사에 상응한다.

단계 (S80) 에서의 상기 검사가 TCP 가 상기 제 2 경계를 넘어선다는 것을 또는 제 1 경계 (G) 에 대한 간격이 상기 소정의 상수 (D) 보다 크다는 것을 (S80: “Y”) 밝혀내면, 단계 (S90) 에서는 제 1 작동모드에서의 안전반응과 다른 안전반응으로서 STOP 0 이 도입된다. 이러한 방식으로, 제 2 작동모드에서도 안전감시가 발생할 수 있다.

단계 (S80) 에서의 상기 검사가 TCP 가 상기 제 2 경계를 넘어서지 않는다는 것을 또는 제 1 경계 (G) 에 대한 간격이 상기 소정의 상수 (D) 보다 크지 않다는 것을 (S80: “N”) 밝혀내면, 단계 (S100) 에서는, 간격 (d) 이, 제 1 작동모드 (M1) 에서의 단계 (S50) 에서도 검사되는, 그리고 TCP 가 경계 (G) 를 넘어서면 또는 부호를 갖는 간격 (d) 이 영보다 크면 (d > 0) 충족된 제 1 조건을 충족시키는지의 여부가 검사된다.

간격 (d) 이 제 2 작동모드 (M2) 에서 제 1 조건만을 충족시키면 (S100: “Y”) 안전반응이 작동되지 않는다. 이로써, 간격 (d) 이 제 1 조건을 충족시키기 때문에 또는 충족시키자마자 안전반응 (STOP 1) 이 제 2 작동모드 (M2) 에서 작동되는 것이 아니고 또는 그 경우에 작동되는 것이 아니다. 이로써, 상기에서 설명한 바와 같이, 제 1 조건이 충족되어 있는 동안에도, 안전반응, 실시예에서 STOP 0 이 작동되는 일이 있을 수 있다. 이 점에 있어서는, 제 1 조건의 충족이 제 1 작동모드의 안전반응을 작동시키기에 충분하지 않고, 하지만 실시예에서 기하학적으로 필요하다는 것이 결정적이다.

그 대신에, 단계 (S110) 에서는, 간격 (d) 이 제 1 조건 (d > 0) 을 충족시키면 (S100: “Y”), 방해받지 않은 로봇에서 간격 (d) 을 감소시키기 위해, 간격 (d) 에 종속되는 조절력 (F) 이 모터에 의해 상기 로봇에 가해진다. 조절력 (F) 은 이를 위해, 도 1 에 도시된 바와 같이, 경계 (G) 쪽으로 방향성을 갖게 된다. 이때, 상기 조절력은 간격에 비례하고 (F = k·d), 최대값 (F_max) 에 의해 제한된다. 변형에 있어서, 상기 조절력은 추가적으로 또는 대안적으로 시간적 변화 (∂d/∂t) 에 비례할 수도 있다.

이를 통해, 제 2 작동모드 (M2) 에서는 경계 (G) 를 넘어설 때 제 1 작동모드 (M1) 에서와 같이 안전반응 (STOP 1) 이 작동되는 것이 아니라, 그 대신에, 손으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇을 이동하는 사용자에게, 경계 (G) 에 의해 정의된 금지된 영역 안으로의 증가하는 침입과 함께 최대값 (F_max) 까지 증가하는 복귀시키는 힘 형태의 회답이 촉각적으로 주어진다.

추가적으로, 단계 (S110) 에서, 시각적, 음향적 및/또는 촉각적 신호 (S), 예컨대 진동이 출력된다.

제 1 경계 (G) 를 넘어섬에 관해 제 1 작동모드의 안전감시를 테스트하기 위해, 이 경계 (G) 로부터의 로봇의 상태변수 ( x ) 의 간격 (d) 이 제 1 조건 (d > 0) 을 충족시킬 정도로 사용자는 제 2 작동모드 (M2) 에서 상응하여 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇을 이동시키고, 그 때문에 가해진 복귀시키는 힘을 통해 상기 경계를 촉각적으로 감지한다. 또한, 상기 경계는 그에게 신호 (S) 를 통해 표시된다. 제 1 작동모드 (M1) 에서는 STOP 1 을 작동시키기 위한 안전수단 (30) 과 연결되어 있는 간격수단 (10) 의 출력이 제 2 작동모드 (M2) 에서는 신호 (S) 를 출력하기 위한 신호수단 (20) 과 연결되거나 또는 연결되어 있기 때문에 (도 3 참조), STOP 1 대신에 상기 복귀시키는 힘 (F) 이외에 신호 (S) 가 출력된다. 이러한 방식으로, 사용자는 안전감시를 신호기술적으로 그리고 물리적으로도 검사할 수 있다.

이와 반대로, 제 2 작동모드에서 단계 (S90) 에서 STOP 0 이 작동되면, 조절력이 가해지지 않는다. 이 점에 있어서는, 이 안전반응은 경계 (G) 를 넘어섬에 관한 이른바 햅틱 회답을 기각한다 (“overruled”).

간격 (d) 이 제 2 작동모드 (M2) 에서 제 1 조건도 충족시키지 않으면 (S100: “N”), 단계 (S120) 에서는, 경계 (G) 쪽으로 복귀시키는 조절력이 가해지지 않고 또는 이 힘 (F) 이 영으로 설정된다.

다음 단계 (S200) 에서는, 제 2 작동모드 (M2) 에서, 상기 로봇의 상기 상태공간 안의 서로 다른, 소정의 기준들에 대한 상기 로봇의 상태변수 ( x ) 의 간격들이 검출된다.

보다 잘 나타내기 위해 간단화된 실시예에서, 이를 위해 예시적으로 상기 로봇의 TCP 의, 2개의 점 ( y _n , y _n+1 ) 에 의해 소정의 원형 경로 (B) 가 일점쇄선으로 도시된다. 그 후, 단계 (S200) 에서, 소정의 기준 ( y _n ) 에 대한 현재의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d _n ), 소정의 기준 ( y _n+1 ) 에 대한 현재의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d _n+1 ), 및 소정의 기준 (B) 에 대한 현재의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d _{(n, n+1)} ), 실시예에서 원형 경로 (B) 의 가장 가까운 점 ( y _{(n, n+1)} ) 에 대한 현재의 TCP 위치 ( x ₁ ) 의 간격이 검출된다.

그 후, 하기에서 설명되는 단계들 (S210 내지 S280) 을 처리함으로써, 상기 간격들 중 가장 작은 간격 (d_min) 이 검출되고, 도 1 에 도시된 조절력 ( f ) 은, 방해받지 않은 로봇에서 이 가장 작은 간격 (d_min) 을 최소화하기 위해 모터에 의해 상기 로봇에 가해진다.

우선, 초기화 단계 (S210) 에서 카운터 (n) 는 1 로 설정되고, 지금까지 찾아내진 가장 작은 간격을 위한 변수 (d_min) 에는, 소정의 기준들 중 제 1 기준 ( y ₁ ) 에 대한 검출된 간격 (d₁) 이 사전 부과되고, 가해져야 하는 조절력 ( f ) 을 위한, 간단화된 실시예에서 2차원적인 벡터변수에는, 현재의 TCP 위치 ( x ₁ ) 와 제 1 기준 ( y ₁ ) 사이의 차이 벡터에 비례하는 값이 사전 부과된다.

다음 단계 (S220) 에서 카운터 (n) 는 1 만큼 증가되고, 다음 단계 (S230) 에서는, 모든 기준들이 처리되었는지의 여부가 검사된다.

그렇치 않은 경우에는 (S230: “N”), 단계 (S240) 에서 이 카운터 (n) 에 상응하는 기준 ( y _n ) 의 간격 (d_n) 을 위해, 상기 간격이 지금까지 찾아내진 가장 작은 간격 (d_min) 보다 작은지의 여부가 검사된다.

그럴 경우에는 (S240: “Y”), 단계 (S250) 에서 이 간격 (d_n) 은 새로운 가장 작은 간격 (d_min) 으로서 설정되고, 가해져야 하는 조절력 ( f ) 을 위한 벡터변수에는, 현재의 TCP 위치 ( x ₁ ) 와 카운터 (n) 에 상응하는 이 기준 ( y _n ) 사이의 차이 벡터에 비례하는 값이 부과된다.

이와 반대로, 카운터 (n) 에 상응하는 기준 ( y _n ) 의 간격 (d_n) 이 상기 지금까지 찾아내진 가장 작은 간격 (d_min) 보다 작지 않으면 (S240: “N”), 또는 단계 (S250) 에서 d_min 와 f 에 새로이 부과되었으면, 단계 (S260) 에서는 이 카운터 (n) 에 상응하는 경로점 ( y _n ) 과 그 다음의 경로점 ( y _n+1 ) 사이의 경로 (B) 의 간격 (d_{(n, n+1)}) 을 위해, 상기 간격이 상기 지금까지 찾아내진 가장 작은 간격 (d_min) 보다 작은지의 여부가 검사된다.

그럴 경우에는 (S260: “Y”), 단계 (S270) 에서 이 간격 (d_{(n, n+1)}) 은 새로운 가장 작은 간격 (d_min) 으로서 설정되고, 가해져야 하는 조절력 ( f ) 을 위한 벡터변수에는, 현재의 TCP 위치 ( x ₁ ) 와 상기 현재의 TCP 위치에 가장 가까이 있는 y _n 과 y _n+1 사이의 경로점 ( y _{(n, n+1)} ) 사이의 차이 벡터에 비례하는 값이 부과된다.

그 후, 상기 방법은 단계 (S220) 로 돌아가고 카운터 (n) 를 증가시킨다.

모든 기준들, 실시예에서 모든 경로점들 및 그들에 의해 정의된 경로가 처리되어 있으면 (S230: “Y”), 그런 식으로 검출된 조절력 ( f ) 이 모터에 의해 상기 로봇에 가해진다. 추가적으로, 상기 검출된 가장 작은 간격을 갖는, 상기 로봇의 상태공간 안의 기준은 표시된다 (도시되지 않음).

이를 통해, TCP 는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 임퍼던스 조절되어, 그의 현재의 위치 ( x ₁ ) 에 가장 가까이 있는 기준 쪽으로, 실시예에서 가장 가까이 있는 경로점 ( y _{(n, n+1)} ) 쪽으로 잡아당겨진다.

이를 통해, 특히 로봇경로 (B) 는 간단히 그리고 직관적으로 촉각적으로 검사될 수 있다. 특히, 실시예에서 단계들 (S260, S270) 이 생략되면, 즉 기준들로서 경로도 사용되는 것이 아니라 상기 소정의 경로점들만 사용되면, 직접적으로 상기 소정의 경로점들 ( y ₁ , ..., y _n , y _n+1 ,...) 은 간단한 방식으로 찾아내질 수 있다. 마찬가지로, 추가적으로 또는 대안적으로, 상기에서 기술된 경계 (G) 형태의 가상 구조도 기준으로서 사용될 수 있고, 이렇게 TCP 는 힘조절되어 상기 경계를 향하여 잡아당겨질 수 있는데, 왜냐하면 그 후 상기 경계를 넘어서고, 이렇게 안전감시를 테스트하기 위해서이다. 이와 관련하여, 경계 (G) 가 상태공간 {x _i , x _j } 안의 평탄한 초곡면 또는 벽이라는 것에 주의하도록 한다.

상기 설명에서는 예시적인 실시들이 설명되었을지라도, 다수의 변형이 가능하다는 것에 주의하도록 한다.

특히, 상기에서 실시된 바와 같이, 한편으로는 안전반응 (STOP 1) 의 작동 대신에 경계 (G) 쪽으로 복귀시키는 조절력 ( F ) 을 가한다는 양상과, 다른 한편으로는 가장 가까이 있는 기준 ( y _{(n, n+1)} ) 쪽으로 몰아대는 조절력 ( f ) 을 가한다는 양상은 서로 상관없이 실현될 수도 있다. 이 점에 있어서는, 도 2 의 실시예에서 안전반응의 작동 대신에 경계 쪽으로 복귀시키는 조절력을 가한다는 양상에 관한 단계들 (S10 내지 S120), 또는 가장 가까이 있는 기준 쪽으로 몰아대는 조절력을 가한다는 양상에 관한 단계들 (S200 내지 S280) 이 생략될 수 있다.

이 이외에, 상기 예시적인 실시들에 있어서, 보호범위, 적용들 및 구성을 전혀 제한해서는 안 되는 예들에 관한 것이라는 것에 주의하도록 한다. 오히려, 상기 설명을 통해 적어도 하나의 예시적인 실시의 구현을 위한 실마리가 당업자에게 주어지고, 이때 청구항들 및 이 등가적인 특징조합들로부터 발생하는 보호범위를 벗어나지 않으면서, 특히 상기 기술된 구성요소들의 기능 및 배열에 관한 다양한 변화들이 수행될 수 있다.

10 : 간격수단
20: 신호수단
30 : 안전수단
40 : (제어)장치
x ₁ ; x ₂ : TCP 의 위치
y _n ; y _n+1 : 소정의 경로점
y _{(n, n+1)} : 가장 가까이 있는 경로점
B : 경로
d_(min) : (가장 작은) 간격
D : 소정의 상수
G ₁ , G ₂ : 제 1 경계
F ; f : 조절력
M1 : 제 1 작동모드
M2 : 제 2 작동모드
S : 신호

Claims

적어도 하나의 포즈 (pose) 에서, 선택적으로 제 1 작동모드 (M1) 에서 또는 제 1 작동모드와 다른 제 2 작동모드 (M2) 에서 로봇을 제어하기 위한 방법으로서,
상기 제 1 작동모드에서,
제 1 경계 (G₁, G₂) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 검출되고 (S40);
상기 간격이 제 1 조건 (d > 0) 을 충족시키면, 안전반응 (STOP 1) 이 작동되고 (S60);
상기 제 2 작동모드에서,
상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇은 이동될 수 있고;
상기 제 1 경계로부터 상기 로봇의 상태변수의 간격이 검출되고 (S70);
상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시킨다는 이유로 상기 안전반응이 작동되는 것은 아니며;
상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시키면, 방해받지 않은 (unhindered) 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해, 상기 간격에 종속되는 조절력 ( F ) 이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지고 (S110),
상기 경계들 중 적어도 하나는 상태변수들 중 하나에 종속되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 작동모드에서, 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시키면, 시각적인, 음향적인, 및 촉각적인 (haptic) 신호 중 적어도 하나인 신호 (S) 가 출력되는 것을 (S110) 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 간격을 검출하기 위한 간격수단 (10) 의 출력은 상기 제 1 작동모드에서는 상기 안전반응을 작동시키기 위한 안전수단 (30) 과 연결되고, 상기 제 2 작동모드에서는 상기 신호를 출력하기 위한 신호수단 (20) 과 연결되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 작동모드에서, 상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 조건을 충족시키거나 또는 상기 경계 (G₁, G₂) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건 (d > D) 을 충족시키면 안전반응 (STOP 0) 이 작동되는 것을 (S90) 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상태변수들 중 적어도 하나는,
로봇에 고정된 적어도 하나의 기준의, 적어도 하나의 위치좌표 또는 방위좌표 (x_i, x_j ) ;
적어도 하나의 위치좌표, 또는 방위좌표로부터의 적어도 하나의 시간 도함수;
상기 로봇의 적어도 하나의 관절좌표; 및
적어도 하나의 관절좌표로부터의 적어도 하나의 시간 도함수
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 안전반응들 중 적어도 하나는, 상기 로봇의 적어도 하나의 브레이크 또는 적어도 하나의 드라이브 (drive) 또는 적어도 하나의 브레이크 및 적어도 하나의 드라이브 (drive) 를 통한 상기 로봇의 정지, 및 에너지 공급으로부터의 상기 로봇의 적어도 하나의 드라이브의 분리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 경계들 중 적어도 하나는 상기 로봇의 상태공간 ({x _i, x _j}) 에서 적어도 2개의, 평행하는 또는 평행하지 않는, 초곡면들 (hypersurfaces, G₁, G₂) 에 의해, 또는 적어도 하나의 만곡된 (curved) 초곡면에 의해, 또는 적어도 2개의, 평행하는 또는 평행하지 않는, 초곡면들 (hypersurfaces, G₁, G₂) 및 적어도 하나의 만곡된 (curved) 초곡면에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 로봇은 상기 제 1 작동모드에서 프로그램 제어되어 자동적으로 이동되거나 또는 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 로봇은 상기 제 1 경계로부터 상기 로봇의 상태변수의 상기 간격이 상기 제 1 조건을 충족시킬 정도로, 상기 제 2 작동모드에서 상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 상기 로봇을 이동시키기 위한 방법으로서,
상기 로봇의 상태공간 ({x _i, x _j}) 에서의 적어도 2개의 서로 다른 소정의 기준들 ( y _n , y _n+1 , B) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d) 이 검출되고 (S200);
상기 간격들 중 가장 작은 간격 (d_min) 이 검출되고 (S210-S270);
방해받지 않은 로봇에서 상기 간격들 중 가장 작은 간격을 최소화하기 위해, 모터에 의해 조절력 ( f ) 이 상기 로봇에 가해지는 (S280), 로봇을 이동시키기 위한 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 로봇의 상태공간에서의 소정의 기준들 (y_n , y_n+1 ) 은,
로봇에 고정된 기준의 위치들,
상기 로봇의 포즈들, 및
상기 로봇의 상태공간에서의 구조들
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 이동시키기 위한 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
검출된 가장 작은 간격을 갖는, 상기 로봇의 상태공간에서의 기준이 표시되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 이동시키기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동될 수 있도록, 상기 로봇은 휘기 쉽게 조절되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 이동시키기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 11 항에 따른 방법을 실행하도록 셋업된, 로봇을 제어하기 위한 장치 (40).
제 1 항 또는 제 11 항에 따른 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체.
제 2 항에 있어서,
상기 촉각적인 (haptic) 신호는 진동인 신호인 것을 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 작동모드에서, 방해받지 않은 로봇에서 상기 간격을 감소시키기 위해 상기 간격에 종속되는 조절력이 모터에 의해 상기 로봇에 가해지지 않으면서, 상기 제 1 경계와 다른 제 2 경계로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 조건을 충족시키거나 또는 상기 경계 (G₁, G₂) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₂ ) 의 간격 (d) 이 상기 제 1 조건과 다른 제 2 조건 (d > D) 을 충족시키면 안전반응 (STOP 0) 이 작동되는 것을 (S90) 특징으로 하는, 로봇을 제어하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 로봇에 수동으로 안내력을 가함으로써 이동될 수 있도록, 상기 로봇은 힘조절되게, 또는 중력보상되게, 또는 힘조절되게 및 중력보상되게 조절되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 이동시키기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 작동모드 (M2) 에서는 상기 로봇의 상태공간 ({x _i, x _j}) 에서의 적어도 2개의 서로 다른 소정의 기준들 ( y _n , y _n+1 , B) 로부터 상기 로봇의 상태변수 ( x ₁ ) 의 간격 (d) 이 검출되고 (S200);
상기 간격들 중 가장 작은 간격 (d_min) 이 검출되고 (S210-S270);
방해받지 않은 로봇에서 상기 간격들 중 가장 작은 간격을 최소화하기 위해, 모터에 의해 조절력 ( f ) 이 상기 로봇에 가해지는 (S280), 로봇을 제어하기 위한 방법.