KR101898092B1

KR101898092B1 - 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 콘트롤러, 상기 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어방법 및 이에 의해 동작하는 로봇

Info

Publication number: KR101898092B1
Application number: KR1020160142214A
Authority: KR
Inventors: 박종훈
Original assignee: 주식회사 뉴로메카
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-09-12
Also published as: EP3473386A1; EP3473386B1; EP3473386A4; US11104005B2; US20190217480A1; KR20170142832A

Abstract

본 발명의 일 양태는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러를 개시하고 있다. 상기 로봇 콘트롤러는 로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스, 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스 및 상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함한다.

Description

다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 콘트롤러, 상기 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어방법 및 이에 의해 동작하는 로봇{CONTROLLER FOR CONTROLLING MULTI DOF ROBOT END EFFECTOR, CONTROL METHOD FOR CONTROLLING MULTI DOF ROBOT USING SAID CONTROLLER AND ROBOT OPERATED BY SAID CONTROLLER}

본 발명은 로봇 콘트롤러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇으로의 정확한 경로 전달을 위한 로봇 콘트롤러에 관한 것이다.

본 발명은 산업통상자원부의 지원을 받아 수행된 “모바일 IT제품 제조공정용 형상 가변형 다관절 머니퓰레이터 및 드라이버 일체형 모션제어기로 구성된 로봇시스템 개발”(과제 No.10060121) 과제의 결과입니다.

종래의 로봇의 동작을 티칭(teaching)하기 위한 티칭 장치는 F/T 센서(Force/Torque sensor) 및 어드미턴스 제어(admittance control)를 이용해 로봇의 경로를 결정하였다. 이러한 종래의 F/T 센서를 이용한 티칭에 있어서, x축 방향으로 힘을 가할 경우, 미세한 힘이 y축 또는 z축으로도 전달되어 사용자의 정밀한 의도에 따른 정확한 경로 정보를 로봇에게 전달할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 위와 같은 이유로, 이미 로봇이 가지고 있는 기존 내력에 사용자가 원하는 위치를 자연스럽게 전달하기 어렵다는 문제점도 존재한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 목적은 두 개의 제어인터페이스를 이용하여 방향을 결정하고 임피던스 제어를 통해 조종자의 정확한 의도를 파악하여 로봇에게 신호를 전달하기 위한 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 콘트롤러, 상기 콘트롤러를 이용한 제어방법 및 이에 의해 동작하는 로봇을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러는 로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스, 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스 및 상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함할 수 있다.

상기 제 3 제어입력에 따른 신호는 상기 제 3 제어입력과 대응되는 회전 또는 직진이송을 지시하는 신호이고, 상기 로봇은 상기 제 3 제어입력에 따른 신호에 의해 상기 로봇 말단에 가해지는 외력 중 상기 제 3 제어입력과 대응되는 회전 또는 직진이송과 관련되지 않는 외력을 배제시킬 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 상기 로봇 말단이 직진이송할 방향의 각도를 조절하기 위한 로테이팅 디스크(rotating disk)를 더 포함할 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 상기 로테이팅 디스크를 회전시킬 때, 기설정된 회전 해상도(resolution)를 제공하는 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 상기 모터의 위치를 센싱하는 위치 센서를 더 포함하되, 상기 제 3 제어입력에 따른 제어신호 정보 및 상기 위치 센서를 통한 모터의 위치 정보를 기반으로 로봇이 움직이도록 제어할 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 상기 제 3 제어입력에 따른 제어신호 정보 및 상기 위치 센서를 통한 모터의 위치 정보 중 적어도 하나를 저장하는 스토리지를 더 포함하고, 상기 스토리지에 저장된 정보를 기반으로 다이렉트 티칭(direct teaching)이 이루어질 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 제어인터페이스는 상기 로테이팅 디스크 상에 위치할 수 있다.

상기 로테이팅 디스크 상의 제 1 및 제 2 제어인터페이스의 위치를 기반으로 상기 로봇 말단이 직진이송되는 방향이 결정될 수 있다.

x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 동일 방향의 입력인 경우, 상기 인코더는 상기 입력된 방향으로의 직진 이송으로 해석할 수 있다.

x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 반대 방향의 입력인 경우, 상기 인코더는 상기 동일한 축의 수직인 축 기준의 회전으로 해석할 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 로봇 말단을 감싸면서 체결하는 체결부를 포함하며, 상기 체결부를 통해 로봇 말단과 착탈식으로 결합될 수 있다.

상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스 중 적어도 하나는 상기 적어도 네 방향에 대한 제어입력을 위한 버튼, 스위치, 조이스틱, 터치 스크린 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스 중 적어도 하나는 엔드 이펙터(end effector)의 움직임 제어를 위한 버튼을 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스는 대향하는 위치에 배치될 수 있다.

상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스는 사람의 한 손 제어가 가능한 거리 내에서 이격되어 배치될 수 있다.

상기 로봇 콘트롤러는 x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에서 제1축 상의 제어입력이 입력되는 경우, 상기 제1축을 제외한 다른 축으로의 힘 또는 모멘트를 배제하기 위한 임피던스 제어(impedance control) 기반의 제어알고리즘을 제공하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 제어알고리즘은 상기 3차원 공간에서 제1축 및 제2축 기반의 평면 상의 제어입력이 입력되는 경우, 제1축 및 제2축 기반의 평면 상의 힘 또는 모멘트를 제외한 제3축으로의 힘 또는 모멘트를 배제하는 알고리즘을 포함할 수 있다.

상기 제어알고리즘은 상기 로봇말단의 회전과 관련된 제어입력이 입력되는 경우, 상기 3 차원 공간 상의 상기 로봇 말단의 이송과 관련된 힘 또는 모멘트를 배제하는 배제하는 알고리즘을 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 로봇 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어 방법은 로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치한 제 1 제어 인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 단계, 상기 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치한 제 2 제어인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하는 단계 및 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 다자유도 로봇은 로봇의 움직임을 제어하는 로봇 콘트롤러 및 로봇 콘트롤러의 제어에 의해 움직이는 적어도 하나의 로봇 암을 포함하되, 상기 로봇 콘트롤러는 로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스, 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스 및 상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고, 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함할 수 있다.

본 발명의 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 콘트롤러, 상기 콘트롤러를 이용한 제어방법 및 이에 의해 동작하는 로봇에 따르면, 사용자가 원하는 로봇의 동작에 대한 의도를 보다 명확하게 전달하여 로봇 말단의 정확한 궤적을 유도하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 콘트롤러, 상기 콘트롤러를 이용한 제어방법 및 이에 의해 동작하는 로봇에 따르면, 직관적인 방법으로 로봇 말단을 조종할 수 있어 사용자 편의성이 증대되는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇의 사시도,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 직진 이송 움직임을 위한 조작방법을 설명하기 위한 개념도,
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 회전 움직임을 위한 조작방법을 설명하기 위한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 동작방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 통한 제어입력에 따라 사용자가 원하는 방향으로 직진 이송 동작을 수행하는 로봇의 움직임을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 엔드 이펙터(end effector)를 조작하기 위한 버튼을 포함하는 제어 인터페이스를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러에 대한 제어입력을 위해 사용될 수 있는 다양한 인터페이스의 예시들을 나타낸 도면,
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 조작에 대한 의도를 보다 명확하게 전달하기 위한 임피던스 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇의 사시도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇은 제어인터페이스(110), 로테이팅 디스크(120), 모터(130), 인코더(140) 및 엔드 이펙터(150: end effecter)를 포함할 수 있다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇은 복수 개의 로봇 암을 포함하고, 로봇 암은 x축, y축 및 z축으로 이루어진 3차원 공간에서 다자유도의 동작을 수행할 수 있도록 여러 축으로 회전 및 직진 이송 가능하다. 이는 로봇의 메인 콘트롤러(main controller: 미도시)를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 로봇 콘트롤러는 로봇의 전반적인 움직임을 관장하는 메인 콘트롤러와 유선 또는 무선으로 통신하면서 로봇의 제어입력을 제공한다. 상기 로봇 콘트롤러는 제어인터페이스(110), 로테이팅 디스크(120), 모터(130), 인코더(140)를 포함할 수 있다. 로봇 콘트롤러는 제어인터페이스(110)라는 제어입력기를 통해 직관적으로 로봇을 제어하고 로봇에 대한 다이렉트 티칭(direct teaching)을 수행하도록 지원하는 콘트롤러일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어인터페이스(110)는 로봇 교시를 위한 용도로 사용되므로, “교시인터페이스”라고 불릴 수 있다.

제어인터페이스(110)는 적어도 두 개의 방향 제어를 위한 스위치(112, 114)를 포함하여 로봇 말단(예컨대, 최말단의 로봇 암을 의미할 수 있음)의 움직임을 제어한다. 제어인터페이스(110)는 하나의 쌍으로 로테이팅 디스크(120) 상에 이격되어 배치되고, 보다 바람직하게는 서로 대향하는 위치에 배치되어 사용자의 제어입력을 수신한다. 이때, 한 쌍의 제어인터페이스(110)는 사용자의 조작 편의를 위해 일반 사람의 한 손의 조작 범위 이내에 배치될 수 있다. 즉, 한 뼘 이내의 거리를 가지고 마주보고 위치하는 것이 바람직하다.

제어인터페이스(110)의 제 1 스위치(112)는 x축, y축 및 z축 중 하나의 축 상에서의 양방향 이동을 가능케 하는 스위치이고, 제 2 스위치(114)는 상기 제 1 스위치(112)와 관련된 하나의 축과 수직인 축 상에서의 양방향 이동을 가능케 하는 스위치이다. 즉, 제 1 스위치(112) 및 제 2 스위치(114)는 전후상하의 적어도 4개 방향에 대한 제어입력을 입력받을 수 있다. 사용자는 대향하여 위치한 두 개의 제어인터페이스(110)를 통해 입력되는 상하좌우 방향에 대한 적어도 두 개의 제어입력을 입력할 수 있고, 이를 통해 로봇 말단이 다자유도 운동을 수행하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제어인터페이스(110)를 통해 방향을 결정하고 후술할 임피던스 제어(impedance control)를 통해 사용자의 정확한 의도를 파악하여 로봇에게 파악된 의도와 관련된 제어신호를 제공할 수 있다. 다시 말해, F/T 센서를 통해 사람이 미는 힘 및/또는 모멘트를 부정확하게 센싱하여 사용자의 조작의도를 다소 불명확하게 파악하는 것이 아니라, 사람이 제어인터페이스(110)를 통해 실제로 입력하는 3차원 공간 상의 적어도 하나의 축으로의 제어입력을 파악하여 로봇에게 명확하게 그 의도를 전달할 수 있다. 그리고는, 파악된 제어입력을 기반으로 제어인터페이스(110)의 직진이송 제어입력과 함께 사용자가 직진이송방향으로 물리적인 힘을 가하여 로봇 말단이 움직일 수 있도록 한다. 즉, 제어인터페이스(110)를 통해 생성된 직진이송의 제어입력은 임피던스 제어에서 해당 방향으로의 탄성계수를 포함하는 임피던스 파라미터를 작게 하여 해당 축 방향으로만 운동 구속이 풀리게 함을 의미한다. 이러한 원리로, 사용자가 직진이송 제어입력을 통해 이동하고자 하는 축(운동구속이 풀리게 할 축을 의미함)을 선택하였더라도 직접 로봇 말단에 힘을 가하지 않는 경우, 로봇 말단은 움직이지 않는다. 또한, 직진이송 제어입력을 입력하지 않아 이동하고자 하는 축을 선택하지 않을 경우, 기본적인 임피던스 상태가 되어 로봇의 전 방향에 대해 탄성계수가 큰 상태가 되므로 사용자가 힘을 가한다 하더라도 로봇 말단은 움직이지 않는다.

다시 말해, 사용자가 제어인터페이스(110)를 통해 직진이송 제어입력을 입력한 상태에서, 사용자가 힘을 가할 때, 사용자가 의도한 방향, 즉, 로테이팅 디스크(120)를 통해 설정된 축 방향으로 직진이송이 수행된다. 임피던스 제어에 의해, 설정된 축 방향 이외의 방향에 대한 힘에는 반응하지 않는다. 이에 따라 로봇은 사용자가 의도한 바에 따라 정밀하게 제어되고 교시될 수 있다.

직진 이송 방향을 설정하기 위해 사용자는 로테이팅 디스크(120)를 회전시킬 수 있다. 로테이팅 디스크(120) 역시 사람이 물리적인 힘을 가하여 회전시킬 수 있다.

더욱이, 제어인터페이스(110)를 통해 회전 제어명령을 입력하여 로봇 말단이 회전을 수행하기 위한 사용자의 의도를 전달할 수 있다. 즉, 회전 제어입력을 통해 로봇 말단을 회전시키기 위한 힘 이외에 다른 조작이 불가능하도록 설정하고 사용자가 가하는 로봇 말단 회전을 위한 힘에 의해 로봇 말단의 회전이 이루어지도록 한다. 즉, 이러한 경우, 3차원 공간 상에서 로봇말단의 이송과 관련된 움직임은 배제된다.

또한, 제어인터페이스(110)는 이외에 오리엔테이션(orientation) 및 그에 기반한 다양한 명령(command)을 제공할 수 있다.

로테이팅 디스크(120)는 말단의 로봇 암과 엔드 이펙터(150) 사이에 배치될 수 있다. 로테이팅 디스크(120)는 사용자에 의해 수행되는 방향 조작에 의해 회전하면서 제어인터페이스(110)를 통한 직진이송 제어입력에 응답하여 직진이송할 방향을 결정할 수 있다. 즉, 로테이팅 디스크(120)는 직진이송을 위한 축과 연관되어 로테이팅 디스크(120)의 위치에 따라 로봇 말단의 직진이송 방향이 결정될 수 있다. 즉, 자전거의 핸들(handle)과 같은 기능을 수행한다고 볼 수 있다. 다시 말해, 로테이팅 디스크(120)를 회전시켜 직진이송을 위한 축을 세팅하고 직진이송을 준비한다. 이때, 직진이송방향은 로테이팅 디스크(120) 상에 배치된 제어인터페이스(110)의 위치와 연관될 수 있다. 즉, 대향하는 제어인터페이스(110)를 연결하는 직선이 뻗은 방향으로 이송될 수 있고, 또는 상기 직선의 수직 방향으로 이송될 수 있다. 이는 사용자 설정을 통해 변경가능하다.

또한, 로테이팅 디스크(120)는 미리 설정된 회전 관련 해상도에 따라 회전한다. 여기서, 해상도는 한 번의 회전을 위한 사용자의 조작에 대응하여 회전하는 각도(예컨대, 3˚ 등)를 의미한다. 해상도는 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 사용자가 임의로 변경할 수 있다.

모터(130)는 로테이팅 디스크(120)에 회전을 위한 해상도를 제공한다. 모터(130)는 서보 모터(servo motor) 또는 스텝 모터(step motor)를 포함할 수 있다. 모터(130)는 로테이팅 디스크(120)에 직접 회전 해상도를 제공하거나 또는 로테이팅 디스크(120)와 연결된 상부의 축과 맞물려서 로테이팅 디스크(120)에 회전 해상도를 제공한다. 모터(130)는 사용자에 의한 한 번의 회전조작당 상기 해상도 각도만큼의 회전이 제공되도록 한다.

인코더(140)는 한 쌍의 제어인터페이스(120)로부터 각각 수신되는 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 로봇 말단의 회전 제어입력 또는 직진이송 제어입력으로 해석한다. 그리고는 해석된 제어입력을 신호로 인코딩하여 로봇의 메인 콘트롤러로 제공한다. 이를 통해 로봇 말단에 대한 회전 움직임 및/또는 상기 로테이팅 디스크(120) 기반의 직진이송 기준축을 기준으로 하는 직진이송 움직임이 수행될 수 있다.

엔드 이펙터(150)는 그리퍼(gripper) 또는 그와 관련된 전기적 구성을 포함한다. 엔드이펙터(150)는 반드시 위에 국한되는 것은 아니고 로봇의 작업에 따라 용접 토치, 스프레이건, 너트 러너 등으로 구현될 수 있다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇의 단면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 포함하는 로봇은 로테이팅 디스크(160), 모터(170), 인코더(180) 및 엔드이펙터(190)를 포함할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 로테이팅 디스크(160)는 로봇 암과 엔드 이펙터(190) 사이에 위치한다. 로테이팅 디스크(160)의 축은 엔드 이펙터(190)의 축과 다를 수 있다. 로테이팅 디스크(160)는 상부에 로테이팅 운동을 제공하기 위한 축을 포함하는 회전운동 제공부와 함께 연동할 수 있고, 상기 회전운동 제공부는 모터(170)와 맞물려서 사용자의 회전 조작에 따라 기설정된 회전 해상도만큼 로테이팅 디스크(160)가 회전하도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 인코더(180)는 모터의 위치를 감지하는 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 센서는 로테이팅 디스크(160)의 기준 축의 각도와 대응하는 모터의 회전 각도와 관련된 위치를 감지한다. 인코더(180)는 센서에서 감지된 모터 위치 정보를 로봇 메인 콘트롤러(미도시)로 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 콘트롤러 및 로봇 중 적어도 하나는 인코더(180)에서 해석된 제어입력 정보 또는 그에 따른 제어신호 정보를 스토리지(미도시)에 저장한다. 또한 센서를 통해 센싱된 모터의 위치 정보를 상기 스토리지에 저장할 수 있다. 상기 스토리지에 저장될 때, 시간에 따른 정보(예컨대, 동작 순서 정보)도 포함되어 어떤 순서에 의해 제어입력이 들어오고 상기 제어입력이 들어오는 시점의 로테이팅 디스크 또는 모터의 위치정보를 기억하여 이에 따라 어떠한 회전각도로 로테이팅 디스크가 회전되었고 그에 따라 어느 방향으로 직진이송 동작이 수행되었는지 파악할 수 있다. 이를 기반으로 다이렉트 티칭(direct teaching)이 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러는 적어도 두 개의 제어인터페이스(210), 로테이팅 디스크(220), 모터(230) 및 인코더(240)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 한 쌍의 제어인터페이스(210), 로테이팅 디스크(220), 모터(230) 및 인코더(240)는 도 1a 및 도 1b의 제어인터페이스, 로테이팅 디스크, 모터 및 인코더와 동일한 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 로봇 콘트롤러는 도 2에 도시된 바와 같이, 착탈형 모듈로 구성되어 일반 로봇에 착탈식으로 장착될 수 있다. 이때, 로테이팅 디스크(220)는 엔드이펙터와 로봇 암 사이에 배치되도록 하는 것이 바람직하고, 타이밍 벨트(timing belt)와 텐셔너(tensioner), 풀리(pulley), 부싱(bushing) 등을 통해 상기 로봇 콘트롤러의 구성이 로봇 암과 엔트이펙터 사이에 장력을 가지고 체결될 수 있도록 구현할 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 직진 이송 움직임을 위한 조작방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3a를 참조하면, 인코더는 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스의 제어입력을 직진이송 명령으로 해석할 수 있다. 이러한 해석은 동일한 축에 대해 동일한 방향으로의 제어입력이 이루어졌을 때 수행된다. 예컨대, 도 3a의 실시예와 같이, 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스가 동일한 y 축에 대해 동일하게 +y 방향으로의 제어입력을 제공하는 경우, 인코더는 상기 +y 방향으로의 두 개의 제어입력을 수신하여 y 축의 +y 방향으로의 직진이송으로 해석할 수 있다. 사용자는 위와 같은 +y 방향으로의 두 개의 제어입력을 입력하여 +y 방향 이외의 방향에 대한 움직임을 배제하고 사용자로부터 힘을 받아 +y 방향으로의 힘에만 반응하여 +y 방향으로 로봇 말단을 정밀하게 직진이송시킬 수 있다.

이때, +y 방향의 직진이송하는 방향은 로테이팅 디스크의 회전각도에 의존하여 결정될 수 있다. 이와 같은 맥락으로 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스가 동일하게 +z 방향의 제어입력을 제공한다면, 인코더는 +z 방향으로의 직진 이송 명령을 로봇으로 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이러한 직진이송 움직임을 결정하는 제어입력의 조합은 반드시 위와 동일하게 결정되어야만 하는 것은 아니고, 사용자 설정에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 서로 다른 축의 + 방향 움직임을 수신하였을 때, 로테이팅 디스크와 기설정된 각도만큼의 특정 방향으로의 움직임이 이루어질 수 있다. 즉, +y 제어입력과 +z 제어입력이 들어왔을 때, 45˚ 방향의 +y 방향 움직임이 이루어지도록 설정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 제어인터페이스가 4방향의 제어입력밖에 제공하지 못하기 때문에, 6자유도 운동을 완벽하게 제공하기는 어렵다. 따라서, 비-홀로노믹(non-holonomic) 시스템으로 운영된다. 이러한 원리로, 제어인터페이스의 두 개의 스위치 중 하나는 수직 방향 움직임과 연관된 것이 바람직하고, 다른 하나는 수평 방향 움직임과 연관된 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비-홀로노믹 시스템의 한계를 극복하기 위해, 하나의 제어인터페이스에 대한 입력이 들어왔을 때, 현재 사용자 설정에 의해 움직임을 제공하지 않는 나머지 하나의 축(본 실시예에서는 x축) 방향의 움직임이 이루어지도록 설정할 수 있다. 예컨대, 제 1 제어인터페이스에만 -y 축 입력이 들어오고 제 2 제어인터페이스에는 아무런 입력이 들어오지 않는 경우, -x 축방향으로의 직진이송으로 해석될 수 있다. 또는, 제 1 제어인터페이스에만 +y 축 입력이 들어오고 제 2 제어인터페이스에는 아무런 입력이 들어오지 않는 경우, +x 축방향으로의 직진이송이 수행되도록 할 수 있다. 이러한 해석을 확대적용하면, 제 1 제어인터페이스에서만 입력이 들어올 때와 제 2 제어인터페이스에서만 입력이 들어올 때의 경우를 나누어 각각 다르게 제어될 수 있도록 설정할 수도 있다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 회전 움직임을 위한 조작방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3b를 참조하면, 인코더는 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스의 제어입력을 로봇 말단의 회전 명령으로 해석할 수 있다. 이러한 해석은 동일한 축에 대해 반대 방향으로의 제어입력이 이루어졌을 때 수행된다. 예컨대, 도 3b의 실시예와 같이, 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스가 동일한 y 축에 대해 각각 +y 방향과 -y 방향으로의 제어입력을 제공하는 경우, 인코더는 상기 y 축과 수직인 z축을 기준으로의 회전명령으로 해석할 수 있다. 이때, 회전 방향은 기설정될 수 있다. 또는 제 1 제어인터페이스와 제 2 제어인터페이스의 제어입력에 따라 회전방향이 결정될 수 있다. 예컨대, 제 1 제어인터페이스가 +y 방향 입력이고, 제 2 제어인터페이스가 -y 방향 입력인 경우, z축을 중심으로 시계방향 회전이 수행되도록 하고, 반대로 제 1 제어인터페이스가 -y 방향 입력이고, 제 2 제어인터페이스가 +y 방향 입력인 경우, z축을 중심으로 반시계방향 회전이 수행되도록 설정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러의 동작방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 제 1 및 제 2 제어인터페이스를 통해 제 1 제어입력과 제 2 제어입력을 수신한다(S410). 인코더는 상기 수신된 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 제 3 제어입력으로 해석한다(S420). 이때, 제어입력의 조합을 통한 제 3 제어입력으로의 해석은 도 3a 및 도 3b의 내용을 참조한다.

그리고는, 상기 제 3 제어입력이 회전 제어입력인지 아니면 직진이송 제어입력인지 판단한다(S430). 만약, 회전 제어입력인 경우, 축 방향을 기준으로 로봇 말단을 회전 이송시킬 수 있도록 나머지 직진이송 등과 관련된 외력은 배제시킨다(S440). 이에 따라, 회전 제어입력이 입력되는 동안, 사용자의 물리적 힘에 따른 로봇 말단의 회전이 이루어질 수 있다. 그리고는 다시 처음으로 돌아가 다음 제어입력을 기다린다.

만약 상기 제 3 제어입력이 직진이송 제어입력인 경우, 위치 센서를 통해 로테이팅 디스크가 향하는 축의 각도를 파악하고 상기 회전 각도의 축 방향을 기준으로 사용자가 제공하는 힘에 의해 직진이송을 실행한다(S450). 이때, 로테이팅 디스크가 향하는 축 방향으로의 힘을 제외하고 다른 모든 방향으로의 힘은 임피던스 제어에 의해 상쇄된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 인터페이스를 통한 제어입력과 별개로 로테이팅 디스크에 대한 회전조작이 사용자의 직접적인 조작에 의해 이루어질 수 있다. 위 조작에 따라 직진이송을 위한 기준축이 변경되고 직진이송 제어입력에 대응하여 사용자의 기준축 방향의 물리적인 힘에 반응하여 해당 축으로의 직진이송이 실행될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러를 통한 제어입력에 따라 사용자가 원하는 방향으로 직진 이송 동작을 수행하는 로봇의 움직임을 나타낸 도면이다.

도 5의 (a)를 참조하면, 로테이팅 디스크 상의 양 제어인터페이스가 이루는 직선을 기준으로 일정한 축(본 실시예에서는 상기 직선의 수직방향이 축이 됨)이 형성될 수 있다. 이때, 사용자에 의한 로테이팅 디스크에 대한 회전 조작이 있을 경우, 도 5의 (b)와 같이 로봇 말단을 그대로 위치시킨 채 로테이팅 디스크 및 모터, 인코더가 회전할 수 있다. 이때의 회전은 한 번의 회전 조작에 대해 로테이팅 디스크의 회전 해상도만큼 수행된다. 예컨대, 3˚의 해상도를 갖는 경우, 회전조작을 10회 수행하여 30˚의 회전각도를 얻을 수 있다. 이렇게 회전각도를 획득한다는 것은 직진이송을 위한 x축 및 y축의 방향이 변경됨을 의미한다.

이와 같이 로테이팅 디스크에 대한 회전 조작을 통해 사용자가 로봇 말단을 이송시키고자 하는 방향까지 로테이팅 디스크를 회전시키고 나면, 진행방향을 선택하여 선택된 방향과 관련된 직진이송 명령을 입력할 수 있다. 즉, 도 5의 (c)와 같이, 로테이팅 디스크를 회전시켜 이송방향 상으로 직진이송 기준축을 위치시켜 놓으면, 양 제어인터페이스에 +y와 +y의 제어입력을 입력하여 동일한 y축의 +방향으로의 직진이송으로 해석되도록 함으로써 +y 방향으로의 사용자 힘에 반응하여 직진 이송이 수행되도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 엔드 이펙터(end effector)를 조작하기 위한 버튼을 포함하는 제어 인터페이스를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제어 인터페이스는 적어도 두 개의 스위치(610), 엔드 이펙터의 조작을 위한 버튼(620, 630)을 포함할 수 있다. 예컨대, 엔드 이펙터가 그리퍼인 경우, 버튼(620)은 붙잡는 동작에 대한 입력을 제공할 수 있고, 반대로 버튼(630)은 붙잡은 것을 놓는 동작에 대한 입력을 제공할 수 있다.

또는 다이렉트 티칭에 필요한 웨이포인트 설정을 위한 입력을 제공할 수 있다.

또한, 엔드 이펙터가 그리퍼가 아닌 경우, 예컨대, 용접 토치인 경우, 버튼(620)은 용접토치의 연소동작에 대한 입력을 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 콘트롤러에 대한 제어입력을 위해 사용될 수 있는 다양한 인터페이스의 예시들을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 제어 인터페이스는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 7의 (a)와 같이, 십(十)자키로 구현될 수 있고, 또는 도 7의 (b)와 같이, 조이스틱 형태로 구현될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 7의 (c)와 같이, 터치패널과 같은 형태로 구현될 수도 있고, 도 7의 (d)와 같이, 버튼형으로 구현될 수도 있다. 즉, 4개의 방향성에 대한 입력이 된다면, 어떠한 입력방식도 본 발명의 제어인터페이스로 활용될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 조작에 대한 의도를 보다 명확하게 전달하기 위한 임피던스 제어 알고리즘을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 콘트롤러는 사용자의 조작의도를 명확히 전달하기 위해 사용되기에, 로봇 콘트롤러의 사용에 있어서, 조작의도와 관련성 없는 방향으로의 힘 또는 모멘트가 가해지는 것은 그 성능에 치명적인 영향을 끼칠 수 있다. 이에 사용자의 조작의도와 관련 없는 힘 또는 모멘트의 작용을 배제할 필요가 있다.

도 8a를 참조하면, 로봇 암의 움직임에 관여하는 여러 관절들 중 적어도 일부에 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로의 힘을 제한하기 위해 가상의 탄성력이 제공될 수 있다. 이러한 탄성력들은 다양한 제어알고리즘을 포함하는 제어기(미도시)를 통해 제어될 수 있다. 상기 제어기는 로봇 콘트롤러에 포함되거나 로봇 콘트롤러와 함께 소프트웨어의 형태로 로봇에 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에서 x축 상의 제어입력이 입력되는 경우, x축을 제외한 다른 축(예컨대, y축 및 z축)으로의 힘 또는 모멘트는 배제되어야 사용자의 정확한 조작의도가 전달된다. 즉, x축 방향 상에서의 제어입력이 있는 경우, 제어알고리즘은 임피던스 제어(impedance control) 방식을 이용하여 y축 및 z축 방향의 가상의 탄성력을 상당히 크게 하여 y축 및 z축 방향으로의 힘 또는 모멘트가 움직임에 영향을 미치지 않도록 제어할 수 있다. 이를 통해 명확하게 x축 방향의 움직임만이 가능하게 하고 사용자의 의도가 명확히 로봇에 전달되도록 한다.

도 8b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제어알고리즘은 3차원 공간에서 x축 및 y축 기반의 평면 상의 제어입력이 입력되는 경우, 제어입력과 관련성이 없는 하나의 축, 즉 z축 상의 힘 또는 모멘트를 배제하기 위해, z축 상의 가상의 탄성력을 상당히 크게 할 수 있다. 이를 통해 z축 상의 움직임이 배제되어 사용자의 x축과 y축에 대한 조작이 정밀하게 수행될 수 있다.

즉, 이러한 특정 축 방향으로의 힘 또는 모멘트 배제를 위한 제어알고리즘의 적용은 사용자의 제어입력에 따라 적응적으로 결정되고 실질적으로 실행된다.

이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러에 있어서,
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스;
로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스; 및
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 동일 방향의 입력인 경우,
상기 인코더는 상기 입력된 방향으로의 직진 이송으로 해석하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 제어입력에 따른 신호는 상기 제 3 제어입력과 대응되는 로봇말단의 회전 또는 직진이송을 지시하는 신호이고,
상기 로봇은 상기 제 3 제어입력에 따른 신호에 의해 상기 로봇 말단에 가해지는 외력 중 상기 제 3 제어입력과 대응되는 회전 또는 직진이송과 관련되지 않는 외력을 배제시키는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항에 있어서,
상기 로봇 말단이 직진이송할 방향의 각도를 조절하기 위한 로테이팅 디스크(rotating disk)를 더 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 3 항에 있어서,
상기 로테이팅 디스크를 회전시킬 때, 기설정된 회전 해상도(resolution)를 제공하는 모터를 더 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 4 항에 있어서,
상기 모터의 위치를 센싱하는 위치 센서를 더 포함하되,
상기 제 3 제어입력에 따른 제어신호 정보 및 상기 위치 센서를 통한 모터의 위치 정보를 기반으로 로봇이 움직이도록 제어하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 5 항에 있어서,
상기 제 3 제어입력에 따른 제어신호 정보 및 상기 위치 센서를 통한 모터의 위치 정보 중 적어도 하나를 저장하는 스토리지를 더 포함하고,
상기 스토리지에 저장된 정보를 기반으로 다이렉트 티칭(direct teaching)이 이루어지는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 제어인터페이스는 상기 로테이팅 디스크 상에 위치하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 7 항에 있어서,
상기 로테이팅 디스크 상의 제 1 및 제 2 제어인터페이스의 위치를 기반으로 상기 로봇 말단이 직진이송되는 방향이 결정되는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
삭제
다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러에 있어서,
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스;
로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스; 및
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 반대 방향의 입력인 경우,
상기 인코더는 상기 동일한 축의 수직인 축 기준의 회전으로 해석하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항 및 제 10 항 중 한 항에 있어서,
상기 로봇 콘트롤러는 로봇 말단을 감싸면서 체결하는 체결부를 포함하며,
상기 체결부를 통해 로봇 말단과 착탈식으로 결합되는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항 및 제 10 항 중 한 항에 있어서,
상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스 중 적어도 하나는 상기 적어도 네 방향에 대한 제어입력을 위한 버튼, 스위치, 조이스틱, 터치 스크린 중 적어도 하나로 구현되는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스 중 적어도 하나는 엔드 이펙터(end effector)의 움직임 제어를 위한 버튼을 더 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항 및 제 10 항 중 한 항에 있어서,
상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스는 대향하는 위치에 배치되는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항 및 제 10 항 중 한 항에 있어서,
상기 제 1 제어인터페이스 및 상기 제 2 제어인터페이스는 사람의 한 손 제어가 가능한 거리 내에서 이격되어 배치되는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 1 항 및 제 10 항 중 한 항에 있어서,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에서 제1축 상의 제어입력이 입력되는 경우, 상기 제1축을 제외한 다른 축으로의 힘 또는 모멘트를 배제하기 위한 임피던스 제어(impedance control) 기반의 제어알고리즘을 제공하는 제어기를 더 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 16 항에 있어서,
상기 제어알고리즘은 상기 3차원 공간에서 제1축 및 제2축 기반의 평면 상의 제어입력이 입력되는 경우, 제1축 및 제2축 기반의 평면 상의 힘 또는 모멘트를 제외한 제3축으로의 힘 또는 모멘트를 배제하는 알고리즘을 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 16 항에 있어서,
상기 제어알고리즘은 상기 로봇말단의 회전과 관련된 제어입력이 입력되는 경우, 상기 3 차원 공간 상의 상기 로봇 말단의 이송과 관련된 힘 또는 모멘트를 배제하는 배제하는 알고리즘을 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
로봇 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어 방법에 있어서,
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치한 제 1 제어 인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 단계;
상기 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치한 제 2 제어인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하는 단계; 및
상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 단계를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 동일 방향의 입력인 경우, 상기 입력된 방향으로의 직진 이송으로 해석하는 로봇 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어 방법.
다자유도 로봇에 있어서,
로봇의 움직임을 제어하는 로봇 콘트롤러; 및
로봇 콘트롤러의 제어에 의해 움직이는 적어도 하나의 로봇 암을 포함하되, 상기 로봇 콘트롤러는:
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스;
로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스; 및
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고, 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 동일 방향의 입력인 경우,
상기 인코더는 상기 입력된 방향으로의 직진 이송으로 해석하는 다자유도 로봇.
로봇 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어 방법에 있어서,
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치한 제 1 제어 인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 단계;
상기 로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치한 제 2 제어인터페이스로부터 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하는 단계; 및
상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 단계를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 반대 방향의 입력인 경우, 상기 동일한 축의 수직인 축 기준의 회전으로 해석하는 로봇 콘트롤러를 이용한 다자유도 로봇 제어 방법.
다자유도 로봇에 있어서,
로봇의 움직임을 제어하는 로봇 콘트롤러; 및
로봇 콘트롤러의 제어에 의해 움직이는 적어도 하나의 로봇 암을 포함하되, 상기 로봇 콘트롤러는:
로봇 말단 주변의 제 1 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 1 제어입력을 수신하는 제 1 제어 인터페이스;
로봇 말단 주변의 제 2 위치에 위치하며, 적어도 네 방향에 대한 제 2 제어입력을 수신하는 제 2 제어 인터페이스; 및
상기 제 1 및 제 2 제어입력을 조합하여 상기 로봇 말단에 대한 제 3 제어입력으로 해석하고, 상기 제 3 제어입력에 따른 신호를 로봇에게 제공하는 인코더를 포함하되,
x축, y축 및 z축을 기반으로 하는 3차원 공간에 대해, 상기 제 1 제어입력과 상기 제 2 제어입력이 동일 축 상에서의 반대 방향의 입력인 경우,
상기 인코더는 상기 동일한 축의 수직인 축 기준의 회전으로 해석하는 다자유도 로봇.
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 제어입력에 따른 신호는 상기 제 3 제어입력과 대응되는 로봇말단의 회전 또는 직진이송을 지시하는 신호이고,
상기 로봇은 상기 제 3 제어입력에 따른 신호에 의해 상기 로봇 말단에 가해지는 외력 중 상기 제 3 제어입력과 대응되는 회전 또는 직진이송과 관련되지 않는 외력을 배제시키는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.
제 10 항에 있어서,
상기 로봇 말단이 직진이송할 방향의 각도를 조절하기 위한 로테이팅 디스크(rotating disk)를 더 포함하는 다자유도 로봇의 말단 제어를 위한 로봇 콘트롤러.