KR101993410B1 - 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치에 관한 것으로, 로봇암을 이용해 작업을 수행하는 로봇 장치와, 로봇 장치로 제어 신호를 전송하고 로봇 장치로부터 충격 감지 정보를 수신하면 진동을 이용해 표현하는 로봇 제어 장치를 포함하며, 이를 통해 사용자는 로봇암의 어느 위치에 충격이 발생하였는지를 파악하여 제어 동작을 수행함으로써 로봇암에 고장이나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있고 제어 효율이 개선된다.

Description

진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치 {Robot control system and apparatus using vibration feedback}
본 발명은 로봇 제어 기술과 관련한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 동작을 감지하는 컨트롤러를 이용해 로봇을 제어하되 진동을 이용해 로봇의 상태를 피드백하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치와 관련한 것이다.
로봇은 사람을 대신하여 각종 작업을 수행하고 있으며, 산업 자동화용 로봇을 이용해 제조업의 효율이 극적으로 개선되었고, 사람이 접근하기 어려운 극한 환경에서 사람을 대신하여 작업을 수행하는 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이중 매니퓰레이터를 이용해 작업을 수행하는 로봇은 집게 동작하는 그리퍼와 운동을 지원하는 관절을 구비하여 사람의 팔과 같이 운동할 수 있으며, 인체의 동작을 감지하여 로봇암을 제어하는 기술에 대한 개발이 이루어지고 있다.
그런데 인체의 동작에 따라 로봇암이 다른 물체에 부딪히는 경우에도 로봇암은 인체의 동작 방향으로 계속하여 운동하려 하므로 무리한 운동으로 인한 고장이나 파손의 우려가 있다.
이에 따라 로봇암을 제어하는 사용자가 로봇암이 다른 물체에 부딪히는 상황을 인식하도록 하는 방안이 요청된다.
공개특허공보 제10-2010-0062101호(2010.06.10)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 사용자의 동작을 감지하는 컨트롤러를 이용해 로봇암의 동작을 제어하되, 로봇암에 충격이 발생하면 컨트롤러에 발생하는 진동을 이용해 충격 발생 사실을 사용자에게 알릴 수 있는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템은, 정보 송수신을 위한 로봇 통신부, 작업을 수행하며 끝단에 그리퍼가 위치한 로봇암, 상기 로봇암에 발생하는 충격을 감지하는 충격 감지부, 상기 충격 감지부의 감지 결과에 따라 상기 로봇 통신부를 통해 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 전송하는 로봇 제어부를 포함하는 로봇 장치, 및 정보 송수신을 위한 통신부, 파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부, 십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부, 상기 프레임부에 위치하여 진동을 발생하는 진동 모터를 포함한 진동부, 상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 상기 로봇암의 제어 신호를 상기 로봇 장치로 전송하고, 상기 로봇 장치로부터 상기 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함하는 로봇 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치는, 정보 송수신을 위한 통신부, 파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부, 십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부, 상기 프레임부에 위치하여 진동을 발생하는 진동 모터를 포함한 진동부, 상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치는, 정보 송수신을 위한 통신부, 파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부, 십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부, 상기 프레임부에 위치하여 진동을 발생하는 진동 모터를 포함한 진동부, 상기 연결 프레임 사이의 공간에 위치하고 일측이 상기 전방 프레임에 맞닿고 타측은 상기 손잡이부에 결합되며 상기 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 레버를 포함한 조종부, 상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 조종부의 레버 위치가 이동함에 따라 상기 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 신호를 상기 통신부를 통해 전송하며, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치는, 정보 송수신을 위한 통신부, 파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부, 십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부, 팔에 착용하는 팔찌 형태의 팔찌부, 상기 프레임부 및 상기 팔찌부에 위치하여 진동을 발생하는 진동 모터를 포함한 진동부, 상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임이나 상기 팔찌부를 착용한 팔의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템 및 장치에 따르면, 손으로 파지하는 컨트롤러를 이용해 로봇암의 동작을 제어하되, 해당 로봇암이 다른 물체에 부딪혀 충격이 발생하는 경우 컨트롤러에 진동을 발생하여 충격 발생 사실을 표현할 수 있다.
이때 서로 다른 위치에 복수의 진동 모터를 두고, 충격 발생 위치에 대응하여 복수 모터가 함께 진동하도록 함으로써 사용자가 로봇암의 어느 지점에 충격이 발생하였는지 파악할 수 있다.
또한 충격 발생 위치에 대응하여 복수 모터가 함께 진동할 때 각 진동 모터의 세기를 달리하여 표현함으로써 사용자가 로봇암의 어느 지점에 충격이 발생하였는지를 좀 더 세밀하게 파악할 수도 있다.
로봇암을 제어하는 사용자는 로봇암의 어느 위치에 충격이 발생하였는지를 파악하여 제어 동작을 수행함으로써, 로봇암에 고장이나 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 제어 효율이 개선된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치의 모습을 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조종부의 동작 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 로봇 제어 장치를 착용한 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 구성을 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 안 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 로봇을 제어하는 기술과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템(1000)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 로봇 제어 시스템(1000)은 로봇 제어 장치(100)와 로봇 장치(200)를 포함하여 구성된다.
로봇 제어 장치(100)는 사용자의 신체 동작에 따라 로봇 장치(200)의 제어를 위한 제어 신호를 전송하여 로봇 장치(200)의 동작을 제어하는 장치이다. 로봇 제어 장치(100)는 로봇 장치(200)로 제어 신호를 전송하기 위한 유무선 통신 모듈을 포함한다.
로봇 장치(200)는 로봇 제어 장치(100)로부터 수신한 제어 신호에 따라 로봇암(220)을 이용해 대응하는 동작을 수행하는 장치로서, 제어 신호의 통신을 위한 유무선 통신 모듈을 포함한다.
로봇암(220)은 복수의 관절을 이용해 다자유도 운동을 할 수 있으며, 로봇 제어 장치(100)는 사용자의 신체 동작에서 다자유도 운동을 위한 정보를 추출하고, 이를 이용해 로봇암(220)의 다자유도 운동을 위한 제어 신호를 생성하여 로봇 장치(200)로 전송함으로써 제어 동작을 수행한다.
이때 로봇 장치(100)의 로봇암(220)은 끝단에 위치한 그리퍼(230)를 포함하며, 로봇 제어 장치(100)는 사용자의 그립 동작에 대응하여 그리퍼(230)의 그립 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 로봇 장치(200)로 전송한다.
해당 제어 신호에 따라 로봇 장치(200)가 로봇암(220)을 제어하여 작업을 수행하는 도중 로봇암(220)이 다른 물체 부딪혀 충격이 발생하면, 로봇 장치(200)는 충격 발생 정보를 로봇 제어 장치(100)로 전송한다.
그리고 로봇 제어 장치(100)는 수신한 충격 발생 정보를 진동을 이용해 출력하여 사용자가 충격 발생 사실을 인지하도록 한다.
이러한 동작을 수행하는 로봇 제어 장치(100)의 구성 및 기능에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치(100)의 모습을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치(100)의 모습을 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 손잡이 형태의 로봇 제어 장치(100)의 모습을 나타낸 평면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조종부(160)의 동작 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면 로봇 제어 장치(100)는 통신부(110), 손잡이부(120), 프레임부(130), 진동부(150), 조종부(160), 감지부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
통신부(110)는 데이터 송수신을 위한 구성으로 이를 위한 유무선 통신 인터페이스를 구비한다. 통신부(110)는 제어부(180)의 제어에 따라 로봇암의 제어를 위한 제어 신호를 전송하는 역할을 한다.
손잡이부(120)는 로봇암을 제어하려는 사용자의 손에 파지되는 구성이다. 손잡이부(120)는 사용자가 용이하게 파지할 수 있는 막대기 형태를 가진다. 손잡이부(120)의 하단에는 받침대(190)가 위치하여 사용자가 손잡이부(120)를 파지하지 않은 경우 용이하게 내려놓을 수 있도록 한다.
프레임부(130)는 십자 형태의 전방 프레임(131)과 전방 프레임(131)의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 손잡이부(120)에 연결되는 복수의 연결 프레임(132, 133, 134, 135)을 포함한다. 프레임부(130)의 각 프레임(131, 132, 133, 134, 135)은 진동 모터(151, 152, 153, 154, 155)의 진동에 따라 손잡이부(120)로 진동을 전달하는 역할을 한다.
진동부(150)는 프레임부(130)의 각 프레임(131, 132, 133, 134, 135)에 각각 위치하여 진동을 발생시키는 복수의 진동 모터(151, 152, 153, 154, 155)를 포함한다.
조종부(160)는 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 구성이다. 조종부(160)는 연결 프레임(132, 133, 134, 135) 사이의 공간에 위치하고 일측이 전방 프레임(131)에 맞닿고 타측은 손잡이부(120)에 결합된다. 조종부(160)는 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 레버(161)를 포함한다. 사용자의 손가락에 의해 레버(161)가 눌리는 정도에 따라 와이어(163)와 연결된 이동 파트(162)가 전후로 이동하면서 레버(161)가 접히거나 펼쳐지도록 운동한다.
감지부(170)는 손잡이부(120)를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 감지부(170)는 자이로 센서, 중력 센서, 가속도 센서 등을 포함하고 이를 이용해 로봇 제어 장치(100)의 움직임을 감지한 결과를 제어부(180)로 전달할 수 있다. 또한 감지부(170)는 외부 광원으로부터 조사된 광을 감지하는 복수의 광센서를 포함하고, 해당 외부 광원으로부터 조사된 광을 광센서를 이용해 감지하여 감지 결과를 제어부(180)로 전달할 수도 있다.
제어부(180)는 통신부(110), 손잡이부(120), 프레임부(130), 진동부(150), 조종부(160) 및 감지부(170)를 포함한 로봇 제어 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어하는 역할을 하며, 이를 위한 연산 유닛, 메모리, 프로그램 저장소를 포함한다.
제어부(180)는 감지부(170)의 감지 결과에 대응하여 통신부(110)를 통해 로봇 장치로 로봇암의 제어 신호를 전송한다. 이때 제어부(180)는 사용자가 손잡이부(120)를 파지한 상태로 수행하는 손동작에 따라 x좌표, y좌표, z좌표, 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)에 따른 6자유도 운동을 하기 위한 로봇암의 제어 신호를 전송할 수 있다.
만일 감지부(170)가 자이로 센서, 중력 센서, 가속도 센서 등을 이용해 로봇 제어 장치(100)의 위치 이동을 감지한 경우라면, 제어부(180)는 이러한 센서의 감지 결과에 따라 사용자의 동작을 판단하고, 해당 동작에 따라 로봇암을 제어하기 위한 제어 신호를 전송할 수 있다.
또한 감지부(170)가 외부 광원으로부터 조사된 광을 감지하는 복수의 광센서를 포함한 경우라면, 제어부(180)는 해당 감지 결과를 이용해 사용자 동작을 판단하고, 해당 동작에 따라 로봇암을 제어하기 위한 제어 신호를 전송할 수도 있다. 이 경우 외부 광원은 수직광과 수평광을 조사하고, 감지부(170)는 위치가 서로 다른 복수의 광센서를 이용해 광을 감지한 시각에 대한 정보를 제어부(180)로 전달한다. 그리고 제어부(180)는 각 위치의 광센서에서 광을 인식한 시각을 참조하여 방위를 계산하고, 계산된 방위에 따라 사용자의 동작을 판단하여 대응하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
더하여 제어부(180)는, 사용자의 손가락에 의해 조종부(160)에 포함된 레버(161)의 위치가 변경되면, 이에 대응하여 로봇암 끝단에 위치한 그리퍼의 그립 동작 제어를 위한 제어 신호를 통신부(110)를 통해 로봇 장치로 전송할 수 있다.
이러한 방식으로 제어부(180)가 로봇 장치에 포함된 로봇암의 동작을 제어하는 도중 통신부(110)를 통해 해당 로봇 장치로부터 충격 발생 정보를 수신하면, 진동부(150)를 제어해 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시켜 사용자가 충격 발생 사실을 알 수 있도록 한다.
예를 들어 제어부(180)가 로봇암의 끝단에 위치한 그리퍼에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우라면, 전방 프레임(131)에 위치한 진동 모터(151)가 진동하도록 진동부(150)를 제어할 수 있다.
마찬가지로 제어부(180)가 로봇암의 측면에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우라면, 측면에 존재하는 연결 프레임(133)에 위치한 진동 모터(153)가 진동하도록 진동부(150)를 제어할 수 있다.
한편 제어부(180)는 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어하여 충격 발생 위치를 정밀하게 표현할 수 있다. 예를 들어 제어부(180)가 로봇암의 상부 측면에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우라면, 상부에 존재하는 연결 프레임(134)에 위치한 진동 모터(154)와 측면에 존재하는 연결 프레임(133)에 위치한 진동 모터(153)가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어할 수 있다.
이때 제어부(180)는 함께 진동하는 복수의 진동 모터의 진동 세기가 서로 다르도록 진동부(150)를 제어하여 충격 발생 위치를 보다 정밀하게 표현할 수 있다. 예를 들어 제어부(180)가 로봇암의 상부 측면에서 상측에 가까운 위치에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우라면, 상부에 존재하는 연결 프레임(134)에 위치한 진동 모터(154)와 측면에 존재하는 연결 프레임(133)에 위치한 진동 모터(153)가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어하되, 진동 모터(154)의 진동 세기가 진동 모터(153)의 진동 세기보다 더 크도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치의 기능 및 동작에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100-1)를 착용한 모습을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100-1)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면 로봇 제어 장치(100-1)는 통신부(110), 손잡이부(120), 프레임부(130), 팔찌부(140), 진동부(150), 조종부(160), 감지부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
통신부(110), 손잡이부(120), 프레임부(130), 진동부(150), 조종부(160), 감지부(170) 및 제어부(180)의 구성 및 기능은 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 유사하므로 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
로봇 제어 장치(100-1)는 사용자의 팔에 착용하는 형태의 팔찌부(140)를 포함한다.
진동부(150)는 프레임부(130) 및 팔찌부(140)에 위치하여 진동을 발생하는 진동 모터를 구비한다.
감지부(170)는 손잡이부(120)를 파지한 손의 움직임을 감지하고, 팔찌부(140)를 착용한 팔의 움직임도 감지한다. 감지부(170)는 자이로 센서, 중력 센서, 가속도 센서 등을 포함하거나, 외부 광원으로부터 조사된 광을 감지하는 복수의 광센서를 포함할 수 있다.
제어부(180)는 통신부(110), 손잡이부(120), 프레임부(130), 팔찌부(140), 진동부(150), 조종부(160) 및 감지부(170)를 포함한 로봇 제어 장치(100-1)의 동작을 전반적으로 제어하는 역할을 하며, 이를 위한 연산 유닛, 메모리, 프로그램 저장소를 포함한다.
제어부(180)는 감지부(170)의 감지 결과에 대응하여 통신부(110)를 통해 로봇 장치로 로봇암의 제어 신호를 전송한다. 이때 제어부(180)는 사용자가 손잡이부(120)를 파지한 상태로 수행하는 손동작에 따라 x좌표, y좌표, z좌표, 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)에 따른 6자유도 운동을 하기 위한 제어 신호에, 사용자가 팔찌부(140)를 착용한 상태로 수행하는 팔동작에 따라 추가 1자유도 운동을 하기 위한 제어 신호를 부가하여 통합 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 통신부(110)를 통해 로봇 장치로 전송한다.
이러한 방식으로 제어부(180)가 로봇 장치에 포함된 로봇암의 동작을 제어하는 도중 통신부(110)를 통해 해당 로봇 장치로부터 충격 발생 정보를 수신하면, 진동부(150)를 제어해 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시켜 사용자가 충격 발생 사실을 알 수 있도록 한다.
이때 제어부(180)는 그리퍼와 이격된 위치의 로봇암에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우, 팔찌부(140)에 위치한 진동 모터가 진동하도록 진동부(150)를 제어하여 해당 충격 발생 사실을 사용자가 알 수 있도록 한다.
이 경우 제어부(180)는 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어하여 충격 발생 위치를 정밀하게 표현할 수 있다. 예를 들어 제어부(180)는 프레임부(130)에 위치한 특정 진동 모터와 팔찌부(140)에 위치한 진동 모터가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어할 수 있다.
또한 제어부(180)는 함께 진동하는 복수의 진동 모터의 진동 세기가 서로 다르도록 진동부(150)를 제어하여 충격 발생 위치를 보다 정밀하게 표현할 수 있다. 예를 들어 제어부(180)는 로봇암에서 그리퍼에 가까운 부분에 충격이 발생했음을 나타내는 정보를 수신한 경우라면, 프레임부(130)에 위치한 특정 진동 모터와 팔찌부(140)에 위치한 진동 모터가 함께 진동하도록 진동부(150)를 제어하되, 프레임(130)에 위치한 진동 모터의 진동 세기가 팔찌부(140)에 위치한 진동 모터의 진동 세기보다 더 크도록 제어할 수 있다.
진동 제어 장치(100, 100-1)로부터 전송된 제어 신호에 따라 동작하는 로봇 장치의 구성 및 기능에 대해서는 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면 로봇 장치(200)는 로봇 통신부(210), 로봇암(220), 충격 감지부(240) 및 로봇 제어부(250)를 포함하여 구성된다.
로봇 통신부(210)는 데이터 송수신을 위한 구성으로 이를 위한 유무선 통신 인터페이스를 구비한다. 로봇 통신부(210)는 로봇 제어 장치로부터 수신한 제어 신호를 로봇 제어부(250)로 전달하고, 로봇 제어부(250)의 제어에 따라 충격 발생 신호를 로봇 제어 장치로 전송하는 역할을 한다.
로봇암(220)은 로봇 제어부(250)의 제어에 따라 각종 작업을 수행하며 끝단에 위치한 그리퍼(230)를 포함한다. 로봇암(220)은 복수의 관절을 이용해 다자유도 운동을 할 수 있다.
충격 감지부(240)는 로봇암(220)에 발생하는 충격을 감지하는 역할을 하며 이를 위한 가속도 센서 등을 포함한다. 충격 감지부(240)의 센서는 그리퍼(230)를 포함한 로봇암(220)의 각 위치에 복수로 위치하며, 복수의 센서에 의한 센싱값을 로봇 제어부(250)로 전달한다.
로봇 제어부(250)는 로봇 통신부(210), 로봇암(220) 및 충격 감지부(240)를 포함한 로봇 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어하는 역할을 하며, 이를 위한 연산 유닛, 메모리, 프로그램 저장소 등을 포함한다.
로봇 제어부(250)는 로봇 통신부(210)를 통해 로봇 제어 장치로부터 수신된 제어 신호에 따라 로봇암(220)을 제어하여 각종 작업을 수행한다.
그리고 로봇 제어부(250)는 작업 수행 도중 충격 감지부(240)의 감지 결과에 따라 충격이 발생한 것을 확인하면 로봇 통신부(210)를 통해 충격 발생 정보를 로봇 제어 장치로 전송한다.
이때 로봇 제어부(250)는 충격 감지부(240)에 포함된 복수의 센서의 센싱값에서 가장 큰 센싱값을 가지는 센서의 위치를 판단하고, 해당 위치를 기준으로 주변에 위치하는 센서의 센싱값을 참조하여 충격 발생 위치를 판단한다.
그리고 로봇 제어부(250)는 판단된 충격 발생 위치를 나타내는 충격 발생 정보를 로봇 제어 장치로 전송한다.
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.
100, 100-1: 로봇 제어 장치 110: 통신부
120: 손잡이부 130: 프레임부
131: 전방 프레임 132, 133, 134, 135: 연결 프레임
140: 팔찌부 150: 진동부
151, 152, 153, 154, 155: 진동 모터 160: 조종부
161: 레버 162: 이동 파트
163: 와이어 170: 감지부
180: 제어부 190: 받침대
200: 로봇 장치 210: 로봇 통신부
220: 로봇암 230: 그리퍼
240: 충격 감지부 250: 로봇 제어부
1000: 로봇 제어 시스템

Claims (12)

  1. 정보 송수신을 위한 로봇 통신부, 작업을 수행하며 끝단에 그리퍼가 위치한 로봇암, 상기 로봇암에 발생하는 충격을 감지하는 충격 감지부, 상기 충격 감지부의 감지 결과에 따라 상기 로봇 통신부를 통해 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 전송하는 로봇 제어부를 포함하는 로봇 장치; 및
    정보 송수신을 위한 통신부, 파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부, 십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부, 상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임 각각에 설치되며 진동을 발생하는 복수의 진동 모터를 포함한 진동부, 상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 상기 로봇암의 제어 신호를 상기 로봇 장치로 전송하고, 상기 로봇 장치로부터 상기 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함하는 로봇 제어 장치를 포함하고,
    상기 손잡이부의 하단에는,
    사용자가 파지하지 않은 경우 내려놓을 수 있도록 하는 받침대가 위치하며,
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임은,
    상기 손잡이부에 상기 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 시스템.
  4. 정보 송수신을 위한 통신부;
    파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부;
    십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부;
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임 각각에 설치되며 진동을 발생하는 복수의 진동 모터를 포함한 진동부;
    상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함하고,
    상기 손잡이부의 하단에는,
    사용자가 파지하지 않은 경우 내려놓을 수 있도록 하는 받침대가 위치하며,
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임은,
    상기 손잡이부에 상기 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  7. 정보 송수신을 위한 통신부;
    파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부;
    십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부;
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임 각각에 설치되며 진동을 발생하는 복수의 진동 모터를 포함한 진동부;
    상기 연결 프레임 사이의 공간에 위치하고 일측이 상기 전방 프레임에 맞닿고 타측은 상기 손잡이부에 결합되며 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 레버를 포함한 조종부;
    상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 상기 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 조종부의 레버 위치가 이동함에 따라 상기 로봇암의 그립 동작 제어를 위한 신호를 상기 통신부를 통해 전송하며, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함하고,
    상기 손잡이부의 하단에는,
    사용자가 파지하지 않은 경우 내려놓을 수 있도록 하는 받침대가 위치하며,
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임은,
    상기 손잡이부에 상기 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  10. 정보 송수신을 위한 통신부;
    파지할 수 있는 막대기 형태의 손잡이부;
    십자 형태의 전방 프레임과 상기 전방 프레임의 끝단으로부터 후방으로 각각 신장되어 상기 손잡이부에 연결되는 복수의 연결 프레임을 포함하는 프레임부;
    팔에 착용하는 팔찌 형태의 팔찌부;
    상기 전방 프레임, 상기 복수의 연결 프레임 및 상기 팔찌부 각각에 설치되며 진동을 발생하는 복수의 진동 모터를 포함한 진동부;
    상기 손잡이부를 파지한 손의 움직임이나 상기 팔찌부를 착용한 팔의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 통신부를 통해 로봇암의 제어 신호를 전송하고, 상기 로봇암에 대한 충격 발생 정보를 상기 통신부를 통해 수신하면 상기 진동부를 제어하여 충격이 발생한 위치에 대응하는 진동을 발생시키는 제어부를 포함하고,
    상기 손잡이부의 하단에는,
    사용자가 파지하지 않은 경우 내려놓을 수 있도록 하는 받침대가 위치하며,
    상기 전방 프레임 및 상기 복수의 연결 프레임은,
    상기 손잡이부에 상기 진동을 전달하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 함께 진동하도록 상기 진동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로봇암에 충격이 발생한 위치를 표현하기 위해 상기 복수의 진동 모터가 세기를 달리하여 함께 진동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 피드백을 이용한 로봇 제어 장치.
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