KR102086357B1 - 복수에 절대 엔코더 값과 감속비를 이용한 절대 위치 판단 및 위치 판단에 요구되는 엔코더 분해능 - Google Patents

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방영봉
구태형
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영남대학교 산학협력단
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Abstract

기존의 로봇 관절 또는 감속기를 구비한 동력전달 장치에서 모터의 회전측정을 위한 인크리멘털 엔코더(증가식 엔코더)가 모터에 부착되며, 상기 감속기의 출력축에는 감속기 출력축의 위치 측정을 위한 앱솔루트 엔코터(절대값 엔코더)가 출력축에 부착되는 dual encoder system 을 많이 사용해왔다. 이러한 경우 두 엔코더의 신호 값을 이용하여 출력축의 위치를 측정하는 위치에 관한 해상도(resolution)을 높일 수 있다. 그러나, 그 위치에 해당하는 값을 읽었을 때 얼마나 정확한 위치를 표시하는지에 관한 위치 정밀도(accuracy)는 높일 수 없다.
본 발명에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 상기 모터 축에 부착되는 엔코더를 앱솔루트엔코더(절대값 엔코더 또는 절대위치 엔코더)를 사용하고, 감속기 출력축에도 앱솔루트엔코더를 부착하여 출력축의 위치해상도와 정밀도를 모두 향상하는 방법을 제공한다.
이와 같은 구성에 의하여 출력축의 위치 해상도를 출력축에 부착된 앱솔루트 엔코더의 해상도 이상으로 높일 수 있어, 수술용 로봇과 같은 의료장비 및 인공관절 등의 제어 및 정밀기계제어를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 수단을 제공한다. 또한, 상기의 조건을 만족하는 최소한의 출력축에 부착되는 앤솔루트 엔코더의 해상도를 선정하는 방법 또한 제공한다.

Description

복수에 절대 엔코더 값과 감속비를 이용한 절대 위치 판단 및 위치 판단에 요구되는 엔코더 분해능{Using Absolute Encoders for Motor Absolute position and Finding minimum Absolute Encoders Resolution}
본 발명은 모터 축과 감속기 출력축에 절대위치 엔코더를 모두 구비하고 있는 정밀 위치제어 시스템에 있어서, 최소한의 해상도를 가지는 출력축의 절대위치 엔코더를 이용하여 최대한의 정밀도로 감속기 출력축의 위치를 결정하는 방법에 관한 기술이다.
본 발명의 선행기술로는 회전력을 생성하는 모터, 상기 모터에 연결되어 감속비에 따라 회전 속도를 줄이는 감속기, 및 상기 모터의 회전 정보를 검출하는 엔코더를 구비하고, 상기 감속기, 모터, 및 엔코더가 입력 중공축(input hollow shaft)을 통해 수직 결합된 구동부; 센서가 장착된 센서 프레임, 상기 센서로부터의 신호를 증폭하는 센서 보드, 및 상기 구동부로부터의 외란(external disturbance)과 노이즈를 차단하는 센서 커플링을 구비하고, 상기 구동부의 상부로 배치되는 센서부; 상기 엔코더로부터의 상기 모터의 회전 정보에 기반하여 상기 모터를 제어하는 모터 제어기, 상기 모터 제어기로부터의 전류 신호를 펄스 신호로 변환시켜 상기 모터로 인가하는 파워컨버터, 및 외부의 주전원을 요구되는 개별 전원들로 변환시켜 공급하는 파워서플라이를 구비하고, 상기 입력 중공축에 결합하여 상기 구동부 하부에 배치된 제어부; 및 상기 모터를 지지하는 모터 프레임, 상기 엔코더를 지지하는 엔코더 프레임, 및 상기 구동부를 상기 센서부와연결하는 연결 프레임을 구비한 프레임부;를 포함하는 액추에이터 유닛, 이를 포함하는 로봇 및 감속기 장치에 관한 선행기술이 있다.
또 다른 선행기술로는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 관한 것으로서, 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되며 정수의 감속비를 갖는 감속기와, 상기 모터의 구동축과 상기 감속기의 입력축 사이에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제1엔코더와, 상기 감속기의 출력축에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제2엔코더와, 상기 모터와 상기 제1엔코더 및 제2엔코더와 전기적으로 연결되는 모터드라이브를 포함하는 엑추에이터에서 감속기 출력축의 절대위치를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 제2엔코더의 펄스발생위치와 대응하는 상기 제1엔코더의 회전각 계수치를 서로 매칭시켜 대응관계를 구하고 이에 따른 데이터를 메모리에 저장하는 테이블 준비단계; 및 상기 모터를 회전하여 상기 테이블 준비단계에 저장된 대응관계로부터 상기 제2엔코더의 펄스발생위치에 대응하는 제1엔코더의 계수치를 찾아 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 절대위치 검출단계;를 포함하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 관한 선행기술이 있다.
공개특허공보 10-2015-0040655 등록특허공보 10-1461627
본 발명은 수식이 약어로 기재되어 있고 발명의 구성도 영어명칭으로 기재된 부분이있어, 발명의 구성과 수식 등에 사용된 약어를 먼저 정리하고 발명을 기재하고자 한다.
인덱스넘버(Indexnumber, Index Number)는 모터 회전축의 회전수를 의미함.
모터 회전축의 회전수(RotM,Rotaion of Motor output Axis ), AEO(Absolute Encoder Angle of Output Axis), AEM(Absolute Encoder Angle of Motor Axis), 감속비(RR, Reduction Rate),
Figure 112018013128930-pat00001
(모터축 회전각),
Figure 112018013128930-pat00002
(감속기어축 회전각), 1회전 360도를 엔코더로 읽어낼 수 있는 분해능을 Resolution으로 표기한다.
bit_M은 모터에 부착된 절대위치 엔코더(Absolute Encoder)의 분해능(Resolution)을 의미하는 숫자로,
Figure 112018013128930-pat00003
으로 표시할 때 지수부분이다.
bit_O는 감속기의 출력축에 부착된 절대위치 엔코더의 분해능을 의미하는 숫자로,
Figure 112018013128930-pat00004
으로 표시할 때 2진수의 지수부분이다.
ErrorRES은 실제로 감속기 출력축의 각도를 앱솔루트 엔코더로 측정하는 경우 모터의 출력축의 모터 회전각에 대한 상기 감속기 출력축의 앱솔루트 엔코더값의 오차를 의미한다. 이 오차는 상기 분해능과 같이 2진수의 지수부분으로 표시하며 ErrorRES 라 표시한다.
기존의 로봇 관절 또는 감속기를 구비한 동력전달 장치에서 모터의 회전측정을 위한 인크리멘털 엔코더(증가식 엔코더)가 모터에 부착되며, 상기 감속기의 출력축에는 감속기 출력축의 위치 측정을 위한 앱솔루트 엔코터(절대값 엔코더)가 출력축에 부착되는 dual encoder system 을 많이 사용해왔다. 이러한 경우 두 엔코더의 신호 값을 이용하여 출력축의 위치를 측정하는 위치에 관한 해상도(resolution)을 높일 수 있다. 그러나, 그 위치에 해당하는 값을 읽었을 때 얼마나 정확한 위치를 표시하는지에 관한 위치 정밀도(accuracy)는 높일 수 없다. 즉, 출력축에서 읽어내는 절대값 엔코더의 정밀도 이상의 위치 정밀도를 읽어낼 수 없다. 이는 모터 쪽에 인크리멘탈 엔코더를 사용함으로써, 출력축의 위치와 연관되는 모터 축의 절대 위치를 상기 인크리멘탈 엔코더 만으로는 알 수 없기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 상기 모터 축에 부착되는 엔코더를 앱솔루트엔코더(절대값 엔코더 또는 절대위치 엔코더)를 사용하였다. 모두 절대값 엔코더를 사용하는 경우 이상적으로는 아래 식과 같이 위치를 구할 수 있으나 실제로는 측정오차와 기구의 오차와 같은 다양한 오차로 인해 RotM의 값이 정확하게 계산되지 않는 경우가 많다. 또한 정확한 측정을 보장하는 출력축 엔코더의 분해능에 관한 결과도 제시된 바가 없다.
Figure 112018013128930-pat00005
(식 1)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 아래와 같은 수단을 제공한다.
모터 축에 앱솔루트 엔코더를 구비하고, 감속기 출력축에 앱솔루트 엔코더를 구비하고,
모터 회전축의 회전수를 Indexnumber라 할때,
상기 Indexnumber는 Indexnumber = (AEO * RR - AEM)/360/GCF 식으로 계산하는 고정밀 절대위치 측정 방법에 있어서,
상기 감속기 출력축의 앱속루트 엔코더의 해상도 bit_O가 감속기의 기어열 배치에 의한 오차를 감안한 경우, bit_O >= 3.32log(RR*Error/GCF) 이상의 해상도를 가지면,
상기 식에 의하여 상기 감속기 출력축의 측정 해상도가 상기 감속기 출력축에 bit_M + 3.32log(RR*Error)의 해상도를 가지는 감속기 출력축 앱솔루트 엔코더를 설치한 것과 같은 감속기 출력축 측정 해상도로 측정 가능하도록하며,
상기 모터의 출력축 회전각을 변화시킬 때, 중간기어회전감지센서에서 중간기어 이의 움직임이 감지되는 모터 출력축의 회전각을 측정하고, 상기 중간기어의 움직임이 감지된 후부터 감속기 출력 축의 회전각이 감지될 때까지의 모터 회전축의 회전 각을 감지하여 감속기 전체의 백래쉬를 측정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 고정밀 절대위치 측정 방법을 제공한다.
AEM : 모터 축의 앱솔루트 엔코더의 각도 측정값
AEO : 출력축의 앱솔루트 엔코더의 각도 측정값
RotM : 모터의 회전수는 RotM
RR : 감속비는 RR(RR>1)
o : 감속기 출력축의 누적 회전각도
M : 모터 축의 누적 회전 각도
GCF : 감속기의 감속비와 1의 GCF Greatest common factor
감속비가 정수인 경우 최대 공약수가 1,
감속비가 실수인 경우에는 실수와 1의 최대 공약수인 실수가 GCF 값임
bit_O : 출력축 앱솔루트 엔코더 해상도
bit_M : 모터에 부착된 앱솔루트 엔코더의 해상도
Error : 모터의 출력축의 모터 회전각에 대한 감속기 출력축의 앱솔루트
엔코더의 값의 오차
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
본 발명은 상기와 같은 모터축에 부가된 앱솔루트 엔코더와 감속기 출력축에 부가된 앱솔루트 엔코더에 의하여, 출력축의 절대위치를 출력축에 결합된 앱솔루트 엔코더 이상의 해상도와 위치정밀도를 가지고 절대위치를 측정하는 방법을 제공함으로써 수술용 로봇과 같은 의료장비 및 인공관절 등의 제어 및 정밀기계제어를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 수단을 제공한다. 또한, 상기의 조건을 만족하는 최소한의 출력축에 부착되는 앤솔루트 엔코더의 해상도를 선정하는 방법 또한 제공하는 데 효과가 있다.
도 1 (a) 기존의 인크리멘탈 및 앱솔루트 엔코더 감속기 구성, (b) 본 발명의 모터 축의 앱솔루트 엔코더 및 감속기 출력축의 앱솔루트 엔코더 감속기 구성
도 2 출력축 앱솔루트 엔코더의 해상도에 따른 모터 축 회전수(Index Number) 오차
도 3 출력축 앱솔루트 엔코더의 해상도에 따른 모터 축 회전수 측정 값
도 4 본 발명의 출력축의 앱솔루트 엔코더를 이용한 모터 축 회전수 측정용 실험장치
도 5 좁은 측정 영역에서의 Index Number 오차 측정값
도 6 넓은 측정 영역에서의 Index Number 오차 측정값
도 7 주기적으로 오차가 변화되는 12 bit 앱솔루트 엔코더의 Index Number 오차의 보정 전과 보정 후 그래프
본 발명은 모터축과 감속기의 출력축에 모두 앱솔루트 엔코터를 구비하는 감속기에 있어서 출력축의 위치 정밀도를 높이는 방법을 제안한다.
이를 위하여 먼저 상기 감속기의 출력축에 구비된 앱솔루트 엔코더의 해상도를 결정하여야 한다. 모터의 출력축에 인크리멘탈 엔코더(증가식 엔코더)를 사용하고 출력축에만 앱솔루트 엔코더를 사용하는 경우 감속기 출력축에 부착한 앱솔루트 엔코더의 해상도가 출력축의 정밀도를 결정한다..
도 1은 기존의 모터축에 인크리멘탈 엔코더를 부착한 경우(a)와, 본 발명의 모터축과 출력축에 모두 앱솔루트 엔코더를 부착한 도면(b)이다.
도 2는 Index Number와 오차를 양자화 오차만을 고려한 시뮬레이션을 통해 계산한 그래프이다.
이상적으로 식 1이 성립하나 실제 엔코더 측정시 오차가 발생하여 식 1을 이용하는 경우 정확한 위치를 측정할 수 없다. 본 발명에서는 식 2와 같이 모터 축의 회전수를 나타내는 인덱스넘버(Index Number) 개념을 이용하였다.
Figure 112018013128930-pat00006
(식 2)
인덱스넘버는 모터축의 회전 수에 대응되는 값으로 GCF가 1인 경우는 모터축의 회전 수와 동일한 값을 가지고 GCF가 1이 아닌 경우는 아래의 식 3과 같은 식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112018013128930-pat00007
(식 3)
인덱스넘버는 모터 축에 부착되는 앱솔루트 엔코더 값과 감속기 출력축에 부착되는 앱솔루트 엔코더 값을 이용하여 계산 가능한 값이다. 따라서, 인덱스 넘버가 오차가 있다는 것은 모터축과 감속기 출력축에 부착되는 앱솔루트 엔코더의 측정값에 오차가 있다는 것이다. 이때 인덱스넘버식에서 모터축의 앱솔루트 엔코더에 비해 감속비가 곱해지는 출력축의 앱솔루트 엔코더의 오차가 더욱 크게 반영되므로 일반적으로 출력축의 앱솔루트 엔코더의 오차만을 고려한다. 따라서 오차를 줄이기 위해서는 감속기 출력축에 더 높은 해상도의 앱솔루트 엔코더가 필요하다는 의미로 해석될 수 있다.
도 2에서 감속기 출력축의 앱솔루트 엔코더의 해상도가 낮아질수록 인덱스 넘버의 오차가 커지는 것을 알 수 있다. 도 2가 모터 축의 회전수와 출력축으로부터 계산된 모터 회전수의 오차를 계산한 것이고, 도 3은 모터 회전수의 실측값과 인덱스넘버를 이용하여 계산된 모터 회전수의 값 이다.
아래의 표는 각 감속비 조건에 대해 ErrorRes를 1로 가정한 경우의 감속기의 GCF가 정수인 경우와 실수인 경이에서 각 엔코더의 해상도와 출력축의 측정범위를 계산한 값이다.
Reduction Ratio 303 151.5 121.2
GCF 1 0.5 0.2
출력축의 측정범위 0~360도 0~720도 0~1800도
출력축 앱속루트엔코더의 최소 해상도 9.24 bit 9.24 bit 10.24 bit
표1 로부터 감속비가 정수인 경우에는 측정범위가 0~360도 이지만, 실수인 경우에는 GCF가 1이 되기 위하여 곱해주는 수 만큼, 출력축의 각도 측정 범위가 증가하는 것을 알 수 있다.
실제 출력축에 부착된 엔코더의 해상도에 따라 인덱스넘버의 오차가 어떻게 측정되는지 실험을 해보았다.
이를 위하여 본 발명에서는 도 4의 실험 장치를 이용하여 출력축의 엔코더 값과 실제 출력축의 위치오차를 측정하였다. 상기 실험장치는 감속기 출력축에 12bit와 19bit 앱솔루트 엔코더를 설치하고 모터축에도 12bit 앱솔루트 엔코더를 설치하여 각 축의 회전 각도를 측정하였다.
도 5는 상기 실험을 좁은 측정 영역(모터축 약 3바퀴 회전)에서 측정한 값을 이용하여 인덱스넘버를 계산한 경우의 오차를 보여주고 있다. 출력축에 부착된 앱솔루트 엔코더의 해상도가 높을수록 모터의 회전수를 정확히 측정함을 알 수 있다. 여기서 10bit와 9bit 앱솔루트 엔코더 신호는 19bit 신호로부터 계산된 값으로 비교를 위하여 계산하여 그래프에 표시하였다.
도 6은 상기 도 4의 실험장치를 이용하여 상대적으로 넓은 측정 영역(감속기 출력축 3바퀴) 측정한 값을 이용하여 인덱스넘버를 계산한 경우의 오차를 보여주고 있다. 좁은 영역에 비해 오차의 범위가 크고, 일정한 주기로 오차가 변하는 것을 알 수 있다. 이 때의 주기는 감속기 출력축의 회전과 동일하다. 도 8은 감속기 출력축의 위치를 이용하여 주기를 가지고 생기는 오차를 보상한 결과를 보상 저의 오차 크기와 비교하여 보여준다.
측정 결과 도 4의 실험측정장치를 이용한 엔코더 측정에서 발생하는 오차는 12bit 앱솔루트 엔코더를 사용한 경우 최대 4bit(quantization error 포함) 정도로, 4 bit 중 2 bit는 절대값 엔코더의 측정 과정에서 발생하는 오차이고, 2bit는 감속장치에서 발생하는 오차(출력축 값에 따라 주기적으로 변하는 오차)로 측정되었다. 감속장치에서 발생하는 오차는 측정 시스템의 구성에 따라 이 값은 차이가 있을 수 있다. 본 발명에서는 백래쉬의 영향을 최소화하기 위해 하모닉 감속기와 타이밍 벨트를 사용하여 감속장치에서 발생하는 오차를 최대한 줄였다.
오차가 일정한 주기를 가지고 있어 출력축의 위치를 계산에 이용하여 각 위치에서의 오차를 보상할 수 있어, 최대 오차는 엔코더 측정에서 발생하는 2 bit 크기의 오차만을 반영하였다. 이때 출력축에 필요한 앱솔루트 엔코더의 최소분해능은 식 4와 같다.
Figure 112018013128930-pat00008
(식 4)
예를 들어 감속비가 10배라 할 때, 모터가 (720+60)도 회전하면, 모터의 출력축에서 읽은 앱솔루트 엔코더의 회전각은 60도이다. 감속기의 출력축에서 읽은 앱솔루트 엔코더의 값은 78도 이다.
이 값을 상기 식에 대입하면,
(78*10-60)/360/1 = Indexnumber이 된다. 즉,
Indexnumber = 2 이다. 따라서 Indexnumber는 항상 정수이다.
상기 식을 상기 변수의 약어로 표시하면 다음과 같다.
Indexnumber = (RR*AEO-AEM)/360/GCF 로 표시할 수 있다.
그러나, 상기 AEO에 오차가 있다면, 감속기어비(RR) 만큼 오차가 증폭되고, 상대적으로 AEM은 RR 만큼의 증폭 없이 분모 360으로 나누어 지면 매우 작은 오차가 된다. 또, 이 오차는 모터축의 절대위치를 나타내는 오차로 모터축에 결합되는 앱솔루트 엔코더의 해상도는 높이지 않는 이상에는 전체 감속기에서 제거될 수 없는 오차의 한계가 된다.
따라서, Indexnumber를 결정하는 오차는 감속비에 의하여 증폭되는 측정값인 감속기 출력축의 앱솔루트 엔코더 값인 AEO 의 오차값으로부터 영향을 받게 된다. 또한 출력축의 정밀도는 모터축 앱솔루트 엔코더 값인 AEM의 측정 값과, 감속비, Index number로부터 계산된 모터축의 회전 수로 계산된다. 즉 감속기 출력축에 부착되는 앱솔루트 엔코더의 해상도는 Index number를 계산할 수 있는 최소 해상도를 만족하면 그 이상의 해상도는 감속기 축의 측정 정밀도에 영향을 미치지 않게 된다.
Indexnumber = (RR*AEO-AEM)/360/GCF 에서 이상적으로 인덱스 넘버는 항상 정수이다. 그러나 오차는 측정 장치에서 피할 수 없는 값이다. 상기 도 4의 실험장치와 도 5 및 도 6의 결과에서 살펴본 바와 같이 부가된 동력전달구조에 따라 차이가 있겠지만, 감속기에서 2 bit의 오차가 발생하고 엔코더 자체의 측정 오차가 약 2bit 정도인 것을 알 수 있다. 이때 감속기의 오차는 출력축의 위치 값을 이용하여 보상 하는 방법을 제시하였으므로 엔코더에서 발생하는 오차 2 bit 만을 오차를 고려하면 된다. 이 결과를 식 2에 반영하면 식 4와 같은 결론이 도출 된다.
따라서, 본 발명의 모터 축과 감속기 출력축 모두에 앱솔루트 엔코더를 사용하는 경우 저가의 비용으로 고성능의 앱솔루트 엔코더를 사용한 모터 축의 위치 측정을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 인덱스넘버의 오차를 줄이기 위하여, 모터의 회전축에 모터의 0점을 인식하는, 별도의 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 센서는 레이저와 슬릿 또는 자석과 홀센서 등을 이용하는 비접촉식 센서와 노치와 스위치 등을 이용하는 접촉식 모두 사용될 수 있다(미도시)
이렇게 센서를 사용하면 주기적으로 변화되는 오차를 누적없이 제거하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 감속기의 중간 기어에 기어 톱니의 반사면으로부터 기어이의 움직임을 감지하는 중간기어회전감지센서를 구비함으로써, 모터의 출력축 회전 앱솔루트 엔코더와 감속기 중간부분에 설치된 중간기어회전감지센서와 감속기 출력축의 회전을 감지하는 감속기 축력축 앱솔루트엔코더를 조합하여 감속기 기어의 백래쉬를 감지하는 수단을 더 제공할 수 있다.
즉, 모터의 출력축 회전각을 변화시킬 때, 중간기어회전감지센서에서 기어 이의 움직임이 감지되는 모터 출력축의 회전각을 측정하고, 중간기어의 움직임이 감지된 후부터 감속기 출력 축의 회전각이 감지될 때까지의 모터 회전축의 회전 각을 감지하면, 전체 감속기의 백래쉬를 측정할 수 있는 효과가 있어 이를 감속기 출력축의 제어에 응용하여 더 정밀한 출력축 제어가 가능하다.

Claims (3)

  1. 모터 축에 앱솔루트 엔코더를 구비하고, 감속기 출력축에 앱솔루트 엔코더를 구비하고,
    모터 회전축의 회전수를 Indexnumber라 할때,
    상기 Indexnumber는 Indexnumber = (AEO * RR - AEM)/360/GCF 식으로 계산하는 고정밀 절대위치 측정 방법에 있어서,
    상기 감속기 출력축의 앱속루트 엔코더의 해상도 bit_O가 감속기의 기어열 배치에 의한 오차를 감안한 경우, bit_O >= 3.32log(RR*Error/GCF) 이상의 해상도를 가지면,
    상기 식에 의하여 상기 감속기 출력축의 측정 해상도가 상기 감속기 출력축에 bit_M + 3.32log(RR*Error)의 해상도를 가지는 감속기 출력축 앱솔루트 엔코더를 설치한 것과 같은 감속기 출력축 측정 해상도로 측정 가능하도록하며,
    상기 모터의 출력축 회전각을 변화시킬 때, 중간기어회전감지센서에서 중간기어 이의 움직임이 감지되는 모터 출력축의 회전각을 측정하고, 상기 중간기어의 움직임이 감지된 후부터 감속기 출력 축의 회전각이 감지될 때까지의 모터 회전축의 회전 각을 감지하여 감속기 전체의 백래쉬를 측정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 고정밀 절대위치 측정 방법.
    AEM : 모터 축의 앱솔루트 엔코더의 각도 측정값
    AEO : 출력축의 앱솔루트 엔코더의 각도 측정값
    RotM : 모터의 회전수는 RotM
    RR : 감속비는 RR(RR>1)
    o : 감속기 출력축의 누적 회전각도
    M : 모터 축의 누적 회전 각도
    GCF : 감속기의 감속비와 1의 GCF Greatest common factor
    감속비가 정수인 경우 최대 공약수가 1,
    감속비가 실수인 경우에는 실수와 1의 최대 공약수인 실수가 GCF 값임
    bit_O : 출력축 앱솔루트 엔코더 해상도
    bit_M : 모터에 부착된 앱솔루트 엔코더의 해상도
    Error : 모터의 출력축의 모터 회전각에 대한 감속기 출력축의 앱솔루트
    엔코더의 값의 오차
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023249259A1 (ko) * 2022-06-23 2023-12-28 삼성전자주식회사 웨어러블 운동 장치 및 이의 동작 방법과 운동 자세 평가 방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102167695B1 (ko) * 2019-11-01 2020-10-19 한국생산기술연구원 인코더 해상도 측정 장치 및 방법
CN111745632A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 潍坊学院 一种机器人精密关节减速器
CN112008763A (zh) * 2020-09-01 2020-12-01 之江实验室 一种应用于机器人关节模组的一体化双编码器及检测方法
CN112923953B (zh) * 2021-01-28 2022-01-04 北京比得机器人科技有限公司 一种机器人电机的定位方法
CN113650021A (zh) * 2021-10-20 2021-11-16 深圳市越疆科技有限公司 机械臂的控制方法、装置、设备、计算机介质及机械臂
CN114310882B (zh) * 2021-12-23 2023-10-27 达闼机器人股份有限公司 执行器电机端的位置确定方法、装置、设备及存储介质
CN117663026B (zh) * 2024-01-29 2024-04-12 广东熠日照明科技有限公司 一种双编码器锚定电机转动角度的设计方法及舞台灯

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070284A (ja) 2001-06-11 2003-03-07 Sony Corp サーボ・アクチュエータ並びにその位置検出装置
JP2006271189A (ja) 2005-02-28 2006-10-05 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd ギヤ付きモータ
JP2007078459A (ja) 2005-09-13 2007-03-29 Yaskawa Electric Corp 多回転式絶対値エンコーダおよび回転機械
JP2008039737A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Yaskawa Electric Corp 多回転量算出方法、バッテリーレス多回転式絶対値エンコーダ装置およびこれを用いた減速機付アクチュエータ
KR101461627B1 (ko) 2013-10-07 2014-11-20 주식회사 오토파워 감속기 출력축의 절대위치 검출방법
US20170343380A1 (en) 2014-11-28 2017-11-30 Imperial Innovations Limited Absolute rotary encoder

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102061693B1 (ko) 2013-10-07 2020-01-02 삼성전자주식회사 액추에이터 유닛, 이를 포함한 로봇 및 감속기 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070284A (ja) 2001-06-11 2003-03-07 Sony Corp サーボ・アクチュエータ並びにその位置検出装置
JP2006271189A (ja) 2005-02-28 2006-10-05 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd ギヤ付きモータ
JP2007078459A (ja) 2005-09-13 2007-03-29 Yaskawa Electric Corp 多回転式絶対値エンコーダおよび回転機械
JP2008039737A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Yaskawa Electric Corp 多回転量算出方法、バッテリーレス多回転式絶対値エンコーダ装置およびこれを用いた減速機付アクチュエータ
KR101461627B1 (ko) 2013-10-07 2014-11-20 주식회사 오토파워 감속기 출력축의 절대위치 검출방법
US20170343380A1 (en) 2014-11-28 2017-11-30 Imperial Innovations Limited Absolute rotary encoder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023249259A1 (ko) * 2022-06-23 2023-12-28 삼성전자주식회사 웨어러블 운동 장치 및 이의 동작 방법과 운동 자세 평가 방법

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