KR102137615B1 - Robot gripper for inspection and control method thereof - Google Patents

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KR102137615B1
KR102137615B1 KR1020180135834A KR20180135834A KR102137615B1 KR 102137615 B1 KR102137615 B1 KR 102137615B1 KR 1020180135834 A KR1020180135834 A KR 1020180135834A KR 20180135834 A KR20180135834 A KR 20180135834A KR 102137615 B1 KR102137615 B1 KR 102137615B1
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Abstract

본 발명은 검사용 로봇 그리퍼 및 그 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 검사용 로봇 그리퍼는, 하부에 부품을 파지하기 위한 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합되고, 상부가 브라켓의 일면에 장착되며 제어 신호에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼 핑거를 통해 상기 부품을 파지 및 제거하는 에어 척; 상기 브라켓의 일면에 장착되고, 검사용 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 삽입되는 위치 결정핀; 상기 브라켓의 타면에 장착되고, 제어 신호에 따라 상기 파지된 부품의 위치 및 방향을 보정하는 RCC(Remote Center Compliance); RCC 브라켓에 의해 상기 RCC와 결합되어 상기 위치 결정핀이 상기 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서; 상기 브라켓의 일면에 장착되며, 상기 부품의 이동 거리, 이동 속도 및 상기 부품이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서; 및 상기 에어 척의 구동을 제어하고, 상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품을 상기 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하고, 상기 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품이 상기 지그에 삽입되도록 상기 RCC를 제어하되, 상기 힘-토크 센서로부터 센싱된 값과 상기 레이저 센서로부터 센싱된 값을 반영하여 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 센서 및 위치 제어 알고리즘을 이용하여 로봇 그리퍼에 파지된 부품을 검사용 지그에 정확하게 삽입시킴으로써 충돌로 인한 부품 및 검사용 지그의 파손을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a robot gripper for inspection and a method therefor.
In the robot gripper for inspection according to the present invention, a pair of gripper fingers for gripping parts are coupled to the lower part, the upper part is mounted on one surface of the bracket, and the gripper fingers are gripped through the pair of gripper fingers according to a control signal. And an air chuck to be removed. A positioning pin mounted on one surface of the bracket and inserted into an insertion hole formed on an upper surface of the inspection jig; A remote center compliance (RCC) mounted on the other surface of the bracket and correcting the position and direction of the gripped part according to a control signal; A force-torque (F/T) sensor coupled to the RCC by an RCC bracket to sense an impact applied when the positioning pin is inserted into the jig; A laser sensor mounted on one surface of the bracket and sensing a moving distance, a moving speed, and a depth at which the component is inserted into the jig; And controlling a drive of the air chuck, calculating a target path for moving the gripped part to the position of the inspection jig using a position-based impedance control algorithm in which a contact force between the gripped part and the inspection jig is reflected, A control module for controlling the RCC so that the moved part is inserted into the jig according to the calculated target path, and reflects and controls the value sensed by the force-torque sensor and the value sensed by the laser sensor.
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce breakage of a component and an inspection jig due to a collision by accurately inserting a part gripped by a robot gripper into an inspection jig using a plurality of sensors and a position control algorithm.

Description

검사용 로봇 그리퍼 및 그 제어 방법{ROBOT GRIPPER FOR INSPECTION AND CONTROL METHOD THEREOF}Robot gripper for inspection and its control method{ROBOT GRIPPER FOR INSPECTION AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 검사용 로봇 그리퍼 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 센서 및 위치 제어 알고리즘을 이용하여 로봇 그리퍼에 파지된 부품을 검사용 지그에 정확하게 삽입시키기 위한 검사용 로봇 그리퍼 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection robot gripper and a control method thereof, and more specifically, an inspection robot gripper for accurately inserting a part gripped by the robot gripper into an inspection jig using a plurality of sensors and a position control algorithm, and It relates to a control method.

현 산업현장은 인건비 상승 압력, 품질 제고, 생산성 향상, 작업환경 개선 등의 문제에 부딪쳐 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 로봇에 의한 생산 공정 자동화에 대한 투자는 꾸준히 이루어지고 있으며, 특히 대량 생산체계의 단순 반복 작업이 많은 자동차 산업 분야에 많이 적용되고 있다.Current industrial sites are facing problems such as rising labor costs, improving quality, improving productivity, and improving the working environment. In order to solve this problem, investment in automation of the production process by robots is steadily being made, and particularly, it is widely applied to the automobile industry where many simple repetitive tasks of a mass production system are performed.

디젤 엔진의 중요 부품인 인젝트를 고정시켜주는 인젝트 클램프 중 승용 디젤용 인젝트 클램프는 비슷한 부품이 여러 차종에 적용됨으로서 이종품 혼입 방지 및 가공, 열처리 불량품의 유출을 방지하기 위해 전수 게이지 검사를 실시하고 있다.Among the inject clamps that secure the inject, which is an important part of the diesel engine, the inject clamp for passenger diesel uses a full gauge test to prevent the mixing of heterogeneous products and to prevent the leakage of defective heat treatment products. It is carried out.

인젝트 클램프의 폭 검사 공정은 제품 검사 시 검사구와 제품 간 잦은 끼임 발생으로 인해 단순 반복 작업에 주로 사용되는 위치 제어 기반의 제조용 로봇만으로는 작업 수행에 어려움이 있어 작업자가 제품을 직접 검사구에 끼웠을때 손에 전해지는 압력의 감각만으로 양품과 불량품을 구분하고 있다. 이러한 방법은 수작업으로 진행되기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 작업 속도가 차이나고, 양품 판별시 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 높은 인건비가 발생되는 문제점이 있다.In the width inspection process of the inject clamp, due to frequent pinching between the inspection tool and the product during product inspection, it is difficult to perform the operation only with the position-control-based manufacturing robot, which is mainly used for simple repetitive work, so the operator could directly insert the product into the inspection tool. When the pressure is transmitted to the hand, only good and bad products are distinguished. Since this method is performed manually, there is a problem in that the work speed is different depending on the skill level of the operator, the accuracy is poor when determining good products, and a high labor cost is generated.

따라서, 종래의 위치 제어 기반 제조용 로봇으로 적용이 어려운 전수 게이지 검사 공정을 개선하기 위한 자동화 로봇의 개발이 필요하다. Therefore, there is a need to develop an automated robot for improving the water gauge inspection process, which is difficult to apply as a conventional position control-based manufacturing robot.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0857149호(2008. 09. 05. 공개)에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0857149 (published Sep. 05, 2008).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다수의 센서 및 위치 제어 알고리즘을 이용하여 로봇 그리퍼에 파지된 부품을 검사용 지그에 정확하게 삽입시키기 위한 검사용 로봇 그리퍼 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an inspection robot gripper and a control method for accurately inserting a part gripped by a robot gripper into an inspection jig using a plurality of sensors and a position control algorithm.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼는, 하부에 부품을 파지하기 위한 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합되고, 상부가 브라켓의 일면에 장착되며 제어 신호에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼 핑거를 통해 상기 부품을 파지 및 제거하는 에어 척; 상기 브라켓의 일면에 장착되고, 검사용 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 삽입되는 위치 결정핀; 상기 브라켓의 타면에 장착되고, 제어 신호에 따라 상기 파지된 부품의 위치 및 방향을 보정하는 RCC(Remote Center Compliance); RCC 브라켓에 의해 상기 RCC와 결합되어 상기 위치 결정핀이 상기 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서; 상기 브라켓의 일면에 장착되며, 상기 부품의 이동 거리, 이동 속도 및 상기 부품이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서; 및 상기 에어 척의 구동을 제어하고, 상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품을 상기 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하고, 상기 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품이 상기 지그에 삽입되도록 상기 RCC를 제어하되, 상기 힘-토크 센서로부터 센싱된 값과 상기 레이저 센서로부터 센싱된 값을 반영하여 제어하는 제어 모듈을 포함한다. Robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem, a pair of gripper fingers for gripping parts at the bottom is coupled, the upper part is mounted on one surface of the bracket and the pair according to the control signal An air chuck for gripping and removing the part through the gripper finger of the; A positioning pin mounted on one surface of the bracket and inserted into an insertion hole formed on an upper surface of the inspection jig; A remote center compliance (RCC) mounted on the other surface of the bracket and correcting the position and direction of the gripped part according to a control signal; A force-torque (F/T) sensor coupled to the RCC by an RCC bracket to sense an impact applied when the positioning pin is inserted into the jig; A laser sensor mounted on one surface of the bracket and sensing a moving distance, a moving speed, and a depth at which the component is inserted into the jig; And controlling a drive of the air chuck, calculating a target path for moving the gripped part to the position of the inspection jig using a position-based impedance control algorithm in which a contact force between the gripped part and the inspection jig is reflected, It includes a control module for controlling the RCC so that the component moved according to the calculated target path is inserted into the jig, and reflects and controls the value sensed by the force-torque sensor and the value sensed by the laser sensor.

또한, 상기 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합된 에어 척, 상기 위치 결정핀, 상기 레이저 센서는 각각 복수개로 구비되어 대응하는 개수의 부품이 동시에 상기 지그의 검사부에 각각 삽입될 수 있다. In addition, a plurality of air chucks, the positioning pins, and the laser sensors to which the pair of gripper fingers are coupled may be provided in a plurality, so that a corresponding number of parts may be simultaneously inserted into the jig inspection unit.

또한, 상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, the position-based impedance control algorithm may be defined by the following equation.

Figure 112018110443084-pat00001
Figure 112018110443084-pat00001

여기서,

Figure 112018110443084-pat00002
는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure 112018110443084-pat00003
는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure 112018110443084-pat00004
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure 112018110443084-pat00005
은 적응 이득,
Figure 112018110443084-pat00006
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure 112018110443084-pat00007
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.here,
Figure 112018110443084-pat00002
Is the target contact force between the gripped part and the inspection jig,
Figure 112018110443084-pat00003
Is the actual contact force between the gripped part and the inspection jig, e is the difference between the target path and the actual path, M and B are impedance dynamics factors,
Figure 112018110443084-pat00004
Is the force error function to adjust the force control dynamics in real time,
Figure 112018110443084-pat00005
Silver adaptive gain,
Figure 112018110443084-pat00006
Is the acceleration value of the target path,
Figure 112018110443084-pat00007
Is the final acceleration value of the target path reflecting the contact force.

또한, 상기 에어 척은 상기 부품이 상기 지그의 검사부에 삽입되면, 상기 제어 신호에 따라 상기 부품의 파지를 제거하고, 초기 위치로 이동할 수 있다.In addition, when the part is inserted into the inspection part of the jig, the air chuck may remove the grip of the part according to the control signal and move to the initial position.

또한, 상기 검사용 로봇 그리퍼는 6축 다자유도 수직 다관절 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 말단에 부착될 수 있다.In addition, the inspection robot gripper may be attached to the end of a six-axis multi-degree of freedom vertical multi-joint robot manipulator.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼 제어 방법은, 제어 모듈이 상기 그리퍼에 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품을 상기 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하는 단계; 상기 제어 모듈이 부품을 파지하기 위한 제어 신호를 에어 척에 전송하는 단계; 상기 에어 척이 상기 제어 신호에 따라 하부에 결합된 한 쌍의 그리퍼 핑거를 통해 상기 부품을 파지하는 단계; 상기 부품이 파지되면, 상기 제어 모듈이 상기 산출된 목표 경로에 따라 상기 부품을 이동시키고, RCC를 제어하여 상기 파지된 부품의 위치 및 방향을 보정하는 단계; 및 상기 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 위치 결정핀이 삽입되면, 상기 제어 모듈이 상기 위치 결정핀이 상기 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서로부터 센싱된 값과 상기 부품의 이동 거리, 이동 속도 및 상기 부품이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서로부터 센싱된 값을 반영하여 상기 부품이 상기 지그의 검사부에 삽입되도록 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the inspection robot gripper control method according to an embodiment of the present invention, the control module for inspecting the gripped parts using a position-based impedance control algorithm that reflects the contact force between the gripper and the inspection jig gripper Calculating a target path for moving to the location of the jig; Transmitting, by the control module, a control signal for gripping the part to the air chuck; The air chuck gripping the component through a pair of gripper fingers coupled to the lower portion according to the control signal; When the part is gripped, the control module moves the part according to the calculated target path, and controls an RCC to correct the position and direction of the gripped part; And when a positioning pin is inserted into the insertion hole formed on the upper surface of the jig, the control module senses an impact applied when the positioning pin is inserted into the jig, a value sensed from a force-torque (F/T) sensor. And controlling the component to be inserted into the inspection unit of the jig by reflecting a value sensed by a laser sensor that senses a moving distance of the component, a moving speed, and a depth at which the component is inserted into the jig.

이와 같이 본 발명에 따르면, 다수의 센서 및 위치 제어 알고리즘을 이용하여 로봇 그리퍼에 파지된 부품을 검사용 지그에 정확하게 삽입시킴으로써 충돌로 인한 부품 및 검사용 지그의 파손을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.Thus, according to the present invention, by using a plurality of sensors and position control algorithm to accurately insert the parts gripped by the robot gripper into the inspection jig, there is an effect that can reduce the damage caused by the collision and the inspection jig.

또한 본 발명에 따르면, 로봇 그리퍼가 복수개 장착되어 동시에 복수개의 부품을 검사하도록 할 수 있어 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, a plurality of robot grippers can be mounted to inspect a plurality of parts at the same time, thereby improving the working speed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼에 의해 부품이 검사용 지그에 삽입되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼가 매니퓰레이터에 장착되어 검사용 지그에 부품을 삽입하는 동작을 도시한 예시도이다.1 is a perspective view showing a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a position-based impedance control algorithm according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a process in which parts are inserted into an inspection jig by an inspection robot gripper according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation flow of a method for controlling a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are exemplary views illustrating an operation in which a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention is mounted on a manipulator to insert a component into an inspection jig.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

먼저, 도 1 내지 도 4을 통해 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼에 대하여 설명한다.First, an inspection robot gripper according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼(100)는 6축 다자유도 수직 다관절 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 말단에 부착되어 작동되는 것이 가장 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.The robot gripper 100 for inspection according to the embodiment of the present invention is most preferably operated by being attached to the end of a six-axis multi-degree of freedom vertical multi-joint robot manipulator, but is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼를 나타낸 블록구성도이다.1 is a perspective view showing an inspection robot gripper according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating an inspection robot gripper according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼(100)의 에어 척(120)은 하부에 부품(200)을 파지하기 위한 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)가 결합되고, 상부가 브라켓(150)의 일면에 장착되며 제어 모듈(190)의 제어 신호에 따라 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)를 통해 부품(200)을 파지 및 제거한다.1 and 2, the air chuck 120 of the robot gripper 100 for inspection according to the embodiment of the present invention is coupled with a pair of gripper fingers 110 for gripping the part 200 at the bottom, , The upper portion is mounted on one surface of the bracket 150 and grips and removes the component 200 through a pair of gripper fingers 110 according to the control signal of the control module 190.

이때, 그리퍼 핑거(100)에는 부품(200) 파지 시 고정력을 향상시키기 위한 실리콘 소재의 패드(111)가 부착될 수도 있다.At this time, the gripper finger 100 may be attached with a pad 111 made of silicon to improve the fixing force when gripping the component 200.

그리고 위치 결정핀(130)은 브라켓(150)의 일면에 장착되되, 자세히는 브라켓(150)의 일측면에 장착되는 위치 결정핀 브라켓(131)에 장착되어, 검사용 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 삽입된다.And the positioning pin 130 is mounted on one side of the bracket 150, in detail is mounted on the positioning pin bracket 131 mounted on one side of the bracket 150, as an insertion hole formed on the upper surface of the inspection jig Is inserted.

그리고 RCC(Remote Center Compliance, 160)는 브라켓(150)의 타면에 장착되고, 제어 신호에 따라 파지된 부품(200)의 위치 및 방향을 보정한다. 즉, RCC(160)는 부품(200)의 위치를 하드웨어적으로 보정하여 검사용 지그에 삽입시 삽입 위치에 따른 불량률을 저감시킬 수 있다.And the RCC (Remote Center Compliance, 160) is mounted on the other surface of the bracket 150, and corrects the position and direction of the gripped component 200 according to the control signal. That is, the RCC 160 can correct the position of the component 200 in hardware to reduce the defect rate according to the insertion position when inserted into the inspection jig.

그리고 힘-토크(F/T) 센서(180)는 RCC 브라켓(170)에 의해 RCC(160)와 결합되어 위치 결정핀(130)이 검사용 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱한다.And the force-torque (F/T) sensor 180 is coupled to the RCC 160 by the RCC bracket 170 to sense the impact applied when the positioning pin 130 is inserted into the inspection jig.

그리고 레이저 센서(140)는 브라켓(150)의 일면에 장착되되, 자세히는 브라켓(150)의 일측면에 장착되는 레이저 센서 브라켓(141)에 장착되며, 부품(200)의 이동 거리, 이동 속도 및 부품(200)이 검사용 지그에 삽입되는 깊이를 센싱한다.And the laser sensor 140 is mounted on one side of the bracket 150, in detail, mounted on the laser sensor bracket 141 mounted on one side of the bracket 150, the moving distance, moving speed of the parts 200 and The depth at which the component 200 is inserted into the inspection jig is sensed.

그리고 제어 모듈(190)은 에어 척(120)의 구동을 제어하고, 그리퍼 핑거(110)에 의해 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 파지된 부품(200)을 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하고, 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품(200)이 검사용 지그에 삽입되도록 RCC(160)를 제어하되, 힘-토크 센서(180)로부터 센싱된 값과 레이저 센서(140)로부터 센싱된 값을 반영하여 제어한다.In addition, the control module 190 controls the driving of the air chuck 120, and the gripped finger 110 is gripped using a position-based impedance control algorithm that reflects the contact force between the gripped finger 110 and the inspection jig. Calculate a target path for moving the 200 to the position of the inspection jig, and control the RCC 160 so that the moved part 200 is inserted into the inspection jig according to the calculated target path, but the force-torque sensor Control is performed by reflecting the value sensed from 180 and the value sensed from laser sensor 140.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a position-based impedance control algorithm according to an embodiment of the present invention.

도 3에서와 같이, 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은, 다음의 수학식 1로 정의된다.3, the position-based impedance control algorithm is defined by the following equation (1).

Figure 112018110443084-pat00008
Figure 112018110443084-pat00008

여기서,

Figure 112018110443084-pat00009
는 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure 112018110443084-pat00010
는 파지된 부품(200)과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure 112018110443084-pat00011
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure 112018110443084-pat00012
은 적응 이득,
Figure 112018110443084-pat00013
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure 112018110443084-pat00014
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.here,
Figure 112018110443084-pat00009
Is the target contact force between the gripped part 200 and the inspection jig,
Figure 112018110443084-pat00010
Is the actual contact force between the gripped part 200 and the inspection jig, e is the difference between the target path and the actual path, M and B are impedance dynamic characteristics factors,
Figure 112018110443084-pat00011
Is the force error function to adjust the force control dynamics in real time,
Figure 112018110443084-pat00012
Silver adaptive gain,
Figure 112018110443084-pat00013
Is the acceleration value of the target path,
Figure 112018110443084-pat00014
Is the final acceleration value of the target path reflecting the contact force.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼에 의해 부품이 검사용 지그에 삽입되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a process in which parts are inserted into an inspection jig by an inspection robot gripper according to an embodiment of the present invention.

도 4에서와 같이, 제어 모듈(190)에 의해 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품(200)이 검사용 지그(300)의 삽입공(310)으로 삽입되도록 한다.As shown in FIG. 4, the moved part 200 is moved into the insertion hole 310 of the inspection jig 300 according to the target path calculated by the control module 190.

본 발명의 실시예에서는 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)가 결합된 에어 척(120), 위치 결정핀(130), 레이저 센서(140)가 각각 복수개로 구비되어 대응하는 개수의 부품(200)이 동시에 검사용 지그(300)의 검사부(320)로 각각 삽입되도록 함에 따라 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In an embodiment of the present invention, a pair of gripper fingers 110 are provided with a plurality of air chucks 120, positioning pins 130, and laser sensors 140, each of which has a corresponding number of parts 200. At the same time, it is possible to improve the working speed by being inserted into the inspection unit 320 of the inspection jig 300, respectively.

이하에서는 도 5 내지 도 6b를 통해 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼 제어 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for controlling a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 6B.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.5 is a flowchart illustrating an operation flow of a method for controlling a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention, and the specific operation of the present invention will be described with reference to this.

본 발명의 실시예에 따르면, 먼저, 제어 모듈(190)이 로봇 그리퍼(100)의 그리퍼 핑거(110)에 파지된 부품(200)과 검사용 지그(300)간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 파지된 부품(200)을 검사용 지그(300)의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출한다(S510).According to an embodiment of the present invention, first, the control module 190 is a position-based impedance control algorithm that reflects the contact force between the gripper finger 110 of the gripper finger 110 of the robot gripper 100 and the inspection jig 300. The target path for moving the gripped part 200 to the position of the inspection jig 300 is calculated by using (S510 ).

그 다음 제어 모듈(190)이 부품(200)을 파지하기 위한 제어 신호를 에어 척에(120) 전송한다(S520).Then, the control module 190 transmits a control signal for gripping the part 200 to the air chuck 120 (S520).

그 다음 에어 척(120)이 S520 단계에서 전송된 제어 신호에 따라 하부에 결합된 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)를 통해 부품(200)을 파지한다(S530).Then, the air chuck 120 grips the component 200 through a pair of gripper fingers 110 coupled to the lower portion according to the control signal transmitted in step S520 (S530).

S530 단계에 의해 부품(200)이 파지되면, 제어 모듈(190)이 산출된 목표 경로에 따라 부품을(200) 이동시키고, RCC(160)를 제어하여 파지된 부품(200)의 위치 및 방향을 보정한다(S540).When the part 200 is gripped by the step S530, the control module 190 moves the part 200 according to the calculated target path, and controls the RCC 160 to determine the position and direction of the gripped part 200. Correct it (S540).

마지막으로 검사용 지그(300)의 상면에 형성된 삽입공(310)으로 위치 결정핀(130)이 삽입되면, 제어 모듈(190)이 위치 결정핀(130)이 검사용 지그(300)에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서(180)로부터 센싱된 값과 부품(200)의 이동 거리, 이동 속도 및 부품(200)이 검사용 지그(300)에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서(140)로부터 센싱된 값을 반영하여 부품(200)이 검사용 지그(300)의 검사부(320)에 삽입되도록 제어한다(S550).Finally, when the positioning pin 130 is inserted into the insertion hole 310 formed on the upper surface of the inspection jig 300, the control module 190, the positioning pin 130 is to be inserted into the inspection jig 300 A value sensed from a force-torque (F/T) sensor 180 that senses an impact applied when the movement distance of the component 200, a movement speed, and a depth at which the component 200 is inserted into the inspection jig 300 In order to reflect the value sensed from the laser sensor 140 sensing, the component 200 is controlled to be inserted into the inspection unit 320 of the inspection jig 300 (S550 ).

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼가 매니퓰레이터에 장착되어 검사용 지그에 부품을 삽입하는 동작을 도시한 예시도이다.6A and 6B are exemplary views illustrating an operation in which a robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention is mounted on a manipulator to insert a component into an inspection jig.

자세히는, 도 6a는 검사용 로봇 그리퍼(100)가 매니퓰레이터(100)에 장착되어 검사용 지그(300)에 부품(200)을 삽입하기 위한 동작을 도시한 것이고, 도 6b는 부품(200) 삽입이 완료된 후 로봇 그리퍼(100)가 초기 위치로 이동한 동작을 도시한 예시도이다.In detail, FIG. 6A shows an operation for inserting the part 200 into the inspection jig 300 in which the inspection robot gripper 100 is mounted on the manipulator 100, and FIG. 6B shows the insertion of the part 200 After this is completed, it is an exemplary view showing an operation in which the robot gripper 100 moves to the initial position.

도 6a에서와 같이 한 쌍의 그리퍼 핑거(110)를 통해 부품(200)이 파지되어 검사용 지그(300)의 검사부(320)에 삽입되면, 에어 척(120)은 제어 신호에 따라 부품(200)의 파지를 제거하고, 도 6b에서와 같이 초기 위치로 이동한다.As shown in FIG. 6A, when the part 200 is gripped through the pair of gripper fingers 110 and inserted into the inspection part 320 of the inspection jig 300, the air chuck 120 can receive the part 200 according to the control signal. ) Is removed and moved to the initial position as in FIG. 6B.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 검사용 로봇 그리퍼 및 그 제어 방법은 다수의 센서 및 위치 제어 알고리즘을 이용하여 로봇 그리퍼에 파지된 부품을 검사용 지그에 정확하게 삽입시킴으로써 충돌로 인한 부품 및 검사용 지그의 파손을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the robot gripper for inspection according to an embodiment of the present invention and its control method use the multiple sensors and the position control algorithm to accurately insert the parts gripped by the robot gripper into the inspection jig, and It is effective in reducing the damage of the inspection jig.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 로봇 그리퍼가 복수개 장착되어 동시에 복수개의 부품을 검사하도록 할 수 있어 작업 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a plurality of robot grippers can be mounted to inspect a plurality of parts at the same time, thereby improving the working speed.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the following claims.

100 : 로봇 그리퍼 110 : 그리퍼 핑거
111 : 패드 120 : 에어 척
130 : 위치 결정핀 140 : 레이저 센서
150 : 브라켓 160 : RCC
170 : RCC 브라켓 180 : 힘-토크 센서
190 : 제어 모듈 200 : 부품
300 : 검사용 지그 310 : 삽입공
320 : 검사부 330 : 로드셀 센서
340 : 로드셀 고정용 브라켓 350 : 완충부재
360 : 가이드 1000 : 매니퓰레이터100: robot gripper 110: gripper finger
111: pad 120: air chuck
130: positioning pin 140: laser sensor
150: bracket 160: RCC
170: RCC bracket 180: Force-torque sensor
190: control module 200: parts
300: inspection jig 310: insertion hole
320: inspection unit 330: load cell sensor
340: bracket for fixing the load cell 350: buffer member
360: Guide 1000: Manipulator

Claims (10)

하부에 부품을 파지하기 위한 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합되고, 상부가 브라켓의 일면에 장착되며 제어 신호에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼 핑거를 통해 상기 부품을 파지 및 제거하는 에어 척;
상기 브라켓의 일면에 장착되고, 검사용 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 삽입되는 위치 결정핀;
상기 브라켓의 타면에 장착되고, 제어 신호에 따라 상기 파지된 부품의 위치 및 방향을 보정하는 RCC(Remote Center Compliance);
RCC 브라켓에 의해 상기 RCC와 결합되어 상기 위치 결정핀이 상기 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서;
상기 브라켓의 일측면에 장착되는 레이저 센서 브라켓에 장착되며, 상기 부품의 이동 거리, 이동 속도 및 상기 부품이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서; 및
상기 에어 척의 구동을 제어하고, 상기 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품을 상기 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하고, 상기 산출된 목표 경로에 따라 이동된 부품이 상기 지그에 삽입되도록 상기 RCC를 제어하되, 상기 힘-토크 센서로부터 센싱된 값과 상기 레이저 센서로부터 센싱된 값을 반영하여 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 에어 척은,
상기 부품이 상기 지그의 검사부에 삽입되면, 상기 제어 신호에 따라 상기 부품의 파지를 제거하고, 초기 위치로 이동하고,
상기 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합된 에어 척, 상기 위치 결정핀, 상기 레이저 센서는 각각 복수개로 구비되어 대응하는 개수의 부품이 동시에 상기 지그의 검사부에 각각 삽입되며,
상기 한 쌍의 그리퍼 핑거는 고정력 향상을 위한 패드가 각각 부착되는 검사용 로봇 그리퍼.A pair of gripper fingers for gripping parts at the bottom, an upper part mounted on one surface of the bracket, and an air chuck for gripping and removing the parts through the pair of gripper fingers according to a control signal;
A positioning pin mounted on one surface of the bracket and inserted into an insertion hole formed on an upper surface of the inspection jig;
A remote center compliance (RCC) mounted on the other surface of the bracket and correcting the position and direction of the gripped part according to a control signal;
A force-torque (F/T) sensor coupled to the RCC by an RCC bracket to sense an impact applied when the positioning pin is inserted into the jig;
A laser sensor mounted on a laser sensor bracket mounted on one side of the bracket, and sensing a moving distance of the component, a moving speed, and a depth at which the component is inserted into the jig; And
Control the drive of the air chuck, calculate a target path for moving the gripped part to the position of the inspection jig by using a position-based impedance control algorithm in which the contact force between the gripped part and the inspection jig is reflected, and the Controlling the RCC such that the moved parts are inserted into the jig according to the calculated target path, and includes a control module for controlling by reflecting the value sensed from the force-torque sensor and the value sensed from the laser sensor,
The air chuck,
When the part is inserted into the inspection part of the jig, the grip of the part is removed according to the control signal, and then moved to the initial position,
The pair of gripper fingers are combined with the air chuck, the positioning pin, and the laser sensor are provided in plural, respectively, so that a corresponding number of parts are simultaneously inserted into the inspection part of the jig,
The pair of gripper fingers are robot grippers for inspection, to which pads are attached to improve fixing force. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은,
다음의 수학식으로 정의되는 검사용 로봇 그리퍼:
Figure 112018110443084-pat00015

여기서,
Figure 112018110443084-pat00016
는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure 112018110443084-pat00017
는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure 112018110443084-pat00018
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure 112018110443084-pat00019
은 적응 이득,
Figure 112018110443084-pat00020
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure 112018110443084-pat00021
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.According to claim 1,
The position-based impedance control algorithm,
Inspection robot gripper defined by the following equation:
Figure 112018110443084-pat00015

here,
Figure 112018110443084-pat00016
Is the target contact force between the gripped part and the inspection jig,
Figure 112018110443084-pat00017
Is the actual contact force between the gripped part and the inspection jig, e is the difference between the target path and the actual path, M and B are impedance dynamics factors,
Figure 112018110443084-pat00018
Is the force error function to adjust the force control dynamics in real time,
Figure 112018110443084-pat00019
Silver adaptive gain,
Figure 112018110443084-pat00020
Is the acceleration value of the target path,
Figure 112018110443084-pat00021
Is the final acceleration value of the target path reflecting the contact force. 삭제delete 제1항에 있어서,
6축 다자유도 수직 다관절 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 말단에 부착되는 검사용 로봇 그리퍼.According to claim 1,
Inspection robot gripper attached to the end of a 6-axis multi-degree of freedom vertical multi-joint robot manipulator. 검사용 로봇 그리퍼를 이용한 로봇 그리퍼 제어 방법에 있어서,
제어 모듈이 상기 그리퍼에 파지된 부품과 검사용 지그간 접촉력이 반영된 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘을 이용하여 상기 파지된 부품을 상기 검사용 지그의 위치로 이동시키기 위한 목표 경로를 산출하는 단계;
상기 제어 모듈이 부품을 파지하기 위한 제어 신호를 에어 척에 전송하는 단계;
상기 에어 척이 상기 제어 신호에 따라 하부에 결합된 한 쌍의 그리퍼 핑거를 통해 상기 부품을 파지하는 단계;
상기 부품이 파지되면, 상기 제어 모듈이 상기 산출된 목표 경로에 따라 상기 부품을 이동시키고, RCC를 제어하여 상기 파지된 부품의 위치 및 방향을 보정하는 단계; 및
상기 지그의 상면에 형성된 삽입공으로 위치 결정핀이 삽입되면, 상기 제어 모듈이 상기 위치 결정핀이 상기 지그에 삽입될 때 가해지는 충격을 센싱하는 힘-토크(F/T) 센서로부터 센싱된 값과 상기 부품의 이동 거리, 이동 속도 및 상기 부품이 지그에 삽입되는 깊이를 센싱하는 레이저 센서로부터 센싱된 값을 반영하여 상기 부품이 상기 지그의 검사부에 삽입되도록 제어하는 단계를 포함하고,
상기 부품이 상기 지그의 검사부에 삽입되면, 상기 에어 척이 상기 제어 신호에 따라 상기 부품의 파지를 제거하고, 초기 위치로 이동하고,
상기 한 쌍의 그리퍼 핑거가 결합된 에어 척, 상기 위치 결정핀, 상기 레이저 센서는 각각 복수개로 구비되어 대응하는 개수의 부품이 동시에 상기 지그의 검사부에 각각 삽입되며,
상기 한 쌍의 그리퍼 핑거는 고정력 향상을 위한 패드가 각각 부착되고,
상리 레이저 센서는 브라켓의 일측면에 장착되는 레이저 센서 브라켓에 장착되는 로봇 그리퍼 제어 방법.In the robot gripper control method using the inspection robot gripper,
Calculating a target path for the control module to move the gripped part to the position of the inspection jig by using a position-based impedance control algorithm in which the contact force between the gripped part and the inspection jig is reflected;
Transmitting, by the control module, a control signal for gripping the part to the air chuck;
The air chuck gripping the component through a pair of gripper fingers coupled to the lower portion according to the control signal;
When the part is gripped, the control module moves the part according to the calculated target path, and controls an RCC to correct the position and direction of the gripped part; And
When the positioning pin is inserted into the insertion hole formed on the top surface of the jig, the control module senses the impact applied when the positioning pin is inserted into the jig, and the value sensed from the force-torque (F/T) sensor. And controlling the part to be inserted into the inspection part of the jig by reflecting the sensed value from the laser sensor sensing the moving distance of the part, the moving speed, and the depth at which the part is inserted into the jig,
When the part is inserted into the inspection part of the jig, the air chuck removes the grip of the part according to the control signal, moves to the initial position,
The pair of gripper fingers are combined with the air chuck, the positioning pin, and the laser sensor are provided in plural, respectively, so that a corresponding number of parts are simultaneously inserted into the inspection part of the jig,
The pair of gripper fingers are each attached with a pad for improving the fixing force,
The upper laser sensor is a robot gripper control method mounted on a laser sensor bracket mounted on one side of the bracket. 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 위치 기반 임피던스 제어 알고리즘은,
다음의 수학식으로 정의되는 로봇 그리퍼 제어 방법:
Figure 112018110443084-pat00022

여기서,
Figure 112018110443084-pat00023
는 파지된 부품과 검사용 지그간 목표 접촉력,
Figure 112018110443084-pat00024
는 파지된 부품과 검사용 지그간 실제 접촉력, e는 목표 경로와 실제 경로의 차이 값, M 과 B는 임피던스 동특성 인자,
Figure 112018110443084-pat00025
는 힘 제어 동특성을 실시간으로 조절하기 위한 힘의 오차 함수,
Figure 112018110443084-pat00026
은 적응 이득,
Figure 112018110443084-pat00027
는 목표 경로의 가속도 값,
Figure 112018110443084-pat00028
는 접촉력이 반영된 목표 경로의 최종 가속도 값이다.The method of claim 6,
The position-based impedance control algorithm,
Robot gripper control method defined by the following equation:
Figure 112018110443084-pat00022

here,
Figure 112018110443084-pat00023
Is the target contact force between the gripped part and the inspection jig,
Figure 112018110443084-pat00024
Is the actual contact force between the gripped part and the inspection jig, e is the difference between the target path and the actual path, M and B are impedance dynamics factors,
Figure 112018110443084-pat00025
Is the force error function to adjust the force control dynamics in real time,
Figure 112018110443084-pat00026
Silver adaptive gain,
Figure 112018110443084-pat00027
Is the acceleration value of the target path,
Figure 112018110443084-pat00028
Is the final acceleration value of the target path reflecting the contact force. 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 검사용 로봇 그리퍼는,
6축 다자유도 수직 다관절 로봇 매니퓰레이터(manipulator)의 말단에 부착되는 로봇 그리퍼 제어 방법.The method of claim 6,
The inspection robot gripper,
A method for controlling a robot gripper attached to the end of a 6-axis multi-degree of freedom vertical multi-joint robot manipulator.
KR1020180135834A 2018-11-07 2018-11-07 Robot gripper for inspection and control method thereof KR102137615B1 (en)

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