KR102267865B1

KR102267865B1 - 로봇의 위치 추정 방법 및 위치 추정 장치를 포함하는 로봇

Info

Publication number: KR102267865B1
Application number: KR1020190176683A
Authority: KR
Inventors: 김종원; 박가람; 이지석; 김화수; 오주현; 채호병; 윤두표; 유성근; 홍주영; 서태원; 이영주; 서명재
Original assignee: 서울대학교산학협력단; 한양대학교 산학협력단; 경기대학교 산학협력단
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-06-23
Also published as: KR102286401B1; KR20200083334A; KR102243740B1; KR20200083333A; KR20200083216A

Abstract

본 발명에 따른 로봇의 위치 추정 방법은, 한 쌍의 로프를 감아 등강하는 로봇의 위치 추정 방법으로서, 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 로프가 로봇에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 단계; 각각의 로프와 로봇이 이루는 각도를 측정하는 각도 측정 단계; 및 거리 측정 단계에서 측정된 거리값과, 각도 측정 단계에서 측정된 각도값을 기초로 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 단계를 포함한다.

Description

로봇의 위치 추정 방법 및 위치 추정 장치를 포함하는 로봇{LOCATION ESTIMATION METHOD FOR ROBOT AND ROBOT COMPRISING THE LOCATION ESTIMATION DEVICE}

본 발명은 로봇의 위치 추정 방법 및 위치 추정 장치를 포함하는 로봇에 관한 것이다.

종래에는 고층 빌딩의 외벽을 청소하기 위해 작업자가 직접 로프를 타고 건물의 외벽을 따라 이동하면서 청소하였다. 그러나 작업자가 직접 고층 빌딩의 외벽에 매달린 상태에서 청소 도구를 사용하는 것은 안전사고의 우려가 큰 문제가 있었다.

이에 최근에는 건물의 외벽에 설치된 로프를 타고 이동하는 로봇이 개발되고 있다. 종래의 로봇들은 로봇의 등강 장치에 설치된 인코더가 로프의 길이만을 측정하여 로봇의 위치를 추정하였는데, 등강 장치가 로프를 감는 과정에서 미끄러짐이 발생할 수밖에 없고, 등강 이동이 계속될수록 미끄러짐에 따른 오차가 누적되어 추정되는 로봇의 위치가 부정확해지는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제들 중 적어도 어느 하나를 해결하기 위한 것으로, 로프를 타고 등강하는 로봇의 위치를 정확하게 추정하는 위치 추정 방법 및 로봇의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 위치 추정 장치를 포함하는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 예에서, 로봇의 위치 추정 방법은, 한 쌍의 로프를 감아 등강하는 로봇의 위치 추정 방법으로서, 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 로프가 로봇에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 단계; 각각의 로프와 로봇이 이루는 각도를 측정하는 각도 측정 단계; 및 거리 측정 단계에서 측정된 거리값과, 각도 측정 단계에서 측정된 각도값을 기초로 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 단계를 포함한다.

다른 예에서, 거리값 및 각도값은, 각각 로봇에 설치된 거리 인코더 및 각도 인코더를 통해 측정되고, 거리값, 각도값, 거리 인코더의 해상도 및 각도 인코더의 해상도를 기초로, 로봇의 위치를 정기구학적으로 구할 때 발생하는 오차를 나타내는 오차 함수를 규정했을 때, 위치 산출 단계는, 오차 함수가 최소값을 갖는 로봇의 위치를 산출할 수 있다.

또 다른 예에서, 오차 함수는, 거리 인코더의 해상도 또는 각도 인코더의 해상도가 높을수록 작은 값을 갖도록 규정될 수 있다.

또 다른 예에서, 고정 좌표계(X, Y)에서 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 상측 단부에서 각각의 로프가 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 로프가 로봇에 연결된 지점의 중심의 위치를 나타내는 벡터를 t, 중심을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서 각각의 로프가 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 로프와 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ, 고정 좌표계(X, Y)와 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ, 각도 인코더의 해상도를 s₁, 거리 인코더의 해상도를 s₂라고 정의할 때, 오차 함수는 아래의 함수로 규정될 수 있다.

(단,

,

)

또 다른 예에서, 위치 산출 단계에서 로봇의 위치를 산출할 때, 각도값이 반영되는 비율을 각도 반영 비율이라고 정의할 때, 미리 정해진 각도 반영 비율을 만족시키는 거리 인코더의 해상도 및 각도 인코더의 해상도를 선정하는 해상도 선정 단계를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서, 각도 인코더의 민감도를 S_θ, 거리 인코더의 민감도를 S_ρ라고 정의하고, 거리값 및 각도값을 기초로 로봇의 위치를 정기구학적으로 산출할 때 발생하는 오차를 나타내는 정기구학적 오차 함수(f)를 아래의 함수로 규정했을 때,

각도 반영 비율은, 아래의 식으로 정의될 수 있다.

또 다른 예에서, 로봇은, 건물의 외벽을 따라 등강하는 로봇으로서, 연직 방향으로 연장되고 좌우 방향으로 이격된 한 쌍의 로프를, 각각 감으며 등강하는 한 쌍의 등강기; 및 등강기에 설치되고, 로봇의 위치를 추정하기 위한 위치 추정 장치를 포함하고, 위치 추정 장치는, 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 로프가 등강기에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 인코더와, 각각의 로프와 등강기가 이루는 각도를 측정하는 각도 인코더 및 거리 인코더가 측정한 거리값과, 각도 인코더가 측정한 각도값을 기초로 로봇의 위치를 산출하는 제어부를 구비한다.

또 다른 예에서, 거리값, 각도값, 거리 인코더의 해상도 및 각도 인코더의 해상도를 기초로, 로봇의 위치를 정기구학적으로 구할 때 발생하는 오차를 나타내는 오차 함수를 규정했을 때, 제어부는, 오차 함수가 최소값을 갖는 로봇의 위치를 산출할 수 있다.

또 다른 예에서, 제어부가 산출하는 로봇의 위치를 산출할 때, 각도값이 반영되는 비율을 각도 반영 비율이라고 정의할 때, 거리 인코더 및 각도 인코더는, 미리 정해진 각도 반영 비율을 만족시키는 해상도를 가질 수 있다.

또 다른 예에서, 각각의 등강기는, 좌우 방향을 중심으로 회전하는 중심축과, 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축에 결합된 복수 개의 등강 풀리와, 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 결합되고, 중심축의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리에 차등적으로 분배 가능하도록 복수 개의 등강 풀리와 연결된 차동 기어 장치를 구비하고, 복수 개의 등강 풀리 중 적어도 2개의 등강 풀리에 로프가 감긴 상태에서, 중심축의 회전에 의해 등강 풀리가 회전함에 따라, 등강기가 로프를 감으며 등강할 수 있다.

또 다른 예에서, 차동 기어 장치는, 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축에 결합된 한 쌍의 제1 베벨기어와, 중심축과 함께 회전하도록 중심축에 고정 결합되되, 한 쌍의 제1 베벨기어와 맞물려 좌우 방향에 수직한 방향인 제2 방향을 중심으로 회전하는 적어도 하나의 제2 베벨기어를 구비하고, 복수 개의 등강 풀리는, 제1 베벨기어와 함께 회전하도록 제1 베벨기어에 연결되며, 중심축의 회전 동력은, 제2 베벨기어를 경유하여 한 쌍의 제1 베벨기어로 전달됨으로써 복수 개의 등강 풀리를 회전시킬 수 있다.

또 다른 예에서, 위치 추정 장치는, 한 쌍의 로프의 장력을 각각 측정하는 로드셀을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 로프의 길이뿐만 아니라 로프와 로봇 사이의 각도 및 로프의 장력에 기초해서 로봇의 위치를 추정함으로써, 위치 추정에 발생하는 오차를 상쇄시킬 수 있고, 로봇의 자세까지 추정하여 로봇에 대한 정밀한 제어가 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 로프의 길이에 따라 로봇의 위치 추정을 위해 길이 인코더가 측정한 길이값과 각도 인코더가 측정한 각도값이 반영되는 비율을 조절함으로써 위치 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 포함하는 로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 등강기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 등강기를 중심축을 따라 자른 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 위치를 고정 좌표계(X, Y) 및 이동 좌표계(x, y)에 나타낸 좌표도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 위치 추정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 8은 본 발명의 제1 변형례에 따른 위치 추정 장치 및 그 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 변형례에 따른 위치 추정 장치 및 그 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 제3 변형례에 따른 위치 추정 장치를 포함하는 로봇을 나타내는 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 제3 변형례에 따른 위치 추정 장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

[로봇의 구성]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 포함하는 로봇을 나타내는 사시도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에 대하여 설명한다. 이하에서 상하 방향은 연직 방향(g, 중력 방향)에 평행한 방향을 의미하고, 좌우 방향(a)은 연직 방향(g)에 수직하되 건물의 외벽에 평행한 방향을 의미하며, 전후 방향(b)은 연직 방향(g) 및 좌우 방향(a) 각각에 직교하는 방향을 의미한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇은 한 쌍의 등강기(100)와 위치 추정 장치(200)를 포함한다. 위치 추정 장치(200)는 복수 개가 마련되어 각각 한 쌍의 등강기(100)에 설치될 수 있다. 또한, 등강기(100)에는 예를 들어 건물 외벽을 청소하기 위한 청소 모듈과 같이 소정의 작업에 이용될 모듈이 장착되기 위한 장착부(미도시)가 설치된다.

등강기(100)

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 등강기를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 등강기를 중심축을 따라 자른 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 한 쌍의 등강기(100)는 한 쌍의 로프(r)를 각각 감으며 등강한다. 로프(r)는 위치 추정 장치(200)를 지나 각각의 등강기(100)에 연결된다. 한 쌍의 로프(r)는 연직 방향(g)으로 연장되고 좌우 방향(a)으로 이격되게 건물의 외벽에 미리 설치되어 있다. 한 쌍의 등강기(100)는 종래에 작업자가 사용하던 로프를 그대로 사용할 수 있으므로 건물에 로봇의 사용을 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없는 장점이 있다.

한 쌍의 등강기(100)는 한 쌍의 로프(r)에 걸리는 장력을 이용하여 등강한다. 로봇이 등강하는 방향은, 각각의 로프(r)에 걸리는 장력의 차이에 의해 결정된다. 건물에 고정된 각각의 로프(r)의 끝단과 등강기(100) 사이의 거리가 실질적으로 동일할 때, 한 쌍의 등강기(100)가 한 쌍의 로프(r)를 서로 실질적으로 동일한 힘으로 감으면, 로봇은 상하 방향으로 등강하게 된다.

한편, 한 쌍의 등강기(100)는 한 쌍의 로프(r) 각각을 서로 다른 힘으로 감을 수 있다. 어느 한 쪽의 등강기(100)가 다른 한 쪽의 등강기(100)보다 상대적으로 큰 힘으로 로프(r)를 감으면, 한 쌍의 로프(r)에 인가되는 장력의 크기 차이로 의해 상대적으로 큰 장력이 인가되는 방향을 향해 좌 방향 또는 우 방향으로 로봇이 이동하게 된다. 즉, 한 쌍의 등강기(100)가 한 쌍의 로프(r) 각각을 감는 힘의 차이에 기초해서 로봇이 이동하는 방향이 결정되고, 이에 따라 한 쌍의 등강기(100)는 상하 방향뿐만 아니라 좌우 방향(a)으로도 이동할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)는 중심축(111)과, 중심축(111)에 결합된 복수 개의 (제1) 등강 풀리(121)를 구비한다. 한 쌍의 등강기(100)는 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있으므로, 이하에서는 어느 하나의 등강기(100)에 대해서 구체적으로 설명한다.

중심축(111)은 좌우 방향(a)에 평행한 축을 중심으로 회전한다. 중심축(111)의 일단에는 웜기어(112)가 장착되고, 웜기어(112)는 모터(115)에 의해 회전하는 웜휠(113)과 맞물려 있어, 모터(115)의 회전 동력은 웜휠(113)과 웜기어(112)를 통해 중심축(111)에 전달되며 중심축(111)이 회전하게 된다. 중심축(111)은 회전 가능하게 본체(110)에 설치되며(도 1 참조), 본체(110)는 복수 개의 등강 풀리(121)를 사이에 두고 양측에서 중심축(111)을 지지한다. 즉, 중심축(111)과 본체(110) 사이에 베어링(111b)이 결합되어, 본체(110)는 고정된 상태에서 중심축(111)은 자유 회전이 가능하다(도 3 참조).

복수 개의 등강 풀리(121)는 중심축(111)에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축(111)에 결합된다. 이를 위해, 복수 개의 등강 풀리(121)는 베어링(111a)을 사이에 두고 중심축(111)에 결합된다. 등강 풀리(121)에는 로프(r)가 감겨지며, 등강 풀리(121)가 중심축(111)을 중심으로 회전하면 등강 풀리(121)와 로프(r) 사이의 마찰력에 의해 등강기(100)가 로프(r)를 감으며 등강한다. 이때 등강 풀리(121)의 내측에는 로프(r)와 등강 풀리(121) 사이의 마찰력을 증가시키기 위한 쐐기(121a)들이 형성될 수 있다. 한편, 중심축(111)에 장착되는 등강 풀리(121)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)는 후술하는 차동 기어 장치(150)에 결합된 제2 등강 풀리(122)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 제2 등강 풀리(122)를 포함한 일부 구성에 대한 도시를 생략하고 있다. 제2 등강 풀리(122)는 중심축(111)을 중심으로 차동 기어 장치(150)와 함께 회전한다. 제2 등강 풀리(122)의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 제2 등강 풀리(122)의 내측에도 쐐기(122a)가 형성되어 있을 수 있다. 로프(r)는 등강 풀리(121) 및 제2 등강 풀리(122)에 감겨질 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 등강 풀리는 제1 등강 풀리(121)뿐만 아니라 제2 등강 풀리(122)를 의미하는 것으로도 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)는 차동 기어 장치(150)를 구비한다. 차동 기어 장치(150)는 중심축(111)과 함께 회전하도록 중심축(111)에 결합되며, 복수 개의 등강 풀리(121)와 연결된다. 차동 기어 장치(150)는 그 전체로서 중심축(111)과 함께 회전하면서, 중심축(111)의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리(121)에 전달한다. 이때, 차동 기어 장치(150)는 중심축(111)의 회전 동력을 복수 개의 등강 풀리(121)에 차등적으로 분배할 수 있다.

차동 기어 장치(150)는 한 쌍의 제1 베벨기어(151), 한 쌍의 제2 베벨기어(152), 고정 블록(155) 및 고정축(157)을 구비한다.

한 쌍의 제1 베벨기어(151)는 중심축(111)에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 중심축(111)에 결합된다. 즉, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)는 베어링(151a)을 사이에 두고 중심축(111)에 결합된다. 이때 복수 개의 등강 풀리(121)는, 제1 베벨기어(151)와 함께 회전하도록 제1 베벨기어(151)에 연결된다. 예를 들어, 복수 개의 등강 풀리(121)는 제1 베벨기어(151)의 외주면에 억지 끼움 결합될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

고정 블록(155)은 중심축(111)과 함께 회전하도록 중심축(111)에 고정 결합된다. 고정 블록(155)은 예를 들어 핀 결합을 통해 중심축(111)에 고정될 수 있다. 그리고 한 쌍의 고정축(157)이 고정 블록(155)에 결합된다. 제2 베벨기어(152)는 좌우 방향(a)에 수직한 방향을 중심으로 회전 가능하게 고정축(157)에 결합되며, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)와 맞물려 회전한다. 제2 베벨기어(152)는 베어링(152a)을 사이에 두고 고정축(157)에 결합된다. 여기에서는 제2 베벨기어(152)가 한 쌍으로 구비된 것으로 설명하지만, 제2 베벨기어(152)는 1개만 구비될 수도 있다.

이에 따라, 모터(115)가 중심축(111)을 회전시키면, 중심축(111)에 고정 결합된 고정 블록(155), 고정축(157) 및 제2 베벨기어(152)가 중심축(111)과 함께 회전한다. 그리고 회전 동력은 제2 베벨기어(152)를 경유하여 한 쌍의 제1 베벨기어(151)로 전달된다. 전달된 동력에 의해 제1 베벨기어(151)가 회전하면, 제1 베벨기어(151)에 고정 결합된 복수 개의 등강 풀리(121)가 중심축(111)을 중심으로 회전하게 된다. 한편, 제2 등강 풀리(122)가 구비된 경우, 제2 등강 풀리(122)는 차동 기어 장치(150)와 함께 중심축(111)을 중심으로 회전하게 된다.

이때, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)의 회전에 대해 실질적으로 동일한 힘이 가해지고 있는 경우, 제2 베벨기어(152)는 중심축(111)을 중심으로만 회전(공전)할 뿐 좌우 방향(a)에 수직한 방향을 중심으로는 회전(자전)하지 않으며, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)에 실질적으로 동일한 동력을 분배한다. 한편, 한 쌍의 제1 베벨기어(151)의 회전 운동에 대해 서로 다른 힘이 가해지고 있는 경우, 제2 베벨기어(152)는 좌우 방향(a)에 수직한 방향을 중심으로 자전하면서, 중심축(111)의 회전 동력을 한 쌍의 제1 베벨기어(151)에 차등적으로 분배하게 된다. 이에 따라 복수 개의 등강 풀리(121)가 서로 다른 속도로 회전할 수 있다.

이에 따라, 로프(r)가 감긴 복수 개의 등강 풀리(121)가 차동 기어 장치(150)에 의해 서로 다른 속도로 회전할 수 있으므로, 등강기(100)의 등강 시에 등강 풀리(121) 각각의 회전 속도가 로프(r)의 실제 회전 속도에 대응되도록 서로 다른 속도로 조절될 수 있다.

나아가 등강 풀리(121)의 회전 속도와 로프(r)의 실제 회전 속도 사이의 속도차를 최소화하여 등강기(100)가 상승 또는 하강할 때 급격한 속도 변화가 발생하는 것과, 로프(r)가 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 후술하는 위치 추정 장치(200)에서 거리 인코더(275)가 측정하는 로프의 길이를 기초로 추정한 로봇의 위치와, 실제 로봇의 위치 사이의 오차를 최소화할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)는 복수 개의 가이드부재(130)를 더 포함할 수 있다. 복수 개의 가이드부재(130)는, 로프(r)가 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 감겨 이동하는 경로를 가이드한다. 또한, 가이드부재(130)는 로프(r)가 가장 먼저 감겨 들어오는 경로를 가이드하기 위한 인렛 가이드부재(131)를 구비한다. 인렛 가이드부재(131)는 다른 가이드부재(130)들에 비해 홈이 깊게 파여 있으므로 로프(r)를 더욱 안정적으로 지지할 수 있다. 이에 따라 로프(r)는 인렛 가이드부재(131), 어느 하나의 등강 풀리(121, 122), 가이드부재(130)를 순차적으로 지나면서 일정한 경로를 따라 복수 개의 등강 풀리(121, 122)에 감겨 들어가거나 감겨 나올 수 있으므로, 등강기(100)가 로프(r)를 타고 안정적으로 등강할 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 등강기(100)는 가압부재(160)를 더 구비할 수 있다. 가압부재(160)는 본체(110)에 설치되며, 복수 개의 등강 풀리(121, 122) 각각에 감겨있는 로프(r)를 가압한다. 이에 따라 로프(r)와 등강 풀리(121, 122) 사이에 충분한 마찰력이 인가되어 등강기(100)가 더욱 안정적으로 로프(r)를 감으며 등강할 수 있다.

위치 추정 장치(200)

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하에서는 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(200)에 대하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 등강기(100)에는 로봇(등강기(100))의 위치를 추정하기 위한 위치 추정 장치(200)가 설치된다. 위치 추정 장치(200)는 한 쌍의 로프(r)에 각각 인가되는 장력의 크기, 각각의 로프(r)와 등강기(100)가 이루는 각도(이하 "각도값"이라고 함) 및 한 쌍의 로프(r) 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 등강기에 연결된 지점까지의 거리(이하 "거리값"이라고 함)를 기초로, 로봇의 위치를 추정할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 위치 추정 장치(200)는 로프(r)와 등강기(100)가 이루는 각도를 측정하기 위한 각도 인코더(235)와, 로프(r)의 장력을 추정하기 위한 로드셀(255)과, 로프(r)의 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 등강기에 연결된 지점까지의 거리를 측정하기 위한 거리 인코더(275)를 구비한다.

먼저, 각도 인코더(235)는 인렛 가이드부재(131)의 회전 중심을 따라 연장된 축(231)에 장착되어, 가상의 기준선(s)과 로프(r) 사이의 각도(α)를 추정한다(도 1 참조). 여기서 가상의 기준선(s)이란 한 쌍의 등강기(100) 사이의 중앙부를 지나 연직 방향(g)으로 연장된 선을 의미한다. 따라서 가상의 기준선(s)과 로프(r) 사이의 각도(α)는 로프(r)와 로봇이 이루는 각도가 된다.

한편, 건물의 외벽에 연직 방향(g)을 따라 매달리도록 설치된 한 쌍의 로프(r)는, 도 1에 도시된 것과 같이 상측에서 하측으로, 한 쌍의 등강기(100)의 좌우 양측에서 한 쌍의 등강기(100) 사이의 중앙부를 향해, 한 쌍의 등강기(100)(위치 추정 장치(200))로 감겨 들어온다. 이때 로프(r)는 각각의 인렛 가이드부재(131)를 매개로 축(231)에 감겨 들어오며, 각도 인코더(235)는 축(231)에 대한 위치 추정 장치(200)의 각도를 추정하여 가상의 기준선(s)과 로프(r) 사이의 각도(α)를 측정할 수 있다.

한편, 로프(r)는 위치 추정 장치(200)의 하우징(210) 내에 설치된 가이드롤러(211)와 거리 측정용 롤러(271) 및 장력 측정용 롤러(252)를 차례로 지나 인렛 가이드부재(131)로 감겨 들어온다. 거리 측정용 롤러(271)는 거리 인코더(275)와 연동되어 있으므로, 로프(r)가 감겨 들어오거나 감겨 나감에 따라 거리 측정용 롤러(271)가 회전하면, 거리 인코더(275)는 로프(r)의 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 등강기에 연결된 지점까지의 거리를 추정할 수 있다. 이때, 로프(r)는 대략 45도의 각도를 이루며 거리 측정용 롤러(271)를 지나가게 된다.

또한, 장력 측정용 롤러(252)는 로드셀(255)의 일측에 마련되고, 로드셀(255)과 장력 측정용 롤러(252)는 로프(r)가 이동함에 따라 로프(r)가 장력 측정용 롤러(252)를 밀어내는 힘이 로드셀(255)로 전달되도록 구성된 3절 링크(251) 구조에 의해 하우징(210)에 장착됨으로써, 로드셀(255)에서 로프(r)의 장력을 측정할 수 있다.

이와 같이, 위치 추정 장치(200)는 로프(r)와 등강기(100)가 이루는 각도, 로프(r)의 장력 및 로프(r)의 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 등강기에 연결된 지점까지의 거리를 기초로 로봇의 위치를 실시간으로 추정할 수 있다. 따라서 예상하지 못한 외란 등에 의해 로봇의 위치가 변동되는 경우, 위치 추정 장치(200)가 추정한 현재 위치를 기초로 로봇을 원래 위치로 이동시키거나 로봇의 자세가 바르게 되도록 제어할 수 있다. 즉, 로봇의 위치가 외란에 의해 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 위치 추정 장치(200)는 각도 인코더(235)가 측정한 각도값과 거리 인코더(275)가 측정한 거리값을 기초로 로봇의 위치를 산출하는 제어부(미도시)를 구비한다. 이하에서는 제어부가 로봇의 위치를 산출하는 구체적인 방법에 대하여 설명한다.

[위치 추정 장치(200)의 위치 추정 방법]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 위치를 고정 좌표계(X, Y) 및 이동 좌표계(x, y)에 나타낸 좌표도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 위치 추정 방법을 나타내는 플로 차트이다. 이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 위치 추정 방법에 대하여 설명한다. 이하에서, 고정 좌표계(X, Y)에서, 한 쌍의 로프(r) 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 고정 좌표계(X, Y)에서, 각각의 로프(r)의 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 고정 좌표계(X, Y)에서, 각각의 로프(r)가 로봇에 연결된 지점의 중심(O)의 위치를 나타내는 벡터를 t, 중심(O)을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서, 각각의 로프(r)가 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 로프(r)와 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ₁, θ₂, 고정 좌표계(X, Y)와 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ라고 정의한다.

위치 추정 장치(200)의 제어부에 의한 위치 추정 방법은, 한 쌍의 로프(r) 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 로프(r)가 로봇에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 단계(S30)와, 각각의 로프(r)와 로봇이 이루는 각도를 측정하는 각도 측정 단계(S50) 및 거리 측정 단계에서 측정된 거리값과, 각도 측정 단계에서 측정된 각도값을 기초로 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 단계(S70)를 포함한다. 거리 측정 단계(S30)와 각도 측정 단계(S50)의 순서는 특별히 한정되지 않는다.

전술한 바와 같이, 거리값은 거리 인코더(275)에 의해 측정되고, 각도값은 각도 인코더(235)에 의해 측정된다. 그리고 제어부는, 거리값, 각도값, 거리 인코더(275)의 해상도(s₂), 각도 인코더(235)의 해상도(s₁)를 기초로, 로봇의 위치를 정기구학적으로 구할 때 발생하는 오차를 나타내는 오차 함수를 규정하여, 오차 함수가 최소값을 갖는 로봇의 위치를 산출한다.

보다 구체적으로, 거리값과 각도값을 기초로 정기구학적으로 로봇의 위치를 산출했을 때 발생하는 오차는 다음의 「정기구학적 오차 함수(f)」를 통해 구해질 수 있다.

그리고 제어부는 상기 정기구학적 오차 함수(f)와 각도 인코더(235) 및 거리 인코더(275)의 해상도를 기초로, 각도 인코더(235) 및 거리 인코더(275)의 해상도가 높을수록 작은 값을 갖도록 「최종 오차 함수」를 규정하고, 최종 오차 함수의 값이 최소값을 갖는 좌표를 산출함으로써, 로봇의 위치를 추정한다. 각도 인코더(235)의 해상도를 s₁, 거리 인코더(275)의 해상도를 s₂라고 정의할 때, 최종 오차 함수는 다음과 같이 규정된다.

(단,

,

)

즉, 최종 오차 함수는 정기구학적 오차 함수에 인코더의 해상도 값이 역행렬로 곱해져 각도 인코더(235)의 해상도 또는 거리 인코더(275)의 해상도가 클수록 작은 값을 갖는 함수로 규정된다. 다시 말해서, 최종 오차 함수는 각각의 인코더의 해상도가 좋을수록 그 값(오차)이 작아지는 함수로 규정된다. 그리고 제어부는 최종 오차 함수가 최소값을 갖는 좌표(x, y)를 산출함으로써, 로봇의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.

한편, 거리 인코더(275)에 의해 측정된 거리값은, 로프(r)의 상측 단부와 로프(r)가 로봇에 연결되는 지점 사이의 거리와 관계없이 일정한 오차를 가지지만, 각도 인코더(235)에 의해 측정된 각도값은 거리값이 클수록 작은 각도 변화만으로 큰 위치 차이가 발생하기 때문에, 거리값이 작을수록 오차가 작아지고 거리값이 클수록 오차가 커지게 된다. 따라서 로봇이 이동하는 영역에 따라 각도 인코더(235)에 의해 측정된 각도값이 로봇의 위치 추정에 반영되는 비율이 조절될 필요가 있다. 보다 구체적으로, 로봇이 거리값이 큰 영역에서 주로 이동하는 경우 각도값이 반영되는 비율을 줄이고, 로봇이 거리값이 작은 영역에서 주로 이동하는 경우 각도값이 반영되는 비율을 늘이는 방식으로 로봇의 위치를 산출함으로써, 보다 정확한 위치 추정이 가능해진다.

이를 위해, 위치 산출 단계에서 산출되는 로봇의 위치에 대해 각도값이 반영되는 비율을 각도 반영 비율이라고 정의할 때, 위치 추정 방법은 미리 정해진 각도 반영 비율을 만족시키는 거리 인코더의 해상도 및 각도 인코더의 해상도를 선정하는 해상도 선정 단계(S10)를 더 포함할 수 있다. 해상도 선정 단계(S10)를 통해, 최적의 추정 결과를 얻을 수 있는 각도 인코더(235) 및 거리 인코더(275)의 해상도(s₁, s₂)를 추출할 수 있고, 이에 따라 각도값에 의해 추정된 위치에 오차가 발생하는 것을 방지하고, 또한 과도하게 높은 해상도를 갖는 인코더가 사용되는 것을 방지하여 비용적인 측면에서도 유리할 수 있다.

한편, 각도 인코더(235)의 민감도를 S_θ, 거리 인코더(275)의 민감도를 S_ρ라고 정의할 때, 각도 인코더(235)의 민감도(S_θ) 및 거리 인코더(275)의 민감도(S_ρ)는 아래의 식과 같이 오차 함수(f)를 로프의 각도들에 대하여 편미분한 값들로 나타낼 수 있다. 민감도란, 정기구학적 오차 함수(f)에 대해 각도값 또는 거리값이 영향을 미치는 정도라고 정의될 수 있다.

그리고 각도 반영 비율은 아래의 식으로 정의된다.

즉, 각도 인코더(235) 및 거리 인코더(275)의 해상도와 민감도를 곱함으로써 각도와 거리로 인한 오차의 크기를 추정할 수 있고, 각도 반영 비율의 분자는 각도의 오차 크기에서 거리의 오차 크기를 뺀 값이므로 각도값이 영향을 미치는 정도를 나타내는 값이라고 할 수 있으며, 이를 로봇이 움직이는 A₁과 A₂ 사이에서 범위로 적분함으로써, 각도 반영 비율은 로봇이 이동하는 전체 영역에 대해 각도값이 반영되는 비율을 나타내는 값이 된다.

따라서 사용자는 로봇이 거리값이 큰 영역에서 주로 이동할 것으로 예상되는 경우, 각도 반영 비율이 상대적으로 작은 값을 갖도록 미리 정해놓고, 미리 정해진 각도 반영 비율을 만족시키는 거리 인코더(275)의 해상도(s₂) 및 각도 인코더(235)의 해상도(s₁)를 선정함으로써, 최적의 해상도를 산출할 수 있다. 그리고 이와 같이 선정된 해상도(s₁, s₂)를 갖는 각도 인코더(235) 및 거리 인코더(275)를 사용하여 전술한 최종 오차 함수가 최소값을 갖는 좌표를 산출함으로써, 로봇의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.

[변형례]

도 8은 본 발명의 제1 변형례에 따른 위치 추정 장치 및 그 내부 구조를 나타내는 사시도이다. 도 9는 본 발명의 제2 변형례에 따른 위치 추정 장치 및 그 내부 구조를 나타내는 사시도이다. 도 10a는 본 발명의 제3 변형례에 따른 위치 추정 장치를 포함하는 로봇을 나타내는 사시도이다. 도 10b는 본 발명의 제3 변형례에 따른 위치 추정 장치의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 변형례에 따른 로봇 및 위치 추정 장치에 대하여 설명한다.

먼저 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 변형례에 따른 위치 추정 장치(200')는 로프에 가해지는 장력을 측정하기 위한 방법에 있어서 전술한 실시예에 따른 위치 추정 장치(200)와 차이가 있다. 각각의 구성의 역할은 실질적으로 동일하므로, 설명의 편의를 위해 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 제1 변형례에 따른 위치 추정 장치(200')는 2개의 링크(251)와 거리 측정용 롤러(271)가 로드셀(255)과 연결되어 있는 장력 측정용 롤러(252)에 장력이 가해지도록 배치되어 있고, 로드셀(255)은 장력 측정용 롤러(252)를 당기는 힘을 측정함으로써 로프(r)의 장력을 측정할 수 있다. 즉, 전술한 실시예에 따른 위치 추정 장치(200)에서는 장력 측정용 롤러(255)를 밀어내는 힘을 측정하였다면, 본 변형례에서는 장력 측정용 롤러(255)를 당기는 힘을 측정하여 로프(r)의 장력을 측정하는 점에서 차이가 있다. 이때 로프(r)는 대략 90도의 각도를 이루며 장력 측정용 롤러(252)를 지나가면서 장력 측정용 롤러(252)를 당기기 때문에, 보다 용이하게 장력의 측정이 가능하다.

다음으로 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 변형례에 따른 위치 추정 장치(200'')는 로프에 가해지는 장력을 측정하지 않는 점에서 전술한 실시예에 따른 위치 추정 장치(200, 200')와 차이가 있다.

전술한 바와 같이, 로봇의 위치 추정에는 거리값과 각도값이 주로 이용되고, 장력을 측정하는 과정에서 각도값과 거리값을 측정하는 데에 악영향을 미치는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 본 변형례에 따른 위치 추정 장치(200'')는 장력의 측정을 생략하고, 거리값과 각도값의 측정에 대한 오차를 더욱 줄여 정확한 위치의 측정을 도모할 수 있다.

마지막으로 도 10a, 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 제3 변형례에 따른 위치 추정 장치(200''')는 장력, 거리, 각도를 측정하는 구성들이 서로 영향을 미치지 않도록 그 거리가 떨어져 있다. 보다 구체적으로, 각도값의 측정, 거리값의 측정, 로프의 장력의 측정이 서로 독립적으로 이루어지도록 각도 인코더(235), 거리 인코더(275) 및 장력 측정을 위한 로드셀(255)이 서로 충분히 이격되게 배치된다. 이에 따라, 각도, 거리 및 장력을 더욱 정교하게 측정할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 등강기
110: 본체
111: 중심축
112: 웜기어
113: 웜휠
115: 모터
120: 등강 풀리
121: 제1 등강 풀리
122: 제2 등강 풀리
130: 가이드부재
131: 인렛 가이드부재
150: 차동 기어 장치
151: 제1 베벨 기어
152: 제2 베벨 기어
155: 고정 블록
157: 고정축
160: 가압부재
200: 위치 추정 장치
210: 하우징
211: 가이드롤러
231: 축
235: 각도 인코더
251: 3절 링크
252: 장력 측정용 롤러
271: 거리 측정용 롤러
275: 거리 인코더

Claims

한 쌍의 로프를 감아 등강하는 로봇의 위치 추정 방법으로서,
상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 로봇에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 측정 단계;
각각의 상기 로프와 상기 로봇이 이루는 각도를 측정하는 각도 측정 단계; 및
상기 거리 측정 단계에서 측정된 거리값과, 상기 각도 측정 단계에서 측정된 각도값을 기초로 상기 로봇의 위치를 산출하는 위치 산출 단계를 포함하는, 로봇의 위치 추정 방법.
제1항에 있어서,
상기 거리값 및 상기 각도값은, 각각 상기 로봇에 설치된 거리 인코더 및 각도 인코더를 통해 측정되고,
상기 거리값, 상기 각도값, 상기 거리 인코더의 해상도 및 상기 각도 인코더의 해상도를 기초로, 상기 로봇의 위치를 정기구학적으로 구할 때 발생하는 오차를 나타내는 오차 함수를 규정했을 때,
상기 위치 산출 단계는, 상기 오차 함수가 최소값을 갖는 상기 로봇의 위치를 산출하는, 로봇의 위치 추정 방법.
제2항에 있어서,
상기 오차 함수는, 상기 거리 인코더의 해상도 또는 상기 각도 인코더의 해상도가 높을수록 작은 값을 갖도록 규정되는, 로봇의 위치 추정 방법.
제3항에 있어서,
고정 좌표계(X, Y)에서 상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 상기 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 중심의 위치를 나타내는 벡터를 t, 상기 중심을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 상기 로프와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ, 상기 고정 좌표계(X, Y)와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ, 상기 각도 인코더의 해상도를 s₁, 상기 거리 인코더의 해상도를 s₂라고 정의할 때,
상기 오차 함수는 아래의 함수로 규정되는, 로봇의 위치 추정 방법.

(단,
,
)
제1항에 있어서,
상기 위치 산출 단계에서 상기 로봇의 위치를 산출할 때, 상기 각도값이 반영되는 비율을 각도 반영 비율이라고 정의할 때,
미리 정해진 상기 각도 반영 비율을 만족시키는 상기 거리 인코더의 해상도 및 상기 각도 인코더의 해상도를 선정하는 해상도 선정 단계를 더 포함하는, 로봇의 위치 추정 방법.
제5항에 있어서,
고정 좌표계(X, Y)에서 상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 상기 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 중심의 위치를 나타내는 벡터를 t, 상기 중심을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 상기 로프와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ, 상기 고정 좌표계(X, Y)와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ, 상기 각도 인코더의 해상도를 s₁, 상기 거리 인코더의 해상도를 s₂, 상기 각도 인코더의 민감도를 S_θ, 상기 거리 인코더의 민감도를 S_ρ라고 정의하고,
상기 거리값 및 상기 각도값을 기초로 상기 로봇의 위치를 정기구학적으로 산출할 때 발생하는 오차를 나타내는 정기구학적 오차 함수(f)를 아래의 함수로 규정했을 때,

상기 각도 반영 비율은, 아래의 식으로 정의되는, 로봇의 위치 추정 방법.
건물의 외벽을 따라 등강하는 로봇으로서,
연직 방향으로 연장되고 좌우 방향으로 이격된 한 쌍의 로프를, 각각 감으며 등강하는 한 쌍의 등강기; 및
상기 등강기에 설치되고, 상기 로봇의 위치를 추정하기 위한 위치 추정 장치를 포함하고,
상기 위치 추정 장치는, 상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 등강기에 연결된 지점까지의 거리를 측정하는 거리 인코더와, 상기 각각의 로프와 상기 등강기가 이루는 각도를 측정하는 각도 인코더 및 상기 거리 인코더가 측정한 거리값과, 상기 각도 인코더가 측정한 각도값을 기초로 상기 로봇의 위치를 산출하는 제어부를 구비하는, 로봇.
제7항에 있어서,
상기 거리값, 상기 각도값, 상기 거리 인코더의 해상도 및 상기 각도 인코더의 해상도를 기초로, 상기 로봇의 위치를 정기구학적으로 구할 때 발생하는 오차를 나타내는 오차 함수를 규정했을 때,
상기 제어부는, 상기 오차 함수가 최소값을 갖는 상기 로봇의 위치를 산출하는, 로봇.
제8항에 있어서,
상기 오차 함수는, 상기 거리 인코더의 해상도 또는 상기 각도 인코더의 해상도가 높을수록 작은 값을 갖도록 규정되는, 로봇.
제9항에 있어서,
고정 좌표계(X, Y)에서 상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 상기 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 중심의 위치를 나타내는 벡터를 t, 상기 중심을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 상기 로프와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ, 상기 고정 좌표계(X, Y)와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ, 상기 각도 인코더의 해상도를 s₁, 상기 거리 인코더의 해상도를 s₂라고 정의할 때,
상기 오차 함수는 아래의 함수로 규정되는, 로봇의 위치 추정 방법.

(단,
,
)
제7항에 있어서,
상기 제어부가 산출하는 상기 로봇의 위치를 산출할 때, 상기 각도값이 반영되는 비율을 각도 반영 비율이라고 정의할 때,
상기 거리 인코더 및 상기 각도 인코더는, 미리 정해진 상기 각도 반영 비율을 만족시키는 해상도를 갖는, 로봇.
제11항에 있어서,
고정 좌표계(X, Y)에서 상기 한 쌍의 로프 각각이 고정되어 있는 상측 단부의 위치를 나타내는 벡터를 각각 A₁, A₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 각각의 상기 상측 단부에서 각각의 상기 로프가 상기 로봇에 연결된 지점까지를 나타내는 벡터를 각각 ρ₁, ρ₂, 상기 고정 좌표계(X, Y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 중심의 위치를 나타내는 벡터를 t, 상기 중심을 원점으로 하는 이동 좌표계(x, y)에서 상기 각각의 로프가 상기 로봇에 연결된 지점의 위치를 나타내는 벡터를 w₁, w₂, 각각의 상기 로프와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 θ, 상기 고정 좌표계(X, Y)와 상기 이동 좌표계(x, y) 사이의 각도를 φ, 상기 각도 인코더의 해상도를 s₁, 상기 거리 인코더의 해상도를 s₂, 상기 각도 인코더의 민감도를 S_θ, 상기 거리 인코더의 민감도를 S_ρ라고 정의하고,
상기 거리값 및 상기 각도값을 기초로 상기 로봇의 위치를 정기구학적으로 산출할 때 발생하는 오차를 나타내는 정기구학적 오차 함수(f)를 아래의 함수로 규정했을 때,

상기 각도 반영 비율은, 아래의 식으로 정의되는, 로봇.
제7항에 있어서,
각각의 상기 등강기는, 상기 좌우 방향을 중심으로 회전하는 중심축과, 상기 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 상기 중심축에 결합된 복수 개의 등강 풀리와, 상기 중심축과 함께 회전하도록 상기 중심축에 결합되고, 상기 중심축의 회전 동력을 상기 복수 개의 등강 풀리에 차등적으로 분배 가능하도록 상기 복수 개의 등강 풀리와 연결된 차동 기어 장치를 구비하고,
상기 복수 개의 등강 풀리 중 적어도 2개의 등강 풀리에 로프가 감긴 상태에서, 상기 중심축의 회전에 의해 상기 등강 풀리가 회전함에 따라, 상기 등강기가 상기 로프를 감으며 등강하는, 로봇.
제13항에 있어서,
상기 차동 기어 장치는, 상기 중심축에 대해 독립적인 회전이 가능하도록 상기 중심축에 결합된 한 쌍의 제1 베벨기어와, 상기 중심축과 함께 회전하도록 상기 중심축에 고정 결합되되, 상기 한 쌍의 제1 베벨기어와 맞물려 상기 좌우 방향에 수직한 방향인 제2 방향을 중심으로 회전하는 적어도 하나의 제2 베벨기어를 구비하고,
상기 복수 개의 등강 풀리는, 상기 제1 베벨기어와 함께 회전하도록 상기 제1 베벨기어에 연결되며,
상기 중심축의 회전 동력은, 상기 제2 베벨기어를 경유하여 상기 한 쌍의 제1 베벨기어로 전달됨으로써 상기 복수 개의 등강 풀리를 회전시키는, 로봇.
제7항에 있어서,
상기 위치 추정 장치는, 상기 한 쌍의 로프의 장력을 각각 측정하는 로드셀을 더 구비하는, 로봇.