KR102274770B1 - Apparatus for detecting collision in collaborative robot and method thereof - Google Patents

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KR102274770B1
KR102274770B1 KR1020190176061A KR20190176061A KR102274770B1 KR 102274770 B1 KR102274770 B1 KR 102274770B1 KR 1020190176061 A KR1020190176061 A KR 1020190176061A KR 20190176061 A KR20190176061 A KR 20190176061A KR 102274770 B1 KR102274770 B1 KR 102274770B1
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collision
collaborative
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collision detection
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유승열
장경식
오석송
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a collision detection apparatus for a collaborative robot and a method thereof. More particularly, according to a collision detection device for a collaborative robot and a method thereof, a robot skin is modeled and formed on each body part of the collaborative robot including arms, a body and the like. When an object including a person, stuff, or a combination thereof collides with the collaborative robot through the formed robot skin, the collaborative robot detects the collision in real time so as to react immediately to the collision. Thus, the present invention can ensure safety for the collaborative robot and the object against the collision.

Description

협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING COLLISION IN COLLABORATIVE ROBOT AND METHOD THEREOF}Collision detection device and method for collaborative robot {APPARATUS FOR DETECTING COLLISION IN COLLABORATIVE ROBOT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팔이나 몸체 등을 포함한 협업로봇의 각 신체부분에 로봇피부를 모델링하여 형성하고, 상기 형성한 로봇피부를 통해 사람, 물체 또는 이들의 조합을 포함하는 객체가 상기 협업로봇에 충돌하는 경우, 상기 협업로봇에서 상기 충돌을 실시간으로 감지하고, 상기 충돌에 대해 즉각적으로 반응하도록 하여, 상기 충돌로 인한 상기 협업로봇과 상기 객체에 대한 안전을 도모할 수 있도록 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a collision detection apparatus for a collaborative robot and a method therefor, and more particularly, by modeling and forming a robot skin on each body part of a collaborative robot including an arm or a body, and a human, When an object including an object or a combination thereof collides with the collaborative robot, the collaborative robot detects the collision in real time and immediately reacts to the collision, so that the collaborative robot and the object due to the collision It relates to a collision detection device and method for a collaborative robot that can promote safety.

최근 산업기술과 로봇 기술(robot technology)의 급격한 발전으로 인해 로봇이 대중화됨에 따라 사람과 로봇이 공존하는 공간이 점점 늘어나고 있다.Recently, as robots become popular due to the rapid development of industrial technology and robot technology, the space where humans and robots coexist is increasing.

이러한 로봇들은 가정, 교육, 인명 구조, 군사, 산업 등과 같이 다양한 분야에 적용되어 사람이 하기 어렵거나 불편한 일을 대신 수행함으로써, 사람에게 편의성을 제공하고 있다.These robots are applied to various fields such as home, education, lifesaving, military, industry, etc., and provide convenience to people by performing tasks that are difficult or inconvenient for humans to do instead.

특히, 스마트 팩토리와 같이 복수의 사람과 복수의 협업로봇이 직접적으로 협업하고 동시에 존재하는 공간의 경우, 협업로봇과 사람사이에 의도하지 않은 충돌이 발생할 수 있으며, 이로 인해 협업로봇이나 사람 상호간에 피해가 발생할 수 있기 때문에, 사람과 협업로봇에 대한 안전에 각별히 유의하여야 한다.In particular, in the case of a space where multiple people and multiple collaborative robots directly collaborate and exist at the same time, such as in a smart factory, an unintentional collision between the collaborative robot and humans may occur, which may cause damage to the collaborative robot or to each other. In this case, special attention should be paid to the safety of humans and collaborative robots.

즉, 복수의 사람과 복수의 협업로봇이 동일한 공간에서 공존하면서 함께 협업하는 과정은 협업로봇뿐만 아니라 사람에게도 안전이 최우선적으로 보장되어야 한다.In other words, in the process of coexisting and coexisting multiple people and multiple collaborative robots in the same space, safety must be the top priority not only for the collaborative robot but also for humans.

이러한 이유로, 상기 협업로봇은 상기 충돌이 발생하는 경우, 즉각적으로 반응하여 상기 협업로봇이나 사람에 대한 안전을 보장할 수 있도록 하는 충돌 감지 기능이 필수적으로 구비되어야 한다.For this reason, the collaborative robot must be provided with a collision detection function to ensure the safety of the collaborative robot or people by reacting immediately when the collision occurs.

이에 본 발명은, 에어백, 실리콘, 합성수지 등과 같이 탄력성 있는 소재를 이용하여 협업로봇의 각 신체 부분에 대한 로봇피부를 형성하고, 상기 형성한 로봇피부에 저항의 변화를 감지하기 위한 복수의 스트레인 게이지를 형성하여, 상기 모델링한 협업로봇의 로봇피부를 통해 상기 사람, 물체 또는 이들의 조합을 포함하는 객체가 상기 협업로봇에 충돌하는 경우, 상기 충돌 및 충돌 위치를 정확하게 감지하여, 상기 협업로봇이 상기 충돌에 즉각적으로 반응할 수 있도록 함으로써, 상기 충돌로 인한 협업로봇 및 객체에 대한 피해를 방지할 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention forms a robot skin for each body part of a collaborative robot using an elastic material such as an airbag, silicone, synthetic resin, etc., and a plurality of strain gauges for detecting a change in resistance in the formed robot skin. When an object including the person, object, or a combination thereof collides with the collaborative robot through the robot skin of the modeled collaborative robot, by accurately detecting the collision and collision location, the collaborative robot collides We intend to propose a method to prevent damage to collaborative robots and objects due to the collision by enabling them to respond immediately to

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, the prior art existing in the technical field of the present invention will be briefly described, and then the technical matters that the present invention intends to achieve differently from the prior art will be described.

먼저 한국등록특허 제1844542호(2018.03.27.)는 협업로봇의 충돌을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 외부로부터 협업로봇의 모터를 제어하기 위한 지형 위치, 지령 속도, 지령 가속도를 포함하는 제어정보를 입력받아, 상기 모터를 제어하고, 상기 모터로부터 상기 제어한 결과인 현재 위치 및 현재 속도에 대한 정보를 수신하여, 상기 지령 위치와 상기 현재 위치를 토대로 상기 모터에 대한 위치오차를 계산한 후, 상기 계산한 위치오차와 사전에 계산된 충돌 임계값과 비교하여 상기 협업로봇에 충돌이 발생하였는지에 대한 여부를 판단하는 협업로봇의 충돌을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.First, Korean Patent Registration No. 1844542 (2018.03.27.) relates to a device and method for detecting a collision of a collaborative robot. Control including terrain position, command speed, and command acceleration for controlling the motor of the collaborative robot from the outside After receiving information, controlling the motor, receiving information about the current position and current speed, which are the control results, from the motor, and calculating a position error for the motor based on the command position and the current position, , relates to an apparatus and method for detecting a collision of a collaborative robot that determines whether a collision has occurred in the collaborative robot by comparing the calculated position error with a previously calculated collision threshold.

즉, 상기 선행기술은 협업로봇의 모터를 제어한 후, 상기 모터가 제어되기 전의 위치와 제어된 후의 위치를 토대로 상기 협업로봇에 대한 충돌 여부를 판단하기 때문에, 상기 충돌이 진행되어 상기 협업로봇이나 사람에게 충돌로 인한 피해가 발생된 상태에서 상기 충돌을 감지하는 문제점이 있다.That is, in the prior art, after controlling the motor of the collaborative robot, since it is determined whether or not to collide with the collaborative robot based on the position before and after the motor is controlled, the collision proceeds and the collaborative robot or There is a problem in detecting the collision in a state in which damage due to the collision has occurred to a person.

반면에 본 발명은, 협업로봇의 각 신체부위에 로봇피부를 모델링하고, 특정 객체가 상기 협업로봇에 충돌하는 경우, 상기 모델링한 로봇피부를 통해 협업로봇에 대한 상기 충돌 및 충돌 위치를 실시간으로 감지함으로서, 상기 협업로봇이 상기 충돌에 즉각적으로 반응하여 상기 협업로봇 및 상기 객체간의 피해를 방지할 수 있도록 하는 것으로, 상기 선행기술은 이러한 본 발명의 기술적 특징을 기재하거나 시사 혹은 암시하고 있지 않다.On the other hand, in the present invention, the robot skin is modeled on each body part of the collaborative robot, and when a specific object collides with the collaborative robot, the collision and collision location for the collaborative robot are sensed in real time through the modeled robot skin. By doing so, the collaborative robot responds immediately to the collision to prevent damage between the collaborative robot and the object, and the prior art does not describe, suggest or imply the technical features of the present invention.

또한 한국등록특허 제1968451호(2019.04.08.)는 충돌 감지 장치, 그를 갖는 엔드 이펙터, 로봇 및 그를 이용한 충돌 감지 방법에 관한 것으로, 매니퓰레이터와 엔드 이펙터로 구성되는 로봇에 있어서, 상기 매니퓰레이터의 동작에 따른 가속도를 측정하고, 상기 매니퓰레이터의 동작에 따라 사전에 설정한 가속도 경로 모델로부터 산출된 가속도와 상기 측정한 가속도를 비교하여 상기 로봇에 대한 충돌을 감지하는 충돌 감지 장치, 그를 갖는 엔드 이펙터, 로봇 및 그를 이용한 충돌 감지 방법에 관한 것이다.In addition, Korea Patent No. 1968451 (2019.04.08.) relates to a collision detection device, an end effector having the same, a robot and a collision detection method using the same. In a robot comprising a manipulator and an end effector, the operation of the manipulator is A collision detection device for detecting a collision with the robot by measuring the acceleration according to the motion of the manipulator and comparing the measured acceleration with an acceleration calculated from an acceleration path model set in advance according to the operation of the manipulator, an end effector having the same, a robot and It relates to a collision detection method using the same.

상기 선행기술은 단순히 가속도 센서를 통해 측정되는 가속도값을 이용하여 상기 로봇에 대한 충돌을 감지하는 것으로, 협업로봇의 각 신체부위에 대한 로봇피부를 모델링하는 것이 아니며, 상기 모델링한 로봇피부를 이용하여 사람, 물체, 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 객체가 상기 협업로봇에 충돌하는 것을 실시간으로 감지하는 방법에 대해서도 전혀 기재하고 있지 않아, 상기 선행기술과 본 발명은 현저한 차이점이 있는 것이 분명하다.The prior art simply detects a collision with the robot using an acceleration value measured through an acceleration sensor, does not model the robot skin for each body part of the collaborative robot, but uses the modeled robot skin It is clear that there is a significant difference between the prior art and the present invention, as it does not describe a method for detecting in real time that various objects including a person, an object, or a combination thereof collide with the collaborative robot.

이사에서 선행기술들을 검토한 결과, 대부분의 선행기술들은, 로봇을 구동하기 위한 모터의 위치값이나, 로봇의 구동에 따른 가속도값을 이용하여 충돌 여부를 감지하는 개념만을 기재하고 있을 뿐, 상기 협업로봇의 각 신체부분에 대한 로봇피부를 모델링하고, 상기 모델링한 로봇피부를 이용하여 상기 협업로봇에 대한 충돌 및 충돌 위치를 실시간으로 감지함으로써, 상기 충돌에 즉각적으로 반응하여 충돌로 인한 협업로봇과 객체간의 피해를 방지할 수 있도록 하는 본 발명의 기술적 특징에 대해서는 아무런 기재나 시사 또는 암시도 없다.As a result of reviewing the prior art by the director, most prior art only describes the concept of detecting a collision using the position value of the motor for driving the robot or the acceleration value according to the driving of the robot. By modeling the robot skin for each body part of the robot, and using the modeled robot skin to detect the collision and collision location for the collaborative robot in real time, the collaborative robot and object caused by the collision are immediately reacted to the collision. There is no description, suggestion or suggestion about the technical features of the present invention that can prevent damage to the liver.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작 된 것으로서, 스마트 팩토리와 같이 복수의 사람과 복수의 협업로봇이 협업하는 환경에서, 상기 협업로봇에 상기 사람을 포함하는 객체가 충돌하는 경우, 상기 협업로봇이 상기 충돌을 실시간으로 감지하고, 이에 대한 즉각적인 반응을 수행하도록 함으로써, 상기 협업로봇이나 객체에 대한 안전을 도모할 수 있도록 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems. In an environment in which a plurality of people and a plurality of collaborative robots collaborate, such as in a smart factory, when an object including the person collides with the collaborative robot, the collaboration An object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a collision of a collaborative robot that enables the robot to detect the collision in real time and perform an immediate reaction to it, thereby promoting safety for the collaborative robot or object. .

또한 본 발명은, 상기 에어백, 실리콘, 합성수지 등을 이용하여 협업로봇의 각 신체부분에 대한 로봇피부를 형성하고, 상기 형성한 로봇피부에 스트레인 게이지를 형성하여 상기 스트레인 게이지를 통해 상기 객체가 상기 로봇피부에 접촉하는 것을 즉각적으로 인식하여 상기 충돌을 실시간으로 감지할 수 있도록 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention forms the robot skin for each body part of the collaborative robot using the airbag, silicone, synthetic resin, etc., and forms a strain gauge on the formed robot skin, so that the object is the robot through the strain gauge. An object of the present invention is to provide a collision detection apparatus and method for a collaborative robot capable of immediately recognizing contact with the skin to detect the collision in real time.

이때, 상기 감지는 상기 충돌로 인해 발생되는 외압에 따라 상기 형성한 로봇피부의 변형에 따라 상기 로봇피부의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지함으로서, 수행된다.At this time, the sensing is performed by detecting a change in the strain gauge formed on a part of the robot skin according to the deformation of the formed robot skin according to the external pressure generated due to the collision.

본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치는, 협업로봇의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 신체부위의 각 표면에 형성한 로봇피부 및 상기 형성한 로봇피부의 변형에 따라 충돌을 감지하는 충돌 감지부를 포함하며, 상기 충돌을 감지하는 것은, 상기 로봇피부의 변형에 따라 상기 형성한 로봇피부의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for detecting a collision of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention includes a robot skin formed on each surface of a body part including an arm, a leg, a body, a face, a foot, or a combination thereof of the collaborative robot, and the formed robot A collision detection unit for detecting a collision according to the deformation of the skin, wherein the sensing of the collision is performed by detecting a change in a strain gauge formed on a part of the robot skin formed according to the deformation of the robot skin do.

또한 상기 로봇피부는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각으로 나누어져 형성되며, 상기 각 로봇피부 조각에 대한 위치정보가 할당되어 있으며, 상기 충돌 감지부는, 상기 각 로봇피부 조각을 통해 상기 신체부위별로 상기 충돌을 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot skin is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces, and location information for each robot skin piece is assigned, and the collision detection unit is, through the robot skin pieces, the collision for each body part. It is characterized by detecting

또한 상기 로봇피부 조각은, 표면이 평평한 면으로 형성되도록 중앙에 공기층을 포함하고 있으면서 풍선효과가 나타나도록 상기 신체부위의 어느 곳에라도 형성될 수 있으며, 외부로부터 충돌이 있을 경우, 상기 공기층이 팽창하여 상기 협업로봇의 신체를 보호함과 동시에 상기 충돌이 발생하는 경우, 외부에서 가해진 힘의 크기를 환산할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot skin piece can be formed anywhere on the body part so that a balloon effect appears while including an air layer in the center so that the surface is formed as a flat surface, and when there is a collision from the outside, the air layer expands and It is characterized in that while protecting the body of the collaborative robot, it is possible to convert the magnitude of the externally applied force when the collision occurs.

또한 상기 로봇피부는, 상기 각 로봇피부 조각 마다 상기 충돌을 감지할 수 있도록 하는 스트레인 게이지가 형성되어 있으며, 상기 스트레인 게이지의 변화를 통해 전체적인 충돌과 국부적인 충돌의 세기를 모두 감지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot skin has a strain gauge capable of detecting the collision for each piece of the robot skin, and through the change of the strain gauge, it is possible to detect both the intensity of the overall collision and the local collision. characterized.

또한 상기 충돌 감지부는, 상기 신체부위의 각 로봇피부와 각 로봇피부 조각에 형성된 상기 스트레인 게이지의 변화와 위치정보를 취득하여, 어느 신체부위에서 상기 충돌이 발생하였는지를 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the collision detection unit, each robot skin of the body part, and by acquiring the change and position information of the strain gauge formed on each robot skin piece, characterized in that it detects in which body part the collision occurred.

또한 상기 위치정보는, 상기 신체부위의 각 로봇피부에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 통해서 확인하거나, 상기 로봇피부 조각에 일련번호가 미리 할당되어 있으면서, 사전에 설정한 임계값 이상의 스트레인 게이지의 변화량이나 외압이 감지되면 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the position information is confirmed through the distribution of strain gauges formed on each robot skin of the body part, or while a serial number is pre-assigned to the robot skin piece, the amount of change in the strain gauge greater than or equal to a preset threshold value When an external pressure is sensed, it is characterized in that the collision location where the collision occurs is sensed.

또한 상기 충돌 감지 장치는, 상기 임계값을 설정하여 상기 충돌을 감지하기 위한 민감도를 설정하는 충돌 민감도 설정부, 상기 충돌 및 충돌 위치가 감지된 경우, 상기 감지된 결과에 따라 상기 협업로봇의 구동을 즉시 정지하도록 제어하는 협업로봇 제어부 및 상기 감지한 결과를 관리자에게 제공하는 충돌 감지 결과 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the collision detection device includes a collision sensitivity setting unit that sets the sensitivity for detecting the collision by setting the threshold value, and when the collision and the collision location are detected, driving the collaborative robot according to the detected result It characterized in that it further comprises a collaborative robot control unit for controlling to stop immediately and a collision detection result providing unit for providing the detected result to the manager.

아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 방법은, 협업로봇의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 신체부위의 각 표면에 형성한 로봇피부의 변형에 따라 상기 협업로봇에 대한 충돌을 감지하는 충돌 감지 단계를 포함하며, 상기 충돌을 감지하는 것은, 상기 형성한 로봇피부의 변형에 따라 상기 형성한 로봇피부의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the collision detection method of the collaborative robot according to an embodiment of the present invention, according to the deformation of the robot skin formed on each surface of the body part including the arm, leg, body, face, foot, or a combination thereof of the collaborative robot A collision detection step of detecting a collision to the collaborative robot, wherein detecting the collision is performed by detecting a change in a strain gauge formed on a part of the formed robot skin according to the deformation of the formed robot skin characterized in that

또한 상기 로봇피부는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각으로 나누어져 형성되며, 상기 각 로봇피부 조각에 대한 위치정보가 할당되어 있으며, 상기 충돌 감지 단계는, 상기 각 로봇피부 조각을 통해 상기 신체부위별로 상기 충돌을 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the robot skin is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces, and location information for each robot skin piece is assigned, and the collision detection step is performed by the body part through each robot skin piece. It is characterized in that it detects a collision.

또한 상기 충돌 감지 단계는, 상기 신체부위의 각 로봇피부와 각 로봇피부 조각에 형성된 상기 스트레인 게이지의 변화와 위치정보를 취득하여, 어느 신체부위에서 상기 충돌이 발생하였는지를 감지하며, 상기 위치정보는, 상기 신체부위의 각 로봇피부에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 통해서 취득되거나, 상기 로봇피부 조각에 미리 할당된 일련번호를 통해서 취득되며, 사전에 설정한 임계값 이상의 스트레인 게이지의 변화량이나 외압이 감지되면 상기 취득한 위치정보를 토대로 상기 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the collision detection step acquires the change and position information of the strain gauge formed on each robot skin and each robot skin piece of the body part, and detects in which body part the collision occurred, the position information, It is obtained through the distribution of the strain gauge formed on each robot skin of the body part, or is obtained through the serial number assigned in advance to the robot skin piece, and when the amount of change or external pressure of the strain gauge greater than the preset threshold is detected It is characterized in that the collision location is detected based on the acquired location information.

이상에서와 같이 본 발명의 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법은, 협업로봇의 각 신체부분에 대한 로봇피부를 형성하고, 상기 형성한 로봇피부에 센서를 구비하여, 상기 센서를 통해 상기 협업로봇에 특정 객체가 접촉하는 것을 실시간으로 인식함으로써, 상기 협업로봇에 대한 충돌 및 충돌 위치를 정확하게 감지하여 상기 충돌로 인한 협업로봇과 상기 객체간의 피해를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, in the apparatus and method for detecting a collision of a collaborative robot of the present invention, a robot skin is formed for each body part of the collaborative robot, a sensor is provided on the formed robot skin, and the collaborative robot is used through the sensor. By recognizing in real time that a specific object is in contact with the , it is possible to accurately detect a collision and a collision location for the collaborative robot to prevent damage between the collaborative robot and the object due to the collision.

또한 본 발명은, 상기 복수의 센서를 스트레인 게이지로 형성하고, 상기 로봇피부의 변형에 따라 상기 형성한 각 스트레인 게이지의 저항변화를 모니터링하여, 상기 협업로봇에 대한 접촉을 실시간으로 감지함으로서, 상기 협업로봇에 대한 충돌 및 충돌 위치를 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention forms the plurality of sensors as strain gauges, monitors the change in resistance of each strain gauge formed according to the deformation of the robot skin, and detects contact with the collaborative robot in real time, so that the collaboration It has the effect of accurately detecting the collision and collision location for the robot.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇피부와 스트레인 게이지를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 로봇피부와 스트레인 게이지를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치를 통해 충돌을 감지하는 절차를 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus for detecting a collision of a collaborative robot and a method therefor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing to explain the robot skin and strain gauge according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing to explain the robot skin and strain gauge according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an operation of a collision detection apparatus of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of a collision detection apparatus of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a procedure for detecting a collision through a collision detection device of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 일 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의 되어 있지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 아니한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific structural or functional descriptions of the embodiments disclosed in the specification or application of the present invention are only exemplified for the purpose of describing the embodiments according to the present invention, and unless otherwise defined, technical or scientific All terms used herein, including terms, have the same meanings as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. No.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법을 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus for detecting a collision of a collaborative robot and a method therefor according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치(100)(이하, 충돌 감지 장치라 칭함)는, 협업로봇(10)에 구비되어 상기 협업로봇(10)의 구동에 따라 사람, 물체 또는 이들의 조합을 포함하는 객체와 접촉되는 것을 인식함으로써, 상기 협업로봇(10)과 객체간의 충돌을 실시간으로 감지하여, 상기 충돌에 대한 즉각적인 반응을 통해 상기 충돌로 인한 협업로봇(10)과 상기 객체간의 피해를 방지할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.As shown in FIG. 1 , a collision detection device 100 (hereinafter, referred to as a collision detection device) of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention is provided in the collaborative robot 10 and the collaborative robot 10 By recognizing that contact with an object including a person, an object, or a combination thereof is recognized according to the operation of the robot, a collision between the collaborative robot 10 and an object is sensed in real time, and through an immediate response to the collision, It performs a function to prevent damage between the collaborative robot 10 and the object.

상기 협업로봇(10)은, 스마트 팩토리(smart factory) 등과 같이 복수의 사람과 동시에 공존하는 공간에서, 상기 복수의 사람과 협업하여 특정 업무나 특정 공정을 수행하는 로봇을 의미한다.The collaborative robot 10 refers to a robot that performs a specific task or a specific process in collaboration with a plurality of people in a space coexisting with a plurality of people at the same time, such as a smart factory.

예를 들어 상기 협업로봇(10)은, 도 1에 나타낸 것과 같이 사전에 설정된 루트에 따라 임의의 출발지에서 목적지까지 특정 물품을 이송하는 이송작업을 수행하는 로봇(즉, 이동형)이거나, 또는 고정된 위치에서 특정 공정을 수행하거나 특정 물품을 이송하는 이송작업을 수행하는 로봇(즉, 고정형)일 수 있다.For example, the collaborative robot 10, as shown in FIG. 1, is a robot that performs a transfer operation of transferring a specific article from an arbitrary origin to a destination according to a preset route (that is, a mobile type), or a fixed It may be a robot (ie, a stationary type) that performs a specific process at a location or performs a transport operation of transporting a specific article.

그러나 본 발명은, 상기 협업로봇(10)을 상기 예를 들어 설명한 것에 한정하지 않으며, 특정 공간을 자동으로 청소하는 청소 로봇 등과 같이 고유한 기능을 가지고 특정 업무를 수행하는 다양한 형태의 로봇을 포함하는 개념이다.However, the present invention is not limited to the example described above for the collaborative robot 10, and includes various types of robots that perform specific tasks with unique functions, such as a cleaning robot that automatically cleans a specific space. Concept.

또한 상기 충돌 감지 장치(100)는, 상기 협업로봇(10)의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 각 신체부위별로 모델링되어, 상기 각 신체부분의 각 표면에 형성되는 복수의 로봇피부(110) 및 충돌 감지 모듈(120)을 포함하여 구성된다.In addition, the collision detection device 100 is modeled for each body part including the arm, leg, body, face, foot, or a combination thereof of the collaborative robot 10, and is formed on each surface of each body part. It is configured to include a plurality of robot skin 110 and a collision detection module 120 .

한편, 상기 로봇피부(110)는, 상기 협업로봇(10)의 구동에 따라 상기 객체가 접촉되는 경우에 상기 협업로봇(100)과 상기 객체간의 피해를 최소화할 수 있도록 에어백, 실리콘 주머니 등과 같은 탄력성 있는 소재로 형성되며, 상기 로봇피부(110)가 형성되는 신체부위의 면에 상기 로봇피부(110)가 제대로 고정되어 형성될 수 있도록 면, 강판, 목재 등과 같은 소재를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the robot skin 110, when the object is in contact with the operation of the collaborative robot 10, to minimize damage between the collaborative robot 100 and the object, such as an airbag, silicone bag, etc. elasticity It is formed of a material that is present, and may further include a material such as cotton, steel plate, wood, etc. so that the robot skin 110 can be properly fixed and formed on the surface of the body part where the robot skin 110 is formed.

즉, 상기 로봇피부(110)는, 에어백, 실리콘 주머니 등과 같은 고탄력 소재로 형성되는 것이 바람직하며 필요에 따라 상기 에어백, 실리콘 주머니, 면, 강판, 소재 또는 이들이 조합을 포함하여 구성된다.That is, the robot skin 110 is preferably formed of a high-elastic material such as an air bag, a silicone bag, and the like, and if necessary, the air bag, silicone bag, cotton, steel plate, material, or a combination thereof is included.

또한 상기 로봇피부(110)는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각으로 나누어져 형성되며, 상기 로봇피부(110)의 로봇피부 조각(111)은, 위치정보가 할당되어 있으며, 상기 로봇피부 조각(111)의 일부에 스트레인 게이지가 각각 형성되어 있다.In addition, the robot skin 110 is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces, and the robot skin pieces 111 of the robot skin 110 are assigned location information, and the robot skin pieces 111. A strain gauge is formed in a part of each.

한편, 상기 로봇피부(110), 로봇피부 조각(111) 및 스트레인 게이지를 형성하는 방법에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Meanwhile, the method of forming the robot skin 110, the robot skin piece 111 and the strain gauge will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 .

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 협업로봇(10)의 신체부위별로 형성되는 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각(111)에 형성되는 상기 각각의 스트레인 게이지와 와이어링(wiring)되어 연결된다.In addition, the collision detection module 120 is connected by wiring with each of the strain gauges formed on at least one robot skin piece 111 formed for each body part of each collaborative robot 10 .

이를 통해 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 협업로봇(10)의 구동에 필요한 전력을 공급함과 동시에, 상기 각 스트레인 게이지로 전력을 공급하여, 상기 스트레인 게이지의 변화를 실시간으로 모니터링함으로써, 상기 충돌로 인한 로봇피부(110)의 변형을 모니터링한다.Through this, the collision detection module 120 supplies power required for driving the collaborative robot 10 and at the same time supplies power to the respective strain gauges, and monitors the change in the strain gauges in real time, so that the collision To monitor the deformation of the robot skin 110 due to.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각각의 스트레인 게이지의 변화를 모니터링한 모니터링결과에 따라 상기 협업로봇(10)에 상기 객체가 접촉하는 것을 인식함으로써, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 충돌과 충돌 위치를 감지한다.In addition, the collision detection module 120, by recognizing that the object is in contact with the collaborative robot 10 according to the monitoring result of monitoring the change of each strain gauge, between the collaborative robot 10 and the object Detect collisions and collision locations.

이때, 상기 충돌을 감지하는 것은, 상기 형성한 로봇피부(110)와 외부의 객체가 접촉할 때, 발생되는 힘(외압)에 의해 상기 로봇피부(110)가 변형됨에 따라 상기 스트레인 게이지의 변화를 감지함으로써, 수행된다.At this time, to detect the collision, the change of the strain gauge as the robot skin 110 is deformed by the force (external pressure) generated when the formed robot skin 110 and an external object come into contact. By sensing, it is done.

또한 상기 스트레인 게이지의 변화는, 상기 로봇피부(110)의 변형에 의해 상기 스트레인 게이지가 확장 또는 응축됨에 따른 저항변화를 의미한다.In addition, the change in the strain gauge means a change in resistance as the strain gauge is expanded or condensed by the deformation of the robot skin 110 .

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 스트레인 게이지의 변화(즉, 저항변화)에 따른 스트레인 게이지 변화량(저항 변화량)과 사전에 설정한 임계값을 비교하여 상기 스트레인 게이지 변화량이 사전에 설정한 임계값을 초과하는 경우, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체가 접촉하는 것을 인식함으로써, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 충돌을 감지하고, 이와 동시에 상기 각 피부조각(120)에 할당된 위치정보를 토대로 상기 감지한 충돌에 대한 충돌 위치를 동시에 감지한다.In addition, the collision detection module 120 compares the strain gauge change amount (resistance change amount) according to the strain gauge change (ie, resistance change) with a preset threshold value, and the strain gauge change amount is a preset threshold. When the value is exceeded, by recognizing that the collaborative robot 10 and the object are in contact, a collision between the collaborative robot 10 and the object is detected, and at the same time, the location assigned to each skin piece 120 Based on the information, a collision location for the detected collision is simultaneously detected.

한편, 상기 임계값은, 상기 충돌 감지 모듈(120)에서, 상기 충돌을 감지하는 것에 대한 민감도를 의미하는 것으로, 상기 협업로봇(10)의 관리자에 의해 상기 협업로봇(10)을 운용하는 환경에 따라 사전에 설정될 수 있으며, 상기 협업로봇(10)의 신체부위별로 상이하게 설정될 수 도 있다.On the other hand, the threshold value means the sensitivity to detecting the collision in the collision detection module 120 , and in an environment in which the collaborative robot 10 is operated by the manager of the collaborative robot 10 . Accordingly, it may be set in advance, and may be set differently for each body part of the collaborative robot 10 .

즉, 상기 관리자는, 상기 환경에 따라 상기 임계값을 높게 설정하여, 상기 충돌을 감지하기 위한 민감도를 낮추거나, 상기 임계값을 낮게 설정하여, 상기 충돌을 감지하기 위한 민감도를 높게 설정할 수 있다.That is, according to the environment, the manager may set the threshold value high to lower the sensitivity for detecting the collision, or set the threshold value low to increase the sensitivity for detecting the collision.

예를 들어, 상기 협업로봇(10)을 운용하는 환경에서, 열이나 온도변화에 따라 상기 로봇피부(110)가 변화되어 실제 충돌이 발생하지 않았음에도 불구하고 상기 충돌 감지 모듈(120)에서 충돌이 발생한 것으로 감지되는 경우를 방지하고자 상기 임계값을 높게 설정하여 상기 민감도를 낮추거나, 복수의 객체와 복수의 협업로봇(10)이 혼재하여 충돌가능성이 높은 환경의 경우에는 상기 임계값을 낮게 설정하여 상기 충돌을 감지하기 위한 민감도를 높일 수 있다.For example, in an environment in which the collaborative robot 10 is operated, the robot skin 110 is changed according to heat or temperature change, so that a collision occurs in the collision detection module 120 even though an actual collision does not occur. In order to prevent the case of being detected as occurring, the sensitivity is lowered by setting the threshold value high, or in an environment where a plurality of objects and a plurality of collaborative robots 10 are mixed and the collision probability is high, the threshold value is set low Sensitivity for detecting the collision may be increased.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌이 감지되는 경우, 즉각적으로 반응하여 상기 구동 중인 협업로봇(10)을 즉시 정지하도록 제어함으로서, 상기 충돌로 인한 협업로봇(10)과 객체간의 피해발생을 방지할 수 있도록 한다.In addition, the collision detection module 120, when the collision is detected, reacts immediately and controls to immediately stop the working collaborative robot 10, thereby causing damage between the collaborative robot 10 and the object due to the collision to be able to prevent

한편, 상기 충돌 감지 모듈(120)은 상기 충돌이 감지되고, 상기 협업로봇(10)에 충돌이 발생한 충돌 위치가 감지되는 경우, 상기 충돌이 발생한 위치의 정반대 방향으로 사전에 설정한 거리만큼 상기 협업로봇(10)이 이동되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the collision detection module 120 detects the collision, and when the collision location where the collision occurs is detected in the collaborative robot 10, the collaboration by a distance set in advance in the direction opposite to the location where the collision occurs It is possible to control the robot 10 to move.

즉, 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌 및 충돌 위치가 감지된 경우, 상기 구동 중인 협업로봇(10)을 즉시 정지하도록 제어하거나, 상기 충돌 위치에 대한 정반대방향으로 상기 구동 중인 협업로봇(10)을 사전에 설정한 거리만큼 이동시켜 정지하도록 제어하여, 상기 충돌로 인한 상기 협업로봇(10)과 객체간의 안전을 도모할 수 있도록 하는 것이다.That is, the collision detection module 120 controls to immediately stop the working collaborative robot 10 when the collision and the collision position are detected, or the working collaborative robot 10 in the opposite direction to the collision position ( 10) is moved by a preset distance and controlled to stop, so as to promote safety between the collaborative robot 10 and the object due to the collision.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌 감지 결과와, 상기 협업로봇(10)을 제어한 제어결과를 상기 협업로봇(10)을 관리하는 관리자의 관리자 단말(300)로 제공하여, 상기 충돌로 인한 상황을 확인할 수 있도록 한다.In addition, the collision detection module 120 provides the collision detection result and the control result of controlling the collaborative robot 10 to the manager terminal 300 of the manager who manages the collaborative robot 10, and the collision to ascertain the circumstances caused by

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌을 감지하여, 상기 협업로봇(10)을 제어한 후, 상기 충돌상황이 종료된 경우, 즉 로봇피부(110)의 변화가 없는 경우(즉, 스트레인 게이지의 변화가 없는 경우)에는 원래의 목적에 따라 상기 협업로봇(10)을 제어하여 구동할 수 있도록 구현된다. In addition, the collision detection module 120 detects the collision, and after controlling the collaborative robot 10 , when the collision situation ends, that is, when there is no change in the robot skin 110 (ie, strain) If there is no change in the gauge), it is implemented to control and drive the collaborative robot 10 according to the original purpose.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 충돌 감지 장치(100)는 협업로봇(10)의 각 신체부위별로 로봇피부(110)를 모델링하여 상기 각 신체부위의 각 표면에 로봇피부(110)를 형성하고, 상기 협업로봇(10)이 구동될 때, 상기 형성한 로봇피부(110)를 통해 상기 협업로봇(10)과 외부의 타 객체간의 접촉을 인식함으로써, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 충돌을 실시간으로 감지하여, 상기 충돌에 대해 즉각적으로 반응하여 상기 협업로봇(10)과 객체간의 안전을 도모할 수 있도록 한다.As described above, the collision detection device 100 of the present invention models the robot skin 110 for each body part of the collaborative robot 10 to form the robot skin 110 on each surface of each body part, and , when the collaborative robot 10 is driven, by recognizing the contact between the collaborative robot 10 and other external objects through the formed robot skin 110, a collision between the collaborative robot 10 and the object is detected in real time, and reacts immediately to the collision to promote safety between the collaborative robot 10 and the object.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇피부와 스트레인 게이지를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.Figure 2 is a view showing to explain the robot skin and strain gauge according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇피부(110)는, 협업로봇(10)의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 신체부위의 각 표면에 형성된다.As shown in Figure 2, the robot skin 110 according to an embodiment of the present invention, each surface of the body part including the arm, leg, body, face, foot, or a combination thereof of the collaborative robot 10. is formed in

이때, 상기 로봇피부(110)는, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위에 따라 모델링되며, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각(111)로 나누어져 형성된다.At this time, the robot skin 110 is modeled according to each body part of the collaborative robot 10 , and is formed by dividing at least one or more robot skin pieces 111 .

즉, 신체부위별로 하나의 로봇피부 조각(111)로 형성되는 경우, 상기 하나의 로봇피부 조각(111)이 상기 로봇피부(110)를 형성하며, 상기 신체부위별로 복수의 로봇피부 조각(111)로 형성되는 경우, 상기 복수의 로봇피부 조각(111)이 상기 로봇피부(110)를 형성하는 것이다. That is, when one robot skin piece 111 is formed for each body part, the one robot skin piece 111 forms the robot skin 110, and a plurality of robot skin pieces 111 for each body part. When formed as, the plurality of robot skin pieces 111 form the robot skin 110 .

또한 상기 로봇피부(110)는, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위를 감싸는 형태로, 상기 각 신체부위의 표면에 형성된다.In addition, the robot skin 110 is formed on the surface of each body part in the form of covering each body part of the collaborative robot 10 .

또한 상기 로봇피부 조각(111)은, 표면이 평평한 면으로 형성되도록 내측 중앙에 공기층을 포함하여 풍선효과가 나타나도록 형성되며, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위의 어느 곳에라도 설치할 수 있도록 구현된다.In addition, the robot skin piece 111 is formed to have a balloon effect including an air layer in the inner center so that the surface is formed as a flat surface, and can be installed anywhere in each body part of the collaborative robot 10 do.

또한 로봇피부(110)의 각 로봇피부 조각(111)은, 상기 충돌을 감지하기 위한 스트레인 게이지가 각각 구비되며, 상기 충돌이 발생되는 경우, 외부에서 가해진 힘(즉, 외압)의 크기를 환산하여, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위에 대한 전체적인 충돌과, 상기 각 신체부위에 대한 국부적인 충돌의 세기를 모두 감지할 수 있도록 한다.In addition, each robot skin piece 111 of the robot skin 110 is provided with a strain gauge for detecting the collision, respectively, and when the collision occurs, the magnitude of the externally applied force (ie, external pressure) is converted to , to detect both the overall impact on each body part of the collaborative robot 10 and the intensity of the local impact on each body part.

즉, 상기 로봇피부 조각(111)은, 상기 충돌로 인해 로봇피부 조각(111)에 변형됨에 따른 상기 스트레인 게이지의 변화를 통해 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위에 대한 전체적인 충돌의 세기와 상기 각 신체부위에 대한 국부적인 충돌의 세기를 모두 감지할 수 있도록 하는 것이다.That is, the robot skin piece 111 is the intensity of the overall impact on each body part of the collaborative robot 10 through the change of the strain gauge as it is deformed to the robot skin piece 111 due to the collision and the It is to be able to detect all the intensity of local impact on each body part.

이때, 충격 감지 모듈(120)은, 상기 충돌이 감지되고 상기 각 스트레인 게이지의 변화량을 모두 합산하여, 외부에서 가해진 전체적인 힘의 크기로 환산함으로써, 상기 전체적인 충돌의 세기를 감지하며, 상기 각 스트레인 게이지의 변화량을 외부에서 가해진 힘의 크기로 각각 환산함으로써, 상기 각 로봇피부 조각(111)에 가해진 국부적인 충돌의 세기를 감지하게 된다.At this time, the impact detection module 120 detects the impact and adds up the amount of change of each strain gauge, and converts it into the magnitude of the overall force applied from the outside, thereby detecting the intensity of the overall impact, and each strain gauge By converting the amount of change of to the magnitude of the externally applied force, the intensity of the local collision applied to each robot skin piece 111 is sensed.

또한 상기 스트레인 게이지는, 도 2에 도시한 것과 같이, 상기 로봇피부 조각(111)의 상측 내부면에 적어도 하나 이상으로 형성되어 상기 충돌 감지 모듈(120)과 각각 연결된다. 한편 상기 스트레인 게이지는 상기 각 로봇피부 조각(111)의 상측 내부면에 형성되는 것이 바람직 하지만, 상기 로봇피부 조각(111)의 상측면(즉, 로봇피부 조각의 외곽)에 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2 , at least one strain gauge is formed on the upper inner surface of the robot skin piece 111 and is respectively connected to the collision detection module 120 . On the other hand, the strain gauge is preferably formed on the upper inner surface of each robot skin piece 111, but may be formed on the upper surface of the robot skin piece 111 (ie, the outer side of the robot skin piece).

또한 상기 로봇피부 조각(111)은, 외부의 객체와 충돌이 있을 경우, 상기 공기층이 자동으로 팽창하여 상기 협업로봇(10)의 신체와 상기 충돌을 야기한 상기 객체를 보호할 수 있도록 한다.In addition, when the robot skin piece 111 collides with an external object, the air layer automatically expands to protect the body of the collaborative robot 10 and the object that caused the collision.

또한 상기 스트레인 게이지는, 포일 타입(foil type)이나 와이어 타입(wire type)의 저항체로 구성되는 그리드(grid)와 상기 그리드에 대한 저항변화를 측정하는 브리지 회로를 포함하여 구성된다.In addition, the strain gauge is configured to include a grid composed of a foil type or wire type resistor and a bridge circuit for measuring a change in resistance with respect to the grid.

상기 스트레인 게이지가 상기 각 로봇피부 조각(111)의 상측 내부면이나, 상측면에 구성되는 경우, 상기 로봇피부 조각(111)이 상기 객체와의 접촉(충돌)으로 인해 로봇피부 조각(111)의 내측 방향으로 외압이 발생되면, 상기 로봇피부 조각(111)은 내측 방향으로 응축(즉, 변형)된다. 이때, 상기 스트레인 게이지(더욱 상세하게는 스트레인 게이지의 상기 그리드)는 확장되기 때문에 상기 스트레인 게지이지에서 저항의 변화가 발생하게 된다.When the strain gauge is configured on the upper inner surface or upper surface of each robot skin piece 111, the robot skin piece 111 due to contact (collision) with the object. When external pressure is generated in the inward direction, the robot skin piece 111 is condensed (ie, deformed) in the inward direction. At this time, since the strain gauge (more specifically, the grid of the strain gauge) is expanded, a change in resistance occurs in the strain gauge.

이를 통해 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 로봇피부 조각(111)의 변형에 따라 상기 형성한 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 상기 충돌을 감지하게 되는 것이다.Through this, the collision detection module 120 detects the collision by detecting a change in the strain gauge formed on a part of the formed robot skin piece 111 according to the deformation of each robot skin piece 111. .

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 로봇피부와 스트레인 게이지를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.Figure 3 is a view showing to explain the robot skin and strain gauge according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 스트레인 게이지는, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위별로 형성한 로봇피부(110)에 대한 로봇피부 조각(111) 사이에 형성되도록 구현될 수 있다.3, the strain gauge according to another embodiment of the present invention is between the robot skin pieces 111 for the robot skin 110 formed for each body part of the collaborative robot 10. It can be implemented to be formed.

즉, 상기 스트레인 게이지가 상기 형성한 로봇피부 조각(111) 사이에 형성되어 상기 충격 감지 모듈(120)과 각각 연결됨으로서, 외부의 객체와 상기 협업로봇(10)이 충돌하는 것을 감지할 수 있도록 구현되는 것이다.That is, the strain gauge is formed between the formed robot skin pieces 111 and is respectively connected to the impact sensing module 120, so that it is possible to detect the collision between the external object and the collaborative robot 10 will become

또한 상기 스트레인 게이지가 상기 로봇피부 조각(111) 사이에 형성되는 경우, 상기 로봇피부 조각(111)이 상기 객체와의 충돌로 인해 상기 로봇피부 조각(111)의 내측 방향으로 외압이 발생되는 경우, 상기 로봇피부 조각(111)은 내측 방향으로 응축된다. 이때, 상기 스트레인 게이지는, 상기 로봇피부 조각(111)의 응축으로 인해 발생되는 내부 압력에 따라 응축되어 스트레인 게이지에서의 저항 변화가 발생하게 된다. In addition, when the strain gauge is formed between the robot skin pieces 111, when external pressure is generated in the inner direction of the robot skin pieces 111 due to the collision of the robot skin pieces 111 with the object, The robot skin piece 111 is condensed in the inward direction. At this time, the strain gauge is condensed according to the internal pressure generated due to the condensation of the robot skin piece 111, thereby causing a change in resistance in the strain gauge.

이를 통해 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 로봇피부 조각(111)의 변형에 따라 상기 형성한 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 상기 충돌을 감지하게 되는 것이다.Through this, the collision detection module 120 detects the collision by detecting a change in the strain gauge formed on a part of the formed robot skin piece 111 according to the deformation of each robot skin piece 111. .

즉, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 같이, 상기 스트레인 게이지는 상기 형성한 로봇피부 조각(111)의 상측면, 상기 형성한 로봇피부 조각(111)의 상측 내부면 또는 상기 형성한 로봇피부 조각(111)의 사이와 같이 상기 로봇피부(110)의 일부에 적어도 하나 이상으로 형성되어, 상기 충돌 감지 모듈(120)에서 상기 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 상기 충돌을 감지할 수 있도록 한다.That is, as described with reference to FIGS. 2 and 3, the strain gauge is the upper surface of the formed robot skin piece 111, the upper inner surface of the formed robot skin piece 111, or the formed robot skin At least one is formed on a part of the robot skin 110, such as between the pieces 111, so that the collision detection module 120 detects a change in the strain gauge to detect the collision.

한편, 상기 충돌을 감지하기 위해, 로봇피부(110)나 로봇피부 조각(111)의 변형에 따른 저항변화를 간편하게 감지할 수 있는 스트레인 게이지를 상기 로봇피부(110)나 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성하는 것이 바람직 하지만, 상기 충돌 감지 장치(100)는 상기 로봇피부(110)에 작용하는 외압을 측정하는 압력센서나 압전센서 또는 상기 로봇피부(110)의 변화에 따른 정전용량을 측정하도록 구현되는 정전용량 감지센서를 이용하여 상기 충돌을 감지할 수 있도록 구현될 수도 있다.On the other hand, in order to detect the collision, a strain gauge capable of easily detecting a change in resistance according to the deformation of the robot skin 110 or the robot skin piece 111 is applied to the robot skin 110 or the robot skin piece 111. Although it is preferable to form in a part, the collision detection device 100 is a pressure sensor or a piezoelectric sensor for measuring the external pressure acting on the robot skin 110 or to measure the capacitance according to the change of the robot skin 110 . It may be implemented to detect the collision by using the implemented capacitive detection sensor.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an operation of a collision detection apparatus of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치(100)를 구성하는 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위별로 구성된 로봇피부(110)를 형성하는 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성된 스트레인 게이지와 각각 연결되어, 상기 스트레인 게이지의 변화를 감지함으로서, 상기 형성한 로봇피부(110)의 변형을 모니터링한다(①).As shown in FIG. 4 , the collision detection module 120 constituting the collision detection device 100 of the collaborative robot according to an embodiment of the present invention is a robot skin configured for each body part of the collaborative robot 10 . Each is connected to a strain gauge formed on a part of at least one or more robot skin pieces 111 forming 110, and by detecting a change in the strain gauge, the deformation of the formed robot skin 110 is monitored (①) ).

여기서, 상기 로봇피부(110)의 변형을 모니터링하는 것은, 상기 협업로봇(10)이 특정 공정이나 작업을 위해 구동되는 경우에 실시간으로 수행된다.Here, monitoring the deformation of the robot skin 110 is performed in real time when the collaborative robot 10 is driven for a specific process or task.

또한 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 로봇피부(110)나 상기 각 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여, 상기 로봇피부(110)의 변형에 대한 모니터링을 수행한다.In addition, the collision detection module 120 detects a change in the strain gauge formed in each of the robot skin 110 or a part of each robot skin piece 111, and monitors the deformation of the robot skin 110. do.

여기서, 상기 스트레인 게이지의 변화는 상기 충돌로 인해 발생되는 스트레인 게이지의 저항변화를 의미함은 상술한 바와 같다.Here, the change in the strain gauge means a change in resistance of the strain gauge caused by the collision as described above.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 모니터링한 결과에 따라 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 충돌을 감지한다(②).In addition, the collision detection module 120 detects a collision between the collaborative robot 10 and the object according to the monitoring result (②).

상기 충돌을 감지하는 것은, 상기 스트레인 게이지의 변화량(즉, 저항변화량)과 사전에 설정한 임계값을 비교하여 상기 스트레인 게이지의 변화량이 상기 임계값을 초과하는 경우에, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체가 접촉한 것으로 인식함으로서, 상기 협업로봇(10)과 상기 객체가 충돌한 것으로 감지한다.Detecting the collision is by comparing the amount of change of the strain gauge (that is, the amount of resistance change) with a preset threshold value, and when the amount of change of the strain gauge exceeds the threshold value, the collaborative robot 10 and By recognizing that the object is in contact, it is detected that the collaborative robot 10 and the object collide.

한편, 상기 임계값은 상기 충돌 감지에 대한 민감도를 설정한 것임은 상술한 바와 같다.Meanwhile, as described above, the threshold value sets the sensitivity to the collision detection.

또한 상기 충돌이 감지되는 경우, 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 로봇피부 조각(111)에 할당된 위치정보를 확인하여 상기 충돌이 발생한 위치를 감지한다.In addition, when the collision is detected, the collision detection module 120 detects the position where the collision occurs by checking the position information allocated to each robot skin piece 111 .

이때, 상기 위치정보는, 상기 협업로봇(10)에 대한 각 신체부위의 각 로봇피부(110) 또는 로봇피부 조각(111)에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 사전에 생성함으로써, 할당되거나, 상기 로봇피부(110) 또는 상기 로봇피부 조각(111)에 대한 일련번호를 미리 할당하고, 상기 할당한 일련번호와 상기 로봇피부(110) 또는 상기 로봇피부 조각(111)에 대한 위치정보를 매핑함으로써, 할당된다. At this time, the location information is assigned by generating in advance a distribution for the strain gauge formed on each robot skin 110 or the robot skin piece 111 of each body part for the collaborative robot 10, or the robot By allocating a serial number for the skin 110 or the robot skin piece 111 in advance, and mapping the assigned serial number with the position information for the robot skin 110 or the robot skin piece 111, allocation do.

즉, 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 로봇피부(110) 또는 상기 각 로봇피부 조각(111)에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 통해서 상기 위치정보를 취득하여 확인하거나, 상기 로봇피부(110) 또는 상기 로봇피부 조각(111)에 미리 할당된 일련번호에 매핑된 위치정보를 취득하여 확인함으로써, 상기 협업로봇(10)에서 충돌이 발생한 위치를 감지하게 되는 것이다.That is, the collision detection module 120 acquires and confirms the position information through the distribution of the strain gauge formed on each robot skin 110 or each robot skin piece 111, or the robot skin 110 ) or by acquiring and checking the location information mapped to the serial number assigned in advance to the robot skin piece 111, the collaborative robot 10 detects the location where the collision occurred.

이때, 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 각 스트레인 게이지의 변화량을 토대로 상기 감지한 충돌에 대한 전체적인 세기와 국부적인 세기를 감지함은 상술한 바와 같다.In this case, the collision detection module 120 senses the overall intensity and the local intensity of the sensed collision based on the amount of change of each strain gauge as described above.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌 및 충돌 위치가 감지되는 경우, 상기 감지한 충돌 및 충돌 위치에 따라 상기 협업로봇(10)을 제어하는 기능을 수행한다(③).Also, when the collision detection module 120 detects the collision and the collision location, it performs a function of controlling the collaborative robot 10 according to the detected collision and collision location (③).

이때, 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌 및 충돌 위치가 감지되는 경우, 상기 구동 중인 협업로봇(10)을 즉각적으로 정지하도록 제어하거나, 상기 감지한 충돌 위치와 정반대방향으로 상기 협업로봇(10)을 일정한 거리만큼 이동시켜 정지하도록 제어함으로써, 상기 감지한 충돌에 즉각적으로 반응하여 상기 협업로봇(10)과 객체간의 안전을 도모할 수 있도록 한다.At this time, the collision detection module 120 controls to immediately stop the working collaborative robot 10 when the collision and the collision position are detected, or in the opposite direction to the detected collision position, the cooperative robot ( 10) is moved by a certain distance and controlled to stop, so that it is possible to promote safety between the collaborative robot 10 and the object by immediately responding to the detected collision.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은 상기 감지한 결과를 관리자 단말(300)로 제공하여 상기 충돌이 발생한 협업로봇(10)을 확인할 수 있도록 한다.In addition, the collision detection module 120 provides the detected result to the manager terminal 300 so that the collaborative robot 10 in which the collision has occurred can be identified.

이때, 상기 감지결과는, 상기 충돌이 발생한 경고 메시지, 상기 감지한 충돌 위치, 상기 감지한 전체적인 충돌 세기 및 국부적인 충돌 세기 또는 이들의 조합을 포함한다.In this case, the detection result includes a warning message in which the collision has occurred, the detected collision location, the detected overall collision strength and local collision strength, or a combination thereof.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram showing the configuration of a collision detection apparatus of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치(100)는, 협업로봇(10)의 신체부위별로 모델링되어, 상기 각 신체부위의 표면에 형성되는 복수의 로봇피부(110) 및 상기 복수의 로봇피부(110)의 변형에 따라 충돌을 감지하는 충돌 감지 모듈(120)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 5 , the collision detection apparatus 100 of the collaborative robot according to an embodiment of the present invention is modeled for each body part of the collaborative robot 10, and a plurality of body parts formed on the surface of each body part It is configured to include a robot skin 110 and a collision detection module 120 for detecting a collision according to the deformation of the plurality of robot skin 110 .

또한 상기 복수의 로봇피부(110)는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각(111)으로 나누어져 형성되며, 상기 각각의 로봇피부 조각(111)의 일부에는 스트레인 게이지가 형성되어 상기 충돌 감지 모듈(120)과 와이어링되어 연결된다.In addition, the plurality of robot skin 110 is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces 111, and a strain gauge is formed in a part of each robot skin piece 111, so that the collision detection module 120 is wired and connected to

또한 상기 로봇피부(110)를 형성하는 상기 각각의 로봇피부 조각(111)은, 상기 협업로봇(10)의 신체부위 표면에 평평한 면으로 형성되어 설치되며, 중앙에 공기층을 포함하여, 풍선효과가 나타나도록 형성된다.In addition, each of the robot skin pieces 111 forming the robot skin 110 is installed as a flat surface on the surface of the body part of the collaborative robot 10, and includes an air layer in the center, so that the balloon effect is formed to appear.

또한 상기 각 로봇피부 조각(111)은, 상기 협업로봇(10)이 외부의 객체와 충돌될 때, 상기 중앙의 공기층이 자동으로 팽창될 수 있도록 구현되어 상기 충돌로부터 상기 협업로봇(10)의 각 신체와 상기 객체를 보호할 수 있도록 상기 협업로봇(10)의 신체부위 표면에 형성된다.In addition, each of the robot skin pieces 111 is implemented so that when the collaborative robot 10 collides with an external object, the central air layer is automatically expanded, so that each of the collaborative robot 10 from the collision It is formed on the surface of the body part of the collaborative robot 10 to protect the body and the object.

또한 상기 충돌 감지 모듈(120)은, 상기 충돌을 감지할 때 충돌 감지를 위한 충돌 감지 민감도를 설정하는 충돌 감지 민감도 설정부(121), 상기 스트레인 게이지의 변화를 모니터링하여 상기 형성한 로봇피부(110)의 변형에 따라 상기 충돌을 감지하는 충돌 감지부(122), 상기 충돌이 감지된 경우, 상기 협업로봇(10)을 제어하는 협업로봇 제어부(123), 상기 충돌을 감지한 결과를 관리자 단말(300)로 제공하는 충돌 감지 결과 제공부(124) 및 메모리(125)를 포함하여 구성된다.In addition, the collision detection module 120 includes a collision detection sensitivity setting unit 121 that sets a collision detection sensitivity for collision detection when detecting the collision, and the robot skin 110 formed by monitoring a change in the strain gauge. ), the collision detection unit 122 for detecting the collision according to the deformation, the cooperative robot control unit 123 for controlling the cooperative robot 10 when the collision is detected, and the manager terminal ( It is configured to include a collision detection result providing unit 124 and a memory 125 provided to 300).

한편, 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 상기 충돌 감지 장치(100)는, 상기 협업로봇(10)의 구동과 상기 형성한 각각의 스트레인 게이지에 전력을 공급하기 위한 전원부를 더 포함하여 구성된다.Meanwhile, although not shown in FIG. 5 , the collision detection device 100 further includes a power supply for driving the collaborative robot 10 and supplying power to each strain gauge formed above.

또한 상기 충돌 감지 민감도 설정부(121)는, 상기 충돌 감지부(122)가 상기 협업로봇(10)에서 발생되는 충돌을 감지할 때의 민감도를 설정하는 기능을 수행한다.In addition, the collision detection sensitivity setting unit 121 performs a function of setting the sensitivity when the collision detection unit 122 detects a collision occurring in the collaborative robot 10 .

상기 민감도는, 상기 충돌 감지를 위한 임계값을 설정함으로서, 설정됨은 상술한 바와 같다.The sensitivity is set by setting a threshold value for the collision detection as described above.

또한 상기 충돌 감지부(122)는, 상기 형성한 로봇피부(110)의 변형에 따라 충돌을 감지하는 기능을 수행하는 것으로, 상기 각 스트레인 게이지의 변화를 모니터링하여, 모니터링한 결과에 따라 상기 충돌을 감지한다.In addition, the collision detection unit 122 performs a function of detecting a collision according to the deformation of the formed robot skin 110, and monitors the change of each strain gauge, and detects the collision according to the monitoring result. detect

상기 충돌을 감지하는 것은, 상기 형성한 로봇피부(110)가 외부의 힘(외압)에 의해 변형되는 경우, 상기 형성한 로봇피부(110) 또는 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지함으로서, 수행된다.To detect the collision, when the formed robot skin 110 is deformed by an external force (external pressure), the formed robot skin 110 or a part of the robot skin piece 111 of the strain gauge formed By detecting change, it is carried out.

또한 상기 충돌 감지부(122)는, 상기 스트레인 게이지가 변화되면, 상기 스트레인 게이지의 변화량과 상기 민감도를 설정한 상기 임계값을 비교하여, 상기 스트레인 게이지의 변화량이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 충돌이 발생한 것으로 감지한다.Also, when the strain gauge changes, the collision detection unit 122 compares the amount of change of the strain gauge with the threshold value at which the sensitivity is set, and when the amount of change of the strain gauge exceeds the threshold, the Detects that a collision has occurred.

이와 동시에, 상기 충돌 감지부(122)는, 상기 로봇피부 조각(111)에 대해 사전에 할당한 위치정보를 취득하여, 상기 감지된 충돌이 상기 협업로봇(10)의 어느 신체부위에서 발생하였는지를 감지(즉, 충돌이 발생한 충돌 위치)한다.At the same time, the collision detection unit 122 acquires the position information allocated in advance for the robot skin piece 111, and detects in which body part of the collaborative robot 10 the detected collision occurred. (ie, the location of the collision where the collision occurred).

한편, 상기 위치정보는, 상기 로봇피부(110)를 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위별로 형성할 때, 상기 각 신체부위의 각 로봇피부(110)나 각 로봇피부 조각(111)에 형성되는 적어도 하나 이상의 스트레인 게이지에 대한 분포를 생성함으로서, 할당되거나, 상기 로봇피부 조각(111)에 일련번호를 미리 할당하여 상기 할당한 일련번호와 상기 형성한 각 로봇피부 조각(111)에 대한 위치정보를 매핑한 매핑 테이블을 생성함으로써, 할당됨은 상술한 바와 같다.On the other hand, the position information is formed on each robot skin 110 or each robot skin piece 111 of each body part when the robot skin 110 is formed for each body part of the collaborative robot 10 . By creating a distribution for at least one or more strain gauges to be assigned, or by pre-assigning a serial number to the robot skin piece 111, the assigned serial number and the formed position information for each robot skin piece 111 By creating a mapping table that maps , the assignment is the same as described above.

즉, 상기 위치정보는, 상기 스트레인 게이지의 변화를 통해 상기 협업로봇(10)에 형성한 로봇피부(110)에 일정 이상의 외부의 힘이 감지되어 상기 충돌이 감지된 경우, 상기 충돌이 발생한 위치를 인식하기 위해 할당되는 것이다.That is, the location information is, when the collision is detected by detecting an external force over a certain level on the robot skin 110 formed in the collaborative robot 10 through the change of the strain gauge, the location where the collision occurred assigned to recognize.

또한 상기 충돌 감지부(122)는, 상기 충돌이 감지되는 경우, 상기 충돌로 인해 변화된 스트레인 게이지의 각 변화량을 모두 취합함으로써, 외부에서 가해진 전체적인 힘의 크기로 환산하여 전체적인 충돌 세기를 감지하고, 상기 각 변화된 각 스트레인 게이지의 변화량을 외부에서 가해진 힘의 크기로 각각 취합함으로써, 상기 각 로봇피부 조각(111)에 가해진 국부적인 충돌 세기를 감지한다.In addition, when the collision is detected, the collision detection unit 122 collects all the amounts of change in the strain gauge changed due to the collision, and converts it into the size of the overall force applied from the outside to sense the overall collision strength, and By collecting each changed amount of each strain gauge as the magnitude of the externally applied force, the local impact strength applied to each robot skin piece 111 is sensed.

한편, 도 5에는, 상기 충돌 감지부(122)가 하나로 구성되어 상기 협업로봇(10)의 충돌과 충돌 위치를 감지하도록 하는 것으로 나타나 있으나, 상기 충돌 감지부(122)는 상기 협업로봇(10)의 신체부위에 따른 로봇피부(110)별로 구성되거나, 상기 로봇피부(110)의 로봇피부 조각(111)별로 구성되어, 상기 협업로봇(10)의 각 신체부위별로 상기 충돌 및 충돌 위치를 개별적으로 감지하도록 구현될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 5 , the collision detection unit 122 is configured as one to detect a collision and a collision location of the collaborative robot 10 , but the collision detection unit 122 is the collaborative robot 10 . It is configured for each robot skin 110 according to the body part of the robot skin 110, or it is configured for each robot skin piece 111 of the robot skin 110, and the collision and collision positions are individually determined for each body part of the collaborative robot 10. It can be implemented to detect.

또한 상기 협업로봇 제어부(123)는, 상기 충돌 감지부(122)를 통해 충돌 및 충돌 위치가 감지된 경우, 현재 구동 중인 상기 협업로봇(10)을 정지하도록 제어하거나, 상기 감지한 충돌 위치와 정반대방향으로 일정 거리를 이동시켜 정지하도록 제어하는 기능을 수행한다.In addition, the collaborative robot control unit 123, when a collision and a collision position are detected through the collision detection unit 122, control to stop the currently running cooperative robot 10, or the opposite to the detected collision position It performs the function of controlling to stop by moving a certain distance in the direction.

또한 상기 협업로봇 제어부(123)는, 상기 충돌이 종료되어 상기 협업로봇(10)을 구동시키기에 안정적인 상황이 되는 경우, 해당 협업로봇(10)의 운용목적에 따라 상기 협업로봇(10)을 재 구동시킬 수 있다.In addition, the collaborative robot control unit 123, when the collision is over and it becomes a stable situation to drive the collaborative robot 10, the collaborative robot 10 according to the operation purpose of the collaborative robot 10 is re-read. can be driven

또한 상기 충돌 감지 결과 제공부(124)는, 상기 충돌이 감지되어, 상기 협업로봇(10)을 제어한 경우, 상기 충돌을 감지한 충돌 감지 결과를 사전에 등록한 적어도 하나 이상의 관리자 단말(300)로 제공하는 기능을 수행한다.In addition, the collision detection result providing unit 124, when the collision is detected and the collaborative robot 10 is controlled, the collision detection result of detecting the collision is registered in advance to at least one or more manager terminals 300. perform the functions it provides.

또한 상기 메모리(125)는, 상기 생성한 스트레인 게이지에 대한 분포, 상기 생성한 로봇피부 조각(111)에 대한 일련번호와 위치정보를 매핑한 매핑 테이블을 저장하여, 상기 충돌 감지부(122)가 상기 충돌을 감지할 때 충돌 위치에 대한 위치정보를 취득할 수 있도록 한다.In addition, the memory 125 stores a mapping table in which the distribution for the generated strain gauge and the serial number and position information for the generated robot skin piece 111 are mapped, so that the collision detection unit 122 is When detecting the collision, it is possible to obtain location information about the collision location.

또한 상기 메모리(125)는, 상기 충돌이 감지된 경우 협업로봇(10)을 제어하기 위한 제어정보를 포함하여, 상기 협업로봇(10)의 운용목적에 따라 제어하기 위한 프로그램이나 알고리즘 등을 저장한다.In addition, the memory 125, including control information for controlling the collaborative robot 10 when the collision is detected, stores a program or algorithm for controlling according to the operation purpose of the collaborative robot 10. .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치를 통해 충돌을 감지하는 절차를 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a procedure for detecting a collision through a collision detection device of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치(100)를 통해, 상기 협업로봇(10)과 외부 객체간의 충돌을 감지하는 절차는 우선, 상기 충돌 감지 장치(100)는, 상기 협업로봇(10)이 그 운용목적에 따라 구동되는 경우(S110), 상기 협업로봇(10)에 형성한 로봇피부(110)의 변형에 따라 상기 충돌을 감지하는 충돌 감지 단계를 실시간으로 수행한다.As shown in FIG. 6 , the procedure for detecting a collision between the collaborative robot 10 and an external object through the collision detecting device 100 of the collaborative robot according to an embodiment of the present invention is first, the collision detecting device (100), when the collaborative robot 10 is driven according to its operating purpose (S110), a collision detection step of detecting the collision according to the deformation of the robot skin 110 formed on the collaborative robot 10 is performed in real time.

상기 충돌을 감지하는 단계는, 상기 협업로봇(10)에 형성한 로봇피부(110)나 로봇피부 조각(111)의 변형에 따른 스트레인 게이지의 변화를 모니터링하는 단계(S120), 상기 스트레인 게이지의 변화량과 사전에 설정한 임계값을 비교하는 단계(S130) 및 상기 비교한 결과에 따라 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 접촉을 인식하여 상기 협업로봇(10)과 상기 객체간의 충돌 및 충돌 위치를 감지하는 단계(S140)를 포함하여 구성된다.The step of detecting the collision is monitoring the change of the strain gauge according to the deformation of the robot skin 110 or the robot skin piece 111 formed in the collaborative robot 10 (S120), the amount of change of the strain gauge Comparing the threshold value set in advance with the step (S130) and the collision between the collaborative robot 10 and the object by recognizing the contact between the collaborative robot 10 and the object according to the comparison result, and the collision location between the collaborative robot 10 and the object It is configured to include a sensing step (S140).

상기 모니터링하는 단계는, 상기 로봇피부(110) 또는 로봇피부 조각(111)의 일부에 형성되고, 상기 충돌 감지 장치(100)의 충돌 감지 모듈(120)과 연결된 스트레인 게이지의 변화를 실시간으로 감지함으로써, 수행된다.The monitoring step is formed on a part of the robot skin 110 or the robot skin piece 111, and by detecting a change in a strain gauge connected to the collision detection module 120 of the collision detection device 100 in real time. , is carried out

또한 상기 스트레인 게이지의 변화는, 상기 충돌로 인해 상기 로봇피부(110)나 로봇피부 조각(111)이 변형될 때, 변화되는 스트레인 게이지의 저항변화를 의미하며, 상기 스트레인 게이지의 변화량은 상기 스트레인 게이지의 저항변화량을 의미한다.In addition, the change in the strain gauge means a change in resistance of the strain gauge that is changed when the robot skin 110 or the robot skin piece 111 is deformed due to the collision, and the amount of change in the strain gauge is the strain gauge is the amount of change in resistance.

또한 상기 임계값은 상기 충돌을 감지할 때의 민감도를 나타내는 것으로, 상기 임계값을 크게 설정하는 경우에는 상기 민감도가 낮게 설정되며, 상기 임계값을 작게 설정하는 경우에는 상기 민감도가 높게 설정됨은 상술한 바와 같다.In addition, the threshold value indicates the sensitivity when detecting the collision. When the threshold value is set high, the sensitivity is set low, and when the threshold value is set small, the sensitivity is set high. like a bar

또한 상기 충돌 위치는, 사전에 생성한 스트레인 게이지에 대한 분포나, 상기 각 로봇피부 조각(111)별로 사전에 할당한 일련번호에 매핑된 협업로봇(10)의 신체부위별 위치정보를 확인함으로써, 감지됨은 상술한 바와 같다.In addition, the collision location is, by checking the location information for each body part of the collaborative robot 10 mapped to the distribution for the strain gauge generated in advance or the serial number assigned in advance for each robot skin piece 111, Detected is the same as described above.

한편, 상기 스트레인 게이지에 대한 분포나, 상기 각 로봇피부 조각(111)별로 할당한 일련번호와 협업로봇(10)의 신체부위별 위치정보를 매핑한 매핑 테이블은 도 5를 참조하여 설명하였으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.On the other hand, the distribution of the strain gauge, the serial number assigned to each robot skin piece 111, and the mapping table mapping the position information for each body part of the collaborative robot 10 have been described with reference to FIG. A detailed description will be omitted.

또한 상기 충돌 감지 단계는, 상기 충돌이 감지되는 경우, 상기 스트레인 게이지의 변화를 토대로 전체적인 충돌 세기와 국부적인 충돌 세기를 감지한다. 한편 상기 각 충돌 세기를 감지하는 방법은 도 2를 참조하여 설명하였으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.Also, in the collision detection step, when the collision is detected, the overall collision strength and the local collision strength are detected based on the change in the strain gauge. Meanwhile, since the method of detecting each collision intensity has been described with reference to FIG. 2 , further detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 상기 충돌 감지 장치(100)는, 상기 감지한 충돌 및 충돌 위치에 따라 현재 구동 중인 상기 협업로봇(10)을 제어하는 협업로봇 제어 단계를 수행한다(S150).Next, the collision detection apparatus 100 performs a cooperative robot control step of controlling the currently driven cooperative robot 10 according to the detected collision and collision location (S150).

상기 협업로봇 제어 단계는, 상기 충돌이 감지되는 경우, 상기 협업로봇(10)의 구동을 즉시 정지하도록 제어하거나, 상기 감지한 충돌 위치에 따라 일정한 거리만큼 이동시켜 정지하도록 제어함으로써, 상기 충돌로 인한 협업로봇(10)과 객체간의 피해를 방지할 수 있도록 한다.The collaborative robot control step, when the collision is detected, by controlling to immediately stop the driving of the collaborative robot 10, or by controlling to stop by moving a certain distance according to the detected collision location, To prevent damage between the collaborative robot 10 and the object.

다음으로, 상기 충돌 감지 장치(100)는, 상기 감지한 충돌 감지 결과를 관리자 단말(300)로 제공하는 충돌 감지 결과 제공 단계를 수행한다(S160).Next, the collision detection apparatus 100 performs a collision detection result providing step of providing the detected collision detection result to the manager terminal 300 (S160).

상기 제공되는 충돌 감지 결과는, 충돌일 발생했음을 나타내는 경고 메시지, 상기 감지한 충돌 위치, 상기 감지한 전체적인 충돌 세기 및 국부적인 충돌 세기, 상기 협업로봇(10)을 제어한 제어 결과 또는 이들의 조합을 포함한다. The provided collision detection result is a warning message indicating that a collision has occurred, the detected collision location, the detected overall collision strength and local collision strength, the control result of controlling the collaborative robot 10, or a combination thereof. include

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 협업로봇의 충돌 감지 장치 및 그 방법은, 협업로봇의 각 신체부분에 대한 로봇피부를 모델링하여 상기 각 신체부분의 표면에 상기 모델링한 로봇피부를 형성하고, 상기 형성한 로봇피부를 이용하여 상기 협업로봇에 대한 상기 충돌과 충돌 위치를 정확하게 감지하여, 상기 협업로봇이 상기 충돌에 대한 즉각적인 반응을 수행하도록 제어함으로서, 상기 협업로봇과 상기 충돌의 대상이 되는 외부 객체간의 피해를 방지하여 안전을 도모할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the apparatus and method for detecting collision of a collaborative robot according to an embodiment of the present invention, the robot skin for each body part of the collaborative robot is modeled and the robot skin modeled on the surface of each body part Forming and accurately detecting the collision and collision location for the collaborative robot using the formed robot skin, and controlling the collaborative robot to perform an immediate reaction to the collision, There is an effect of preventing damage between target external objects and promoting safety.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.In the above, the preferred embodiment according to the present invention has been mainly described above, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, and each component of the present invention is changed or modified within the technical scope of the present invention to achieve the same purpose and effect. it could be

아울러 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

10: 협업로봇 100: 협업로봇의 충돌 감지 장치
110: 로봇피부 111: 로봇피부 조각
120: 충돌 감지 모듈 121: 충돌 감지 민감도 설정부
122: 충돌 감지부 123: 협업로봇 제어부
124: 충돌 감지 결과 제공부 125: 메모리10: Collaborative robot 100: Collision detection device of the collaborative robot
110: robot skin 111: robot skin piece
120: collision detection module 121: collision detection sensitivity setting unit
122: collision detection unit 123: collaborative robot control unit
124: collision detection result providing unit 125: memory

Claims (10)

협업로봇의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 신체부위의 각 표면에 형성한 로봇피부; 및
상기 형성한 로봇피부의 변형에 따라 충돌을 감지하는 충돌 감지부;를 포함하고,
상기 각 로봇피부는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각으로 나누어져 형성되고, 상기 각 로봇피부 조각에 대한 위치정보가 할당되어 있으며,
상기 충돌 감지부는, 외부에서 가해진 힘에 의해 상기 로봇피부 조각이 응축되어 변형됨에 따라 확장되는 상기 각 로봇피부 조각마다 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 상기 충돌을 감지하고, 상기 각 로봇피부 조각에 대해 할당된 위치정보에 따라 상기 협업로봇의 신체부위별로 상기 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.Robot skin formed on each surface of a body part including the arm, leg, body, face, foot or a combination thereof of the collaborative robot; and
Including; a collision sensing unit for detecting a collision according to the deformation of the formed robot skin;
Each robot skin is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces, and location information for each robot skin piece is assigned,
The collision detection unit detects the collision by sensing a change in the strain gauge formed for each robot skin piece that is expanded as the robot skin piece is condensed and deformed by a force applied from the outside, and for each robot skin piece A collision detection device for a collaborative robot, characterized in that detecting a collision location where the collision occurs for each body part of the collaborative robot according to the assigned location information. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 로봇피부 조각은,
표면이 평평한 면으로 형성되도록 중앙에 공기층을 포함하고 있으면서 풍선효과가 나타나도록 상기 신체부위의 어느 곳에라도 형성될 수 있으며, 외부로부터 충돌이 있을 경우, 상기 공기층이 팽창하여 상기 협업로봇의 신체를 보호함과 동시에 상기 충돌이 발생하면 외부에서 가해진 힘의 크기를 환산할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.The method according to claim 1,
The robot skin piece,
It can be formed anywhere on the body part so that a balloon effect appears while including an air layer in the center so that the surface is formed as a flat surface, and when there is a collision from the outside, the air layer expands to protect the body of the collaborative robot and at the same time, when the collision occurs, a collision detection device for a collaborative robot, characterized in that it is possible to convert the magnitude of an externally applied force. 청구항 1에 있어서,
상기 충돌 감지부는,
상기 스트레인 게이지의 변화를 통해 전체적인 충돌과 국부적인 충돌의 세기를 모두 감지하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.The method according to claim 1,
The collision detection unit,
A collision detection device for a collaborative robot, characterized in that it detects both the intensity of the overall collision and the local collision through the change of the strain gauge. 청구항 1에 있어서,
상기 충돌 감지부는,
상기 신체부위의 각 로봇피부 조각에 형성된 상기 스트레인 게이지의 변화와 위치정보를 취득하여, 상기 협업로봇의 어느 신체부위에서 상기 충돌이 발생하였는지를 감지하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.The method according to claim 1,
The collision detection unit,
A collision detection device for a collaborative robot, characterized in that by acquiring the change and position information of the strain gauge formed on each robot skin piece of the body part, it detects in which body part of the collaborative robot the collision occurred. 청구항 5에 있어서,
상기 위치정보는,
상기 신체부위의 각 로봇피부에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 통해서 확인되거나, 상기 로봇피부 조각에 일련번호가 미리 할당되어 있으면서, 사전에 설정한 임계값 이상의 스트레인 게이지의 변화에 대한 변화량이나 외부의 힘이 감지되면 상기 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.6. The method of claim 5,
The location information is
It is confirmed through the distribution of strain gauges formed on each robot skin of the body part, or while a serial number is pre-assigned to the robot skin piece, the amount of change or external force with respect to the change of the strain gauge above a preset threshold value When this is detected, the collision detection device of the collaborative robot, characterized in that to detect the collision location where the collision occurred. 청구항 6에 있어서,
상기 충돌 감지 장치는,
상기 임계값을 설정하여 상기 충돌을 감지하기 위한 민감도를 설정하는 충돌 민감도 설정부;
상기 충돌 및 충돌 위치가 감지되면, 상기 감지된 결과에 따라 상기 협업로봇의 구동을 즉시 정지하도록 제어하는 협업로봇 제어부; 및
상기 감지한 결과를 관리자에게 제공하는 충돌 감지 결과 제공부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 장치.7. The method of claim 6,
The collision detection device is
a collision sensitivity setting unit configured to set a sensitivity for detecting the collision by setting the threshold value;
When the collision and the collision location are detected, a collaborative robot control unit for controlling to immediately stop the operation of the collaborative robot according to the detected result; and
Collision detection device of a collaborative robot, characterized in that it further comprises; a collision detection result providing unit for providing the detected result to the manager. 협업로봇의 팔, 다리, 몸체, 얼굴, 발 또는 이들의 조합을 포함하는 신체부위의 각 표면에 형성한 로봇피부의 변형에 따라 상기 협업로봇에 대한 충돌을 감지하는 충돌 감지 단계;를 포함하며,
상기 각 로봇피부는, 적어도 하나 이상의 로봇피부 조각으로 나누어져 형성되고, 상기 각 로봇피부 조각에 대한 위치정보가 할당되어 있으며,
상기 충돌 감지 단계는, 외부에서 가해진 힘에 의해 상기 로봇피부 조각이 응축되어 변형됨에 따라 확장되는 상기 각 로봇피부 조각마다 형성된 스트레인 게이지의 변화를 감지하여 상기 충돌을 감지하고, 상기 각 로봇피부 조각에 대해 할당된 위치정보에 따라 상기 협업로봇의 신체부위별로 상기 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 방법.A collision detection step of detecting a collision with the collaborative robot according to the deformation of the robot skin formed on each surface of the body part including the arm, leg, body, face, foot, or a combination thereof of the collaborative robot;
Each robot skin is formed by being divided into at least one or more robot skin pieces, and location information for each robot skin piece is assigned,
The collision detection step detects the collision by detecting a change in the strain gauge formed for each robot skin piece that expands as the robot skin piece is condensed and deformed by an externally applied force, and is applied to each robot skin piece. A collision detection method of a collaborative robot, characterized in that detecting the collision location where the collision occurs for each body part of the collaborative robot according to the allocated location information. 삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 충돌 감지 단계는,
상기 신체부위의 각 로봇피부와 각 로봇피부 조각에 형성된 상기 스트레인 게이지의 변화와 위치정보를 취득하여, 상기 협업로봇의 어느 신체부위에서 상기 충돌이 발생하였는지를 감지하며,
상기 위치정보는, 상기 신체부위의 각 로봇피부에 형성된 스트레인 게이지에 대한 분포를 통해서 취득되거나, 상기 로봇피부 조각에 미리 할당된 일련번호를 통해서 취득되며,
사전에 설정한 임계값 이상의 스트레인 게이지의 변화량이나 외압이 감지되면 상기 취득한 위치정보를 토대로 상기 충돌이 발생한 충돌 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 협업로봇의 충돌 감지 방법.9. The method of claim 8,
The collision detection step is
By acquiring the change and position information of the strain gauge formed on each robot skin of the body part and each robot skin piece, it detects in which body part of the collaborative robot the collision occurred,
The position information is obtained through distribution for strain gauges formed on each robot skin of the body part, or is obtained through a serial number assigned in advance to the robot skin piece,
A collision detection method of a collaborative robot, characterized in that when the amount of change or external pressure of the strain gauge greater than a preset threshold is detected, the collision location where the collision occurred is detected based on the acquired position information.
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