KR102309915B1

KR102309915B1 - 정적 작업 분배 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102309915B1
Application number: KR1020170094035A
Authority: KR
Inventors: 임선; 송인설; 정예찬; 정일균; 정학상
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2021-10-08
Also published as: KR20190011855A

Abstract

본 발명은 컨베이어를 통해 이송되는 물품을 복수의 로봇이 작업하는 공정 생산라인 환경에서 로봇 운용의 효율성 증가와 운용 비용을 절감하기 위한 정적 작업 분배 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치는 컨베이어에 이동하는 복수의 작업 대상물을 촬영하는 이미지 센서, 이미지 센서로부터 촬영된 영상을 통해 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 위치 정보를 통해 복수의 로봇에 작업을 분배하는 메인 컨트롤러를 포함한다.

Description

정적 작업 분배 장치, 시스템 및 방법{Static work distribution device, system and method using the same}

본 발명은 로봇 운영을 위한 작업 분배 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨베이어를 통해 이송되는 물품을 복수의 로봇이 작업하는 공정 생산라인 환경에서 로봇 운용의 효율성 증가와 운용 비용을 절감하기 위한 정적 작업 분배 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재 컨베이어는 다수의 물품을 연속 이동시키기 위해 롤러 타입 또는 벨트 타입 등으로 활발히 사용되고 있다.

기존에는 컨베이어를 통해 이동하는 물품의 작업을 분배하기 위한 방법으로는 작업자의 수, 위치에 따른 생산 처리율을 높이면서 불량률을 낮추는 관점에서 연구되어 왔다.

그러나 산업 자동화 시스템이 도입되면서 컨베이어와 더불어 더 빠른 물품의 분류 또는 이송을 위해 로봇이 컨베이어와 함께 사용되고 있다. 이에 따라 복수의 로봇을 효과적으로 운용하기 위한 시스템이 필요한 실정이다.

최근에는 복수의 로봇을 효과적으로 운용하기 위하여 각 로봇마다 센서(sensor)를 설치하여 충돌 방지 및 센서 반경 안에 들어오는 물품에 대하여 로봇이 작업을 수행하는 방법이 제안되고 있다.

그러나 각 로봇마다 센서를 설치할 경우, 높은 설치 비용, 유지 및 관리가 어려워 지는 문제점이 발생된다.

또한 하나의 로봇에 작업 대상물이 몰리는 경우 해당 로봇의 작업 과부하 및 잦은 소모품 교체로 인해 로봇의 수명이 단축하는 문제점이 발생되었다.

한국등록특허 제10-1683087호 (2016.11.30.)

따라서 본 발명의 목적은 컨베이어를 통해 이송되는 작업 대상물을 복수의 로봇이 작업하는 공정 생산라인 환경에서 로봇 운용의 효율성 증가와 운용 비용을 절감하기 위한 정적 작업 분배 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치는 컨베이어를 통해 이동하는 복수의 작업 대상물을 촬영하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 컨베이어 주위에 배치된 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 메인 컨트롤러를 포함한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 복수의 로봇이 각각 영점 위치에 있을 때, 상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 상기 복수의 작업 대상물 각각의 거리를 측정하고, 측정된 거리와 상기 복수의 로봇 각각의 이동 속도를 통해 상기 복수의 로봇 각각의 상기 복수의 작업 대상물 각각에 대한 작업 시간을 계산하고, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간보다 짧은 로봇에 해당 작업 대상물을 할당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 해당 로봇과 인접한 상기 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리 및 상기 복수의 작업 대상물과 해당 로봇과 인접한 상기 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리를 통해 상기 복수의 로봇과 상기 작업 대상물 각각의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 복수의 로봇은 상기 컨베이어의 인근에 구비되는 보조 컨베이어에 상기 복수의 작업 대상물을 픽업하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 제1 로봇에 할당된 제1 작업 대상물과, 상기 제1 작업 대상물과 연속적으로 투입되는 제2 작업 대상물에 대하여, 서로의 거리와 각각의 작업 시간을 고려하여 작업 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 제1 로봇이 영점 위치에서 상기 제1 작업 대상물을 상기 보조 컨베이어에 픽업 후 다시 영점으로 위치하는 시간과, 상기 제1 작업 대상물의 픽업 후 상기 제2 작업 대상물에 도달하는데 걸리는 시간을 통해, 상기 제1 로봇이 상기 제2 작업 대상물을 집을 때 상기 제2 작업 대상물의 위치를 예측하여 작업 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 제1 로봇에서 작업이 불가능하다고 판단되면, 상기 제2 작업 대상물을 작업이 가능한 로봇 중 상기 작업 시간이 최소인 로봇에 할당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 복수의 로봇에 할당된 작업 대상물의 분배량을 누적 저장하고, 상기 복수의 로봇의 상기 복수의 작업 대상물에 대한 분배율을 입력받고, 해당 로봇이 입력받은 분배율로 복수의 작업 대상물을 작업하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 시스템은 복수의 작업 대상물을 운반하는 컨베이어, 상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 복수의 작업 대상물을 촬영하는 이미지 센서, 상기 컨베이어의 주위에 배치되며, 상기 복수의 작업 대상물에 대한 작업을 수행하는 복수의 로봇 및 상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 메인 컨트롤러를 포함한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 방법은 메인 컨트롤러가 이미지 센서로부터 컨베이어에 의해 이동하는 복수의 작업 대상물을 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 영상을 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하는 단계, 상기 메인 컨트롤러가 상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 정적 작업 분배 장치는 영상을 통해 추출된 위치 정보를 이용하여 컨베이어 주위에 배치된 복수의 로봇 각각이 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배함으로써, 복수의 로봇을 운용하는데 있어서 작업량을 극대화 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 균등하게 작업을 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 작업 영역을 지정하여 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 복수의 로봇에 대한 분배율이 입력받아 제어하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 각각의 작업 시간을 고려하여 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 각각의 작업 시간을 고려하여 분배하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 방법을 나타낸 순서도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 시스템을 나타낸 예시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 시스템(100)은 컨베이어(10), 복수의 로봇(30) 및 작업 분배 장치(50)를 포함한다.

컨베이어(10)는 작업 대상물을 일 방향으로 운반하는 역할을 수행한다. 예컨데 컨베이어(10)는 롤러 타입 또는 벨트 타입 등이 될 수 있다. 이러한 컨베이어(10)는 진행 방향과 수직한 일정한 폭을 가질 수 있다. 컨베이어(10)는 생산, 이동, 포장, 적재 등의 공정 중 적어도 하나의 공정을 자동화하기 위하여 상부면에 작업 대상물이 안착된 상태로 작업 대상물을 이동시킬 수 있다. 이때 작업 대상물은 컨베이어(10)의 상부에 불규칙하게 배치될 수 있다.

복수의 로봇(30)은 컨베이어(10)에 안착되어 이동하는 복수 작업 대상물에 작업을 수행한다. 예컨데 복수의 로봇(30)은 작업 대상물을 픽업하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 복수의 로봇(30)은 컨베이어(10)의 진행 방향을 기준으로 이미지 센서(20)의 후방에 위치할 수 있다. 또한 복수의 로봇(30)은 컨베이어(10)의 상부에 배치되거나, 컨베이어(10) 측부에 배치되어 작업 대상물을 픽업할 수 있다. 이러한 복수의 로봇(30)은 각각 작업 대상물을 픽업하는 픽업부와, 픽업부를 이동시키는 적어도 하나 이상의 관절을 구비하는 구동암을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 픽업부는 작업 대상물을 유압 또는 공압을 통해 흡입하여 픽업하는 흡입 유닛이거나, 복수의 핑거를 가진 그립 유닛으로 구현될 수 있다. 구동암은 픽업부를 컨베이어(10) 상에서 외측으로 이동시킬 수 있으며, 픽업된 작업 대상물의 하중을 고려하고, 픽업부의 효율적인 전방향 이동을 위해 복수개의 관절로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 로봇(30)은 컨베이어(10)를 통해 이동하는 복수의 작업 대상물을 보조 컨베이어(11)로 픽업하는 역할을 수행할 수 있다. 이때 복수의 로봇(30)은 서로 다른 속도로 컨베이어(10)를 통해 이동하는 복수의 작업 대상물을 작업할 수 있다.

작업 분배 장치(50)는 이미지 센서(20) 및 메인 컨트롤러(40)를 포함한다.

이미지 센서(20)는 컨베이어(10)의 상부에 설치될 수 있으며, 컨베이어(10) 초입부의 이미지를 획득할 수 있다. 이러한 이미지 센서(20)는 카메라가 될 수 있으며, 작업 대상물과 관련한 복수의 영상을 획득하도록 구성될 수 있다. 이러한 이미지 센서(20)는 하나의 카메라가 될 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니고 복수의 카메라로 구성되어 각 카메라의 영상을 결합하여 이미지를 생성할 수 있다.

메인 컨트롤러(40)는 이미지 센서(20)로부터 촬영된 영상을 획득하여 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 위치 정보를 통해 복수의 로봇(30)에 작업을 분배한다.

여기서 메인 컨트롤러(40)는 복수의 알고리즘을 통해 복수의 로봇(30)에 작업을 분배할 수 있다.

즉 메인 컨트롤러(40)는 복수의 로봇(30)에 투입 순서에 따라 복수의 로봇(30)에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 컨베이어(10)에 대한 작업 영역을 지정하여 분배하거나, 복수의 로봇(30)에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 작업량이 최대가 되도록 분배하거나, 복수의 로봇(30)이 각각 입력받은 분배율로 작업하도록 제어할 수 있다.

이때 메인 컨트롤러(40)는 각 알고리즘을 상황에 따라 달리하여 복수의 로봇(30)에 작업을 분배할 수 있다.

예컨데 메인 컨트롤러(40)는 컨베이어(10)로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 많을 경우, 복수의 로봇(30)에 투입 순서에 따라 복수의 로봇(30)에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 작업 영역을 지정하여 분배할 수 있다.

또한 메인 컨트롤러(40)는 컨베이어(10)로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 적을 경우, 복수의 로봇(30)에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 분배할 수 있다.

또한 메인 컨트롤러(40)는 복수의 로봇(30) 각각의 작업 대상물의 분배량을 누적하여 저장할 수 있다. 이때 메인 컨트롤러(40)는 복수의 로봇(30)에 할당된 작업 대상물의 분배량을 누적 저장하고, 작업자로부터 각 로봇에 대한 분배율을 할당 받아 복수의 로봇을 제어할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 장치(50)는 공정 생산라인 환경에 따라 상황에 맞는 정적 작업 분배 알고리즘을 선택하여 사용함으로써, 작업이 누락된 작업 대상물을 인식하기 위한 별도의 센서 설치가 필요 없고, 설치, 유지 및 관리 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 장치(50)는 복수의 로봇(30)에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 작업량이 최대가 되도록 분배함으로써, 설치, 유지 및 관리 비용을 절감함과 동시에 로봇의 작업량을 극대화 시킬 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러의 구성에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러(40)는 통신부(41), 입력부(42), 표시부(43), 저장부(44) 및 제어부(45)를 포함한다.

통신부(41)는 컨베이어(10), 이미지 센서(20) 및 복수의 로봇(30)과 데이터 송수신을 수행한다. 여기소 통신부(41)는 컨베이어(10)를 구동 및 정지하기 위한 신호를 송신하고, 이미지 센서(20)를 구동 및 정지시키기 위한 신호를 송신하고, 이미지 센서(20)로부터 촬영되는 영상을 수신하고, 복수의 로봇(30) 각각을 제어하기 위한 신호를 송신할 수 있다. 이러한 통신부(41)는 유선 통신방식 또는 무선 통신방식을 통해 컨베이어(10), 이미지 센서(20) 및 복수의 로봇(30)과 각각 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 예컨데 통신부(41)는 이더넷(Ethernet), xDSL(ADSL, VDSL), HFC(Hybrid Fiber Coax), FTTC(Fiber to The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 유선 통신방식을 사용하거나, 무선랜(WLAN, Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 와이맥스(Wimax), 고속하향패킷접속(HSDPA, High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 통신방식을 사용할 수 있다.

입력부(42)는 컨베이어(10), 이미지 센서(20) 및 복수의 로봇(30)을 구동 및 정시시키기 위한 신호를 입력받고, 작업 분배 시스템(100)의 기능 제어와 관련한 각종 입력 신호를 입력받아 제어부(45)로 전달할 수 있다. 이러한 입력부(42)는 키보드, 키패드, 마우스, 조이스틱 등과 같은 입력 장치 외에도 향후 개발될 수 있는 모든 형태의 입력 수단이 사용될 수 있다.

표시부(43)는 작업 분배 시스템(100)의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작 상태 및 동작 결과 등에 대한 정보를 표시할 수 있다. 예컨데 표시부(43)는 이미지 센서로부터 촬영되는 영상을 출력하거나, 제어부(45)에 의해 결정되는 그룹에 대한 좌표값을 그래프 상에 표시하여 출력하거나, 각 로봇의 작업 순서 등을 화면상에 표시할 수 있다. 이러한 표시부(43)는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 초박막 액정표시장치(TFT-LCD, Thin Film Transistor LCD), 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode), 유기 발광다이오드(OLED, Organic LED), 능동형 유기발광다이오드(AMOLED, Active Matrix OLED), 레티나 디스플레이(Retina Display), 플렉시블 디스플레이(Flexible display) 및 3차원(3 Dimension) 디스플레이 등으로 구성될 수 있다.

저장부(44)는 작업 분배 시스템(100)의 구동을 위한 각종 응용 프로그램 및 알고리즘을 저장한다. 예컨데 저장부(44)는 복수의 로봇(30)에 투입 순서에 따라 균등하게 작업을 분배하기 위한 알고리즘, 각 로봇에 작업 영역을 지정하여 분배하기 위한 알고리즘, 복수의 로봇(30) 중 하나에 분배율이 최대가 되도록 분배하기 위한 알고리즘, 복수의 로봇(30)이 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 분배하기 위한 알고리즘 등을 저장할 수 있다.

제어부(45)는 이미지 센서(20)로부터 촬영된 영상을 획득하여 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 위치 정보를 통해 복수의 로봇(30)에 작업을 분배한다.

여기서 제어부(45)는 복수의 알고리즘을 통해 복수의 로봇(30)에 작업을 분배할 수 있다.

즉 제어부(45)는 복수의 로봇(30)에 투입 순서에 따라 복수의 로봇(30)에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 컨베이어(10)에 대한 작업 영역을 지정하여 분배하거나, 복수의 로봇(30)에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 작업량이 최대가 되도록 분배하거나, 복수의 로봇(30)이 각각 입력받은 분배율로 작업하도록 제어할 수 있다.

이때 제어부(45)는 각 알고리즘을 상황에 따라 달리하여 복수의 로봇(30)에 작업을 분배할 수 있다.

예컨데 제어부(45)는 컨베이어(10)로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 많을 경우, 복수의 로봇(30)에 투입 순서에 따라 복수의 로봇(30)에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 작업 영역을 지정하여 분배할 수 있다.

또한 제어부(45)는 컨베이어(10)로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 적을 경우, 복수의 로봇(30)에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 분배할 수 있다.

또한 제어부(45)는 복수의 로봇(30) 각각의 작업 대상물의 분배량을 누적하여 저장할 수 있다. 이때 제어부(45)는 복수의 로봇(30)에 할당된 작업 대상물의 분배량을 누적 저장하고, 작업자로부터 각 로봇에 대한 분배율을 할당 받아 복수의 로봇을 제어할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 복수의 로봇에 작업을 분배하기 위한 알고리즘에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 균등하게 작업을 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 메인 컨트롤러는 복수의 로봇에 작업 대상물을 균등하게 분배할 수 있다. 즉 메인 컨트롤러는 작업 대상물의 투입 순서에 따라 균등한 비율로 작업 대상물을 복수의 로봇에 각각 분배할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 예컨데 메인 컨트롤러는 서로 마주보도록 배치된 제1 및 제2 로봇을 통해 작업하는 경우, 작업 대상물을 1:1 또는 2:2로 투입 순서에 따라 균등하게 분배할 수 있다. 즉 메인 컨트롤러는 1:1로 균등하게 분배할 경우, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 이미지 센서로부터 작업 대상물이 촬영되면, 촬영된 작업 대상물에 대한 좌표 값을 추출하고, 제1 로봇에 작업 대상물의 좌표 값과, 각도 정보 등을 전달하여 작업을 할당한다. 메인 컨트롤러는 다음 작업 대상물이 투입되면, 작업 대상물에 대한 좌표 값을 추출하고, 제2 로봇에 작업 대상물의 좌표 값과, 각도 정보 등을 전달하여 작업을 할당한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 작업 영역을 지정하여 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 메인 컨트롤러는 작업 대상물의 위치에 따라 기준을 나누어 복수의 로봇에 작업을 할당할 수 있다. 즉 메인 컨트롤러는 서로 마주보는 제1 및 제2 로봇을 이용할 경우, 컨베이어의 Y축을 기준으로 영역에 대한 비율을 설정하고, 설정된 영역을 제1 및 제2 로봇에 각각 할당할 수 있다. 이때 할당된 영역에 위치한 작업 대상물은 해당 로봇에 의해 각각 작업이 수행될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 복수의 로봇에 대한 분배율이 입력받아 제어하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 메인 컨트롤러는 복수의 로봇 각각의 작업 대상물의 분배량을 누적하여 저장하고, 어느 한 로봇에 분배량이 집중되거나, 어느 한 로봇에 분배량이 적을 경우, 특정 로봇에 분배량이 최대가 되도록 설정하여 작업 대상물을 한 로봇에 집중 할당되도록 설정할 수 있다.

예컨데 메인 컨트롤러는 어느 한 로봇에 분배량이 적을 경우, 작업자에 의해 분배량이 적은 로봇에 대한 분배율을 입력받고, 입력받은 로봇이 입력받은 분배율로 복수의 작업 대상물을 작업하도록 제어할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 각각의 작업 시간을 고려하여 분배하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 메인 컨트롤러는 복수의 로봇에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 작업량이 최대가 되도록 작업 대상물을 분배할 수 있다.

즉 메인 컨트롤러는 복수의 로봇이 각각 영점 위치에 있을 때, 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 복수의 작업 대상물 각각의 거리를 측정하고, 측정된 거리와 복수의 로봇 각각의 이동 속도를 통해 복수의 로봇 각각의 복수의 작업 대상물 각각에 대한 작업 시간을 계산하고, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간보다 짧은 로봇에 해당 작업 대상물을 할당할 수 있다.

여기서 메인 컨트롤러는 복수의 로봇 각각의 기설정 지점과 해당 로봇과 인접한 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리 및 복수의 작업 대상물과 해당 로봇과 인접한 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리를 통해 복수의 로봇과 작업 대상물 각각의 거리를 측정할 수 있다. 이때 메인 컨트롤러는 작업 대상물과 로봇의 기 설정된 지점이 일직선 상에 있다고 가정한 상태로 측정을 수행할 수 있다.

예컨데 메인 컨트롤러는 하기의 알고리즘 코드를 통해 작업 시간을 고려하여 복수의 로봇에 작업을 할당할 수 있다.

<시간 기반 작업 분배 알고리즘 코드>

여기서 d₁은 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어의 일측단과 로봇의 기 설정된 지점과의 직선 거리(로봇이 컨베이어 상에 위치한 경우 음수)이고, S_n은 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어 일측단과 작업 대상물의 직선 거리이고, v_r은 로봇의 이동 속도이고, t는 작업자가 지정한 기 설정된 작업 시간이다.

또한 메인 컨트롤러는 제1 로봇에 할당된 제1 작업 대상물과, 제1 작업 대상물과 연속적으로 투입되는 제2 작업 대상물에 대하여, 서로의 거리와 각각의 작업 시간을 고려하여 작업 가능 여부를 판단할 수 있다.

여기서 메인 컨트롤러는 제1 로봇이 영점 위치에서 제1 작업 대상물을 보조 컨베이어에 픽업 후 다시 영점으로 위치하는 시간과, 제1 작업 대상물의 픽업 후 제2 작업 대상물에 도달하는데 걸리는 시간을 통해, 제1 로봇이 제2 작업 대상물을 집을 때 상기 제2 작업 대상물의 위치를 예측하여 작업 가능 여부를 판단할 수 있다.

이때 제1 로봇이 제1 작업 대상물을 집는데 걸리는 시간은 하기의 수학식 1을 통해 계산할 수 있다.

[수학식 1]

또한 제1 로봇이 제1 작업 대상물을 집은 후 보조 컨베이어에 내려놓는데 까지 걸리는 시간은 하기의 수학식 2를 통해 계산할 수 있다.

[수학식 2]

또한 제1 로봇이 제1 작업 대상물의 픽업을 완료하고, 다시 영점 위치까지 이동하는데 걸리는 시간은 하기의 수학식 3을 통해 계산할 수 있다.

[수학식 3]

또한 제1 로봇이 제2 작업대상물을 집는데 까지 걸리는 시간은 하기의 수학식 4를 통해 계산할 수 있다.

[수학식 4]

그리고 상기의 수학식 1 내지 4를 통해 제1 로봇이 제2 작업 대상물을 집을때의 위치를 하기의 수학식 5를 통해 예측할 수 있다.

[수학식 5]

여기서 d₁은 제1 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어의 일측단과 제1 로봇의 기 설정된 지점 사이의 수직 거리이고, d₂는 제1 작업 대상물이 보조 컨베이어에 놓여지는 지점과 컨베이어의 일측단 사이의 수직 거리이고, d₃는 제1 로봇의 기 설정된 지점과 제1 작업 대상물이 보조 컨베이어에 놓여지는 지점 사이의 수평 거리이고, y_n는 제1 및 제2 작업 대상물과 컨베이어의 일측단 사이의 수직 거리이고, v_con은 컨베이어의 속도이다.

즉 메인 컨트롤러는 최종적으로 제1 로봇이 제2 작업 대상물을 집을 때의 위치가 제1 로봇의 작업 영역을 벗어나게 되면, 작업이 불가능한 것으로 판단할 수 있다.

이때 메인 컨트롤러는 제1 로봇에서 작업이 불가능하다고 판단되면, 제2 작업 대상물을 작업이 가능한 로봇 중 작업 시간이 최소인 로봇에 할당할 수 있다.

예컨데 메인 컨트롤러는 하기의 알고리즘 코드를 통해 작업 가능 여부를 적용하여 시간 기반 작업 분배를 수행할 수 있다.

<작업 가능 여부를 적용한 시간 기반 작업 분배 알고리즘 코드>

#include <stdio.h>

#include <math.h>

typedef struct ProductInfo

{

unsigned int Number;

unsigned int CoordinatesX;

unsigned int CoordinatesY;

int Angle;

unsigned int Matching;

unsigned int ConstEncoder;

unsigned int RealEncoder;

unsigned int RobotID;

struct ProductInfo* next;

} __attribute__ ((__packed__)) ProductInfo;

unsigned int ProductCount = 0;

unsigned int Distribution_count = 0

unsigned int IDnum = 0;

unsigned int ID[MAX_ROBOT_NUMBERS];

ID[0] = 0x01;

for(i = 1; i < MAX_ROBOT_NUMBERS; i++)

{

ID[i] = ID[i-1] + 0x01;

}

#define CONVEYOR_TO_ARM // d1

#define CONVEYOR_TO_PLACE // d2

#define PLACE_TO_ARM // d3

#define VELOCITY_ROBOT // vr

#define VELOCITY_CONVEYOR // vcon

#define WORKING_SITE

#define USER_SET_TIME

void DistributionAlgorithm(ProductInfo * BeforeData, ProductInfo * ProductData)

{

int time_b1; // tb1

int time_a[3]; // ta1, ta2, ya3

int RealPosition; // xb2

ProductInfo BeforeData = ID[0].before;

time_b1 = (ProductData.CoordinatesY + CONVEYOR_TO_ARM) / VELOCITY_ROBOT;

if(time_b1 < USER_SET_TIME_A)

{

time_a[0] = (BeforeData.CoordinatesY + CONVEYOR_TO_ARM) / VELOCITY_ROBOT;

time_a[1] = sqrt(pow((BeforeData.CoordinatesY + CONVEYOR_TO_PLACE), 2) +

pow(PLACE_TO_ARM, 2)) / VELOCITY_ROBOT;

time_a[2] = sqrt(pow((CONVEYOR_TO_PLACE - CONVEYOR_TO_ARM), 2) + pow(PLACE_TO_ARM, 2))

/ VELOCITY_ROBOT;

RealPosition = VELOCITY_CONVEYOR * (time_a[0] + time_a[1] + time_a[2] + time_b1)

+ ProductData.CoordinatesX;

if(RealPosition < WORKING_SITE)

{

ProductData.RobotID = ID[0];

ID[0].before = &ProductData;

}

else

ProductData.RobotID = ID[1];

}

else

ProductData.RobotID = ID[1];

}

한편 도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 메인 컨트롤러가 각각의 작업 시간을 고려하여 분배하는 예시를 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제1 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어의 일측단과 제1 로봇의 기 설정된 지점과의 직선 거리(d₁)이 100mm이고, 제1 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어 일측단과 제1 작업 대상물의 직선 거리(S₁)가 60mm이고, 제1 로봇의 속도(v₁)이 200mm/s이고, 제1 로봇에 기 설정된 작업 시간이 0.5s라고 가정하였다.

상기의 수학식 1 내지 5를 참조하여, 제1 로봇이 제1 작업 대상물을 작업하는데 걸리는 시간을 계산하면, 0.25s가 계산된다. 따라서 제1 작업 대상물이 제1 로봇의 기 설정된 범위 이하이기 때문에 메인 컨트롤러는 제1 작업 대상물을 제1 로봇에 할당하게 된다.

다음으로 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 작업 대상물이 투입된 이후 제2 작업 대상물이 투입되고, 제1 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어 일측단과 제2 작업 대상물의 직선 거리가 50mm라고 가정하였다.

상기의 수학식 1 내지 5를 참조하여, 제1 로봇이 제2 작업 대상물을 작업하는데 걸리는 시간을 계산하면, 0.25s가 계산된다. 따라서 제2 작업 대상물이 제1 로봇의 기 설정된 범위 이하이기 때문에 메인 컨트롤러는 제2 작업 대상물을 제1 로봇에 할당하게 된다.

그리고 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 작업 대상물이 투입된 이후 제3 작업 대상물이 투입되고, 제1 로봇이 영점 위치일 때 컨베이어 일측단과 제3 작업 대상물의 직선 거리가 130mm라고 가정하였다.

상기의 수학식 1 내지 5를 참조하여, 제1 로봇이 제3 작업 대상물을 작업하는데 걸리는 시간을 계산하면, 0.65s가 계산된다. 따라서 제3 작업 대상물이 제1 로봇의 기 설정된 범위를 초과하기 때문에 메인 컨트롤러는 제3 작업 대상물의 작업 시간 이내에 해당하는 다른 로봇에 제3 작업 대상물을 할당하게 된다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 정적 작업 분배 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 13을 참조하면, S10 단계에서 메인 컨트롤러는 컨베이어를 제어하여 작업 대상물을 운반시킨다.

다음으로 S20 단계에서 메인 컨트롤러는 이미지 센서로부터 작업 대상물을 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 영상을 통해 작업 대상물의 위치 정보를 추출한다.

그리고 S30 단계에서 메인 컨트롤러는 위치 정보를 통해 복수의 로봇에 작업을 분배할 수 있다.

여기서 메인 컨트롤러는 복수의 알고리즘을 통해 복수의 로봇에 작업을 분배할 수 있다.

즉 메인 컨트롤러는 복수의 로봇에 투입 순서에 따라 복수의 로봇에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 컨베이어에 대한 작업 영역을 지정하여 분배하거나, 복수의 로봇에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 작업량이 최대가 되도록 분배하거나, 복수의 로봇이 각각 입력받은 분배율로 작업하도록 제어할 수 있다.

이때 메인 컨트롤러는 각 알고리즘을 상황에 따라 달리하여 복수의 로봇에 작업을 분배할 수 있다.

예컨데 메인 컨트롤러는 컨베이어로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 많을 경우, 복수의 로봇에 투입 순서에 따라 복수의 로봇에 균등하게 작업을 분배하거나, 각 로봇에 작업 영역을 지정하여 분배할 수 있다.

또한 메인 컨트롤러는 컨베이어로부터 투입되는 작업 대상물의 양이 기 설정된 양보다 적을 경우, 복수의 로봇에 복수의 작업 대상물 각각의 작업 시간을 고려하여 분배할 수 있다.

또한 메인 컨트롤러는 복수의 로봇 각각의 작업 대상물의 분배량을 누적하여 저장할 수 있다. 이때 메인 컨트롤러는 복수의 로봇에 할당된 작업 대상물의 분배량을 누적 저장하고, 작업자로부터 각 로봇에 대한 분배율을 할당 받아 복수의 로봇을 제어할 수 있다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 컨베이어 11 : 보조 컨베이어
20 : 이미지 센서 30 : 복수의 로봇
40 : 메인 컨트롤러 41 : 통신부
42 : 입력부 43 : 표시부
44 : 저장부 45 : 제어부
50 : 작업 분배 장치 100 : 작업 분배 시스템

Claims

컨베이어를 통해 이동하는 복수의 작업 대상물을 촬영하는 이미지 센서;
상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 컨베이어 주위에 배치된 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 메인 컨트롤러; 를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 복수의 로봇이 각각 영점 위치에 있을 때, 상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 상기 복수의 작업 대상물 각각의 거리를 측정하고, 측정된 거리와 상기 복수의 로봇 각각의 이동 속도를 통해 상기 복수의 로봇 각각의 상기 복수의 작업 대상물 각각에 대한 작업 시간을 계산하고, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간보다 짧은 로봇에 해당 작업 대상물을 할당하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 해당 로봇과 인접한 상기 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리 및 상기 복수의 작업 대상물과 해당 로봇과 인접한 상기 컨베이어 일측단 사이의 수직 거리를 통해 상기 복수의 로봇과 상기 작업 대상물 각각의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 로봇은,
상기 컨베이어의 인근에 구비되는 보조 컨베이어에 상기 복수의 작업 대상물을 픽업하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
제4항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
제1 로봇에 할당된 제1 작업 대상물과, 상기 제1 작업 대상물과 연속적으로 투입되는 제2 작업 대상물에 대하여, 서로의 거리와 각각의 작업 시간을 고려하여 작업 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
제5항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 제1 로봇이 영점 위치에서 상기 제1 작업 대상물을 상기 보조 컨베이어에 픽업 후 다시 영점으로 위치하는 시간과, 상기 제1 작업 대상물의 픽업 후 상기 제2 작업 대상물에 도달하는데 걸리는 시간을 통해, 상기 제1 로봇이 상기 제2 작업 대상물을 집을 때 상기 제2 작업 대상물의 위치를 예측하여 작업 가능 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
제6항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 제1 로봇에서 작업이 불가능하다고 판단되면, 상기 제2 작업 대상물을 작업이 가능한 로봇 중 상기 작업 시간이 최소인 로봇에 할당하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
제7항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 복수의 로봇에 할당된 작업 대상물의 분배량을 누적 저장하고, 상기 복수의 로봇의 상기 복수의 작업 대상물에 대한 분배율을 입력받고, 해당 로봇이 입력받은 분배율로 복수의 작업 대상물을 작업하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 장치.
복수의 작업 대상물을 운반하는 컨베이어;
상기 컨베이어에 의해 이동하는 상기 복수의 작업 대상물을 촬영하는 이미지 센서;
상기 컨베이어의 주위에 배치되며, 상기 복수의 작업 대상물에 대한 작업을 수행하는 복수의 로봇; 및
상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 메인 컨트롤러; 를 포함하고,
상기 메인 컨트롤러는,
상기 복수의 로봇이 각각 영점 위치에 있을 때, 상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 상기 복수의 작업 대상물 각각의 거리를 측정하고, 측정된 거리와 상기 복수의 로봇 각각의 이동 속도를 통해 상기 복수의 로봇 각각의 상기 복수의 작업 대상물 각각에 대한 작업 시간을 계산하고, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간보다 짧은 로봇에 해당 작업 대상물을 할당하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 시스템.
메인 컨트롤러가 이미지 센서로부터 컨베이어에 의해 이동하는 복수의 작업 대상물을 촬영한 영상을 수신하고, 수신한 영상을 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하는 단계;
상기 메인 컨트롤러가 상기 이미지 센서로부터 촬영된 이미지를 통해 상기 복수의 작업 대상물의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보를 통해 상기 복수의 로봇 각각이 상기 복수의 작업 대상물 각각을 작업하는 작업 시간을 계산하여, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간 이하인 작업 대상물을 해당 로봇에 분배하는 단계; 를 포함하고,
상기 분배하는 단계는,
상기 복수의 로봇이 각각 영점 위치에 있을 때, 상기 복수의 로봇 각각의 기 설정된 지점과 상기 복수의 작업 대상물 각각의 거리를 측정하고, 측정된 거리와 상기 복수의 로봇 각각의 이동 속도를 통해 상기 복수의 로봇 각각의 상기 복수의 작업 대상물 각각에 대한 작업 시간을 계산하고, 계산된 작업 시간이 기 설정된 시간보다 짧은 로봇에 해당 작업 대상물을 할당하는 것을 특징으로 하는 정적 작업 분배 방법.