KR102543213B1 - 로봇의 좌표계 교정 방법 - Google Patents

로봇의 좌표계 교정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 기준파트와 작업대 상의 기준위치의 접촉 시 상기 로봇에서 측정되는 상기 접촉에 의한 물리량에 기초하여 상기 로봇의 좌표계를 교정하는 방법은, 제1 시간대 이후의 제2 시간대에, 상기 제1 시간대에 획득한 상기 기준위치의 좌표 주변에서 상기 기준파트의 위치 및 기준파트의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 단계; 상기 조절에 따라 상기 기준파트와 상기 기준위치의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 확인하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 물리량이 소정의 조건을 만족하도록 하는 상기 기준파트의 위치에 기초하여 상기 제2 시간대에서의 기준위치의 좌표를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

로봇의 좌표계 교정 방법{METHOD FOR CALIBRATING COORDINATE SYSTEM OF ROBOT}
본 발명의 실시예들은 로봇의 좌표계 교정 방법에 관한 것이다.
기술의 발전에 따라 로봇(Robot)은 사람을 대신하여 각종 작업을 수행하는 도구로써 중요한 역할을 수행하고 있다. 로봇은 주로 사람의 팔을 대신하여 제조업 생산 라인에서 조립, 용접, 페인팅을 비롯한 여러 형태의 작업의 자동화에 사용됨으로써 생산성 향상에 기여한다.
과거에는 하나의 로봇이 한 종류의 작업만을 수행하였으나, 오늘날에는 로봇들이 그 위치를 이동하며 다양한 작업을 수행하고 있다. 그러나 이러한 로봇의 이동은 작업대와 로봇의 상대적인 위치관계가 시간에 따라 변경된다는 측면에서 로봇의 작업 품질을 저하시키며, 심지어 로봇을 비롯한 설비에 손상을 끼지는 문제점을 야기시켰다.
종래기술의 경우 이러한 문제점을 방지하기 위하여 로봇에 비전센서(Vision Sensor) 등을 구비하여, 로봇의 시간대 좌표계를 교정하였다. 그러나 이러한 방법은 로봇의 생산 단가를 증가시킬 뿐만 아니라, 로봇 생산의 복잡도를 증가시키고, 나아가 영상을 기반으로 교정하므로 정확도가 높지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비전센서와 같은 고가의 별도의 장치 없이도, 로봇의 기준파트와 작업대 상의 기준위치의 결합에 의해 보다 높은 정확도로 로봇의 좌표계를 교정하고자 하며, 이로써 로봇의 생산 단가 및 생산 복잡도를 감소시키고자 한다.
특히 본 발명은 현재 시간대에서의 로봇의 좌표계를 갱신하여, 로봇에 의해 보다 정밀한 작업이 이루어지도록 하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 기준파트와 작업대 상의 기준위치의 접촉 시 상기 로봇에서 측정되는 상기 접촉에 의한 물리량에 기초하여 상기 로봇의 좌표계를 교정하는 방법은, 제1 시간대 이후의 제2 시간대에, 상기 제1 시간대에 획득한 상기 기준위치의 좌표 주변에서 상기 기준파트의 위치 및 기준파트의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 단계; 상기 조절에 따라 상기 기준파트와 상기 기준위치의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 확인하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 물리량이 소정의 조건을 만족하도록 하는 상기 기준파트의 위치에 기초하여 상기 제2 시간대에서의 기준위치의 좌표를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 작업대 상의 상기 기준위치는 복수이고, 상기 로봇의 좌표계 교정 방법은 상기 제2 시간대에서의 상기 복수의 기준위치 각각의 좌표를 결정할 수 있다.
상기 로봇의 좌표계 교정 방법은 상기 복수의 기준위치 각각의 좌표를 결정한 이후에, 상기 제1 시간대에서의 기준위치의 좌표에 기초한 상기 작업대 상에서의 상기 로봇의 모션을 상기 제2 시간대에서의 상기 복수의 기준위치 각각의 좌표에 기초하여 수정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 기준파트와 상기 기준위치는 서로 결합 가능한 형태로 구성될 수 있다.
상기 기준위치는 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 포함하고, 상기 제1 기준위치의 상기 제2 시간대에서의 좌표를 결정한 이후에, 상기 제2 시간대에 상기 기준파트를 조절하는 단계는 상기 제1 시간대에 획득한 상기 제2 기준위치의 좌표 주변에서 상기 기준파트를 조절할 때, 상기 제1 기준위치에서 상기 기준파트와 상기 기준위치가 결합할 때의 상기 기준파트가 향하는 방향으로 상기 기준파트의 방향을 고정시킨 상태에서 상기 기준파트의 위치를 이동시킬 수 있다.
상기 로봇은 서로 직교하는 제1 내지 제3 축에 의해 정의되는 3차원 공간상에서 동작하고, 상기 기준파트와 상기 기준위치의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량은, 상기 제1 내지 제3 축 각각의 방향으로의 외력 및 상기 제1 내지 제3 축 각각을 축으로 하는 토크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 비전센서와 같은 고가의 별도의 장치 없이도, 로봇의 기준파트와 작업대 상의 기준위치의 결합에 의해 보다 높은 정확도로 로봇의 좌표계를 교정할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따르면 로봇의 생산단가 및 생산 복잡도를 감소시킬 수 있고, 특히 본 발명은 현재 시간대에서의 로봇의 좌표계를 갱신하여 로봇에 의해 보다 정밀한 작업이 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 제1 시간대에 획득한 기준위치의 좌표 주변에서 기준파트의 위치 및 기준파트의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 시간대에서의 기준위치와 제2 시간대에서의 기준위치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치에 의해 수행되는 로봇의 좌표계 교정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템은 로봇 제어 장치(100), 로봇(200), 카트(400) 및 작업대(300)를 포함할 수 있다.
본 발명에서 로봇(Robot, 200)은 하나 이상의 엑츄에이터 및 하나 이상의 링크를 포함하는 장치일 수 있다.
엑츄에이터(Actuator)는 제어신호에 기초하여 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 다양한 장치를 의미할 수 있다. 가령 엑츄에이터는 직류(DC) 서보 모터, 교류(AC) 서보 모터, 스테핑 모터, 리니어 모터, 유압 실린더, 유압 모터, 공기압 실린더 및 공기압 모터 중 어느 하나 일 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
링크(Link)는 전술한 엑츄에이터를 특정 위치에 고정시키는 구조물 또는 엑츄에이터에 고정되어 운동하는 구조물을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(200)은 가령 다관절 로봇, 스카라 로봇 및 원통 좌표 로봇 중 어느 하나일 수 있다. 다관절 로봇(Articulated Robot)은 하나 이상의 관절 및 관절과 다른 관절을 연결하는 링크(또는 바디)를 포함하는 로봇일 수 있다. 스카라 로봇(Scara Robot)은 로봇의 암(Arm)이 특정 평면 내에서 동작하는 로봇일 수 있다. 원동 좌표 로봇(Cylindrical Robot)은 로봇의 암(Arm)이 적어도 1개의 회전 관절과 적어도 1개의 직진 관절을 갖는 로봇을 의미할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 전술한 바와 같이 하나 이상의 엑츄에이터(Actuator) 및 하나 이상의 링크(Link)를 포함하고 제어신호에 따라 동작하는 장치는 본 발명의 로봇에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(200)은 이동이 가능한 카트(400) 위에 설치될 수 있다. 이때 카트(400)는 소정의 제어신호에 따라 이동할 수도 있고, 사용자가 밀거나 끄는 등의 조작에 의해 이동할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(200)은 로봇(200)을 구성하는 복수의 링크 중 어느 하나에 기준파트(230)를 구비할 수 있다. 이때 기준파트(230)는 작업대 상의 기준위치(311 내지 314)와 결합 가능한 구조로 형성되며, 로봇의 좌표계를 교정하는데 사용될 수 있다. 가령 기준파트(230)는 도 1에 도시된 바와 같이 툴이 결합되는 가장 말단 링크(226)에 구비될 수도 있고, 나머지 다섯 개의 링크(221, 222, 223, 224, 225)중 어느 하나에 구비될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 로봇(200)이 도 1에 도시된 바와 같은 다관절 로봇으로, 복수의 관절과 각 관절을 연결하는 링크를 포함하며, 카트(400)위에 설치된 것을 전제로 설명한다.
보다 상세히, 로봇(200)은 여섯 개의 관절(211, 212, 213, 214, 215, 216) 및 여섯 개의 링크(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 포함하는 것을 전제로 설명한다. 또한 로봇(200)의 여섯개의 링크 중 어느 하나의 링크(221)는 카트(400)에 고정되어 있으며, 가장 말단 링크(226)에는 기준파트(230)가 부착되어 있는 것을 전제로 설명한다.
한편 본 발명에서 로봇(200)의 '모션'은 3차원 공간에서의 로봇(200)의 특정 상태를 의미할 수 있다. 가령 로봇(200)이 전술한 바와 같이 다관절 로봇인 경우, 로봇(200)의 '모션'은 로봇이 특정 상태일 때 각 관절의 회전각도, 각 링크의 3차원 공간에서의 위치 및 각 관절을 구성하는 엑츄에이터의 구동조건 중 어느 하나에 의해 정의되는 로봇(200)의 특정 상태를 의미할 수 있다.
로봇(200)의 모션은 로봇(200)이 사용되는 환경 및/또는 로봇(200)이 사용되는 목적에 따라 단수일 수도 있고, 복수일 수 있다. 가령 로봇(200)이 A지점에서 B지점으로, B지점에서 C지점으로 작업물을 이동시키는 용도로 사용되는 경우 로봇(200)의 모션은 각각의 지점(A지점, B지점 및 C지점)에 대응되는 모션을 포함할 수 있다. 이와 같은 로봇(200)의 모션은 사용자에 의해 미리 로봇 제어 장치(100)에 입력될 수 있다. 로봇(200)은 로봇 제어 장치(100)에 입력된 복수의 모션을 순차적으로 수행함으로써 로봇(200)의 목적에 따라 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 작업대(300)는 로봇(200)에 의해 수행되는 작업의 대상물이 놓여지는 장소를 의미할 수 있다. 가령 로봇(200)이 조립 작업을 수행하는 경우, 작업대(300)에는 조립 대상물이 놓여질 수 있다. 또한 로봇(200)이 물건의 이동 작업을 수행하는 경우, 작업대(300)에는 이동 대상물들이 놓여질 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 작업대(300)는 로봇(200)의 기준파트(230)와의 결합에 의해 로봇(200)이 좌표계를 교정할 수 있도록 하는 기준위치(311 내지 314)를 구비할 수 있다.
기준위치(311 내지 314)는 전술한 기준파트(230)와 결합 가능한 형태로 구성될 수 있다. 가령 도 1에 도시된 바와 같이 기준파트(230)가 원통형인 경우, 기준위치(311 내지 314)는 원통형인 기준파트(230)와 결합이 가능한 홀(Hole)의 형태로 구성될 수 있다. 물론 기준파트(230)가 삼각형인 경우, 기준위치(311 내지 314)는 삼각형인 기준파트(230)와 결합이 가능한 삼각 홀(Hole)의 형태로 구성될 수도 있다. 또한 기준파트(230)가 원통 홀(Hole)의 형태인 경우, 기준위치(311 내지 314)가 원통형일 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 기준위치(311 내지 314)는 필요에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 4개일 수도 있고, 1 내지 3개일 수도 있고, 5개 이상일 수도 있다.
가령 로봇(200)과 작업대(300)가 2차원 공간 상에서만 좌표계의 교정이 필요한 경우(가령 로봇(200)과 작업대(300)의 Z축 방향으로의 좌표계의 교정이 필요 없는 경우) 기준위치는 2개일 수 있다. 또한 로봇(200)과 작업대(300)가 3차원 공간 상에서 보다 정밀한 좌표계의 교정이 필요한 경우, 기준위치는 5개 일 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 작업대(300)가 도 1에 도시된 바와 같이 네 개의 기준위치(311 내지 314)를 갖는 것을 전제로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 로봇의 제어 및/또는 조작을 위한 장치로, 제어부(110), 디스플레이부(120) 및 입력부(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)의 기준파트(230)와 작업대(300) 상의 기준위치(311 내지 314)의 접촉 시 상기 로봇(200)에서 측정되는 접촉에 의한 물리량에 기초하여 로봇(200)의 좌표계를 교정할 수 있다.
이때 제어부(110)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(120)는 로봇(200)의 현재 동작 상태 등을 표시할 수 있다. 따라서 디스플레이부(120)는 도형, 문자 또는 영상을 표시하는 표시장치를 의미할 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(120)는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), LED(Light-Emitting Diode) 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나로 구성될 수 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력부(130)는 사용자의 입력을 획득하는 다양한 수단을 의미할 수 있다. 예컨대, 입력부(130)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크 및 버튼 중 어느 하나이거나 하나 이상의 조합일 수 있다. 또한 입력부(130)는 전술한 디스플레이부(120)상에 입력을 수행하는 터치 감지 수단을 의미할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 통신부(미도시) 및 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때 통신부(미도시)는 로봇 제어 장치(100)가 로봇(200)과 같은 외부장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.
메모리(미도시)는 로봇 제어 장치(100)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 가령 메모리(미도시)는 이전 시점의 로봇의 기준위치의 좌표를 저장할 수 있다. 이때 메모리는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 도시된 바와 같이 로봇(200)과 별도로 구비되는 장치일 수 있다. 또한 도시된 바와 달리, 로봇 제어 장치(100)는 로봇(200)이나, 로봇(200)의 엑추에이터 드라이버 장치(미도시)에 포함된 장치일 수 있다. 다만 이하에서는 보다 명확한 설명을 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 로봇 제어 장치(100)가 별도로 구비됨을 전제로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)의 제어부(110)는 제2 시간대에서, 기준위치(311 내지 314) 중 좌표를 확인하고자 하는 기준위치를 선택하고, 이전 시간대인 제1 시간대에서 확인된 해당 기준위치의 좌표로 기준파트(230)를 이동시킬 수 있다.
본 발명에서 '시간대'는 시점과 종점으로 정의되는 시구간을 의미할 수 있다. 가령 시간대는 2018년 4월 20일 15:00부터 2018년 4월 20일 15:05와 같은 시구간을 의미할 수 있다. 한편 전술한 제2 시간대는 제1 시간대 이후의 시간대로, 가령 제1 시간대가 2018년 4월 20일 15:00부터 2018년 4월 20일 15:05와 같은 시구간인 경우, 제2 시간대는 2018년 4월 21일 18:00부터 2018년 4월 21일 18:05와 같은 시구간 일 수 있다.
로봇(200)의 위치가 카트(400)에 의해 계속 변경되고, 특히 협동로봇과 같이 제1 시간대와 제2 시간대 사이에 로봇(200)의 위치가 카트(400) 등에 의해 변경되는 경우, 양 시간대에서 작업대(300)와 로봇(200)의 상대적인 위치관계는 동일할 수 없다.
이와 같은 동일하지 않은 상대적인 위치 관계는 로봇(200)의 작업 품질을 저하시키며, 심지어 로봇(200)을 비롯한 설비에 손상을 끼지는 문제점을 야기시킨다.
종래기술의 경우 이러한 문제점을 방지하기 위하여 로봇(200)에 비전센서(Vision Sensor) 등을 구비하여, 로봇(200)의 시간대 별 좌표계를 교정하였다. 그러나 이러한 방법은 로봇(200)의 생산 단가를 증가시킬 뿐만 아니라, 로봇(200) 생산의 복잡도를 증가시키고, 나아가 영상을 기반으로 교정하므로 정확도가 높지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 비전센서와 같은 고가의 별도의 장치 없이도, 로봇(200)의 기준파트와 작업대(300) 상의 기준위치의 결합에 의해 보다 높은 정확도로 로봇의 좌표계를 교정할 수 있으며, 이로써 로봇(200)의 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 로봇(200) 생산의 복잡도도 감소시킬 수 있다.
로봇(200)이 좌표계를 교정하는 방법을 보다 상세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 제2 시간대에, 제1 시간대에 획득한 기준위치(311 내지 314)의 좌표 주변에서 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)가 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)의 좌표 주변에서 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 기준파트(230)를 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)의 좌표로 이동시킬 수 있다. 이때 제1 시간대와 제2 시간대 사이에 로봇(200)의 위치가 미세하게 변경된 경우, 기준파트(230)는 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)로 이동하여도, 기준위치(312)와 결합할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 도 3b에 도시된 바와 같이 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가하여 기준위치(312)와 접촉시킬 수 있다. 이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 도 3c에 도시된 바와 같이 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가한 상태에서, X-Y 평면상에서 기준파트(230a)를 이동시킬 수 있다. 이때 제어부(110)는 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)의 좌표를 중심으로 반지름이 점차적으로 감소 또는 증가하는 원을 그리는 형태로 기준파트(230a)를 이동시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가한 상태에서, X축 또는 Y축을 축으로 기준파트(230b)가 향하는 방향을 조절할 수도 있다. 이때 제어부(110)는 +Z방향을 기준 방향으로 기준파트(230b)의 기울기가 점차적으로 증가하는 형태로 기준파트(230b)의 방향을 조절할 수도 있다.
한편 전술한 과정 동안 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 기준파트(230)와 기준위치(312)의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 확인할 수 있다. 본 발명에서 '접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량'은 X, Y, Z 각각의 방향으로의 외력 및 X, Y, Z 각각의 방향을 축으로 하는 토크 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
가령 도 3b와 같은 상태에서 기준파트(230)의 이동에 의해 도 3d와 같이 기준파트(230)와 기준위치(312)가 결합된 경우, 기준파트(230)의 Z방향으로의 외력이 감소할 수 있다. 이때 감소된 외력이 소정의 조건, 즉 소정의 범위 내인 경우 제어부(110)는 현재 기준파트의 위치에 기초하여 상기 제2 시간대에서의 기준위치의 좌표(X2, Y2, Z2)를 결정할 수 있다. 물론 이때 전술한 Z 방향으로의 외력 외에, X 방향으로의 외력 및 Y방향의 외력도 소정의 조건을 만족해야 함은 물론이고, 나아가 X축, Y축, Z축 각각을 축으로 하는 기준파트(230)에 가해지는 토크도 소정의 조건을 만족해야 할 수도 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 기준파트(230)와 기준위치(312)의 상대적인 위치관계에 의해 기준파트(230)에 소정의 방향으로 토크가 작용하는 경우, 제어부(110)는 토크가 감소하는 방향으로 기준파트(230)를 회전시킬 수도 있다.
바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절함에 따라 기준파트(230)와 기준위치(312)의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 참조하여, 소정의 조건을 벗어난 물리량이 소정의 조건을 만족하도록 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 상술한 과정을 복수개의 기준위치(311 내지 314) 각각에 대해서 반복적으로 수행하여, 제2 시간대에서의 복수개의 기준위치(311 내지 314) 각각의 좌표를 결정할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 상술한 과정에 따라 어느 하나의 기준위치(가령 311)의 제2 시간대에서의 좌표를 결정한 이후에, 다른 기준위치(가령 312)의 좌표(제1 시간대에 획득한 좌표)주변에서 기준파트(230)의 위치를 이동시킬 때, 어느 하나의 기준위치(가령 311)에서 기준파트(230)와 해당 기준위치(가령 311)가 결합할 때의 기준파트(230)가 향하는 방향으로 기준파트(230)의 방향을 고정시킨 상태에서 기준파트(230)의 위치를 이동시킬 수 있다.
바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 어느 하나의 기준위치에서의 기준위치와 기준파트(230)의 결합 방향을 참조하여, 다른 기준위치의 좌표를 결정할 때 결합 방향의 조절을 생략함으로써 보다 빠르게 해당 기준위치의 좌표를 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 시간대에서의 기준위치(311a 내지 314a)와 제2 시간대에서의 기준위치(311b 내지 314b)를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 로봇(200)의 위치가 카트(400)에 의해 변경되고, 특히 협동로봇과 같이 제1 시간대와 제2 시간대 사이에 로봇(200)의 위치가 카트(400)에 의해 변경되는 경우, 양 시간대에서 작업대(300)와 로봇(200)의 상대적인 위치관계는 동일할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 전술한 과정에 따라 제2 시간대에서의 작업대(300b)의 기준위치(311b 내지 314b)를 확인하고, 제1 시간대에서의 기준위치(311a 내지 314a)의 좌표에 기초한 작업대(300a) 상에서의 로봇(200)의 모션을 제2 시간대에서의 작업대(300b)의 복수의 기준위치(311b 내지 314b) 각각의 좌표에 기초하여 수정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 현재 시간대에서의 좌표계를 새롭게 확인함으로써, 로봇(200)에 의해 보다 정밀한 작업이 이루어지도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)에 의해 수행되는 로봇의 좌표계 교정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1내지 도 4에서 설명한 내용과 중복하는 내용의 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 제2 시간대에서, 기준위치(311 내지 314) 중 좌표를 확인하고자 하는 기준위치를 선택하고(S51), 이전 시간대인 제1 시간대에서 확인된 해당 기준위치의 좌표로 기준파트(230)를 이동시킬 수 있다.(S52)
전술한 바와 같이 본 발명에서 '시간대'는 시점과 종점으로 정의되는 시구간을 의미할 수 있다. 가령 시간대는 2018년 4월 20일 15:00부터 2018년 4월 20일 15:05와 같은 시구간을 의미할 수 있다. 한편 전술한 제2 시간대는 제1 시간대 이후의 시간대로, 가령 제1 시간대가 2018년 4월 20일 15:00부터 2018년 4월 20일 15:05와 같은 시구간인 경우, 제2 시간대는 2018년 4월 21일 18:00부터 2018년 4월 21일 18:05와 같은 시구간 일 수 있다.
로봇(200)의 위치가 카트(400)에 의해 계속 변경되고, 특히 협동로봇과 같이 제1 시간대와 제2 시간대 사이에 로봇(200)의 위치가 카트(400) 등에 의해 변경되는 경우, 양 시간대에서 작업대(300)와 로봇(200)의 상대적인 위치관계는 동일할 수 없다.
이와 같은 동일하지 않은 상대적인 위치 관계는 로봇(200)의 작업 품질을 저하시키며, 심지어 로봇(200)을 비롯한 설비에 손상을 끼지는 문제점을 야기시킨다.
종래기술의 경우 이러한 문제점을 방지하기 위하여 로봇(200)에 비전센서(Vision Sensor) 등을 구비하여, 로봇(200)의 시간대 별 좌표계를 교정하였다. 그러나 이러한 방법은 로봇(200)의 생산 단가를 증가시킬 뿐만 아니라, 로봇(200) 생산의 복잡도를 증가시키고, 나아가 영상을 기반으로 교정하므로 정확도가 높지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 비전센서와 같은 고가의 별도의 장치 없이도, 로봇(200)의 기준파트와 작업대(300) 상의 기준위치의 결합에 의해 보다 높은 정확도로 로봇의 좌표계를 교정할 수 있으며, 이로써 로봇(200)의 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 로봇(200) 생산의 복잡도도 감소시킬 수 있다.
로봇(200)이 좌표계를 교정하는 방법을 보다 상세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 제2 시간대에, 제1 시간대에 획득한 기준위치(311 내지 314)의 좌표 주변에서 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.(S53)
다시 도 2 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 기준파트(230)를 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)의 좌표로 이동시킬 수 있다. 이때 제1 시간대와 제2 시간대 사이에 로봇(200)의 위치가 미세하게 변경된 경우, 기준파트(230)는 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)로 이동하여도, 기준위치(312)와 결합할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 도 3b에 도시된 바와 같이 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가하여 기준위치(312)와 접촉시킬 수 있다. 이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 도 3c에 도시된 바와 같이 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가한 상태에서, X-Y 평면상에서 기준파트(230a)를 이동시킬 수 있다. 이때 로봇 제어 장치(100)는 제1 시간대에 획득한 기준위치(312)의 좌표를 중심으로 반지름이 점차적으로 감소 또는 증가하는 원을 그리는 형태로 기준파트(230a)를 이동시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 기준파트(230)에 -Z 방향의 힘을 가한 상태에서, X축 또는 Y축을 축으로 기준파트(230b)가 향하는 방향을 조절할 수도 있다. 이때 로봇 제어 장치(100)는 +Z방향을 기준 방향으로 기준파트(230b)의 기울기가 점차적으로 증가하는 형태로 기준파트(230b)의 방향을 조절할 수도 있다.
한편 전술한 과정 동안 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 기준파트(230)와 기준위치(312)의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 확인할 수 있다.(S54)
본 발명에서 '접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량'은 X, Y, Z 각각의 방향으로의 외력 및 X, Y, Z 각각의 방향을 축으로 하는 토크 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 접촉에 의해 발생하는 물리량이 소정의 조건을 만족하는지 확인할 수 있다.(S55)
가령 도 3b와 같은 상태에서 기준파트(230)의 이동에 의해 도 3d와 같이 기준파트(230)와 기준위치(312)가 결합된 경우, 기준파트(230)의 Z방향으로의 외력이 감소할 수 있다.
이때 감소된 외력이 소정의 조건, 즉 소정의 범위 내인 경우 로봇 제어 장치(100)는 현재 기준파트의 위치에 기초하여 상기 제2 시간대에서의 기준위치의 좌표(X2, Y2, Z2)를 결정할 수 있다.(S56) 물론 이때 전술한 Z 방향으로의 외력 외에, X 방향으로의 외력 및 Y방향의 외력도 소정의 조건을 만족해야 함은 물론이고, 나아가 X축, Y축, Z축 각각을 축으로 하는 기준파트(230)에 가해지는 토크도 소정의 조건을 만족해야 할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 접촉에 의해 발생하는 물리량이 소정의 조건을 만족하지 않는 경우, 전술한 단계 S53 내지 단계 S54에 따른 동작을 반복하여 수행할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 기준파트(230)와 기준위치(312)의 상대적인 위치관계에 의해 기준파트(230)에 소정의 방향으로 토크가 작용하는 경우, 로봇 제어 장치(100)는 토크가 감소하는 방향으로 기준파트(230)를 회전시킬 수도 있다.
바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절함에 따라 기준파트(230)와 기준위치(312)의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 참조하여, 소정의 조건을 벗어난 물리량이 소정의 조건을 만족하도록 기준파트(230)의 위치 및 기준파트(230)의 방향 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 상술한 S51 내지 S56에 따른 과정을 복수개의 기준위치(311 내지 314) 각각에 대해서 반복적으로 수행하여, 제2 시간대에서의 복수개의 기준위치(311 내지 314) 각각의 좌표를 결정할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 상술한 과정에 따라 어느 하나의 기준위치(가령 311)의 제2 시간대에서의 좌표를 결정한 이후에, 다른 기준위치(가령 312)의 좌표(제1 시간대에 획득한 좌표)주변에서 기준파트(230)의 위치를 이동시킬 때, 어느 하나의 기준위치(가령 311)에서 기준파트(230)와 해당 기준위치(가령 311)가 결합할 때의 기준파트(230)가 향하는 방향으로 기준파트(230)의 방향을 고정시킨 상태에서 기준파트(230)의 위치를 이동시킬 수 있다.
바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 어느 하나의 기준위치에서의 기준위치와 기준파트(230)의 결합 방향을 참조하여, 다른 기준위치의 좌표를 결정할 때 결합 방향의 조절을 생략함으로써 보다 빠르게 해당 기준위치의 좌표를 결정할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 장치(100)는 전술한 과정에 따라 제2 시간대에서의 작업대(300b)의 기준위치(311b 내지 314b)를 확인하고, 제1 시간대에서의 기준위치(311a 내지 314a)의 좌표에 기초한 작업대(300a) 상에서의 로봇(200)의 모션을 제2 시간대에서의 작업대(300b)의 복수의 기준위치(311b 내지 314b) 각각의 좌표에 기초하여 수정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 현재 시간대에서의 좌표계를 새롭게 확인함으로써, 로봇(200)에 의해 보다 정밀한 작업이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇의 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100: 로봇 제어 장치
110: 제어부
120: 디스플레이부
130: 입력부
200: 로봇
211, 212, 213, 214,215,216: 관절
221, 222, 223, 224,225,226: 링크
230: 기준파트
300: 작업대
311 내지 314: 기준위치
400: 카트

Claims (6)

  1. 로봇의 기준파트와 작업대 상의 복수의 기준위치의 접촉 시 상기 로봇에서 측정되는 상기 접촉에 의한 물리량에 기초하여 상기 로봇의 좌표계를 교정하는 방법에 있어서,
    제1 시간대 이후의 제2 시간대에, 상기 복수의 기준위치 각각에 대해 상기 제1 시간대에 획득한 기준위치의 좌표 주변에서 상기 기준파트의 위치 및 기준파트의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 단계;
    상기 복수의 기준위치 각각에 대해 상기 조절에 따라 상기 기준파트와 기준위치의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량을 확인하는 단계로써, 상기 복수의 기준위치 각각과 상기 기준파트는 서로 결합 가능한 형태로 구성되고; 및
    상기 복수의 기준위치 각각에 대해 상기 적어도 하나의 물리량이 소정의 조건을 만족하도록 하는 상기 기준파트의 위치에 기초하여 상기 제2 시간대에서의 기준위치의 좌표를 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수의 기준위치는 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 포함하고,
    상기 제2 시간대에 상기 기준파트의 위치 및 기준파트의 방향 중 적어도 하나를 조절하는 단계는
    상기 제1 시간대에 획득한 기준위치의 좌표를 중심으로 반지름이 점차적으로 증가하는 원을 그리는 형태로 기준파트를 이동시키는 기준파트 위치 조절 단계; 및
    소정의 방향을 기준 방향으로 기준파트의 기울기가 점차적으로 증가하는 형태로 기준파트의 방향을 조절하는 기준파트 방향 조절 단계;를 포함하고,
    상기 제1 기준위치의 상기 제2 시간대에서의 좌표를 결정한 이후에, 상기 제1 시간대에 획득한 상기 제2 기준위치의 좌표 주변에서 상기 기준파트의 방향을 조절할 때,
    상기 제2 시간대의 제1 기준위치에서 상기 기준파트와 상기 기준위치가 결합할 때의 상기 기준파트가 향하는 방향으로 상기 기준파트의 방향을 고정시킨 상태에서 상기 기준파트의 위치를 이동시키는, 로봇의 좌표계 교정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서
    상기 로봇은 서로 직교하는 제1 내지 제3 축에 의해 정의되는 3차원 공간상에서 동작하고,
    상기 기준파트와 상기 복수의 기준위치의 접촉에 의해 발생하는 적어도 하나의 물리량은, 상기 제1 내지 제3 축 각각의 방향으로의 외력 및 상기 제1 내지 제3 축 각각을 축으로 하는 토크 중 적어도 하나를 포함하는, 로봇의 좌표계 교정 방법.
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