KR102639540B1 - Unloading Robot System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하차 로봇 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템은, 다수개의 조인트를 구비하는 하차 로봇과, 하차 로봇의 말단 장치의 위치를 추정하기 위한 각 조인트의 DH 파라미터(Denavit-Hartenberg Parameter)를 정의하고 기구학을 해석하는 산출부를 포함하고, 하차 로봇은 하나 이상의 서보실린더를 구비하고, 서보실린더는 길이 조절되도록 작동하여 어느 하나의 조인트의 각도값을 결정하며, 산출부는 서보실린더의 길이값을, 서보실린더의 길이값이 결정하는 조인트의 각도값으로 변환하여 말단 장치의 위치를 추정한다. 이로 인해, 본 발명은 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능하므로, 서보실린더를 구비하는 하차 로봇의 화물 하차 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a disembarkation robot system. The disembarkation robot system according to an embodiment of the present invention includes a disembarkation robot having a plurality of joints, and a DH parameter (DH parameter) of each joint for estimating the position of the end device of the disembarkation robot. Denavit-Hartenberg Parameter) and includes a calculation unit that analyzes kinematics. The unloading robot is equipped with one or more servo cylinders. The servo cylinder operates to adjust the length to determine the angle value of one joint, and the calculation unit determines the angle value of one joint. The position of the end effector is estimated by converting the length value of the cylinder into the angle value of the joint determined by the length value of the servo cylinder. For this reason, the present invention can accurately estimate the position of the end device of the unloading robot, in which some of the joints are composed of servo cylinders, and thus has the effect of improving the cargo unloading precision of the unloading robot equipped with the servo cylinder.
Description
본 발명은 하차 로봇 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하차 로봇을 구성하는 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 경우 서보실린더의 길이값을 조인트의 각도값으로 변환하여, 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능한 하차 로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a disembarkation robot system, and more specifically, when some of the joints constituting the disembarkation robot are composed of servo cylinders, the length value of the servo cylinder is converted into the angle value of the joint, and some of the joints are converted into servo cylinders. It relates to a disembarkation robot system that can accurately estimate the position of the disembarkation robot end device.
물류라는 용어는 물적 유통(physical distribution)의 줄임말로서, 생산자로부터 소비자에게 제품, 재화를 효과적으로 옮겨주는 기능 또는 활동의 총칭이다. 일반적으로 포장, 하역, 수송, 보관 및 정보와 같은 여러 활동을 말한다.The term logistics is an abbreviation for physical distribution and is a general term for the function or activity of effectively moving products and goods from producers to consumers. It generally refers to several activities such as packaging, unloading, transportation, storage and information.
통상적으로 제품, 재화를 수송하는 데는 포장, 보관, 집하/적재, 수송, 하역/배달, 보관 등의 여러 과정을 거친다. 어떠한 수송수단을 이용하든 이러한 과정을 거치지 않고는 제품, 재화의 이동은 불가능하다. 이러한 이동의 전체를 종합적으로 보는 것이 물적 유통(물류)인 것이다.Typically, transporting products and goods goes through several processes such as packaging, storage, collection/loading, transportation, unloading/delivery, and storage. No matter what means of transportation is used, it is impossible to move products and goods without going through this process. Physical distribution (logistics) is a comprehensive view of the entire movement.
근래 들어서는 대량생산, 대량판매, 대량소비가 시대의 추세가 되었으며, 그 사이를 잇는 물자의 흐름을 효율화할 필요성이 커졌기 때문에 물류의 중요성이 점차 커지고 있다.In recent years, mass production, mass sales, and mass consumption have become the trends of the times, and the importance of logistics is gradually increasing as the need to streamline the flow of materials between them has increased.
물류 창고는 일반적으로 공장 또는 생산지에서 대량으로 생산된 각종 식료품, 음료, 의류, 가전, 잡화 및 산업 용품 등의 일상에서 사용되는 모든 물품들을 일시 또는 장기간 적재 보관하기 위한 저장창고를 말한다. 이러한 물류 창고는 최근 물류산업의 급속한 발달로 인하여 단순한 물류의 관리차원에서 벗어나 물류 창고 내 보관재고의 물품배치에서부터 효율적인 입출고는 물론 재고관리 등의 새로운 비즈니스의 창출을 도모할 수 있도록 설계 및 시공되고 있다.Logistics warehouses generally refer to storage warehouses for temporary or long-term storage of all items used in daily life, such as various foodstuffs, beverages, clothing, home appliances, miscellaneous goods, and industrial supplies produced in large quantities in factories or production sites. Due to the recent rapid development of the logistics industry, these logistics warehouses are being designed and constructed to go beyond simple logistics management and promote the creation of new businesses such as inventory management, as well as efficient storage and shipping from the placement of inventory in the warehouse. .
물류 상하차 작업은 가혹하기로 유명하여 노동자의 근골격계 질환, 안전사고 등이 빈번하여 사회적인 문제로 부각되어 왔다. 그런 필요로 인해 컨베이어 장치에 장착된 스카라 로봇(Selective Compliance Assembly Robot Arm robot)을 이용하여 차량의 적재된 화물을 컨베이어 장치로 하차시키거나 또는 컨베이어 장치의 화물을 차량에 상차시키는 하차 로봇을 제안/제작하여 시험 중에 있다. Logistics loading and unloading work is famous for being harsh, and workers' musculoskeletal disorders and safety accidents are frequent, which has emerged as a social problem. Due to such needs, we proposed/produced an unloading robot that unloads cargo from a vehicle onto a conveyor device or unloads cargo from a conveyor device onto a vehicle using a SCARA robot (Selective Compliance Assembly Robot Arm robot) mounted on a conveyor device. So it is being tested.
이와 같은 하차 로봇은 일반적으로 스카라 로봇의 파지부인 로봇 말단 장치(end-effector)의 위치를 추정하기 위해 각 관절(joint)의 DH 파라미터(Denavit-Hartenberg Parameter)를 정의하고 기구학을 해석하는 산출부를 구비해야 한다.Such a disembarkation robot is generally equipped with a calculation unit that defines the DH parameter (Denavit-Hartenberg Parameter) of each joint and analyzes the kinematics to estimate the position of the robot end-effector, which is the grip part of the scara robot. Should be.
그런데 종래의 하차 로봇 시스템에서의 로봇 말단 장치의 위치를 추정 방법으로는, 하차 로봇을 구성하는 축의 일부가 서보실린더에 의해 회전 각도값이 결정되도록 구성되는 경우 로봇 말단 장치의 위치를 추정할 수 없다는 한계점이 존재한다.However, with the method of estimating the position of the robot end-effector in the conventional disembarking robot system, it is impossible to estimate the position of the robot end-effector when a part of the axis constituting the disembarking robot is configured such that the rotation angle value is determined by the servo cylinder. There is a limit.
본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 하차 로봇을 구성하는 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 경우 서보실린더의 길이값을 조인트의 각도값으로 변환하여, 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능한 하차 로봇 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art mentioned above. The purpose of the present invention is to change the length value of the servo cylinder to the angle value of the joint when some of the joints constituting the unloading robot are composed of servo cylinders. By converting, the dismounting robot system is provided that can accurately estimate the position of the dismounting robot end device, in which some of the joints are composed of servo cylinders.
본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템은, 다수개의 조인트를 구비하는 하차 로봇과, 하차 로봇의 말단 장치의 위치를 추정하기 위한 각 조인트의 DH 파라미터(Denavit-Hartenberg Parameter)를 정의하고 기구학을 해석하는 산출부를 포함하고, 하차 로봇은 하나 이상의 서보실린더를 구비하고, 서보실린더는 길이 조절되도록 작동하여 어느 하나의 조인트의 각도값을 결정하며, 산출부는 서보실린더의 길이값을, 서보실린더의 길이값이 결정하는 조인트의 각도값으로 변환하여 말단 장치의 위치를 추정한다.The disembarkation robot system according to an embodiment of the present invention defines the disembarkation robot having a plurality of joints, the DH parameter (Denavit-Hartenberg Parameter) of each joint to estimate the position of the end device of the disembarkation robot, and determines the kinematics. It includes a calculating unit that analyzes, and the unloading robot is provided with one or more servo cylinders. The servo cylinder operates to adjust the length to determine the angle value of one joint. The calculating unit calculates the length value of the servo cylinder and the length of the servo cylinder. The position of the end effector is estimated by converting the value to the angle value of the joint.
이때, 하차 로봇은, 제1 수평 회전축을 일단에 구비하여 지면에 대한 제1 배치각이 조절 가능한 컨베이어 장치와, 일단이 컨베이어 장치에 결합하고 길이 조절 작동을 통해 제1 배치각을 조절하는 제1 서보실린더, 그리고 제1 서보실린더의 타단을 컨베이어 장치로부터 하향 이격 결합시키는 제1 이격 프레임을 포함하고, 산출부는 제1 서보실린더의 길이값을 제1 배치각으로 변환하여 말단 장치의 위치를 추정할 수 있다.At this time, the unloading robot includes a conveyor device that has a first horizontal rotation axis at one end and can adjust a first placement angle with respect to the ground, and a first end that is coupled to the conveyor device and adjusts the first placement angle through a length adjustment operation. It includes a servo cylinder and a first spaced frame that couples the other end of the first servo cylinder to be spaced downwardly from the conveyor device, and the calculation unit converts the length value of the first servo cylinder into a first placement angle to estimate the position of the end device. You can.
또한, 산출부는 아래의 수학식(1)에 기초하여 제1 서보실린더의 길이값을 제1 배치각으로 변환하며,In addition, the calculation unit converts the length value of the first servo cylinder into the first placement angle based on equation (1) below,
[수학식 1][Equation 1]
여기서, p1은 제1 서보실린더의 길이값을 의미하며, L1은 제1 수평 회전축으로부터 제1 서보실린더 일단까지의 직선거리를 의미하고, L2는 제1 수평 회전축으로부터 제1 서보실린더 타단까지의 직선거리를 의미하며, θcylinder1은 제1 서보실린더의 길이값에 따라 변화하는 L1 직선과 L2 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다.Here, p 1 refers to the length value of the first servo cylinder, L 1 refers to the straight line distance from the first horizontal rotation axis to one end of the first servo cylinder, and L 2 refers to the distance from the first horizontal rotation axis to the other end of the first servo cylinder. It means the straight line distance to L 2 may refer to the angle value between straight lines.
또한, 제1 배치각은 컨베이어 장치의 길이 방향 직선인 L3 직선의 지면에 대한 배치각이며, 제1 서보실린더와 컨베이어 장치 간의 결합 지점은 L3 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되고, 산출부는 아래의 수학식(2)에 의해 제1 배치각을 산출하며,In addition, the first placement angle is the placement angle of the L 3 straight line, which is the longitudinal straight line of the conveyor device, with respect to the ground, and the coupling point between the first servo cylinder and the conveyor device is disposed at a predetermined distance downward from the L 3 straight line, and the calculation unit is below. The first arrangement angle is calculated by equation (2),
[수학식 2][Equation 2]
여기서, θdefaul1은 L3 직선이 지면과 수평일 때 L3 직선과 L2 직선 간의 각도값을 의미하고, θoffset1은 L3 직선과 L1 직선 간의 각도값을 의미하며, θ3은 제1 배치각을 의미할 수 있다.Here, θ defaul1 means the angle value between the L 3 straight line and the L 2 straight line when the L 3 straight line is horizontal to the ground, θ offset1 means the angle value between the L 3 straight line and the L 1 straight line, and θ 3 is the first It may mean the placement angle.
또한, 하차 로봇은, 컨베이어 장치에 결합하는 제2 수평 회전축을 일단에 구비하여 컨베이어 장치에 대한 제2 배치각이 조절 가능한 스카라 받침 프레임과, 일단이 스카라 받침 프레임에 결합하고 길이 조절 작동을 통해 제2 배치각을 조절하는 제2 서보 실린더, 그리고 제2 서보 실리더의 타단을 스카라 받침 프레임으로부터 하향 이격 결합시키는 제2 이격 프레임을 포함하고, 산출부는 제2 서보실린더의 길이값을 제2 배치각으로 변환하여 말단 장치의 위치를 추정할 수 있다.In addition, the unloading robot includes a scar support frame having a second horizontal rotation axis at one end coupled to the conveyor device and capable of adjusting a second placement angle with respect to the conveyor device, and a scar support frame at one end coupled to the scar support frame and adjusting the length through a length adjustment operation. 2 It includes a second servo cylinder that adjusts the placement angle, and a second spaced frame that couples the other end of the second servo cylinder to be spaced downward from the scar support frame, and the calculation unit calculates the length value of the second servo cylinder to the second placement angle. The position of the end-effector can be estimated by converting to .
또한, 산출부는 아래의 수학식(3)에 기초하여 제2 서보실린더의 길이값을 제2 배치각으로 변환하며,In addition, the calculation unit converts the length value of the second servo cylinder into the second arrangement angle based on equation (3) below,
[수학식 3][Equation 3]
여기서, p2는 제2 서보실린더의 길이값을 의미하며, L4는 제2 수평 회전축으로부터 제2 서보실린더 일단까지의 직선거리를 의미하고, L5는 제2 수평 회전축으로부터 제2 서보실린더 타단까지의 직선거리를 의미하며, θcylinder2은 제2 서보실린더의 길이값에 따라 변화하는 L4 직선과 L5 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다.Here, p 2 refers to the length value of the second servo cylinder, L 4 refers to the straight line distance from the second horizontal rotation axis to one end of the second servo cylinder, and L 5 refers to the distance from the second horizontal rotation axis to the other end of the second servo cylinder. It means the straight line distance to, and θ cylinder2 is the L4 straight line that changes depending on the length value of the second ser cylinder L 5 may refer to the angle value between straight lines.
또한, 제2 배치각은 스카라 받침 프레임의 길이 방향 직선인 L6 직선의 컨베이어 장치에 대한 배치각이며, 제2 서보실린더와 스카라 받침 프레임 간의 결합 지점은 L6 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되고, 산출부는 아래의 수학식(4)에 의해 제2 배치각을 산출하며,In addition, the second arrangement angle is the arrangement angle for the conveyor device of the L 6 straight line, which is the longitudinal straight line of the scar support frame, and the coupling point between the second servo cylinder and the scar support frame is arranged to be spaced downward a predetermined distance from the L 6 straight line, The calculation unit calculates the second arrangement angle using equation (4) below,
[수학식 4][Equation 4]
여기서, θdefaul2는 L6 직선이 컨베이어 장치와 수평일 때 L6 직선과 L5 직선 간의 각도값을 의미하고, θoffset2는 L6 직선과 L4 직선 간의 각도값을 의미하며, θ4는 제2 배치각을 의미할 수 있다.Here, θ defaul2 means the angle value between the L 6 straight line and the L 5 straight line when the L 6 straight line is horizontal to the conveyor device, θ offset2 means the angle value between the L 6 straight line and the L 4 straight line, and θ 4 is the 2 It can mean the arrangement angle.
본 발명에 의하면, 하차 로봇을 구성하는 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 경우 서보실린더의 길이값을 조인트의 각도값으로 변환하여, 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능하므로, 서보실린더를 구비하는 하차 로봇의 화물 하차 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, when some of the joints constituting the disembarking robot are composed of servo cylinders, the length value of the servo cylinder is converted into an angle value of the joint, and the position of the disembarking robot end device in which some of the joints are composed of servo cylinders is determined. Since it can be accurately estimated, it has the effect of improving the cargo unloading precision of the unloading robot equipped with a servo cylinder.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템의 개략적인 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템에서의 하차 로봇을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇에 제2 컨베이어 장치의 작동 모습 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇에 스카라 받침 프레임의 작동 모습 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 해석을 위해 제1 조인트 내지 제4 조인트를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 해석을 위해 제5 조인트 내지 제7 조인트를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 제1 서보실린더와 제3 조인트 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 제2 서보실린더와 제4 조인트 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.Figure 1 is a schematic functional block diagram of an unloading robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating a disembarkation robot in the disembarkation robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing an example of the operation of the second conveyor device in the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing an example of the operation of the scar support frame in the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram conceptually showing first to fourth joints for analysis of a disembarkation robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram conceptually showing the fifth to seventh joints for analysis of an unloading robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the first servo cylinder and the third joint of the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the second servo cylinder and the fourth joint of the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention, unless specifically defined in a different sense in the present invention, should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains, and are not overly comprehensive. It should not be interpreted in a literal or excessively reduced sense. Additionally, if the technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the idea of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be correctly understood by a person skilled in the art.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used in the present invention, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the invention, and some of the components or steps are included. It may not be possible, or it may include additional components or steps.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, it should be noted that the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the attached drawings.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 하차 로봇 시스템에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the unloading robot system according to the present invention will be examined in more detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템의 개략적인 기능 블록도이다.Figure 1 is a schematic functional block diagram of an unloading robot system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템은 하차 로봇을 구성하는 조인트 중 일부가 서보실린더의 길이값에 의해 각도값이 결정되는 경우(즉, 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 경우) 서보실린더의 길이값을 조인트의 각도값으로 변환하여, 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능한 것을 특징으로 한다.The unloading robot system according to an embodiment of the present invention is a servo cylinder when some of the joints constituting the unloading robot have an angle value determined by the length value of the servo cylinder (i.e., when some of the joints are composed of a servo cylinder) By converting the length value of to the angle value of the joint, it is possible to accurately estimate the position of the disembarking robot end device, in which some of the joints are composed of servo cylinders.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템은 차량에 적재된 짐 등을 하차하거나 차량에 상차 가능한 하차 로봇(10)과, 하차 로봇의 말단 장치 위치를 추정하는 산출부(30), 그리고 산출부(30)의 산출값에 기초하여 하차 로봇(10)을 작동 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the unloading robot system according to an embodiment of the present invention includes an unloading robot 10 capable of unloading or loading luggage loaded on a vehicle, a calculation unit 30 that estimates the position of the end device of the unloading robot, And, it may be configured to include a control unit 50 that controls the operation of the unloading robot 10 based on the calculated value of the calculation unit 30.
하차 로봇(10)은 다수개의 조인트(축)를 구비하여 다양한 동작이 가능할 수 있다. 조인트의 개수는 하차 로봇(10)의 용도에 따라 다양하게 결정될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇(10)은 총 7개의 조인트를 구비한 것을 예로 하여 설명하기로 한다.The unloading robot 10 may be equipped with a plurality of joints (axes) to enable various operations. The number of joints may be determined in various ways depending on the purpose of the disembarkation robot 10, but the disembarkation robot 10 according to an embodiment of the present invention will be described as an example having a total of seven joints.
산출부(30)는 각 조인트의 동작에 따른 하차 로봇 말단 장치의 위치를 산출하여 추정할 수 있다. 이때, 산출부는 말단 장치의 위치를 추정하기 위해 각 조인트의 DH 파라미터(Denavit-Hartenberg Parameter)를 정의하고 기구학을 해석할 수 있다. 그리고 제어부(50)는 산출부(30)에서 산출한 산출값을 제공받고, 제공받은 산출값에 기초하여 하차 로봇(10)의 각 조인트를 작동 제어할 수 있다.The calculation unit 30 can calculate and estimate the position of the disembarkation robot end device according to the operation of each joint. At this time, the calculation unit can define the DH parameter (Denavit-Hartenberg Parameter) of each joint and analyze the kinematics to estimate the position of the end effector. In addition, the control unit 50 may receive the calculation value calculated by the calculation unit 30 and control the operation of each joint of the disembarkation robot 10 based on the calculated value.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇(10)은 하나 이상의 서보실린더를 구비하고, 각 서보실린더는 길이 조절되도록 작동하여 어느 하나의 조인트의 각도값을 결정할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)의 조인트 중 하나 이상은 서보실린더로 구성될 수 있다. 그리고 본 실시예에 따른 산출부(30)는 서보실린더를 포함하는 조인트들로 구성되는 하차 로봇(10)의 말단 장치 위치를 추정하기 위해 서보실린더의 길이값을, 서보실린더의 길이값이 결정하는 조인트의 각도값으로 변환할 수 있다.At this time, the unloading robot 10 according to an embodiment of the present invention is provided with one or more servo cylinders, and each servo cylinder operates to adjust its length to determine the angle value of any one joint. That is, one or more joints of the disembarkation robot 10 according to this embodiment may be composed of a servo cylinder. And the calculation unit 30 according to this embodiment determines the length value of the servo cylinder to estimate the position of the end device of the disembarking robot 10 composed of joints including the servo cylinder. It can be converted to the angle value of the joint.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템에서의 하차 로봇을 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating a disembarkation robot in the disembarkation robot system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇 시스템의 하차 로봇(10)을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the disembarkation robot 10 of the disembarkation robot system according to an embodiment of the present invention will be examined in more detail with reference to FIG. 2.
본 실시예에 따른 하차 로봇(10)은 길이 조절 가능한 제1 컨베이어 장치(11)와, 좌우 및 상하 배치각이 조절 가능한 제2 컨베이어 장치(12)와, 제1 컨베이어 장치(11)와 제2 컨베이어 장치(12)를 이송 가능한 이송 장치(13)와, 화물을 파지 가능한 스카라 로봇(14), 그리고 스카라 로봇(14)을 제2 컨베이어 장치(12)로부터 지지하는 스카라 받침 프레임(15)을 포함하여 구성될 수 있다.The unloading robot 10 according to this embodiment includes a first conveyor device 11 whose length is adjustable, a second conveyor device 12 whose left and right and up and down placement angles are adjustable, and a first conveyor device 11 and a second conveyor device 10. It includes a transfer device 13 capable of transferring the conveyor device 12, a scara robot 14 capable of holding cargo, and a scara support frame 15 that supports the scara robot 14 from the second conveyor device 12. It can be configured as follows.
제1 컨베이어 장치(11)는 화물을 운송 가능하도록 컨베이어를 구비하며, 컨베이어의 이송 방향 또는 반대 방향으로 컨베이어의 길이가 연장되도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 컨베이어 장치(11)는 길이 방향으로 길이가 가변하는 제1 조인트일 수 있다. The first conveyor device 11 is equipped with a conveyor to transport cargo, and may be configured to extend the length of the conveyor in the transfer direction or the opposite direction of the conveyor. That is, the first conveyor device 11 may be a first joint whose length varies in the longitudinal direction.
제2 컨베이어 장치(12)는 기본적으로 제1 컨베이어 장치(11)와 연결되어 같은 방향으로 화물을 운송 가능하도록 컨베이어를 구비하되, 제2 컨베이어 장치의 일단(제1 컨베이어 장치와 근접 단)에는 수직 방향의 회전축(z1)이 구비되어 제1 컨베이어 장치(11)와의 배치 각도가 좌우 방향으로 소정 각도 조절 가능하며, 또한 제2 컨베이어 장치의 일단에는 컨베이어의 이송 방향과 직교하는 수평 방향의 회전축(z2)이구비되어 제1 컨베이어 장치(11) 또는 지면과의 배치 각도가 상하 방향으로 소정 각도 조절 가능하다. 즉, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)에서 제2 컨베이어 장치의 수직 방향 회전축(z1)은 제2 조인트일 수 있으며 제2 컨베이어 장치의 수평 방향 회전축(z2)은 제3 조인트일 수 있다.The second conveyor device 12 is basically connected to the first conveyor device 11 and is equipped with a conveyor to transport cargo in the same direction, and one end of the second conveyor device (the end adjacent to the first conveyor device) is vertical. A directional rotation axis (z 1 ) is provided so that the arrangement angle with the first conveyor device 11 can be adjusted to a predetermined angle in the left and right directions, and at one end of the second conveyor device there is a horizontal rotation axis (orthogonal to the transfer direction of the conveyor) z 2 ) is provided so that the arrangement angle with the first conveyor device 11 or the ground can be adjusted to a predetermined angle in the vertical direction. That is, in the unloading robot 10 according to this embodiment, the vertical rotation axis (z 1 ) of the second conveyor device may be the second joint, and the horizontal rotation axis (z 2 ) of the second conveyor device may be the third joint. there is.
여기서, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)은 하차 화물의 방향 또는 높이에 따라 제2 컨베이어 장치(12)를 좌우 또는 상하 방향으로 소정 각도 회전시켜 화물의 하차를 용이하게 할 수 있으며, 화물의 위치가 제2 컨베이어 장치(12)로부터 멀게 배치된 경우 제1 컨베이어 장치(11)의 길이를 신장시켜 제2 컨베이어 장치(12)를 화물에 근접 배치시킬 수 있다. 이때, 제1 컨베이어 장치(11)와 제2 컨베이어 장치(12)는 바퀴를 구비하는 이송 장치(13)에 결합되어 이동 가능하며, 제1 컨베이어 장치(11)의 길이가 신장되는 경우 이송 장치(13)를 통해 화물 방향으로 이동하여 화물에 근접 배치될 수 있다.Here, the unloading robot 10 according to this embodiment can facilitate unloading of the cargo by rotating the second conveyor device 12 at a predetermined angle in the left and right or up and down directions depending on the direction or height of the unloaded cargo. If the location is located far from the second conveyor device 12, the length of the first conveyor device 11 can be extended to place the second conveyor device 12 closer to the cargo. At this time, the first conveyor device 11 and the second conveyor device 12 are coupled to the transfer device 13 having wheels and are movable, and when the length of the first conveyor device 11 is extended, the transfer device ( 13), it can be moved toward the cargo and placed close to the cargo.
본 실시예에 따른 스카라 받침 프레임(15)은 스카라 로봇(14)을 제2 컨베이어 장치(12)로부터 지지하도록, 일단이 제2 컨베이어 장치(12)의 타단부에 결합하고 타단이 스카라 로봇과 결합할 수 있다. 이때, 스카라 받침 프레임(15)의 일단에는 컨베이어의 이송 방향과 직교하는 수평 방향의 회전축(z3)이 구비되어 제2 컨베이어 장치(12)에 대한 스카라 받침 프레임(15)의 배치 각도가 상하 방향으로 소정 각도 조절 가능하다. 즉, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)에서 스카라 받침 프레임의 수평 방향 회전축(z3)은 제4 조인트일 수 있다.The scar support frame 15 according to this embodiment has one end coupled to the other end of the second conveyor device 12 and the other end coupled to the scara robot so as to support the scara robot 14 from the second conveyor device 12. can do. At this time, one end of the scara support frame 15 is provided with a horizontal rotation axis (z 3 ) perpendicular to the transport direction of the conveyor, so that the arrangement angle of the scara support frame 15 with respect to the second conveyor device 12 is in the vertical direction. It is possible to adjust the angle to a certain degree. That is, in the unloading robot 10 according to this embodiment, the horizontal rotation axis (z 3 ) of the scar support frame may be the fourth joint.
스카라 로봇(14)은 화물을 파지 가능하도록 구비되는 파지부를 말단에 구비하며, 파지부의 위치를 자유롭게 결정할 수 있도록 다수개의 수직 방향 회전축(z4, z5, z6)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서 스카라 로봇(14)은 3개의 수직 방향 회전축(z4, z5, z6)을 구비하여 스카라 로봇(14)의 좌우 방향 구동을 자유롭게 할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)에서 스카라 로봇(14)의 수직 방향 회전축들(z4, z5, z6)은 제5 내지 제7 조인트일 수 있다.The scara robot 14 is equipped with a gripper at the end that is capable of gripping cargo, and has a plurality of vertical rotation axes (z 4 , z 5 , z 6 ) can be provided. In this embodiment, the scara robot 14 has three vertical rotation axes (z 4 , z 5 , z 6 ) is provided so that the scara robot 14 can be freely driven in the left and right directions. Here, the vertical rotation axes (z 4 , z 5 , z 6 ) may be the fifth to seventh joints.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇에 제2 컨베이어 장치의 작동 모습 일례를 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram showing an example of the operation of the second conveyor device in the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제2 컨베이어 장치(12)는 컨베이어 이송 방향과 직교하는 수평 방향 회전축(z2)을 축으로 하여 상하 방향으로 소정 각도 회전할 수 있다. 그런데 컨베이어 장치는 컨베이어의 길이에 따라서 그 자중이 상당하여 일단에 배치되는 회전축의 구동을 통해 타단부를 들어올리기 어려울 수 있다.As described above, the second conveyor device 12 according to this embodiment can rotate at a predetermined angle in the vertical direction around the horizontal rotation axis (z 2 ) orthogonal to the conveyor transfer direction. However, the conveyor device has a significant self-weight depending on the length of the conveyor, so it may be difficult to lift the other end by driving the rotation shaft disposed at one end.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 제2 컨베이어 장치(12)는 일단에 제1 수평 회전축(121)을 구비하고, 제1 서보실린더(16)가 제2 컨베이어 장치(12)에 결합하여, 제1 서보실린더(16)의 길이 조절 작동을 통해 지면에 대한 제2 컨베이어 장치의 제1 배치각을 조절할 수 있다.In order to solve this problem, the second conveyor device 12 according to the present embodiment has a first horizontal rotation shaft 121 at one end, and the first servo cylinder 16 is connected to the second conveyor device 12. In combination, the first placement angle of the second conveyor device with respect to the ground can be adjusted through the length adjustment operation of the first servo cylinder 16.
도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 수평 회전축(121)은 제1 컨베이어 장치(11)의 일단에 컨베이어 이송 방향과 직교하는 수평 방향으로 배치될 수 있다. 제1 서보실린더(16)는 일단이 제2 컨베이어 장치(12)의 중단부 또는 타단부 하측에 회동 가능하게 결합할 수 있으며, 타단이 제2 컨베이어 장치(12)의 일단부 하측에 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이때, 제1 서보실린더(16)의 타단은 제1 이격 프레임(17)에 의해 제2 컨베이어 장치(12)의 일단부 하측에 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 제1 이격 프레임(17)은 상하 방향으로 소정 길이를 갖고 상단부에 제2 컨베이어 장치(12)의 일단부가 결합하고, 하단부에 제1 서보실린더(16)의 타단이 회동 가능하게 결합할 수 있다.To be described in more detail with reference to FIG. 3 , the first horizontal rotation axis 121 may be disposed at one end of the first conveyor device 11 in a horizontal direction perpendicular to the conveyor transfer direction. One end of the first servo cylinder 16 may be rotatably coupled to the middle portion or lower end of the second conveyor device 12, and the other end may be spaced a predetermined distance below one end of the second conveyor device 12. can be placed. At this time, the other end of the first servo cylinder 16 may be arranged at a predetermined distance below one end of the second conveyor device 12 by the first spaced frame 17. The first spacing frame 17 may have a predetermined length in the vertical direction, and one end of the second conveyor device 12 may be coupled to the upper end, and the other end of the first servo cylinder 16 may be rotatably coupled to the lower end.
따라서, 제1 서보실린더(16)의 길이 조절 작동을 통해 제2 컨베이어 장치(12)의 타단부를 들어올리거나 내림으로써 제2 컨베이어 장치(12)가 상하 방향으로 소정 각도 회전 가능할 수 있다. 이로 인해 제1 수평 회전축(121)의 회전각은 제1 서보실린더(16)의 길이에 의해 결정되며, 즉, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)의 제3 조인트인 제1 수평 회전축(121)은 제1 서보실린더(16)에 의해 각도값이 결정되므로 하차 로봇(10)의 실질적인 제3 조인트는 제1 서보실린더(16)일 수 있다.Accordingly, the second conveyor device 12 may be rotated at a predetermined angle in the vertical direction by lifting or lowering the other end of the second conveyor device 12 through the length adjustment operation of the first servo cylinder 16. For this reason, the rotation angle of the first horizontal rotation axis 121 is determined by the length of the first servo cylinder 16, that is, the first horizontal rotation axis 121, which is the third joint of the unloading robot 10 according to this embodiment, ) Since the angle value is determined by the first servo cylinder 16, the actual third joint of the disembarking robot 10 may be the first servo cylinder 16.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇에 스카라 받침 프레임의 작동 모습 일례를 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an example of the operation of the scar support frame in the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 스카라 받침 프레임(15)은 컨베이어 이송 방향과 직교하는 수평 방향 회전축(z3)을 축으로 하여 상하 방향으로 소정 각도 회전할 수 있다. 그런데 스카라 받침 프레임(15)은 스카라 로봇(14)을 지지하도록 배치되므로 자중에 스카라 로봇(14)의 무게가 더해지는데 이와 같이 스카라 받침 프레임(15)의 자중과 스카라 로봇(14)의 무게를 합한 무게는 상당하므로 상술한 제2 컨베이어 장치(12)와 마찬가지로 일단에 배치되는 회전축의 구동을 통해 타단부를 들어올리기 어려울 수 있다.As described above, the scar support frame 15 according to this embodiment can rotate at a predetermined angle in the vertical direction around the horizontal rotation axis (z 3 ) orthogonal to the conveyor transport direction. However, since the scara support frame 15 is arranged to support the scara robot 14, the weight of the scara robot 14 is added to its own weight. In this way, the weight of the scara support frame 15 and the weight of the scara robot 14 are added together. Since the weight is considerable, it may be difficult to lift the other end by driving the rotation shaft disposed at one end, similar to the second conveyor device 12 described above.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 스카라 받침 프레임(15)은 일단에 제2 수평 회전축을 구비하고, 제2 서보실린더가 스카라 받침 프레임(15)에 결합하여, 제2 서보실린더(18)의 길이 조절 작동을 통해 제2 컨베이어 장치(12)에 대한 스카라 받침 프레임(15)의 제2 배치각을 조절할 수 있다.In order to solve this problem, the scar support frame 15 according to the present embodiment has a second horizontal rotation axis at one end, and the second servo cylinder is coupled to the scar support frame 15, and the second servo cylinder ( The second arrangement angle of the scar support frame 15 with respect to the second conveyor device 12 can be adjusted through the length adjustment operation of 18).
도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제2 수평 회전축(151)은 스카라 받침 프레임(15)의 일단에 컨베이어 이송 방향과 직교하는 수평 방향으로 배치될 수 있다. 제2 서보실린더(18)는 일단이 스카라 받침 프레임(15)의 중단부 또는 타단부 하측에 회동 가능하게 결합할 수 있으며, 타단이 스카라 받침 프레임(15)보다 하측에 소정거리 이격 배치될 수 있다. 이때, 제2 서보실린더(18)의 타단은 제2 이격 프레임(19)에 의해 스카라 받침 프레임(15)보다 하측에 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 제2 이격 프레임(19)은 상하 방향으로 소정 길이를 갖고 상단부에 제2 컨베이어 장치(12)의 중단부 또는 타단부가 결합하고, 하단부에 제2 서보실린더(18)의 타단이 회동 가능하게 결합할 수 있다.To be described in more detail with reference to FIG. 4 , the second horizontal rotation axis 151 may be disposed at one end of the scara support frame 15 in a horizontal direction perpendicular to the conveyor transport direction. One end of the second servo cylinder 18 may be rotatably coupled to the middle portion or lower end of the scar support frame 15, and the other end may be disposed lower than the scar support frame 15 at a predetermined distance apart. . At this time, the other end of the second servo cylinder 18 may be spaced a predetermined distance lower than the scar support frame 15 by the second spaced frame 19. The second spacing frame 19 has a predetermined length in the vertical direction, and the middle or other end of the second conveyor device 12 is coupled to the upper end, and the other end of the second servo cylinder 18 is rotatably coupled to the lower end. can do.
따라서, 제2 서보실린더(18)의 길이 조절 작동을 통해 스카라 받침 프레임(15)의 타단부를 들어올리거나 내림으로써 스카라 받침 프레임(15)이 상하 방향으로 소정 각도 회전 가능할 수 있다. 이로 인해 제2 수평 회전축(151)의 회전각은 제2 서보실린더(18)의 길이에 의해 결정되며, 즉, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)의 제4 조인트인 제2 수평 회전축(151)은 제2 서보실린더(18)에 의해 각도값이 결정되므로 하차 로봇(10)의 실질적인 제4 조인트는 제2 서보실린더(18)일 수 있다.Accordingly, by lifting or lowering the other end of the scar support frame 15 through the length adjustment operation of the second servo cylinder 18, the scar support frame 15 may be rotated at a predetermined angle in the vertical direction. For this reason, the rotation angle of the second horizontal rotation axis 151 is determined by the length of the second servo cylinder 18, that is, the second horizontal rotation axis 151, which is the fourth joint of the unloading robot 10 according to this embodiment, ) Since the angle value is determined by the second servo cylinder 18, the actual fourth joint of the disembarking robot 10 may be the second servo cylinder 18.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 해석을 위해 제1 조인트 내지 제4 조인트를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 해석을 위해 제5 조인트 내지 제7 조인트를 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram conceptually showing the first to fourth joints for analysis of a disembarkation robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram conceptually showing the first joint to a fourth joint for analysis of a disembarkation robot according to an embodiment of the present invention. This is a drawing conceptually showing joints 5 to 7.
상술한 바와 같이 산출부(30)는 각 조인트의 DH 파라미터(Denavit-Hartenberg Parameter)를 정의하고 기구학을 해석하여 각 조인트의 동작에 따른 하차 로봇 말단 장치의 위치를 산출하여 추정할 수 있다.As described above, the calculation unit 30 can define the DH parameter (Denavit-Hartenberg Parameter) of each joint, analyze the kinematics, and calculate and estimate the position of the disembarkation robot end device according to the operation of each joint.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)의 링크 0과, 제1 조인트 내지 제4 조인트에 따른 링크 1 내지 링크 4는 아래의 표 (1)과 같이 해석할 수 있다. Referring to FIG. 5, link 0 of the unloading robot 10 according to this embodiment and links 1 to 4 according to the first to fourth joints can be interpreted as shown in Table (1) below.
여기서, 링크 1의 d1과, 링크 2의 θ2와, 링크 3의 θ3, 그리고 링크 4의 θ4는 변수에 해당하며, d1은 제1 컨베이어 장치(11)의 컨베이어 길이 조절에 따른 길이값이고, θ2는 제2 컨베이어 장치(12)의 좌우 방향 회전에 따른 각도값이며, θ3은 제2 컨베이어 장치(12)의 상하 방향 회전에 따른 각도값이고, θ4는 스카라 받침 프레임(15)의 상하 방향 회전에 따른 각도값일 수 있다. Here, d 1 of link 1, θ 2 of link 2, θ 3 of link 3, and θ 4 of link 4 correspond to variables, and d 1 is determined by adjusting the conveyor length of the first conveyor device 11. It is a length value, θ 2 is an angle value according to the left-right rotation of the second conveyor device 12, θ 3 is an angle value according to the vertical rotation of the second conveyor device 12, and θ 4 is a scar support frame It may be an angle value according to the vertical rotation of (15).
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)의 제5 조인트 내지 제7 조인트에 따른 링크 5 내지 링크 7은 아래의 표 (2)와 같이 해석할 수 있다. Referring to FIG. 6, links 5 to 7 corresponding to the fifth to seventh joints of the unloading robot 10 according to this embodiment can be interpreted as shown in Table (2) below.
여기서, 링크 5의 θ5와, 링크 6의 θ6, 그리고 링크 7의 θ7은 변수에 해당하며, θ5 , θ6 , θ7은 스카라 로봇(14)의 각 수직 방향 축에 따른 회전 각도값일 수 있다. Here, θ 5 of link 5, θ 6 of link 6, and θ 7 of link 7 correspond to variables, and θ 5 , θ 6 , and θ 7 are the rotation angles of the scara robot 14 along each vertical axis. It can be a value.
그런데 상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 하차 로봇(10)에서 제1 수평 회전축의 각도값 θ3은 제1 서보실린더(16)의 길이값에 의해 결정되고 제2 수평 회전축의 각도값 θ4는 제2 서보실린더(18)의 길이값에 의해 결정되므로, 산출부(30)는 제1 서보실린더(16)의 길이값을 제1 수평 회전축의 제1 배치각(θ4)으로 변환하고, 제2 서보실린더(18)의 길이값을 제2 수평 회전축의 제2 배치각(θ5)으로 변환하는 과정을 거쳐야 한다. However, as described above, in the unloading robot 10 according to this embodiment, the angle value θ 3 of the first horizontal rotation axis is determined by the length value of the first servo cylinder 16, and the angle value θ 4 of the second horizontal rotation axis is Since it is determined by the length value of the second servo cylinder 18, the calculation unit 30 converts the length value of the first servo cylinder 16 into the first placement angle θ 4 of the first horizontal rotation axis, and 2 The length value of the servo cylinder 18 must be converted into the second arrangement angle (θ 5 ) of the second horizontal rotation axis.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 제1 서보실린더와 제3 조인트 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the first servo cylinder and the third joint of the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 산출부(30)가 제1 서보실린더(16)의 길이값을 제1 배치각으로 변환하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method by which the calculation unit 30 according to the present embodiment converts the length value of the first servo cylinder 16 into the first arrangement angle will be described with reference to FIG. 7.
산출부(30)는 아래의 수학식(1)에 기초하여 제1 서보실린더(16)의 길이값을 제1 배치각(θ3)으로 변환할 수 있다.The calculation unit 30 may convert the length value of the first servo cylinder 16 into the first arrangement angle θ 3 based on equation (1) below.
여기서, p1은 제1 서보실린더(16)의 길이값으로 제1 서보실린더(16)의 작동에 따라 변할 수 있으며, L1은 제1 수평 회전축(121)으로부터 제1 서보실린더 일단(제1 서보실린더와 제2 컨베이어 장치 간의 결합 지점, v1)까지의 직선거리를 의미하고, L2는 제1 수평 회전축(121)으로부터 제1 서보실린더 타단(제1 서보실린더와 제1 이격 프레임 간의 결합 지점, v2)까지의 직선거리를 의미할 수 있으며, L1과 L2는 하차 로봇(10) 제조시 결정되는 고정값이다. 그리고 θcylinder1은 제1 서보실린더의 길이값(p1)에 따라 변화하는 L1 직선과 L2 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다.Here, p 1 is the length value of the first servo cylinder 16 and can change depending on the operation of the first servo cylinder 16, and L 1 is the length of the first servo cylinder from the first horizontal rotation axis 121 (the first Means the straight line distance from the coupling point between the servo cylinder and the second conveyor device, v 1 ), and L 2 is the distance from the first horizontal rotation axis 121 to the other end of the first servo cylinder (coupling between the first servo cylinder and the first spaced frame) It may mean the straight-line distance to the point, v 2 ), and L 1 and L 2 are fixed values determined when manufacturing the disembarkation robot 10. And θ cylinder1 is a straight line L 1 that changes depending on the length value (p 1 ) of the first servo cylinder. L 2 may refer to the angle value between straight lines.
이때, 제1 배치각(θ3)은 제2 컨베이어 장치의 길이 방향 직선인 L3 직선의 지면에 대한 배치각이며, θcylinder1은 제1 배치각(θ3)에, L3 직선이 지면과 수평일 때 L2 직선과 L3 직선 사이의 각도값이 합산된 값이므로 제1 배치각(θ3)은 θcylinder1에서 L2 직선과 L3 직선 사이의 각도값을 차감하여 산출할 수 있다.At this time, the first placement angle (θ 3 ) is the placement angle of the L 3 straight line, which is the longitudinal straight line of the second conveyor device, with respect to the ground, θ cylinder1 is the first placement angle (θ 3 ), and the L 3 straight line is between the ground and the ground. When horizontal, the angle value between the L 2 straight line and the L 3 straight line is a sum of values, so the first arrangement angle (θ 3 ) can be calculated by subtracting the angle value between the L 2 straight line and the L 3 straight line from θ cylinder1 .
그런데, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 컨베이어 장치(12)의 두께에 의해 제1 서보실린더와 제2 컨베이어 장치 간의 결합 지점(v1)은 L3 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치될 수 있다. 이와 같이, 제2 컨베이어 장치(12)의 두께에 의해 제1 서보실린더와 제2 컨베이어 장치 간의 결합 지점(v1)이 L3 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되는 것을 감안하여, 산출부(30)는 아래의 수학식(2)에 의해 제1 배치각(θ3)을 산출할 수 있다.However, as shown in FIG. 7 , due to the thickness of the second conveyor device 12, the coupling point (v 1 ) between the first servo cylinder and the second conveyor device may be spaced downward by a predetermined distance from the straight line L 3 . In this way, considering that the coupling point (v 1 ) between the first servo cylinder and the second conveyor device is arranged at a predetermined distance downward from the straight line L 3 due to the thickness of the second conveyor device 12, the calculation unit 30 The first arrangement angle (θ 3 ) can be calculated using equation (2) below.
여기서, θdefaul1은 L3 직선이 지면과 수평일 때 L3 직선과 L2 직선 간의 각도값을 의미하고, θoffset1은 L3 직선과 L1 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다. 그리고 θdefaul1과 θoffset1은 하차 로봇(10)의 제조시 결정되는 고정값이다. 이때, θdefaul1에서 θoffset1을 차감한 값은 상기 제1 배치각(θ3)을 지면과 수평으로 만들어주는 상수값일 수 있다.Here, θ defaul1 may mean the angle value between the L 3 straight line and the L 2 straight line when the L 3 straight line is horizontal to the ground, and θ offset1 may mean the angle value between the L 3 straight line and the L 1 straight line. And θ defaul1 and θ offset1 are fixed values determined when manufacturing the unloading robot 10. At this time, the value obtained by subtracting θ offset1 from θ defaul1 may be a constant value that makes the first placement angle (θ 3 ) horizontal to the ground.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하차 로봇의 제2 서보실린더와 제4 조인트 간의 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the second servo cylinder and the fourth joint of the unloading robot according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 산출부(30)가 제2 서보실린더(18)의 길이값을 제2 배치각으로 변환하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 8, a method by which the calculation unit 30 according to the present embodiment converts the length value of the second servo cylinder 18 into the second arrangement angle will be described.
산출부(30)는 적용되는 선에 차이가 있을 뿐, 제1 서보실린더(16)의 길이값을 제1 배치각으로 변환하는 방법과 제2 서보실린더(18)의 길이값을 제2 배치각으로 변환하는 방법은 기본적으로 동일할 수 있다.The calculation unit 30 differs only in the applied line, and has a method of converting the length value of the first servo cylinder 16 into the first placement angle and a method of converting the length value of the second servo cylinder 18 into the second placement angle. The conversion method can be basically the same.
구체적으로, 산출부(30)는 아래의 수학식(3)에 기초하여 제2 서보실린더(18)의 길이값을 제2 배치각(θ4)으로 변환할 수 있다.Specifically, the calculation unit 30 may convert the length value of the second servo cylinder 18 into the second arrangement angle θ 4 based on equation (3) below.
여기서, p2은 제2 서보실린더(18)의 길이값으로 제2 서보실린더(18)의 작동에 따라 변할 수 있으며, L4는 제2 수평 회전축(151)으로부터 제2 서보실린더 일단(제2 서보실린더와 스카라 지지 프레임 간의 결합 지점, v3)까지의 직선거리를 의미하고, L5는 제2 수평 회전축(151)으로부터 제2 서보실린더 타단(제2 서보실린더와 제2 이격 프레임 간의 결합 지점, v4)까지의 직선거리를 의미할 수 있으며, L4과 L5는 하차 로봇(10) 제조시 결정되는 고정값이다. 그리고 θcylinder2는 제2 서보실린더의 길이값(p2)에 따라 변화하는 L4 직선과 L5 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다.Here, p 2 is the length value of the second servo cylinder 18 and can change depending on the operation of the second servo cylinder 18, and L 4 is the length value of the second servo cylinder 18 from the second horizontal rotation axis 151. It means the straight line distance from the coupling point between the servo cylinder and the scar support frame, v 3 ), and L 5 refers to the coupling point between the second servo cylinder and the second spaced frame from the second horizontal rotation axis 151 to the other end of the second servo cylinder , v 4 ), and L 4 and L 5 are fixed values determined when manufacturing the disembarkation robot 10. And θ cylinder2 is a straight line L 4 that changes depending on the length value (p 2 ) of the second servo cylinder. L 5 may refer to the angle value between straight lines.
이때, 제2 배치각(θ4)은 스카라 지지 프레임의 길이 방향 직선인 L6 직선의 제2 컨베이어 장치(12)에 대한 배치각이며, θcylinder2는 제2 배치각(θ4)에, L6 직선이 제2 컨베이어와 수평일 때 L5 직선과 L6 직선 사이의 각도값이 합산된 값이므로 제1 배치각(θ4)은 θcylinder2에서 L5 직선과 L6 직선 사이의 각도값을 차감하여 산출할 수 있다.At this time, the second placement angle (θ 4 ) is the placement angle for the second conveyor device 12 on the L 6 straight line, which is a straight line in the longitudinal direction of the scara support frame, and θ cylinder2 is at the second placement angle (θ 4 ), L 6 When the straight line is horizontal to the second conveyor, the angle value between the L 5 straight line and the L 6 straight line is the sum of the values, so the first placement angle (θ 4 ) is the angle value between the L 5 straight line and the L 6 straight line in θ cylinder2 . It can be calculated by subtracting.
그런데 도 8에 도시된 바와 같이 스카라 받침 프레임(15)의 두께 또는 제2 서보 실린더와 스카라 받침 프레임 간의 결합부의 형태에 의해 제2 서보실린더와 스카라 받침 프레임 간의 결합 지점(v3)은 L6 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치될 수 있다. 이와 같이, 스카라 받침 프레임(15)의 두께 등에 의해 제2 서보실린더와 스카라 받침 프레임 간의 결합 지점(v3)이 L6 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되는 것을 감안하여, 산출부(30)는 아래의 수학식(4)에 의해 제2 배치각(θ4)을 산출할 수 있다.However, as shown in FIG. 8, due to the thickness of the scar support frame 15 or the shape of the coupling portion between the second servo cylinder and the scar support frame, the coupling point (v 3 ) between the second servo cylinder and the scar support frame is L 6 straight line. It may be arranged downward and spaced a predetermined distance from. In this way, considering that the coupling point (v 3 ) between the second servo cylinder and the scar support frame is arranged at a predetermined distance downward from the L 6 straight line due to the thickness of the scar support frame 15, the calculation unit 30 is as follows. The second arrangement angle (θ 4 ) can be calculated by equation (4).
여기서, θdefaul2는 L6 직선이 제2 컨베이어 장치와 수평일 때(이때, 제2 컨베이어 장치는 지면과 수평일 수 있음) L6 직선과 L5 직선 간의 각도값을 의미하고, θoffset2는 L6 직선과 L4 직선 간의 각도값을 의미할 수 있다. 그리고 θdefaul2와 θoffset2는 하차 로봇(10)의 제조시 결정되는 고정값이다. 이때, θdefaul2에서 θoffset2를 차감한 값은 상기 제21 배치각(θ4)을 제2 컨베이어 장치(12)와 수평으로 만들어주는 상수값일 수 있다.Here, θ defaul2 means the angle value between the L 6 straight line and the L 5 straight line when the L 6 straight line is horizontal with the second conveyor device (at this time, the second conveyor device may be horizontal with the ground), and θ offset2 is L It may mean the angle value between the 6 straight line and the L 4 straight line. And θ defaul2 and θ offset2 are fixed values determined when manufacturing the unloading robot 10. At this time, the value obtained by subtracting θ offset2 from θ defaul2 may be a constant value that makes the 21st arrangement angle θ 4 horizontal to the second conveyor device 12.
본 발명은, 이와 같은 산출부(30)의 변환 과정을 통해 하차 로봇(10)을 구성하는 조인트 중 일부가 서보실린더로 구성되는 경우 서보실린더의 길이값을 조인트의 각도값으로 변환하여, 조인트 중 일부가 서보실린더의 길이값에 의해 각도값이 결정되는 하차 로봇 말단 장치의 위치를 정확하게 추정 가능하므로, 서보실린더를 구비하는 하차 로봇의 화물 하차 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.In the present invention, when some of the joints constituting the unloading robot 10 are composed of servo cylinders through the conversion process of the calculation unit 30, the length value of the servo cylinder is converted into the angle value of the joint, Since the position of the unloading robot end device, whose angle value is partly determined by the length value of the servo cylinder, can be accurately estimated, there is an effect of improving the cargo unloading precision of the unloading robot provided with the servo cylinder.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
10: 하차 로봇
11: 제1 컨베이어 장치
12: 제2 컨베이어 장치
13: 이송 장치
121: 제1 수평 회전축
14: 스카라 로봇
15: 스카라 받침 프레임
151: 제2 수평 회전축
16: 제1 서보실린더
17: 제1 이격 프레임
18: 제2 서보 실린더
19: 제2 이격 프레임
30: 산출부
50: 제어부10: Unloading robot
11: first conveyor device
12: Second conveyor device
13: transfer device
121: first horizontal rotation axis
14: Scara Robot
15: Scara support frame
151: second horizontal rotation axis
16: 1st servo cylinder
17: first spacing frame
18: second servo cylinder
19: second spacing frame
30: Calculation unit
50: control unit
Claims (7)
상기 하차 로봇은
화물의 이송 방향을 따라 길이가 연장되거나 축소 가능하여 제1 조인트에 해당하는 제1 컨베이어 장치;
화물의 이송 경로가 일측으로 연장되도록 상기 제1 컨베이어 장치에 연결되며, 상기 제1 컨베이어 장치와의 연결단에 제2 조인트에 해당하는 수직 방향의 제1 수직 회전축과 제3 조인트에 해당하는 상기 이송 방향과 직교하는 수평 방향의 제1 수평 회전축을 구비하는 제2 컨베이어 장치;
일단에 제4 조인트에 해당하는 상기 수평 방향의 제2 수평 회전축을 구비하며, 상기 제2 수평 회전축을 통해 상기 제2 컨베이어 장치의 상기 연결단 타단부에 결합하는 스카라 받침 프레임;
말단에 화물을 파지 가능한 파지부를 구비하며, 각각 제5 조인트, 제6 조인트, 제7 조인트에 해당하는 수직 방향의 제2 수직 회전축, 제3 수직 회전축, 제4 수직 회전축을 구비하는 스카라 로봇;
길이 조절 작동을 통해 상기 제1 수평 회전축을 중심으로 하는 상기 제2 컨베이어 장치의 지면에 대한 제1 배치각을 조절하도록 일단이 상기 제2 컨베이어 장치에 결합하는 제1 서보실린더;
상기 제1 서보실린더의 타단을 상기 제2 컨베이어 장치로부터 하향 이격 결합시키는 제1 이격 프레임;
길이 조절 작동을 통해 상기 제2 수평 회전축을 중심으로 하는 상기 스카라 받침 프레임의 상기 제2 컨베이어 장치에 대한 제2 배치각을 조절하도록 일단이 상기 스카라 받침 프레임에 결합하는 제2 서보실린더; 및
상기 제2 서보 실린더의 타단을 상기 스카라 받침 프레임으로부터 하향 이격 결합시키는 제2 이격 프레임을 포함하고,
상기 산출부는, 아래의 수학식(1)에 기초하여 상기 제1 서보실린더의 길이값을 상기 제1 배치각으로 변환하여 상기 말단 장치의 위치를 추정하고,
[수학식 1]
여기서, p1은 상기 제1 서보실린더의 길이값을 의미하며, L1은 상기 제1 수평 회전축으로부터 상기 제1 서보실린더 일단까지의 직선거리를 의미하고, L2는 상기 제1 수평 회전축으로부터 상기 제1 서보실린더 타단까지의 직선거리를 의미하며, θcylinder1은 제1 서보실린더의 길이값에 따라 변화하는 L1 직선과 L2 직선 간의 각도값을 의미하며,
상기 제1 배치각은 상기 제2 컨베이어 장치의 길이 방향 직선인 L3 직선의 지면에 대한 배치각이며, 상기 제1 서보실린더와 컨베이어 장치 간의 결합 지점은 상기 L3 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되고,
상기 산출부는, 아래의 수학식(2)에 의해 상기 제1 배치각을 산출하며,
[수학식 2]
여기서, θdefault1은 상기 L3 직선이 지면과 수평일 때 상기 L3 직선과 상기 L2 직선 간의 각도값을 의미하고, 상기 θoffset1은 상기 L3 직선과 상기 L1 직선 간의 각도값을 의미하며, θ3은 상기 제1 배치각을 의미하고,
상기 산출부는, 아래의 수학식(3)에 기초하여 상기 제2 서보실린더의 길이값을 상기 제2 배치각으로 변환하여 상기 말단 장치의 위치를 추정하며,
[수학식 3]
여기서, p2는 상기 제2 서보실린더의 길이값을 의미하며, L4는 상기 제2 수평 회전축으로부터 상기 제2 서보실린더 일단까지의 직선거리를 의미하고, L5는 상기 제2 수평 회전축으로부터 상기 제2 서보실린더 타단까지의 직선거리를 의미하며, θcylinder2은 제2 서보실린더의 길이값에 따라 변화하는 L4 직선과 L5 직선 간의 각도값을 의미하고,
상기 제2 배치각은 상기 스카라 받침 프레임의 길이 방향 직선인 L6 직선의 상기 제2 컨베이어 장치에 대한 배치각이며, 상기 제2 서보실린더와 스카라 받침 프레임 간의 결합 지점은 상기 L6 직선으로부터 소정 거리 하향 이격 배치되고,
상기 산출부는, 아래의 수학식(4)에 의해 상기 제2 배치각을 산출하며,
[수학식 4]
여기서, θdefault2는 상기 L6 직선이 상기 제2 컨베이어 장치와 수평일 때 상기 L6 직선과 상기 L5 직선 간의 각도값을 의미하고, 상기 θoffset2는 상기 L6 직선과 상기 L4 직선 간의 각도값을 의미하며, θ4는 상기 제2 배치각을 의미하는 것을 특징으로 하는 하차 로봇 시스템.
It includes a disembarkation robot having a plurality of joints, and a calculation unit that defines a DH parameter (Denavit-Hartenberg Parameter) of each joint for estimating the position of an end device of the disembarkation robot and analyzes kinematics,
The unloading robot is
A first conveyor device whose length can be extended or reduced along the transport direction of the cargo and thus corresponds to a first joint;
It is connected to the first conveyor device so that the transport path of the cargo extends to one side, and at the connection end with the first conveyor device, there is a first vertical rotation axis in the vertical direction corresponding to the second joint and the transport corresponding to the third joint. a second conveyor device having a first horizontal rotation axis in a horizontal direction perpendicular to the direction;
A scar support frame having a second horizontal rotation axis in the horizontal direction corresponding to a fourth joint at one end and coupled to the other end of the connection end of the second conveyor device through the second horizontal rotation axis;
A scara robot having a gripping part capable of holding cargo at an end, and having a second vertical rotation axis, a third vertical rotation axis, and a fourth vertical rotation axis in the vertical direction corresponding to the fifth joint, the sixth joint, and the seventh joint, respectively;
A first servo cylinder, one end of which is coupled to the second conveyor device, to adjust a first placement angle of the second conveyor device with respect to the ground about the first horizontal rotation axis through a length adjustment operation;
a first spaced frame that couples the other end of the first servo cylinder to be spaced downward from the second conveyor device;
A second servo cylinder, one end of which is coupled to the scara support frame, to adjust a second arrangement angle of the scarf support frame with respect to the second conveyor device centered on the second horizontal rotation axis through a length adjustment operation; and
It includes a second spaced frame that couples the other end of the second servo cylinder to be spaced downward from the scar support frame,
The calculation unit estimates the position of the end effector by converting the length value of the first servo cylinder into the first placement angle based on equation (1) below,
[Equation 1]
Here, p 1 refers to the length value of the first servo cylinder, L 1 refers to the straight line distance from the first horizontal rotation axis to one end of the first servo cylinder, and L 2 refers to the distance from the first horizontal rotation axis to the end of the first servo cylinder. It means the straight line distance to the other end of the first servo cylinder, and θ cylinder1 means the angle value between the L 1 straight line and the L 2 straight line that changes depending on the length value of the first servo cylinder,
The first placement angle is the placement angle of the L 3 straight line, which is the longitudinal straight line of the second conveyor device, with respect to the ground, and the coupling point between the first servo cylinder and the conveyor device is disposed at a predetermined distance downward from the L 3 straight line. ,
The calculation unit calculates the first arrangement angle using equation (2) below,
[Equation 2]
Here, θ default1 means the angle value between the L 3 straight line and the L 2 straight line when the L 3 straight line is horizontal to the ground, and θ offset1 means the angle value between the L 3 straight line and the L 1 straight line, , θ 3 means the first arrangement angle,
The calculation unit estimates the position of the end effector by converting the length value of the second servo cylinder into the second placement angle based on equation (3) below,
[Equation 3]
Here, p 2 refers to the length value of the second servo cylinder, L 4 refers to the straight line distance from the second horizontal rotation axis to one end of the second ser cylinder, and L 5 refers to the distance from the second horizontal rotation axis to the end of the second ser cylinder. It means the straight line distance to the other end of the second servo cylinder, and θ cylinder2 means the angle value between the L 4 straight line and the L 5 straight line that changes depending on the length value of the second ser cylinder,
The second arrangement angle is an arrangement angle for the second conveyor device on the straight line L 6 , which is a straight line in the longitudinal direction of the scar support frame, and the coupling point between the second servo cylinder and the scar support frame is a predetermined distance from the straight line L 6 . placed downward and spaced apart,
The calculation unit calculates the second arrangement angle using equation (4) below,
[Equation 4]
Here, θ default2 means the angle value between the L 6 straight line and the L 5 straight line when the L 6 straight line is horizontal with the second conveyor device, and θ offset2 is the angle between the L 6 straight line and the L 4 straight line. value, and θ 4 refers to the second placement angle.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |