KR20000010158A

KR20000010158A - System for measuring orientation of industrial robot

Info

Publication number: KR20000010158A
Application number: KR1019980030914A
Authority: KR
Inventors: 오연택
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2000-02-15
Also published as: KR100270966B1

Abstract

PURPOSE: A measuring system is provided to complete an orientation from various directions continuously and promptly for accomplishing a highly precision of operation of a robot. CONSTITUTION: A system for measuring an orientation of a robot for an industrial use includes:a spherical shaped base(40) for being fixed at one point in an operational space; a spherical shaped detecting body(21) for contacting to the base; a robot(20) containing a fixed detector(22) for converting a location varying amount into an electric signal while contacting to the detecting body; and a guide(30) for being inserted between the base and the detecting body for guiding for identifying the centers of the base and the detecting body. Therefore, the orientation is completed from various directions continuously and promptly, and a highly precise operation of the robot is accomplished in a process of developing the robot for the industrial use.

Description

Orientation Measurement System for Industrial Robots

본 발명은 산업용 로봇의 오리엔테이션 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업용 로봇을 개발하는 과정에서 다양한 방향에서 연속적으로 신속하게 오리엔테이션을 완료하여 로봇의 고정밀도 작업을 달성하는 산업용 로봇의 오리엔테이션 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an orientation measurement system of an industrial robot, and more particularly, to an orientation measurement system of an industrial robot that achieves high precision work of a robot by continuously completing orientation in various directions in the process of developing an industrial robot. It is about.

일반적으로, 로봇은 아암이나 관절부의 탄성변형 등을 포함한 복합된 요인에 기인하여 작업공간 내에서 로봇의 손끝 위치가 목표 위치로 되지 않는 오차가 발생하면 동작의 정밀도가 저하된다. 산업용 로봇을 연구 및 개발하는 단계에서 로봇의 원운동시 교시되는 방향을 측정하여 산업용 로봇의 정밀도를 판단하는 용도로 오리엔테이션 측정 시스템이 사용되고 있다.In general, when the robot generates an error in which the fingertip position of the robot does not become a target position in the work space due to a complex factor including an arm or an elastic deformation of the joint part, the accuracy of the operation is reduced. In the research and development stage of the industrial robot, an orientation measuring system is used to determine the precision of the industrial robot by measuring the direction taught during the circular motion of the robot.

도 1은 종래의 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 사시도가 도시된다.1 is a perspective view illustrating a conventional orientation measurement system.

로봇(10)의 아암에는 정육면체인 감지체(11)가 부착되어 있고, 작업공간 내의 일지점에는 6개의 검출기(12)가 고정되어 있다. 검출기(12)는 다이알게이지 등을 사용하는데, 각각 쌍으로 구성되어 x, y, z축 방향으로 배치된다. 이에 따라 로봇(10)의 아암을 이동시켜 감지체(11)가 검출기(12)에 동시에 접촉되도록 한 상태에서 모든 검출기(12)의 신호 입력하여 오리엔테이션을 측정한다.The arm 11 of the robot 10 is attached with a sensing body 11 which is a cube, and six detectors 12 are fixed to one point in the working space. The detector 12 uses a dial gauge or the like, each configured in pairs and arranged in the x, y, and z axis directions. Accordingly, the arms of the robot 10 are moved so that the detector 11 is in contact with the detector 12 at the same time, and the signals of all the detectors 12 are input to measure the orientation.

그러나 이와 같은 방식에 의하면 검출기(12)의 위치가 고정적이어서 다른 위치로 변경하여 오리엔테이션을 확인하는 경우 연속측정이 곤란하다. 또한 감지체(11)가 매우 양호한 직각도로 가공되어야 할 뿐아니라 직각도에 대한 정확한 실측 데이터를 알고 있어야 측정오차를 줄일 수 있다.However, according to this method, since the position of the detector 12 is fixed, continuous measurement is difficult when changing to another position to confirm the orientation. In addition, the sensor 11 must be processed at a very good right angle, and accurate measurement data on the right angle can be used to reduce measurement errors.

이에 따라 본 발명은, 상기한 단점을 해소하기 위한 것으로서, 산업용 로봇을 개발하는 과정에서 다양한 방향에서 연속적으로 신속하게 오리엔테이션을 완료하여 로봇의 고정밀도 작업을 달성하는 산업용 로봇의 오리엔테이션 측정 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention, to solve the above-mentioned disadvantages, in the process of developing the industrial robot to provide a orientation measuring system of the industrial robot to achieve a high precision work of the robot by continuously completing the orientation in various directions continuously For that purpose.

도 1은 종래의 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a conventional orientation measurement system,

도 2는 본 발명에 따른 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 구성도,2 is a block diagram showing an orientation measurement system according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 사시도,3 is a perspective view of an orientation measuring system according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 전반적인 측정 동작을 나타내는 예시도.4 is an exemplary view showing the overall measurement operation according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 20: 로봇 11, 21: 감지체10, 20: robot 11, 21: sensor

12, 22: 검출기 22a: 검출봉12, 22: detector 22a: detection rod

30: 가이드 31: 디스크30: Guide 31: Disc

32: 부쉬 33: 지지구체32: bush 33: support sphere

34: 스프링 40: 베이스34: spring 40: base

P: 경로P: path

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 작업공간 내의 일지점에 고정되는 구형의 베이스(40); 상기 베이스(40)에 접촉하기 위한 구형의 감지체(21)와, 상기 감지체(21)와의 접촉시 변위량을 전기적 신호로 변환하는 검출기(22)가 고정되는 로봇(20); 그리고 상기 베이스(40)와 감지체(21)의 사이에 개재되어 양자의 중심이 일치하도록 안내하는 가이드(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 오리엔테이션 측정 시스템을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention is a spherical base (40) fixed to a point in the workspace; A robot (20) to which a spherical sensor (21) for contacting the base (40) and a detector (22) for converting a displacement amount upon contact with the sensor (21) to an electrical signal are fixed; And it provides an orientation measuring system of the industrial robot, characterized in that it comprises a guide (30) interposed between the base 40 and the sensor 21 to guide the center of both coincide.

이때, 상기 로봇(20)은 한 쌍의 검출기(22)를 수평 또는 수직의 배치 상태로 전환할 수 있다.In this case, the robot 20 may switch the pair of detectors 22 to a horizontal or vertical arrangement state.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 오리엔테이션 측정 시스템을 나타내는 사시도가 도시된다.2 is a block diagram showing an orientation measurement system according to the present invention, Figure 3 is a perspective view showing an orientation measurement system according to the present invention.

본 발명에 따르면 작업공간 내의 일지점에 구형의 베이스(40)가 고정된다. 도 1에서 설명하는 바와 같이 종래에는 3방향을 측정하기 위해 6개의 검출기(12)가 필요하지만, 본 발명에서는 하나의 베이스(40)만 사용하여도 3방향을 측정하는 것이 가능하다. 종래의 감지체(11)가 양호한 직각도를 필요한 것처럼 베이스(40)는 양호한 진원도를 필요로 한다.According to the invention the spherical base 40 is fixed at one point in the workspace. As illustrated in FIG. 1, six detectors 12 are conventionally required to measure three directions. However, in the present invention, three directions can be measured using only one base 40. The base 40 needs good roundness as the conventional sensor 11 needs good squareness.

또, 본 발명에 따르면 상기 베이스(40)에 접촉하기 위한 구형의 감지체(21)와, 상기 감지체(21)와의 접촉시 변위량을 전기적 신호로 변환하는 검출기(22)가 로봇(20)에 고정된다. 감지체(21)는 베이스(40)와 동일한 소재를 사용하여 동일한 크기로 형성한다. 검출기(22)는 감지체(21)와 동일한 위치까지 연장되는 검출봉(22a)을 지닌다. 검출기(22)는 검출봉(22a)의 접촉시 검출봉(22a)의 변위량에 따른 아날로그 신호를 발생하는 트랜스듀서를 사용한다.In addition, according to the present invention, a spherical sensor 21 for contacting the base 40 and a detector 22 for converting a displacement amount in contact with the sensor 21 into an electrical signal are provided to the robot 20. It is fixed. The sensor 21 is formed in the same size using the same material as the base 40. The detector 22 has a detection rod 22a that extends to the same position as the detector 21. The detector 22 uses a transducer which generates an analog signal in accordance with the displacement amount of the detection rod 22a upon contact with the detection rod 22a.

또, 본 발명에 따르면 상기 베이스(40)와 감지체(21)의 사이에 개재되어 양자의 중심이 일치하도록 안내하는 가이드(30)를 사용한다. 본 발명의 가이드(30)는 도 2에 명확하게 나타내는 것처럼 디스크(31), 부쉬(32), 지지구체(33), 스프링(34) 등이 일체로 조립되는 구성을 지닌다.In addition, according to the present invention, a guide 30 is disposed between the base 40 and the sensor 21 to guide the center of the two to coincide with each other. Guide 30 of the present invention has a configuration in which the disk 31, the bush 32, the support 33, the spring 34 and the like are integrally assembled as shown in FIG.

한 쌍으로 구성되는 디스크(31)는 스프링(34)에 의해 연결된 상태로 대향하며 부쉬(32)에 의해 신축운동 가능하다. 스프링(34)은 감지체(21)가 가이드(30)를 개재하여 베이스(40)에 접촉할 때 충격적으로 되는 것을 방지한다. 지지구체(33)는 상기 베이스(40) 및 감지체(21)와 각각 3점접촉을 유도하도록 상기 디스크(31)의 외면에 고정된다. 디스크(31) 양측의 지지구체(33)는 6점지지를 구현하는 것으로서, 상호 중심이 디스크(31)의 운동방향과 정확하게 일치해야 한다.A pair of disks 31 are opposed to each other in a state connected by a spring 34 and can be stretched by the bushes 32. The spring 34 prevents the sensor 21 from being shocked when it comes into contact with the base 40 via the guide 30. The support sphere 33 is fixed to the outer surface of the disk 31 to induce three-point contact with the base 40 and the sensing body 21, respectively. The support spheres 33 on both sides of the disc 31 implement six-point support, and their mutual centers must exactly match the direction of movement of the disc 31.

이때 본 발명의 로봇(20)은 상기 한 쌍의 검출기(22)를 수평 또는 수직의 배치 상태로 전환할 수 있다. 로봇(20)의 아암은 피칭(pitching)과 요오잉(yawing)의 행태를 지니는 바, 도 2에서는 검출기(22)가 수직으로 배치되어 요오잉을 검출하는 반면 도 3에서는 검출기(22)가 수평으로 배치되어 피칭을 검출한다. 이와 같은 전환이 신속하게 이루어지기 위해서는 검출기(22)가 로봇(20)의 아암과 같이 회전되도록 하는 기구적 구성이 필요하다.In this case, the robot 20 of the present invention may switch the pair of detectors 22 to a horizontal or vertical arrangement state. The arm of the robot 20 has a pitching and yawing behavior. In FIG. 2, the detector 22 is disposed vertically to detect the yaw while in FIG. 3 the detector 22 is horizontal. It is arranged to detect the pitching. In order to make such a change quickly, a mechanical configuration is required so that the detector 22 rotates with the arm of the robot 20.

도 4는 본 발명에 따른 전반적인 측정 동작을 나타내는 예시도가 도시된다.4 shows an exemplary view showing the overall measurement operation according to the invention.

본 발명에서 감지체(21)가 베이스(40)에 접근하는 동안 그 사이에 가이드(30)를 개재시켜 일단 도 2 및 도 3의 상태로 되면 로봇(20)의 아암은 소정의 경로(P)를 선회하면서 검출기(22)를 90°씩 회전시켜 전술한 피칭과 요오잉을 교대로 측정한다. 이 과정에서 오리엔테이션에 에러가 없는 경우 각 검출기(22)는 동일한 값을 보이지만 에러가 있는 경우 각 검출기(22)의 측정값 차이와 교시된 오리엔테이션을 비교하여 에러를 산출한다.In the present invention, the arm 21 of the robot 20 is a predetermined path P once the sensor 21 approaches the base 40 and intervenes with the guide 30 therebetween. The above-described pitching and yawing are measured alternately by rotating the detector 22 by 90 ° while turning. In this process, if there is no error in the orientation, each detector 22 shows the same value, but if there is an error, the error is calculated by comparing the difference between the measured values of each detector 22 and the taught orientation.

종래와 같이 작업공간 내에 고정되는 검출기(12)를 위치 이동시키는 등의 작업 없이 고정된 베이스(40)를 이용하여 다양한 방향에서 연속적으로 다양한 측정값을 획득하는 것이 가능하다.As in the related art, it is possible to continuously obtain various measured values in various directions using the fixed base 40 without moving the detector 12 fixed in the workspace.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 산업용 로봇의 오리엔테이션 측정 시스템은 산업용 로봇을 개발하는 과정에서 다양한 방향에서 연속적으로 신속하게 오리엔테이션을 완료하여 로봇의 고정밀도 작업을 달성하는 효과가 있다.Orientation measurement system of the industrial robot of the present invention having the above configuration and action has the effect of achieving a high-precision work of the robot by continuously completing the orientation continuously in various directions in the process of developing the industrial robot.

Claims

A spherical base fixed to a point in the workspace;

A robot having a spherical sensor for contacting the base and a detector for converting a displacement amount into an electrical signal upon contact with the sensor; And

And a guide interposed between the base and the sensor to guide the center of the sensor to coincide with each other.

The orientation measurement system of claim 1, wherein the robot is capable of switching the pair of detectors to a horizontal or vertical arrangement.

The support of claim 1, wherein the guide is fixed to the outer surface of the disk so as to induce a three-point contact with the base and the sensing body, respectively, and a pair of disks which are opposed by a spring and are elastically movable by bushes. Orientation measurement system for an industrial robot, characterized in that it comprises a sphere.