KR20000018642A

KR20000018642A - 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법

Info

Publication number: KR20000018642A
Application number: KR1019980036313A
Authority: KR
Inventors: 하동수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-04-06

Abstract

본 발명은 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법에 관한 것으로서, 로봇 제어의 정밀도를 향상시킴과 아울러 관절 좌표계와 직각 좌표계의 편차 조정 작업을 용이하게 할 수 있는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 X축과 평행이 된 상태에서 베이스(50) 일측에 간헐 결합되도록 고정 수단으로 일단이 고정됨과 아울러 제1, 2 아암(52, 54)을 접은 상태에서 엔드 이펙터(55)가 삽입되어 위치 제한되도록 끼움공(1)이 타단에 형성된 조정 지그(2)로 구성함을 특징으로 한다.

Description

스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법

본 발명은 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 조립 라인등에서는 자동화를 위해 다수의 조립용 로봇을 설치하여 사용하게 된다.

상기한 조립용 로봇은 통상 플레이백 로봇, 수치 제어 로봇등이 많이 사용되는 바, 상기한 로봇의 제어는 직각 좌표계와 관절 좌표계를 동시에 사용하여 제어하게 된다.

즉, 상기한 로봇은 도4에 도시된 바와 같이 베이스(50)와, 상기한 베이스(50)에 제1축(51)으로 연결되어 회전 자재하는 제1아암(52)과, 상기한 제1아암(52)에 제2축(53)으로 연결되어 회전되는 제2아암(54)과, 상기한 제2아암(54)에 승강 및 회전 가능하게 설치되어 있는 엔드 이펙터(55)가 승강되는 중심인 제3축(56)과, 상기한 엔드 이펙터(55)가 회전되는 중심인 제4축(57)으로 구성되어 있다.

상기한 로봇의 제어는 도4에 도시된 바와 같이 제1, 2 아암(52, 54)을 회전시킬 때 각각의 아암 회전 중심인 축의 회전량을 ＋, －로 나타내는 관절 좌표계로 이루어지지만, 도5에 도시된 바와 같이 로봇을 평면에서 볼 때 베이스(50)를 원점O으로 아암의 각도를 표시하는 직각 좌표계를 통해 실제 로봇의 사용 좌표가 나타나게 됨으로써 상기한 관절 좌표계와 직각 좌표계 사이에 편차 보정이 필요하게 된다.

상기한 편차 보정 작업은 도6에 도시된 바와 같이 베이스(50)의 원점O을 중심으로 X, Y축으로 설정함과 아울러 제1아암(52)의 중심선C을 X축에 일치시킨 후 1축 모터의 엔코더 펄스값과 관절 좌표계 원점O의 편차를 제1축(51)의 편차값으로 설정한다.

제1축(51)의 편차값을 세팅한 후 제1, 2아암(52, 54)을 일정 각도로 구부러지게 함과 아울러 상기한 제2아암(54)의 엔드 이펙터(55) 중심이 X축에 위치되도록 한다.

X축에 엔드 이펙터(55) 중심이 위치되면, 상기한 제1아암(52)의 중심선C과 X축의 각도가 60도가 되고, 제2아암(54)의 중심선C'과 제1아암(52)의 중심선C은 120도가 되는 바, 상기한 상태에서 제2축 모터의 엔코더 펄스값을 읽고 현재 엔드 이펙터(55) 위치에 마킹을 한다.

물론, 상기한 각도는 제1, 2아암(52, 54)의 길이가 동일한 상태에서 그 길이에 따라 변화된다.

이 상태에서 상기한 제1, 2아암(52, 54)의 꺾임 각도를 역전시켜 X축에 엔드 이펙터(55) 중심이 위치되도록 한 후 제2축 모터의 엔코더 펄스값을 읽고, 엔드 이펙터(55)를 마킹 위치에 일치시킴과 아울러 다시 제2축 모터의 엔코더 펄스값을 읽는다.

엔드 이펙터(55)를 마킹 위치에 이동시킨 후 읽은 엔코더 펄스값과 꺾인 각도가 역전된 상태에서 X축에 엔드 이펙터(55)가 위치되었을 때의 값 사이 편차를 구하여 제2축의 편차값으로 한다.

즉, 상기한 바와 같은 제1, 2축(51, 53)의 편차 보정 작업을 통해 관절 좌표계와 직각 좌표계 사이의 오차를 수정함으로서 로봇의 제어를 보다 정밀하게 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 X축상에 엔드 이펙터를 위치시킨 후 엔드 이펙터 위치를 마킹하고, 다시 상기한 1, 2축의 꺾인 각도를 역전시킨 후 마킹 위치에 엔드 이펙터를 정렬하여 관절 좌표계와 직각 좌표계 사이의 편차를 보정하게 되면, 편차 보정 작업이 복잡하게 됨과 아울러 편차 보정 작업시마다 편차 보정량이 상이하게 됨으로써 로봇 제어 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 방법은 4축 로봇일 경우 제1, 2축의 편차 보정만 가능하게 됨으로써 전체적인 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇 제어의 정밀도를 향상시킴과 아울러 관절 좌표계와 직각 좌표계의 편차 조정 작업을 용이하게 할 수 있는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치 및 이에 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 X축과 평행이 된 상태에서 베이스 일측에 간헐 결합되도록 고정 수단으로 일단이 고정됨과 아울러 제1, 2 아암을 접은 상태에서 엔드 이펙터가 삽입되어 위치 제한되도록 끼움공이 타단에 형성된 조정 지그로 구성함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치를 도시한 사시도,

도2는 도1의 평면도,

도3은 도1과 도2에서 조정 지그와 엔드 이펙터의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도,

도4는 일반적인 스카라 로봇에서 관절 좌표계를 표시한 정면도,

도5는 일반적인 스카라 로봇에서 직각 좌표계를 표시한 정면도,

도6은 직각 좌표계의 원점 설정 상태를 도시한 개략도로서,

6a도는 1차 설정 상태를 도시한 개략도,

6b도는 2차 설정 상태를 도시한 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 끼움공 2: 조정 지그

3: 볼트공 4: 관통공

5, 8: 고정 볼트 6: 제1기준부

7: 제2기준부

도1과 도2는 본 발명에 따른 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치를 도시한 사시도와 제1, 2아암의 편차 조정 상태를 도시한 개략도로서, X축과 평행이 된 상태에서 베이스(50) 일측에 간헐 결합되도록 고정 수단으로 일단이 고정됨과 아울러 제1, 2 아암(52, 54)을 꺾은 상태에서 엔드 이펙터(55)가 삽입되어 위치 제한되도록 끼움공(1)이 타단에 형성된 조정 지그(2)로 구성되어 있다.

상기한 고정 수단은 베이스(50) 일측면에 형성된 볼트공(3)과, 상기한 볼트공(3)에 대응되도록 조정 지그(2)에 형성된 관통공(4)과, 상기한 볼트공(3)과 관통공(4)을 통과하여 조정 지그(2)를 고정시키는 고정 볼트(5)로 구성되어 있다.

특히, 상기한 끼움공(1) 형성 시 제3, 4축(56, 57)의 조정 작업이 가능하도록 조정 지그(2)에 보조 조정 수단이 설치되어 있는 바, 이는 도3에 도시된 바와 같이 엔드 이펙터(55)에 일부를 절개하여 형성된 제1기준부(6)와, 상기한 제1기준부(6)가 끼워져 위치 제한되도록 조정 지그(2)의 끼움공(1) 주위에 형성된 제2기준부(7)와, 상기한 제1, 2기준부(6, 7)의 밀착 시 이를 유지시키도록 제2기준부(7) 측면에서 나사 결합되어 제1기준부(6)를 압박하는 고정 볼트(8)로 구성되어 있다.

물론, 상기한 조정 지그(2)는 소정 길이로 형성되어 있는 바, 조정 지그(2)가 상기한 베이스(50)와 엔드 이펙터(55) 위치를 제한할 때, 베이스(50) 원점O과 엔드 이펙터(55)의 X축 이격 거리X₁과, 베이스 원점O과 엔드 이펙터(55)의 Y축 이격 거리 Y₁과, 제1아암 중심선C과 X축의 각도θ₁과, 제2아암 중심선C'과 Y축의 각도θ₂가 미리 설정되어 있기 때문에 이 위치에서의 제1, 2축 엔코더 펄스값이 하기한 수학식1에 따라 미리 정해져 있게 된다.

R : 모터의 감속비

P : 모터의 분해능

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 작업자 또는 사용자 스카라 로봇의 편차 조정 작업을 하기 위하여, 상기한 끼움공(1)에 엔드 이펙터(55)를 끼운 상태에서 타단을 베이스(50)에 고정 볼트(5)로 고정시키게 된다.

물론, 상기한 엔드 이펙터(55)의 끼움 시 제1, 2기준부(6, 7)가 밀착된 상태에서 상기한 고정 볼트(8)로 위치를 고정시키게 된다.

베이스(50)의 일측과 엔드 이펙터(55)가 조정 지그(2)에 의해 고정되면 상기한 제1, 2축 모터의 엔코더 펄스값을 읽어 미리 설정되어 있는 엔코더 펄스값과 비교한 후 그 차이를 편차로 하여 보정하게 되는 것이다.

예를 들면, 제1, 2아암(52, 54)의 길이가 300㎜일 때, 상기한 조정 지그(2)를 고정시키는 원점O과 엔드 이펙터(55)의 거리X₁, Y₁가 192.84㎜, 70.19㎜이면, θ₁, θ₂는 각각 50°, 140°가 되는 바, 이를 계산식1에 대입하면 엔코더의 소정 펄스값이 계산되는 것이다.

엔코더의 펄스값이 계산되면 상기한 조정 지그(2)에 의해 고정된 제1, 2축(51, 53)의 엔코더 실제 값을 읽고, 상기한 계산값과 비교하여 그 오차를 구하게 된다.

실제 로봇 제1, 2축 모터의 엔코더 펄스값과 계산된 펄스값 사이의 오차가 구해지면 이를 편차로 하여 제1, 2축(51, 53)의 엔코더 펄스값을 수정하게 되는 것이다.

또한, 상기한 엔드 이펙터(55)를 끼움공(1)에 삽입시킬 때 제1, 2기준부(6, 7)가 밀착 고정되어 있는 상태가 됨으로써 상기한 엔드 이펙터(55)가 동작되는 제3, 4축(56, 57)(직각 좌표계에서 Z축과 R축)의 위치가 일정하게 한정된다.

제3, 4축(56, 57)의 위치가 일정하게 한정되면 하기한 수학식2에 의해 계산된 제3축(56)의 엔코더 펄스값과 실제 제3(56)에서 나타나는 엔코더 펄스값을 비교하여 그 오차를 편차값으로 보정하게 된다.

상기한 제4축(57)의 편차값은 상기한 제1, 2기준부(6, 7)에 의해 엔드 이펙터(55)가 고정되었을 때의 값이 된다.

즉, 종래에 사용하는 방법으로는 4축 스카라 로봇에서 제1, 2축(51, 53)만 조정 가능하였지만, 본 발명에 따른 조정 지그(2)를 사용하면 제1, 2, 3, 4축(51, 53, 56, 57) 전체의 조정이 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기한 조정 지그(2)에 의한 제1, 2, 3, 4축(51, 53, 56, 57)의 위치 한정은 항상 동일하게 이루어짐으로써 조정 작업을 여러번 하여도 항상 정확한 조정 작업이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 소정 길이의 조정 지그를 사용하여 제1, 2축을 위치 한정함과 아울러 제1, 2기준부로 제3, 4축을 위치 한정함으로써 미리 계산된 펄스값과 실제 펄스값의 오차로 펄스값의 편차를 조정할 수 있게 됨으로써 좌표계 오차를 간단하고 균일하게 보정할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims

X축과 평행이 된 상태에서 베이스 일측에 간헐 결합되도록 고정 수단으로 일단이 고정됨과 아울러 제1, 2 아암을 꺾은 상태에서 엔드 이펙터가 삽입되어 위치 제한되도록 끼움공이 타단에 형성된 조정 지그로 구성함을 특징으로 하는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기한 고정 수단은 베이스 일측면에 형성된 볼트공과, 상기한 볼트공에 대응되도록 조정 지그에 형성된 관통공과, 상기한 볼트공과 관통공을 통과하여 조정 지그를 고정시키는 고정 볼트로 구성함을 특징으로 하는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 끼움공 형성 시 제3, 4축의 조정 작업이 가능하도록 조정 지그에 설치된 보조 조정 수단을 포함함을 특징으로 하는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치.
제3항에 있어서, 상기한 보조 조정 수단은 엔드 이펙터에 일부를 절개하여 형성된 제1기준부와, 상기한 제1기준부가 끼워져 위치 제한되도록 조정 지그의 끼움공 주위에 형성된 제2기준부와, 상기한 제1, 2기준부의 밀착 시 이를 유지시키도록 제2기준부 측면에서 나사 결합되어 제1기준부를 압박하는 고정 볼트로 구성함을 특징으로 하는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 장치.
소정 길이로 형성된 조정 지그로 제1, 2아암을 위치 제한하는 단계와,

위치 제한된 제1, 2아암의 제1, 2축 엔코더 펄스값을 하기한 수학식에 의해 계산하여 구하는 단계와,

위치 제한된 상태인 제1, 2아암의 실제 엔코더 펄스값을 구하는 단계와,

계산에 의해 얻어진 엔코더 펄스값과 실제 엔코더 펄스값을 비교하여 오차를 구하는 단계와,

얻어진 오차값을 기준으로 제1, 2축의 엔코더 펄스값을 수정하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 스카라 로봇용 좌표계 편차 조정 방법.

R: 모터 감속비

P : 모터 분해능