KR20010079813A

KR20010079813A - 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법

Info

Publication number: KR20010079813A
Application number: KR1020017003243A
Authority: KR
Inventors: 노구치야스히코; 구와하라고이치; 가키사카요이치
Original assignee: 하시모토 신이치; 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-08-22
Also published as: EP1114703B1; US6519507B1; CN1316943A; CN1146490C; JP3951079B2; WO2000015395A1; EP1114703A1; KR100562495B1; EP1114703A4; DE69942369D1; JP2000084877A

Abstract

주행축(1) 상의 임의의 위치에서 정지하여 상기 임의의 위치에서 임의의 자세를 취할 수 있는 로봇(2)이 임의의 초기 위치 및 초기자세에서 출발하여 상기 위치와 상기 자세를 변경하여 로봇(2)의 제어점(5)을 이동목표점(7)에 일치시킬 때의, 최종위치와 최종자세를 결정하는 로봇의 오프라인 티칭방법에 있어서, 로봇(2)의 좌표원점(3)과 이동목표점(7) 사이의 거리가 최소가 되는 로봇(2)의 주행축(1) 상에서의 위치를 상기 최종위치로 결정한다.

Description

주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법{Method of teaching robot with traveling axis off-line}

로봇이나 그 주변장치의 치수 및 형상 등을 표현한 수치모델을 컴퓨터의 내부에 구축하고 상기 로봇 및 상기 주변장치의 상기 수치모델에 기초한 화상을 상기 컴퓨터의 디스플레이장치에 표시시켜 상기 컴퓨터 상에 상기 로봇의 동작프로그램을 작성하는, 소위 오프라인 티칭방법이 알려져 있다.

오늘날의 로봇의 대부분은 6개의 자유도(3이동, 3회전)를 가지며 그 선단에 장착한 엔드이펙터 등을 임의의 위치에서 임의의 자세를 취하게 할 수 있다. 이와 같은 로봇의 동작범위를 넓히기 위해서 직선상의 주행궤도 상을 주행하며 임의의 위치에서 정지할 수 있는 주행대에 로봇을 탑재시키는 것이 있다. 주행대를 로봇의 다른 축과 함께 로봇의 제어장치로 제어하기 때문에 이러한 로봇을 일반적으로 주행축이 부착된 로봇이라 부른다.

그런데, 종래의 주행축이 부착된 로봇은 본래의 3개의 이동자유도에 주행축의 자유도를 추가로 갖게되어 합계 4개의 이동자유도를 가지기 때문에 자유도가 리던던시하게 되는 문제가 있었다. 즉 주행축이 부착된 로봇의 선단을 원하는 위치에고정시킬 때, 상기 4자유도의 이동량의 조합은 무한대로 존재하기 때문에 상기 4개의 자유도 이동량을 일의(一意)로 결정할 수 없었다.

종래에 오프라인 티칭으로 주행축이 부착된 로봇의 동작프로그램을 작성할 때에는 작업자가 주행축의 이동량을 입력하여 로봇을 이동시키고, 이동한 위치에서 로봇이 원하는 위치에서 원하는 자세를 취할 수 있는지를 컴퓨터 상의 시뮬레이션으로 확인하는 것을 반복하여 시행착오적으로 주행축의 이동량을 확인하였다. 그 때문에 티칭에 상당한 시간이 걸리는 문제가 있었으며, 또한 티칭에 필요한 시간이 작업자의 경험이나 기능의 우열에 따라 편차가 심한 문제점이 있었다.

본 발명은 주행축을 갖는 로봇의 오프라인 티칭방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 오프라인 티칭장치의 표시화면이고,

도 2는 본 발명의 실시예의 '최소거리로의 이동'을 설명하는 도면이고,

도 3은 본 발명의 실시예의 '최소거리로의 이동'을 설명하는 도면이고,

도 4는 본 발명의 실시예의 '최소거리로의 이동'을 설명하는 도면이고,

도 5는 본 발명의 실시예의 '차분에 의한 이동'을 설명하는 도면이고,

도 6은 본 발명의 실시예의 '중간점으로의 이동'을 설명하는 도면이다.

따라서 본 발명은 주행축이 부착된 로봇의 주행축 이동량을 일의적으로 결정할 수 있는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법을 제공하는 것이다.

상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 주행축이 부착된 로봇이 임의의 초기 위치 및 초기자세에서 출발하여 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점을 이동목표점에 일치시킬 때에 상기 주행축이 부착된 로봇의 좌표원점과 상기 이동목표점 사이의 거리가 최소가 되는 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에 있어서의 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것이다. 또한 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 초기 위치에서 상기 초기 자세를 취하고 있을 때의 상기 제어점에서 상기 이동목표점을 향한 벡터의 상기 주행축에 평행한 성분을 구하여, 상기 초기 위치에서 상기 벡터의 상기 성분만큼 이동한 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것이다. 또한 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 주행축 상을 상기 초기위치에서 상기 이동목표점에접근할 때, 상기 이동목표점이 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점의 동작범위의 외측 경계를 넘어 상기 동작범위에 들어가는 상기 주행축 상의 위치를 제1위치로 하고, 상기 주행축이 부착된 로봇의 좌표원점과 상기 이동목표점 사이의 거리가 최소가 되는 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에서의 위치를 제2위치로 하여, 상기 제1위치와 상기 제2위치의 중간점을 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에서의 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것이다. 또한 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 최종위치에 위치했을 때에 상기 이동목표점이 상기 제어점의 동작범위를 벗어나 있는 경우에 상기 이동목표점이 상기 제어점의 동작범위 내에 들어갈 때까지 상기 주행축이 부착된 로봇을 상기 최종위치에서 상기 초기위치를 향해 소정의 피치로 반복하여 이동시키는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 오프라인 티칭장치의 표시장치의 화상이다. 상기 오프라인 티칭장치는 중앙연산장치와 기억장치와 표시장치와 키보드, 마우스 등의 입력장치를 구비한 공지의 퍼스널컴퓨터로서, 이하에 설명하는 기능을 구비한 소프트웨어를 탑재한 것이다.

도면에 있어서, 1은 주행궤도, 2는 로봇, 3은 로봇(2)의 좌표원점이며 로봇(2)에 고정되어 있다. 로봇(2)은 주행궤도(1) 위를 주행스트로크(4)의 범위내에서 자유로이 주행이동할 수 있다. 또한 로봇(2)은 3이동 3회전의 6회전도(상기 주행이동을 포함하면 합계 7자유도)를 가진다. 5는 로봇(2)의 제어점으로서 로봇(2)의 선단의 위치를 결정할 때의 기준이다. 6은 로봇(2)에 의한 작업 대상의 워크이며 7은 워크(6) 위의 이동목표점이다.

8은 오프라인 티칭의 각종 기능을 선택하는 기능선택버튼이며, 8a는 '위치중시', 8b는 '위치·자세중시', 8c는 '주행축 우선이동', 8d는 '최소거리로의 이동', 8e는 '차분에 의한 이동', 또 8f는 '중간점으로 이동'을 각각 선택하는 버튼이다. 9는 이동·교시버튼이고, 9a는 '이동', 9b는 '교시'를 각각 선택하는 버튼이다.

작업자는 이상 설명한 화상을 보면서 기능선택버튼(8), 이동·교시버튼(9) 및 키보드(미도시), 마우스 등을 조작하여 로봇(2)의 동작을 입력한다. 입력한 결과는 동화상 또는 정지화상으로 하여 화상에 표시되기 때문에 작업자는 입력 결과를 화상으로 확인할 수 있다.

이하, 이 오프라인 티칭장치를 이용하여 로봇(2)의 제어점(5)을 이동목표점(7)으로 위치를 결정하는 동작을 교시하는 방법을 설명한다.

우선 버튼(8a), 버튼(8b) 중 어느 하나를 선택한다. 버튼(8a)을 선택하면 제어점(5)의 위치를 이동목표점(7)에 일치시키는 것만을 고려하고 로봇(2)의 자세에대해서는 고려하지 않는 '위치중시' 모드가 된다. 버튼(8b)을 선택하면 제어점(5)의 위치를 이동목표점(7)에 일치시키는 것에 더해 제어점(5)의 위치를 이동목표점(7)에 일치시켰을 때의 로봇(2)의 자세에 대해서도 고려하는 '위치·자세중시' 모드가 된다. 어느 모드를 선택할지는 로봇(2)에 실행시키는 작업의 종류에 따라 결정한다. 제어점(5)의 위치만을 문제로 한다면 '위치중시' 모드를 선택하면 간편하고 티칭작업을 신속하게 할 수 있다. 로봇(2)의 선단에 장착한 엔드이펙터(미도시)의 워크(6)에 대한 자세가 문제가 되는 작업, 예컨대 용접, 연마 등의 작업을 교시하는 경우는 '위치·자세중시' 모드를 선택한다.

버튼(8c)을 선택하면 '주행축 우선이동'의 모드가 되며 이것은 우선 로봇(2)의 주행축의 이동량, 즉 주행궤도(1)에 있어서 로봇(2)의 이동처를 최초로 결정하고 다음에 로봇(2)의 다른 축의 이동량을 결정하는 모드이다. 이 모드를 선택하지 않은 경우, 로봇(2)은 주행궤도(1)를 주행하지 않는다. 여기에서는 버튼(8c)을 눌러 '주행축 우선이동' 모드를 선택한다.

다음에 버튼(8d),(8e),(8f) 중 어느 하나를 선택하고 마지막으로 버튼(12a)을 누른다.

(1) 버튼(8d) '최소거리로 이동'을 선택한 경우

버튼(8d)을 선택하여 버튼(9a)을 누르면 로봇(5)은 주행궤도(1) 위를 좌표원점(3)과 이동목표점(7)의 거리가 최소가 되는 점까지 이동한다. 즉 도 2에 도시한 바와 같이 로봇(2)이 이동목표점(7)에 정면으로 마주보는 위치까지 이동한다.

주행궤도(1)의 주행범위 제한에 의해 도 2에 도시한 바와 같은 위치를 취할수 없는 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이 로봇(2)은 주행스트로크(4)의 종단까지 이동한다.

로봇(2)을 이동목표점(7)에 정면으로 마주보는 위치까지 이동시키면 이동목표점(7)이 제어점(5)의 동작범위(10)에서 벗어나는 경우가 있다. 예컨대 도 4에 도시한 바와 같이 로봇(2)을 위치(A)에서 위치(B)로 이동시켜 좌표원점(3)과 이동목표점(7)의 거리를 최소로 하면 이동목표점(7)은 제어점(5)의 동작범위(10) 밖으로 나가버리는 경우이다. 이러한 경우는 로봇(2)을 위치(B)에서 위치(A)로 향하게 하여 이동목표점(7)이 동작범위(10)의 내부에 들어올 때까지 되돌린다. 이 때 컴퓨터의 내부에서는 위치(B)에서 위치(A)로 일정 길이씩 되돌리는 시행을 반복하고 그때마다 이동목표점(7)이 동작범위(10)의 내부로 들어오는지를 확인하여 동작범위(10)의 내부에 들어온 위치(B')를 로봇(2)의 주행궤도(1) 위의 이동처로서 결정하는 것이다.

이와 같이 로봇(2)의 주행궤도(1) 위에서의 이동처, 즉 최종위치가 결정되어 화면상에 표시되면 작업자는 그 위치에서 적합한지를 판단한다. 적합하면 버튼(9b)을 눌러 상기 이동처를 교시점으로서 결정한다.

또한, 작업자는 버튼(12a)을 눌러 제어점(5)을 이동목표점(7)을 향해 이동시킬 때 주행축의 이동량은 결정되어 있기 때문에 남은 3자유도에 대해 이동량을 결정하면 되기 때문에 일의로 결정할 수 있다.

(2) 버튼(8e) '차분에 의한 이동'을 선택한 경우

버튼(8e)을 선택하여 버튼(9a)을 누르면 도 5에 도시한 바와 같이 컴퓨터의내부에서는 제어점(5)과 이동목표점(7)의 주행궤도(1)를 따른 길이(D), 다시 말하면 제어점(5)에서 이동목표점(7)을 향하는 벡터의 주행궤도(1)에 평행한 성분을 구한다. 다음에 로봇(5)을 이동목표점(7)을 향해 길이(D)만큼 이동시킨다.

주행궤도(1)의 동작범위의 제한으로 상술한 위치로 이동할 수 없는 경우에는 '최소거리로의 이동'의 경우와 마찬가지로 주행스트로크(4)의 종단으로 이동한다.

또한 상술한 위치에서는 이동목표점(7)이 제어점(5)의 동작범위(10)에서 벗어날 경우에는 '최소거리로의 이동'의 경우와 마찬가지로 로봇(5)을 위치(B)에서 위치(A)로 향하게 하여 이동목표점(7)이 동작범위(10)의 범위로 들어갈 때까지 로봇(5)을 되돌린다.

이후의 처리는 '최소거리로의 이동'의 경우와 동일하다.

(3) 버튼(8f) '중간점으로의 이동'을 선택한 경우

버튼(8f)을 선택하고 버튼(9a)을 누르면, 도 6에 도시한 바와 같이 컴퓨터의 내부에서는 로봇(5)을 주행축(1) 위에서 초기 위치에서 이동목표점(7)을 향해 조금씩 이동시키는 시행을 반복하고 이동목표점(7)이 동작범위(10) 바깥쪽의 경계를 넘어 동작범위(10)의 안쪽으로 들어오는 최초의 위치(B1)를 구하고 다음에 '최소거리로의 이동'의 경우의 이동처(B2)를 구하고 이동처(B1)와 위치(B2)의 중간점(B3)까지 로봇(5)을 이동한다.

이후의 처리는 '최소거리로의 이동'의 경우와 동일하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭에 있어서, 3개의 조건을 선택하여 선택한 조건에 따라 주행축의 이동처를 결정하기 때문에 주행축이 부착된 로봇의 자유도가 리던던시하더라도 주행축의 이동처를 일의로 결정할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 이동처를 컴퓨터에 의해 일의로 결정할 수 있기 때문에 작업자의 숙련도차에 따른 티칭 품질의 불균일이 없다는 효과가 있다.

또한, 작업자의 기능에 의한 티칭 작업시간의 불균일이 적으며 경험이 부족한 작업자라도 숙련자와 동일하게 단시간에 티칭작업을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명은 주행축이 부착된 로봇의 주행축의 이동량을 일의적으로 결정할 수 있는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭작업으로서 유용하다.

Claims

주행축 상의 임의의 위치에서 정지하여 상기 임의의 위치에서 임의의 자세를 취할 수 있는 주행축이 부착된 로봇이 임의의 초기 위치 및 초기 자세에서 출발하여 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점을 이동목표점에 일치시킬 때의, 최종위치와 최종자세를 결정하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법에 있어서, 상기 주행축이 부착된 로봇의 좌표원점과 상기 이동목표점 사이의 거리가 최소가 되는 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에서의 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법.
주행축 상의 임의의 위치에서 정지하여 상기 임의의 위치에서 임의의 자세를 취할 수 있는 주행축이 부착된 로봇이 임의의 초기 위치 및 초기 자세에서 출발하여 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점을 이동목표점에 일치시킬 때의, 최종위치와 최종자세를 결정하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법에 있어서, 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 초기 위치에 있어서 상기 초기 자세를 취하고 있을 때의 상기 제어점에서 상기 이동목표점을 향한 벡터의 상기 주행축에 평행한 성분을 구하며, 상기 초기 위치에서 상기 벡터의 상기 성분만큼 이동한 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법.
주행축 상의 임의의 위치에서 정지하여 상기 임의의 위치에서 임의의 자세를 취할 수 있는 주행축이 부착된 로봇이 임의의 초기 위치 및 초기자세에서 출발하여 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점을 이동목표점에 일치시킬 때의, 최종위치와 최종자세를 결정하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법에 있어서, 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 주행축 상을 상기 초기위치에서 상기 이동목표점에 접근할 때, 상기 이동목표점이 상기 주행축이 부착된 로봇의 제어점의 동작범위의 외측 경계를 넘어 상기 동작범위에 들어가는 상기 주행축 상의 위치를 제1위치로 하고, 상기 주행축이 부착된 로봇의 좌표원점과 상기 이동목표점 사이의 거리가 최소가 되는 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에서의 위치를 제2위치로 하여, 상기 제1위치와 상기 제2위치의 중간점을 상기 주행축이 부착된 로봇의 상기 주행축 상에서의 위치를 상기 최종위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주행축이 부착된 로봇이 상기 최종위치에 위치했을 때에 상기 이동목표점이 상기 제어점의 동작범위 외에 있는 경우에, 상기 이동목표점이 상기 제어점의 동작범위 내에 들어갈 때까지 상기 주행축이 부착된 로봇을 상기 최종위치에서 상기 초기위치를 향해 소정의 피치로 반복하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 주행축이 부착된 로봇의 오프라인 티칭방법.