KR20030008447A - 모듈을 이용한 로봇 오프라인 프로그래밍 방법 - Google Patents

Abstract

선박을 제조하는 용접용 로봇을 제어하기 위한 소프트웨어 시스템을 작업 대상물의 종류에 관계없이 오프라인에서 신속하게 프로그래밍하여 용접로봇을 이용하여 용접작업을 수행할 수 있도록 하는 오프라인상에서 용접용 로봇을 제어할 수 있는 소프트웨어 시스템을 프로그래밍하는 방법이 개시되어 있다. 작업대상물인 작업셀을 여러 부분으로 세분화하여 각각의 세분화된 부분을 모듈상태로 모듈화하고, 모듈화된 각 모듈을 용접작업을 실행할 작업셀에 맞도록 해당하는 모듈을 선택하는 동작순서파일을 작성한다. 상기 동작순서파일에 따라 모듈을 선택하여 조합함으로서 컴파일러에서는 로봇표준프로그램을 만들게 된다. 상기 컴파일러에서는 동작순서파일에 기록된 모듈명에 따라 모듈을 선택한후 시뮬레이션을 통해 로봇표준프로그램을 생성한다. 상기 로봇표준프로그램에 작업대상물의 실제 형상치수를 적용함으로서 로봇의 작업프로그램을 만든 후 로봇의 작업프로그램에 따라 로봇제어시스템을 제어함으로서 로봇기구시스템이 용접작업을 실행하게 된다.

Description

모듈을 이용한 로봇 오프라인 프로그래밍 방법{Moduled-method for robot off-line programming}

본 발명은 선박 용접용 로봇을 제어하는 오프라인 프로그래밍에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박을 제조하는 용접용 로봇을 제어하기 위하여 작업 대상물의 종류에 관계없이 오프라인에서 신속하게 프로그래밍하여 용접로봇을 이용하여 용접작업을 수행할 수 있도록 하는 오프라인상에서 용접용 로봇을 제어할 수 있는 소프트웨어 시스템을 프로그래밍하는 방법에 관한 것이다.

최근에는 대형 선박을 제조하기 위해서는 로봇을 이용하여 용접 등을 실행시킴으로서 작업능률을 극대화하고 있다. 상기 선박을 제조하는데 사용되는 용접용 로봇을 이용하여 다양한 작업 대상물을 용접시키기 위해서는 미리 오프라인상에서 로봇을 제어하기 위한 프로그램을 생성한 후 온라인상의 PC에서 프로그램을 작성하여 용접작업을 실행하게 된다. 도 1은 일반적인 작업 대상물의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 오프라인상에서 프로그램을 작성하여 로봇을 제어하는 과정을 나타낸 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 도 1에 나타난 작업대상물을 용접하기 위하여 용접용 로봇(도시 안됨)을 제어하기 위한 프로그램을 도 2에 나타난 바와같은 과정을 통해 오프라인(off line)상에서 작성하게 된다. 상기 작업대상물(이하 "작업셀" 이라 함)(10)은 론지(loongi.)(1), 트랜스(trans)(2), 주판(3), 슬롯홀(slot hole)(4), 칼라플레이트(5) 및 스캘롭(scallop)(6)등으로 이루어지며, 상기 작업셀(10)중에서 용접용 로봇에 의해 용접하여야 하는 부위는 굵은 실선(7)으로 표현된 부분이다. 상기 작업셀(10)의 모양은 다양하며, 각 작업셀(10)의 모양에 따라서 용접할 부위가 달라지게 되므로 새로운 작업셀(10)이 추가될 경우에는 로봇을 제어할 수 있는 새로운 프로그램을 작성할 필요가 있다. 상기 작업셀(10)의 모양은 칼라플레이트(5), 슬롯홀(4) 및 스캘롭(6)의 존재여부와 론지(1) 및 칼라플레이트(5)의 종류에 따라서 결정되므로 이들의 조합으로 생성될 작업셀(10)의 종류는 수백개에 이른다. 상기 작업셀(10)의 형상에 따라 로봇을 제어하는 프로그램을 오프라인에서 생성하여 사용하게 되며, 종래에는 작업셀(10)의 형상이 추가되거나 변하게 될 경우에는 새로이 프로그램을 생성해야 하므로 많은 시간이 소모하게 된다. 즉, 도 2에서 나타낸 바와같이, 종래에는 작업셀(10)에 따른 프로그래밍 과정은 제1단계(S10)로 용접작업을 실시할 작업대상물인 작업셀이 결정되면 제2단계(S12)로 작업셀의 형상에 따른 정보에 따라 오프라인상에서 프로그램을 작성하여 로봇의 동작을 시뮬레이션하고, 상기 제2단계(S12)에서 로봇의 동작이 문제없이 실행되면 생성된 로봇제어용 프로그램은 제3단계(S14)에 해당하는 로봇을 제어하는 로봇제어시스템에 보내지고, 상기 로봇제어시스템에 보내진 프로그램은 제4단계(S14)에서 로봇구동용 명령으로 전환되어 로봇기구시스템(S16)에 인가되므로서 로봇이 작동하여 프로그램에 따라 용접을 실행한다. 즉, 종래에는 로봇을 이용하여 새로운 작업셀(10)을 용접하기 위해서는 해당하는 작업셀(10)에 대한 프로그램을 오프라인상에서 새로이 추가하거나 또는 기존의 프로그램을 수정하여 사용하게 되는데 시간과 노력이 많이 소요되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 선박을 제조하는 용접용 로봇을 제어하기 위한 오프라인 프로그래밍을 작업 대상물의 종류에 관계없이 오프라인에서 신속하게 프로그래밍할 수 있도록 하며, 현장에서 로봇작업 프로그램을 신속하고 정확하게 생성함으로서 용접용 로봇을 제어할 수 있는 소프트웨어 시스템을 프로그래밍하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 작업셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 오프라인상에서 프로그램되는 로봇제어시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 작업대상물인 작업셀을 부위별로 세분화 한 것을 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 작업셀을 각 부위별로 모듈화 한 것을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 로봇제어를 위해 오프라인상에서 프로그래밍하는 과정과 작업현장에서의 온라인 프로그래밍하는 과정을 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

50 : 작업셀 60 : 모듈

70 : 동작순서파일 80 : 컴파일러

90 : 표준프로그램 100 : PC-OLP

110 : 로봇제어시스템 120 : 로봇기구시스템

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일반적인 용접작업을 하는 대상물인 작업셀을 여러 부분으로 세분화하여 세분화된 각 부분을 각각 모듈화하여 저장하는 제1단계; 용접용 로봇을 이용하여 용접작업을 수행할 작업대상물인 작업셀을 선정하는 제2단계; 선정된 작업셀에 대하여 용접용 로봇이 용접작업을 실행할 수 있도록 작업셀에 관련된 해당하는 모듈명이 작업순서대로 기재된 동작순서파일을 생성하는 제3단계; 로봇의 표준프로그램을 생성하기 위하여 컴파일러가 동작순서파일에 기록된 모듈명에 따라 각 모듈을 선택 및 조합하며, 로봇의 위치 및 자세정보를 재배열하는 제4단계; 사용자에 의해 시뮬레이션에서 모듈을 관리하고, 모듈을 입출력하며, 컴파일함으로써 표준프로그램을 생성하는 제5단계; PC상에서 표준프로그램에 작업대상물의 실제치수 등을 적용한 로봇의 작업프로그램을 생성하는 제6단계; 그리고 상기 작업프로그램을 컴퓨터 장비로 이루어지는 로봇제어시스템에 적용하여 로봇기구 및 주변기기로 이루어진 로봇기구시스템을 제어하여 용접작업을 실행하도록 하는 제7단계를 포함하는 오프라인상에서 용접용 로봇을 제어할 수 있는 소프트웨어 시스템을 프로그래밍하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 작업대상물인 작업셀을 여러 부분으로 세분화하여 각각의세분화된 부분을 모듈상태로 모듈화하고, 모듈화된 각 모듈을 용접작업을 실행할 작업셀에 맞도록 해당하는 모듈을 선택하는 동작순서파일을 작성한다. 컴파일러에서는 동작순서파일에 따라 모듈을 선택하여 조합함으로서 로봇표준프로그램을 만들게 된다. 동작순서파일에 기록된 모듈명에 따라 생성된 로봇표준프로그램을 시뮬레이션을 통해 확인한다. 상기 로봇표준프로그램에 작업대상물의 실제 형상치수를 적용함으로서 로봇의 작업프로그램을 만든 후 로봇의 작업프로그램에 따라 로봇제어시스템을 제어함으로서 로봇기구시스템이 용접작업을 실행하게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 작업대상물인 작업셀을 부위별로 세분화 한 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 작업셀을 각 부위별로 모듈화 한 것을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 로봇제어를 위해 오프라인상에서 프로그래밍하는 과정과 작업현장에서의 온라인 프로그래밍하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 도 3에서 도시된 바와같이, 용접용 로봇을 이용하여 작업셀을 용접하기 위해서는 해당하는 작업셀(50)을 슬롯홀을 갖는 좌측상단부(52), 슬롯홀을 갖는 우측상단부(54), 좌측하단부(56) 및 스캘롭을 갖는 우측하단부(58) 등의 여러 부분으로 세분화하고, 세분화된 각 부분을 각각 모듈(module)화 한다. 도 4는 작업셀(50)을 여러 부위별로 모듈화한 상태를 나타낸 것이다. 상기 작업셀(50)은 도 3에서 도시된 슬롯홀을 갖는 좌측상단부(52), 슬롯홀을 갖는 우측상단부(54), 좌측하단부(56) 및 스캘롭을 갖는 우측하단부(58)를 도 4에서 도시된 각 모듈(52,54,56,58)을 선택하여 조합함으로서 작업셀(50)을 그 칫수에 상관없이 용접할 수 있는 표준프로그램을 얻을 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 용접용 로봇(도시 안됨)이 용접작업을 수행해야 할 작업대상물인 작업셀(50)을 선정한다. 상기 작업셀(50)을 분석하여 작업셀(50)에 해당하는 모듈(module)(60)을 선정하거나 또는 없는 것은 생성한다. 상기 선정 및 생성된 여러개의 모듈(60)은 작업셀(50)을 구성하는 각 부분을 세분화하였을 경우에 나타나는 각 부분에 해당하며, 상기 모듈(60)에는 분할된 각 부분에서 로봇이 동작하는 데 필요한 프로그램, 로봇위치, 자세정보 및 작업셀(50)의 형상정보 등이 포함되어 있다.

상기 모듈(60)은 동작순서파일(procedure)(70)에 기재된 순서대로 조합된다. 상기 동작순서파일(70)은 여러개의 모듈(60)을 순서에 맞게 연결시켜주는 기호가 포함되어 있다. 상기 동작순서파일(70)은 작업셀(50)에 맞도록 용접용 로봇이 용접을 원활하게 수행할 수 있도록 관련 모듈명이 차례대로 기재되어 있으므로 각 모듈(60)은 동작순서파일(70)에 기재된 순서에 따라 선정된다. 컴파일러(80)는 동작순서파일(70)의 지시에 따라 차례대로 동작순서파일(70)에 기재된 모듈명에 해당하는 모듈파일(60)을 조합한다. 상기 컴파일러(80)에 의해 모듈파일(60)이 조합되면 표준프로그램(90)이 생성된다. 상기 표준프로그램(90)은 모듈파일 관리, 모듈파일 입출력, 컴파일 및 시뮬레이션 등의 사용자를 위한 편의를 제공한다.

PC-OLP(100)는 미리 만들어진 표준프로그램(90)을 이용하여 로봇이 작업할 작업프로그램을 생성한다. 상기 PC(100)에서는 작업셀(50)의 실제 치수 등을 표준프로그램(90)에 입력함으로서 작업프로그램을 생성한다. 상기 작업프로그램은 용접용 로봇을 제어하는 컴퓨터 장비인 로봇제어시스템(110)에 제공되고, 상기 로봇제어시스템(110)에서는 작업프로그램에 따라 용접용 로봇을 제어한다. 상기 로봇제어시스템(110)으로부터 작업프로그램에 따라 발생되는 구동명령어는 로봇기구시스템(120)에 인가되고, 상기 로봇기구시스템(120)은 6축로봇, 로봇이송장치 및 용접기로 이루어져 로봇제어시스템(110)으로부터 인가되는 구동명령어에 따라 용접작업을 실행한다.

이하, 일 실시예를 통해 설명하면, 먼저 용접작업을 실행할 대상인 작업셀(50)을 선정한다. 상기 선정된 작업셀(50)을 여러 부분의 모듈로 세분화한다. 상기 작업셀(50)을 구성하는 형상이 기존 모듈의 조합으로 가능한지를 확인한다. 상기 작업셀(50)을 구성하는 형상이 기존 모듈의 조합으로 가능하면 설정된 모듈(60)을 조합하고, 상기 작업셀(50)을 구성하는 형상이 기존 모듈의 조합으로 가능하지 않으면 새로운 모듈(60)을 추가 생성하여 조합한다.

상기 작업셀(50)의 형상을 만드는데 필요한 모듈과 모듈내의 동작을 이용하여 사용자가 원하는 작업 순서대로 동작순서파일(70)을 만든다. 상기 동작순서파일(70)을 따라 모듈을 조합하고, 모듈내의 로봇위치 및 자세정보를 재배열하는 컴파일 과정을 거쳐 로봇의 작업프로그램을 만든다.

상기 로봇의 작업프로그램에서 문법적 오류 및 오타를 점검하여 옳은지를 컴파일러를 사용하여 판별한 후 오류가 발견되면 모듈과 동작순서파일을 점검하여 수정한다. 상기 로봇의 작업프로그램에서 오류가 발견되지 않으면 오프라인에서 시뮬레이션이 가능한 표준프로그램이 생성된다. 상기 표준프로그램을 이용하여 오프라인상에서 시뮬레이션을 한다. 상기 표준프로그램을 이용하여 오프라인상에서 시뮬레이션을 실행하여 로봇의 작업이 원활하게 진행하는지를 판별하여 오류가 발생하면 모듈 및 동작순서파일을 수정하고, 오류가 없으면 추후 현장 작업을 위하여 저장하여 둔다. 현장에서는 작업셀의 실제 치수를 PC-OLP(100)에 입력함으로써 실제 로봇에 적용하는 로봇의 작업프로그램이 완성된다. 상기 작업프로그램은 용접용 로봇을 제어하는 컴퓨터 장비인 로봇제어시스템에 제공되고, 상기 로봇제어시스템에서는 작업프로그램에 따라 용접용 로봇을 제어한다. 상기 로봇제어시스템으로부터 작업프로그램에 따라 발생되는 구동명령어는 로봇기구시스템에 인가되고, 상기 로봇기구시스템은 6축로봇, 로봇이송장치 및 용접기로 이루어져 로봇제어시스템으로부터 인가되는 구동명령어에 따라 용접작업을 실행한다.

이상 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 작업대상물인 작업셀을 여러부분으로 세분화하여 각각의 세분화된 부분을 모듈화하고, 모듈화된 각 모듈을 용접작업을 실행할 작업셀에 맞도록 해당하는 모듈을 선택하는 동작순서파일을 작성한다. 상기 동작순서파일에 의해 작성된 모듈명에 따라 컴파일러에서는 로봇표준프로그램을 만들기 위하여 모듈을 선택하고, 로봇의 위치 및 자세정보등을 재배열한다. 상기 컴파일러에서는 동작순서파일에 기록된 모듈명에 따라 모듈을 선택한후 시뮬레이션을 통해 로봇표준프로그램을 생성한다. 상기 로봇표준프로그램에 작업대상물의 실제 형상치수를 적용하여 로봇의 작업프로그램을 만든 후 로봇의 작업프로그램에 따라 로봇제어시스템을 제어함으로서 로봇기구시스템이 용접작업을 실행하게 된다.

Claims (1)

1. 일반적인 용접작업을 하는 대상물인 작업셀을 여러 부분으로 세분화하여 세분화된 각 부분을 각각 모듈화하여 저장하는 제1단계; 용접용 로봇을 이용하여 용접작업을 수행할 작업대상물인 작업셀을 선정하는 제2단계; 선정된 작업셀에 대하여 용접용 로봇이 용접작업을 실행할 수 있도록 작업셀에 관련된 해당하는 모듈명이 작업순서대로 기재된 동작순서파일을 생성하는 제3단계; 로봇의 표준프로그램을 생성하기 위하여 컴파일러가 동작순서파일에 기록된 모듈명에 따라 각 모듈을 선택 및 조합하며, 로봇의 위치 및 자세정보를 재배열하는 제4단계; 사용자에 의해 시뮬레이션에서 모듈을 관리하고, 모듈을 입출력하며, 컴파일하는 표준프로그램을 생성하는 제5단계; PC상에서 표준프로그램에 작업대상물의 실제치수 등을 적용한 로봇의 작업프로그램을 생성하는 제6단계; 그리고 상기 작업프로그램을 컴퓨터 장비로 이루어지는 로봇제어시스템에 적용하여 로봇기구 및 주변기기로 이루어진 로봇기구시스템을 제어하여 용접작업을 실행하도록 하는 제7단계를 포함하는 오프라인상에서 용접용 로봇을 제어할 수 있는 소프트웨어 시스템을 프로그래밍하는 방법.