KR20040006154A - 로봇의 캘리브레이션 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 방법에 관한 것으로, 기구적으로 이동변위가 제한된 로봇 암을 구비한 로봇의 캘리브레이션 방법에 있어서, 로봇 암의 정상 위치와 로봇 암이 자기 몸체에 충돌하는 자기 충돌 위치사이의 제 1이동변위를 얻고, 로봇 암을 자기 충돌 위치로 이동시켜 로봇 암의 현재 위치와 자기 충돌 위치사이의 제 2이동변위를 얻은 후 이 제 1이동변위와 제 2이동변위사이의 편차에 기초하여 로봇 암의 현재 위치를 정상 위치로 보정한다.

Description

로봇의 캘리브레이션 방법{Calibration method for robot}

본 발명은 로봇의 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 별도의 캘리브레이션 장치를 구비하지 않고도 자체 운동에 의해 캘리브레이션을 수행하는로봇의 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.

로봇과 같이 정밀위치제어를 요구하는 기계 또는 기구를 수리하거나 부품교체를 위해 분해하고 다시 조립하게 되면 로봇암 등 움직이는 부분의 초기 위치가 이전의 위치에 대해 변동되는 옵셋이 발생되는 경우가 많다.

따라서, 부품을 교체등에 의해 옵셋이 생기면, 옵셋을 보정하도록 캘리브레이션을 수행하여 이전의 캘리브레이션 데이터를 수정해야 한다.

종래에는 로봇의 부품을 교체하여 옵셋을 보정할 필요가 있는 경우에 전용의 캘리브레이션 지그(calibration jig)를 사용하거나 몸체에 표시되어 있는 마크(mark)를 기준으로 캘리브레이션을 하여 왔다.

도 1은 종래의 캘리브레이션 지그를 이용한 로봇의 캘리브레이션 방법에 대한 제어흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 기존 로봇 몸체에 붙어있는 작업용 툴(tool)을 떼어낸다(S10). 그리고, 캘리브레이션을 위한 전용 툴을 부착한다(S11).

캘리브레이션 전용 툴을 부착하면, 캘리브레이션 전용 툴을 이용하여 캘리브레이션을 수행한다(S12).

단계(S12)에서의 캘리브레이션 수행에 의한 캘리브레이션 결과를 가지고 캘리브레이션 데이터를 얻는다(S13). 옵셋 보정을 위해 이 캘리브레이션 데이터를 이용하여 미리 저장된 기존의 캘리브레이션 데이터를 수정한다(S14).

캘리브레이션 데이터가 수정되면, 캘리브레이션 전용 툴을 다시떼어낸다(S15). 이어서, 기존 작업용 툴을 다시 부착한다(S16).

이와 같이 캘리브레이션 지그를 사용하는 종래의 방법에 있어서는 캘리브레이션 지그의 높은 정밀도가 요구되고, 특히 기존 작업용 툴과 캘리브레이션 전용의 툴을 교체하는 작업을 2회 하여야 하므로 그 작업이 매우 번거롭고 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한 실 사용자가 직접 캘리브레이션을 실시하여야 할 경우 전용 지그를 보유하고 있어야 하는 번거로움이 있다.

한편, 로봇 몸체에 표시되어 있는 마크를 기준으로 삼아서 캘리브레이션을 하는 작업은, 로봇 몸체에 표시된 마크를 기준마크가 표시된 위치로 이동시켜 이 마크들을 서로 일치시킨 후 현재의 로봇 위치를 이용하여 캘리브레이션 데이터를 수정한다.

이러한 기준마크를 이용한 종래의 방법은 툴을 탈부착하는 번거로움은 없으나, 캘리브레이션 정밀도가 상대적으로 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 로봇의 자기 몸체 접촉를 통해 캘리브레이션 정보를 얻어 옵셋을 보정하는 데 있다.

도 1은 종래의 캘리브레이션 지그를 이용한 로봇의 캘리브레이션 방법에 대한 제어흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 동작을 설명하기 위한 도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션을 설명하기 위한 제어블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

100 : 제어부110 : 모터구동부

120 : 모터130 : 엔코더

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇 축에 이동변위가 제한되어 설치된 로봇 암을 구비한 로봇의 캘리브레이션 방법에 있어서, 상기 이동변위 내에 기준위치를 정하고, 상기 로봇 암이 상기 기준위치에 도달하는 경우의 실제변위와 미리 설정된 정상변위사이의 편차를 산출하고, 상기 산출된 편차에 기초하여 상기로봇 암의 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예로 로봇의 동작을 설명하기 위한 도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 상측에 회전 운동하는 1축(11)이 결합되고, 1축(11)의 상측에는 소정의 각도로 회동되는 2축(12)이 결합되며, 2축(12)에는 로봇 암(작업 툴)(13)이 소정의 각도로 회동 가능케 결합되어 있다.

또한, 이러한 로봇 암(13)과 2축(12)사이는 걸림턱(미도시)이 형성되어 있어 로봇 암(13)이 소정 각도이상으로 회전된 경우 로봇 몸체에 충돌되어 더 이상 이동되지 않도록 구성되어 있다.

이러한 로봇 암(13)은 미도시된 모터의 구동에 의해 회동하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 캘리브레이션을 설명하기 위한 제어블록도이다.

도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 장치는 사용자로부터 작업명령을 입력받기 위한 키입력부(160), 로봇 암(13)을 원하는 위치로 이동시키도록 정회전 또는 역회전 되는 모터(120)를 작동시키는 모터구동부(110), 모터(120)측에 마련되어 모터(120)의 회전에 따른 로봇 암(13)의 이동변위를 얻기 위한 엔코더(130), 각종 정보를 저장하기 위한 저장부(140), 엔코더(130)를 통해 피드백된 이동변위를 저장부(140)에 저장하고, 저장부(140)에 저장된 각종 정보에 따라 전체 캘리브레이션 동작을 제어하는 제어부(100)로 이루어져 있다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇의 캘리브레이션 방법에 대한 제어흐름도이다.

도 4를 살펴보면, 먼저, 로봇 암이 2축(12)에 장착되면, 제어부(100)는 저장부(140)에 저장된 제조사에 제공된 로봇 암의 자체 캘리브레이션 프로그램을 이용하여 초기 캘리브레이션을 수행한다(S100).

그리고, 제어부(100)는 초기 캘리브레이션 수행에 의해 얻은 보정데이터를 저장부(140)에 저장한다(S101).

이어서, 제어부(100)는 모터구동부(110)를 통해 모터(120)를 작동시켜 로봇 암(13)을 자기 충돌위치로 이동시킨다(S102). 이때, 제어부(100)는 엔코더(130)를 통해 로봇 암(13)의 이동변위를 피드백받는다.

제어부(100)는 엔코더(130)를 통해 얻은 로봇 암(13)의 이동변위에 기초하여 로봇 암(13)이 더 이상 회전되지 않고 로봇 몸체에 충돌하는 자기 충돌위치에 도달했는지를 판단한다(S103). 자기 충돌위치에 도달하게 되면, 로봇 암이 더 이상 회전되지 않음으로 모터(120)에 일시적으로 부하량이 커지게 되어 모터(120)의 회전속도가 변화한다. 이에 따라, 엔코더(130)의 출력신호가 변화하고, 제어부(100)는 이 변화된 엔코더(130)의 출력신호에 기초하여 자기 충돌위치에 도달한 것으로 판단한다.

단계(S103)에서의 판단결과 자기 충돌위치에 도달한 경우, 제어부(100)는 모터구동부(110)를 통해 모터(120)를 정지시켜 로봇 암의 이동을 정지시킨다(S104).

이어서, 제어부(100)는 엔코더(130)를 통해 얻은 로봇 암(13)의 이동변위를 저장부(100)에 제1이동변위로서 저장한다(S105).

한편, 초기 캘리브레이션를 수행하여 얻은 로봇 암(13)의 초기 위치데이터와 로봇 암(13)의 자기 충돌시의 이동변위를 저장부(160)에 저장한 상태에서 키입력부(150)를 통해 작업자로부터 원하는 작업을 수행시키기 위한 해당 작업명령을 입력받는다(S106).

작업명령이 입력되면, 제어부(100)는 모터구동부(110)를 통해 모터(120)를 해당 작업위치로 이동시킨다(S107). 작업위치로 이동되면, 제어부(100)는 로봇 암(13)을 이용하여 해당 작업을 수행한다(S108). 이때, 제어부(100)는 단계(S105)에서 얻은 이동변위에 기초하여 해당 작업위치에서의 자기 충돌시의 제 1이동변위를 산출하여 저장부(140)에 저장한다(S109).

작업을 수행하다 보면, 로봇 암(13)의 수리나 교체등에 의해 로봇 암(13)을 분리 후 다시 부착하게 되는데 이러한 경우 로봇 암에 대한 캘리브레이션을 다시 수행할 필요가 있다.

제어부(100)는 재보정이 필요한지를 알기 위해 작업자가 키입력부(150)를 통해 로봇 암을 다시 캘리브레이션하기 위한 명령이 입력되었는지를 판단한다(S110).

만약, 단계(S110)에서의 판단결과 재보정을 위한 명령이 입력되면, 제어부(100)는 재보정이 필요하다고 판단하여 모터구동부(110)를 통해 모터(120)를 작동시켜 로봇 암(13)을 자기 충돌위치로 이동시킨다(S111). 이때, 제어부(100)는 엔코더(130)를 통해 로봇 암(13)의 이동변위를 피드백받는다.

제어부(100)는 엔코더(130)의 출력신호에 기초하여 로봇 암(130이 자기 충돌위치에 도달했는지를 판단한다(S112).

단계(S112)에서의 판단결과 자기 충돌위치에 도달한 경우, 제어부(100)는 모터구동부(110)를 통해 모터(120)를 정지시켜 로봇 암(13)의 이동을 정지시킨다(S113).

이어서, 제어부(100)는 로봇 암(13)의 자기 충돌시의 제 2이동변위를 저장한다(S114). 이때, 제어부(100)는 엔코더(130)를 통해 로봇 암(13)의 이동변위를 얻는다.

로봇 암(13)의 제 2이동변위가 저장되면, 단계(S105)에서의 로봇 암(13)의 제 1이동변위와 제 2이동변위를 차이를 산출한다(S115).

차이가 산출되면, 제어부(100)는 산출된 차이에 기초하여 로봇 암의 현재 위치를 보정한다(S116).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 캘리브레이션 용 장치를 구비하지 않고도 로봇 암의 이동변위상의 기준위치에 대해서 로봇 암을 이동시켜 얻은 캘리브레이션 위치 데이터를 이용하여, 빠르고 비교적 정확하게 캘리브레이션 데이터를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 로봇 축에 이동변위가 제한되어 설치된 로봇 암을 구비한 로봇의 캘리브레이션 방법에 있어서,

   상기 이동변위 내에 기준위치를 정하고,

   상기 로봇 암이 상기 기준위치에 도달하는 경우의 실제변위와 미리 설정된 정상변위사이의 편차를 산출하고,

   상기 산출된 편차에 기초하여 상기 로봇 암의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기준위치는 상기 로봇 암이 상기 로봇 축에 충돌되는 위치인 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 방법.
3. 로봇 축에 이동변위가 제한되어 설치된 로봇 암을 구비한 로봇의 캘리브레이션 방법에 있어서,

   상기 로봇 암의 정상 위치와 상기 로봇 암이 상기 로봇 축에 충돌하는 자기 충돌 위치사이의 제 1이동변위를 얻고,

   상기 로봇 암을 상기 자기 충돌 위치로 이동시켜 상기 로봇 암의 현재 위치와 상기 자기 충돌 위치사이의 제 2이동변위를 얻고,

   상기 얻은 제 1이동변위와 제 2이동변위사이의 편차에 기초하여 상기 로봇 암의 현재 위치를 상기 정상 위치로 보정하는 것을 특징으로 하는 로봇의 캘리브레이션 방법.