KR20050039934A

KR20050039934A - Power apparatus of robot with self-battery and its power management method

Info

Publication number: KR20050039934A
Application number: KR1020030075012A
Authority: KR
Inventors: 강성준
Original assignee: (주) 와우로봇
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-03

Abstract

본 발명은 한정된 에너지원을 가진 다관절 로봇의 구동 시간을 최대한 연장시킬 수 있도록 함에 목적이 있다.An object of the present invention is to enable to extend the driving time of the articulated robot having a limited energy source as much as possible.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자체 전원을 갖는 다관절 로봇의 전원 장치는, 관절 로봇에서 필요로 하는 전원을 관리함에 있어서, 상기 다관절 로봇을 구성하는 복수의 관절에 각각 결합되는 복수의 관절용 서보모터; 상기 복수의 관절용 서보모터 중 적어도 어느 하나에 공급되는 전원을 차단하기 위하여 소정 시간 마다 전원 차단 정보를 출력하기 위한 메인 제어부; 상기 전원 차단 정보에 대응하여 상기 관절용 서보모터에 공급되는 전원을 차단할 수 있는 서브 제어 및 구동부; 및 상기 메인 제어부와 상기 서브 제어 및 구동부에 전원을 공급하기 위한 배터리를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the power supply apparatus of the articulated robot having its own power source includes a plurality of joints respectively coupled to a plurality of joints constituting the articulated robot in managing power required by the articulated robot. Servo motor; A main controller for outputting power interruption information every predetermined time to interrupt power supplied to at least one of the plurality of joint servomotors; A sub control and driving unit which can cut off power supplied to the joint servomotor in response to the power cutoff information; And a battery for supplying power to the main controller, the sub-control unit, and the driver.

Description

POWER APPARATUS OF ROBOT WITH SELF-BATTERY AND ITS POWER MANAGEMENT METHOD}

본 발명은 자체 전원을 가지는 다관절 로봇의 배터리를 효율적으로 관리하기 위한 기술에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 자체 전원을 가지고 여러 개의 관절을 구동하는 로봇의 동작 가능한 구동시간을 연장하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for efficiently managing a battery of an articulated robot having its own power source. Specifically, the present invention relates to a technique for extending the operational driving time of a robot that drives several joints with its own power source.

종래의 다관절 로봇은 일정한 용량을 가진 배터리로부터 관절의 움직임을 위한 모든 관절 모터로 항상 전원을 공급한다. 이러한 전원공급방식에 따르면 관절 모터에 항상 전원을 공급하여야 하고, 모든 관절 모터들은 상황에 따라 많게 또는 적게 전력을 소비하게 된다. Conventional articulated robots always supply power from a battery of constant capacity to all articulated motors for joint movement. According to this power supply method, the joint motor must be always powered, and all the joint motors consume more or less power depending on the situation.

예를 들어, 2족 보행 로봇의 경우, 로봇이 보행을 하지 않고 서 있을 때에도 상체의 일부분에서 위치를 유지해야 하는 관절 모터의 경우에는 전류가 필요하다. 하지만 관절 모터에 외력이 가해지지 않는 한 위와 같이 전원 공급이 필수적인 모터를 제외한 다른 관절의 모터들에까지 굳이 항상 전원을 공급하지 않아도 될 것이다. 즉, 일정 시간 동안 전원 공급이 되지 않아도 되는 모터들에는 전원을 공급하지 않아도 된다.For example, in the case of a biped walking robot, a current is required in the case of a joint motor that must maintain a position in a part of the upper body even when the robot is standing without walking. However, as long as no external force is applied to the articulated motor, it will not always be necessary to supply power to the motors of the other joints except the motor which requires the power supply. That is, it is not necessary to supply power to motors that do not need to be powered for a certain time.

그러나 종래의 자체 전원을 갖는 다관절 로봇은 모터 모듈에 항상 전력이 공급되기 때문에 전력 소모가 많은 문제점이 있다.However, the conventional articulated robot having its own power source has a problem in that power consumption is high because power is always supplied to the motor module.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 한정된 에너지원을 가진 다관절 로봇의 구동 시간을 최대한 연장시킬 수 있도록 함에 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above problems is an object to extend the driving time of the articulated robot having a limited energy source as much as possible.

바람직하게는, 상기 서브 제어 및 구동부는, 상기 전원 차단 정보를 이용하여 전원 차단 신호를 출력하기 위한 서브 제어부; 및 상기 전원 차단 신호에 따라 상기 관절용 서보모터에 공급되는 전류를 단속하기 위한 모터구동부를 포함할 수 있다.Preferably, the sub control and driving unit, a sub control unit for outputting a power off signal using the power off information; And a motor driving part for controlling a current supplied to the joint servomotor according to the power cutoff signal.

또한, 본 발명의 자체 전원을 갖는 다관절 로봇의 전원 관리 방법은, 관절 로봇에서 필요로 하는 전원의 공급을 제어함에 있어서, 상기 관절 로봇에서 요구되는 전원을 공급하는 단계; 상기 관절 로봇을 구성하는 복수의 관절에 각각 결합되는 복수의 관절용 서보모터 중 적어도 어느 하나에 공급되는 전원을 차단하기 위하여 소정 시간 마다 전원 차단 정보를 출력하는 단계; 및 상기 전원 차단 정보에 대응하여 상기 관절 로봇의 관절용 서보모터에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the power management method of the articulated robot having its own power source, in controlling the supply of power required by the articulated robot, the step of supplying the power required by the articulated robot; Outputting power cutoff information every predetermined time to cut off power supplied to at least one of a plurality of joint servomotors coupled to a plurality of joints constituting the joint robot; And cutting off the power supplied to the joint servomotor of the articulated robot in response to the power cutoff information.

바람직하게는, 상기 다관절 로봇의 관절용 서보모터에 공급되는 전원을 차단하는 단계는, 상기 전원 차단 정보를 이용하여 전원 차단 신호를 출력하는 단계; 및 상기 전원 차단 신호에 따라 상기 관절용 서보모터에 공급되는 전류를 단속하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of shutting off the power supplied to the joint servomotor of the articulated robot comprises: outputting a power cutoff signal using the power cutoff information; And controlling the current supplied to the joint servomotor according to the power cutoff signal.

본 발명에 의한 자체 전원을 갖는 다관절 로봇은 로봇을 제어하는 메인 제어부가 있고, 이것과 통신을 하는 여러 개의 서보모터모듈을 포함한다. 로봇의 전원은 로봇의 관절모터와 메인 제어부에 공급되며, 메인 제어부에서 서보모터모듈에 전원 인가 및 비인가 신호를 보낼 수 있는 것을 특징으로 한다. The articulated robot having its own power source according to the present invention has a main controller for controlling the robot, and includes a plurality of servomotor modules communicating with the robot. The power of the robot is supplied to the joint motor and the main control unit of the robot, it characterized in that the main control unit can send power to the servo motor module, the signal applied.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 자체 전원을 갖는 로봇의 전원을 관리하기 위한 전체 구성도이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 로봇의 전체 동작을 제어하기 위한 메인 제어부(10)와 로봇의 각 관절의 움직임을 위해 각 관절마다 사용되는 복수의 서보모터모듈(20-1, 20-2, ..., 20-N) 그리고 메인 제어부(10)와 각 서보모터모듈(20-1, 20-2, ..., 20-N)에 전원을 공급하기 위한 배터리(30)를 포함한다. 각 서보모터모듈(20-1, 20-2, ..., 20-N)은 서브 제어부(21)와 서브 제어부(21)의 신호를 받아서 서보모터(23)에 흐르는 전류의 양을 제어하는 모터 구동부(22)와 서보모터(23)의 위치를 파악하기 위한 위치센서(24)를 포함할 수 있다. 여기서, 당업자에게 널리 알려진 바와 같이 위치센서는 서보모터의 종류에 따라 생략가능할 수 있다는 것은 당연하다.1 is an overall configuration diagram for managing the power of the robot having its own power source according to the present invention. According to an embodiment of the present invention, the main control unit 10 for controlling the overall operation of the robot and a plurality of servo motor modules 20-1, 20-2, which are used for each joint for the movement of each joint of the robot. ..., 20 -N and a battery 30 for supplying power to the main control unit 10 and each of the servomotor modules 20-1, 20-2,. Each servo motor module 20-1, 20-2,..., 20 -N receives a signal from the sub controller 21 and the sub controller 21 to control the amount of current flowing through the servo motor 23. It may include a position sensor 24 for determining the position of the motor driver 22 and the servo motor 23. Here, as is well known to those skilled in the art, it is a matter of course that the position sensor may be omitted depending on the type of servomotor.

이와 같은 구성에 따라 본 발명은 다음과 같이 동작한다.According to this configuration, the present invention operates as follows.

본 발명의 각 서브 제어부(21)는, 메인 제어부(10)로부터 매시간마다, 속도 데이터, 위치 데이터와 함께 전원 차단 정보를 입력받는다. 서브 제어부(21)는, 전원 차단 정보를 이용하여 모터 구동부(22)의 스위칭 소자의 게이트를 턴온시키거나 턴오프시킨다. 모터 구동부(22)는 인가되는 전원 차단 정보에 의해 모터(23)에 전류를 공급하지 않게 된다. 이렇게 되면 모터(23)에는 전원이 차단되어 전류가 공급되지 않는다. 시간에 따른 전원 차단 정보인 게이트 온/오프 신호는, 예를 들어, 아래의 표 1과 같이, 다관절 로봇의 모션에 따라 각 서보모터모듈마다 사용자에 의해서 프로그램될 수 있다.Each sub control unit 21 of the present invention receives power interruption information along with speed data and position data every hour from the main control unit 10. The sub controller 21 turns on or turns off the gate of the switching element of the motor driver 22 using the power cutoff information. The motor driver 22 does not supply current to the motor 23 by the power cutoff information applied. In this case, power is cut off from the motor 23 so that no current is supplied. The gate on / off signal, which is power cutoff information according to time, may be programmed by a user for each servomotor module according to the motion of the articulated robot, for example, as shown in Table 1 below.

시간(sec)Time (sec) 속도speed 위치location on/offon / off motion1motion1 0.10.1 1010 1010 onon 0.20.2 1010 1111 onon 0.30.3 1010 1212 onon motion2motion2 0.40.4 00 1212 offoff 0.50.5 00 1212 offoff 0.60.6 00 1212 offoff 0.70.7 00 1212 offoff motion3motion3 0.80.8 1010 88 onon 0.90.9 1212 55 onon 1.01.0 1111 22 onon

표 1은 로봇의 모션1을 수행하기 위하여 다수의 모터가 동작하여야 하는데 그 중 어느 하나를 예로 들었다. 다수의 모터 중 어느 하나의 모터는 0.3초동안 정해진 속도로 움직이기 위해 전원이 공급되고, 모션2를 수행하는 동안 그 모터에는 전원은 차단되며, 모션3을 수행하는 동안 그 모터에는 전원 공급이 이루어짐을 알 수 있다. 여기서, 속도와 위치와의 관계가 불일치할 수 있으나, 이는 시간에 따른 전원 차단 정보가 위치 데이터와 속도 데이터와 함께 전송된다는 것을 보이기 위함일 뿐이며, 이로 인해 본 발명의 본질이 흐려져서는 아니될 것이다.In Table 1, a number of motors must be operated in order to perform motion 1 of the robot. One of the multiple motors is powered to move at a fixed speed for 0.3 seconds, the motor is powered off during Motion 2, and the motor is powered during Motion 3 It can be seen. Here, although the relationship between the speed and the position may be inconsistent, this is only to show that the power-off information over time is transmitted together with the position data and the speed data, and this will not obscure the essence of the present invention.

도 2는 종래기술에 따른 다관절 로봇의 전체 소비 전류의 파형 예시도이다. Figure 2 is an exemplary waveform diagram of the total current consumption of the articulated robot according to the prior art.

종래기술에 따르면 각 관절모터에는 전원이 차단되는 상황이 발생하지 않고 항상 전류가 공급되어 전체 소비 전력가 크다는 것을 알 수 있다.According to the prior art, it can be seen that the current is always supplied to each of the joint motors without power interruption, so that the total power consumption is large.

도 3은 본 발명에 따른 다관절 로봇의 전체 소비 전류의 파형 예시도이다.3 is an exemplary waveform diagram of the total current consumption of the articulated robot according to the present invention.

관절 모터 1~3의 평균 소비 전류를 200mA라고 가정했을 때, 전체 소비 전류는 600mA일 것이다. 관절 모터1~3 중 어느 하나에 전원을 차단해도 되는 구간(T1 T4, T5, T6 등)에서의 전체 소비 전류는 400mA가 될 수 있다. 또한, 관절 모터1~3 중 어느 하나에만 전원을 공급할 필요가 있는 구간(T7 등)에서는 전체 소비 전류는 200mA가 될 수 있다. Assuming the average current consumption of the articulation motors 1 to 3 is 200 mA, the total current consumption will be 600 mA. The total current consumption in the section (T1 T4, T5, T6, etc.) in which the power supply may be cut off in any one of the joint motors 1 to 3 may be 400 mA. In addition, in a section (T7, etc.) in which it is necessary to supply power to only one of the joint motors 1 to 3, the total current consumption may be 200 mA.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 첫째, 한정된 용량의 자체 전원을 효율적으로 관리함으로써 로봇의 구동시간을 연장할 수 있고, 둘째, 소프트웨어적으로 처리가 가능하므로 추가 회로나 비용이 발생하지 않으며, 셋째로 모터의 전원만을 제어하기 때문에 기존의 모터 구동부를 그대로 이용할 수 있다. The present invention having the configuration as described above can first extend the driving time of the robot by efficiently managing its own power supply of a limited capacity, and secondly, it can be processed by software so that no additional circuit or cost is incurred. Since only the motor power is controlled, the existing motor driving part can be used as it is.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 자체 전원을 관리하기 위한 전체 구성도,1 is an overall configuration diagram for managing the power supply of the robot according to the present invention,

도 2는 종래기술에 따른 다관절 로봇의 전체 소비 전류의 파형 예시도,Figure 2 is an exemplary waveform diagram of the total current consumption of the articulated robot according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 다관절 로봇의 전체 소비 전류의 파형 예시도.Figure 3 is an exemplary waveform diagram of the total current consumption of the articulated robot according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 메인 제어부 20: 서보모터모듈10: main control unit 20: servo motor module

21: 서브 제어부 22: 모터 구동부21: sub control unit 22: motor drive unit

23: 모터 24: 센서23: motor 24: sensor

30: 배터리30: battery

Claims

In managing the power required by the articulated robot having its own power source,

A plurality of joint servomotors respectively coupled to a plurality of joints constituting the articulated robot;

A main controller for outputting power interruption information every predetermined time to interrupt power supplied to at least one of the plurality of joint servomotors;

A sub control and driving unit which can cut off power supplied to the joint servomotor in response to the power cutoff information; And

Battery for supplying power to the main control unit and the sub-control unit and the driver

Power supply of the articulated robot having a self-power, characterized in that it comprises a.

The method of claim 1, wherein the sub-control and drive unit,

A sub control unit for outputting a power cutoff signal using the power cutoff information; And

Motor driving unit for controlling the current supplied to the servo motor for the joint according to the power off signal

The method of claim 2,

The power off signal is a power supply device of the articulated robot having a self-power supply, characterized in that the gate on / off signal for turning on or off the gate of the switching element of the motor driver.

Supplying power required by the articulated robot;

Outputting power cutoff information every predetermined time to cut off power supplied to at least one of a plurality of joint servomotors coupled to a plurality of joints constituting the joint robot; And

Cutting off power supplied to the joint servomotor of the articulated robot in response to the power cutoff information;

Power management method of the articulated robot having its own power, characterized in that it comprises a.

The method of claim 4, wherein the cutting off the power supplied to the joint servomotor of the articulated robot comprises:

Outputting a power off signal using the power off information; And

Interrupting a current supplied to the joint servomotor according to the power cutoff signal;