KR20120122232A

KR20120122232A - Painting method using working robot

Info

Publication number: KR20120122232A
Application number: KR1020110040282A
Authority: KR
Inventors: 박영준; 은종호; 강동수; 김성준; 최재훈
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-07
Also published as: KR101349885B1

Abstract

PURPOSE: A painting method using a working robot is provided to obtain uniform coating quality by adjusting distance and angle between a sprayer and coated surface. CONSTITUTION: A painting method using a working robot(100) comprises the following steps: installing a working robot including first, second, third and fourth rotating members(1,2,4,5) and first and second vertical moving members(3,6) in front of coated surface; and spraying the coated surface by using a sprayer(14) connected to the fourth member while rotating the first rotating member. In the first step, the central axis of the second straight line makes the right angle or in parallel with the coated surface. The second vertical moving member, the first, second rotating members and the first vertical moving member, the third and fourth rotating member are connected in order. The projection toward the horizontal plane of the spray makes the right angle with the coated surface and maintains the constant distance between the sprayer and the coated surface.

Description

Painting method using work robot {PAINTING METHOD USING WORKING ROBOT}

본 발명은 작업 로봇을 사용한 도장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a painting method using a working robot.

선체 블록이나 기타 작업 환경이 좋지 못한 환경에서 도장 작업을 할 때에는 작업 로봇 등을 사용하여 작업하는 것이 일반적이다. 이러한 작업 로봇은 3개의 회전 부재와 2개의 직선 이동 부재를 가지는 5축 로봇일 수 있다. 2개의 직선 이동 부재 중 하나는 회전 부재 사이에 위치하며 길이를 변화시킬 수 있으며, 다른 하나는 기저단에 위치하여 작업 로봇 전체를 직선 방향으로 이동시킬 수 있다.When painting in hull blocks or other unfavorable working conditions, it is common to work with a work robot. Such a working robot may be a five-axis robot having three rotating members and two linear moving members. One of the two linear moving members may be positioned between the rotating members and vary in length, and the other may be located at the base end to move the whole working robot in the linear direction.

이러한 5축 작업 로봇의 경우 기저단에 위치한 장애물이나 작업 영역의 한계 등으로 인하여 직선 이동 부재가 이동할 수 없는 곳에서 방사형으로 분무를 하기 때문에 균일한 도장 품질을 얻기가 어려울 수 있다.In the case of such a five-axis working robot because it is sprayed radially in the place where the linear moving member can not move due to obstacles located at the base or the limit of the work area, it may be difficult to obtain a uniform coating quality.

본 발명의 일 실시예는 장애물이나 작업 영역의 한계를 극복하고 균일한 도장 품질을 얻고자 한다.One embodiment of the present invention is to overcome the limitations of obstacles or working areas and to obtain a uniform coating quality.

본 발명의 일 실시예에 따른 도장 방법은, 제1, 제2, 제3 및 제4 회전 부재와 제1 및 제2 직선 이동 부재를 포함하는 작업 로봇을 상기 제2 직선 이동 부재의 중심축이 피도면과 직각을 이루거나 또는 평행하도록 상기 피도면 앞에 설치하는 단계, 그리고 상기 제1 회전 부재를 회전시키면서 상기 제4 회전 부재에 결합되어 있는 분무기를 사용하여 상기 피도면에 분무하는 제1 분무 단계를 포함한다. 상기 제2 직선 이동 부재, 상기 제1 회전 부재, 상기 제2 회전 부재, 상기 제1 직선 이동 부재, 상기 제3 회전 부재 및 상기 제4 회전 부재가 차례대로 연결되어 있다. 상기 제2 직선 이동 부재의 중심축은 수평면과 평행하고, 상기 제1 회전 부재의 중심축은 상기 수평면에 수직 방향이고, 상기 제1 내지 제4 회전 부재와 상기 제1 및 제2 직선 이동 부재는 인접한 것들끼리 서로 직각을 이룬다. 상기 제1 직선 이동 부재는 자신의 중심축 방향으로 길이가 변화하고 상기 제2 직선 이동 부재는 자신의 중심축을 따라 이동가능하다. 상기 제1 분무 단계는 상기 분무기의 수평면에 대한 사영이 상기 피도면과 직각을 이루고 상기 분무기와 상기 피도면 사이의 거리를 일정하게 유지한 채로 분무한다.In the painting method according to an embodiment of the present invention, a work robot including first, second, third and fourth rotating members and first and second linear moving members may have a central axis of the second linear moving member. Installing in front of the surface to be perpendicular to or parallel to the surface to be painted, and spraying the surface to be coated using a sprayer coupled to the fourth rotating member while rotating the first rotating member. . The second linear moving member, the first rotating member, the second rotating member, the first linear moving member, the third rotating member, and the fourth rotating member are connected in sequence. A central axis of the second linear moving member is parallel to a horizontal plane, a central axis of the first rotating member is perpendicular to the horizontal plane, and the first to fourth rotating members and the first and second linear moving members are adjacent to each other; They are perpendicular to each other. The first linear moving member is changed in length in the direction of its central axis and the second linear moving member is movable along its central axis. In the first spraying step, the projection on the horizontal plane of the sprayer is sprayed at right angles to the surface to be sprayed while maintaining a constant distance between the sprayer and the surface to be sprayed.

상기 도장 방법은 상기 분무기의 사영이 상기 피도면과 빗각을 이루면서 분무하는 제2 분무 단계를 더 포함할 수 있다.The coating method may further include a second spraying step of spraying while the projection of the sprayer at an oblique angle with the to-be-painted surface.

상기 제2 분무 단계에서 상기 분무기와 상기 피도면의 거리가 변화할 수 있다.In the second spraying step, the distance between the sprayer and the surface to be coated may change.

상기 제2 분무 단계에서 상기 제1 내지 제3 회전 부재와 상기 제1 및 제2 직선 이동 부재는 고정되어 있고 상기 제4 회전 부재의 회전각이 변화할 수 있다.In the second spraying step, the first to third rotating members and the first and second linear moving members may be fixed, and the rotation angle of the fourth rotating member may change.

상기 제2 분무 단계에서 상기 분무기와 상기 피도면의 거리가 일정할 수 있다.In the second spraying step, the distance between the sprayer and the surface to be coated may be constant.

상기 제2 분무 단계는, 상기 제1 내지 제3 회전 부재와 상기 제1 및 제2 직선 이동 부재는 고정하고 상기 제4 회전 부재의 회전각을 변화시키면서 분무하는 단계, 그리고 상기 분무기와 상기 피도면의 거리를 일정하게 유지하면서 분무하는 분무 단계를 포함할 수 있다.In the second spraying step, spraying while fixing the first to third rotating members and the first and second linear moving members while changing the rotation angle of the fourth rotating member, and It may include a spraying step of spraying while maintaining a constant distance.

상기 제2 회전 부재와 상기 피도면 사이의 거리가 가장 가까운 위치에서의 상기 제1 직선 이동 부재의 길이가 상기 제1 직선 이동 부재가 가질 수 있는 최소 길이일 수 있다.The length of the first linear moving member may be the minimum length that the first linear moving member may have at the position where the distance between the second rotating member and the surface to be drawn is closest.

상기 작업 로봇은 자율 이동 장치에 탑재되어 이동하며, 상기 제2 직선 이동 부재는 상기 자율 이동 장치 위에서 이동할 수 있다.The working robot is mounted on the autonomous moving device and moves, and the second linear moving member may move on the autonomous moving device.

상기 설치하는 단계는, 상기 작업 로봇이 탑재된 상기 자율 이동 장치를 상기 피도면 앞으로 이동하는 단계, 그리고 상기 제2 회전 부재와 상기 피도면 사이의 거리가 가장 가까운 위치에서의 상기 제1 직선 이동 부재의 길이가 상기 제1 직선 이동 부재가 가질 수 있는 최소 길이가 되도록 상기 제2 직선 이동 부재를 상기 자율 이동 장치 위에서 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.The installing may include moving the autonomous moving device on which the work robot is mounted to the front of the surface to be drawn, and the length of the first linear moving member at a position where the distance between the second rotating member and the surface to be drawn is closest. And moving the second linear movement member on the autonomous movement device such that is the minimum length that the first linear movement member can have.

상기 제2 직선 이동 부재의 중심축이 상기 피도면과 평행하며, 상기 도장 방법은 상기 제1 내지 제4 회전 부재 및 상기 제1 직선 이동 부재를 고정하고 상기 제2 직선 이동 부재만을 구동하여 분무하는 제3 분무 단계를 더 수 있다.The central axis of the second linearly movable member is parallel to the to-be-painted surface, and the coating method includes a first spraying by spraying only the second linearly movable member while fixing the first to fourth rotary members and the first linearly movable member. Three spraying steps may be further.

상기 제1 분무 단계에서 상기 분무기가 상기 피도면과 직각을 이룰 수 있다.In the first spraying step, the sprayer may be perpendicular to the surface to be coated.

본 발명의 다른 실시예에 따른 도장 방법은, 길이가 변화하는 제1 직선 이동 부재와 직선 상에서 이동 가능한 제2 직선 이동 부재 및 분무기를 포함하는 작업 로봇이 탑재된 자율 이동 장치를 피도면 앞으로 이동시키는 단계, 상기 피도면의 좌표와 상기 자율 이동 장치의 좌표를 판독하는 단계, 상기 상기 피도면의 좌표와 상기 자율 이동 장치의 좌표로부터 상기 작업 로봇의 제1 좌표를 추출하는 단계, 상기 작업 로봇의 중심과 상기 피도면 사이의 거리가 가장 가까운 위치에서의 상기 제1 직선 이동 부재의 길이가 상기 제1 직선 이동 부재가 가질 수 있는 최소 길이가 되도록 하는 제2 좌표를 계산하는 단계, 상기 제2 직선 이동 부재를 상기 제1 좌표와 상기 제2 좌표의 차이만큼 상기 자율 이동 장치 위에서 이동시키는 단계, 그리고 상기 제2 직선 이동 부재를 고정한 상태에서 상기 제2 좌표에 따라 상기 작업 로봇을 이동시키면서 상기 분무기를 사용하여 상기 피도면에 분무하는 단계를 포함한다.The coating method according to another embodiment of the present invention includes the steps of moving the autonomous moving device equipped with a work robot including a first linear moving member having a varying length, a second linear moving member movable on a straight line, and an atomizer in front of the surface to be coated. Reading the coordinates of the to-be-drawn drawing and the coordinates of the autonomous-moving device, extracting first coordinates of the working robot from the coordinates of the to-be-drawn drawing and the coordinates of the autonomous-moving device, the center of the working robot and the to-be-drawn figure Calculating second coordinates such that the distance between the first linear moving member at a position closest to the first linear moving member is the minimum length that the first linear moving member can have; Moving on the autonomous movement device by a difference between one coordinate and the second coordinate, and the second linear movement unit Spraying the to-be-painted surface using the sprayer while moving the work robot according to the second coordinates while fixing the ashes.

상기 분무 단계는, 상기 분무기의 수평면에 대한 사영이 상기 피도면과 직각을 이루고 상기 분무기와 상기 피도면 사이의 거리를 일정하게 유지한 채로 분무하는 정상 분무 단계를 포함할 수 있다.The spraying step may include a normal spraying step of spraying while the projection on the horizontal plane of the sprayer is perpendicular to the surface to be painted and the distance between the sprayer and the surface to be maintained is constant.

상기 분무 단계는, 상기 분무기의 사영이 상기 피도면과 빗각을 이루면서 분무하는 홀치기 분무 단계를 더 포함할 수 있다.The spraying step may further include a holographic spraying step in which the projection of the sprayer sprays while forming an oblique angle with the surface to be coated.

상기 홀치기 분무 단계에서 상기 분무기와 상기 피도면의 거리가 변화할 수 있다.The distance between the nebulizer and the surface to be coated may vary in the holographic spraying step.

상기 홀치기 분무 단계에서 상기 분무기와 상기 피도면의 거리가 일정할 수 있다.The distance between the nebulizer and the surface to be coated may be constant in the holographic spraying step.

상기 홀치기 분무 단계는, 상기 분무기와 상기 피도면의 거리를 변화시키면서 분무하는 단계, 그리고 상기 분무기와 상기 피도면의 거리를 일정하게 유지하면서 분무하는 단계를 포함할 수 있다.The holographic spraying step may include spraying while changing the distance between the sprayer and the surface to be sprayed, and spraying while maintaining a constant distance between the sprayer and the surface to be coated.

상기 정상 분무 단계는, 상기 제1 직선 이동 부재가 상기 피도면과 이루는 각도를 변화시키면서 분무하는 단계를 포함할 수 있다.The normal spraying step may include spraying while changing the angle formed by the first linearly moving member with the surface to be coated.

상기 정상 분무 단계는, 상기 제1 직선 이동 부재가 상기 피도면과 이루는 각도를 일정하게 유지한 상태에서 상기 제2 직선 이동 부재를 상기 피도면과 평행하게 이동하면서 분무하는 단계를 더 포함할 수 있다.The normal spraying step may further include spraying the second linear moving member while moving in parallel with the to-be-drawn surface while maintaining a constant angle between the first linearly moving member and the surface to be coated.

상기 정상 분무 단계에서 상기 분무기가 상기 피도면과 직각을 이룰 수 있다.In the normal spraying step, the sprayer may be perpendicular to the surface to be coated.

본 발명의 일 실시예에 따른 도장 방법에 따르면 장애물이나 작업 영역의 한계를 극복하고 균일한 도장 품질을 얻을 수 있다.According to the coating method according to an embodiment of the present invention, it is possible to overcome the limitations of obstacles or work areas and obtain uniform coating quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇을 사용한 분무 작업에서 피도면의 종류를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇을 사용하여 도장 작업을 수행하는 장면을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇의 분무기가 피도면에 대하여 취할 수 있는 자세를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 자세를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 분무기가 피도면에 대하여 취할 수 있는 자세를 설명하기 위한 개략도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무 작업에서 홀치기 동작을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 14는 도 13에 도시한 홀치기 동작에서 X 축 및 Y 축 방향으로의 구동량을 계산하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇 시스템의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇 시스템을 사용한 분무 작업의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 좌표 분할을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a working robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view for explaining the type of the surface to be sprayed using a working robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing a scene of performing a painting operation using a working robot according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are schematic views for explaining a posture that the nebulizer of the working robot can take with respect to the surface to be drawn, respectively, according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are plan views schematically showing the movement path of the work robot in the spraying operation according to the embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing the posture of the working robot in the spraying operation according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic view for explaining a posture that the nebulizer of the working robot can take with respect to the surface to be drawn in the spraying operation according to one embodiment of the present invention.
11 and 12 are plan views schematically showing the movement path of the work robot in the spraying operation according to another embodiment of the present invention.
13 is a plan view schematically showing the hold-up operation in the spray operation according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining a process for calculating driving amounts in the X-axis and Y-axis directions in the hold-up operation shown in FIG. 13.
15 is a block diagram of a work robot system according to an embodiment of the present invention.
16 is a flow chart of a spraying operation using a working robotic system according to an embodiment of the present invention.
17 is a schematic view for explaining the coordinate division in the spraying operation according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

먼저 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇 및 이를 이용한 도장 작업에 대하여 상세하게 설명한다.First, a working robot and a painting operation using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇을 사용한 분무 작업에서 피도면의 종류를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇을 사용하여 도장 작업을 수행하는 장면을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇의 분무기가 피도면에 대하여 취할 수 있는 자세를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram of a working robot according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view for explaining the type of the to-be-painted in the spray operation using the working robot according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a present invention 4 is a perspective view schematically illustrating a scene of performing a painting operation using a work robot according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 respectively show that the sprayer of the work robot according to an embodiment of the present invention may be taken with respect to the surface to be coated. It is a schematic for explaining a posture.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 작업 로봇(100)은 2개의 직선 이동 부재(3, 6)와 4개의 회전 부재(1, 2, 4, 5)를 포함한다. 직선 이동 부재(3, 6)는 중심축을 따라 길이를 변화하거나 일직선 상에서 이동함으로써 좌표를 변화시킬 수 있으며, 회전 부재(1, 2, 4, 5)는 중심축을 중심으로 회전할 수 있다.Referring to FIG. 1, the work robot 100 according to the present embodiment includes two linear moving members 3 and 6 and four rotating members 1, 2, 4 and 5. The linear moving members 3, 6 can change coordinates by changing their length along a central axis or moving in a straight line, and the rotating members 1, 2, 4, 5 can rotate about the central axis.

제1 회전 부재(1), 제2 회전 부재(2), 제1 직선 이동 부재(3), 제3 회전 부재(4), 제4 회전 부재(5)의 순서로 차례로 배열되어 있으며, 제1 회전 부재(1)는 제2 직선 이동 부재(6) 위에 장착되어 있다. 인접한 회전 부재(1, 2, 4, 5)의 중심축 사이의 각도는 실질적으로 직각이고, 직선 이동 부재(3, 6)의 중심축과 이에 인접한 회전 부재(2, 4)의 중심축 사이의 각도 역시 실질적으로 직각이다. 즉, 제1 회전 부재(1)와 제2 회전 부재(2)의 중심축이 서로 직각을 이루고, 제2 회전 부재(2)와 제1 직선 이동 부재(3)의 중심축이 서로 직각을 이루고, 제1 직선 이동 부재(3)와 제3 회전 부재(4)의 중심축이 서로 직각을 이루고, 제3 회전 부재(4)와 제4 회전 부재(5)의 중심축이 서로 직각을 이룬다.The first rotating member 1, the second rotating member 2, the first linear moving member 3, the third rotating member 4, and the fourth rotating member 5 are sequentially arranged in this order. The rotating member 1 is mounted on the second linear moving member 6. The angle between the central axes of adjacent rotating members 1, 2, 4, 5 is substantially perpendicular and between the central axis of linear moving members 3, 6 and the central axis of adjacent rotating members 2, 4. The angle is also substantially perpendicular. That is, the central axes of the first rotating member 1 and the second rotating member 2 are perpendicular to each other, and the central axes of the second rotating member 2 and the first linear moving member 3 are perpendicular to each other. The center axes of the first linear movement member 3 and the third rotation member 4 are perpendicular to each other, and the center axes of the third rotation member 4 and the fourth rotation member 5 are perpendicular to each other.

제1 직선 이동 부재(3)는 유압이나 공압 등을 사용하여 일직선 상으로 길이를 변화시킬 수 있다.The first linear moving member 3 can change the length in a straight line by using hydraulic pressure, pneumatic or the like.

제2 직선 이동 부재(6)는 일직선 상에서 이동 가능한 것으로서, 예를 들면 안내 레일(210)을 따라 이동할 수 있는 미끄럼 부재나 바퀴(도시하지 않음) 등을 포함할 수 있다.The second linear moving member 6 is movable in a straight line and may include, for example, a sliding member or a wheel (not shown) that can move along the guide rail 210.

제1 회전 부재(1)와 제2 회전 부재(2) 사이에는 제1 연결 부재(12)가 연결될 수 있고, 제3 회전 부재(4)와 제4 회전 부재(5) 사이에는 제2 연결 부재(45)가 연결될 수 있다. 제1 연결 부재(12)는 예를 들면 직선형일 수 있고, 제2 연결 부재(45)는 예를 들면 대략 2개의 막대가 수직으로 연결된 대략 “ㄱ”자 모양일 수 있다. 그러나 연결 부재(12, 45)의 모양은 이에 한정되지 않는다.The first connecting member 12 may be connected between the first rotating member 1 and the second rotating member 2, and the second connecting member between the third rotating member 4 and the fourth rotating member 5. 45 may be connected. The first connecting member 12 may be, for example, straight, and the second connecting member 45 may be, for example, approximately “a” shaped with approximately two bars vertically connected. However, the shape of the connecting members 12 and 45 is not limited thereto.

제4 회전 부재(5)에는 작업 도구(tool)(14)가 결합되는데, 예를 들면 도장 작업을 하는 경우 작업 도구는 분무기가 된다.A work tool 14 is coupled to the fourth rotating member 5, for example, when painting, the work tool becomes a sprayer.

이러한 작업 로봇(100)은 선체 블록(도시하지 않음) 등 공간 내에서 이동할 수 있는 자율 이동 장치(200)에 장착될 수 있으며, 자율 이동 장치(200)에 제2 직선 이동 부재(6)가 직선 이동할 수 있는 안내 레일(210)이 설치될 수 있다.The work robot 100 may be mounted on an autonomous moving device 200 that can move in a space such as a hull block (not shown), and the second linear moving member 6 is straight on the autonomous moving device 200. A movable guide rail 210 may be installed.

본 실시예에 따른 작업 로봇(100)은 선체 블록 등을 도장하는 데 사용할 수 있는데 우선, 선체 블록의 피도면은 바닥면, 천정면 및 측면을 포함할 수 있으며 이들 피도면은 서로 실질적으로 평행하거나 직각을 이룰 수 있다. 작업 로봇(100)은 제2 직선 이동 부재(6)의 중심축 방향이 측면의 피도면 중 하나와 평행이 되고, 제1 회전 부재(1)의 중심축이 높이 방향을 향하도록 설치할 수 있다.The work robot 100 according to the present embodiment may be used to paint a hull block and the like. First, the surface of the hull block may include a bottom surface, a ceiling surface, and a side surface, which are substantially parallel or perpendicular to each other. Can be achieved. The work robot 100 can be installed so that the direction of the center axis of the second linear moving member 6 is parallel to one of the side surfaces to be drawn, and the center axis of the first rotating member 1 faces the height direction.

도 2를 참고하면, 선체 블록의 높이 방향을 Z 축으로 잡고, 제2 직선 이동 부재(6)의 중심축 방향을 X 축으로 잡고, 나머지 방향을 Y 축으로 잡자. 측면의 피도면은 YZ 평면과 평행하거나 ZX 평면과 평행할 수 있으며, YZ 평면과 평행한 측면을 플로어(floor)면(410), ZX 평면과 평행한 측면을 거더(girder)면(420)이라 할 수 있다.Referring to FIG. 2, let the height direction of the hull block be set to the Z axis, the center axis direction of the second linear moving member 6 to the X axis, and the remaining direction to the Y axis. The surface of the side surface may be parallel to the YZ plane or parallel to the ZX plane, and the side parallel to the YZ plane may be referred to as the floor surface 410, and the side parallel to the ZX plane may be referred to as the girder surface 420. Can be.

도 3을 참고하면, 도장 작업을 할 때에는 피도면(400)의 한 쪽 끝에서 출발하여 분무기(14)가 일정한 높이를 유지하면서 다른 쪽 끝까지 분무하고, 분무기(14)의 위치를 아래 또는 위로 이동한 다음, 다시 반대 방향으로 일정한 높이를 유지하면서 분무를 할 수 있다. 분무기(14) 위치를 아래 위로 이동할 때에는 먼저 작업 로봇(100)이 탑재된 자율 이동 장치(200)를 아래로 내려 대략적인 위치를 잡은 다음, 작업 로봇(100)의 위치와 자세를 조정하여 높이를 정밀하게 맞출 수 있다. 그러나 자율 이동 장치(200)를 움직이지 않고 작업 로봇(100)의 위치와 자세만을 조정하여 높이를 맞출 수도 있다.Referring to FIG. 3, when painting, starting from one end of the surface 400 to spray the sprayer 14 to the other end while maintaining a constant height, the position of the sprayer 14 is moved up or down Next, spraying can be continued while maintaining a constant height in the opposite direction. When moving the position of the nebulizer 14 up and down, first, the autonomous mobile device 200 on which the work robot 100 is mounted is lowered to make an approximate position, and then the height and height are adjusted by adjusting the position and posture of the work robot 100. It can be precisely adjusted. However, the height may be adjusted by adjusting only the position and posture of the work robot 100 without moving the autonomous mobile device 200.

앞으로 “분무 작업”이라 함은 분무기(14)가 높이를 바꾸지 않고 일정하게 유지한 채로 좌우로 이동하면서 분무를 하여 띠 모양의 도장막을 형성하는 하나의 과정을 의미하고, “도장 작업”이라 하면 분무기(14)의 높이를 바꿔가면서 수행하는 여러 번의 분무 작업을 총괄한 것을 나타낼 수 있다. 도 3에서 도면 부호 510, 520, 530은 각각 개별 분무 작업을 가리키고 도면 부호 500은 이들을 합한 도장 작업을 가리킨다.In the future, "spraying" refers to a process in which the spraying machine 14 is sprayed while moving from side to side while maintaining a constant height without changing its height. It may represent the overall number of spraying operations performed by changing the height of (14). In FIG. 3, reference numerals 510, 520, and 530 denote individual spray operations, respectively, and reference numeral 500 denotes a painting operation in which these are combined.

도 4 및 도 5를 참고하면, 분무 작업을 하는 동안 도장 품질을 균일하게 하기 위하여, 분무기(14)와 피도면(400) 사이의 거리(D)가 실질적으로 일정하게 유지되도록 하고, 분무기(14)가 피도면(400)과 실질적으로 직각을 이루도록 할 수 있다.4 and 5, in order to make the painting quality uniform during the spraying operation, the distance D between the sprayer 14 and the surface 400 to be maintained is kept substantially constant, and the sprayer 14 May be substantially perpendicular to the to-be-printed surface 400.

앞서 설명했듯이, 선체 블록의 피도면(400)은 YZ 평면과 평행한 플로어면(410)과 ZX 평면과 평행한 거더면(420)으로 구분될 수 있는데, 작업 로봇(100)의 제2 직선 이동 부재(6)는 한 쪽 방향, 예를 들어 X 축 방향으로밖에 이동할 수 없기 때문에 플로어면(410)을 도장할 때와 거더면(420)을 도장할 때 작업 로봇(100)의 움직임이 달라질 수 있다.As described above, the surface 400 of the hull block may be divided into a floor surface 410 parallel to the YZ plane and a girder surface 420 parallel to the ZX plane, which is a second linear moving member of the work robot 100. 6 may move only in one direction, for example, in the X-axis direction, the movement of the work robot 100 may vary when painting the floor surface 410 and when painting the girder surface 420. .

도 6 내지 도 14를 참고하여 이에 대하여 상세하게 설명한다.This will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 14.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 자세를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 분무기가 피도면에 대하여 취할 수 있는 자세를 설명하기 위한 개략도이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무 작업에서 작업 로봇의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무 작업에서 홀치기 동작을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 14는 도 13에 도시한 홀치기 동작에서 X 축 및 Y 축 방향으로의 구동량을 계산하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.6 to 8 are a plan view schematically showing the movement path of the working robot in the spraying operation according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a perspective view showing the posture of the working robot in the spraying operation according to an embodiment of the present invention 10 is a schematic view for explaining a posture that the sprayer of the work robot can take with respect to the to-be-painted in the spraying operation according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are spraying operations according to another embodiment of the present invention. Figure 13 is a plan view schematically showing the movement path of the work robot, Figure 13 is a plan view schematically showing the gripping operation in the spray operation according to another embodiment of the present invention, Figure 14 is a X in the gripping operation shown in FIG. It is a figure for demonstrating the process for calculating the drive amount to an axis | shaft and a Y-axis direction.

도 6을 참고하면, X 축과 평행한 거더면(420)을 도장할 때에는 작업 로봇(100)의 다른 자세를 고정한 채로 제2 직선 이동 부재(6)만을 X 축을 따라 이동시켜 가면서 분무 작업을 할 수 있다. 그러나 Y 축과 평행한 플로어면(410)을 도장할 때에는 제2 직선 이동 부재(6)가 Y 축 방향으로 이동할 수 없기 때문에, 도 7에 도시한 것처럼 제1 회전 부재(1)를 회전시켜가면서 분무 작업을 할 수 있다. 즉 제1 회전 부재(1)의 회전각(θ1)을 변화시켜 분무기(14)가 플로어면(410)에 대하여 빗각을 이루도록 하면서 분무할 수 있다.Referring to FIG. 6, when painting the girder surface 420 parallel to the X axis, spraying may be performed while moving only the second linear moving member 6 along the X axis while fixing another posture of the work robot 100. Can be. However, when painting the floor surface 410 parallel to the Y axis, since the second linear moving member 6 cannot move in the Y axis direction, the first rotating member 1 is rotated as shown in FIG. Spraying can be done. That is, it is possible to spray while changing the rotation angle θ1 of the first rotating member 1 to make the atomizer 14 at an oblique angle with respect to the floor surface 410.

하지만 거더면(420)을 도장할 때에도 로봇(100)과 피도면(400) 사이에 장애물이나 론지(longi) 등의 격벽이 있거나 작업 영역의 한계 등의 이유로 인하여 제2 직선 이동 부재(6)가 이동할 수 없는 상황인 경우에는, 도 8에 도시한 것처럼 제1 회전 부재(1)를 회전시켜가면서 분무 작업을 할 수 있다.However, even when the girder surface 420 is painted, the second linear moving member 6 is moved between the robot 100 and the surface 400 to be moved due to a barrier such as an obstacle or a longi, or a limitation of the work area. In the case where it is impossible, spraying can be performed while rotating the 1st rotating member 1 as shown in FIG.

이상 도 6 내지 도 8에서는 설명의 편의상 제1 회전 부재(1), 제1 직선 이동 부재(3), 제4 회전 부재(5) 및 분무기(14)만을 도시하고 나머지 부분은 도시하지 않았다. 앞으로 나오는 다른 도면에서도 마찬가지일 수 있다.6 to 8, only the first rotating member 1, the first linear moving member 3, the fourth rotating member 5, and the sprayer 14 are illustrated for convenience of description, and the remaining parts are not shown. The same may be true for other drawings in the future.

이와 같이 제1 회전 부재(1)를 회전시키면서 분무 작업을 할 때에는, 제1 회전 부재(1)의 회전각(θ1)의 변화에 따라 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(d3)와 제2 회전 부재(2)의 회전각(θ2)을 조절할 수 있다. 상세하게 설명하자면, 분무기(14)와 피도면(400) 사이의 거리(D)를 일정하게 유지하기 위하여 제1 직선 이동 부재(3)의 길이를 변화시킬 수 있으며, 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 변하면 분무기(14)의 높이가 달라지기 때문에 제2 회전 부재(2)의 회전각(θ2)을 조절하여 높이 변화를 보상할 수 있다. 예를 들어 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 길어지면 분무기(14)의 높이가 높아지므로 제2 회전 부재(2)의 회전각(θ2)을 낮출 수 있으며, 반대로 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 짧아지면 분무기(14)의 높이가 낮아지므로 제2 회전 부재(2)의 회전각(θ2)을 높일 수 있다. When spraying is performed while rotating the first rotating member 1 in this manner, the length d3 and the first length of the first linear moving member 3 are changed according to the change of the rotation angle θ1 of the first rotating member 1. 2 The rotation angle θ2 of the rotating member 2 can be adjusted. In detail, the length of the first linear moving member 3 may be changed in order to keep the distance D between the sprayer 14 and the surface 400 to be constant, and the first linear moving member 3 may be changed. Since the height of the nebulizer 14 changes when the length of the is changed, the height change may be compensated by adjusting the rotation angle θ2 of the second rotating member 2. For example, when the length of the first linear moving member 3 is longer, the height of the sprayer 14 is increased, so that the rotation angle θ2 of the second rotating member 2 can be lowered, and conversely, the first linear moving member ( When the length of 3) becomes short, the height of the nebulizer 14 becomes low, and the rotation angle (theta) 2 of the 2nd rotating member 2 can be raised.

또한 분무기(14)와 피도면(400)이 수평면 상에서 직각을 이루도록 하기 위하여 제4 회전 부재(5)의 회전각(θ5)도 변화시킬 수 있으며, 수직면 상에서 직각을 이루도록 하기 위하여 제3 회전 부재의 회전각(θ4)도 변화시킬 수 있다.In addition, the rotation angle θ5 of the fourth rotating member 5 may also be changed so that the sprayer 14 and the surface 400 are perpendicular to the horizontal plane, and the rotation of the third rotating member is perpendicular to the vertical plane. The angle θ4 can also be changed.

그러나 제3 회전 부재(4)의 회전각(θ4)은 고정시켜 둔 상태로 분무 작업을 진행할 수 있다.However, spraying operation can be performed in the state which the rotation angle (theta) 4 of the 3rd rotating member 4 was fixed.

도 9를 참고하여 이에 대하여 상세하게 설명한다. 설명의 편의상 피도면(400)이 YZ 평면에 평행한 것으로 가정한다.This will be described in detail with reference to FIG. 9. For convenience of explanation, it is assumed that the surface 400 is parallel to the YZ plane.

분무기(14)가 피도면(400)과 직각을 이루고 있고 제3 회전 부재(4)의 회전각(θ4)이 고정되어 있으므로, 분무기(14)에서부터 피도면(400)까지의 거리가 일정하면 피도면(400)에서부터 제3 회전 부재(4)까지의 거리 또한 일정하다. 따라서 X 축 상에서 제2 회전 부재(2)와 제3 회전 부재(4) 사이의 거리(x1)는 위치에 관계 없이 일정하다.Since the nebulizer 14 is perpendicular to the surface 400 and the rotation angle θ4 of the third rotating member 4 is fixed, if the distance from the sprayer 14 to the surface 400 is constant, the surface 400 ) And the distance from the third rotating member 4 is also constant. Thus, the distance x1 between the second rotating member 2 and the third rotating member 4 on the X axis is constant regardless of the position.

또한 제3 회전 부재(4)의 회전각(θ4)이 고정되어 있으므로, 분무기(14)의 높이(z0)가 일정하면 제3 회전 부재(4)의 높이(z1) 또한 일정하다.Moreover, since the rotation angle (theta) 4 of the 3rd rotating member 4 is being fixed, if the height z0 of the nebulizer 14 is constant, the height z1 of the 3rd rotating member 4 will also be fixed.

분무기(14) 및 제3 회전 부재(4)가 y=0 인 지점에 있을 때는 제1 회전 부재(1)의 회전각(θ1)은 0이므로 분무기(14)가 ZX 평면 상에 위치하고, 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L0)는

가 된다. 분무기(14)가 y=y1 인 지점에 있을 때는 제1 회전 부재(1)의 회전각(θ1)은 0이 아닌 값[θ1(y1)]이고, 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L1)는

가 된다. 따라서 y=0인 지점에서 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L0)가 가장 짧고 이 지점에서 멀어질수록 길어진다. 반대로 제2 회전 부재(2)의 회전각(θ2)은 y=y1인 지점보다 y=0인 지점에서 더 큰데[즉 θ2(0)> θ2(y1)], 일반적으로는 y=0인 지점에서 가장 크고 이 지점에서 멀어질수록 작아진다.When the atomizer 14 and the third rotating member 4 are at a point at y = 0, the rotation angle θ1 of the first rotating member 1 is 0, so that the sprayer 14 is located on the ZX plane, and the first The length L0 of the linear moving member 3 is

. When the atomizer 14 is at the point of y = y1, the rotation angle θ1 of the first rotating member 1 is a non-zero value [θ1 (y1)], and the length of the first linear moving member 3 ( L1) is

. Therefore, the length L0 of the first linear moving member 3 is the shortest at the point of y = 0 and the longer it is from this point. On the contrary, the rotation angle θ2 of the second rotating member 2 is larger at the point at y = 0 than the point at y = y1 (that is, θ2 (0)> θ2 (y1)), and generally at the point at y = 0. It is the largest at and gets smaller from this point.

여기에서 L0는 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최소값보다 작을 수 없고, L1은 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최대값보다 클 수 없으므로 제1 직선 이동 부재(3)의 길이 범위에 의하여 피도면(400)의 도장 범위가 한정된다. 따라서 분무기(14)가 y=0인 지점에 있을 때의 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L0)를 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최소값으로 설정하면 피도장 범위를 최대로 할 수 있다.Here, L0 cannot be smaller than the minimum value of the length of the first linear movement member 3, and L1 cannot be larger than the maximum value of the length of the first linear movement member 3, so that L0 is not in the length range of the first linear movement member 3. The coating range of the surface 400 to be coated is limited. Therefore, setting the length L0 of the first linear moving member 3 when the nebulizer 14 is at the point of y = 0 to the minimum value of the length of the first linear moving member 3 can maximize the coating range. Can be.

한편 앞에서는 균일한 도장 품질을 위하여 분무기(14)가 피도면(400)에 실질적으로 직각을 이루는 것으로 설명하였으나, 장애물이나 작업 영역의 한계 등으로 인하여 이를 유지하지 못할 수도 있다.On the other hand, the sprayer 14 has been described as substantially perpendicular to the surface to be coated 400 for uniform paint quality, but it may not be maintained due to obstacles or limitations of the work area.

예를 들어 도 10을 참고하면, 수직으로 서 있는 피도면(400)에 대하여 분무기(14)가 직각을 이루려면 실질적으로 수평을 이루어야 하며 이는 제3 회전 부재(4)의 회전각(θ4)을 조절함으로써 가능하다. 그러나 이것이 불가능한 경우에는 제3 회전 부재(4)를 회전시켜 분무기(14)가 피도면(400)에 대하여 비스듬하게 기울어지게, 즉 끝 부분을 아래로 숙이거나 위로 들게 할 수 있다. 그러나 이와 같은 제3 회전 부재(4)의 회전각(θ4)은 분무 작업을 수행하는 동안은 변화하지 않고 고정될 수 있으며, 하나의 분무 작업이 끝나고 다른 분무 작업을 수행하기 전에 조정될 수 있다.For example, referring to FIG. 10, the sprayer 14 must be substantially horizontal to be perpendicular to the surface 400 standing vertically, which adjusts the rotation angle θ4 of the third rotating member 4. It is possible by doing. If this is not possible, however, the third rotating member 4 may be rotated so that the nebulizer 14 may be tilted obliquely with respect to the surface 400, i.e., the end is leaned down or lifted up. However, such a rotation angle θ4 of the third rotating member 4 can be fixed without changing while performing the spraying operation, and can be adjusted before the completion of one spraying operation and before the other spraying operation.

또 다른 예로는 분무기(14)가 피도면(400)에 직각을 이룬 채로 제1 회전 부재(1)를 더 이상 회전시키기 어려운 경우로서, 제1 회전 부재(1)를 회전시키는 대신 제4 회전 부재(5)를 회전시켜 XY 평면 또는 이와 평행한 평면 상에서 분무기(14)가 피도면(400)에 대하여 비스듬하게 되도록 할 수 있다. 도 11 및 도 12에는 이러한 동작의 일종인 이른바 “홀치기” 동작(H1)이 도시되어 있는데, 작업 로봇(100)의 다른 모든 위치와 자세를 고정한 채 제4 회전 부재(5)만을 회전시켜 분무 작업을 수행한다.In another example, when the sprayer 14 is difficult to rotate the first rotating member 1 at a right angle to the surface 400 to be rotated, the fourth rotating member (instead of rotating the first rotating member 1) 5) may be rotated to cause the atomizer 14 to be oblique with respect to the surface 400 on the XY plane or a plane parallel thereto. 11 and 12, a so-called “hollow” motion H1, which is a kind of such motion, is shown. Only the fourth rotating member 5 is rotated and sprayed while all other positions and postures of the work robot 100 are fixed. Do the work.

그러나 도 11 및 도 12에 도시한 홀치기 동작(H1)에서는 피도면(400)과 분무기(14) 사이의 거리, 즉 분사 거리가 균일하지 않아서 도장 품질을 균일하게 유지하기 어려울 수 있다. 즉, 분무기(14)와 피도면(400) 사이의 거리가 가까우면 도막이 두껍고 거리가 멀면 도막이 얇아질 수 있다.11 and 12, however, the distance between the surface 400 and the sprayer 14, that is, the spraying distance, may be difficult to maintain uniform paint quality. That is, when the distance between the sprayer 14 and the surface to be coated 400 is close, the coating may be thick, and when the distance is far, the coating may be thin.

따라서 도 13에 도시한 바와 같이, 분사 거리(D)를 일정하게 유지하면서 수행하는 홀치기 동작(H2)을 고려할 수 있으며, 이 경우에는 제4 회전 부재(5)뿐 아니라 다른 부분도 함께 구동시킬 수 있다. 도 13에서 도면 부호 430은 피도면(400)에 수직인 다른 면, 예를 들면 론지(longi)를 나타낸다.Accordingly, as shown in FIG. 13, it is possible to consider the hold-up operation H2 performed while maintaining the constant injection distance D. In this case, not only the fourth rotating member 5 but also other parts may be driven together. Can be. In FIG. 13, reference numeral 430 denotes another surface perpendicular to the surface 400, for example, a longi.

예를 들어, 분무기(14)의 좌표를 3개의 위치 좌표 x, y, z와 3개의 자세 좌표 Rx, Ry, Rz를 포함하는 6개의 좌표 (x, y, z, Rx, Ry, Rz)로 나타낸다고 하자. 여기에서 Rx, Ry, Rz는 각각 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw)로서 X 축, Y 축, Z 축을 중심으로 하는 회전각을 나타낸다. 그러면 도 11 및 도 12에 도시한 홀치기 동작(H1)은 요, 즉 Rz만을 변화시킴으로써 수행되지만, 도 13에 도시한 홀치기 동작(H2)은 요(Rz) 외에, x, y 좌표도 함께 변화시킴으로써 수행된다.For example, the coordinates of the nebulizer 14 are six coordinates (x, y, z, Rx, Ry, Rz) including three position coordinates x, y, z and three attitude coordinates Rx, Ry, Rz. Let's say. Here, Rx, Ry, and Rz represent rotation angles about the X, Y, and Z axes as rolls, pitches, and yaws, respectively. 11 and 12 is performed by changing only yaw, i.e., Rz, but the hold action H2 shown in Fig. 13 also includes x and y coordinates in addition to yaw Rz. By changing.

도 14를 참고하면, 피도면(400)과 분무기(14) 사이의 거리를 D1이라 하고, 홀치기 동작(H2)이 시작되는 지점의 분무기(14) 위치에서 수직면(430)까지의 거리를 D2라 하자. 홀치기 동작(H2)을 수행하는 동안 분무기(14)의 끝은 피도면(400)에 수직이고 길이가 D1인 변과 피도면(400)과 평행하고 길이가 D2인 변으로 이루어진 직사각형의 대각선을 따라 이동할 수 있으며 도면에서 이를 도면 부호 T로 나타내었다. 그러면 분무기(14) 끝의 이동 거리는

가 된다. 각도 φ=tan^-1(D1/D2) 라고 정의하면 X 축 방향의 구동량 Tx=|T|sinφ가 되고, Y 축 방향의 구동량 Ty=|T|cosφ가 된다.Referring to FIG. 14, the distance between the surface 400 and the sprayer 14 is referred to as D1, and the distance from the position of the sprayer 14 to the vertical surface 430 at the point where the hold operation H2 starts is referred to as D2. lets do it. The end of the nebulizer 14 is moved along the diagonal of the rectangle consisting of a side perpendicular to the surface 400 and having a length D1 and a side parallel to the surface 400 and having a length D2 while performing the hold action H2. In the drawings, this may be referred to as T. Then the travel distance of the tip of the sprayer 14 is

. When the angle φ = tan ⁻¹ (D1 / D2) is defined, the driving amount Tx = | T | sinφ in the X-axis direction is obtained, and the driving amount Ty = | T | cosφ in the Y-axis direction.

분무 작업 전체를 보면, 홀치기 동작(H1, H2)이 양끝에 배치되는데 이와 같은 홀치기 동작을 포함하는 분무 작업 전체에 대한 좌표 변화를 좀더 상세하게 설명한다.Looking at the spraying operation as a whole, the hold action (H1, H2) is arranged at both ends, the coordinate change for the entire spraying operation including such a hold action will be described in more detail.

도 11처럼 플로어면(410)을 왼쪽에서 오른쪽으로 도장하는 경우에는, 초기 좌표 (x2, y2, z2, Rx2, Ry2, Rz2)에서 시작하여 요 좌표(Rz)를 변화시켜 가면서 홀치기 동작(H1)을 수행하여 (x2, y2, z2, Rx2, Ry2, 0)에 이른다. 그런 다음 y 좌표만을 변화시켜 가면서 분무를 하여 (x2, 0, z2, Rx2, Ry2, 0)을 거쳐 (x2, y3, z2, Rx2, Ry2, 0)에 이른다. 마지막으로 다시 요 좌표(Rz)를 변화시켜 가면서 홀치기 동작(H1)을 수행하여 (x2, y3, z2, Rx2, Ry2, Rz3)에 이르면 분무 작업이 끝난다. 즉, 홀치기 동작(H1)을 제외한 분무 작업을 하는 동안은 y 좌표만 변화한다.In the case of painting the floor surface 410 from left to right as shown in FIG. 11, starting from the initial coordinates (x2, y2, z2, Rx2, Ry2, Rz2), the yaw motion R1 is changed while changing the yaw coordinate Rz. ) To (x2, y2, z2, Rx2, Ry2, 0). Then, spraying with only changing the y coordinate to (x2, 0, z2, Rx2, Ry2, 0) through (x2, y3, z2, Rx2, Ry2, 0). Finally, while changing the yaw coordinate (Rz) and performing the hold operation (H1) to reach (x2, y3, z2, Rx2, Ry2, Rz3) spraying is finished. That is, only the y coordinate changes during the spraying operation except for the hold-up operation H1.

여기에서 요 좌표(Rz)는 X 축과 평행할 때 0이고, Y 축과 평행할 때는 ±90°이다.Here, the yaw coordinate Rz is 0 when parallel to the X axis and ± 90 ° when parallel to the Y axis.

도 12처럼 거더면(420)을 왼쪽에서 오른쪽으로 도장하는 경우에는, 초기 좌표 (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, Rz4)에서 시작하여 요 좌표(Rz)를 변화시켜 가면서 홀치기 동작(H2)을 수행하여 (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에 이른다. 그런 다음 x 좌표만을 변화시켜 가면서 분무를 하여 (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)와 (x5, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)를 차례로 경유하여 (x6, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에 이른다. 이때 (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에서 (x5, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에 이르는 동작은 다른 부분은 고정한 채로 제2 직선 이동 부재(6)만을 직선 이동시키는 것이고, (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에서 (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에 이르는 동작과 (x5, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에서 (x6, y4, z4, Rx4, Ry4, ±90°)에 이르는 동작은 제2 직선 이동 부재(6)는 고정하고 제1, 제2 및 제4 회전 부재(1, 2, 5)와 제1 직선 이동 부재(3)를 움직이는 것이다. 마지막으로 다시 요 좌표(Rz)를 변화시켜 가면서 홀치기 동작(H2)을 수행하여 (x6, y4, z4, Rx4, Ry4, Rz6)에 이르면 분무 작업이 끝난다. 여기에서도 홀치기 동작(H2)을 제외한 분무 작업을 하는 동안은 x 좌표만 변화한다.In the case where the girder surface 420 is painted from left to right as shown in FIG. 12, starting at the initial coordinates (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, Rz4), the yaw motion Rz is changed while changing the yaw coordinate Rz. ) To reach (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °). Then spray by changing only the x coordinate and then (x6, y4) via (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) and (x5, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) , z4, Rx4, Ry4, ± 90 °). At this time, the operation ranging from (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) to (x5, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) only the second linear moving member 6 with other parts fixed Move linearly, and move from (x4, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) to (0, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) and (x5, y4, z4, Rx4, Ry4 , ± 90 °) to (x6, y4, z4, Rx4, Ry4, ± 90 °) in which the second linear moving member 6 is fixed and the first, second and fourth rotating members 1, 2 , 5) and the first linear moving member 3 are moved. Finally, while changing the yaw coordinate (Rz) to perform the hold operation (H2) to reach (x6, y4, z4, Rx4, Ry4, Rz6) spraying is finished. Here, only the x coordinate changes during the spraying operation except for the hold-up operation (H2).

오른쪽에서 왼쪽으로 분무하는 경우에는 좌표의 변화가 앞에 설명한 것과는 반대로 된다.In the case of spraying from right to left, the change in coordinates is the opposite of the one described previously.

두 종류의 홀치기 동작(H1, H2)은 상황에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 경우에 따라서는 혼용할 수도 있다.The two types of hold-up operations H1 and H2 can be appropriately selected depending on the situation and may be used in some cases.

그러면 도 15 내지 도 17을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a working robot system and a control method thereof according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 15 to 17.

도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇 시스템의 블록도이고, 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 작업 로봇 시스템을 사용한 분무 작업의 흐름도이며, 도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 분무 작업에서 좌표 분할을 설명하기 위한 개략도이다.15 is a block diagram of a work robot system according to an embodiment of the present invention, FIG. 16 is a flowchart of a spraying operation using the work robot system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is an embodiment of the present invention. Schematic for explaining the coordinate division in the spray operation according to.

도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 작업 로봇 시스템은 작업 로봇(100), 자율 이동 장치(200) 및 이들을 제어하는 제어부(300)를 포함한다. 작업 로봇(100) 및 자율 이동 장치(200)는 도 1에 도시한 것과 같을 수 있다.Referring to FIG. 15, the work robot system according to the present embodiment includes a work robot 100, an autonomous mobile device 200, and a controller 300 for controlling the work robot 100. The work robot 100 and the autonomous mobile device 200 may be as shown in FIG. 1.

도 16을 참고하면, 본 실시예에 따른 분무 작업에서는 먼저 제어부(300)가 자율 이동 장치(200)를 구동하여 해당 위치로 이동시킨다(610). 그런 다음, 자율 이동 장치(200)의 좌표와 피도면(400)의 좌표를 읽고(620) 이를 기초로 작업 지시서 따위에 주어진 작업 로봇(100)의 좌표를 추출한다(630). 작업 로봇(100)의 좌표는 (x, y, z, Rx, Ry, Rz)의 6개 값으로 주어질 수 있으며, 자율 이동 장치(200)의 중심을 기준으로 한 분무기(14) 끝 지점의 좌표를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 16, in the spraying operation according to the present embodiment, the controller 300 first drives the autonomous movement device 200 to move to the corresponding position (610). Then, the coordinates of the autonomous mobile device 200 and the coordinates of the surface 400 to be read are read (620) and based on the extracted coordinates of the work robot 100 given in the work instruction (630). The coordinates of the working robot 100 may be given as six values of (x, y, z, Rx, Ry, Rz), and the coordinates of the end point of the nebulizer 14 with respect to the center of the autonomous mobile device 200. Can be represented.

분무 작업을 할 때 추출한 로봇 좌표로 작업 로봇(100)을 이동해야 하는데, 이때 작업 로봇(100)의 각 부분을 어떤 순서로 어느 정도의 구동량으로 구동하는지는 선택의 문제일 수 있다. 본 실시예에서는 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12의 경우처럼 제1 회전 부재(1)를 회전시키면서 분무 작업을 하는 동안에는 제2 직선 이동 부재(6)를 구동하지 않는 것으로 설정한다.When spraying work, the work robot 100 should be moved to the extracted robot coordinates. In this case, it may be a matter of choice in which order and how much driving amount each part of the work robot 100 is driven. In the present embodiment, as in the case of FIGS. 7, 8, 11 and 12, the second linear moving member 6 is set not to be driven while spraying while rotating the first rotating member 1.

앞서 도 9를 참고로 설명하였듯이, 제1 회전 부재(1)를 회전시키면서 분무 작업을 하는 경우 작업 영역을 최대로 하기 위해서는 작업 로봇(100)의 중심 또는 제1 및 제2 회전 부재(1, 2)로부터 피도면(400)까지의 거리가 최소인 지점(도 9에서 y=0인 지점)에서 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L0)가 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최소값이 되도록 할 수 있다.As described above with reference to FIG. 9, in the case of spraying while rotating the first rotating member 1, in order to maximize the working area, the center of the work robot 100 or the first and second rotating members 1 and 2 may be used. ), The length L0 of the first linear moving member 3 is the minimum value of the length of the first linear moving member 3 at the point where the distance from the surface 400 to the surface 400 is the minimum (y = 0 in FIG. 9). You can do that.

그러나 위에서 추출한 로봇 좌표가 이를 충족하지 못할 수 있으며 이 경우 분무 작업을 시작하기 전에 제2 직선 이동 부재(6)를 이동시켜 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L0)가 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최소값이 되도록 할 수 있다.However, the robot coordinates extracted from the above may not satisfy this, in which case the length L0 of the first linear moving member 3 is moved to the first linear moving member by moving the second linear moving member 6 before starting the spraying operation. (3) It can be made to be the minimum value of the length.

도 17을 참고하면, 예를 들어 y=0인 지점에서 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L3)가 제1 직선 이동 부재(3) 길이의 최소값(Lmin)보다 크다면, 제1 직선 이동 부재(3)의 길이(L3)가 최소값(Lmin)가 같아지는 지점까지 제2 직선 이동 부재(6)를 피도면(400)에 접근시킬 수 있다.Referring to FIG. 17, if, for example, the length L3 of the first linear moving member 3 is greater than the minimum value Lmin of the length of the first linear moving member 3 at the point of y = 0, the first straight line The second linear moving member 6 can approach the surface 400 to the point where the length L3 of the moving member 3 is equal to the minimum value Lmin.

도시한 것처럼, 작업 로봇(100)이 앞에서 추출한 로봇 좌표의 위치에 있을 때 제2 회전 부재(2)의 위치를 제1 원점(O)이라 하자. 또한 작업 로봇(100)의 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 최소값(Lmin)을 가질 때 작업 로봇(100)의 제2 회전 부재(2)의 위치를 제2 원점(O’)으로 놓자.As shown, the position of the second rotating member 2 when the working robot 100 is at the position of the robot coordinates extracted earlier is assumed to be the first origin O. Also, when the length of the first linear moving member 3 of the working robot 100 has the minimum value Lmin, let the position of the second rotating member 2 of the working robot 100 be the second origin O '. .

그러면 자율 이동 장치(200)의 이동이 완료된 후 자율 이동 장치(200) 위에 탑재된 제2 회전 부재(2)는 제1 원점(O)에 위치한다. 이후 제2 직선 이동 부재(6)가 제1 원점(O)과 제2 원점(O’) 사이의 거리(x_s)만큼 X 축 방향으로 이동하고 이에 따라 제2 회전 부재(2)는 제2 원점(O’)에 위치하게 된다.Then, after the movement of the autonomous movement device 200 is completed, the second rotating member 2 mounted on the autonomous movement device 200 is positioned at the first origin point O. Thereafter, the second linear moving member 6 moves in the X-axis direction by the distance x _s between the first origin O and the second origin O ', and accordingly, the second rotation member 2 is moved in the second direction. It is located at the origin O '.

이와 같이 작업 로봇(100)의 x 좌표를 제2 직선 이동 부재(6)가 담당해야 할 부분과 다른 부분이 담당해야 할 부분으로 나눌 필요가 있으며 여기에서는 이를 “좌표 분할” 동작이라 한다(도 16의 640). 이에 대해서 구체적으로 설명한다.As such, it is necessary to divide the x coordinate of the work robot 100 into a part to be in charge of the second linear moving member 6 and a part to be in charge of another part, which is referred to herein as a “coordinate division” operation (FIG. 16). Of 640). This will be described in detail.

앞서 도 11을 참고로 설명하였듯이, 홀치기 동작(H1)을 하는 동안은 요 좌표(Rz)만 변화하고 나머지 분무 작업을 하는 동안은 y 좌표만 변화하며 요 좌표(Rz)는 0이다. 또한 y=0인 지점에서는 모든 회전 부재(1, 2, 4, 5)의 중심축이 Z 축 또는 Y 축과 평행하므로 롤 좌표(Rx)도 0이 된다.As described above with reference to FIG. 11, only the yaw coordinate Rz changes during the hold-up operation H1, only the y coordinate changes during the remaining spraying operation, and the yaw coordinate Rz is zero. In addition, since the center axis | shaft of all the rotating members 1, 2, 4, and 5 is parallel with a Z axis | shaft or a Y-axis at the point of y = 0, roll coordinate Rx also becomes zero.

따라서 분무 작업 시의 로봇 좌표가 (x, y, z, Rx, Ry, Rz)로 주어졌다면 y=0인 지점에서의 로봇 좌표는 (x, 0, z, 0, Ry, 0)가 된다. 또한 이 지점에서는 제1 회전 부재(1)의 회전각(θ1)과 제4 회전 부재(5)의 회전각(θ5)도 0이 된다.Therefore, if the robot coordinates during spraying are given as (x, y, z, Rx, Ry, Rz), then the robot coordinates at the point y = 0 is (x, 0, z, 0, Ry, 0). At this point, the rotation angle θ1 of the first rotating member 1 and the rotation angle θ5 of the fourth rotating member 5 also become zero.

도 17을 참고하면, 왼쪽이 X 축 방향, 위쪽이 Z 축 방향이라 하자.Referring to FIG. 17, it is assumed that the left side is the X-axis direction and the upper side is the Z-axis direction.

y=0인 지점, 즉 로봇 좌표가 (x, 0, z, 0, Ry, 0)인 지점에서 제3 회전 부재(4)의 좌표, 즉 제1 직선 이동 부재(3) 끝 부분의 좌표를 구한다.Coordinates of the third rotating member 4, that is, the coordinates of the end of the first linear moving member 3, at a point at y = 0, that is, at a robot coordinate of (x, 0, z, 0, Ry, 0) Obtain

먼저, 분무기(14) 끝 지점과 제3 회전 부재(4) 사이의 거리(d45)를 구한다. 분무기(14)와 제2 연결 부재(45)의 기하학적인 구조는 정해진 것이므로 거리(d45)는 기구적 파라미터를 사용하여 쉽게 구할 수 있다.First, the distance d45 between the atomizer 14 end point and the 3rd rotating member 4 is calculated | required. Since the geometry of the nebulizer 14 and the second connecting member 45 is fixed, the distance d45 can be easily obtained using mechanical parameters.

분무기(14) 끝 지점의 z 좌표 및 피치 좌표(Ry), 분무기(14) 끝 지점과 제3 회전 부재(4) 사이의 거리(d45), 그리고 분무기(14)와 제2 연결 부재(45)의 기구적 파라미터를 토대로 삼각형의 성질을 사용하여 제3 회전 부재(4)의 z 좌표(z7)를 구한다. 이렇게 구한 z7과 삼각형의 성질로부터 분무기(14) 끝 지점과 제3 회전 부재(4)의 x 좌표 차이(x7)를 구한다.Z and pitch coordinates Ry of the end of the sprayer 14, the distance d45 between the end of the sprayer 14 and the third rotating member 4, and the sprayer 14 and the second connecting member 45. The z coordinate z7 of the third rotating member 4 is obtained using the properties of the triangle based on the mechanical parameters of. The x coordinate difference x7 of the atomizer 14 end point and the 3rd rotating member 4 is calculated | required from the z7 and triangular property which were obtained in this way.

이어, 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 최소값(Lmin)일 때 제3 회전 부재(4)의 x 좌표(x8)을 구한다. 이는 피타고라스의 정리로부터 쉽게 구할 수 있으며,

가 된다.Next, when the length of the 1st linear moving member 3 is minimum value Lmin, the x coordinate x8 of the 3rd rotating member 4 is calculated | required. Is easily available from the Pythagorean theorem,

.

따라서 제1 직선 이동 부재(3)의 길이가 최소값(Lmin)일 때의 제2 회전 부재(2)의 위치, 즉 제2 원점(O’)을 기준으로 한 새로운 x 좌표(x_r)는 x_r = x7 + x8가 되고, 제1 원점(O)과 제2 원점(O’) 사이의 거리(x_s)는 x_s = x - x_r 가 된다.Therefore, the new x coordinate x _r based on the position of the second rotating member 2 when the length of the first linear moving member 3 is the minimum value Lmin, that is, the second origin O 'is x. _r = x7 + x8, and the distance x _s between the first origin O and the second origin O 'is x _s = x-x _r .

그런데 플로어면에 대한 분무 작업 시 x 좌표는 변화하지 않으므로 새로운 x 좌표를 분무 작업 시의 모든 좌표에 적용할 수 있다.However, since the x coordinate does not change when spraying the floor surface, the new x coordinate can be applied to all coordinates when spraying.

다시 도 16으로 돌아가서, 제어부(300)는 작업 로봇(100)의 제2 직선 이동 부재(6)를 구동하여 앞에서 구한 제1 원점(O)과 제2 원점(O’) 사이의 거리(x_s)만큼 이동시킨다(650). 이어 제2 원점(O’)을 기준으로 한 새로운 좌표를 기초로 작업 로봇(100)을 구동하여 분무 작업을 수행한다(660).Referring back to FIG. 16, the controller 300 drives the second linear moving member 6 of the work robot 100 to determine the distance x _s between the first origin O and the second origin O 'obtained above. (650). Subsequently, the spraying operation is performed by driving the work robot 100 based on the new coordinates based on the second origin O '(660).

이와 같이 앞에서 설명한 실시예에서는 홀치기 동작 등을 통하여 장애물이나 작업 영역의 한계를 극복하고 균일한 도장 품질을 얻을 수 있다.As described above, in the above-described embodiment, it is possible to obtain uniform coating quality by overcoming the limitation of the obstacle or the work area through the hole-tagging operation or the like.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

1, 2, 4, 5: 회전 부재
3, 6: 직선 이동 부재
12, 45: 연결 부재
14: 분무기
100: 작업 로봇
200: 자율 이동 장치
210: 안내 레일
300: 제어부
400: 피도면
410: 플로어면
420: 거더면
430: 수직면
500: 도장 작업
510, 520, 530: 분무 작업1, 2, 4, 5: rotating member
3, 6: straight moving member
12, 45: connecting member
14: atomizer
100: working robot
200: autonomous shifting device
210: guide rail
300:
400: Drawing
410: floor surface
420: Girdle
430: vertical plane
500: painting work
510, 520, 530: spraying

Claims

A work robot comprising first, second, third and fourth rotating members and first and second linear moving members is placed in front of the to-be-drawn surface such that the central axis of the second linear moving member is perpendicular to or parallel to the surface to be drawn. Installation steps, and
A first spraying step of spraying the to-be-painted surface using an atomizer coupled to the fourth rotating member while rotating the first rotating member
Including but not limited to:
The second linear moving member, the first rotating member, the second rotating member, the first linear moving member, the third rotating member, and the fourth rotating member are sequentially connected;
The central axis of the second linear moving member is parallel to the horizontal plane,
The central axis of the first rotating member is perpendicular to the horizontal plane,
The first to fourth rotating members and the first and second linear moving members are perpendicular to each other adjacent ones,
The first linear moving member is changed in length in the direction of its central axis and the second linear moving member is movable along its central axis,
The first spraying step is spraying while the projection on the horizontal plane of the sprayer is perpendicular to the surface to be painted and the distance between the sprayer and the surface to be maintained constant.

In claim 1,
And a second spraying step of spraying while the projection of the sprayer forms an oblique angle with the to-be-painted surface.

In claim 2,
The coating method in which the distance between the spray gun and the surface to be coated is changed in the second spraying step.

4. The method of claim 3,
And said first to third rotating members and said first and second linear moving members are fixed and said rotation angle of said fourth rotating member is changed in said second spraying step.

In claim 2,
The coating method in which the distance between the sprayer and the surface to be coated is constant in the second spraying step.

In claim 2,
The second spraying step,
Fixing the first to third rotating members and the first and second linear moving members and spraying the fourth rotating member while changing the rotation angle of the fourth rotating member, and
A spraying step of spraying while maintaining a constant distance between the sprayer and the surface to be coated
.

In any one of claims 1 to 6,
And the length of the first linear moving member at the position where the distance between the second rotating member and the surface to be drawn is closest is the minimum length that the first linear moving member can have.

In claim 7,
The working robot is mounted on the autonomous mobile device and moves.
The second linear moving member moves above the autonomous moving device.
How to paint.

9. The method of claim 8,
The installation step is
Moving the autonomous mobile device equipped with the work robot to the front of the surface to be drawn, and
The autonomous movement of the second linear movement member such that the length of the first linear movement member at the position where the distance between the second rotating member and the to-be-drawn surface is closest is the minimum length that the first linear movement member can have. Painting method comprising moving over the device.

In any one of claims 1 to 6,
The central axis of the second linear moving member is parallel to the surface to be painted,
The painting method further includes a third spraying step of fixing the first to fourth rotating members and the first linear moving member and driving only the second linear moving member to spray.

In any one of claims 1 to 6,
And the sprayer is perpendicular to the surface to be coated in the first spraying step.

Moving an autonomous moving device equipped with a work robot including a first linear moving member having a varying length, a second linear moving member movable on a straight line, and a sprayer, in front of the surface to be coated;
Reading the coordinates of the drawing and the coordinates of the autonomous mobile device,
Extracting first coordinates of the work robot from coordinates of the drawing and coordinates of the autonomous mobile device;
Calculating second coordinates such that the length of the first linear moving member at the position where the distance between the center of the working robot and the surface to be drawn is closest is the minimum length that the first linear moving member can have;
Moving the second linear moving member on the autonomous movement device by a difference between the first coordinate and the second coordinate, and
Spraying onto the surface to be coated using the sprayer while moving the work robot according to the second coordinates while the second linear moving member is fixed.

The method of claim 12,
And the spraying step includes a normal spraying step in which the projection to the horizontal plane of the sprayer is perpendicular to the surface to be sprayed and sprayed while maintaining a constant distance between the sprayer and the surface to be sprayed.

In claim 13,
The spraying step, the spraying method further comprises a holographic spraying step of spraying the projection of the sprayer at an oblique angle with the to-be-painted surface.

The method of claim 14,
The coating method in which the distance between the nebulizer and the surface to be coated is changed in the holographic spraying step.

The method of claim 14,
The coating method in which the distance between the nebulizer and the surface to be coated is constant in the holographic spraying step.

The method of claim 14,
The holographic spraying step,
Spraying while varying the distance between the sprayer and the surface to be coated, and
Spraying while maintaining a constant distance between the sprayer and the surface to be coated
.

The method according to any one of claims 13 to 17,
The normal spraying step includes spraying while changing the angle that the first linearly moving member makes with the surface to be coated.

The method of claim 18,
The normal spraying step further includes spraying the second linear moving member while moving in parallel with the to-be-drawn surface while maintaining a constant angle between the first linearly moving member and the surface to be coated.

The method according to any one of claims 13 to 17,
And the sprayer is perpendicular to the surface to be coated in the normal spraying step.