KR20130009316A - 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법 - Google Patents

충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법 Download PDF

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Abstract

갑작스런 로봇의 오동작 및 사용자의 낙상 등으로 인해 사용자가 미쳐 비상정지 스위치를 누르지 못한 경우에도 안정적으로 로봇 본체의 구동을 정지시킬 수 있도록 안전 수단이 마련된 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법이 개시된다. 로봇 제어 장치는 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터를 구비하는 로봇 본체와, 전원 공급 장치와 로봇의 동작을 제어하기 위한 CPU 보드 및 상기 모터를 구동시키는 서보 드라이버를 구비하는 로봇 제어기와, 상기 로봇 본체의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 로봇 교시 조작기를 포함하며, 상기 로봇 교시 조작기에 설치되는 것으로 상기 로봇 교시 조작기에 가해지는 외부의 충격을 감지하며 상기 감지된 충격이 기준치 이상으로 판단될 때 상기 서보 드라이버 측으로의 전원 공급을 차단하도록 제어되는 충격 센서를 더 구비한다. 또한, 로봇 제어 방법은 상기 로봇 교시 조작기에 가해지는 충격량을 감지하는 단계와, 상기 감지된 충격량이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 감지된 충격량이 기준치 이상일 때 상기 서보 드라이버 측으로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함한다. 따라서, 갑작스런 로봇 동작 및 사용자의 낙상 등으로 인해 미쳐 교시 조작기를 조작하지 못하는 경우에도 로봇 구동을 정지시키므로 로봇 및 인명을 보호할 수 있다.

Description

충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING ROBOT WITH EMBEDDED PHYSICAL IMPACT SENSOR AND METHOD FOR CONTROLLING ROBOT USING THE SAME}
본 발명은 로봇 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇 제어기에 연결되어 로봇 본체의 구동을 지시하고 모니터링하기 위해 마련되는 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇 제어 시스템은 로봇 본체와, 이 로봇 본체의 구동을 제어하는 로봇 제어기 및 로봇 본체에 필요한 동작을 지시하거나 로봇 본체의 상태를 모니터링하기 위한 로봇 교시 조작기 등으로 구성되어 있다.
종래의 로봇 교시 조작기(Teaching Pendant)는 로봇 제어기의 조작을 위해 사용자에게 인터페이스를 제공하는 것으로, 로봇 본체의 상태를 외부로 표시하기 위한 디스플레이 모듈과, 사용자의 조작을 위한 키패드(Keypad), 비상정지 스위치(E-Stop S/W)와, 모드 스위치(Mode S/W) 및 데드맨 스위치(Deadman S/W) 등으로 이루어져 있다.
종래에는, 사용자가 로봇 본체의 구동을 정지시키기 위해서는 의식적으로 로봇의 동작 상태를 인식하고 비상정지 스위치를 눌러 로봇을 정지시키거나, 데드맨 스위치를 Off 시킬 경우 로봇을 정지시키며 이러한 데드맨 스위치는 DRY 동작 및 조그 동작 등으로 제한되어 있다.
하지만, 종래의 로봇 교시 조작기는 사용자가 로봇을 조작하는 동안 갑작스런 로봇 본체의 오동작이나 주위 환경에 의해 사용자가 낙상하거나 로봇 교시 조작기를 놓칠 경우, 별도의 안전 장치를 구비하지 않아 로봇 본체의 구동이 정지되지 못하고 이로 인해 사용자의 안전 사고의 위험성이 있었으며 로봇 본체가 파손될 수 있다는 문제점이 있는 것이었다.
(특허문헌 1) KR 10-2000-0051053(A) 2000.08.16
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 갑작스런 로봇의 오동작 및 사용자의 낙상 등으로 인해 사용자가 미쳐 비상정지 스위치를 누르지 못한 경우에도 안정적으로 로봇 본체의 구동을 정지시킬 수 있도록 안전 수단이 마련된 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치는 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터를 구비하는 로봇 본체와, 전원 공급 장치와 로봇의 동작을 제어하기 위한 CPU 보드 및 상기 모터를 구동시키는 서보 드라이버를 구비하는 로봇 제어기와, 상기 로봇 본체의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 로봇 교시 조작기를 포함하며, 상기 로봇 교시 조작기에 설치되는 것으로 상기 로봇 교시 조작기에 가해지는 외부의 충격을 감지하며 상기 감지된 충격이 기준치 이상으로 판단될 때 상기 서보 드라이버 측으로의 전원 공급을 차단하도록 제어되는 충격 센서를 더 구비한다.
이 경우, 상기 충격 센서는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나 채택될 수 있다.
또한, 상기 로봇 교시 조작기는 상기 로봇 본체의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 디스플레이 모듈과, 사용자의 조작을 위한 키패드 모듈과, 상기 로봇 본체의 구동을 수동으로 정지시키기 위한 비상정지 스위치 및 상기 로봇 본체의 동작 모드를 설정하기 위한 모드 스위치를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 로봇 제어 방법은 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터를 구비하는 로봇 본체와, 전원 공급 장치와 로봇의 동작을 제어하기 위한 CPU 보드 및 상기 모터를 구동시키는 서보 드라이버를 구비하는 로봇 제어기와, 상기 로봇 본체의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 로봇 교시 조작기 및 상기 로봇 교시 조작기에 설치되어 외부의 충격을 감지하는 충격 센서를 포함하는 로봇 제어 장치의 로봇 제어 방법으로서, 상기 로봇 교시 조작기에 가해지는 충격량을 감지하는 단계와, 상기 감지된 충격량이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 감지된 충격량이 기준치 이상일 때 상기 서보 드라이버 측으로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법은 갑작스런 로봇 동작 및 사용자의 낙상 등으로 인해 미쳐 교시 조작기를 조작하지 못하는 경우에도 교시 조작기에 가해지는 충격을 감지함으로써 서보 드라이버 공급 전원을 차단하여 로봇 구동을 정지시키므로 로봇 및 인명을 보호할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 장치의 구성을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 교시 조작기의 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 다른 로봇 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 방법의 흐름도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 교시 조작기의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 다른 로봇 제어 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 장치는 로봇 본체(10)와, 로봇 제어기(20)와, 로봇 교시 조작기(30) 및 충격 센서(50)를 포함한다.
로봇 본체(10)는 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터(11)를 구비한다. 로봇 본체(10)는 일 예로 X, Y, Z, rx, ry 및 rz 방향으로의 6 자유도 구동 구조로 구현될 수 있다.
로봇 제어기(20)는 전원 및 신호 케이블(99)을 통해 로봇 본체(10)에 연결되어, 로봇 동작을 위한 궤적 계산, 제어 및 에러 처리 등을 수행하는 것으로서, 상기 로봇 본체(10) 측으로 모션 지령을 보내어 로봇을 구동시킨다. 즉, 로봇 제어기(20)는 서보 드라이버(27) 측에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치(21)와, 로봇 동작을 위한 궤적 계산, 제어 및 에러 처리 등을 수행하는 로봇 제어기(20) 내부의 CPU 보드(22) 및 상기 모터(11) 측에 모터제어 전원을 공급하여 모터(11)를 제어하며 위치를 읽어오는 방식으로 상기 모터(11)를 구동시키는 서보 드라이버(27) 등으로 이루어진다.
로봇 교시 조작기(30)는 상기 로봇 본체(10)의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체(10)의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 것으로서, 디스플레이 모듈(310)과, 키패드 모듈(320)과, 비상정지 스위치(330)와, 모드 스위치(340) 및 교시 조작기 CPU 보드(350) 등으로 구성된다.
디스플레이 모듈(310)은 상기 로봇 본체(10)의 동작 상태 정보를 외부로 표시하기 위한 것으로, 조작기 본체에 고정 설치되는 디스플레이 창을 구비한다. 키패드 모듈(320)은 조그 동작을 위한 x, y, z, rx, ry, rz 방향키, 조인트 방향키, 커서 위치 조정키 등으로 구성되어, 교시 조작기 CPU 보드(350) 측으로 사용자가 입력한 키 값을 전달한다.
비상정지 스위치(330)는 상기 로봇 본체(10)의 구동을 수동으로 정지시키기 위한 것이다. 아울러, 모드 스위치(340)는 상기 로봇 본체(10)의 동작 모드를 설정하기 위한 것으로, 편집 모드에서는 로봇 위치를 교시하며 실행 모드에서는 로봇 작업 프로그램을 실행한다. 교시 조작기 CPU 보드(350)는 로봇 상태 정보를 디스플레이 모듈(310)에 표시하고 사용자가 입력한 키 값을 처리하며, 상기 로봇 제어기(20)의 CPU 보드(22)와 통신으로 연결되어 상태 값을 읽어오며 제어기 측에 제어 서비스를 요구한다.
충격 센서(50)는 상기 로봇 교시 조작기(30)에 설치되는 것으로, 상기 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 외부의 충격을 감지한다. 이와 동시에, 충격 센서(50)는 상기 감지된 충격이 기준치 이상으로 판단될 때 상기 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급을 차단하도록 제어된다.
이 경우, 상기 충격 센서(50)는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 등으로 구현될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 갑작스런 로봇 동작 및 사용자의 낙상 등으로 인해 미쳐 로봇 교시 조작기(30)를 조작하지 못하는 경우에도 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 충격을 감지함으로써 서보 드라이버(27) 측으로의 공급 전원을 차단하여 로봇 구동을 정지시키므로 로봇 및 인명을 보호할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 제어 방법은 상기 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 충격량을 감지하는 단계와, 상기 감지된 충격량이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 감지된 충격량이 기준치 이상일 때 상기 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함한다.
우선, 로봇 본체(10)의 구동이 진행 시 사용자의 의도에 의해 로봇 본체(10)의 구동을 정지하는 경우와 사용자가 의도하지 않은 상황에서 로봇 본체(10)의 구동을 정지하는 경우가 존재한다. 사용자의 의도에 의해 로봇 본체(10)의 구동을 정지하는지 여부는 비상정지 스위치(330)가 On 또는 Off 인지 여부에 따라 판단될 수 있다.
즉, 비상정지 스위치(330)가 On 상태인 경우 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급이 차단되어 로봇의 구동은 정지되며, Off 상태인 경우 로봇 교시 조작기(30)에 충격이 감지되었는지 여부를 판단한다. 이 경우, 로봇 교시 조작기(30)에 충격이 감지되었는지 여부를 판단하기 이전에 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 충격량을 감지하는 단계가 선행된다.
상기 충격량의 감지 단계는 로봇 구동 시 지속적으로 수행되거나 별도의 타이머를 통한 단위 시간 동안의 측정 방식으로도 구현될 수 있다. 아울러, 충격량의 감지 수단은 충격 센서(50)에 의해 수행되며, 충격 센서(50)는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 등으로 구현될 수 있다.
이후에, 로봇 교시 조작기(30)에 감지된 충격량이 소정 기준치 이상일 경우 로봇 교시 조작기(30)에 충격이 감지되었다고 판단되고 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급이 차단된다. 만약, 로봇 교시 조작기(30)에 감지된 충격량이 소정 기준치 이하일 경우 로봇 교시 조작기(30)에 충격이 가해지지 않았다고 판단되며 로봇 본체(10)의 구동은 진행된다.
자금까지 본 발명에 따른 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치 및 이를 이용한 로봇 제어 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 로봇 본체 11 : 모터
12 : 서보 드라이버 20 : 로봇 제어기
21 : 전원 공급 장치 22 : CPU 보드
30 : 로봇 교시 조작기 50 : 충격 센서
310 : 디스플레이 모듈 320 : 키패드 모듈
330 : 비상정지 스위치 340 : 모드 스위치

Claims (4)

  1. 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터(11)를 구비하는 로봇 본체(10)와, 전원 공급 장치(21)와 로봇의 동작을 제어하기 위한 CPU 보드(22) 및 상기 모터(11)를 구동시키는 서보 드라이버(27)를 구비하는 로봇 제어기(20)와, 상기 로봇 본체(10)의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체(10)의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 로봇 교시 조작기(30)를 포함하는 로봇 제어 장치에 있어서,
    상기 로봇 교시 조작기(30)에 설치되는 것으로, 상기 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 외부의 충격을 감지하며, 상기 감지된 충격이 기준치 이상으로 판단될 때 상기 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급을 차단하도록 제어되는 충격 센서(50)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충격 센서(50)는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나 채택되는 것을 특징으로 하는 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 로봇 교시 조작기(30)는:
    상기 로봇 본체(10)의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 디스플레이 모듈(310);
    사용자의 조작을 위한 키패드 모듈(320);
    상기 로봇 본체(10)의 구동을 수동으로 정지시키기 위한 비상정지 스위치(330); 및
    상기 로봇 본체(10)의 동작 모드를 설정하기 위한 모드 스위치(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 센서가 내장된 로봇 제어 장치.
  4. 적어도 일 축 방향의 구동을 위해 설치된 모터(11)를 구비하는 로봇 본체(10)와, 전원 공급 장치(21)와 로봇의 동작을 제어하기 위한 CPU 보드(22) 및 상기 모터(11)를 구동시키는 서보 드라이버(27)를 구비하는 로봇 제어기(20)와, 상기 로봇 본체(10)의 구동을 지시하며 상기 로봇 본체(10)의 동작 상태를 외부로 표시하기 위한 로봇 교시 조작기(30) 및 상기 로봇 교시 조작기(30)에 설치되어 외부의 충격을 감지하는 충격 센서(50)를 포함하는 로봇 제어 장치의 로봇 제어 방법으로서,
    상기 로봇 교시 조작기(30)에 가해지는 충격량을 감지하는 단계;
    상기 감지된 충격량이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 감지된 충격량이 기준치 이상일 때 상기 서보 드라이버(27) 측으로의 전원 공급을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 방법.
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