KR20140148474A - 산업용 로봇을 조작하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 디스플레이(20)를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스(18)를 구비한 조작 디바이스(10)에 의해서 산업용 로봇(12)을 조작하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 산업용 로봇의 조작 안전을 개선하기 위하여, 산업용 로봇(12)의 기능을 나타내는 적어도 하나의 가상 조작 요소는 터치 디스플레이(20) 상에 표시되고, 상기 가상 조작 요소와 연계된 제어 신호는 안전 제어기로 보내지고, 안전 제어기에 의해서 화상이 생성되고, 상기 화상은 그때 터치 디스플레이(20) 상에 표시된다. 화상이 터치 디스플레이 상에 터치되면, 피드백이 안전 제어기에 주어져서 표시된 화상과 터치 디스플레이 상의 상기 화상의 터치가 정합하면 산업용 로봇의 기능이 실행된다.

Description

산업용 로봇을 조작하기 위한 방법{METHOD FOR OPERATING AN INDUSTRIAL ROBOT}
본 발명은 터치 디스플레이를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스를 구비하는 조작 디바이스에 의한 산업용 로봇의 조작 방법에 관한 것이다.
수동 조작 디바이스의 형태의 산업용 로봇을 제어하기 위한 디바이스가 DE 10 2010 039 540 A1호에 설명되어 있다. 수동 조작 디바이스는 산업용 로봇을 프로그램하고 제어하기 위해 로봇 제어부에 결합될 수 있다.
수동 조작 디바이스는 로봇 제어부와 통신하는 것을 가능하게 하기 위해 마이크로프로세서를 갖는 전자장치를 포함한다. 더욱이, 수동 조작 디바이스는 터치스크린으로 구성된 디스플레이, 비상 정지 버튼 및 로크(lock)로서 설계된 스위치를 포함한다. 예를 들어, 로봇 아암을 수동으로 이동시키기 위해, 수동 조작 디바이스는 서로 독립적으로 수동으로 작동할 수 있고, 예를 들어 6D 마우스 또는 터치 키로서 구성되는 여러 입력 수단 또는 이동 수단을 포함한다. 터치스크린을 이용하여, 그 자신의 기준 좌표계와 각각의 이동 수단을 연계하는 가능성이 존재한다.
그러나, 공지의 실시예에서, 산업용 로봇의 제어는 수동으로 작동 가능한 입력 수단을 거쳐서만 발생하여, 수동 조작 디바이스가 제조가 고가이고 조작이 까다롭게 된다.
산업용 로봇을 조작하기 위한 다른 디바이스가 DE 10 2010 025 781 A1호에 설명된다. 휴대폰의 형태의 수동 디바이스는 한편으로는 로봇 제어부로부터 정보를 출력하기 위한, 특히 사용자 인터페이스를 표시하기 위한 출력 수단으로서 기능하는 동시에 키들을 거쳐 제어 명령을 입력하기 위한 명령 입력 수단으로서 기능하는 터치스크린을 구비한다.
수동 디바이스는 예를 들어 자동차들 내에 휴대폰들을 위한 홀더로부터 기본적으로 친숙한 휴대용 안전 디바이스에 제거가능하게 고정되고, USB 인터페이스에 의해 휴대폰에 접속된다. 안전 입력 장치는 비상 정지 버튼, 인에이블링 스위치 및 조작 모드 선택기 스위치를 포함한다. 이 실시예의 단점은 가상 버튼을 안전하게 조작하기 위해 조작자가 오입력들을 회피하기 위해 터치스크린을 주시하도록 항상 강요된다는 것이다. 동일한 것이 예를 들어 터치스크린의 조작을 더 어렵게 할 강한 입사광 또는 어둠과 같은 열악한 환경적 조건들의 경우에도 적용된다.
터치 디스플레이를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스를 구비한 조작 디바이스에 의해서 산업용 로봇을 조작하기 위한 방법은 DE 2010 025 781 A1에 공지되어 있으며, 이 방법은 적어도 하나의 가상 조작 요소를 표시하여, 상기 터치 디스플레이 상에 상기 산업용 로봇의 기능 또는 조작 모드를 나타내는 단계, 상기 사용자에 의해서 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소를 작동시킴으로써 원하는 기능 또는 조작 모드를 선택하는 단계, 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소의 확인을 검출하고 상기 선택된 기능 또는 조작 모드에 대응하는 제어 명령을 안전 제어기의 안전 기구에 송신하는 단계, 인에이블링 스위치가 적절하게 작동하거나 또는 식별이 정합하면, 선택된 기능 또는 조작 모드를 실행하는 단계를 포함한다.
인용 문헌 Niederhuber에서: "조작 패널: 햅틱 요소와 조합된 멀티-터치 기술], in: etz Electrotechnik + Automation, 2012/1월 2월 발행, pp.2 내지 4에 설명되어 있고, 입력 프로세스가 1개 손가락 및 2개의 손가락 제스처들 및 소거 이동에 의해서 조작 패널 상의 가상 조작 요소들을 통하여 행해지는, 햅틱 요소들을 갖는 멀티터치 조작 패널을 발견하였다.
터치 디스플레이를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스를 구비하는 조작 디바이스에 의해서 산업용 로봇을 조작하기 위한 방법이 DE 102 96 965 B4, WO 2010/009488 A2 및 WO 2011/150440 A2에 기재되어 있고, 여기서 입력들은 안전 제어기에 의해서 감시된다.
이에 기초하여, 본 발명의 문제점은 산업용 로봇의 조작시에 안전이 강화되도록 처음에 언급한 종류의 방법을 변경하는 것이다.
상기 문제점은 하기 단계들을 포함하는 방법에 의해서 해결된다:
- 적어도 하나의 가상 조작 요소를 표시하여, 상기 터치 디스플레이 상에 산업용 로봇의 기능 또는 조작 모드를 나타내는 단계,
- 상기 사용자에 의해서 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소를 작동 또는 터치함으로써 원하는 기능 또는 조작 모드를 선택하는 단계,
- 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소의 작동 또는 터치를 검출하고 상기 선택된 기능 또는 조작 모드에 대응하는 제어 명령을 안전 제어기에 송신하는 단계,
- 상기 안전 제어기에 있는 제어 신호를 평가하고 상기 선택된 기능 또는 조작 모드와 관련된 그래픽 정보를 선택하는 단계,
- 상기 그래픽 정보가 상기 안전 제어기에 의해서 결정된 디스플레이 위치에 배치되는 화상을 발생시키는 단계,
- 상기 화상을 상기 조작 디바이스로 전송하고 상기 그래픽 정보를 갖는 상기 화상을 상기 터치 디스플레이 상에 표시하는 단계,
- 사용자가 상기 표시된 그래픽 정보를 터치할 때 터치 위치를 검출하는 단계,
- 상기 터치 위치를 상기 안전 제어기로 다시 송신하는 단계,
- 상기 수신된 터치 위치를 소정 표시 위치와 비교하는 단계, 그리고
- 상기 터치 위치가 상기 표시 위치와 정합하면, 상기 선택된 기능 또는 조작 모드를 실행하는 단계.
양호한 실시예는 상기 그래픽 정보가 상기 화상 내에 표시되는 표시 위치는 임의로 결정되는 것을 특징으로 한다.
통합된 그래픽 정보를 갖는 상기 화상은 비트맵(bitmap)과 같은 그래픽 파일로서 상기 안전 제어기로부터 상기 조작 디바이스로 전송되고 상기 안전 제어기에 의해서 기술된 또는 상기 안전 제어기에게 알려진 위치에서 상기 터치 디스플레이 상에 나타난다.
상기 터치 디스플레이에 관하여 이는 양호하게는 비록 저항성 터치 스크린도 가능하지만 용량성 터치 스크린으로 구성되는, 매끄러운 표면을 갖는 상업적으로 구매가능한 터치 스크린이 양호하다는 것을 주목해야 한다.
양호하게는, 상기 기능 또는 조작 모드에 대응하는 가상 조작 요소는 상기 그래픽 정보로서 표시되거나 또는 숫자 코드가 그래픽으로 표시된다.
양호한 방법에 따라서, 상기 그래픽 정보는 상기 안전 제어기의 메모리에, 양호하게는 2개의 채널들에 안전하게 저장된다. 상기 안전 기구에서 상기 제어 신호의 평가는 양호하게는 2개의 채널들에서 발생한다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따라서, 상기 터치 디스플레이의 표면에 대한 상기 가상 조작 요소의 터치는 접촉점의 제 1 좌표를 결정함으로써 검출되고 상기 가상 조작 요소의 기능의 개시는 상기 터치 디스플레이의 표면과의 지속적인 접촉 후에 상기 접촉점의 제 1 좌표가 상기 사용자의 수동 조치에 의해서 소정 좌표 영역을 떠나면 발생된다.
상기 수동 조치는 상기 사용자의 제스처에 의해서 개시될 수 있다. 상기 제스처는 상기 소정 좌표 영역 안으로 또는 상기 소정 좌표 영역으로부터 상기 터치 디스플레이 상에 상기 사용자의 손가락 끌림에 의해서 실행될 수 있다. 양호하게는, 상기 제스처는 규정된 방향으로 실행되고 상기 손가락 이동에 대한 감도와 상기 제스처의 강도는 조치를 개시하기 위하여 연속적으로 조정된다.
또한, 본 발명은 수동 디바이스를 갖는 산업용 로봇의 유일한 조작 방법을 포함한다. 이 방법에서, 터치 기능을 개시하는 것은 터치 디스플레이 상에 사용자에 의한 수동 조치를 필요로 한다. 비의도적 터치에 의한 가상 조작 요소들의 부적절한 개시를 방지하기 위하여, 터치 디스플레이를 터치한 이후에, 규정된 방향으로 손가락을 끄는 것과 같은 특수한 "손가락 제스처"가 실행될 때에, 단지 기능이 실행된다. 이는 "신뢰성있는 터치"를 유도한다.
기능을 개시하는데 필요한 제스처 즉, 제스처의 필요한 강도 또는 성질은 연속적으로 조정될 수 있다: 이는 단순한 손가락 터치, 터치 디스플레이의 일반적인 관습적 조작으로부터 규정된 제스처까지의 범위에 걸쳐 있다. 디스플레이 가장자리에서 손가락 홈들의 특수 디자인과 같은, 햅틱 마킹에 의해서 손가락은 손가락 홈의 연속에서 터치 디스플레이 상으로 슬라이드할 수 있고 그에 의해서 기능을 개시할 수 있다. 사용자가 원치않는 기능 개시를 시작할 때, 그는 그의 손가락을 최초 위치로 다시 당김으로써 기능 개시링을 중단할 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 특히 하드웨어 구성요소들의 수가 절대 최소값으로 감소된다는 점에서 종래 기술로부터 구별된다. 모든 조작 기능들은 안전에 관한 비상 정지, "인에이블링(enabling)" 스위치를 제외한 상태에서 터치 소프트웨어에서 일치되게 실현된다. 멤브레인 키이, 스위치 또는 신호 램프와 같은 다른 전기 구성요소들이 필요하지 않다. 따라서, 시스템은 유지비용이 낮다.
성취된 공간 절약들은 대형의 편안한 터치 디스플레이의 장점을 제공한다. 터치 디스플레이 상에 표시된 가상 조작 요소들 및 지시들은 산업적 사용을 위해 설계되고, 신뢰적인 조작이 가능하도록 높은 콘트라스트 및 대형 방식으로 표시된다.
본 발명의 다른 상세들, 장점들 및 특징들은 청구범위, 이들로부터 얻어진 특징들 - 단독으로 그리고/또는 조합하여 - 로부터 뿐만 아니라, 도면들로부터 얻어진 예시적인 실시예들의 이하의 설명으로부터 야기된다.
도 1은 산업용 로봇을 조작하기 위한 프로그램 가능 수동 디바이스를 도시하는 도면.
도 2는 터치 디스플레이에 인접한 프로그램 가능 수동 디바이스의 디스플레이 프레임의 세그먼트를 도시하는 도면.
도 3은 터치 디스플레이에 인접한 디스플레이 프레임의 제 2 세그먼트를 도시하는 도면.
도 4는 터치 디스플레이에 인접한 디스플레이 프레임의 제 3 세그먼트를 도시하는 도면.
도 5는 프로그램 가능 수동 디바이스의 후면도.
도 6은 조작 디바이스를 갖는 산업용 로봇을 조작하기 위한 개략적인 방법을 도시하는 도면.
도 7은 가상 조작 요소들을 갖는 조작 디바이스의 사용자 인터페이스의 절취도.
도 8은 그래픽 정보를 갖는 화상을 구비한 조작 디바이스의 사용자 인터페이스를 도시하는 도면.
도 9는 여러 이동 표면들을 갖는 조작 디바이스의 사용자 인터페이스를 도시하는 도면.
도 10은 조작 디바이스의 좌표계를 재보정하는 가상 조작 요소를 도시하는 도면.
도 1은 산업용 로봇(12)을 조작하기 위한 프로그램 가능 수동 디바이스 형태의 디바이스(10)를 도시한다. 이를 위해, 수동 디바이스(10)는 무선 또는 유선 통신 접속부(14)에 의해 로봇 제어부(16)에 접속된다. 수동 디바이스(10)는 이하에 터치 디스플레이라 칭하는 터치 감응식 디스플레이(20)용 그래픽 사용자 인터페이스(18)를 포함한다. 터치 디스플레이(20)는 산업용 로봇(12)을 제어하고, 프로그램하거나 조작하기 위한 기능을 표현하는 적어도 하나의 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)를 표시하는 기능을 하고, 대응 기능은 사용자가 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)를 사용자의 손가락으로 또는 스타일러스(stylus)로 터치할 때, 개시된다.
수동 디바이스(10)는 그래픽 사용자 인터페이스(18)를 제어하기 위한 그리고 로봇 제어부(16)와 통신하기 위한 제어 유닛(30) 뿐 아니라, 조작 디바이스의 위치 및 경사도를 결정하기 위한 위치 센서를 더 포함한다.
터치 디스플레이(20)를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스(18)는 하우징(32) 내에 제어 유닛(30)과 함께 배열된다. 하우징(32)은 가장자리들 상에 터치 디스플레이(20)를 둘러싸는 디스플레이 프레임(34)을 형성한다. 게다가, 안전-관련 "비상 정지" 스위치(26)가 하우징(32)의 상부측에 배열된다.
가상 조작 요소들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)은 각각 디스플레이 프레임의 프레임 세그먼트(36, 38)를 따라 터치 디스플레이(20)에 인접하여 배열된다. 가상 조작 요소들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 블라인드 조작을 가능하게 하기 위해, 본 발명의 제 1 특징적 개념에 따라, 햅틱 마커들(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)이 프레임 세그먼트들(36, 38) 내에 배열된다. 각각의 햅틱 마커(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)는 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)와 조정될 수 있다.
특히, 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)는 특히 햅틱 마커(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)에 바로 인접하여, 햅틱 마커(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)로부터 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)로의 직접적인 전이가 발생하게 된다. 따라서, 실제로 동일한 이동시에, 햅틱 마커(40.1 ... 40.n 또는 42.1 ... 42.n)를 따라 안내된 손가락은 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)로 안내된다. 이는, 조작 오류들은 회피하거나 최소화하게 한다: 먼저, 가상 조작 요소의 위치는 햅틱 마커의 도움으로 감지되고, 이후에 기능은 가상 조작 요소를 터치함으로써 개시된다. 더욱이, 터치스크린 즉, 디스플레이(20)가 특정 형상을 가져야 할 필요는 없다. 특히, 종래 기술과는 다르게, 투명성의 손실들이 발생할 수 있는 특정의 오버레이된 재료들이 터치 디스플레이 상에 도포될 필요는 없다.
햅틱 마커들(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)은 그에 의해 사용자의 손가락이 연계된 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)로 안내되는 가이드를 형성한다.
도 2는 조작 요소들(22.1 ... 22.n) 및 이들과 연계된 마크들(40.1 ... 40.n)의 확대도를 도시한다.
햅틱 마커들(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)을 포함하는 프레임 세그먼트들(36, 38)을 따른 가상 조작 요소들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 배열로 인하여, 가상 조작 요소들의 안전한 조작을 보장한다. 여기서, 계단형 그리고 특정하게 규정된 프레임 세그먼트(36, 38)는 터치 디스플레이(20) 상의 촉각 배향을 위한 기능을 한다.
도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 햅틱 마커들(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)은 이들이 손가락들로 신뢰적으로 감지될 수 있고 연계된 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 방향에서 프레임 세그먼트들(36, 38)로부터 손가락의 안내를 보장할 수 있도록 성형된 손가락 홈들로서 구성된다.
더욱이, 노브(knob)로서 형성된 햅틱 마커들(43.1 ... 43.n)이 제공되고 디스플레이 프레임(34)의 표면 상에 배열된다.
한편으로, 이는 터치 디스플레이(20)의 결핍된 햅틱을 보상하고, 다른 한편으로는 소형 조작 디바이스 또는 소형 조작 디바이스(10)를 주시할 필요 없이 프로세스에 산업용 로봇 상에 사용자의 시각적 주의를 유도할 수 있고, 이는 조작 안전성을 전체적으로 증가시킨다. 이는 "블라인드 조작"을 가능하게 한다.
도 3은 터치 디스플레이(20)에 인접한 디스플레이 프레임(34)의 프레임 코너(46)로서 햅틱 마커(44)의 실시예를 도시한다. 디스플레이 프레임(34)의 프레임 코너(46)는 터치 디스플레이(20) 상의 명백한 정확한 위치를 규정한다. 예를 들어 디스플레이측 프레임 세그먼트(50)을 따라 또는 프레임 코너(44)의 다른 프레임 세그먼트(52)을 따라 선형 방향으로 이동되는 터치 디스플레이(20) 상의 가상 슬라이드 요소(48)가 이들 선택된 위치들에 대해서 제공된다.
도 4는 디스플레이 프레임(34)의 디스플레이측 프레임 세그먼트(56)로서 설계된 햅틱 마커(54)의 다른 실시예를 도시한다. 사용자의 손가락은 프레임 세그먼트(56)를 따라 연장하는 가상 슬라이드 요소(60)가 위로 이동될 수 있는 프레임 세그먼트(56)를 따라 슬라이드 동작을 실행할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시되고 손가락 홈들로서 구성된 햅틱 마커들(40.1 ... 40.n, 42.1 ... 42.n)은, 이들이 손가락 홈들에 바로 이웃하여 위치하기 때문에, 예를 들어 가상 조작 요소들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 위치들의 감지를 위해 고분해능을 갖는 디스플레이 가장자리의 햅틱 배향을 형성한다. 각각의 손가락 홈은 가상 조작 요소와 명백하게 연계될 수 있다. 손가락 홈들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)은 손가락이 터치 디스플레이(20) 상의 홈으로서 안내되는 바와 같이 슬라이드할 수 있고 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 기능을 거기서 개시할 수 있도록 터치 디스플레이(20)의 방향에서 절반 개방되고 개방된다.
본 발명의 독립적인 개념에 따르면, 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)와 연계된 기능의 개시는 터치 디스플레이(20) 상의 사용자의 수동 작용을 필요로 하는 것이 제공된다. 우연한 터치에 의한 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 의도되지 않은 개시를 방지하기 위해, 기능은 예를 들어 규정된 방향에서 손가락을 이동시키는 것과 같은 사전 규정된 제스처가 터치 디스플레이(20) 상의 가상 조작 요소의 터치 후에 수행될 때에만 개시된다. 손가락 이동에 대한 반응의 감도는 조절기에 의해 연속적으로 조정될 수 있다. 따라서, 기능들을 개시하기 위한 요구된 제스처의 강도는 연속적으로 조정될 수 있다. 이는 터치 디스플레이(20) 상의 간단한 손가락 접촉, 일반적으로 통상적인 조작으로부터 특정의 작은 제스처로 확장한다. 디스플레이 프레임의 프레임 세그먼트들(36, 38) 내의 손가락 홈들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 특정 형상으로 인하여, 손가락은 터치 디스플레이 상의 손가락 홈들의 연속부에서 슬라이드할 수 있어, 기능을 개시한다. 사용자가 기능의 의도되지 않은 개시를 개시하는 것을 주목하면, 사용자는 그 손가락을 원래 위치로 후퇴시킴으로써 기능의 개시를 억제할 수 있다.
사용자가 예를 들어 손가락 홈(40.n)으로부터 시작하여 그의 손가락으로 가상 조작 요소(22.n)를 터치하는 즉시, 터치 디스플레이 상의 접촉점의 대응 좌표들이 제어 유닛(30)에 의해 검출된다. 사용자의 손가락이 소정의 좌표 영역을 떠나거나 사전 규정된 좌표 영역에 도달할 때에만 연계된 기능이 사전 지시된 제스처의 정의에 기초하여 개시된다. 가상 조작 요소가 편향되고 따라서 개시의 준비가 될 때(개시는 손가락이 해제될 때 발생함), 이는 광학적 인식에 의해, 예를 들어 착색된 에징에 의해 조작 요소 상에 표시된다. 우연한 편향이 조작 요소가 재차 그 원점으로 이동함으로써 재차 상쇄되면, 이는 이 광학적 인식의 소멸에 의해 알려지게 된다.
본 발명의 다른 특징적 발명적 개념에 따르면, 예를 들어 디스플레이 프레임(34)의 프레임 코너(46) 내에 배치된 가상 조작 요소(48)는 특정 제스처 제어부와 연계된다. 이들은 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 방향(62, 64)에서 프레임 세그먼트들(50, 52)을 따라 이동될 수 있다. 각각의 이동 방향(62, 64)은 선택 가능한 기능과 연계된다. 따라서, 예를 들어 프레임 세그먼트(52)을 따라 이동할 때 기능 "A" 및 프레임 세그먼트(50)를 따라 이동할 때 기능 "B"를 활성화하는 것이 가능하다. 편향도가 평가되고 2개의 평가 가능성들이 제공된다.
제 1 평가 가능성에 따르면, 편향도는 기능으로의 속도의 지시와 같은 아날로그 파라미터로서 즉시 전송된다. 손가락이 확장된 위치로 해제되면, 유사값은 즉시 제로로 점프한다. 손가락이 초기 위치(66) 내로 슬라이딩 방식으로 재차 안내되면, 파라미터는 편향에 유사하게 재차 제로로 지시된다. 이 기능은 예를 들어 이 때 포지티브 또는 네거티브 방향에서 이동 프로그램을 시동하고 점진적인 방식으로 속도를 변경하기 위해 사용될 수 있다.
제 2 평가 선택에 따르면, 규정 가능한 임계치가 초과할 때 스위칭 기능이 개시된다. 기능의 활성화는 확장된 위치에서 손가락이 터치 디스플레이(20)를 떠날 때까지 발생하지 않는다. 그러나, 손가락이 프레임 세그먼트들(50, 52)의 해제 없이 제로 위치로 재차 후퇴되면, 기능의 개시가 방지된다.
본 발명의 다른 특징적인 발명적 개념은 도 4에 도시된 변위 조작 요소(60)에 의해 실현되는 소위 오버라이드 기능(속도 조절기)의 실현에 관한 것이다. 이를 위해, 슬라이딩 조작 요소(60)는 프레임 세그먼트(56)를 따라 햅틱 마커(43)로 중심으로 배치된다. 이 과정에서 프레임 세그먼트(56)를 따라 손가락을 슬라이딩함으로써 슬라이딩 조작 요소(60)의 위치를 느끼고 조정할 수 있다. 블라인드 조정은 부가적으로 프레임 세그먼트(38, 56)의 햅틱 마커들(22.1 ... 22.n, 43, 54)에 의해 지지된다. 소위 오버라이드는 규정된 양, 예를 들어 20%만큼 2개의 햅틱 마커들 사이에서 시프트함으로써 조정될 수 있다. 프로세스 파라미터들과 같은 심지어 다른 유사한 크기들이 가장자리측 상에 배열된 슬라이드 조작 요소(60)에 의해 블라인드 조작에서 조정될 수 있다.
다른 특징적인 본 발명의 특징은 터치 디스플레이(20)의 길이방향 및/또는 가로방향 축에 대한 햅틱 마커들(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 대칭 배열에 관련한다. 길이방향 중심축은 디스플레이 프레임(34)의 조작 프레임 측부들에 평행하게 중심으로 연장하는 직선이다. 가로방향 중심축은 그에 수직으로, 따라서 디스플레이 프레임(34)의 더 짧은 가로방향 측부들 사이로 이들에 평행하게 중심으로 연장한다. 이는 수동 디바이스(10)가 오른손 조작 및 또한 왼손 조작을 위해 적합되는 것을 보장한다. 이는 특히 그래픽 사용자 인터페이스의 결과적인 키리스 디자인에 의해 그리고 햅틱 마커들의 대칭적 배열에 의해 성취된다. 따라서, 그래픽 사용자 인터페이스는 오른손 조작으로부터 왼손 조작까지 간단한 셋업 기능에 의해 스위칭될 수 있다. 이 경우 가상 조작 요소(22.1 ... 22.n, 24.1 ... 24.n)의 모든 위치들은 터치 디스플레이(20)의 길이방향 중심축 상에서 여기서 경면 대칭된다.
도 5는 하우징(32)의 이면(66)을 도시한다. 파지 스트립들(70, 72)이 이면(66) 상에 그리고 길이방향 축(68)에 대칭으로 배열되고, 수동 디바이스(10)는 한손 또는 양손으로 이들 스트립들에 의해 확실히 파지될 수 있다. 파지 스트립들(70, 72)은 원통형 세그먼트들에 대응하는 외부 기하학적 형상을 가질 수 있고, 파지 스트립들(70, 72)은 외부 가장자리로부터, 즉 디스플레이 프레임(34)의 길이방향 가장자리들로부터 나와야 한다. 인에이블링(enabling) 스위치 또는 인에이블링 버튼(74, 76)은 각각의 파지 스트립(70, 72)에 일체화되고, 이들 중 하나는 산업용 로봇의 이동을 자유롭게 하기 위해 선택적으로 활성화되어야 한다.
이 대칭 배열로 인하여, 인에이블링 스위치 요소들(74, 76)이 왼손 또는 오른손으로 교대로 활성화될 수 있기 때문에, 손들이 피곤해지는 것을 방지한다. 한손이 피곤해지면, 다른 손이 로봇의 이동을 위해 가로방향 해제에 방해되지 않고 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 특징적인 발명적 실시예는, 로봇 조작 모드 "셋업", "자동", "자동 테스트"의 선택을 위한 이전의 통상의 키 스위치가 소프트웨어 기능으로 대체되어 있는 점에서 구별된다. 특수한 형태는 안전 모드에서 데이터이다. 터치 디스플레이(20)는 기본적으로 단일-채널이고 따라서 비안전 디바이스이다. 소프트웨어의 안전 기능성은 도 6에 따른 로봇 제어부(16) 내에 일체화된, 이하에 안전 제어기(78)라 칭하는 안전 제어부(78)의 도움으로 보장된다. 안전 제어기(78)는 그 개시 내용이 그 완전한 정도로 본 출원에 포함되어 있는 유럽 특허 출원 1 035 953호에 설명되어 있다.
터치 디스플레이(20)에서, 사용자 인터페이스(18)는 도 7에 도시된 바와 같이 소프트 키이로서 가상 사용자 인터페이스들(80, 82, 84)의 형태의 상이한 조작 모드 옵션들의 선택을 제공한다. 사용자는 이들 소프트 키들(80, 82, 84) 중 하나를 터치함으로써 새로운 조작 모드 "X"를 선택한다. 사용자 인터페이스의 소프트웨어로부터, 새롭게 선택된 조작 모드는 안전 제어기(78)로 명령 "새로운 조작 모드 X 요청"으로서 전송된다. 안전 제어기(78)는 그 메모리(86)로부터 이 조작 모드에 대응하는 아이콘(88)과 같은 그래픽 정보를 취하고 이를 더 큰 화상(90) 내의 임의로 결정된 디스플레이 위치에 배치한다. 화상(90) 내의 아이콘(88)의 위치는 단지 안전 제어기(78)에만 공지된다. 이 화상(90)은 도 8에 도시된 바와 같이, 비트맵과 같은 화상 파일로서 사용자 인터페이스(18)에 전송되고, 규정된 위치에서 거기에 표시된다.
사용자는 도시된 아이콘(88) 상에 손가락끝에 의해 안전 제어기(78)에 의해 인식된 조작 모드를 확인해야 한다. 터치 디스플레이 상의 터치 위치는 터치 좌표의 형태로 검출되고 안전 제어기(78)에 재차 전송된다. 안전 제어기는 접촉 위치를 안전 제어기를 배제한 것, 즉 안전 제어기(78)에 알려진 화상(90) 내의 아이콘(88)의 임의 표시 위치와 비교한다. 이러한 비교는 터치 디스플레이(20) 상의 화상(90)의 알려진 위치를 고려하여 발생한다. 터치 위치(규정된 공차 내의)가 표시 위치에 동일하면, 조작 모드의 개시된 변화가 수행된다. 다르게는, 조작 모드의 변화가 거절되고 이전의 조작 모드가 보유된다.
이 방법은 사용자와 안전 제어기(78) 사이의 안전 능동 회로를 생성하는데:
- 사용자는 조작 모드를 선택하고,
- 안전 제어기(78)는 조작 디바이스(10) 상의 인식된 조작 모드를 표시하고,
- 사용자는 안전 제어기(78)에 표시된 조작 모드의 정확성을 확인하고,
- 안전 제어기(78)는 새로운 조작 모드를 지시한다.
전술된 방법에 대한 대안으로서, 안전 제어기(78)는 사용자에 의해 인식되고 표시된 키패드를 거쳐 숫자로서 입력되어야 하는 아이콘 표시된 수치 코드를 표시할 수 있다. 키패드의 표시된 숫자의 터치 위치는 입력의 정확성을 점검하는 안전 제어기에 전송된다.
아이콘(80, 82, 84)은 안전 제어기(78) 내에 보안 기술로 저장된다.
조작 모드의 변화를 위한 요구는 선택적으로 또한 하드웨어 키 스위치를 거쳐 올 수 있다.
조작 모드 선택 스위치 내로/로부터 키의 삽입/회수는 PIN에 의할 로그인/로그아웃 방법에 의해 모방된다.
터치 디스플레이(20)의 터치 후에, 손가락의 다소의 "끌림"의 가능성은 산업용 로봇(12)을 지시하는 유사한 이동 지시를 생성하기 위해 특징적인 본 발명의 방법에 따라 사용된다. 이 방식으로, 산업용 로봇(12)은 예를 들어, X, Y, Z 및 도구(91)의 배향(A, B, C)과 같은 6개의 자유도로 도 6에 따라 민감하게 제어될 수 있다.
사용자 손가락의 편향에 의해, 노트북의 터치패드에 의한 커서 제어와 유사한 방식으로 산업용 로봇(12)에 위치 지시를 제공하는 것이 가능하다. 산업용 로봇(12)은 이 경우에 예를 들어, 데카르트 좌표계의 X 및 Y 방향과 같은 2개의 좌표 방향에서 이동할 수 있다.
다른 모드에서, 산업용 로봇(12)을 위한 속도 지시는 손가락의 편향에 의해 생성되고, 손가락이 더 많이 편향될수록, 로봇이 더 신속하게 이동한다.
도 9에 도시된 선택된 이동면(100)을 터치한 후에, 사용자는 터치점의 영역에 위치된 가상 조작 요소(92)를 작동한다. 가상 조작 요소(92)는 이후에 터치 디스플레이(20) 상에, 심지어 경계(94) 상에 손가락에 의해 끌어당겨지고, 따라서 이동 지시를 생성할 수 있다. 산업용 로봇을 해제할 때, 산업용 로봇(12)은 즉시 정지한다. 새로운 이동 지시를 위하여, 원하는 표면(100)이 재차 타격되어야 한다.
손가락 움직임에 대한 반응의 감도는 위치 지시를 위해 그리고 또한 속도 지시를 위해 슬라이드 조절기(오버라이드)와 같은 가상 조작 요소(96)에 의해 연속적으로 조정될 수 있다.
2-D 이동을 위한 감응면(100)은 손가락에 의해(예를 들어, 펼쳐진 엄지손가락으로) 디스플레이 가장자리로 명백한 거리로 여전히 즉시 도달될 수 있도록 디스플레이 가장자리(36)의 부근에 배치된다.
제 3 좌표 방향(예를 들어, 데카르트 좌표계의 Z 좌표)으로 이동하는 것이 또한 가능하기 위해, 대략 손가락만큼 넓은 필드(101)가 가상 조작 요소(98)로 디스플레이 가장자리(36) 상에 직접 측방향으로 배치되어 필드(101)는 손가락, 특히 엄지손가락이 디스플레이 가장자리(36)를 따라 안내되는 점에서 손가락으로 "감각"될 수 있게 된다. 이 필드는 예를 들어 Z 방향에서 1차원 이동 지시를 생성한다.
특정 배열로 인하여, 사용자는 2개의 이동 필드(100, 101)를 분명하게 구별하고 이들에 블라인드식으로 도달할 수 있는데: 손가락이 하우징 가장자리와 지각 가능한 접촉을 갖는 디스플레이 가장자리(36) 상에 바로 있는 필드(101)는 제 3 차원(Z 차원)을 위한 이동 지시를 작동한다. 대략적으로 하나의 손가락 폭 또는 디스플레이 가장자리(36)에 인접한 엄지손가락 폭으로 배치되는 필드(100)는 2차원(X-Y 차원)으로 동시 이동 지시로 작동한다.
산업용 로봇(12)은 6개의 자유도를 갖는다. 3개의 각도(A, B, C)를 갖는 도구(91)의 배향의 조정을 위해, 전술된 것과 동일한 방법이 사용된다. 이를 위해, 디스플레이는 2개의 구역으로 분할된다. 차원 1 내지 3(예를 들어, X, Y, Z)을 위한 이동 필드(100, 101)가 예를 들어, 상부 구역에 위치된다. 차원 4 내지 6, 예를 들어 A, B, C를 위한 이동 필드(102, 103)가 예를 들어 하부 구역에 위치된다. 2개의 이동 필드(100, 101 및 102, 103)는 노브(108, 110, 112)의 형태의 햅틱 마커에 의해 블라인드식으로 구별될 수 있다.
이동면(102)에 터치한 후에, 사용자는 접촉점의 영역 내에 배치된 가상 조작 요소(104)를 작동시킨다. 상기 가상 조작 요소(104)는 그때 이동 지시를 발생시키기 위하여 터치 디스플레이 상에 이동할 수 있다.
멀티-터치 디스플레이(20)에 의해서, 산업용 로봇(12)은 모든 6개의 자유도로 동시에 이동할 수 있다. 단일-터치 디스플레이에서, 이동 기능들은 단지 순차적으로만 사용될 수 있다.
전술된 터치 모션 기능에 의한 이동을 위하여, 터치 디스플레이는 이상적으로는 산업용 로봇의 좌표계에 동일 선상에 정렬된다. 이 경우에, 로봇 이동은 선택적으로 터치 디스플레이 상의 손가락 이동에 일치한다.
그러나, 사용자가 조작 디바이스(10)로 측면으로 전환하면, 이 일치성은 더 이상 제공되지 않는다. 로봇이 이동 방향은 이어서 손가락의 이동 방향과 더 이상 일치하지 않는다.
이 경우에, 터치 디스플레이의 좌표계는 로봇의 좌표계로 재차 재보정되어야 한다.
본 발명의 특징적 발명적 실시예에 따르면, 포인터(116)를 갖는 특정 가상 조작 요소(114)가 이를 위해 터치 디스플레이(20)에 제공된다. 이 조작 요소(114)는 먼저 손가락으로 이동되어야 하고, 이후에 손가락은 예를 들어, X 방향과 같은 로봇 좌표계의 선택된 방향에 평행하게 끌어당겨져야 한다. 사용자의 시각적 지원을 위해, 예를 들어 X 방향과 같은 로봇 좌표계의 선택된 방향이 예를 들어 바닥면의 마크에 의해 표시될 수 있다. 조작 요소(114) 상의 손가락의 이동 및 그에 따른 포인터(116)의 정렬은 로봇의 조작 영역에 나타난 마크와 평행하게 된다. 이는 도면부호 "200"으로 도 6에 예로서 표시된다. 손가락이 터치 디스플레이(20)로부터 들어올려진 후에, 벡터 방향은 제 1 터치점과 해제점 사이에서 계산된다. 벡터, 선택된 로봇 좌표 축과 공유 Z 벡터를 이용하여, 회전 매트릭스가 계산되고, 손가락들의 모든 이동들이 로봇 제어부로 이동 지시로서 송신되기 전에 상기 회전 매트릭스를 통하여 변형된다. 따라서, 재보정은 가능한 하나의 단일 제스처로 신속하게 실행된다. 재보정 후에, 양자의 좌표계들은 서로에 대해서 동일 선형으로 조정되고 효과적으로 순서로 배열된다. 더욱 양호한 입증을 위하여, 보정된 디스플레이 좌표계의 방향은 터치 디스플레이 상에서 그래픽으로 나타난다.
로봇을 위한 좌표계는 도 6에 도시된다. 마크(200)는 X-축과 평행하게 연장되는 것을 볼 수 있다. Y-축은 로봇(12)의 풋프린트의 평면에서 연장된다. Z-축은 그에 직각으로 연장되고, 로봇(12)은 상기 Z-축 주위로 회전한다(화살표 A1).
로봇(12)과 도구(91)를 파지하는 아암의 피봇 및 회전 이동은 화살표(1,2,3,4,5,6 및 A1,A2,A3,A4,A5,A6)에 의해서 표시된다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 로봇(12)은 6개의 자유도로 도구(91)를 이동시킬 수 있다.
이 보정 방법은 예를 들어 자유롭게 규정된 프레임과 같은 임의의 다른 좌표계를 위해 또한 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 터치 디스플레이(20)를 갖는 그래픽 사용자 인터페이스(18)를 구비한 조작 디바이스(10)에 의해서 산업용 로봇(12)을 조작하기 위한 방법에 있어서,
    - 적어도 하나의 가상 조작 요소(80,82,84)를 표시하여, 상기 터치 디스플레이(20) 상에 상기 산업용 로봇(12)의 기능 또는 조작 모드를 나타내는 단계,
    - 상기 사용자에 의해서 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소(80,82,84)를 작동시킴으로써 원하는 기능 또는 조작 모드를 선택하는 단계,
    - 상기 적어도 하나의 가상 조작 요소(80,82,84)의 작동을 검출하고 상기 선택된 기능 또는 조작 모드에 대응하는 제어 명령을 안전 제어기(78)에 송신하는 단계,
    - 상기 안전 제어기(78)에 있는 제어 신호를 평가하고 상기 선택된 기능 또는 조작 모드와 관련된 그래픽 정보(88)를 선택하는 단계,
    - 상기 그래픽 정보(88)가 상기 안전 제어기(78)에 의해서 결정된 디스플레이 위치에 배치되는 화상(90)을 발생시키는 단계,
    - 상기 화상(90)을 상기 조작 디바이스(10)로 전송하고 상기 그래픽 정보(88)를 갖는 상기 화상(90)을 상기 터치 디스플레이(20) 상에 표시하는 단계,
    - 상기 사용자가 상기 표시된 그래픽 정보(88)를 확인할 때 확인 위치를 검출하는 단계,
    - 상기 확인 위치를 상기 안전 제어기(78)로 다시 송신하는 단계,
    - 상기 수신된 확인 위치를 소정 표시 위치와 비교하는 단계, 그리고
    - 상기 확인 위치가 상기 표시 위치와 정합하면, 상기 선택된 기능 또는 조작 모드를 실행하는 단계를 포함하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상(90) 내의 상기 그래픽 정보(88)의 표시 위치는 임의로 결정되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화상(90)은 비트맵(bitmap)과 같은 그래픽 파일로서 상기 안전 제어기(78)로부터 상기 조작 디바이스(10)로 전송되고 상기 안전 제어기에 의해서 지시된 또는 상기 안전 제어기에게 알려진 위치에서 상기 터치 디스플레이(20) 상에 나타나는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능 또는 조작 모드에 대응하는 가상 조작 요소는 상기 그래픽 정보(88)로서 표시되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    숫자 코드가 상기 그래픽 정보(88)로서 그래픽으로 표시되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그래픽 정보(88)는 상기 안전 제어기(78)의 메모리(86)에, 양호하게는 2개의 채널들에 안전하게 저장되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 신호의 평가는 2개의 채널들에 있는 상기 안전 제어기(2)에서 발생하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다양한 조작 모드들 또는 선택사항들이 가상 조작 요소들(80,82,84) 형태로 상기 그래픽 사용자 인터페이스(18)의 터치 디스플레이(20) 상에 제시되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시 위치의 좌표들은 임의의 숫자 발생기에 의해서 발생되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 디스플레이(20)의 표면에 대한 상기 가상 조작 요소(80,82,84)의 터치는 접촉점의 제 1 좌표를 결정함으로써 검출되고 상기 가상 조작 요소(80,82,84)의 기능의 개시는 상기 터치 디스플레이의 표면과의 지속적인 접촉 후에 상기 접촉점의 제 1 좌표가 상기 사용자의 수동 조치에 의해서 소정 좌표 영역을 떠나면 발생되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수동 조치는 상기 사용자의 제스처에 의해서 개시될 수 있는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제스처는 상기 소정 좌표 영역 내외로 상기 터치 디스플레이(20) 상의 상기 사용자의 손가락 끌림에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제스처는 규정된 방향으로 실행되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제스처의 강도는 연속적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇의 조작 방법.
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