KR20150043995A - 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법, 및 관련 산업용 로봇 - Google Patents

적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법, 및 관련 산업용 로봇 Download PDF

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마르틴 리델
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쿠카 레보라토리즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 두 산업용 로봇 (1) 을 이용하여 물체 (13) 들을 핸들링하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 산업용 로봇들은 각각 하나의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 을 포함하고, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 을 구비하며, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들 (4a, 4b) 을 통해 연결되고, 상기 관절들은 적어도 하나의 제어장치 (2a, 2b) 에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하며, 이때 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 은 제 1 단부 부재 (12a) 를 구비하고 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 은 제 2 단부 부재 (12b) 를 구비하며, 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 갖는다: 물체 (13) 가 제 1 단부 부재 (12a) 와 연결되도록 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 을 이용하여 상기 물체 (13) 를 붙잡는 단계, 그리고 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 한 부재 (5b-12b) 를 커플링하는 단계. 본 발명은 또한 관련 산업용 로봇 (1) 에 관한 것이다.

Description

적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법, 및 관련 산업용 로봇 {METHOD FOR HANDLING OBJECTS BY MEANS OF AT LEAST TWO INDUSTRIAL ROBOTS, AND RELATED INDUSTRIAL ROBOT}
본 발명은 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 산업용 로봇들은 각각 하나의 매니퓰레이터 암 (manipulator arm) 을 포함하고, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들을 구비하며, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들을 통해 연결되고, 상기 관절들은 적어도 하나의 제어장치에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하며, 이때 하나의 매니퓰레이터 암은 제 1 단부 부재를 구비하고 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암은 제 2 단부 부재를 구비한다. 본 발명은 또한 관련 산업용 로봇에 관한 것이다.
EP 2 392 435 A2 에는 적어도 하나의 제어장치에 의해 제어되는 협력하는 매니퓰레이터들을 이용하여, 특히 작업물 핸들링 시스템을 이용하여 작업물들을 조작하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 방법은 적어도 하나의 제 1 매니퓰레이터를 그의 자유도 중 적어도 하나에 있어서 수동으로 안내하여 이동시키는 단계, 그리고 상기 수동으로 안내된 매니퓰레이터에 따라 적어도 하나의 제 2 매니퓰레이터를 자동적으로 제어하는 단계를 갖는다. 거기의 작업물 핸들링 시스템은 작업물을 핸들링하기 위해 협력하는 적어도 2개의 매니퓰레이터를 구비하며, 상기 매니퓰레이터들은 자유로이 프로그래밍 가능한 적어도 하나의 제어장치를 이용하여 3개 또는 다수의 축에 있어서 자동적으로 제어될 수 있고 및/또는 프로그래밍될 수 있고, 이때 적어도 제 1 매니퓰레이터는 그의 자유도 중 적어도 하나에 있어서 수동으로 안내되어 이동되도록 셋업되고, 상기 제어장치는 적어도 제 2 매니퓰레이터를 상기 수동으로 안내된 매니퓰레이터에 따라 자동적으로 제어하도록 셋업된다.
본 발명의 목적은 물체들을 핸들링하기 위한 방법 및 이를 위해 셋업된 산업용 로봇들을 만들어내고, 이를 통해 산업용 로봇들을 이용한 물체 핸들링에 있어서의 성능이 개선되도록 하는 것이다.
이 목적은, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법으로서, 상기 산업용 로봇들은 각각 하나의 매니퓰레이터 암을 포함하며, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들을 구비하고, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들을 통해 연결되고, 상기 관절들은 적어도 하나의 제어장치에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하며, 이때 하나의 매니퓰레이터 암은 제 1 단부 부재를 구비하고 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암은 제 2 단부 부재를 구비하며, 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 갖는:
- 물체가 상기 제 1 단부 부재와 연결되도록 상기 하나의 매니퓰레이터 암을 이용하여 상기 물체를 붙잡는 단계, 그리고
- 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 한 부재를 커플링하는 단계,
적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법을 통해 달성된다.
관련 로봇 제어기들을 갖는 매니퓰레이터 암들, 특히 산업용 로봇들은 작업물을 자동적으로 핸들링하기 위해 및/또는 가공하기 위해 공구들을 갖출 수 있는 그리고 다수의 운동축에 있어서 예컨대 방위, 위치 및 작업 진행과 관련하여 프로그래밍 가능한 작업기계들이다. 산업용 로봇들은 통례적으로 관절들을 통하여 연결된 다수의 부재를 갖는 매니퓰레이터 암 및 프로그래밍 가능한 로봇 제어기 (제어장치) 를 구비하며, 상기 로봇 제어기는 작동 동안 상기 매니퓰레이터 암의 운동 진행을 자동적으로 제어 또는 조절한다. 상기 부재들은 상기 제어장치에 의해 액추에이팅되는 드라이브들, 특히 전기 드라이브들을 통하여, 상기 관절들의 운동 자유도를 나타내는 산업용 로봇의 운동축들과 관련하여 움직여지고, 즉 전기 드라이브들을 이용한 상기 관절들의 이동을 통해 상기 부재들이 움직여진다. 각각의 매니퓰레이터 암은 자신의 제어장치에 의해 액추에이팅될 수 있다. 하지만, 2개 또는 다수의 매니퓰레이터 암이 하나의 공통의 제어장치에 의해 액추에이팅될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법들 중 임의의 한 방법에 따라 상기 하나의 매니퓰레이터 암에 지지되도록 커플링되는 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암은 시간적으로 각각의 본 발명에 따른 방법의 실행 전에는 및/또는 시간적으로 각각의 본 발명에 따른 방법의 실행 후에는 독립적인 매니퓰레이터 암 또는 산업용 로봇으로서 작동될 수 있다. 이 점에 있어서는, 본 발명에 따른 방법들과 관계없이 공지의 방법들에 따라 액추에이팅되는 2개 또는 다수의 매니퓰레이터 암을 구비하는 산업용 로봇들을 갖는 로봇셀 (robot cell) 안에서 본 발명에 따른 방법들이 실행될 수 있다.
관절들을 통하여 연결된 다수의 부재를 구비하는 매니퓰레이터 암은 직렬로 잇달아 배치된 다수의 부재 및 관절들을 갖는 다관절 로봇으로서 설계될 수 있고, 특히 매니퓰레이터 암은 6축 다관절 로봇 또는 7축 다관절 로봇으로서 형성될 수 있다.
관련 로봇 제어기들을 갖는 매니퓰레이터 암들, 특히 산업용 로봇들은 특히 이른바 경량 로봇일 수도 있고, 상기 경량 로봇은 우선 그가 인간-기계 협력을 위해 유리한 크기를 갖고 있고, 이때 그의 자체 무게에 대해 비교적 높은 하중지지력을 갖는다는 점에 의해 통례적인 산업용 로봇들과 구별된다. 이 이외에, 경량 로봇들은 위치조절되는 대신에 특히 힘조절되어 작동될 수 있고, 이는 예컨대 매니퓰레이터 암의 포즈 (pose) 의 수동 이동을 간단하게 한다. 또한, 이를 통해 안전한 인간-기계 협력이 달성될 수 있는데, 왜냐하면 예컨대 매니퓰레이터 암과 인간과의 의도치 않은 충돌이 저지되거나 또는 적어도 약화될 수 있고, 따라서 인간에게 피해가 발생하지 않기 때문이다. 이러하나의 매니퓰레이터 암 또는 이러한 산업용 로봇은 6개를 초과하는 자유도를 가질 수 있고, 따라서 이 점에 있어서는 과잉 결정된 시스템이 만들어내지고, 이를 통해 상기 매니퓰레이터 암의 다수의 여러 가지 포즈에 있어서 동일한 방위에서 동일한 점에 도달할 수 있다. 경량 로봇들은 적합한 방식으로 외부 힘작용에 반응할 수 있다. 힘 측정을 위해, 모든 3개의 공간방향 (direction in space) 에서 힘 및 토크를 측정할 수 있는 힘센서들이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 외부 힘들은 센서 없이, 예컨대 경량 로봇의 관절들에서의 드라이브들의 측정된 모터전류들을 근거로 추정될 수도 있다. 조절 컨셉으로서는, 예컨대 간접적인 힘조절이 경량 로봇의 모델화를 통해 기계적 저항 (임피던스) 으로서 사용되거나 또는 직접적인 힘조절이 사용될 수 있다.
산업용 로봇들에 의해 핸들링되어야 하는 물체는 예컨대 들어올려지고, 붙들려지고, 이동되고 및/또는 그 밖의 방식으로 조작되어야 하는 작업물일 수 있다. 이 이외에, 핸들링되어야 하는 물체는 산업용 로봇에 의해 안내되어야 하는 공구일 수도 있는데, 왜냐하면 별도의 작업물을 이 공구로 가공하고, 조립을 수행하고 및/또는 다른 방식으로 작업물에 작용하기 위해서이다.
매니퓰레이터 암의 단부 부재는 일반적으로 이른바 핸드 플랜지 (hand flange) 를 형성할 수 있으며, 상기 핸드 플랜지에는, 예컨대 물체를 붙잡도록 형성되는 그립퍼 (gripper) 가 고정될 수 있다. 예컨대 핸들링되어야 하는 물체로서의 공구의 경우에 있어서, 상기 공구는 바로, 경우에 따라서는 고정장치를 이용해 상기 핸드 플랜지에 고정될 수 있고 또는 대안적으로 상기 공구는 상기 핸드 플랜지에 고정되는 그립퍼를 이용해 붙잡힐 수 있다.
상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 한 부재의 본 발명에 따른 커플링에 있어서, 개념 “상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들”은 특히 상기 매니퓰레이터 암의 단부 부재와 단단히 연결된 엔드 이펙터 (end effector), 특히 그립퍼도 상기 매니퓰레이터 암의 부재라고 불리울 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 이는 특히 전형적인 방식으로 단부 부재와, 특히 매니퓰레이터 암의 핸드 플랜지와 단단히, 특히 강성적으로 연결되는 엔드 이펙터의 기본 몸체 또는 그립퍼의 기본 몸체에 관한 것이며, 따라서 이 부품은 이 점에 있어서는 하나의 유일한 강성 부재를 형성한다.
본 발명에 따르면 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법에 있어서 물체가 상기 제 1 단부 부재와 연결되도록 상기 하나의 매니퓰레이터 암을 이용하여 상기 물체를 붙잡고, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 한 부재의 커플링이 수행됨으로써, 물체 핸들링에 있어서의 성능은 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암이 상기 하나의 매니퓰레이터 암을 물체 핸들링에 있어서 도움으로써 개선될 수 있다.
이는 상기 하나의 매니퓰레이터 암과 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암이 예컨대 협력하는 산업용 로봇들의 경우에서처럼 (상기 협력하는 산업용 로봇들에 있어서 제 1 산업용 로봇은 물체를 상기 물체의 한 그립핑 부위에서 붙잡고, 제 2 또는 경우에 따라서는 제 3 또는 그 밖의 산업용 로봇은 동일한 물체를 상기 물체의 다른 그립핑 부위에서 붙잡는다) 함께 핸들링하거나 또는 붙잡는 것이 아니라는 것을 의미한다. 오히려 본 발명에 따르면 제 1 산업용 로봇만이 물체를 붙잡고, 꽉 잡고, 제 2 산업용 로봇, 경우에 따라서는 제 3 또는 제 4 산업용 로봇은 상기 물체를 직접 자신이 붙잡지 않고 상기 제 1 산업용 로봇의 부재에 커플링됨으로써 물체 핸들링을 돕는 것이 제공된다.
내부에 위치한 서보 드라이브들 및 통합된 제어 일렉트로닉스 및 센서를 갖는 관절들의 콤팩트한 설계는 작동을 위한 많은 장점을 가지나, 경량 로봇들의 성능을 제한한다. 이는 무엇보다도 예컨대 상호 작용시 조작자에 대한 위험 가능성을 감소시키기 위해 의도적으로 적게 유지되는 가반하중 (payload) 에 관한 것이다. 하지만, 많은 적용들은, 특별히 산업 영역에서, 주로 일시적으로만 필요해지는 보다 큰 가반하중을 필요로 한다. 이 경우 드라이브 전력의 영구적인 증대는 기술적 및 경제적 관점에서 볼 때 보람이 없다. 이 이외에, 몇몇의 적용은 다른 영역들에서의 로봇의 개선된 운동 정적 특성들, 예컨대 휘어지지 않고 외부 공정력을 저지할 수 있기 위한 보다 높은 강성 또는 고정밀 결합공정을 위한 보다 높은 정확성도 필요로 한다.
특히 경량 로봇들을 이용할시 물체 핸들링에 있어서의 성능의 개선은 무엇보다도 가반하중의 일시적인 증대를 통해 달성될 수 있다. 가반하중의 일시적인 증대에 대해 대안적으로 또는 보충적으로, 예컨대 강성의 상승 및/또는 정확성의 개선도 본 발명에 따른 방법들 중 하나로 달성될 수 있다.
이때, 물체는 한 그립핑 부위에서 한 그립퍼에 의해서만 붙잡히고, 따라서 개별적인 로봇의 가반하중을 초과하는 보다 작은 부품들도 핸들링될 수 있다. 협력하는 로봇들에서 필요한 것처럼 그 밖의 그립퍼들을 배치하기 위한, 부품에서의 추가적인 영역들이 이제는 더 이상 필요하지 않다.
본 발명에 따르면, 로봇 특성들은 필요에 상응하여 및/또는 일시적으로 또는 특별히 각각의 과제를 위해 적응 가능해야 한다. 이때, 이러한 적응은 자동적으로 그리고 외부로부터의 추가적인 작용 없이, 즉 로봇에서의 부품들이 변화될 필요없이 또는 경우에 따라서는 조작자에 의한 수동 활동이 필요하지 않고 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로, 로봇의 새로운 변화된 특성들이 비용 중립적으로 및/또는 시간 중립적으로 제공될 수 있다.
이때, 로봇의 구성은 일반적으로 변하지 않은 채로 있을 수 있고, 따라서 산업용 로봇들의 통상의 대량생산 변형들이 이용될 수 있다. 이는 경량 로봇의 장점들을 계속해서 이용할 수 있는 것을 가능하게 한다. 이때, 예컨대 수동으로 안내된 프로그래밍 (교시) 의 특성들 및 인간과 로봇의 직접적인 협력의 가능성이 유지될 수 있다.
직렬로 구성된 매니퓰레이터 구조, 예컨대 경량 로봇의 매니퓰레이터 구조는 좋은 가동성 (movability) 을 가지기는 하나, 긴 레베 길이 때문에 자주 큰 힘을 흡수할 수 없다. 게다가, 매니퓰레이터 암의 이러한 직렬 구성에 있어서는 가반하중이 감소되는데, 왜냐하면 특히 운동학적 사슬 (kinematic chain) 에 있어서 근위 (proximal) 드라이브들은 뒤따르는 원위 (distal) 드라이브들을 함께 운반해야 하기 때문이다.
특성들의 상기 언급된 적응들은 2개 또는 다수의 매니퓰레이터 암의 적합한 커플링을 통해 수행될 수 있다. 과제를 혼자서는 실행할 수 없는 매니퓰레이터 암은 적어도 하나의 그 밖의 매니퓰레이터 암의 도움을 받으며, 즉 이 그 밖의 매니퓰레이터 암이 상기 매니퓰레이터 암과 직접 연결되고, 그의 구조로 힘을 전달할 수 있는 식으로 도움을 받는다. 이는 이 경우 이 점에 있어서는 키네메틱스 구조 (kinematics structure) 의 재구성이 발생한다는 것을 의미할 수 있다. 직렬 운동학적 사슬은 폐쇄된 부분 사슬들이 발생하도록 추가적인 사슬들 만큼 확장된다. 이 새로이 구성된, 이 점에 있어서는 병렬 운동학적인 구조는 필요에 상응하여 그리고 빨리 적어도 2개의 매니퓰레이터 암의 부재들의 커플링을 통해 발생될 수 있다. 이 새로운 전체구조의 가반하중 및/또는 강성은 두 개별구조의 가반하중 및/또는 강성보다 명백히 높을 수 있다. 마찬가지로, 매니퓰레이터 암의 위치 정확성이 향상될 수 있는데, 왜냐하면 상기 다른 매니퓰레이터 암을 근거로 이 점에 있어서는 중복적으로 (redundantly) 배치된 로터리 인코더 (rotary encoder) 들이 상기 폐쇄된 부분 사슬에 있어서 측정 정확성의 개선을 가능하게 할 수 있기 때문이다. 이 특별한 특성들이 필요하지 않으면, 제 2 매니퓰레이터 암은 다시 상기 하나의 매니퓰레이터 암으로부터 분리될 수 있고, 따라서 그들은 다시 개별적인 직렬 운동학적 사슬들을 형성하고, 그러면 상기 사슬들은 다시 분리되어 그리고 개별적으로 종래와 같이 동일한 작업공간에서 함께 작업할 수 있다.
물체는 이때 한 그립퍼 - 도움을 받는 로봇의 그립퍼 - 에 의해서만 안내되고, 이를 통해 작은 그리고 콤팩트한 부품들도 핸들링될 수 있다. 자동화된 그립핑 계획을 위해 이미 개발된 프로그램들이 이 경우 계속해서 사용될 수 있다.
마찬가지로, 목적에 맞게 필요할 경우에는 본 발명에 따른 방법 동안 로봇 결합 자체에 추가적으로 도움을 줄 수 있기 위해, 이 경우에도 작업물을 통한 커플링의 추가적인 가능성이 - 협력하는 로봇들에서와 같이 - 유지되고, 상황에 따라 심지어 추가적으로 사용될 수 있다. 하지만, 이때 작업물은 다수의 그립핑 부위를 통한 핸들링을 허용해야 할 것이다.
구조들 사이의 커플링은 원칙적으로 임의의 부재들에서 수행될 수 있다. 하지만, 보통 보다 나은 힘전달을 근거로, 지지는 특히 안내하는 매니퓰레이터 암의 원위 부재들 중 하나에서 수행될 수 있다. 추가적인 매니퓰레이터 암은 힘을 지원하기 위해, 특히 자유도 및 안내하는, 물체를 핸들링하는 매니퓰레이터 암의 가동성에 가장 적게 영향을 미치는, 자신의 직렬 운동학적 사슬에서의 부재를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 이는 마찬가지로 원위 부재들이다.
매니퓰레이터 암들 사이의 기계적 연결은 특별한 커플링 요소, 예컨대 록킹부를 갖는 볼트를 통해 실현될 수 있거나 또는 그립퍼의 사용을 통해 수행될 수 있다.
이때, 안내하는 매니퓰레이터 암에는 기능 표면들 (functional surfaces) 이 제공될 수 있고, 상기 기능 표면들은 다른 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나와의 빠른 그리고 정의된 커플링을 가능하게 한다. 상기 두 경우에서 연결의 특히 형상 결합식 설계가 추구되어야 하며, 상기 형상 결합식 설계는 한편으로는 두 매니퓰레이터 암 상호간의 정의된 정렬을 가능하게 할 뿐만 아니라 다른 한편으로는 큰 힘을 전달할 수 있다.
상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 커플링되어야 하는 부재는 제 2 단부 부재일 수 있다. 이때, 커플링 부재, 대응 커플링 부재 또는 그립퍼는 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 상기 제 2 단부 부재에 고정될 수 있다. 상기 커플링되어야 하는 부재가 상기 제 2 단부 부재에 배치됨으로써, 상기 커플링되어야 하는 부재에 고정된 커플링 부재, 대응 커플링 부재 또는 그립퍼를 그의 위치 및/또는 방위와 관련하여 공간 안에 배치할 수 있기 위해 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 모든 관절이 사용될 수 있고, 따라서 상기 커플링되어야 하는 부재는 매우 유연하게 그리고 자유자재로 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 원하는 위치에 간단한 방식으로 커플링될 수 있다. 상기 커플링되어야 하는 부재가 상기 제 2 단부 부재에 배치됨으로써, 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 상기 커플링되어야 하는 부재를 통해 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 다수의 위치에 도달할 수 있기 위해, 특히 도달 거리가 가장 크다. 이로써, 상기 하나의 매니퓰레이터 암과 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 커플링이 다수의 포즈에 있어서 가능하다.
물체들을 핸들링하기 위한 상기 방법은 그 밖의 단계를 가질 수 있다:
- 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암이 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에 커플링된 그의 부재를 통하여 홀딩력들 (holding forces) 의 일부를 떠맡도록, 상기 하나의 매니퓰레이터 암과 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암이 함께 물체를 들어올리는 단계.
상기 하나의 매니퓰레이터 암이 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암과 커플링됨으로써, 물체는 상기 하나의 매니퓰레이터 암만이 상기 물체를 붙잡고 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암은 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에 커플링된 그의 부재를 통하여 홀딩력들의 적어도 일부를 떠맡음으로써 함께 들어올려질 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암은 상기 커플링된 부재를 통하여, 물체를 붙잡은 상기 하나의 매니퓰레이터 암으로부터 홀딩력을 떠맡음으로써 또는 그 안으로 도입시킴으로써 홀딩력들의 적어도 일부를 떠맡는다. 이는 2개 또는 다수의 매니퓰레이터 암이 물체를 함께 붙들고 있고, 들어올리고 및/또는 내려놓지만, 오로지 하나의 매니퓰레이터 암만이 상기 물체를 붙잡았거나 또는 꽉 쥐고 있고, 이에 반해 다른 매니퓰레이터 암들은 물체에 대한 직접적인 접촉을 하지 않는다는 것을, 즉 이 물체를 자신의 그립퍼들로 붙잡지 않았다는 것을 의미한다. 이렇게, 매니퓰레이터 암들의 그립퍼들의 치수 및 크기 때문에 공간을 이유로 2개 또는 다수의 그립퍼에 의해 붙잡힐 수 없는, 예컨대 매우 작은, 하지만 무거운 물체가 붙들려 있고 및/또는 들어올려지고 또는 제어되어 내려놓여질 수 있다. 이 이외에, 한 그립퍼만 물체를 붙잡기에 적합하도록 형성되어야 한다. 이에 반해, 다른 매니퓰레이터 암들의 그 밖의 그립퍼들은 하나의 매니퓰레이터 암의 원하는 부재에 커플링될 수 있기에 적합하도록 형성되는 한 종래식으로 형성될 수 있다. 이는 매니퓰레이터 암들의 부재들의 크기 또는 형태가 미리 알려져 있기 때문에 보다 간단히 가능하며, 이에 반해 핸들링되어야 하는 물체들의 크기 또는 형태는 그들의 다양성 때문에 일반적으로 미리 알려져 있지 않다.
물체들을 핸들링하기 위한 상기 방법은 그 밖의 단계들을 가질 수 있다:
- 대상을 이용하여 상기 물체에 작용하거나 또는 상기 물체를 이용하여 대상에 작용하는 단계, 그리고
- 상기 작용의 결과로 상기 하나의 매니퓰레이터 암 안으로 도입되는 반응력들 및/또는 반응 모멘트들을, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에 커플링된 그의 부재를 거쳐 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암을 통해, 완전히 또는 부분적으로 흡수하는 단계.
방법의 이러한 실시에 있어서, 물체 핸들링은 대상을 이용하여 물체에 작용하는 데에 있거나 또는 물체를 이용하여 대상에 작용하는 데에 있다. 작용이란 예컨대 공구에 의한 작업물의 천공, 밀링, 연삭, 연마, 조립 등등일 수 있다. 그러므로, 제 1 대안에 있어서 물체는 작업물일 수 있고, 상기 작업물은 매니퓰레이터 암에 의해 꽉 잡히고, 대상을 형성하는 공구에 의해 가공된다. 이때, 작업물을 붙잡은 매니퓰레이터 암은 상기 작업물을 예컨대 가공 테이블 위에 꽉 잡고 있을 수만 있고, 따라서 외부의 별도의 공구가 상기 작업물에 작용할 수 있고, 또는 매니퓰레이터에 의해 붙잡힌 작업물이 공구에, 특히 고정된 공구에 접근될 수 있거나 또는 그를 따라서 안내될 수 있다. 제 2 대안에 있어서 물체는 공구일 수 있고, 상기 공구는 매니퓰레이터 암에 의해 안내되고, 상기 공구는 이 경우 대상을 형성하는, 별도로 배치된 작업물을 가공한다.
물체들을 핸들링하기 위한 상기 방법은 그 밖의 단계를 가질 수 있다:
- 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 할 뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 관절들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 하여 상기 적어도 하나의 제어장치를 이용하여 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절들을 액추에이팅하는 단계.
일반적으로, 매니퓰레이터 암은, 그의 원하는, 차지되어야 하는 포즈 (위치 및 방위) 가 모든 관절이 그들의 각각 미리 결정된 위치들로 데려가짐으로써 설정되도록 액추에이팅된다. 이는 관절들을 이동시키기 위해 제어장치가 예컨대 로봇 프로그램을 근거로 또는 프로그래밍 핸드헬드 장치 상에서의 입력을 근거로 매니퓰레이터 암의 드라이브들을 상응하여 액추에이팅함으로써 수행된다. 관절들의 원하는 목표위치들이 설정될 수 있도록 일반적으로 센서들이 관절들에 배치되고, 상기 센서들은 관절들의 실제의 현재위치들을 측정한다. 센서들에 의해 제공된 현재위치들의 값들이 전부 정확할 수는 없고, 특히 현재위치들의 값들이 오차를 가질 수도 있고, 따라서 원하는, 차지되어야 하는 포즈를 향해 일종의 허용오차를 갖고만 정확히 주행될 수 있다. 이제 방법에 따르면 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절들의 액추에이팅이 상기 적어도 하나의 제어장치를 이용하여 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 할 뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 관절들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 하여서도 수행되면, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 위치 정확성이 개선될 수 있다. 이는 이러한 실시형태에 있어서 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 드라이브들이 상기 제어장치에 의해 이 하나의 매니퓰레이터 암의 센서들에 의해 제공된 현재위치들의 값들을 근거로 액추에이팅될 뿐만 아니라 추가적으로 상기 커플링된 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 관절들의 현재위치들의 값들도 고려됨으로써 수행된다.
이렇게, 제 2 매니퓰레이터 암이 커플링된 제 1 매니퓰레이터 암의 부재의 위치값 및 방위값은 한편으로는 운동학적 사슬에 있어서 상기 제 1 매니퓰레이터 암의 이 커플링된 부재의 상류에 배치된 상기 제 1 매니퓰레이터 암의 관절들의 관절 각위치들로부터 결정될 수 있고, 다른 한편으로는 추가적으로 운동학적 사슬에 있어서 상기 제 2 매니퓰레이터 암의 커플링된 부재의 상류에 배치된 상기 제 2 매니퓰레이터 암의 관절들의 관절 각위치들로부터 결정될 수 있다. 이렇게, 상기 제 2 매니퓰레이터 암에 의해 바로 커플링된 상기 제 1 매니퓰레이터 암의 부재를 위한 2개의 위치값 및 방위값이 중복적으로 얻어지고, 상기 값들은 비교될 수 있고, 상기 비교를 근거로 보다 정확한 값들, 예컨대 평균값들이 상기 제 1 매니퓰레이터 암의 이 부재의 실제의 위치 및 방위를 위해 결정된다. 고려되어야 하는 커플링된 부재는 특히 제 1 공구 기준점, 특히 제 1 TCP (Tool-Center-Point) 를 구비할 수 있고, 이때 제 2 커플링된 매니퓰레이터 암은 제 2 공구 기준점, 특히 제 2 TCP (Tool-Center-Point) 를 구비할 수 있고, 이 두 위치값 및 방위값으로부터 하나의 공통의 평균값이 형성될 수 있다. 이렇게, 드라이브들로부터 공구 기준점의 포즈로의 중복적인 전진 계산이 수행될 수 있는데, 왜냐하면 공구 기준점, 특히 TCP 의 실제의 현재위치에 관한 2개의 정보가 존재하고, 이를 통해 엔드 이펙터 포즈의 보다 높은 정확성을 갖고 계산이 가능하기 때문이다.
대안적으로 또는 보충적으로, 커플링된 적어도 하나의 그 밖의 매니퓰레이터 암의 관절들의 현재위치들의 값들로부터, 공간 안에서 상기 하나의 매니퓰레이터 암과 상기 적어도 하나의 그 밖의 매니퓰레이터 암 사이의 커플링 부위의 위치 및 방위가 결정될 수 있고, 상기 커플링 부위의 이 위치 및 방위를 근거로 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절위치들의 값들은 운동학적 사슬에 있어서 상기 커플링 부위의 아래에서 역계산될 수 있고, 이를 통해 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절위치들을 위한 중복적인 값들이 결정된다. 이렇게, 각각의 관절을 위해, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절위치들을 위한 2개의 값이 결정된다. 그러면 경우에 따라서는 동일한 관절을 위한 서로 다른, 오차를 갖는 값들이 찾아내질 수 있고, 따라서 관절위치들의 결정의 정확성이 개선될 수 있다. 달리 표현하자면, 상기 적어도 하나의 그 밖의 매니퓰레이터 암은 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 자신의 관절값 센서들에 대해 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 관절들을 추가적으로 측정하는 측정 기계를 형성한다.
상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 부재의 커플링은 커플링 장치를 통해 수행될 수 있으며, 상기 커플링 장치는 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 상기 부재와 단단히 연결된 제 1 커플링 부재 및 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 상기 부재와 단단히 연결된 제 2 대응 커플링 부재를 구비하고, 상기 제 2 대응 커플링 부재는 상기 부재들의 커플링된 상태에 있어서 상기 커플링 부재에 커플링되어 있다.
간단한 실시에 있어서, 상기 커플링 장치는 상기 커플링 부재를 형성하는 볼트와 상기 대응 커플링 부재를 형성하는 록킹부의 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 원칙적으로, 상기 커플링 장치는 예컨대 기계적으로, 전기기계적으로, 전기적으로, 자기적으로, 공압적으로 및/또는 유압적으로 커플링 가능하거나 또는 록킹 가능할 수 있다. 즉, 상기 커플링 장치는 일반적으로 탈착 가능하게 형성될 수 있다. 특히, 상기 커플링 장치는 액추에이팅되어, 특히 로봇 제어기를 통해 액추에이팅되어 탈착 가능하게 그리고 록킹 가능하게 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 한 부재의 커플링은 로봇 프로그램에 의해 제어되어 자동적으로 수행될 수 있다. 하지만, 대안적으로 커플링은 경우에 따라서는 수동으로도 수행될 수 있다. 상기 두 경우에서, 매니퓰레이터 암들의 각각의 부재들의 커플링은 센서들을 통해 자동적으로 인식될 수 있고, 따라서 로봇 제어기는 매니퓰레이터 암들의 부재들 중 어떤 것들이 현재 커플링되어 있고 어떤 것들이 커플링되어 있지 않은지를 자동적으로 인식할 수 있다. 따라서, 로봇 제어기는 운동학적 커플링을 상응하여 셋업할 수 있고, 매니퓰레이터 암 또는 매니퓰레이터 암들을 상응하여 액추에이팅할 수 있다.
상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 부재의 커플링은 커플링 장치에 대해 대안적으로 그립핑 장치 (gripping device) 를 통해 수행될 수 있으며, 상기 그립핑 장치는 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 상기 부재와 연결되고, 상기 그립핑 장치는 상기 부재들의 커플링된 상태에 있어서 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 상기 부재를 붙잡는다.
이러한 실시에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 상기 그립핑 장치는 한편으로는 자신이 물체를 핸들링하기 위해 작동모드에서 사용될 수 있고, 다른 한편으로는 다른 작동모드에서, 상기 하나의 매니퓰레이터 암이 물체를 핸들링하면 그를 돕기 위해 상기 하나의 매니퓰레이터 암에 커플링되기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 그립퍼는 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재와 연결되도록 형성 및/또는 셋업될 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재들은 그립핑면 (gripping surface) 들을 구비하도록 설계될 수 있고, 상기 그립핑면들은 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 간단히 설계된 그립퍼에 의해 붙잡힐 수 있다. 이렇게, 예컨대 간단한 집게 그립퍼의 경우에 있어서 상기 하나의 매니퓰레이터 암의 부재 또는 부재들은 마주하고 있는 평면에 표면섹션들을 구비할 수 있고, 상기 표면섹션들에서 집게 그립퍼는 부재를 마주하고 있는 측들로부터 붙잡고, 상기 부재를 그의 두 그립퍼 조 (gripper jaw) 사이에 끼울 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 제어장치와 매니퓰레이터 암을 구비하는 산업용 로봇으로서, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들을 구비하며, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들을 통해 연결되고, 상기 관절들은 상기 제어장치에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하며, 상기 산업용 로봇은 게다가 적어도 하나의 커플링 부재 및/또는 대응 커플링 부재를 구비하고, 상기 커플링 부재 및/또는 상기 대응 커플링 부재는 상기 부재들 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 커플링 부재 및/또는 상기 대응 커플링 부재는 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암의 부재에 하나의 매니퓰레이터 암의 부재가 커플링된 상태에 있어서, 특히 본 발명에 따른 방법에서 기술한 바와 같이 커플링된 상태에 있어서 다른 매니퓰레이터 암의 부합하는 대응 커플링 부재 또는 커플링 부재와 맞물릴 수 있도록 형성되는 산업용 로봇을 통해 달성된다.
이러한 산업용 로봇에 있어서, 매니퓰레이터 암의 1개, 2개, 다수의 또는 모든 부재는 각각 1개, 2개 또는 다수의 커플링 부재 및/또는 대응 커플링 부재들을 구비할 수 있다. 이와 관련된 커플링 장치, 특히 커플링 부재들 및/또는 대응 커플링 부재들은 상기에서 상세히 기술한 바와 같이 형성될 수 있다. 이때, 일반적으로 부재는 여러 가지 공간방향으로 정렬되어 상기 부재와 연결된, 특히 상기 부재에 고정된 2개 또는 다수의 커플링 부재 및/또는 대응 커플링 부재들을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따라 작동 가능한 산업용 로봇들의 다수의 구체적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참조로 하여 하기의 설명에서 상세히 설명된다. 이 실시예들의 구체적인 특징들은 어떤 구체적인 관련하에 그들이 언급되는지 상관없이, 경우에 따라서는 개별적으로 또는 조합하여 볼 때, 본 발명의 일반적인 특징들을 나타낼 수 있다.
도 1 은 2개의 매니퓰레이터 암을 갖는 예시적인 로봇 작업장의 투시 도면;
도 2a 는 제 2 매니퓰레이터 암의 단부 부재가 제 1 매니퓰레이터 암의 단부 부재와 커플링되는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 2b 는 제 2 매니퓰레이터 암의 단부 부재가 제 1 매니퓰레이터 암의 원위 부재와 커플링되는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 2c 는 제 2 매니퓰레이터 암의 단부 부재가 제 1 매니퓰레이터 암의 다른 부재와 커플링되는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 2d 는 제 2 매니퓰레이터 암의 단부 부재가 제 1 매니퓰레이터 암의 근위 부재와 커플링되는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 2e 는 제 2 매니퓰레이터 암의 단부 부재와 다른 부재가 제 1 매니퓰레이터 암의 부재와 커플링되는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 3a 는 방법에 따른 커플링을 구비하지 않는, 형태에 있어서 하나의 매니퓰레이터 암이 반응력들을 근거로 탄성적으로 그의 목표위치에서 많이 벗어나는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 3b 는 방법에 따른 커플링을 구비하는, 형태에 있어서 하나의 매니퓰레이터 암이 반응력들을 근거로 탄성적으로 그의 목표위치에서 조금만 벗어나는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 4a 는 디커플링된 상태에서, 제 1 매니퓰레이터 암은 그의 단부 부재에 다수의 커플링 부재를 구비하고 제 2 매니퓰레이터 암은 대응 커플링 부재를 지니고 있는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 4b 는 커플링된 상태에서, 제 1 매니퓰레이터 암은 그의 단부 부재에 다수의 커플링 부재를 구비하고 제 2 매니퓰레이터 암은 대응 커플링 부재를 지니고 있는, 도 4a 에 따른 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 5a 는 디커플링된 상태에서, 제 1 매니퓰레이터 암은 그의 단부 부재에 그립핑면들을 구비하고 제 2 매니퓰레이터 암은 그립퍼를 지니고 있는, 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 5b 는 커플링된 상태에서 제 2 매니퓰레이터 암의 그립퍼가 제 1 매니퓰레이터 암의 그립핑면들을 붙잡는, 도 5a 에 따른 두 매니퓰레이터 암의 도식적인 도면;
도 6a 는 작업물이 제 1 매니퓰레이터 암에 의해서만 들어올려지기에는 너무 무거운, 2개의 매니퓰레이터 암을 갖는 예시적인 로봇 작업장의 투시 도면;
도 6b 는 제 2 매니퓰레이터 암이 그의 그립퍼를 이용하여 제 1 매니퓰레이터 암을 돕는, 2개의 매니퓰레이터 암을 갖는 예시적인 로봇 작업장의 투시 도면;
도 6c 는 방법에 따른 커플링을 근거로, 작업물을 들어올리는 것을 제 2 매니퓰레이터 암이 돕는, 2개의 매니퓰레이터 암을 갖는 예시적인 로봇 작업장의 투시 도면을 나타낸다.
도 1 은 두 산업용 로봇 (1) 의 2개의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 을 갖는 예시적인 로봇 작업장을 나타낸다. 각각의 산업용 로봇 (1) 은 예시적인 실시에 있어서 KUKA LBR 유형의 이른바 경량 로봇으로서 설계되고, 상기 경량 로봇은 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 및 각각 할당된 로봇 제어기 (2a, 2b) 를 구비한다. 각각의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 은 본 실시예의 경우 잇달아 배치된 그리고 7개의 관절 (4a, 4b) 을 이용하여 회전 가능하게 서로 연결된 다수의 부재 (5a, 5b 내지 12a, 12b) 를 포함한다.
산업용 로봇 (1) 들의 로봇 제어기들 (2a, 2b) 은 로봇 프로그램을 실행하도록 형성 또는 셋업되고, 상기 로봇 프로그램을 통해 각각의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 의 관절들 (4a, 4b) 은 그의 로봇 프로그램에 따라 자동화되거나 또는 수동 주행 작동에 있어서 자동적으로 이동되거나 또는 회전을 할 수 있게 된다. 이를 위해, 로봇 제어기들 (2a, 2b) 은 액추에이팅될 수 있는 전기 드라이브들과 연결되고, 상기 전기 드라이브들은 관련 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 의 관절들 (4a, 4b) 을 이동시키도록 형성된다.
로봇 제어기들 (2a, 2b) 은 물체 (13) 들을 핸들링하기 위한 방법을, 하기에서 다수의 구체적인 실시예들을 근거로 상세히 기술되는 바와 같이, 실행하도록 형성 및/또는 셋업된다.
도 2a 내지 2e 에는, 예시적으로 일련의 여러 가지 유형의 본 발명에 따른 커플링이 도식적으로 도시된다. 도시된 변형들은 종결적인 것이 아니라, 적용 경우에 따라 부재쌍들의 도시되지 않은 조합들도 서로 커플링될 수 있다. 도 2a 는 두 산업용 로봇 (1) 을 이용하여 물체 (13) 들을 핸들링하기 위한 방법을 예시적으로 나타내며, 상기 산업용 로봇들은 각각 하나의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 을 포함하고, 상기 매니퓰레이터 암은 이동 가능한 관절들 (4a, 4b) 을 통해 연결된, 다수의 잇따르는 부재들 (5a, 5b 내지 12a, 12b) 을 구비한다. 관절들 (4a, 4b) 은 두 제어장치 (2a, 2b) (도 1) 에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하다. 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 은 제 1 단부 부재 (12a) 를 구비하고, 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 은 제 2 단부 부재 (12b) 를 구비한다.
도시된 예시적인 모든 변형에 있어서, 물체 (13) 는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 을 이용하여 붙잡힌다. 상기 붙잡음은 물체 (13) 가 그립퍼 (14) 에 의해 제 1 단부 부재 (12a) 와 연결되도록 수행된다. 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 은 도 2a 내지 2d 에 도시된 바와 같이 반드시 자신의 그립퍼 (15) 를 구비할 필요는 없다. 하지만, 도 2e 에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터 암 (1b) 은 필요시 자신의 그립퍼 (15) 를 구비할 수도 있다. 후에 도 5a 내지 6c 에 도시되는 바와 같이 제 2 그립퍼 (15) 를 이용하여 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재 (5a 내지 12a) 에 커플링될 수 있기 위해서이다.
도 2a 내지 2d 의 경우들에 있어서, 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암, 즉 실시예에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 커플링되어야 하는 부재는 제 2 단부 부재 (12b) 이다. 도 2e 의 경우에 있어서는, 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암, 즉 실시예에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 커플링되어야 하는 부재는 제 2 단부 부재 (12b) 가 아니라 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 임의의 다른 부재 (5b 내지 11b) 를 대표하는 부재 (11b) 이다.
도 2a 에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에 커플링된다. 이를 통해, 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 자신이 물체 (13) 를 붙잡을 필요없이 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해 예컨대 홀딩력들 및/또는 반응력들이 물체 (13) 에서 매우 가까이 흡수될 수 있다. 이 점에 있어서는, 매니퓰레이터 암 (1b) 은 물체 (13) 를 붙잡도록 형성되어야 하는 특별한 그립퍼를 필요로 하지 않는다. 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 관절 각위치들을 중복적으로 검출할 수 있기 위해 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 이 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 을 돕는 경우에 있어서, 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에의 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 커플링이 의미있는데, 왜냐하면 그러면 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 관절 (4a) 들의 모든 관절 각위치들이 역계산될 수 있기 때문이다.
도 2b 에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에 커플링되는 것이 아니라 상류에 배치된 부재 (11a) 에 커플링된다. 이를 통해, 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 완전한 운동학적 사슬이 검출 또는 역계산될 수 있는 것은 아니나 홀딩력들 및/또는 반응력들이 물체 (13) 에서 매우 가까이 흡수될 수 있고, 하지만 물체 (13) 에 대한 일종의 간격을 두고 흡수될 수 있다. 이는 예컨대 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 이 충분히 가까이 다가갈 수 없을 정도로, 특히 경우에 따라서는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에 도달할 수 없을 정도로 물체 (13) 가 부피가 크면 및/또는 매우 길면 의미있을 수 있다. 또한, 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해, 예컨대 물체 (13) 의 정렬 또는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 의 정렬과 반대로 향해 있는 방향으로의 잡아당김이 원해질 수 있다.
도 2c 에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 는 중간 부재 (10a) 에 커플링된다. 이를 통해, 예컨대 기본축들, 즉 부재들 (5a 내지 9a) 사이의 관절 (4b) 들에의 부하가 경감될 수 있다.
도 2d 에서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 는 부재 (8a) 에 커플링된다. 이를 통해, 특히 기본축들, 즉 부재들 (5a 내지 8a) 사이의 관절 (4b) 들에의 부하가 경감될 수 있다. 이는 예컨대 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 이 그의 작업공간의 경계들에서 활동할 경우 (이로 인해 특히 기본축들, 즉 부재들 (5a 내지 8a) 사이의 관절 (4b) 들이 힘 및/또는 모멘트에 의해 부하를 특히 많이 받는다) 의미있을 수 있다.
도 2e 에서는, 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 가 아니라 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 중간 부재 (11b) 가 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 중간 부재 (11a) 에 커플링된다. 부재 (11a) 에의 도 2e 에 도시된 부재 (11b) 의 커플링은 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 과 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 모든 다른 부재쌍을 대표하며, 상기 부재쌍들에 있어서 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 는 자유로운 채로 있다. 그러면 이 자유로운 단부 부재 (12b) 에는 예컨대 그립퍼 (15) 가 배치될 수 있고, 상기 그립퍼는 본 커플링 유형에 참여하지 않는다. 예컨대, 다른 핸들링 목적을 위해 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 에 플랜지로 연결된, 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a 내지 12a) 을 붙잡음을 자신이 떠맡을 수 없는, 큰, 특히 부피가 큰 그립퍼 (15) 이면 그러할 수 있다. 폐쇄된 부분 사슬들의 이러한 형성은 커플링되어야 하는 파트너들의 선택에 따라 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 운동을 제한하거나 또는 일종의 자유도에 있어서 차단할 수 있다. 이는 예컨대 커플링된 부재까지 매니퓰레이터 암 (1a) 을 높은 강성을 갖고 고정시키기 위해 의도적으로 사용될 수 있다.
도 3a 및 3b 에는 대상 (16) 을 이용한 물체 (13) 에의, 방법에 따른 작용이 도식적으로 도시된다. 이때, 상기 작용의 결과로 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 안으로 도입되는 반응력들 및/또는 반응 모멘트들은 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해, 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에 커플링된 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 를 통하여 완전히 또는 부분적으로 흡수된다. 방법의 이 구현형태에 있어서 물체 (13) 는 작업물일 수 있고, 상기 작업물은 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 에 의해 꽉 잡히고, 대상 (16) 을 형성하는 공구에 의해 가공된다. 이때, 작업물을 붙잡은 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 은 상기 작업물을 예컨대 가공 테이블 (17) 위에 꽉 잡고 있기만 하거나 (따라서, 외부의 별도의 공구가 상기 작업물에 작용할 수 있다) 또는 매니퓰레이터 암 (1a) 에 의해 붙잡힌 작업물이 공구에, 특히 고정된 공구에 접근되거나 또는 그를 따라서 안내될 수 있다. 도 3a 에는, 물체 (13) 에 작용되지 않는 경우 매니퓰레이터 암 (1a) 이 차지하는 제 1 포즈에 있어서의 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 이 어두운 형태로 도시된다. 또한, 밝은 형태로 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 이 또 한 번 도시되고, 보다 정확히 말하면 반응력들에 의해 변화된 포즈에 있어서 도시된다. 이러한 변화된 포즈는 외부로부터의 힘들이 물체 (13) 에 작용하면 예컨대 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a 내지 12a) 및/또는 관절 (4a) 들 안의 피할 수 없는 탄성에 의해 발생할 수 있다. 이 점에 있어서는, 단지 보다 잘 보이도록 하기 위해, 상기 포즈의 변화의 정도가 과장되어 도시된다. 이제 반응력들 및/또는 반응 모멘트들이 방법에 따라 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해 도 3b 에 도시된 바와 같이 흡수되면, 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 포즈의 변화가 명백히 감소되거나 또는 심지어 완전히 없어질 수 있다. 반응력들 및/또는 반응 모멘트들 때문에 변화된 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 포즈는, 도 3b 에서 밝은 형태로 표시된 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해 도시된 바와 같이, 이 점에 있어서는 해가 되지 않는데, 왜냐하면 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 포즈는 물체 (13) 의 위치 및 방위를 위해 결정적인 것이 아니라 물체 (13) 를 붙잡고 있는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 에 의해 결정적으로 결정되기 때문이다.
도 4a 및 도 4b 는 일례를 근거로 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에의 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 의 커플링이 어떻게 커플링 장치 (18) 를 통해 수행될 수 있는 가를 나타내며, 상기 커플링 장치는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 와 단단히 연결된 제 1 커플링 부재 (18a) 및 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 와 단단히 연결된 제 2 대응 커플링 부재 (18b) 를 구비하고, 상기 제 2 대응 커플링 부재는 커플링된 상태에 있어서 커플링 부재 (18a) 에 커플링되어 있다. 본 실시예에서 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 는 다수의 커플링 부재 (18a), 특히 6개의 커플링 부재 (18a) 를 구비한다. 6개의 커플링 부재 (18a) 는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 의 6각형 원기둥의 6개의 평탄한 외부 표면에 배치되고, 상기 커플링 부재들은 여러 가지 공간방향으로 정렬된다. 원칙적으로, 도 4b 에 예시적으로 도시된 바와 같이 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 을 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 에 커플링하기 위해, 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 대응 커플링 부재 (18b) 는 커플링 부재 (18a) 들 각각 안으로 형상 결합식으로 맞물리고, 그 안에 록킹될 수 있다.
도 5a 및 도 5b 는 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에의 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 의 커플링이 커플링 장치 (18) 를 통해 수행되는 것이 아니라, 특히 대응 커플링 부재 (18b) 를 통해 수행되는 것이 아니라 자신의 그립핑 장치, 즉 그립퍼 (15) 를 통해 수행된다는 점에 의해 도 4a 및 54b 에 대한 변경을 나타내며, 상기 그립핑 장치는 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 단부 부재 (12b) 와 연결되고, 상기 그립퍼 (15) 는 단부 부재 (12a) 의 6각형 원기둥에 커플링된 상태에 있어서 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 를 붙잡는다.
도 6a 내지 6c 는 오로지 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 그립퍼 (14) 만을 이용하여 물체 (13) 를 붙잡는 단계 (도 6a), 상기 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 단부 부재 (12a) 에 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 의 그립퍼 (15) 를 커플링하는 단계 (도 6b), 그리고 상기 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 이 상기 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 의 상기 단부 부재 (12a) 에 커플링된 그의 그립퍼 (15) 를 통하여 홀딩력들의 일부를 떠맡도록, 상기 제 1 매니퓰레이터 암 (1a) 과 상기 제 2 매니퓰레이터 암 (1b) 이 함께 상기 물체 (13) 를 들어올리는 단계 (도 6c) 를 갖는, 상기 방법에 상응하는 예시적인 순서를 나타낸다.

Claims (10)

  1. 적어도 두 산업용 로봇 (1) 을 이용하여 물체 (13) 들을 핸들링하기 위한 방법으로서, 산업용 로봇들은 각각 하나의 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 을 포함하며, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 을 구비하고, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들 (4a, 4b) 을 통해 연결되며, 상기 관절들은 적어도 하나의 제어장치 (2a, 2b) 에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하고, 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 은 제 1 단부 부재 (12a) 를 구비하고 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 은 제 2 단부 부재 (12b) 를 구비하며,
    상기 방법은:
    - 물체 (13) 가 제 1 단부 부재 (12a) 와 연결되도록 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 을 이용하여 상기 물체 (13) 를 붙잡는 단계, 및
    - 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 한 부재 (5b-12b) 를 커플링하는 단계를 포함하는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 상기 커플링되어야 하는 부재 (5b-12b) 는 제 2 단부 부재 (12b) 인, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 이 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에 커플링된 그의 부재 (5b-12b) 를 통하여 홀딩력들의 일부를 떠맡도록, 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 과 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해 함께 상기 물체 (13) 를 들어올리는 단계를 추가로 포함하는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 대상 (16) 을 이용하여 상기 물체 (13) 에 작용하거나 또는 상기 물체 (13) 를 이용하여 대상 (16) 에 작용하는 단계, 및
    - 상기 작용의 결과로 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 안으로 도입되는 반응력들 및/또는 반응 모멘트들을, 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에 커플링된 그의 부재 (5b-12b) 를 거쳐 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 을 통해, 완전히 또는 부분적으로 흡수하는 단계를 추가로 포함하는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 관절 (4a) 들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 할 뿐만 아니라 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 관절 (4b) 들의 위치들에 관한 측정값들을 근거로 하여 상기 적어도 하나의 제어장치 (2a) 를 이용하여 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 관절 (4a) 들을 액추에이팅하는 단계를 추가로 포함하는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 상기 부재 (5b-12b) 의 커플링은 커플링 장치 (18) 를 통해 수행되며, 상기 커플링 장치는 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 상기 부재 (5a-12a) 와 단단히 연결된 제 1 커플링 부재 (18a) 및 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 상기 부재 (5b-12b) 와 단단히 연결된 제 2 대응 커플링 부재 (18b) 를 구비하고, 상기 제 2 대응 커플링 부재는 상기 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 의 커플링된 상태로 상기 커플링 부재 (18a) 에 커플링되어 있는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재들 (5a-12a) 중 하나에의 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 상기 부재 (5b-12b) 의 커플링은 그립핑 장치 (15) 를 통해 수행되며, 상기 그립핑 장치는 상기 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 상기 부재 (5b-12b) 와 연결되고, 상기 그립핑 장치는 상기 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 의 커플링된 상태로 상기 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 상기 부재 (5a-12a) 를 붙잡는, 적어도 두 산업용 로봇을 이용하여 물체들을 핸들링하기 위한 방법.
  8. 제어장치 (2a, 2b) 와 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 을 구비하는 산업용 로봇으로서, 상기 매니퓰레이터 암은 다수의 잇따르는 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 을 구비하며, 상기 부재들은 이동 가능한 관절들 (4a, 4b) 을 통해 연결되고, 상기 관절들은 상기 제어장치 (2a, 2b) 에 의해 액추에이팅되어 이동 가능하며, 상기 산업용 로봇은 적어도 하나의 커플링 부재 (18a) 및/또는 대응 커플링 부재 (18b) 를 추가로 구비하고, 상기 커플링 부재 및/또는 상기 대응 커플링 부재는 상기 부재들 (5a-12a, 5b-12b) 중 적어도 하나와 연결되며, 상기 커플링 부재 및/또는 상기 대응 커플링 부재는 적어도 하나의 다른 매니퓰레이터 암 (1b) 의 부재 (5b-12b) 에 하나의 매니퓰레이터 암 (1a) 의 부재 (5a-12a) 가 커플링된 상태로, 특히 특허청구항들 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 커플링된 상태로 다른 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 의 부합하는 대응 커플링 부재 (18b) 또는 커플링 부재 (18a) 와 맞물릴 수 있도록 형성되는 산업용 로봇.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터 암 (1a, 1b) 의 1개, 2개, 다수의 또는 모든 부재 (5a-12a, 5b-12b) 는 각각 1개, 2개 또는 다수의 커플링 부재 (18a) 및/또는 대응 커플링 부재 (18b) 들을 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
  10. 제 9 항에 있어서,
    부재 (5a-12a, 5b-12b) 는 여러 가지 공간방향으로 정렬되어 상기 부재 (5a-12a, 5b-12b) 와 연결된, 특히 상기 부재 (5a-12a, 5b-12b) 에 고정된 2개 또는 다수의 커플링 부재 (18a) 및/또는 대응 커플링 부재 (18b) 들을 구비하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
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