KR20150121403A - System and method for preventing collision between workers and robots - Google Patents

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KR20150121403A
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박찬훈
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention provides a system and a method to prevent collision capable of safely protecting a worker from a robot by preventing collision occurred in operation beforehand while the worker and robot share a common operation space. The system to prevent collision between a worker and a robot comprises: multiple sensors attached to a worker to provide position information such that information on the physical size and the movement of a relevant worker can be deducted; and a motion integration controller to generate a three-dimensional human-shaped model for a relevant worker by deducting the information on the physical size of the relevant worker through the position information of the multiple sensors and correcting a preset standard human model in which the deducted physical size information is reflected, combining the movement information with three-dimensional human-shaped model on the relevant worker generated by deducting the information on the movement of the relevant worker through the position information of the multiple sensors, and then predicting collision possibility between the worker and the robot using the three-dimensional human-shaped model on the relevant worker with which the movement information is combined.

Description

작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING COLLISION BETWEEN WORKERS AND ROBOTS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and a method for preventing collision between an operator and a robot,

본 발명은 작업자와 로봇이 공동 작업 영역 공간 내에서 함께 작업을 수행함에 따라 발생할 수 있는 작업자와 로봇 사이의 충돌을 방지하기 위한 충돌 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a collision avoidance system and method for preventing a collision between an operator and a robot, which can occur as an operator and a robot work together in a joint work space.

현재 사회에서 로봇은 점점 노동 대체 수단으로 변화 및 발전을 하고 있고, 인간과 로봇이 함께 작업에 참여하면서 로봇으로부터 인간을 안전하게 보호할 필요성이 점점 커지고 있다.In today 's society, robots are changing and developing more and more as a means of labor substitution, and the need for the human being to safely protect human beings from robots is increasing as human beings and robots join together.

이에 따라 공동 작업 영역 공간에서 함께 작업하는 작업자와 로봇 사이에 충돌을 방지하기 위한 많은 기술들이 연구, 개발되고 있다.Accordingly, many techniques for preventing collision between a robot and a worker working together in a collaborative work space have been researched and developed.

종래에도 작업자에게 부착된 센서를 이용하여 작업자의 위치를 감지하는 충돌 방지 시스템이나, 로봇에게 부착된 센서를 통해 작업자의 위치를 파악하고 이에 따라 충돌 가능성을 예측하는 충돌 방지 시스템은 존재하고 있었다.Conventionally, there has been an anti-collision system that detects the position of an operator using a sensor attached to an operator, or an anti-collision system that detects the position of an operator through a sensor attached to the robot and predicts the possibility of collision according to the sensor.

그러나 로봇과 함께 작업하는 해당 작업자의 특징까지 고려하여 이를 이용해 충돌 가능성을 예측하는 기술은 존재하지 않는 실정이다.However, there is no technology to predict the possibility of collision by considering the characteristics of the worker working with the robot.

한국공개특허 제2010-0099489호Korean Patent Publication No. 2010-0099489 한국등록특허 제0542207호Korean Patent No. 0542207

본 발명은 작업자와 로봇이 공동 작업 공간을 공유하면서 함께 작업을 수행하는 과정 중 발생할 수 있는 충돌을 사전에 방지하여, 로봇으로부터 작업자를 안전하게 보호하는 충돌 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a collision avoidance system and method for safely protecting an operator from a robot by preventing a collision that may occur during a process of collaborating with a worker and a robot while sharing a common work space.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양상에 따른 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템은, 작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출할 수 있도록 해당 작업자에게 부착되어 위치 정보를 제공하는 복수 개의 센서, 상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 신체 사이즈 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하며, 상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성한 후, 상기 작업자 정보를 이용하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 모션 통합 제어기를 포함한다.In order to achieve the above object, an anti-collision system between a worker and a robot according to an aspect of the present invention is provided with position information attached to a worker so as to derive information on body size information and movement of the worker A plurality of sensors, position information of the plurality of sensors to derive body size information of the worker, corrects a predetermined standard model of the human so that the derived body size information of the worker is reflected, Dimensional human shape model, receiving position information of the plurality of sensors, deriving information on the movement of the corresponding operator, and transmitting information about the derived movement of the corresponding operator to the three-dimensional human being After joining to the shape model to generate worker information for the worker, Using the information includes motion integrated controller to predict the possibility of collision between the operator and the robot.

본 발명의 다른 양상에 따른 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 방법은, 작업자에게 부착된 복수 개의 센서를 통해 상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 복수 개 센서의 위치 정보를 통해 해당 작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출한다. 그리고, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하고, 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성한다. 그 후, 상기 생성된 작업자 정보를 이용하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preventing a collision between an operator and a robot, the method comprising: receiving location information of the plurality of sensors through a plurality of sensors attached to an operator; And information on the body size and motion of the user. Then, a three-dimensional human shape model for the operator is corrected by correcting the human standard model so that the derived body size information of the worker is reflected, and information on the derived movement of the corresponding worker is stored in the generated Dimensional human shape model for the worker to generate worker information for the worker. Then, the possibility of collision between the operator and the robot is predicted using the generated worker information.

본 발명에 의하면, 공동 작업 영역 공간 내에서 로봇과 함께 작업하는 해당 작업자의 신체 특성 및 움직임을 개별적으로 고려하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하므로, 작업자에게 보다 안전한 작업장을 제공할 수 있다.According to the present invention, the probability of collision between an operator and a robot is predicted by separately considering body characteristics and movements of a worker working with the robot in a joint work space, thereby providing a safer workplace for an operator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 통합 제어기의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed block diagram of a motion integration controller according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of preventing collision according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템 및 방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a system and method for preventing collision between a robot and a worker according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 작업자는 머리(100-1), 양 팔(100-2, 100-3), 허리(100-4)와 양 다리(100-5, 100-6)에 각각 센서(100)를 부착하고 있다. 구체적으로는, 머리(100-1)와 다리(100-5,100-6)에 부착한 센서를 통해 작업자의 신장을 알 수 있고, 양 팔(100-2, 100-3)에 부착한 센서를 통해 작업자의 팔의 길이를, 허리(100-4)와 다리(100-5, 100-6)에 부착한 센서를 통해 작업자의 다리 길이를 알 수 있고, 머리(100-1)와 허리(100-4)에 부착한 센서를 통해서는 작업자의 상반신의 길이 또는 작업자가 앉아 있을 때의 높이를 알 수 있다. 또한 작업자가 허리(100-4)와 등(나타내지 않음)에 각각 센서를 부착하였다면 작업자의 허리 둘레를 알 수 있다. 이와 같이 작업자가 부착한 센서의 개수가 많을수록 그 센서가 부착된 위치 정보를 통해 작업자의 신체 사이즈 정보를 상세히 알 수 있다.1, the operator attaches the sensor 100 to the head 100-1, the arms 100-2 and 100-3, the waist 100-4 and the legs 100-5 and 100-6, . More specifically, the elongation of the worker can be known through the sensors attached to the head 100-1 and the legs 100-5 and 100-6, and the sensor attached to the arms 100-2 and 100-3 The length of the operator's leg can be known through the sensor attached to the waist 100-4 and the legs 100-5 and 100-6, 4), it is possible to know the length of the upper body of the worker or the height when the worker is seated. Also, if the operator attaches the sensors to the waist 100-4 and the back (not shown), respectively, the operator's waist circumference can be known. As the number of sensors attached to the worker increases, the body size information of the worker can be known in detail through the positional information attached to the sensor.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템은, 작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출할 수 있도록 해당 작업자에게 부착되어 위치 정보를 제공하는 복수 개의 센서(100), 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 수신하여 작업자별 신체 특성을 고려한 3차원 인간 형상 모델을 생성하고, 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 작업자 정보를 생성한 후, 상기 작업자 정보를 이용하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하고, 상기 예측 결과에 따라 일정 명령을 출력하는 모션 통합 제어기(110), 그리고 상기 모션 통합 제어기(110)에서 출력된 일정 명령에 따라 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어기(120)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a collision avoidance system between a worker and a robot according to an embodiment of the present invention is attached to a corresponding worker so as to derive information on body size information and movement of the worker, A plurality of sensors 100 receiving positional information of the plurality of sensors 100 and generating a three-dimensional human shape model considering body characteristics of each worker, receiving position information of the plurality of sensors 100, The information on the motion of the worker is derived and information on the derived motion of the worker is combined with the three-dimensional human shape model for the generated worker to generate worker information, A motion integration controller 110 for predicting the possibility of collision between the robot and the robot and outputting a predetermined command according to the prediction result, And a robot controller (120) for controlling the operation of the robot according to the predetermined command output from the controller (110).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 통합 제어기(110)의 세부 구성도로, 도 2를 참조하여 모션 통합 제어기(110)의 동작에 대해 상세히 살펴보도록 한다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the motion integration controller 110 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the operation of the motion integration controller 110 will be described in detail.

우선 작업자 형상 생성부(111)는, 작업자에게 부착된 상기 복수 개의 센서(100)를 통해 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 이용하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성한다.First, the worker shape generating unit 111 receives the position information of the plurality of sensors 100 through the plurality of sensors 100 attached to the worker, and obtains the position information of the received plurality of sensors 100 Dimensional human shape model for the operator.

구체적으로, 상기 작업자 형상 생성부(111)에서 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델 생성 과정은, 인간의 표준모델을 기 설정해 놓고, 상기 수신된 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 이용하여 해당 작업자의 신체 사이즈 정보를 도출한 후, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 상기 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하는 방식으로 상기 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성할 수 있다.Specifically, the three-dimensional human shape model generation process for the worker in the worker shape generation unit 111 may be performed by setting a human standard model in advance and using the received position information of the plurality of sensors 100 Dimensional human shape model for the corresponding worker can be generated by deriving the body size information of the worker and correcting the predetermined human standard model so that the derived body size information of the worker is reflected.

각 작업자는 센서(100)를 부착할 때 센서(100)의 부착 위치를 임의로 선택할 수 있다. 즉, 상기 실시예에서 언급한 위치로만 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 머리에 센서(100-1)를 부착하는 경우, 머리 앞이나 뒤, 또는 위 어디라도 센서를 부착할 수 있는 것이고, 머리 부분에 복수 개의 센서를 부착할 수도 있다. 이 때 작업자 형상 생성부(111)에 센서의 부착 위치를 입력하면, 작업자 형상 생성부(111)에서 해당 작업자의 머리 부위에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성할 때, 머리 부위에 부착된 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 머리 부위의 사이즈 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 머리 부위의 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준 모델을 보정한다. 또한 팔에 센서(100-2 또는 100-3)를 부착하는 경우에도, 손목이나 팔꿈치 등의 부위에 센서를 부착할 수 있고 그 부착 위치를 작업자 형상 생성부(111)에 입력하면, 작업자 형상 생성부(111)에서는 팔 부위에 부착된 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 팔 부위의 사이즈 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 팔 부위의 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준 모델을 보정하여 해당 작업자의 팔 부위에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성한다. Each operator can arbitrarily select the attachment position of the sensor 100 when attaching the sensor 100. [ That is, the present invention is not limited thereto. For example, when the sensor 100-1 is attached to the head, the sensor can be attached to the front, back, or the top of the head, and a plurality of sensors can be attached to the head. In this case, when the attachment position of the sensor is input to the worker shape generating unit 111, when the worker shape generating unit 111 generates the three-dimensional human shape model for the head region of the worker, Receives the positional information, derives size information of the head part of the operator, and corrects a preset human model to reflect the size information of the derived head of the operator. Further, even when the sensor 100-2 or 100-3 is attached to the arm, a sensor can be attached to a part such as a wrist or an elbow. When the sensor 100-2 or 100-3 is attached to the worker shape generating unit 111, The unit 111 receives the position information of the sensor attached to the arm and derives the size information of the arm of the corresponding worker and determines a predetermined standard model of the human to reflect the size information of the arm of the corresponding worker And generates a three-dimensional human shape model for the arm region of the operator.

이와 같이 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하는 것은, 작업자와 로봇 사이의 충돌을 방지함에 있어서 각 작업자별로 신체 특성을 고려한다는 점에서 그 의미가 있다.The generation of the three-dimensional human shape model for the operator in this way is meaningful in that the body characteristics are considered for each worker in preventing the collision between the worker and the robot.

그리고 작업자 정보 생성부(113)는, 작업자에게 부착된 상기 복수 개의 센서(100)를 통해 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 이용하여 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 도출할 수 있다.The worker information generating unit 113 receives position information of the plurality of sensors 100 through the plurality of sensors 100 attached to the worker and transmits position information of the plurality of sensors 100 So that information on the movement of the operator can be derived.

구체적으로, 해당 작업자가 공동 작업 영역 공간 내에서 움직이면 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보도 변화되므로, 상기 변화된 복수 개 센서(100)의 위치 정보에 의해서 해당 작업자의 이동 방향, 속도 및 가속도에 대한 정보 즉, 움직임에 대한 정보를 도출해 낼 수 있다.Specifically, when the operator moves within the joint work space, the positional information of the plurality of sensors 100 is changed. Therefore, the movement direction, velocity, and acceleration of the operator are changed by the position information of the changed plurality of sensors 100 Information about motion, that is, motion information.

상기 작업자 정보 생성부(113)는 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자의 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성한다.The worker information generator 113 combines the derived information about the motion of the worker with the three-dimensional human shape model of the worker to generate worker information for the worker.

이와 같이 본 발명에서 해당 작업자별 작업자 정보를 생성하는 것은, 각 작업자의 특성 즉, 신체 사이즈와 움직임을 개별적으로 고려하여 작업자와 로봇 사이의 충돌을 방지한다는 점에서 그 의미가 있다.In this way, in the present invention, generating the worker information for each worker is meaningful in that a conflict between the worker and the robot is prevented by separately considering the characteristics of each worker, that is, the body size and the movement.

충돌 가능성 예측부(115)는 로봇의 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보를 기 설정해 둘 수 있다. 로봇의 상기 3차원 형상 정보는 로봇을 처음 제작할 때의 CAD정보 등으로부터 로봇의 형상 데이터를 충돌 가능성 예측부(115)에 설정해 둘 수 있고, 로봇의 상기 움직임에 대한 정보 즉, 로봇 관절의 동작 시 궤적, 로봇의 속도 및 가속도 등의 정보는 액츄에이터(actuator) 정보 등을 통해 충돌 가능성 예측부(115)에 설정해 둘 수 있다.The collision possibility predicting unit 115 may set information on the three-dimensional shape and motion of the robot. The three-dimensional shape information of the robot can be set in the collision probability predicting unit 115 from the CAD information or the like when the robot is initially manufactured. The information about the motion of the robot, that is, The information such as the locus, the velocity and the acceleration of the robot can be set in the collision possibility predicting unit 115 through actuator information or the like.

상기 충돌 가능성 예측부(115)는 작업자와 로봇이 공동으로 작업하는 영역에 대한 공간 정보도 미리 설정해 둘 수 있다.The collision possibility predicting unit 115 may also set space information for an area in which the robot cooperates with the operator.

그리고, 상기 충돌 가능성 예측부(115)는 상기 작업자 정보 생성부(113)에서 생성한 상기 해당 작업자의 작업자 정보에, 상기 기 설정된 로봇의 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보, 그리고 상기 기 설정된 공동 작업 영역 공간 정보를 종합하여 충돌 가능성을 예측할 수 있다.The collision probability predicting unit 115 predicts the collision probability based on the three-dimensional shape and the motion of the predetermined robot and the pre-set cooperative work information, based on the worker information of the corresponding worker generated by the worker information generating unit 113 The possibility of collision can be predicted by combining the area space information.

여기서, 상기 충돌 가능성 예측부(115)의 충돌 가능성 예측 방법은 기존에 공지된 수식이나 알고리즘 등이 활용될 수 있다. 따라서, 기존 공지 방식에 의해 공동 작업 영역 공간 내에서 작업자와 로봇의 두 좌표간 거리, 방향 수렴 여부, 속도와 가속도 등에 따른 충돌 발생 시간 및 충돌 가능성이 예측될 수 있다. 일 예로, 두 좌표간 거리가 가깝거나, 서로에게 수렴하는 속도 내지 가속도가 급격히 증가하는 경우에는 충돌 가능성이 높게 예측될 것이다.Here, the collision probability predicting unit 115 may use known mathematical equations or algorithms. Therefore, according to the existing known method, the collision occurrence time and collision possibility according to the distance between the two coordinates of the operator and the robot, the direction convergence, the speed and the acceleration in the joint work space can be predicted. For example, if the distance between the two coordinates is close, or if the speed or acceleration that converges to each other suddenly increases, the possibility of collision will be high.

명령 출력부(117)는 로봇 제어기(120)에 일정한 명령을 출력한다. 상기 명령 출력부(117)는, 상기 충돌 가능성 예측부(115)에서 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성이 높게 예측되는 경우, 정지 또는 회피 명령을 출력할 수 있다. 상기 명령 출력부(117)는 충돌 가능성 예측 결과에 적절히 대응할 수 있도록 프로그램화 되어 있어서, 어느 경우에 정지 명령을 내릴 것인지, 또는 회피 명령을 내릴 것인지를 결정할 수 있다. 또한, 충돌 가능성이 다시 낮아졌다고 예측되는 경우에는 로봇을 다시 구동시키도록 하는 실행 명령 또는 안전하다는 것을 알리는 안전 명령도 출력할 수 있다.The command output unit 117 outputs a certain command to the robot controller 120. The command output unit 117 can output a stop or avoid command when the possibility of collision between the operator and the robot is highly predicted by the collision probability predicting unit 115. [ The instruction output unit 117 is programmed so as to appropriately correspond to the collision prediction result, so that it is possible to determine in which case the stop instruction or the avoid instruction is to be issued. Also, in the case where it is predicted that the possibility of collision is lowered again, an execution command for driving the robot again or a safety command for notifying that the robot is safe can also be outputted.

로봇 제어기(120)에는 로봇의 일반적인 구동을 위한 실행모드와 로봇의 구동을 종료하기 위한 종료모드, 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성이 높은 경우에 로봇의 동작을 급격히 멈추기 위한 정지모드 및 로봇이 작업자를 피하기 위한 회피모드가 또한 설정되어 있을 수 있다. 그리고, 충돌 가능성이 다시 낮아지는 경우 벨을 울리거나 빛을 점멸하는 등의 방법으로 안전하다는 신호를 내보내는 안전모드가 설정되어 있을 수 있다.The robot controller 120 is provided with an execution mode for the general operation of the robot and a termination mode for terminating the operation of the robot, a stop mode for abruptly stopping the operation of the robot when the possibility of collision between the operator and the robot is high, The avoidance mode for avoiding may also be set. And, if the possibility of collision lowers again, a safety mode may be set to emit a signal that it is safe, for example, by ringing a bell or blinking light.

즉, 상기 로봇 제어기(120)는 로봇이 필요한 작업을 수행하고 종료하도록 로봇을 구동시킨다. 다만 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성이 높아 상기 명령 출력부에서 정지 또는 회피 명령을 출력하면, 이에 따라 상기 로봇 제어기(120)는 정지 또는 회피 모드로 로봇을 구동시킨다. 또한, 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성이 다시 낮아져 상기 명령 출력부에서 실행 명령 또는 안전 명령을 출력하면, 이에 따라 상기 로봇 제어기(120)는 실행 모드 또는 안전 모드로 로봇을 구동시킨다.That is, the robot controller 120 drives the robot to perform a work required for the robot and to terminate the work. However, when there is a high possibility of collision between the operator and the robot, the robot controller 120 drives the robot in the stop or avoid mode when the command output unit outputs a stop or avoid command. In addition, when the probability of collision between the operator and the robot is lowered again and the command output unit outputs an execution command or a safety command, the robot controller 120 drives the robot in an execution mode or a safe mode.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of preventing collision according to an embodiment of the present invention.

상기 충돌 방지 방법의 일 실시예는, 작업자에게 부착된 복수 개의 센서(100)를 통해 상기 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 수신하고(S300), 상기 수신된 복수 개 센서(100)의 위치 정보를 통해 해당 작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출한다(S310). In an embodiment of the collision avoidance method, position information of the plurality of sensors 100 is received through a plurality of sensors 100 attached to an operator (S300), and the position of the received plurality of sensors 100 Information on body size information and movement of the worker is derived through information (S310).

그리고, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하고(S320), 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성한다(S330). Then, a three-dimensional human shape model for the worker is generated by correcting the predetermined standard model of the human being so that the derived body size information of the worker is reflected (S320), and information on the derived worker's movement The created three-dimensional human shape model for the corresponding worker is combined with the worker information for the corresponding worker (S330).

그리고, 상기 생성된 작업자 정보, 기 설정된 로봇의 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보, 그리고 기 설정된 공동 작업 영역 공간 정보를 종합하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측한다(S340). Then, the possibility of collision between the operator and the robot is estimated by summing the generated operator information, the three-dimensional shape and motion information of the predetermined robot, and the predetermined joint work space information (S340).

그 후, 상기 충돌 가능성 예측 결과에 따라 로봇의 움직임을 제어하는 명령을 출력하고(S350), 상기 출력된 명령에 따라 작업자와 로봇 사이의 충돌을 방지하도록 상기 로봇의 움직임을 제어한다(S360).Thereafter, a command for controlling the movement of the robot is output according to the collision prediction result (S350), and the movement of the robot is controlled to prevent collision between the operator and the robot according to the output command (S360).

이와 같이 본 발명은 해당 작업자별 신체 특성을 고려한 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보를 이용하여 로봇과의 충돌 가능성을 예측함으로서, 작업자와 로봇이 공동 작업 영역 공간 내에서 함께 작업을 수행하더라도 작업자와 로봇 사이의 충돌을 방지하여, 작업자에게 보다 안전한 작업장을 제공해 준다.As described above, according to the present invention, the possibility of collision with the robot is predicted by using the information about the three-dimensional shape and the motion in consideration of the body characteristics of the worker, so that even if the worker and the robot work together in the joint work space, Thereby providing a safer workplace for the operator.

100(100-1,100-2,100-3,100-4,100-5,100-6): 센서
110: 모션 통합 제어기
111: 작업자 형상 생성부
113: 작업자 정보 생성부
115: 충돌 가능성 예측부
117: 명령 출력부
120: 로봇 제어기100 (100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5, 100-6): Sensor
110: Motion integration controller
111: Worker shape creating unit
113: worker information generating unit
115: collision probability prediction unit
117: Command output section
120: Robot controller

Claims (7)

작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출할 수 있도록 해당 작업자에게 부착되어 위치 정보를 제공하는 복수 개의 센서; 및
상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 신체 사이즈 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하며, 상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성한 후, 상기 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 이용하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 모션 통합 제어기를 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템.A plurality of sensors attached to the operator to provide positional information so that information on body size information and movement of the operator can be derived; And
Dimensional human shape model for the operator by receiving the position information of the plurality of sensors and deriving the body size information of the worker, correcting the predetermined standard model of the human so as to reflect the derived body size information of the corresponding worker, Acquires information on the movement of the operator by receiving the position information of the plurality of sensors, and outputs information about the derived movement of the operator to a three-dimensional human shape model for the generated operator And a motion integrated controller for generating worker information for the worker and then predicting a possibility of collision between the worker and the robot using the worker information about the worker. 제1항에 있어서,
상기 모션 통합 제어기는,
상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 신체 사이즈 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하는 작업자 형상 생성부;
상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하여 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 도출하고, 상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 작업자 형상 생성부에서 생성된 상기 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여, 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성하는 작업자 정보 생성부;
상기 작업자 정보 생성부에서 생성된 해당 작업자에 대한 작업자 정보, 기 설정된 로봇의 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보, 그리고 기 설정된 공동 작업 영역 공간 정보를 종합하여 해당 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 충돌 가능성 예측부; 및
상기 충돌 가능성 예측부의 예측 결과에 따라 로봇의 움직임을 제어하는 명령을 출력하는 명령 출력부를 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the motion integration controller comprises:
Dimensional human shape model for the operator by receiving the position information of the plurality of sensors and deriving the body size information of the worker, correcting the predetermined standard model of the human so as to reflect the derived body size information of the corresponding worker, An operator shape generating unit for generating an operator shape;
And a controller for receiving the position information of the plurality of sensors to derive information on the motion of the operator, and outputting information on the derived motion of the operator to the three-dimensional human shape model An operator information generator for generating operator information for the operator;
The possibility of collision between the operator and the robot is estimated by synthesizing the operator information on the operator, the three-dimensional shape and motion information of the robot, and the predetermined joint work space information generated by the operator information generating unit A collision possibility predicting unit; And
And a command output unit for outputting a command for controlling the motion of the robot according to the prediction result of the collision possibility predicting unit. 제2항에 있어서,
상기 명령 출력부에서 출력된 명령에 따라 상기 로봇의 움직임을 제어하는 로봇 제어기를 더 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 시스템.3. The method of claim 2,
And a robot controller for controlling the movement of the robot according to the command output from the command output unit. 작업자에게 부착된 복수 개의 센서를 통해 상기 복수 개 센서의 위치 정보를 수신하는 단계;
상기 수신된 복수 개 센서의 위치 정보를 이용하여 해당 작업자의 신체 사이즈 정보 및 움직임에 대한 정보를 도출하는 단계;
상기 도출된 해당 작업자의 신체 사이즈 정보가 반영되도록 기 설정된 인간의 표준모델을 보정하여 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델을 생성하는 단계;
상기 도출된 해당 작업자의 움직임에 대한 정보를 상기 생성된 해당 작업자에 대한 3차원 인간 형상 모델에 결합하여 해당 작업자에 대한 작업자 정보를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 작업자 정보를 이용하여 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 단계를 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 방법. Receiving location information of the plurality of sensors through a plurality of sensors attached to an operator;
Deriving body size information and motion information of the operator using the received position information of the plurality of sensors;
A step of generating a three-dimensional human shape model for the operator by correcting a predetermined standard model of the human so as to reflect the derived body size information of the corresponding operator;
Combining the information on the derived motion of the worker with the three-dimensional human shape model for the generated worker to generate worker information for the worker; And
And estimating a possibility of collision between an operator and a robot using the generated worker information. 제4항에 있어서,
상기 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 단계는,
상기 생성된 작업자 정보, 기 설정된 로봇의 3차원 형상 및 움직임에 대한 정보, 그리고 기 설정된 공동 작업 영역 공간 정보를 종합하여 해당 작업자와 로봇 사이의 충돌 가능성을 예측하는 것을 특징으로 하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 방법.5. The method of claim 4,
The step of predicting the possibility of collision between the operator and the robot comprises:
And estimating a possibility of collision between the operator and the robot by synthesizing the generated operator information, the three-dimensional shape and motion information of the predetermined robot, and the predetermined joint work space information, How to prevent collisions. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 충돌 가능성을 예측하는 단계 이후에,
상기 충돌 가능성 예측 결과에 따라 상기 로봇의 움직임을 제어하는 명령을 출력하는 단계를 더 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 방법.The method according to claim 4 or 5,
After the step of predicting the possibility of collision,
And outputting a command for controlling the motion of the robot according to the collision prediction result. 제6항에 있어서,
상기 출력된 명령에 따라 상기 로봇의 움직임을 제어하는 단계를 더 포함하는 작업자와 로봇 사이의 충돌 방지 방법.The method according to claim 6,
And controlling the movement of the robot according to the output command.
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