KR20160055077A

KR20160055077A - 관절형 로봇을 위한 이벤트 기반의 여유 각도 구성

Info

Publication number: KR20160055077A
Application number: KR1020150155685A
Authority: KR
Inventors: 베티나 푸흐스베르거
Original assignee: 쿠카 로보테르 게엠베하
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-05-17
Also published as: CN105583822A; US9616564B2; DE102014222809B3; KR101644758B1; EP3017919A2; CN105583822B; EP3017919A3; US20160129588A1

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 여유 자유도를 가진 로봇을 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법을 통해, 공구 중심점이 불리하게 이동되지 않으면서, 상기 로봇이 그의 여유 (redundancy) 때문에 주변과 충돌하고 그리고/또는 불리한 위치로 들어가는 것이 저지된다.

Description

관절형 로봇을 위한 이벤트 기반의 여유 각도 구성 {EVENT-BASED REDUNDANCY ANGLE CONFIGURATION FOR JOINTED ARM ROBOT}

본 발명은 일반적으로 매니퓰레이터, 특히 손에 의해 안내된 다축 관절형 로봇을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 관절형 로봇은 적어도 하나의 여유 (redundant) 자유도를 갖는다.

매니퓰레이터들, 특히 산업용 로봇들은 산업 환경에서 예컨대 조립 또는 제조에서의 여러 가지 작업공정을 위해 이용된다. 산업용 로봇은 자동적으로 제어되는, 자유로이 프로그래밍될 수 있는 매니퓰레이터이고, 상기 매니퓰레이터는 3개 또는 그를 초과하는 축들에 있어서 프로그래밍될 수 있다. 이때, 산업용 로봇들은 움직일 수 있거나, 또는 고정된 장소에서 이용될 수 있다.

관절형 로봇 또는 관절식 암 로봇은 다수의 회전관절로 구성된, 3차원적으로 움직일 수 있는 산업용 로봇이다. 통례적으로, 회전관절들은 암 부재들 (arm members) 과 연결되고, 각각의 회전관절은 관절축을 통해 특징지어진다. 6개의 가능한 직교 (Cartesian) 자유도 각각을 가능한 한 관절축을 통해 묘사하기 위해 관절형 로봇들은 보통 6개의 관절을 갖추고 있다. 로봇이 6개 또는 그 미만의 자유도를 가지면, 개별적인 암 부재들의 위치와 방위는 공구 중심점 (tool center point, TCP) 의 위치를 통해 일반적으로 명백히 규정된다.

하지만 매니퓰레이터가 6개를 초과하는 자유도 또는 6개를 초과하는 관절축을 구비하면, 7번째 축 또는 각각의 그 밖의 축은 과잉 결정을 나타낸다. 이로써, 장소 고정적인 TCP 에 있어서 관절들과 암 부재들의 여러 가지 구성이 존재할 수 있다. 즉, 매니퓰레이터는 여유로 간주되는 추가적인 자유도를 갖는다. 일반적으로, 여유 자유도 매니퓰레이터들은 직교 자유도보다 많은 관절축들을 구비한다. 이때, 여유 제 7 축을 갖는 매니퓰레이터는 유리하게 향상된 유연성을 통해 특징지어지는데, 왜냐하면 고정된 TCP 에 있어서 - 즉 공간 안의 상기 TCP 의 위치와 방위가 변하지 않은 채로 있으면 - 매니퓰레이터가 다수의 자세를 취할 수 있기 때문이다. 이러한 향상된 유연성 또는 유연한 숙달은 예컨대 충돌방지를 위해 이용될 수 있다.

하지만, 이때 여유 자유도 매니퓰레이터는 의도치 않은 자세들을 취할 수도 있다. 이렇게, 7개의 관절을 갖는 관절형 로봇에 있어서 여유 관절 (일반적으로 중간 관절 또는 팔꿈치 관절) 이 여유 운동을 실행할 수 있다는 것이 쉽게 상상될 수 있다. 이렇게, 예컨대, 관절형 로봇의 팔꿈치 관절 안의 여유 때문에 이 관절은 의도치 않게 아래로 떨어지거나 또는 이동할 수 있고, 추후의 운동들의 실행을 방해할 수 있다. 이는 특히 관절형 로봇이 예컨대 매니퓰레이터의 부재들에의 중력의 작용이 보상되는 힘 보상된 (force compensated) 모드에서 손에 의해 안내되면 발생할 수 있다. 이때, 팔꿈치 관절은 예컨대 불리한 영역 안으로 들어갈 수 있고, 주변과 또는 조작자와 충돌할 수 있다. 이 이외에, 관절형 로봇은 손에 의한 안내에 있어서 불리한 자세를 취하게 될 수 있고, 따라서 로봇은 상기 팔꿈치 관절의 수동 방향전환을 통해서만 계속 움직여질 수 있다. 그 결과, 로봇을 제어하기 위해 조작자는 이 경우 불리하게 두 손을 사용해야만 한다.

문헌 WO 2014/043702 A1 에는, 여유 자유도를 가진 로봇의 운동을 제한하기 위해 시스템 및 방법이 기술된다. 로봇이 힘 보상된 모드에서 손에 의해 안내되면 로봇의 자세가 제어되지 않은 채 변하지 않는 것을 저지하기 위해, 로봇암을 바람직한 구성이 되도록 강요하기 위해, 제한하는 힘들 또는 토크들이 내부에서 관절들에 가해짐으로써 상기 로봇의 여유 자유도를 제한하는 것이 제안된다. 그 결과, 상기 로봇의 가동성이 원칙적으로 제한된다.

이 이외에, 선행기술에는, 예컨대 팔꿈치 관절이 고정되거나 또는 차단됨으로써 여유 자유도 로봇을 6축 키네메틱스로 저하시키는 것이 공지되어 있다. 이 이외에, 여유 자유도 로봇을 위한 고정된 TCP 에 있어서 팔꿈치 관절의 방향 전환 (영공간 운동에 상응한다) 이 공지되어 있다. 하지만, 로봇이 특히 힘 보상된 모드에서 손에 의해 안내되는 동안 팔꿈치 관절의 거동을 최적으로 제어하기 위한 방법이 존재하지 않는다.

문헌 DE 10 2011 106 321 A1 은 인간과 협력하는 로봇을 제어하기 위한 방법을 기술한다. 이때, 로봇 특유의 또는 과제 특유의 여유를 해결하기 위해, 포즈에 의존하는 상기 로봇의 관성 크기가 최소화되는 것이 제안된다.

DE 36 06 685 C2 는 로봇 핸드의 운동 시퀀스를 프로그래밍하기 위한 목적으로 산업용 로봇을 손으로 안내하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 병렬 간격 측정장치들을 포함하고, 상기 간격 측정장치들은 직교 좌표계의 축들 중 하나에 대해 평행하고, 상기 좌표계의 주평면들 중 하나에 대해 수직으로 배치된다.

DE 10 2011 003 506 A1 에는, 로봇암과 제어 장치를 구비하는 산업용 로봇들이 기술된다. 상기 제어 장치는, 조절 장치를 이용해 힘 조절되어 적어도 부분 운행 모드에서의 상기 로봇암의 운동을 위해 상기 로봇암의 전기 드라이브들을 제어하도록 셋업된다.

DE 696 222 582 T2 는 로봇에서의 작업점과 관련된 교시 데이터를 위한 교시 장치에 관한 것이다. 이때, 힘 검출기와 교시 공구를 포함하는 장치가 공개된다. 상기 교시 공구는 상기 힘 검출기에 고정된 그리고 상기 로봇을 안내하기 위해 조작자에 의해 사용되는 작업 공구 또는 손잡이로 구성된다.

상기 설명된 선행기술과 관련하여, 본 발명의 목적은 손에 의해 안내된 모드에서 매니퓰레이터의 팔꿈치 관절의 거동을 최적화하는 것을 허용하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이때, 특히, 예컨대 상기 팔꿈치 관절이 자유로이 또는 특정 위치를 넘어서 또는 특정 각도를 넘어서 움직이거나 또는 이동되는 것이 저지되어야 한다. 본 발명의 그 밖의 목적은 원하지 않은 위치로 여유 자유도 매니퓰레이터의 자세가 표류하는 것을 저지하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1 항에 따른 방법과 청구항 10 항에 따른 매니퓰레이터 시스템으로 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 손에 의해 안내된 다축 매니퓰레이터, 예컨대 관절형 로봇의 제어에 관한 것이며, 상기 관절형 로봇의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 토크들을 검출하기 위한 모멘트 센서들이 제공된다. 이때, 상기 매니퓰레이터는 그의 축 배열에 근거하여 적어도 하나의 여유 자유도를 갖는다. 상기 매니퓰레이터는 그의 자유도 중 적어도 하나에 있어서 휘는 성질 조절을 이용해 작동될 수 있고, 상기 휘는 성질 조절은 힘 조절된 그리고/또는 모멘트 조절된 작동을 가능하게 한다. 이때, 이러한 휘는 성질 조절은 특히 임피던스 조절, 어드미턴스 조절, 위치 조절 또는 토크 조절을 이용해 수행될 수 있다. 통례적으로, 손에 의해 안내된 매니퓰레이터는 직접 엔드 이펙터 (end effector) 에서, 즉 공구 중심점에서 안내되고, 이때 조작자는 상기 엔드 이펙터의 운동에만 집중한다.

본 발명은, 조작의 가능성을 제한하지 않으면서, 규정된 영역 내부에서 자유로이 움직이는 것을 매니퓰레이터에게 가능하게 한다. 이때, 상기 방법에 따르면 상기 다축 매니퓰레이터의 적어도 하나의 관절을 위해 영역이 규정되고, 상기 영역에서 이 관절은 상기 매니퓰레이터의 전체 운동에 상응하여 자유로이 움직일 수 있다. 다른 말로 하자면, 매니퓰레이터가 손에 의해 안내된 운동에 상응하여 그의 자세를 변경하면, 이 운동에 작용될 필요가 없으면서 관절은 이 관절을 위해 규정된 영역에서 움직일 수 있다. 유리하게는, 상기 영역은 상응하는 관절과 주변과의 그리고/또는 조작자와의 충돌이 저지되도록 규정된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 영역은 불리한 위치로의 상기 상응하는 관절의 운동이 저지되도록 규정될 수도 있다.

그 밖의 단계에서, 관절이 상기 관절을 위해 규정된 영역의 경계에 도달했는지의 여부가 확인된다. 즉, 손에 의해 안내된 운동을 통해 관절이 이 관절을 위해 규정된 영역의 경계에 도달했는지의 여부가 확인된다.

다음 단계에서, 상기 관절이 상기 관절을 위해 규정된 상기 영역의 상기 경계에 도달했다는 것이 확인되면 상기 매니퓰레이터의 운동이 조정된다. 이때, 상기 운동은, 상기 경계를 관통하는 상기 관절이 운동이 저지되고, 상기 매니퓰레이터의 공구 중심점이 이 저지 때문에 이동되는 것이 아닌 식으로 조정된다. 특히, 관절이 그가 자유로이 움직일 수 있는 영역을 위한 경계에 도달하면 상기 매니퓰레이터의 운동은, 상기 관절이 상기 영역의 상기 경계를 관통하여 자유로이 움직일 수 없는 식으로 조정된다. 이때, 상기 운동은 여유 자유도의 이용하에, 상기 매니퓰레이터의 공구 중심점이 유리하게는 이동되지 않도록 (즉, 작업공규정 본질적인 고장 없이), 즉 밀어 옮겨지지 않도록 또는 비틀려지지 않도록 또는 틸팅되지 않도록 조정된다. 즉, 공간 안의 TCP 의 위치와 방위는 본질적으로 변하지 않은 채로 있다.

관절이 상응하여 상기 관절을 위해 규정된 영역을 떠나가면, 상기 매니퓰레이터의 운동의 상응하는 조정을 통해, 관절이 상기 관절을 위해 규정된 영역으로부터 멀어지고 이를 통해 상기 매니퓰레이터가 불리한 자세를 취하는 것이 저지된다. 이때 본 발명은 특히 다수의 축을 구비하는 매니퓰레이터들에 관한 것이고, 이때 바람직하게는 모든 축은, 적어도 작동을 위해 본질적인 축들은, 힘 조절되어 또는 모멘트 조절되어 작동될 수 있다. 유리하게는, 상기 매니퓰레이터의 운동은 본 발명에 따른 방법을 통해, 관절이 상기 관절을 위해 규정된 영역 경계에 도달하면 비로소 조정되고, 따라서 다른 경우에는 상기 여유 자유도 로봇의 완전한 유연성이 이용될 수 있다.

이 방법을 통해, 관절, 예컨대 팔꿈치 관절이 규정된 영역 경계에 도달하면 비로소 상기 매니퓰레이터의 운동이 제한되는 것이 유리하게 가능해진다. 이로써, 상기 매니퓰레이터의 모든 자유도 및 이를 통해 발생하는 높은 유연성을 이용하는 것이 가능해진다. 이때, 매니퓰레이터가 불리한 자세들을 취하는 것을 저지하기 위해 조작자가 두 손을 사용해야 하는 것이 저지된다.

일반적으로 바람직하게는, 관절이 상기 관절을 위해 규정된 영역의 경계에 도달했다는 확인 (검출) 에 반응하는 상기 매니퓰레이터의 운동의 조정은 상기 매니퓰레이터의 관절들의 강성의 변경 및/또는 힘의 적용을 포함한다. 이때, 당업자는 상기 강성의 변경을 통해 관절의 댐핑 (damping) 이 변경된다는 것을 이해한다. 강성의 이와 같은 조정은 상응하는 모터들의 상응하는 제어를 통해 수행되고, 따라서 상기 운동의 저항이 변경된다. 대안적으로, 상기 관절을 위한 영공간 강성도 상승될 수 있다. 힘의 적용을 통해 상기 관절의 운동이 저지되고, 따라서 상기 관절은 허용된 영역으로부터 금지된 구역으로 미끄러질 수 없거나 또는 떨어질 수 없다. 이때, 바람직하게는, 상기 운동의 조정은 정확히, 관절을 위해 규정된 상기 영역의 경계에 도달한 상기 관절에 관계된다. 이때, 또한 바람직하게는, 상기 운동의 조정은 다른 관절들 중 어느 것에도 관계되지 않는다.

바람직하게는, 상기 매니퓰레이터는 적어도 6개의 축 (A1-A6) 을 구비하고, 보다 바람직하게는 적어도 7개의 축 (A1-A7) 을 구비한다. 이때, 운동의 조정을 통해 축들 (A3 및/또는 A4) 의 여유 관절들의 강성이 변경되고, 이때 축들 (A3 및/또는 A4) 의 관절들은 바람직하게는 상기 매니퓰레이터의 팔꿈치 관절을 규정한다.

일반적으로 바람직하게는, 상기 운동의 조정은 상기 관절을 위해 규정된 영역의 경계에 도달한 관절의 그리고 인접한 암들 (arms) 의 위치변경을 포함한다. 이로써, 상응하는 관절의 실제의 위치는 능동적으로 명령되고, 이로써 상기 관절과 주변과의 가능한 충돌이 저지된다. 이 위치변경은 경계에 도달한 관절을 위해 상기 기술된 반응 가능성들에 대해 대안적으로 또는 추가적으로 수행될 수 있다.

바람직하게는, 매니퓰레이터의 관절이 상기 관절을 위해 규정된 작업영역의 외부에 있는지의 여부의 확인 (검출) 은 라이징 에지 (rising edge) 및/또는 폴링 에지 (falling edge) 의 검출을 포함한다. 신호들에 있어서, 신호 에지들 (signal edges) 은 신호 상태들 high (H) 와 low (L) 사이의 전이부들이고, 라이징 에지와 폴링 에지라고 불리운다. 또한 바람직하게는, 상기 매니퓰레이터가 힘 보상된 모드에서 손에 의해 안내되는 동안 상기 확인이 실행된다.

본 발명에 따른 방법을 통해, 개별적인 관절을 위해 규정된 영역을 떠나가면, 여유 자유도 매니퓰레이터의 자세가 보정되고 또는 개별적인 관절들의 운동이 조정된다. 이때, 여유 자유도의 이용하에, 매니퓰레이터의 공구 중심점이 상기 조정 때문에 이동되는 것이 아니거나 또는 움직여지는 것이 아닌 식으로 이동되고, 어느 경우든 작업공정이 방해를 받는 식이 아니다. 그 결과, 조작자는 매니퓰레이터의 자세를 감시하지 않으면서 그리고 상기 기술된 운동조정을 통해, 그의 작업을 중단할 필요 없이, 방해를 받지 않으며 계속 작업할 수 있다.

- 손에 의해 안내된 다축 매니퓰레이터, 특히 관절형 로봇을 포함하고, 상기 관절형 로봇의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 토크들을 검출하기 위한 모멘트 센서들이 제공되고, 이때 상기 매니퓰레이터는 적어도 하나의 여유 자유도를 가지고, 공구 중심점을 구비하는 - 본 발명에 따른 매니퓰레이터 시스템에, 상기 기술된 방법단계들을 실행할 수 있기 위해 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 셋업되는 제어 장치가 제공된다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면들과 관련하여 상세히 설명된다.

도 1 은 힘 조절된 축들 (I - VII) 을 갖는, 다수의 관절을 갖는 관절형 로봇을 나타내고;
도 2 는 다른 자세에서의, 도 1 로부터의 로봇을 나타내고;
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 흐름을 도식적으로 그리고 예시적으로 설명하는 흐름도를 나타낸다.

도 1 은 다수의 관절을 갖는 매니퓰레이터, 즉 관절형 로봇 (100) 을 펴 있는 위치에서 나타내고, 부재들 또는 암들 (111, 112, 113, 114, 115, 116) 의 형성 및 구동된 그리고 제어 가능한 또는 조절 가능한 축들 (I - VII) 의 형성을 명료하게 나타낸다. 예시적으로 도시된 로봇 (100) 은 발 (foot, 110) 을 이용해 장소 고정적으로 설치된 타입 KUKA LBR III 의 경량 로봇이다. 로봇 (100) 의 핸드 플랜지 (117) 에 엔드 이펙터가 조립될 수 있다. 엔드 이펙터를 통해 마찬가지로 공구 중심점이 주어져 있다는 것을 당업자는 이해한다. 도시된 로봇 (100) 의 개별적인 요소들 (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117) 은 관절들 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 통해 서로 연결되고, 이때 상기 관절들은 서로 독립적으로 움직일 수 있다. 도시된 로봇 (100) 은 7개의 회전축 (I - VII) 을 갖는다. 그 결과, 이 축들 중 하나는, 충분히 결정론적인 6 DOF 시스템과 비교하여 여유로 간주될 수 있다. 축들 (I - III) 은 도시된 로봇 (100) 의 어깨 관절을 형성하고 축들 (V - VII) 은 상응하는 손 관절을 묘사하는 반면, 축 (IV) 과 상응하는 관절 (124) 은 로봇 (100) 의 여유 관절 또는 팔꿈치 관절로 간주될 수 있다.

도 2 는 다른 자세에서의 로봇 (100) 을 나타낸다. 도 1 에 도시된 자세와 달리, 상기 팔꿈치 관절은 이제 명백히 구부러져 있고, 로봇 (100) 의 가장 높은 점을 나타낸다. 조작자가 로봇 (100) 을 직접 핸드 플랜지 (117) 에서 안내하면, 로봇 (100) 은 손에 의해 안내된 운동에 상응하여 반응할 수 있고, 상기 안내를 따를 수 있다. 하지만, 이때 상기 여유 축 때문에 팔꿈치 관절 (124) 이 아래로 균형을 잃고 기우뚱하고, 이때 어쩌면 상기 조작자와 충돌하는 것이 가능하다. 이때, 상류에 접속된 관절 및 하류에 접속된 관절에 의존하는 상기 팔꿈치 관절의 이렇게 여유인 (redundant) 운동은 이른바 팔꿈치 각도의 변경을 통해 묘사될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 통해, 상기 팔꿈치 각도의 불리한 변경이 방지될 수 있다. 이때, 특히 7개를 초과하는 축들을 갖는 관절형 로봇이 존재하면, 본 발명에 따른 방법이 다른 각도들 또는 다른 관절들에도 적용될 수 있다는 것을 당업자는 이해한다.

도 3 은 본 발명에 따른 방법 (300) 을 실행하기 위한 흐름도를 나타낸다. 이때, 예시적으로 매니퓰레이터의 팔꿈질 관절이 관련되고, 상기 팔꿈치 관절은, 공구 중심점이 상응하는 반응을 통해 움직여지지 않으면서, 규정된 영역으로부터의 상기 관절의 멀어짐이 저지되도록 상기 방법을 이용해 제어되어야 한다. 상기 방법은 단계 (301) 에서 시작되고, 상기 단계에서 상기 팔꿈치 관절을 위한 영역 (또는 작업영역 또는 작업공간) 이 규정된다. 단계 (302) 에서, 매니퓰레이터는, 상기 매니퓰레이터의 상기 팔꿈치 관절이 상기 관절을 위해 규정된 영역에 있는 자세를 갖는다. 단계 (303) 에서 조건이 작성될 수 있고, 예컨대 작업공간 경계에 대한 상기 팔꿈치 관절의 공간적 간격에의 미달이 작성될 수 있다.

단계 (304) 에서 상기 매니퓰레이터의 상기 팔꿈치 관절은 상기 규정된 영역의 경계에 접근한다. 이때, 이 접근은 손에 의해 안내된 상기 매니퓰레이터의 운동에 반응하여 수행된다. 결정 (305) 에 있어서, 상기 팔꿈치 관절이 상기 관절을 위해 규정된 상기 영역의 경계에 도달했는지의 여부가 검사된다. 대안적으로, 결정 (305) 에 있어서, 단계 (303) 에서 규정된 상기 조건이 충족되어 있는지의 여부가 검사될 수 있다.

검사 (305) 가 긍정적으로 판단되는 경우, 단계 (306) 에서는 시스템 정보를 갖는 클록 동기적 (clock-synchronous) 통지가 제공된다. 이 시스템 정보는 특히 상기 매니퓰레이터의 그리고 상기 팔꿈치의 현재 위치 또는 현재 팔꿈치 각도 및 개별적인 관절들 안의 힘들 및/또는 모멘트들을 포함할 수 있다.

시점 (307) 에서 상기 매니퓰레이터의 상기 팔꿈치 관절은 상기 규정된 작업영역의 경계에 있다. 단계 (308) 에서 반응전략이 실행된다. 이 반응전략은 결정 (309) 에 따라 하나 또는 다수의 반응으로 구성될 수 있고, 상기 제공된 시스템 정보들에 의존할 수 있다. 이렇게, 단계 (310) 에서 상기 팔꿈치 관절의 강성이 상승될 수 있다. 다른 말로 하자면, 상기 팔꿈치 각도의 그 밖의 하강을 저지하기 위해 상기 팔꿈치 각도는 저항력이 있도록 스위칭된다. 이때, 토크 조절에 있어서 상기 팔꿈치 관절의 강성이 상승될 수 있다. 단계 (311) 에서, 상기 팔꿈치 관절에의, 방향과 관련된 힘의 적용이 수행될 수 있다. 이때, 힘 임펄스의 활성화는 클록 동기적으로 수행되고, 따라서 상기 팔꿈치 관절은 허용된 영역 안으로 돌려보내진다. 대안적으로, 단계 (312) 에서, 원하는 위치에 도달하기 위해 상기 팔꿈치 관절 자체의 직교 위치가 새로이 명령될 수 있다. 이 변형은 특히 상기 매니퓰레이터가 그의 주변과 충돌하는 것이 상기 팔꿈치의 감시를 통해 저지되어야 하면 특히 유리하다.

결정 (313) 에 있어서, 상기 매니퓰레이터의 상기 관절이 상기 규정된 영역에 있는지의 여부가 확인된다. 시점 (314) 에서 상기 매니퓰레이터의 상기 팔꿈치 관절은 다시 상기 관절을 위해 규정된 상기 영역의 내부에 있다.

당업자는 상기 설명된 3개의 반응전략 (310, 311, 312) 이 단지 예시적인 반응들을 나타내고, 다른 가능한 반응전략들이 선택될 수 있다는 것을 이해한다. 이때, 프로그래머 또는 조작자는 어떤 반응전략을 적용할지 그리고 다수의 전략이 서로 조합되어야 할지의 여부를 스스로 결정할 수 있다.

바람직하게는, 조작자는, 매체 플랜지 또는 공구로의, 상응하는 버튼을 누름으로써 상기 매니퓰레이터의 반응을 야기할 수 있다. 그 결과, 상기 매니퓰레이터의 운동의 조정은 손으로 작동될 수 있고, 그러면 이때 상기 조정 자체가 자동적으로 수행된다. 예컨대, 조작자는 손으로 상기 매니퓰레이터의 운동의 조정을 작동시킬 수 있고, 이에 상기 매니퓰레이터는 자동적으로 상응하여 반응하고, 따라서 상기 관절을 위해 규정된 영역의 경계를 관통하는 상기 관절의 운동이 저지되고, 상기 매니퓰레이터의 공구 중심점이 상기 저지 때문에 이동되는 것이 아니다.

특히 상응하는 매니퓰레이터가 그의 부재들의 그리고 그의 구동된 축들의 개수 및 형성에 있어서 변화할 수 있기 때문에, 상기 기술된 실시형태들의 여러 가지 변화가 가능하다는 것을 당업자는 이해한다. 이때, 매니퓰레이터는 회전적 및/또는 병진적 축들의 임의의 개수 및 조합을 구비할 수 있고, 따라서 상기 매니퓰레이터는 적어도 하나의 여유 자유도를 갖는다.

100 : 로봇
110 : 로봇발
111, 112, 113, 114, 115, 116 : 중간 부재
117 : 핸드 플랜지
121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 : 관절
I, II, III, IV, V, VI, VII : 축

Claims

손에 의해 안내된 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 관절형 로봇의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 토크들을 검출하기 위한 모멘트 센서들이 제공되고,
상기 매니퓰레이터 (100) 는 적어도 하나의 여유 자유도를 가지고,
상기 매니퓰레이터 (100) 는 공구 중심점을 구비하고, 상기 방법은 하기의 방법단계들을 갖는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법:
상기 매니퓰레이터 (100) 의 적어도 하나의 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 영역을 규정하는 단계로서, 상기 영역에서 상기 매니퓰레이터 (100) 의 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 은 자유로이 상기 매니퓰레이터 (100) 의 전체 운동에 상응하여 움직일 수 있는 상기 영역을 규정하는 단계;
상기 매니퓰레이터 (100) 의 상기 공구 중심점을 손으로 안내하는 단계;
상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 이 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 규정된 상기 영역의 경계에 도달했는지의 여부를 확인하는 단계;
상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 이 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 규정된 상기 영역의 경계에 도달한 것의 확인에 반응하여 상기 매니퓰레이터 (100) 의 운동을 조정하고, 따라서 상기 경계를 관통하는 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 의 운동이 저지되고 상기 로봇 (100) 의 상기 공구 중심점이 관절의 운동의 저지 때문에 이동되지 않는 단계.
제 1 항에 있어서,
상기 운동의 조정은 상기 매니퓰레이터 (100) 의 관절들 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 의 강성의 변경 및/또는 힘의 적용을 포함하는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 운동의 조정은 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 규정된 상기 영역의 경계에 도달한 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 에 관계되는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 운동의 조정은 다른 관절들 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 에 관계되지 않는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터 (100) 는 적어도 6개의 축 (A1 내지 A6) 을 구비하고, 상기 운동의 조정은 상기 매니퓰레이터 (100) 의 축들 (A3 또는 A4) 의 관절들 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 의 강성의 변경이고,
상기 축들 (A3 또는 A4) 의 상기 관절들 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 은 바람직하게는 상기 매니퓰레이터 (100) 의 팔꿈치 관절을 규정하는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 운동의 조정은 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 규정된 상기 영역의 상기 경계에 도달한 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 의 방향 전환 운동을 포함하는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터 (100) 의 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 이 상기 관절 (121, 122, 123, 124, 125, 126, 127) 을 위해 규정된 상기 영역의 외부에 있는지의 여부의 확인은 라이징 에지 및/또는 폴링 에지의 검출을 포함하는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터 (100) 가 힘 보상된 (force compensated) 모드에서 손에 의해 안내되는 동안 상기 확인이 실행되는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 매니퓰레이터 (100) 의 상기 운동의 조정은 손으로 작동될 수 있고, 그러면 상기 조정이 자동적으로 수행되는, 다축 매니퓰레이터를 제어하기 위한 방법.
손에 의해 안내된 다축 매니퓰레이터 (100) 를 포함하는 매니퓰레이터 시스템으로서,
상기 관절형 로봇의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 토크들을 검출하기 위한 토크 센서들이 제공되고,
상기 매니퓰레이터 (100) 는 적어도 하나의 여유 자유도를 가지고,
상기 매니퓰레이터 (100) 는 공구 중심점을 구비하고,
상기 시스템에는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 셋업되는 제어 장치가 제공되는, 매니퓰레이터 시스템.