KR20160142566A

KR20160142566A - 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기

Info

Publication number: KR20160142566A
Application number: KR1020150078454A
Authority: KR
Inventors: 안상진
Original assignee: 주식회사 로보테크
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-13
Also published as: KR101713651B1

Abstract

본 발명은 로봇 제어기에 있어서 로봇 구동 명령을 입력받아 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 로봇 액츄레이터의 제어지령을 하달하는 제어부 및, 상기 제어부의 제어지령에 따라 로봇 액츄레이터의 모션을 제어하는 제어 모듈부를 포함하고, 상기 제어 모듈부는 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈을 하나의 제어기 내에 모두 구비하고, 상기 제어부는 로봇 구동 명령 별로 내장용과 상용으로 제어지령을 저장하고, 특정 입력 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여 상기 입력 로봇 구동 명령에 따른 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈로 분기시키는 것을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기에 관한 것으로, 자체 서보 제어 액츄레이터와 상용 구동 액츄레이터 제어기를 구동할 수 있는 모션제어부분을 내장하여 전체 모션을 제어함으로, 로봇 제어 시스템의 가격 경쟁력을 확보하고, 로봇 제어기의 모션제어 확장성을 확보한다.

Description

다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기{Apparatus for controlling robot typed in many different acturator}

본 발명은 로봇 제어기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 액츄레이터를 구동하는 로봇 제어기에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 제어기는 사용자 설정 명령(예를 들어, 로봇을 1m 이동시키라는 명령)에 따라 액츄레이터를 구동시켜 로봇의 모션을 제어하는 것이다.

기존 로봇을 사용하는 시스템의 구동기로는 DC/BLDC 서보모터, 스텝(step) 모터, 인덕션모터를 주요 구동기로 사용하고 있다.

구동기의 제어 내용은 위치, 속도, 토크이다.

이러한 구동기를 모션제어기(로봇제어기 포함)를 이용하여 제어하는데, 기존의 제어기는 두 가지 형태의 제품이 있다.

첫 번째는 로봇 전문 메이커에서 자체 전용 액츄레이터 구동 제어기를 로봇 제어기에 포함하여 로봇을 구동하는 방식이고,

두 번째는 상용 모션 제어기로 상용 서보 모터, 스텝(step) 모터를 구동하는 방법이다. 지령 방식은 통신 또는 펄스(pulse) 방식 사용한다.

전문 로봇 메이커의 로봇 제어기는 추가의 액츄레이터 장착이 불가하며, 상용 구동기를 사용할 수 없어 추가의 액츄레이터 구동이 불가하여 시스템 확장에 제한이 있다.

모션제어기는 상용의 모션제어기로 상용의 구동제어기만을 제어할 수 있어 구동 시스템 구축 시 시스템 금액이 고가이다.

또한, 인버터/서보 속도, 전류 지령형은 아날로그 출력형의 별도의 모션 제어장치를 갖추어야만 제어가 가능하고 고가이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 자체 서보 제어 액츄레이터와 상용 구동 액츄레이터 제어기를 구동할 수 있는 모션제어부분을 내장하여 전체 모션을 제어함으로, 로봇 제어 시스템의 가격 경쟁력을 확보하고, 로봇 제어기의 모션제어 확장성을 확보할 수 있도록 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇 제어기는,

로봇 제어기에 있어서, 로봇 구동 명령을 입력받아 상기 로봇 구동 명령을 입력받아 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 로봇 액츄레이터의 제어지령을 하달하는 제어부 및, 상기 제어부의 제어지령에 따라 로봇 액츄레이터의 모션을 제어하는 제어 모듈부를 포함하고, 상기 제어 모듈부는 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈을 하나의 제어기 내에 모두 구비하고, 상기 제어부는 로봇 구동 명령 별로 내장용과 상용으로 제어지령을 구분하여 저장하고, 특정 입력 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여 상기 입력 로봇 구동 명령에 따른 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈로 분기시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 자체 내장 서보 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 제어 정보를 산출하여 통신 또는 데이터 버스로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 내장 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지고, 상기 상용 모션 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 펄스 수를 발생시켜 상용 외장 액츄레이터의 구동을 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 자체 내장 서보 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 위치 제어 정보를 산출하여 통신 또는 데이터 버스로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 내장 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지고, 상기 상용 모션 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 통신 타입(type) 또는 펄스 형태로 상용 외장 액츄레이터의 구동을 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 센서를 구비하며, 로봇의 메인 전원 온(ON) 시 상기 센서를 온(ON) 시키고 나서 액츄레이터의 Z상 신호가 들어온 시점의 해당 위치를 원점으로 인식하거나 엔코더 없는 스텝(step) 액츄레이터는 원점 센서 만으로 원점을 찾는 오리진 프로세싱 모듈(origin processing module)을 포함하고, 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상기 상용 모션 제어 모듈 각각은 상기 오리진 프로세싱 모듈이 인식한 원점 정보를 입력받고, 상기 입력된 원점에 해당 액츄레이터를 위치시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상용 모션 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 아날로그 전압으로 변환하여 상용 외장 액츄레이터의 속도를 제어하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기는 자체 서보 제어 액츄레이터와 상용 구동 액츄레이터 제어기를 구동할 수 있는 모션제어부분을 내장하여 전체 모션을 제어함으로, 로봇 제어 시스템의 가격 경쟁력을 확보하고, 로봇 제어기의 모션제어 확장성을 확보한다.

도 1은 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기의 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기의 동작을 순서대로 도시한 도면

도 1은 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기는 자체 내장 서보 제어기와 상용 구동 제어기(스테퍼(stepper), DC/BLDC 서보, 인버터를 하나의 제어기에서 모두 구동할 수 있는 로봇 제어기로, 로봇 구동 명령을 입력받아 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 로봇 액츄레이터의 제어지령을 하달하는 제어부(101)와, 상기 제어부(101)의 제어하에 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 자체 내장 서보 제어 모듈(102)(servo control module), 상기 제어부(101)의 제어하에 외장 사용 액츄레이터의 구동을 제어하는 상용 모션 제어 모듈(103) 및, 통신 모듈(106)(communication module)(외부 알에스232(rs232), 이더넷(ethernet), 필드버스(fieldbus) 통신)을 포함한다.

제어부(101)는 사용자 설정 로봇 구동 명령을 입력받아 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 로봇 액츄레이터의 제어지령을 하달하는 것이다. 구체적으로는, 로봇 구동 명령 별로 내장용과 상용으로 제어지령을 구분하여 저장하고, 사용자 설정 로봇 구동 명령이 입력된 경우, 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여 입력 로봇 구동 값에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈(102)과 상용 모션 제어 모듈(103)로 분기시킨다.

자체 내장 서보 제어 모듈(102)은 내장 액츄레이터(예: 교류(AC) 서보 모터(110))의 구동(위치/속도/전류)을 제어하는 것이다. 상기 자체 내장 서보 제어 모듈(102)은 상기 제어부(101)로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 제어 정보(예를 들어, 로봇을 1m 이동시키라는 제어 지령에 상응하는 액츄레이터의 위치 제어 정보)를 산출하여 캔(CAN : Controller Area Network) 통신으로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 내장 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가진다.

상용 모션 제어 모듈(103)은 외장 사용 액츄레이터부(120, 130, 140)의 구동을 제어하는 것이다. 즉, 스테퍼모터(122)(Stepper motor)의 구동을 제어하는 상용 스텝 드라이버(Step driver)(121), 교류(AC) 서보 모터(132)의 구동을 제어하는 상용 교류 서보 드라이버(ac servo driver)(131)에 위치 구동 지령 펄스 제너레이션(pulse generation) 또는 필드 버스 통신으로 제어하는 것이다. 구체적으로, 상기 상용 모션 제어 모듈(103)은 상기 제어부(101)로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 펄스 수를 발생시켜 상용 외장 액츄레이터의 위치를 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 구성이나 또는, 상기 제어부(101)로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 필드 버스 통신 타입(type)으로 상용 외장 액츄레이터의 위치를 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가진다. 상기 펄스 수는 바퀴 회전수에 대응되어 발생되도록 구성되고, 로봇 구동 값에 따른 상용 제어 지령에 따라 요구되는 바퀴 회전수만큼 펄스 수가 발생된다. 상기 상용 모션 제어 모듈(103)은 이렇게 발생된 펄스 수에 상응하여 상용 외장 액츄레이터의 위치를 제어한다.

오리진 프로세싱 모듈(105)(origin processing module)은 각 액츄레이터의 기준 원점을 찾는 모듈이다. 상기 오리진 프로세싱 모듈(105)은 제어부(101)와 전기적으로 연결되고, 센서와 엔코더를 구비하며, 최초 로봇의 메인 전원을 온(ON) 시킨 경우 상기 센서를 온(ON) 시키고 나서 액츄레이터의 Z상 신호가 들어온 시점의 해당 위치를 기준 원점으로 인식하거나 엔코더 없는 스텝(step) 액츄레이터는 원점 센서 만으로 원점을 인식한다. 상기 자체 내장 서보 제어 모듈(102)과 상기 상용 모션 제어 모듈(103) 각각은 상기 오리진 프로세싱 모듈(105)이 인식한 기준 원점 정보를 입력받고, 상기 입력된 기준 원점에 해당 액츄레이터를 위치시킨다.

디에이 모듈(104)(DA module)은 인버터와 같이 아날로그 속도 지령 액츄레이터 구동 지령 모듈이다. 예를 들어, 인덕션 서보 모터(142)의 구동을 제어하는 상용 인버터/서보 드라이버(141)에 아날로그 속도 지령 액츄레이터 구동 지령 모듈이다. 상기 디에이 모듈(104)(DA module)은 제어부(101)로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 아날로그 전압(예를 들어, 0V ~ 10V 중 어느 하나의 아날로그 전압)으로 변환하여 상용 외장 액츄레이터의 속도를 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기의 동작을 순서대로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기는 먼저, 최초 로봇의 메인 전원을 온(ON) 시킨 경우 각 액츄레이터의 기준 원점을 찾아 각 액츄레이터를 기준 원점에 위치시킨다.

구체적으로는 다음과 같다.

즉, 최초 로봇의 메인 전원을 온(ON) 시킨 경우 오리진 프로세싱 모듈의 센서를 온(ON) 시키고 나서 각 액츄레이터의 Z상 신호(한 바퀴가 다 돈 경우 1 펄스를 발생시키는 신호)가 들어온 시점의 해당 위치를 기준 원점으로 인식하고, 자체 내장 서보 제어 모듈과 상기 상용 모션 제어 모듈 각각은 상기 오리진 프로세싱 모듈이 인식한 기준 원점 정보를 입력받아, 상기 입력된 기준 원점에 해당 액츄레이터를 위치시킨다.

다음, 사용자 설정 로봇 구동 명령이 입력된 경우(S201), 제어부는 특정 입력 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여(S202) 상기 입력 로봇 구동 명령에 따른 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈로 분기시킨다.

즉, 로봇 구동 명령 별로 내장용과 상용으로 제어지령을 구분하여 저장하고, 특정 입력 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여 상기 입력 로봇 구동 명령에 따른 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈로 분기시킨다.

그러면, 상기 자체 내장 서보 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 제어 정보(예를 들어, 로봇을 1m 이동시키라는 제어 지령에 상응하는 액츄레이터의 위치 제어 정보)를 산출하여 캔 통신으로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어한다(S203).

그리고, 상기 상용 모션 제어 모듈은 상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 펄스 수를 발생시켜 상용 외장 액츄레이터의 구동을 제어한다(S204).

상기 펄스 수는 바퀴 회전수에 대응되어 발생되도록 구성되고, 로봇 구동 값에 따른 상용 제어 지령에 따라 요구되는 바퀴 회전수만큼 펄스 수가 발생된다. 상기 상용 모션 제어 모듈은 이렇게 발생된 펄스 수에 상응하여 상용 외장 액츄레이터의 위치를 제어한다.

또한, 디에이 모듈(DA module)은 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 아날로그 전압(예를 들어, 0V ~ 10V 중 어느 하나의 아날로그 전압)으로 변환하여 상용 외장 액츄레이터의 속도를 제어한다(S205).

이상과 같이, 본 발명에 따른 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기는 자체 서보 제어 액츄레이터와 상용 구동 액츄레이터 제어기를 구동할 수 있는 모션제어부분을 내장하여 전체 모션을 제어함으로, 로봇 제어 시스템의 가격 경쟁력을 확보하고, 로봇 제어기의 모션제어 확장성을 확보한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 제어부 102 : 내장 서보 제어 모듈
103 : 상용 모션 제어 모듈 104 : 디에이 모듈
105 : 오리진 프로세싱 모듈 106 : 통신 모듈
110 : 교류(AC) 서보 모터 121 : 상용 스텝 드라이버
122 : 스테퍼모터 131 : 상용 서보 드라이버
132 : 교류(AC) 서보 모터 141 : 상용 인버터/서보 드라이버
142 : 인덕션 서보 모터

Claims

로봇 제어기에 있어서,
로봇 구동 명령을 입력받아 상기 입력된 로봇 구동 명령에 상응하는 로봇 액츄레이터의 제어지령을 하달하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어지령에 따라 로봇 액츄레이터의 모션을 제어하는 제어 모듈부;
를 포함하고,

상기 제어 모듈부는,
자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈을 하나의 제어기 내에 모두 구비하고,

상기 제어부는 로봇 구동 명령 별로 내장용과 상용으로 제어지령을 저장하고, 특정 입력 로봇 구동 명령에 상응하는 내장용과 상용 제어지령을 검출하여 상기 입력 로봇 구동 명령에 따른 내장용과 상용 제어지령을 상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상용 모션 제어 모듈로 분기시키는 것;
을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 자체 내장 서보 제어 모듈은,
상기 제어부로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 제어 정보를 산출하여 통신 또는 데이터버스로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 내장 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지고,

상기 상용 모션 제어 모듈은,
상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 펄스 수를 발생시켜 상용 외장 액츄레이터의 구동을 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 구성을 가지는 것;
을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇 제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 자체 내장 서보 제어 모듈은,
상기 제어부로부터 분기된 내장용 제어 지령에 상응하는 액츄레이터 위치 제어 정보를 산출하여 통신 또는 데이터버스로 자체 내장 액츄레이터의 구동을 제어하는 내장 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지고,

상기 상용 모션 제어 모듈은,
상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 통신 또는 펄스 타입(type)으로 상용 외장 액츄레이터의 구동을 제어하는 외장 사용 액츄레이터의 제어 연결 방식을 가지는 것;
을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 센서를 구비하며, 로봇의 메인 전원 온(ON) 시 상기 센서를 온(ON) 시키고 나서 액츄레이터의 Z상 신호가 들어온 시점의 해당 위치를 기준 원점으로 인식하거나 엔코더 없는 스텝(step) 액츄레이터는 원점 센서만으로 원점을 인식하는 오리진 프로세싱 모듈(origin processing module);
을 포함하고,

상기 자체 내장 서보 제어 모듈과 상기 상용 모션 제어 모듈 각각은,
상기 오리진 프로세싱 모듈이 인식한 기준 원점 정보를 입력받고, 상기 입력된 기준 원점에 해당 액츄레이터를 위치시키는 것;
을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 상용 모션 제어 모듈은,
상기 제어부로부터 분기된 상용 제어 지령에 상응하는 아날로그 전압으로 변환하여 상용 외장 액츄레이터의 속도를 제어하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 액츄레이터 구동형 로봇제어기.