KR20170004088A

KR20170004088A - 로봇 관절 검사 장치 및 이를 위한 방법

Info

Publication number: KR20170004088A
Application number: KR1020150093960A
Authority: KR
Inventors: 박창림
Original assignee: 주식회사 웰탑테크노스
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-01-11

Abstract

본 발명은 로봇 관절 검사 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 복수의 동작으로 이루어진 로봇의 작업에서 상기 로봇이 상기 복수의 동작 각각을 수행할 때 발생하는 동작 사운드를 저장하는 동작 사운드 데이터베이스와, 상기 복수의 동작에 상응하는 소음 사운드를 저장하는 소음 데이터베이스를 저장하는 저장부와, 상기 관절에 대향하여 설치되는 적어도 하나의 마이크를 포함하는 음향센서와, 상기 로봇의 동작 별로 상기 마이크를 통해 수신되는 입력 사운드와 상기 마이크와 상기 동작에 대응하여 저장된 동작 사운드를 비교하여 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 상기 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 장치와 이에 따른 로봇 관절 마모 검사 방법을 제공한다.

Description

로봇 관절 검사 장치 및 이를 위한 방법{Apparatus for checking robot joint and method thereof}

본 발명은 로봇 관절 검사 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관절에서 발생하는 소음을 이용하여 로봇 관절의 마모 혹은 고장 여부를 검사할 수 있는 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.

제조업 분야는 최근 컴퓨터 기술의 발전에 힘입어 제2의 산업혁명이라고 할 수 있는 자동화 혁명(revolution in automation)의 문턱에 와 있다. 자동화(automation)라는 용어는 'Automatic Motivation'의 준말로 1940년 Ford Motor Company에서 처음 사용하였고 그 의미는 여러 대의 관련기계를 묶어서 작동시키는 것이었다. 일반인들에게 자동화는 '기계로의 대치'로 받아들이나 제조업에서의 자동화는 로봇을 도입한다는 것을 의미한다. 로봇(robot)이라는 용어는 1920년 체코의 극작가 Karel Capek이 쓴 희곡 Rossum's Universal Robot에서 처음으로 등장하였으며, 로봇의 어원은 체코어로 robota라는 단어에서 나왔는데 일(work)을 의미한다. 현재의 로봇은 여러 목적의 로봇중에서도 주로 산업에서 사용되는 산업용 로봇을 말한다.

산업용 로봇은 우리나라 산업안전보건법 시행규칙에 보면 "복합동작이 가능한 기계"라고 정의하고, 미국 로봇협회(R.I.A)에서는 "여러 종류의 일들을 수행하기 위하여 프로그램된 동작을 행함으로써 부품이나 장치, 도구 등을 움직일 수 있는 다기능의 프로그램이 가능한 기계장치"라고 정의하고 있다. 산업용 로봇은 자동제어에 의한 매니플레이션기능 또는 이동기능을 가지고 각종 작업이 프로그램에 의해 실행될 수 있으며, F.M.S(Flexible Manufacturing System)에 있어서의 주역은 산업용 로봇이다. 즉, "산업용 로봇이란 기억장치가 있고 물체를 잡을 수 있는 선단부가 달린 팔의 신축, 선회, 상하 이동 등의 동작을 자동적으로 행함으로써 사람이 하는 작업을 대신할 수 있는 범용성의 기계를 말한다. 국제표준화기구(ISO)에 따르면, 로봇은 자동제어 및 재프로그램이 가능하여 다용도로 사용될 수 있으며, 3축(axis) 이상의 축을 가진 산업자동화용 기계로서 바닥이나 모바일 플랫폼에 고정 되어 있는 장치를 말한다. 이러한 로봇들은 관절을 가지게 되는데 관절은 항상 움직임이 발생하기 때문에 마모가 이루어질 수 밖에 없다. 종래의 기술들은 마모를 늦추는 것에 대해서만 고려하고 있을 뿐 마모를 적시에 발견하여 관절의 교체 혹은 수리를 고려하고 있지 않다.

한국등록특허 제10-1305975호 2013년 9월 3일 공개(명칭: 다관절 로봇 및 그의 케이블 보호장치)

본 발명의 목적은 복수의 관절을 가지는 로봇이 작동 불능 이전에 수리 혹은 교체할 수 있도록 로봇의 관절의 마모를 검사할 수 있는 장치 및 이를 위한 방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 관절 마모 검사 장치는 복수의 동작으로 이루어진 로봇의 작업에서 상기 로봇이 상기 복수의 동작 각각을 수행할 때 발생하는 동작 사운드를 저장하는 동작 사운드 데이터베이스와, 상기 복수의 동작에 상응하는 소음 사운드를 저장하는 소음 데이터베이스를 저장하는 저장부와, 상기 관절에 대향하여 설치되는 적어도 하나의 마이크를 포함하는 음향센서와, 상기 로봇의 동작 별로 상기 마이크를 통해 수신되는 입력 사운드와 상기 마이크와 상기 동작에 대응하여 저장된 동작 사운드를 비교하여 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 상기 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 음향센서는 어느 하나의 관절에 서로 다른 방향으로 대향하여 설치되는 복수의 마이크를 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수의 마이크로부터 입력되는 입력 사운드 각각과 대응하는 동작 사운드를 비교하여, 상기 복수의 마이크 중 소정 수 이상의 마이크에 대한 입력 사운드가 동작 사운드와 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 복수의 마이크에 입력되는 입력 사운드의 주파수 성분에서 평균 주파수를 산출하고, 상기 입력 사운드의 평균 주파수가 가장 높은 마이크가 대향하는 방향의 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 관절 마모 검사 방법은 로봇의 관절에 대향하여 설치된 적어도 하나의 마이크를 통해 로봇의 복수의 동작 각각에 대한 사운드인 입력 사운드를 입력 받는 단계와, 상기 입력 사운드로부터 소음 사운드를 소거하는 단계와, 상기 소음이 소거된 입력 사운드와 상기 마이크와 상기 동작에 대응하여 저장된 동작 사운드를 비교하여 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 상기 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

상기 복수의 마이크에 입력되는 입력 사운드의 주파수 성분에서 평균 주파수를 산출하고, 상기 입력 사운드의 평균 주파수가 가장 높은 마이크가 대향하는 방향의 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 로봇의 작업을 복수의 동작으로 구분하고, 이에 대응하는 동작 사운드 및 소음 사운드를 이용하여 로봇 관절 마모를 검사하기 때문에 로봇 관절의 마모를 조기에 발견할 수 있고, 이에 따른 조치를 미리 취할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 로봇 관절 검사 장치의 음향센서부 및 진동센서부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 로봇 관절에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절을 설명하기 위한 도면이다. 로봇은 관절의 종류 및 그 관절의 움직임에 따라 직교좌표형 로봇(Cartesion coordinate Robot) 또는 기중기형(Gantry) 로봇, 원통좌표형 로봇(Cylindrical coordinate Robot) 혹은 회전-직동-직동(RPP) 로봇, 극좌표형 로봇 또는 구좌표형 로봇(Spherical coordinate Robot), 수평 다관절 로봇(Horizontal articulated Robot), 수직 다관절 로봇(Vertical articulated Robot) 등으로 구분될 수 있다. 도 1의 (A)는 직교좌표형 로봇을 보인다. 보인 바와 같이, 직교좌표형 로봇은 3차원 직각좌표(x, y, z)에서 각 좌표축 방향으로 독립적으로 움직이는 작동 관절로 이루어진다. 도 1의 (B)는 원통좌표형 로봇을 보인다. 직교좌표 로봇의 첫 번째 직동관절 대신에 회전 관절로 대체된 형태이며, 작업공간이 원통형이다. 수평상태에서 반지름 방향으로 움직이는 직동관절로 인해 작동범위가 직교좌표 로봇 보다 커진다. 도 1의 (C)는 극좌표형 로봇을 보인다. 극좌표형 로봇은 원통형 로봇의 두 번째 관절이 회전 관절로 대체된 것이며, 작업 공간이 구의 형태를 취한다. 특징은 원통형 로봇보다 더 큰 작업 영역을 가진다. 도 1의 (D)는 수평 다관절 로봇을 보인다. 보인 바와 같이, 수평 다관절 로봇은 3축이 모두 수직적인 형태를 가진다. 도 1의 (E)는 수직 다관절 로봇을 보인다. 수직 다관절 로봇은 인간의 팔과 가장 유사한 형태를 취하고 있다. 즉, 인간의 어깨, 팔꿈치, 손목과 대응 가능한 관절이 있다. 전술한 바와 같이, 로봇의 종류에 따라 로봇은 다양한 형태의 관절을 가지며 그 움직임 또한 상이하다. 본 발명은 이러한 로봇 관절에서 발생하는 사운드를 기초로 로봇 관절에 대한 점검 시점을 도출하고, 이에 대한 정보를 제공하기 위한 것이다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 3은 도 2의 로봇 관절 검사 장치의 음향센서부 및 진동센서부를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 장치(100)는 음향센서부(110), 진동센서부(120), 저장부(130), 제어부(140), 오디오부(150) 및 표시부(160)를 포함한다.

음향센서부(110)는 로봇(10)의 관절에서 발생하는 사운드를 수집하여 제어부(140)로 전달한다. 음향센서부(110)는 로봇(10)의 각 관절에 대응하여 사운드를 수집한다. 이러한 음향센서부(110)는 소위, 마이크로 구성되며, 로봇(10)의 각 관절에 대응하여 적어도 하나의 마이크가 배치된다. 일 실시예에 따르면, 음향센서부(110)는 복수의 마이크로 이루어지며, 복수의 마이크는 모두 단일 지향성 마이크가 될 수 있다. 각각의 마이크는 하나의 로봇 관절에 대해 복수개가 배치될 수 있다. 그리고 하나의 관절에 배치된 복수의 마이크는 서로 다른 방향에서 관절에 대향되게 배치된다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크(111)는 어느 하나의 관절(11)에 대향하여 4방에 배치될 수 있다.

진동센서부(120)는 로봇(10)의 관절에서 발생하는 진동을 측정하여 제어부(140)로 전달한다. 진동센서부(120)는 각 관절에 대응하여 진동을 측정한다. 이러한 진동센서부(120)는 복수의 진동 센서로 이루어지며, 각 관절에 대해 적어도 하나의 진동 센서가 배치된다. 특히, 각각의 진동 센서는 하나의 로봇 관절에 대해 복수개가 배치될 수 있다. 그리고 하나의 관절에 배치된 복수의 진동 센서는 서로 다른 방향에서 관절에 부착되어 배치된다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 진동 센서(121)는 어느 하나의 관절(11)의 표면을 둘러싸도록 관절(11)의 4방에 부착될 수 있다.

저장부(130)는 로봇 관절 검사 장치(100) 및 로봇(10) 동작에 필요한 각 종 데이터, 어플리케이션, 로봇 관절 검사 장치(100) 및 로봇(10)의 동작에 따라 발생된 각 종 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 저장부(130)는 본 발명의 실시예에 따라 로봇 관절의 상태를 검출하기 위해 필요한 데이터를 저장한다. 저장부(240)에 저장되는 각 종 데이터는 사용자의 조작에 따라, 삭제, 변경, 추가될 수 있다.

제어부(140)는 로봇 관절 검사 장치(100) 및 로봇(10)의 전반적인 동작을 제어하고, 로봇(10) 관절의 상태를 점검하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(140)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit : CPU), 어플리케이션 프로세서(Application Processor), GPU(Graphic Processing Unit) 등이 될 수 있다. 이러한 제어부(140)의 동작은 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

오디오부(150)는 코덱(CODEC: Coder/Decoder)으로 구성될 수 있으며, 코덱은 패킷 데이터 등을 처리하는 데이터 코덱과 음성 등의 오디오 신호를 처리하는 오디오 코덱을 구비할 수 있다. 또한, 오디오부(150)는 스피커(speaker)를 포함한다. 제어부(140)가 로봇 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하였을 때, 제어부(140)의 제어에 따라 오디오부(150)는 스피커를 통해 경고음을 출력하거나, 경고 멘트를 출력할 수도 있다.

표시부(160)는 제어부(140)로부터 화면 표시를 위한 데이터를 수신하여 수신된 데이터를 화면으로 표시할 수 있다. 또한, 표시부(160)는 로봇(10) 및 로봇 관절 검사 장치(100)의 메뉴, 데이터, 기능 설정 정보 및 기타 다양한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다. 표시부(160)가 터치스크린으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우, 입력 기능을 포함할 수 있다. 표시부(160)는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes), 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED, Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 등으로 형성될 수 있다. 제어부(140)가 로봇 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하였을 때, 제어부(140)는 관절에서 마모가 발생한 부분을 도출하고, 마모가 발생한 부분이 다른 부분과 구분되도록 하는 화면을 구성하고, 표시부(160)로 제공한다. 이에 따라, 표시부(160)는 마모가 발생한 부분을 화면으로 표시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 로봇 관절 검사 장치(100)는 로봇의 관절에서 발생하는 사운드를 기초로 형성되는 동작 사운드 데이터베이스 및 소음 사운드 데이터베이스를 이용하여 로봇 관절의 상태를 검사할 수 있다.

어느 하나의 검사 대상 로봇은 복수의 동작을 주기적으로 반복하는 작업을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇은 컨베이어벨트를 통해 제1 위치로 부품이 이송되면, 제1 위치로 로봇의 말단장치(end effector)를 이동시키는 제1 동작, 제1 위치의 부품을 픽업(pick-up)하는 제2 동작, 제2 위치로 부품을 이동시키는 제3 동작, 및 제2 위치에서 부품을 임의의 장치에 결합시키는 제4 동작을 포함하는 작업을 반복적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면 로봇이 독립적으로 운영되는 독립 운영 상태에서 제어부(140)는 로봇의 복수의 동작 각각에 대해 음향센서부(110)의 복수의 마이크 각각으로 입력되는 동작 사운드를 동작 사운드 데이터베이스로 저장부(130)에 저장한다. 다음의 표 1은 복수의 마이크 중 어느 하나의 마이크를 통해 입력되는 관절에서 발생하는 동작 사운드를 저장하는 동작 사운드 데이터베이스의 일례를 보인다.

	제1 관절	제2 관절	제3 관절	제4 관절	제5 관절
제1 동작	So11	So21	So31	So41	So51
제2 동작	So12	So22	So32	So42	So52
제3 동작	So13	So23	So33	So43	So53
제4 동작	So14	So24	So34	So44	So54

표 1에 보인 바와 같이, 동작 사운드 데이터베이스는 검사 대상 로봇의 작업의 한주기 동안 수행하는 각 동작에 대한 사운드, 즉, 동작 사운드를 저장한다. 표 1에 보인 바와 같이, 동작 사운드 데이터베이스는 검사 대상 로봇만이 작동하는 상태에서 제1 관절의 경우, 제1 동작 시 발생하는 동작 사운드 So11, 제2 동작 시 발생하는 동작 사운드 So12, 제3 동작 시 발생하는 동작 사운드 So13 및 제4 동작 시 발생하는 동작 사운드 So14를 저장한다. 나머지 관절 각각에 대해서도 동일한 방식의 동작 사운드가 저장되며, 복수의 마이크가 존재할 경우, 표 1에 보인 바와 같은 동작 사운드 데이터베이스는 복수의 마이크 각각에 대해 구축된다.

한편, 어느 하나의 로봇 주변에는 다른 로봇을 비롯한 다른 장치들이 존재하며, 이러한 다른 장치들의 동작에 따라 발생하는 사운드 또한 마이크로 입력될 것이다. 다른 장치들의 동작에 따라 발생하는 사운드는 어느 하나의 로봇의 동작 사운드에 대해 소음 사운드가 되며, 본 발명은 이러한 소음 사운드를 소음 데이터베이스로 저장한다. 다른 장치는 컨베이어벨트, 관절 검사 대상 로봇이 아닌 다른 로봇, 등이 될 수 있다. 컨베이어벨트와 같은 장치는 지속적으로 동일한 소음을 발생시키지만, 다른 로봇의 경우, 검사 대상 로봇과 마찬가지로 일정한 주기적으로 반복되는 소음을 발생시킨다. 따라서 지속적으로 동일한 소음을 발생시키는 장치와 주기적으로 반복되는 소음을 발생시키는 다른 장치들의 소음이 결합되어 검사 대상 로봇에 설치된 마이크로 입력되기 때문에, 다른 장치들로부터 발생되는 소음은 결국 주기적으로 반복되는 소음이 된다.

따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(140)는 동작 사운드 데이터베이스의 각 동작 사운드에 동기를 맞춰 음향센서부(110)의 복수의 마이크 각각으로 입력되는 입력 사운드로부터 소음 사운드를 도출하며, 도출된 소음 사운드를 소음 사운드 데이터베이스로 저장한다. 다음의 표 2는 표 1의 제1 관절에 대응하는 소음 사운드 데이터베이스를 구축하는 방법을 설명하기 위한 것이다.

주기	동작 사운드 데이터베이스		입력 사운드	소음 사운드 데이터베이스
주기	제1 관절		입력 사운드	제1 관절
1	제1 동작	So11	Is01	Is01-So11 = No11
1	제2 동작	So12	Is02	Is02-So12 = No12
1	제3 동작	So13	Is03	Is03-So13 = No13
1	제4 동작	So14	Is04	Is04-So14 = No14
2	제1 동작	So11	Is05	Is05-So11 = No15
2	제2 동작	So12	Is06	Is06-So12 = No16
2	제3 동작	So13	Is07	Is07-So13 = No11
2	제4 동작	So14	Is08	Is08-So14 = No12
3	제1 동작	So11	Is09	Is09-So11 = No13
3	제2 동작	So12	Is10	Is10-So12 = No14
3	제3 동작	So13	Is11	Is11-So13 = No15
3	제4 동작	So14	Is12	Is12-So14 = No16
4	제1 동작	So11	Is13	Is13-So11 = No11
4	제2 동작	So12	Is14	Is14-So12 = No12
...	...	...	...	...

표 2에 보인 바와 같이, 제어부(140)는 복수의 동작을 수행하는 로봇(10)의 관절로부터 발생하는 사운드를 마이크를 통해 지속적으로 입력받는다. 이때, 제어부(140)는 지속적으로 입력되는 입력 사운드를 동작 사운드 각각에 맞춰 구분한다. 즉, 제1 동작에 대응하는 동작 사운드 So11의 길이가 5초라면, 이에 대응하는 입력 사운드 Is01은 제1 동작이 일어나는 5초 동안 입력된 사운드이다. 표 1의 이러한 입력 사운드 Is01 내지 Is14는 대응하는 동작에 맞춰 구분되었다. 그런 다음, 제어부(140)는 입력 사운드로부터 동작 사운드를 소거하여 소음 사운드를 생성한다. 즉, 입력 사운드 Is01로부터 동작 사운드 So11을 소거하여 소음 사운드 No11을 생성한다. 이와 같이, 입력 사운드로부터 동작 사운드를 소거하여, 주기적으로 반복되는 소음 사운드를 포함하는 소음 데이터베이스를 형성할 수 있다.

한편, 본 발명은 진동을 이용하여 로봇 관절의 마모 혹은 고장 정도를 검사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 검사 대상 로봇이 제1 내지 제4 동작을 포함하는 작업을 반복적으로 수행한다고 가정하면, 검사 대상 로봇이 독립적으로 운영되는 독립 운영 상태에서 제어부(140)는 로봇의 복수의 동작 각각에 대해 진동센서부(120)의 진동 센서를 통해 감지되는 진동을 동작 진동 데이터베이스로 저장부(130)에 저장한다. 다음의 표 3은 복수의 진동 센서 중 어느 하나의 진동 센서를 통해 감지되는 관절의 진동을 저장하는 동작 진동 데이터베이스의 일례를 보인다.

	제1 관절	제2 관절	제3 관절	제4 관절	제5 관절
제1 동작	Os11	Os21	Os31	Os41	Os51
제2 동작	Os12	Os22	Os32	Os42	Os52
제3 동작	Os13	Os23	Os33	Os43	Os53
제4 동작	Os14	Os24	Os34	Os44	Os54

표 1에 보인 바와 같이, 동작 진동 데이터베이스는 검사 대상 로봇의 작업의 한주기 동안 수행하는 각 동작에 대한 진동, 즉, 동작 진동을 저장한다. 표 3에 보인 바와 같이, 동작 진동 데이터베이스는 제1 관절의 경우, 제1 동작 시 발생하는 동작 진동 Os11, 제2 동작 시 발생하는 동작 진동 Os12, 제3 동작 시 발생하는 동작 진동 Os13 및 제4 동작 시 발생하는 동작 진동 Os14를 저장한다. 나머지 관절에 대해서도 마찬가지로 저장되며, 복수의 진동 센서가 존재할 경우, 표 3에 보인 바와 같은 동작 진동은 복수의 진동 센서 각각에 대해 동작 진동 데이터베이스로 저장된다.

그러면, 전술한 바와 같은, 동작 사운드 데이터베이스 및 소음 사운드 데이터베이스를 이용하여 로봇 관절을 검사하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 제어부(140)는 S110 단계에서 로봇(10)의 동작 단위로 음향센서부(110)의 적어도 하나의 마이크를 통해 사운드를 입력 받는다. 예컨대, 로봇(10)의 제1 내지 제4 동작을 주기적으로 반복하는 작업을 수행하는 경우, 제1 동작 내지 제4 동작 각각으로 구분하여 사운드를 입력 받는다. 전술한 바와 같이, 마이크는 관절에 대향하여 설치된다.

다음으로, 제어부(140)는 S120 단계에서 소음 사운드 데이터에비스에서 입력된 사운드에 대응하는 소음 데이터를 추출하여, 입력된 사운드에서 소음 데이터를 소거한다. 예컨대, 표 2를 참조하면, 입력된 사운드가 3주기의 제3 동작에 상응하는 입력 사운드 Is11이라면, 입력된 사운드로부터 소음 사운드 No15를 소거한다. 입력된 사운드에서 소음 데이터를 소거하는 것은 주파수 도메인에서 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 제어부(140)는 입력된 사운드 및 소음 사운드를 모두 주파수 도메인으로 변환하고, 변환된 주파수 도메인에서 입력된 사운드에서 소음 사운드를 소거할 수 있다.

이어서, 제어부(140)는 S130 단계에서 소음 사운드가 제거된 입력된 사운드와 이에 상응하는 동작 사운드를 동작 사운드 데이터베이스에서 추출하여, 입력된 사운드와 추출된 동작 사운드를 비교하여 S140 단계에서 마모 여부를 판단한다. 예컨대, 표 2를 참조하면, 관절이 정상적인 상태에서 입력된 사운드가 3주기의 제3 동작에 상응하는 입력 사운드 Is11이라면, 입력된 사운드로부터 소음 사운드 No15를 소거하면, 동작 사운드 So13과 일치하여야 한다. 따라서 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 소음 사운드가 제거된 입력된 사운드와 추출된 동작 사운드를 비교하여, 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단한다.

전술한 바와 같이, 하나의 관절에 대해 복수의 마이크가 설치될 수 있으며, 하나의 관절에 대해 복수의 마이크 각각에 대한 동작 사운드 데이터베이스가 구축될 수 있다. 이러한 경우, 제어부(140)는 복수의 마이크에 대한 소음 사운드가 제거된 입력된 사운드와 이에 상응하는 동작 사운드를 비교하여, 소정 수 이상의 마이크에 대한 소음 사운드가 제거된 입력 사운드가 상응하는 동작 진동과 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 마모 발생이 시작된 것으로 판단된 경우, 제어부(140)는 S150 단계에서 소음 사운드가 소거된 복수의 마이크의 입력 사운드를 비교하여 마모 부위를 도출한다. 앞서 설명된 바와 같이, 복수의 마이크는 관절의 서로 다른 방향에서 대향하여 설치되며, 제어부(140)는 소음 사운드가 소거된 복수의 마이크로부터 입력 사운드의 주파수 성분에서 평균 주파수를 산출하고, 입력 사운드의 평균 주파수가 가장 높은 마이크가 대항하는 방향의 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출한다.

다음으로, 제어부(140)는 S160 단계에서 오디오부(150)를 통해 마모가 발생하였음을 알리는 경고음을 출력하고, 표시부(160)를 통해 마모가 발생한 부분을 다른 부분과 구분되도록 표시할 수 있다.

한편, 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 동작 진동 데이터베이스를 통해 마모 여부와 마모가 발생한 부위를 도출할 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(140)는 S210 단계에서 로봇(10)의 동작 단위로 진동 센서부(120)의 적어도 하나의 진동 센서를 통해 진동을 입력 받는다. 예컨대, 로봇(10)의 제1 내지 제4 동작을 주기적으로 반복하는 작업을 수행하는 경우, 제1 동작 내지 제4 동작 각각으로 구분하여 진동을 입력 받는다. 진동 센서는 마이크의 관절에 부착되어 설치된다.

다음으로, 제어부(140)는 S220 단계에서 입력된 진동과 이에 상응하는 동작 진동을 동작 진동 데이터베이스에서 추출하여, 입력된 진동과 추출된 동작 진동을 비교하여 S230 단계에서 마모 여부를 판단한다. 예컨대, 표 3을 참조하면, 입력된 진동이 제1 관절의 제3 동작에서 입력된 진동이라면, 동작 진동 Os13과 일치하여야 한다. 따라서 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 입력된 진동과 추출된 동작 진동을 비교하여, 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단한다.

전술한 바와 같이, 하나의 관절에 대해 복수의 진동 센서가 설치될 수 있으며, 하나의 관절에 대해 복수의 진동 센서 각각에 대한 동작 진동 데이터베이스가 구축될 수 있다. 이러한 경우, 제어부(140)는 복수의 진동 센서에 대해 입력된 진동과 이에 상응하는 동작 진동을 비교하여, 소정 수 이상의 진동 센서에 대해 입력된 진동이 상응하는 동작 진동과 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 마모 발생이 시작된 것으로 판단된 경우, 제어부(140)는 S240 단계에서 소음 사운드가 소거된 복수의 마이크의 입력 사운드를 비교하여 마모 부위를 도출한다. 앞서 설명된 바와 같이, 복수의 진동 센서는 관절의 서로 다른 부분에 부착되며, 제어부(140)는 복수의 진동 센서로부터 입력되는 진동의 주파수 성분의 평균값을 구하고, 진동의 주파수 성분의 평균값이 가장 높은 진동 센서가 부착된 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출한다.

다음으로, 제어부(140)는 S250 단계에서 오디오부(150)를 통해 마모가 발생하였음을 알리는 경고음을 출력하고, 표시부(160)를 통해 마모가 발생한 부분을 다른 부분과 구분되도록 표시할 수 있다.

전술한 도 4 및 도 5와 관련된 실시예에서 사운드 및 진동 각각을 이용하여 마모 여부와 마모가 발생한 부위를 도출한 것으로 설명하였다. 하지만, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면, 전술한 사운드 및 진동과 관련된 실시예를 조합하여 마모 여부와 마모가 발생한 부위를 도출하는 방법을 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 실시할 수 있을 것이다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10: 로봇 11: 관절
100: 로봇 관절 검사 장치 110: 음향센서부
111: 마이크 120: 진동센서부
121: 진동 센서 130: 저장부
140: 제어부 150: 오디오부
160: 표시부

Claims

로봇 관절 마모 검사 장치에 있어서,
복수의 동작으로 이루어진 로봇의 작업에서 상기 로봇이 상기 복수의 동작 각각을 수행할 때 발생하는 동작 사운드를 저장하는 동작 사운드 데이터베이스와, 상기 복수의 동작에 상응하는 소음 사운드를 저장하는 소음 데이터베이스를 저장하는 저장부;
상기 관절에 대향하여 설치되는 적어도 하나의 마이크를 포함하는 음향센서; 및
상기 로봇의 동작 별로 상기 마이크를 통해 수신되는 입력 사운드와 상기 마이크와 상기 동작에 대응하여 저장된 동작 사운드를 비교하여 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 상기 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 음향센서는 어느 하나의 관절에 서로 다른 방향으로 대향하여 설치되는 복수의 마이크를 포함하며,
상기 제어부는
상기 복수의 마이크로부터 입력되는 입력 사운드 각각과 대응하는 동작 사운드를 비교하여, 상기 복수의 마이크 중 소정 수 이상의 마이크에 대한 입력 사운드가 동작 사운드와 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 해당 로봇 관절에 마모 발생이 시작된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는
상기 복수의 마이크에 입력되는 입력 사운드의 주파수 성분에서 평균 주파수를 산출하고, 상기 입력 사운드의 평균 주파수가 가장 높은 마이크가 대향하는 방향의 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 장치.
로봇 관절 마모 검사 방법에 있어서,
로봇의 관절에 대향하여 설치된 적어도 하나의 마이크를 통해 로봇의 복수의 동작 각각에 대한 사운드인 입력 사운드를 입력 받는 단계;
상기 입력 사운드로부터 소음 사운드를 소거하는 단계; 및
상기 소음이 소거된 입력 사운드와 상기 마이크와 상기 동작에 대응하여 저장된 동작 사운드를 비교하여 기 설정된 임계치 이상의 차이가 발생한 경우, 상기 관절에 마모가 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 방법.
제4항에 있어서,
상기 복수의 마이크에 입력되는 입력 사운드의 주파수 성분에서 평균 주파수를 산출하고,
상기 입력 사운드의 평균 주파수가 가장 높은 마이크가 대향하는 방향의 관절 부분을 마모가 발생한 부분으로 도출하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절 마모 검사 장치.