KR20170137353A - Apparatus and method for cable robot calibration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 케이블 로봇 캘리브레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 거리 측정 센서를 이용하여 병렬형 케이블 구동 로봇의 형상을 보정하는 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for calibrating a cable robot, and more particularly, to a technique for calibrating the shape of a parallel cable-driven robot using a laser distance measuring sensor.
케이블 로봇은 단단한 골격으로 구성된 기존 로봇과 달리 복수개의 케이블로만 구성된 병렬형 로봇으로, 케이블만으로 작동되기 때문에 본체가 가벼워 고속운동이 가능하고 전력소비가 매우 낮은 특징을 가진다. 또한 기존 로봇은 행동반경이 고정되어 있는데 반해 케이블 로봇은 케이블만 설치가능하면 구동 가능하므로 작업영역에 제한이 없어 거대한 선박 작업, 사막에서의 작업 등도 수행할 수 있다. The cable robot is a parallel type robot consisting of a plurality of cables unlike a conventional robot composed of a rigid skeleton. Since the cable robot is operated only by a cable, the body is light and has high speed and low power consumption. In addition, while the existing robot has a fixed radius of motion, the cable robot can be driven only when the cable is installed, so that there is no limit to the working area, so that a huge vessel work and desert operation can be performed.
케이블 로봇에서는 케이블을 잡아당기는 윈치와 케이블의 방향을 바꾸어 그 형태를 구성하는 풀리의 위치를 프레임에 고정해야 하며 이 위치가 로봇의 전체적인 성능에 큰 영향을 미친다. 최근에는 윈치나 풀리의 위치를 하나의 고정된 상태에서만 사용하는 것이 아니라 형태를 변화시키거나 쉽게 탈부착하려는 연구가 많이 진행되고 있다. 윈치 또는 풀리의 탈부착은 케이블 로봇이 다양한 분야에 사용될 수 있도록 해주지만 그 형상이 바뀔 때마다 고정밀성을 유지하기 위해 케이블 로봇 구조나 케이블의 연결점들의 위치를 정확하게 알아내는 작업인 캘리브레이션(형상 보정)을 반드시 진행해주어야 한다. In a cable robot, the position of the pulleys that make up the shape of the winch and cable must be fixed to the frame by changing the direction of the cable pulling pull cable, and this position greatly affects the overall performance of the robot. Recently, many researches have been made to change the shape of the winch or pulley and to easily attach and detach the pulley instead of using only one fixed position. The attachment and detachment of the winch or pulley allows the cable robot to be used in various fields, but in order to maintain high precision every time the shape changes, the calibration of the cable robot structure or the calibration of the position of the connection points of the cable You must proceed.
기존 캘리브레이션 방법은 크게 외부센서를 이용한 캘리브레이션과 자체 센서를 이용한 캘리브레이션으로 나눌 수 있다. 외부센서를 이용한 캘리브레이션의 경우 Infra-red(IR)를 이용한 광학식 측정장치나 레이저를 이용한 측정장치 등이 사용되는데, IR기반 측정장치의 경우 작업 공간이 한정적이어서 대형 케이블 로봇에는 적용이 어렵고, 레이저를 이용한 광학식 측정장치는 비용이 매우 높은 단점이 있다. 따라서 최근에는 자체 센서를 이용한 캘리브레이션에 관한 연구가 많이 진행되고 있으나, 이 경우 케이블 로봇 특성상 고정밀 캘리브레이션이 어렵다는 단점이 존재한다. The existing calibration method can be roughly divided into the calibration using the external sensor and the calibration using the own sensor. In the case of calibration using an external sensor, an optical measuring device using an infra-red (IR) or a laser measuring device is used. In the IR-based measuring device, the work space is limited and it is difficult to apply to a large cable robot. The optical measuring device used has a disadvantage of high cost. Recently, there have been many researches on calibration using self-sensors, but in this case, it is difficult to make high-precision calibration due to the characteristics of cable robots.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 사용자의 필요에 따라 케이블 로봇의 프레임 형태나 풀리의 위치, 케이블의 연결 형태 등을 바꿀 때, 변경된 위치를 신속하고 정밀하게 캘리브레이션하는 케이블 로봇 캘리브레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a cable robot calibration method and apparatus, which can quickly and precisely calibrate a changed position when changing a frame shape, a pulley position, And an object of the present invention is to provide an apparatus and a method.
본 발명의 일 측면에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치는, 케이블 로봇의 형상을 보정하기 위한 케이블 로봇 캘리브레이션 장치에 있어서, 도달한 레이저가 통과되지 못하게 막는 표적판; 상기 케이블 로봇의 엔드-이펙터의 중앙에 부착되고, 레이저를 이용하여 상기 표적판까지의 거리를 측정하는 레이저 거리 측정 센서; 및 상기 레이저 거리 측정 센서가 측정한 데이터를 이용하여 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 알고리즘부를 포함한다. A cable robot calibration apparatus according to one aspect of the present invention is a cable robot calibration apparatus for correcting a shape of a cable robot, comprising: a target plate for preventing an arriving laser from passing therethrough; A laser distance measuring sensor attached to the center of the end-effector of the cable robot and measuring a distance to the target plate using a laser; And a calibration algorithm unit for performing calibration of the cable robot using data measured by the laser distance measurement sensor.
바람직하게 상기 캘리브레이션 알고리즘부는, 상기 레이저 거리 측정 센서가 측정한 데이터를 이용한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 사용하여 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행할 수 있다. Preferably, the calibration algorithm unit may perform calibration of the cable robot using a cable robot calibration algorithm using data measured by the laser distance measurement sensor.
또한 본 발명의 다른 측면에 따른 로봇 캘리브레이션 방법은, 윈치, 풀리 및 케이블 중 적어도 어느 하나 이상의 위치변형으로 인해 케이블 로봇의 엔드-이펙터 위치가 변경되는 케이블 로봇 위치 변경 단계; 상기 케이블 로봇의 엔드-이펙터의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서가 상기 레이저 거리 측정 센서로부터 표적판까지의 거리 데이터를 측정하는 데이터 측정 단계; 및 캘리브레이션 알고리즘부가 상기 데이터를 이용한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 사용하여 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of calibrating a robot, the method comprising: changing a position of an end-effector of a cable robot due to a positional change of at least one of a winch, a pulley, and a cable; A data measuring step of measuring distance data from the laser distance measuring sensor to the target plate by a laser distance measuring sensor attached to the center of the end-effector of the cable robot; And a calibration step in which the calibration algorithm unit performs a calibration of the cable robot using a cable robot calibration algorithm using the data.
본 발명에 따르면, 케이블 로봇 캘리브레이션에 레이저 거리 측정센서를 이용하므로 저비용이면서 정밀도가 높은 캘리브레이션 작업을 수행할 수 있으며, 작업 공간이 큰 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명을 이용하면, 가변형 구조의 케이블 로봇이나 윈치의 위치를 변경하는 형태의 케이블 로봇의 캘리브레이션도 가능하다. According to the present invention, since a laser distance measuring sensor is used for calibration of a cable robot, it is possible to perform a calibration operation with a low cost and high precision, and can be applied even when the work space is large. Further, by using the present invention, it is also possible to calibrate a cable robot of a variable cable structure in which the position of the cable robot or the winch is changed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치의 적용대상이 되는 케이블 로봇의 기구학을 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치를 활용하기 위한 기본적인 가정을 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정 센서와 표적판 사이의 거리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치의 캘리브레이션 알고리즘부가 케이블 로봇 캘리브레이션을 수행하기 위해 사용하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘의 절차를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치를 실제 구현한 것을 나타낸 시스템의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 방법의 순서도이다.1 is a configuration diagram of a cable robot calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a view showing the kinematics of a cable robot to which an apparatus for calibrating a cable robot according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2B is a diagram illustrating a basic assumption for utilizing a cable robot calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2C is a view showing a distance between the laser distance measuring sensor and the target plate according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure of a cable robot calibration algorithm used by a calibration algorithm of a cable robot calibration apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention to perform cable robot calibration.
Figure 4 is an illustration of a system that illustrates an actual implementation of a cable robot calibration device in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a cable robot calibration method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치(1)의 구성도를 나타낸 것으로서 이를 참조하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 케이블 로봇 캘리브레이션 장치(1)는 레이저 거리 측정 센서(10)와, 표적판(20)과, 캘리브레이션 알고리즘부(30)를 포함한다.
FIG. 1 is a block diagram of a cable robot calibration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. As shown, the cable robot calibration apparatus 1 includes a laser
레이저 거리 측정 센서(10)는 엔드-이펙터(end-effector)에 부착되고, 레이저를 이용하여 엔드-이펙터에서 표적판까지의 거리를 측정할 수 있다.레이저 거리 측정 센서(10)는 엔드-이펙터의 정중앙에 부착되는 것이 더 정확하고 정밀한 케이블 로봇 캘리브레이션을 가능케 한다. 레이저 거리 측정 센서(10)는 일반적으로 통용되는 레이저 센서로서 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기(detector)와 시간계산을 위한 계수기(counter) 등으로 구성되고, 표적을 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 장비이며 저비용이면서 측정 정확도가 높은 장비이다.
The laser
표적판(20)은 레이저 거리 측정 센서(10)로부터 나오는 레이저가 도달되는 곳으로 레이저가 통과되지 못하게 막는 벽과 같은 역할을 수행할 수 있다. 표적판(20)은 일반적으로 나무소재나 시멘트, 철근 또는 콘크리트 벽면 등을 포함하며 다양한 재질 및 형태로 이루어질 수 있다.
The
캘리브레이션 알고리즘부(30)는 레이저 거리 측정 센서(10)가 측정한 데이터를 이용하여 케이블 로봇 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 캘리브레이션 알고리즘부(30)는 로봇 제어기로 제조되어 사용될 수 있고 PC, 스마트폰 등과 결합하여 사용될 수도 있다. 캘리브레이션 알고리즘부(30)가 로봇 캘리브레이션을 수행하는 절차 및 방법에 관해서는 이하 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 자세히 설명하도록 한다. 도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치(1)의 적용대상이 되는 케이블 로봇의 기구학, 기본적인 가정, 레이저 거리 측정 센서와 표적판 사이의 거리를 나타낸 것으로서 이를 참조하여 설명한다.
The
캘리브레이션 알고리즘부(30)는 이하에서 설명하는 내용을 토대로 레이저 거리 측정 센서(10)가 측정한 데이터를 이용한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 사용하여 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
The
이하에서 설명하는 방법은 모든 케이블 로봇에 적용 가능하지만 설명의 편의를 위해 평면형 케이블 로봇에 적용된 예로 설명한다. Although the method described below is applicable to all cable robots, it is described as an example applied to a planar cable robot for convenience of explanation.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치의 적용대상이 되는 6자유도 공간형 케이블 로봇의 기구학을 나타낸 것이다. FIG. 2A shows the kinematics of a 6-degree-of-freedom space-type cable robot to which a cable-cable calibration apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2a를 참조하여 설명하면, {P}는 엔드-이펙터 좌표계(q1), {0}은 전체 기준 좌표계(q2), 는 풀리의 위치(q3), 는 케이블과 연결된 엔드-이펙터 상의 포인트(q4), 는 전체 기준 좌표계 {0}에서 본 의 위치벡터(q5), 는 좌표계 {P}에서 본 의 위치벡터(q6), 는 전체 기준 좌표계 {0}에서 본 엔드-이펙터의 위치 벡터(q7), 는 회전 행렬(q8)을 나타낸다. Referring to FIG. 2A, {P} is an end-effector coordinate system q1, {0} is an overall reference coordinate system q2, (Q3) of the pulley, (Q4) on the end-effector connected to the cable, Is viewed from the entire reference coordinate system {0} The position vector q5, Is viewed from the coordinate system {P} The position vector q6, (Q7) of the end-effector viewed from the entire reference coordinate system {0}, Represents a rotation matrix q8.
는 i번째 케이블 길이를 나타내는데, 캘리브레이션을 위해서는 이론상의 케이블 길이와 측정된 케이블 길이를 구분하기 위하여, 이론상의 예측된 케이블 길이는 라 정의하고, 측정된 케이블 길이는 으로 정의한다, 여기서 문자 i와 j는 i번째 케이블 길이를 j번째 희망 위치에서 측정하였음을 의미한다. 만약 엔드이펙터의 포즈 (위치, 회전량를 포함하는 정보임)이 결정되면 i번째 케이블을 j번째 측정 위치에서 이론상의 예상된 케이블 길이는 식(1)을 사용하여 예측할 수 있다. 에서 M는 케이블의 개수를 표시하고 에서 N은 측정 하는 pose 개수를 표시한다. Represents the i-th cable length. To distinguish the theoretical cable length from the measured cable length for calibration, the theoretical predicted cable length is And the measured cable length is , Where the letters i and j mean that the i-th cable length is measured at the j-th desired position. If the end effector pose (location , The amount of rotation Is determined, the i < th > cable is routed to the theoretical expected cable length < RTI ID = 0.0 > Can be estimated using equation (1). Where M represents the number of cables Where N is the number of pose to be measured.
= 식(1) = Equation (1)
본 발명의 일측에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션의 목적은 레이저 길이 측정 센서(10)를 이용하여 풀리에서 나오는 케이블 접점(q5)의 오차를 최소화하여 케이블 로봇 기구학 식(1)의 정밀성을 개선하는 것을 통해 케이블 로봇의 제어성능을 향상시키는 것이다.The purpose of the cable robot calibration according to one aspect of the present invention is to use the laser
우선 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 사용하기 위하여 몇 가지 가정((a) 내지 (d))이 필요하다. First, some assumptions (a) to (d) are needed to use the cable robot calibration algorithm.
도 2b를 참조하여 설명하면, (a)은 {0}에 놓여 있고, (b)는 과 같은 y축에 놓여 있으며, (c)레이저 거리 측정 센서는 엔드-이펙터의 중앙에 장착되고. (d) 엔드-이펙터의 크기 (q6)를 알고 있다.Referring to FIG. 2B, (a) Is placed at {0}, (b) The (C) The laser range finder is mounted at the center of the end-effector. (d) Size of end-effector (q6).
도 2c에서 엔드-이펙터의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서(10)의 위치 이면 레이저 빔의 직선 방정식은 식(2)와 같다. 2C, the position of the laser
식(2) Equation (2)
레이저 표적판의 방정식은 식(3)과 같다. The equation of the laser target plate is shown in Equation (3).
식(3) Equation (3)
그러므로 레이저 거리 측정 센서(10)에서 나온 레이저 빔과 표적판 (20)사이 교점 는 식 (4)와 같다.Therefore, the intersection between the laser beam from the laser
식(4) Equation (4)
그리하여 식 (1)부터 (4)까지 정리하여 레이서 거리 측정 센서(10)가 측정하는 엔드-이펙터부터 표적판(20)까지의 거리를 구하는 수식은 식(5)이다.
The formula for obtaining the distance from the end-effector to the
식(5) Equation (5)
즉, 캘리브레이션 알고리즘부(30)가 이용하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 통해 기 측정된 현재 케이블 길이 와 풀리에서 나오는 케이블 접점 예상치 (실제값 과 error가 존재함)를 알고 또한 가정 (d)에 의하여 (q6)를 알고 있으므로 forward kinematics를 numerical 방법으로 풀어서 현재 pose (위치 , 회전량)를 구하고 식(6)에 대입하여 를 구할 수 있다. That is, the current cable length measured through the cable robot calibration algorithm used by the
Forward Kinematics를 수치적 반복법(Numerical Iterative Method)으로 푸는 방법은 Newton-Raphson 반복 방법을 포함한 일반적인 수치적 반복법으로 구할 수 있기에 본 내용에서는 생략한다. 통상적으로 수치적 반복법에 의한 Forward Kinematics는 가 실제값 와 동일한 경우, 매우 정확한 결과를 도출해 내지만, 두 값이 동일하지 않은 경우, 두 값에 차이가 나게 되고, 이 차이를 로 정의할 수 있다. 추가로, 엔드-이펙터의 Pose 는 평면형 케이블 로봇의 경우 , 와 같이 계산 할 수 있다.Forward kinematics can be solved using the Numerical Iterative Method, which can be obtained by a general numerical iterative method including the Newton-Raphson iterative method. Forward kinematics using numerical iterative methods Is the actual value , But if the two values are not the same, the two values will differ, and the difference . In addition, the end-effector Pose In the case of a planar cable robot , Can be calculated as follows.
또한 명령값 (희망 엔드-이펙터 이동 위치)를 식(5)에 대입하여 이론적인 레이저 거리 측정 센서(10)로부터 표적판(20)까지의 거리()를 구한 다음 두 값의 차인 를 식(7)과 같이 구할 수 있다.Also, (The desired end-effector moving position) is substituted into the equation (5), and the distance from the theoretical laser
식(6) Equation (6)
식(7) Equation (7)
이후 두 에러 함수를 한 개 ErrorFn으로 묶어 식 (8)을 만든다. Then, we combine the two error functions into ErrorFn to form Eq. (8).
식(8) Equation (8)
식(8)에서 V는 캘리브레이션을 수행할 독립변수를 나타내는데 가정 (1)과 (2)에 의하여 평면형 케이블 로봇에서 독립 변수는 의 x좌표, 의 x좌표 및 y좌표, 의 x좌표 및 y좌표 총 5개로서 독립 변수의 수를 K라고 한다면 가 된다. In the equation (8), V represents the independent variable to perform the calibration. In the planar cable robot according to the assumptions (1) and (2) The x coordinate, The x coordinate and y coordinate, The total number of x and y coordinates is 5, and the number of independent variables is K .
식으로 표현하면 그리고 B는 엔드이펙터(end-effector)의 를 나타내고 Cable은 케이블의 측정값, Laser는 Laser의 측정값, 는 관련 값들을 의미한다. Expression And B is an end-effector Cable is the measured value of the cable, Laser is the measured value of the laser, The And related values.
이것을 이용하면 Jacobian matrix를 식(9)와 같이 구성할 수 있고 결국 ErrorFn()의 절대값이 기 설정한 이하가 되는( ) (q5)의 최종 값을 구할 수 있다.Using this, Jacobian matrix can be constructed as Eq. (9) ) Is greater than the absolute value of Or less ) (q5) can be obtained.
은 가변적인 값이며 미리 설정할 수 있으며, 0에 가까운 값으로 설정하는 것이 바람직하다. Is a variable value and can be set in advance, and is preferably set to a value close to zero.
식(9) Equation (9)
따라서 전술한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 통해 레이저 거리 측정 센서(10)를 이용하여 저비용이면서도 정밀한 케이블 로봇 캘리브레이션이 가능하다.
Therefore, it is possible to calibrate cable robots at a low cost and with high precision by using the laser
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치(1)의 캘리브레이션 알고리즘부(30)가 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하기 위해 사용하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘의 절차를 나타낸 것으로, 이하 도 4와 전술한 내용을 포함하여 종합적으로 상기 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 다시 설명한다.
FIG. 3 shows a procedure of a cable robot calibration algorithm used by the
먼저 케이블 로봇의 예상 형상 정보를 설정(s1)하고 나서 희망 EE(end-effector) 이동 위치 정보()를 생성(s2)한다, First, the expected shape information of the cable robot is set (s1), and the desired EE (end-effector) movement position information (S2) is generated,
희망 위치 정보로부터 역기구학(Inverse Kinematics)를 수행하여 이론적인 케이블 길이값 ()을 계산(s3)한다. 도 5의 데이터 측정 단계(s502)에서 측정된 현재 케이블 길이값 ()을 읽어들인(s4) 후 두 값의 차인 케이블 길이 에러를 구한다(s5). 이 때, 현재 케이블 길이값을 측정하기 위해서는 도 5와 같이 케이블 로봇 위치 변경 단계(s501)가 필요하며, 로봇 변경을 위해서는 희망 EE이동 위치설정 단계(s2)에서 정의한 희망 위치()와 동일한 위치를 사용한다. 정기구학을 통한 예상 엔드-이펙터 위치 를 정한 뒤(s6) 레이저 거리 측정 센서(10)로부터 표적판(20)까지의 이론적인 거리값( ) 계산(s7) 및 실제 측정된 레이저 거리 측정 센서(10)로부터 표적판(20)까지의 거리값( ) 계산(s8) 후 두 값의 차인 레이저 거리 에러를 구한다(s9). Inverse Kinematics is performed from the desired position information to obtain the theoretical cable length value ( Is calculated (s3). The current cable length value measured in the data measurement step (s502) of FIG. 5 (S4), the cable length error which is a difference between the two values is obtained (s5). In this case, in order to measure the current cable length value, a cable robot position changing step (s501) is required as shown in FIG. 5, and in order to change the robot, a desired position ) Is used. Estimated end-to-end position of the effector (S6) and the theoretical distance value from the laser
이후 상기 두 에러를 토대로 전술한 식 (1) 내지 (9)를 이용하여 총 에러 벡터 값을 구한다(ErrorFn)(s10). Then, based on the above-mentioned two errors, using the above-mentioned equations (1) to (9) (ErrorFn) (s10).
만약 의 절대값이 기 설정한 값 이하로 만드는 의 값을 찾았다면 적용한 뒤(s11) 알고리즘을 종료하게 되고, 의 절대값이 기 설정한 값 보다 크다면 다시 jacobian matrix 계산(s12)을 통해 형상정보 갱신 후(s13) 이전 절차를 계속한다.if The absolute value of Less than (S11), the algorithm is terminated, The absolute value of If it is larger than the value, the procedure before the step (s13) after the update of the shape information is continued through the jacobian matrix calculation (s12).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 장치(1)를 실제 구현한 것을 나타낸 시스템의 예시도로서 이를 참조하여 설명한다. FIG. 4 is an exemplary view of an actual implementation of a cable robot calibration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIG.
도 4에 나타낸 바와 같이, 다수개의 케이블(401), 케이블(401)을 고정하는 역할을 수행하는 다수개의 윈치(402)와 풀리(403) 및 엔드-이펙터(404)를 포함하는 캘리브레이션 대상 케이블 로봇이 설치되어 있다. 또한 엔드-이펙터(404)의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서(41), 레이저 거리 측정 센서(41)로부터 출력된 레이저가 도달하고 통과되지 못하게 막는 표적판(42), 상기 케이블 로봇을 제어하는 케이블 로봇 제어기(43) 및 레이저 거리 측정 센서(10)와 케이블 로봇 제어기(43)가 연결된 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 형상보정용 컴퓨터(44)가 구비되어 있다.
4, a plurality of
상기 케이블 로봇의 위치가 변경되면 형상보정용 컴퓨터(44)는 레이저 거리 측정센서(41)가 측정한 데이터 값을 이용한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 수행하여 상기 케이블 로봇에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
When the position of the cable robot is changed, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 방법을 나타낸 순서도로서 이를 참조하여 설명한다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of calibrating a cable robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 실시예에 따른 케이블 로봇 캘리브레이션 방법은 케이블 로봇 위치 변경 단계(s501), 데이터 측정 단계(s502) 및 캘리브레이션 단계(s503)를 포함한다. The cable robot calibration method according to the present embodiment includes a cable robot position changing step s501, a data measuring step s502, and a calibration step s503.
케이블 로봇 위치 변경 단계(s501)는 윈치, 케이블, 풀리, 엔드-이펙터 및 상기 엔드-이펙터의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서(10)를 포함할 수 있는 케이블 로봇의 상기 윈치, 케이블 및 풀리 중 적어도 어느 하나 이상의 위치변형으로 인해 상기 케이블 로봇의 엔드-이펙터 위치가 변경되는 단계를 말한다. 상기 윈치, 케이블 및 풀리는 복수 개일 수 있다.
The cable robot position changing step s501 is a step of changing the position of the winch, cable and pulley of the cable robot which may include a winch, a cable, a pulley, an end-effector and a laser
데이터 측정 단계(s502)는 상기 엔드-이펙터의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서(10)가 상기 레이저 거리 측정 센서로부터 표적판(20)까지의 거리 데이터를 측정하는 단계를 말한다.
The data measurement step s502 refers to a step in which the laser
캘리브레이션 단계(s503)는 캘리브레이션 알고리즘부(30)가 상기 데이터를 이용하여 전술한 내용을 토대로 의 절대값이 기 설정된 이하가 되도록 하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 수행하는 단계를 말하며 도3에 기술한 과정 전체를 의미한다.The calibration step (s503) is a step in which the
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다. The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described above and that various modifications and changes may be made by one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the present invention, It is to be understood that the technical idea of the present invention extends to the extent possible.
Claims (4)
도달한 레이저가 통과되지 못하게 막는 표적판;
상기 케이블 로봇의 엔드-이펙터의 중앙에 부착되고, 레이저를 이용하여 상기 표적판까지의 거리를 측정하는 레이저 거리 측정 센서;
상기 레이저 거리 측정 센서가 측정한 데이터를 이용하여 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 알고리즘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 캘리브레이션 장치.
A cable robot calibration apparatus for correcting a shape of a cable robot,
A target plate that prevents the laser from reaching the laser;
A laser distance measuring sensor attached to the center of the end-effector of the cable robot and measuring a distance to the target plate using a laser;
And a calibration algorithm unit for performing calibration of the cable robot using data measured by the laser distance measurement sensor.
상기 캘리브레이션 알고리즘부는, 측정된 케이블 길이값과 이론적인 케이블 길이값의 차이 및 레이저 거리 측정 센서로부터 표적판까지의 실제 측정된 거리값과 레이저 거리 측정센서로부터 표적판까지의 이론적인 거리값의 비교를 통한 오차를 최소화하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 캘리브레이션 장치.
The method according to claim 1,
The calibration algorithm compares the difference between the measured cable length value and the theoretical cable length value and the actual measured distance value from the laser distance measurement sensor to the target plate and the theoretical distance value from the laser distance measurement sensor to the target plate Wherein a cable robot calibration algorithm is implemented that minimizes the error through the cable.
상기 케이블 로봇의 엔드-이펙터의 중앙에 부착된 레이저 거리 측정 센서가 상기 레이저 거리 측정 센서로부터 표적판까지의 거리 데이터를 측정하는 데이터 측정 단계; 및
캘리브레이션 알고리즘부가 상기 데이터를 이용한 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 사용하여 상기 케이블 로봇의 캘리브레이션을 수행하는 캘리브레이션 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 캘리브레이션 방법.
Changing the position of the cable robot end-effector due to the deformation of at least one of the winch, the pulley, and the cable;
A data measuring step of measuring distance data from the laser distance measuring sensor to the target plate by a laser distance measuring sensor attached to the center of the end-effector of the cable robot; And
And performing a calibration of the cable robot using a cable robot calibration algorithm using the data.
상기 캘리브레이션 단계는 측정된 케이블 길이값과 이론적인 케이블 길이값의 차이 및 레이저 거리 측정 센서로부터 표적판까지의 실제 측정된 거리값과 레이저 거리 측정센서로부터 표적판까지의 이론적인 거리값의 비교를 통한 오차를 최소화하는 케이블 로봇 캘리브레이션 알고리즘을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 캘리브레이션 방법.The method of claim 3,
The calibration step may include comparing the measured cable length value to the theoretical cable length value and comparing the actual measured distance value from the laser distance measurement sensor to the target plate and the theoretical distance value from the laser distance measurement sensor to the target plate And performing a cable robot calibration algorithm that minimizes errors.
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