KR20180027227A - 충돌위험을 최소화하는 자기중심 원격제어 방법 - Google Patents

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Abstract

인간조작자가 직접 슬레이브 로봇의 모든 동작을 조종하는 직접조작(Direct Operation)에서 로봇의 자율성을 부여하여 분담하는 분담원격조작(Shared Operation), 로봇의 분담을 극대화하고 인간 조작자는 감독자의 역할을 감당하는 감독원격조작(Supervised Operation) 등 원격기술은 많이 연구, 발전되어왔지만, 작업현장에서는 여전히 단순한 작업을 대상으로 하는 직접원격조작 방식을 많이 이용하고 있다. ROV(Remotely Operated Vehicle)를 이용한 해저유전설비 유지보수작업의 경우만보더라도 인간 조작자는 2, 3개의 조이스틱을 병렬로 이용하여, 직접 조작하는 것이 현실이다. 와이어 후크를 거는 단순작업에도 30여분이상 걸리는 등 작업효율이 나쁘고 조작자의 피로도 심하다.
6축 master robot을 구비하는 경우도 있지만, 마스터의 다수관절을 일일이 교시해야 하는 번거로움으로 인해 다자유도 마스터 로봇의 활용을 기피하는 상황이다. 다자유도 마스터는 인간친화적이 아니다. 인간은 순간적 운동인지능력의 한계(물체운동을 동시에 인지하는 능력 2,3개에 불과)와 의식적 동작의 한계성을 갖고 있다.
협소공간은 장애물이 상존하고, 이로 인한 장애물회피 및 충돌문제로 원격조작이 극도로 어려워진다. 가상도로보다 복잡한 곡선경로가 필요하고, 또한 작업대상물과의 로봇간의 상대거리가 짧아지면 질수록 충돌위험이 커진다. 충돌에너지는 운동하는 물체의 질량 m과 상대속도 v에 비례한다. 속도가 빠르면 충돌로 인한 손상이 커진다. 물체에 근접하게 되면 충격을 최소화를 위해 조작자는 긴장하게 되고 또 숙련된 접근조작 기술이 요구된다. 따라서 근접시의 조작시간도 길어지고, 피로도도 증가하게 되는 등 작업성이 나빠진다. 이것이 원격조작을 기피하게 하는 큰 단점이기도 하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법으로서, 슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경을 포함하며, 이때 상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함하며, 상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇을 포함하는 자기중심 원격제어 시스템에 관하여,
a) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 작업대상물 상의 지정목표점의 포즈벡터를 포함하는 3개 이상의 포즈벡터들을 측정하여 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계,
b) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계,
c) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 송신받은 상기 3개 이상의 포즈벡터들을 이용하여 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 상기 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하는 단계,
d) 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 실제속도지령으로 변환하는 단계,
e) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 실제속도지령으로부터 상기 기하학적구속조건을 이용하여 마스터속도지령을 산출하는 단계,
f) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 기하학적구속조건 및 송신받은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 이용하여 슬레이브자율목표지령을 산출하고 슬레이브속도목표지령으로 변환하는 단계,
g) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 마스터속도지령 및 상기 슬레이브자율목표지령과 상기 슬레이브속도목표지령 중 하나 이상을 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신하는 단계,
h) 상기 슬레이브 운동 제어기가 송신받은 상기 마스터속도지령, 상기 마스터속도지령으로부터 산출되는 마스터위치지령, 상기 슬레이브자율목표지령, 상기 슬레이브속도목표지령 및 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터로부터 상기 슬레이브 로봇의 토크입력을 연산하는 단계,
i) 상기 토크입력이 상기 슬레이브 로봇으로 송신되는 단계,
j) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 되먹임 되고, 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되도록 비례-미분 제어(PD control)되는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법을 제공한다.

Description

충돌위험을 최소화하는 자기중심 원격제어 방법 {Egocentric Tele-operation Control With Minimum Collision Risk}
본 발명은, 충돌위험을 최소화하는 자기중심 원격제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마스터 로봇을 이용하여 원격지에 배치된 슬레이브 로봇을 조종할 경우에, 슬레이브 로봇의 손끝 동작이 자율적으로 저자유도로 구속된 채로 이동할 수 있도록 제어되며, 조작난이도 개념을 적용하여 슬레이브 로봇의 손끝이 대상물체와 가까워지면 속도가 낮아지도록 운동학적 구속이 실현되도록 하는 자기중심 원격제어 방법에 관한 것이다.
로봇 원격조작기술은 그 역사가 오래된 실용적인 기술임에도 불구하고, 재난현장 등 인간진입이 어려운 피치 못할 현장을 제외하고는 아직도 산업현장에서 폭 넓게 사용되고 있지 못하다. 이것은 마스터와 슬레이브로 구성되는 원격시스템이 고가이고, 정밀작업이 어렵고 작업효율도 극히 낮으며, 더욱이 많은 훈련을 통한 숙련이 요구되는 비생산적인 기술이기 때문이다.
그 동안 이러한 문제를 해결하기 위해, 인간조작자가 직접 슬레이브 로봇의 모든 동작을 조종하는 직접조작(Direct Operation)에서 로봇의 자율성을 부여하여 분담하는 분담원격조작(Shared Operation), 로봇의 분담을 극대화하고 인간 조작자는 감독자의 역할을 감당하는 감독원격조작(Supervised Operation) 등 원격기술은 많이 연구, 발전되어왔지만, 작업현장에서는 여전히 단순한 작업을 대상으로 하는 직접원격조작 방식을 많이 이용하고 있다. ROV(Remotely Operated Vehicle)를 이용한 해저유전설비 유지보수작업의 경우만보더라도 인간 조작자는 2, 3개의 조이스틱을 병렬로 이용하여, 직접 조작하는 것이 현실이다. 와이어 후크를 거는 단순작업에도 30여분이상 걸리는 등 작업효율이 나쁘고 조작자의 피로도 심하다.
6축 master robot을 구비하는 경우도 있지만, 마스터의 다수관절을 일일이 교시해야 하는 번거로움으로 인해 다자유도 마스터 로봇의 활용을 기피하는 상황이다. 다자유도 마스터는 인간친화적이 아니다. 인간은 순간적 운동인지능력의 한계(물체운동을 동시에 인지하는 능력 2,3개에 불과)와 의식적 동작의 한계성을 갖고 있다.
협소공간은 장애물이 상존하고, 이로 인한 장애물회피 및 충돌문제로 원격조작이 극도로 어려워진다. 가상도로보다 복잡한 곡선경로가 필요하고, 또한 작업대상물과의 로봇간의 상대거리가 짧아지면 질수록 충돌위험이 커진다. 충돌에너지는 운동하는 물체의 질량 m과 상대속도 v에 비례한다. 속도가 빠르면 충돌로 인한 손상이 커진다. 물체에 근접하게 되면 충격을 최소화를 위해 조작자는 긴장하게 되고 또 숙련된 접근조작 기술이 요구된다. 따라서 근접시의 조작시간도 길어지고, 피로도도 증가하게 되는 등 작업성이 나빠진다. 이것이 원격조작을 기피하게 하는 큰 단점이기도 하다.
US 08942846 B2 US 06535793 B2
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로봇의 조작에는 많은 수의 자유도를 조작해야 하는데, 인간 조작자가 이 많은 수의 자유도들을 모두 조작하기에는 작업효율이 낮으며 피로가 심해지는 문제점을 해결하고자 한다.
또한, 슬레이브 로봇의 손끝이 대상물체와 가까워지면 속도가 빠를 경우 충돌로 인한 손상이 커지게 된다. 물체에 근접하게 되면 조작자는 긴장하게 되고 숙련된 접근조작 기술이 요구되기 때문에 조작시간도 길어지고 피로도도 증가하게 되는 등 작업성이 나빠지는 문제점을 해결하고자 한다.
또한, 자기 중심 원격 제어는 슬레이브 로봇에 마련된 촬상장치를 통해 관측하는 3차원 공간인 자기중심공간에서의 뷰인 자기중심 뷰를 통해 작업을 하게 되므로, 측정된 자기중심좌표계 상의 겉보기 속도를 작업 좌표계 상의 실제속도로 변환해줄 필요성이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법으로서, 슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경을 포함하며, 이때 상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함하며, 상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇을 포함하는 자기중심 원격제어 시스템에 관하여,
a) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 작업대상물 상의 지정목표점의 포즈벡터를 포함하는 3개 이상의 포즈벡터들을 측정하여 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계,
b) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계,
c) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 송신받은 상기 3개 이상의 포즈벡터들을 이용하여 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 상기 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하는 단계,
d) 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 실제속도지령으로 변환하는 단계,
e) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 실제속도지령으로부터 상기 기하학적구속조건을 이용하여 마스터속도지령을 산출하는 단계,
f) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 기하학적구속조건 및 송신받은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 이용하여 슬레이브자율목표지령을 산출하고 슬레이브속도목표지령으로 변환하는 단계,
g) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 마스터속도지령 및 상기 슬레이브자율목표지령과 상기 슬레이브속도목표지령 중 하나 이상을 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신하는 단계,
h) 상기 슬레이브 운동 제어기가 송신받은 상기 마스터속도지령, 상기 마스터속도지령으로부터 산출되는 마스터위치지령, 상기 슬레이브자율목표지령, 상기 슬레이브속도목표지령 및 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터로부터 상기 슬레이브 로봇의 토크입력을 연산하는 단계,
i) 상기 토크입력이 상기 슬레이브 로봇으로 송신되는 단계,
j) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 되먹임 되고, 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되도록 비례-미분 제어(PD control)되는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법을 제공한다.
본 발명은, 로봇의 조작에 필요한 많은 수의 자유도 중 일부는 로봇의 자율제어에 맡기고 나머지의 인간이 편하게 조작할 수 있는 최소한의 자유도를 설정하여 마스터 측 조작과 연동함으로써, 작업 효율성은 높이고 조작피로도를 낮출 수 있다.
본 발명은, 작업대상물체와 슬레이브로봇 손끝의 상대거리가 멀면 빠른 속도로, 가까워지면 낮은 속도로 로봇이동을 자율조정하는 조작난이도 개념을 통해, 속도비율이 구속되는 운동학적 구속하의 원격조작법을 실현함으로써, 작업효율성은 높이고 조작피로도를 낮출 수 있다.
본 발명은, 슬레이브 로봇에 마련된 촬상장치를 통해 관측하는 3차원 공간인 자기중심좌표계 상의 겉보기 속도를 작업 좌표계 상의 실제속도로 변환함으로써 자기 중심 원격제어가 가능하도록 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 자기중심 원격제어 시스템의 구성 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 자기중심 원격제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은, 물체가 자기중심 뷰 스크린에 투영된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는, 자기중심 뷰에서 관측되는 겉보기 속도벡터와 실제속도와의 기하학적 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속 되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻 하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다 " 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 각 구성요소에 대해 상술하기로 한다.
도 1은 자기중심 원격제어 시스템의 구성 블록도이다. 본 발명의 자기중심 원격제어 시스템은 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법을 이용하는 시스템이며, 큰 모듈들로서 슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경을 포함한다. 각각의 슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경 모듈간은 통신 인터페이스를 매개하여 입출력을 교환한다.
상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함한다. 마스터 로봇은 인간 조작자로부터 조작정보를 취득하는 로봇을 의미한다. 그 형태나 구조, 재료, 크기 등에 특별한 제한은 없다. 상기 마스터 로봇은 조작정보를 취득하는 기능을 갖는 것이라면 조이스틱이나 마우스, 키보드, 터치입력장치 등 여하한 형태의 명령입력장치, 또는 이러한 명령입력장치를 포함하는 모듈이나 상위 시스템을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 상기 마스터 운동 제어기는 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 손끝포즈벡터와 같은 신호를 송신 받으며, 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하며, 조작자가 상기 마스터 로봇을 이용하여 입력한 신호를 슬레이브 로봇의 운동에 관한 지령신호로 변환하여 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신한다.
상기 슬레이브 운동 제어기는 P/D 모드 스위치를 포함한다. 상기 슬레이브 운동제어기는 상기 마스터 운동제어기로부터 송신받은 상기 운동에 관한 지령신호 및 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 송신받은 손끝포즈벡터와 같은 신호를 이용하여 슬레이브 로봇에 입력될 토크입력 값을 연산하며, 이 토크입력 값을 상기 슬레이브 로봇과 환경의 슬레이브 로봇으로 송신한다. 상기 토크입력 연산시에 상기 P/D 모드 스위치에 의해 상기 운동에 관한 지령신호 중 어떤 값을 이용하여 상기 토크입력을 연산할 지가 선택된다.
상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇, 촬상장치, 및 LIDAR(light detection and ranging)을 포함한다. 상기 슬레이브 로봇의 손끝(End Effector)에는 촬상장치와 거리정보를 획득하기 위한 LIDAR가 구비된다. 상기 촬상장치와 LIDAR에 의해 측정되는 공간상의 포즈벡터들과, 상기 슬레이브 로봇의 관절센서에 의해 측정된 손끝속도와 같은 신호가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 송신된다. 상기 촬상장치는 CCD 장치 또는 카메라일 수 있으며 정지영상 또는 동영상의 취득이 가능한 어떠한 장치도 사용될 수 있다.
자기중심 좌표계는 슬레이브 로봇 그리고 이 슬레이브 로봇에 대응하는 마스터 로봇을 인간 자세와 대응하는 조작방향으로 정렬된 좌표계를 의미하며, 본 명세서 내에서 또는 일반적으로 자기중심 좌표계, 에고센트릭 좌표계 등은 모두 같은 의미로 사용되는 것으로 이해하면 된다. 이와 달리 작업공간의 기준 좌표계는 작업좌표계(work reference coordinates)라 한다.
다음으로, 도 2에 나타난 본 발명의 실시에에 따른 자기중심 원격제어 방법을 설명하기로 한다. 이러한 원격제어 방법은 전술한 원격제어 시스템을 이용하는 것으로, 앞서 설명한 것과 유사한 부분에 대해서는 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자기중심 원격제어 방법은 마스터 로봇을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇을 제어하는 방법으로서, 다음과 같은 단계를 동시에 또는 순차적으로/시계열적으로 수행하는 것이다. (다만, 각 단계가 반드시 그 이후에 기재한 단계보다 선행하여 이루어질 필요는 없다.)
- a) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 작업대상물 상의 지정목표점의 포즈벡터를 포함하는 3개 이상의 포즈벡터들을 측정하여 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계;
- b) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계;
- c) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 송신받은 상기 3개 이상의 포즈벡터들을 이용하여 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 상기 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하는 단계;
- d) 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 실제속도지령으로 변환하는 단계;
- e) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 실제속도지령으로부터 상기 기하학적구속조건을 이용하여 마스터속도지령을 산출하는 단계;
- f) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 기하학적구속조건 및 송신받은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 이용하여 슬레이브자율목표지령을 산출하고 슬레이브속도목표지령으로 변환하는 단계;
- g) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 마스터속도지령 및 상기 슬레이브자율목표지령과 상기 슬레이브속도목표지령 중 하나 이상을 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신하는 단계;
- h) 상기 슬레이브 운동 제어기가 송신받은 상기 마스터속도지령, 상기 마스터속도지령으로부터 산출되는 마스터위치지령, 상기 슬레이브자율목표지령, 상기 슬레이브속도목표지령 및 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터로부터 상기 슬레이브 로봇의 토크입력을 연산하는 단계;
- i) 상기 토크입력이 상기 슬레이브 로봇으로 송신되는 단계;
- j) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 되먹임 되고, 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되도록 비례-미분 제어(PD control)되는 단계;
여기서, 상기 슬레이브 로봇은 6축 이상의 다관절 매니퓰레이터일 수 있으며, 상기 마스터 로봇은 2축 조이스틱일 수 있다
본 발명의 실시예에 따른 원격제어 방법은 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법으로서, 상기 슬레이브 로봇은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되는 것을 자율실현 하며, 상기 마스터 로봇에 의해 입력된 자기 중심 좌표계 상의 2 자유도 조작 입력에 의해서 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속된 채로 이동하도록 슬레이브 로봇을 제어하는 것이다. 특히 상기 기하학적구속조건은 3차원 공간상의 평면의 방정식으로 주어질 수 있다.
상기 토크입력의 연산시에, 수학식 1과 같이 정의되는 조작난이도 행렬
Figure pat00001
를 이용함으로써 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 운동학적으로 구속되도록 할 수 있다.
Figure pat00002
여기서
Figure pat00003
는 조작난이도로서, 포즈 벡터
Figure pat00004
에 대해서
Figure pat00005
로 정의된다. 조작난이도 행렬
Figure pat00006
에 대해서는 후술할 본 발명의 원격제어 방법의 구체적인 메커니즘/기구학에서 자세히 설명할 것이다.
상기 마스터 운동제어기는 P/D 모드 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 h) 단계에서, 상기 토크입력 연산시, 상기 P/D 모드 스위치에 의해서 상기 마스터속도지령 및 상기 마스터위치지령 중 하나를 선택하여 상기 토크입력 연산시에 이용할 수 있다. 만일 상기 마스터속도지령이 선택될 경우 상기 토크입력
Figure pat00007
은 수학식 2에 의해 연산되고,
Figure pat00008
(여기서,
Figure pat00009
는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
Figure pat00010
는 관성행렬,
Figure pat00011
는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
Figure pat00012
로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
Figure pat00013
는 상기 마스터속도지령,
Figure pat00014
는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
상기 마스터위치지령이 선택될 경우 상기 토크입력
Figure pat00015
은 수학식 3에 의해 연산된다.
Figure pat00016
(여기서,
Figure pat00017
는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
Figure pat00018
는 관성행렬,
Figure pat00019
는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
Figure pat00020
로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
Figure pat00021
는 상기 마스터위치지령,
Figure pat00022
는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
상기 토크입력에 대해서는 후술할 본 발명의 원격제어 방법의 구체적인 메커니즘/기구학에서 자세히 설명할 것이다.
상기 d)단계에서 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 상기 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 상기 실제속도지령으로 변환하는 경우에, 상기 겉보기 속도지령에 수학식 4의 변환행렬
Figure pat00023
을 곱한 값을 이용할 수 있다.
Figure pat00024
(여기서,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
는 단위 행렬을 나타낸다.)
상기 변환행렬
Figure pat00027
에 대해서는 후술할 본 발명의 원격제어 방법의 구체적인 메커니즘/기구학에서 자세히 설명할 것이다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 원격제어 방법의 구체적인 메커니즘/기구학을 설명하기로 한다.
<산업용 로봇의 작업과 원격제어>
인간은 머리 속으로 자신이 수행해야 할 작업에 대해 경험을 토대로 작업전략을 세우고, 작업순서, 그리고 3차원 공간상의 예상경로를 설정한다. 산업용 로봇의 작업도 유사하다. 작업을 위해서 작업모듈을 단위작업으로 나누고, 그 순서를 정하여 수행한다.
로봇의 작업공정은 자유공간에서 ‘접근-미세조정’을 하고 구속공간에서 ‘접촉-이동-해제’, 그리고 자유공간으로 ‘복귀’ 하는 순서가 된다. 이때 이동은 주로 직선, 원주, 곡선 등 단순한 기하학적 구속경로로 이루어진다. 산업용로봇의 모듈화 설계통칙(JIS B 8435) 에 의하면, ① 1자유도 또는 2자유도 이상의 직선동작, ② 1자유도 회전동작, ③ 2자유도 이상의 곡선 또는 회전동작, ④ 1자유도, 또는 2자유도 이상의 원호동작이 로봇으로 작업을 수행할 때의 주요동작이다.
이 설계통칙에서 알 수 있듯이 운동자유도는 극히 제한적이다. 거의 모두 2, 3 자유도가 요구되는 구속 동작임에 착안하면, 산업용 로봇의 작업이 최소 자유도의 마스터장치를 이용한 원격조작으로도 실현될 가능성이 있다.
만일 3차원 공간상 위치한 물체가 ‘점’(Point)이고, 그 점 위에 로봇 손끝(End Effector)이 고정되었다면 손끝은 3자유도의 위치가 완전 구속되었다고 할 수 있다. 점 구속에서 손끝 자세각 3자유도는 자유이다. 만일 작업목적을 위해 손끝자세도 지정된다면 6자유도 모두가 구속된다. 3차원공간상의 물체가 ‘직선’(Line) 또는 ‘곡선’(Curve)이며 그때의 손끝자세각이 지정되어있다면, 그 선위에 접촉하며 손끝이 이동할 수 있는 위치 자유도는 1개이며, 5개의 자유도가 직ㆍ곡선에 의해 구속되었다고 할 수 있다.
또 3차원공간상의 물체가 ‘평면’(Plane) 또는 ‘2차곡면물체의 표면’(Quadratic Curved Surface of Object)이라면, 그 표면 위를 접촉하며 손끝이 이동할 수 있는 위치 자유도는 2개이며, 손끝자세도 지정되었다면, 4개의 자유도가 물체표면에 의해 구속되었다고 할 수 있다. 대부분의 로봇 동작경로는 이러한 선, 면, 물체표면을 가정하여 구속하면, 최소 자유도의 마스터장치로서도 원격조작이 가능해진다.
즉, 슬레이브 로봇의 환경에 가상물체를 설계하여, 작업에서 요구되는 동작경로를 가상물체의 표면위로 한정ㆍ구속시킨다면, 원격기술로 산업현장의 작업도 실현 가능해진다. 이 방식은, 최소한의 마스터 자유도가 요구되며, 슬레이브 로봇의 자율제어와 인간+로봇협업으로 목표작업이 실현된다는 점에서 특징이 있다. 또 작업에 대해 미리 손끝 자세각을 지정한다면, 자유도 구속이 많아지므로, 조작해야 할 운동자유도가 적어진다. 따라서 자유공간 이동, 접촉곡면 이동 등 작업에 있어서 원격조작이 더욱 간단히 실현될 수 있다.
<자유공간과 구속공간>
3차원
Figure pat00028
공간상 로봇 손끝(End Effector)이 자유로운 운동이 완전히 가능할 때 완전자유공간(pure free space) 이라 한다. 3차원공간에 놓여진 작업대상물체의 표면방정식이 수학식 5와 같다고 할 때,
Figure pat00029
(예: 2차곡면
Figure pat00030
, a~k는 곡면의 형태에 따른 상수)
그 표면을 경계로 하여
Figure pat00031
는 물체외부 부분공간이다. 손끝이 여기에 놓여질 때 ‘자유공간 속에 있다’라고 한다.
이 공간은 이동에 전혀 문제가 없는 완전자유공간이지만, 작업조건에 의해 손끝의 목표 자세각 등 인위적 일부 구속이 주어지는 가상구속공간이 될 수 있다. 목표 손끝의 자세각, 또는 경로를 구속시키는 구속식이
Figure pat00032
개 있다면 자유운동 자유도는
Figure pat00033
개로 제한된다.
자유공간상의 윤곽추종 작업같이, 작업대상물체 표면방정식
Figure pat00034
위에 손끝이 구속되는 부분공간을 표면구속공간이라 한다. 표면 위 점 S에 설정된 위치
Figure pat00035
은 기하학적구속 식
Figure pat00036
를 만족해야 하므로
Figure pat00037
에 대한 양함수 형태로 변환하여
Figure pat00038
로 표현하면, 수학식 6과 같다.
Figure pat00039
즉,
Figure pat00040
자유도 만이 자유로 움직일 수 있다. 여기에 용접시의 토치각과 같이 손끝 회전 3자유도가 모두 지정될 경우, 로봇 운동자유도는 2개만이 남는다. 작업대상물 내부는
Figure pat00041
로, 작업대상물이 강체라면, 손끝이 이 물체내부 부분공간 속으로 침입할 수 없다.
<원격작업 환경조건>
슬레이브 로봇은 6축이상의 수직다관절 매니퓰레이터이고 원격지에 배치되어있고, 통신지연은 없다. 또 실시간으로 목표 포즈(위치 및 자세)와 매니퓰레이터 손끝 포즈가 관측가능하며 카메라의 흔들림은 없다. 마스터로봇은 2축의 조이스틱으로 가정하며, 원격조작이 실시될 때 조작자에게는 자기 중심 뷰(egocentric view)와 슬레이브 로봇 주변의 뷰(exocentric view)가 제공된다고 가정한다.
<슬레이브 로봇의 자율목표와 편차벡터>
슬레이브 로봇의 기준좌표계, 즉 작업좌표계를
Figure pat00042
(Work Reference Coordinate)로 하고 원격지 3차원 공간상의 한 점에 고정되어있다고 하자. 또 슬레이브 로봇의 손끝위치 E 점과 그때 손끝 자세각 좌표계를 자기중심 좌표계
Figure pat00043
(Egocentric Reference Coordinate)로 하자 (필요에 따라 이 좌표계는 적절히 설정될 수 있지만 논의의 편의성을 위해 위와 같이 가정한다).
현재 슬레이브 로봇의 손끝 E점의 위치벡터를
Figure pat00044
, 가상물체 표면의 구속, 즉
Figure pat00045
위에 구속해야 할 목표점
Figure pat00046
의 위치벡터를 수학식 7과 같이
Figure pat00047
로 표시하자.
Figure pat00048
이때 점 E와 S간의 위치편차벡터
Figure pat00049
는 수학식 8과 같다.
Figure pat00050
E점에 위치한 자기중심좌표계의 각축의 단위벡터
Figure pat00051
를 column 벡터로 하는 회전행렬을
Figure pat00052
, 가상물체표면 위 목표점 S 에서의 각축을 column벡터로 하는 회전행렬을
Figure pat00053
로 수학식 9와 같이 놓자.
Figure pat00054
Figure pat00055
목표자세와 손끝자세의 편차행렬
Figure pat00056
는 수학식 10과 같다.
Figure pat00057
이 자세편차행렬은 Euler Angle등 여러 회전표현이 존재하지만 여기서는 편의상 Roll-Pitch-Yaw방식으로 편차각을
Figure pat00058
로 변환하는 비선형함수
Figure pat00059
로서 아래와 같이 표기한다. 이 자세각 편차 벡터를 수학식 11과 같이 놓자.
Figure pat00060
이때의 상기 위치편차벡터와 자세각 편차벡터를 요소로 하는 편차 포즈벡터(Error Pose Vector)는 수학식 12과 같이 표현된다.
Figure pat00061
한편 위치편차벡터
Figure pat00062
는 가상물체와의 직선거리이다. 그 거리 t는 수학식 13와 같다.
Figure pat00063
이 직선의 방향여현을
Figure pat00064
이라 놓으면 수학식 14와 같이 표현된다.
Figure pat00065
Figure pat00066
Figure pat00067
여기서
Figure pat00068
로 제어한다면,
Figure pat00069
즉 위치가 일치하게 된다. 다시 말하면 가상표면 위에 놓이게 된다. 자세편차까지 고려하면, 수학식 15와 같다.
Figure pat00070
손끝의 포즈가 목표 포즈와 일치할 조건이다. 이 조건을 만족시킬 때 손끝은 가상물체 표면과 구속된다. 즉, 편차포즈의 변수 파라미터는 거리
Figure pat00071
, 그리고 자세각
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
4개뿐이다. 이것을 슬레이브의 자율제어로 분담시키자. 이 분담은 슬레이브 로봇 손끝을 항상 구속평면에 놓이게 구속하며, 목표 손끝 자세각을 유지시키는 조건으로, 수학식 16과 같다.
Figure pat00075
<마스터 조작목표와 편차벡터>
인간조작자가 조이스틱으로 가상물체표면의 구속을 받으며 표면상의 점 S에서 표면상의 점 O로 이동시킬 때 위치지령벡터는 수학식 17과 같다.
Figure pat00076
이때 벡터
Figure pat00077
모두 물체표면 위에 구속되어있다. 표면방정식
Figure pat00078
에 대해 각 축에 대한 Gradient를 이용하여 미소변위
Figure pat00079
를 표현하면 수학식 18과 같다.
Figure pat00080
Figure pat00081
방향을 표면의 법선벡터, 구배가
Figure pat00082
라고 한다면 수학식 19과 같아진다.
Figure pat00083
Figure pat00084
방향의 미소변화는
Figure pat00085
의 함수로 구속, 표현된다. 여기서 미소변위를 현재위치에 대한 상대적 지령 값을 기준으로 표현을 바꾸면 수학식 20과 같다.
Figure pat00086
Figure pat00087
Figure pat00088
이동벡터
Figure pat00089
는 수학식 21과 같아진다.
Figure pat00090
따라서
Figure pat00091
2개의 자유 파라미터만으로서 마스터의 지령이 가능해진다.
<마스터 슬레이브 분담목표와 편차벡터>
Figure pat00092
즉 손끝이 구속표면과 떨어져 있을 경우는
Figure pat00093
를 매개로 하여 수학식 22과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00094
이때 점 E에서 점 O까지의 포즈 편차는 수학식 23과 같아진다.
Figure pat00095
편차목표를 분담제어의 목표로 정리하면 수학식 24과 같다.
Figure pat00096
Figure pat00097
는 슬레이브가 구속평면상에 놓이게 할 4개 자유도의 자율목표를 나타내며,
Figure pat00098
는 인간조작자가 조이스틱으로 조작하려는 2자유도의 임의의 지령치이다. 만일 가상물체 표면외에 또 다른 구속식이 존재한다면, 예를 들어 구속면상 직선
Figure pat00099
으로 한정된다면,
Figure pat00100
는 파라미터
Figure pat00101
만의 1자유도로 한정되어 목표생성이 가능하다. 즉 1자유도 마스터로 조작이 가능해진다.
< 기하학적구속에서의 자기중심원격제어 >
한편 매니퓰레이터의 작업좌표계
Figure pat00102
기준 일반 운동방정식은 수학식 25과 같다.
Figure pat00103
(여기서,
Figure pat00104
는 관성행렬,
Figure pat00105
는 코리오리력, 원심력을 포함한 비선형항,
Figure pat00106
는 자코비안의 전치행렬,
Figure pat00107
는 모터의 제어입력,
Figure pat00108
는 관절의 회전벡터,
Figure pat00109
는 포즈벡터이다.) 조이스틱의 지령치는 일반적으로 속도지령으로 함이 편리하다. 따라서 마스터지령을 속도방식으로 한다면 미분제어기로서 수학식 26과 같이 나타내진다.
Figure pat00110
자기중심 원격제어는 슬레이브 로봇의 자율제어와 마스터지령이 합하여 이루어지는 제어로서 구성된다. 즉 속도에 대해서는 마스터의 지령을, 가상물체표면구속에 대해서는 복원력과 감쇄력을 주는 수학식 27의 자기중심 비례-미분제어를 실시한다.
Figure pat00111
슬레이브 로봇은 수학식 27의 오른쪽 제1항 제2항으로서 감쇄력과 기하학적 구속을 자율실현하며, 마스터지령 제3항으로 구속표면상의 이동을 하게 된다
<조작난이도의 정의>
슬레이브 로봇이 협소한 환경 내에 이동할 때, 또는 로봇이 대상물체와 접근하여 접촉해야 할 때 충돌에너지를 최소화하는 것이 중요하다. 충돌에너지는 질량
Figure pat00112
과 속도
Figure pat00113
에 비례한다. 로봇의 질량은 일정하므로 속도가 주요 변수가 된다. 대상물체와 가까워지면 속도를 떨어뜨려야 충돌파손위험이 적어진다. 한편, 거리가 멀 때는 빠른 속도로 이동함이 유리하다. 이러한 관계를 조작난이도로서 정의하자. 원격조작자의 입장에서, 충돌위험 때문에 진행방향의 상대거리
Figure pat00114
가 멀면 조작난이도가 낮고, 상대속력
Figure pat00115
가 빠르면 조작난이도가 높아진다고 할 수 있다. 이를 자기중심 조작난이도(Egocentric Index of Operation Difficulty)로 부르고 수식으로는 수학식 28과 같이 나타낸다.
Figure pat00116
조작난이도
Figure pat00117
값이 작을수록 조정이 용이하고,
Figure pat00118
값이 크면 조정이 어렵다. 여기서 상대위치
Figure pat00119
는 자기중심좌표계에서 측정한 환경 위치, 상대속도
Figure pat00120
은 자기중심에서 볼 때 자신의 이동이 물체가 움직이는 것으로 관측되므로 방향을 반대로 취하여 운동관계는 수학식 29처럼 표현된다.
Figure pat00121
<조작난이도 개념의 확장>
조작난이도의 수학식 29을 포즈벡터, 즉 6차원 벡터공간으로 확장하여 물체의 환경 속의 운동학적 구속 방정식 (이하,
Figure pat00122
로 표기)으로 수학식 30과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00123
Figure pat00124
Figure pat00125
수학식 30의 해는 수학식 31과 같다.
Figure pat00126
<조작난이도 행렬
Figure pat00127
의 획득>
조작난이도 행렬은 조작자가 경험을 통해 요소를 지정할 수 있다. 또 다른 방법으로 인간의 숙련된 작업운동 궤적으로부터 난이도행렬을 취득할 수도 있다. 즉 인간이 수동작업으로 작업을 행하고, 이때의 운동궤적 데이터를 얻을 수 있다면 이 데이터로부터 조작난이도 행렬의 각 요소 값을 취득할 수 있다. 운동궤적을
Figure pat00128
차원 위상공간상에 표시하면 위상궤적
Figure pat00129
Figure pat00130
평면사영
Figure pat00131
에 대해 매 순간의 속도, 위치데이터로부터
Figure pat00132
,
Figure pat00133
총 (
Figure pat00134
)개를 구한다 적절한 단위공정구간의 궤적에 대해
Figure pat00135
,
Figure pat00136
최대값을 추출하여 조작난이도 행렬
Figure pat00137
를 설정한다.
<구속방정식의 난이도 고유치와 주축벡터>
조작난이도는 작업공정이 진행됨에 따라 달라질 수 있다. 어프로치-미세조정-접촉-삽입-복귀-작업완료와 같이 작업은 단위공정으로 나뉜다. 단위작업공정이 정의되지 않은 경우, 일반적인 인간의 작업궤적을 관측하고 이때 난이도 행렬
Figure pat00138
를 추출하였다면 난이도 고유치
Figure pat00139
에 대해 수학식 32의 관계가 성립한다
Figure pat00140
Figure pat00141
여기서
Figure pat00142
이라면 차원
Figure pat00143
에 대응하는 요소벡터는 1차 종속이므로 차원을 축소시킨다. 즉 조이스틱 조작 축을
Figure pat00144
개로 한다. 위상궤적상에서 얻어진 행렬
Figure pat00145
의 rank 변화는 joy stick switching을 시사한다. 이것은 자동으로 단위공정을 분해하는 기준이 될 수 있다.
거리(
Figure pat00146
에 대해,
Figure pat00147
Figure pat00148
수학식 33에 대응하는 고유벡터가 난이도 주축방향이 된다. 주축변환 행렬 (열 고유벡터로 이루어진 행렬)
Figure pat00149
주축벡터
Figure pat00150
를 이용하면,
Figure pat00151
Figure pat00152
이므로 수학식 31로부터 ㅅ수학식 34와 같은 주축관계식을 얻는다.
Figure pat00153
Figure pat00154
< 슬레이브 로봇의 운동방정식>
로봇의 원격조작은 상대적으로 느린 운동이므로 매니퓰레이터의 작업좌표계
Figure pat00155
기준 일반 운동방정식의 비선형 항
Figure pat00156
을 제외하여 표현하면 수학식 35과 같다.
Figure pat00157
Figure pat00158
시스템을 난이도행렬을 구속조건으로 하는 입력토크를 수학식 36와 같이 실현한다.
Figure pat00159
<폐회로 방정식과 해>
수학식 35, 수학식 36에 의한 폐회로 방정식은 수학식 37와 같다.
Figure pat00160
Figure pat00161
이므로
Figure pat00162
이어야 한다.
Figure pat00163
로 주축 변환하면 수학식 38과 같다.
Figure pat00164
단,
Figure pat00165
이때 해는 수학식 39과 같다.
Figure pat00166
양변에
Figure pat00167
를 곱해 정리하면 수학식 40과 같다.
Figure pat00168
이는 수학식 30의 해이기도 하다. 즉 입력토크
Figure pat00169
로서 조작난이도가 제한되는 운동학적 구속이 실현된다.
<기하학적, 운동학적 구속을 갖는 자기중심조작에서 겉보기속도와 마스터 지령치>
마스터 조작자는 슬레이브 로봇에 장착된 이동카메라로부터 전송된 자기 중심 뷰에 의해 주위환경을 관측하게 된다. 즉 환경상의 물체는 도 3에 도시된 바와 같이 카메라의 전면인
Figure pat00170
축 방향 중심사영(Center of Projection)을 통해 초점거리
Figure pat00171
에 위치한 자기중심 뷰 스크린(egocentric view screen)에 투영된다. 여기서 마스터 조작자는
Figure pat00172
축방향 자기중심 뷰를 보고 속도지령을 내린다. 조작자의 속도지령은 자기중심 뷰에 기반한 겉보기 값(apparent velocity)으로서
Figure pat00173
축 위치에 연계된 겉보기 상대속도이다. 여기서 논의를 간단히 하기 위해, 작업대상물은 고정되어 있고, 슬레이브 로봇만이 이동한다고 가정하자. 조작자에게는 물체가 다가오는 것으로 관측되므로 부호는
Figure pat00174
로서 이때 물체 위 점
Figure pat00175
의 실제속도는 수학식 41과 같다.
Figure pat00176
Figure pat00177
여기서,
Figure pat00178
Figure pat00179
은 각각 카메라의 병진속도, 회전각속도,
Figure pat00180
은 카메라부터 목표물까지 실제위치이다.
Figure pat00181
한편 수학식 42은 실제속도
Figure pat00182
의 자기중심 뷰에서 관측되는 겉보기 속도벡터(Apparent Velocity Vector)로서
Figure pat00183
에 대해 도 4에서 도시된 것과 같은 기하학적 관계로부터 수학식 43과 같이 표현된다.
Figure pat00184
벡터형으로는 수학식 44과 같이 표현된다.
Figure pat00185
Figure pat00186
,
Figure pat00187
이때 자기중심 뷰에서 관측되는 회전 각속도는 카메라와 작업대상물간의 상대거리
Figure pat00188
에 상관없이
Figure pat00189
이다.
마스터의 속도 지령은 조작자가 자기중심 뷰 스크린 상의 겉보기 운동을 관측하면서 마스터의
Figure pat00190
2축만 핸들로 조종하여 수학식 45과 같이 지시하였다고 하자.
Figure pat00191
Figure pat00192
슬레이브 로봇에 전송할 실제속도지령은 수학식 44를 이용하여 수학식 46과 같이 실제 목표지령속도
Figure pat00193
로 환산 함으로써 실현된다.
Figure pat00194
이때
Figure pat00195
는 가상표면 위에 이동하는 기하학적구속을 받고 있어 표면을 벗어나지 않으려면
Figure pat00196
축은
Figure pat00197
이어야 한다.
기하학적구속에 따라 슬레이브가 자율분담한다면 마스터속도지령은 수학식 47과 같다.
Figure pat00198
또는 마스터 지령치가 그 관측위치에서의 위치편차
Figure pat00199
로서 주어진다면 마스터위치지령은 수학식 48과 같다.
Figure pat00200
위와 같이 겉보기 목표치를 실제속도 또는 실제위치기준으로 변환하여 슬레이브에 전달하는 지령치로 한다.
<마스터 축 설정의 다른 예>
마스터의 2축을
Figure pat00201
Figure pat00202
로 설정하였다면 나머지의 지령속도, 각속도는 영이므로
Figure pat00203
Figure pat00204
,
Figure pat00205
이다. 이 경우도 수학식 46에서부터의 과정으로 각 지령치를 계산하면 된다.
<충돌위험 최소화 자기중심원격조작 >
기하학적 구속에서의 자기중심 PD제어식에 운동학적 구속 식을 적용하면, 기하학적, 운동학적 구속을 만족하는 수학식 49와 수학식 50 같은 두 가지의 입력토크가 실현 가능하다.
Figure pat00206
(여기서,
Figure pat00207
는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
Figure pat00208
는 관성행렬,
Figure pat00209
는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
Figure pat00210
로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
Figure pat00211
는 마스터속도지령,
Figure pat00212
는 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
Figure pat00213
(여기서,
Figure pat00214
는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
Figure pat00215
는 관성행렬,
Figure pat00216
는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
Figure pat00217
로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
Figure pat00218
는 마스터위치지령,
Figure pat00219
는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
수학식 49와 수학식 50은 각 자유도가 분담된 슬레이브 지령치와 마스터 지령치를 합한 형태가 된다. 마스터 지령 시, 조작자는 자기 중심 뷰 스크린 상의 겉보기 운동을 관측하면서 겉보기 속도지령
Figure pat00220
, 또는 위치지령
Figure pat00221
을 지시하며, 마스터 운동 제어기에서 실제속도, 위치지령으로 변환된 지령치가 슬레이브 운동 제어기로 전달된다. 슬레이브 운동 제어기는 목표위치에 가까워지면 미리 정해 놓은 허용 최대난이도 값에 의거, 접근속도를 자동변경하여 충돌에너지를 최소화하며, 또 기하학적 구속에 의해 마스터의 조정 자유도를 저 차원으로 유지한다. 이때 슬레이브의 나머지 분담 자유도는 기하학적 구속을 실현하도록 자율제어 된다.
<충돌위험 최소화 자기중심원격 제어기 설계>
이하에서는 지금까지 알아본 것들을 이용하여 본 발명의 충돌위험 최소화 자기중심원격 제어방법을 활용하는 자기중심 원격제어 시스템을 구성한다. 자기중심 원격제어 시스템은 큰 모듈로서 ‘슬레이브 로봇과 환경’, ‘슬레이브 운동 제어기’, ‘마스터 운동 제어기’로 구성되며, 각 모듈 간은 통신 인터페이스를 매개하여 입출력을 교환한다. 이때 상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함하며, 상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇을 포함한다.
슬레이브 로봇에는 손끝에 이동카메라(ego camera)와 거리정보를 획득하기 위한 LIDAR를 탑재하여, 작업대상물상의 지정목표점(target point) 포즈벡터를 관측한다. 이때 도달해야 할 목표점을 target 1, 마스터 지령으로 이동이 허용되는 가상평면 형성을 위해 target 2, target 3, 3점의 포즈벡터를 추적하여, 마스터 제어기로 송신한다. (S101)
슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 슬레이브 운동 제어기 및 마스터 운동 제어기로 송신한다. (S102)
마스터 제어기에서는 우선 3점 포즈벡터를 작업좌표계의 포즈벡터 값으로 환산하여 기하학적 구속 접평면과 법선벡터를 계산한다. (S103)
한편, 마스터 조작자는 이동카메라에서 전송된 ego scene을 보면서 마스터 축 겉보기 속도지령
Figure pat00222
을 생성하고, 이를 실제속도 지령
Figure pat00223
으로 변환시킨다. (S104)
또 기하학적 구속 접평면의 법선벡터를 이용하여
Figure pat00224
를 계산, 마스터 속도지령
Figure pat00225
를 산출한다. (S105) 또 기하학적 구속에 의거 손끝 위치가 항상 기하학적 구속 접평면에 접하도록, 즉
Figure pat00226
가 되도록 제어하는 슬레이브자율목표지령
Figure pat00227
를 계산, 슬레이브속도목표지령
Figure pat00228
으로 변환한다. (S106)
슬레이브 제어기에서는 마스터 속도지령
Figure pat00229
와 함께, 슬레이브자율목표지령 또는 슬레이브속도목표지령
Figure pat00230
중 하나 이상을 전송받아(S107) 수학식 49, 또는 수학식 50으로서 슬레이브 로봇의 토크입력
Figure pat00231
을 생성하게 된다. P/D 모드 스위치는 마스터속도지령을 선택할 경우 수학식 49, 마스터위치지령을 선택할 경우 수학식 50에 의해서 토크입력
Figure pat00232
을 연산하게 한다. (S108)(S109)(S110)
토크입력은 충돌위험을 최소화하기 위한 조작난이도행렬
Figure pat00233
로서 게인을 설정하고 전치 자코비안행렬
Figure pat00234
로서 각 관절 서보지령으로 변환, 슬레이브 모터 드라이브에 전송한다.(S111) 또 슬레이브 관절센서로서 측정, 환산된 손끝속도
Figure pat00235
또는 손끝포즈벡터
Figure pat00236
를 슬레이브 운동 제어기와 마스터 운동 제어기로 피드백하여 시스템의 안정성을 조절한다. (S112)
상기 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.
1 : 자기중심 원격 제어 시스템
10 : 슬레이브 운동 제어기
11: P/D 모드 스위치
20 : 마스터 운동 제어기
21 : 마스터 로봇
30 : 슬레이브 로봇 및 환경
31: 촬상장치
32 : LIDAR
33 : 슬레이브 로봇

Claims (14)

  1. 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법으로서,
    슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경을 포함하며, 이때 상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함하며, 상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇을 포함하는 자기중심 원격제어 시스템에 관하여,
    a) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 작업대상물 상의 지정목표점의 포즈벡터를 포함하는 3개 이상의 포즈벡터들을 측정하여 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계;
    b) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 송신하는 단계;
    c) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 슬레이브 로봇과 환경으로부터 송신받은 상기 3개 이상의 포즈벡터들을 이용하여 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 상기 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하는 단계;
    d) 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 실제속도지령으로 변환하는 단계;
    e) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 실제속도지령으로부터 상기 기하학적구속조건을 이용하여 마스터속도지령을 산출하는 단계;
    f) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 기하학적구속조건 및 송신받은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 이용하여 슬레이브자율목표지령을 산출하고 슬레이브속도목표지령으로 변환하는 단계;
    g) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 마스터속도지령 및 상기 슬레이브자율목표지령과 상기 슬레이브속도목표지령 중 하나 이상을 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신하는 단계;
    h) 상기 슬레이브 운동 제어기가 송신받은 상기 마스터속도지령, 상기 마스터속도지령으로부터 산출되는 마스터위치지령, 상기 슬레이브자율목표지령, 상기 슬레이브속도목표지령 및 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터로부터 상기 슬레이브 로봇의 토크입력을 연산하는 단계;
    i) 상기 토크입력이 상기 슬레이브 로봇으로 송신되는 단계;
    j) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 되먹임 되고, 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되도록 비례-미분 제어(PD control)되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 로봇은 6축 이상의 다관절 매니퓰레이터인 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 로봇은 6축 이상의 다관절 매니퓰레이터인 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 로봇은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되는 것을 자율실현 하며, 상기 마스터 로봇에 의해 입력된 자기 중심 좌표계 상의 2 자유도 조작 입력에 의해서 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속된 채로 이동하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기하학적구속조건은 3차원 공간상의 평면의 방정식으로 주어지는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 운동제어기는 P/D 모드 스위치를 포함하며, 상기 h) 단계에서, 상기 토크입력 연산시, 상기 P/D 모드 스위치에 의해서 상기 마스터속도지령 및 상기 마스터위치지령 중 하나를 선택하여 상기 토크입력 연산시에 이용하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 토크입력의 연산시에, 하기와 같이 정의되는 조작난이도 행렬
    Figure pat00237
    를 이용함으로써 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 운동학적으로 구속되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법;
    Figure pat00238

    여기서
    Figure pat00239
    는 조작난이도로서, 포즈 벡터
    Figure pat00240
    에 대해서
    Figure pat00241
    로 정의된다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 운동제어기는 P/D 모드 스위치를 포함하며, 상기 h) 단계에서, 상기 P/D 모드 스위치에 의해서 상기 토크입력 연산시, 상기 마스터속도지령 및 상기 마스터위치지령 중 하나를 선택하고 상기 토크입력 연산시에 이용하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스터속도지령이 선택될 경우 상기 토크입력
    Figure pat00242
    은 하기의 수학식에 의해 연산되고,
    Figure pat00243

    (여기서,
    Figure pat00244
    는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
    Figure pat00245
    는 관성행렬,
    Figure pat00246
    는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
    Figure pat00247
    로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
    Figure pat00248
    는 상기 마스터속도지령,
    Figure pat00249
    는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
    상기 마스터위치지령이 선택될 경우 상기 토크입력
    Figure pat00250
    은 하기의 수학식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법;
    Figure pat00251

    (여기서,
    Figure pat00252
    는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
    Figure pat00253
    는 관성행렬,
    Figure pat00254
    는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
    Figure pat00255
    로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
    Figure pat00256
    는 상기 마스터위치지령,
    Figure pat00257
    는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
  10. 제1항에 있어서,
    상기 d)단계에서 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 자기 중심 좌표계 상의 상기 겉보기 속도지령을 작업 좌표계 상의 상기 실제속도지령으로 변환하는 경우에, 상기 겉보기 속도지령에 하기의 변환행렬
    Figure pat00258
    을 곱한 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법;
    Figure pat00259

    (여기서,
    Figure pat00260
    ,
    Figure pat00261
    는 단위 행렬을 나타낸다.)
  11. 마스터 로봇(master robot)을 이용하여 원격지에 배치된 다자유도 슬레이브 로봇(slave robot)을 제어하는 자기중심 원격제어(egocentric teleoperation) 방법으로서,
    슬레이브 운동 제어기, 마스터 운동 제어기, 및 슬레이브 로봇과 환경을 포함하며, 이때 상기 마스터 운동 제어기는 상기 마스터 로봇을 포함하며, 상기 슬레이브 로봇과 환경은 상기 슬레이브 로봇을 포함하는 자기중심 원격제어 시스템에 관하여,
    a) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 저자유도로 구속된 채로 상기 슬레이브 로봇이 이동가능한 공간을 포함하는 기하학적구속조건을 연산하는 단계;
    b) 상기 마스터 운동 제어기가 입력받은 실제속도지령으로부터 상기 기하학적구속조건을 이용하여 마스터속도지령을 산출하는 단계;
    c) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 기하학적구속조건 및 송신받은 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터를 이용하여 슬레이브자율목표지령을 산출하고 슬레이브속도목표지령으로 변환하는 단계;
    d) 상기 마스터 운동 제어기가 상기 마스터속도지령 및 상기 슬레이브자율목표지령과 상기 슬레이브속도목표지령 중 하나 이상을 상기 슬레이브 운동 제어기로 송신하는 단계;
    e) 상기 슬레이브 운동 제어기가 송신받은 상기 마스터속도지령, 상기 마스터속도지령으로부터 산출되는 마스터위치지령, 상기 슬레이브자율목표지령, 상기 슬레이브속도목표지령 및 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터로부터 상기 슬레이브 로봇의 토크입력을 연산하는 단계;
    f) 상기 토크입력이 상기 슬레이브 로봇으로 송신되는 단계;
    g) 상기 슬레이브 로봇과 환경에서 측정된 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 슬레이브 운동 제어기 및 상기 마스터 운동 제어기로 되먹임 되고, 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 상기 기하학적구속조건에 저자유도로 구속되도록 비례-미분 제어(PD control)되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 토크입력의 연산시에, 하기와 같이 정의되는 조작난이도 행렬
    Figure pat00262
    를 이용함으로써 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터가 운동학적으로 구속되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법;
    Figure pat00263

    여기서
    Figure pat00264
    는 조작난이도로서, 포즈 벡터
    Figure pat00265
    에 대해서
    Figure pat00266
    로 정의된다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마스터 운동제어기는 P/D 모드 스위치를 포함하며, 상기 h) 단계에서, 상기 P/D 모드 스위치에 의해서 상기 토크입력 연산시, 상기 마스터속도지령 및 상기 마스터위치지령 중 하나를 선택하고 상기 토크입력 연산시에 이용하는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마스터속도지령이 선택될 경우 상기 토크입력
    Figure pat00267
    은 하기의 수학식에 의해 연산되고,
    Figure pat00268

    (여기서,
    Figure pat00269
    는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
    Figure pat00270
    는 관성행렬,
    Figure pat00271
    는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
    Figure pat00272
    로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
    Figure pat00273
    는 상기 마스터속도지령,
    Figure pat00274
    는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
    상기 마스터위치지령이 선택될 경우 상기 토크입력
    Figure pat00275
    은 하기의 수학식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 자기중심 원격제어 방법;
    Figure pat00276

    (여기서,
    Figure pat00277
    는 자코비안 전치행렬(Jacobian Transpose Matrix),
    Figure pat00278
    는 관성행렬,
    Figure pat00279
    는 상기 슬레이브 로봇의 손끝포즈벡터
    Figure pat00280
    로부터 계산되는 상기 슬레이브 로봇의 손끝속도,
    Figure pat00281
    는 상기 마스터위치지령,
    Figure pat00282
    는 상기 슬레이브자율목표지령을 나타낸다.)
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0442144B2 (ko) * 1985-04-30 1992-07-10 Kogyo Gijutsuin
JPH08229859A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Nippon Steel Corp マスタスレーブマニピュレータの制御装置
US6535793B2 (en) 2000-05-01 2003-03-18 Irobot Corporation Method and system for remote control of mobile robot
KR101145243B1 (ko) * 2010-03-31 2012-05-24 한국과학기술연구원 다관절 매니퓰레이터의 위치센서를 이용한 제한 공간 산출 방법
KR20130066689A (ko) * 2010-12-28 2013-06-20 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 7축 다관절 로봇의 제어 장치 및 교시 방법
KR20130081875A (ko) * 2012-01-10 2013-07-18 삼성전자주식회사 로봇 및 그 제어방법
JP2015002922A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 国立大学法人信州大学 外科手術用装置
US8942846B2 (en) 2011-04-29 2015-01-27 Raytheon Company System and method for controlling a teleoperated robotic agile lift system
KR101497320B1 (ko) * 2013-12-20 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 로봇팔 분할 조종장치

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0442144B2 (ko) * 1985-04-30 1992-07-10 Kogyo Gijutsuin
JPH08229859A (ja) * 1995-02-28 1996-09-10 Nippon Steel Corp マスタスレーブマニピュレータの制御装置
US6535793B2 (en) 2000-05-01 2003-03-18 Irobot Corporation Method and system for remote control of mobile robot
KR101145243B1 (ko) * 2010-03-31 2012-05-24 한국과학기술연구원 다관절 매니퓰레이터의 위치센서를 이용한 제한 공간 산출 방법
KR20130066689A (ko) * 2010-12-28 2013-06-20 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 7축 다관절 로봇의 제어 장치 및 교시 방법
US8942846B2 (en) 2011-04-29 2015-01-27 Raytheon Company System and method for controlling a teleoperated robotic agile lift system
KR20130081875A (ko) * 2012-01-10 2013-07-18 삼성전자주식회사 로봇 및 그 제어방법
JP2015002922A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 国立大学法人信州大学 外科手術用装置
KR101497320B1 (ko) * 2013-12-20 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 로봇팔 분할 조종장치

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