KR20180063515A

KR20180063515A - 로봇 교시장치 및 이의 교시방법

Info

Publication number: KR20180063515A
Application number: KR1020160163324A
Authority: KR
Inventors: 이광규
Original assignee: 두산로보틱스 주식회사
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-12

Abstract

본 발명은 로봇 교시 장치상에 구비된 터치 패널을 통하여 교시자가 터치, 드래그 방식으로 교시신호를 입력하여 로봇의 자세를 교시할 수 있는 보다 직관적인 교시가 가능한 로봇 교시장치 및 이의 교시방법 에 관한 것으로, 본 발명에 따른 로봇 교시 장치는 상기 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어장치와 통신하는 통신부, 상기 통신부를 통해 획득한 상기 로봇의 정보를 바탕으로 상기 로봇의 자세 정보에 대한 2D 및 3D 시뮬레이션 모델 중 적어도 하나를 생성하는 시뮬레이션부, 상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델 및 교시에 필요한 파라미터의 설정 정보를 표시하고, 터치패널이 적용된 디스플레이부, 및 상기 터치패널을 통해 입력된 교시 정보를 바탕으로 교시 명령을 생성하고 상기 통신부를 통해 상기 로봇 제어장치로 전송하는 교시부를 포함할 수 있다.

Description

로봇 교시장치 및 이의 교시방법{Teaching Device of a Robot and Teaching Method thereof}

본 발명은 로봇 교시 장치상에 구비된 터치 패널을 통하여 교시자가 터치, 드래그 방식으로 교시신호를 입력하여 로봇의 자세를 교시할 수 있는 보다 직관적인 교시가 가능한 로봇 교시장치 및 이의 교시방법 에 관한 것이다.

산업 현장에서 로봇에 의한 제품의 조립 및 제작이 점차 증가하여 가는 추세에 있고, 이로 인해 로봇을 제어하는 시스템에 있어서도 점차 그 기능이 다양화 및 고도화되어 가고 있는 실정이다.

이러한 로봇 제어 환경에서는 로봇의 조작을 위한 티칭 펜던트(Teaching pendant)를 구비하고, 티칭 펜던트와 로봇의 제어부를 유선 또는 무선으로 연결하여 티칭 펜던트의 키 조작에 의해 로봇들을 제어 또는 교시하는 기술이 많이 제시되어 왔다.

특히, 작업에 필요한 자세의 교시는 산업용 로봇이나 협업로봇의 차이를 가리지 않고 새로운 과제를 로봇에게 프로그래밍하기 위해 필수적이며, 따라서 효과적인 로봇을 원하는 자세로 만드는 것은 아주 기본적이며 중요한 일이다.

일반적으로 종래의 티칭 펜던트는 로봇의 제어에 필요한 각종 버튼영역이 구비되고, 버튼영역에서 제어신호를 로봇에 전송한 값이 표현되는 표시기능이 구비되며, 비정상적으로 로봇이 작동하거나 안전사고가 발생될 위험이 있는 상황에서 로봇의 작동을 중지시키는 비상정지 기능 등을 포함한다.

특히 많은 티칭 펜던트는 로봇을 원하는 자세로 만들기 위해 조그(Jog) 기능을 제공하고 있다. 조그 기능은 티칭 펜던트의 버튼을 이용하여 제공되거나 또는 터치 패드 형태로 제공될 수 있다. 즉, 티칭 펜던트를 통해 로봇을 원하는 자세로 만들기 위해 로봇의 각 링크에 구비된 관절들의 위치를 입력한 설정 버튼을 누르고, 관절이 정방향 또는 역방향으로 회전하거나 직선왕복운동을 하도록 화살표키 또는 +/-키를 눌러서 제어신호를 전달할 수 있다.

그러나 이러한 티칭 펜던트의 조그 기능에 의한 교시는 로봇이 움직이는 방향에 있어서 어떤 방향이 정방향 또는 역방향인지 직관적으로 판단하기가 쉽지 않고, 그뿐만 아니라, 로봇이 가지는 시각에서의 작동 방향과 교시자가 바라보는 시각에서의 작동 방향이 일치하지 않기 때문에 직관성이 현저히 떨어질 상태에서 수행하여야 한다는 한계를 지니고 있다.

본 발명은 로봇 교시 장치 본체에 터치패널이 적용된 디스플레이부를 구비하여, 디스플레이부 상에서 재생되는 로봇을 터치하면 병진 또는 회전운동의 작동방향에 따른 화살표가 나타나기 때문에 로봇이 제1방향 또는 제1방향과 다른 제2방향으로 작동하는 상태를 직관적으로 파악하기 용이하고, 로봇과 교시자의 시각 중 선택된 하나를 기본설정으로 설정할 수 있어 교시 명령에 대한 시각을 보다 정확하게 판단할 수 있는 로봇 교시 장치 및 이의 교시방법을 제공한다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 동작을 교시하기 위한 로봇 교시 장치는 상기 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어장치와 통신하는 통신부, 상기 통신부를 통해 획득한 상기 로봇의 정보를 바탕으로 상기 로봇의 자세 정보에 대한 2D 및 3D 시뮬레이션 모델 중 적어도 하나를 생성하는 시뮬레이션부, 상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델 및 교시에 필요한 파라미터의 설정 정보를 표시하고, 터치패널이 적용된 디스플레이부, 및 상기 터치패널을 통해 입력된 교시 정보를 바탕으로 교시 명령을 생성하고 상기 통신부를 통해 상기 로봇 제어장치로 전송하는 교시부를 포함할 수 있다.

이에 더하여 로봇 교시 장치는 상기 교시에 필요한 파라미터를 설정할 수 있는 물리적인 버튼을 포함하는 버튼부를 더 포함하고, 상기 버튼부의 물리적인 버튼을 이용하여 상기 교시에 필요한 파라미터를 설정하거나, 또는 상기 터치패널을 이용하여 상기 교시에 필요한 파라미터를 설정할 수 있으며, 로봇 교시 장치가 상기 로봇을 보는 방향을 나타내는 방향각을 측정할 수 있는 계측부를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 디스플레이부는 상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델을 표시하는 제1영역, 교시와 관련된 설정정보를 표시하는 제2영역, 및 상기 계측부에서 측정한 방향각을 바탕으로 상기 제1영역에 표시되는 3D 시뮬레이션 모델이 상기 방향각에서 상기 로봇을 보는 관점으로 표시되도록 하는 디폴트뷰 버튼을 포함하는 제3영역을 포함할 수 있다. 또는 상기 디스플레이부는 상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델을 표시하는 제1영역 및 상기 교시에 필요한 파라미터의 설정 정보를 표시하는 제2영역만을 포함할 수 있다.

상기 교시에 필요한 파라미터는 상기 디스플레이부에 표시되는 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보, 및 교시 시에 사용되는 좌표계가 상기 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정 좌표계인 광역좌표인지 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동 좌표계인 로컬좌표인지를 나타내는 좌표기준정보, 로봇의 최대 작동속도를 나타내는 속도정보, 각 관절의 위치 정보, 및 TCP의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고 상기 교시부는 상기 터치패널에 대한 간헐적으로 비연속적 접촉에 의한 터치동작과 연속적 접촉으로 단방향 직선 또는 단방향 곡선을 그리는 드래그(Drag) 동작을 포함하는 입력되는 교시 정보를 바탕으로 교시 명령을 생성할 수 있고, 또한, 교시자의 상기 디스플레이부에 표시된 시뮬레이션 모델에 포함되어 있는 특정 조인트에 대한 터치 동작을 입력 받으면 상기 특정 조인트가 회전할 수 있는 방향 정보를 나타내는 교시지시자를 팝업으로 상기 디스플레이부에 표시한 후, 교시자의 드래그 동작 또는 터치 동작을 바탕으로 상기 특정 조인트의 회전 방향 및 작동속도를 포함하는 교시 명령을 생성할 수 있으며, 또한, 교시자의 상기 디스플레이부에 표시된 시뮬레이션 모델에 포함되어 있는 TCP(Tool Center Point)를 포함하는 객체에 대한 터치 동작을 입력 받으면 상기 파라미터의 설정 정보에 따라 상기 TCP의 태스크와 관련된 교시지시자를 팝업으로 상기 디스플레이부에 표시한 후 교시자의 드래그 동작 또는 터치 동작을 바탕으로 상기 TCP의 태스크에 대한 교시 명령을 생성할 수 있으며, 또한, 상기 TCP의 태스크에 대한 교시지시자로 좌표축의 정보를 사용할 수 있으며, 또한, 상기 TCP의 회전운동에 대한 교시지시자로 좌표축의 정보 및 각 좌표축과 관련된 회전 방향을 나타내는 정보를 사용할 수 있다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 교시 장치에 의한 로봇 교시 방법은 로봇 자세의 시뮬레이션 모델을 디스플레이부에 표시하는 단계, 교시를 위한 파라미터를 설정하는 단계, 교시 대상물을 선택하는 단계, 선택된 상기 교시 대상물에 따라 교시지시자를 시뮬레이션 모델이 표시된 상기 디스플레이부에 팝업형태로 표시하는 단계, 상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계 및 상기 교시 명령을 로봇 제어 장치로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서 상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델은 3D 모델 및 상기 3D 모델을 2차원 평면에 투영한 2D 모델 중 적어도 하나이고, 상기 파라미터는 상기 디스플레이부에 표시되는 로봇 자세의 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보, 교시 시에 사용되는 좌표계가 상기 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정 좌표계인 광역좌표인지 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동 좌표계인 로컬좌표인지를 나타내는 좌표기준정보, 로봇의 최대 작동속도를 나타내는 속도정보, 각 관절의 위치 정보, 및 TCP의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

그리고 선택된 상기 교시 대상물이 로봇의 조인트인 경우, 상기 교시지시자는 상기 조인트가 회전할 수 있는 방향(시계방향과 반시계방향)을 나타내는 화살표를 포함하고, 상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는 드래그 동작에 대한 드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계 및 상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 조인트의 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 조인트의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 상기 터치 동작이 이루어진 교시지시자가 시계방향 화살표인지 반시계방향 화살표인지를 확인하는 단계 및 상기 터치 동작이 이루어진 화살표에 따라 상기 조인트의 교시하고자 하는 회전방향을 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가하고, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도가 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하도록 하는 조인트의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

선택된 상기 교시 대상물이 로봇 TCP(Tool Center Point)인 경우, 상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 3D 모델이면 상기 교시지시자는 x, y, z 좌표축을 나타내는 직선 화살표 및 축 별 회전 방향을 나타내는 곡선 화살표를 포함하고, 또는 상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 2D 모델이면 상기 교시지시자는 상기 2D 모델이 투영한 평면의 좌표축에 해당하는 2개의 좌표축을 나타내는 직선 화살표 및 축 별 회전방향을 나타내는 곡선 화살표를 포함할 수 있다.

그리고 선택된 상기 교시 대상물에 따라 교시지시자를 시뮬레이션 모델이 표시된 상기 디스플레이부에 팝업형태로 표시하는 단계는 상기 교시지시자를 상기 시뮬레이션 모델의 TCP 위에 팝업형태로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는 직선 드래그 동작에 의한 드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 직선 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계 및 상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 TCP의 교시하고자 하는 이동방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 TCP의 병진운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 2D 모델이면, 터치 동작에 의해서 수평 및 수직 데드존을 팝업으로 표시하는 단계;를 더 포함하고, 수평 데드존 상에서의 드래그는 수직축 방향 이동을 교시하지 않고 수평축 방향 이동만을 교시하고, 수직 데드존 상에서의 드래그는 수평축 방향 이동을 교시하지 않고 수직축 방향 이동만을 교시하는 TCP의 병진운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 및 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는 곡선 드래그 동작에 의한 드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 곡선 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계 및 상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 TCP의 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 TCP의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 상기 교시지시자 중의 하나에 대한 터치 동작에 대하여 상기 터치 동작이 이루어진 화살표를 확인하는 단계 및 상기 터치 동작이 이루어진 화살표에 따라 상기 TCP의 교시하고자 하는 이동방향 또는 회전방향을 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가하고, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도가 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하도록 하는 TCP의 병진운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 교시 장치 및 이의 교시 방법에 따르면,

첫째, 작동을 요하는 로봇의 링크나 관절을 디스플레이부에서 터치 동작으로 선택할 수 있기 때문에 별도의 로봇 정보설정에 대한 과정이 필요치 않고,

둘째, 로봇의 움직임이 필요한 각각의 객체를 터치하면, 팝업 형태로 로봇이 동작할 수 있는 방향이 제시되기 때문에 직관적인 판단이 용이하며,

셋째, 로봇의 위치에서 바라본 시점과 교시자 위치에서 바라본 시점 중 하나를 선택할 수 있기 때문에 교시 명령에 대한 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있고,

넷째, 디스플레이부에서 팝업으로 나타나는 화살표를 조그 벡터로써 드래그 방식으로 제어하여 로봇의 작동방향과 작동거리 및 속도를 동시에 컨트롤할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 교시 장치의 주요 구성을 간략하게 도시하는 블록도이다.
도 2는 로봇 교시 장치의 디스플레이부(100)의 화면 표시의 일 실시 예를 도시한 참고도이다.
도 3은 로봇 교시 장치를 이용하여 로봇의 움직임을 교시하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 교시 대상물이 로봇의 특정 조인트(610)이고, 이에 대한 회전운동을 교시하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5 및 도6은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 3D 시뮬레이션 모델에서 수행하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 2D 시뮬레이션 모델에서 수행하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 2D 시뮬레이션 모델에서 수행 시 데드존의 사용을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 y-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(114)에 대하여 TCP의 회전운동 태스크를 교시하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 교시 장치의 주요 구성을 간략하게 도시하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 교시 장치는 디스플레이부(100), 시뮬레이션부(200), 통신부(300), 계측부(400), 버튼부(500), 및 교시부(600)를 포함할 수 있다.

통신부(300)는 로봇 제어장치와의 통신을 수행하는 장치로 유선 또는 무선으로 로봇 제어장치와 통신할 수 있으며 로봇 교시 장치에 의한 교시 명령이 로봇 제어장치로 전달되어 교시 명령을 바로 실행할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 교시자가 로봇 교시 장치에 의하여 명령을 내리면 통신부를 통하여 로봇 제어장치로 전달되어 로봇에 이 명령이 실행됨으로써 교시자가 로봇 교시의 실행 여부를 바로 확인하게 할 수도 있다.

또한 통신부(300)는 외부에서 로봇을 촬영하는 카메라나 동영상 촬영 장치와의 통신을 수행하여 로봇의 교시 결과 정보를 교시자에게 제공할 수 있다. 일 실시 예로 교시자가 로봇이 보이지 않는 원격에서 교시 명령을 내리는 경우에 상기 카메라나 동영상 촬영 장치로부터 받은 정보를 디스플레이부(100)에 표시할 수 있다. 또 다른 일 실시 예로 통신부(300)에서 카메라나 동영상 촬영 장치로부터 받은 정보를 시뮬레이션부(200)에서 교시 명령에 따라 생산한 시뮬레이션 결과와 비교하여 교시 명령의 수행여부를 보여줄 수도 있다.

계측부(400)는 로봇 교시 장치의 로봇에 대한 방위각을 측정할 수 있다. 이때 측정되는 방위의 구분은 연속적이거나 이산적(Discrete)일 수 있다. 이를 바탕으로 교시자가 원하는 경우 교시자가 로봇을 바라보는 방향을 알려주어 시뮬레이션부(200)가 교시자가 바라보는 방향으로 시뮬레이션된 로봇을 디스플레이부(100)에 표시할 수 있다.

시뮬레이션부(200)는 CAD 모델 기반으로 하여 로봇의 현재 자세를 시뮬레이션하여 디스플레이부(100)에 표시할 수 있다. 이러한 시뮬레이션은 통신부(300)를 통하여 로봇 제어 장치로부터 수집한 각 조인트에 대한 모터 구동 정보 등의 로봇에 관한 정보를 이용하여 실제 로봇의 자세를 시뮬레이션 할 수 있다. 시뮬레이션부(200)는 로봇의 현재 자세를 3D 모델로 시뮬레이션할 수도 있으며, x-y 평면, x-z 평면, 또는 y-z 평면에 투영되는 2D 모델로 시뮬레이션하여, 동시에 또는 하나의 모델만은 디스플레이부(100)에 표시할 수 있다.

버튼부(500)는 교시 명령에 사용될 수 있는 버튼을 구비한 영역으로 비정상적으로 로봇이 작동하거나 안전사고가 발생될 위험이 있는 상황에서 로봇의 작동을 중지시키는 비상정지 버튼, 추후 설명할 디스플레이부(100)에서 사용하는 좌표를 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정좌표계를 사용할 것인지 아니면 툴(Tool)의 끝단, 즉 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동좌표계를 사용할 것인지를 설정하는 global/local 버튼 등이 포함될 수 있고, 이 외에도 교시에 필요할 수 있는 복수의 버튼이 포함될 수 있다.

버튼부(500)는 디스플레이부(100)와 별도의 영역에 따로 구비될 수도 있지만 디스플레이부(100) 내에 포함될 수도 있다. 디스플레이부(100)에 포함되는 경우에는 터치 패널 상의 특정 위치에 터치 버튼 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이부(100)는 교시자에게 교시를 위한 화면을 제공할 수 있다. 디스플레이부(100)는 시뮬레이션부(200)에서 제공하는 로봇에 대한 시뮬레이션 모델을 표시할 수 있으며, 이외에도 교시에 필요한 설정 버튼 등을 표시할 수 있다. 특히 디스플레이부(100)는 터치스크린을 구비하여 디스플레이부(100)의 화면을 터치함으로써 교시 명령을 줄 수 있다.

교시부(600)는 디스플레이부(100)의 터치 패널을 통해 입력되는 교시자의 명령 정보를 해석하여 교시명령을 생성하고 이를 통신부(300)를 통하여 로봇 제어 장치로 전달할 수 있다. 또한 교시부(600)는 교시자의 입력에 맞추어 교시 방향을 나타내기 위하여 디스플레이부(100)에 교시 방향 관련 화살표를 팝업 형태로 표시할 수 있다.

도 2는 로봇 교시 장치의 디스플레이부(100)의 화면 표시의 일 실시 예를 도시한 참고도이다.

도 2를 참조하면, 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에는 시뮬레이션부(200)에서 생성한 로봇의 시뮬레이션 모델을 표시할 수 있다. 시뮬레이션 모델은 3D (isometric) 모델일 수 있으며, 또는 x-y 평면, y-z 평면, x-z 평면에서의 로봇의 형상을 보여주는 2D 모델일 수도 있다. 도 2의 예에서는 복수 개의 모델은 제1영역(110)에 표시하였지만 교시자의 선택에 의하여 복수 개의 모델 중 하나의 모델만을 제1영역(110)에 표시할 수도 있다.

디스플레이부(100)의 제2영역(120)은 제1영역(110)과 구분된 영역으로, 버튼부(500)에 의해 설정된 좌표기준정보(Global/local) 및/또는 교시하고자 하는 운동 (translation(병진운동)/ rotation(회전운동))을 나타내는 운동정보와 같은 설정정보를 표시할 수 있다. 또한 제2영역(120)은 터치 패널에 의하여 각 표시된 부분을 터치하여 설정하는 터치동작으로 버튼부(500)의 기능을 수행할 수도 있다.

여기서 병진운동(translation)은 로봇의 직선운동을 교시하는 상태임을 표시하고, 회전운동(rotation)은 로봇의 회전운동을 교시하는 상태임을 나타낼 수 있다. 그리고 죄표기준정보는 운동을 기술하기 위한 기준좌표계를 나타내는 것으로 광역좌표(Global)는 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정좌표계에 의해서 로봇의 운동을 기술하고 있음을 나타내고, 로컬좌표(Local) 툴(Tool)의 끝단, 즉 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동좌표계에 의해서 로봇의 운동을 기술하고 있음을 나타낸다. 즉, 로컬좌표의 경우에는 TCP의 위치에 의해 그 기준점이 달라지고 운동을 표시하는 좌표가 달라질 수 있다.

디스플레이부(100)의 제3영역(130)은 디폴트뷰(default view) 버튼은 제공할 수 있다. 디폴트뷰를 누르면 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 교시자 또는 로봇 교시 장치의 방향에서 본 로봇의 시뮬레이션된 형상을 표시할 수 있다.

디스플레이부(100)는 터치패널이 적용되어 로봇 모델이 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시되는 동안에 교시자가 로봇 교시에 필요한 객체를 터치 동작으로 선택하고, 선택된 객체가 활성화되면서 교시를 위한 드래그를 함으로써 교시 명령을 생성할 수 있다. 교시자의 터치패널을 통한 교시 명령 입력은 교시부(600)에서 해석 및 분석되어 대응되는 교시 명령을 생성되고, 통신부(300)를 통하여 로봇에 전달되고 로봇에서 실행될 수 있다. 여기서 교시자가 터치 패널을 통해 입력할 수 있는 동작은 교시자의 간헐적으로 비연속적 접촉에 의한 터치동작과, 연속적 접촉으로 단방향 직선 또는 단방향 곡선을 수행하는 드래그(Drag) 동작을 포함할 수 있다.

디스플레이부(100)의 제1 영역(110)에 표시된 로봇은 멀티터치 방식으로 줌인(zoom-in) 또는 줌아웃(Zoom-out)하여 크기를 조절하거나, 또 다른 실시 예로서 별도의 슬라이드 바(미도시)를 구비하여 설정된 범위 내에서 확대 또는 축소할 수도 있다.

또한 디스플레이부(100)는 교시부(600)의 제어에 따라 병진운동이나 회전운동에 따라서 각각 제1방향 또는 제1방향과 다른 제2방향으로 로봇의 교시 가능한 방향을 제시하는 화살표 형태의 교시지시자를 표시할 수 있다. 여기서 제1방향과 제2방향은 서로 반대방향의 개념으로 정방향과 역방향으로 정의될 수 있으며, 또는 단순히 서로 다른 방향으로 정의될 수도 있다.

그리고 교시지시자는 디스플레이부(100)의 제1영역(110)상에서 로봇의 활성화된 객체 또는 TCP 주변에 팝업으로 표시될 수 있다.

상기 교시지시자는 직선 또는 곡선의 화살표로 교시방향을 나타낼 수 있다. 따라서 병진운동 및 회전운동을 교시하기 위하여 상기 화살표를 바탕으로 드래그 동작을 통해 교시명령을 입력할 수 있다.

이때 표시되는 교시지시자는 하나의 단위벡터 크기의 화살표에 의하여 예시적으로 표시될 수 있으며, 교시자가 화살표를 따라서 드래그 동작을 수행하는 시작점으로부터 종료점까지의 거리(드래그 거리)에 비례하여 로봇 동작의 속도 명령을 생성할 수 있다. 그리고 드래그 동작을 완료하고 계속 터치하고 있는 동안에는 상기 생성한 명령에 따른 속도로 이동하다가 터치가 끝나는 순간부터 속도 명령을 0으로 감속하는 속도 명령을 생성하여 로봇의 동작을 멈출 수 있다.

그리고 상기 디스플레이부(100)는 로봇의 병진운동 또는 회전운동을 수행하는 최대 작동속도를 설정할 수 있는 제4영역을 표시할 수 있다. 제4영역은 전술한 제1영역 내지 제3영역과는 별도의 디스플레이부(100)의 다른 영역일 수 있으며, 최대 작동속도를 설정할 수 있는 제4영역은 후기할 도 3의 하단에 도시된 바와 같이, 슬라이드 바 형태로 표시되고, 슬라이드 바 위의 버튼을 이동함으로써 최대 작동속도를 설정할 수 있다. 즉, 슬라이드 바 위의 버튼을 가장 오른쪽으로 이동시키면 로봇이 이동 또는 회전할 수 있는 최대속도로 최대 작동속도를 설정할 수 있고, 슬라이드 바 위의 버튼을 가장 왼쪽으로 이동시키면 로봇이 이동 또는 회전할 수 있는 최저속도로 최대 작동속도를 설정할 수 있다. 만약 슬라이드 바 위의 버튼을 중간에 위치시키면 (최대속도-최저속도)*0.5로 최대 작동속도를 설정할 수 있다. 이때 슬라이드 바 옆쪽에 슬라이드 바 위의 버튼의 이동에 따라 위치를 퍼센트(%) 형태로 표시함으로써, 즉 버튼이 중간에 위치하는 경우 50%로 표시하고, 가장 왼쪽에 위치하는 경우 0%, 가장 오른쪽에 위치하는 경우 100%로 표시함으로써 교시자에게 직관적으로 설정된 최대 작동속도를 알려줄 수 있다. 로봇이 이동 또는 회전할 수 있는 또 다른 일 실시 예로서 최대 작동속도의 설정은 버튼부(500)에 구비된 물리적인 버튼을 이용하여 설정할 수 있다. 설정의 결과는 디스플레이부(100)의 제4영역에 슬라이드 바 형태로 표시될 수 있다.

전술한 것처럼 교시자는 드래그한 거리를 이용하여 로봇의 작동속도를 교시할 수 있는데, 이때 로봇의 최대 작동속도는 상기 슬라이드 바에 의해서 규정될 수 있다. 그리고 로봇의 작동속도 = (설정된 최대 로봇 작동속도)x(교시자에 의하여 드래그된 거리)/(미리 설정된 드래그 벡터의 최대 길이)의 식을 이용하여 로봇의 작동속도를 설정할 수 있다

디스플레이부(100)의 제1영역(110)에서 로봇이 보여지는 시점은 디스플레이부(100)의 제1영역(110)의 빈 공간을 터치 또는 드래그하여 조정할 수 있다. 또는 전술한 디폴트뷰를 사용하여 계측부(400)에 의해 측정된 방향각에서 로봇을 보는 시점으로 로봇의 시뮬레이션 모델을 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시할 수 있다.

전술한 로봇 교시 장치의 구성을 바탕으로 로봇에 교시하는 방법의 몇 가지 실시예를 이하 설명한다.

본 발명에서 제시하는 로봇 교시 장치는 다양한 교시 작업을 수행할 수 있는데 로봇의 특정 조인트(joint)를 선택하여 그 조인트의 동작에 대하여 교시할 수도 있고, 또는 특정 조인트가 아닌 로봇 TCP(Tool Center Point)의 태스크(task) 동작에 대하여 교시할 수 있다. 태스크 동작에 대한 교시인 경우에는 로봇이 그 태스크를 수행하기 위하여 복수 개의 조인트가 연동하여 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 로봇 교시 장치를 이용하여 로봇의 움직임을 교시하는 방법을 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면 로봇 교시 장치는 먼저 로봇의 자세를 2D 또는 3D로 시뮬레이션한 모델을 디스플레이부(100)에 표시(S310)할 수 있다. 이때의 시뮬레이션 모델은 로봇 제어 장치로부터 수집한 각 조인트에 대한 모터 구동 정보 등의 로봇에 관한 정보를 이용하여 실제 로봇의 자세를 시뮬레이션할 수 있다. 다음으로, 로봇 교시 장치는 교시를 위한 파라미터들을 설정(S320)할 수 있다.

상기 파라미터들은 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시되는 로봇의 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보, 광역좌표를 사용할 것인지 로컬좌표를 사용할 것인지를 나타내는 좌표기준정보, 로봇의 최대 작동속도를 나타내는 속도정보, 각 관절의 위치 정보, 및 TCP의 위치 정보를 포함할 수 있다. 이러한 파라미터들은 터치동작 또는 버튼부(500)에 포함되어 있는 설정을 위한 버튼 등을 이용하여 교시자에 의해 입력될 수 있다.

일 예로서 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보는 디스플레이부(100)의 제1영역(110) 중 빈 공간을 터치 또는 드래그하여 관점을 조정할 수 있는데, 직관성을 높이기 위하여 교시자가 실제 로봇을 보고 있는 방향과 동일하도록 3D 시뮬레이션 모델이 표시되는 관점을 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 관점 선택은 디폴트뷰 버튼을 터치함으로써 쉽게 선택될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면 디폴트뷰 버튼을 터치하는 경우 디스플레이부(100)는 계측부(400) 또는 통신부(300)를 통해 획득한 현재 교시자 또는 로봇 교시 장치가 위치하는 방향각 정보를 바탕으로 교시자가 로봇을 보고 있는 방향과 동일하도록 자동으로 3D 시뮬레이션 모델을 제1영역(110)에 표시할 수 있다.

또 다른 일 예로서 로봇의 최대 작동속도를 설정하여야 하는 경우, 도 4의 하측에 배치된 설정된 범위를 가지는 슬라이드 바를 이용해서 설정할 수 있고, 이렇게 설정된 내용은 디스플레이부(110)에 표시될 수 있다. 디스플레이부(110)에 표시시에 최대 작동속도는 최저속도와 최대속도 사이를 일정하게 등분한 백분율로 표시함으로써 보다 직관적인 최대속도에 대한 설정이 가능하다. 즉, 작동할 수 있는 최저속도가 10 meter/minute(m/m)이고, 최대속도가 100 m/m라고 하면 최대 작동속도를 45 m/m으로 설정하는 경우 슬라이드 바 옆에 50%로 표시함으로써 보다 직관적으로 설정된 최대속도의 확인이 가능할 수 있다.

관점정보, 좌표기준정보, 및 속도정보는 교시 중 어느 때라도 변경 가능할 수 있다. 즉, 좀 더 직관적인 교시를 위하여 교시 중간에 표시되는 로봇의 관점을 바꾸거나 좌표기준을 변경할 수 있고, 좀 더 안전한 운전을 위하여 로봇의 운전 속도정보를 변경할 수도 있다.

다음으로, 교시 대상물을 선택(S330)할 수 있다. 교시 대상물은 로봇에 구비된 조인트(Joint; 관절), 링크(link) 및 TCP일 수 있다. 즉, 로봇에 포함되어 있는 복수 개의 링크(link) 및 조인트 중의 하나 또는 TCP를 포함하고 있는 객체를 3D 시뮬레이션 모델에서 해당 조인트, 링크 또는 객체를 터치하여 교시 대상물을 선택할 수 있다.

교시 대상물이 선택되는 경우에 교시부(600)는 각 교시 대상물에 따라 교시할 수 있는 방향 및/또는 좌표축을 나타내는 교시지시자를 팝업 형태로 디스플레이부의 제1영역(110)에 표시(S330)할 수 있다. 팝업되는 교시지시자는 교시 대상물에 따라 상이할 수 있으며 직관적으로 가장 잘 인식할 수 있는 위치에 표시될 수 있다. 일 예로서 조인트가 선택되면, 조인트는 회전 운동만 가능하기 때문에 선택된 조인트의 회전축에 맞게 선분을 하나 표시하고 이 선분을 중심으로 시계방향과 반시계방향을 나타내는 화살표들을 포함하는 교시지시자를 표시(하기 도 4 참조)할 수 있다. 각 교시 대상물에 따른 교시지시자 표시 예들은 하기 실시예들에서 좀 더 자세히 설명한다.

로봇 교시 장치의 교시부(600)는 팝업된 교시지시자를 바탕으로 교시자가 드래그 동작에 의하여 입력하는 교시 정보를 수신하고, 분석하여 대응되는 교시 명령을 생성(S350)하고, 이를 통신부(300)를 통하여 로봇 제어 장치로 전달(S360)할 수 있다. 그리고 부가적으로 교시 명령에 따라 시뮬레이션 모델을 변경하여 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시(S370)하고, 더 나아가 교시 명령이 제대로 전달되어 로봇에서 실행되었는지 확인(S380)할 수 있다. 이러한 확인은 교시자가 로봇을 볼 수 있는 위치에 있는 경우에는 로봇의 움직임으로 알 수 있으며, 또 다른 방안으로 로봇의 각 조인트의 센서를 통해 확인할 수도 있다.

이하 교시목적정보에 따른 복수의 실시 예에 따라 교시 방법을 좀 더 상세히 설명한다.

[실시예 1]

이하 도 4를 참조하여 로봇의 특정 조인트(610)에 대한 회전운동을 교시하는 방법을 설명한다.

도 4는 교시 대상물이 로봇의 특정 조인트(610)이고, 이에 대한 회전운동을 교시하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

조인트의 경우에는 병진운동이 불가능하고 회전운동만이 가능할 수 있다.

조인트(610)의 회전운동을 교시하기 위하여 전술한 파라미터 설정(S320) 단계에서 교시자가 교시하고자 하는 조인트(610)를 터치하면 교시부(600)는 터치된 조인트(610)를 활성화시킬 수 있다. 이때 활성화된 조인트(610)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 비활성 상태의 객체와 구분되도록 새로운 색깔이나 해칭으로 표현될 수 있다.

그리고 교시부(600)는 선택된 조인트(610)를 활성화시키고 교시지시자를 팝업 형태로 디스플레이부의 제1영역(110)에 표시(S340)할 수 있다. 이때의 교시지시자는 조인트(610)가 회전할 수 있는 방향을 나타내는 화살표(611, 613)일 수 있다. 즉, 교시지시자는 활성화되기 전에는 제1영역(110)에 표시되지 않지만 조인트(610)가 활성화되면서 조인트(610)가 회전할 수 있는 방향을 나타내는 화살표(611, 613)가 팝업되는 형태로 표시될 수 있다. 이때 교시자는 팝업된 교시지시자를 바탕으로 교시하고자 하는 방향에 따른 화살표(611, 613)에 맞추어 드래그하거나 화살표(611, 613)를 터치하여 교시 정보를 입력할 수 있고, 교시부(600)는 드래그나 터치와 같은 교시 정보를 수신하고, 분석하여 대응되는 교시 명령을 생성(S330)할 수 있다. 이때 교시자가 드래그하는 경우 드래그 시작점부터 종료점까지로 구성된 드래그 벡터(vector)로 표현될 수 있고, 교시부(600)는 이 드래그 벡터를 분석하여 드래그 벡터의 방향이 선택된 조인트(610)의 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 드래그 벡터의 길이(시작점으로부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 교시 명령을 생성할 수 있다. 즉, 드래그 벡터의 최대 길이를 미리 설정하고, 로봇의 작동속도 = (설정된 최대 로봇 작동속도)x(교시자에 의한 드래그 벡터의 길이)/(미리 설정된 드래그 벡터의 최대 길이)의 식을 이용하여 로봇의 작동속도를 설정할 수 있다. 그리고 교시자가 드래그를 끝내고 종료점에서 터치하고 있는 동안에는 설정된 로봇의 작동속도로 계속 회전하고, 터치가 끝나는 순간부터 로봇의 작동속도를 0으로 감속하는 교시 명령을 생성하여 로봇의 회전동작을 멈출 수 있다. 만약 교시자가 단순히 두 화살표(611, 613) 중 하나를 터치하는 경우에 교시부(600)는 교시하고자 하는 회전방향을 터치한 화살표(611, 613)에 의해 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가할 수 있으며, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도는 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하고 멈추게 된다.일 예로서 교시자가 화살표(611)을 터치하는 경우에는 조인트(610)를 시계방향으로 회전하도록 교시하는 것일 수 있고, 화살표(613)을 터치하는 경우에는 조인트(610)를 반시계방향으로 회전하도록 교시하는 것일 수 있다. 특히 교시자가 드래그를 이용하여 교시하는 경우에는 화살표(611, 613) 위에서 드래그할 필요없이 제1영역(110) 내의 어느 위치에서든 화살표의 방향에 맞추어서 드래그하여 교시 명령을 입력할 수 있다. 그러면 교시부(600)는 교시자가 입력한 드래그 벡터와 교시지시자의 방향을 비교하여 어느 방향으로의 교시인지를 분석하여 결정할 수 있다.

교시지시자인 화살표(611, 613)의 표시위치는 직관적으로 가장 인식하기 쉬운 위치에 표시하는 것이 바람직하지만 제1영역(110)의 어느 영역에 표시되어도 무방할 것이다.

그리고 로봇의 최대 작동속도를 변경해야 하는 경우, 도 4의 하측에 배치된 설정된 범위를 가지는 슬라이드 바를 이용해서 설정할 수 있다. 여기서 최대 작동속도는 최저속도와 최대속도 사이를 일정하게 등분한 백분율로 표시함으로써 보다 직관적인 최대속도에 대한 설정이 가능하다.

[실시예 2]

이하 도 2 및 5를 참조하여 교시 대상물이 로봇 TCP (Tool Center Point)이고, 이에 대한 태스크를 교시하는 방법을 설명한다.

도 5 및 도 6은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 3D 시뮬레이션 모델에서 수행하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.

도 7은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 2D 시뮬레이션 모델에서 수행하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.

TCP 태스크에 대한 교시는 3D 시뮬레이션 모델을 기반으로 수행될 수도 있고, 3D 시뮬레이션 모델의 투사체라 할 수 있는 2D 시뮬레이션 모델을 기반으로 수행될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에는 3D 시뮬레이션 모델(111)과 이를 특정 평면에 투사한 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)이 표시될 수 있다. 교시자는 이들 모델 중의 하나를 터치로 선택하여 제1영역(110) 전체에 그 모델이 표시되도록 할 수 있다.

로봇 교시 장치는 병진운동에 대한 교시임을 알려주는 알람을 표시할 수 있다. 일 예로서 제2영역(120)에 병진운동/회전운동에 대응되는 LED를 두고 병진운동에 대응되는 LED를 켤 수도 있고, 병진운동 글자의 색깔을 달리함으로써 표시할 수도 있다.

도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것처럼 TCP의 태스크을 교시하기 위하여 전술한 파라미터 설정(S310) 단계에서 교시자가 TCP를 포함하는 객체(620)를 터치하면 교시부(600)는 터치된 객체(620)를 활성화시킬 수 있다. 이때 활성화된 객체(620)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다른 비활성 상태의 객체와 구분되도록 새로운 색깔이나 해칭으로 표현될 수 있다.

그리고 교시부(600)는 TCP를 포함하는 객체(620)를 활성화시키고 교시지시자를 팝업 형태로 디스플레이부의 제1영역(110)에 표시(S340)할 수 있다.

교시지시자는 설정된 좌표기준정보에 따라 TCP를 포함하는 객체(620)의 끝단에 팝업으로 나타나는 설정된 좌표기준정보에 따른 좌표 정보일 수 있다. 3D 시뮬레이션 모델(111)인 경우, 교시지시자는 x, y, z 좌표축의 (+)방향을 나타내는 단위 크기의 3개의 단방향 직선 화살표(710, 720, 730)와 각 좌표축을 중심으로 시계방향과 반시계방향의 회전방향을 나타내는 3개의 양방향 곡선 화살표(740, 750, 760)를 포함할 수 있고, 또 다른 일 실시 예로 (+)와 (-)의 양방향을 나타내는 각 방향 별 단위 크기의 3개의 양방향 직선 화살표와 각 좌표축을 중심으로 시계방향과 반시계방향의 회전방향을 나타내는 3개의 양방향 곡선 화살표를 포함할 수 있다.

x-y 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(113)의 경우에는 x, y 좌표축의 (+)방향을 나타내는 단위 크기의 2개의 단방향 직선 화살표(910, 920)와 각 좌표축을 중심으로 시계방향과 반시계방향의 회전방향을 나타내는 2개의 양방향 곡선 화살표(940, 950)를 포함하거나 또는 (+)방향과 (-) 방향을 나타내는 방향별 단위 크기의 2개의 양방향 직선 화살표와 각 좌표축을 중심으로 시계방향과 반시계방향의 회전방향을 나타내는 2개의 양방향 곡선 화살표를 포함할 수 있다. 교시지시자의 표시위치는 직관적으로 가장 인식하기 쉬운 위치인 전술한 TCP를 포함하는 객체(620)의 끝단(TCP 위치)에 표시하는 것이 바람직하지만 제1영역(110)의 어느 영역에 표시되어도 무방할 것이다.

또한, 도 5 및 도 6을 참고하면, 작업지시자인 전술한 화살표는 인식도를 높이기 위하여 좌표축 별로 서로 다른 색깔로 구분하여 표시할 수도 있다.

이제 교시자는 3D 시뮬레이션 모델에서 TCP의 태스크를 교시하기 위하여 팝업되어 표시된 교시지시자를 이용할 수 있다. TCP의 태스크는 병진운동(Translation)과 회전운동(Rotation)으로 구분될 수 있는데, 이하 병진운동에 대한 교시방법을 설명한 뒤 후에 회전운동에 대한 교시방법을 설명한다.

TCP의 병진운동을 교시하기 위하여 팝업되어 표시된 교시지시자를 바탕으로 교시하고자 하는 병진이동 방향에 맞추어 직선 드래그하거나 x, y, 또는 z 좌표축을 나타내는 화살표(710 내지 730, 810 내지 830) 중 하나를 터치하여 교시 정보를 입력할 수 있다. 교시부(600)는 드래그나 터치와 같은 교시 정보를 수신하고, 분석하여 대응되는 교시 명령을 생성(S330)할 수 있다. 이때 교시자가 직선 드래그하는 경우 드래그 시작점부터 종료점까지로 구성된 드래그 벡터(vector)로 표현될 수 있고, 교시부(600)는 이 드래그 벡터를 분석하여 드래그 벡터의 방향이 교시하고자 하는 이동방향이 되고, 드래그 벡터의 길이(시작점으로부터 종료점까지의 거리)가 로봇의 작동속도로 설정될 수 있도록 교시 명령을 생성할 수 있다. 이때 로봇의 작동속도는 드래그 벡터의 최대 길이를 미리 설정하고, 로봇의 작동속도 = (설정된 최대 로봇 작동속도)x(교시자에 의한 드래그 벡터의 길이)/(미리 설정된 드래그 벡터의 최대 길이)의 식을 이용하여 설정할 수 있다. 그리고 교시자가 드래그를 끝내고 종료점에서 터치하고 있는 동안에는 설정된 로봇의 작동속도로 계속 회전하고, 터치가 끝나는 순간부터 로봇의 작동속도를 0으로 감속하는 교시 명령을 생성하여 로봇의 회전동작을 멈출 수 있다.

만약 교시자가 단순히 x, y, z 좌표축를 나타내는 화살표 중 하나를 터치하는 경우에 교시부(600)는 교시하고자 하는 방향을 터치한 화살표에 의해 결정하고, 즉 일 예로서 x축 양방향 화살표(810)의 중심에서 (+) 방향(도 6 상에서는 (+)방향에 대한 표시가 없으나 설명을 위하여 어느 한 방향을 (+)로 설정할 수 있다. 교시자는 (+)방향이 어느 방향인지를 알 필요가 없다. 화살표상에서 로봇을 이동하고자 하는 방향으로 치우쳐서 터치하면 된다)을 터치하면 이동방향을 x축 (+) 방향으로 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가할 수 있으며, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하는 교시 명령을 생성할 수 있고 터치가 중단되면 로봇의 작동속도가 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하도록 하는 교시 명령을 생성할 수 있다.

교시자가 드래그를 이용하여 교시하는 경우에는 좌표축을 나타내는 화살표 위에서 드래그할 필요없이 제1영역(110) 내의 어느 위치에서든 화살표의 방향에 맞추어서 드래그하여 교시 명령을 입력할 수 있다. 그러면 교시부(600)는 교시자가 입력한 드래그 벡터와 교시지시자의 방향을 비교하여 어느 방향으로의 교시인지를 분석하여 결정할 수 있다.

전술한 3D 시뮬레이션 모델(111)에서 TCP 병진운동에 대한 교시는 3차원의 x, y, z축을 따라 어느 방향으로라도 교시할 수 있다. 하지만, 좀 더 인식력을 높이고 교시의 정확도를 높이기 위하여 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)에서의 교시도 가능하다.

도 7 및 도 2를 참조하면, 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)에서의 교시는 각 2D 시뮬레이션 모델이 투사된 좌표 평면에 한하여 가능하다. 좀 더 자세히 설명하면, x-y 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(113)은 x-y 평면상에서의 일 방향으로만 교시할 수 있으며 z축 방향으로의 이동을 교시할 수는 없다. 마찬가지로, y-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(114)에서는 x축 방향으로의 이동을 교시할 수 없으며, x-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(112)에서는 y축 방향으로의 이동을 교시할 수 없다.

이에 더하여, 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)을 이용한 교시에 있어서는 x-y평면, y-z평면, x-z평면의 수평/수직쪽 데드존(Dead Zone; 630)이 팝업 형태로 설정될 수 있다.

도 8은 로봇 TCP에 대한 태스크 교시 방법을 2D 시뮬레이션 모델에서 수행 시 데드존의 사용을 설명하기 위한 참고도이다.

도 8을 참조하면, 데드존(630)은 2D 시뮬레이션 모델의 가장자리를 따라서 팝업될 수도 있지만 교시자가 화면을 터치하는 순간에 터치 위치를 중심으로 데드존(630)이 팝업될 수 있다. 수평쪽 데드존 상에서의 드래그는 수직축 방향 이동을 생성하지 않고 수평축 방향 이동만을 생성하고, 수직쪽 데드존 상에서의 드래그는 수평축 방향 이동을 생성하지 않고 수직축 방향 이동만을 생성하도록 제어할 수 있다. 즉, 데드존(630)에서의 드래그는 오직 한 방향에 대한 교시만이 가능할 수 있다.

또한, 전술한 교시는 도 2에 도시된 것처럼 3D 시뮬레이션 모델(111)과 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)이 모두 제1영역(110)에 표시된 상태에서도 드래그에 의해 가능하지만 특정 모델을 터치하여, 선택한 특정 모델을 제1영역(110) 전체에 표시하도록 한 후에 교시할 수도 있다.

TCP의 회전운동을 교시하기 위하여 팝업되어 표시된 교시지시자를 바탕으로 교시하고자 하는 회전이동 방향에 맞추어 곡선으로 드래그하거나 x, y, 또는 z 좌표축을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향을 나타내는 곡선 화살표(740 내지 760, 840 내지 860) 중 하나를 터치하여 교시 정보를 입력할 수 있다. 교시부(600)는 드래그나 터치와 같은 교시 정보를 수신하고, 분석하여 대응되는 교시 명령을 생성(S330)할 수 있다. 이때 교시자가 곡선으로 드래그하는 경우 드래그 시작점부터 종료점까지로 구성된 드래그 벡터(vector)로 표현될 수 있고, 교시부(600)는 이 드래그 벡터를 분석하여 드래그 벡터의 방향이 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 드래그 벡터의 길이(시작점으로부터 종료점까지의 거리)가 로봇의 작동속도로 설정될 수 있도록 교시 명령을 생성할 수 있다. 만약 교시자가 단순히 회전방향을 나타내는 화살표 중 하나를 터치하는 경우에 교시부(600)는 교시하고자 하는 회전방향을 터치한 화살표에 의해 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가할 수 있으며, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도는 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하고 멈추게 된다. 특히 교시자가 곡선 드래그를 이용하여 교시하는 경우에는 회전방향을 나타내는 화살표 위에서 드래그할 필요없이 제1영역(110) 내의 어느 위치에서든 곡선 화살표(740 내지 760, 840 내지 860)의 방향에 맞추어서 곡선 드래그하여 교시 명령을 입력할 수 있다. 그러면 교시부(600)는 교시자가 입력한 드래그 벡터와 회전방향을 나타내는 화살표의 방향을 비교하여 어느 방향으로의 교시인지를 분석하여 결정할 수 있다.

전술한 3D 시뮬레이션 모델(111)에서 TCP 회전운동에 대한 교시는 x, y, z축중의 어느 하나를 중심축으로 하여 교시할 수 있다. 하지만, 좀 더 인식력 및 교시의 정확도를 높이고, x, y, z축 이외의 2차원 평면상에서의 임의의 특정 선분을 중심으로 한 회전을 교시하기 위하여 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)에서의 교시를 사용할 수 있다. 2D 시뮬레이션 모델(112 내지 114)에서의 교시는 각 2D 시뮬레이션 모델이 투사된 좌표 평면에 한하여 가능하다. 좀 더 자세히 설명하면, x-y 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(113)은 x-y 평면상에 있는 중심축에 대한 회전운동만을 교시할 수 있다. 마찬가지로, y-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(114)에서는 y-z 평면상에 있는 중심축에 대한 회전운동만을 교시할 수 있고, x-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(112)에서는 x-z 평면상에 있는 중심축에 대한 회전운동만을 교시할 수 있다.

도 9는 y-z 평면에 대한 2D 시뮬레이션 모델(114)에 대하여 TCP의 회전운동 태스크를 교시하는 또 다른 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

전술한 방법에 의하여 일반적으로 x, y, 또는 z축에 대한 회전 운동을 교시할 수 있다. 이에 더하여 2D 시뮬레이션 모델의 경우에는 2차원 평면상에서 특정 축을 설정하고 그 축을 중심으로 하는 회전운동 태스크를 교시할 수 있다.

도 7를 참고하면, 교시자가 y-z 평면상의 일 방향으로 드래그하면 교시부(600)는 생성되는 드래그 벡터(1010)를 분석하여, 드래그 벡터(710)와 수직한 방향이 회전축(1020)이 되고 드래그하는 방향이 회전 방향(1030)이 되도록 하는 교시 명령을 생성할 수 있다.

전술한 바와 같이 로봇 교시 장치는 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시되는 로봇의 표시 시점은 CAD 모델 기반으로 하여 현재의 자세를 고정 시선에 대해 보여주는 수동적인 방식에서 탈피하여 디폴트뷰 버튼을 사용하여 디스플레이부(100)의 제1영역(110)에 표시되는 로봇의 표시 시점을 교시자 또는 로봇 교시 장치가 로봇을 보는 시점에 맞추어 자동으로 표시할 수 있다. 즉, 로봇 교시 장치는 로봇을 중심으로 교시자(단말기)가 어느 방위에 있는지를 판단하고 이에 맞추어 로봇의 3D 시뮬레이션 모델의 시점을 바꾸어 줄 수 있다. 여기서 로봇을 기준으로 하여 교시자가 어느 방위에 있는가를 구하는 방법은 계측부(400)에 구비된 센서를 이용하여 구할 수도 있지만, 로봇에 구비된 교시자의 위치를 모니터링 하는 센서, 초음파 등을 이용하는 실내 측위 방법 등을 적용하여 구하여 통신부(300)를 통하여 관련 정보를 수신할 수도 있는데, 본 발명에서는 방위를 측정하는 방법에 대하여 특별히 제한을 두지는 않는다. 또한, 이때 측정되는 방위의 구분은 연속적이거나 이산적(Discrete)일 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 구동장치(100) 및 이의 제어방법(S100)에 따르면 작동을 요하는 로봇의 객체를 디스플레이부에서 터치 동작으로 선택할 수 있기 때문에 별도의 로봇 정보설정에 대한 과정이 필요치 않고, 또한 로봇의 움직임이 필요한 각각의 객체를 터치하면, 팝업으로 로봇 동작에 필요한 방향이 제시되기 때문에 로봇의 작동방향에 대한 직관적인 판단이 용이하며, 로봇의 위치에서 바라본 시점과 교시자 위치에서 바라본 시점 중 하나를 선택할 수 있기 때문에 제어명령에 대한 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있고, 디스플레이부에서 팝업으로 나타나는 화살표를 조그 벡터로써 드래그 방식으로 제어하여 로봇의 작동방향과 작동거리 및 속도를 동시에 컨트롤할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용효과에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형된 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 할 것이다.

100 : 디스플레이부
200 : 시뮬레이션부
300 : 통신부
400 : 계측부
500 : 버튼부
600 : 교시부

Claims

로봇의 동작을 교시하기 위한 로봇 교시 장치로서,
상기 로봇의 동작을 제어하는 로봇 제어장치와 통신하는 통신부;
상기 통신부를 통해 획득한 상기 로봇의 정보를 바탕으로 상기 로봇의 자세 정보에 대한 2D 및 3D 시뮬레이션 모델 중 적어도 하나를 생성하는 시뮬레이션부;
상기 시뮬레이션부에서 생성된 상기 2D 및 3D 시뮬레이션 모델 중 적어도 하나 및 교시에 필요한 파라미터의 설정 정보를 표시하고, 터치패널이 적용된 디스플레이부; 및
상기 터치패널을 통해 입력된 교시 정보를 바탕으로 교시 명령을 생성하고 상기 통신부를 통해 상기 로봇 제어장치로 전송하는 교시부;를 포함하는,
로봇 교시 장치.
제1항에 있어서,
상기 교시에 필요한 파라미터를 설정할 수 있는 물리적인 버튼을 포함하는 버튼부;를 더 포함하고,
상기 버튼부의 물리적인 버튼을 이용하여 상기 교시에 필요한 파라미터를 설정하거나, 또는 상기 터치패널을 이용하여 상기 교시에 필요한 파라미터를 설정하는,
로봇 교시 장치.
제1항에 있어서,
로봇 교시 장치가 상기 로봇을 보는 방향을 나타내는 방향각을 측정할 수 있는 계측부;를 더 포함하는,
로봇 교시 장치.
제3항에 있어서, 상기 디스플레이부는,
상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델을 표시하는 제1영역;
교시와 관련된 설정정보를 표시하는 제2영역; 및
상기 계측부에서 측정한 방향각을 바탕으로 상기 제1영역에 표시되는 3D 시뮬레이션 모델이 상기 방향각에서 상기 로봇을 보는 관점으로 표시되도록 하는 디폴트뷰 버튼을 포함하는 제3영역;을 포함하는,
로봇 교시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 디스플레이부는,
상기 시뮬레이션부에서 생성된 시뮬레이션 모델을 표시하는 제1영역; 및
상기 교시에 필요한 파라미터의 설정 정보를 표시하는 제2영역;을 포함하는,
로봇 교시 장치.
제1항에 있어서, 상기 교시에 필요한 파라미터는,
상기 디스플레이부에 표시되는 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보, 및 교시 시에 사용되는 좌표계가 상기 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정 좌표계인 광역좌표인지 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동 좌표계인 로컬좌표인지를 나타내는 좌표기준정보, 로봇의 최대 작동속도를 나타내는 속도정보, 각 관절의 위치 정보, 및 TCP(Tool Center Point)의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
로봇 교시 장치.
제1항에 있어서, 상기 교시부는,
상기 터치패널에 대한 간헐적으로 비연속적 접촉에 의한 터치동작과 연속적 접촉으로 단방향 직선 또는 단방향 곡선을 수행하는 드래그(Drag) 동작을 포함하는 입력되는 교시 정보를 바탕으로 교시 명령을 생성하는,
로봇 교시 장치.
제7항에 있어서, 상기 교시부는,
교시자의 상기 디스플레이부에 표시된 시뮬레이션 모델에 포함되어 있는 특정 조인트에 대한 터치 동작을 입력 받으면 상기 특정 조인트가 회전할 수 있는 방향 정보를 나타내는 교시지시자를 팝업으로 상기 디스플레이부에 표시한 후,
교시자의 드래그 동작 또는 터치 동작을 바탕으로 상기 특정 조인트의 회전 방향 및 작동속도를 포함하는 교시 명령을 생성하는,
로봇 교시 장치.
제7항에 있어서, 상기 교시부는,
교시자의 상기 디스플레이부에 표시된 시뮬레이션 모델에 포함되어 있는 TCP(Tool Center Point)를 포함하는 객체에 대한 터치 동작을 입력 받으면 상기 파라미터의 설정 정보에 따라 상기 TCP의 태스크와 관련된 교시지시자를 팝업으로 상기 디스플레이부에 표시한 후,
교시자의 드래그 동작 또는 터치 동작을 바탕으로 상기 TCP의 태스크에 대한 교시 명령을 생성하는,
로봇 교시 장치.
제9항에 있어서, 상기 교시부는,
상기 TCP의 태스크에 대한 교시지시자로 좌표축의 정보 및 각 좌표축과 관련된 회전 방향을 나타내는 정보를 사용하는,
로봇 교시 장치.
로봇 교시 장치에 의한 로봇 교시 방법에 있어서,
로봇 자세의 시뮬레이션 모델을 디스플레이부에 표시하는 단계;
교시를 위한 파라미터를 설정하는 단계;
교시 대상물을 선택하는 단계;
선택된 상기 교시 대상물에 따라 교시지시자를 시뮬레이션 모델이 표시된 상기 디스플레이부에 팝업형태로 표시하는 단계;
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계; 및
상기 교시 명령을 로봇 제어 장치로 전달하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제11항에 있어서, 상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델은,
3D 모델 및 상기 3D 모델을 2차원 평면에 투영한 2D 모델 중 적어도 하나인,
로봇 교시 방법.
제12항에 있어서, 상기 파라미터는,
상기 디스플레이부에 표시되는 로봇 자세의 3D 시뮬레이션 모델이 어느 방향에서 보여지는 것으로 도시되어야 하는 지를 나타내는 관점정보, 교시 시에 사용되는 좌표계가 상기 로봇의 기단(Base)에 설정된 고정된 점을 원점으로 한 고정 좌표계인 광역좌표인지 TCP의 현재 위치를 원점으로 한 이동 좌표계인 로컬좌표인지를 나타내는 좌표기준정보, 및 로봇의 최대 작동속도를 나타내는 속도정보, 각 관절의 위치 정보, 및 TCP의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제11항에 있어서,
선택된 상기 교시 대상물이 로봇의 조인트인 경우,
상기 교시지시자는 상기 조인트가 회전할 수 있는 방향(시계방향과 반시계방향)을 나타내는 화살표를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제14항에 있어서,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계; 및
상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 조인트의 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 조인트의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제14항에 있어서,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
상기 터치 동작이 이루어진 교시지시자가 시계방향 화살표인지 반시계방향 화살표인지를 확인하는 단계; 및
상기 터치 동작이 이루어진 화살표에 따라 상기 조인트의 교시하고자 하는 회전방향을 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가하고, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도가 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하도록 하는 조인트의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제11항에 있어서,
선택된 상기 교시 대상물이 로봇 TCP(Tool Center Point)인 경우,
상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 3D 모델이면 상기 교시지시자는 x, y, z 좌표축을 나타내는 직선 화살표 및 축 별 회전 방향을 나타내는 곡선 화살표를 포함하고, 또는
상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 2D 모델이면 상기 교시지시자는 상기 2D 모델이 투영한 평면의 좌표축에 해당하는 2개의 좌표축을 나타내는 직선 화살표 및 축 별 회전방향을 나타내는 곡선 화살표를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제17항에 있어서,
선택된 상기 교시 대상물에 따라 교시지시자를 시뮬레이션 모델이 표시된 상기 디스플레이부에 팝업형태로 표시하는 단계는,
상기 교시지시자를 상기 시뮬레이션 모델의 TCP 위에 팝업형태로 표시하는 단계를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제17항에 있어서,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
직선 드래그 동작에 의한 드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 직선 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계;
상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 TCP의 교시하고자 하는 이동방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 TCP의 병진운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제19항에 있어서,
상기 로봇 자세의 시뮬레이션 모델이 2D 모델이면,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
터치 동작에 의해서 수평 및 수직 데드존을 팝업으로 표시하는 단계;를 더 포함하고,
수평 데드존 상에서의 드래그는 수직축 방향 이동을 교시하지 않고 수평축 방향 이동만을 교시하고, 수직 데드존 상에서의 드래그는 수평축 방향 이동을 교시하지 않고 수직축 방향 이동만을 교시하는 TCP의 병진운동에 대한 교시 명령을 생성하는,
로봇 교시 방법.
제17항에 있어서,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 및 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
곡선 드래그 동작에 의한 드래그 시작점부터 종료점까지의 상기 곡선 드래그 동작을 드래그 벡터로 표현하는 단계; 및
상기 드래그 벡터를 분석하여 상기 드래그 벡터의 방향이 상기 TCP의 교시하고자 하는 회전방향이 되고, 상기 드래그 벡터의 길이(상기 시작점부터 종료점까지의 거리)에 비례하여 로봇의 작동속도가 설정되도록 TCP의 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.
제17항에 있어서,
상기 교시지시자 및 입력된 드래그 동작 또는 터치 동작에 따른 교시 명령을 생성하는 단계는,
상기 교시지시자 중의 하나에 대한 터치 동작에 대하여 상기 터치 동작이 이루어진 화살표를 확인하는 단계; 및
상기 터치 동작이 이루어진 화살표에 따라 상기 TCP의 교시하고자 하는 이동방향 또는 회전방향을 결정하고, 로봇의 작동속도는 0에서 시작하여 미리 설정된 최대 작동속도까지 정해진 가속도에 의해 증가하고, 최대 작동속도에 이르게 되면 최대 작동속도를 유지하고, 터치가 중단되면 로봇의 작동속도가 현재의 작동속도에서 0까지 정해진 가속도로 감속하도록 하는 TCP의 병진운동 또는 회전운동에 대한 교시 명령을 생성하는 단계;를 포함하는,
로봇 교시 방법.