KR20180124638A - Apparatus and method for recognizing absolute position of driver in wire or radio system - Google Patents

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KR20180124638A KR1020170059509A KR20170059509A KR20180124638A KR 20180124638 A KR20180124638 A KR 20180124638A KR 1020170059509 A KR1020170059509 A KR 1020170059509A KR 20170059509 A KR20170059509 A KR 20170059509A KR 20180124638 A KR20180124638 A KR 20180124638A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for recognizing an absolute position of a driver in a manned or unmanned system for recognizing an absolute position of a driver system and returning to a desired position and a method thereof. The method may comprise the steps of: driving a driving unit at a predetermined rotation angle; detecting an abnormal state of a power reset or a driving unit collision when the driving unit is driven; operating the driving unit using position information of an output terminal provided by a relative encoder of the driving unit and returning to an initial position when the abnormal state is not detected; and detecting color information of an identification tag attached to the output terminal of the driving unit to recognize the position information of the output terminal and return the driving unit to the target position when the abnormal state is detected.

Description

유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING ABSOLUTE POSITION OF DRIVER IN WIRE OR RADIO SYSTEM}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and method for recognizing an absolute position of a driver,

본 발명은 구동기 시스템의 절대위치를 인식하여 원하는 위치로 회귀하기 위한 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for recognizing a driver absolute position of a system for recognizing an absolute position of a driver system and returning to a desired position.

현재 구동기 출력단의 절대적인 위치를 파악할 수 있는 절대 엔코더가 상용화되어 있다. 상기 절대 엔코더는 성능적인 측면에서는 사양에 따라 구동기 출력단의 전체 회전각을 인식하며 높은 정확도를 제공하지만 그 크기와 비용적인 측면에서 활용성에 제약사항이 존재한다. An absolute encoder that can grasp the absolute position of the output terminal of the current driver is commercially available. In terms of performance, the absolute encoder recognizes the total rotation angle of the driver output stage according to the specifications and provides high accuracy. However, there are restrictions on the usability in terms of size and cost.

한편 자기장 인식 방식을 활용한 위치인식 시스템은 특정 위치로의 회귀에는 높은 정확도를 제공하지만 구동기 출력단의 전체 회전각을 표현해줄 수 없는 제약사항을 가지고 있다. On the other hand, the position recognition system using the magnetic field recognition method has a limitation that it can not express the total rotation angle of the actuator output stage although it provides high accuracy for returning to a specific position.

따라서, 구동기를 활용한 유무인 시스템에서 구동기 출력단의 위치를 인식하고 다구간으로 회귀할 수 있는 소형화 및 경제적인 시스템이 필요하게 되었다. Accordingly, it is necessary to provide a miniaturized and economical system capable of recognizing the position of a driver output terminal and returning to a multiple section in a system using a driver.

본 발명의 목적은 유무인 시스템에서 구동기 출력단의 위치를 인식하고 다구간으로 회귀할 수 있는 소형화 및 경제적인 구동기 절대위치 인식장치 및 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for recognizing an absolute position of a driver that can recognize a position of a driver output terminal and return to a multiple section in a system having and without an actuator.

본 발명의 다른 목적은 저가형 광센서를 활용한 소형화된 구동기 절대위치 인식장치 및 방법을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting an absolute position of a driver using a low-cost optical sensor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법은, 구동부를 소정 회전각으로 구동하는 단계; 구동부 구동시 전원 리셋 또는 구동부 충돌의 이상 상황을 감지하는 단계; 상기 이상 상황 감지되지 않으면 구동부의 상대 엔코더에서 제공하는 출력단의 위치정보를 이용하여 구동부를 운용하고 초기 위치로 회귀하는 단계; 및 상기 이상 상황 감지되면 구동부의 출력단에 부착된 인식표의 색상정보를 감지하여 출력단의 위치정보를 인식하고 상기 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of recognizing a driver absolute position in a system having a driving unit driving a driving unit at a predetermined rotation angle, Detecting an abnormal state of a power reset or a driving part collision when the driving part is driven; Operating the driving unit using the position information of the output terminal provided by the relative encoder of the driving unit and returning to the initial position if the abnormal situation is not detected; And detecting color information of an identification tag attached to an output terminal of the driving unit when the abnormal state is detected, recognizing position information of an output terminal and returning the driving unit to a target position.

본 발명의 실시예에 따라 상기 인식표는 그라디언트 (Gradient) 색상의 인식표로, 구동부가 회전 움직임을 할 경우에는 구동부 출력단을 감싸는 그라디언트 테이프 형태로 부착될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the identification tag may be an identification tag of a gradient color, and may be attached in the form of a gradient tape surrounding the output of the driver when the driver rotates.

본 발명의 실시예에 따라 상기 목표위치는 구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 특정 색상에 대응되는 구동부 출력단의 위치일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the target position may be an initial position of a driving unit output terminal or a position of a driving unit output terminal corresponding to a specific color of the identification tag.

본 발명의 실시예에 따라 상기 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계는, 광센서를 이용하여 구동부의 출력단에 부착된 인식표에서 적어도 하나의 색상 정보를 감지하는 단계; 상기 감지된 적어도 하나의 색상 정보를 기 저장된 회전각 정보와 매핑하여 구동부 출력단의 절대위치를 파악하는 단계; 및 상기 파악된 구동부 출력단의 절대위치를 근거로 회귀방향을 결정하고, 구동명령을 전송하여 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함할 수 있다. The step of returning the driving unit to the target position according to an embodiment of the present invention includes sensing at least one color information in an identification tag attached to an output terminal of the driving unit using an optical sensor; Mapping the detected at least one color information to pre-stored rotational angle information to determine an absolute position of a driving unit output terminal; And determining the return direction based on the detected absolute position of the driving unit output end and returning the driving unit to the target position by transmitting a driving command.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법은, 구동부를 소정 회전각으로 구동하는 단계; 광센서를 이용하여 구동부 출력단에 부착된 인식표에서 적어도 하나의 색상 정보를 감지하는 단계; 상기 감지된 적어도 하나의 색상 정보를 기 저장된 회전각 정보와 매핑하여 구동부 출력단의 현재 위치를 파악하는 단계; 및 상기 파악된 구동부 출력단의 현재 위치와 목표 위치를 비교하여 회귀방향을 결정하여, 상기 구동부 출력단을 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of recognizing a driver absolute position in a system having a driving unit driving a driving unit at a predetermined rotation angle, Sensing at least one color information in an identification tag attached to an output of the driving unit using an optical sensor; Mapping the sensed at least one color information to pre-stored rotational angle information to determine a current position of a driving unit output terminal; And determining the return direction by comparing the current position of the output unit of the driving unit with the target position and returning the output unit of the driving unit to the target position.

본 발명의 실시예에 따라 상기 인식표는 그라디언트 (Gradient) 색상의 인식표로, 구동부가 회전 움직임을 할 경우에는 구동부 출력단을 감싸는 그라디언트 테이프 형태로 부착될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the identification tag may be an identification tag of a gradient color, and may be attached in the form of a gradient tape surrounding the output of the driver when the driver rotates.

본 발명의 실시예에 따라 상기 목표위치는 구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 특정 색상에 대응되는 구동부 출력단의 특정 위치일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the target position may be an initial position of the driving unit output terminal or a specific position of the driving unit output terminal corresponding to a specific color of the identification tag.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치는, 직선 또는 회전 운동을 수행하는 구동부 모듈에 장착되어 구동부 출력단의 절대 위치를 인식하는 구동기 절대위치 인식장치에 있어서, 구동부의 출력단에 부착되는 그라디언트 색상의 인식표; 상기 인식표와 대향되어 근접 설치된 광센서; 및 구동명령을 송신하여 구동부를 구동하고, 전원 리셋 또는 구동부 충돌이 발생하면 광센서를 통해 상기 인식표의 색상정보를 감지하여 출력단의 현재 위치를 인식한 후 상기 구동부 출력단을 목표위치로 회귀시키는 제어부;를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for recognizing an absolute position of a driver, the apparatus comprising: a driver absolute position recognition unit for recognizing an absolute position of a driver output unit, An apparatus comprising: an identification tag of a gradient color attached to an output terminal of a driver; An optical sensor disposed adjacent to and facing the identification tag; And a control unit for driving the driving unit by driving the driving unit and detecting the color information of the identification tag through the optical sensor when a power reset or a driving unit collision occurs to recognize the current position of the outputting unit and then returning the outputting unit of the driving unit to the target position. . ≪ / RTI >

본 발명의 실시예에 따라 상기 제어부는 상기 감지된 인식표의 색상정보와 기 저장된 회전각 정보를 매핑시켜 구동부의 현재 위치를 인식하고, 상기 인식된 현재 위치를 목표위치와 비교하여 회귀 방향을 결정한 후 목표 위치로 이동하기 위한 구동명령을 구동부로 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit recognizes the current position of the driving unit by mapping the color information of the sensed tag and the previously stored rotation angle information, determines the return direction by comparing the recognized current position with the target position And can transmit a drive command for moving to the target position to the driving unit.

본 발명의 실시예에 따라 상기 목표위치는 구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 특정 색상에 대응되는 구동부 출력단의 위치일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the target position may be an initial position of a driving unit output terminal or a position of a driving unit output terminal corresponding to a specific color of the identification tag.

본 발명은 유무인 시스템에서 직선이나 회전 움직임의 특성을 지닌 구동기의 출력단에 절대위치를 파악할 수 있는 방안으로, 전원 리셋이나 구동부의 충돌로 인한 비정상적인 상황에서 구동기의 절대위치를 파악하여 원하는 지점으로의 회귀가 가능하게 할 수 있다. 구동기의 절대위치를 파악하기 위해 색 정보를 가지고 있는 인식표와 광센서를 활용하는 방식으로 장치의 구현성에 있어, 종래의 절대 엔코터 및 자기장 인식장치의 방식보다 경제적이며 소형화할 수 있기 때문에 구동기를 구비한 복합시스템에 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a method for grasping an absolute position of an output terminal of a driver having a characteristic of a straight line or a rotary motion in a system having and without a power source. The absolute position of the driver is detected in an abnormal situation due to a power- Regression can be made possible. In order to grasp the absolute position of the driving device, it is more economical and more compact than the conventional method of the absolute encoder and magnetic field recognition device in the implementation of the device by using the identification tag and the optical sensor having color information, The present invention can be easily applied to a complex system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치의 동작 흐름도.
도 3은 본 발명에서 구동부 출력단의 위치를 인식하여 회귀기능을 수행하는 동작을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동기 절대위치 인식장치가 적용된 무인로봇의 시스템 구성도.
도 5는 6족 무인로봇의 다리 관절 구동기 모듈에 구동기 절대위치 인식장치를 적용한 위치를 나타내는 상세 구성도.
도 6은 무인로봇의 다리 관절 구동기 모듈에 구동기 절대위치 인식장치를 장착하는 상세 동작을 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 구동기 절대위치 인식장치를 무인로봇의 다리 관절에 적용하여 획득된 데이터를 나타낸 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for recognizing absolute position of a driver in a system having or without an apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a flowchart illustrating an operation of recognizing a position of a driving unit output terminal and performing a regression function in the present invention.
4 is a system configuration diagram of an unmanned robot to which an actuator absolute position recognition apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 5 is a detailed view showing a position where the actuator absolute position recognizing device is applied to the leg joint actuator module of the six-group unmanned robot. FIG.
6 is a detailed operation diagram of mounting the actuator absolute position recognizing device on the leg joint actuator module of the unmanned robot
FIG. 7 is a graph showing data obtained by applying the actuator absolute position recognition apparatus according to the present invention to the leg joints of an unmanned robot. FIG.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the specification and claims of the present invention should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor should appropriately define the concept of the term to describe its invention in the best way It should be construed in the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments and the drawings described in the specification of the present invention are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, It should be understood that there may be variations.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Whenever a component is referred to as " including " an element herein, it is to be understood that it may include other elements, unless the context otherwise requires.

본 발명은 저가형 광센서를 활용하여 경제성과 소형화의 장점을 가지는 구동기 시스템을 구현함으로써 구동기 시스템의 초기 전원인가시, 운용 중 전원 두절 발생시 또는 전원 리셋이나 구동부의 충돌로 인한 비정상적인 상황에서 구동기의 절대위치를 파악하여 원하는 위치(지점)로 다국간 회귀가 가능한 가능하도록 하는 방안을 제안한다. 특히, 본 발명은 광센서를 이용하는 특성상, 다양한 색상정보를 갖는 인식표를 부착하여 특정 위치뿐만 아니라 0°~360° 회전각의 범위 내에서 복수의 위치(또는 연속적인 위치)에 대한 인식 및 회귀가 가능하도록 구성한다. The present invention realizes a driver system that has advantages of economical efficiency and miniaturization by utilizing a low-cost optical sensor, so that when an initial power is applied to an actuator system, a power failure occurs during operation, or an abnormal situation occurs due to a power reset or a driver collision, And to enable multinational regression to the desired location (point). In particular, according to the present invention, a recognition tag having various color information is attached to recognize a plurality of positions (or consecutive positions) within a range of 0 to 360 degrees of rotation as well as a specific position, .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치의 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for recognizing an absolute position of a driver in a system according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 1에 도시된 바와같이, 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치는, 제어부(200), 구동부(또는 구동기)(300) 및 센서부(400)으로 구성된다. As shown in FIG. 1, an apparatus for recognizing the absolute position of a driver of a system according to an embodiment of the present invention includes a controller 200, a driver (or driver) 300, and a sensor unit 400.

상기 제어부(200)는 주 제어기(210), 모터 제어기(220) 및 센서 제어기(230)로 구성되며, 초기에 구동부(300)로 구동명령을 송신하여 구동부(300)를 구동하고, 상기 구동부(300)로부터 수신한 구동부(300)의 출력단 위치정보에 기초하여 구동부(300)의 위치를 파악한 후 회귀명령을 전송한다. The controller 200 includes a main controller 210, a motor controller 220 and a sensor controller 230. The controller 200 initially transmits a drive command to the drive unit 300 to drive the drive unit 300, 300 based on the output terminal position information of the driving unit 300, and then transmits a return command.

상기 주 제어기(210)는 모터 제어기(220)를 통해 구동부(300)로 속도와 위치의 명령을 송신하고, 센서부(400)로부터 회전각 인식표와 센서를 통해 획득된 구동부 출력단의 절대위치를 센서 제어기(230)를 통해 수신하여 구동부(300)의 출력단 위치를 파악할 수 있다. 상기 센서 제어기(230)는 센서부(400)에서 감지된 구동부 출력단의 절대위치를 디지털 데이타로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. The main controller 210 transmits a command of speed and position to the driving unit 300 through the motor controller 220 and detects the absolute position of the driving unit output terminal obtained from the rotation angle identification table and the sensor from the sensor unit 400, And can receive the position of the output terminal of the driving unit 300 through the controller 230. The sensor controller 230 includes an analog-to-digital converter (ADC) that converts the absolute position of the driving unit output terminal sensed by the sensor unit 400 into digital data.

상기 구동부(300)는 최종 출력단에 부착된 회전각 인식표(310)와, 모터(330)의 회전을 동력으로 전달하는 기어(320)와, 구동부(300)의 초기 출력단 위치부터 최종 출력단 위치를 파악할 수 있는 상대 엔코더(340)로 구성된다. 상기 상대 엔코더(340)로부터 획득한 구동부(300)의 출력단 위치정보는 제어부(200)의 모터 제어기(220)로 전달된다. The driving unit 300 includes a rotation angle identification table 310 attached to a final output terminal, a gear 320 for transmitting rotation of the motor 330 as a power source, and a control unit 330 for determining a final output position from the initial output position of the driving unit 300 And a relative encoder 340 which can be used. The output terminal position information of the driving unit 300 acquired from the relative encoder 340 is transmitted to the motor controller 220 of the control unit 200.

여기서 구동부(300)의 최종 출력단은 회전 움직임 특성을 갖는 모터를 구비한 경우는 모터에 연결된 기어 회전축을 의미하고, 직선 움직임을 갖는 모터(e.g., 리니어 모터)의 경우에는 바로 모터 출력단을 의미한다. 따라서, 도 1에서 구동부(300)의 움직임 타입(회전 또는 직선)에 따라 기어(320) 또는 모터(330)의 출력단이 구동부(300)의 최종 출력단이 될 수 있다. 일 예로, 구동부(300)가 회전 움직임을 위한 출력을 발생할 경우에는 모터(320)에 직결된 기어(320)의 최종 출력단(회전축)의 외경을 감싸도록 색상정보를 갖는 인식표(310)가 부착될 수 있다. 상기 색상정보는 구동부의 회전각 검출 위치를 검출하기 위한 지표로서 서로 다른 복수의 색상을 포함한다. 일 예로는 상기 색상정보는 그라디언트(Gradient) 색상을 포함할 수 있는데, 이 경우 인식표(310)는 최종 출력단(회전축)의 외경을 따라 부착되는 그라디언트 테이프(tape)일 수 있다. Here, the final output terminal of the driving unit 300 means a gear rotation axis connected to the motor when a motor having a rotational motion characteristic is provided, and a motor output terminal in the case of a motor having a linear motion (e.g., a linear motor). 1, the output end of the gear 320 or the motor 330 may be the final output end of the driving unit 300 according to the movement type (rotation or straight line) of the driving unit 300. [ For example, when the driving unit 300 generates an output for rotational movement, an identification tag 310 having color information is attached so as to surround the outer diameter of the final output shaft (rotation axis) of the gear 320 directly connected to the motor 320 . The color information includes a plurality of different colors as an index for detecting the rotation angle detection position of the driving unit. In one example, the color information may include a gradient color, in which case the identification tag 310 may be a gradient tape attached along the outer diameter of the final output (rotation axis).

상기 센서부(400)는 별도의 지지부재를 통해 회전각 인식표(310)에 근접하여 인식표(310) 상부에 위치하여, 구동부 동작시 구동부(300)의 최종 출력단 움직에 대응되어 움직이는 인식표(310)의 색상을 감지한다. 이를 위하여 센서부(400)는 색상을 인식할 수 있는 광센서(SG-105F)를 포함한다.The sensor unit 400 is positioned above the identification tag 310 by a separate supporting member and is close to the rotation angle identification tag 310 and is mounted on the identification tag 310 moving in correspondence with the movement of the final output terminal of the driving unit 300, Lt; / RTI > To this end, the sensor unit 400 includes an optical sensor (SG-105F) capable of recognizing colors.

이하 본 발명의 실시예에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the driver absolute position recognizing apparatus of the present system will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치의 동작 흐름도이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of an apparatus for recognizing an absolute position of a driver of a system according to the present invention.

도 2에 도시된 바와같이, 본 발명은 구동부(300)의 초기 출력단위치에서 상기 출력단에 회전각 인식표(310)와 광센서(410)를 부착(110)한 후(S100), 구동부(300)를 0°~360°로 회전 (112)시키고(S110), 광센서(410)를 이용하여 구동기 특정 위치에서의 인식표(310)의 색상정보를 감지한다(S120). 상기 광센서(41)에서 감지된 색상정보는 제어부(200)의 아날로그-디지털 변환기(240)를 통해 디지털 신호로 변환되어 주 제어기(210)로 입력된다(S130). 주 제어기(210)는 입력된 인식표(310)의 색상정보와 메모리(미도시)에 저장된 회전각 정보를 매핑시켜 구동부(300)의 회전각을 인식한다(S140). 회전각이 인식되면 주 제어기(210)는 목표위치와 비교하여 회귀 방향을 결정한 후 목표 위치로 이동하기 위한 구동명령을 모터 제어기(220)를 통해 구동부(300)로 전송한다(S150). 따라서, 구동부(300)는 구동명령에 따라 모터(330)를 구동시켜 목표 위치로의 회귀를 수행한다(S160). 2, the rotation angle tag 310 and the optical sensor 410 are attached (110) to the output terminal at the initial output position of the driving unit 300 (S100) (S110), and the color information of the identification mark 310 at the driver specific position is sensed using the photosensor 410 (S120). The color information sensed by the optical sensor 41 is converted into a digital signal through the analog-digital converter 240 of the controller 200 and input to the main controller 210 at step S130. The main controller 210 recognizes the rotation angle of the driving unit 300 by mapping the color information of the input identification mark 310 and the rotation angle information stored in the memory (not shown) (S140). When the rotational angle is recognized, the main controller 210 compares the rotational angle with the target position, determines a return direction, and transmits a driving command for moving to the target position to the driving unit 300 through the motor controller 220 (S150). Accordingly, the driving unit 300 drives the motor 330 according to the driving command to perform the return to the target position (S160).

본 발명에서 목표 위치는 다음 명령을 주기 위한 위치로서, 구동부 출력단위 초기 위치일 수 있고, 구동부 출력단의 위치를 인식표의 색상에 따라 세분화하여 인식할 경우에는 상기 인식된 복수의 구동부 출력단의 위치 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 소정 위치에서 전원 리셋 또는 구동부의 충돌과 같은 불가피한 상황이 발생되면 이전 위치 또는 전전 위치로 회귀하도록 할 수 있다. In the present invention, the target position is a position for giving a next command, and may be an initial position of the driving unit output unit. When the position of the driving unit output terminal is classified according to the color of the identification tag and recognized, It can be one. For example, when an unavoidable situation such as a power reset or a collision of a driving unit occurs at a predetermined position, the control unit may return to the previous position or the previous position.

도 3은 본 발명에서 구동부 출력단의 위치를 인식하여 회귀기능을 수행하는 동작을 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an operation of recognizing a position of a driving unit output terminal and performing a regression function in the present invention.

먼저 제어부(200)의 주 제어기(210)는 모터 제어기(220)를 통해 구동부(300)로 구동명령을 전송하여 구동부(300)를 인식하고자 하는 회전각의 범위안에서 회전시켜 구동한다(S310). The main controller 210 of the control unit 200 transmits a driving command to the driving unit 300 through the motor controller 220 and rotates the driving unit 300 within a range of a rotation angle to be recognized at operation S310.

상기 구동부(300) 운용중에 주 제어기(210)는 전원 리셋 또는 구동부의 충돌과 같은 불가피한 상황이 발생되는지 체크한다(S320). 체크결과, 전원 리셋 또는 구동부의 충돌이 발생되지 않으면 현재 구동부(300)의 상대 엔코더(340)에서 제공하는 구동부 출력단의 위치정보를 이용하여 구동기 운용을 완료(520)하고 초기 위치로 회귀한다 (S360). During operation of the driving unit 300, the main controller 210 checks whether an unavoidable situation such as a power reset or a driving unit collision occurs (S320). As a result of the checking, if the power reset or the collision of the driving unit does not occur, the driver operation is completed (520) using the position information of the driving unit output terminal provided by the relative encoder 340 of the current driving unit 300 (520) ).

반면에, 구동부(300)의 운용 중에 전원 리셋(514)이나 구동부가 충돌(516)하는 상황이 발생하게 되면 구동부(300)의 상대 엔코더(340)로 파악하고 있는 출력단의 위치정보가 유실되는 상황이 발생하게 되어 현재 출력단의 위치를 정확하게 파악하지 못하게 된다. On the other hand, when a situation occurs in which the power reset 514 or the driving unit 516 collides with the driving unit 300 during the operation of the driving unit 300, the position information of the output unit recognized by the relative encoder 340 of the driving unit 300 is lost The position of the current output terminal can not be accurately grasped.

이 경우, 주 제어기(210)는 현재 구동부(300)의 위치값을 광센서(400)에서 감지된 인식표(31)의 색상정보를 근거로 인식(518)하여 구동부(300)의 간섭이 일어나지 않는 방향으로 동작시켜 목표위치로 회귀시킨다(S340). 즉, 광센서(410)를 이용하여 구동부 출력단에 부착된 인식표(310)의 색상값을 회전각의 범위내에서 감지하고, 상기 감지된 인식표(310)의 색상값은 ADC(240)에서 디지털 신호로 변환된 후 주 제어기(210)로 입력된다. 따라서, 주 제어기(210)는 입력된 인식표(310)의 색상정보와 메모리(미도시)에 저장된 회전각 정보를 매핑시켜 구동부(300)의 회전각을 인식한다. 회전각이 인식되면 주 제어기(210)는 목표위치와 비교하여 회귀 방향을 결정한 후 목표 위치로 이동하기 위한 구동명령을 모터 제어기(220)를 통해 구동부(300)로 전송한다. 따라서, 구동부(300)는 구동명령에 따라 모터(330)를 구동시켜 목표 위치로의 회귀시킨다(S340). 이후 목표위치에 구동기의 출력단이 위치되면 다시 광센서값과 비교 및 확인하여 정상적으로 목표위치로 회귀되었는지 검증한다 (S350). In this case, the main controller 210 recognizes (518) the position value of the current driver 300 based on the color information of the identification tag 31 sensed by the optical sensor 400, so that the interference of the driver 300 does not occur To return to the target position (S340). That is, the color value of the identification tag 310 attached to the output terminal of the driving unit is sensed within the range of the rotation angle using the optical sensor 410, and the color value of the sensed identification tag 310 is converted by the ADC 240 into a digital signal And then input to the main controller 210. [ Accordingly, the main controller 210 recognizes the rotation angle of the driving unit 300 by mapping the color information of the input identification mark 310 and the rotation angle information stored in the memory (not shown). When the rotation angle is recognized, the main controller 210 determines a return direction in comparison with the target position, and then transmits a drive command for moving to the target position to the driving unit 300 through the motor controller 220. Accordingly, the driving unit 300 drives the motor 330 according to the driving command to return to the target position (S340). When the output terminal of the driver is located at the target position, the optical sensor is compared with the output value of the optical sensor, and it is verified whether the optical sensor returns normally to the target position (S350).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동기 절대위치 인식장치가 적용된 무인로봇의 시스템 구성도이다. FIG. 4 is a system configuration diagram of an unmanned robot to which a driver absolute position recognition apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4에 도시된 무인 로봇(610)은 전기식 모터와 기어부로 구성된 구동부를 통해 6족의 관절(612)을 움직이는 수중 무인로봇이다. 먼저 지상의 제어기(e.g., PC)(624)에서 이더넷 통신으로 무인 로봇(610) 내부의 주 제어기(620)로 구동 명령을 전송하고 케이블을 통해 전원을 공급한다.An unmanned robot 610 shown in FIG. 4 is an underwater unmanned robot that moves a joint 612 of a group 6 through a driving unit including an electric motor and a gear unit. First, a drive command is transmitted from a terrestrial controller (e.g., PC) 624 to the main controller 620 inside the unmanned robot 610 through Ethernet communication, and power is supplied through the cable.

무인 로봇(610)의 운용간 전원 리셋과 구동부 충돌이라는 상황이 발생했을 경우 각 다리 관절(612)의 초기 위치로의 회귀가 가능하도록 구동기 절대위치 인식장치를 적용하였다. 구동기 절대위치 인식장치는 환경적인 요소에 영향을 받지 않도록 구동기 모듈 안에 장착한 후 방수설계를 수행하였다. 구동기 모듈안의 최종 출력단에 인식표와 광센서(614)를 부착하고, 인식표로부터 획득한 정보는 아날로그 신호를 통해 광센서 신호처리기(616)로 전달되어 디지털 신호로 변환한다. 상기 변환된 정보는 CAN통신을 통해 주 제어기(612)로 송신되어 구동기에 위치 속도 명령을 전달하는 모터 제어기(618)로 명령어 형태로 가공하여 전달한다. When the situation of the power reset between the operation of the unmanned robot 610 and the driving part collision occurs, the actuator absolute position recognition device is applied so that the leg joint 612 can be returned to the initial position. The absolute position sensing device of the actuator is installed in the actuator module so as not to be influenced by the environmental factors, and then the waterproofing design is performed. Attaches an identification tag and an optical sensor 614 to a final output terminal in the driver module, and the information obtained from the identification tag is transferred to an optical sensor signal processor 616 through an analog signal and converted into a digital signal. The converted information is transmitted to the main controller 612 through the CAN communication and processed and delivered to the motor controller 618 which transmits the position speed command to the driver in the form of an instruction.

도 5는 6족 무인로봇의 다리 관절 구동기 모듈에 구동기 절대위치 인식장치를 적용한 위치를 나타내는 상세 구성도이고, 도 6은 무인로봇의 다리 관절 구동기 모듈에 구동기 절대위치 인식장치를 장착하는 상세 동작을 나타낸다. FIG. 5 is a detailed configuration diagram showing a position where the actuator absolute position recognizing device is applied to the leg joint actuator module of the six-group unmanned robot, and FIG. 6 is a detailed view showing the operation of mounting the actuator absolute position recognizing device in the leg joint actuator module of the unmanned robot. .

도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 구동기 절대위치 인식장치는 무인로봇의 다리 관절 구동기 모듈(710)에 장착될 수 있다. 이를 위하여 제1단계(Step 1)로 모터에 직결된 기어의 최종 출력단 둘레에 테이프(tape)형태를 갖는 그라디언트(Gradient) 색상의 인식표를 부착하고(712), 제2단계(Step 2)로 광센서(SG-105F)를 인식표(712)에 근접하게 위치시켜(714) 구동부의 위치정보를 획득할 수 있도록 구성한다. 이어서 제3단계(Step 2)로 구동기 모듈을 조립하고(716) 마지막 제4단계(Step 4)로 구동부의 회전축이 다리 관절을 움직일 수 있도록 구동기 모듈을 연결할 수 있는 기구부를 조립한(718) 후 데이터 케이블을 방수관을 통과하여 제어부에 연결한다. As shown in FIGS. 5 and 6, the apparatus absolute position recognition apparatus according to the present invention may be mounted on the leg joint actuator module 710 of the unmanned robot. In order to achieve this, an identification tag of a gradation color having a tape shape is attached (712) around the final output end of the gear directly connected to the motor in the first step (Step 1) The sensor SG-105F is positioned close to the identification tag 712 (714) so that the position information of the driving unit can be acquired. Subsequently, the driver module is assembled in Step 3 (Step 716). Finally, in Step 4, a mechanical portion capable of connecting the driver module so that the rotational axis of the driving portion can move the leg joint is assembled (Step 718) Connect the data cable to the control unit through the waterproof pipe.

도 7은 본 발명에 따른 구동기 절대위치 인식장치를 무인로봇의 다리 관절에 적용하여 획득된 데이터를 나타낸다. FIG. 7 shows data obtained by applying the driving device absolute position recognition apparatus according to the present invention to the leg joints of an unmanned robot.

모터의 상대 엔코더(340)를 활용하여 구동부(300)의 출력단이 그라디언트 (Gradient) 색상의 인식표의 각 구간(A, B, C, D, E)에 45°간격으로 위치할 수 있도록 한 후 데이터를 수집하면 도 7의 데이터 획득결과와 같이 각 구간에서 선형적인 값을 획득할 수 있다. 이를 활용하여 각 회전각에서의 위치정보의 센서값을 매핑하고, 구동부(30)가 원하는 위치로 회귀할 수 있도록 명령어화 하는 작업을 수행한 후 주 제어기(210)를 통해 모터 제어기(220)로 구동부(300)의 동작명령으로 전달한다. 6족 무인로봇에는 구동부(300)의 출력단 회전각은 45°간격으로 0°~180°범위내에서 인식하여 상황에 따라 5개의 회귀점(목표지점)으로 회귀할 수 있도록 명령어 형태로 가공하였다. The output terminal of the driving unit 300 can be positioned at intervals of 45 degrees in each section A, B, C, D, and E of a gradient color identification tag using the relative encoder 340 of the motor, It is possible to obtain a linear value in each section as shown in the data acquisition result of FIG. The controller 30 maps the sensor value of the position information at each rotation angle and commands the drive unit 30 to return to a desired position and then transmits the command to the motor controller 220 through the main controller 210 To the operation command of the driving unit 300. In the six-group unmanned robot, the rotation angle of the output terminal of the driving unit 300 is recognized within the range of 0 ° to 180 ° at intervals of 45 °, and processed into a command form so as to return to five regression points (target points) according to the situation.

이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은 유무인시스템에서 직선이나 회전 움직임의 특성을 지닌 구동부의 출력단에 절대위치를 파악하기 위한 광센서와 색 정보를 갖는 인식표를 설치하여, 전원 리셋이나 구동부의 충돌로 인한 비정상적인 상황에서 구동부의 절대위치를 파악하여 원하는 지점으로 회귀하도록 제어함으로써 종래의 절대 엔코터 및 자기장 인식장치를 이용한 방법보다 경제적이며 소형화할 수 있기 때문에 구동부를 구비한 복합 시스템으로의 적용이 용이한 장점이 있다. As described above, according to the present invention, an optical sensor for detecting an absolute position and an identification table having color information are provided at the output end of a driving unit having a characteristic of a straight line or a rotational movement in a system having and without a power source, It is more economical and more compact than the conventional method using absolute encoder and magnetic field recognizing device by controlling the absolute position of the driving part in an abnormal situation and returning to a desired point so that it can be easily applied to a complex system including a driving part .

상기와 같이 설명된 본 발명에 따른 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. The apparatus and method for recognizing the absolute position of the driver in the system according to the present invention as described above can be applied to only limited configurations and methods of the embodiments described above, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

200 : 제어부 210 : 주 제어기
220 : 모터 제어기 230 : 센서 제어기
240 : 아날로그-디지털 변환기 300 : 구동부
310 : 인식표 320 : 기어
330 : 모터 340 : 상대 엔코더
400 : 센서부 410 : 광 센서200: control unit 210: main controller
220: motor controller 230: sensor controller
240: Analog-to-digital converter 300:
310: Identifier 320: Gear
330: motor 340: relative encoder
400: sensor part 410: light sensor

Claims (10)

유무인 시스템에서 구동기 출력단의 절대위치를 인식하는 방법에 있어서,
구동부를 소정 회전각으로 구동하는 단계;
구동부 구동시 전원 리셋 또는 구동부 충돌의 이상 상황을 감지하는 단계;
상기 이상 상황 감지되지 않으면 구동부의 상대 엔코더에서 제공하는 출력단의 위치정보를 이용하여 구동부를 운용하고 초기 위치로 회귀하는 단계; 및
상기 이상 상황 감지되면 구동부의 출력단에 부착된 인식표의 색상정보를 감지하여 출력단의 위치정보를 인식하고 상기 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. A method for recognizing an absolute position of a driver output stage in a system having and without a driver,
Driving the driving unit at a predetermined rotation angle;
Detecting an abnormal state of a power reset or a driving part collision when the driving part is driven;
Operating the driving unit using the position information of the output terminal provided by the relative encoder of the driving unit and returning to the initial position if the abnormal situation is not detected; And
Detecting the color information of the identification tag attached to the output terminal of the driving unit and recognizing the position information of the output terminal and returning the driving unit to the target position when the abnormal situation is detected, Way. 제1항에 있어서, 상기 인식표는
그라디언트 (Gradient) 색상의 인식표로,
구동부가 회전 움직임을 할 경우에는 구동부 출력단을 감싸는 그라디언트 테이프 형태로 부착되는 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. The method according to claim 1,
Gradient A color-coded identification tag,
And when the driving unit rotates, the driving unit is attached in the form of a gradient tape wrapping the output end of the driving unit. 제1항에 있어서, 상기 목표위치는
구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 적어도 하나의 색상에 대응되는 구동부 출력단의 위치인 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. 2. The method of claim 1,
The initial position of the driving unit output terminal or the position of the driving unit output terminal corresponding to at least one color of the identification tag. 제1항에 있어서, 상기 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계는
광센서를 이용하여 구동부의 출력단에 부착된 인식표에서 적어도 하나의 색상 정보를 감지하는 단계;
상기 감지된 적어도 하나의 색상 정보를 기 저장된 회전각 정보와 매핑하여 구동부 출력단의 절대위치를 파악하는 단계; 및
상기 파악된 구동부 출력단의 절대위치를 근거로 회귀방향을 결정하고, 구동명령을 전송하여 구동부를 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. The method of claim 1, wherein returning the drive to the target position comprises:
Sensing at least one color information in an identification tag attached to an output end of the driving unit using an optical sensor;
Mapping the detected at least one color information to pre-stored rotational angle information to determine an absolute position of a driving unit output terminal; And
Determining a return direction based on an absolute position of the detected output of the driving unit, and returning the driving unit to a target position by transmitting a driving command. 유무인 시스템에서 구동기 출력단의 절대위치를 인식하는 방법에 있어서,
구동부를 소정 회전각으로 구동하는 단계;
광센서를 이용하여 구동부 출력단에 부착된 인식표에서 적어도 하나의 색상 정보를 감지하는 단계;
상기 감지된 적어도 하나의 색상 정보를 기 저장된 회전각 정보와 매핑하여 구동부 출력단의 현재 위치를 파악하는 단계; 및
상기 파악된 구동부 출력단의 현재 위치와 목표 위치를 비교하여 회귀방향을 결정하여, 상기 구동부 출력단을 목표위치로 회귀시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. A method for recognizing an absolute position of a driver output stage in a system having and without a driver,
Driving the driving unit at a predetermined rotation angle;
Sensing at least one color information in an identification tag attached to an output of the driving unit using an optical sensor;
Mapping the sensed at least one color information to pre-stored rotational angle information to determine a current position of a driving unit output terminal; And
And determining a return direction by comparing the current position of the output unit of the driving unit with the target position and returning the output unit of the driving unit to the target position. 제5항에 있어서, 상기 인식표는
그라디언트 (Gradient) 색상의 인식표로,
구동부가 회전 움직임을 할 경우에는 구동부 출력단을 감싸는 그라디언트 테이프 형태로 부착되는 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. 6. The method of claim 5,
Gradient A color-coded identification tag,
And when the driving unit rotates, the driving unit is attached in the form of a gradient tape wrapping the output end of the driving unit. 제5항에 있어서, 상기 목표위치는
구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 색상에 대응되는 구동부 출력단의 위치인 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식방법. 6. The method according to claim 5,
The position of the drive unit output end corresponding to the initial position of the drive unit output end or the color of the identification mark. 직선 또는 회전 운동을 수행하는 구동부 모듈에 장착되어 구동부 출력단의 절대 위치를 인식하는 구동기 절대위치 인식장치에 있어서,
구동부의 출력단에 부착되는 그라디언트 색상의 인식표;
상기 인식표와 대향되어 근접 설치된 광센서; 및
구동명령을 송신하여 구동부를 구동하고, 전원 리셋 또는 구동부 충돌이 발생하면 광센서를 통해 상기 인식표의 색상정보를 감지하여 출력단의 현재 위치를 인식한 후 상기 구동부 출력단을 목표위치로 회귀시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동기 절대위치 인식장치.A drive absolute position recognizing apparatus mounted on a drive unit module for performing linear or rotational motion and recognizing an absolute position of a drive unit output end,
An identification tag of a gradient color attached to the output terminal of the driving unit;
An optical sensor disposed adjacent to and facing the identification tag; And
A control unit for driving the driving unit by driving the driving unit and detecting the color information of the identification tag through the optical sensor when a power reset or a driving unit collision occurs to recognize the current position of the outputting unit and returning the outputting unit of the driving unit to the target position; Wherein the absolute position of the driver is detected by the absolute position detector. 제8항에 있어서, 상기 제어부는
상기 감지된 인식표의 색상정보와 기 저장된 회전각 정보를 매핑시켜 구동부의 현재 위치를 인식하고, 상기 인식된 현재 위치를 목표위치와 비교하여 회귀 방향을 결정한 후 목표 위치로 이동하기 위한 구동명령을 구동부로 전송하는 것을 특징으로 하는 구동기 절대위치 인식장치.9. The apparatus of claim 8, wherein the control unit
A controller for recognizing a current position of the driving unit by mapping the color information of the sensed tag and pre-stored rotation angle information, determining a return direction by comparing the recognized current position with a target position, To the absolute position detecting unit. 제8항에 있어서, 상기 목표위치는
구동부 출력단의 초기 위치 또는 인식표의 적어도 하나의 색상에 대응되는 구동부 출력단의 위치인 것을 특징으로 하는 유무인 시스템의 구동기 절대위치 인식장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the position of the driving unit output end corresponds to the initial position of the driving unit output terminal or at least one color of the identification tag.
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