KR20190029504A - 로봇 시스템, 로봇 시스템을 제어하는 방법 및 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물(10,11,15,24)의 위치가 로봇 시스템(1)의 이동과 상호 작용하여 처리되는 가이드 수단(18;20;23;29)을 포함하는 로봇 시스템(1), 로봇 시스템(1)을 제어하기 위한 방법 및 이러한 로봇 시스템(1)을 포함하는 처리 시스템과 관된 것이다.

Description

로봇 시스템, 로봇 시스템을 제어하는 방법 및 처리 시스템

본 발명은 로봇 시스템, 로봇 시스템을 제어하는 방법 및 로봇 시스템을 사용하는 처리 시스템 또는 작업 스테이션에 관한 것이다.

로봇 시스템은 다양한 디자인으로 알려져 있다. 소위 "픽 앤 플레이스(Pick and Place)" 로봇 시스템은 특히 생산 라인 또는 프로세스 라인의 영역에서 사용되며, 여기서, 예컨대 가공/기계 가공, 분류 및/또는 포장 목적을 위한 대상물은 능동 또는 수동 컨베이어 벨트를 통해 개별 작업 스테이션 또는 생산 기계 사이에 지속적으로 가이드된다.

이들은 적어도 하나의 로봇 암을 가지며, 예를 들어 처리될 대상물 또는 제품을 이동시키거나 한 위치에서 다른 위치로 분류할 수 있다. 예를 들어, 그리퍼 또는 엔드 이펙터인 로봇 암은 컨테이너에서 대상물을 제거하고 공작 기계 등을 로드하거나 공작 기계에서 대상물을 제거하여 이송 목적으로 다른 컨테이너에 공급한다.

컨베이어 벨트에 의해 이동하는 대상물에 대한 최신 기술로부터 알려진 자동화된 흐름 또는 비-중단 처리 장치 또는 처리 시스템은 대응하는, 부분적으로 구동되는 공급 및 배출 장치가 그 주변에 있는 대상물에 대해 제공되어야 하기 때문에 항상 높은 투자 비용과 연관된다. 또한, 이러한 시스템은 다양한 유형의 제품 또는 대상물을 처리하는 측면에서 낮은 유연성을 특징으로 한다.

이러한 고전류/비-중단 처리 장치의 영역에 "픽 앤 플레이스(Pick and Place)" 로봇 시스템을 배치하고자하는 경우에, 예컨대 포장 또는 팔레타이징(palletizing) 목적을 위하여, 몇 가지 문제가 발생한다. "픽 앤 플레이스" 로봇 시스템은 상대적으로 높은 속도와 정밀도로 단순한 어플리케이션을 수행하도록 설계되었다. 그러나, 이러한 유동 처리 장치(flow processing device)의 컨베이어 수단은 물질 유동과 관련하여 정확하게 타이밍되어야 하며, 물론 정확도 및 프로그래밍 면에서 높은 투자를 요구하지만, 여전히 오류에 대한 특정 민감성(susceptibility)을 제공한다.

정밀하게 지정된 타이밍으로 인해 로봇 시스템은 움직이는 조립 라인이나 컨베이어로만 학습할 수 있으므로 로봇 시스템 전체에서 티치-인 프로세스가 복잡해져 설치 비용이 증가한다. 이러한 흐름 처리 장치의 작동 중에, 이동하는 컨베이어의 동기화 및 로봇 시스템의 이동은, 로봇 암이 컨베이어 벨트를 따라갈 수 있는, 소위 "컨베이어 트래킹"을 요구하며, 이러한 컨베이어 벨트에 대해, 추가의 제어 수단, 센서 및 로봇 시스템의 티치-인(teach-in) 이외에도 전체 시스템에 대한 적절한 제어 프로그래밍이 필요하다.

수동 유동(passive flow)/비-인터럽트 프로세싱 장치의 경우, 예를 들어 대상물이 독립적으로 이동할 수 있는 대응 경사면 상에 배치된 롤러, 수동 물질 유동(passive material flow)은 항상 외부, 예컨대 사람 또는 부가적인 기술적 장치로부터 개시되어야 한다. 이것은 클로킹을 만들어 로봇 시스템의 움직임과의 동기화를 더 어렵게 한다.

최신 기술로 알려진 "픽 앤 플레이스(Pick and Place)"로봇 시스템은 대상물을 제거하거나 또는 이러한 대상물로 포장 또는 기계, 컨테이너를 구비하는 데에만 제공된다. 따라서 이들은 대상물, 기계, 포장 등의 위치에 대한 정확한 매개 변수화가 필요하다. 이는 또한 관련 프로세스 라인에서 움직이는 대상물, 컨테이너, 캐리어 장치 또는 유사 대상물이 항상 로봇 시스템의 정확한 상대적 위치에 있어야 함을 의미한다. 따라서 "픽 앤 플레이스(Pick and Place)" 절차는 예기치 못한 위치 편차가 발생할 경우 매우 오류가 발생하기 쉽다.

원칙적으로 움직이는 대상물의 정확한 위치 결정과 로봇 또는 그 이펙터로의 정확한 할당은 정적인 상태(stationary states)와 이에 의해 수행되는 움직임 모두와 관련하여 다수의 센서를 필요로 하고, 때로는 이에 상응하는 복잡한 평가 전자 기기를 수반한다. 단지 센서는 어떤 형태로든 명확하게 제외되는 오류 없이, 로봇이 상호작용할 대상의 위치 편차를 감지할 수 있다. 반대로, 이동 및 필요한 경우 가공될 대상물의 유형을 검출하는 센서는 적어도 하나의 로봇을 포함하는 대응하는 유동 처리 장치 또는 가공 시스템의 주어진 경로 또는 프로세스 라인을 따라 엄격하게 일치하여, 바람직하게는 선형으로 이들 대상물이 가이드되는 것을 요구한다. 이에 따라, 이는 대상물에 대한 처리 장치, 컨베이어 벨트 등의 상응하는 고정밀 설계를 필요로 하며, 또한 이들 대상물을 위한 컨테이너 또는 캐리어 장치를 필요로 한다. 이동체(locomotion)의 프레임워크 내에서 이러한 완전한 시스템 내에서 세팅되는 대상물 또는 캐리어 장치의 상이한 위치 및 위치 시퀀스 및 수행되는 처리 단계는 단지 위치-제어 또는 위치-규정 로봇 시스템에 의해 접근될 수 있다. 물론 이것은 사용된 센서의 분포와 관련하여 프로그래밍 노력을 상당히 증가시킨다. 로봇 시스템은 이러한 환경에서 간단한 방법으로 학습될 수는 없다.

또한, 조립 로봇과 같이 지정된 작업 공간 영역에서 대상물을 처리하도록 설계된 최신 로봇 시스템은 운동학, 치수 또는 설계 및 사용된 이펙터로 인해 서로 다른 위치에서 이들 대상물을 동시에 이송할 수 없다. 이는 작업 공간이 처리될 대상물이 독립적으로 또는 구동 컨베이어를 통해 움직이는 프로세스 라인에서 기능적으로 그리고 공간적으로 분리된다는 사실에도 기인한다. 공칭 작업 공간은 종종 생산 또는 분류 기계 바로 근처에 있다.

제품의 분류 및/또는 생산 자동화를 개선하고 비용 절감과 관련된 주기 시간을 단축하기 위해 제조 라인 당 제품 및 변형의 다양성을 높이기 위한 제조 기술에 대한 일반적인 노력이 필요하다. 여러 개의 다른 대상물은 프로세스 라인을 따라 이동해야 하며, 프로세스 라인에 따라, 하나 이상의 가공 장치에 의해 다른 가공 프로세스의 대상이 될 수 있는, 바람직하게는 프로세스 라인을 따라 이동하여야 한다. 그러나, 이는 관련된 장치, 특히 대상물을 운반하거나 처리하기 위한 유동 처리 장치에 사용되는 로봇 시스템의 특정 유연성 및 적응성을 요구한다.

또한, 최신 기술로부터 알려진 "픽 앤 플레이스(Pick and Place)" 로봇 시스템은 소형 부품의 조립, 구성 요소의 조립 또는 삽입, 재료 취급, 측정 또는 테스트 등과 같은 추가의 가공 단계를 위하여 설계되지는 않는다. 그러나, 고도로 자동화된 생산 라인의 경우, 경제적인 이유로, 이들 처리 단계 중 몇 가지를 조합하는 것이 바람직할 수 있다.

이에 기초하여, 본 발명은 로봇 시스템 및 그러한 로봇 시스템을 제어하는 방법을 생성하는 것을 목적으로 하고, 이는 프로세스 라인의 영역에 위치될 수 있고, 프로세스 라인 상에서의 사용을 위하여 의도된 대상물에 대하여 의도된 어플리케이션 또는 작업 프로세스가 단순화될 수 있지만 더욱 자동화를 향상시킬 수 있는 방식으로 유연하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 의미의 로봇 또는 로봇 시스템이 사용되는 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며, 여기서 그것에 의해 수행될 의도된 처리 동작을 위한 대상물의 위치 설정이 더욱 단순화될 것이다. 이러한 맥락에서, 움직이는 대상물의 경로와 프로세스 라인을 계획하고 설계하기 위한 노력은 더욱 최소화되어야 하며, 오류가 발생할 수 있는 센서의 사용은 대체로 피하거나 완전히 배제해야 한다.

이러한 목적들은 청구항 제 1 항에 따른 로봇 시스템, 제 6 항에 따른 로봇 시스템을 제어하는 방법 및 제 12 항에 따른 발명-관련 로봇 시스템을 사용하는 가공/처리 또는 작업 시스템으로 해결된다.

따라서, 본 발명은 제 1 양태에서, 적어도 하나의 이펙터를 포함하는 로봇 암의 이동을 제어하기 위한 제어 유닛과 적어도 하나의 로봇 암을 포함하는 로봇 시스템에 관한 것으로, 상기 로봇 시스템은 대상물 또는 대상물이 배치되는 캐리어 장치가 이동 가능한 프로세스 라인의 영역 내부에 위치 가능하고, 상기 제어 유닛과 상기 로봇 암은,

- 상기 이펙터가 대상물을 처리하도록 상기 로봇 암은 상기 로봇 시스템에 지정된 작업 공간의 영역에서 대상물과 상호 작용하여 할 수 있고, 그리고

- 상기 로봇 암은 상기 이펙터 수단에 의해 상기 작업 공간 내부 및/또는 외부로 상기 대상물 또는 상기 캐리어 장치를 가이드할 수 있도록 구성되고, 상기 로봇 시스템은 순응 제어를 구비하고 상기 제어 유닛은 상기 로봇 암이 상기 대상물 또는 상기 캐리어 장치를 가이드 하기 위한 상기 작업 공간의 적어도 하나의 가이드 수단에 상대적으로 상기 대상물 또는 상기 캐리어 장치를 이동시켜 상기 대상물 또는 상기 캐리어 장치가 가공 및 처리를 위한 상기 로봇 시스템에 상대적으로 정확한 위치에 자동으로 위치되도록 추가 설계된다.

본 발명의 목적을 위해, 순응 제어는 임피던스 제어, 간접적 힘 제어, 힘 제어 또는 이들 제어 조치들의 조합을 의미한다.

이러한 맥락에서, 본 발명에 따른 로봇의 컴플라이언스(compliance)는 바람직하게는 아래에서 설명되는 바와 같이, 대상물의 가이드가 모션의 수렴을 유도하도록 이루어져야 한다.

또한, 순응 거동은 로봇에 의한 가이던스 중에 대상물과 가이드 수단 사이에 발생하는 힘이 대상물에 손상을 주지 않도록 구성되어야 한다.

결과적으로, 본 발명은 이펙터 수단에 의해 대상물과 능동적으로 상호 작용하는 로봇 시스템을 목표로 한다. 본 발명의 맥락에서, 로봇 시스템은 또한 예를 들어 최신 기술로 알려진 "픽 앤 플레이스(pick and place)" 로봇 시스템에서와 같이 순수한 이송 수단을 넘어서거나, 또는 일반적으로 프로세스에서 항상 같은 방식으로 반복되는 조립 로봇의 단순한 조립 단계를 넘어서 대상물과의 능동적인 상호 작용을 하도록 의도되고 설계될 수 있음을 이해해야 한다.

로봇 암은 이러한 목적을 위해 제공된 작업 공간에서 대상물을 "처리"할 뿐만 아니라 로봇 암의 이펙터가 의도된 목적을 위하여 대상물과 상호 작용하기 이전에 적어도 하나의 가이드 수단과 이에 따른 그 위치의 보조를 이용하여 대상물 또는 대상물을 위하여 의도된 캐리어 장치를 작업 공간 내부로 그리고/또는 필요하다면 적어도 하나의 가이드 수단의 보조를 이용하여 처리 완료 이후에 이러한 작업 공간 외부로 적극적으로 그리고 독립적으로 가이드 한다는 사실에 기인하여, 본 발명은 이러한 목적을 위하여 의도된 처리 동작이 상당히 단순화되고 가속화될 수 있는 이점을 동반한다. 사이클 시간은 상당히 단축될 수 있다.

이러한 맥락에서, 본 발명은 경량 로봇 시스템을 목표로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 로봇 시스템은 로봇 암의 각 조인트에 토크 센서 및/또는 힘 센서를 구비한다. 이러한 힘/토크 센서 시스템은 로봇 시스템의 프로그래밍 가능한 순응을 가능하게 하므로, 더 단순하고, 더 적은 유지 보수 비용으로 더 저렴한 도구 또는 이펙터를 사용할 수 있다.

임피던스 또는 강성 제어라고도 알려진 컴플라이언스 제어(compliance control)는 원칙적으로 로봇 시스템의 조인트에 대한 간접적인 힘 제어로서, 예를 들어 외부에서 인가되거나 또는 토크와 힘으로 작용하는 선형 스프링-질량 댐퍼 시스템과 같이 작동한다. 즉, 예를 들어 대상물에 그리퍼가 가하는 원하는 접촉력은 기존 접촉의 경우 "원하는 동작"을 통해 간접적으로 발생하며 기존의 힘 제어의 경우와 같이 특정되지 않고, 여기서 로봇 시스템에 의해 가해지는 접촉력 또는 가해지는 토크가 정의된 제어 목표를 고려하여 특정된다.

일 실시 예에서, 로봇 시스템은 작업 공간이 프로세스 라인의 영역에 제공되고, 제어 유닛과 로봇 암은 로봇 암이 이펙터 수단에 의해 두 개의 공간-이격된 가이드 수단 사이의 프로세스 라인을 따라 대상물 또는 캐리어 장치를 가이드할 수 있도록 구성된다. 프로세스 라인, 예를 들어 수동 컨베이어 벨트는 로봇 시스템의 바로 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 원칙적으로, 이러한 "수동" 컨베이어 벨트는 편평한 트랙으로만 구성되며, 이 코스는 이러한 트랙을 측면으로 경계 짓는 가이드 표면 또는 벽의 형태로 두 개의 가이드 수단에 의해 결정된다. 대상물 또는 캐리어 장치는 말하자면 말단 벽으로 작용하는 이러한 가이드 벽 사이에서 로봇 암을 통해 가이드된다. 통합된 순응을 갖는 로봇은 본질적으로 단지 대상물이 가이드 수단을 통해 가이드되는 동안 잡아당기거나 또는 밀어서 대상물을 이동시키는데 필요한 힘을 단지 인가하지만, 여러 축을 갖는 로봇은 대상물 상의 가이드 수단에 의해 유도된 이동 방향을 따르고, 가이드 표면과 대상물 또는 캐리어 장치 사이에 대응하는 클리어런스가 제공된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따르면, 로봇에 의해 구동되는 대상물 또는 캐리어 장치는 임의의 곡면 프로세스 라인뿐만 아니라 실질적으로 선형인 프로세스 라인을 따라갈 수 있다.

바람직하게는, 가이드 표면은 마찰 계수가 낮도록 설계된다. 이는 대상물의 가이드에 대한 근본적인 이점이 될 것이지만, 로봇 시스템의 순응 제어를 기본으로 사용하여 설계하는 경우에 마찰 계수 및 이에 따라 이동하는 가이드 표면과 대상물 사이의 마찰 쌍이 적절한 방식으로 고려되기 때문에, 절대적으로 필요한 것은 아니다.

다른 실시 예에서, 로봇 시스템은 작업 공간이 프로세스 라인 외부에 제공되고, 제어 유닛과 로봇 암이 로봇 암이 대상물 또는 캐리어 장치를 2 개의 상호 수렴하는 가이드 수단 사이 및/또는 이들 가이드 수단의 사이에서 프로세스 라인으로부터 작업 장치로 가이드 할 수 있도록 구성되고 따라서 작업 공간으로부터 프로세스 라인으로 다시 연장될 수 있다. 로봇 암은 프로세스 라인에서 대상물 또는 캐리어 장치를 제거하고 로봇 암 또는 끝단의 작동 장치에 의해 수행되는 추가 처리 단계를 위해 작업 공간으로 공급될 수 있다. 의도된 작업 단계가 완료된 후, 로봇 암은 대상물 또는 캐리어 장치를 프로세스 라인으로 되돌려 보내고, 프로세스 라인은 예를 들어 활성 컨베이어 벨트일 수 있고, 이후 추가적으로 처리된 대상물을 자동으로 이송한다.

수렴 가이드 수단은 대상물의 최종 가공 위치에 수렴하는 두 개의 깔때기 형 가이드 표면의 형태로 설계될 수 있다. 로봇은 대상물을 추가적으로 둘러싸고 최종적으로는 이를 중심 배치하는 가이드 표면을 이용하여, 두 개의 가이드 표면 사이에 대상물을 배치하고 종단 위치 방향으로 이를 잡아당기거나 밀어낸다. 본 발명에 따르면, 이것은 상응하는 순응 거동으로만 가능하며, 따라서 대상물과 가이드 사이의 과도한 접촉력이 생성되지 않을 것이다.

본 발명에 따르면, 로봇 암은 대상물 또는 캐리어 장치를 다양한 위치들 사이에서 배치하거나 또는 리프팅하지 않도록 설계되는 것이 바람직하며, 예를 들어 제거 또는 배치 목적을 위한 "픽 앤 플레이스(pick and place)"로봇 암 배치 목적은 수행하지만 대신에 프로세스 라인의 평면 또는 표면 및/또는 작업 공간의 평면 또는 표면을 따라, 평면 또는 표면 상에서 대상물 또는 캐리어 장치를 잡아당기거나 또는 이러한 평면 또는 표면을 통해 이를 밀어낸다. 각 평면은 반드시 공통 평면을 형성할 필요는 없지만, 어느 정도 서로 어긋날 수 있다. 이것은 본질적으로 프로그래밍된 순응성 및/또는 대응하는 힘 제어와 조합된 본 발명에 따른 로봇 시스템이 불규칙한 표면이 제거(run off)되는 것을 가능하게 하기 때문이다.

이펙터의 유형에 관계없이, 대상물과 상호작용하거나 또는 이를 처리하는 로봇 암은 그 단부에서 이송하고, 본 발명은 제어 시스템 및 로봇 암이, 바람직하게는 이펙터를 갖는 로봇 암이 단순히 예를 들어 측 방향으로 약간의 스러스트 힘을 인가하여 대상물 또는 캐리어 장치를 더 밀어내도록 단순히 관여하도록 구성되는 것을 가능하게 한다.

대안적으로, 제어 유닛 및 로봇 암은 로봇 암이 이펙터 수단에 의해 대상물 또는 캐리어 장치에 잡아당기는 힘(pull froce) 및/또는 스러스트(thrust) 힘을 인가할 수 있도록 설계된다.

특정 실시 예에서, 로봇 암은 예를 들어 그 대상물을 추가적 구성 요소로 구비하기 위해 대상물과 상호작용하도록 의도된 이펙터로서 그리퍼(gripper)를 가지며, 여기서 그리퍼는 대상물을 능동적으로 그리핑하거나 후퇴(retract) 시키도록 또한 제공되고 설계되며, 이에 따라 대응하는 작은 잡아당기는 힘(light pull force)을 인가함으로써 프로세스 라인을 따라 작업 공간으로 내부로 잡아당긴다.

이러한 맥락에서, 본 발명에 따르면, 가이드 수단은 4 개의 테이퍼링 벽으로 형성되어 로봇이 위에서부터 대상물을 삽입하는 일종의 깔대기를 형성하여 가이드가 깔때기 형 벽을 통과하는 대상물을 위한 최종 위치로 가이드가 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 조립 공정, 예컨대 이러한 목적을 위해 제공된 홀더 또는 콘센트에 대상물을 삽입하는 것은 프로그래밍 측면에서 상당히 단순화될 수 있다.

캐리어 장치가 사용되는 경우, 핸들, 아일릿(eyelet), 돌출부(protrusion) 등과 같이 그리퍼를 결합하도록 설계된 요소를 포함할 수 있다.

로봇 암에 배치된 이펙터는 테스트 목적으로 대상물 위로 움직이는 카메라와 같이, 접촉없이 대상물과 상호작용하는 방식으로 설계될 수 있다.

그러나 이것은 또한 대상물과 접촉하는 이펙터, 예를 들어 대상물에 구성 요소를 삽입하는 그리퍼 또는 측정 핀일 수도 있다.

또한 도구로 설계되어 물리적으로 대상물을 변경할 수 있는 이펙터, 예를 들어 구성 요소 고정용 도구 또는 솔더링 인두를 또한 고려할 수 있다.

이펙터의 설계 또는 이펙터의 의도된 용도에 관계없이, 본 발명에 따르면, 이 공정은 항상 프로세스 라인의 영역 내의 한정된 위치들 사이에서 대상물 또는 그 캐리어 장치를 능동적으로 가이드하는데 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 로봇 시스템의 주요 이점은 가공/작업 프로세스 자체의 타이밍 또는 클로킹(clocking)을 결정한다는 것이다. 이는 항상 자동화된 컨베이어 벨트에 대한 필요성을 없애고, 컨베이어 벨트와 로봇 시스템 간의 트래킹, 즉 모션 동기화를 필요로 하지 않는다.

수동 이송 시스템에서, 로봇 시스템은 본 발명에 따른 프로세스 라인으로부터 대상물을 자동으로 제거하고, 프로세싱 후에 프로세스 라인으로 이를 되돌려 보내고, 요하다면 프로세스 라인을 따라 이들을 히트(hit) 또는 잡아당겨, 이들은 다시 프로세스 라인을 따라 자동으로 이동될 수 있다.

본 발명에 의해 실현되는 가능성은, 순응성을 갖는 로봇 시스템은 적어도 하나의 가이드 수단과의 상호 작용으로 대상물을 가이드할 수 있고, 대응하는 로봇이 테이블 또는 작업 벤치의 영역에 단순히 배치되는 가공 시스템 또는 작업 스테이션을 형성할 수 있게 하고 가이드 수단은 이에 따라 테이블의 표면 상에 정적으로 고정된다. 이를 통해 가공 시스템 또는 작업 스테이션을 의도된 어플리케이션을 위한 다양한 구성으로 제조할 수 있고, 이는 특히 인간-로봇 협업(HRC) 작업 스테이션에 특히 적합하다.

본 발명은 또한 제 2 양태에서, 적어도 하나의 로봇 암 및 적어도 하나의 이펙터를 포함하는 로봇 암의 이동을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 로봇 시스템을 제어하는 방법에 관한 것으로, 상기 로봇 시스템은 순응 제어를 구비하고 상기 로봇 시스템은 대상물 또는 대상물이 배치된 캐리어 장치가 이동 가능한 프로세스 라인의 영역 내부에서 위치 가능하고, 상기 로봇 암은 상기 로봇 시스템과 연관된 작업 공간의 영역 내부의 대상물과 상호작용하고, 상기 작업 공간은 대상물 또는 캐리어 장치를 가이드 하기 위한 적어도 하나의 가이드 수단을 포함하고,

다음 단계들을 포함한다:

- 상기 이펙터를 사용하여 대상물을 처리하는 단계; 및

- 상기 대상물을 처리하기 위해, 작업 공간의 적어도 하나의 가이드 수단에 대해 로봇 암에 의해 대상물 또는 캐리어 장치를 가이드하여 상기 대상물 또는 캐리어 장치가 처리를 위한 로봇 시스템에 상대적으로 정확한 위치에 자동으로 위치되도록 하는 단계; 및/또는

- 상기 대상물의 처리가 완료된 후에, 상기 로봇 암에 의해 상기 대상물 또는 상기 캐리어 장치를 상기 가이드 수단으로부터 가이드하여 작업 공간 외부로 가이드하는 단계.

상기 가이드 수단이 프로세스 라인의 영역에 제공되고 이격되어있는 경우, 상기 가이드 단계는 상기 로봇 암이 대상 수단 또는 캐리어 장치를 가이드 수단 사이 및 프로세스 라인을 따라 당기거나 밀어내는 것과 연관된다.

상기 가이드 수단이 프로세스 라인으로부터 벗어난 경우, 상기 가이드 단계는 로봇 암이 대상물 또는 캐리어 장치를 프로세스 라인으로부터 2 개의 상호 수렴하는 가이드 수단 사이 및/또는 이들 가이드 수단으로부터 프로세스 라인으로 복귀시키는 것과 연관된다.

본 발명에 따른 상기 방법의 실시 예에서, 상기 가이드 단계는:

- 상기 이펙터 수단에 의해 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물을 비연결 접촉(connectionless contacting)시키는 단계; 및

- 상기 이펙터 수단에 의해 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물에 대응하는 토크 또는 잡아당기는 힘 및/또는 미는 힘을 인가하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 방법의 다른 실시 예에서, 상기 가이드 단계는:

- 상기 이펙터 수단에 의해 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물을 속박하여 그리핑하는 단계; 및

- 상기 이펙터 수단에 의해 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물에 잡아당기는 힘 및/또는 미는 힘을 인가하는 단계, 또는

- 상기 이펙터 수단에 의해 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물을 리프팅(lifting)하고, 이를 작업 위치로 이송하고, 이러한 작업 위치에 상기 캐리어 장치 또는 상기 대상물을 내려놓는(setting down) 단계를 포함한다.

다시 말하면, 정의된 힘 제어와 함께 프로그램된 순응을 갖는 본 발명에 따른 로봇 시스템이 일반적으로 사용되는 본 발명에 따른 방법은 필요한 경우, 일반적으로 로봇 시스템이 생산 라인의 영역은 로봇 시스템의 로봇 암이 공칭 작업 외측에 도달할 수 있는 위치로부터 비접촉 측정 등의 의미로 기계 가공이 이해될 수 있는 가공될 공작물을, 거기에 제공된 각각의 가이드 수단과 상호 작용하는 작업 공간 내의 한정된 위치로 밀거나 당기고, 여기서 작업 공간을 생산 라인 또는 그 옆에 직접 배치할 수 있다. 그런 다음 로봇 시스템은 대상물에 대해 의도한 처리 단계를 수행한다. 공정 완료 후 다시 필요한 경우 가이드 수단을 사용하여 로봇 암은 가공품을 프로세스 라인 위로 또는 원하는 생산 방향으로 밀어 넣으며, 필요한 경우 다음 생산 스테이션으로 이펙터를 이용한다.

본 발명에 따른 방법의 특별한 이점은 제어 유닛 및 로봇 암이 대상물 또는 캐리어 장치의 가이드 중 클로킹이 로봇 시스템 자체에 의해서만 지정되는 방식으로 또한 설계될 수 있다는 것이다.

로봇 시스템에 의해 특정된 클로킹은 기본적으로 사이클 시간을 단축 할 수 있는데, 이는 프로세스 라인상의 대상물의 이동이 로봇 시스템에 의해 수행되는 처리 단계로부터 분리되기 때문이다. 전체 시스템 프로그래밍 및 로봇 시스템의 티치-인(teach-in)은 상당히 단순화되었다.

또 다른 중요한 이점은 임의의 순서로 이동하는 하나의 동일한 프로세스 또는 생산 라인에서 여러 개의 다른 대상물을 처리할 수 있다는 것이다. 또한, 로봇 시스템은 대상물에 따라 대상물에 대한 다양한 동작을 수행할 수 있도록 설계될 수 있어서, 여기서 로봇 시스템은 대상물들을 예를 들어, 실시간 또는 프로그레션 프로그래밍(progression programming)으로 적절한 외부 센서 시스템을 사용하여 상호 간에 구별할 수 있다.

대상물 또는 캐리어 장치를 가이드하는 경우 궤도를 정의하기 위해, 가공될 작업물(workpiece) 또는 캐리어의 각각의 시작 위치와 연관된 접근 궤적은 이러한 목적을 위해 제공된 공칭 작업 공간에 지향되는 각각의 가이드 수단을 고려하여, 그리핑 또는 접촉 위치와 함께, 사용자에 의해, 바람직하게는 티치 인(teach-in) 절차에 의해 로봇 시스템 상에 저장된다. 또한, 작업 공간의 영역에서의 작업물(workpiece)의 종단 위치 및 대응하는 복귀 궤적이 로봇 시스템 상에 설정된다.

이는 로봇 시스템이 이전에 프로그래밍된 기계 가공 또는 작업 단계를 수행하기 위해 말하자면, 로봇 시스템이 대상물 또는 작업물 또는 이것들을 운반하는 캐리어 장치를 가져오는 것을 용이하게 한다.

가이드 수단이 로봇 또는 개별 축의 이동과 상호 작용하여 실제로 대상물을 가이드하기 때문에, 로봇 시스템이 통과할 이동 경로를 고정밀도로 정의하거나, 즉 정확하게 위치 제어 또는 규제 또는 모니터링하지 않아야 하며 이미지 처리 또는 추적 시스템과 같은 복잡한 외부 센서에 의해 보장된다; 오히려 이러한 이동 경로가 일정한 공차 및 편차를 고려하여 저장되거나 학습되는 것으로 충분하므로 프로그래밍 작업이 상당히 단순화된다.

대상물이 프로세스 라인의 연장 부(extension)를 따라 이동되는 수동 이송 시스템의 경우, 로봇 시스템은 항상 로봇 암을 통해 각각의 다음 대상물 또는 다음 캐리어 장치를 잡아 당기거나 밀어서, 이전에 최종적으로 처리된 대상물 또는 대응하는 캐리어 장치를 프로세스 라인상의 다음 스테이션으로 이송한다. 대안적으로, 로봇 시스템은 가공된 작업물 자체를 다음 스테이션으로 가이드할 수 있으며, 그에 따라 관련 궤적이 사용자에 의해 로봇 시스템 상에 저장되어야 한다. 두 경우 모두 대상의 최종 가이던스는 프로세스 라인 영역에 제공된 가이드 수단에 의해 항상 수행된다.

제 3 양태에서, 본 발명은 대상물 또는 이들 대상물을 위한 캐리어 장치가 이동 가능한 프로세스 라인 및 상기 프로세스 라인의 영역에 배치된 로봇을 구비하는 처리 시스템과 관련되고, 상기 로봇은 하나 이상의 축을 가지며, 프로세스 라인의 영역에 배치되고 로봇의 이동에 의해 대상물 또는 캐리어 장치를 대상물의 추가 처리를 위하여 의도된 처리 위치로 이송하도록 설계된 적어도 하나의 가이드 수단이 제공된다.

가공 또는 처리 시스템의 일 실시 예에서, 가이드 수단은 대상물 또는 캐리어 장치에 대해 공간-이격된 가이드 표면으로 이루어지며, 가이드 표면은 설계상 선형 또는 비-선형 프로세스 라인을 따라 배열된다.

프로세스 라인을 따르는 대상물의 이동이 로봇의 순응적으로 구성된 움직임에 의해 일어나지만, 실제 가이드는 가이드 수단 자체를 통해 일어나기 때문에, 프로세스 라인을 따라 가이드되는 대상물 또는 캐리어 장치에 대해 소정의 간격(clearance)를 유지하면서, 가이드 표면이 배열되어 있을 가능성이 있다. 예를 들어, 이는 대상물의 치수에서의 공차 편차를 보상할 수 있게 한다. 정의된 간격(clearance) 또는 플레이를 제공함으로써 로봇이 특정 편차, 즉 특정 정도의 어긋남(fuzziness)을 가지고 통과해야 하는 동작을 프로그래밍하는 것이 가능하고 더 용이하게 할 수 있게 한다.

프로세스 라인이란 대상물이 필요하다면, 여러 작업 스테이션 사이에서 연속적으로 또는 불연속적으로 이동할 수 있는 생산 라인 또는 임의의 설계 라인이다. 그러나 간단한 작업 벤치의 표면도 고려될 수 있으며, 적절한 작업 수단이 고정되어, 로봇이 테이블의 영역에 간단히 위치하게 된다. 원칙적으로, 이동 로봇도 이러한 목적을 위해 사용될 수 있으며, 그 자체로는 테이블과 관련하여 매우 정밀하게 위치될 수는 없지만, 이동 로봇의 이러한 부정확한 위치 설정은 본 발명에 따른 가이드 수단과 컴플라이언스 제어(compliance control)를 결합함으로써 쉽게 보상될 수 있다.

또한, 이는 수동 이송 시스템, 예컨대 경사면 상의 여러 개의 롤러들일 수도 있고, 대상물이 자신의 중량에 의해 이동되어, 로봇 시스템의 작업 공간의 영역 또는 근접한 곳에서 대상물 또는 캐리어 장치를 위해 적어도 하나의 정지 수단이 제공될 수 있다. 대상물은 정지 수단에 충돌하고 로봇 암은 거기에서 직접 처리될 대상물을 제거한다.

가공 시스템의 다른 실시 예에서, 적어도 하나의 가이드 수단이 대상물 또는 캐리어 장치에 대하여, 프로세스 라인의 영역 또는 외부, 바람직하게는 바로 옆에 제공될 수 있다.

특히 공칭 작업 공간이 프로세스 라인 외부에 있는 실시 예에 있어서, 상호 간에 수렴하는 두 개의 가이드 수단이 제공될 수 있다. 로봇 암은 처리될 대상물을 프로세스 라인으로부터 두 개의 가이드 수단 사이에 위치한 작업 공간으로 잡아 당긴다. 공차 편차에 대응하기 위해 또한 가요성 재료로 만들어질 수 있는 가이드 수단의 수렴 설계는 대상물 또는 캐리어 장치를 로봇 시스템에 대한 정확한 상대 위치 또는 방향으로 자동으로 위치시킨다. 이는 로봇 시스템을 프로그래밍하기 위한 요구 사항을 더욱 단순화한다.

본 발명에 따른 가공 또는 처리 시스템에서, 작업 공간과 프로세스 라인은 바람직하게는 본질적으로 하나의 레벨에 위치한다. 그러나, 이들이 상이한 평면에 위치되고 가이드 수단이 프로세스 라인의 평면에 대해 횡단하거나 또는 일정 각도로 정렬될 수도 있다. 가이드 수단은 수렴되는 표면들에 의해 형성되고, 이 사이에서 상기 대상물이 본질적으로 로봇에 의해 상부로부터 삽입되고, 원하는 최종 위치로 아래쪽으로 중심 배치(centered)될 수 있다.

한편으로는 본 발명에 따른 로봇 시스템 및 다른 한편으로는 이러한 로봇 시스템을 구현하는 처리 시스템의 주된 장점은 특히 공간적으로 작업 공간 및 프로세스 라인의 매우 정확한 구성 및 배치가 필요하지 않다는 사실에 있다는 것은 명백하게 된다.

유동 또는 연속 처리 장치 또는 프로세스 라인은 로봇 시스템에 의해 수행되는 처리 단계와 독립적으로 완전히 수동적으로 설계될 수 있으며, 이는 활성화된 공급 및 배출 장치 및 그에 상응하는 이동 제어 장치가 제공되어야 할 필요가 없어서, 투자 비용을 현저히 감소시킨다.

본 발명에 따른 로봇 시스템의 프로그래밍 가능한 힘 제어와 함께 필요하다면, 순응으로 인해, 가공 단계의 클로킹 및 이동(locomotion) 자체 속도를 특정함으로써 이는 프로세스 라인과 관련하여 준적 자기-충분하게(quasi self-sufficiently) 동작한다.

그러나 순응 제어와 함께 로봇 시스템을 사용하는 주된 이점은 작업 공간을 기준으로 처리될뿐만 아니라 프로세스 라인을 따라 처리되는 대상물의 가이드가 이러한 목적을 위해 설계되고 해당 지점에 배치된 가이드 수단과 상호 작용할 때만 일어날 수 있다는 것이고, 이로 인해 로봇의 엄격한 위치 제어가 필요하지 않으므로 이동하는 대상물 또는 캐리어 장치의 개별 위치를 감지하는 센서가 필요하지 않다. 이러한 목적을 위한 평가 전자/센서 및 제어 시스템이 완전히 생략될 수 있다.

본 발명의 다른 장점들 및 특성들은 첨부된 도면들에 도시된 실시 예들의 설명으로부터 비롯되며, 여기서
도 1은 알려진 유동 처리 장치에서의 로봇 시스템의 사시도를 예시적으로 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시 예의 로봇 시스템을 구비한 처리 시스템의 사시도이다;
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 도 2의 프로세싱 시스템에서 로봇 시스템의 로봇 암의 상이한 위치의 예이다;
도 3은 본 발명에 따른 제 2 실시 예의 로봇 시스템을 구비한 처리 시스템의 사시도이다;
도 3a,도 3b는 도 3의 처리 시스템에서 본 발명에 따른 로봇 시스템의 로봇 암의 상이한 위치의 예를 도시한다;
도 4a는 본 발명에 따른 제 3 실시 예의 로봇 시스템을 구비하는 처리 시스템의 사시도이다;
도 4b는 도 4a의 프로세스 라인의 위에서 본 도면의 일 예이다; 그리고
도 5는 본 발명에 따른 제 4 실시 예의 로봇 시스템을 구비한 처리 시스템의 사시도이다.

도 1은 바람직하게는 경량 설계의 로봇 시스템(1)이 유동 또는 비-중단 처리 장치(3)의 프로세스 라인(2) 상에 위치되는 최신 배치의 예를 도시한다. 프로세스 라인(2)을 따라, 대응하는 캐리어 장치(5) 상에 배치된 작업물 또는 대상물(4)은 능동 컨베이어 벨트(6)를 통해 로봇 시스템(1)을 지나 이동된다.

로봇 시스템(1)은 다축 로봇 암(7)을 구비하며, 이는 그 단부에 이펙터(8), 예컨대 측정 핀을 전달(carry)하고, 이에 의해 로봇 암(7)은 프로세스 라인(2)상의 로봇 시스템(1)의 바로 앞에 위치된, 로봇 암(7)에 지정된 작업 공간(9)의 영역에서 상호 작용한다. 측정 핀(8)을 사용하여 로봇 암(7)은 예를 들어 테스트 목적으로 대상물(4)을 스캔할 수 있다.

이러한 배치에서, 대상물(4)은 능동적으로 구동되는 컨베이어 벨트(6)에 의해 로봇 시스템(1)을 지나서 자동적으로 이동된다. 컨베이어 벨트(6)가 주어진 속도로 이동하기 때문에, 로봇 시스템(1)에 대한 작업 프로세스의 사이클은 궁극적으로 컨베이어 벨트(6)의 속도에 의해 결정된다. 따라서, 로봇 암(7)의 이동은 컨베이어 벨트(6)의 이동 속도로 조정되어야 하지만, 이러한 로봇 암(7)에 의해 전달되는 가공 단계를 위한 시간 윈도우는 제한되도록 유지된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 제 1 실시 예에서 로봇 시스템(1)이 사이클 또는 클록킹/타이밍 자체를 설정할 수 있는 가공/처리/작업 시스템을 도시한다.

다양한 대상물(10, 11)은 측면상의 프레임 또는 핸들(13)을 구비하는, 대응하는 캐리어 장치(12) 상에 배치된다.

프로세스 라인(19)은 서로 동일한 거리에 배치된 가이드 표면(20)의 형태인 두 개의 가이드 수단에 의해 형성되며, 이 사이에서 캐리어 장치(12)가 함께 이동 가능하다. 가이드 표면(20)은 말하자면, 캐리어 장치(12)가 캐리어 장치(12)의 핸들(12)과 결합하는 로봇 암(7)에 의해 캐리어 장치(12)가 당겨지거나 밀리는 가이드 레일로서 제공된다.

도 2a 내지 도 2c는 로봇 시스템(1), 바람직하게는 7 축 로봇 암 또는 조작기(manipulator)(7)를 구비하는 이동 로봇의 상이한 위치 상태의 평면도를 개략적으로 도시한다.

도 2a에서 프로세스 라인(19)상의 이펙터(8)를 갖는 로봇 암(7)이 공칭 작업 공간(9)의 좌측에 캐리어 장치(12)의 핸들(13)에 어떻게 작용하여 이를 공칭 작업 공간(9) 내부로 잡아당기는지가 도시된다.

여기에 도시되지 않은 캐리어 장치(12)상에서 대상물이 처리된 후, 이펙터(8)는 다시 캐리어 장치(12)의 핸들(13)과 결합하여, 도 2b 및 도 2c에 나타난 바와 같이, 프로세스 라인(2) 상에서 우측으로 더 밀어 넣는다. 그 다음, 로봇 암(7)은 다시 다음의 캐리어 장치(12)와 접촉하게 되고 그것을 가공 및 작업 목적을 위해 공칭 작업 공간(9)의 영역으로 다시 잡아 당기기 위해 다시 좌측으로 이동할 수 있다.

로봇 암(7)이 프로세스 라인(2)을 따라 캐리어 장치(12)를 공칭 작업 공간(9)으로 자동으로 잡아 당기고, 이러한 경우 이는 로봇 시스템(1)의 바로 전방에 직접 배치되고, 처리 이후에 공칭 작업 공간(9) 외부로 캐리어 장치(12)를 자동으로 잡아 당기기 때문에, 로봇 시스템(1)에 의해 수행될 작업 단계의 사이클이 자동으로 설정되거나 또는 로봇 시스템(1)은 수행될 작업 단계에 따라 프로세스 라인(19) 상에서는 공급 속도를 결정한다.

결과적으로 프로세스 단계에서의 다양성 증가로 인해, 상이한 대상물(10 및 11)이 개별적으로 처리될 수 있고, 필요하다면 하나의 동일한 처리 시스템 내의 하나의 동일한 로봇 시스템(1)과 다르게 처리되어 프로세스 라인(19)을 따라 개별적으로 이송될 수 있다.

본 발명에 따르면, 로봇 또는 로봇 시스템(1)은 순응 제어를 포함하기 때문에, 로봇 암(7)은 이펙터(8)가 핸들(13)과 결합하는 경우 프로세스 라인(19)을 따라 작용하는 잡아당기는 힘 또는 미는 힘을 인가하면 된다. 이 경우, 캐리어 장치(12)의 선형 가이드는 두 개의 가이드 표면(20)에 의해서만 배타적으로 수행된다. 이러한 가이드 기능은 로봇 암(7)에 의해 인가되는 힘과 상호 작용하여, 이펙터(8)가 핸들(13)의 측면에 간단하게 안착되는 것을 완벽하게 가능하게 한다.

로봇 시스템(1)에 대한 위치 제어 및 조절의 필요성이 없는 경우, 프로세스 라인(19)과 관련하여 공간적으로 고정된, 변경될 수 없는 위치를 점유할 필요가 없다는 사실에 기인하여, 본 발명에 따르면 로봇 시스템(1)은 공칭 작업 공간(9)에 상대적이고 프로세스 라인(19)에 상대적인 의도된 위치에서 이동 플랫폼을 통해 용이하게 위치될 수 있다. 따라서, 로봇 시스템(1)의 위치는 로봇 시스템 로봇 시스템(1)의 위치는 복잡한 리툴링 조치 없이 변경된 가공 프로세스로 적응될 수 있다. 또한, 이러한 프로세싱 시스템에서, 몇몇의 그러한 로봇 시스템(1)은 프로세스 라인(19)상에서 독립적으로 또는 시너지를 가지고 함께 작동할 수 있으며, 이는 아마도 심지어 한 명 이상의 작업자의 개입에 의해서도 가능할 수 있다. 이를 통해 모든 시퀀스를 가공 시스템 용으로 설계할 수 있고, 예컨대 특히 HRC 로봇 시스템으로 생산 라인을 설정할 수 있다. 본 발명에 따른 이러한 처리 시스템의 설계 및 구성의 가변성에는 사실상 제한이 없다.

반면에 도 2는 배타적 선형 프로세스 라인(19)을 갖는 처리 시스템을 도시하지만, 도 4a는 코스에 있어 변경되는 프로세스 라인(22)을 갖는 본 발명에 따른 제 3 실시 예의 처리 시스템을 도시한다. 이 프로세스 라인(22)은 대상물(24)이 로봇 암(7)에 의해 밀려질 수 있는 두 개의 이격된 가이드 레일 또는 표면(23)에 의해 또한 형성된다. 순응성 제어를 갖는 로봇 암(7)은 측 방향으로 접촉되는 이펙터(8)에 의해 단지 대상물(24)에 대한 공급을 제공하기 때문에, 대상물(24)이 가이드 표면(23)과 상호 작용하여 프로세스 라인(22)의 곡선(25) 둘레로 가이드될 수 있다.

블로킹을 방지하기 위해, 도 4b에 도시된 바와 같이, 가이드 표면(23)과 대상물(24)의 치수 사이에 소정의 클리어런스(S)가 제공된다. 따라서, 로봇 시스템(1)은 그 제어 동작으로 인해 이동 방향을 따라 일정량의 모호함을 가지고 프로세스 라인(22)을 따라 대상물(24)을 이동시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 다른 처리 시스템을 도시한다.

프로세스 라인(26), 여기서 다시 능동 활성 컨베이어 벨트(6)를 통해, 캐리어 장치(14)가 이동하고, 이를 통해 처리될 대상물(15)이 위치된다. 캐리어 장치(14)는 전방 측상의 핸들 요소(16)를 포함한다.

로봇 시스템(1) 바로 전방에는 공칭 작동 공간(17)이 있으며, 이는 서로를 향해 수렴하는 두 개의 가이드 수단(18)에 의해 제한된다.

도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 시스템(1)의 로봇 암(7)은 컨베이어 벨트(6)로부터 캐리어 장치(14)를 가지고 와서 이를 앞에 있는 작업 공간(17) 내부로 잡아당기고, 여기서 수렴 가이드 수단(18)은 캐리어 장치(14)를 최종 작업 위치로 자동적으로 중심 배치하여, 캐리어 장치(14)가 가이드 수단(18)의 정지부(18 ')에 결합하게 하여, 로봇 암(7)이 캐리어 장치(14)를 고정밀도로 위치 설정할 필요 없이 원하는 작업 단계를 수행할 수 있고, 이는 미리 파라미터화를 용이하게 한다.

대상물(15)의 처리를 완료한 후에, 로봇 암(7)은 핸들 요소(16)를 단순 결합하는 이펙터(8)에 의해 캐리어 장치(14)를 컨베이어 벨트(6) 상으로 다시 밀 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 로봇의 순응 제어는 컨베이어(6)와 작업 공간(17)이 공통 평면 상에 있지 않더라도, 로봇 시스템(1)이 컨베이어(6)와 작업 공간(17) 사이에서 캐리어 장치(14)를 이동시키는 것을 또한 가능하게 한다.

도 5는 본 발명에 따른 제 4 실시 예의 처리 시스템을 개략적으로 도시한다. 도 5에는 컨베이어 벨트(6)로부터 더 멀리 이격된 공칭 작업 공간(27)이 있고, 컨베이어 벨트(6)를 통해 대상물(24)이 이를 따라 이동한다. 로봇 시스템(1)의 이펙터는 대상물(24)를 그리핑할 수 있는 그리핑 메커니즘(28)으로 설계된다. 로봇 암(7)은 대상물(24)를 리프트하여 회전 운동에 의해 작업 공간(27)으로 이를 이송하고, 이는 로봇 암(7)의 여러 위치에 의해 도시된다. 작업 공간(27)은 로봇 암(7)이 대상물(24)을 삽입하는 테이퍼 깔때기 또는 호퍼(29) 형태의 가이드 수단을 구비한다. 대상물(24)이 로봇 암(7)으로부터 완전하게 제거되자마자 대상물(24)은 호퍼(29)의 테이퍼된 벽을 통해 최종 작업 또는 조립 위치에 중심 배치된다.

본 발명에 따르면, 미리 결정된 가이드 수단을 따르는 가이던스는, 그 설계에 상관없이, 본 발명에 따른 로봇 시스템이 모터 기능 또는 기구학에 내적으로 순응한다는 사실에 의해 가능하게 되고, 이는 예를 들어 힘, 순응 또는 임피던스 제어 또는 로봇 암의 링크 사이의 개별 조인트에서의 구동 장치의 이러한 상이한 제어의 조합의 결과로서의 하이브리드 접근법에 의한 가능성에 의해 또한 지지된다. 이는 많은 형태들을 취할 수 있다. 가장 중요한 것은 조인트 좌표계에서의 제어, 즉, 예를 들어 카텐션 공간에서 정의되는, 태스크-지향 제어 또는 좌표축 제어이고, 예를 들어 자코비 행렬, 공칭 조인트 토크 또는 공칭 조인트 힘에 의한, 기하학적 투영을 통해 변환된다. 또한 다중 우선 순위 제어와 같은 확장을 사용할 수 있다.

프로세스 라인의 영역에서 특정 가이드 수단과 상호 작용시에, 로봇에 의한 대상물의 간단한 가이던스가 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 시스템(1)은 또한 사람들이 이러한 로봇 시스템(1)을 이용하여 유동 프로세싱 장치의 작업 프로세스에 동시에 참여하는 환경에 특히 적합하며, 이러한 로봇 시스템(1)이 대응하는 인간-로봇 협동을 위하여 설계될 수 있다.

본 발명에 따르면, 순수한 "픽 앤드 플레이스(pick and place)" 작업 단계 및 반복적인 조립 단계를 넘어서, 로봇 시스템(1)이 능동적으로 대상물을 처리하기 위한 것이고, 유동 처리 장치 내의 개별 작업 단계의 타이밍을 독립적으로 결정한다는 사실이 명백해지고, 처리될 대상물의 유형 및 이러한 대상물들에 대해 수행될 처리 단계의 유형 모두에 관해서는 가변성 및 유연성에 제한이 설정되지 않는다.

본 발명에 따른 로봇 시스템(1)은 각각의 의도된 목적을 위해 개별적으로 사용될 수 있고 그에 따라 프로그래밍되고 파라미터화될 수 있어, 이와 같은 로봇 시스템(1)의 순응 설계에 따른 프로그래밍 노력은 더 낮다. 특히, 전체 거동과 관련하여 본 발명에 따른 로봇 암 및 로봇 시스템(1)의 개별 조인트에 대한 순응 제어 및 힘 제어가 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.

Claims (21)

1. 적어도 하나의 이펙터(8)를 구비하는 로봇 암(7)의 이동을 제어하기 위한 제어부 및 적어도 하나의 로봇 암(7)을 구비하는 로봇 시스템(1)이며, 상기 로봇 시스템(1)은 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 대상물(10,11,15,24)이 배치된 캐리어 장치(12,14)를 따라 프로세스 라인(19;22;26)의 영역 내에 배치될 수 있고 회전 가능하고, 이동될 수 있으며, 상기 제어 유닛 및 상기 로봇 암(7)은,
   - 상기 이펙터(8)가 상기 대상물(10,11,15,24)을 처리하도록 상기 로봇 시스템(1)은 상기 로봇 시스템(1)에 지정된 작업 공간(9,17,27)의 영역 내부의 상기 대상물(10,11,15,24)과 상호작용할 수 있고, 그리고
   - 상기 로봇 암(7)은 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 작업 공간(9,17,27) 내부 및/또는 외부로 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 가이드할 수 있도록 구성되고;
   상기 로봇 시스템(1)은 순응 제어(compliance control)를 구비하고 상기 제어 유닛은 상기 로봇 암(7)이 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 가이드하기 위한 상기 작업 공간(9,17,27)의 적어도 하나의 가이드 수단(18;20;23;29)에 상대적으로 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 변위(displace)시켜 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)가 처리를 위한 상기 로봇 시스템(1)에 상대적으로 정확한 위치에 자동으로 위치되도록 더 구성되는, 로봇 시스템.
2. 제1 항에 있어서, 상기 작업 공간(9,17,27)의 영역 내부에 제공되는 상기 작업 공간(9) 및 상기 제어 유닛 및 상기 로봇 암(7)은 상기 로봇 암(7)이 상기 이펙터(8) 수단에 의해 2개의 상호 이격된 가이드 수단(18,20,23) 사이의 상기 프로세스 라인(2)을 따라 상기 대상물(10,11) 또는 상기 캐리어 장치(12)를 가이드할 수 있도록 구성되는, 로봇 시스템.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 작업 공간(9)은 상기 프로세스 라인(19,22,26) 외부에 제공되고, 상기 제어 유닛 및 상기 로봇 암(7)은 상기 로봇 암(7)이 상기 대상물(15) 또는 상기 캐리어 장치(14)를 상기 프로세스 라인(19,22,26)으로부터 2 개의 수렴 가이드 수단(18;29) 사이의 상기 작업 공간(17,27) 내부 및/또는 가이드 수단(18;29) 외부로 따라서 상기 작업 공간(17,27)으로부터 다시 상기 프로세스 라인(19,22,26)으로 이동시키도록 구성되는, 로봇 시스템.
4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 로봇 유닛 또는 상기 로봇 암(7)은 상기 로봇 암(7)이 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치로 잡아당기는 힘 및/또는 미는 힘을 인가할 수 있도록 구성되는, 로봇 시스템.
5. 선행하는 청구항 중 어느 하나에 있어서, 상기 이펙터(8)는 상기 대상물(10,11,15,24)과 접촉, 접촉을 형성 또는 변경시키지 않고 상기 작업 공간(9,17,27)의 영역 내부에서 상기 대상물(10,11,15,24)과 협동할 수 있도록 구성되는, 로봇 시스템.
6. 적어도 하나의 이펙터(8)를 구비하는 로봇 암(7)의 이동을 제어하기 위한 제어부 및 적어도 하나의 암(7)을 구비하는 로봇 시스템(1)을 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 로봇 시스템(1)은 순응 제어를 구비하고 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 대상물(10,11,15,24)이 배치된 캐리어 장치(12,14)를 따라, 프로세스 라인(19;22;26)의 영역 내에 배치될 수 있고 회전 가능하고, 이동되고, 상기 로봇 암(7)은 상기 로봇 시스템(1)에 지정된 작업 공간(9,17,27)의 영역 내부의 상기 대상물(10,11,15,24)과 상호작용하고, 상기 작업 공간(9,17)은 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 가이드하기 위한 적어도 하나의 가이드 수단을 구비하며,
   - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(10,11,15,24)을 처리하는 단계; 및
   - 상기 대상물(10,11,15,24)을 처리하기 위해, 상기 작업 공간(9,17,27)의 적어도 하나의 가이드 수단(18;20;23;29)에 대해 상기 로봇 암(7) 수단에 의해 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 가이드하여 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 캐리어 장치(12,14)가 처리를 위한 상기 로봇 시스템(1)에 정확한 위치에 자동으로 위치되도록 하는 단계; 및/또는
   - 상기 대상물(10,11,15,24)의 처리가 완료된 후에, 상기 로봇 암(7) 수단에 의해 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 상기 가이드 수단(18;20;23;29) 외부로 가이드하여 상기 작업 공간(9,27,37) 외부로 가이드하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법.
7. 제6 항에 있어서, 상기 가이드 수단(20;23)은 상기 프로세스 라인(19;22)의 영역 내부에 제공되고, 상호 간에 이격되고, 상기 로봇 암(7)은 상기 대상물(10,11,24) 또는 상기 캐리어 장치(12)를 상기 가이드 수단(20;23) 사이에서 가이드하여 상기 프로세스 라인(2)을 따라 가이드하는, 로봇 제어 방법.
8. 제7 항에 있어서, 상기 로봇 암(7)은 상기 대상물(15) 또는 상기 캐리어 장치(14)를 2 개의 상호 수렴 가이드 수단(18;29) 및/또는 상기 가이드 수단(18;29) 외부의 상기 프로세스 라인(2)으로부터 상기 프로세스 라인(18;29)으로 가이드하는, 로봇 제어 방법.
9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 단계는,
   - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 연결 없이 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 터치하는 단계; 및
   - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)에 잡아당기는 힘 및/또는 미는 힘을 인가하는 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법.
10. 제6 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 단계는,
    - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(24) 또는 상기 캐리어 장치(12, 14)를 속박하여 그리핑(gripping)하는 단계; 및
    - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(24) 또는 상기 캐리어 장치(12, 14)에 잡아당기는 힘 및/또는 미는 힘을 인가하는 단계, 또는
    - 상기 이펙터(8) 수단에 의해 상기 대상물(24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 리프팅(lifting)하고, 이를 작업 위치로 이송하고, 이러한 작업 위치에 상기 대상물(24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 내려놓는(setting down) 단계를 포함하는, 로봇 제어 방법.
11. 제6 항 내지 제10 항에 있어서, 상기 제어 유닛 및 상기 로봇 암(7)은 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)가 가이드되는 경우 클로킹(clocking)이 상기 로봇 시스템(1)에 의해 미리 결정되는 방식으로 구성되는, 로봇 제어 방법.
12. 프로세스 라인(19;22;26)을 포함하고, 대상물(10,11,15,24) 또는 이러한 대상물(10,11,15,24)에 대한 캐리어 장치(12,14)가 상기 프로세스 라인(19;22;26)을 따라 이동 가능하고, 로봇(1)이 상기 프로세스 라인(19;22;26)의 영역 내부에 배치되는 처리 시스템에서, 상기 로봇(1)은 하나 이상의 축(7)을 구비하고 순응 제어(compliance control)로 형성되고, 상기 프로세스 라인(19;22;26)의 영역 내부에 배치되고 상기 대상물(10,11,15,24)의 추가 처리를 위하여 제공되는 처리 위치로 상기 대상물(10,11,15,24) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)를 이송하도록 적응된 적어도 하나의 가이드 수단(18;20;23;29)을 특징으로 하는, 처리 시스템.
13. 제12 항에 있어서, 상기 가이드 수단이 상기 대상물(10,11,15) 또는 상기 캐리어 장치(12,14)에 대하여 공간-이격된(spaced-apart) 가이드 표면(20;23)으로 형성되는, 처리 시스템.
14. 제13 항에 있어서, 상기 가이드 표면(20;23)은 선형 또는 비-선형 구성으로 이루어진 프로세스 라인(19;22,26)을 따라 배치되는, 처리 시스템.
15. 제14 항에 있어서, 상기 가이드 표면(20;23)은 상기 캐리어 장치(12,14) 또는 상기 프로세스 라인(19;22;26)을 따라 가이드된 상기 대상물(10,11,15)에 간격(S)을 두어 배열되는, 처리 시스템.
16. 제13 항에 있어서, 상기 가이드 표면은 상기 프로세스 라인(9,17,27)의 영역 내부에 배치된 또는 상기 프로세스 라인(9,17,27)에 인접한 작업 공간(9,17,27)에 배치되는, 처리 시스템.
17. 제16 항에 있어서, 상기 작업 공간(9,17,27) 및 상기 프로세스 라인(19;22;26)은 실질적으로 하나의 평면 상에 있는, 처리 시스템.
18. 제16 항에 있어서, 상기 작업 공간(9,17,27) 및 상기 프로세스 라인(19;22;26)은 상이한 평면 내에 있고, 상기 가이드 수단(29)은 상기 프로세스 라인(19;22;26)의 평면과 경사지거나 횡으로 정렬되는, 처리 시스템.
19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서, 상기 가이드 표면(18;29)은 의도된 가공 위치(machining position)을 향해 상호 간에 수렴되는, 처리 시스템.
20. 제12 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 수단(18;20;23;29)은 가요성으로 설계되는, 처리 시스템.
21. 제12 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇(1)은 이동 로봇인, 처리 시스템.

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