KR20190059366A - 로봇의 그리퍼를 제어하기 위한 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 그리퍼를 제어하기 위한 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 로봇장치의 말단에 부착되어 대상물을 그립하기 위한 그리퍼기구부와, 로봇장치와 통신하기 위한 그리퍼통신부와, 대상물에 대한 상대적 위치를 측정하는 그리퍼센서부와, 상기 그리퍼통신부를 통해 상기 로봇장치로부터 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신하면, 상기 그리퍼센서를 통해 대상물의 위치를 측정하여 상기 대상물을 그립할 수 없으면, 로봇장치가 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 상기 그리퍼기구부를 이동시키도록 제어하는 그리퍼제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 장치와 이를 위한 방법을 제공한다.

Description

로봇의 그리퍼를 제어하기 위한 장치 및 이의 제어 방법{Apparatus for controlling gripper in robot and method thereof}

본 발명은 로봇의 그리퍼 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 로봇의 종류에 무관하게 자체 제어가 가능한 로봇의 그립 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

제조업 분야는 최근 컴퓨터 기술의 발전에 힘입어 제2의 산업혁명이라고 할 수 있는 자동화 혁명(revolution in automation)의 문턱에 와 있다. 자동화(automation)라는 용어는 'Automatic Motivation'의 준말로 1940년 Ford Motor Company에서 처음 사용하였고 그 의미는 여러 대의 관련기계를 묶어서 작동시키는 것이었다. 일반인들에게 자동화는 '기계로의 대치'로 받아들이나 제조업에서의 자동화는 로봇을 도입한다는 것을 의미한다. 로봇(robot)이라는 용어는 1920년 체코의 극작가 Karel Capek이 쓴 희곡 Rossum's Universal Robot에서 처음으로 등장하였으며, 로봇의 어원은 체코어로 robota라는 단어에서 나왔는데 일(work)을 의미한다. 현재의 로봇은 여러 목적의 로봇중에서도 주로 산업에서 사용되는 산업용 로봇을 말한다.

산업용 로봇은 우리나라 산업안전보건법 시행규칙에 보면 "복합동작이 가능한 기계"라고 정의하고, 미국 로봇협회(R.I.A)에서는 "여러 종류의 일들을 수행하기 위하여 프로그램된 동작을 행함으로써 부품이나 장치, 도구 등을 움직일 수 있는 다기능의 프로그램이 가능한 기계장치"라고 정의하고 있다. 산업용 로봇은 자동제어에 의한 매니플레이션기능 또는 이동기능을 가지고 각종 작업이 프로그램에 의해 실행될 수 있으며, F.M.S(Flexible Manufacturing System)에 있어서의 주역은 산업용 로봇이다. 즉, "산업용 로봇이란 기억장치가 있고 물체를 잡을 수 있는 선단부가 달린 팔의 신축, 선회, 상하 이동 등의 동작을 자동적으로 행함으로써 사람이 하는 작업을 대신할 수 있는 범용성의 기계를 말한다. 국제표준화기구(ISO)에 따르면, 로봇은 자동제어 및 재프로그램이 가능하여 다용도로 사용될 수 있으며, 3축(axis) 이상의 축을 가진 산업자동화용 기계로서 바닥이나 모바일 플랫폼에 고정 되어 있는 장치를 말한다.

종래에는 로봇에서 그리퍼를 운용하기 위해서는 별도의 배선을 제어기와 연결하여 입출력 형태의 단순 온 오프 지령으로 사용하였다. 다양한 기능을 구현하기 위해서는 로봇의 제어기에 소프트웨어를 설치하거나 외부 PC에서 로봇 제어기와 그리퍼를 연결하여 중간에 프로그램을 통해 운용해야 되는 문제가 있었다. 또는, 로봇의 매뉴퓰레이터 제조사에서 제공하는 그리퍼 모듈만 제한적으로 사용해야 되는 문제점을 갖고 있다. 또한 로봇 매뉴퓰레이터 제조사에 커스터마이징을 통한 그리퍼 모듈 사용 가능한 형태로의 제공하도록 요청을 해야 했다.

한국공개특허 제2016-0150359호(2016.12.30.)

본 발명의 목적은 로봇의 종류에 무관하게 로봇에 결합되는 그리퍼가 자체적으로 제어할 수 있는 그리퍼를 제어하기 위한 장치 및 이의 제어 방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그리퍼를 제어하기 위한 장치는 로봇장치의 말단에 부착되어 대상물을 그립하기 위한 그리퍼기구부와, 로봇장치와 통신하기 위한 그리퍼통신부와, 대상물에 대한 상대적 위치를 측정하는 그리퍼센서부와, 상기 그리퍼통신부를 통해 상기 로봇장치로부터 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신하면, 상기 그리퍼센서를 통해 대상물의 위치를 측정하여 상기 대상물을 그립할 수 없으면, 로봇장치가 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 상기 그리퍼기구부를 이동시키도록 제어하는 그리퍼제어부를 포함한다.

상기 그리퍼제어부는 상기 로봇장치의 로봇 좌표계에 따라 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치의 좌표값을 도출하고, 도출된 작업 위치의 좌표값을 상기 그리퍼통신부를 통해 상기 로봇장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 그리퍼제어부는 상기 로봇장치로부터 상기 그리퍼통신부를 통해 도출된 작업 위치의 좌표값으로 이동하였음을 알리는 이동 완료 통지를 수신하면, 상기 그리퍼기구부를 통해 상기 대상물을 그립하는 것을 특징으로 한다.

상기 그리퍼제어부는 상기 그립 명령이 이루어진 시점의 작업 위치를 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 변경하도록 수정된 작업 위치를 포함하는 수정 명령을 상기 로봇장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그리퍼를 제어하기 위한 방법은 상기 로봇장치로부터 상기 로봇장치의 말단에 부착되어 대상물을 그립하기 위한 그리퍼기구부가 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신하는 단계와, 상기 대상물의 위치를 측정하여 상기 대상물을 그립할 수 있는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 대상물을 그립할 수 없으면, 상기 로봇장치가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 상기 그리퍼기구부를 이동시키도록 제어하는 단계를 포함한다.

상기 제어하는 단계는 상기 로봇장치의 로봇 좌표계에 따라 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치의 좌표값을 도출하는 단계와, 상기 도출된 작업 위치의 좌표값을 상기 로봇장치로 전송하는 단계를 포함한다.

상기 전송하는 단계 후, 상기 로봇장치로부터 상기 도출된 작업 위치의 좌표값으로 이동하였음을 알리는 이동 완료 통지를 수신하면, 상기 그리퍼기구부를 통해 상기 대상물을 그립하는 단계를 더 포함한다.

상기 그립하는 단계 후, 상기 그립 명령이 이루어진 시점의 작업 위치를 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 변경하도록 수정된 작업 위치를 포함하는 수정 명령을 상기 로봇장치로 전송하는 단계를 더 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 종래의 로봇장치가 그리퍼장치를 제어하기 위해서는 별도의 배선을 그리퍼장치에 연결하여 입출력 형태의 단순 온 오프 지령으로 사용하는 것에 반해 로봇장치와 그리퍼장치 간의 통신을 통해 그리퍼장치를 제어할 수 있다. 다른 관점에서 그리퍼장치는 로봇장치의 제조사 및 종류에 무관하게 마스터로 동작하여 별도 자체적인 제어가 가능하다. 따라서 다양한 상용 로봇별 대응이 가능하여, 그리퍼장치가 장착되는 로봇이 변경되어도 플러그인과 같이, 장착하여 연동 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼가 장착된 로봇을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇장치의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치를 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치를 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼가 장착된 로봇에 대해서 설명하기로 한다. 도 1을 참조하면, 로봇은 로봇장치(100)와 로봇장치(100)의 말단에 결합되는 그리퍼장치(200)를 포함한다.

로봇장치(100)는 적어도 하나의 아암(arm: a1, a2)과 아암(a1, a2)의 단부에 장착되어, 아암(a1, a2)을 움직이는 관절(j1, j2)을 포함한다. 그 밖에 로봇장치(100)는 로봇장치(100)를 제어하기 위한 로봇제어모듈(101)을 더 포함한다. 로봇 제어 모듈(101)은 관절(j1, j2)에 장착된 모터 등을 통해 아암(a1, a2)을 움직일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 ‘로봇을 움직인다.’ 혹은 ‘로봇이 이동한다’라는 표현은 로봇 제어 모듈(101)이 관절(j1, j2)에 장착된 모터 등을 통해 아암(a1, a2)을 움직인다는 것을 의미한다.

그리퍼장치(200)는 적어도 하나의 핑거(finger: f1, f2)와, 핑거(f1, f2)의 단부에 장착되어, 핑거(f1, f2)를 움직이는 관절(j3, j4)을 포함한다. 그 밖에 그리퍼장치(200)는 그리퍼장치(200)를 제어하기 위한 그리퍼 제어 모듈(201)을 더 포함한다. 그리퍼 제어 모듈(201)은 관절(j3, j4)에 장착된 모터 등을 통해 핑거(f1, f2)를 움직인다.

본 발명의 실시예에서 ‘로봇 혹은 로봇장치를 움직인다.’ 혹은 ‘로봇 혹은 로봇장치가 이동한다’라는 표현은 로봇 제어 모듈(101)이 관절(j1, j2)에 장착된 모터 등을 통해 아암(a1, a2)을 움직인다는 것을 의미한다. 이와 같이, 로봇을 움직이면, 아암(a2)에 말단에 부착된 그리퍼장치(100)가 특정 위치로 이동할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 그립(grip)이라는 표현은 그리퍼 제어 모듈(201)이 관절(j3, j4)에 장착된 모터 등을 통해 핑거(f1, f2)를 움직여서 대상물을 집는다는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 로봇장치(100)는 그리퍼장치(200)를 소정의 작업 위치로 이동시킨 후, 통신을 통해 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 그리퍼장치(200)로 전송한다. 이때, 그리퍼장치(200)는 대상물을 그립할 수 있는지 여부를 판단하고, 그립할 수 없는 경우, 자체적인 제어를 통해 대상물을 그립할 수 있는 위치로 그리퍼장치(200)를 이동시킬 수 있도록 로봇장치(200)를 제어하는 명령을 통신을 통해 전송한다. 이와 같이, 본 발명의 실시에에 따르면, 로봇장치(100) 및 그리퍼장치(200)가 통신을 통해 상호간을 제어함으로써, 효율적으로 작업을 수행할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 로봇장치(100)의 세부 구성에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇장치(100)의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 로봇장치(100)는 로봇통신부(110), 로봇입력부(120), 로봇표시부(130), 로봇저장부(140), 로봇기구부(150 및 로봇제어부(160를 포함한다.

로봇통신부(110)는 소정의 통신 프로토콜에 따라 그리퍼장치(200)와 통신하기 위한 인터페이스이다. 이러한 통신 인터페이스는 프로토콜을 지원하는 하드웨어, 예컨대, 포트 및 소프트웨어, 예컨대, 소켓 프로그램을 모두 포함한다. 예를 들면, 로봇통신부(110)는 소정의 RS-232, TCP/IP 등의 프로토콜 중 어느 하나를 선택적으로 이용할 수 있다. 로봇통신부(110)는 무선 혹은 유선으로 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신을 위하여, 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF(Radio Frequency) 송신기(Tx), 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기(Rx) 및 송신되는 로봇통신부(110)는 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다. 또한, 로봇통신부(110)는 유선 통신을 위하여, 유선 통신을 위한 프로토콜에 따라 송신되는 신호를 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다.

로봇입력부(120)는 로봇장치(100)를 제어하기 위한 사용자의 키 조작을 입력받고 입력 신호를 생성하여 로봇제어부(160)에 전달한다. 로봇입력부(120)는 로봇장치(100)를 제어하기 위한 각 종 키들을 포함할 수 있다. 로봇입력부(120)는 로봇표시부(130)가 터치스크린으로 이루어진 경우, 각 종 키들의 기능이 로봇표시부(130)에서 이루어질 수 있으며, 터치스크린만으로 모든 기능을 수행할 수 있는 경우, 로봇입력부(120)는 생략될 수도 있다.

로봇표시부(130)는 로봇장치(100)의 메뉴, 입력된 데이터, 기능 설정 정보 및 기타 다양한 정보를 사용자에게 시각적으로 제공한다. 로봇표시부(130)는 로봇장치(100)의 부팅 화면, 대기 화면, 메뉴 화면, 등의 화면을 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 로봇표시부(130)는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes), 능동형 유기 발광 다이오드(AMOLED, Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 등으로 형성될 수 있다. 한편, 표시부(130)는 터치스크린으로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 로봇표시부(130)는 터치센서를 포함할 수 있다. 터치센서는 사용자의 터치 입력을 감지한다. 터치센서는 정전용량 방식(capacitive overlay), 압력식, 저항막 방식(resistive overlay), 적외선 감지 방식(infrared beam) 등의 터치 감지 센서로 구성되거나, 압력 감지 센서(pressure sensor)로 구성될 수도 있다. 상기 센서들 이외에도 물체의 접촉 또는 압력을 감지할 수 있는 모든 종류의 센서 기기가 본 발명의 터치센서로 이용될 수 있다. 터치센서는 사용자의 터치 입력을 감지하고, 감지 신호를 발생시켜 로봇표시부(130)는 전송한다. 특히, 로봇표시부(130)는 터치스크린으로 이루어진 경우, 로봇입력부(120) 기능의 일부 또는 전부는 로봇표시부(130)를 통해 이루어질 수 있다.

로봇저장부(140)는 로봇장치(100)의 동작에 필요한 각 종 데이터, 어플리케이션, 로봇장치(100)의 동작에 따라 발생된 각 종 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 로봇저장부(140)는 본 발명의 실시예에 따라 로봇장치(100)를 제어하기 위해 필요한 데이터를 저장한다. 로봇저장부(140)에 저장되는 각 종 데이터는 사용자의 조작에 따라, 삭제, 변경, 추가될 수 있다.

로봇기구부(150)는 적어도 하나의 아암(arm), 아암과 아암을 연결하는 적어도 하나의 관절(joint) 및 각각의 관절을 움직이기 위한 적어도 하나의 모터를 포함한다. 로봇기구부(150)는 로봇제어부(160)의 제어에 따라 모터를 구동하여 관절이 동작하고, 관절의 동작에 따라 아암이 움직인다. 즉, 로봇은 로봇의 관절의 움직임에 의해 움직인다. 도 3을 참조하여, 이러한 로봇 관절에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 로봇은 관절의 종류 및 그 관절의 움직임에 따라 직교좌표형 로봇(Cartesion coordinate Robot) 또는 기중기형(Gantry) 로봇, 원통좌표형 로봇(Cylindrical coordinate Robot) 혹은 회전-직동-직동(RPP) 로봇, 극좌표형 로봇 또는 구좌표형 로봇(Spherical coordinate Robot), 수평 다관절 로봇(Horizontal articulated Robot), 수직 다관절 로봇(Vertical articulated Robot) 등으로 구분될 수 있다. 도 3의 (A)는 직교좌표형 로봇을 보인다. 보인 바와 같이, 직교좌표형 로봇은 3차원 직각좌표(x, y, z)에서 각 좌표축 방향으로 독립적으로 움직이는 작동 관절로 이루어진다. 도 3의 (B)는 원통좌표형 로봇을 보인다. 직교좌표 로봇의 첫 번째 직동관절 대신에 회전 관절로 대체된 형태이며, 작업공간이 원통형이다. 수평상태에서 반지름 방향으로 움직이는 직동관절로 인해 작동범위가 직교좌표 로봇 보다 커진다. 도 3의 (C)는 극좌표형 로봇을 보인다. 극좌표형 로봇은 원통형 로봇의 두 번째 관절이 회전 관절로 대체된 것이며, 작업 공간이 구의 형태를 취한다. 특징은 원통형 로봇보다 더 큰 작업 영역을 가진다. 도 3의 (D)는 수평 다관절 로봇을 보인다. 보인 바와 같이, 수평 다관절 로봇은 3축이 모두 수직적인 형태를 가진다. 도 3의 (E)는 수직 다관절 로봇을 보인다. 수직 다관절 로봇은 인간의 팔과 가장 유사한 형태를 취하고 있다. 즉, 인간의 어깨, 팔꿈치, 손목과 대응 가능한 관절이 있다. 전술한 바와 같이, 로봇의 종류에 따라 로봇은 다양한 형태의 관절을 가지며 관절의 종류에 따라 움직임을 제어하기 위한 좌표계가 상이하기 때문에 제어를 위한 좌표 또한 상이한 형식을 가진다.

로봇제어부(160)는 로봇장치(100)의 전반적인 동작 및 로봇장치(100)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 또한, 로봇제어부(160)는 기본적으로, 로봇장치(100)의 각 종 기능을 제어하는 역할을 수행한다. 로봇제어부(160)는 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등을 예시할 수 있다. 이러한 로봇제어부(160)의 구체적인 동작은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치(200)에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 그리퍼장치(200)는 그리퍼통신부(210), 그리퍼센서부(220), 그리퍼저장부(230), 그리퍼기구부(240) 및 그리퍼제어부(250)를 포함한다.

그리퍼통신부(210)는 로봇장치(100)가 지원하는 통신 프로토콜에 따라 로봇장치(100)와 통신하기 위한 인터페이스이다. 이러한 통신 인터페이스는 프로토콜을 지원하는 하드웨어, 예컨대, 포트 및 소프트웨어, 예컨대, 소켓 프로그램을 모두 포함한다. 예를 들면, 그리퍼통신부(210)은 소정의 RS-232, TCP/IP 등의 프로토콜 중 어느 하나를 선택적으로 이용할 수 있다. 그리퍼통신부(210)는 무선 혹은 유선으로 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신을 위하여, 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF(Radio Frequency) 송신기(Tx), 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기(Rx) 및 송신되는 그리퍼통신부(210)은 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다. 또한, 그리퍼통신부(210)은 유선 통신을 위하여, 유선 통신을 위한 프로토콜에 따라 송신되는 신호를 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다.

그리퍼센서부(220)는 대상물의 위치를 측정하기 위한 센서이다. 이러한 그리퍼센서부(220)는 트랜스듀서 형식으로 형성될 수 있다. 예컨대, 그리퍼센서부(220)는 LVDT(The linear variable differential transformer)가 될 수 있다. 즉, 그리퍼센서부(220)는 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환기가 될 수 있다. 그리퍼센서부(220)는 3개의 솔레노이드 코일이 튜브를 둘러싼 형태로 위치하고 있다. 가운데 코일이 메인이며 나머지 두 개는 바깥에 위치하고 있다. 그리퍼센서부(220)는 실린더 형태의 자석 코어가 튜브 중심을 따라 이동하면서 측정 대상의 위치값을 측정한다.

그리퍼저장부(230)은 그리퍼장치(200)의 동작에 필요한 각 종 데이터, 어플리케이션, 그리퍼장치(200)의 동작에 따라 발생된 각 종 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 그리퍼저장부(230)는 본 발명의 실시예에 따라 그리퍼장치(200)를 제어하기 위해 필요한 데이터를 저장한다. 그리퍼저장부(230)에 저장되는 각 종 데이터는 사용자의 조작에 따라, 삭제, 변경, 추가될 수 있다.

그리퍼기구부(240)는 핑거(finger), 핑거의 움직임을 결정하는 관절(joint) 및 관절을 움직여 핑거를 움직이게 하는 모터를 포함한다. 그리퍼기구부(240)는 그리퍼제어부(250)의 제어에 따라 모터를 구동하여 관절이 동작하고, 관절의 동작에 따라 아암이 움직인다. 즉, 그리퍼기구부(240)는 핑거의 관절의 움직임에 의해 움직인다. 이러한 핑거의 움직임은 대상물을 그립(grip)하는 움직임을 가진다.

그리퍼제어부(250)는 그리퍼장치(200)의 전반적인 동작 및 그리퍼장치(200)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 또한, 그리퍼제어부(250)는 기본적으로, 그리퍼장치(200)의 각 종 기능을 제어하는 역할을 수행한다. 그리퍼제어부(250)는 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등을 예시할 수 있다. 이러한 그리퍼제어부(250)의 구체적인 동작은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.

그러면, 전술한 그리퍼장치(200)의 동작에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치를 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼장치를 제어하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

로봇저장부(140)는 로봇의 작업 순서와, 작업 순서에 따라 작업이 이루어지는 작업 위치(job point)와, 해당 작업 위치에서 이루어져야 할 작업 내용을 저장할 수 있다. 작업 내용은 대표적으로, 대상물을 그립(grip)하는 것이 될 수 있다. 이에 따라, 로봇제어부(160)는 S110 단계에서 로봇저장부(140)에 저장된 작업 위치로 로봇기구부(150)를 이동시킬 수 있다. 로봇기구부(150)의 이동은 로봇기구부(150)의 암의 말단에 장착된 그리퍼장치(200)의 그리퍼기구부(240)의 이동을 의미한다. 즉, 작업 위치로 로봇기구부(150)를 이동시킨다는 것은 그리퍼장치(200)의 그리퍼기구부(240)를 작업 위치로 이동시키는 것과 동일한 의미를 가진다.

그런 다음, 로봇제어부(160)는 S120 단계에서 해당 작업 위치에서 이루어져야 하는 작업 내용을 실행하도록 그리퍼장치(200)에 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 로봇통신부(110)를 통해 그리퍼장치(200)로 전송한다.

그리퍼장치(200)의 그리퍼제어부(250)는 그리퍼통신부(210)를 통해 그립 명령을 수신하면, S130 단계에서 그리퍼센서부(220)를 통해 대상물의 위치를 감지한다. 그런 다음, 그리퍼제어부(250)는 S140 단계에서 그리퍼센서부(220)가 감지한 대상물의 위치에 따라 그리퍼기구부(240)가 대상물을 그립할 수 있는지 여부를 판단한다. 도 7의 (A)을 참조하면, 그리퍼장치(200)가 제1 작업 위치(JP1)에서 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신한 상태라고 가정한다. 그러면, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 그리퍼제어부(250)는 그리퍼센서부(220)를 통해 대상물의 위치를 측정하고, 제1 작업 위치(JP1)에서는 그리퍼기구부(240)가 대상물을 그립할 수 없는 상태임을 판단할 수 있다.

상기 판단 결과, 대상물을 그립할 수 없는 것으로 판단되면, 그리퍼제어부(250)는 S150 단계에서 그리퍼기구부(240)가 대상물을 그립할 수 있는 위치를 작업 위치로 도출한다. 이를 위하여, 도시되지는 않았지만, 그리퍼제어부(250)는 로봇장치(100)로부터 로봇 위치를 제어하기 위해 사용하는 좌표계(로봇 좌표계)와, 이에 따른 현재 위치를 나타내는 파라미터 값을 수신할 수 있다. 이러한 파라미터는 로봇 좌표계에 따라 작업 위치로 이동하도록 제어하기 위한 각 관절의 좌표값이 될 수 있다(도 3 참조). 그런 다음, 현재 위치를 나타내는 파라미터 값을 그리퍼기구부(240)가 대상물을 그립할 수 있는 위치로 수정한다. 도 7의 (B)를 참조하면, 그리퍼제어부(250)는 그리퍼센서부(220)를 통해 대상물의 위치를 측정한 결과에 따라 제2 작업 위치(JP2)로 이동하면, 대상물을 그립할 수 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 그리퍼제어부(250)는 제2 작업 위치(JP2)로 작업 위치를 도출한다. 이와 같이, 도출된 작업 위치는 로봇장치(100)가 사용하는 로봇 좌표계의 좌표값으로 표현될 수 있다. 즉, 로봇장치(100)의 로봇기구부(160)의 각 관절과 각 관절의 좌표값으로 표현될 수 있다.

이와 같은 방식으로 작업 위치를 수정한 후, 그리퍼제어부(250)는 S160 단계에서 수정된 작업 위치로 이동하도록 하는 이동 명령을 로봇장치(100)로 전송한다. 이러한 이동 명령은 로봇장치(100)가 사용하는 로봇 좌표계에 따른 좌표값을 포함한다.

이에 따라, 로봇제어부(160)는 로봇통신부(110)를 통해 수정된 작업 위치를 포함하는 이동 명령을 수신하고, S170 단계에서 앞서 수신된 수정된 작업 위치(예컨대, JP2)의 좌표값으로 로봇기구부(150)를 이동시킬 수 있다.

그런 다음, 로봇제어부(160)는 S180 단계에서 로봇통신부(110)를 통해 수정된 작업 위치로 이동하였음을 알리는 이동 완료 통지를 그리퍼장치(200)로 전송한다. 이에 따라, 그리퍼장치(200)의 그리퍼제어부(250)는 그리퍼통신부(210)를 통해 이동 완료 통지를 수신한다.

그러면, 그리퍼제어부(250)는 S210 단계에서 그리퍼기구부(240)를 제어하여 대상물을 그립한다. 이와 같이, 성공적으로 그립이 완료되면, 그리퍼제어부(250)는 S220 단계에서 그리퍼통신부(210)를 통해 그립이 완료되었음을 알리는 그립 완료 통지를 로봇장치(100)로 전송한다.

또한, 성공적으로 그립이 완료되었기 때문에 그리퍼제어부(250)는 S220 단계에서 그리퍼통신부(210)를 통해 로봇장치(100)가 로봇저장부(140)에 저장된 작업 위치(예컨대, JP1)를 앞서 도출된 수정된 작업 위치(예컨대, JP2)로 수정할 수 있도록 수정된 작업 위치를 포함하는 작업 위치 수정 명령을 전송한다. 즉, 그리퍼제어부(250)는 앞서(S120) 그립 명령이 이루어진 시점의 작업 위치(예컨대, JP1)를 그리퍼기구부(240)가 로봇장치(100)의 로봇 좌표계에 따라 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 변경하도록 하는 수정 명령을 전송한다.

로봇제어부(160)는 로봇통신부(110)를 통해 작업 위치 수정 명령을 수신하면, S230 단계에서 로봇저장부(140)에 저장된 작업 위치(예컨대, JP1)를 앞서 도출된 수정된 작업 위치(예컨대, JP2)로 수정한다. 여기서, 수정된 작업 위치는 로봇 좌표계의 좌표값으로 표현된다.

전술한 바와 같은 본 발명은 종래의 로봇제어부(160)가 그리퍼장치(200)를 제어하기 위해서는 별도의 배선을 그리퍼장치(200)와 연결하여 입출력 형태의 단순 온 오프 지령으로 사용하는 것에 반해 로봇제어부(160)와 그리퍼제어부(250) 간의 통신을 통해 그리퍼장치(200)를 제어할 수 있다. 다른 관점에서 그리퍼장치(200)는 별도의 그리퍼제어부(250)를 통해 로봇장치(100)의 제조사 및 종류에 무관하게 자체적인 제어가 가능하다. 따라서 다양한 상용 로봇별 대응이 가능하여, 그리퍼장치(200)가 장착되는 로봇이 변경되어도 플러그인과 같이, 장착하여 연동 가능하다. 이러한 플러그인은 하드웨어, 소프트웨어 혹은 하드웨어와 소프트웨어를 조합한 것으로 구현할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 검사 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

100: 로봇장치 110: 로봇통신부
120: 로봇입력부 130: 로봇표시부
140: 로봇저장부 150: 로봇기구부
160: 로봇제어부 200: 그리퍼장치
210: 그리퍼통신부 220: 그리퍼센서부
230: 그리퍼저장부 240: 그리퍼기구부
250: 그리퍼제어부

Claims (8)

1. 그리퍼를 제어하기 위한 장치에 있어서,
   로봇장치의 말단에 부착되어 대상물을 그립하기 위한 그리퍼기구부;
   로봇장치와 통신하기 위한 그리퍼통신부;
   대상물에 대한 상대적 위치를 측정하는 그리퍼센서부; 및
   상기 그리퍼통신부를 통해 상기 로봇장치로부터 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신하면, 상기 그리퍼센서를 통해 대상물의 위치를 측정하여 상기 대상물을 그립할 수 없으면, 로봇장치가 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 상기 그리퍼기구부를 이동시키도록 제어하는 그리퍼제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그리퍼제어부는
   상기 로봇장치의 로봇 좌표계에 따라 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치의 좌표값을 도출하고, 도출된 작업 위치의 좌표값을 상기 그리퍼통신부를 통해 상기 로봇장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 그리퍼제어부는
   상기 로봇장치로부터 상기 그리퍼통신부를 통해 도출된 작업 위치의 좌표값으로 이동하였음을 알리는 이동 완료 통지를 수신하면, 상기 그리퍼기구부를 통해 상기 대상물을 그립하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 그리퍼제어부는
   상기 그립 명령이 이루어진 시점의 작업 위치를 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 변경하도록 수정된 작업 위치를 포함하는 수정 명령을 상기 로봇장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 장치.
5. 그리퍼를 제어하기 위한 방법에 있어서,
   상기 로봇장치로부터 상기 로봇장치의 말단에 부착되어 대상물을 그립하기 위한 그리퍼기구부가 대상물을 그립하도록 하는 그립 명령을 수신하는 단계;
   상기 대상물의 위치를 측정하여 상기 대상물을 그립할 수 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 판단 결과, 상기 대상물을 그립할 수 없으면, 상기 로봇장치가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 상기 그리퍼기구부를 이동시키도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어하는 단계는
   상기 로봇장치의 로봇 좌표계에 따라 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치의 좌표값을 도출하는 단계; 및
   상기 도출된 작업 위치의 좌표값을 상기 로봇장치로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전송하는 단계 후,
   상기 로봇장치로부터 상기 도출된 작업 위치의 좌표값으로 이동하였음을 알리는 이동 완료 통지를 수신하면, 상기 그리퍼기구부를 통해 상기 대상물을 그립하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 방법.
8. 제3항에 있어서,
   상기 그립하는 단계 후,
   상기 그립 명령이 이루어진 시점의 작업 위치를 상기 그리퍼기구부가 상기 대상물을 그립할 수 있는 작업 위치로 변경하도록 수정된 작업 위치를 포함하는 수정 명령을 상기 로봇장치로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼를 제어하기 위한 방법.

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