KR20190080489A - 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 시스템은, 다관절 로봇의 선단부에 부착되어 3차원 이동궤적을 측정하는 동작감지 모듈; 상기 동작감지 모듈로부터 로봇의 작업에 따른 상기 이동궤적을 수집하는 수집 모듈; 상기 이동궤적을 무선통신으로 연결된 게이트웨이로 송신하는 송수신 모듈; 및 상기 로봇의 정상 작동 시 측정된 3차원 이동궤적을 상기 선단부의 거동에 따른 기준 데이터로 저장하고, 상기 게이트웨이를 통해 수신된 상기 이동궤적을 상기 기준 데이터와 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작으로 판정하는 서버를 포함한다.

Description

로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING ROBOT MOTION}

본 발명은 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇의 동작상태를 관찰하여 오동작을 검출하는 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업기술의 발달 및 자동화가 이루어지면서 산업현장에서는 용접과 같은 정교한 작업이나 제품의 이송작업 등을 위해 사람의 팔과 같은 다관절 로봇을 설치하여 유용하게 활용하고 있다.

예컨대, 도 1은 종래의 산업용 로봇의 구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 로봇은 6축 관절을 구동하기 위한 6개의 서보 모터가 탑재되고, 로봇 외부에 각 서보 모터를 제어하기 위한 서보 드라이버와 전원을 공급하기 위한 전원부가 탑재된 로봇 제어기가 구성된다.

그러나 종래의 로봇은 동작 종료 신호만 PLC(Power Line Communication)를 통해 로봇 제어기로 송신하고 로봇의 동작 이상 시 이를 감지할 수 있는 외부센서가 없다.

이로 인해 로봇을 이용한 제조 공정에서 로봇의 예상치 못한 고장이 발생하면 공장 전체에 라인정지가 발행되어 제품의 생산성에 막대한 손실이 발생되는 문제가 있다.

한편, 종래에는 로봇의 주요 부품인 서보 모터의 명령 신호와 피드백 신호의 차이를 계산하여 고장을 예지하고자 하는 기술이 있으나 이는 해당 부품에 국한된 오류를 검출하는 것으로 로봇의 전체 동작에 대해서는 이상유무를 판단할 수 없다.

가령, 서보 모터의 오류를 발견하더라도 그 오류가 로봇의 전체 동작에 어떠한 영향을 주는지 알 수 없으므로 라인을 정지시켜야 할지 유지시켜야 할지 판단이 어렵다.

만일, 상기 오류 발생시 연관된 작업에서 더 큰 에러나 사고가 유발되는 것을 방지하기 위하여 라인을 정지시키는 경우 로봇의 전체 동작에 문제가 없음에도 라인의 잦은 정지로 인해 생산성에 막대한 지장을 초래한다.

반대로 이를 간과하고 라인을 정지시키지 않는 경우 해당 오류로 인해 더 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 안전성을 보장하지 못하는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 작업 시 로봇 선단부의 특유 거동에 따른 정상 이동궤적을 기준 데이터로 저장하고, 동작감지 모듈을 통해 수집된 로봇 선단부의 이동궤적이 상기 기준 데이터와 비매칭되는 오동작을 검출하는 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇 동작 모니터링 시스템은, 다관절 로봇의 선단부에 부착되어 3차원 이동궤적을 측정하는 동작감지 모듈; 상기 동작감지 모듈로부터 로봇의 작업에 따른 상기 이동궤적을 수집하는 수집 모듈; 상기 이동궤적을 무선통신으로 연결된 게이트웨이로 송신하는 송수신 모듈; 및 상기 로봇의 정상 작동 시 측정된 3차원 이동궤적을 상기 선단부의 거동에 따른 기준 데이터로 저장하고, 상기 게이트웨이를 통해 수신된 상기 이동궤적을 상기 기준 데이터와 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작으로 판정하는 서버를 포함한다.

또한, 상기 동작감지 모듈은 시간에 따른 상기 선단부의 위치 변화를 측정하기 위한 가속도 센서와 회전각 변화를 측정하기 위한 각속도 센서를 통해 상기 이동궤적을 측정하고, 측정된 이동궤적을 무선통신 모듈을 통해 상기 수집 모듈로 송신할 수 있다.

또한, 상기 수집 모듈 및 송수신 모듈은 상기 로봇의 구동을 위한 기구학적 정보를 저장하고 작업 형태에 따른 상기 로봇의 전반적인 동작을 제어하는 로봇 제어기에 탑재될 수 있다.

또한, 상기 이동궤적은 로봇 선단부의 이동이 시작되는 시작점(Start Point)과 이동이 종료되는 종료점(End Point)까지 연결되는 이동단위이며, 상기 시작점은 가속도가 0에서 증가하는 시점이고, 상기 종료점은 가속도가 감소하여 0이되는 시점으로 구분될 수 있다.

또한, 상기 송수신 모듈은 무선랜(WiFI), 지그비, 블루투스 및 이동통신 중 적어도 하나의 무선통신 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 게이트웨이는 무선네트워크를 형성하고 있는 복수의 중계 안테나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 서버는 상기 로봇의 한 작업 주기에 포함된 복수의 이동궤적의 3차원 그래프를 상기 기준 데이터로 저장하고, 상기 동작감지 모듈에서 한 작업 주기 동안 수집된 이동궤적 데이터를 토대로 3차원 그래프를 생성하여 상기 기준 데이터와 오버랩 할 수 있다.

또한, 상기 서버는 각 3차원 그래프의 첫 번째 이동궤적 시작점과 마지막 이동궤적 종료점을 일치시키고 허용된 범위를 벗어나 비매칭되는 적어도 하나의 이동궤적이 존재하면 오동작으로 판정할 수 있다.

또한, 상기 서버는 상기 게이트웨이를 통해 무선통신을 수행하고, 서버를 운영하는 관리자 단말기와 통신을 지원하는 통신부; 공장 내 설비된 로봇 ID와 로봇 별로 부착된 동작감지 모듈 ID를 매칭하여 저장하는 로봇 관리부; 서버의 운용을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하고 그 운용에 따라 생성되는 데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 로봇 별 한 작업 주기(cycle)의 작업 순서에서 오동작이 발생된 이동궤적과 관련된 서보 모터 및 서보 드라이버의 진단결과 레포트를 작성하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 오동작 판정에 따른 대상 로봇 ID와 설치위치 및 오동작 진단결과 레포트를 포함하는 이벤트 정보를 생성하여 관리자 단말기로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 오동작의 심각성 정도에 따라 상기 허용된 범위를 복수의 레벨로 구분하여, 허용된 제1 레벨 범위를 벗어나면 현재 작업에 지장은 없지만 미래에 고장이 예지되는 제1 이벤트 경보를 발생하고, 허용된 제1 레벨 범위 보다 큰 허용된 제2 레벨 범위를 벗어나면 즉시 대응 조취가 필요한 제2 이벤트 경보를 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 공장에 설비된 로봇을 관리하는 서버의 로봇 동작 모니터링 방법은, a) 다관절 로봇의 선단부에 부착된 동작감지 모듈에서 측정된 3차원 이동궤적을 무선통신을 통해 수집하는 단계; b) 상기 로봇의 정상 작업 시 선단부의 거동으로 측정된 이동궤적이 저장된 기준 데이터를 추출하는 단계; c) 상기 이동궤적과 기준 데이터를 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작 발생으로 판단하는 단계; 및 d) 상기 오동작 발생에 따른 이벤트 정보를 생성하여 관리자 단말기로 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계 이전에, 로봇 별 한 작업 주기(cycle)의 작업 순서에 따라 상기 동작감지 모듈에서 측정된 복수개의 이동궤적을 로봇 ID 별 기준 데이터로 매칭하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 동작감지 모듈의 ID에 매칭된 로봇 ID를 파악하고, 파악된 로봇 ID에 저장된 상기 기준 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 기준 데이터에 따른 로봇의 한 작업 주기에 포함된 복수의 이동궤적의 3차원 그래프와, 상기 동작감지 모듈에서 한 작업 주기 동안 수집된 이동궤적 데이터를 토대로 생성된 3차원 그래프를 오버랩 하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 오동작 발생에 따른 이동궤적을 파악하고, 파악된 상기 이동궤적과 관련된 장비의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 오동작이 발생된 이동궤적의 시점에 작동된 적어도 하나의 관절을 파악하여 오동작이 발생된 부위와 관련된 서보 모터 및 서보 드라이버의 진단결과 레포트를 생성하는 단계를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 오동작의 심각성 정도에 따라 허용된 제1 레벨 범위를 벗어나면 현재 작업에 지장은 없지만 미래에 고장이 예지되는 제1 이벤트를 전송하는 단계; 또는 상기 허용된 제1 레벨 범위 보다 심각성 정도가 큰 허용된 제2 레벨 범위를 벗어나면 즉시 대응 조취가 필요한 제2 이벤트 경보를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 동작감지 모듈을 통해 작업중인 로봇의 이동궤적을 모니터링하여 오동작의 발생을 파악함으로써 로봇의 고장 이전에 예지보수를 할 수 있다.

또한, 로봇의 오동작이 발생된 이동궤적과 관련된 장비의 진단정보를 파악하고 이를 관리자 단말기로 전송함으로써 로봇의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오동작의 심각성 정도에 따라 복수의 레벨로 구분하여 이벤트 정보의 경중을 보고하여 라인 정지여부의 의사결정을 판단할 수 있으며, 이를 통해 불필요한 라인정지를 예방하고 공장 가동률 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 산업용 로봇의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 이동궤적을 나타내는 공간좌표계이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 시스템은 로봇(10), 동작감지 모듈(11), 로봇 제어기(20), 게이트웨이(31), 서버(30) 및 관리자 단말기(40)를 포함한다.

로봇(10)은 고정형 6축의 자유도를 가진 다관절 매니퓰레이터로 구성되어 제조공정 등의 산업현장에 고정 설치된다. 여기서 상기 관절의 개수는 6축에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 증감하여 구성될 수 있다.

로봇(10)은 선단부에 작업 용도에 따라 용접기, 집게, 전자석 등의 부가 장비가 장착될 수 있도록 기계적인 결합구조를 갖는다.

동작감지 모듈(11)은 로봇(10)의 선단부에 부착되어 로봇(10)의 특유 작업에 따른 3차원 이동궤적 데이터(이하, 편의상 이동궤적이라 명명함)을 측정한다.

동작감지 모듈(11)은 시간에 따른 상기 선단부의 위치 변화를 측정하기 위한 가속도 센서와 회전각 변화를 측정하기 위한 각속도 센서를 통해 상기 이동궤적을 측정하고, 측정된 이동궤적을 무선통신 모듈을 통해 수집 모듈(22)로 송신한다.

로봇 제어기(20)는 각각 대응되는 로봇(10)의 작동을 위한 전반적인 동작을 제어하며, 제어 모듈(21), 수집 모듈(22) 및 송수신 모듈(23)을 포함한다. 이 밖에도 도면에서는 생략되었으나 로봇(10)의 각 축의 구동을 위한 서보 모터와 연동되는 서보 드라이버 및 전원공급부를 더 포함할 수 있다.

제어 모듈(21)는 로봇(10)의 구동을 위한 기구학적 정보를 저장하고 작업 형태에 따른 로봇(10)의 동작과 자세를 제어한다.

수집 모듈(22)은 동작감지 모듈(11)로부터 로봇의 동작에 따른 이동궤적을 수집한다. 이때, 이동궤적은 로봇(10)의 선단부 이동이 시작되는 시작점(Start Point)과 이동이 종료되는 종료점(End Point)까지 연결되는 이동단위를 의미한다. 여기서, 상기 시작점은 가속도가 0에서 증가하는 시점이고, 상기 종료점은 가속도가 감소하여 0이되는 시점으로 구분할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고 로봇(10)의 자세나 이동궤적이 변동되는 시점으로도 구분 할 수 있다.

예컨대, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 이동궤적을 나타내는 3차원 그래프이다.

첨부된 도 3을 참조하면, 상기 이동궤적은 직선, 곡선 및 회전을 포함하며, 동일 시간대에 하나의 이동궤적 데이터만 수집된다. 가령, 로봇(10)은 다관절 구조이므로 선단부가 제1축 방향으로 이동하면서 제2축 방향으로 회전하고 또한 동시에 제3축 방향의 회전이 동시에 이루어지더라도 그 결과가 복합된 하나의 이동궤적만을 수집한다.

송수신 모듈(23)은 게이트웨이(31)를 통해 서버(30)와 무선통신으로 연결되어 수집 모듈(22)에서 수집된 이동궤적을 서버(30)로 전송한다.

예컨대, 송수신 모듈(23)은 무선랜(WiFI), 지그비, 블루투스 및 이동통신 등의 무선통신 모듈로 구성될 수 있다.

게이트웨이(31)는 로봇 제어기(20)의 송수신 모듈(23)에서 수신된 이동궤적을 서버(30)로 전달하고, 서버(30)에서 수신되는 데이터를 송수신 모듈(23)로 전송하는 서버(30)의 무선통신 인터페이스이다.

게이트웨이(31)는 자체가 중계기이거나, 공장 내 무선네트워크를 형성하고 있는 복수의 중계기(중계안테나)를 더 포함하여 이를 통해 송수신 모듈(23)과 통신할 수 있다.

서버(30)는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 모니터링을 위한 관제 시스템으로 로봇(10)의 동작상태를 관찰하여 오동작을 검출하는 역할을 한다.

서버(30)는 공장 내 설비된 로봇(10)의 작업을 토대로 특유 거동에 따른 선단부의 이동궤적을 기준 데이터로 저장하고, 동작감지 모듈(11)을 통해 수집된 선단부의 이동궤적이 상기 기준 데이터와 비매칭되는 오동작을 검출한다.

예컨대, 서버(30)는 상기 도 3과 같이 로봇(10)의 한 작업 주기(cycle)에 포함된 복수의 이동궤적의 3차원 그래프를 기준 데이터로 저장하고, 여기에 동작감지 모듈(11)에서 한 작업 주기 동안 수집된 이동궤적 데이터를 토대로 3차원 그래프를 생성하여 오버랩 한다.

이때, 서버(30)는 각 3차원 그래프의 첫 번째 이동궤적 시작점과 마지막 이동궤적 종료점을 일치시키고 비교 분석하여 적어도 하나의 허용된 범위를 벗어난 이동궤적이 존재하면 오동작으로 판정할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서버(30)는 통신부(32), 로봇 관리부(33), 데이터베이스(DB)(34) 및 제어부(35)를 포함한다.

통신부(32)는 게이트웨이(31)를 통해 무선통신을 수행하며, 서버를 운영하는 관리자 단말기(40)와 통신을 지원한다.

로봇 관리부(33)는 공장 내 설비된 로봇 ID와 로봇 별로 부착된 동작감지 모듈 ID를 매칭하여 저장한다.

또한, 로봇 관리부(33)는 로봇 별 특유 거동에 따른 선단부의 기준 데이터를 저장하고, 로봇의 종류, 작업, 운용상태 및 유지보수 이력 등의 정보를 저장 및 관리한다.

데이터베이스(34)는 서버의 운용을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하고, 그 운용에 따라 생성되는 데이터를 저장한다.

제어부(35)는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링을 위한 상기 각부의 동작을 제어한다.

제어부(35)는 로봇(10)의 선단부에 동작감지 모듈(11)을 부착하고 정상 동작에 따른 3차원 이동궤적 데이터를 로봇(10)의 오동작 여부 판별을 위한 기준 데이터로 로봇 관리부(33)에 저장한다.

상기 기준 데이터는 로봇 별 한 작업 주기(cycle)의 작업 순서에 따른 복수개의 3차원 이동궤적을 도 3의 이동 궤적을 나타낸 공간좌표로 저장한다. 또한, 상기 로봇 별 한 작업 주기의 작업시간, 각 이동궤적 별 이동 소요시간 및 이동궤적과 이동궤적 사이의 정지시간을 상기 기준 데이터에 더 저장할 수 있다.

제어부(35)는 동작감지 모듈을 통하여 수신된 로봇의 3차원 이동궤적 데이터를 로봇 관리부(33)에 저장된 기준 데이터와 비교 분석하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작으로 판정한다.

또한, 제어부(35)는 상기 작업 주기(cycle)의 작업 순서에서 오동작이 발생된 이동궤적의 시점에 작동되는 적어도 하나의 관절을 파악하여 오동작이 발생된 부위와 관련 장비(예; 서보 모터 및 서보 드라이버)를 진단결과 레포트를 작성 할 수 있다. 그리고, 상기 관련 장비의 제어 신호와 피드백 신호의 오동작을 분석할 수 있다.

제어부(35)는 상기 오동작 판정에 따른 대상 로봇 ID와 설치위치 및 오동작 진단정보를 포함하는 이벤트 정보를 생성하여 관리자 단말기(40)로 전송할 수 있다.

이때, 제어부(35)는 상기 허용된 범위는 그 오동작의 심각성 정도에 따라 복수의 레벨로 구분하여 이벤트 정보의 경중을 구분할 수 있다.

예컨대, 제어부(35)는 허용된 제1 레벨 범위를 벗어나면 일정시간 혹은 일정 주기 동안 벗어난 횟수를 카운트하고 제1 이벤트 정보를 전송할 수 있다. 상기 제1 이벤트는 오동작이 경미한 상태로써 현재 작업에 지장은 없지만 미래에 고장이 예지되는 정보이다.

또한, 제어부(35)는 허용된 제2 레벨 범위를 벗어나면 즉시 제2 이벤트 정보를 전송할 수 있다. 상기 제2 이벤트는 오동작이 중한 상태로써 즉시 조취가 필요한 정보이다.

한편, 전술한 로봇 동작 모니터링 시스템의 구성을 바탕으로 하는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 방법을 다음의 도 5를 통해 설명하되, 그 주체를 서버(30)하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 동작 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서버(30)는 로봇(10)의 선단부에 부착된 동작감지 모듈(11)에서 측정된 3D 이동궤적 데이터를 무선통신을 통해 수집한다(S1).

서버(50)는 로봇 관리부(33)를 통해 상기 동작감지 모듈(11)의 ID에 매칭된 로봇 ID를 파악하고(S2), 파악된 로봇 ID에 저장된 기준 데이터를 추출한다(S3).

서버(50)는 상기 이동궤적과 기준 데이터를 비교 분석하여 허용된 범위를 벗어나지 않으면 정상동작으로 판단하고(S5; 아니오), 리턴 한다.

반면, 서버(50)는 상기 이동궤적과 기준 데이터를 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작 발생으로 판단하고(S5; 예), 상기 오동작 발생에 따른 이동궤적 파악 및 해당 관련장비의 상태를 진단한다(S6). 이때, 서버(50)는 오동작이 발생된 이동궤적의 시점에 작동되는 적어도 하나의 관절을 파악하여 오동작이 발생된 부위와 관련된 서보 모터 및 서보 드라이버의 진단정보를 생성 할 수 있다.

서버(50)는 상기 오동작 발생에 따른 이벤트 정보를 생성하여(S7), 관리자 단말기(40)로 전송한다(S8).

이때, 서버(50)는 상기 이동 궤적이 상기 허용된 범위를 벗어난 오동작의 심각성 정도에 따라 복수의 레벨로 구분하여 미래 고장의 예지하는 제1 이벤트 정보 또는 즉시 대응이 필요한 제2 이벤트 정보를 구분하여 전송할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 동작감지 모듈을 통해 작업중인 로봇의 이동궤적을 모니터링하여 오동작의 발생을 파악함으로써 로봇의 고장 이전에 예지보수를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 로봇의 오동작이 발생된 이동궤적과 관련된 장비의 진단정보를 파악하고 이를 관리자 단말기로 전송함으로써 로봇의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오동작의 심각성 정도에 따라 복수의 레벨로 구분하여 이벤트 정보의 경중을 보고하여 라인 정지여부의 의사결정을 판단할 수 있으며, 이를 통해 불필요한 라인정지를 예방하고 공장 가동률 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 동작감지 모듈(11)이 로봇 제어기(20)를 통해 서버로 이동궤적을 전송하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 동작감지 모듈(11)이 게이트웨이(31)를 통해 서버(30)로 직접 전송할 수 있다.

이를 통해, 로봇 제어기(20)를 거치지 않고서도 서버(30)가 공장 내 설비된 전체 로봇(10)을 직접 모니터링 할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 로봇
11: 동작감지 모듈
20: 로봇 제어기
21: 제어 모듈
22: 수집 모듈
23: 송수신 모듈
30: 서버
31: 게이트웨이
32: 통신부
33: 로봇 관리부
34: 데이터베이스(DB)
35: 제어부

Claims (18)

1. 다관절 로봇의 선단부에 부착되어 3차원 이동궤적을 측정하는 동작감지 모듈;
   상기 동작감지 모듈로부터 로봇의 작업에 따른 상기 이동궤적을 수집하는 수집 모듈;
   상기 이동궤적을 무선통신으로 연결된 게이트웨이로 송신하는 송수신 모듈; 및
   상기 로봇의 정상 작동 시 측정된 3차원 이동궤적을 상기 선단부의 거동에 따른 기준 데이터로 저장하고, 상기 게이트웨이를 통해 수신된 상기 이동궤적을 상기 기준 데이터와 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작으로 판정하는 서버;
   를 포함하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작감지 모듈은
   시간에 따른 상기 선단부의 위치 변화를 측정하기 위한 가속도 센서와 회전각 변화를 측정하기 위한 각속도 센서를 통해 상기 이동궤적을 측정하고, 측정된 이동궤적을 무선통신 모듈을 통해 상기 수집 모듈로 송신하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수집 모듈 및 송수신 모듈은
   상기 로봇의 구동을 위한 기구학적 정보를 저장하고 작업 형태에 따른 상기 로봇의 전반적인 동작을 제어하는 로봇 제어기에 탑재되는 로봇 동작 모니터링 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 이동궤적은 로봇 선단부의 이동이 시작되는 시작점(Start Point)과 이동이 종료되는 종료점(End Point)까지 연결되는 이동단위이며,
   상기 시작점은 가속도가 0에서 증가하는 시점이고, 상기 종료점은 가속도가 감소하여 0이되는 시점으로 구분되는 로봇 동작 모니터링 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 송수신 모듈은
   무선랜(WiFI), 지그비, 블루투스 및 이동통신 중 적어도 하나의 무선통신 모듈을 포함하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 게이트웨이는
   무선네트워크를 형성하고 있는 복수의 중계 안테나를 포함하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 서버는
   상기 로봇의 한 작업 주기에 포함된 복수의 이동궤적의 3차원 그래프를 상기 기준 데이터로 저장하고, 상기 동작감지 모듈에서 한 작업 주기 동안 수집된 이동궤적 데이터를 토대로 3차원 그래프를 생성하여 상기 기준 데이터와 오버랩 하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 서버는
   각 3차원 그래프의 첫 번째 이동궤적 시작점과 마지막 이동궤적 종료점을 일치시키고 허용된 범위를 벗어나 비매칭되는 적어도 하나의 이동궤적이 존재하면 오동작으로 판정하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 서버는
   상기 게이트웨이를 통해 무선통신을 수행하고, 서버를 운영하는 관리자 단말기와 통신을 지원하는 통신부;
   공장 내 설비된 로봇 ID와 로봇 별로 부착된 동작감지 모듈 ID를 매칭하여 저장하는 로봇 관리부;
   서버의 운용을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하고 그 운용에 따라 생성되는 데이터를 저장하는 데이터베이스; 및
   로봇 별 한 작업 주기(cycle)의 작업 순서에서 오동작이 발생된 이동궤적과 관련된 서보 모터 및 서보 드라이버의 진단결과 레포트를 작성하는 제어부;
   를 포함하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 오동작 판정에 따른 대상 로봇 ID와 설치위치 및 오동작 진단결과 레포트를 포함하는 이벤트 정보를 생성하여 관리자 단말기로 전송하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 오동작의 심각성 정도에 따라 상기 허용된 범위를 복수의 레벨로 구분하여, 허용된 제1 레벨 범위를 벗어나면 현재 작업에 지장은 없지만 미래에 고장이 예지되는 제1 이벤트 경보를 발생하고, 허용된 제1 레벨 범위 보다 큰 허용된 제2 레벨 범위를 벗어나면 즉시 대응 조취가 필요한 제2 이벤트 경보를 발생하는 로봇 동작 모니터링 시스템.
12. 공장에 설비된 로봇을 관리하는 서버의 로봇 동작 모니터링 방법에 있어서,
    a) 다관절 로봇의 선단부에 부착된 동작감지 모듈에서 측정된 3차원 이동궤적을 무선통신을 통해 수집하는 단계;
    b) 상기 로봇의 정상 작업 시 선단부의 거동으로 측정된 이동궤적이 저장된 기준 데이터를 추출하는 단계;
    c) 상기 이동궤적과 기준 데이터를 비교하여 허용된 범위를 벗어나면 오동작 발생으로 판단하는 단계; 및
    d) 상기 오동작 발생에 따른 이벤트 정보를 생성하여 관리자 단말기로 전송하는 단계;
    를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 a) 단계 이전에,
    로봇 별 한 작업 주기(cycle)의 작업 순서에 따라 상기 동작감지 모듈에서 측정된 복수개의 이동궤적을 로봇 ID 별 기준 데이터로 매칭하여 저장하는 단계를 더 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 동작감지 모듈의 ID에 매칭된 로봇 ID를 파악하고, 파악된 로봇 ID에 저장된 상기 기준 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 기준 데이터에 따른 로봇의 한 작업 주기에 포함된 복수의 이동궤적의 3차원 그래프와, 상기 동작감지 모듈에서 한 작업 주기 동안 수집된 이동궤적 데이터를 토대로 생성된 3차원 그래프를 오버랩 하는 단계를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 오동작 발생에 따른 이동궤적을 파악하고, 파악된 상기 이동궤적과 관련된 장비의 상태를 진단하는 단계를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 오동작이 발생된 이동궤적의 시점에 작동된 적어도 하나의 관절을 파악하여 오동작이 발생된 부위와 관련된 서보 모터 및 서보 드라이버의 진단결과 레포트를 생성하는 단계를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
18. 제12항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 오동작의 심각성 정도에 따라 허용된 제1 레벨 범위를 벗어나면 현재 작업에 지장은 없지만 미래에 고장이 예지되는 제1 이벤트를 전송하는 단계; 또는
    상기 허용된 제1 레벨 범위 보다 심각성 정도가 큰 허용된 제2 레벨 범위를 벗어나면 즉시 대응 조취가 필요한 제2 이벤트 경보를 발생하는 단계;
    를 포함하는 로봇 동작 모니터링 방법.
    

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