KR20200101598A - 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법 - Google Patents

Abstract

로봇팔 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 로봇제어 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어 및 로봇팔을 연결하고 상기 로봇제어 소프트웨어에서 제공하는 각 모터의 좌표값을 상기 로봇팔에 전달하여 상기 로봇팔이 움직일 수 있도록 하는 연결 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔의 연결을 일시적으로 중단하는 연결 중단 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어의 각 축을 움직이는 스크롤바를 조정하여 증강현실 속의 로봇팔의 움직임을 조정하고 작업 경로를 기록할 수 있도록 하는 움직임 조정 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 실행 버튼을 클릭하여 증강현실 속의 로봇팔이 설정된 경로를 자동 순회하여 충돌이 발생하지 않고 미션을 수행할 수 있는지 확인하는 시뮬레이션 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔 연결을 다시 실행하여 상기 로봇팔의 움직임을 확인하는 로봇팔 작동 단계를 포함한다.

Description

증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법{Method of Confirming Motion of Robot Arm Using Augmented Reality}

본 발명은 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇제어 소프트웨어를 이용하여 로봇팔의 각 축의 움직임을 제어하고, 증강현실 소프트웨어와 연동하여 로봇팔의 움직임 동선을 시뮬레이션하여 증강현실을 통해 로봇팔의 움직임을 사전에 확인할 수 있는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법에 관한 것이다.

국외적으로 협업로봇의 시장규모는 2018년 기준 5,827억원이며, 2022년에는 3.6조원으로 성장할 것으로 전망된다. 그리고, 국내 협업로봇 시장규모는 286억원이며, 2022년에는 1,773억원으로 성장할 전망이다.

산업용 로봇시장은 13조원 규모이며, 2025년까지 8% 이상 지속적으로 성장할 것으로 예상되고, 현재 로봇팔 시장은 제조 로봇 중심으로, 협업생산 로봇팔로 진화 하고 있다.

이와 같이 협업로봇의 개발이 가속화 되고 있는 상황에서, 기존의 협업 로봇팔은 이동 동선을 알 수가 없어 예상치 못한 부딪힘과 같은 사고가 발생할 수 있어 매우 위험하다.

사고를 예방하기 위하여 로봇을 실제로 작동시켜서 이동경로를 볼 수는 있으나, 로봇을 작동시키는데 많은 물리적인 소모가 발생하게 된다. 또 경로를 미처 알지 못한 사람이 로봇팔에 접근하여 다치는 것과 같은 사고가 발생할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0138480호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 실제 로봇팔 작동 전 증강현실로 로봇팔의 이동 경로를 확인할 수 있으며, 이로써 예상치 못한 부딪힘 등과 같은 사고를 예방할 수 있는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법을 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 산업용 협업생산 로봇에 초점을 맞춘 기존 로봇팔과는 달리, 복합적 교육 제공이 가능한 증강현실 기능이 탑재된 교육 보조 협업 로봇팔을 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어 및 로봇팔을 상호 연결하고 상기 로봇제어 소프트웨어에서 제공하는 각 모터의 좌표값을 상기 로봇팔에 전달하여 상기 로봇팔이 움직일 수 있도록 하는 연결 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔의 연결을 일시적으로 중단하는 연결 중단 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어의 각 축을 움직이는 스크롤바를 조정하여 증강현실 속의 로봇팔의 움직임을 조정하고 작업 경로를 기록할 수 있도록 하는 움직임 조정 단계, 상기 증강현실 소프트웨어에서 실행 버튼을 클릭하여 증강현실 속의 로봇팔이 설정된 경로를 자동 순회하여 충돌이 발생하지 않고 미션을 수행할 수 있는지 확인하는 시뮬레이션 단계, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔 연결을 다시 실행하여 상기 로봇팔의 실제 움직임을 확인하는 로봇팔 작동 단계를 포함하는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법을 제공한다.

본 발명의 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 웹캠으로부터 마커가 인식되면 인식된 상기 마커로부터 좌표계를 생성하고, 생성된 상기 좌표계를 중심으로 증강현실 속 로봇팔을 보여주는 좌표계 생성 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 상기 로봇제어 프로그램과 상기 로봇팔이 연결된 상태에서 증강현실 속의 로봇팔과 실제 상기 로봇팔이 겹치도록 위치를 조정하는 위치 조정 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어 및 로봇팔이 아두이노에 의해 연결됨으로써 실제 로봇팔 작동 전 증강현실로 로봇팔의 이동 경로를 확인하고, 이에 따라 예상치 못한 부딪힘 등과 같은 사고를 예방할 수 있다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 증강현실 기능이 탑재되어 4차 산업혁명 시대에 필요한 융복합적 교육 제공이 가능하다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법에 의해 제어되는 로봇팔을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법의 순서도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법의 구성을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법에 의해 제어되는 로봇팔을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇팔 제어 방법의 구성을 나타내는 도면이다.

본 실시예의 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법은 도 1에 도시된 것과 같은 로봇팔을 제어하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 연결 단계(S110), 좌표계 생성 단계(S120), 위치 조정 단계(S130), 연결 중단 단계(S140), 움직임 조정 단계(S150), 시뮬레이션 단계(S160) 및 로봇팔 작동 단계(S170)를 포함한다.

먼저, 연결 단계(S110)에서는 로봇제어 소프트웨어 및 증강현실 소프트웨어를 실행하고 아두이노를 이용하여 로봇제어 소프트웨어와 증강현실 소프트웨어와 로봇팔을 연결할 수 있다. 로봇제어 소프트웨어는 시리얼포트로 아두이노에 접속하며, 로봇제어 소프트웨어와 증강현실 소프트웨어는 TPC Client에 의해 서로 연결될 수 있다. 여기서 증강현실 소프트웨어로는 프로세싱3가 적용될 수 있다. 하지만, 증강현실 소프트웨어는 상술한 것에 한정되지 않으며 증강현실을 구현할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 적용 가능하다.

로봇제어 소프트웨어는 사용자가 각도값 또는 좌표값을 입력하면 이를 로봇팔에 사용된 서보모터로 전달하여 로봇팔이 움직일 수 있게 한다. 또한, 이에 따라 로봇제어 소프트웨어와 연동된 증강현실 소프트웨어 속 로봇팔도 실제 로봇팔과 같이 움직일 수 있다.

좌표계 생성 단계(S120)에서는 별도로 설치된 웹캠을 이용하여 마커를 인식한다. 웹캠으로부터 마커가 인식되면 인식된 마커로부터 좌표계를 생성하고, 생성된 좌표계를 중심으로 증강현실 속 로봇팔을 보여줄 수 있다. 여기서, 마커로부터 좌표계를 구현하는 프로그램으로는 ARToolKit가 사용될 수 있다. 하지만, 마커로부터 좌표계를 구현하는 프로그램은 상술하는 것에 한정되지 않으며 마커로부터 좌표계를 구현할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 적용 가능하다.

위치 조정 단계(S130)에서는 로봇제어 프로그램과 로봇팔이 연결된 상태에서 증강현실 속의 로봇팔과 실제 로봇팔이 겹치도록 로봇팔의 위치 또는 증강현실 속 로봇팔의 위치를 조정할 수 있다.

연결 중단 단계(S140)에서는 로봇제어 소프트웨어에서 로봇팔의 연결을 일시적으로 중단한다.

그리고, 움직임 조정 단계(S150)에서는 로봇제어 소프트웨어와 로봇팔의 연결이 끊어진 상태에서 로봇제어 소프트웨어의 각 축을 움직이는 스크롤바를 조정하여 증강현실 속의 로봇팔의 움직임을 조정한다. 그리고, 조절된 로봇팔의 움직임 경로를 기록한다.

시뮬레이션 단계(S160)에서는 증강현실 소프트웨어에서 실행 버튼을 클릭하여 증강현실 속의 로봇팔이 움직임 조정 단계(S150)에서 기록된 경로를 자동 순회하여 충돌이 발생하지 않고 미션을 수행할 수 있는지 확인한다.

마지막으로 로봇팔 작동 단계(S170)에서는 로봇제어 소프트웨어에서 로봇팔 연결을 다시 실행하여 로봇팔의 실제 움직임을 확인한다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법에 의하면 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어 및 로봇팔이 아두이노에 의해 연결됨으로써 실제 로봇팔 작동 전 증강현실로 로봇팔의 이동 경로를 확인할 수 있고, 이에 따라 예상치 못한 부딪힘 등과 같은 사고를 예방할 수 있다.

또한, 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어를 이용하여 로봇팔의 움직임을 설정하고, 이를 시뮬레이션 후 실제 작동을 해 봄으로써 4차 산업혁명 시대에 필요한 융복합적 교육을 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

S110: 연결 단계 S120: 좌표계 생성 단계
S130: 위치 조정 단계 S140: 연결 중단 단계
S150: 움직임 조정 단계 S160: 시뮬레이션 단계
S170: 로봇팔 작동 단계

Claims (3)

1. 로봇제어 소프트웨어, 증강현실 소프트웨어 및 로봇팔을 상호 연결하고, 상기 로봇제어 소프트웨어에서 제공하는 각 모터의 좌표값을 상기 로봇팔에 전달하여 상기 로봇팔이 움직일 수 있도록 하는 연결 단계;
   상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔의 연결을 일시적으로 중단하는 연결 중단 단계;
   상기 로봇제어 소프트웨어의 각 축을 움직이는 스크롤바를 조정하여 증강현실 속의 로봇팔의 움직임을 조정하고 작업 경로를 기록할 수 있도록 하는 움직임 조정 단계;
   상기 증강현실 소프트웨어에서 실행 버튼을 클릭하여 증강현실 속의 로봇팔이 설정된 경로를 자동 순회하여 충돌이 발생하지 않고 미션을 수행할 수 있는지 확인하는 시뮬레이션 단계; 및
   상기 로봇제어 소프트웨어에서 상기 로봇팔 연결을 다시 실행하여 상기 로봇팔의 실제 움직임을 확인하는 로봇팔 작동 단계;
   를 포함하는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결 중간 단계 이전에,
   웹캠으로부터 마커가 인식되면 인식된 상기 마커로부터 좌표계를 생성하고, 생성된 상기 좌표계를 중심으로 증강현실 속 로봇팔을 보여주는 좌표계 생성 단계를 더 포함하는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 로봇제어 프로그램과 상기 로봇팔이 연결된 상태에서 증강현실 속의 로봇팔과 실제 상기 로봇팔이 겹치도록 위치를 조정하는 위치 조정 단계를 더 포함하는 증강현실을 이용한 로봇팔의 움직임 확인 방법.

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