KR20210123782A - 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법 및 시스템 - Google Patents

복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇의 방위정보를 포함하는 위치통합정보를 획득하여 로봇제어신호를 출력함으로써, 복수의 다관절 로봇이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 복수의 다관절 로봇을 분산제어 할 수 있다.

Description

복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법 및 시스템{DISTRIBUTED CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR AUXILIARY COOPERATIVE ROBOT WITH MULTI-JOINT}
본 발명은 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 다관절 로봇이란, 다수의 링크가 다수의 관절을 통해 결합되어 3자유도 이상 제어됨으로써, 사람이 수행하는 작업을 대신하거나 보조하는 로봇을 말한다.
이러한 다관절 로봇의 대표적인 예로는 매니퓰레이터가 있으며 이러한 매니퓰레이터는 다수의 링크가 차지하는 부피에 비해 자유로운 움직임이 가능하여 공장의 생산라인에서 조립, 도장, 용접 등에 주로 사용된다.
한편, 최근들어 인공지능 등의 소프트웨어 및 첨단기술의 발전으로, 다관절 로봇 등의 제조업용 로봇 뿐 아니라, 휴머노이드와 같은 개인서비스용 로봇, 전문서비스용 로봇 등이 개발 및 출시되고 있다.
이처럼, 제조업용 로봇, 개인서비스용 로봇 및 전문서비스용 로봇 등은 사람이 수행하는 작업을 대신하거나 보조하게 되는데, 대표적으로 이러한 로봇은 사람이 수행하기에는 위험 부담이 큰 작업을 대신하거나, 사람이 수행하기 어려운 정밀하고 섬세한 작업을 대신하게 된다.
한편, 다양한 기술분야 중에서도, 의료분야는 정밀하고 섬세한 작업이 요구될 뿐 아니라, 사소한 실수가 인명 피해로 이어질 수 있는 기술분야 중 하나이다.
따라서, 이러한 의료분야에도 시술자 및 수술자를 보조하여 수술 및 시술의 성공률을 높이고, 의도치 않은 실수를 미연에 방지함으로써 예기치못한 사고를 미연에 방지할 수 있는 다관절 로봇의 분산제어 방법 및 시스템이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1151738호(등록일: 2012. 05. 24)
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇의 방위정보를 포함하는 위치통합정보를 획득하여, 복수의 다관절 로봇이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록, 복수의 다관절 로봇을 분산제어 하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 카메라(130)가 구비된 운반차(100)에 각각 구비되며, 제어부(210)와 좌표생성부(220)가 각각 구비된 복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 방법으로서, (a) 각각의 상기 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보와 상기 복수의 다관절 로봇(200)의 상대위치정보를 도출하는 단계; (b) 상기 각각의 좌표생성부(220)가 상기 사용자 위치정보 및 상대위치정보를 통해 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 각각의 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계; (c) 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 통신부를 통해 상기 각각의 위치통합정보(i1)를 공유하는 단계; (d) 인터페이스부(300)가 제어입력정보(i3)를 입력받아 상기 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 단계; 및 (e) 제어부(210)가 상기 위치통합정보(i1) 및 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 상기 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 시스템으로서, 카메라(130)가 구비된 복수의 운반차(100); 상기 복수의 운반차(100)에 각각 구비되며, 사용자 위치정보와 상기 복수의 다관절 로봇(200) 상대위치정보를 도출하여 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 위치통합정보(i1)를 생성하는 좌표생성부(220)를 포함하며 통신부를 통해 상기 위치통합정보(i1)를 서로 공유하는 상기 복수의 다관절 로봇(200); 제어입력정보(i3)를 전송바아 상기 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 인터페이스부(300); 및 상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 상기 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어 하는 제어부(210);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇의 방위정보를 포함하는 위치통합정보를 획득하여 로봇제어신호를 출력함으로써, 복수의 다관절 로봇이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 복수의 다관절 로봇을 분산제어 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 복수의 다관절 로봇과 운반차가 배치된 예를 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 마커정보에 의해 운반차의 높이가 조절되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 복수의 다관절 로봇과 운반차가 배치된 예를 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 마커정보에 의해 운반차의 높이가 조절되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법(10)은, 카메라(130)가 구비된 운반차(100)에 각각 구비되며, 제어부(210)와 좌표생성부(220)가 각각 구비된 복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 방법으로서, (a) 각각의 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보와 복수의 다관절 로봇(200)의 상대위치정보를 도출하는 단계; (b) 각각의 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보 및 상대위치정보를 통해 다관절 로봇(200)을 기준으로 각각의 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계; (c) 복수의 다관절 로봇(200)이 통신부를 통해 각각의 위치통합정보(i1)를 공유하는 단계; (d) 인터페이스부(300)가 제어입력정보(i3)를 입력받아 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 단계; 및 (e) 제어부(210)가 위치통합정보(i1) 및 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 각 단계를 진행 순서대로 설명한다.
먼저 (a) 단계는 다관절 로봇(200)의 좌표생성부(220)에 의해 사용자 위치정보와, 각각의 다관절 로봇(200)의 상대위치정보가 도출되는 단계이다.
여기서, 사용자 위치정보는 사용자가 위치한 좌표정보이다.
그리고, 상대위치정보는 복수의 다관절 로봇(200)의 수평방향에 따른 상대 위치 또는 절대위치에 대한 좌표정보와, 복수의 다관절 로봇(200)의 상대 높이 또는 절대 높이에 대한 높이정보를 포함할 수 있다.
이러한 (a) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (a) 단계는, (a-1) 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보를 도출하는 단계; (a-2) 좌표생성부(220)가 상대위치정보 중 수평방향에 따른 복수의 다관절 로봇(200)의 좌표정보를 도출하는 단계; 및 (a-3) 좌표생성부(220)가 운반차(100) 또는 다관절 로봇(200)의 상대높이를 감지하여 상대위치정보 중 높이정보를 도출하는 단계;를 포함한다.
(a-1) 단계는 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 다관절 로봇(200)의 각각의 좌표생성부(220)에 의해 사용자 위치정보가 도출되는 단계이다.
여기서, 각각의 사용자 위치정보는 각각의 다관절 로봇(200)을 기준으로 도출되는데, 예를 들어 어느 하나의 다관절 로봇(200b)에 구비된 좌표생성부(220b)는 다관절 로봇(200b)을 기준으로 사용자가 위치한 좌표를 도출하여 사용자 위치정보를 도출할 수 있다.
한편, 각각의 다관절 로봇(200)을 기준으로 한 사용자의 위치정보는, 다양한 주변장치 및 센서 등을 통해 획득될 수 있는데, 좀더 상세하게 운반차(100)에 구비된 카메라(130)를 통해 촬영되어 획득될 수 있다.
즉, (a-1) 단계에서 각각의 카메라(130)는 사용자를 촬영하여 사용자 이미지정보를 획득하는데, 이때 각각의 좌표생성부(220)는 카메라(130)를 통해 촬영된 사용자의 이미지정보를 통해 사용자 위치정보를 도출할 수 있다.
그리고, (a-2) 단계는, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 좌표생성부(220)에 의해 복수의 다관절 로봇(200)의 위치정보가 도출되는 단계이다.
여기서, 다관절 로봇(200)의 위치정보는 각각의 다과절 로봇(200)의 수평방향에 따른 상대위치정보로서, 좀더 구체적으로, 어느 하나의 다관절 로봇(200a)을 기준으로 인접한 다른 다관절 로봇(200b,200c)의 상대위치정보일 수 있다.
여기서, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 상대위치정보는 다양한 주변장치 및 센서 등을 통해 획득되거나, 각각의 운반차(100)에 구비된 각각의 카메라(130)를 통해 획득될 수 있다.
예를 들어, 각각의 운반차(100)에 구비된 각각의 카메라(130)가 기설정된 위치에 구비된 복수의 마커를 촬영한 마커정보(i2)를 획득하면, 좌표생성부(220)는 마커정보(i2)를 통해 각각의 운반차(100) 또는 각각의 다관절 로봇(200)의 위치정보와, 각각의 운반차(100) 또는 각각의 다과절 로봇(200)의 상대위치 정보를 도출한다.
그리고, (a-3) 단계는, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 좌표생성부(220)에 의해 복수의 다관절 로봇(200)의 높이정보가 도출되는 단계이다.
여기서, 높이정보는 어느 하나의 다관절 로봇(200a)을 기준으로 한 인접한 다른 다관절 로봇(200b,200c)의 상대 높이정보일 수 있다.
이때, 좌표생성부(220)는 운반차(100) 또는 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 상대높이를 감지하여 상대위치정보 중 높이정보를 도출할 수 있다.
물론, 다관절 로봇(200)의 높이정보 또한, 다양한 주변장치 및 센서 등을 통해 획득되거나 카메라(130)를 통해 획득될 수 있다.
이러한, (a-3) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (a-3) 단계는 (a-3a) 카메라(130)에 의해 기설정된 위치에 구비된 마커가 촬영되어 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 기준으로 복수의 마커정보(i2)가 획득되는 단계; 및 (a-3b) 각각의 좌표생성부(220)가 복수의 마커정보(i2)를 비교한 뒤, 마커정보(i2)의 차이에 따른 높이정보를 생성하는 단계;를 포함한다.
먼저 (a-3a) 단계는, 각각의 운반차(100a,100b,100c)의 각각의 카메라(130a,130b,130c)가 마커를 촬영하여 복수의 마커정보(i2)를 획득하는 단계이다.
여기서, 마커는 복수의 카메라(130)를 통해 용이하게 촬영되도록 실내공간의 상부(ex: 천장)에 구비될 수 있으며 일정 패턴을 이룰 수 있다.
이어서, (a-3b) 단계는, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 좌표생성부(220)가 마커정보(i2)를 통해 높이정보를 도출하는 단계이다.
구체적으로 (a-3b) 단계에서 좌표생성부(220)는 복수개의 마커정보(i2)를 비교하여 발생하는 오차에 따라 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 기준으로 한 높이정보를 도출할 수 있다.
예를 들어, 좌표생성부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 운반차(100a)에 구비된 카메라(130a)를 통해 획득된 마커정보(i2a)와, 다른 하나의 운반차(110b)에 구비된 카메라(130b)를 통해 획득된 마커정보(i2b) 중, 어느 하나의 카메라(130a)를 통해 획득된 마커정보(i2a)의 값이 큰 경우, 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 하나의 다관절 로봇(200b) 대비 높은 위치에 있다고 판단하여 높이정보를 생성할 수 있다.
반대로, 좌표생성부(220)는 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 마커정보(i2a) 값이 다른 하나의 마커정보(i2b) 값 대비 작은 경우, 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 하나의 다관절 로봇(200b) 대비 낮은 위치에 있다고 판단하여 높이정보를 생성할 수 있다.
즉, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)에 구비된 좌표생성부(220)는 각각의 카메라(130a,130b,130c)를 통해 촬영된 마커 이미지의 크기 차이에 의한 오차 값을 통해 상대높이정보를 생성할 수 있다.
물론, 이러한 높이정보는 운반차(100)를 기준으로 생성될 수 있는데, 이때, 좌표생성부(220)는 운반차(100)를 기준으로 도출된 높이정보를 통해 다관절 로봇(200)의 높이정보를 도출할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 일실시예에 의한 (b) 단계는, 각각의 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보 및 상대위치정보를 통해 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계이다.
여기서, 위치통합정보(i1)는 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)를 기준으로 각각 생성되어, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)끼리 서로 공유될 수 있다.
또한, 위치통합정보(i1)는 앞서 설명한 바와 같이, 사용자 위치정보 및 다관절 로봇(200)의 상대위치정보를 포함하며, 후술할 상대방위정보와 링크별 각도정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 이러한 (b) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (b) 단계는, (b-1) 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보와 상대위치정보에 상대방위정보를 적용하는 단계; 및 (b-2) 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보와 상대위치정보 및 상대방위정보에, 다과절 로봇(200)의 링크별 각도정보를 적용하여 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계;를 포함한다.
(b-1) 단계는 사용자 위치정보와 상대위치정보에 상대방위정보를 적용하는 단계이다.
여기서, 상대방위정보는 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 방위정보에 사용자 방위정보를 기초로 한 사용자 중심 변환행렬을 적용하여 도출될 수 있는데, 이러한 상대방위정보는 복수의 다관절 로봇(200)을 사용자를 기준으로 제어하기 위해 생성된다.
그리고, (b-2) 단계는, 각각의 다관절 로봇(200)의 좌표생성부(220)에 의해, 사용자 위치정보와 상대위치정보 및 상대방위정보에, 다과절 로봇(200)의 링크별 각도정보가 더해져 위치통합정보(i1)가 생성되는 단계이다.
여기서, 링크별 각도정보는, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 복수개의 링크가 이루고 있는 각도정보 또는 자세정보일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예는, (a) 단계와 (b) 단계 사이에, (f) 좌표생성부(220)가 사용자와 다관절 로봇(200)의 각각의 방위정보를 도출하여, 위치통합정보(i1)에 포함되는 상대방위정보를 도출하는 단계;를 더 포함한다.
이러한 (f) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (f) 단계는 다관절 로봇(200)이 사용자를 기준으로 제어되도록, 각각의 좌표생성부(220)의 연산부(미도시)가 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 방위정보에 사용자 방위정보를 기초로 한 사용자 중심 변환행렬을 적용하여 방위변환정보를 생성하는 단계이다.
즉, (f) 단계는, 다관절 로봇(200)의 방위값을 사용자의 방위값을 기준으로 변환하는 단계일 수 있다.
이는, 사용자가 자신의 방위정보를 기준으로 인터페이스부(300)를 조작하는 경우, 각각의 다관절 로봇(200)을 사용자의 방위정보를 기준으로 제어하기 위함이다.
계속해서, (c) 단계는 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)이 통신부를 통해 위치통합정보(i1)를 공유하는 단계이다.
예를 들어, 어느 하나의 다관절 로봇(200a)은, 자신을 기준으로 한 위치통합정보(i1a)를 다른 다관절 로봇(200b,200c)으로 전송하며, 다른 다관절 로봇(200b,200c)으로부터 각각의 위치통합정보(i1b,i1c)를 전송받는다.
즉, (c) 단계는, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 기준으로 도출된 사용자 위치정보, 다관절 로봇(200)의 상대위치정보, 상대방위정보, 링크별 각도정보가 서로 공유되는 단계이다.
계속해서, (d) 단계는, 인터페이스부(300)가 제어입력정보(i3)를 입력받아 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 단계이다.
즉, (d) 단계는 사용자가 인터페이스부(300)의 조작부(310)를 통해 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 제어하기 위한 제어입력정보(i3)를 입력하는 단계로, 이처럼 사용자에 의해 입력된 제어입력정보(i3)는 인터페이스부(300)를 통해 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 각각의 좌표생성부(220)로 전송된다.
계속해서, (e) 단계는, 제어부(210)가 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 좌표생성부(220)로부터 각각의 위치통합정보(i1a,i1b,i1c)를 인가받으며, 인터페이스부(300)로부터 제어입력정보(i3)를 인가받아 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어하는 단계이다.
즉, 제어부(210)는 위치통합정보(i1) 및 제어입력정보(i3)를 기초로 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 제어한다.
이러한, (e) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (e) 단계는, (e-1) 제어부(210)가 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제1로봇제어신호(s1a)를 출력하여 다관절 로봇(200)의 구동부(230)를 제어하는 단계; 및 (e-2) 제어부(210)가 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제2로봇제어신호(s1b)를 출력하여 운반차(100)의 구동부를 제어하는 단계;를 포함한다.
먼저, (e-1) 단계는 제어부(210)가, 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 구동부(230)를 구동시켜 다관절 로봇(200)의 링크를 제어하는 단계이다.
(e-2) 단계는, 제어부(210)가 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 각각의 운반차(100a,100b,100c) 중 하나 이상을 제어하는 단계이다.
여기서, (e-2) 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, (e-2)단계는, (e-2a) 제어부(210)가 상대위치정보 중 수평방향에 따른 위치정보를 통해 제2로봇제어신호(s1b) 중 위치제어신호(s1b-1)를 출력하여 하나 이상의 운반차(100)를 이동시키는 단계; 및 (e-2b) 제어부(210)가 상대위치정보 중 높이정보를 통해 제2로봇제어신호(s1b) 중 높이제어신호(s1b-2)를 출력하여 하나 이상의 운반차(100)의 높이를 제어하는 단계;를 포함한다.
(e-2a) 단계는 제어부(210)가 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 수평방향에 따른 위치정보를 통해, 다관절 로봇(200)이 상호 충돌되지 않도록 운반차(100)를 이동시켜 다관절 로봇(200)의 수평방향에 따른 위치를 제어하는 단계이다.
즉, (e-2a) 단계는 제어부(210)가 좌표정보와 제어입력정보(i3)를 통해 위치제어신호(s1b-1)를 출력하여, 운반차(100)가 이동되도록 운반차(100)의 제1구동부(110)를 제어하는 단계이다.
이때, 운반차(100)는 구동바퀴(115)가 구동되어 이동된다.
이어서, (e-2b) 단계는, 높이정보를 통해 제2로봇제어신호(s1b) 중 높이제어신호(s1b-2)를 출력하여 하나 이상의 운반차(100a,100b,100c)의 높이를 제어하는 단계이다.
즉, (e-2b) 단계는, 제어부(210)가 높이정보와 제어입력정보(i3)를 통해 높이제어신호(s1b-2)를 출력하여, 운반차(100)의 높이가 조절되도록 운반차(100)의 제2구동부(120)를 제어하는 단계이다.
이때, 구동기어(125)가 회전되어 운반차(100)의 높이가 조절되는데, 이때 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 높이도 함께 조절된다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 마커정보(i2)에 의해 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c) 중 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 다관절 로봇(200b,200c) 대비 높은 위치에 있다고 판단되는 경우, 다관절 로봇(200a)의 제어부(210a)는 높이제어신호(s1b-2)를 출력하여 제2구동부(120a)를 일방향으로 구동시켜 다관절 로봇(200a)을 하강시킬 수 있다.
반대로, 도 5에 도시된 바와 같이, 마커정보(i2)에 의해 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 다관절 로봇(200b,200c) 대비 낮은 위치에 있다고 판단되는 경우, 제어부(210a)는 제2구동부(120a)를 타방향으로 구동시켜 다관절 로봇(200a)을 승강시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇(200)의 방위정보를 포함하는 위치통합정보(i1)를 획득하여 로봇제어신호(s1)를 출력함으로써, 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 분산제어 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템(20)은,
복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 시스템으로서, 카메라(130)가 구비된 복수의 운반차(100); 복수의 운반차(100)에 각각 구비되며, 사용자 위치정보와 복수의 다관절 로봇(200) 상대위치정보를 도출하여 다관절 로봇(200)을 기준으로 위치통합정보(i1)를 생성하는 좌표생성부(220)를 포함하며 통신부를 통해 위치통합정보(i1)를 서로 공유하는 복수의 다관절 로봇(200); 제어입력정보(i3)를 전송받아 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 인터페이스부(300); 및 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어 하는 제어부(210);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
각각의 운반차(100a,100b,100c)는 이동 및 높이조절 가능하게 구비된다.
이러한 운반차(100)의 구조를 좀더 구체적으로 설명하면, 각각의 운반차(100a,100b,100c)는 구동바퀴(115)가 구비되는 하부베이스(101)와, 다관절 로봇(200)이 구비되는 상부베이스(102) 및 하부베이스(101)로부터 상부베이스(102)를 높이조절 가능하게 연결하는 연결링크(103)를 포함한다.
또한, 각각의 운반차(100a,100b,100c)는 제1구동부(110)와, 제2구동부(120), 구동기어(125)를 및 카메라(130)를 더 포함한다.
여기서, 제1구동부(110)는 인터페이스부(300)의 위치제어신호(s1b-1)에 의해 구동되어 구동바퀴(115)를 일방향 또는 타방향으로 회전시킨다.
그리고, 제2구동부(120)는 인터페이스부(300)의 높이제어신호(s1b-2)에 의해 구동되어 운반차(100)의 높이가 조절되도록 구동기어(125)를 일방향 또는 타방향으로 회전시킨다.
그리고, 카메라(130)는 상부베이스(102)에 구비될 수 있으며, 사용자 및 다관절 로봇(200) 그리고 마커를 촬영하여, 사용자 위치정보 상대위치정보 등을 포함하는 위치통합정보(i1)를 도출하기 위한 마커정보(i2) 및 영상정보(i4)를 생성한다.
계속해서, 복수의 다관절 로봇(200)은 복수의 운반차(100a,100b,100c)에 구비되며, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 기준으로 위치통합정보(i1)를 생성하는 좌표생성부(220)를 포함한다.
여기서, 좌표생성부(220)는 상대위치정보 중 수평방향에 따른 복수의 다관절 로봇(200)의 위치정보를 도출한 뒤, 운반차(100) 또는 복수의 다관절 로봇(200)의 상대높이를 감지하여 상대위치정보 중 높이정보를 생성한다.
여기서, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 상대위치정보는 다양한 주변장치 및 센서 등을 통해 획득되거나, 카메라(130)를 통해 복수의 마커가 촬영되어 획득될 수 있다.
한편, 좌표생성부(220)를 좀더 구체적으로 설명하면, 좌표생성부(220)는 카메라(130)를 통해 촬영된 마커 영상정보를 통해 각각의 다관절 로봇(200)을 기준으로 복수의 마커정보(i2)를 생성하고, 복수의 마커정보(i2)를 비교한 뒤, 마커정보(i2)의 차이에 따른 높이정보를 생성한다.
예를 들어, 좌표생성부(220)는 어느 하나의 카메라(130a)를 통해 획득된 마커정보(i2a)와, 다른 하나의 카메라(130b)를 통해 획득된 마커정보(i2b) 중, 어느 하나의 카메라(130a)를 통해 획득된 마커정보(i2a)의 값이 큰 경우, 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 하나의 다관절 로봇(200b) 대비 높은 위치에 있다고 판단하여 높이정보를 생성할 수 있다.
그리고, 좌표생성부(220)는 사용자 위치정보를 도출한다.
여기서, 좌표생성부(220)는 카메라(130)를 통해 촬영된 사용자의 영상정보를 통해 사용자 위치정보를 도출할 수 있다.
한편, 좌표생성부(220)는 사용자 위치정보 및 상대위치정보를 통해 위치통합정보(i1)를 생성한다.
좀더 구체적으로 좌표생성부(220)는 사용자 위치정보와 상대위치정보에 상대방위정보를 적용한 뒤, 사용자 위치정보와 상대위치정보 및 상대방위정보에, 다과절 로봇(200)의 링크별 각도정보를 적용하여 위치통합정보(i1)를 생성한다.
여기서, 상대방위정보는 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 방위정보에 사용자 방위정보를 기초로 한 사용자 중심 변환행렬을 적용하여 도출될 수 있는데, 이러한 상대방위정보는 복수의 다관절 로봇(200)을 사용자를 기준으로 제어하기 위해 생성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)은, 각각의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 기준으로 도출된 각각의 위치통합정보(i1a,i1b,i1c)를 공유한다.
또한, 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)은, 자신을 기준으로 도출된 각각의 위치통합정보(i1a,i1b,i1c)를 각각의 제어부(210)로 전송한다.
계속해서, 인터페이스부(300)는 조작부(310)를 통해 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)을 제어하기 위한 제어입력정보(i3)를 입력받아 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)으로 전송한다.
한편, 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c)의 각각의 제어부(210)는 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 다관절 로봇(200)과 운반차(100)를 제어한다.
즉, 제어부(210)는 다관절 로봇(200)을 통해 인가된 위치통합정보(i1)와, 조작부(310)를 통해 입력된 제어입력정보(i3)를 통해 로봇제어신호(s1)를 출력하여 다관절 로봇(200)과 운반차(100)를 제어할 수 있다.
이러한 제어부(210)를 좀더 구체적으로 설명하면, 제어부(210)는 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제1로봇제어신호(s1a)를 출력하여 다관절 로봇(200)의 구동부(230)를 제어하고, 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제2로봇제어신호(s1b)를 출력하여 운반차(100)의 구동부를 제어한다.
좀더 구체적으로, 제어부(210)는 상대위치정보 중 수평방향에 따른 위치정보를 통해 제2로봇제어신호(s1b) 중 위치제어신호(s1b-1)를 출력하여 하나 이상의 운반차(100)를 이동시킨다.
그리고, 제어부(210)는 상대위치정보 중 높이정보를 통해 제2로봇제어신호(s1b) 중 높이제어신호(s1b-2)를 출력하여 하나 이상의 운반차(100)의 높이를 제어한다.
예를 들어, 마커정보(i2)에 의해 복수의 다관절 로봇(200a,200b,200c) 중 어느 하나의 다관절 로봇(200a)이 다른 다관절 로봇(200b,200c) 대비 높은 위치에 있다고 판단되는 경우, 제어부(210)는 높이제어신호(s1b-2)를 출력한 뒤 다관절 로봇(200a)의 제2구동부(120)를 일방향으로 구동시켜 다관절 로봇(200a)을 하강시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇의 방위정보를 포함하는 위치통합정보를 획득하여 로봇제어신호를 출력함으로써, 복수의 다관절 로봇이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 복수의 다관절 로봇을 분산제어 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 사용자 위치정보, 로봇의 상대위치정보, 링크별 각도정보 및 사용자와 다관절 로봇의 방위정보를 포함하는 위치통합정보를 획득하여 로봇제어신호를 출력함으로써, 복수의 다관절 로봇이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 복수의 다관절 로봇을 분산제어 할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법
20 : 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템
100 : 운반차
101 : 하부베이스
102 : 상부베이스
103 : 연결링크
110 : 제1구동부
115 : 구동바퀴
120 : 제2구동부
130 : 카메라
200 : 다관절 로봇
210 : 제어부
220 : 좌표생성부
230 : 구동부
300 : 인터페이스
310 : 조작부

Claims (10)

  1. 카메라(130)가 구비된 운반차(100)에 각각 구비되며, 제어부(210)와 좌표생성부(220)가 각각 구비된 복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 방법으로서,
    (a) 각각의 상기 좌표생성부(220)가 사용자 위치정보와 상기 복수의 다관절 로봇(200)의 상대위치정보를 도출하는 단계;
    (b) 상기 각각의 좌표생성부(220)가 상기 사용자 위치정보 및 상대위치정보를 통해 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 각각의 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계;
    (c) 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 통신부를 통해 상기 각각의 위치통합정보(i1)를 공유하는 단계;
    (d) 인터페이스부(300)가 제어입력정보(i3)를 입력받아 상기 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 단계; 및
    (e) 제어부(210)가 상기 위치통합정보(i1) 및 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 상기 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 상기 좌표생성부(220)가 상기 사용자 위치정보를 도출하는 단계;
    (a-2) 상기 좌표생성부(220)가 상기 상대위치정보 중 수평방향에 따른 상기 복수의 다관절 로봇(200)의 좌표정보를 도출하는 단계; 및
    (a-3) 상기 좌표생성부(220)가 상기 운반차(100) 또는 상기 다관절 로봇(200)의 높이를 감지하여 상기 상대위치정보 중 높이정보를 도출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a-3) 단계는,
    (a-3a) 상기 카메라(130)에 의해 기설정된 위치에 구비된 마커가 촬영되어 각각의 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 복수의 마커정보(i2)가 획득되는 단계; 및
    (a-3b) 상기 각각의 좌표생성부(220)가 상기 복수의 마커정보(i2)를 비교한 뒤, 상기 마커정보(i2)의 차이에 따른 상기 높이정보를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에,
    (f) 상기 좌표생성부(220)가 상기 사용자와 상기 다관절 로봇(200)의 각각의 방위정보를 도출하여, 상기 위치통합정보(i1)에 포함되는 상대방위정보를 도출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 좌표생성부(220)가 상기 사용자 위치정보와 상대위치정보에 상기 상대방위정보를 적용하는 단계; 및
    (b-2) 상기 좌표생성부(220)가 상기 사용자 위치정보와 상기 상대위치정보 및 상대방위정보에, 상기 다과절 로봇(200)의 링크별 각도정보를 적용하여 상기 위치통합정보(i1)를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    (e-1) 상기 제어부(210)가 상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제1로봇제어신호(s1a)를 출력하여 상기 다관절 로봇(200)의 구동부(230)를 제어하는 단계; 및
    (e-2) 상기 제어부(210)가 상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제2로봇제어신호(s1b)를 출력하여 상기 운반차(100)의 구동부를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 방법.
  7. 복수의 다관절 로봇(200)을 제어하기 위한 시스템으로서,
    카메라(130)가 구비된 복수의 운반차(100);
    상기 복수의 운반차(100)에 각각 구비되며, 사용자 위치정보와 상기 복수의 다관절 로봇(200) 상대위치정보를 도출하여 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 위치통합정보(i1)를 생성하는 좌표생성부(220)를 포함하며 통신부를 통해 상기 위치통합정보(i1)를 서로 공유하는 상기 복수의 다관절 로봇(200);
    제어입력정보(i3)를 전송받아 상기 복수의 다관절 로봇(200)으로 전송하는 인터페이스부(300); 및
    상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 기초로 하여 로봇제어신호(s1)를 출력한 뒤, 상기 복수의 다관절 로봇(200)이 상호 충돌 및 간섭되지 않도록 상기 다관절 로봇(200)과 운반차(100) 중 하나 이상을 분산제어 하는 제어부(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 좌표생성부(220)는,
    상기 상대위치정보 중 수평방향에 따른 상기 복수의 다관절 로봇(200)의 좌표정보를 도출한 뒤, 상기 운반차(100) 또는 복수의 다관절 로봇(200)의 상대높이를 감지하여 상기 상대위치정보 중 높이정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 좌표생성부(220)는,
    상기 카메라(130)를 통해 기설정된 위치에 구비된 마커를 촬영하여 각각의 상기 다관절 로봇(200)을 기준으로 복수의 마커정보(i2)를 생성하고, 상기 복수의 마커정보(i2)를 비교한 뒤, 상기 마커정보(i2)의 차이에 따른 상기 높이정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(130)는,
    상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제1로봇제어신호(s1a)를 출력하여 상기 다관절 로봇(200)의 구동부(230)를 제어하고, 상기 위치통합정보(i1)와 제어입력정보(i3)를 통해 제2로봇제어신호(s1b)를 출력하여 상기 운반차(100)의 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수개의 관절을 갖는 보조 협동로봇의 분산제어 시스템.
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