KR20240059952A

KR20240059952A - 통신 인터페이스로 구성된 모듈 기반 로봇의 제어시스템

Info

Publication number: KR20240059952A
Application number: KR1020220141065A
Authority: KR
Inventors: 조원기
Original assignee: 주식회사 세미엘렉
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-05-08

Abstract

본 발명은 모듈 기반 로봇을 제어하는 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는 상기 로봇의 통신 동안 관리자에 의해 수행되어질 통신 단계들과 관련된 메뉴들, 및/또는 상기 로봇의 통신 동안, 실제 동작 또는 테스트 실행 동안 상기 로봇의 형상을 보여주는 디스플레이부 및 상기 로봇에 대한 제어 시스템에 명령어를 입력하기 위한 명령어 입력모듈을 포함하되, 상기 디스플레이부은 시간 축과 상기 로봇의 부분들 중 적어도 하나의 작동 각도 데이터(작동 각도 데이터는 회전 정도 데이터 또는 위치 데이터를 포함함)을 나타내는 움직임 정보 축으로 구성된 그래프를 표시한다.

Description

통신 인터페이스로 구성된 모듈 기반 로봇의 제어시스템{CONTROL SYSTEM OF MODULE-BASED ROBOT COMPOSED OF COMMUNICATION INTERFACE}

본 발명은 로봇을 제어하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 통신 인터페이스로 구성된 모듈 기반 로봇의 제어시스템에 관한 것이다.

모듈 기반 로봇은 일반적으로 공간에 최초 포인트로부터 로봇팔 상의 작업부와 같이 로봇의 특정 부분을 안내하고, 작업부의 최종 목적지인 작업위치로 원하는 경로를 통해 보내는 방식으로 제어될 수 있다.

로봇 또는 외부 제어 장치들은 최초 위치로부터 최종 위치로의 움직임과 관련된 정보를 저장하고 있다. 이러한 학습 단계 이후에, 로봇은 위 프로세스들을 반복하고, 목표 작업을 수행할 수 있다.

다만, 이러한 로봇 제어에 있어서, 로봇을 제어하기 위한 시스템은 온라인 통신 소프트웨어 기능이 열악하고, 기능이 전부 평준화되어 텍스트 기반의 콘솔 형태로 고가로 제공되는 경우가 일반적이어서 활용성이 떨어지는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 향상된 하드웨어 성능을 기반으로 GUI(Graphical User Interface)를 지원하면서 온/오프라인 통신이 모두 가능하면서, 직접 지시까지 지원하는 태블릿 PC 형태의 로봇 제어 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 시간 축과 로봇의 부분들 중 적어도 하나의 움직임의 정도를 나타내는 움직임 정보 축으로 구성된 2차원 그래프를 표시하는 로봇 제어 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 기반 로봇을 제어하는 시스템은 상기 로봇의 통신 동안 관리자에 의해 수행되어질 통신 단계들과 관련된 메뉴들, 및/또는 상기 로봇의 통신 동안, 실제 동작 또는 테스트 실행 동안 상기 로봇의 형상을 보여주는 디스플레이부 및 상기 로봇에 대한 제어 시스템에 명령어를 입력하기 위한 명령어 입력모듈을 포함하되, 상기 디스플레이부은 시간 축과 상기 로봇의 부분들 중 적어도 하나의 작동 각도 데이터(회전 정도 데이터 또는 위치 데이터를 포함함)을 나타내는 움직임 정보 축으로 구성된 그래프를 표시할 수 있다.

상기 그래프는 상기 로봇의 복수 개의 부분들의 작동 각도 데이터를 병렬로 동시에 표시할 수 있다.

상기 그래프는 상기 관리자에 의해 설정된 지점정보를 기반으로 시간에 따른 상기 로봇의 복수 개의 부분들의 움직임 정보 데이터이 동시에 표시되도록 구성될 수 있다.

상기 그래프에서 특정 지점정보 및 작동 각도 데이터 변경을 위한 대상 로봇 부분를 선택하고, 상기 그래프 상의 선택된 지점정보에 대응되는 대상 로봇 부분의 움직임 정보 데이터의 위치를 조정함으로써 상기 대상 로봇 부분의 움직임 정보 데이터를 변경할 수 있다.

상기 그래프 상에서 지점정보를 추가하여 추가된 지점정보에 상기 로봇의 부분들 중 적어도 하나에 대해 새로운 움직임 정보 데이터를 입력할 수 있다.

실제 동작 또는 테스트 실행 중인 로봇의 복수 개의 부분 중 적어도 하나에 대한 작동 제어 정보 변경을 상기 로봇 또는 상기 로봇 제어 시스템에서 수행하는 경우, 변경되는 세부 작동 제어 정보가 상기 그래프에 실시간으로 반영될 수 있다.

본 발명의 로봇 제어 시스템에 따르면, 효율적으로 로봇의 각 부분에 대한 조작도를 극대화할 수 있고, 이를 위한 다양한 제어알고리즘을 쉽게 구현하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 로봇 제어 시스템에 따르면, 로봇의 각 부분에 대한 제어 정보 변경을 관리자에게 용이하게 시각화된 그래프를 통해 효율적으로 구현가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템에 의해 제어되는 모듈 기반 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 다양한 메뉴들을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 로봇을 제어하기 위한 관리자 인터페이스 장치로써, 지시 모듈을 포함할 수 있다. 지시 모듈에 대한 바람직한 실시예로, 지시 모듈은 관리자의 편의를 위해 터치 패드(또는 키버튼)과 디스플레이부(예컨대, LCD, LED 스크린이 포함될 수 있음)을 사용하여 태블릿 PC 형태로 구현 가능하며, 로봇에 유선 또는 무선으로 연결되어 사용될 수 있다.

로봇 제어 시스템

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 온/오프라인 통신 기반으로 통신할 수 있다. 이러한 통신 기반의 로봇 제어 시스템에는 로봇 제어 시스템(110: 예컨대 지시 모듈일 수 있음) 및 로봇(100)이 포함될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오프라인 프로그램밍 제어에 있어서, 로봇 제어 시스템(110)은 제어 신호를 또는 통신 데이터를 로봇(100)의 제어 시스템(미도시)에 전달하여 로봇(100)을 구동시킬 수 있다. 로봇(100)의 제어 시스템은 이를 각 로봇의 부분을 구동시키는 구동 수단에 전압을 인가하여 통신에 상응하는 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템(110)는 터치 기반의 지시 모듈일 수 있다. 즉, 온라인 통신에 사용되는 지시 모듈의 기능에 시뮬레이터를 탑재하여 오프라인 통신 기능을 제공할 수 있다. 로봇 제어 시스템(110)는 오픈소스 동역학 엔진(ODE) 기반의 로봇/센서/환경 모델링 이동 로봇 및 휴머노이드 소프트웨어를 탑재하여 이를 구현할 수 있다. 소프트웨어는 윈도우 또는 리눅스 등 다양한 운영체계에서 실행될 수 있다. 로봇 제어 시스템(110)는 시뮬레이터를 통해 충돌 회피 알고리즘, 최적 경로 계산 알고리즘을 검증할 수 있다.

로봇 제어 시스템(110)는 로봇(100)의 작업부를 포함하여 로봇(100)의 부분들의 기능들 및 움직임들을 제어하는데 사용될 수 있다. 이를 위해, 로봇 제어 시스템(110)는 로봇(100)이 동작하는 주변 환경 및 로봇(100)에 의해 핸들링되는 물체들에 대한 관련 정보뿐만 아니라 미리 저장된 로봇 관련 움직임 및 기능들을 저장하는 저장모듈를 포함할 수 있다. 로봇 제어 시스템(110)는 로봇(100)의 통신 동안 로봇(100)과 통신할 수 있고, 로봇(100)을 제어할 수 있다. 또한, 로봇(100)의 움직임들의 패턴 및 미리 통신된 시나리오를 검색할 수도 있다. 따라서, 이러한 시나리오 또는 로봇 관련 정보들은 새로운 태스트를 위한 로봇을 재-통신하는데 필요한 설정 내에서 서로 다른 수행 작업를 수행하는데 사용될 수 있다.

로봇의 동작

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템에 의해 제어되는 모듈 기반 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

로봇은 복수 개의 개별 로봇팔 파트들을 포함할 수 있고, 근접한 로봇팔 파트들은 각 관절부에 의해 연결되어 있다. 상기 관절부들의 적어도 일부에는 구동가능한 구동수단이 들어있을 수 있다. 도 2를 참조하면, 픽-앤-플레이스 동작을 수행하기 위한 설정들이 설명될 수 있고, 이때, 로봇의 다양한 부분들(예컨대, 컴포넌트)의 위치들 및 배향들(orientations)를 특정하기 위한 좌표들의 정의를 포함될 수 있다. 로봇의 지지부 및 관절부들과 관련된 좌표들의 정의들, 및 작업부의 위치 및 방향의 정의들은 도 2과 같이 주어질 수 있다.

도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇은 주변 구조물과 붙어있을 수 있는 지지부(302, 302')를 포함할 수 있다. 로봇은 기본적으로 지지부(302, 302')에 연결된 두 개의 로봇팔 파트들(304, 305 및 307, 308) 및 작업부(312)를 운반하는 리스트 파트(309, 309', 310, 310', 311, 311')를 포함할 수 있다. 여기서, 작업부(312)은 파지부(312)로 구성될 수도 있고, 다른 모양의 작업부로 대체될 수 있음은 자명하다.

지지부(302)와 제 1 로봇팔 파트(305) 사이에는 파트들(303 및 303')을 포함하는 제 1 연결 수단들이 제공된다. 제 1 연결 수단들은 지지부(302, 302')를 통해 z축에 대해 회전하도록 장착될 수 있다. 이러한 회전은 관절부(302')를 통해 달설될 수 있다. 유사하게, 제 1 로봇팔 파트(304, 305)도 각도(β)에 의해 지시되는 바와 같이, 연결 수단(303, 303')을 통해 축(316)에 대해 회전하도록 장착될 수 있다. 제 1 로봇팔 파트(304, 305)는 제 2 로봇팔 파트(307, 308)가 회전(각도(γ))에 대해 회전하도록 장착되는 축(317)에 대해 제 2 연결 수단들 또는 관절부들(306, 306')을 매개로 제 2 로봇팔 파트(307, 308)에 결합된다. 제 2 로봇팔에 반대편 종단에서, 파트(307, 308)은 작업부(12)을 운반하는 리스트 파트(309, 309', 310, 310', 311, 311')에 부착된다. 이러한 파트은 대응하는 연결 수단(309, 310 및 311)을 통해 축들(318, 319 및 320)을 포함할 수 있다. 위와 같은 연결 수단(또는 관절부들)에 의해, 작업부은 로봇의 동작의 최대 범위 내에서 공간 상의 어느 위치로 보내어질 수 있고, 작업부은 작업부의 실제 동작 수행 작업에 있어서 요구되는 공간 상의 어느 방향으로도 배향될 수 있다.

도면에는 6-관절부 실시예가 도시되어 있으나, 이는 얼마든지 변형가능하다. 6-관절부 실시예에 이써서, 각 관절부들의 방향은 각(α, β, γ, δ, ε, μ)와 같은 대응되는 회전축에 대해 회전 각에 의해 특정될 수 있다. 또한, 작업부의 위치 및 작업부의 방향은 롤, 피치, 요(roll, pitch, yaw)에 의한 좌표로 정의될 수 있다.

결국, 도 2는 픽-앤-플레이스 동작에서의 사용을 위한 로봇의 설정을 나타내고, 여기서, 작업대상물(314)은 픽업을 위한 컨베이어 상에 놓여져 있을 수 있고, 컨베이어에 근접하여 위치하는 박스(315) 내에 놓여져야 한다. 이러한 프로세스 동안, 로봇의 작업부는 최초 작업위치 또는 지점정보(WP1)에서 이동을 시작하여 선택된 지점정보들(WP2, WP3)를 거쳐 최종 목적지인 지점정보(WP4)로 이동한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 지점정보들의 공간상의 위치 및 개수는 로봇의 통신 단계 동안 설정될 수 있다. 이러한 통신은 이하에서 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 다양한 메뉴들을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 관절부 지점정보 지시(410), 분할 지점정보 지시(420), 지점정보 수정(430), 직접 지시(440) 및 비주얼 통신(450) 메뉴를 제공할 수 있다. 관리자는 위 메뉴들 중 하나를 선택하여 해당 기능에 관련된 인터페이스로 들어갈 수 있다.

관절부 지점정보 지시(410)는 로봇의 관절부를 하나 특정하여 관절부의 지점정보를 지시하는 메뉴일 수 있다. 관리자는 터치 수단(예컨대, 터치 펜 또는 사람의 손 등)을 이용하여 지점정보를 설정한 관절부를 특정하고 특정된 관절부에 대한 움직임의 정도(예컨대, 회전 각도 등)를 설정할 수 있다.

분할 지점정보 지시(420)는 특정 지점정보에서 전체 분할의 움직임을 지시하는 메뉴일 수 있다. 이는 로봇의 엔드이펙터 부분을 x, y, z의 3가지 좌표계로 설정하고, 해당 좌표계가 지향하는 방향 또는 회전 각도를 세부 조정토록하여 이루어질 수 있다.

지점정보 수정(430) 메뉴는 로봇의 일 부분(예컨대, 관절부 등)이 시간의 흐름에 따라 갖는 움직임의 정도를 기반으로 그래프를 구현하여, 그래프 내에서 새로운 지점정보 추가 또는 이미 설정된 지점정보에서의 특정 부분의 작동 각도 조정을 수행하는 메뉴일 수 있다.

직접 지시(440) 메뉴는 전술한 바와 같이, 로봇 제어 시스템와 실제 로봇과 연동하여 관리자의 실제 로봇 제어를 통해 지시를 수행하는 메뉴일 수 있다.

비주얼 통신(450) 메뉴은 통신을 수행함에 있어서, 로봇의 시뮬레이션과 연동하여 프로그램의 명령어 및 변수 등을 설정 및 수정할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.

이러한 메뉴들은 이하의 도면들과 함께 보다 상세히 설명한다.

관절부 동작 메뉴(joint motion menu)

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 관절부 동작 메뉴에 있어서, 무브(510: move)는 통신된 내용에 따라 로봇의 움직임을 시뮬레이션시키는 아이콘이다. 프로그램(520: Program)은 로봇에 새로운 프로그램을 생성하는데 사용되는 아이콘이다. 명령 리스트(530: Command list)는 현재 저장되어 있는 프로그램을 인출하는 아이콘이고, 캔슬(540: Cancel)은 현재 수행하고 있는 작업을 취소할 때 사용되는 아이콘이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 디스플레이부는 로봇의 시뮬레이션을 디스플레이하는 파트 및 각종 아이콘들을 디스플레이하는 파트를 포함할 수 있다.

이때, 로봇의 각 부분은 식별번호를 가지고 저장되며, 각 부분의 움직임 데이터 데이터(예컨대, 위치 데이터, 회전 각도 데이터 등)은 실시간으로 변화할 수 있다. 즉, 우측 하단의 x, y, z 좌표데이터 기입 란을 보면 알 수 있듯이, 로봇 제어 시스템은 시뮬레이션 또는 통신되는 로봇의 각 부분의 위치 정보를 실시간으로 표시할 수 있다.

로봇 제어 시스템은 관절부 동작 메뉴에서 프로그램 아이콘을 선택하여, 관절부 동작을 위한 로봇의 특정 부분을 선택하여 작동 각도를 조절하기 위한 통신을 수행할 수 있다. 이때, 디스플레이부는 하단에 시간축(610)을 나타낼 수 있다. 관리자는 시간축 상에서 터치 수단(640: 예컨대, 터치 펜 또는 관리자 손가락 등일 수 있음)을 이용하여 원하는 시간을 설정하고, 움직임 조절 대상 부분(620)을 선택하여 작동 각도를 조절할 수 있다. 이때, 움직임 조절 대상 부분(620)을 선택하면 작동 각도 조절을 위한 네모 박스(630)가 디스플레이될 수 있고, 이때, 네모 박스(630) 안의 바(632)를 좌우로 움직여 움직임의 정도를 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 움직임의 정도는 해당 관절부의 회전 각도 설정 데이터일 수 있다. 상기 네모 박스(630) 내의 정도 데이터이 영역(634)에 표시될 수 있고, 이는 시뮬레이션 파트의 우측 상단의 해당 부분의 식별번호의 데이터 데이터으로 표시될 수 있다. 이렇게 특정 부분의 작동 각도를 통신하고 저장(save move)을 클릭하면 해당 통신 정보는 저장되고 무브 아이콘 클릭을 하면 해당 시간에 선택한 관절부 부분이 통신된 작동 각도만큼 움직일 수 있다. 이와 같은 인터페이스를 통해 용이하게 관절부의 움직임을 통신할 수 있다.

분할 동작 메뉴(frame motion menu)

본 발명의 일 실시예에 있어서, 로봇 제어 시스템은 지점정보 0부터 2까지 움직이도록 설정되어 있고, 작업부 부분에 부착된 좌표계 부분은 3개의 좌표축(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 여기서도, 디스플레이 화면의 하단에 시간축이 설정되어 있어 시간에 따른 움직임을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있고, 원하는 시간에 특정 로봇 부분의 움직임을 통신할 수 있다. "지점정보 0"에서 3개의 좌표계는 각각 좌표 영역(715-1, 725-1, 735-1)을 통해 표시되고, "지점정보 1"에서 3개의 좌표계는 각각 좌표 영역(715-2, 725-2, 735-2)와 관련되어 표시되며, "지점정보 2"에서 3개의 좌표계는 각각 좌표 영역(715-3, 725-3, 735-3)을 통해 표시된다. 이때, 관리자가 화면 하단의 시간축에서 지점정보 2의 시점으로 시간축을 설정하면 해당 지점정보의 좌표계의 대응되는 영역(715-3, 725-3, 735-3)이 표시된다. 이때, 관리자가 지점정보 2의 중심점의 위치 및 좌표계의 배향을 터치 수단(740)을 이용하여 대응되는 좌표 영역 중 하나(예컨대, 영역(735-3))를 클릭하고, 클릭된 부분을 좌우로 움직여 중심점의 위치를 변경할 수 있고, 상하로 움직여 좌표계의 배향을 변경할 수도 있다. 이러한 중심점 위치 변경 및 좌표계의 배향 변경은 거리데이터 및 회전데이터으로 계산되어 반영되고, 관리자는 이를 설정 및 저장하여 터치 수단(740)을 통해 변경시킨 대로 통신되도록 할 수 있다.

지점정보 수정 메뉴(waypoint editing menu)

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템은 특정 프로그램의 지점정보에 따른 각 부분의 작동 각도(예컨대, 위치 또는 회전 각도 등)를 시간축을 기반으로 하는 2차원 그래프로 생성할 수 있다. 이는 시뮬레이션모듈(미도시)에서 시간에 따른 작동 각도 데이터(위치 좌표 데이터 또는 회전 각도 데이터)을 기반으로 생성될 수 있다. 그래프는 x, y축으로 구성될 수 있고, 이때, 하나의 축은 시간축, 다른 하나는 움직임의 정도 데이터이 될 수 있다. 이때, 그래프 내에는 복수 개의 로봇 부분의 시간에 따른 작동 각도 데이터이 각각 하나의 라인을 가져 복수 개의 라인이 병렬로 동시에 표시될 수 있고, 각 라인에는 로봇 부분의 고유 식별번호가 표시될 수 있다. 하단의 축은 지점정보 별로 탭이 표시될 수 있다(예컨대, P0, P1, P2... 등). 상기 시뮬레이션모듈는 다른 메뉴를 통해 통신의 변경이 생긴 경우에도 지점정보 수정 메뉴를 통해 그래프를 실시간으로 생성할 수 있다.

그리고, 시뮬레이션 화면에는 각 지점정보의 위치와 로봇의 실제 시뮬레이션 움직임 화면이 디스플레이될 수 있다. 그래프 하단의 그래프 관련 정보를 이용하여 통신 전체 시간, 변경하고자 하는 특정 시간, 관절부의 속도 데이터, 관절부 각도 데이터 및 관절부 가속도 데이터를 설정할 수 있다.

또한, 그래프 내에서 시간축 상에서 지점정보 2(P2)의 위치를 변경하여 원하는 시간대에 추가된 지점정보 2(P2)가 위치하도록 하고, 복수 개의 로봇 부분 중 하나를 터치 수단(840)을 통해 클릭하여 해당 부분의 작동 각도 데이터를 변경시킬 수 있다.

비주얼 통신 메뉴(visual programming menu)

로봇 제어 시스템은 명령 로드를 통해 선택된 프로그램을 비주얼적으로 표시할 수 있다. 표시되는 프로그램은 변수 데이터들, 대입 연산자(assignment), 관절부 무브들, 대기, 루프, 정지 등 프로그램에 포함되는 다양한 연산자 또는 명령어들이 진행 순서대로 표시될 수 있다. 또한, 임의의 명령어(예컨대, 무브)를 클릭하면, 클릭된 무브와 관련된 로봇 부분의 위치 좌표데이터(초기 위치에서 최종 위치까지의 각 로봇 부분들의 좌표 데이터 포함) 및 회전 각도 데이터(초기 데이터 및 최종 데이터 포함)이 표시된다. 그리고, 표시된 프로그램에 대해 플레이 아이콘을 클릭하면 프로그램이 실행될 수 있다. 프로그램이 실행되면서 현재 수행되고 있는 명령어들이 표시될 수 있고, 이에 포함된 설정 데이터들, 명령어들이 표시될 수 있다.

또한, 실제 통신을 수행할 때, 도 11에 도시된 바와 같이, 명령어들의 아이콘들이 표시되어 있고, 특정 명령어를 선택하면 해당 명령어의 변수데이터들을 업/다운 아이콘을 통해 설정할 수 있으며, 명령어의 추가, 삭제, 복사 및 붙여넣기, 설정 및 저장 등의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 명령의 데이터는 스트링, 숫자 또는 불린 데이터으로 설정할 수 있고, 이러한 명령의 네이밍도 가능하다. 따라서, 상용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템을 통해 통신 코딩 언어를 직접 기입하지 않고도 비주얼 아이콘을 기반으로 용이하게 통신을 수행할 수 있다.

로봇 제어 시스템의 구성

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 제어 시스템(1200)는 디스플레이부(1210), 명령어 입력모듈(1220), 통신/제어모듈(1230), 저장모듈(1240), 정보 수신모듈(1250) 및 시뮬레이션모듈(1260)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(1210)는 로봇의 통신 동안 관리자에 의해 수행되어질 통신 단계들과 관련된 메뉴들 및/또는 로봇의 통신 동안, 실제 동작 또는 테스트 실행 동안 상기 로봇의 형상을 나타내는 컴퓨터-생성 표현을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(1210)은 시간 축과 로봇의 부분들 중 적어도 하나의 움직임의 정도 데이터를 나타내는 움직임 정보 축으로 구성된 그래프를 표시할 수 있다.

명령어 입력모듈(1220)는 로봇에 대한 제어 시스템에 통신된 명령어를 입력할 수 있다. 명령어 입력모듈(1220)는 관리자로부터 명령어를 입력받을 수 있고, 이는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 터치 스크린은 터치 펜 또는 관리자 손 등을 통해 관리자 입력을 입력받을 수 있다. 터치 스크린은 로봇의 3D 표현이 로봇의 특정 부분을 임의의 위치에 위치시키고 배향시키기 위한 다양한 아이콘들과 함께 표시되도록 하고, 아이콘들에 대한 클릭을 입력받을 수 잇다.

통신/제어모듈(1230)는 로봇에 대한 통신 및 제어를 위한 프로세서이다. 이는 하드웨어 프로세서로 구성될 수 있다. 통신/제어모듈(1230)는 명령어 입력모듈(1220)에서 입력된 명령어에 따라 로봇에 입력되는 통신 코드를 생성할 수 있다. 또는 로봇을 제어할 수 있는 제어 신호를 생성할 수 있다. 통신/제어모듈(1230)는 로봇의 각 부분의 움직임 또는 좌표 데이터를 기반으로 시간에 따른 흐름을 분석하여 시간축과 작동 각도 데이터으로 구성된 그래프를 생성할 수 있다. 또한, 그래프를 이용하여 시간, 대상 로봇 부분 및 지점정보를 특정하여 해당 부분의 작동 각도 데이터의 변화를 통해 지점정보의 위치를 변화시킬 수도 있고, 새로운 지점정보를 추가할 수도 있다. 통신/제어모듈(1230)는 로봇의 주변 환경, 예컨대, 장애물 및 금지 구역 등을 파악하여, 로봇의 최적 경로를 계산할 수 있다. 또한, 지점정보들의 시퀀스들을 통해 또는 공간 상의 경로를 통해 로봇의 하나 이상의 관절부들 또는 작업부을 이동시킴으로써 로봇의 위치 또는 공간적 영역의 상세 좌표를 획득할 수 있다.

이를 위해 통신/제어모듈(1230)에는 기본적으로 각 팔에 대한 역동역학 제어 알고리즘, 임피던스 제어 알고리즘, 컴플라이언스 제어 알고리즘, 로봇팔 조작에 따른 충돌 검출 및 회피 알고리즘, Object 임피던스 제어 알고리즘 및 Internal force 임피던스 제어알고리즘을 탑재할 수 있고, 이러한 알고리즘의 검증을 시뮬레이션모듈(1260)의 시뮬레이션을 통해 수행할 수 있다.

또한, 통신/제어모듈(1230)는 각 메뉴 및 아이콘의 클릭에 따라 이전 및 다음 메뉴 및 아이콘이 표시되도록 디스플레이부(1210)을 제어할 수 있다. 통신/제어모듈(1230)는 적어도 로봇의 통신 동안, 특정 동작들과 관련하여, 로봇고 관련된 선호 움직임, 액션들 및 다른 특징들을 설명하는 미리 통신된 템플릿(templates)로의 액세스를 가질 수 있다. 이때, 테플릿은 로봇의 차후 통신을 최적화하고, 촉진시키기 위해 로봇의 서로 다른 동작들을 정의할 수 있다. 상기 템플릿은 저장모듈(1240)에 저장될 수 있다.

저장모듈(1240)는 로봇의 통신 및 동작들과 관련된 정보를 저장할 수 있고, 로봇의 이동 동안 피해야 할 장애물 정보 및/또는 공간 상의 금지된 영역과 같은 로봇 주변에 관한 정보도 저장할 수 있다. 이는 RAM, ROM 등의 플래시 메모리 및/또는 하드 메모리 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 저장모듈(1240)는 작업부의 최초 위치를 나타내는 정보, 최초 위치에서의 작업부의 활성화/트리거링 파라미터들, 작업부의 최종 위치, 최종 위치에서의 활성화/트리거링 파라미터들 및 최초 위치와 최종 위치 사이의 공간 상의 경로와 관련된 정보를 저장할 수 있다.

정보 수신모듈(1250)는 실제 로봇에 부착된 센서 등으로부터 로봇의 움직임 정보 또는 위치 정보 등의 로봇 관련 정보를 수신할 수 있다. 이는 통신 프로세서로 구현가능하다.

시뮬레이션모듈(1260)는 실제 로봇으로부터 수신되는 정보 또는 로봇 제어 시스템의 외부 센서로부터의 정보를 기반으로 실제 로봇의 움직임을 컴퓨터 생성 표현(예컨대, 3D CAD 이미지)으로 생성하여 시뮬레이션이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 실제 로봇과 별개로, 통신/제어모듈(1230)에서 생성된 통신에 따라 로봇의 컴퓨터 생성 표현을 생성하여 가상으로 로봇의 움직임을 시뮬레이팅할 수 있다. 이러한 시뮬레이션 컴퓨터 생성 표현은 디스플레이부(1210)으로 전송되어 디스플레이될 수 있다.

이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

모듈 기반 로봇을 제어하는 장치에 있어서,
상기 로봇의 통신 동안 관리자에 의해 수행되어질 통신 단계들과 관련된 메뉴들, 및 상기 로봇의 통신 동안, 실제 동작 동안 또는 테스트 실행 동안 상기 로봇의 형상을 나타내는 디스플레이부; 및
상기 로봇에 대한 제어 시스템에 명령어를 입력하기 위한 명령어 입력모듈을 포함하되,
상기 디스플레이부는 시간 축과 상기 로봇의 부분들 중 적어도 하나의 작동 각도(degree) 데이터 - 작동 각도 데이터는 회전 정도 데이터 또는 위치 데이터를 포함함 - 을 나타내는 움직임 정보 축으로 구성된 그래프를 표시하고,
상기 디스플레이부는 상기 그래프를 나타내는 파트 및 상기 로봇의 시뮬레이션을 컴퓨터 생성 표현을 통해 디스플레이하는 파트를 함께 표시하며,
실제 동작 중 또는 테스트 실행 중인 로봇의 복수 개의 부분 중 적어도 하나에 대한 작동 제어 정보 변경을 상기 로봇 또는 상기 로봇 제어 시스템에서 수행하는 경우, 변경되는 세부 작동 제어 정보가 상기 그래프에 실시간으로 반영되고,
상기 디스플레이부 상에서 상기 로봇의 시뮬레이션은 적어도 하나의 센서 또는 구동기를 통신을 통해 실시간 제어하기 위한 필드버스를 이용하여 상기 세부 작동 제어정보가 실시간 반영되는 그래프와 동기화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그래프는 상기 로봇의 복수 개의 부분들의 작동 각도 데이터를 병렬로 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 그래프는 상기 관리자에 의해 설정된 지점정보를 기반으로 시간에 따른 상기 로봇의 복수 개의 부분들의 움직임 정보 데이터이 동시에 표시되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그래프에서 특정 지점정보 및 작동 각도 데이터 변경을 위한 대상 로봇 부분를 선택하고, 상기 그래프 상의 선택된 지점정보에 대응되는 대상 로봇 부분의 움직임 정보 데이터의 위치를 조정함으로써 상기 대상 로봇 부분의 움직임 정보 데이터를 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그래프 상에서 지점정보를 추가하여 추가된 지점정보에 상기 로봇의 부분들 중 적어도 하나에 대해 새로운 움직임 정보 데이터를 입력하는 것을 특징으로 하는 로봇 제어 시스템.