KR900003637B1 - 로보트의 동작제어장치 - Google Patents

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KR900003637B1
KR900003637B1 KR1019830005551A KR830005551A KR900003637B1 KR 900003637 B1 KR900003637 B1 KR 900003637B1 KR 1019830005551 A KR1019830005551 A KR 1019830005551A KR 830005551 A KR830005551 A KR 830005551A KR 900003637 B1 KR900003637 B1 KR 900003637B1
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히데오 우즈하시
요시아끼 요시가와
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가부시기가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

로보트의 동작제어장치
제 1 도는 본원 발명에 의한 제어장치를 사용하는 스카라(SCARA : Selective Compliance Assembly Robot Arm)형 로보트의 외관도.
제 2 도는 상기 본원 발명에 의한 로보트의 종단면도.
제 3 도는 본원 발명에 의한 로보트의 동작제어장치의 개략구성도.
제 4 도는 스카라형 로보트의 1,2축에 의한 본원 발명에 의한 로보트의 동작제어장치의 동작설명도.
종래의 점이동제어에 의한 로보트에 있어서는 로보트의 각 관절각에 대하여, 제어계와 구동계와의 사이에서 페 루우프 제어를 사용하고 있으며, 샘플링타임마다 다음의 예측각을 연산하고 있다. 이와같은 제어에 의하면, 대단히 짧은 샘플링타임에 맞추어 설정된 가감속곡선을 따라 가감속으로 되도록 다수의 예측각의산출이 필요하게 되어, 제어장치로서 고속, 고기능의 마이크로프로세서가 필요하게 되고, 그것의 제어 소프트웨어 및 회로를 복잡하고 규모가 크도록 만들어야 하는 결점이 있었다. 또한, 아암구동용 액츄에이터로서서어보모우터를 사용하고 있고 위치결정확도를 높이기 위하여 고분해능의 펄스발생기를 사용하거나, 큰 감속비를 취할 수 있는 감속기를 사용하면서 모우터의 고속회전을 행하든가 하지 않으면 안되기 때문에 제어장치도 고가로 된다는 결점이 있었다.
본원 발명은 상기 결점을 해결하기 위한 것으로서 점이동제어를 사용한 로보트에 있어서, 복잡한 연산을 불필요하게하고, 저기능 마이크로컴퓨터에 의한 분산제어에 의하여 미리 지시한 임의의 점을 임의의 순서로통과가능한 로보트의 동작제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와같은 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명은 로보트의 각 관절각에 대하여, 제어계와 구동계와의 사이를 개루우드제어로 하고, 가감속의 제어를 각 관절구동부마다 독립된 가감속 제어로 행하게 함에 의하여,제어부와 목표점의 절대각에 비례된수(원점으로부터의 펄스수)로부터, 현재위치의 절대각에 비례된 수를 감산하여, 그 차를 정.부(우회전, 좌회전)를 상기의 가감속제어부로 전송하여, 로보트의 동작제어를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본원 발명을 제 1 도∼제 4 도에 나타나 있는 일실시예에 의하여 설명한다. 우선, 제 1 도 제 2 도에 의하여 기구부분을 설명한다. 철판제어부 베이스(1)위에 금속제의 제어부개비넷(2)을 장착하고 있다. 캐비넷(2)은 내부공간을 제어실(3)과 전원실(4)과로 구획하는 금속제간막이판(5)을 가지고 있다. 제어실(3)은 베이스(1), 캐비넷(2), 간막이판(5)으로 밀폐하고 있다. 제어실(3)내에는 마이크로컴퓨터(6)를 가지는 기판(8)이 배치되어 있다. 캐비넷(2)의 전원실(4)부분에는 통기구(2a)를 가지며, 전원실(4)내에는 트랜스등의 전원부(10) 및 팬(11)을 가지고 있다. 팬(11)은 전원부(10)을 강제적으로 냉각하기 위한 것이지만, 금속제간막이판(5)도 동시에 냉각하고 있기 때문에 제어실(3)을 밀폐하여도 그 실내를 충분히 냉각하는 것이 가능하다. 따라서, 제어실(3)내를 밀폐하여, 진애가 침입하는 것을 방지하며, 제어실(3)내의 마이크로컴퓨터(6)의 신뢰성을 높일수가 있다.
상기 제어부 캐비넷(2)위에 철판제의 제 1 구동실용 캐비넷(12)이 고착되어 장착되고, 제 1 구동실(13)을구성한다. 이 캐비넷(212)의 위에는 제 1 아암(14)이 수평으로 회동자제로 실려져 있다. 제 1 구동실(13)내에는 제 l 아암(14)을 구동하기 위한 제 1 구동장치(15)가 설치되어 있다. 제 1 구동모우터(16), 제 1 하부벨트(17), 제 1 전달장치(18), 제 1 상부벨트(l9)에 의하여 이루어져 있다. 제 1 구동모우터(16)는 스텝핑모우터롤사용하며, 지지판(20)을 통하여 캐비넷(12)에 회전축(16a)이 상방으로 돌출하도록 고정되어 있다. 60은 제 1 의 회전형의 발생기이며, 제 1 전달장치(18)는 그 중심의 회전축(18a)이 홈형 지지판(2l)의 상하베어링부(21a,21b)에 회동자재로 지지되며, 하부에 큰 제 1 하부원반(l8b)이 고착되고, 상부에는 작은 제1상부원반(18c)가 고착되어 있다. 제 1 하부벨트(17)은 제 1 구동모우터 회전축(16a)와 제 1 하부원반(18b)에 결쳐서 설치되어 있다.제1상부벨트(19)는 제 1 상부원반(18c)와 제 l 아암회전축 원반(22a)에 결쳐서 설치되어 있다. 제 1 아암(14)은 제 1 하부아암(14a)와 제 1 상부아암(14b)으로 구성되어 있다. 이 제1하부아암(14a)과 제 1 상부아암(14b)과는 플라스틱사출성형에 의하여 경량으로 제작되어 있기 때문에, 제 1 구동모우터(16)의 용량을 작게하는데 있어 크게 이바지한다. 또한, 제 1 하부아암(14a)와 제 1 상부아암(14b)은 단면이 거의홈형으로 제작되어 있기때문에, 강도적으로 강함과 동시에, 제 1 상부아암(14b)를 탈리시킴에 의하여, 그 내부기기의 수리등을 용이하게 행할 수 있다. 제 1 아암(14)의 1단측하면에는 회전축(22)이 고착되어 있다. 이 회전축(22)는 캐비넷(12)내에 들출되어 있고, 캐비넷(12)의 상면의 상부 베어링(23)과 캐비넷(12)내의 하부베어링(24)과에 의하여 회전자재로 지지되어 있다. 하부베어링(24)은 지지판(25)을 통하여 캐비넷(12)에 고정되어 있다. 제 1 아암회전축(22)의 중앙부에는 큰 원반(22a)이 고착되어 있다. 그리고 제 1 구동모우터(16)을 구동하면, 그 회전축(16a)의 회전은 제 1 벨트(17)을 통하여 전달장치(18)에 전달되고, 또한 제 1 상부벨트(19)를 통하여 회전축(22)에 전달되어, 이에 의하여 제 1 아암(14)이 제 1 구동모우터(16)의 회전보다 감속되어 회전한다. 또한, 제 l 구동모우터(16)은 제 1 아암 회전축(22)의 직하에 배치되며, 이것들과 나란히 제 1 전달장치(15)가 배치되고, 캐비넷(12)내에 조밀하게 채워져 수납되어 있다. 제 1 아암(14)내에는 제 2 아암(26)을 구동하기 위한 제 2 구동장치(27)이 설치되어 있다. 제 2 구동창치(27)은 제 2 구동모우터(28), 제 2 하부벨트(29), 제 2 전달장치(30), 제 2 상부벨트(31)로 이루어져 있다. 제 2 구동모우터(28)는 스텝핑모우터를 사용하며, 지지판(32)을 통하여, 제 1 하부아암(14a)위에 실려 높여져 있다. 61은 제 2 의 회전형 펄스발생기이며, 제 2 구동모우터(28)의 회전축에 접속된다. 제 2 구동모우터(28)의 회전축(28a)은 하방으로 돌출되어 있다. 제 2 전달장치(30)는 제 1 하부아암(14a)에 고정되어 있는 축(30a)와 이것에 회동자제로 지지된 제 1 하부원반(30b)과 제 2 상부원반(30c)로 이루어져 있다. 제 2 하부원반(30)은 대경으로 되어있고, 제2 상부원반(30c)는 소경으로 되어있다. 제 2 하부벨트(29)는 제 2 구동모우터회전축(28a)와 제 2 하부원반(30b)에 걸쳐서 설치되어 있다. 제 2 상부벨트(31)는 제 2 상부원반(30c)와 제 2 아암 회전축원반(33a)에 걸쳐서 설치되어 있다. 제 2아암(26)은 제 2 하부아암(26a)와 제 2 상부아암(26b)으로 구성되어 있다. 이 제 2 하부아암(26a)와 제 2 상부아암(26b)은 플라스틱사출성형으로 경량으로 제작되어 있기 때문에, 제 2 구동모우터(28)의 용량을 작게하는데 있어 크게 이바지한다. 또한, 제2하부아암(26a)와 제 2 상부아암(26b)은 단면이 거의 홈형으로 제작되어 있기 때문에, 강도적으로 강함과 동시에, 제 2 상부아암(26b)을 탈리시킴에 의하여, 그 내부기기의 수리등을 용이하게 행할 수 있다. 제 2 아암(26)은 그 1단부가 제 1 아암(14)의 타단측개구(14d)내에 삽입되어있다. 제 2 아암(26)의 1단부에는 상하로 관통하는 회전축(33)이 장착되어 있으며, 이 회전축(33)은 제 1 아암의 상하베어링부(14e,14f)에 의하여 지지되고, 그 중앙부에는 대경의 원반(33a)을 가지고 있다. 그리고 제 2 구동모우터(28)을 구동하면, 그 회진축(28a)의 회전은 제 2 하부벨트(29)를 통하여 제 2 전달장치(30)으로 전달되고, 또한 제 2 상부벨트(31)을 통하여 회전축(33)으로 전달되며, 이에의하여 제 2 아암(26)이 제 2 구동모우터(28)의 회전보다 감속되어 회전한다. 제 2 구동모우터(28)의 회전을 제 2 전달장치(30)를 통하여 제 2 아암으로 전달되도록 되어있기 때문에, 제 2 아암회전축(33)의 원반(33a)의 크기를 작게할 수가 있으며, 제 1 아암(14) 및 제 2 아암(26)의 외경을 작게할 수가 있다.
제 2 아암(26)내에는 제 3 상하동축(34)을 구동하기 위한 제 3 구동장치(35)가 설치되어 있다. 제 3 구동장치(35)는 제 3 구동모우터(36) 제 3 기어(37)로 이루어져 있다. 제 3 구동모우터(36)은 스텝핑 모우터를 사용하며, 제 2 하부아암(26a)의 리브(26c)에 고정되어 있다. 62는 제 3 의 회전형 펄스발생기이며, 제 3 구동모우터(36)의 회전축에 접속된다. 제 3 구동모우터(36)의 회전축(36a)은 횡방향으로 돌출되어 있다. 제 3 기어(37)는 제 2 하부아암(26a)의 1단부(26d)와 리브(26e)에 양단이 회동자재로 지지되며, 제 3 상하동축(34)의 요철(凹凸)에 걸어맞춤되도록 되어있다. 제 3 기어(37)는 제 3 구동모우터(36)에 연결되어 있다.
제 3 하동축(34)는 제 2 아암(26)을 관통하여 지지장치(39, 40)을 통하여 상하동자재로 지지되어 있다. 이 제 3 상하동축(34)은 벨루우(bellows)부재(43)에 의하여 덮여져 있다. 제 4 구동모우터(41)는 제 3 상하동축(34)의 하단에 고정되며, 그 회전축(41a)는 하방으로 돌출되어 있다. 이 회전축(41a)에 그립퍼(42)들을 장착하여 부품등을 이동시킨다.
다음으로 제어부분을 제 3 도에 의하여 설명한다. 순서제어부(5l)는 1/0장치를 통하여 지시된 위치를 기본으로 하여 소정의 순서에 따라, 다음의 목표점을 지시한다. 동작제어부(52)는 지시된 목표점의 각축의 절대펄스수를 기억한다. 또한, 동작제어부(52)는 각축의 현재점을 절대펄스로 기억하고 있다. 순서제어부(51)로부터 지시된 목표점에 아암을 이동시키는 경우에는 목표점과 현재점과의 절대 펄스수의 차를 연산하여, 그것을 출력한다. 그 후에, 목표점 펄스수를 현재점 펄스수로 한다. 동작제어부(52)로부터 보내어진 펄스는 구동제어부(53)으로 입력된다. 구동제어부(53)는 아암의 각축마다에 설치되어 있다. 구동제어부(53)는 동작제어부(52)로부터 보내어진 펄스수에 대응하여 미리 정해진 곡선에 따라 가감속제어를 행하는 출력을 발생시키고, 이 출력을 여자드라이버(54)에 보낸다. 여자드라이버(54)에서 구동제어부(53)으로부터의 출력을 모우터를 회전시키기에 충분한 전력으로 변환한다. 55는 스텝핑 모우터와 같은 액츄에이터이며, 각축을 지정의 각도만큼만 회전시킨다. 또한, 이 액츄에이터의 출력축에 접속되는 회전형의 펄스발생기 70(제 2 도의 펄스발생기 60,61,62에 대응하는)는 통상적으로 다상형의 펄스를 발생하도록 이루어져 있으며, 액츄에이터의 출력축의 회전각도와 회전방향에 의하여 결정되는 펄스를 회전감시부(71)에 대하여 출력한다.
본원 발명의 동작장치에 의하면, 로보트에 작업동작의 위치를 지시하고 절할때에 아암을 손으로 직접 이동함에 의하여, 역으로 액츄에이터가 회전을 일으키는 결과, 이 액츄에이터에 접속되어 있는 발생기로부터 방향 및 회전각도에 의하여 결정되는 펄스가 발생되며, 이 펄스를 회전감시부(71)에서 검출함에 의하여 지시위치에 대응하는 펄스양을 자동적으로 결정할 수가 있고, 로보트를 직접적으로 손으로 움직이어 지지할수가 있다. 또한, 제 4 도에 나타나 있는 바와같이, 로보트의 손끝이 점 62로부터 63으로 이동하는 경우에는 순서제어부(51)가 메모리에 기억되는 순서에 의하여 동작제어부(52)에 점 63이라는 신호를 보낸다. 동작제어부(52)는 메모리로부터 현재점 62와 목표점 63의 각축의 절대 펄스수를 기억하여, 각축마다에 어떤 펄스 어느 방향으로 회전하면 좋은지를 감산에 의하여 산출하며, 그 결과를 각축마다의 구동제어부(53)로 출력한다.
제 4 도는 본원 발명의 동작설명도이며, 제 2 도와 동일부호는 동일부재를 나타낸다. 아암(14)는 축(22)을 중심으로 회전하며, 아암(26)은 축(33)을 중심으로 회전한다. 축(22)에 대응하는 구동제어부(53)에 1000개의 펄스를 보내고 스텝핑모우터를 회전하여 아암(14)을 반시계방향으로 회전시키고, 동시에, 축(33)에 대응하는 구동제어부(53)에 500개의 역국성펄스를 보내어 스텝핑모우터에 의하여 아암(26)을 시계방향으로 회전시키고, 이에 의하여, 그립퍼(42)를 현재점 64로부터 목표점 65로 이동시킨다.
또한, 아암(26)은 절대펄스수 550의 점으로부터 500펄스만을 이동하여 절대펄스수 50의 점으로 된다. 이와같이, 각 축의 구동제어부(53)는 샘플링타임마다 미리 설정된 펄스수를 드라이버(54)로 출력하고 최종적으로 드라이버(54)로 출력된 펄스수가 합계에서 일치되도록 한다. 이에 의하여, 로보트의 손끝이 점 62로부터 63으로 이동하도록 개루우프로 제어할 수 있다. 또한, 모우터로부터 출력된 펄스수와 펄스발생기로부터출력되는 펄스수를 회전감시부가 비교함에 의하여 모우터의 회전에 이상이 없는가를 감시할 수 있다.
또한, 스텝핑 모우터는 그 자체가 높은 각도재 형성을 지니고 있으며, 소정펄스수에 의하여 모우터를 구동한 후의 위치 재현성은 대단히 높다. 또한, 본 실시예에서는 모우터로 적용된 펄스수와 펄스발생기로부터의 펄스수를 비교하여 모우터의 회전이 정상적인가를 감시시키는 것이 용이하게될 수 있기 때문에, 만일 스텝핑모우터에 고르지 못한 작동상태등으로 인한 이상이 발생하였을 경우에는 그 오차량에 따라 로보트를 정지시키든가 또는 원점을 위치결정후 작업을 속행하는 등을 로보트 사용자가 자유로히 프로그래밍할 수 있도록 이루어져서 염가로 신뢰성이 높은 로보트의 제어를 행할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 상기 제어회로에 있어서는 싱글 칩(Single Chip)저기능 마이크로컴퓨터 서로를 직접 접속한 분산제어를 행할 수 있으며, 부품점수를 대폭적으로 감소하여 제어회로가 소형화될 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와같이 본원 발명에 의하면, 위치의 지시를하는 경우에는 아암의 이동량을 펄스발생기로부터의 펄스수에 의하여 자동적으로 기억시킬 수 있다. 또한, 제어부는 목표점의 절대펄스수로부터 현재점의 펄스수를 감산하는 것만 좋고, 가감속제어부는 미리 설정되었던것 같이 펄스를 출력하여 필요한 펄스수가 합계로 출력되도록 비교연산하는 것만으로 좋기 때문에, 싱글칩의 저속도 마이크로컴퓨터에 의한 분산제어로 로보트의 동작제어를 행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 복수개의 제어부(51, 52, 53)와 상기 제어부로부터의 출력에 의하여 구동되는 복수개의 구동부(54, 53)를 비치하며, 상기 구동부로부터의 출력에 의하여 아암을 점으로부터 점으로 이동 제어하는 로보트의 동작제어장치에 있어서, 상기 아암의 개개의 축에 구동부가 설치되며, 개개의 상기 구동부에 제어부가 설치되고, 상기 아암은 상기 개개의 제어부의 미리 소정의 가감속제어에 의하여 지시된 임의의 점을 임의의 순서로 통과 가능하게 하는것을 특징으로 하는 로보트의 동작제어장치.
  2. 개개의 제어부와 개개의 구동부 사이에 회전감시부를 설치하여, 상기 제어부와 구동부를 개루우프제어로 하는것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 로보트의 동작제어장치.
KR1019830005551A 1982-11-26 1983-11-23 로보트의 동작제어장치 KR900003637B1 (ko)

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