KR930003505B1

KR930003505B1 - 로보트의 작업원점 설정방식

Info

Publication number: KR930003505B1
Application number: KR1019900013731A
Authority: KR
Inventors: 이석준
Original assignee: 금성산전주식회사; 이희종
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1993-05-01
Also published as: KR920004097A

Abstract

내용 없음.

Description

로보트의 작업원점 설정방식

제 1(a)도 내지 제1(d)도는 종래 방식에 따른 작업원점 설정타이밍도.

제2도는 본 발명에 따른 로보트의 작업원점 에러검출회로 블럭도.

제 3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명을 설명하기 위한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

S : 원점센서신호 dir : 모터회전방향신호

E : 원점에러검출신호 Org : A, B상카운터클리어검출신호

Z : 모터의 Z상펄스 AN₁-AN₄: 앤드게이트

1 : 모노멀티바이브레이터 2 : A,B상카운터

F/F₁, F/F₂: 플립플롭

본 발명은 산업용 로보트가 동작기준점을 설정하는 것에 관한 것으로, 특히 하드웨어적인 해결로 작업원점 에러검출을 하여 정확한 작업원점을 신속히 설정하도록 하기 위한 로보트의 작업원점 설정방식에 관한 것이다.

로보트가 현장에서 어느 특정작업을 행할때 그 동작이 이루어지는 좌표계가 필요하며, 로보트는 지령된 작업데이타를 일정기준 좌표계에 의거하여 해석하게 된다.

이러한 좌표계 결정의 출발점이 되는 것은 로보트의 각 관절을 구성하고 있는 모터들의 회전각인데, 로보트 몸체의 일부나 주변환경의 고정된 특정기준점으로부터 각 축의 모터가 몇회전, 몇도 움직였는가가 로보트 손(Hand)의 위치를 결정하기 때문이다. 일반적으로, 로보트는 모터에서 제공되는 각상(A, B, Z)가 몸체에 장착된 센서들을 이용해 기준점을 설정한다.

일반적으로 로보트 작업좌표계의 기준점인 "로보트 원점"을 찾은 후 지령(teach)된 작업데이타를 이 작업원점에 기준하여 해석하고 동작하는 "teach and playback"방식으로 산업로보트가 작업한다.

보통 로보트의 각축 모터에서 회전방향과 회전량을 알 수 있는 A, B상과 모터의 1회전마다 1개의 펄스가 발생하는 Z상을 구한다. 그리고 각축의 몸체(Link)에는 근접센서를 부착시켜, 이 센서가 "온/오프"되는 모터회전각 근처에 Z상을 찾아 작업원점으로 한다. 센서가 변하는 회전각을 원점으로 규정할 수 있지만, 센서의 온/오프 영역 근처에서 결정되는 모터의 Z상을 찾아 원점으로 하는 것이 작업정밀도의 입장에서 훨씬 유리하다. 따라서 로보트는 먼저, 자신 작업영역의 한쪽 극점(Extreme-point)에 존재하는 센서변이 영역을 찾는다. 그리고, 센서 변이영역을 찾으면 그 지점에 인접한 모터 Z상의 발생점을 찾는다.

로보트 각축의 작업좌표계에서 보았을때 모터의 Z상은, 모터가 로보트 몸체에 장착되었기 때문에 특정위치에서 발생되는 고정된 값을 갖는다. 반면에 센서의 변이영역(온/오프)은 주변온도, 센서와 지그와의 거리 변화등에 따라 약간씩 이동되는 상대적 특성을 갖는다.

제 1(a)도 내지 제1(d)도는 종래 방식에 따른 작업원점 설정 타이밍도로서, 먼저 제1(a)도 및 제1(b)도에 도시한 바와같이 근접센서(S)가 온되어 고전위 타이밍이 된후 첫번째 검출되는 모터의 1회전 Z상펄스 제1(b)도에 의해 작업원점을 찾는다.

만약, 제1(c)도 및 제1(d)도에 도시한 바와같이 센서(S)가 온되어 고전위 타이밍이 되기 직전에 Z상 펄스가 검출되면, 다음번 Z상 펄스 타이밍에 작업원점을 찾는다. 따라서 센서변이 영역과 Z상 발생지점과의 간격을 체크하여 두 지점이 너무 가깝거나 멀면 로보트 몸체의 지그를 조정해 센서변이 영역을 이동함으로써 작업원점을 찾는 타이밍을 조절하게 된다.

예를들어, 1회전에 4000개의 A, B상과 1개의 Z상을 발생시키는 모터의 경우 근접센서의 특성변화가 A, B상 500개 내에 든다면 센서변이 영역과 Z상 발생지점과의 A, B상 펄스값 차이는 500≤△펄스≤3500이 되어야 한다.

이 펄스값 변이(△펄스)를 찾는 과정은 소프트웨어로 보통 이루어지고, Z상은 매우 펄스폭이 좁은 펄스이므로 센서변이 영역(△펄스)을 찾은 후 Z상을 구하는 과정에서 로보트는 매우 저속으로 움직여야 한다. 또한 로보트를 이루는 각축의 Z상 탐색을 소프트웨어로 동시에 행하는데 무리가 있다.

본 발명은 이와같은 문제점을 감안하여 로보트가 원점을 잡는데 소요되는 시간을 경감시킴과 동시에 원점의 위치 정밀도를 높일 수 있도록 한 로보트의 작업원점 설정방식을 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명에 따른 로보트의 작업원점 에러검출회로 블럭도로서, 원점센서신호(S)와 모터회전방향신호(dir)를 앤드게이트(AN₁)를 통해 조합함과 아울러 인버터(I₁), (I₂)를 각기 통한 반전신호(

), (

)를 앤드게이트(AN₂)에서 조합한 후 그 앤드게이트(AN₁), (AN₂)의 출력을 오아게이트(OR₁)를 통해 조합하여 모노멀티바이브레이터(1)이 입력신호로 인가하고, 그 모노멀티바이브레이터(1)의 출력을 Z상신호(Z)와 앤드게이트(AN₄)에서 조합하여 그 앤드게이트(AN₄)의 출력을 플립플롭(F/F₁)의 클럭신호(CK₁)로 인가한 후 그이 출력(Q₁)을 원점에러검출신호(E)로 검출하며, 상기 원점센서신호(S), 모터의 회전방향신호(dir) 및 Z상신호(Z)를 앤드게이트(AN₃)를 통해 조합하여 그 앤드게이트(AN₃)의 출력을 A, B상카운터(2)의 클리어신호(Clear)로 인가함과 아울러 플립플롭(F/F₂)의 클럭신호(CK₂)로 인가한 후 그 플립플롭(F/F₂)의 출력(Q₂)을 A, B상카운터(2)의 클리어검출신호(Org)로 검출하도록 구성하였다.

여기서, 모터의 A, B상으로부터 펄스(P)를 발생시키는데, 이는 원점이 잡혀진 후 각축 모터의 위치를 알려주는 근거로 삼고, 모터의 회전방향신호(dir)는, dir=1일때 로보트의 해당축은 원점센서로 접근하며, dir=0일때는 원점센서에서 떨어지는 방향으로 움직임을 나타낸다.

그리고, 원점센서신호(S)는 대부분의 작업영역에서는 "0"이며 작업영역의 한쪽끝의 원점근처에서 "1"로 바뀐다. 또한, 원점센서의 특성변화에 의해 원점을 결정하는 Z상이 쉬프트되는 것을 방지하기 위해 미리 원점센서 온/오프 근처에 금지영역(△P)을 할당하고, 만약 Z상이 센서의 온/오프 시점에서 △P값 이내에 존재한다면 로보트 몸체의 센서와 지그를 조정하는 것이 필요하다.

본 발명에 따른 로보트 각축의 원점을 설정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

각축은 작업영역의 한쪽끝에 존재하는 원점센서를 향하여 움직인다. 이때 모터회전방향신호(dir)는 dir=1이 되며, 원점센서에 근접하게 도면, 그 원점센서가 온되어(S=1) Z상신호(Z)에 의해 A, B상카운터(2)가 클리어되는지를 검색한다.

즉, dir=1, S=1이므로 앤드게이트(AN₃)는 Z상신호(Z)에 의해 출력이 결정되는데, Z상신호(Z)가 펄스신호로 입력되면, 앤드게이트(AN₃)가 펄스출력을 하여 A,B상카운터(2)를 클리어(ciear)시키고, 플립플롭(F/F₂)의 클럭신호(CK₂)로 인가되어 그의 출력(Q₂)인 A, B상카운터(2) 클리어검출신호(Org)는 고전위 신호가 된다. 이때(Org=1) 플립플롭(F/F₁)의 출력(Q₁)인 원점에러검출신호(E)를 검색하여 원점을 정상적인 위치에서 찾는지를 판별한다. 즉, dir=1, S=1일때 앤드게이트(AN₁)의 출력이 오아게이트(OR₁)를 통해 모노멀티바이브레이터(1)의 트리거 입력이 되므로 이 모노멀티바이브레이터(1)는 일정펄스폭(△P)의 신호를 유지한다.

이 모노멀티바이브레이터(1)의 일정펄스폭(△P)내에 Z상펄스(Z)가 입력되면 앤드게이트(AN₄)의 출력이 플립플롭(F/F₁)의 클럭신호(CK₁)로 인가되어 그의 출력(Q₁)인 원점에러검출신호(E)가 고전위로 된다. 또한, 축의 이동이 원점으로부터 멀어지는 경우 dir=0가 되고, 이후 일정거리이상 멀어지면 원점센서는 오프되어 S=0가 되므로 이때에는 S=0, dir=0신호가 인버터(I₁), (I₂)를 통해 반전되어 앤드게이트(AN₂)를 통한 후 오아게이트(OR₁)를 통해 모노멀티바이브레이터(1)에 트리거 입력되므로 그 모노멀티바이브레이터(1)가 일정펄스폭(△P)출력을 한다. 이때 앤드게이트(CK₁)가 인가되어 그의 출력(Q₁)인 원점에러검출신호(E)가 고전위로 검출된다.

제 3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명을 설명하기 위한 파형도로서, 이에 도시한 바와같이 축이 원점방향(dir=1)으로 이동할때 근접센서의 온시점(t)이후에 검출되는 모터의 1회전펄스인 Z상펄스검출시점을 작업원점으로 찾는데, 만약 제 3(b) 도와같은 축의 원점방향 이동(dir=1)시 근접센서의 온시점(t)이후 일정펄스폭(△P)내에서 Z상펄스가 검출될 경우에는 너무 근접에 따른 에러발생이 있고, 제 3(c) 도와같은 축의 원점에서 멀어지는 이동(dir=0)일때 근접센서의 오프시점(t)에서 일정펄스폭(△P)내에 Z상펄스가 검출될 경우에는 근접센서가 온된 후 Z상펄스 입력이 너무 늦게되는 경우이므로 이때에는 센서지그를 조정해 다시 원점을 찾아야 한다. 따라서, 제 2 도의 회로에 의해 근접센서가 온/오프되는 시점(t)에서 축의 이동방향에 따라 좌/우로 일정펄스폭(△P)만큼의 금지영역(t₁-t₂)내에 Z상펄스(Z)가 입력될 경우에 원점에러검출신호(E)가 고전위로 에러검출을 하게된다. 만약 이 금지영역(t₁-t₂)내에서 Z상펄스(Z)를 검출하면 원점에러검출신호(E=1)에 따라 그 축의 센서지그를 조정해준 후 다시 원점찾기 수행을 한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 원점센서와 모터의 Z상을 이용해 정확한 원점을 찾고자 할때 너무 가깝거나 너무 먼 작업원점 검출에러 사황을 하드웨어적으로 찾을 수 있고, A, B상을 카운트하는 펄스카운터가 Z상에 의해 자동적으로 클리어되어 원점을 검출하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

산업용 로보트의 작업원점 설정방식에 있어서, 원점센서신호(S) 및 모터회전방향신호(dir)를 앤드게이트(AN₁)를 통해 조합하는 과정과, 상기 원점센서신호(S) 및 모터회전방향신호(dir)를 인버터(I₁), (I₂)를 각기 통해 반전시킨 후 앤드게이트(AN₂)를 통해 조합하는 과정과, 상기 앤드게이트(AN₁), (AN₂)의 출력신호를 오아게이트(OR₁)를 통해 조합하는 과정과, 상기 오아게이트(OR₁)의 출력신호에 따라 모노멀티바이브레이터(1)를 통해 일정폭(△P)의 펄스신호를 발생하는 과정과, 상기 모노멀티바이브레이터(1)의 출력신호 및 Z상신호(Z)를 앤드게이트(AN₄)를 통해 조합하는 과정과, 상기 앤드게이트(AN₄)의 출력신호를 플립플롭(F/F₁)에서 클럭신호(CK₁)로 인가받아 원점에러검출신호(E)를 검출하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로보트의 작업원점 설정방식.