KR940002206B1 - 컨벌루션(Convolution)을 이용한 로보트의 궤적발생방법 - Google Patents

컨벌루션(Convolution)을 이용한 로보트의 궤적발생방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

컨벌루션(Convolution)을 이용한 로보트의 궤적발생방법
제1도는 종래의 로보트 궤적발생방법의 예시도.
제2도는 샘플링 타임 및 최대속도 사이의 관계 그래프.
제3도는 가속구간을 가지는 토오크 파형의 예시도.
제4도는 본 발명의 컨벌루션에 의해 구해진 속도궤전 파형도.
제5도는 본 발명의 동작순서를 도시한 플로우챠트.
본 발명은, 로보트 또는 컴퓨터 수치제어(CNC : Computer Numerical Control) 공작기계등의 모터 제어를 반드시 필요로 하는 제어 시스템 및 모터만을 제어하는 시스템에 적용되는 로보트의 궤적발생방법에 관한 것으로써 특히, 모터 또는 로보트 제어장치의 컨벌루션을 이용하여 상기 모터 또는 로보트 암(Arm)의 위치와 속도 및 토오크(torque) 궤적이 발생토록 하는 컨벌루션을 이용한 로보토의 궤적발생방법에 관한것이다.
종래에 있어서의 로보트의 궤적발생방법은 직선구간을 갖는 사다리꼴의 속도궤적을 이용하거나 또는 다항식을 이용하여 구현하는 방법이 있었다.
즉, 제1도에 도시한 바와 같이, 로보트의 궤적발생방법은 사다리꼴파의 속도 궤적방법이 있었으나, 이 방법은 속도(v)대 시간(t)의 관계에 있어서 0점을 중심으로 하여 점(A, B, C, D)에서 속도가 불연속적으로 되기 때문에 탄성이 없는 로보트 등에 진동을 발생시키는 원인이 되어 로보트의 위치를 결정하는 시간이 길어진다는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 임의의 샘플링 시간에서의 목표위치를 구하기 위해서는 직선 가감속 곡선의 면적을 계산해야 하는데, 이 경우 제1도에 도시한 E부분(사각형면적 : 위치증분량)만 계산되고, F부분(삼각형 면적)은 계산이 되지 않으므로, 로보트를 원활하게 구동시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 로보트의 복수개의 축이 동시에 출발하여 동시에 목표위치에 도달하는(정지하는) 이른바 동기동작(Synchronized motion)을 구현하는 원리가 상당히 복잡하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 여러가지 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은, 미리 정의된 토오크 궤적에 입력변위량을 컨벌루션함으로써, 계산방법이 간단함과 동시에 컴퓨터 수치제어 공작기계 또는 로브트 등과 같은 다축 시스템의 동기 동작 구현이 용이토록 하는 컨벌루션을 이용한 로보트의 궤적발생방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 모터의 토오크 레벨에서 제어함으로써 속도 및 위치 궤적이 부드럽고 제어의 정밀도를 향상시키도록 하는 컨벌루션을 이용한 로보트의 궤적발생방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 컨벌루션을 이용한 로보트의 궤적발생방법은, 콘트롤 시스템에 가장 적합한 토오크 파형을 구해서 기억장치에 기억시키는 공정과, 로보트를 구동하고자 하는 변위량에 대한 입력신호를 생성해서 이 입력신호 및 토오크 파형을 컨벌루션하는 공정과, 상기 입력신호 및 토오그 파형 컨벌루션한 속도궤적을 적분하여 위치궤적을 구하는 공정과, 상기 속도궤적 및 위치궤적에 따라 로보트를 구동하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 샘플링 타임 및 최대속도 사이의 관계 그래프이고, 제3도는 가속구간을 가지는 토오크 파형의 예시도이며, 제4도는 본 발명의 컨벌루션에 의해 구해진 속도궤적 파형도이다.
먼저, 본 발명에 적용되는 디지털신호에 대한 컨벌루션을 설명하면, 주어진 두 신호(x[n], h[n])의 컨벌루션으로 얻어지는 새로운 신호(y[n])는
y[n]=x[0]h[n]+....+x[k]h[n-k]+....+x[n]h[0]…………………………(1)
로 정의되며, 상기 식(1)을 2진 연산자(binary operator : *)로 표현하면
y[n]=x[n]*h[n]……………………………………………………………………(2)
가 된다.
상기 식(1), (2)는 디스크리트-타임 시그널(discrete-time signal), 즉 디지털 시그널을 대상으로 하므로 디스크리트 컨벌루션이라고 한다.
한편, 상기 식(1), (2)의 디스크리트 컨벌루션을 합산하면,
Figure kpo00001
이 된다.
참고로, 아날로그 신호에 대한 컨벌루션은 다음과 같다 즉,
y(t)=x(t)*h(t)
=∫x(t-τ)h(τ)dτ
=∫h(t-τ)x(τ)dτ……………………………………………………………(4)
이다.
상기와 같은 디지털 신호에 대한 컨벌루션을 참고로 하여, 본 발명을 설명한다.
먼저, 주어진 입력조건인 로보토 암(Arm)의 임의의 한 조인트(Joint)에서의 변위량(θf)을 이용하면, 샘플링타임(Ts)과 상기 임의의 한 조인트에서의 최대속도(Vmax)의 제약에 따라 제2도에 도시한 바와 같은 신호(x[n])를 생성시킬 수 있다.
상기 신호(x[n])의 타임주기(Time duration)는 A 및 B를 정수라고 가정할 경우 정수(A)를 정수(B)로 나누었을 때의 몫(Q(θf, Vmax))이고, 상기 타임주기에 해당하는 임의의 조인트에서의 변위량(θf) 및 최대속도(Vmax)를 갖는 부분에서의 신호의 크기는 정수(A)를 정수(B)로 나누었을 때의 몫(Q)을 제외한 나머지(R) (R＜θf, Vmax))가 된다.
상기 나머지값(R)과 최대속도(Vmax)와의 관계는 다음과 같다. 즉,
0≤R(θf, Vmax)＜Vmax ………………………………………………………(5)
제2도에 도시한 바와 같이 생성된 신호(X[n])에서 변위량(θf) 및 상기 조인트에서의 최대속도(Vmax)를 갖는 목(Q)의 임의의 번째 나머지값(R(θf, Vmax))을 제외한, n=0에서 n=Q(θf, Vmax)-1까지의 신호를 단위신호(u[n])로 표시하면 다음과 같다.
즉, 신호(x [n])는
x[n]=Vmax(u[n]-u[n-Q(θf, Vmax)]) ……………………………………(6)
이다.
한편, 상기 신호(x[n])가 생성되기 이전에 로보트 암의 임의의 한 조인트에서 원하는 토오크 궤적(trajectory), 즉 콘트롤시스템에 가장 적합한 토오크 파형을 실험적 또는 이론적으로 정의된 함수를 이용하여 미리 구한 다음, 이것을 h[n]으로 규정하여 마이크로프로세서의 롬(ROM) 또는 램(RAM)에 저장하며, 상기 롬 또는 램에 저장된 신호(h[n])를 로보트가 구동하고자 하는 변위량(θf)에 대한 입력신호 (x[n])와 컨벌루션하면 제4도에 도시한 바와 같은 속도궤적이 얻어진다. 즉,
Figure kpo00002
이된다.
상기 식(7)의 속도궤적 값을 적분하면 모터의 위치궤적을 구할 수 있다.
한편, 제3도는 가속구간(Kap)을 가진 상기 롬(ROM) 또는 램(RAM)에 저장된 신호(h[n])의 예를 도시한 것이다.
이어서, 제5도를 설명한다.
제5도는 본 발명의 동작순서를 도시한 플로우 챠트로써, 여기서 S는 스텝(단계)을 의미한다.
본 발명의 컨벌루션을 이용한 로보트의 궤적발생방법이 개시되면 먼저 스텝 S1에서 콘트롤 시스템에 가장 적합한 토오크 파형(h[n])을 구하여 스텝 S2에서 상기 스텝 S1에서 구해진 토오크 파형을 마이크로프로세서의 기억장치인 롬(ROM) 또는 램(RAM)에 기억시킨다.
다음에 스텝 S3에서 로보트가 구동하고자 하는 변위량(θf)에 대한 입력신호(x[n])을 생성한 후, 스텝 S4에서 상기 마이크로프로세서에 기억된 토오크 파형(h[n])과 로보트가 구동하고자 하는 변위량(θf)에 대한 입력신호(x[n])을 컨벌루션 하여 로보트의 구동에 대한 속도궤적을 얻고 스텝 S5에서 상기 로보트의 속도궤적 데이타값을 적분하여 로보트의 위치궤적을 구하면 스텝 S6에서 상기 스텝 S4와 스텝 S5에서 얻어진로보트의 속도궤적 및 위치궤적에 의하여 로보트의 정상 구동이 수행되는 것이다. 이와 같이, 본 발명의 컨벌루신을 이용한 로보트의 궤적발생방법에 의하면, 다축시스템의 동기동작 구현이 용이토록 하고, 속도 및 위치궤적이 부드럽게 됨으로써 제어의 정밀도를 향상시켜 작업효율 향상의 극대화를 가질 수 있다는 커다란효과가 있다.

Claims (1)

  1. 콘트롤 시스템에 가장 적합한 토오크 파형을 구해서 기억장치에 기억시키는 공정과, 로보토를 구동하고자 하는 변위량에 대한 입력신호를 생성해서 이 입력신호 및 토오크 파형을 컨벌루션하는 공정과, 상기 입력신호 및 토오크 파형 컨벌루션한 속도궤적을 적분하여 위치궤적을 구하는 공정과, 상기 속도궤적 및 위치궤적에 따라 로트를 구동하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 컨벌루션을 이용한 로보트의 궤적발생방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160022659A (ko) * 2014-08-20 2016-03-02 한국과학기술연구원 하드웨어 한계를 고려하는 동작 데이터의 압축 및 복원을 이용한 로봇 동작 데이터 처리 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4441240C1 (de) * 1994-11-19 1996-05-09 Leica Lasertechnik Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Gegenstandes
DE19710268A1 (de) * 1997-03-13 1998-09-24 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit maximaler Bearbeitungsgeschwindigkeit
JP2018060289A (ja) * 2016-10-03 2018-04-12 オムロン株式会社 軌跡生成装置、軌跡生成装置の制御方法、制御プログラム、および記録媒体
KR102601888B1 (ko) * 2017-07-13 2023-11-14 유니버셜 로보츠 에이/에스 구성 종속적인 동역학적 시스템의 진동 제어
CN114779721B (zh) * 2022-06-20 2022-09-02 济南邦德激光股份有限公司 基于位置点进行速度滤波的方法、设备和存储介质

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2144061A5 (ko) * 1971-06-29 1973-02-09 Matra Engins
JPS57189789A (en) * 1981-05-16 1982-11-22 Toyama Machine Works Controller for speed of industrial robot
JPS5962909A (ja) * 1982-10-01 1984-04-10 Fanuc Ltd 加減速装置
JPS59168513A (ja) * 1983-03-16 1984-09-22 Fanuc Ltd 加減速制御方式
DE3408551A1 (de) * 1984-03-08 1985-09-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum verringern von bahnfehlern bei rechnergesteuerten werkzeugmaschinen oder industrierobotern
JPS6261104A (ja) * 1985-09-11 1987-03-17 Fanuc Ltd 水平関節型ロボツトの加減速制御方式
US4691152A (en) * 1986-02-19 1987-09-01 International Business Machines Corporation Data disk drive velocity estimator
JPS6436303A (en) * 1987-07-31 1989-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Angular acceleration control method
JPH01173209A (ja) * 1987-12-28 1989-07-07 Nitto Seiko Co Ltd 産業用ロボットの制御方法
US4925312A (en) * 1988-03-21 1990-05-15 Staubli International Ag Robot control system having adaptive feedforward torque control for improved accuracy
JP2808119B2 (ja) * 1988-07-28 1998-10-08 ファナック株式会社 加減速制御方式
US4893068A (en) * 1988-11-15 1990-01-09 Hughes Aircraft Company Digital servo employing switch mode lead/lag integrator
JPH02148111A (ja) * 1988-11-30 1990-06-07 Toshiba Corp ロボットの制御方法及びその装置
DE58908949D1 (de) * 1989-09-27 1995-03-09 Siemens Ag Verfahren zur numerischen Positions- oder Bahnsteuerung.
EP0419705A1 (de) * 1989-09-27 1991-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Ruckbegrenzung von numerischen Antriebssystemen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160022659A (ko) * 2014-08-20 2016-03-02 한국과학기술연구원 하드웨어 한계를 고려하는 동작 데이터의 압축 및 복원을 이용한 로봇 동작 데이터 처리 시스템
US9561591B2 (en) 2014-08-20 2017-02-07 Korea Institute Of Science And Technology Robot motion data processing system using motion data reduction/restoration compatible to hardware limits

Also Published As

Publication number Publication date
US5159250A (en) 1992-10-27
JPH0818264B2 (ja) 1996-02-28
KR920014567A (ko) 1992-08-25
JPH0557644A (ja) 1993-03-09

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