KR940003133B1 - 로보트 엔드-이펙터(End-effector)의 이동궤적 판별방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로보트 엔드-이펙터(End-effector)의 이동궤적 판별방법

제1도는 종래의 관절좌표계상에서의 로보트 아암 이송개념도.

제2도는 종래의 엔드-이펙터의 이동궤적 판별 동작순서를 도시한 플로우챠트.

제3도는 본 발명의 일실시예가 적용되는 로보트 위치 제어시스템도.

제4도는 본 발명의 일실시예가 적용되는 직각좌표상에서 로보트 아암의 이동개념도.

제5도는 본 발명의 일실시예가 적용되는 직각좌표 및 관절좌표 상에서 로보트 아암의 이동개념도.

제6도는 본 발명의 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로프로세서 2 : 위치제어기

3 : 모터구동부 4 : 모터

본 발명은 복수개의 관철을 가진 로보트의 엔드-이펙터의 이동궤적이 정상적인 작업 영역내에 존재하는지를 검사하는 로보트의 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법에 관한 것으로써, 특히 다관절 로보트의 궤적이 작업 영역내에 존재하는지를 검사하여 로보트 본체 및 작업 대상물체와의 충돌을 방지토록 하는 로보트의 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법에 관한 것이다.

일반적으로 로보트 시스템은, 임의의 위치에서 작업을 완료한 후 다음 작업 위치로 이동하기 위해서는 엔드-이펙터가 거쳐가야할 중간 경유 포인트를 지정하고, 이 중간경우포인트를 거쳐서 이동하도록 프로그래밍 되어 있다.

그런데, 상술한 바와같은 작업 위치 이동의 경우에는 물론이고, 제1도에 도시한 제1축(30)의 작업영역(32) 또는 제2축(34)의 작업영역(36)내에서 일정시간동안 작업을 수행할 경우, 제1축(30) 및 제2축(34)이 작업영역(32) 또는 작업영역(36)으로부터 로보트의 엔드-이펙트가 경로를 이탈한다는 문제가 발생될 염려가 있었다.

이와같은 점을 고려하여 로보트의 각 축 예를들면 제1 및 제2축(30,34)이 작업영역(32)(또는 36)을 벗어나는지 여부를 체크하는 방법이 종래에도 있었으나, 이와같은 종래의 첵크 방법은 제2도에 도시한 플로우챠트와 같이 스텝 S1에서 현재위치를 도시하지 않은 제어기에 의해서 판별하여 스텝 S1에서 현재위치를 도시하지 않은 제어기에 의해서 판별하여 스텝 S2에서 각 관절이 제1도에 도시한 관절좌표상의 작업영역(32)(36)을 이탈하였는지 여부를 판별하여 이탈하였을 경우(yes일 경우)에는 스텝 S3에서 에러처리를 하여 제어기에 의해 로보트의 구동을 정지시키는 방법이었다. 한편, 제2도의 스텝 S2에서 각 관절의 관절좌표상의 작업영역(32)(36)을 제1 및 제2축(30)(34)이 이탈하지 않았을 경우에는 스텝 S1으로 복귀하여 스텝 S1 이하의 동작을 반복해서 행한다.

물론, 이와같은 종래의 작업영역 이탈여부의 판별방법도 어느 정도 효과는 있었으나, 실제로 엔드-이펙터상에는 로보트 본체 또는 작업 대상물체에 대한 간섭이 없다고 하더라도 상기 엔드-이펙트에 작업도구(Tool)를 부착하였을 경우에는 로보트 본체 또는 작업대상물체에 대한 간섭 또는 충돌이 발생하여 로보트 본체 또는 작업대상물체를 파손시킬 염려가 있을 뿐만 아니라, 안전사고가 발생할 수 있다는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 여러가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 관절좌표계상에서 로보트의 엔드-이펙트가 작업 영역을 이탈하였는지 여부를 체크함과 동시에 직각좌표계상에서도 엔드-이펙트에 부착된 도구의 위치(원점에서 도구 종단까지의 거리)를 계산해서 작업 영역의 이탈여부를 판별할 수 있는 로보트 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로보트의 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법은, 로보트의 현재위치를 판별하는 제1스텝과, 각 관절의 위치값이 관절좌표상의 작업영역을 이탈하였는지 여부를 판별하는 제2스텝과, 관절좌표상의 데이터를 직각좌표상의 데이타로 변환하는 제3스텝과, 작업도구에 대한 데이타가 마이크로프로세서에 입력되었는지를 판별하는 제4스텝과, 직각좌표상의 데이타에 상기 작업도구에 대한 데이타를 추가하는 제5스텝과, 직각좌표데이타가 직각좌표상의 데이타를 벗어났는지의 여부를 판별하는 제6스텝과, 상기 제2스텝 및 제6스텝에서 작업영역으로부터 이탈되었다고 판별되면 에러처리함과 동시에 로보트를 정지시키는 제7스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예가 적용되는 로보트 위치제어 시스텝도이고, 제4도는 직각 좌표상에서 로보트 아암의 이동개념도이며, 제5도는 직각좌표 및 관절좌표상에서 로보트 아암의 이동개념도이고, 제6도는 본 발명의 동작 순서를 도시한 플로우챠트이다.

제3도에 있어서, (1)은 로보트의 전체 동작을 제어하는 마이크로프로세서이고, (2)는 상기 마이크로프로세서(1)에 데이타를 출력하거나 마이크로프로세서(1)로 부터 출력되는 제어신호를 받아서 로보트제어에 필요한 데이타를 모터구동부(3)에 출력하여 서보모터(4)를 구하는 서보모터(4)의 위치제어기이다.

상기 모터구동부(3)는 서보모터(4)의 현재구동 위치에 대한 전류궤환신호가 궤환됨과 동시에 상기 서보모터(4)의 구동속도를 도시하지 않은 타코제너레이터에 의해 검출한 속도궤환신호가 궤환되어 서보모터(4)의 속도를 제어하며, 상기 서보모터(4)의 회전량에 따라 펄스신호를 출력하는 엔코더(도시하지 않음)로 부터 출력된 펄스신호를 업/다움 카운터(도시하지 않음)에 의해 업 카운트 또는 다운 카운트하여 마이크로프로세서(1)에 위치제어기(2)를 통해 입력하여 로보트의 현재위치를 상기 마이크로프로세서(1)에서 판별토록 한다.

제4도는 2개의 아암(a₁,a₂)을 가진 로보트가 직각좌표의 X-Y평면에서 현재위치(C₁)(여기에서, C₁의 X축 및 Y축 좌표는 Xi, Yi로 각각 표시됨)로 부터 이동하여야 할 목표위치(C₂)(여기에서, C₂의 X축 및 Y축 좌표는 Xf, Yf로 각각 표시됨)까지 직선을 그리며 이동하는 경우를 도시한 것으로써, 각각의 아암(a₁,a₂)을 구동하기 위한 서보모터(4)가 점(A)과 점(B)에 각각 배설되어 있다.

상기 아암(a₁,a₂)의 엔드-이펙터에 임의의 작업도구(tool)가 부착되었을 경우에는 로보트 본체 또는 작업대상물체에 대한 간섭 또는 충돌이 발생될 염려가 있으므로, 본 발명에서는 상기 로보트 아암의 엔드-이펙터의 이동궤적을 연속적으로 판별하여 작업영역외로 이탈하지 않도록 제어함과 동시에 작업영역을 이탈하였을 경우에는 신속한 응급조치가 가능토록 하는 것이다.

또한, 본 발명에서는 엔드-이펙터에 부착된 작업도구의 크기가 작업종류에 따라 변화하는 것을 감안하여 작업도구의 크기가 변화하였을 경우에는 작업공간영역을 재해석하여 작업도구가 상기 재해석된 작업공간 영역내에 존재하는지의 여부를 판별토록 한다.

상기와 같은 판별방법을 실행하려면 우선 직각좌표상의 작업영역이 마이크로프로세서(1)에 입력되어 있어야 한다. 즉, x.y.z라는 좌표가 [㎜]단위로 설정되어 입력되어 있고, 또한 엔드-이펙터에 부착되는 작업도구에 대한 데이타(길이ㆍ방향성분)가 역시 상기 마이크로프로세서(1)에 입력되어 있는 것은 물론이다.

이와같은 상태에서 제6도에 도시한 엔드-이펙트 이동궤적 판별방법이 시작되면, 먼저 스텝 S1에서 현재의 로보트 위치 즉, 제3도의 위치제어기(2)로 부터 서보모터(4)의 위치를 입력받아 마이크로프로세서(1)에 의해 판별한 후, 스텝 S2에서는 로보트의 각 축(a₁,a₂)이 관절좌표계에서 작업영역(10,12)을 이탈하였는지 여부를 판별한다.

이것은 제5도에 도시한 바와같은 관절좌표계상에서의 로보트 아암(구체적으로는 축)이 작업영역(10,12)을 이탈하였는지 여부를 판별하는 것이며, 서보모터(4)의 현재위치를 판별하는 도시하지 않은 리졸버 또는 엔코더로부터 마이크로프로세서(1)에 입력되는 펄스값에 의해 판별하는 것이다.

상기 판별결과, 관절좌표계상의 작업영역(10,12)을 각각의 아암이 이탈하지 않고 작업영역(10,12)내에 있을 경우(No일 경우)에는 스텝 S3로 나아가서 마이크로프로세서(1)에서 관절좌표상의 데이타를 직각좌표상의 데이타로 변환시킨다.

이어서, 스텝 S4에서 작업도구에 대한 데이타(길이ㆍ방향성분)가 마이크로프로세서(1)에 입력되었는지를 체크하여, 입력되었을 경우(yes일 경우)에는 스텝 S5로 나아가서 상기 스텝 S3에서 변환된 직각 좌표상의 데이타에 작업도구에 대한 데이타를 추가한다.

상기 직각좌표상의 데이타의 작업도구에 대한 데이타가 추가되면 스텝 S6에서 직각좌표상의 직각좌표데이타가 직각좌표의 작업영역(14)을 이탈하였는지 여부를 체크하여, 이탈하지 않았을 경우(No일 경우)에는 로보트 엔드-이펙터의 이동궤적을 판별하는 것이다.

한편, 직각좌표의 작업영역(14)을 벗어났을 경우(yes일 경우)에는 상기 스텝 S2의 관절좌표상의 작업영역에서 이탈한 경우와 마찬가지로 스텝 S7로 나아가서 도시하지 않은 표시수단 또는 경보수단을 통해 외부로 사용자에게 알림과 동시에, 로보트의 동작을 정시킨다.

이와같이 본 발명의 로보트 엔드-이펙트의 이동궤적 판별방법에 의하면, 로보트 본체 및 작업대상물체와의 충돌을 방지하여 로보트 작업 효율을 향상시키고, 경제적 손실을 방지한다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 로보트의 현재위치를 판별하는 제1스텝과, 각 관절의 위치값이 관절좌표상의 작업영역을 이탈하였는지 여부를 판별하는 제2스텝과, 관절좌표상의 데이터를 직각 좌표상의 데이타로 변환하는 제3스텝과, 작업도구에 대한 데이타가 마이크로프로세서에 입력되었는지를 판별하는 제4스텝과, 직각좌표상의 데이타에 상기 작업도구에 대한 데이타를 추가하는 제5스텝과, 직각좌표데이타가 직각좌표상의 데이타를 벗어났는지의 여부를 판별하는 제6스텝과, 상기 제2스텝 및 제6스텝에서 작업영역으로부터 이탈되었다고 판별되면 에러처리함과 동시에 로보트를 정지시키는 제7스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로보트 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제4스텝에서 작업도구에 대한 데이타가 입력 되지 않았을 경우에는 직접 직각 좌표데이타가 직각좌표상의 데이타를 이탈하였는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 로보트 엔드-이펙터의 이동궤적 판별방법.