KR940007207B1 - 로보트용 루트 보간법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로보트용 루트 보간법

제 1 도는 본 발명의 실시예에 따른 루트 보간법을 이용하여 형성된 보간 루트의 설명도,

제 2(a)도 및 2(b)도는 본 발명에 따른 상기 루트 보간법의 또다른 실시예를 보여주는 도인데, 제2(a)도는 루트의 설명도, 제2(b)도는 로보트가 루트를 따라 이동된 속도 변화를 보여주는 도,

제3도는 본 발명의 배경을 설명하는 다각형 루트도.

본 발명은 소정의 3이상의 점에 의하여 한정되는 다각형 루트를 보간하는 로보트 루트 보간법에 관한 것이다.

제3도에 도시된 바와 같이, 로보트 손(도시되지 않음)이 소정의 3점(A, B 및 C)에 의하여 한정되는 다각형 루트(1)에 따라 이동될때, 루트는 전환점(B)에서 불연속이 되며, 그러므로 속도 변화 또는 가속도도 불연속이 된다.

그 결과, 상기 로보트 손에 보다 큰 충격을 가하는 등의 결점이 생기게 된다.

따라서, 상기 결점을 해결하기 위하여, 상기 다각형 루트(1)가 상기 전환점(B)을 통과하지 않도록 곡선에 의하여 보관되는 루트 보간법이 제안되었다.

예컨대, 일본국 특공평 1-27443에 기재된 기술에서, 보간법은 다음 방법으로 실행된다. 첫째, 전환점 전의 직선 루트에 따라, 로보트 손이 일정하게 감소되는 속도로 전환점을 향하여 이동되어 전환점에서는 0이된다. 다음, 전환점 후의 직선 루트에 따라, 로보트 손은 0에서 소정의 속도까지 일정하게 증가되는 속도로 이동된다. 그러면, 상기 속도 감소 보간에 의하여 결정된 위치에, 상기 전환점으로부터 상기 속도 증가 보간에 의하여 결정된 위치까지의 증가분을 더하여 루트를 형성하게 된다.

그러나, 상기 종래 기술에서는, 루트 보간은 일정하게 감소되는 속도 또는 일정한 가속도로 변화되는 속도를 더하여 실행되는데, 그리하여 가속도는 다각형 루트(제3도 참조)의 2개의 인접선 사이에 형성된 각이 작아짐에 따라 커지므로 로보트 손에 큰 충격을 가하게 되는 것이다.

그러므로 본 발명의 목적은 어떠한 형태의 다각형 루트에 대한 루트 보간의 경우에 있어서도 로보트에 충격을 가하는 것 없이 루트를 따라서 원활하게 로보트를 이동할 수 있는 로보트 루트 보간법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 소정의 3이상의 점으로 한정되는 로보트의 다각형 루트를 보간하는 방법이 제공되는데, 여기서 전환점 전의 상기 다각형 루트의 제1속도가 전환점 후의 상기 다각형 루트의 제2속도로 변화될 때의 가속도는 상기 제1및 제2속도에 기초하여 얻어지며, 그리하여 상기 제1속도 및 상기 가속도에 따라서 상기 로보트는 제1속도의 일정 속도로 상기 전환점을 향하여 이동되며 또한 상기 가속도의 방향으로 일정 가속도로 이동된다

제1도에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 루트 보간법에는, 다각형 루트의 2인접선 사이에 형성된 각도(θ)에 따른 전환점(B)에 거의 점근적 포물선 형상을 갖는 보간 루트가 형성되어 있다. 그러므로, 다각형 루트와 보간 루트 사이의 전이점에서 뿐만 아니라 각도(θ)가 작아지는 경우에 보간 루트의 꼭지점에서도, 갑작스러운 속도 변화가 야기되지 않으며, 그리하여 로보트에 큰 충격을 가하는 등의 결점을 방지하게 된다.

더욱이, 각도(θ)가 0으로 되는 경우에(제2(a)도 참조), 로보트 손의 이동은 직선상의 전환점에 대하여 간단한 가속/감속 이동과 같아지게 되며, 그리하여 갑작스러운 속도 변화가 발생하지 않는다.

이후에는 본 발명에 따른 로보트의 루트 보간법의 일예 실시예가 첨부도면을 참조하여 설명될 것이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 로보트 손(도시되지 않음)은 짐(A)으로부터 점(C)까지 소정의 3점(A, B 및C)으로 한정된 다각형 루트(1)상에서 이동될때, 전환점(B) 전의 상기 다각형 루트(1)의 루트(1)상의 제1 속도(1단위 제어 사이클에 대한 이동 벡터)와 전환점(B) 후의 상기 다각형 루트(1)의 루트(1b)상의 제 2속도(1단위 제어 사이클에 내한 이동 벡터)가 설정된다. 다음, 상기 루트(1a)상의 점 D(Po)로부터 상기 루트(1b)상의 점 E(P₁₀)까지 연장하는 보간 루트를 형성하기 위하여, 점(D)에서 점(B)까지 영역과 점(B)에서 점(E)까지 영역을 분할하는 분할수(N)가 설정된다(N은 본 실시예에서 각 영역에서 5로 설정된다).

더욱이, 상기 수(N)로 분할된 각 점에 대응하는 위치에서, 상기 로보트 손의 전단 위치i(X_pi, Y_p1, Z_pi)가 다음 식(1)에 따라 연속적으로 계산되며 그리하여 전환점(B)에 점근하는 포물선 경로가 얻어질 수 있다.

……………………………………(1)

여기서, 값(i)은 0 내지 2·N(본실시예에서 2·N=10)중 하나에 대응하는 수를 나타내며 값()은 가속도 벡터를 나타낸다.

그리하여 상기 가속도 벡터는 다음과 같이 표현된다.

/2·N ……………………………………………………(2)

계속하여, 본 실시예에 따른 루트 보간법의 진행 단계가 이후에 상세히 설명될 것이다.

로보트 손이 점(D)에 도달할 때, 다음 과정이 실행된다.

(1) 값(i)은 0과 동알하며 점(D)에서 위치 벡터는 Po로 가정하고, 가속도 벡터는 다음 식에 따라서 계산된다.

/10 …………………………………………………………(3)

(2) 값(1)은 (i＋1)과 동일하다고 가정하면, 다음 식이 계산된다.

………………………………………………(4)

(3)는 각 접속 각도()를 얻도록 변환되며 그리하여 각 요소가의 값에 따라 서보-제어된다.

식(4 및 5)에 기술된 과정이 제어 사이클의 각 간격에서 반복하여 실행된다. 값(i)은 식(5)의 과정의 시간에서 10과 동일하다면, 로보트 손은 점(E)에 도달되고 그리하여 직선상에서 일정 속도로 점(C)을 향하게 이동된다.

즉, 본 발명에 따라, 로보트가 제1속도()에서 제2속도()로 이동될 때의 가속도가 얻어지며, 제1속도()와 상기 가속도에 따라서, 로보트 손이 제1속도()의 일정 속도로 전환점(B)을 향하여 이동되고 상기 가속도의 방향으로 일정 가속도로 이동하는 방식으로 루트 보간이 실행된다. 그러므로, 다각형 루트(1)의 접속 각도(θ)의 크기에 따라 전환점(B)에 점근하는 포물선 보간 루트를 형성하게 된다.

더욱이, 다각형 루트(1)와 보간 루트 사이의 전이점(점(D와 E))뿐만 아니라 각도(θ)가 작아지는 경우에 보간 루트의 꼭지점에서도, 갑작스러운 속도 변화가 야기되지 않으며, 그리하여 로보트에 큰 충격을 가하는 결점을 방지하게 된다.

더욱이, 본 발명에 따라서, 각도(θ)가 0이 되는 경우에(제2(a)도 참조), 로보트는 전환점(B)으로 직선상에서 단지 가속 또는 감속되도록 하는 방식으로 이동되고 그리하여 갑작스러운 속도 변화가 발생하지 않는것을 알 수 있다(제2(b)도 참조).

다음의 공지 변수중 어느 것이 위치 가변(또는 속도 벡터()로써 이용되는 경우일지라도, 본 실시예의 루트 보간법으로써 유사한 효과를 얻는 것이 가능하다.

(1) 도구 위치 좌표 X, Y, Z 및 도구 위치 백터,,

(2) 도구 위치 좌표 X, Y, Z 및 도구 위치 Eulerian 각 α,β,γ.

(3) 도구 위치 좌표 X, Y, Z 및 손목 접속 각도 θ₄, θ₅, θ₆

(4) 팔 접속 각도 θ₁, θ₂,θ₃및 손목 접속 각도 θ₄,θ₅,θ₆

더욱이, 본 발명에 따른 루트 보간법에서 변수는 상기 기술된 6변수에 제한되는 것이 아니라 n-변수(n≥1)로 확장된다.

더욱이, 이 방법으로, 접속 속도()는 야코비(Jacobian) 행렬(J)을 사용하여 속도 벡터()로부터 직접 얻을 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 소정의 3이상으로 한정되는 로보트의 다각형 루트를 보간하는 루트 보간법에 관한 것인데, 여기서 전환점 전의 상기 다각형 루트상의 제1속도가 전환점 후의 상기 다각형 루트상의 제2속도로 변화될 때의 가속도는 상기 제1및 제2속도에 기초하여 얻어지며, 그리하여 상기 제1속도 및 상기 가속도에 기초하여, 상기 로보트는 제1속도의 일정한 속도로 전환점을 향하여 이동되며 상기 가속도의 방향으로 일정 가속도로 또한 이동된다. 그리하여, 어머한 형태의 다각형 루트에 대하여 루트 보간을 실행하는 경우에 있어서도, 로보트에 어머한 충격을 가하지 않고도 루트상에서 원활하게 로보트를 이동하는 것이가능하다.

본 발명은 바람직한 특정 실시예를 참조하여 기술되었으나 변경과 변화가 본 발명의 의도와 범위내에서 실행될 수 있다.

Claims (8)

1. 대응하는 소정의 3이상의 점으로 형성되는 로보트의 다각형 루트를 보강하기 위한 로보트 루트 보간방법에 있어서, 전환점 전의 상기 다각형 루트상의 제1속도와 상기 전환점 후의 상기 다각형 루트상의 제2속도를 기초로 하여 가속도를 얻는 단계, 및 상기 가속도와 상기 가속도 방향의 위치계수의 결과로 구성된 일정한 가속도로 상기 로보트를 이동시키면서 상기 제1속도의 일정한 속도로 상기 전환점을 향해서 상기로보트를 이동시키는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2의 상기 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제 1부분을 소정수량의 부위로 분할하며, 상기 제2 및 제3의 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제2부분을 상기 소정수량의 부위로 분할하는 단계: 및 각각의 위치벡터가 상기 전환점에 대해 점근선이 되며, 각각의 상기 제1 및 제2부분의 각각의 상기 부위에 대응하는 상기 위치벡터를 결정하는 단계를 더 포함하며, 여기에서, 각각의 상기 위치벡터는 상기 제1속도와 상기 가속도를 기초로 하여 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 위치벡터를 결정하는 상기 벡터는, 선택된 부위에서의 제1위치벡터를 결정하는 단계: 각각의 상기 부위의 속도벡터의 변화를 결정하는 단계; 및 위치벡터를 사용하는 부위(i)의 위치벡터와 부위(i-1)에 대응하는 속도 벡터의 변화를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간 방법.
4. 제3항에 있어서, 대응하는 조인트 각도벡터를 얻으며 상기 조인트 각도벡터를 기초로 하여 서어보 제어하는 상기 로보트를 얻도록 각각의 상기 위치벡터를 역으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
5. 제3항에 있어서, 제1위치벡터()를 결정하는 단계; 각각의 상기 부위의 속도벡터()의 변화를로서 결정하는 단계; 및 부위(i)의 위치벡터를로서 결정하는단계; 를 포함하며 여기에서,은 상기 제1속도를 표시하는 벡터이고,는 상기 가속도를 표시하는 벡터인 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
6. 제1항에 있어서, 제1및 제2의 상기 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제1부분을 소정수량의 부위로 분할하며, 상기 제2 및 제3의 상기 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제2부분을 상기 소정수량의 부위로 분할하는 단계; 및 상기 가속도를 A=(V₂-V₁)/2N의 벡터()로서 얻는 단계; 를 더 포함하며, 여기에서, V₁은 상기 제1속도를 표시하는 벡터이고, V₂는 상기 제2속도를 표시하는 벡터이며 상기 N은 상기 소정수량의 부위인 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
7. 제1항에 있어서, 제1 및 제2의 상기 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제1부분을 소정수량의 부위로 분할하며, 상기 제2 및 제3의 상기 소정의 점들 사이의 상기 다각형 루트의 제2부분을 상기 소정수량의 부위로 분할하는 단계; 및 복수의 위치계수를 제1위치계수와 상기 위치계수를 증대함으로써 결정되는 상기 소정수량의 제2위치계수의 2배로서 결정하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1부분상의 제1부분점과 상기 제2부분상의 제2부분점 사이의 보간루트를 결정하는 단계; 상기 제1부분점에서의 상기 제1위치계수를 결정하는 단계; 상기 제1및 제2부분의 상기 소정수량의 부위에 대응하는 상기 보간 루트상의 점에서의 상기 제2위치계수를 결정하는 단계; 및 상기 제2부분점에서의 상기 제2계수의 최종수치를 결정하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로보트 루트 보간방법.