WO2017171308A1 - Assembly control method and assembly teaching method using passive stiffness gripper - Google Patents

Assembly control method and assembly teaching method using passive stiffness gripper Download PDF

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WO2017171308A1
WO2017171308A1 PCT/KR2017/003148 KR2017003148W WO2017171308A1 WO 2017171308 A1 WO2017171308 A1 WO 2017171308A1 KR 2017003148 W KR2017003148 W KR 2017003148W WO 2017171308 A1 WO2017171308 A1 WO 2017171308A1
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gripper
assembly
stiffness
manual
robot
Prior art date
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PCT/KR2017/003148
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French (fr)
Korean (ko)
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박동일
박찬훈
김휘수
도현민
윤동원
최태용
경진호
손영수
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한국기계연구원
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Publication date
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls

Definitions

  • the present invention facilitates the assembly teaching by providing a rigidity that can properly cope with the positional error and processing tolerance of the workpiece during assembly, it is possible to grasp the assembly state during the assembly operation to modify the path of the assembly position assembly speed And an assembly control method and an assembly teaching method using a manual rigid gripper capable of improving assembly quality.
  • robots are used in various fields such as transportation of assembly parts, welding, and painting.
  • RCC Remote Compliance Center
  • the present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is to grasp the assembly state during the assembly operation can modify the path of the assembly position manual rigid gripper that can improve the assembly speed and assembly quality It is to provide an assembly control method using.
  • another object of the present invention is to provide an assembly teaching method using the manual rigid gripper which is easy to teach by assembling to provide rigidity that can appropriately cope with the positional error and processing tolerance of the workpiece during assembly.
  • Assembly control method using a manual rigid gripper for achieving the above object is input in advance to move the first component gripped by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second component to be assembled Move the robot along the path. While assembling the first part and the second part, displacement information of the passive rigid gripper is obtained to determine an assembly state. The rigidity of the path of the robot or the manual rigid gripper is changed based on the information identified in the assembling state checking step.
  • the method may further include a reassembly performing step of performing reassembly based on the path of the robot or the rigidity of the manual rigid gripper changed in the assembly strategy modification step.
  • the reassembly may be performed several times.
  • Assembling teaching method using a manual rigid gripper for achieving another object as described above is to move the robot to move the first component gripped by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second component to be assembled. Move and store the position information of the passive rigid gripper. As the moved position is not accurate and additional movement is required, as the external force is applied, the position of the passive rigid gripper holding the first part is deformed or further moved to be assembled to the second part.
  • the position information of the passive rigid gripper in the additional movement step is obtained, and a position error with the position information in the position information storage step is calculated. Based on the position error calculated in the error calculation step, the position information of the passive rigid gripper in the position information storage step is corrected.
  • the method may further include a reassembly performing step of assembling the first part to the second part by moving the robot based on the location information modified through the location information correcting step.
  • an additional movement command may be applied to the entire robot by using the displacement of the manual rigid gripper generated by the external force.
  • an external force is applied to the end of the passive rigid gripper that holds the first component to generate a displacement of the substructure of the passive rigid gripper to be assembled to the second component.
  • the rigidity of the passive rigid gripper holding the first part may be changed to be relatively low.
  • the manual rigid gripper is mounted to the arm of the robot, the manual rigid gripper is capable of adjusting the rigidity and the displacement can be measured.
  • the passive rigid gripper the rigidity is formed between the two sides so that the other side is deformable in a fixed state of one side
  • the manual rigid portion that can adjust the stiffness is installed in the passive rigid portion, changing the stiffness
  • a variable stiffness device a displacement measuring means installed in the manual stiffness part, capable of measuring displacement due to deformation of the manual stiffness part, and a gripper mounting part having a gripper part connected to the other side of the manual stiffness part and equipped with a gripper part for holding a part. It may include.
  • variable stiffness device and the gripper controller is further connected to the displacement measuring means, wherein the gripper controller, the stiffness control unit for adjusting the stiffness of the variable stiffness device, the displacement measured in the displacement measuring means A displacement calculation unit for calculating a position of the lower end of the gripper portion based on the, and the stiffness calculation unit connected to the stiffness adjustment unit and the displacement calculation unit.
  • the gripper controller based on the position of the bottom of the gripper portion calculated by the displacement calculation unit, by calculating the stiffness in the stiffness calculator can adjust the stiffness of the variable stiffness device through the stiffness control unit. .
  • the gripper controller may provide the robot controller with a target movement path and a target position based on the position of the bottom of the gripper portion calculated by the displacement calculator.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the passive rigid gripper is mounted on the arm of a robot.
  • FIGS. 2 and 3 are conceptual views showing a passive rigid gripper used in the assembly control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the Stuart platform in the passive rigid gripper of FIG. 2.
  • FIG. 7 and 8 are perspective and front views illustrating a state in which the stewart platform and the balloon are assembled in the manual rigid gripper of FIG. 2.
  • FIG. 9 is a schematic view showing displacement along a linear stretch of a leg in the Stewart platform of FIG. 6.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an assembly control method using the passive rigid gripper of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when the robot is moved to the target position through the position shifting step of FIG. 10.
  • FIG. 12 and 13 are front views illustrating a state in which the first part is assembled into the insertion hole of the second part while the manual rigid gripper is deformed through the assembling state determining step of FIG. 10.
  • 16 and 17 are conceptual views illustrating a passive rigid gripper used in an assembly teaching method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an assembly teaching method using the passive rigid gripper of FIG. 16 according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when position information is provided to the robot through the location information storing step of FIG. 18.
  • FIG. 20 is a perspective view illustrating a state in which an external force is applied to the entire robot through the additional moving step of FIG. 18.
  • 21 and 22 are front views illustrating a state in which an external force is applied to the lower side of the gripper to insert the first part into the insertion hole of the second part through the additional moving step of FIG. 18.
  • gripper portion 320 finger
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the passive rigid gripper is mounted on the arm of a robot.
  • the passive rigid gripper 1000 may be coupled to an end portion of the arm 2100 of the robot 2000, and assembly control using the manual rigid gripper according to the present exemplary embodiment may be performed.
  • the method and the assembly teaching method using the manual rigid gripper can be used to hold the component to be assembled with the finger 320 to be inserted and inserted into the component to be assembled.
  • FIGS. 2 and 3 are conceptual views showing a passive rigid gripper used in the assembly control method according to an embodiment of the present invention.
  • the passive rigid gripper 1000 can adjust the rigidity, and the displacement of the passive rigid gripper 1000 can be measured.
  • the manual rigid gripper 1000 is mounted at the end of the arm 2100 so that the first component 10 can be gripped, and the manual rigid gripper 1000 can adjust the rigidity. It is formed so that the compliance can be changed according to the adjustment of the rigidity.
  • the passive rigid gripper 1000 may be measured a displacement that changes according to the deformation in the axial direction or the rotation (bending or twisting) about the axis.
  • the passive rigid gripper 1000 forms rigidity between both sides to allow deformation of the other side in a state where one side is fixed, and a manual rigid part that can adjust the formed rigidity.
  • 100 is installed in the passive rigid portion 100
  • the variable stiffness device 200 for changing the rigidity is installed in the passive rigid portion 100, it is possible to measure the displacement due to the deformation of the passive rigid portion 100 Displacement measuring means 132, and the gripper mounting portion 122 is formed on the other side of the passive rigid portion 100, the gripper portion 300 for holding the component is mounted.
  • the manual rigid gripper 1000 has a variable stiffness device 200 that can change the stiffness in the manual stiffness part 100 is installed, the stiffness of the variable stiffness device 200 can be changed through the manual stiffness part 100.
  • the manual stiffness part 100 may be controlled to be easily deformed or difficult to deform.
  • the passive rigid portion 100 may be configured in various forms that can adjust the rigidity of the variable rigidity device 200.
  • variable stiffness device 200 may be interposed between one side and the other side of the passive rigid portion 100, the upper side of the variable stiffness device 200 is coupled to one side of the passive rigid portion 100 and the other side of the manual rigid portion 100 The lower side of the variable rigidity device 200 may be coupled to.
  • variable stiffness device 200 may be formed to have a predetermined stiffness and to change the stiffness.
  • the variable stiffness device 200 may include an elastic body such as a spring and a means for changing the stiffness of the elastic body. .
  • the rigidity of the variable stiffness device 200 becomes large, the compliance of the passive rigid gripper becomes small, whereas if the rigidity decreases, the compliance becomes large.
  • the manual rigid gripper 100 further includes a gripper controller 400 to which the variable rigidity device 200 and the displacement measuring means 132 are connected.
  • the gripper controller 400 the stiffness control unit 420 for adjusting the stiffness of the variable stiffness device 200, the lower end of the gripper unit 300 based on the displacements measured by the displacement measuring means 132 Displacement calculation unit 410 for calculating the position of the stiffness control unit 420 and the stiffness calculation unit 430 connected to the displacement calculation unit 410 is included.
  • the gripper controller 400 calculates the stiffness by the stiffness calculator 430 according to the position of the lower end of the gripper 300 calculated by the displacement calculator 410, and then varies the stiffness controller 420. The rigidity of the stiffness device 200 is adjusted.
  • variable stiffness device 200 is connected to the gripper controller 400, and the variable stiffness device 200 is provided by the stiffness control unit 420 of the gripper controller 400.
  • the stiffness of can be adjusted.
  • the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400 and the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc., when the component is inserted for assembling the parts, the displacement measuring means 132 uses the values measured by the displacement measuring means 132.
  • the displacement calculation unit 410 of the gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, thereby determining whether the gripper unit 300 is deformed to the extent that the component can be inserted smoothly. Can be.
  • the degree or shape of deformation may be determined according to the position of the bottom of the gripper part 300 calculated by the displacement calculation part 410 of the gripper controller 400, so that the rigidity calculation part may be easily assembled using the same.
  • the stiffness suitable for assembly may be calculated at 430, and the stiffness of the variable stiffness device 200 may be adjusted and changed through the stiffness adjusting unit 420 according to the calculated stiffness.
  • the gripper controller 400 is connected to the robot controller 2200 for controlling the movement path and the position of the robot 2000, and according to the displacement of the lower end of the gripper 300 calculated by the displacement calculator 410.
  • the robot controller 2200 may provide a target movement path and a target position of the robot 2000.
  • the position of the bottom of the gripper unit 300 is calculated based on the displacement values calculated by the displacement calculator 410 of the gripper controller 400, and the position error is calculated using the position of the robot 2000 as the robot controller 2200.
  • the target movement path and target position can be sent.
  • the position target error of the gripper part received from the displacement calculator 410 may be calculated by the robot controller 2200 to calculate a position teaching error, and the next target movement path and the target position of the robot 2000 may be modified.
  • FIG. 4 and 5 are assembled and exploded perspective views showing the passive rigid gripper of Figure 2;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the Stuart platform in the passive rigid gripper of FIG. 2.
  • FIG. 7 and 8 are perspective and front views illustrating a state in which the stewart platform and the balloon are assembled in the manual rigid gripper of FIG. 2.
  • FIG. 9 is a schematic view showing displacement along a linear stretch of a leg in the Stewart platform of FIG. 6.
  • the manual rigid part 100 may be a stewart platform as an example, and the variable rigid device 200 may be a balloon that can change the rigidity. Can be.
  • the passive rigid portion is called the Stuart platform 100 and the variable rigidity device is called the balloon 200.
  • the passive rigid portion is called the Stuart platform 102 and the variable rigidity device is called the balloon 200.
  • the stewart platform 102 includes an upper structure 110 and a lower structure 120 spaced apart from the lower structure 110.
  • both ends are connected to the upper structure 110 and the lower structure 120 may be provided with a plurality of legs 130 are formed to be elastic, the leg 130, the displacement measuring means described above ( 132 may be installed.
  • the balloon 200 is disposed in the interior of the stewart platform 102, it may be an elastic material formed to be able to adjust the pneumatic pressure.
  • the gripper part 300 is coupled to the lower structure 120 of the Stuart platform 102 and grips a part.
  • the upper structure 110 may be formed in a disc shape, the upper surface may be coupled to the end of the arm 2100 of the robot (2000).
  • the upper structure 110 has a plurality of coupling holes formed on the upper surface of the female screw thread is formed to be firmly coupled to the end of the arm 2100 by fastening means.
  • the lower structure 120 may also be formed in a disc shape, and the gripper unit 300 for holding a part to be assembled may be coupled to the lower surface.
  • Leg 130 is a portion connecting the upper structure 110 and the lower structure 120, the upper end of the leg 130 is connected to the lower surface of the upper structure 110 and the lower end is connected to the upper surface of the lower structure 120 Can be.
  • the legs 130 may be formed to be elastic, and the lower structure 120 may be freely moved and rotated while the upper structure 110 is fixed.
  • the legs 130 may be disposed between the upper structure 110 and the lower structure 120, and may be disposed inside the edges of the upper structure 110 and the lower structure 120. That is, the legs 130 are disposed in the diameter range of the upper structure 110 and the lower structure 120, but may be disposed outside the center in the diameter range.
  • the legs 130 may be formed as six, for example, adjacent legs 130 may be disposed to be inclined in opposite directions to each other. That is, the two neighboring legs 130 may be arranged in the form of being connected to the upper structure 110 so that the upper ends are adjacent to each other and connected to the lower structure 120 so that the lower ends are adjacent to each other.
  • the Stewart platform 102 structure may be formed by the upper structure 110, the lower structure 120, and the plurality of legs 130.
  • the balloon 200 may be a spherical balloon of elastic material, and compressed air may be supplied or discharged to the inside to adjust the pneumatic pressure inside the balloon. At this time, the balloon 200 may be expanded or contracted as the compressed air is supplied or discharged to change its volume. When the compressed air is supplied, the pressure inside the balloon is increased and when the compressed air is discharged, the pressure inside the balloon may be decreased.
  • the balloon 200 may be disposed inside the stewart platform 102. That is, the balloon 200 may be disposed between the upper structure 110 and the lower structure 120 forming the Stuart platform 102 structure, such that the upper side and the lower side of the balloon 200 may be in close contact with each other. 130 may be arranged in the form surrounded by. In this case, the balloon 200 is preferably spaced apart from the legs 130 so that the balloon 200 does not come into contact with the legs 130 even when the balloon 200 is inflated.
  • the gripper part 300 is a part capable of holding a part to be assembled, and is formed to hold a part by being coupled to the finger block 310 and the finger block 310 which are coupled to the lower surface of the lower structure 120. And a pair of fingers 320.
  • the finger 320 may have a structure that can be caught or laid by opening or contracting, and as an example, the fingers 320 may be coupled to a structure in which the fingers 320 slide along the finger block 310.
  • an actuator may be installed in the finger block 310 to open or pinch the pair of fingers 320, or the finger 320 may be configured to operate in various structures.
  • the component to be inserted is held by the finger 320 and moved to a position where a fixed component is located.
  • the gripper unit 300 and the position error between the two components, the central axis is not coincident and misaligned, or there is an error in the insertion direction.
  • the lower structure 120 is inserted while being moved together in the horizontal direction, or the lower structure 120 is bent by an angle ⁇ with respect to the upper structure 110 so that the gripper part 300 is inserted with respect to the vertical axis or the vertical axis is inserted. Can be inserted twisted to the center.
  • the rigidity of the gripper part 300 depends on the internal pressure of the balloon 200 which is disposed inside the stewart platform 102 and is in close contact between the upper structure 110 and the lower structure 120, the balloon ( If the rigidity is increased by increasing the pressure of 200), the compliance is lowered, so that the parts can be inserted and assembled only when there is a small position error.On the contrary, if the rigidity is reduced by lowering the pressure of the balloon 200, the compliance is increased. Even when the error is large, the part may be easily inserted while the gripper part is changed in position or direction.
  • compliance is a material constant expressed as a ratio of bending and deformation forces as described above.
  • the lower structure 120 that is movable relative to the fixed upper structure 110 is deformed (moved or rotated) by an external force. It can be a quantity indicating the degree to which it is likely to occur.
  • the manual rigid gripper 1002 may be an assembly robot for assembling components having a large assembly error or assembly robots for assembling small components. It can be used in various ways and can be applied to various assembly such as vertical direction and horizontal direction.
  • the assembly can be made easily, even if it is difficult to align the position with the naked eye of the user has the advantage that the user can safely and easily teach the assembly.
  • the gripper 300 including the lower structure 120 is moved in the X, Y, and Z axis directions, which are three-dimensional axes, and ⁇ X , ⁇ Y , and ⁇ Z , which are rotation directions about the three-dimensional axis.
  • Stewart platform 100 may be formed to enable rotation in the direction.
  • the legs 130 may be made to include a displacement measuring means 132, respectively, so as to measure the length that changes depending on the linear stretch.
  • the gripper controller 400 since the manual rigid gripper 1000 includes a gripper controller 400 to which the displacement measuring means 132 are connected, the gripper controller 400 includes a gripper part through the displacements measured by the displacement measuring means 132. The position of the gripper may be controlled by calculating a position at the bottom of the 300.
  • the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400, and when the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc. when the component is inserted, the measured values are measured by the displacement measuring means 132.
  • the gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, and the position teaching error may be corrected using the calculated position value of the bottom of the gripper unit 300.
  • a cover of a flexible material may be coupled to the circumferential surfaces of the upper structure 110 and the lower structure 120 to surround the outside of the legs 130.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an assembly control method using the passive rigid gripper of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when the robot is moved to the target position through the position shifting step of FIG. 10.
  • 12 and 13 are front views illustrating a state in which the first part is assembled into the insertion hole of the second part while the manual rigid gripper is deformed through the assembling state determining step of FIG. 10.
  • 14 and 15 show that the robot moves to the corrected target position through the assembly strategy modification step and the reassembly performing step of FIG. 10 in a state where the centers of the insertion holes of the first and second parts to be assembled coincide.
  • the front view which shows the state assembled.
  • the first component 10 held by the manual rigid gripper 1000 is attached to the second component 20 to be assembled.
  • the robot controller 2200 is pre-input and stored the path and the position to move the robot 2000 for assembly, and the arm 2100 and the arm 2100 of the robot 2000 by the control signal of the robot controller 2200
  • the manual rigid gripper 1000 can be moved and operated.
  • the robot 2000 is operated so that the assembly may be performed while the first part 10 is inserted into the insertion hole of the second part 20.
  • the assembly state of the passive rigid gripper 1000 is acquired in the process of assembling, thereby determining the assembly state of whether the assembly is performed smoothly.
  • the robot 2000 when the robot 2000 is operated and the manual rigid gripper 1000 is moved downward to assemble the first component 10 and the second component 20, the first component 10 may be moved.
  • the center position and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 coincide, the relative displacement error between the first part 10 and the second part 20 is small, so that the manual rigid gripper 1000 It can be assembled smoothly in a state where the deformation amount of is not large.
  • the assembly may be determined to be a normal normal assembly state based on the deformation amount of the manual rigid gripper 1000 and the tracking command tracking degree of the robot.
  • the center position of the first part 10 and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 do not coincide with each other, but may be inserted and assembled while contacting.
  • deformation occurs according to the size of the rigidity set in the manual rigid gripper 1000. Therefore, at this time, it is not a normal assembly state through the displacement information of the passive rigid gripper 1000 can be determined as a state that can be assembled by pressing.
  • an assembly state such as jamming or wedging may be determined.
  • the assembly strategy modification step (S30) based on the displacement information according to the deformation of the manual rigid gripper 1000, which is the state information identified in the assembly state identification step (S20), the path of the robot 2000 or A step of changing the rigidity of the passive rigid gripper 1000 is performed.
  • the center position of the first part 10 and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 coincide with each other, it may be in a normal assembly state, so that the path of the robot 2000 and the manual rigid gripper ( Since no stiffness change of 1000) is required, the assembly can be performed without modification of the assembly strategy.
  • the robot when it is determined that the passive rigid gripper 1000 can be assembled while being deformed, the robot may be displaced using the displacement information of the manual rigid gripper 1000. Smooth assembly by changing the path of 2000 or by adjusting the rigidity of the manual rigid gripper 1000 according to the degree of deformation of the manual rigid gripper 1000 through the displacement information of the manual rigid gripper 1000. Assembly can be done and the path of the robot and the rigidity of the manual rigid gripper can be changed together.
  • the assembly state is a state that cannot be assembled even if the manual rigid gripper 1000 is deformed as described above, the path of the robot 200 is moved to a position where assembly can be made by changing the path of the robot 2000. In this case, it is also possible to control the rigidity of the manual rigid gripper (1000) to ensure a smooth assembly.
  • the assembly control method using the manual rigid gripper 1000 reassembly based on the path of the robot 2000 or the rigidity of the manual rigid gripper 1000 changed in the assembly strategy modification step (S30). It may further include a reassembly performing step (S40) to perform.
  • the reassembly performing step (S40) may be performed after the assembly strategy modification step (S30), as shown in FIGS. 14 and 15, in the changed position or the manual rigid gripper 1000 of the robot 2000, which may be smoothly assembled. Reassembly is performed with the changed stiffness.
  • the reassembly step (S40) may be repeated several times.
  • the reassembly performing step (S40) may be performed only once, but may be performed repeatedly several times to improve the assembly speed and accuracy.
  • the reassembly performing step S40 may be performed for reassembly of the corresponding parts that have undergone the position shifting step S10 to the assembly strategy modification step S30. It may also be carried out for assembly to the part.
  • assembling can be performed by grasping the state of assembly during assembly work and modifying the path of the assembly position or changing the rigidity of the manual rigid gripper to make the assembly more smoothly. It has the advantage of improving speed and assembly quality.
  • the assembly is completed by changing the path of the robot 2000 or the rigidity of the manual rigid gripper 1000 as described above, the assembly is made or changed according to the changed path when the assembly or the next assembly is performed. Assembly can be performed with the rigidity of.
  • FIGS. 16 and 17 are conceptual views illustrating a passive rigid gripper used in an assembly teaching method according to another embodiment of the present invention.
  • the passive rigid gripper 1001 is mounted to the arm 2100 of the robot 2000, as shown in FIG. 1, and the manual rigid gripper 1001 is formed to enable the adjustment of the rigidity and the displacement is measured. Can be.
  • the manual rigid gripper 1001 is mounted at the end of the arm 2100 so that the first component 10 can be gripped, and the manual rigid gripper 1001 is formed to enable the adjustment of the rigidity. As a result, compliance may change.
  • the passive rigid gripper 1001 can be measured a displacement that changes according to the deformation in the axial direction or the rotation (bending or twisting) about the axis.
  • the passive rigid gripper 1001 forms rigidity between both sides to allow deformation of the other side in a state where one side is fixed, and a manual rigid part that can adjust the formed rigidity.
  • 100 is installed in the passive rigid portion 100
  • the variable stiffness device 200 for changing the rigidity is installed in the passive rigid portion 100, it is possible to measure the displacement due to the deformation of the passive rigid portion 100 Displacement measuring means 132, and the gripper mounting portion 122 is formed on the other side of the passive rigid portion 100, the gripper portion 300 for holding the component can be mounted.
  • the manual rigid gripper 1001 is provided with a variable stiffness device 200 that can change the stiffness in the manual stiffness part 100, the stiffness of the variable stiffness device 200 can be changed through the manual stiffness part 100.
  • the manual stiffness part 100 may be controlled to be easily deformed or difficult to deform.
  • the passive rigid portion 100 may be configured in various forms that can adjust the rigidity of the variable rigidity device 200.
  • variable stiffness device 200 may be interposed between one side and the other side of the passive rigid portion 100, the upper side of the variable stiffness device 200 is coupled to one side of the passive rigid portion 100 and the other side of the manual rigid portion 100 The lower side of the variable rigidity device 200 may be coupled to.
  • variable stiffness device 200 may be formed to be able to change the rigidity while having a specific rigidity, for example, may be composed of an elastic body such as a spring and the means for changing the rigidity of the elastic body.
  • the manual rigid gripper 100 further includes a gripper controller 400 to which the variable rigidity device 200 and the displacement measuring means 132 are connected.
  • the gripper controller 400 the position of the bottom of the gripper unit 300 through the stiffness control unit 420, which can adjust the stiffness of the variable stiffness device 200, and the displacements measured by the displacement measuring means 132 It includes a displacement calculation unit 410 for calculating the.
  • variable stiffness device 200 is connected to the gripper controller 400, and the variable stiffness device 200 is provided by the stiffness control unit 420 of the gripper controller 400.
  • the stiffness of can be adjusted.
  • the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400 and the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc., when the component is inserted for assembling the parts, the displacement measuring means 132 uses the values measured by the displacement measuring means 132.
  • the displacement calculation unit 410 of the gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, thereby determining whether the gripper unit 300 is deformed to the extent that the component can be inserted smoothly. Can be.
  • the robot can be moved to the corrected position when the next assembly is corrected.
  • the gripper controller 400 is connected to the robot controller 2200 that controls the movement path and the position of the robot 2000, and the gripper controller 400 calculates the gripper unit 300 calculated by the displacement calculator 410. According to the displacement of the lower end, the robot controller 2200 may provide a target movement path and a target position of the robot 2000.
  • the position of the bottom of the gripper unit 300 is calculated based on the displacement values calculated by the displacement calculator 410 of the gripper controller 400, and the position error is calculated using the position of the robot 2000 as the robot controller 2200.
  • the target movement path and target position can be sent.
  • the robot controller 2200 may calculate a position error from the position information of the lower end of the gripper part received from the displacement calculator 410, thereby modifying the next target movement path and the target position of the robot 2000.
  • the passive rigid portion 100 may be a stewart platform as an example
  • the variable rigidity device 200 changes the rigidity It can be a balloon that can be.
  • the Stewart platform 100 described with reference to FIGS. 4 to 9 as an example of the passive rigid portion, and the balloon 200 described with reference to FIGS. 4 to 9 as an example of the variable rigidity device are shown in this embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an assembly teaching method using the passive rigid gripper of FIG. 16 according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when position information is provided to the robot through the location information storing step of FIG. 18.
  • 20 is a perspective view illustrating a state in which an external force is applied to the entire robot through the additional moving step of FIG. 18.
  • 21 and 22 are front views illustrating a state in which an external force is applied to the lower side of the gripper to insert the first part into the insertion hole of the second part through the additional moving step of FIG. 18.
  • the assembling teaching method using the manual rigid gripper includes placing the first component 10 held by the manual rigid gripper 1001 on the second component 20 to be assembled.
  • the position information storage step (S11) of moving the robot 2000 to move to an adjacent position and storing the position information of the manual rigid gripper 1001, and the external component is applied to hold the first component 10
  • the manual rigid gripper 1001 is mounted at the end of the arm 2100 of the robot 2000, and the first component 10, which is a component to be assembled by the finger 320 of the manual rigid gripper 1001, may be gripped. .
  • the position of the robot 2000 can be taught to hold the first part 10 with the passive rigid gripper 1001 and then move to an adjacent position just before being inserted into the second part 20 and assembled.
  • the position immediately before assembly is spaced apart from the upper side of the portion where the insertion hole 21 of the second component 20 is formed, and thus the first component 10 is disposed.
  • the position information including the movement path of the robot 2000 operated by the position teaching of the operator may be stored in the robot controller 2200.
  • the additional movement step S21 as the additional movement is performed as illustrated in FIG. 20 or 21, the first component 10 is inserted into the insertion hole 21 of the second component 20.
  • the assembly is performed, as the external force is applied, a displacement of the passive rigid gripper lower structure is generated to be assembled to the second component 20, or the robot 2000 is further moved by using the generated displacement information. , Assembly can be made.
  • the applied external force may be applied by an operator or the like, and as illustrated in FIG. 20, the robot may further move the entire robot 2000 by using the displacement of the manual rigid gripper 1001 generated by the external force.
  • the order can be made.
  • the applied external force is applied to the end of the passive rigid gripper 1001 holding the first component 10, as shown in FIG. 21, so that the position of the passive rigid gripper 1001 is adjusted. It may be moved further.
  • the first part 10 before the first part 10 is inserted into the insertion hole 21 of the second part 20.
  • the rigidity of the manual rigid gripper 1001 gripping is adjusted to be lower so as to have a higher compliance.
  • the robot 2000 is moved downward so that the lower end of the first part 10 contacts the upper part of the insertion hole 21 of the second part 20 or the upper surface of the second part 20.
  • the manual rigid gripper is directly taught by applying an external force to the lower side of the gripper part 300 using an or tool. Accordingly, the passive rigid gripper is induced to deform and start to be inserted in an inclined state, after which the gripper part is moved to be inserted in a vertical state to be assembled.
  • the manual rigid gripper (the whole robot in FIG. 20) is deformed by applying an external force to the gripper 300 (the whole robot in FIG. 20) using a worker's hand or a tool.
  • the gripper 300 (the entire robot in FIG. 20) may be modified in various degrees of freedom, such as movement or rotation in the vertical direction as well as in the lateral direction.
  • the manual rigid gripper 1000 may be caused by the high compliance of the manual rigid gripper 1000.
  • the first part 10 may be more easily inserted and assembled into the insertion hole 21 of the second part 20 while the 1000 is easily deformed and a displacement occurs.
  • the first part 10 is the second part (
  • the displacement information of the passive rigid gripper 1000 may be obtained from the deformation of the passive rigid gripper 1000 which is inserted into the insertion hole 21 of the 20 and capable of sensing the displacement.
  • the displacement information of the passive rigid gripper in the process of inserting the component may be obtained, and the displacement information of the passive rigid gripper may be obtained when the insertion of the component is completed.
  • the displacement information and the position of the manual rigid gripper 1000 using the obtained displacement information of the manual rigid gripper and the position information of the robot taught and stored in the position information storage step (S11).
  • the information storing step S11 a position error between the stored position information of the robot 2000 may be calculated.
  • the position information correcting step (S41) as a step of modifying the position information of the manual rigid gripper 1001 by modifying a position teaching command so that the position error calculated in the error calculating step S31 is removed, The robot is actually moved to a position where the assembly can be made smoothly.
  • the position information modified through the position information correction step S41 may be applied at the time of assembling, and may perform the assembly in the assembling process.
  • the robot 2000 based on the position information modified through the position information correction step (S41), the robot 2000 is moved to move the first component 10 to the second component.
  • the assembly 20 may further include a reassembly performing step (S51).
  • the assembly teaching method described above may be applied and performed immediately in the assembly step, or may be applied in a subsequent assembly step based on the information modified in the assembly step.
  • the positional information can be continuously updated, whereby the accuracy in assembly can be further improved.
  • the assembly teaching method using the manual rigid gripper according to the present embodiment can provide rigidity that can cope with the positional error and the processing tolerance of the workpiece at the time of assembly, and can be applied to various assemblies.
  • there is a high applicability to various robots there is an advantage that the user can perform a safe and easy assembly.

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Abstract

Disclosed are an assembly control method and an assembly teaching method using a passive stiffness gripper, the assembly control method moving a robot along a previously set path so that a first component gripped by the passive stiffness gripper is moved to a location adjacent to a second component which is the object to be assembled. Displacement data for the passive stiffness gripper is acquired while the first component and second component are assembled. On the basis of data analyzed in the assembly state analysis step, the path of the robot or stiffness of the passive stiffness gripper is modified.

Description

수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법 및 조립 교시 방법Assembly control method and teaching method using manual rigid gripper
본 발명은 조립 시에 작업물의 위치오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 강성을 제공할 수 있도록 함으로써 조립 교시가 용이하며, 조립 작업 시 조립상태를 파악하여 조립위치의 경로를 수정할 수 있어 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법 및 조립 교시 방법에 관한 것이다.The present invention facilitates the assembly teaching by providing a rigidity that can properly cope with the positional error and processing tolerance of the workpiece during assembly, it is possible to grasp the assembly state during the assembly operation to modify the path of the assembly position assembly speed And an assembly control method and an assembly teaching method using a manual rigid gripper capable of improving assembly quality.
최근 다양한 제품 생산 공정의 자동화를 위한 로봇의 사용에 대한 관심이 높다. 이에 따라, 조립 부품들의 이송, 용접 및 도장 등 다양한 분야에 로봇이 사용되고 있다.Recently, there is a great interest in the use of robots for the automation of various product production processes. Accordingly, robots are used in various fields such as transportation of assembly parts, welding, and painting.
그런데 조립 작업이 복잡해짐에 따라 부품 조립라인에서의 로봇을 이용한 자동화가 어려운 실정이다. 또한, 기존의 위치제어 기반 로봇의 경우 반복정밀도가 높아 항상 같은 자리에 위치하는 작업물에 대한 조립에는 적용이 용이하나, 조립라인의 대부분을 차지하는 컨베이어 시스템 등에서 작업물의 위치 오차 및 가공공차 등이 발생할 시에는 이에 대한 대응이 어렵다.However, as the assembly work becomes complicated, automation using robots in the assembly line of parts is difficult. In addition, the existing position-based robot has high repeatability, so it is easy to apply to the assembly of work pieces that are always located at the same position, but the positional error and processing tolerance of the work may occur in the conveyor system that occupies most of the assembly line. Poetry is difficult to respond to.
이러한 위치제어의 한계를 극복하고자, 힘 제어 기반의 다양한 로봇 조립에 대한 연구가 수행되고 있다. 그러나 힘 제어 기반의 조립 로봇은 매우 고가인 힘 센서가 필요하고 작업속도가 느리며, 제어 시스템에 따라 로봇의 발산 가능성이 높아 실제 사용에는 어렵다. 또한, 사용자는 로봇 전체를 움직여 교시하므로, 로봇의 높은 관성에 따른 정밀한 교시가 어려운 실정이다. 또한, 조립되는 부품들 간의 접촉력이 과도하게 발생할 경우 부품이 파손될 가능성이 있다.In order to overcome this limitation of position control, studies on various robot assembly based on force control have been conducted. However, force control-based assembly robots require very expensive force sensors, slow work speeds, and are difficult for practical use due to the high possibility of robot divergence depending on the control system. In addition, since the user moves and teaches the entire robot, it is difficult to precisely teach according to the high inertia of the robot. In addition, when excessive contact force between the parts to be assembled, there is a possibility that the parts are broken.
이에 따라 실제 제조업으로의 적용성을 극대화하기 위하여 수동 강성을 사용하여 조립할 수 있는 RCC(Remote Compliance Center)가 개발되어 활용되고 있으나, 제공할 수 있는 강성에 한계가 있으며 수평조립에 적용이 힘들다. 또한, 조립상태의 파악이 불가능하며, 측정된 강성에 따른 경로 수정 등이 불가능 하므로 적용에 한계가 있다.Accordingly, in order to maximize the applicability to the actual manufacturing industry, RCC (Remote Compliance Center) that can be assembled using manual stiffness has been developed and utilized, but there is a limit to the rigidity that can be provided and it is difficult to apply to horizontal assembly. In addition, it is impossible to determine the assembly state, and there is a limitation in application because it is impossible to modify the path according to the measured rigidity.
관련 선행기술문헌으로는 일본 공개특허 JP 1994-005828호(1994.01.25.)가 있다. Related prior art documents include Japanese Patent Laid-Open No. JP 1994-005828 (1994.01.25.).
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립 작업 시 조립상태를 파악하여 조립위치의 경로를 수정할 수 있어 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is to grasp the assembly state during the assembly operation can modify the path of the assembly position manual rigid gripper that can improve the assembly speed and assembly quality It is to provide an assembly control method using.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조립 시에 작업물의 위치오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 강성을 제공할 수 있도록 함으로써 조립 교시가 용이한 상기 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide an assembly teaching method using the manual rigid gripper which is easy to teach by assembling to provide rigidity that can appropriately cope with the positional error and processing tolerance of the workpiece during assembly.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법은 수동 강성 그리퍼에 파지된 제1부품을 조립 대상인 제2부품에 인접한 위치로 이동되도록 미리 입력된 경로를 따라 로봇을 이동시킨다. 상기 제1부품과 상기 제2부품을 조립하면서 상기 수동 강성 그리퍼의 변위 정보를 획득하여 조립 상태를 판단한다. 상기 조립 상태 파악 단계에서 파악된 정보를 바탕으로, 상기 로봇의 경로 또는 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 변경한다.Assembly control method using a manual rigid gripper according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is input in advance to move the first component gripped by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second component to be assembled Move the robot along the path. While assembling the first part and the second part, displacement information of the passive rigid gripper is obtained to determine an assembly state. The rigidity of the path of the robot or the manual rigid gripper is changed based on the information identified in the assembling state checking step.
일 실시예에서, 상기 조립 전략 수정 단계에서 변경된 상기 로봇의 경로 또는 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 바탕으로 재조립을 수행하는 재조립 수행 단계를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the method may further include a reassembly performing step of performing reassembly based on the path of the robot or the rigidity of the manual rigid gripper changed in the assembly strategy modification step.
일 실시예에서, 상기 재조립 수행 단계는 수회 반복 수행될 수 있다. In one embodiment, the reassembly may be performed several times.
상기한 바와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법은 수동 강성 그리퍼에 파지된 제1 부품을 조립 대상인 제2 부품에 인접한 위치로 이동되도록 로봇을 이동시키고, 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 저장한다. 상기 이동된 위치가 정확하지 않아 추가 이동이 필요한 경우 외력이 인가됨에 따라, 상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 위치가 상기 제2 부품에 조립되도록 변형되거나 또는 추가로 이동된다. Assembling teaching method using a manual rigid gripper according to an embodiment of the present invention for achieving another object as described above is to move the robot to move the first component gripped by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second component to be assembled. Move and store the position information of the passive rigid gripper. As the moved position is not accurate and additional movement is required, as the external force is applied, the position of the passive rigid gripper holding the first part is deformed or further moved to be assembled to the second part.
상기 추가 이동 단계에서의 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 획득하여, 상기 위치 정보 저장단계에서의 위치 정보와의 위치 오차를 연산한다. 상기 오차 연산 단계에서 연산된 위치 오차를 바탕으로, 상기 위치 정보 저장단계에서의 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 수정한다. The position information of the passive rigid gripper in the additional movement step is obtained, and a position error with the position information in the position information storage step is calculated. Based on the position error calculated in the error calculation step, the position information of the passive rigid gripper in the position information storage step is corrected.
일 실시예에서, 상기 위치 정보 수정단계를 통해 수정된 위치 정보를 바탕으로, 상기 로봇을 이동시켜 상기 제1 부품을 상기 제2 부품에 조립하는 재조립 수행단계를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the method may further include a reassembly performing step of assembling the first part to the second part by moving the robot based on the location information modified through the location information correcting step.
일 실시예에서, 상기 추가 이동 단계에서, 상기 외력에 의해 발생된 수동 강성 그리퍼의 변위를 이용하여 상기 로봇 전체에 추가 이동 명령이 인가될 수 있다. In one embodiment, in the further movement step, an additional movement command may be applied to the entire robot by using the displacement of the manual rigid gripper generated by the external force.
일 실시예에서, 상기 추가 이동 단계에서, 상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 끝단에 외력이 인가되어, 상기 수동 강성 그리퍼의 하부 구조체의 변위를 발생시켜 상기 제2 부품에 조립되도록 할 수 있다. In one embodiment, in the further movement step, an external force is applied to the end of the passive rigid gripper that holds the first component to generate a displacement of the substructure of the passive rigid gripper to be assembled to the second component. Can be.
일 실시예에서, 상기 추가 이동 단계에서, 상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 상대적으로 낮게 변경할 수 있다. In one embodiment, in the further movement step, the rigidity of the passive rigid gripper holding the first part may be changed to be relatively low.
일 실시예에서, 상기 로봇의 암에 상기 수동 강성 그리퍼가 장착되고, 상기 수동 강성 그리퍼는 강성의 조절이 가능하고 변위가 측정될 수 있다. In one embodiment, the manual rigid gripper is mounted to the arm of the robot, the manual rigid gripper is capable of adjusting the rigidity and the displacement can be measured.
일 실시예에서, 상기 수동 강성 그리퍼는, 일측이 고정된 상태에서 타측이 변형 가능하도록 양측 사이에 강성을 형성시키며, 상기 강성을 조절할 수 있는 수동 강성부, 상기 수동 강성부에 설치되어, 상기 강성을 변경하는 가변 강성장치, 상기 수동 강성부에 설치되어, 상기 수동 강성부의 변형에 따른 변위를 측정할 수 있는 변위측정수단, 및 상기 수동 강성부의 타측에 연결되며, 부품을 파지하는 그리퍼부가 장착된 그리퍼 장착부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the passive rigid gripper, the rigidity is formed between the two sides so that the other side is deformable in a fixed state of one side, the manual rigid portion that can adjust the stiffness, is installed in the passive rigid portion, changing the stiffness A variable stiffness device, a displacement measuring means installed in the manual stiffness part, capable of measuring displacement due to deformation of the manual stiffness part, and a gripper mounting part having a gripper part connected to the other side of the manual stiffness part and equipped with a gripper part for holding a part. It may include.
일 실시예에서, 상기 가변 강성장치 및 상기 변위측정수단에 연결되는 그리퍼 제어기를 더 포함하며, 상기 그리퍼 제어기는, 상기 가변 강성장치의 강성을 조절하는 강성 조절부, 상기 변위측정수단에서 측정된 변위를 바탕으로 상기 그리퍼부 하단의 위치를 산출하는 변위 계산부, 및 상기 강성 조절부 및 상기 변위 계산부에 연결되는 강성 계산부를 포함할 수 있다. In one embodiment, the variable stiffness device and the gripper controller is further connected to the displacement measuring means, wherein the gripper controller, the stiffness control unit for adjusting the stiffness of the variable stiffness device, the displacement measured in the displacement measuring means A displacement calculation unit for calculating a position of the lower end of the gripper portion based on the, and the stiffness calculation unit connected to the stiffness adjustment unit and the displacement calculation unit.
일 실시예에서, 상기 그리퍼 제어기에서, 상기 변위 계산부에서 산출된 상기 그리퍼부 하단의 위치를 바탕으로, 강성 계산부에서 강성을 계산하여 상기 강성 조절부를 통해 상기 가변 강성장치의 강성을 조절할 수 있다. In one embodiment, the gripper controller, based on the position of the bottom of the gripper portion calculated by the displacement calculation unit, by calculating the stiffness in the stiffness calculator can adjust the stiffness of the variable stiffness device through the stiffness control unit. .
일 실시예에서, 상기 그리퍼 제어기는, 상기 변위 계산부에서 산출된 상기 그리퍼부 하단의 위치를 바탕으로 로봇 제어기에 로봇의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 제공할 수 있다. In one embodiment, the gripper controller may provide the robot controller with a target movement path and a target position based on the position of the bottom of the gripper portion calculated by the displacement calculator.
본 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법 및 조립 교시 방법을 통해, 조립 시에 작업물의 위치오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 강성을 제공할 수 있어 다양한 조립에 적용할 수 있으며, 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에 적용할 수 있는 장점이 있다.Through the assembly control method and assembly teaching method using the manual rigid gripper according to the present embodiment, it is possible to provide the rigidity that can appropriately cope with the positional error and processing tolerance of the workpiece during assembly, can be applied to a variety of assembly, There is an advantage that can be applied to various assembly, such as vertical direction and horizontal direction.
또한, 다양한 로봇에 대한 적용성이 높고, 사용자로 하여금 안전하고 쉬운 조립 교시가 가능한 장점이 있다.In addition, it is highly applicable to a variety of robots, there is an advantage that allows the user to teach safe and easy assembly.
또한, 조립 작업 시 조립상태를 파악하여 조립위치의 경로를 수정할 수 있어 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to modify the path of the assembly position to determine the assembly state during assembly work has the advantage of improving the assembly speed and assembly quality.
도 1은 수동 강성 그리퍼가 로봇의 암에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a state in which the passive rigid gripper is mounted on the arm of a robot.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 조립 제어 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼를 나타낸 개념도들이다.2 and 3 are conceptual views showing a passive rigid gripper used in the assembly control method according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5는 도 2의 수동 강성 그리퍼를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도들이다.4 and 5 are assembled and exploded perspective views showing the passive rigid gripper of Figure 2;
도 6은 도 2의 수동 강성 그리퍼에서, 스튜어트 플랫폼을 나타낸 분해사시도이다. FIG. 6 is an exploded perspective view of the Stuart platform in the passive rigid gripper of FIG. 2. FIG.
도 7 및 도 8은 도 2의 수동 강성 그리퍼에서, 스튜어트 플랫폼 및 벌룬이 조립된 상태를 나타낸 사시도 및 정면도들이다. 7 and 8 are perspective and front views illustrating a state in which the stewart platform and the balloon are assembled in the manual rigid gripper of FIG. 2.
도 9는 도 6의 스튜어트 플랫폼에서 레그의 선형 신축에 따른 변위를 나타낸 개략도이다.FIG. 9 is a schematic view showing displacement along a linear stretch of a leg in the Stewart platform of FIG. 6.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 도 2의 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating an assembly control method using the passive rigid gripper of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
도 11은 도 10의 위치 이동 단계를 통해 로봇이 목표 위치로 이동되었을 때, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치하지 않은 상태를 나타낸 정면도이다.FIG. 11 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when the robot is moved to the target position through the position shifting step of FIG. 10.
도 12 및 도 13은 도 10의 조립 상태 파악 단계를 통해, 상기 수동 강성 그리퍼가 변형되면서 제1부품이 제2부품의 삽입홀에 조립되는 상태를 나타낸 정면도들이다.12 and 13 are front views illustrating a state in which the first part is assembled into the insertion hole of the second part while the manual rigid gripper is deformed through the assembling state determining step of FIG. 10.
도 14 및 도 15는 도 10의 조립 전략 수정 단계 및 재조립 수행 단계를 통해, 로봇이 수정된 목표 위치로 이동되어, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치한 상태에서 조립되는 상태를 나타낸 정면도들이다.14 and 15 show that the robot moves to the corrected target position through the assembly strategy modification step and the reassembly performing step of FIG. 10 in a state where the centers of the insertion holes of the first and second parts to be assembled coincide. The front view which shows the state assembled.
도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 조립 교시 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼를 나타낸 개념도들이다.16 and 17 are conceptual views illustrating a passive rigid gripper used in an assembly teaching method according to another embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 의한 도 16의 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법을 나타낸 흐름도이다. FIG. 18 is a flowchart illustrating an assembly teaching method using the passive rigid gripper of FIG. 16 according to another embodiment of the present disclosure.
도 19는 도 18의 위치 정보 저장단계를 통해 로봇에 위치 정보를 제공하였을 때, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치하지 않은 상태를 나타낸 정면도이다.FIG. 19 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when position information is provided to the robot through the location information storing step of FIG. 18.
도 20은 도 18의 추가 이동 단계를 통해, 상기 로봇 전체에 외력이 인가되는 상태를 도시한 사시도이다. 20 is a perspective view illustrating a state in which an external force is applied to the entire robot through the additional moving step of FIG. 18.
도 21 및 도 22는 도 18의 추가 이동 단계를 통해, 그리퍼부의 하측에 외력이 인가되어 제1부품이 제2부품의 삽입홀에 삽입되는 상태를 나타낸 정면도들이다.21 and 22 are front views illustrating a state in which an external force is applied to the lower side of the gripper to insert the first part into the insertion hole of the second part through the additional moving step of FIG. 18.
* 부호의 설명* Explanation of the sign
1000, 1001, 1002 : 수동 강성 그리퍼 1000, 1001, 1002: Manual Rigid Grippers
100, 101, 102 : 수동 강성부 110 : 상부 구조체 100, 101, 102: passive rigid portion 110: superstructure
111 : 안치홈 112 : 입출구 유로 111: settlement home 112: entrance and exit euro
120 : 하부 구조체 121 : 안치홈 120: lower structure 121: settle groove
122 : 그리퍼 장착부 130 : 레그 122: gripper mounting portion 130: leg
131 : 볼 조인트 132 : 변위측정수단 131: ball joint 132: displacement measuring means
140 : 커버 200 : 가변 강성장치 140: cover 200: variable rigidity device
300 : 그리퍼부 320 : 핑거 300: gripper portion 320: finger
400 : 그리퍼 제어기 410 : 변위 계산부 400: gripper controller 410: displacement calculation unit
420 : 강성 조절부 430 : 강성 계산부 420: rigidity control unit 430: rigidity calculation unit
2000 : 로봇 2100 : 암 2200 : 로봇 제어기 10 : 제1부품 2000: robot 2100: arm 2200: robot controller 10: first part
20 : 제2부품 21 : 삽입홀20: second part 21: insertion hole
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 변위 측정이 가능한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an assembly control method using a manual rigid gripper capable of measuring displacement of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 수동 강성 그리퍼가 로봇의 암에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a state in which the passive rigid gripper is mounted on the arm of a robot.
도 1을 참조하면, 우선, 본 실시예에서, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)는 로봇(2000)의 암(2100) 단부에 결합될 수 있으며, 본 실시예에 의한 상기 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법 및 상기 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법은 조립할 부품을 핑거(320)로 잡고 이동하여 조립하고자 하는 대상이 되는 부품에 삽입하여 조립되도록 하는데 이용될 수 있다.Referring to FIG. 1, first, in the present embodiment, the passive rigid gripper 1000 may be coupled to an end portion of the arm 2100 of the robot 2000, and assembly control using the manual rigid gripper according to the present exemplary embodiment may be performed. The method and the assembly teaching method using the manual rigid gripper can be used to hold the component to be assembled with the finger 320 to be inserted and inserted into the component to be assembled.
이하에서는, 우선, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)가 상기 로봇(2000)에 결합된 상태에서, 본 실시예에 의한 상기 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, first, a manual rigid gripper used in the assembly control method using the manual rigid gripper according to the present embodiment will be described in detail with the manual rigid gripper 1000 coupled to the robot 2000.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 조립 제어 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼를 나타낸 개념도들이다.2 and 3 are conceptual views showing a passive rigid gripper used in the assembly control method according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)는 강성의 조절이 가능하며, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위가 측정될 수 있다.In the present embodiment, the passive rigid gripper 1000 can adjust the rigidity, and the displacement of the passive rigid gripper 1000 can be measured.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 부품(10)을 파지할 수 있도록 수동 강성 그리퍼(1000)가 암(2100)의 단부에 장착되며, 수동 강성 그리퍼(1000)는 강성의 조절이 가능하도록 형성되어, 강성의 조절에 따라 컴플라이언스가 변경될 수 있다. 또한, 수동 강성 그리퍼(1000)는 축방향으로의 변형이나 축을 중심으로 한 회전(꺾이거나 비틀림)에 따라 변화되는 변위가 측정될 수 있다.That is, as shown in FIG. 1, the manual rigid gripper 1000 is mounted at the end of the arm 2100 so that the first component 10 can be gripped, and the manual rigid gripper 1000 can adjust the rigidity. It is formed so that the compliance can be changed according to the adjustment of the rigidity. In addition, the passive rigid gripper 1000 may be measured a displacement that changes according to the deformation in the axial direction or the rotation (bending or twisting) about the axis.
보다 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)는, 일측이 고정된 상태에서 타측의 변형이 가능하도록 양측 사이에 강성을 형성시키며, 형성된 강성을 조절할 수 있는 수동 강성부(100), 상기 수동 강성부(100)에 설치되어, 강성을 변경하는 가변 강성장치(200), 상기 수동 강성부(100)에 설치되어, 수동 강성부(100)의 변형에 따른 변위를 측정할 수 있는 변위측정수단(132), 및 상기 수동 강성부(100)의 타측에 형성되며, 부품을 파지하는 그리퍼부(300)가 장착된 그리퍼 장착부(122)를 포함한다. More specifically, referring to FIGS. 2 and 3, the passive rigid gripper 1000 forms rigidity between both sides to allow deformation of the other side in a state where one side is fixed, and a manual rigid part that can adjust the formed rigidity. 100 is installed in the passive rigid portion 100, the variable stiffness device 200 for changing the rigidity, is installed in the passive rigid portion 100, it is possible to measure the displacement due to the deformation of the passive rigid portion 100 Displacement measuring means 132, and the gripper mounting portion 122 is formed on the other side of the passive rigid portion 100, the gripper portion 300 for holding the component is mounted.
즉, 수동 강성 그리퍼(1000)는 수동 강성부(100)에 강성을 변경할 수 있는 가변 강성장치(200)가 설치되어, 수동 강성부(100)를 통해 가변 강성장치(200)의 강성이 변경될 수 있으며, 변경되는 가변 강성장치(200)의 강성에 따라 수동 강성부(100)가 변형되기 쉽거나 또는 변형되기 어렵도록 제어될 수 있다. 이때, 수동 강성부(100)는 가변 강성장치(200)의 강성을 조절할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다. That is, the manual rigid gripper 1000 has a variable stiffness device 200 that can change the stiffness in the manual stiffness part 100 is installed, the stiffness of the variable stiffness device 200 can be changed through the manual stiffness part 100. According to the rigidity of the variable stiffness device 200 to be changed, the manual stiffness part 100 may be controlled to be easily deformed or difficult to deform. In this case, the passive rigid portion 100 may be configured in various forms that can adjust the rigidity of the variable rigidity device 200.
상기 가변 강성장치(200)는 수동 강성부(100)의 일측과 타측 사이에 개재될 수 있으며, 수동 강성부(100)의 일측에 가변 강성장치(200)의 상측이 결합되고 수동 강성부(100)의 타측에 가변 강성장치(200)의 하측이 결합될 수 있다. The variable stiffness device 200 may be interposed between one side and the other side of the passive rigid portion 100, the upper side of the variable stiffness device 200 is coupled to one side of the passive rigid portion 100 and the other side of the manual rigid portion 100 The lower side of the variable rigidity device 200 may be coupled to.
또한, 상기 가변 강성장치(200)는 소정의 강성을 가지면서도, 강성의 변경이 가능하도록 형성될 수 있으며, 일례로 스프링 등의 탄성체와 이 탄성체의 강성을 변경시킬 수 있는 수단으로 구성될 수 있다. 그리하여 가변 강성장치(200)의 강성이 커지면 수동 강성 그리퍼의 컴플라이언스는 작아지고 반대로 강성이 작아지면 컴플라이언스는 커지게 된다. In addition, the variable stiffness device 200 may be formed to have a predetermined stiffness and to change the stiffness. For example, the variable stiffness device 200 may include an elastic body such as a spring and a means for changing the stiffness of the elastic body. . Thus, if the rigidity of the variable stiffness device 200 becomes large, the compliance of the passive rigid gripper becomes small, whereas if the rigidity decreases, the compliance becomes large.
즉, 조립 시에 조립되는 부품들의 간의 위치 오차나 가공공차가 작은 경우에는 가변 강성장치(200)의 강성을 상대적으로 큰 상태로 유지하더라도 원활한 조립이 가능하지만, 위치 오차나 가공공차가 큰 경우에는 가변 강성장치(200)의 강성을 상대적으로 작게 변경하여 수동 강성부(100)가 쉽게 변형될 수 있어 원활하게 조립이 가능하도록 할 수 있다.That is, when the positional error or processing tolerance between the parts assembled during assembly is small, even if the stiffness of the variable stiffness device 200 is kept relatively large, smooth assembly is possible, but when the position error or processing tolerance is large By changing the stiffness of the variable stiffness device relatively small, the manual stiffness part 100 can be easily deformed, thereby enabling a smooth assembly.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 상기 수동 강성 그리퍼(100)는 상기 가변 강성장치(200) 및 변위측정수단(132)이 연결되는 그리퍼 제어기(400)를 더 포함한다. 2 and 3, the manual rigid gripper 100 further includes a gripper controller 400 to which the variable rigidity device 200 and the displacement measuring means 132 are connected.
이 경우, 상기 그리퍼 제어기(400)는, 상기 가변 강성장치(200)의 강성을 조절하는 강성 조절부(420), 상기 변위측정수단(132)에서 측정된 변위들을 바탕으로 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출하는 변위 계산부(410), 및 상기 강성 조절부(420) 및 상기 변위 계산부(410)에 연결되는 강성 계산부(430)를 포함한다. In this case, the gripper controller 400, the stiffness control unit 420 for adjusting the stiffness of the variable stiffness device 200, the lower end of the gripper unit 300 based on the displacements measured by the displacement measuring means 132 Displacement calculation unit 410 for calculating the position of the stiffness control unit 420 and the stiffness calculation unit 430 connected to the displacement calculation unit 410 is included.
그리하여, 상기 그리퍼 제어기(400)는, 상기 변위 계산부(410)에서 산출된 그리퍼부(300) 하단의 위치에 따라 강성 계산부(430)에서 강성을 계산하여 강성 조절부(420)를 통해 가변 강성장치(200)의 강성을 조절한다.Therefore, the gripper controller 400 calculates the stiffness by the stiffness calculator 430 according to the position of the lower end of the gripper 300 calculated by the displacement calculator 410, and then varies the stiffness controller 420. The rigidity of the stiffness device 200 is adjusted.
보다 구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 가변 강성장치(200)는 그리퍼 제어기(400)에 연결되어, 그리퍼 제어기(400)의 강성 조절부(420)에 의해 가변 강성장치(200)의 강성이 조절될 수 있다. 그리고 변위측정수단(132)이 그리퍼 제어기(400)에 연결되어, 부품의 조립을 위한 삽입 시 조립 오차 등으로 인해 그리퍼부(300)가 변형되면 변위측정수단(132)들에서 측정된 값들을 이용해 그리퍼 제어기(400)의 변위 계산부(410)에서 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출할 수 있으며, 이를 통해 부품이 원활하게 삽입될 수 있는 정도로 그리퍼부(300)가 변형되었는지 여부를 판단할 수 있다. More specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the variable stiffness device 200 is connected to the gripper controller 400, and the variable stiffness device 200 is provided by the stiffness control unit 420 of the gripper controller 400. The stiffness of can be adjusted. When the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400 and the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc., when the component is inserted for assembling the parts, the displacement measuring means 132 uses the values measured by the displacement measuring means 132. The displacement calculation unit 410 of the gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, thereby determining whether the gripper unit 300 is deformed to the extent that the component can be inserted smoothly. Can be.
이와 같이 그리퍼 제어기(400)의 변위 계산부(410)에서 산출된 그리퍼부(300) 하단의 위치에 따라 변형이 일어난 정도나 형태를 파악할 수 있으므로, 이를 이용해 조립이 원활하게 이루어질 수 있도록 강성 계산부(430)에서 조립에 적합한 강성을 계산할 수 있고 계산된 강성에 따라 강성 조절부(420)를 통해 가변 강성장치(200)의 강성이 조절되어 변경될 수 있다.As such, the degree or shape of deformation may be determined according to the position of the bottom of the gripper part 300 calculated by the displacement calculation part 410 of the gripper controller 400, so that the rigidity calculation part may be easily assembled using the same. The stiffness suitable for assembly may be calculated at 430, and the stiffness of the variable stiffness device 200 may be adjusted and changed through the stiffness adjusting unit 420 according to the calculated stiffness.
또한, 상기 그리퍼 제어기(400)는 로봇(2000)의 이동 경로 및 위치를 제어하는 로봇 제어기(2200)에 연결되어, 변위 계산부(410)에서 산출된 그리퍼부(300) 하단의 변위에 따라 상기 로봇 제어기(2200)로 로봇(2000)의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 제공할 수 있다.In addition, the gripper controller 400 is connected to the robot controller 2200 for controlling the movement path and the position of the robot 2000, and according to the displacement of the lower end of the gripper 300 calculated by the displacement calculator 410. The robot controller 2200 may provide a target movement path and a target position of the robot 2000.
즉, 그리퍼 제어기(400)의 변위 계산부(410)에서 계산된 변위값들을 통해 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출하고 이를 이용해 위치 오차를 연산하여 로봇 제어기(2200)로 로봇(2000)의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 보낼 수 있다. That is, the position of the bottom of the gripper unit 300 is calculated based on the displacement values calculated by the displacement calculator 410 of the gripper controller 400, and the position error is calculated using the position of the robot 2000 as the robot controller 2200. The target movement path and target position can be sent.
한편, 후술하겠으나, 변위 계산부(410)로부터 받은 그리퍼부 하단의 위치 정보를 로봇 제어기(2200)에서 위치 교시 오차를 연산하여 로봇(2000)의 다음 목표 이동 경로 및 목표 위치가 수정될 수도 있다.Meanwhile, as will be described later, the position target error of the gripper part received from the displacement calculator 410 may be calculated by the robot controller 2200 to calculate a position teaching error, and the next target movement path and the target position of the robot 2000 may be modified.
도 4 및 도 5는 도 2의 수동 강성 그리퍼를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도들이다. 도 6은 도 2의 수동 강성 그리퍼에서, 스튜어트 플랫폼을 나타낸 분해사시도이다. 도 7 및 도 8은 도 2의 수동 강성 그리퍼에서, 스튜어트 플랫폼 및 벌룬이 조립된 상태를 나타낸 사시도 및 정면도들이다. 도 9는 도 6의 스튜어트 플랫폼에서 레그의 선형 신축에 따른 변위를 나타낸 개략도이다.4 and 5 are assembled and exploded perspective views showing the passive rigid gripper of Figure 2; FIG. 6 is an exploded perspective view of the Stuart platform in the passive rigid gripper of FIG. 2. FIG. 7 and 8 are perspective and front views illustrating a state in which the stewart platform and the balloon are assembled in the manual rigid gripper of FIG. 2. FIG. 9 is a schematic view showing displacement along a linear stretch of a leg in the Stewart platform of FIG. 6.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 수동 강성 그리퍼(1000)에서, 상기 수동 강성부(100)는 일례로 스튜어트 플랫폼이 될 수 있으며, 상기 가변 강성장치(200)는 강성을 변경할 수 있는 벌룬이 될 수 있다. 4 to 9, in the manual rigid gripper 1000, the manual rigid part 100 may be a stewart platform as an example, and the variable rigid device 200 may be a balloon that can change the rigidity. Can be.
이에 따라, 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하는 경우에서는, 상기 수동 강성부를 스튜어트 플랫폼(100)이라 하고, 상기 가변 강성장치를 벌룬(200)이라 한다.Accordingly, in the case described with reference to FIGS. 4 to 9, the passive rigid portion is called the Stuart platform 100 and the variable rigidity device is called the balloon 200.
이에 따라, 이하에서는 상기 수동 강성부를 스튜어트 플랫폼(102)라 하고, 상기 가변 강성장치를 벌룬(200)이라 한다.Accordingly, hereinafter, the passive rigid portion is called the Stuart platform 102 and the variable rigidity device is called the balloon 200.
즉, 상기 수동 강성 그리퍼(1002)에서, 상기 스튜어트 플랫폼(102)은 상부 구조체(110), 및 상기 상부 구조체(110)의 하측에 이격되어 배치되는 하부 구조체(120)를 포함한다. That is, in the passive rigid gripper 1002, the stewart platform 102 includes an upper structure 110 and a lower structure 120 spaced apart from the lower structure 110.
이 경우, 상기 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)에 양단이 연결되며 신축 가능하게 형성되는 다수의 레그(130)가 구비될 수 있으며, 상기 레그(130)에는 앞서 설명한 상기 변위측정수단(132)이 설치될 수 있다. In this case, both ends are connected to the upper structure 110 and the lower structure 120 may be provided with a plurality of legs 130 are formed to be elastic, the leg 130, the displacement measuring means described above ( 132 may be installed.
또한, 상기 벌룬(200)은 상기 스튜어트 플랫폼(102)의 내부에 배치되며, 공압의 조절이 가능하게 형성되는 탄성재질일 수 있다. In addition, the balloon 200 is disposed in the interior of the stewart platform 102, it may be an elastic material formed to be able to adjust the pneumatic pressure.
또한, 상기 그리퍼부(300)는 상기 스튜어트 플랫폼(102)의 하부 구조체(120)에 결합되며 부품을 파지한다.In addition, the gripper part 300 is coupled to the lower structure 120 of the Stuart platform 102 and grips a part.
보다 구체적으로, 상기 스튜어트 플랫폼(102)에서, 상부 구조체(110)는 원판 형태로 형성될 수 있으며, 상면이 로봇(2000)의 암(2100) 단부에 결합될 수 있다. 그리고 상부 구조체(110)는 상면에 암나사산으로 형성된 다수의 결합공이 형성되어 체결수단으로 암(2100)의 단부에 견고하게 결합되어 고정될 수 있다. More specifically, in the Stuart platform 102, the upper structure 110 may be formed in a disc shape, the upper surface may be coupled to the end of the arm 2100 of the robot (2000). In addition, the upper structure 110 has a plurality of coupling holes formed on the upper surface of the female screw thread is formed to be firmly coupled to the end of the arm 2100 by fastening means.
하부 구조체(120) 역시 원판 형태로 형성될 수 있으며, 하면에는 조립하고자 하는 부품을 잡기 위한 그리퍼부(300)가 결합될 수 있다. The lower structure 120 may also be formed in a disc shape, and the gripper unit 300 for holding a part to be assembled may be coupled to the lower surface.
레그(130)는 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)를 연결하는 부분으로, 레그(130)의 상단이 상부 구조체(110)의 하면에 연결되고 하단이 하부 구조체(120)의 상면에 연결될 수 있다. 그리고 레그(130)들은 신축 가능하게 형성되어, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 하부 구조체(120)가 자유롭게 이동 및 회전이 가능하도록 형성될 수 있다. Leg 130 is a portion connecting the upper structure 110 and the lower structure 120, the upper end of the leg 130 is connected to the lower surface of the upper structure 110 and the lower end is connected to the upper surface of the lower structure 120 Can be. In addition, the legs 130 may be formed to be elastic, and the lower structure 120 may be freely moved and rotated while the upper structure 110 is fixed.
또한, 레그(130)는 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)의 사이에 배치되되, 상부 구조체(110) 및 하부 구조체(120)의 테두리 부분에 인접한 내측에 배치될 수 있다. 즉, 상부 구조체(110) 및 하부 구조체(120)의 직경 범위 내에 레그(130)들이 배치되되, 직경 범위 내에서 중심쪽이 아닌 바깥쪽에 배치될 수 있다. In addition, the legs 130 may be disposed between the upper structure 110 and the lower structure 120, and may be disposed inside the edges of the upper structure 110 and the lower structure 120. That is, the legs 130 are disposed in the diameter range of the upper structure 110 and the lower structure 120, but may be disposed outside the center in the diameter range.
그리고 레그(130)들은 일례로 6개로 형성되어 이웃하는 레그(130)들끼리 서로 반대방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 이웃하는 2개의 레그(130)는 서로 상단끼리 인접하도록 상부 구조체(110)에 연결되고 하단끼리 서로 인접하도록 하부 구조체(120)에 연결된 형태로 배치될 수 있다. In addition, the legs 130 may be formed as six, for example, adjacent legs 130 may be disposed to be inclined in opposite directions to each other. That is, the two neighboring legs 130 may be arranged in the form of being connected to the upper structure 110 so that the upper ends are adjacent to each other and connected to the lower structure 120 so that the lower ends are adjacent to each other.
그리하여 상부 구조체(110), 하부 구조체(120) 및 다수의 레그(130)들에 의해 스튜어트 플랫폼(102) 구조가 형성될 수 있다.Thus, the Stewart platform 102 structure may be formed by the upper structure 110, the lower structure 120, and the plurality of legs 130.
벌룬(200)은 탄성재질의 구형 풍선이 될 수 있으며, 압축공기가 내부로 공급되거나 배출되어 벌룬 내부의 공압을 조절할 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 벌룬(200)은 압축공기가 공급되거나 배출됨에 따라 팽창하거나 수축되어 부피가 변경될 수 있으며, 압축공기 공급되면 벌룬 내부의 압력이 높아지고 압축공기가 배출되면 벌룬 내부의 압력이 낮아질 수 있다. The balloon 200 may be a spherical balloon of elastic material, and compressed air may be supplied or discharged to the inside to adjust the pneumatic pressure inside the balloon. At this time, the balloon 200 may be expanded or contracted as the compressed air is supplied or discharged to change its volume. When the compressed air is supplied, the pressure inside the balloon is increased and when the compressed air is discharged, the pressure inside the balloon may be decreased.
벌룬(200)은 상기 스튜어트 플랫폼(102)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 스튜어트 플랫폼(102) 구조를 형성하는 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)의 사이에 벌룬(200)이 배치되어 벌룬(200)의 상측과 하측이 밀착될 수 있으며, 다수의 레그(130)들에 의해 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 이때, 벌룬(200)은 레그(130)들과 이격되게 배치되어 벌룬(200)이 팽창되었을 때에도 벌룬(200)이 레그(130)들과 접촉되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.The balloon 200 may be disposed inside the stewart platform 102. That is, the balloon 200 may be disposed between the upper structure 110 and the lower structure 120 forming the Stuart platform 102 structure, such that the upper side and the lower side of the balloon 200 may be in close contact with each other. 130 may be arranged in the form surrounded by. In this case, the balloon 200 is preferably spaced apart from the legs 130 so that the balloon 200 does not come into contact with the legs 130 even when the balloon 200 is inflated.
그리퍼부(300)는 조립하고자 하는 부품을 파지할 수 있는 부분으로, 하부 구조체(120)의 하면에 결합되는 핑거 블록(310) 및 상기 핑거 블록(310)에 결합되어 부품을 잡을 수 있도록 형성되는 한 쌍의 핑거(320)를 포함한다. The gripper part 300 is a part capable of holding a part to be assembled, and is formed to hold a part by being coupled to the finger block 310 and the finger block 310 which are coupled to the lower surface of the lower structure 120. And a pair of fingers 320.
이때, 핑거(320)는 벌어지거나 오므라들어 부품을 잡거나 놓을 수 있는 구조를 가지며, 일례로 도시된 바와 같이 핑거(320)들이 핑거 블록(310)을 따라 슬라이딩되는 구조로 결합될 수 있다. 그리고 핑거 블록(310)에는 상기 한 쌍의 핑거(320)를 벌리거나 오므릴 수 있도록 액추에이터가 설치되거나 다양한 구조로 핑거(320)가 작동되도록 구성될 수 있다.In this case, the finger 320 may have a structure that can be caught or laid by opening or contracting, and as an example, the fingers 320 may be coupled to a structure in which the fingers 320 slide along the finger block 310. In addition, an actuator may be installed in the finger block 310 to open or pinch the pair of fingers 320, or the finger 320 may be configured to operate in various structures.
예를 들어, 조립 대상물의 구멍에 부품을 삽입하여 조립되도록 하는 경우, 우선, 핑거(320)로 삽입하고자 하는 부품을 잡고 고정된 부품이 있는 위치로 이동한다. For example, when a component is inserted into a hole of an assembly object to be assembled, first, the component to be inserted is held by the finger 320 and moved to a position where a fixed component is located.
이 후, 고정된 부품에 삽입하고자 하는 부품을 삽입하게 되면, 두 부품 사이의 위치 오차가 있거나, 중심축이 일치하지 않고 틀어져 있거나, 삽입되는 방향 등에 오차가 있는 경우에, 그리퍼부(300) 및 하부 구조체(120)가 함께 수평면 방향으로 이동되면서 삽입되거나 상부 구조체(110)에 대해 하부 구조체(120)가 각도 α만큼 꺾여 수직방향 축을 기준으로 그리퍼부(300)가 꺾인 상태로 삽입되거나 수직방향 축을 중심으로 비틀어지면서 삽입될 수 있다. Thereafter, when the component to be inserted into the fixed component is inserted, the gripper unit 300 and the position error between the two components, the central axis is not coincident and misaligned, or there is an error in the insertion direction. The lower structure 120 is inserted while being moved together in the horizontal direction, or the lower structure 120 is bent by an angle α with respect to the upper structure 110 so that the gripper part 300 is inserted with respect to the vertical axis or the vertical axis is inserted. Can be inserted twisted to the center.
이때, 스튜어트 플랫폼(102)의 내측에 배치되어 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)의 사이에 밀착된 벌룬(200)의 내부 압력에 따라 그리퍼부(300)의 강성이 좌우되므로, 벌룬(200)의 압력을 높여 강성을 크게 하면 컴플라이언스(compliance)가 낮아져 작은 위치 오차가 있는 경우에만 부품이 삽입되어 조립이 이루어질 수 있으며, 반대로 벌룬(200)의 압력을 낮추어 강성을 작게 하면 컴플라이언스가 높아져 위치 오차가 큰 경우에도 그리퍼부의 위치나 방향이 변경되면서 부품이 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다. At this time, since the rigidity of the gripper part 300 depends on the internal pressure of the balloon 200 which is disposed inside the stewart platform 102 and is in close contact between the upper structure 110 and the lower structure 120, the balloon ( If the rigidity is increased by increasing the pressure of 200), the compliance is lowered, so that the parts can be inserted and assembled only when there is a small position error.On the contrary, if the rigidity is reduced by lowering the pressure of the balloon 200, the compliance is increased. Even when the error is large, the part may be easily inserted while the gripper part is changed in position or direction.
여기에서 컴플라이언스란 앞서 설명한 바와 같이 휨과 변형력의 비로 표시하는 물질 상수로써, 본 실시예에서는 고정되는 상부 구조체(110)에 대하여 움직일 수 있는 하부 구조체(120)가 외력에 의해 변형(이동 또는 회전)되기 쉬운 정도를 나타내는 양이 될 수 있다.Here, compliance is a material constant expressed as a ratio of bending and deformation forces as described above. In this embodiment, the lower structure 120 that is movable relative to the fixed upper structure 110 is deformed (moved or rotated) by an external force. It can be a quantity indicating the degree to which it is likely to occur.
이에 따라 상기 수동 강성 그리퍼(1002)는 벌룬(200)의 공압을 조절함으로써 그리퍼의 강성이 조절될 수 있으므로, 조립 오차가 큰 부품들을 조립하는 조립 로봇이나 조립 오차가 작은 부품들을 조립하는 조립 로봇들에 다양하게 장착하여 사용할 수 있으며, 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에도 적용할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, since the rigidity of the gripper may be adjusted by adjusting the pneumatic pressure of the balloon 200, the manual rigid gripper 1002 may be an assembly robot for assembling components having a large assembly error or assembly robots for assembling small components. It can be used in various ways and can be applied to various assembly such as vertical direction and horizontal direction.
또한, 조립 오차가 큰 경우에도 조립이 용이하게 이루어질 수 있으므로, 사용자의 육안으로 위치를 맞추기 어려운 경우에도 사용자로 하여금 안전하고 쉬운 조립 교시가 가능한 장점이 있다.In addition, even when the assembly error is large, the assembly can be made easily, even if it is difficult to align the position with the naked eye of the user has the advantage that the user can safely and easily teach the assembly.
보다 구체적으로, 하부 구조체(120)를 포함한 그리퍼부(300)가 3차원 축방향인 X, Y, Z축 방향으로의 이동 및 3차원 축을 중심으로 한 회전방향인 θX, θY, θZ 방향으로의 회전이 가능하도록 스튜어트 플랫폼(100)이 형성될 수 있다. 그리하여 부품의 조립 시 조립 오차 등에 의해 그리퍼부(300)가 축방향으로 이동되어 위치가 변경되면서 조립되거나 축을 중심으로 한 회전되어 조립되는 각도가 변경되면서 조립될 수 있다. More specifically, the gripper 300 including the lower structure 120 is moved in the X, Y, and Z axis directions, which are three-dimensional axes, and θ X , θ Y , and θ Z , which are rotation directions about the three-dimensional axis. Stewart platform 100 may be formed to enable rotation in the direction. Thus, when the assembly of the parts, the gripper unit 300 is moved in the axial direction due to an assembly error or the like, and the assembly may be assembled while the position is changed or rotated around the shaft to be assembled.
이때, 상기 레그(130)들은 각각 선형 신축에 따라 변화되는 길이를 측정할 수 있도록 각각 변위측정수단(132)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 수동 강성 그리퍼(1000)는 상기 변위측정수단(132)들이 연결되는 그리퍼 제어기(400)를 포함하므로, 상기 그리퍼 제어기(400)는 변위측정수단(132)들에서 측정된 변위들을 통해 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출하여 그리퍼의 위치를 제어할 수 있다. At this time, the legs 130 may be made to include a displacement measuring means 132, respectively, so as to measure the length that changes depending on the linear stretch. In addition, since the manual rigid gripper 1000 includes a gripper controller 400 to which the displacement measuring means 132 are connected, the gripper controller 400 includes a gripper part through the displacements measured by the displacement measuring means 132. The position of the gripper may be controlled by calculating a position at the bottom of the 300.
즉, 그리퍼 제어기(400)에 변위측정수단(132)들이 연결되어, 부품의 조립을 위한 삽입 시 조립 오차 등으로 인해 그리퍼부(300)가 변형되면 변위측정수단(132)들에서 측정된 값들을 이용해 그리퍼 제어기(400)에서는 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출할 수 있으며, 이 산출된 그리퍼부(300) 하단의 위치값을 이용해 위치 교시 오차가 보정되도록 할 수 있다. That is, the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400, and when the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc. when the component is inserted, the measured values are measured by the displacement measuring means 132. The gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, and the position teaching error may be corrected using the calculated position value of the bottom of the gripper unit 300.
또한, 레그(130)들의 외측을 둘러싸도록 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)의 둘레면에 유연한 재질의 커버가 결합될 수 있다.In addition, a cover of a flexible material may be coupled to the circumferential surfaces of the upper structure 110 and the lower structure 120 to surround the outside of the legs 130.
이상과 같이, 본 실시예에 의한 조립 제어 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼(100)에 대하여 상세하게 설명하였으며, 이하에서는 상기 수동 강성 그리퍼(100)를 이용한 조립 제어 방법에 대하여 상술한다. As described above, the manual rigid gripper 100 used in the assembly control method according to the present embodiment has been described in detail. Hereinafter, the assembly control method using the manual rigid gripper 100 will be described in detail.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 도 2의 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 11은 도 10의 위치 이동 단계를 통해 로봇이 목표 위치로 이동되었을 때, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치하지 않은 상태를 나타낸 정면도이다. 도 12 및 도 13은 도 10의 조립 상태 파악 단계를 통해, 상기 수동 강성 그리퍼가 변형되면서 제1부품이 제2부품의 삽입홀에 조립되는 상태를 나타낸 정면도들이다. 도 14 및 도 15는 도 10의 조립 전략 수정 단계 및 재조립 수행 단계를 통해, 로봇이 수정된 목표 위치로 이동되어, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치한 상태에서 조립되는 상태를 나타낸 정면도들이다.10 is a flowchart illustrating an assembly control method using the passive rigid gripper of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when the robot is moved to the target position through the position shifting step of FIG. 10. 12 and 13 are front views illustrating a state in which the first part is assembled into the insertion hole of the second part while the manual rigid gripper is deformed through the assembling state determining step of FIG. 10. 14 and 15 show that the robot moves to the corrected target position through the assembly strategy modification step and the reassembly performing step of FIG. 10 in a state where the centers of the insertion holes of the first and second parts to be assembled coincide. The front view which shows the state assembled.
도 10 내지 도 15를 참조하면, 본 일 실시예에 따른 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법은, 수동 강성 그리퍼(1000)에 파지된 제1부품(10)을 조립 대상인 제2부품(20)에 인접한 위치로 이동되도록 미리 입력된 경로를 따라 로봇을 이동시키는 위치 이동 단계(S10), 상기 제1부품(10)과 제2부품(20)을 조립하면서 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 획득하는 조립 상태 파악 단계(S20), 및 상기 조립 상태 파악 단계(S20)에서 파악된 정보를 바탕으로, 상기 로봇(2000)의 경로 또는 상기 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성을 변경하는 조립 전략 수정 단계(S30)를 포함한다. 10 to 15, in the assembly control method using the manual rigid gripper according to the present embodiment, the first component 10 held by the manual rigid gripper 1000 is attached to the second component 20 to be assembled. Position movement step of moving the robot along a pre-input path to be moved to an adjacent position (S10), while obtaining the displacement information of the manual rigid gripper 1000 while assembling the first part 10 and the second part 20 An assembly strategy modification step of changing the path of the robot 2000 or the rigidity of the manual rigid gripper 1000 based on the assembly state determining step S20 and the information identified in the assembly state determining step S20. (S30).
먼저, 상기 위치 이동 단계(S10)에서는, 도 11에 도시된 바와 같이 로봇(2000) 암(2100)의 단부에 장착된 수동 강성 그리퍼(1000)로 제1부품(10)을 파지한 상태에서 미리 입력된 경로를 따라 로봇(2000)이 자동으로 이동되어, 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀(21) 상측에 이격된 인접한 위치로 이동된다. First, in the position movement step (S10), as shown in Figure 11, in advance in the state in which the first component 10 is gripped by a manual rigid gripper 1000 mounted at the end of the arm 2100 of the robot 2000. The robot 2000 is automatically moved along the input path so that the first part 10 is moved to an adjacent position spaced apart from the upper side of the insertion hole 21 of the second part 20.
이때, 로봇 제어기(2200)에는 조립을 위해 로봇(2000)이 이동해야 할 경로 및 위치가 미리 입력되어 저장되어 있으며, 로봇 제어기(2200)의 제어 신호에 의해 로봇(2000)의 암(2100) 및 수동 강성 그리퍼(1000)가 이동 및 작동될 수 있다.In this case, the robot controller 2200 is pre-input and stored the path and the position to move the robot 2000 for assembly, and the arm 2100 and the arm 2100 of the robot 2000 by the control signal of the robot controller 2200 The manual rigid gripper 1000 can be moved and operated.
상기 조립 상태 파악 단계(S20)에서는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀에 삽입되면서 조립이 이루어질 수 있도록 로봇(2000)을 작동시키고, 조립되는 과정에서 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 획득하여 이를 통해 조립이 원활하게 이루어지는지의 여부에 대한 조립 상태를 파악한다.In the assembling state determining step S20, as shown in FIGS. 12 and 13, the robot 2000 is operated so that the assembly may be performed while the first part 10 is inserted into the insertion hole of the second part 20. In addition, the assembly state of the passive rigid gripper 1000 is acquired in the process of assembling, thereby determining the assembly state of whether the assembly is performed smoothly.
일례로 도시하지는 않았으나, 제1부품(10)과 제2부품(20)의 조립을 위해 로봇(2000)이 작동되어 수동 강성 그리퍼(1000)가 하측으로 이동될 때, 제1부품(10)의 중심 위치와 제2부품(20)의 삽입홀(21)의 중심 위치가 일치하는 경우에는 제1부품(10)과 제2부품(20)간에 상대 변위 오차가 작기 때문에, 수동 강성 그리퍼(1000)의 변형량이 크지 않은 상태에서 원활히 조립될 수 있다. Although not shown as an example, when the robot 2000 is operated and the manual rigid gripper 1000 is moved downward to assemble the first component 10 and the second component 20, the first component 10 may be moved. When the center position and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 coincide, the relative displacement error between the first part 10 and the second part 20 is small, so that the manual rigid gripper 1000 It can be assembled smoothly in a state where the deformation amount of is not large.
이때, 조립되는 과정에서 수동 강성 그리퍼(1000)의 변형량과 로봇의 궤적 명령 추종 정도를 기반으로 정상적인 보통의 조립상태로 판단할 수 있다. At this time, the assembly may be determined to be a normal normal assembly state based on the deformation amount of the manual rigid gripper 1000 and the tracking command tracking degree of the robot.
이와 달리, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 제1부품(10)의 중심 위치와 제2부품(20)의 삽입홀(21)의 중심 위치가 일치하지 않으나 접촉되면서 삽입되어 조립될 수 있는 경우에는 수동 강성 그리퍼(1000)에 설정된 강성의 크기에 따른 변형이 발생하게 된다. 그러므로 이때에는 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 통해 정상적인 조립상태는 아니지만 압입되어 조립될 수 있는 상태로 판단할 수 있다. Unlike this, as shown in FIGS. 12 and 13, the center position of the first part 10 and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 do not coincide with each other, but may be inserted and assembled while contacting. In this case, deformation occurs according to the size of the rigidity set in the manual rigid gripper 1000. Therefore, at this time, it is not a normal assembly state through the displacement information of the passive rigid gripper 1000 can be determined as a state that can be assembled by pressing.
나아가, 도시하지는 않았으나, 제1부품(10)의 중심 위치와 제2부품(20)의 삽입홀(21)의 중심 위치가 완전히 일치하지 않아 삽입되어 조립될 수 없는 경우에는 조립되는 과정에서 수동 강성 그리퍼(1000)에 변형이 발생하되 수직방향으로만 변위가 발생하게 된다. 그러므로 이때에는 조립이 될 수 없는 상태로 판단할 수 있다. In addition, although not shown, when the center position of the first part 10 and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 do not coincide completely and thus cannot be inserted and assembled, manual stiffness is performed during the assembly process. Deformation occurs in the gripper 1000, but displacement occurs only in the vertical direction. Therefore, at this time, it can be determined as a state that can not be assembled.
이외에도 조립 과정 중에 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위량과 로봇의 위치 명령 추종 정도에 따라서 재밍(jamming), 웨징(wedging) 등의 조립 상태를 판단할 수 있다.In addition, depending on the displacement amount of the manual rigid gripper 1000 and the degree of following the position command of the robot, an assembly state such as jamming or wedging may be determined.
이 후, 상기 조립 전략 수정 단계(S30)에서는, 상기 조립 상태 파악 단계(S20)에서 파악된 상태 정보인 수동 강성 그리퍼(1000)의 변형에 따른 변위 정보를 바탕으로, 로봇(2000)의 경로 또는 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성을 변경하는 단계이다.Thereafter, in the assembly strategy modification step (S30), based on the displacement information according to the deformation of the manual rigid gripper 1000, which is the state information identified in the assembly state identification step (S20), the path of the robot 2000 or A step of changing the rigidity of the passive rigid gripper 1000 is performed.
즉, 제1부품(10)의 중심 위치와 제2부품(20)의 삽입홀(21)의 중심 위치가 일치하는 경우에는 정상적인 조립상태가 될 수 있으므로 로봇(2000)의 경로 및 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성 변경이 필요 없으므로, 조립 전략의 수정 없이 그대로 조립이 이루어질 수 있다. That is, when the center position of the first part 10 and the center position of the insertion hole 21 of the second part 20 coincide with each other, it may be in a normal assembly state, so that the path of the robot 2000 and the manual rigid gripper ( Since no stiffness change of 1000) is required, the assembly can be performed without modification of the assembly strategy.
이와 달리, 조립되는 상태가 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 수동 강성 그리퍼(1000)가 변형되면서 조립될 수 있는 상태로 판단되는 경우에는, 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 이용해 로봇(2000)의 경로를 변경하여 원활한 조립이 이루어지도록 하거나, 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 통해 수동 강성 그리퍼(1000)가 변형되는 정도에 따라 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성을 조절하여 원활한 조립이 이루어지도록 할 수 있으며, 로봇의 경로와 수동 강성 그리퍼의 강성을 함께 변경할 수 있다. 12 and 13, when it is determined that the passive rigid gripper 1000 can be assembled while being deformed, the robot may be displaced using the displacement information of the manual rigid gripper 1000. Smooth assembly by changing the path of 2000 or by adjusting the rigidity of the manual rigid gripper 1000 according to the degree of deformation of the manual rigid gripper 1000 through the displacement information of the manual rigid gripper 1000. Assembly can be done and the path of the robot and the rigidity of the manual rigid gripper can be changed together.
나아가, 조립 상태가 상기한 바와 같이 수동 강성 그리퍼(1000)가 변형되더라도 조립될 수 없는 상태인 경우에는 로봇(2000)의 경로를 변경하여 조립이 이루어질 수 있는 위치로 로봇(200)이 이동되도록 경로를 변경할 수 있으며, 이때에도 역시 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성을 조절하여 원활한 조립이 이루어지도록 할 수 있다.Furthermore, when the assembly state is a state that cannot be assembled even if the manual rigid gripper 1000 is deformed as described above, the path of the robot 200 is moved to a position where assembly can be made by changing the path of the robot 2000. In this case, it is also possible to control the rigidity of the manual rigid gripper (1000) to ensure a smooth assembly.
한편, 본 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼(1000)를 이용한 조립 제어 방법은, 상기 조립 전략 수정 단계(S30)에서 변경된 로봇(2000)의 경로 또는 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성을 바탕으로 재조립을 수행하는 재조립 수행 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the assembly control method using the manual rigid gripper 1000 according to the present embodiment, reassembly based on the path of the robot 2000 or the rigidity of the manual rigid gripper 1000 changed in the assembly strategy modification step (S30). It may further include a reassembly performing step (S40) to perform.
즉, 재조립 수행 단계(S40)는 조립 전략 수정 단계(S30) 이후, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 조립이 원활하게 이루어질 수 있는 로봇(2000)의 변경된 위치 또는 수동 강성 그리퍼(1000)의 변경된 강성으로 재조립을 수행하는 단계이다.That is, the reassembly performing step (S40) may be performed after the assembly strategy modification step (S30), as shown in FIGS. 14 and 15, in the changed position or the manual rigid gripper 1000 of the robot 2000, which may be smoothly assembled. Reassembly is performed with the changed stiffness.
그리하여 변경된 위치나 강성으로 재조립을 수행함으로써, 변경된 상태에서 조립이 원활하게 이루어지게 된다.Thus, by performing the reassembly in the changed position or rigidity, the assembly is made smoothly in the changed state.
한편, 상기 재조립 수행 단계(S40)는 수회 반복 수행될 수 있다.On the other hand, the reassembly step (S40) may be repeated several times.
즉, 재조립 수행 단계(S40)는 한번만 수행될 수도 있으나, 여러 번 반복 수행됨으로써 조립 속도와 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the reassembly performing step (S40) may be performed only once, but may be performed repeatedly several times to improve the assembly speed and accuracy.
한편, 상기 재조립 수행 단계(S40)는, 상기 위치 이동 단계(S10) 내지 상기 조립 전략 수정 단계(S30)를 거친 해당 부품에 대하여 재조립을 위해 수행될 수 있으며, 이와 달리, 해당 부품 외의 새로운 부품에 대한 조립을 위해 수행될 수도 있다. Meanwhile, the reassembly performing step S40 may be performed for reassembly of the corresponding parts that have undergone the position shifting step S10 to the assembly strategy modification step S30. It may also be carried out for assembly to the part.
이와 같이 본 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법은, 조립 작업 시 조립상태를 파악하여 조립위치의 경로를 수정하거나 수동 강성 그리퍼의 강성을 변경하여 보다 원활한 조립이 이루어지도록 할 수 있어 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, in the assembly control method using the manual rigid gripper according to the present embodiment, assembling can be performed by grasping the state of assembly during assembly work and modifying the path of the assembly position or changing the rigidity of the manual rigid gripper to make the assembly more smoothly. It has the advantage of improving speed and assembly quality.
그리고 상기한 바와 같이 로봇(2000)의 경로나 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성이 변경되어 조립이 완료된 경우에는 해당 조립 또는 다음 조립 시에 변경된 경로를 따라 조립이 이루어지거나 변경된 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성으로 조립이 수행될 수 있다.In addition, when the assembly is completed by changing the path of the robot 2000 or the rigidity of the manual rigid gripper 1000 as described above, the assembly is made or changed according to the changed path when the assembly or the next assembly is performed. Assembly can be performed with the rigidity of.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법에 대하여 설명하되, 상기 조립 교시 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼에 대하여 우선 설명한다. Hereinafter, an assembly teaching method using a manual rigid gripper according to another embodiment of the present invention will be described, but the manual rigid gripper used in the assembly teaching method will be described first.
즉, 도 16 및 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 조립 교시 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼를 나타낸 개념도들이다.That is, FIGS. 16 and 17 are conceptual views illustrating a passive rigid gripper used in an assembly teaching method according to another embodiment of the present invention.
상기 수동 강성 그리퍼(1001)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 로봇(2000)의 암(2100)에 장착되고, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)는 강성의 조절이 가능하도록 형성되며 변위가 측정될 수 있다.The passive rigid gripper 1001 is mounted to the arm 2100 of the robot 2000, as shown in FIG. 1, and the manual rigid gripper 1001 is formed to enable the adjustment of the rigidity and the displacement is measured. Can be.
즉, 제1 부품(10)을 파지할 수 있도록 수동 강성 그리퍼(1001)가 암(2100)의 단부에 장착되며, 수동 강성 그리퍼(1001)는 강성의 조절이 가능하도록 형성되어, 강성의 조절에 따라 컴플라이언스가 변경될 수 있다. 또한, 수동 강성 그리퍼(1001)는 축방향으로의 변형이나 축을 중심으로 한 회전(꺾이거나 비틀림)에 따라 변화되는 변위가 측정될 수 있다.That is, the manual rigid gripper 1001 is mounted at the end of the arm 2100 so that the first component 10 can be gripped, and the manual rigid gripper 1001 is formed to enable the adjustment of the rigidity. As a result, compliance may change. In addition, the passive rigid gripper 1001 can be measured a displacement that changes according to the deformation in the axial direction or the rotation (bending or twisting) about the axis.
보다 구체적으로, 도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)는, 일측이 고정된 상태에서 타측의 변형이 가능하도록 양측 사이에 강성을 형성시키며, 형성된 강성을 조절할 수 있는 수동 강성부(100), 상기 수동 강성부(100)에 설치되어, 강성을 변경하는 가변 강성장치(200), 상기 수동 강성부(100)에 설치되어, 수동 강성부(100)의 변형에 따른 변위를 측정할 수 있는 변위측정수단(132), 및 상기 수동 강성부(100)의 타측에 형성되며, 부품을 파지하는 그리퍼부(300)가 장착될 수 있는 그리퍼 장착부(122)를 포함한다.More specifically, referring to FIGS. 16 and 17, the passive rigid gripper 1001 forms rigidity between both sides to allow deformation of the other side in a state where one side is fixed, and a manual rigid part that can adjust the formed rigidity. 100 is installed in the passive rigid portion 100, the variable stiffness device 200 for changing the rigidity, is installed in the passive rigid portion 100, it is possible to measure the displacement due to the deformation of the passive rigid portion 100 Displacement measuring means 132, and the gripper mounting portion 122 is formed on the other side of the passive rigid portion 100, the gripper portion 300 for holding the component can be mounted.
즉, 수동 강성 그리퍼(1001)는 수동 강성부(100)에 강성을 변경할 수 있는 가변 강성장치(200)가 설치되어, 수동 강성부(100)를 통해 가변 강성장치(200)의 강성이 변경될 수 있으며, 변경되는 가변 강성장치(200)의 강성에 따라 수동 강성부(100)가 변형되기 쉽거나 또는 변형되기 어렵도록 제어될 수 있다. 이때, 수동 강성부(100)는 가변 강성장치(200)의 강성을 조절할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다. That is, the manual rigid gripper 1001 is provided with a variable stiffness device 200 that can change the stiffness in the manual stiffness part 100, the stiffness of the variable stiffness device 200 can be changed through the manual stiffness part 100. According to the rigidity of the variable stiffness device 200 to be changed, the manual stiffness part 100 may be controlled to be easily deformed or difficult to deform. In this case, the passive rigid portion 100 may be configured in various forms that can adjust the rigidity of the variable rigidity device 200.
상기 가변 강성장치(200)는 수동 강성부(100)의 일측과 타측 사이에 개재될 수 있으며, 수동 강성부(100)의 일측에 가변 강성장치(200)의 상측이 결합되고 수동 강성부(100)의 타측에 가변 강성장치(200)의 하측이 결합될 수 있다. The variable stiffness device 200 may be interposed between one side and the other side of the passive rigid portion 100, the upper side of the variable stiffness device 200 is coupled to one side of the passive rigid portion 100 and the other side of the manual rigid portion 100 The lower side of the variable rigidity device 200 may be coupled to.
또한, 가변 강성장치(200)는 특정한 강성을 가지면서도, 강성의 변경이 가능하도록 형성될 수 있으며, 일례로 스프링 등의 탄성체와 이 탄성체의 강성을 변경시킬 수 있는 수단으로 구성될 수 있다. 그리하여 가변 강성장치(200)의 강성이 커지면 수동 강성 그리퍼의 컴플라이언스는 작아지고 반대로 강성이 작아지면 컴플라이언스는 커지게 된다. In addition, the variable stiffness device 200 may be formed to be able to change the rigidity while having a specific rigidity, for example, may be composed of an elastic body such as a spring and the means for changing the rigidity of the elastic body. Thus, if the rigidity of the variable stiffness device 200 becomes large, the compliance of the passive rigid gripper becomes small, whereas if the rigidity decreases, the compliance becomes large.
즉, 조립 시에 조립되는 부품들의 간의 위치 오차나 가공공차가 작은 경우에는 가변 강성장치(200)의 강성을 상대적으로 큰 상태로 유지하더라도 원활한 조립이 가능하지만, 위치 오차나 가공공차가 큰 경우에는 가변 강성장치(200)의 강성을 상대적으로 작게 변경하여 수동 강성부(100)가 쉽게 변형될 수 있어 원활하게 조립이 가능하도록 할 수 있다.That is, when the positional error or processing tolerance between the parts assembled during assembly is small, even if the stiffness of the variable stiffness device 200 is kept relatively large, smooth assembly is possible, but when the position error or processing tolerance is large By changing the stiffness of the variable stiffness device relatively small, the manual stiffness part 100 can be easily deformed, thereby enabling a smooth assembly.
도 16 및 도 17을 다시 참조하면, 상기 수동 강성 그리퍼(100)는 상기 가변 강성장치(200) 및 변위측정수단(132)이 연결되는 그리퍼 제어기(400)를 더 포함한다. Referring again to FIGS. 16 and 17, the manual rigid gripper 100 further includes a gripper controller 400 to which the variable rigidity device 200 and the displacement measuring means 132 are connected.
상기 그리퍼 제어기(400)는, 상기 가변 강성장치(200)의 강성을 조절할 수 있는 강성 조절부(420), 및 상기 변위측정수단(132)에서 측정된 변위들을 통해 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출하는 변위 계산부(410)를 포함한다.The gripper controller 400, the position of the bottom of the gripper unit 300 through the stiffness control unit 420, which can adjust the stiffness of the variable stiffness device 200, and the displacements measured by the displacement measuring means 132 It includes a displacement calculation unit 410 for calculating the.
보다 구체적으로, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 가변 강성장치(200)는 그리퍼 제어기(400)에 연결되어, 그리퍼 제어기(400)의 강성 조절부(420)에 의해 가변 강성장치(200)의 강성이 조절될 수 있다. 그리고 변위측정수단(132)이 그리퍼 제어기(400)에 연결되어, 부품의 조립을 위한 삽입 시 조립 오차 등으로 인해 그리퍼부(300)가 변형되면 변위측정수단(132)들에서 측정된 값들을 이용해 그리퍼 제어기(400)의 변위 계산부(410)에서 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출할 수 있으며, 이를 통해 부품이 원활하게 삽입될 수 있는 정도로 그리퍼부(300)가 변형되었는지 여부를 판단할 수 있다. More specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, the variable stiffness device 200 is connected to the gripper controller 400, and the variable stiffness device 200 is provided by the stiffness control unit 420 of the gripper controller 400. The stiffness of can be adjusted. When the displacement measuring means 132 is connected to the gripper controller 400 and the gripper part 300 is deformed due to an assembly error, etc., when the component is inserted for assembling the parts, the displacement measuring means 132 uses the values measured by the displacement measuring means 132. The displacement calculation unit 410 of the gripper controller 400 may calculate the position of the bottom of the gripper unit 300, thereby determining whether the gripper unit 300 is deformed to the extent that the component can be inserted smoothly. Can be.
그리하여 부품이 원활하게 삽입될 수 없거나 삽입되기 매우 어려운 정도의 조립 오차가 있다고 판단되면, 위치를 수정하여 다음의 조립 재현 시 수정된 위치로 로봇이 이동되도록 운전할 수 있다.Thus, if it is judged that there is an assembly error of a degree that the component cannot be inserted smoothly or is very difficult to be inserted, the robot can be moved to the corrected position when the next assembly is corrected.
또한, 상기 그리퍼 제어기(400)는 로봇(2000)의 이동 경로 및 위치를 제어하는 로봇 제어기(2200)에 연결되어, 상기 그리퍼 제어기(400)에서는 변위 계산부(410)에서 산출된 그리퍼부(300) 하단의 변위에 따라 상기 로봇 제어기(2200)에 로봇(2000)의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 제공할 수 있다.In addition, the gripper controller 400 is connected to the robot controller 2200 that controls the movement path and the position of the robot 2000, and the gripper controller 400 calculates the gripper unit 300 calculated by the displacement calculator 410. According to the displacement of the lower end, the robot controller 2200 may provide a target movement path and a target position of the robot 2000.
즉, 그리퍼 제어기(400)의 변위 계산부(410)에서 계산된 변위값들을 통해 그리퍼부(300) 하단의 위치를 산출하고 이를 이용해 위치 오차를 연산하여 로봇 제어기(2200)로 로봇(2000)의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 보낼 수 있다. That is, the position of the bottom of the gripper unit 300 is calculated based on the displacement values calculated by the displacement calculator 410 of the gripper controller 400, and the position error is calculated using the position of the robot 2000 as the robot controller 2200. The target movement path and target position can be sent.
이와 달리, 변위 계산부(410)로부터 받은 그리퍼부 하단의 위치 정보를 로봇 제어기(2200)에서 위치 오차를 연산하여 로봇(2000)의 다음 목표 이동 경로 및 목표 위치가 수정될 수도 있다.Unlike this, the robot controller 2200 may calculate a position error from the position information of the lower end of the gripper part received from the displacement calculator 410, thereby modifying the next target movement path and the target position of the robot 2000.
한편, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)에서도, 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 수동 강성부(100)는 일례로 스튜어트 플랫폼이 될 수 있으며, 상기 가변 강성장치(200)는 강성을 변경할 수 있는 벌룬이 될 수 있다. On the other hand, in the manual rigid gripper 1001, as described with reference to Figures 4 to 9, the passive rigid portion 100 may be a stewart platform as an example, the variable rigidity device 200 changes the rigidity It can be a balloon that can be.
이에 따라, 상기 수동 강성부의 예로서 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한 스튜어트 플랫폼(100), 및 상기 가변 강성장치의 예로서 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한 벌룬(200)은 본 실시예에 의한 조립 교시 방법에 사용되는 수동 강성 그리퍼(1001)에도 동일하게 적용된다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다. Accordingly, the Stewart platform 100 described with reference to FIGS. 4 to 9 as an example of the passive rigid portion, and the balloon 200 described with reference to FIGS. 4 to 9 as an example of the variable rigidity device are shown in this embodiment. The same applies to the manual rigid gripper 1001 used in the assembling teaching method. Therefore, redundant description is omitted.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 의한 도 16의 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 19는 도 18의 위치 정보 저장단계를 통해 로봇에 위치 정보를 제공하였을 때, 조립되는 제1부품과 제2부품의 삽입홀 간의 중심이 일치하지 않은 상태를 나타낸 정면도이다. 도 20은 도 18의 추가 이동 단계를 통해, 상기 로봇 전체에 외력이 인가되는 상태를 도시한 사시도이다. 도 21 및 도 22는 도 18의 추가 이동 단계를 통해, 그리퍼부의 하측에 외력이 인가되어 제1부품이 제2부품의 삽입홀에 삽입되는 상태를 나타낸 정면도들이다.FIG. 18 is a flowchart illustrating an assembly teaching method using the passive rigid gripper of FIG. 16 according to another embodiment of the present disclosure. FIG. 19 is a front view illustrating a state in which centers between the insertion holes of the first and second parts to be assembled do not coincide with each other when position information is provided to the robot through the location information storing step of FIG. 18. 20 is a perspective view illustrating a state in which an external force is applied to the entire robot through the additional moving step of FIG. 18. 21 and 22 are front views illustrating a state in which an external force is applied to the lower side of the gripper to insert the first part into the insertion hole of the second part through the additional moving step of FIG. 18.
도 18 내지 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법은, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)에 파지된 제1 부품(10)을 조립 대상인 제2 부품(20)에 인접한 위치로 이동되도록 로봇(2000)을 이동시키고, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치 정보를 저장하는 위치 정보 저장단계(S11), 외력이 인가됨에 따라, 상기 제1 부품(10)을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치가 상기 제2 부품(20)에 조립되도록 변형되거나 또는 추가로 이동되는 추가 이동 단계(S21), 상기 추가 이동 단계(S21)에서의 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치 정보를 획득하여, 상기 위치 정보 저장단계(S11)에서의 위치 정보와의 위치 오차를 연산하는 오차 연산 단계(S31), 및 상기 오차 연산 단계(S31)에서 연산된 위치 오차를 바탕으로, 상기 위치 정보 저장단계(S11)에서의 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치 정보를 수정하는 위치 정보 수정단계(S41)를 포함한다. 먼저, 상기 위치 정보 저장단계(S11)에서는, 도 19에 도시된 바와 같이 작업자가 로봇(2000)을 교시하여 제1부품(10)이 제2부품(20)에 조립되기 직전의 위치로 로봇(2000)이동 된다. 이 경우, 작업자가 티칭 팬던트 등을 이용해 로봇(2000)을 조종하여 로봇(2000)이 이동되는 경로 및 이동되는 위치를 교시하며, 이렇게 교시된 상기 경로 및 위치 정보가 저장된다. 18 to 22, the assembling teaching method using the manual rigid gripper according to the present embodiment includes placing the first component 10 held by the manual rigid gripper 1001 on the second component 20 to be assembled. The position information storage step (S11) of moving the robot 2000 to move to an adjacent position and storing the position information of the manual rigid gripper 1001, and the external component is applied to hold the first component 10 A further movement step S21 in which the position of the passive rigid gripper 1001 is deformed or additionally moved to be assembled to the second component 20, and the manual rigid gripper 1001 in the further movement step S21. Based on the error calculation step (S31) for acquiring the position information of the position information and calculating the position error with the position information in the position information storing step (S11), and the error calculation step (S31), In the location information storage step (S11) And a location information correction step (S41) of modifying the position information of the passive rigid gripper 1001. First, in the position information storing step (S11), as shown in FIG. 19, an operator teaches the robot 2000 to move the robot to a position immediately before the first part 10 is assembled to the second part 20. 2000). In this case, the operator controls the robot 2000 by using a teaching pendant to teach the path and the location where the robot 2000 is moved, and the path and the location information are thus stored.
이 경우, 로봇(2000)의 암(2100) 단부에는 수동 강성 그리퍼(1001)가 장착되며, 수동 강성 그리퍼(1001)의 핑거(320)로 조립할 부품인 제1부품(10)을 파지할 수 있다. 그리하여, 수동 강성 그리퍼(1001)로 제1부품(10)을 파지한 후 제2부품(20)에 삽입되어 조립되기 직전의 인접한 위치로 이동하도록 로봇(2000)의 위치를 교시할 수 있다. In this case, the manual rigid gripper 1001 is mounted at the end of the arm 2100 of the robot 2000, and the first component 10, which is a component to be assembled by the finger 320 of the manual rigid gripper 1001, may be gripped. . Thus, the position of the robot 2000 can be taught to hold the first part 10 with the passive rigid gripper 1001 and then move to an adjacent position just before being inserted into the second part 20 and assembled.
조립되기 직전의 위치는 도 19에 도시된 바와 같이 제2부품(20)의 삽입홀(21)이 형성된 부분의 상측에 이격되어 제1부품(10)이 배치되어, 제1부품(10)이 하측으로 이동되면 제2부품(20)의 삽입홀(21)에 삽입될 수 있는 위치가 될 수 있다. 이때, 작업자의 위치 교시에 의해 작동된 로봇(2000)의 이동 경로를 포함한 위치 정보가 로봇 제어기(2200)에 저장될 수 있다.As shown in FIG. 19, the position immediately before assembly is spaced apart from the upper side of the portion where the insertion hole 21 of the second component 20 is formed, and thus the first component 10 is disposed. When moved downward, the position can be inserted into the insertion hole 21 of the second component 20. At this time, the position information including the movement path of the robot 2000 operated by the position teaching of the operator may be stored in the robot controller 2200.
이 후, 상기 추가 이동 단계(S21)에서는, 도 20 또는 도 21에 도시된 바와 같이 추가 이동이 수행됨에 따라, 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀(21)에 삽입되도록 하여 조립이 이루어지는 단계로서, 외력이 인가됨에 따라 수동 강성 그리퍼 하부 구조체의 변위를 발생시켜 제2 부품(20)에 조립 가능하도록 하거나, 발생된 변위정보를 이용하여 로봇(2000)을 추가 이동시킴으로써, 조립이 이루어질 수 있다. Thereafter, in the additional movement step S21, as the additional movement is performed as illustrated in FIG. 20 or 21, the first component 10 is inserted into the insertion hole 21 of the second component 20. As the assembly is performed, as the external force is applied, a displacement of the passive rigid gripper lower structure is generated to be assembled to the second component 20, or the robot 2000 is further moved by using the generated displacement information. , Assembly can be made.
이 경우, 상기 인가되는 외력은, 작업자 등에 의해 인가될 수 있으며, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 외력이 발생시킨 수동 강성 그리퍼(1001)의 변위를 이용하여 상기 로봇(2000) 전체에 추가 이동 명령이 이루어 질 수 있다.In this case, the applied external force may be applied by an operator or the like, and as illustrated in FIG. 20, the robot may further move the entire robot 2000 by using the displacement of the manual rigid gripper 1001 generated by the external force. The order can be made.
이와 달리, 상기 인가되는 외력은, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 제1 부품(10)을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 끝단에 인가되어, 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치가 추가로 이동될 수도 있다. In contrast, the applied external force is applied to the end of the passive rigid gripper 1001 holding the first component 10, as shown in FIG. 21, so that the position of the passive rigid gripper 1001 is adjusted. It may be moved further.
보다 구체적으로, 상기 외력이 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 끝단에 인가되는 경우에는, 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀(21)에 삽입되기 전에 제1부품(10)을 파지하고 있는 수동 강성 그리퍼(1001)의 강성이 낮아지도록 조절하여 높은 컴플라이언스를 갖도록 변경한다. More specifically, when the external force is applied to the end of the passive rigid gripper 1001, the first part 10 before the first part 10 is inserted into the insertion hole 21 of the second part 20. The rigidity of the manual rigid gripper 1001 gripping) is adjusted to be lower so as to have a higher compliance.
그리하여, 제1부품(10)의 하단이 제2부품(20)의 삽입홀(21) 상부나 제2부품(20)의 상면에 닿도록 로봇(2000)을 하측으로 이동시킨 다음, 작업자의 손이나 도구를 이용해 그리퍼부(300)의 하측에 측면 방향으로 외력을 가해 수동 강성 그리퍼를 직접 교시한다. 이에 따라, 수동 강성 그리퍼가 변형되어 기울어진 상태로 삽입되기 시작하도록 유도되며, 이 후, 그리퍼부가 이동되어 수직인 상태로 삽입되어 조립이 이루어질 수 있다. Thus, the robot 2000 is moved downward so that the lower end of the first part 10 contacts the upper part of the insertion hole 21 of the second part 20 or the upper surface of the second part 20. The manual rigid gripper is directly taught by applying an external force to the lower side of the gripper part 300 using an or tool. Accordingly, the passive rigid gripper is induced to deform and start to be inserted in an inclined state, after which the gripper part is moved to be inserted in a vertical state to be assembled.
한편, 작업자의 손이나 도구를 이용해 그리퍼부(300)(도 20에서는 상기 로봇 전체에)에 외력을 가해 수동 강성 그리퍼(도 20에서는 로봇 전체)가 변형되도록 하는 것이 직접 교시이며, 직접 교시에 의해 그리퍼부(300)(도 20에서는 로봇 전체)는 측면 방향뿐만 아니라 상하 방향으로의 이동 또는 회전 등 다양한 6자유도의 변형이 가능할 수 있다. On the other hand, it is direct teaching that the manual rigid gripper (the whole robot in FIG. 20) is deformed by applying an external force to the gripper 300 (the whole robot in FIG. 20) using a worker's hand or a tool. The gripper 300 (the entire robot in FIG. 20) may be modified in various degrees of freedom, such as movement or rotation in the vertical direction as well as in the lateral direction.
그리하여 도 19에 도시된 바와 같이, 제1부품(10)의 위치와 제2부품(20)의 삽입홀(21)간에 위치 오차가 있더라도 수동 강성 그리퍼(1000)의 높은 컴플라이언스로 인해 수동 강성 그리퍼(1000)가 쉽게 변형되어 위치 변위가 발생하면서 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀(21)에 보다 원활하게 삽입되어 조립될 수 있다.Thus, as shown in FIG. 19, even if there is a position error between the position of the first part 10 and the insertion hole 21 of the second part 20, the manual rigid gripper 1000 may be caused by the high compliance of the manual rigid gripper 1000. The first part 10 may be more easily inserted and assembled into the insertion hole 21 of the second part 20 while the 1000 is easily deformed and a displacement occurs.
한편, 상기 추가 이동 단계(S21)에서 제1부품(10)과 제2부품(20)의 삽입홀(21)간의 조립 위치 오차가 존재하는 경우에, 제1부품(10)이 제2부품(20)의 삽입홀(21)에 삽입되면서 변위 센싱이 가능한 수동 강성 그리퍼(1000)의 변형으로부터 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보를 획득할 수 있다. On the other hand, when there is an assembly position error between the first part 10 and the insertion hole 21 of the second part 20 in the additional movement step (S21), the first part 10 is the second part ( The displacement information of the passive rigid gripper 1000 may be obtained from the deformation of the passive rigid gripper 1000 which is inserted into the insertion hole 21 of the 20 and capable of sensing the displacement.
즉, 부품이 삽입되는 과정에서의 수동 강성 그리퍼의 변위 정보를 획득할 수 있으며, 부품의 삽입이 완료된 시점에서의 수동 강성 그리퍼의 변위 정보를 획득할 수도 있다. That is, the displacement information of the passive rigid gripper in the process of inserting the component may be obtained, and the displacement information of the passive rigid gripper may be obtained when the insertion of the component is completed.
그리하여 상기 오차 연산 단계(S31)에서는, 상기 획득한 수동 강성 그리퍼의 변위 정보와 위치 정보 저장단계(S11)에서 교시하여 저장된 로봇의 위치 정보를 이용해, 수동 강성 그리퍼(1000)의 변위 정보와 상기 위치 정보 저장단계(S11)에서 저장된 로봇(2000)의 위치 정보 간의 위치 오차를 연산할 수 있다.Thus, in the error calculation step (S31), the displacement information and the position of the manual rigid gripper 1000 using the obtained displacement information of the manual rigid gripper and the position information of the robot taught and stored in the position information storage step (S11). In the information storing step S11, a position error between the stored position information of the robot 2000 may be calculated.
이 후, 상기 위치 정보 수정 단계(S41)에서는, 상기 오차 연산 단계(S31)에서 연산된 위치 오차가 제거되도록 위치 교시 명령을 수정하여 상기 수동 강성 그리퍼(1001)의 위치 정보를 수정하는 단계로서, 로봇이 실제로 조립이 원활하게 이루어질 수 있는 위치로 이동되도록 하는 것이다.Thereafter, in the position information correcting step (S41), as a step of modifying the position information of the manual rigid gripper 1001 by modifying a position teaching command so that the position error calculated in the error calculating step S31 is removed, The robot is actually moved to a position where the assembly can be made smoothly.
그리하여 상기 위치 정보 수정 단계(S41)를 거쳐 수정된 위치 정보를 이용하여 상기 로봇의 위치시키면 다음 조립 시에는 보다 정확한 위치에서 조립 수행이 가능하다.Thus, if the position of the robot using the position information modified through the position information correction step (S41) can be assembled at a more accurate position during the next assembly.
이 경우, 상기 위치 정보 수정 단계(S41)를 거쳐 수정된 위치 정보는, 해당 조립 시에도 적용되어, 해당 조립 공정에서의 조립을 수행할 수도 있다. In this case, the position information modified through the position information correction step S41 may be applied at the time of assembling, and may perform the assembly in the assembling process.
한편, 본 실시예에 의한 조립 교시 방법에서는, 상기 위치 정보 수정단계(S41)를 통해 수정된 위치 정보를 바탕으로, 상기 로봇(2000)을 이동시켜 상기 제1 부품(10)을 상기 제2 부품(20)에 조립하는 재조립 수행단계(S51)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, in the assembly teaching method according to the present embodiment, based on the position information modified through the position information correction step (S41), the robot 2000 is moved to move the first component 10 to the second component. The assembly 20 may further include a reassembly performing step (S51).
즉, 상기 위치 정보 수정단계(S41)를 통해 수정된 위치 정보를 바탕으로, 교시 명령이 수행되면, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1부품(10)과 제2부품(20)의 조립이 보다 원활하게 재현될 수 있으며, 이러한 조립은 수 회 반복해서 수행될 수 있다. That is, when the teaching instruction is performed based on the position information modified through the position information correcting step (S41), as described with reference to FIGS. 14 and 15, the first part 10 and the second part 20. ) Can be reproduced more smoothly, and this assembly can be performed several times.
나아가, 상기에서 설명한 조립 교시 방법은 해당 조립 단계에서 바로 적용되어 수행될 수도 있으며, 해당 조립 단계에서 수정된 정보를 바탕으로 이 후 조립 단계에서 적용될 수도 있다. Furthermore, the assembly teaching method described above may be applied and performed immediately in the assembly step, or may be applied in a subsequent assembly step based on the information modified in the assembly step.
또한, 복수의 조립 단계가 반복적으로 수행됨에 따라, 상기 위치 정보가 지속적으로 갱신될 수 있으며, 이에 따라, 조립에서의 정확성이 보다 향상될 수 있다. In addition, as a plurality of assembling steps are repeatedly performed, the positional information can be continuously updated, whereby the accuracy in assembly can be further improved.
이상과 같이, 본 실시예에 의한 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법은, 조립 시에 작업물의 위치오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 강성을 제공할 수 있어 다양한 조립에 적용할 수 있으며, 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 다양한 로봇에 대한 적용성이 높고, 사용자로 하여금 안전하고 쉬운 조립을 수행할 수 있는 장점이 있다.As described above, the assembly teaching method using the manual rigid gripper according to the present embodiment can provide rigidity that can cope with the positional error and the processing tolerance of the workpiece at the time of assembly, and can be applied to various assemblies. There is an advantage that can be applied to a variety of assembly, such as direction and horizontal direction. In addition, there is a high applicability to various robots, there is an advantage that the user can perform a safe and easy assembly.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.

Claims (13)

  1. 수동 강성 그리퍼에 파지된 제1부품을 조립 대상인 제2부품에 인접한 위치로 이동되도록 미리 입력된 경로를 따라 로봇을 이동시키는 위치 이동 단계; A position moving step of moving the robot along a pre-input path to move the first part held by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second part to be assembled;
    상기 제1부품과 상기 제2부품을 조립하면서 상기 수동 강성 그리퍼의 변위 정보를 획득하여 조립 상태를 판단하는 조립 상태 파악 단계; 및An assembling state determining step of assembling the first part and the second part to determine the assembling state by obtaining displacement information of the passive rigid gripper; And
    상기 조립 상태 파악 단계에서 파악된 정보를 바탕으로, 상기 로봇의 경로 또는 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 변경하는 조립 전략 수정 단계를 포함하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.And an assembly strategy modification step of changing the path of the robot or the rigidity of the manual rigid gripper based on the information identified in the assembly state determining step.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 조립 전략 수정 단계에서 변경된 상기 로봇의 경로 또는 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 바탕으로 재조립을 수행하는 재조립 수행 단계를 더 포함하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.And a reassembly performing step of performing reassembly based on the path of the robot or the rigidity of the manual rigid gripper changed in the assembly strategy modification step.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 재조립 수행 단계는 수회 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.The reassembly performing step is repeated assembly control method using a manual rigid gripper, characterized in that repeatedly performed.
  4. 수동 강성 그리퍼에 파지된 제1 부품을 조립 대상인 제2 부품에 인접한 위치로 이동되도록 로봇을 이동시키고, 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 저장하는 위치 정보 저장단계;A position information storage step of moving the robot to move the first component held by the manual rigid gripper to a position adjacent to the second component to be assembled, and storing position information of the manual rigid gripper;
    상기 이동된 위치가 정확하지 않아 추가 이동이 필요한 경우, 외력이 인가됨에 따라, 상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 위치가 상기 제2 부품에 조립되도록 변형되거나 또는 추가로 이동되는 추가 이동 단계;If the moved position is not accurate and additional movement is required, as the external force is applied, the further movement is modified or additionally moved so that the position of the passive rigid gripper holding the first component is assembled to the second component. step;
    상기 추가 이동 단계에서의 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 획득하여, 상기 위치 정보 저장단계에서의 위치 정보와의 위치 오차를 연산하는 오차 연산 단계; 및An error calculating step of obtaining position information of the passive rigid gripper in the further moving step and calculating a position error with the position information in the position information storing step; And
    상기 오차 연산 단계에서 연산된 위치 오차를 바탕으로, 상기 위치 정보 저장단계에서의 상기 수동 강성 그리퍼의 위치 정보를 수정하는 위치 정보 수정단계를 포함하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법. And a position information correcting step of correcting position information of the passive rigid gripper in the position information storing step, based on the position error calculated in the error calculating step.
  5. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    상기 위치 정보 수정단계를 통해 수정된 위치 정보를 바탕으로, 상기 로봇을 이동시켜 상기 제1 부품을 상기 제2 부품에 조립하는 재조립 수행단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법. Based on the position information modified through the position information correction step, the assembly using the manual rigid gripper, characterized in that further comprising the step of reassembling the assembly of the first part to the second part by moving the robot. Teaching method.
  6. 제5항에 있어서, 상기 추가 이동 단계에서, The method of claim 5, wherein in the further moving step,
    상기 외력에 의해 발생된 수동 강성 그리퍼의 변위를 이용하여 상기 로봇 전체에 추가 이동 명령이 인가되는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법.Assembly instruction method using a manual rigid gripper, characterized in that the additional movement command is applied to the entire robot by using the displacement of the manual rigid gripper generated by the external force.
  7. 제5항에 있어서, 상기 추가 이동 단계에서, The method of claim 5, wherein in the further moving step,
    상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 끝단에 외력이 인가되어, 상기 수동 강성 그리퍼의 하부 구조체의 변위를 발생시켜 상기 제2 부품에 조립되도록 하는 조립 교시 방법.And an external force is applied to an end of the passive rigid gripper holding the first component to generate a displacement of the lower structure of the passive rigid gripper to be assembled to the second component.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추가 이동 단계에서, The method of claim 7, wherein in the further moving step,
    상기 제1 부품을 파지한 상기 수동 강성 그리퍼의 강성을 상대적으로 낮게 변경하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 교시 방법. Assembly rigid teaching method using a manual rigid gripper, characterized in that to change the rigidity of the passive rigid gripper holding the first component relatively low.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4,
    상기 로봇의 암에 상기 수동 강성 그리퍼가 장착되고,The passive rigid gripper is mounted to the arm of the robot,
    상기 수동 강성 그리퍼는 강성의 조절이 가능하고 변위가 측정되는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.The passive rigid gripper is an assembly control method using a manual rigid gripper, characterized in that the rigidity can be adjusted and the displacement is measured.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수동 강성 그리퍼는,The method of claim 9, wherein the passive rigid gripper,
    일측이 고정된 상태에서 타측이 변형 가능하도록 양측 사이에 강성을 형성시키며, 상기 강성을 조절할 수 있는 수동 강성부;A passive stiffness portion which forms rigidity between both sides so that the other side can be deformed while one side is fixed, and which can adjust the rigidity;
    상기 수동 강성부에 설치되어, 상기 강성을 변경하는 가변 강성장치;A variable stiffness device installed in the passive stiffness part to change the stiffness;
    상기 수동 강성부에 설치되어, 상기 수동 강성부의 변형에 따른 변위를 측정할 수 있는 변위측정수단; 및Displacement measuring means installed in the passive rigid portion, the displacement measuring means capable of measuring displacement due to deformation of the passive rigid portion; And
    상기 수동 강성부의 타측에 연결되며, 부품을 파지하는 그리퍼부가 장착된 그리퍼 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.And a gripper mounting part connected to the other side of the passive rigid part and equipped with a gripper part for holding a component.
  11. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 가변 강성장치 및 상기 변위측정수단에 연결되는 그리퍼 제어기를 더 포함하며,And a gripper controller connected to the variable stiffness device and the displacement measuring means.
    상기 그리퍼 제어기는,The gripper controller,
    상기 가변 강성장치의 강성을 조절하는 강성 조절부;A stiffness controller for adjusting the stiffness of the variable stiffness device;
    상기 변위측정수단에서 측정된 변위를 바탕으로 상기 그리퍼부 하단의 위치를 산출하는 변위 계산부; 및A displacement calculation unit calculating a position of a lower end of the gripper unit based on the displacement measured by the displacement measuring unit; And
    상기 강성 조절부 및 상기 변위 계산부에 연결되는 강성 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법. Assembly rigidity control method using a manual rigid gripper, characterized in that it comprises a stiffness calculator connected to the stiffness control unit and the displacement calculator.
  12. 제11항에 있어서, 상기 그리퍼 제어기에서, The method of claim 11, wherein in the gripper controller,
    상기 변위 계산부에서 산출된 상기 그리퍼부 하단의 위치를 바탕으로, 강성 계산부에서 강성을 계산하여 상기 강성 조절부를 통해 상기 가변 강성장치의 강성을 조절하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.Assembly control using a manual stiffness gripper, characterized in that the stiffness calculator calculates the stiffness based on the position of the lower end of the gripper part calculated by the displacement calculator to adjust the stiffness of the variable stiffness device through the stiffness control unit. Way.
  13. 제11항에 있어서, 상기 그리퍼 제어기는, The method of claim 11, wherein the gripper controller,
    상기 변위 계산부에서 산출된 상기 그리퍼부 하단의 위치를 바탕으로 로봇 제어기에 로봇의 목표 이동 경로 및 목표 위치를 제공하는 것을 특징으로 하는 수동 강성 그리퍼를 이용한 조립 제어 방법.And a target movement path and a target position of the robot to the robot controller based on the position of the bottom of the gripper portion calculated by the displacement calculator.
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