WO2022250423A1 - 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 협동로봇의 충돌감지 방법 - Google Patents

충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 협동로봇의 충돌감지 방법 Download PDF

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WO2022250423A1
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collision
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박종훈
허영진
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주식회사 뉴로메카
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Definitions

  • the present invention relates to a cooperative robot having a collision detection function and a collision detection method thereof, and more particularly, to a cooperative robot having a collision detection function for an additional axis only with information on a main robot without additional information on an additional axis robot, and a collision thereof It's about detection methods.
  • a Collaborative Robot is a robot that works together with humans and is designed primarily to interact with humans at production sites. If industrial robots, which were previously used in production sites, were used in a work space separated from humans as a substitute for humans, collaborative robots can work together with humans as a complement to humans and increase work efficiency.
  • the 6-DOF robot manipulator which is classified as a collaborative robot, performs precise position control, detects a collision with an operator, and makes an emergency stop.
  • This collision detection function is an essential function of collaborative robots, and because of this, it has the advantage of being installed without a fence and collaborating with workers.
  • An object of the present invention is a cooperative robot having a collision detection function for an additional axis only with information acquired through a main robot without specific information such as position, torque, speed, etc. for an additional axis robot through setting a collision detection boundary value, and a collision thereof. It is to provide a detection method.
  • a cooperative robot having a collision sensing function includes a body robot having a plurality of articulated arms; Additional shaft extending to have a predetermined length; an additional axis robot installed to move linearly on the additional axis and allowing the main robot to move along the additional axis; A processor unit transmitting and receiving signals to and from the main robot and the additional axis robot, wherein the processor unit includes: a receiving unit acquiring a data signal from the main robot; an external force calculation unit for calculating an external force value using the acquired data signal as a variable; a collision determination unit comparing the calculated external force value with a preset collision detection boundary value to determine whether a collision has occurred; and a controller generating different control commands for the main body robot and the additional axis robot according to whether or not a collision occurs.
  • the collision determination unit may set a plurality of modes that can be selected according to the states of the main robot and the additional axis robot, and a collision detection boundary value set differently from each other may be applied to the plurality of modes. have.
  • the collision determination unit may include a first collision detection boundary value applied in a first mode in which the body robot is in an operating state; And it may be applied in a second mode in which the main robot is in a stationary state and the additional axis robot is in an operating state, and a second collision detection boundary value different from the first collision detection boundary value is set.
  • control unit may generate an operation stop control command for the main body robot when the calculated external force value exceeds the first collision detection boundary value.
  • control unit may generate an operation stop control command for the main body robot when the calculated external force value exceeds the second collision detection boundary value.
  • a collision detection method of a cobot includes a signal receiving step of obtaining a data signal; an external force value calculation step of calculating an external force value using the acquired data signal as a variable; A collision determination step of comparing the calculated external force value with a preset collision detection boundary value to determine whether a collision has occurred; and a control command step of generating different control commands according to whether a collision occurs.
  • a plurality of modes are selected according to states of the main robot and the additional axis robot, and collision detection boundary values set differently may be applied to the plurality of modes.
  • the collision determination step may include a first collision detection boundary value applied in a first mode in which the main body robot is in an operating state; And it may be applied in a second mode in which the main robot is in a stationary state and the additional axis robot is in an operating state, and a second collision detection boundary value different from the first collision detection boundary value is set.
  • the collision detection function and collision detection method of the cooperative robot according to the present invention do not separately implement a separate collision detection algorithm in the additional axis robot, and the collision detection function of the main robot alone determines the impact of the additional axis robot. Collision detection can be performed indirectly.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cooperative robot having a collision sensing function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the collaborative robot having a collision sensing function of FIG. 1 from another angle.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a cooperative robot having a collision sensing function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram conceptually illustrating a collision detection function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a collision detection method of a cobot according to an embodiment of the present invention in a time sequence.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a collaborative robot having a collision sensing function according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of the collaborative robot having a collision sensing function of FIG. 1 from different angles.
  • a cooperative robot having a collision sensing function includes a body robot 10 having a plurality of articulated arms; An additional shaft 20 extending to have a predetermined length; An additional axis robot 30 installed to move linearly on the additional axis 20 so as to move the main robot 10 along the additional axis 20; And a processor unit 40 for transmitting and receiving signals to and from the main robot 10 and the additional axis robot 30 may be included as a configuration constituting the basic structure of the present invention.
  • the body robot 10 is a component of a hand body for the cobot to perform operations, and includes a plurality of multi-joint arms to realize movements with multiple degrees of freedom. At this time, each joint constituting the multi-joint arm is provided with an actuator for rotationally driving the joint, and an operation such as movement or tilting based on the corresponding axis may be performed.
  • one end of the body robot 10 is formed with an area A in which a gripper required for the process is mounted. That is, depending on the type of process in which the collaborative robot of the present invention is input, a gripper necessary for performing a task may be selectively mounted, and an area A may be formed to be detached when a task is changed or a process is terminated.
  • the other end of the main robot 10 may be coupled to and mounted on the additional axis robot 30 . Therefore, the main robot 10 can move integrally with the additional axis robot 30, and as a result, the working radius can be expanded along the longitudinal radius of the additional axis formed by the additional axis 20. That is, the main robot 10 can move within the movable range of one axis formed by the additional axis 20 and perform work at the corresponding position.
  • the additional shaft 20 is additionally installed to widen the working radius of the main robot 10, and is formed to extend to have a predetermined range of motion.
  • the additional axis 20 may be formed along the horizontal or vertical direction on the upper surface of the base 1 on which the cooperative robot is installed. That is, it is installed separately from the main body robot 10 and guides the main body robot 10 having multi-degree-of-freedom movement to an area where linear motion on one axis can be added.
  • the body robot 10 which is an articulated robot having 6 degrees of freedom, is installed on the additional axis 20, so that it can have movement based on 7 axes to which one axis is added as a whole.
  • the additional axis 20 can add a new one-axis motion to the main robot 10 with a simple and flexible installation.
  • the additional axis robot 30 is installed to enable linear motion on the additional axis 20 . That is, the additional axis robot 30 may move forward and backward along a linear axis within a range guided by the additional axis 20 .
  • the additional axis robot 30 is designed to be coupled to and mounted with the main robot 10, and may move the main robot 10 by moving integrally in a state of being coupled with the main robot 10.
  • a method in which the additional axis robot 30 linearly moves on the additional axis 20 according to the present invention is not particularly limited.
  • the additional axis robot 30 may perform linear motion in a hydraulic method receiving power from a hydraulic motor installed on one side of the additional axis 20.
  • the additional axis 20 may be installed in a conveyor belt method having a predetermined range of motion, and the additional axis robot 30 placed on the upper surface of the conveyor belt may be transported.
  • the processor unit 40 is software that transmits and receives signals to and from the main robot 10 and the additional axis robot 30. After detecting whether or not the main robot 10 collides based on the received signal, a control command is generated to generate It is characterized by transmission. As an example, as shown, it may be built into the controller 2, which is a hardware device installed for separate information processing. Alternatively, it may be embedded as software in the main robot 10 and/or the additional axis robot 30, but connected through communication to enable mutual transmission and reception of signals.
  • the processor unit 40 includes a receiver 41 for obtaining a signal from the body robot 10; an external force calculation unit 42 for calculating an external force value using the obtained signal as a variable; a collision determination unit 43 that compares the calculated external force value with a preset collision detection boundary value to determine whether a collision has occurred; and a control unit 44 generating different control commands for the main robot 10 and the additional axis robot 30 according to whether a collision occurs.
  • the processor unit 40 plays a role of controlling the safe stop of the cooperative robot by recognizing a collision that occurs between the main robot 10 and/or the additional axis robot 30 . Hereinafter, it will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4 .
  • FIG. 3 shows a configuration diagram of the processor unit 40 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a block diagram conceptually explaining a collision detection function according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving unit 41 communicates with the main robot 10 to receive a signal, and the external force calculating unit 42 estimates an external force value required for collision detection based on the received signal. That is, the processor unit receives a data signal, and an algorithm for estimating an external force value using the received signal as a variable is embedded.
  • the signal received by the receiver 41 is the data signal of the joint torque sensor attached to the multi-joint arm of the main robot 10 or is applied to each joint of the main robot 10 and is calculated by a dynamics-based observer. It may be a current data signal that becomes. Also, the received signal may be of a single value or may be of multiple values. At this time, all of the plurality of values should be able to be used as indicators for estimating the value of the external force applied to the actual body robot 10 .
  • the collision determination unit 43 sets a collision detection boundary value for determining whether or not a collision of the main robot 10 has occurred.
  • the collision determination unit 43 compares the estimated external force value with a preset collision detection boundary value, determines the occurrence of a collision if it exceeds the preset collision detection boundary value, and determines the occurrence of a collision if it does not exceed the preset collision detection boundary value. It is judged that no collision has occurred.
  • the collision detection boundary value should be appropriately set so that the estimated external force value exceeds the collision detection boundary value when a collision with the actual body robot 10 occurs.
  • the collision determination unit 43 is characterized in that different collision detection boundary values are applied depending on whether each of the main robot 10 and the additional axis robot 30 operates. That is, the collision detection boundary value, which is a comparison target for the calculated external force value, is preset to a different value depending on whether the main robot 10 or the additional axis robot 30 is operating, so that different values are different for each situation. Collision detection can be achieved.
  • the collision determination unit 43 is set with a plurality of modes that can be selected according to whether the main robot 10 and the additional axis robot 30 are in an operating state or a stationary state, and the plurality of modes have collision detection boundaries set differently. value is applied.
  • collision determination modes that can be selected by the collision determination unit 43 may include a first mode and a second mode that are different from each other.
  • the collision determination unit 43 determines the first collision detection boundary value S1 applied in the first mode and the second collision detection boundary value smaller than the first collision detection boundary value S1 applied in the second mode.
  • the values S2 may be set respectively.
  • the controller 44 generates different control commands for the main robot 10 and/or the additional axis robot 30 according to whether a collision occurs.
  • the controller 44 determines that the main robot 10 or the additional axis robot 30 For each, create a safety stop control command to stop work execution.
  • the control unit 44 determines that the main robot 10 or the additional axis robot 30 does not collide.
  • Motion control commands for performing tasks are generated for the livestock robot 30, respectively.
  • the processor unit determines whether a collision occurs in the main robot 10 based on the calculated external force value, and an algorithm for generating different control commands according to whether a collision occurs is embedded.
  • the collision determination unit 43 determines whether the main robot 10 is in an operating state or a stopped state.
  • the operating state of the main body robot 10 is a state in which a control torque is applied to the main body robot 10 to have a multi-axis movement or tilt using an articulated arm, and means a state in which work is being performed.
  • the stationary state of the main robot 10 means a state in which no control torque is applied to the main robot 10 and thus no movement or inclination, and no work is performed.
  • the collision determination unit 43 may determine whether the additional axis robot 30 is in an operating state or a stationary state.
  • the operating state of the additional axis robot 30 refers to a state in which a control torque is applied to the additional axis robot 30 to perform forward or backward linear motion along the additional axis 20 .
  • the stop state of the additional axis robot 30 means a state in which no control torque is applied to the additional axis robot 30 so that straight udon is not performed.
  • the first mode may be selected when the main robot 10 is in an operating state.
  • the collision determination unit 43 in which the first mode is selected applies the preset first collision detection boundary value S1 and compares it with the calculated external force value. If the calculated external force value is greater than the first collision detection boundary value (S1), it is determined that a collision has occurred with the main robot 10, and if the calculated external force value is smaller than the first collision detection boundary value (S1), the main body robot 10 It is judged that no collision has occurred in (10).
  • the collision determination unit 43 determines whether a collision occurs according to the movement of the main robot 10 is determined, and the determination result is shared with the control unit 44.
  • the controller 44 blocks the control torque applied to the main robot 10 by generating a safety stop control command for the main robot 10 .
  • the control unit 44 generates an operation control command for the main robot 10 so that the control torque is applied to the main robot 10 .
  • the main robot 10 when the main robot 10 is in an operating state and the additional axis robot 30 is in a stationary state, there is no need to perform additional collision detection for the additional axis robot 30 . Furthermore, when the main body robot 10 is in an operating state and the additional axis robot 30 is in an operating state, that is, even when the main body robot 10 and the additional axis robot 30 are simultaneously controlled, the main body robot 10 If the collision detection for the robot is properly operated, safety stop control can be performed simultaneously with the main robot 10 and the additional axis robot 30 .
  • the collision determination unit 43 in which the first mode is selected can ensure the safe stop control function of the control unit 44 for all robots only by detecting a collision with the main robot 10 .
  • the collision determination unit 43 in which the first mode is selected does not determine the state of the additional axis robot 30, but determines whether or not the main robot 10 collides with the body robot 10.
  • the collision determination unit 43 when the main robot 10 is in a stopped state, determines whether the additional axis robot 30 is in an operating state or a stopped state, and the additional axis robot 30 When in this operating state, the second mode may be selected.
  • the collision determination unit 43 in which the second mode is selected compares the second collision detection boundary value S2 with the calculated external force value.
  • the second collision detection boundary value (S2) has a different value from the first collision detection boundary value (S1), and is generated due to the movement of the additional axis robot 30 as an external force calculated from the main robot 10. It may be set to play a role of indirectly performing collision detection.
  • the collision due to the movement of the additional axis robot 30 can be more sensitive to the external force estimated than the collision that actually occurs when the main body robot 10 is stationary due to the inertia of the main robot 10 . Therefore, the second collision detection boundary value S2 according to an embodiment of the present invention may be set to a larger value than the first collision detection boundary value S1 in correspondence to the sensitively estimated external force value.
  • the collision determination unit 43 determines whether a collision occurs according to the movement of the additional axis robot 30, and the determination result is shared with the control unit 44.
  • the control unit 44 blocks the control torque applied to the additional axis robot 30 by generating a safety stop control command for the additional axis robot 30 .
  • the control unit 44 generates an operation control command for the additional axis robot 30 so that control torque is applied to the main robot 10 .
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a collision detection method of a cobot according to an embodiment of the present invention in a time sequence.
  • the method for detecting collision of a cooperative robot is for detecting a collision between a main robot 10 and a cooperative robot in which an additional axis 20 is installed, and data a signal receiving step of obtaining a signal; an external force value calculation step of calculating an external force value using the acquired data signal as a variable; A collision determination step of comparing the calculated external force value with a preset collision detection boundary value to determine whether a collision has occurred; and a control command step of generating different control commands according to whether a collision occurs as a step constituting a basic structure of the method.
  • the signal reception step receives a data signal from the main robot 10, and then the external force value calculation step estimates an external force value necessary for collision detection based on the received signal.
  • the received signal may be a data signal of a joint torque sensor attached to the articulated arm of the main robot 10 or a current data signal applied to each joint of the main robot 10 and calculated by a dynamics-based observer. have.
  • the received signal may be of a single value or may be of multiple values. At this time, all of the plurality of values should be able to be used as indicators for estimating the value of the external force applied to the actual body robot 10 .
  • a preset collision detection boundary value is compared with an estimated external force value in order to determine whether a collision of the main robot 10 has occurred. That is, when the predetermined collision detection boundary value is exceeded, a collision occurrence determination is made, and when the predetermined collision detection boundary value is not exceeded, a collision non-occurrence determination is determined.
  • a plurality of modes are selected according to the states of the main robot 10 and the additional axis robot 30, and collision detection boundary values set differently are applied to the plurality of modes. It may be
  • the collision determination step includes a first collision detection boundary value (S1) applied in the first mode in which the main body robot 10 is in an operating state; And a second collision detection boundary value (S2), which is applied in a second mode in which the main robot 10 is in a stationary state and the additional axis robot 30 is in an operating state, and is different from the first collision detection boundary value (S1).
  • S1 first collision detection boundary value
  • S2 second collision detection boundary value
  • the main robot 10 is in an operating state or a stationary state.
  • the first mode is selected, and a preset first collision detection boundary value S1 is applied and compared with the calculated external force value. Whether or not a collision occurs is determined.
  • the additional axis robot 30 is in an operating state or a stopped state. More specifically, when the main body robot 10 is in a stopped state, it is determined whether the additional axis robot 30 is in an operating state or a stopped state, and when the additional axis robot 30 is in an operating state, the second mode may be performed. have. Whether or not a collision occurs due to the motion of the additional axis robot 30 is determined in a manner in which the preset second collision detection boundary value S2 is applied and compared with the calculated external force value.
  • control command step different control commands are generated for the main robot 10 and/or the additional axis robot 30 according to whether or not a collision occurs.
  • a safety stop control command is issued to the main robot 10 or the additional axis robot 30 to stop performing the work, respectively. generate
  • operation control for performing tasks with respect to the main robot 10 or the additional axis robot 30 generate each command.
  • the collision detection function and collision detection method of the cooperative robot according to the present invention do not separately implement a separate collision detection algorithm in the additional axis robot 30, and the collision detection function of the main robot 10 Collision detection for the additional-axis robot 30 can be performed indirectly only with this.

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Abstract

본 발명은 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체로봇; 소정의 길이를 갖도록 연장 형성되는 부가축; 상기 부가축 상에서 직선 운동하도록 설치되어, 상기 본체로봇을 상기 부가축에 따라 이동하도록 하는 부가축로봇; 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇과 신호를 송수신하는 프로세서부를 포함하되, 상기 프로세서부는, 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇으로부터 데이터 신호를 획득하는 수신부; 획득한 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력연산부; 연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌판단부; 및 충돌 발생 여부에 따라 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어부를 포함하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇를 제공한다.

Description

충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 협동로봇의 충돌감지 방법
본 발명은 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 이의 충돌감지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부가축로봇에 대한 추가적인 정보 없이도 본체로봇 상의 정보만으로 부가축에 대한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 이의 충돌감지 방법 에 관한 것이다.
협동로봇(Collaborative Robot, COBOT)은 인간과 함께 작업하는 로봇으로 주로 생산현장에서 인간과 상호작용하도록 설계된 로봇을 의미한다. 종전 생산현장에서 사용되었던 산업용 로봇이 인간을 대체하는 역할로서 인간과 분리된 작업공간에서 사용되었다면, 협동로봇은 인간을 보완하는 역할로 인간과 함께 일하며 작업의 효율을 높일 수 있다.
최근에는 비대면 서비스를 위한 로봇 관련된 기술 개발이 활발히 이루어지 고 있으며, 특히 단순·반복·위험한 업무는 로봇이 진행하고 사람은 서비스에 집중할 수 있는 외식업 분야에서 협동로봇 도입에 대한 관심이 점점 높아지고 있다.
협동로봇으로 분류되는 6자유도 로봇 매니퓰레이터는 정밀한 위치제어를 수행하면서, 작업자와의 충돌 발생시 이를 감지하고 비상정지를 하도록 되어 있다. 이러한 충돌감지 기능은 협동로봇의 필수적인 기능이며 이 때문에 펜스 없이 설치되어 작업자와 협업이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 상용 협동로봇을 사용한다 할지라도 로봇의 작업반경을 늘리기 위해 로봇에 부가축을 설치할 경우, 해당 부가축 직교로봇이 충돌감지 기능을 제공하지 않으면 전체 로봇시스템은 충돌에 대한 안전을 보장할 수 없다. 또한, 부가축 직교로봇의 충돌감지 기능을 제공하기 위해 별도의 장치를 설치하는 것은 상용 협동로봇의 생산성 및 경제성을 지나치게 저해하는 요소가 될 수 있다.
본 발명의 목적은 충돌감지 경계값의 설정을 통해 부가축로봇에 대한 위치, 토크, 속도 등의 구체적 정보 없이도 본체로봇을 통해 획득하는 정보만으로 부가축에 대한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇 및 이의 충돌감지 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇은 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체로봇; 소정의 길이를 갖도록 연장 형성되는 부가축; 상기 부가축 상에서 직선 운동하도록 설치되어, 상기 본체로봇을 상기 부가축에 따라 이동하도록 하는 부가축로봇; 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇과 신호를 송수신하는 프로세서부를 포함하되, 상기 프로세서부는, 상기 본체로봇으로부터 데이터 신호를 획득하는 수신부; 획득한 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력연산부; 연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌판단부; 및 충돌 발생 여부에 따라 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어부를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 충돌판단부는, 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇의 상태에 따라 선택될 수 있는 복수 개의 모드가 설정되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 충돌판단부는, 상기 본체로봇이 동작 상태인 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값; 및 상기 본체로봇이 정지 상태며 상기 부가축로봇이 동작 상태인 제2 모드에서 적용되되, 상기 제1 충돌감지 경계값과 서로 다른 값인 제2 충돌감지 경계값이 각각 설정되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 제어부는, 연산된 외력값이 상기 제1 충돌감지 경계값을 초과하는 경우, 상기 본체로봇에 대해 동작 정지 제어 명령을 생성하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 제어부는, 연산된 외력값이 상기 제2 충돌감지 경계값을 초과하는 경우, 상기 본체로봇에 대해 동작 정지 제어 명령을 생성하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 협동로봇의 충돌감지 방법 은 데이터 신호를 획득하는 신호 수신 단계; 획득된 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력값 연산 단계; 연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여, 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌 판단 단계; 및 충돌 발생 여부에 따라 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어 명령 단계를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 충돌 판단 단계는, 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇의 상태에 따라 복수 개의 모드가 선택되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 충돌 판단 단계는, 상기 본체로봇이 동작 상태인 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값; 및 상기 본체로봇이 정지 상태며 상기 부가축로봇이 동작 상태인 제2 모드에서 적용되되, 상기 제1 충돌감지 경계값과 서로 다른 값인 제2 충돌감지 경계값이 각각 설정되는 것일 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
전술한 다양한 실시예에 따라, 본 발명에 의한 협동로봇의 충돌감지 기능 및 충돌감지 방법은, 부가축로봇에 별도의 충돌감지 알고리즘을 별도로 구현하지 않고 본체로봇의 충돌감지 기능만으로도 부가축로봇에 대한 충돌감지를 간접적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 협동로봇에 대한 부가축로봇 구성시 충돌감지 기능을 위한 추가 비용이 요구되지 않게 되어 경제성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1의 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇을 다른 각도에서 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 개념적으로 설명한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 협동로봇의 충돌감지 방법을 시간 순서에 따라 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 구체적인 실시예를 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇의 사시도를, 도 2는 도 1의 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇을 다른 각도에서 나타낸 사시도를 각각 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇은 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체로봇(10); 소정의 길이를 갖도록 연장 형성되는 부가축(20); 상기 부가축(20) 상에서 직선 운동하도록 설치되어, 상기 본체로봇(10)을 상기 부가축(20)에 따라 이동하도록 하는 부가축로봇(30); 및 상기 본체로봇(10) 및 상기 부가축로봇(30)과 신호를 송수신하는 프로세서부(40)를 발명의 기본구조를 이루는 구성으로 포함할 수 있다.
본체로봇(10)은 협동로봇이 동작을 수행하기 위한 핸드 바디 부분을 이루는 구성으로, 다자유도의 움직임을 실현하기 위해 복수 개의 다관절 암(arm)을 구비한다. 이때, 다관절 암을 이루는 각각의 관절에는 관절을 회동 구동시키는 액추에이터가 구비되어, 당해 축을 기준으로 움직임 또는 기울임 등의 동작을 수행할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본체로봇(10)의 일단부에는 공정에 필요한 그리퍼가 장착 되는 영역(A)이 형성된다. 즉, 본 발명의 협동로봇이 투입되는 공정의 종류에 따라, 작업 수행을 위해 필요한 그리퍼가 선택적으로 장착될 수 있으며, 또한 작업 변경 또는 공정 종료 시에는 탈착되는 영역(A)이 형성될 수 있다.
본체로봇(10)의 타단부는 부가축로봇(30)에 결합되어 장착될 수 있다. 따라서, 본체로봇(10)은 부가축로봇(30)과 일체로 이동할 수 있으며, 그 결과 부가축(20)이 이루는 추가적인 축의 길이 방향 반경을 따라 작업 반경이 확대될 수 있다. 즉, 본체로봇(10)은 부가축(20)이 이루는 1축의 가동 범위 내에서 이동하여, 해당 위치에서 작업을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 부가축(20)은 본체로봇(10)의 작업 반경을 넓히기 위해 추가적으로 설치되는 것으로서, 소정의 가동 범위를 갖도록 연장 형성된다. 일례로, 부가축(20)은 협동로봇이 설치되는 베이스(1) 상면에 가로 또는 세로 방향을 따라 형성될 수 있다. 즉, 본체로봇(10)과는 별개로 설치되어, 다자유도 움직임을 갖는 상기 본체로봇(10)에 추가적인 1축 상의 직선 운동이 될 수 있는 영역을 안내한다.
예컨대, 6자유도를 갖는 다관절 로봇인 본체로봇(10)이 부가축(20)에 설치됨으로써, 전체적으로 하나의 축이 더해진 7축을 기준으로 움직임을 가질 수 있도록 한다. 위와 같은 방식으로 부가축(20)은 간단하고 유동적인 설치로 본체로봇(10)에 새로운 1축 움직임을 더해줄 수 있다.
부가축로봇(30)은 부가축(20) 상에서 직선 운동이 가능하도록 설치된다. 즉, 부가축로봇(30)은 부가축(20)이 안내하는 범위의 직선 축을 따라 전후 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 부가축로봇(30)은 본체로봇(10)와 결합되어 장착되도록 설계되며, 상기 본체로봇(10)과 결합된 상태에서 일체로 이동함으로써 상기 본체로봇(10)의 이동시키는 것일 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 부가축로봇(30)이 부가축(20) 상에서 직선 이동하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 일례로 부가축로봇(30)은 부가축(20) 상의 일측에 설치된 유압모터 등에 의해 동력을 전달받는 유압 방식으로 직선 운동을 하는 것일 수 있다. 또 다른 예로 부가축(20)이 소정의 가동 범위를 갖는 컨베이어 벨트 방식으로 설치되어, 컨베이어 벨트의 상면에 놓여진 부가축로봇(30)이 이송되는 것일 수 있다.
프로세서부(40)는 본체로봇(10) 및 부가축로봇(30)과 신호를 송수신하는 소프트웨어이로서, 수신한 신호를 기초로 상기 본체로봇(10)의 충돌 여부를 감지한 이후 제어 명령을 생성하여 송신하는 것을 특징으로 한다. 일례로 도시된 바와 같이 별도의 정보처리를 위해 설치된 하드웨어 장치인 제어기(2)에 내장되는 것일 수 있다. 또는, 본체로봇(10) 및/또는 부가축로봇(30)에 소프트웨어로서 각각 내장되되, 상호 신호의 송수신이 가능하도록 통신 연결되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 프로세서부(40)는, 본체로봇(10)으로부터 신호를 획득하는 수신부(41); 획득한 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력연산부(42); 연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌판단부(43); 및 충돌 발생 여부에 따라 상기 본체로봇(10) 및 상기 부가축로봇(30)에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어부(44)를 포함하는 것일 수 있다.
프로세서부(40)는 본체로봇(10) 및/또는 부가축로봇(30)에 발생하는 충돌을 인지하여 협동로봇의 안전 정지를 제어하는 역할을 한다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 프로세서부(40)의 구성도를, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌감지 기능을 개념적으로 설명한 블록도를 각각 도시한다.
수신부(41)는 본체로봇(10)과 통신 연결되어 신호를 수신하며, 외력연산부(42)는 수신된 신호를 기초로 하여 충돌감지를 위해 필요한 외력값을 추정한다. 즉, 프로세선부는 데이터 신호를 수신하고, 수신한 신호를 변수로 하여 외력값을 추정하는 알고리즘이 내장된다.
이때, 수신부(41)가 수신하는 신호는 본체로봇(10)의 다관절 암에 부착된 관절토크센서의 데이터 신호이거나 또는 상기 본체로봇(10)의 각 관절에 인가되는 것으로 동역학 기반의 관측기로 계산되는 전류 데이터 신호일 수 있다. 또한, 수신되는 신호는 단일 값일 수도 있는 한편, 또는 복수 값일 수 있다. 이때, 복수의 모든 값들은 실제 본체로봇(10)에 가해지는 외력값을 추정하는 지표로 사용될 수 있어야 한다.
충돌판단부(43)는 본체로봇(10)의 충돌 발생 여부를 판단하기 위한 충돌감지 경계값이 설정된다. 충돌판단부(43)는 추정된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여, 기설정된 충돌감지 경계값을 초과하는 경우엔 충돌 발생 판단을 하고, 기설정된 충돌감지 경계값을 초과하지 못하는 경우엔 충돌 미발생 판단을 한다.
이때, 충돌감지 경계값은 실제 본체로봇(10)에 충돌이 발생하였을 때 추정되는 외력값이 충돌감지 경계값을 초과하도록 적절하게 설정되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 충돌판단부(43)는 본체로봇(10) 및 부가축로봇(30) 각각의 동작 여부에 따라 서로 다른 충돌감지 경계값이 적용되는 것을 특징으로 한다. 즉, 연산된 외력값에 대한 비교대상인 충돌감지 경계값이 본체로봇(10)의 동작 여부 또는 부가축로봇(30)의 동작 여부에 따라 서로 다른 값으로 기설정됨으로써, 각각의 상황에 대하여 서로 다른 충돌감지가 이루어질 수 있다.
충돌판단부(43)는 본체로봇(10) 및 부가축로봇(30)의 동작상태 또는 정지상태 여부에 따라 선택될 수 있는 복수 개의 모드가 설정되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용된다.
다시 말해, 충돌판단부(43)가 선택할 수 있는 충돌 판단 모드로서 각기 서로 다른 제1 모드와 제2 모드를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 충돌판단부(43)는 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값(S1)과 제2 모드에서 적용되되, 상기 제1 충돌감지 경계값(S1)보다 작은 값인 제2 충돌감지 경계값(S2)이 각각 설정되는 것일 수 있다.
제어부(44)는 충돌 발생 여부에 따라 본체로봇(10) 및/또는 부가축로봇(30)에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성한다. 충돌판단부(43)에 의해 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30) 각각의 동작에 의하여 충돌이 발생한 것으로 판단되는 경우, 제어부(44)는 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30)에 대하여 작업 수행 정지를 위한 안전 정지 제어 명령을 각각 생성한다. 이와 달리, 충돌판단부(43)에 의해 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30) 각각의 동작에 의하여 충돌이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 제어부(44)는 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30)에 대하여 작업 수행을 위한 동작 제어 명령을 각각 생성한다.
즉, 프로세선부는 연산된 외력값을 기초로 본체로봇(10)에서의 충돌 발생 여부를 판단하며, 충돌 발생 여부에 따라 서로 다른 제어 명령을 생성하는 알고리즘이 내장된다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 대한 구체적인 실시 형태를 설명한다.
우선적으로 충돌판단부(43)는 본체로봇(10)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단한다. 본체로봇(10)의 동작 상태는 상기 본체로봇(10)에 제어 토크가 인가됨으로써 다관절 암을 이용한 다축의 움직임 또는 기울임을 갖는 상태로, 작업 수행 중인 상태를 의미한다. 한편, 본체로봇(10)의 정지 상태는 상기 본체로봇(10)에 제어 토크가 인가되지 않아 움직임 또는 기울임을 갖지 않는 상태로, 작업을 수행하지 않는 상태를 의미한다.
이후, 충돌판단부(43)는 부가축로봇(30)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단할 수 있다. 부가축로봇(30)의 동작 상태는 상기 부가축로봇(30)에 제어 토크가 인가됨으로써 부가축(20)을 따라 전진 또는 후진의 직선 운동을 하는 상태를 의미한다. 한편, 부가축로봇(30)의 정지 상태는 상기 부가축로봇(30)에 제어 토크가 인가되지 않아 직선 우동을 하지 않는 상태를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 충돌판단부(43)는 본체로봇(10)의 동작 상태에 있을 경우 제1 모드가 선택되는 것일 있다. 제1 모드가 선택된 충돌판단부(43)는 기설정된 제1 충돌감지 경계값(S1)이 적용되어 연산된 외력값과 비교된다. 연산된 외력값이 제1 충돌감지 경계값(S1)보다 큰 경우에 본체로봇(10)에 충돌이 발생한 것으로 판단하며, 연산된 외력값이 제1 충돌감지 경계값(S1)보다 작은 경우 본체로봇(10)에 충돌이 발생하지 않은 것으로 판단한다.
상술한 바와 같이, 충돌판단부(43)가 제1 모드가 선택됨에 따라 본체로봇(10)의 움직임에 따른 충돌 발생 여부가 판단되며, 판단 결과는 제어부(44)와 공유된다. 충돌 발생 판단이 인식되는 경우, 제어부(44)는 본체로봇(10)에 대하여 안전 정지 제어 명령을 생성함으로써 본체로봇(10)에 인가되는 제어 토크를 차단한다. 이와 달리 충돌 미발생 판단이 인식되는 경우, 제어부(44)는 본체로봇(10)에 대하여 동작 제어 명령을 생성함으로써 본체로봇(10)에 제어 토크가 인가되도록 한다.
한편, 본체로봇(10)이 동작 상태이며 부가축로봇(30)이 정지 상태인 경우, 부가축로봇(30)에 대한 추가적인 충돌감지를 수행할 필요가 없다. 더욱이, 본체로봇(10)이 동작 상태이며 부가축로봇(30)이 동작 상태인 경우, 즉 본체로봇(10)과 부가축로봇(30)이 동시 제어되고 있는 경우에도, 본체로봇(10)에 대한 충돌감지가 정삭적으로 작동된다면 본체로봇(10)과 부가축로봇(30) 동시에 안전 정지 제어가 이루어질 수 있다.
제1 모드가 선택된 충돌판단부(43)는 본체로봇(10)에 대한 충돌감지만으로도 제어부(44)의 전체 로봇에 대한 안전 정지 제어 기능을 보장할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시에에 따른 제1 모드가 선택된 충돌판단부(43)는 부가축로봇(30)의 상태를 판단하지 않고, 본체로봇(10)에 대한 충돌 여부 판단을 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 충돌판단부(43)는, 본체로봇(10)이 정지 상태에 있으면 부가축로봇(30)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단하며, 상기 부가축로봇(30)이 동작 상태에 있을 경우 제2 모드가 선택되는 것일 수 있다. 제2 모드가 선택된 충돌판단부(43)는 제2 충돌감지 경계값(S2)이 적용되어 연산된 외력값과 비교된다.
이때, 제2 충돌감지 경계값(S2)은 제1 충돌감지 경계값(S1)과 서로 다른 값을 가지는 것으로, 본체로봇(10)으로부터 연산된 외력으로 부가축로봇(30)의 이동으로 인해 발생하는 충돌감지를 간접적으로 수행하는 역할을 하도록 설정되는 것일 수 있다.
한편, 부가축로봇(30)의 이동으로 인한 충돌은 본체로봇(10)의 관성으로 인해, 실제로 상기 본체로봇(10)이 정지상태에서 발생하는 충돌보다 민감하게 외력이 추정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 제2 충돌감지 경계값(S2)은, 민감하게 추정되는 외력값에 대응하여 제1 충돌감지 경계값(S1)보다 큰 값이 설정되는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 충돌판단부(43)가 제2 모드가 선택됨에 따라 부가축로봇(30)의 움직임에 따른 충돌 발생 여부가 판단되며, 판단 결과는 제어부(44)와 공유된다. 충돌 발생 판단이 인식되는 경우, 제어부(44)는 부가축로봇(30)에 대하여 안전 정지 제어 명령을 생성함으로써 부가축로봇(30)에 인가되는 제어 토크를 차단한다. 이와 달리 충돌 미발생 판단이 인식되는 경우, 제어부(44)는 부가축로봇(30)에 대하여 동작 제어 명령을 생성함으로써 본체로봇(10)에 제어 토크가 인가되도록 한다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 협동로봇의 충돌감지 방법의 실시예를 상세히 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 협동로봇의 충돌감지 방법은 전술한 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇의 다양한 실시예가 마찬가지로 적용되는 것으로 이해되어야 할 것이며, 중복된 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 협동로봇의 충돌감지 방법을 시간 순서에 따라 나타낸 흐름도를 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 협동로봇의 충돌감지 방법은 부가축(20)이 본체로봇(10)과 부가축로봇(30)이 설치된 협동로봇의 충돌감지를 위한 것으로, 데이터 신호를 획득하는 신호 수신 단계; 획득된 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력값 연산 단계; 연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여, 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌 판단 단계; 및 충돌 발생 여부에 따라 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어 명령 단계를 방법의 기본 구조를 이루는 단계로 포함할 수 있다.
신호 수신 단계는 본체로봇(10)으로부터 데이터 신호를 수신하고, 이후 외력값 연산단계는 수신된 신호를 기초로 하여 충돌감지를 위해 필요한 외력값을 추정한다.
이때, 수신하는 신호는 본체로봇(10)의 다관절 암에 부착된 관절토크센서의 데이터 신호이거나 또는 상기 본체로봇(10)의 각 관절에 인가되는 것으로 동역학 기반의 관측기로 계산되는 전류 데이터 신호일 수 있다. 또한, 수신되는 신호는 단일 값일 수도 있는 한편, 또는 복수 값일 수 있다. 이때, 복수의 모든 값들은 실제 본체로봇(10)에 가해지는 외력값을 추정하는 지표로 사용될 수 있어야 한다.
충돌 판단 단계는 본체로봇(10)의 충돌 발생 여부를 판단하기 위해 기설정된 충돌감지 경계값을 추정된 외력값과 비교한다. 즉, 기설정된 충돌감지 경계값을 초과하는 경우엔 충돌 발생 판단을 하고, 기설정된 충돌감지 경계값을 초과하지 못하는 경우엔 충돌 미발생 판단을 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 충돌 판단 단계는, 본체로봇(10) 및 부가축로봇(30)의 상태에 따라 복수 개의 모드가 선택되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 충돌 판단 단계는, 본체로봇(10)이 동작 상태인 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값(S1); 및 본체로봇(10)이 정지 상태며 상기 부가축로봇(30)이 동작 상태인 제2 모드에서 적용되되, 제1 충돌감지 경계값(S1)과 서로 다른 값인 제2 충돌감지 경계값(S2)이 각각 설정되는 것일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 우선적으로 본체로봇(10)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단한다. 본체로봇(10)의 동작 상태에 있을 경우 제1 모드가 선택되며, 기설정된 제1 충돌감지 경계값(S1)이 적용되어 연산된 외력값과 비교되는 방식으로 본체로봇(10)의 움직임에 의한 충돌 발생 여부가 판단된다.
이후, 부가축로봇(30)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단한다. 보다 상세히는, 본체로봇(10)이 정지 상태에 있으면 부가축로봇(30)의 동작 상태 또는 정지 상태 여부를 판단하며, 상기 부가축로봇(30)이 동작 상태에 있을 경우 제2 모드가 될 수 있다. 기설정됨 제2 충돌감지 경계값(S2)이 적용되어 연산된 외력값과 비교되는 방식으로 부가축로봇(30)의 움직임에 의한 충돌 발생 여부가 판단된다.
제어 명령 단계는 충돌 발생 여부에 따라 본체로봇(10) 및/또는 부가축로봇(30)에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성한다. 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30) 각각의 동작에 의하여 충돌이 발생한 것으로 판단되는 경우, 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30)에 대하여 작업 수행 정지를 위한 안전 정지 제어 명령을 각각 생성한다. 이와 달리, 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30) 각각의 동작에 의하여 충돌이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 본체로봇(10) 또는 부가축로봇(30)에 대하여 작업 수행을 위한 동작 제어 명령을 각각 생성한다.
전술한 다양한 실시예에 따라, 본 발명에 의한 협동로봇의 충돌감지 기능 및 충돌감지 방법은, 부가축로봇(30)에 별도의 충돌감지 알고리즘을 별도로 구현하지 않고 본체로봇(10)의 충돌감지 기능만으로도 부가축로봇(30)에 대한 충돌감지를 간접적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 협동로봇에 대한 부가축로봇(30) 구성시 충돌감지 기능을 위한 추가 비용이 요구되지 않게 되어 경제성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
과제고유번호: 1415174184
과제번호: 20014398
부처명: 산업통상자원부
과제관리(전문)기관명: 한국산업기술평가관리원
연구사업명: 산업기술혁신사업(산업핵심기술개발사업-범부처협력로봇제품기술)
연구과제명: 임의의 기구학적 형상에 대응 가능하고, 편리하고 안전하며 인공지능 통합 가능한 5kHz 이상급 로봇제어기 제품 개발
기여율: 1/1
과제수행기관명:(주)뉴로메카
연구기간: 2021.04.01 ~ 2024.12.31

Claims (8)

  1. 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체로봇;
    소정의 길이를 갖도록 연장 형성되는 부가축;
    상기 부가축 상에서 직선 운동하도록 설치되어, 상기 본체로봇을 상기 부가축에 따라 이동하도록 하는 부가축로봇;
    상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇과 신호를 송수신하는 프로세서부를 포함하되,
    상기 프로세서부는,
    상기 본체로봇으로부터 데이터 신호를 획득하는 수신부;
    획득한 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력연산부;
    연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌판단부; 및
    충돌 발생 여부에 따라 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇에 대해 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어부를 포함하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충돌판단부는, 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇의 상태에 따라 선택될 수 있는 복수 개의 모드가 설정되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용되는 것을 특징으로 하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충돌판단부는, 상기 본체로봇이 동작 상태인 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값; 및 상기 본체로봇이 정지 상태며 상기 부가축로봇이 동작 상태인 제2 모드에서 적용되되, 상기 제1 충돌감지 경계값과 서로 다른 값인 제2 충돌감지 경계값이 각각 설정되는 것을 특징으로 하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 연산된 외력값이 상기 제1 충돌감지 경계값을 초과하는 경우, 상기 본체로봇에 대해 동작 정지 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 연산된 외력값이 상기 제2 충돌감지 경계값을 초과하는 경우, 상기 본체로봇에 대해 동작 정지 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는, 충돌감지 기능을 갖는 협동로봇.
  6. 본체로봇과 부가축로봇을 포함하는 협동로봇의 충돌감지 방법에 있어서,
    데이터 신호를 획득하는 신호 수신 단계;
    획득된 데이터 신호를 변수로 하여 외력값을 연산하는 외력값 연산 단계;
    연산된 외력값을 기설정된 충돌감지 경계값과 비교하여, 충돌 발생 여부를 판단하는 충돌 판단 단계; 및
    충돌 발생 여부에 따라 서로 다른 제어 명령을 생성하는 제어 명령 단계를 포함하는, 협동로봇의 충돌감지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충돌 판단 단계는, 상기 본체로봇 및 상기 부가축로봇의 상태에 따라 복수 개의 모드가 선택되며, 상기 복수 개의 모드에는 서로 다르게 설정된 충돌감지 경계값이 적용되는 것을 특징으로 하는, 협동로봇의 충돌감지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충돌 판단 단계는, 상기 본체로봇이 동작 상태인 제1 모드에서 적용되는 제1 충돌감지 경계값; 및 상기 본체로봇이 정지 상태며 상기 부가축로봇이 동작 상태인 제2 모드에서 적용되되, 상기 제1 충돌감지 경계값과 서로 다른 값인 제2 충돌감지 경계값이 각각 설정되는 것을 특징으로 하는, 협동로봇의 충돌감지 방법.
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