KR100234320B1

KR100234320B1 - 로봇의 작업선 추적제어방법

Info

Publication number: KR100234320B1
Application number: KR1019970025912A
Authority: KR
Inventors: 홍용준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-12-15
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: KR19990002337A; CN1203141A; GB9812486D0; JPH1148179A; GB2326491A

Abstract

본 발명은 이송기에 실려 일정속도로 이동하고 있는 작업대상물을 산업용 로봇의 작업기가 추적하면서 목적하는 작업을 수행토록 하기위한 로봇의 작업선 추적제어방법에 관한 것으로서, 작업대상물의 이송방향 및 이송속도를 포함한 데이터 정보를 기억시키는 단계; 작업대상물을 이송시키는 이송기상의 설정된 초기위치와 상기 작업기위치 사이의 직선거리를 산정하는 단계; 상기 직선거리를 상기 작업기가 소정의 속도로 이동하는데 소요되는 시간을 산정하는 단계; 상기 소요시간동안의 상기 작업대상물의 이동거리를 산정하는 단계; 상기 이송기의 좌표계상에서 상기 초기위치로부터 산정된 상기 이동거리에 해당하는 제1위치 및 상기 제1위치로부터 소정거리 전방에 위치된 제2위치를 선정하고, 상기 제1위치 및 제2위치를 상기 작업기가 도달 및 이동해야할 좌표데이터로 변환시키는 단계; 상기 작업대상물이 상기 초기위치에 도달되면 변환입력된 좌표 데이터에 의해 상기 작업기를 상기 제1위치로 도달시키는 단계; 상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 목적하는 작업을 수행시키는 단계를 포함한다.

Description

로봇의 작업선 추적제어방법{Method of controlling tracking path of working point of industrial robot}

본 발명은 로봇의 작업선 추적제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 일정속도로 이동하고 있는 작업대상물을 산업용 로봇의 작업기가 추적하면서 목적하는 작업을 수행토록 하기위한 로봇의 작업선 추적제어방법에 관한 것이다.

산업용 로봇과 같은 자동화 기기들은 다수의 몸체 및 작업기(working tool)가 독자적으로 이동 및 회전가능하게 결합되어 있다.

생산라인에 도입되는 자동화시스템에는 로봇외에 주변기기 예컨대 로봇이 탑재되는 이송트럭, 콘베이어벨트를 따라 이송되는 작업대상물이 설정된 위치에 도달하였는지를 식별하기 위한 식별장치 및 상기 로봇을 제어하는 로봇제어기등이 구비된다.

로봇에 장착된 작업기가 작업대상물의 이동을 추적하면서 적절한 작업을 수행토록 작업기의 이동경로를 제어하기 위한 일반적인 방법은 기억된 궤적을 따라 작업기를 이동시키되 실시간으로 검출된 작업대상물의 위치데이터를 이용하여 그 궤도를 수정하는 것이다. 즉, 설정된 작업대상물의 이동궤적에 대응하여 단위시간마다 작업기가 추적해야할 궤적데이터가 저장된 기억장치의 테이블표를 참조하여 작업기를 구동시키면서 실시간으로 검출되는 작업대상물의 위치데이터를 이용하여 추적궤도를 수정해나갈 수 있는 연산처리방법이 적용되었다. 그리고, 이와같은 궤적추적제어방법은 궤도수정이 실시간으로 수행될 수 있도록 고속으로 대용량의 연산데이터를 처리할 수 있는 대용량의 연산기가 필요하다. 그러나, 작업기로부터 작업대상물에 가해지는 작업내용이 단순하고, 가능한 추적궤도범위가 넓어 설정된 추적궤도로부터의 이탈에 크게 영향을 받지 않는 경우의 작업에 대해서는 이와 같은 종래의 방법이 적용된 자동화시스템은 과잉설비가 되어 실제적으로 적용키 어럽다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 단순한 작업내용에 대해 이동되는 작업대상물의 궤적을 추적하는 작업을 용이하게 제어할 수 있는 로봇의 작업선 추적제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법이 적용된 생산시스템을 개략적으로 나타내보인 사시도이고,

도 2는 도 1의 로봇 제어기를 나타내보인 블록도이고,

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법에 따른 작동처리 프로그램의 일예를 나타내보인 데이블표이고,

도 4는 도 1의 로봇의 작업기의 이동경로를 나타내보인 도면이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇의 작업선 추적처리플로우를 나타내도인 도면이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10: 로봇 11, 12, 13: 팔

15: 작업기 16, 17: 그립판

18; 지지판 20: 콘베이어 벨트

30, 33: 광원 31, 34: 광검출기

40: 로봇제어기 41: 주제어기

42: 위치제어부 43: 로봇구동부

45:외부장치 50: 작업대상물

60: 이송트럭

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 일방향을 따라 일정속도로 이송기에 의해 이송되는 작업대상물에 대해 목적하는 작업을 수행할 수 있는 작업기가 설치된 로봇과, 상기 로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와, 이송중인 작업대상물이 설정된 초기위치에 도착하였음을 알리는 신호를 상기 로봇제어기로 출력하는 제1식별장치를 구비하는 로봇의 작업선 추적제어방법에 있어서, 상기 작업대상물의 이송방향 및 이송속도를 포함한 데이터 정보를 상기 로봇제어기에 기억시키는 단계; 상기 초기위치와 상기 작업기위치 사이의 직선거리를 산정하는 단계; 상기 직선거리를 상기 작업기가 소정의 속도로 이동하는데 소요되는 시간을 산정하는 단계; 상기 소요시간 동안 상기 작업대상물이 상기 이송기상에서 이동될 이동거리를 산정하는 단계; 상기 이송기의 좌표계상에서 상기 초기위치로부터 상기 작업대상물의 주행방향을 따라 상기 이동거리에 해당하는 제1위치 및 상기 제1위치로부터 소정거리 전방에 위치된 제2위치를 선정하고, 상기 제1위치 및 제2위치를 상기 작업기가 도달 및 상기 이송기의 주행방향을 따라 직선 이동해야할 좌표데이터로 변환시키는 단계; 상기 제1식별장치로부터 출력되는 신호에 의해 상기 작업대상물이 상기 초기위치에 도달된 것으로 판단되면, 상기 소요시간동안 상기 작업기를 상기 제1위치로 도달시키는 단계; 상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 목적하는 작업을 수행시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게는 상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 작업을 수행하는 단계가 상기 작업기가 상기 제1위치에 도달하면 상기 작업대상물이 상기 작업기의 작업가능영역내에 있는지를 판단하는 단계;와 상기 판단단계에서 작업대상물이 작업가능영역내에 있으면 소정의 작업을 시킨후, 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계;와 상기 판단단계에서 상기 작업대상물이 작업가능영역내에 있지 않으면 상기 작업기를 단위시간마다 상기 이송기를 따라 이송시키면서 상기 제2위치에 도달하였는지를 판단하면서 상기 판단단계를 반복하는 반복단계;와 상기 반복단계에서 상기 작업기가 상기 제2위치에 도달하였으면 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계; 를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법이 적용된 생산시스템을 개략적으로 나타내보인 사시도이다.

도면을 참조하면, 생산시스템은 로봇(10), 작업대상물(50)을 일방향으로 이송시키는 이송기인 콘베이어벨트(20), 제1식별장치의 예로서, 작업대상물(50)의 진입을 식별하기 위해 광원(30)과 광원(30)에서 출사된 광을 수광할 수 있는 위치에 설치된 광검출기(31), 로봇(10)의 작동을 제어하는 로봇제어기(40)를 포함한다.

로봇(10)은 다수의 관절에 의해 독립적으로 회전이동가능한 팔(11)(12)(13)을 갖고있고, 상측의 팔(13)의 선단에 작업기(15)가 부착되어 있다. 작업기(15)는 작업대상물(50)을 집을수 있게 팔(13)에 회전가능하게 설지된 지지판(16)과 상기 지지판(16)에서 직선 슬라이딩되면서 그 사이 간격을 좁힐수 있도록 된 설치된 두 개의 그립판(grip plate)(17)(18)을 갖는 그립퍼(gripper)이다. 대향되는 상기 그립판(17)(18)에 각각 광원(33)과 광검출기(34)가 설치되어 있다. 상기 광원(33)과 광검출기(34)는 그 사이에 작업대상물(50)이 있는지를 식별하기 위한 제2식별장치의 일예이다.

도시된 예에서의 로봇(10)은 콘베이어벨트(20)를 따라 이송되는 작업대상물(50)을 추적하면서 그 팔(13)에 설치된 작업기(15)로 작업대상물(50)을 잡아 소정의 위치로 옮기는 작업을 수행하게된다. 이때 작업기(15)의 추적경로제어는 로봇(10)의 각 팔(11)(12)(13)의 구동과 필요에 따라 로봇(10)이 탑재된 이송트럭(60)의 제어까지 포함된다.

도 2는 도 1의 로봇 제어기를 나타내보인 블록도이다.

도면을 참조하면, 로봇제어기(40)는 로봇(10)을 구동하는 로봇구동부(SERVO)(43)와 상기 로봇구동부(43)의 모터와 같은 구동기의 위치제어를 지시하는 위치제어부(42) 및 로봇시스템의 작동전반을 제어하는 것으로서 로봇(10)의 작동시스템(OS;operrating system)이 기억되어 있는 롬(ROM)과, 램(RAM) 및 중앙처리장치(CPU)를 포함하며 외부장치(45) 예컨대, 제1 및 제2식별장치와 인터페이스하면서 로봇 작동 프로그램(도 3참조)을 실행하는 주제어기(41)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법에 따른 작동처리 프로그램의 일예를 나타내보인 데이블표로서, 제1행은 로봇(10)의 작업선추적에 필요한 정보 예컨대, 콘베이어벨트(20)의 이송방향에 대한 이송기좌표계, 이송속도 등에 대한 정보가 입력된 것이고, 103행은 로봇(10)이 벨트를 추적하면서 작업대상물(50)을 집어들어올리라는 작업명령(MOVET)을 나타낸다.

이하 로봇의 작업선 제어방법을 도 1의 로봇의 작업기(15)의 이동경로를 나타내보인 도 4와 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(10)의 작업선 추적처리플로우를 나타내보인 도 5를 도 1내지 도3과 함께 참조하여 설명한다.

시스템 초기화단계(101단계) 이후 프로그램 실행지시로 판단될 경우, 상기 프로그램이 작업대상물(50)을 집어들어올리라는 작업명령(MOVET)인지를 판단한다(105단계).

작업명령(MOVET)지시가 아니고, 라인실행(도 3참조)일 경우는 작업대상물(50)의 이송방향 및 이송속도를 포함한 데이터 정보 즉, 이송기좌표계, 이송속도등을 설정한다(108단계). 작업지시명령일 경우에는 먼저 이송기상의 설정된 초기위치(A)와 작업기(15)의 현 위치(P) 사이의 직선거리(L)를 산정한다(110단계).

그리고, 상기 직선거리(L)를 작업기(15)가 소정의 속도로 이동하는데 소요되는 시간(T)을 산정한다(111단계). 여기서 소요시간(T)를 산정하는데 적용된 작업기(15)의 이송속도는 가능한 이송속도범위내의 중간정도를 취한다.

이후 산정된 소요시간(T)동안 작업대상물(50)의 이동할 거리인 이동거리(D)를 산정한다(112단계).

다음은 이송기의 좌표계상에서 설정된 초기위치(A)로부터 산정된 상기 이동거리(D)에 해당하는 제1위치(B) 및 제1위치(B)로부터 소정거리 전방에 작업기(15)가 작업대상물(50)을 잡는 작업구간에 대해 설정된 제2위치(C) 및 제2위치(C)로부터 작업기(15)가 작업대상영역으로부터 벗어날 목표위치인 제3위치(F)를 선정하고(113단계), 제1위치(B), 제2위치(C), 제3위치(F)를 작업기(15)가 도달, 도달이후 직진이동, 수직상승해야할 이동목표 좌표데이터로 변환시킨다(114단계). 이때 좌표변환은 이송기 좌표계와 로봇(10)의 일점을 기준으로 설정된 로봇좌표계로의 좌표변환메트릭스에 의해 좌표변환이 이루어진다.

상기 110단계 내지 114단계를 거쳐 로봇이 수행할 작업 프로세스에 필요한 데이터가 로봇제어기(40)에 설정되고 나면, 이후 설정된 작업이 수행된다.

115단계에서는 작업대상물(50)이 초기위치(A)에 도달되었는지를 판단한다.

여기서 작업대상물(50)의 초기위치 도착식별은 제1식별장치의 판별신호 즉 광검출기(31)의 출력신호로 판별하고, 이 신호를 작업기(15)의 제1위치(B)로의 전진이동의 동기신호로 이용한다. 작업대상물(50)이 초기위치(A)에 도달되었으면, 변환입력된 좌표데이터에 의해 작업기(15)를 상기 제1위치(B)로 이동시키도록 로봇(10)을 구동시킨다(116단계). 이때 작업대상물(50)의 이동소요 예상시간인 T동안 작업기(15)가 상기 제1위치(B)로 도달될 수 있도록 산정된 작업기(15)의 이송속도에 의해 로봇(10)의 구동이 결정된다.

단계 200에서는 제1위치(B)로부터 상기 제2위치(C)에 해당하는 작업대상물(50)의 이송구간내에서 작업기(15)로 목적하는 작업 즉, 작업대상물(50)을 집어 들고, 이후에는 제3위치(F)로 옮기는 작업을 수행시키게 된다.

상기200단계를 세분하면 먼저 201단계에서는 작업기(15)가 제1위치(B)에 도달하면 작업대상물(50)이 작업기(15)의 작업가능영역내에 있는지를 판단한다. 즉, 제2식별장치인 광원(33)에서 출사된 광을 수광할 수 있도록 배치된 광검출기(34)의 출력신호가 작업대상물(50)의 간섭에 의해 차단되는지를 판단한다.

상기 판단단계인 201단계에서 작업대상물(50)이 작업가능영역내에 있으면 작업대상물(50)을 잡도록 작업기(15)인 그립퍼를 작동시킨다(202단계). 202단계이후는 설정된 다음 위치인 제3위치(F)로 상기 작업기(15)를 들어 이동시키는 300단계로 이어진다.

한편, 201단계에서 작업대상물(50)이 작업가능영역내에 있지 않으면 작업기(15)를 단위시간마다 이송기인 콘베이어벨트(20)를 따라 일정거리 이송시키되(203단계) 제2위치(C)에 도달하였는지를 판단하면서(204단계) 제2위치(C)도착전까지는 상기 판단단계를 반복시킨다.

이와 같은 반복과정중 작업기(15)가 제2위치(C)에 도달하였으면 작업이 이루어지지 않은 것으로 판단처리하여 설정된 다음 위치인 제3위치(F)로 작업기(15)를 들어 이동시킨다(300단계). 제2위치(C)도착판별의 일예로서 작업기(15)의 제1위치(B)도착 이후부터 카운트된 시간이 제1위치(B)로부터 설정된 제2위치(C)까지를 결정된 이동속도로 이동하는데 소요되는 시간과 비교하여 작업기(15)의 제2위치도달을 판정할 수 있다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 로봇의 작업선 추적제어방법에 의하면 이동되는 작업대상물의 궤적 추적 및 적절한 작업수행을 용이하게 제어할 수 있다.

Claims

일방향을 따라 일정속도로 이송기에 의해 이송되는 작업대상물에 대해 목적하는 작업을 수행할 수 있는 작업기가 설치된 로봇과, 상기 로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와, 이송중인 작업대상물이 설정된 초기위치에 도착하였음을 알리는 신호를 상기 로봇제어기로 출력하는 제1식별장치를 구비하는 로봇의 작업선 추적제어방법에 있어서,

상기 작업대상물의 이송방향 및 이송속도를 포함한 데이터 정보를 상기 로봇제어기에 기억시키는 단계;

상기 초기위치와 상기 작업기위치 사이의 직선거리를 산정하는 단계;

상기 직선거리를 상기 작업기가 소정의 속도로 이동하는데 소요되는 시간을 산정하는 단계;

상기 소요시간 동안 상기 작업대상물이 상기 이송기상에서 이동될 이동거리를 산정하는 단계;

상기 이송기의 좌표계상에서 상기 초기위치로부터 상기 작업대상물의 주행방향을 따라 상기 이동거리에 해당하는 제1위치 및 상기 제1위치로부터 소정거리 전방에 위치된 제2위치를 선정하고, 상기 제1위치 및 제2위치를 상기 작업기가 도달 및 상기 이송기의 주행방향을 따라 직선 이동해야할 좌표데이터로 변환시키는 단계;

상기 제1식별장치로부터 출력되는 신호에 의해 상기 작업대상물이 상기 초기위치에 도달된 것으로 판단되면, 상기 소요시간동안 상기 작업기를 상기 제1위치로 도달시키는 단계;

상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 목적하는 작업을 수행시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추적제어방법.
제1항에 있어서,

상기 로봇제어기는 상기 작업기의 상기 제1위치로의 전진구동시기를 상기 제1식별장치로부터 상기 작업대상물이 상기 초기위치에 도달하였다는 신호에 동기시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추적제어방법.
제1항에 있어서,

상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 작업을 수행하는 단계는

상기 작업기가 상기 제1위치에 도달하면 상기 작업대상물이 상기 작업기의 작업가능영역내에 있는지를 판단하는 단계;와

상기 판단단계에서 작업대상물이 작업가능영역내에 있으면 소정의 작업을 시킨후, 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계;와

상기 판단단계에서 상기 작업대상물이 작업가능영역내에 있지 않으면 상기 작업기를 단위시간마다 상기 이송기를 따라 이송시키면서 상기 제2위치에 도달하였는지를 판단하면서 상기 판단단계를 반복하는 반복단계;와

상기 반복단계에서 상기 작업기가 상기 제2위치에 도달하였으면 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추적제어방법.
제3항에 있어서, 상기 작업기는 상기 작업대상물을 잡아 소정의 위치로 이송시키는 그립퍼인 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추적제어방법.
제4항에 있어서, 상기 작업대상물이 상기 작업기의 작업가능영역내에 있는지를 식별하기 위한 제2식별장치가 마련되고, 상기 제2식별장치의 판별신호를 근거하여 상기 그립퍼를 작동시키는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추적제어방법.