KR101708041B1 - 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법은 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 상기 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 모니터링정보를 분석하여 상기 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 상기 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 상기 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법 및 장치{Management Method and Apparatus for Robots based on Component-level}

본 발명은 로봇을 관리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 로봇을 컴포넌트 기반으로 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

과거에는 생산설비의 품질정보를 획득하기 위하여 산업용 로봇의 작업수행 동안 관리자가 직접 정밀한 작업의 측정 및 분석을 해야 했기 때문에, 그 정확도가 매우 낮고 이로 인하여 로봇의 기능불량이나 남은 수명 등을 정확하게 파악하기가 어려웠으며 또한 항시 로봇의 작업을 모니터링 해야 하는 불편함도 가지고 있었다.

그러나, 근래에 들어 기업들은 생산시스템의 효율성을 위하여 점차 생산설비를 여러 지역에 분산시키는 분산 생산시스템을 갖추어 나가고 있으며, 이에 대한 관리를 통하여 품질, 생산성 및 설비관리의 효율성의 향상을 도모하고 있는 추세이다. 따라서, 이러한 분산 생산시스템 내에서 발생하는 생산설비의 실시간 품질계측 정보들을 효과적으로 통합하여 분석하는 품질관리에 대한 필요성이 대두되고 있다.

관련된 선행기술로는 등록특허공보 제10-2010-0048857호(발명의 명칭: 지능형 로봇 시스템에서의 로봇 소프트웨어 컴포넌트 관리 장치 및 방법, 공개일자: 2010년 5월 11일)이 있다.

본 발명의 목적은 로봇의 주요 구성요소들을 컴포넌트로 정의하여 각각의 컴포넌트에서 발생하는 정보를 모니터링하고, 이를 분석하여 효율적으로 컴포넌트의 교체주기 정보 및 제어 정보를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법은 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 상기 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 모니터링정보를 분석하여 상기 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 상기 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 상기 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 모니터링정보는 상기 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 상기 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 모니터링정보는 설정된 주기에 따라 수집될 수 있다.

바람직하게는, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 컴포넌트별 작업시간정보, 대기시간정보, 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유지보수정보는 상기 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보일 수 있다.

바람직하게는, 상기 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부제어정보는 상기 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 상기 컴포넌트사용정보를 비교하여 상기 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 상기 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터들이고, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 모터들별 회전수를 포함할 때, 상기 외부제어정보는 상기 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부제어정보를 상기 적어도 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치는 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 상기 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집하는 모니터링부; 상기 수집된 모니터링정보를 분석하여 상기 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출하는 사용정보산출부; 및 상기 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 상기 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 상기 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성하는 관리정보생성부;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 모니터링정보가 상기 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 상기 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함할 때, 상기 모니터링부는 상기 모니터링정보를 설정된 주기에 따라 수집할 수 있다.

바람직하게는, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 컴포넌트별 작업시간정보, 대기시간정보, 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유지보수정보는 상기 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보일 수 있다.

바람직하게는, 상기 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송하는 전송부;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부제어정보는 상기 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 상기 컴포넌트사용정보를 비교하여 상기 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 상기 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터들이고, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 모터들별 회전수를 포함할 때, 상기 외부제어정보는 상기 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 외부제어정보를 상기 적어도 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송하는 전송부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 컴포넌트 기반의 로봇 관리를 위하여 여러 종류의 컴포넌트 관련 정보들을 실시간으로 처리하여, 컴포넌트의 교체시기 및 고장확율의 예측 등 다양한 컴포넌트의 품질관리 기능을 제공함으로써 효율적인 로봇 관리가 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 로봇을 구성하는 동일한 종류의 컴포넌트들의 사용 정보를 비교하여, 해당 컴포넌트들의 사용 정도의 차이를 일정 범위 이내로 유지하기 위한 외부제어정보를 생성하고, 이를 해당 로봇에게 전송하여 적용할 수 있다. 이를 통해 각 컴포넌트들이 모두 균일하게 사용되도록 함으로써, 수명이 비슷해지도록 하여 효율적인 로봇 관리가 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치가 사용되기 이전의 컴포넌트사용정보를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치가 사용된 이후의 컴포넌트사용정보를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치의 효과를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치에 연결할 수 있는 산업용 로봇을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치에 연결된 로봇의 엔드이펙터의 이동거리를 계산하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명에서 언급하는 로봇은 본 발명에 적용가능한 모든 종류의 로봇을 다 포함하는 것으로 해석하여야 할 것이며, 이를 본 발명의 실시예에서 일례로 언급한 산업용 로봇 등으로 한정하여 해석하여서는 안 될 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.

단계 110에서는, 로봇 관리 장치가 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 각 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집한다.

여기서, 컴포넌트는 로봇의 구성요소가 되는 주요 부품을 의미하며, 특히, 사용 정도에 따라서 교체가 필요하고, 비용이나 중요성 등을 고려할 때 유지보수의 필요성이 있는 부품으로 해석될 수 있다.

예컨대, 도 6에 도시된 제품의 조립을 위해 사용되는 산업용 로봇은 X축, Y축, Z축 및 R축 방향으로 회전하는 복수의 모터, X축, Y축 및 R축 방향으로 회전하는 모터에 부속되는 복수의 하모닉 드라이브(harmonic drive), Z축 방향으로 회전하는 모터에 부속되는 볼스크류(ball screw), 부속품을 집기 위한 집게(gripper), 로봇의 위치를 초기화는 오리진 센서(origin sensor) 및 로봇을 멈추기 위한 메카니컬 스토퍼(mechanical stopper) 등을 컴포넌트로 가질 수 있다.

또한, 모니터링정보는 로봇 관리 장치가 로봇의 각 컴포넌트별로 수집할 수 있는 정보로써, 이 정보의 분석을 통해 컴포넌트의 사용 정도에 대한 정보를 산출할 수 있는 가공되지 않은 형태의 정보로 이해될 수 있다.

한편, 로봇 관리 장치는 모니터링정보의 수집을 위하여 적어도 하나 이상의 로봇과 데이터 통신이 가능한 연결방법(예, 인터넷 네트워크, 블루투스 등)을 통해 연결될 수 있고, 로봇 관리 장치와 하나 이상의 로봇은 모두 동일한 장소에 위치할 수도 있고, 혹은 필요에 따라 원격지에 위치할 수도 있을 것이다.

다른 실시예에서는, 모니터링정보는 각 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 각 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 또한 로봇 관리 장치가 모니터링정보를 설정된 주기에 따라 수집할 수 있다.

예컨대, 컴포넌트별 운용시간정보는 각 컴포넌트의 운용 상태(예, 동작상태, 대기상태 등)가 변경될 때마다 설정되는 시간 정보일 수 있다. 컴포넌트별 좌표정보는 해당 컴포넌트의 이동거리를 계산하기 위한 위치 정보일 수 있고, 내부제어정보는 로봇이 모터의 회전에 의해 움직이면서 발생되는 각 모터의 펄스값 및 집게의 동작을 발생시키는 내부신호 등의 정보일 수 있다.

또한, 로봇 관리 장치가 장치 관리자(즉, 사용자) 혹은 디폴트에 의하여 설정된 주기에 따라 모니터링정보를 수집할 수 있다. 이때, 모니터링정보를 수집하는 주기는 사용하고 있는 로봇 및 컴포넌트의 종류, 비용, 중요성 및 사용량 등을 고려하여 적정수준으로 설정하여야 할 것이다.

단계 120에서는, 로봇 관리 장치가 수집된 모니터링정보를 분석하여 각 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출한다.

이때, 컴포넌트사용정보는 로봇 관리 장치가 단계 110에서 수집된 모니터링 정보를 분석하여 각 컴포넌트별로 그 사용 정도를 나타내기 위하여 산출해낸 정보이다. 따라서, 자연히 컴포넌트의 종류에 따라서 그 사용 정도를 나타내는 기준이 다를 것이므로, 컴포넌트사용정보는 컴포넌트의 종류별로 다른 정보를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서는, 컴포넌트사용정보는 각 컴포넌트별 작업시간정보(work time), 대기시간정보(idle time), 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예컨대, 로봇 관리 장치가 컴포넌트의 작업시간정보 및 대기시간정보를 각 컴포넌트의 운용시간정보로부터 산출할 수 있으며, 작업시간정보는 컴포넌트가 동작하면서 작업에 사용된 시간을 말하고, 대기시간정보는 컴포넌트가 전원이 연결된 상태에서 동작하지 않고 대기하고 있는 시간을 말한다.

또한, 로봇 관리 장치가 컴포넌트의 이동거리정보를 각 컴포넌트의 좌표정보 또는 볼스크류의 내부제어정보로부터 산출할 수 있으며, 이는 해당 컴포넌트가 작업을 수행하면서 움직인 좌표 또는 볼스크류의 회전수를 이용하여 계산한 정보이다.

예컨대, 도 7은 로봇의 엔드이펙터의 이동거리를 계산하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 평면도로써, 도 7에 도시된 로봇의 끝부분에 부착되는 엔드이펙터(end-effector)의 이동거리는 로봇 관리 장치가 엔드이펙터의 좌표정보를 이용하여 다음과 같은 단계를 거쳐 산출할 수 있다.

보다 구체적으로는, 도 7의 로봇은 제1 회전축(710), 제2 회전축(720), 제1 로봇 팔(732) 및 제2 로봇 팔(734)을 포함한다.

첫번째 단계에서, 로봇의 제1 로봇 팔(732)을 제1 회전축(710)을 중심(원점)으로 각도 A만큼 회전 이동하는 경우, 제1 로봇 팔(732)에 연결된 제2 회전축(720)의 중심 좌표 (x, y)가 (x’, y’) 좌표로 이동되는데 , 그 이동된 좌표 (x’, y’)는 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.

두번째 단계에서, 제2 로봇 팔(734)의 말단의 (xOld, yOld) 좌표에 위치한 엔드 이펙터(미도시)는 첫번째 단계에서설명한 제1 로봇 팔(732)의 회전 이동에 의해 (xNew, yNew) 좌표로 이동하게 되며, 여기서, xNew = xOld + (x’- x) 이고, yNew = yOld + (y’- y) 인 관계에 있다.

세번째 단계에서, 제2 로봇 팔(734)이 제2 회전축(720)을 중심으로 각도 B만큼 회전하는 경우, 엔드 이펙터의 좌표는 (xNew, yNew)에서 (Xfinal, Yfinal)로 변경되는데, 그 변경된 좌표 (Xfinal, Yfinal)는 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.

마지막 단계에서, 엔드이펙터의 최종 이동거리는 처음 위치인 (xOld, yOld)좌표와 최종 위치인 (Xfinal, Yfinal) 좌표 사이의 거리를 계산하여 산출할 수 있다.

[수학식1]

여기서, X2는 원점을 중심으로 회전이동 후의 최종 X좌표이고, Y2는 원점을 중심으로 회전이동 후의 최종 Y좌표이고, θ는 원점을 중심으로 시계반대방향으로 회전이동 하는 각의 크기이고, X1은 회전이동 전의 X좌표이고, Y1은 회전이동 전의 Y좌표이다.또한, 로봇 관리 장치가 컴포넌트의 회전수정보 및 작동횟수정보를 각 컴포넌트의 내부제어정보(예, 모터의 펄스 값 등)로부터 산출할 수 있으며, 회전수정보는 모터 및 이와 유사한 종류의 컴포넌트(예, 하모닉 드라이브, 볼스크류 등)가 회전한 횟수에 대한 정보이고, 작동횟수정보는 모터 및 집게 등 그 작동의 횟수를 셀 수 있는 컴포넌트가 작동된 횟수에 관한 정보이다.

단계 130에서는, 로봇 관리 장치가 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 각 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 각 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성한다.

다시 말하면, 로봇 관리 장치가 단계 120에서 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여, 유지보수가 필요한 컴포넌트에 대하여는 유지보수정보를 생성하고, 특정 컴포넌트의 동작을 변경할 필요가 있는 경우에는 외부제어정보를 생성하게 될 것이다.

이때, 유지보수정보는 통상적인 경우에는 컴포넌트의 유지보수에 필요한 일반적인 정보를 포함할 수 있으며, 긴급하거나 중요한 상황이 발생 시에는, 그 상황에 대한 정보만을 선택적으로 포함할 수도 있을 것이다.

또한, 외부제어정보는 각 컴포넌트의 동작을 외부에서 변경할 수 있도록 하기 위한 것으로, 예컨대, 로봇 관리 장치가 특정한 컴포넌트의 동작을 변경해야 할 필요가 있을 때, 이를 생성할 수 있을 것이다.

한편, 로봇 관리 장치가 복수의 로봇을 대상으로 하여 컴포넌트사용정보의 비교를 통해 외부제어정보를 생성할 수 있으나, 하나의 로봇에 대하여도 그 내부의 컴포넌트들에 대한 컴포넌트사용정보의 비교를 통해 외부제어정보를 생성할 수도 있을 것이다.

다른 실시예에서는, 유지보수정보는 각 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보일 수 있다.

예컨대, 로봇 관리 장치가 특정한 컴포넌트에 대하여 해당 컴포넌트의 누적된 사용시간과 사용량 등을 감안하여, 해당 컴포넌트의 남은 기대 수명(즉, 교체 시기) 및 고장확률을 수학식 및 통계적인 방법 등을 이용하여 추정해낼 수 있을 것이다.

여기서, 컴포넌트의 사용시간은 작업시간정보와 대기시간정보로 나누어 고려할 수 있고, 컴포넌트의 사용량은 컴포넌트의 종류에 따라서, 모터와 같이 회전하는 특징이 있는 컴포넌트는 작동횟수 및 회전수를 고려하고, 집게와 같이 횟수 단위로 사용되는 특징이 있는 컴포넌트는 작동횟수를 고려할 수 있을 것이다.

이때, 모터에 대한 교체주기의 계산은 수학식2를 이용하여 수행될 수 있으며, 교체시기는 교체주기 및 모터의 사용 시작 시기로부터 산출될 수 있을 것이다.

[수학식2]

여기서, α는 1.5*108의 값을 갖는 상수이고, n은 분당 축의 이동 횟수이고, θ는 축의 이동시 평균 회전이고, N은 속도감소비율이고, h는 일당 작동 시간이고, D는 연당 작동일이다.

한편, 특정한 컴포넌트가 교체시기에 근접하였거나, 또는 고장확률이 높아졌다는 사실은 장치 관리자나 로봇을 운용하는 개인, 학교, 병원 및 기업 등에게는 매우 중요한 정보가 될 것이다. 왜냐하면, 해당 컴포넌트를 포함하고 있는 로봇의 가동이 중단되는 경우, 해당 로봇이 공장에서 사용된다면 제품의 생산에 차질이 발생할 수 있고, 해당 로봇이 병원에서 사용된다면 최악의 경우 환자의 생명을 위협할 수도 있기 때문이다. 따라서, 이러한 사실을 로봇 관리 장치가 알게 되는 경우에는, 장치 관리자에게 이를 즉시 통지할 수 있도록 유지보수정보를 생성해야 할 필요가 있을 것이다.

다른 실시예에서는, 외부제어정보는 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 컴포넌트사용정보를 비교하여, 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

다시 말하면, 로봇 관리 장치가 동일한 종류의 컴포넌트들에 대하여 단위 시간 동안 사용되는 정도의 차이가 소정의 임계치 이내가 되도록 하는 외부제어정보를 생성할 수 있다. 이는 단위 시간 동안의 사용 정도의 차이가 임계치를 초과하는 경우, 해당 컴포넌트들의 누적된 사용으로 인하여 결국 해당 컴포넌트들의 수명이 크게 달라질 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위함이다.

이때, 다른 종류의 컴포넌트들 상호간의 컴포넌트사용정보를 비교하여 외부제어정보를 생성하는 것은 다른 종류의 컴포넌트들에 대하여 극히 정확하게 기대 수명을 예측할 수 있다거나 하는 등의 특별한 사정이 없다면 바람직하다고 볼 수 없을 것이다. 왜냐하면, 다른 종류의 컴포넌트들 간에 사용시간 및 사용량 등을 비교하여 수명을 예측하는 것은, 컴포넌트의 수명 예측에 대한 오차가 서로 더해져서 관리의 효율성이 낮아질 가능성이 크기 때문이다.

또 다른 실시예에서는, 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터들이고, 해당 컴포넌트에 대한 컴포넌트사용정보는 각 모터들별로 회전수를 포함할 때, 외부제어정보는 각 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

이때, 로봇 관리 장치가 동일한 종류의 컴포넌트인 모터의 단위 공정 시간당 회전수의 차이가 임계치 이내가 되도록 제어하기 위하여 외부제어정보를 생성할 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 도 4a, 도 4b 및 도 5에 대한 내용에서 후술한다.

이와 같이, 로봇 관리 장치가 로봇를 구성하는 컴포넌트를 모니터링 하여 컴포넌트사용정보를 산출하고, 또 이에 기초하여 유지보수정보 및 외부제어정보를 생성함으로써, 장치 관리자가 향후 발생할 문제에 대하여 효율적으로 대처할 수 있게 되는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.

단계 210에서는, 로봇 관리 장치가 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 각 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집한다.

단계 220에서는, 로봇 관리 장치가 수집된 모니터링정보를 분석하여 각 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출한다.

단계 230에서는, 로봇 관리 장치가 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 각 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 각 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성한다.

단계 240에서는, 로봇 관리 장치가 유지보수정보를 생성하였는지 판단한다.

이때, 로봇 관리 장치가 유지보수정보를 생성하였으면 단계 250으로 진행되고, 생성하지 않았으면 단계 260으로 진행된다.

단계 250에서는, 로봇 관리 장치가 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송한다.

예컨대, 로봇 관리 장치가 통상적인 경우에는 관리중인 모든 로봇의 컴포넌트에 대한 전반적인 사용 정보를 포함하는 유지보수정보를 생성하고, 특정한 컴포넌트의 교체시기가 1개월 후로 추정되는 등의 긴급한 상황이 발생한 경우, 교체시기에 대한 정보를 포함하는 유지보수정보를 생성하여, 이 유지보수정보를 장치 관리자가 볼 수 있도록 사용자 디바이스에게 전송할 수 있다.

단계 260에서는, 로봇 관리 장치가 외부제어정보를 생성하였는지 판단한다.

이때, 로봇 관리 장치가 외부제어정보를 생성하였으면 단계 270으로 진행되고, 생성하지 않았으면 전체 과정이 종료된다.

단계 270에서는, 로봇 관리 장치가 생성된 외부제어정보를 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송한다.

예컨대, 동일한 종류의 컴포넌트들에 대한 비교 결과, 특정한 컴포넌트의 동작을 변경해야 하는 상황인 경우, 로봇 관리 장치가 해당 컴포넌트의 동작을 제어하기 위한 새로운 외부제어정보를 생성하여, 이 외부제어정보를 해당 컴포넌트를 구성요소로 하는 로봇에게 전송할 수 있다.

이때, 하나 이상의 로봇의 일부는 복수의 로봇일 수도 있지만, 특정한 하나의 로봇이 될 수도 있다. 이는 특정한 하나의 로봇에 대하여도 그 내부의 컴포넌트들의 사용 정보를 비교하여, 관리를 해야 할 필요성이 있을 수 있기 때문이다.

이와 같이, 로봇 관리 장치가 유지보수정보를 사용자 디바이스에 전송하여 장치 관리자에게 알림으로써 문제가 발생하기 이전에 장치 관리자가 유지보수를 위해 필요한 작업을 미리 준비 및 수행할 수 있고, 또한 외부제어정보를 일부 또는 전부의 로봇에게 전송하여 각 컴포넌트의 동작을 변경함으로써, 컴포넌트의 교체주기를 일정하게 관리할 수 있게 되어 컴포넌트 관리의 효율성을 높이는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치(310)를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 사용자 디바이스(320) 및 로봇(330)을 더 도시하였다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치(310)는 모니터링부(312), 사용정보산출부(314), 관리정보생성부(316) 및 전송부(318)를 포함한다.

모니터링부(312)는 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 각 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집한다.

다른 실시예에서는, 모니터링부(312)가 수집하는 모니터링정보는 각 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 각 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함하며, 모니터링부(312)는 설정된 주기에 따라 모니터링정보를 수집할 수 있다.

사용정보산출부(314)는 수집된 모니터링정보를 분석하여 각 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출한다.

다른 실시예에서는, 사용정보산출부(314)가 산출한 컴포넌트사용정보는 각 컴포넌트별 작업시간정보, 대기시간정보, 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

관리정보생성부(316)는 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 각 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 각 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성한다.

전송부(318)는 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송한다.

다른 실시예에서는, 유지보수정보는 각 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보일 수 있다.

또한, 전송부(318)는 외부제어정보를 적어도 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송할 수도 있다.

다른 실시예에서는, 외부제어정보는 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 컴포넌트사용정보를 비교하여 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 위의 실시예에서 언급한 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터이고, 컴포넌트사용정보는 각 모터별 회전수를 포함할 때, 언급한 외부제어정보는 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치(300)이 사용되기 이전과 이후의 컴포넌트사용정보를 도시한 도면이다.

도 4a는 총 4개의 모터를 이용하여 X, Y, Z 및 R 축으로 회전 또는 이동하는 도 6에 도시된 산업용 로봇에 대하여, 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치(300)을 적용하기 이전의 컴포넌트 사용 정보를 나타낸다. 이때, 각 모터는 모두 로봇의 컴포넌트이다.

도 4a를 살펴보면, 단위 공정 시간당 모터가 X축으로 1.57회, Y축으로 3.54회, R축으로 2.58회 회전하며, Z축으로는 116.51mm 이동하는 것을 알 수 있다. 이처럼, X축, Y축 및 R축 모터의 단위 공정 시간당 회전수에 차이가 큰 경우, 각 모터의 기대 수명이 모두 달라지게 되고, 결과적으로 산업 현장에서 수명이 다한 모터를 교체하기 위해 여러 번 생산을 중지해야 할 가능성이 있어 공정 관리의 비효율을 야기할 수 있다.

도 4b는 도 4a에서 언급한 산업용 로봇에 대하여, 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치(300)을 적용한 이후의 컴포넌트 사용 정보를 나타낸다.

즉, 로봇 관리 장치(300)이 X축, Y축 및 R축에 부착된 모터의 단위 공정 시간당 회전수의 차이가 소정의 임계치 미만(예, 단위 공정 시간당 0.1회 미만)이 되도록 로봇의 동작을 변경하고, 또한, Z축 방향의 이동거리를 단축하여 모터의 단위 공정 시간당 회전수를 줄이도록 하는 외부제어정보(다시 말해, X축, Y축, Z축 및 R축 모터의 회전수를 조절하는 외부제어정보)를 해당 로봇에 적용한 결과이다.

이때, 단위 공정 시간당 모터가 X축으로 2.67회, Y축으로 2.64회, R축으로 2.61회 회전하며, Z축으로는 113.22mm 이동하는 것을 알 수 있다. 따라서, 단위 공정 시간당 각 모터의 회전수의 차이가 0.1회 이내로 변경된 것을 알 수 있고, 이로 인하여 로봇의 X축, Y축 및 R축으로 회전하는 모터가 큰 편차없이 균일하게 사용되는 것을 알 수 있다.

이 결과에 대하여는 도 5에 나타난 표를 이용하여 보다 명확하게 파악할 수 있다.

즉, 로봇 관리 장치(300)이 X축, Y축 및 R축에 부착된 모터들의 단위 공정 시간당 회전수의 차이를 소정의 임계치 이내로 조정하고 Z축 방향의 이동거리가 단축되도록 조정함에 따라서, 결과적으로 각 모터들의 교체주기(Replacement Period)가 기존의 2년 내지 9년에서 6년 내지 8년으로 비교적 고르게 변경된 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 로봇 관리 장치(300)이 동일한 종류의 컴포넌트(즉, 여기서는 모터)에 대한 단위 공정 시간당 사용량의 차이가 소정의 임계치 이하가 되도록 관리함으로써, 장치 관리자는 해당 컴포넌트들의 교체시기를 미리 예측하여 사전에 적절한 대책을 수립할 수 있게 되어 결과적으로 로봇 사용의 효율성을 높이는 효과가 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 상기 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집하는 단계;
   상기 수집된 모니터링정보를 분석하여 상기 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 상기 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 상기 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 외부제어정보는
   상기 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 상기 컴포넌트사용정보를 비교하여 상기 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 상기 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모니터링정보는
   상기 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 상기 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함하며,
   상기 모니터링정보는 설정된 주기에 따라 수집되는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 컴포넌트사용정보는
   상기 컴포넌트별 작업시간정보, 대기시간정보, 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유지보수정보는
   상기 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터들이고, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 모터들별 회전수를 포함할 때,
   상기 외부제어정보는
   상기 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 외부제어정보를 상기 적어도 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 방법.
9. 적어도 하나 이상의 로봇으로부터 상기 로봇을 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 모니터링정보를 수집하는 모니터링부;
   상기 수집된 모니터링정보를 분석하여 상기 컴포넌트별 사용 정도를 나타내는 컴포넌트사용정보를 산출하는 사용정보산출부; 및
   상기 산출된 컴포넌트사용정보에 기초하여 상기 컴포넌트별 유지보수에 필요한 유지보수정보 또는 상기 컴포넌트별 동작을 외부에서 제어하기 위한 외부제어정보를 생성하는 관리정보생성부;
   를 포함하고,
   상기 외부제어정보는
   상기 복수의 컴포넌트들 중에서 동일한 종류의 컴포넌트들의 상기 컴포넌트사용정보를 비교하여 상기 동일한 종류의 컴포넌트들 상호간의 단위 시간 동안의 상기 컴포넌트사용정보간의 차이 값이 소정 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 모니터링정보가 상기 컴포넌트별 운용시간정보, 좌표정보 및 상기 컴포넌트를 내부적으로 제어하기 위한 내부제어정보 중 적어도 하나를 포함할 때,
    상기 모니터링부는 상기 모니터링정보를 설정된 주기에 따라 수집하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 컴포넌트사용정보는
    상기 컴포넌트별 작업시간정보, 대기시간정보, 이동거리정보, 회전수정보 및 작동횟수정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 유지보수정보는
    상기 컴포넌트별 교체시기 또는 고장확률에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 생성된 유지보수정보를 사용자 디바이스에게 전송하는 전송부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
14. 삭제
15. 제9항에 있어서,
    상기 동일한 종류의 컴포넌트들은 모터들이고, 상기 컴포넌트사용정보는 상기 모터들별 회전수를 포함할 때,
    상기 외부제어정보는
    상기 모터들 상호간의 단위 공정 시간당 회전수의 차이 값이 소정의 임계치 이내가 되도록 제어하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
16. 제9항에 있어서,
    상기 외부제어정보를 상기 적어도 하나 이상의 로봇의 일부 또는 전부에게 전송하는 전송부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴포넌트 기반의 로봇 관리 장치.
    

Images