KR102686459B1

KR102686459B1 - 경계면 설정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102686459B1
Application number: KR1020160165173A
Authority: KR
Inventors: 이병훈; 경능현
Original assignee: 한화로보틱스 주식회사
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2024-07-18
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: US20180157248A1; CN108145702A; US10377041B2; CN108145702B; KR20180064821A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 방법은, 로봇의 자세(姿勢) 데이터를 획득하는 자세 데이터 획득 단계; 상기 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 기준 파트(Part)와 기 설정된 관계인 경계면을 산출하는 경계면(境界面) 산출 단계; 및 상기 산출된 경계면을 표시 하는 경계면 디스플레이 단계;를 포함할 수 있다.

Description

경계면 설정 장치 및 방법{Apparatus and method for boundary plane setting}

본 발명의 실시예들은 경계면 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.

기술의 급격한 발전에 따라 로봇(robot)은 사람을 대신하여 각종 작업을 수행하는 도구로서 중요한 역할을 수행하고 있다. 로봇은 주로 사람의 팔을 대신하여 제조업 생산 라인에서 물류, 조립, 용접, 페인팅을 비롯한 여러 형태의 작업의 자동화에 사용됨으로써 생산성 향상에 기여한다.

한편 이러한 로봇이 생산 라인에서 작업자와 협업하여 운용되는 경우가 증가하고 있으며, 이로 인해 로봇이 작동 중에 넘지 말아야 하는 가상의 범위를 설정하는 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 로봇이 작동 중에 넘지 말아야 하는 가상의 면인 경계면을 설정하기 위한 것으로, 보다 직관적으로 경계면을 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

특히 본 발명은 사용자의 교시를 통해 경계면을 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 복수개의 경계면을 빠르게 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

나아가 본 발명은 작업자의 안전을 보장할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상기 로봇은 하나 이상의 관절(關節)을 포함하고, 상기 하나 이상의 관절 각각은 위치검출수단을 포함하고, 상기 자세 데이터 획득 단계는 상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단으로부터 상기 로봇의 자세 데이터를 수신하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 하나 이상의 관절은 사용자의 교시(teaching)에 의해서 동작하고, 상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 교시에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고, 상기 자세 데이터는 상기 위치 데이터를 포함할 수 있다.

상기 사용자의 교시는 상기 로봇에 대한 상기 사용자의 물리적인 조작일 수 있다. 또한 상기 사용자의 교시는 상기 로봇에 대한 상기 사용자의 전자적인 조작일 수 있다.

상기 하나 이상의 관절은 상기 로봇의 작업 데이터에 기초하여 동작하고 상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 작업 데이터에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고, 상기 자세 데이터는 상기 위치 데이터를 포함하고 상기 경계면 산출 단계는 상기 로봇이 상기 작업 데이터에 기초하여 동작할 때 상기 경계면을 산출할 수 있다.

상기 경계면 산출 단계는 상기 로봇이 작업 데이터에 기초한 동작의 수행 중 상기 기준 파트가 상기 로봇의 위치를 중심으로 가장 외곽에 위치할 때 상기 경계면을 산출할 수 있다.

상기 위치검출수단은 관절의 각도를 측정하는 각도 측정 수단을 포함할 수 있다.

상기 기준 파트는 적어도 하나의 기준면(基準面)을 포함하고, 상기 기 설정된 관계는 상기 기준면과 상기 경계면이 평행인 관계일 수 있다.

상기 기준 파트는 기준선(基準線)과 평행인 적어도 하나의 부분을 포함하고, 상기 기 설정된 관계는 상기 기준선과 상기 경계면이 수직인 관계일 수 있다.

상기 경계면 디스플레이 단계는 상기 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 3차원 형상(形象)을 더 표시할 수 있다.

상기 자세 데이터 획득 단계는 하나 이상의 자세 데이터를 획득하고, 상기 경계면 산출 단계는 상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 산출하고 상기 경계면 디스플레이 단계는 상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 장치는, 로봇의 자세(姿勢) 데이터에 기초하여 경계면을 산출하는 제어부; 및 상기 산출된 경계면을 디스플레이 하는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 기준 파트(Part)와 기 설정된 관계인 경계면을 산출할 수 있다.

상기 로봇은 하나 이상의 관절을 포함하고, 상기 하나 이상의 관절 각각은 위치검출수단을 포함하고, 상기 제어부는 상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단으로부터 상기 로봇의 자세 데이터를 수신할 수 있다.

상기 하나 이상의 관절은 사용자의 교시에 의해서 동작하고, 상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 교시에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고, 상기 자세 데이터는 상기 위치 데이터를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 따르면 보다 직관적으로 경계면을 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

특히 본 발명은 사용자의 교시를 통해 경계면을 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

또한 본 발명은 복수개의 경계면을 빠르게 설정할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

나아가 본 발명은 작업자의 안전을 보장할 수 있는 경계면 설정 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 위치검출수단에 의한 관절의 위치 데이터 생성 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제어부가 로봇으로부터 수신한 로봇의 자세 데이터를 도식화한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 사용자의 교시가 로봇의 물리적인 조작인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 사용자의 교시가 로봇의 전자적인 조작인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 제어부가 기준 파트에 기초하여 경계면을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 경계면을 생성하는 화면의 예시이다.
도 8은 생성된 경계면의 적용 여부를 설정하는 화면의 예시이다.
도 9는 도 1의 경계면 설정 장치에 의해 수행되는 경계면 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "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.

본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템은 경계면 설정 장치(100) 및 로봇(200)을 포함할 수 있다.

본 발명에서 로봇(Robot, 200)은 하나 이상의 엑츄에이터 및 하나 이상의 파트를 포함하는 장치일 수 있다. 이 때 엑츄에이터(Actuator)는 제어신호에 기초하여 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 다양한 장치를 의미할 수 있다. 가령 엑츄에이터는 직류(DC) 서보 모터, 교류(AC) 서보 모터, 스테핑 모터, 리니어 모터, 유압 실린더, 유압 모터, 공기압 실린더 및 공기압 모터 중 어느 하나 일 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편 파트(Part)는 전술한 엑츄에이터를 특정 위치에 고정시키는 구조물 또는 엑츄에이터에 고정되어 운동하는 구조물을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇은 가령 다관절 로봇, 스카라 로봇 및 원통 좌표 로봇 중 어느 하나일 수 있다. 다관절 로봇(Articulated Robot)은 하나 이상의 관절 및 관절과 다른 관절을 연결하는 파트(또는 바디)를 포함하는 로봇일 수 있다. 스카라 로봇(Scara Robot)은 로봇의 암(Arm)이 특정 평면 내에서 동작하는 로봇일 수 있다. 원동 좌표 로봇(Cylindrical Robot)은 로봇의 암(Arm)이 적어도 1개의 회전 관절과 적어도 1개의 직진 관절을 갖는 로봇을 의미할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서 전술한 바와 같이 하나 이상의 엑츄에이터(Actuator) 및 하나 이상의 파트(Part)를 포함하고 제어신호에 따라 동작하는 장치는 본 발명의 로봇에 해당할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 로봇(200)이 도 1에 도시된 바와 같은 다관절 로봇으로, 하나 이상의 관절과 각 관절을 연결하는 파트를 포함하는 것을 전제로 설명한다. 보다 상세히, 로봇(200)은 네 개의 관절(211, 212, 213, 214) 및 다섯 개의 파트(221, 222, 223, 224, 225)를 포함하며, 네 개의 관절(211, 212, 213, 214) 각각은 위치검출수단을 포함하고, 이 때 위치검출수단은 관절의 회전 각도를 측정하는 각도 측정 수단인 것을 전제로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 장치(100)는 제어부(110), 디스플레이부(120) 및 입력부(130)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇의 자세 데이터에 기초하여 경계면을 산출할 수 있다. 이 때 제어부(110)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(120)는 제어부(110)가 생성한 경계면을 디스플레이 할 수 있다. 따라서 디스플레이부(120)는 도형, 문자 또는 영상을 표시하는 표시장치를 의미할 수 있다. 예컨대, 디스플레이부(120)는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), LED(Light-Emitting Diode) 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나로 구성될 수 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입력부(130)는 사용자의 입력을 획득하는 다양한 수단을 의미할 수 있다. 예컨대, 입력부(130)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크 및 버튼 중 어느 하나이거나 하나 이상의 조합일 수 있다. 또한 입력부(130)는 전술한 디스플레이부(120)상에 입력을 수행하는 터치 수단을 의미할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 장치(100)는 통신부(미도시) 및 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이 때 통신부(미도시)는 경계면 설정 장치(100)가 로봇(200)과 같은 외부장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.

메모리(미도시)는 경계면 설정 장치(100)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 메모리는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 장치(100)는 도시된 바와 같이 로봇(200) 및/또는 로봇(200)의 제어 장치(미도시)와 별도로 구비되는 장치일 수 있다. 또한 경계면 설정 장치(100)는 로봇(200) 및/또는 로봇(200)의 제어 장치(미도시)에 포함된 장치일 수 있다. 바꾸어 말하면, 로봇(200) 및/또는 로봇(200)의 제어 장치(미도시)는 본 발명의 일 실시예에 따른 경계면 설정 방법을 수행할 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 경계면 설정 장치(100)가 별도로 구비됨을 전제로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)의 자세(姿勢) 데이터에 기초하여 경계면을 산출할 수 있다.

본 발명에서 로봇(200)의 '자세'는 3차원 공간에서의 로봇(200)의 특정 상태를 의미할 수 있다. 가령 전술한 가정에 따라 로봇(200)이 다관절 로봇인 경우, 로봇(200)의 '자세'는 로봇이 특정 상태일 때 각 관절의 회전각도, 각 파트의 3차원 공간에서의 위치 및 각 관절을 구성하는 엑츄에이터의 구동조건 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.

본 발명에서 '경계면'은 로봇(200)이 작동 중에 넘지 말아야 하는 가상의 면으로, 충분히 큰 크기를 갖는 면을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 이러한 경계면은 로봇(200)과 동일한 작업 공간에서 작업하는 작업자 즉 사람의 보호를 위해 로봇(200)이 넘지 말아야 하는 안전 경계면을 의미할 수 있다. 또한 경계면은 로봇(200)과 동일한 작업 공간에서 작업하는 다른 로봇(미도시)과의 충돌을 방지하기 위해 로봇(200)이 넘지 말아야 하는 충돌 경계면을 의미할 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 로봇(200)의 각 관절은 위치검출수단으로써 각도 측정 수단을 포함하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 각 관절의 위치검술수단이 생성한 위치 데이터를 포함하는 자세 데이터를 로봇(200)으로부터 수신할 수 있다.

도 2는 위치검출수단에 의한 관절(213)의 위치 데이터 생성 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이 관절(213)은 회전운동을 통해 파트(223)와 파트(224)의 상대적인 위치관계를 변경시키는 관절이다. 이 때 가령 파트(224)의 중심선과 기준선(40)이 평행한 상태를 관절(213)의 회전 각도가 0인 상태로 가정하면, 위치검출수단은 관절(213)의 중심선(41)과 전술한 기준선(40) 사이의 각도인 theta를 포함하는 위치데이터를 생성할 수 있다.

제어부(110)는 전술한 방법에 의해 관절(211, 212, 213, 214)의 각각의 위치검출수단에 의해 생성된 위치 데이터를 포함하는 자세 데이터를 로봇(200)으로부터 수신하고, 이로써 로봇(200)의 자세를 파악할 수 있다.

도 3은 제어부(110)가 로봇(200)으로부터 수신한 로봇(200)의 자세 데이터를 도식화한 도면이다.

가령 자세 1에서 세 개의 관절(211, 212, 213)의 회전 각도는 0도, 한 개의 관절(214)의 회전 각도는 90도 일 수 있다. 물론 각각의 관절(211, 212, 213, 214)에 대한 각도 측정의 기준이 되는 기준선은 각각의 관절(211, 212, 213, 214) 별로 설정될 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(200)은 다관절 로봇으로 네 개의 관절(211, 212, 213, 214)에 의해서만 다섯 개의 파트(221, 222, 223, 224, 225)들의 상대적인 위치관계가 결정되므로, 도 3에 도시된 바와 같은 자세 데이터에 의해 로봇(200)의 자세가 결정될 수 있다. 바꾸어 말하면 로봇(200)에 포함된 관절 수 및/또는 형태가 달라지는 경우 자세 데이터의 구성도 상이할 수 있다.

한편 로봇(200)의 자세 데이터를 획득하기 위해서는 그 전제로써 로봇(200)이 해당 자세를 취해야 할 것이다. 바꾸어 말하면, 로봇(200)의 자세 데이터를 획득하기 위해서는 로봇(200)의 각 관절(211, 212, 213, 214)은 해당 자세에 대응되는 각도로 회전되어야 한다.

이와 같은 각 관절(211, 212, 213, 214)의 회전은 사용자의 교시에 의해 이루어 질 수 있다. 바꾸어 말하면 하나 이상의 관절(211, 212, 213, 214)은 사용자의 교시에 의해서 동작될 수 있다.

본 발명에서 '교시(teaching)'는 사용자가 로봇(200)을 조작하여 로봇(200)이 특정 자세를 취하도록 하는 것을 의미할 수 있다. 이 때 '조작'은 사용자가 로봇(200)에 물리적인 힘을 가하여 해당 로봇(200)이 특정 자세를 취하도록 하는 것을 의미할 수 있다. 물론 '조작'은 로봇(200)의 컨트롤러를 이용하여 전자적으로 해당 로봇(200)이 특정 자세를 취하도록 하는 것을 의미할 수도 있다.

도 4a 내지 도 4b는 사용자의 교시가 로봇(200)의 물리적인 조작인 경우를 설명하기 위한 도면이다.

가령 현재 관절(213)은 도 4a에 도시된 상태와 같으며, 사용자는 관절(213)을 도 4b와 같은 상태로 교시하고자 한다고 가정한다.

이러한 경우 사용자는 파트 조립체(225, 224)를 손으로 잡고 아래 방향으로의 힘을 가하여 관절(213)의 회전 각도를 도 4b에 도시된 각도와 같이 변경할 수 있다.

이 때 로봇(200)의 관절(213) 및 나머지 관절(211, 212, 214)은 사용자에 의한 회전이 가능한 정도로의 저항력을 갖도록 적절하게 설정될 수 있다. 바꾸어 말하면, 사용자가 물리적인 조작을 통하여 로봇(200)을 교시하는 경우, 각 관절의 자세 유지를 위한 회전 토크(Toque)는 사용자에 의해 회전 각도의 변경이 가능할 정도의 세기로 설정될 수 있다.

각 관절(211, 212, 213, 214)의 위치검출수단은 전술한 방법에 의해 결정된 로봇(200)의 자세에 대응되는 위치 데이터를 생성하고, 제어부(110)는 생성된 위치 데이터를 포함하는 자세 데이터를 로봇(200)으로부터 수신할 수 있다.

도 5a 내지 도 5b는 사용자의 교시가 로봇(200)의 전자적인 조작인 경우를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 예시에서와 같이 현재 관절(213)은 도 5a에 도시된 상태와 같으며, 사용자는 관절(213)을 도 5b와 같은 상태로 교시하고자 한다고 가정한다.

이러한 경우 사용자는 입력부(130)를 통하여 로봇(200)을 조작하여 관절(213)의 회전 각도를 도 5b에 도시된 각도와 같이 변경할 수 있다. 이 때 입력부(130)를 통한 사용자의 조작은 각 관절(211, 212, 213, 214)의 회전 각도를 입력하는 것을 의미할 수도 있고, 각 파트(221, 222, 223, 224, 225)들의 위치를 입력하는 것을 의미할 수도 있다. 물론 입력부(130)를 통한 사용자의 조작은 디스플레이부(120)상에 표시되는 로봇(200)의 형상을 드래그 하거나 클릭 함으로써 조작하는 것을 의미할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)으로부터 수신한 자세 데이터에 기초하여 로봇(200)의 기준 파트와 기 설정된 관계인 경계면을 산출할 수 있다.

본 발명에서 '기준 파트'는 로봇(200)에 포함된 하나 이상의 파트 중 사용자에 의해 설정되는 어느 하나의 파트로, 경계면의 설정에 있어서 기준이 되는 파트를 의미할 수 있다. 가령 기준 파트는 로봇(200)의 목적 및/또는 용도에 따른 툴(Tool)이 부착되는 파트를 의미할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

가령 사용자는 파트(도 1의 225)를 기준 파트로 설정하고, 해당 파트(도 1의 225)를 기준으로 경계면을 산출할 수 있다.

도 6a 내지 도 6b는 제어부(110)가 기준 파트(225)에 기초하여 경계면을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 6a를 참조하면, 제어부(110)는 기준 파트(225)에 포함된 기준면(225A)과 평행하는 면을 경계면(600A)으로 산출할 수 있다. 이 때 기준면(225A)은 기준 파트(225)의 외관을 구성하는 면 중 어느 하나의 면일 수 있다. 가령 기준면(225A)은 로봇(200)의 목적 및/또는 용도에 따른 툴(Tool)이 부착되는 면을 의미할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

한편 제어부(110)는 경계면(600A)이 기준면(225A)으로부터 소정의 간격 만큼 이격되도록 경계면(600A)을 산출할 수 있다. 이 때 소정의 간격은 기준 파트(225)에 부착 되는 툴(Tool)의 길이에 기초하여 결정될 수 있다.

다음으로 도 6b를 참조하면, 제어부(110)는 기준 파트(225)의 적어도 일부분과 평행인 기준선(225B)과 직교하는 면을 경계면(600B)으로 산출할 수 있다. 이 때 기준선(225B)은 기준 파트(225)의 외관을 구성하는 선 중 어느 하나의 선과 평행일 수 있다.

물론 이러한 경우에도 제어부(110)는 경계면(600B)이 기준 파트(225)로부터 소정의 간격만큼 이격 되도록 경계면(600A)을 산출할 수 있다. 이 때 소정의 간격은 기준 파트(225)에 부착 되는 도구(Tool)의 길이에 기초하여 결정될 수 있다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)이 작업 데이터에 기초한 동작의 수행 중 기준 파트가 로봇(200)의 위치를 중심으로 가장 외곽에 위치할 때 경계면을 산출할 수 있다. 이 때 작업 데이터는 로봇(200)이 사용 목적 및/또는 용도에 따른 작업을 수행하도록 해당 로봇(200)을 제어하는 제어신호를 의미할 수 있다. 가령 로봇(200)이 운반 로봇인 경우 작업 데이터는 특정 위치에서 물체를 집고 다른 위치에서 집은 물체를 내려 놓는 작업을 수행하도록 하는 일련의 제어신호를 의미할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)이 전술한 작업 데이터에 기초하여 동작할 때 경계면을 산출할 수 있다. 보다 상세히, 로봇(200)이 작업 데이터에 기초한 동작의 수행 중 기준 파트가 로봇(200)의 위치를 중심으로 가장 외곽에 위치할 때 경계면을 산출할 수 있다.

따라서 사용자는 로봇(200)에 한 주기(Period)의 작업을 수행시켜 보고, 이에 따라 자동으로 경계면이 산출되도록 할 수 있다. 이로써 사용자는 개별적으로 경계면을 설정할 필요가 없으며, 보다 간편하게 경계면을 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 전술한 과정에 의해 산출된 경계면을 디스플레이부(120)에 표시할 수 있다. 이 때 제어부(110)는 로봇(200)으로부터 수신한 자세 데이터에 기초하여 로봇(200)의 3차원 형상(形象)을 디스플레이부(120)에 더 표시할 수 있다. 바꾸어 말하면 제어부(110)는 산출된 경계면과 함께 로봇(200)의 3차원 형상을 디스플레이부(120)에 표시할 수 있다. 이로써 사용자는 경계면을 보다 직관적으로 확인할 수 있다.

도 7 은 경계면을 생성하는 화면(700)의 예시이다.

도 7을 참조하면 화면(700)은 기 생성된 경계면(711, 712, 713), 현재 생성 중인 경계면(714) 및 로봇의 3차원 형상(715)이 표시되는 영역(710), 기준 파트의 3차원 공간상의 위치 및 각 관절의 회전 각도가 표시되는 영역(720), 기준 파트를 3차원 공간상에서 조작하기 위한 조작 인터페이스가 표시되는 영역(730) 및 교시모드를 설정하는 버튼(740)을 포함할 수 있다.

가령 사용자가 교시모드를 설정하는 버튼에 입력을 가하여 사용자의 물리적인 조작으로 교시를 수행하는 모드를 선택하고, 로봇(200)을 물리적으로 조작하는 경우 로봇의 3차원 형상(715) 및 현재 생성 중인 경계면(714)이 사용자의 로봇(200) 조작에 따라 갱신되어 표시될 수 있다.

또한 사용자가 인터페이스 영역(730)에 표시되는 인터페이스를 통하여 기준파트의 위치를 3차원 공간상에서 변경시킨 경우, 로봇의 3차원 형상(715) 및 형재 생성 중인 경계면(714)이 사용자의 로봇(200) 조작에 따라 갱신되어 표시될 수 있다.

사용자는 이와 같이 자신의 로봇(200)에 대한 물리적인 조작 또는 전자적인 조작에 따라 실시간으로 갱신되는 화면(700)을 시청하면서 자신의 의도에 부합하는 경계면을 설정할 수 있다.

도 8은 생성된 경계면의 적용 여부를 설정하는 화면(800)의 예시이다.

도 8을 참조하면 화면(800)은 기 생성된 경계면 및 로봇의 3차원 형상이 표시되는 영역(810) 및 각 경계면의 적용 여부를 선택하는 영역(820)을 포함할 수 있다.

사용자는 선택하는 영역(820)에 대한 입력을 수행하여 기 생성된 경계면의 적용여부, 표시여부 등을 결정할 수 있다. 물론 사용자는 영역(820)에 새로운 경계면 추가에 대응하는 입력을 수행하여 도 7에 도시된 바와 같은 화면(700)을 통해 경계면을 새로이 생성할 수도 있다.

도 9는 도 1의 경계면 설정 장치(100)에 의해 수행되는 경계면 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8에서 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)의 자세(姿勢) 데이터에 기초하여 경계면을 산출할 수 있다.(S91)

한편 본 발명에서 '경계면'은 로봇(200)이 작동 중에 넘지 말아야 하는 가상의 면으로, 충분히 큰 크기를 갖는 면을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 이러한 경계면은 로봇(200)과 동일한 작업 공간에서 작업하는 작업자 즉 사람의 보호를 위해 로봇(200)이 넘지 말아야 하는 안전 경계면을 의미할 수 있다. 또한 경계면은 로봇(200)과 동일한 작업 공간에서 작업하는 다른 로봇(미도시)과의 충돌을 방지하기 위해 로봇(200)이 넘지 말아야 하는 충돌 경계면을 의미할 수 있다.

한편 로봇(200)의 자세 데이터를 획득하기 위해서는 그 전제로써 로봇(200)이 해당 자세를 취해야 할 것이다. 바꾸어 말하면, 로봇(200)의 자세 데이터를 획득하기 위해서는 로봇(200)의 각 관절(도 1의 211, 212, 213, 214)은 해당 자세에 대응되는 각도로 회전되어야 한다.

이와 같은 각 관절(도 1의 211, 212, 213, 214)의 회전은 사용자의 교시에 의해 이루어 질 수 있다. 바꾸어 말하면 하나 이상의 관절(도 1의 211, 212, 213, 214)은 사용자의 교시에 의해서 동작될 수 있다.

다시 도 4a내지 도 4b를 참조하여 현재 관절(213)은 도 4a에 도시된 상태와 같으며, 사용자는 관절(213)을 도 4b와 같은 상태로 교시하고자 한다고 가정한다.

또한 다시 도 5a 내지 도 5b를 참조하여, 현재 관절(213)은 도 5a에 도시된 상태와 같으며, 사용자는 관절(213)을 도 5b와 같은 상태로 교시하고자 한다고 가정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 로봇(200)으로부터 수신한 자세 데이터에 기초하여 로봇(200)의 기준 파트와 기 설정된 관계인 경계면을 산출할 수 있다.(S92)

본 발명에서 '기준 파트'는 로봇(200)에 포함된 하나 이상의 파트 중 사용자에 의해 설정되는 어느 하나의 파트로, 경계면의 설정에 있어서 기준이 되는 파트를 의미할 수 있다.

다시 도 6a를 참조하면, 제어부(110)는 기준 파트(225)에 포함된 기준면(225A)과 평행하는 면을 경계면(600A)으로 산출할 수 있다. 이 때 기준면(225A)은 기준 파트(225)의 외관을 구성하는 면 중 어느 하나의 면일 수 있다.

한편 제어부(110)는 경계면(600A)이 기준면(225A)으로부터 소정의 간격 만큼 이격되도록 경계면(600A)을 산출할 수 있다. 이 때 소정의 간격은 기준 파트(225)에 부착 되는 도구(Tool)의 길이에 기초하여 결정될 수 있다.

또한 다시 도 6b를 참조하면, 제어부(110)는 기준 파트(225)의 적어도 일부분과 평행인 기준선(225B)과 직교하는 면을 경계면(600A)으로 산출할 수 있다. 이 때 기준선(225B)은 기준 파트(225)의 외관을 구성하는 선 중 어느 하나의 선과 평행일 수 있다.

물론 이러한 경우에도 제어부(110)는 경계면(600B)이 기준 파트(225)로 부터 소정의 간격 만큼 이격되도록 경계면(600B)을 산출할 수 있다. 이 때 소정의 간격은 기준 파트(225)에 부착 되는 도구(Tool)의 길이에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 전술한 과정에 의해 산출된 경계면을 디스플레이부(120)에 표시할 수 있다.(S93)

이 때 제어부(110)는 로봇(200)으로부터 수신한 자세 데이터에 기초하여 로봇(200)의 3차원 형상(形象)을 디스플레이부(120)에 더 표시할 수 있다. 바꾸어 말하면 제어부(110)는 산출된 경계면과 함께 로봇(200)의 3차원 형상을 디스플레이부(120)에 표시할 수 있다. 이로써 사용자는 경계면을 보다 직관적으로 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 경계면 설정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

100: 경계면 설정 장치
110: 제어부
120: 디스플레이부
130: 입력부
200: 로봇
211, 212, 213, 214: 관절
221, 222, 223, 224, 225: 파트

Claims

로봇의 하나 이상의 자세(姿勢) 데이터를 획득하는 자세 데이터 획득 단계;
상기 하나 이상의 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 기준 파트(Part)와 기 설정된 관계인 경계면을 산출하는 경계면(境界面) 산출 단계로써, 상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 산출하는 단계; 및
상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 표시 하는 경계면 디스플레이 단계;를 포함하는, 경계면 설정 방법.
제1 항에 있어서
상기 로봇은 하나 이상의 관절(關節)을 포함하고,
상기 하나 이상의 관절 각각은 위치검출수단을 포함하고, 상기 위치검출수단은 관절의 각도를 측정하는 각도 측정 수단을 포함하고,
상기 자세 데이터 획득 단계는
상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단으로부터 상기 로봇의 자세 데이터를 수신하는 단계;를 포함하는, 경계면 설정 방법.
제2 항에 있어서
상기 하나 이상의 관절은
사용자의 교시(teaching)에 의해서 동작하고,
상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 교시에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고,
상기 자세 데이터는 상기 위치 데이터를 포함하는, 경계면 설정 방법.
제3 항에 있어서
상기 사용자의 교시는
상기 로봇에 대한 상기 사용자의 물리적인 조작 및 상기 로봇에 대한 상기 사용자의 전자적인 조작 중 적어도 하나에 의해 이루어지는, 경계면 설정 방법.
제2 항에 있어서
상기 하나 이상의 관절은
상기 로봇의 작업 데이터에 기초하여 동작하고
상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 작업 데이터에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고,
상기 하나 이상의 자세 데이터 각각은 상기 위치 데이터를 포함하고
상기 경계면 산출 단계는
상기 로봇이 상기 작업 데이터에 기초하여 동작할 때 상기 경계면을 산출하는, 경계면 설정 방법.
제5 항에 있어서
상기 경계면 산출 단계는
상기 로봇이 작업 데이터에 기초한 동작의 수행 중 상기 기준 파트가 상기 로봇의 위치를 중심으로 가장 외곽에 위치할 때 상기 경계면을 산출하는, 경계면 설정 방법.
제1 항에 있어서
상기 기준 파트는
적어도 하나의 기준면(基準面)을 포함하고,
상기 기 설정된 관계는 상기 기준면과 상기 경계면이 평행인 관계인, 경계면 설정 방법.
제1 항에 있어서
상기 기준 파트는
기준선(基準線)과 평행인 적어도 하나의 부분을 포함하고,
상기 기 설정된 관계는 상기 기준선과 상기 경계면이 수직인 관계인, 경계면 설정 방법.
제1 항에 있어서
상기 경계면 디스플레이 단계는
상기 하나 이상의 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 하나 이상의 3차원 형상(形象)을 더 표시하는, 경계면 설정 방법.
삭제
로봇의 하나 이상의 자세(姿勢) 데이터에 기초하여 경계면을 산출하는 제어부; 및
상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 디스플레이 하는 디스플레이부;를 포함하고,
상기 제어부는
상기 하나 이상의 자세 데이터에 기초하여 상기 로봇의 기준 파트(Part)와 기 설정된 관계인 경계면을 산출하되, 상기 하나 이상의 자세 데이터 각각에 대응되는 경계면을 산출하는, 경계면 설정 장치.
제11 항에 있어서
상기 로봇은 하나 이상의 관절을 포함하고,
상기 하나 이상의 관절 각각은 위치검출수단을 포함하고, 상기 위치검출수단은 관절의 각도를 측정하는 각도 측정 수단을 포함하고,
상기 제어부는
상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단으로부터 상기 로봇의 자세 데이터를 수신하는, 경계면 설정 장치.
제12 항에 있어서
상기 하나 이상의 관절은
사용자의 교시에 의해서 동작하고,
상기 하나 이상의 관절 각각이 포함하는 위치검출수단은 상기 교시에 대응되는 상기 하나 이상의 관절 각각의 위치 데이터를 생성하고,
상기 자세 데이터는 상기 위치 데이터를 포함하는, 경계면 설정 장치.
제13 항에 있어서
상기 사용자의 교시는
상기 로봇에 대한 상기 사용자의 물리적인 조작 및 상기 로봇에 대한 상기 사용자의 전자적인 조작 중 적어도 하나에 의해 이루어지는, 경계면 설정 장치.
제11 항에 있어서
상기 기준 파트는
적어도 하나의 기준면(基準面)을 포함하고,
상기 기 설정된 관계는 상기 기준면과 상기 경계면이 평행인 관계인, 경계면 설정 장치.
삭제
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