KR940001207B1

KR940001207B1 - Calibration method for robot

Info

Publication number: KR940001207B1
Application number: KR1019910007132A
Authority: KR
Inventors: 이종석
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 강진구
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2011-05-02
Also published as: KR920021269A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Robot calibration method

제1도, 제2도는 종래의 로보트 켈리브레이숀 장치 구성도.1 and 2 are schematic diagrams of a conventional robot calibration device.

제3도는 본 발명의 로보트 켈리브레이숀 장치 구성도.3 is a configuration diagram of the robot calibration device of the present invention.

제4도는 본 발명의 예시도.4 is an exemplary view of the present invention.

제5도는 본 발명의 동작순서를 도시한 플로우 챠트.5 is a flowchart showing the operation procedure of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 로보트 22 : 고정대21: robot 22: fixture

23 : 지그 24 : 변위계23: jig 24: displacement meter

25 : 블록 26 : 연산장치25 block 26 computing device

27 : 콘트롤러27: controller

본 발명은 로보트 켈리브레이숀(Calibration)이 자동적으로 간편하게 수행되어 무인화 및 시간 절약이 가능토록 하는 로보트 켈리브레이숀 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot calibration method in which robot calibration is automatically and conveniently performed to enable unmanned operation and time saving.

종래의 로보트 켈리브레이숀 장치는 제1도에 도시한 바와같이 구성되어, 로보트(1)의 회전하지 않는 고정대(2)상에 켈리브레이숀용 지그(3)를 설치하고, 상기 지그(3)상에 다이얼 게이지 등의 변위계(4)를 설치하여, 로보트(10의 선단부에 상기 지그(3)와 짝을 이루는 블록(5)을 설치하여서 변위계(4)의 값이 미리 설정된 값이 되도록 로보트(1)를 이동시켜서 켈리브레이숀 하는 것이었다.The conventional robot calibration device is constituted as shown in FIG. 1, and the calibration jig 3 is installed on the non-rotating fixing table 2 of the robot 1, and the jig 3 is mounted on the jig 3. A displacement gauge 4, such as a dial gauge, is provided at the front end of the robot 10, and a block 5, which is mated with the jig 3, is provided at the distal end of the robot 10 so that the value of the displacement gauge 4 becomes a preset value. I was calibrating by moving).

그러나, 상술한 종래의 로보트 켈리브레이숀 방법은, 대체로 변위계(4)의 갯수가 로보트의 축수와 동일하거나 그 이상이기 때문에 전체 변위계를 모두 미리 설정된 값으로 맞추기가 상당히 어려우므로 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 켈리브레이숀이 진행 되는 동안에 계속적으로 인력이 투입되어야 한다는 단점이 있었다.However, in the above-described conventional robot calibration method, since the number of displacement meters 4 is equal to or greater than the number of axes of the robot, it is very difficult to set all the displacement systems to a predetermined value, which is not only time-consuming. The drawback was that the manpower should be continuously added during the calibration process.

이와같은 단점을 보완하기 위하여 제2도에 도시한 바와같이, 로보트(11)의 선단부를 유니버설 조인트(12)를 이용하여 임의의 축을 가진 켈리브레이숀용 지그(13)와 접속시킨 상태에서, 상기 지그(13)의 각 관절에 회전 변위계 또는 직선 변위계를 부착하며 연산장치(14)에 의해 임의의 순간에서의 로보트(11)의 선단 위치를 항상 파악할 수 있도록 하고, 로보트(11)의 각 아암을 특정 알고리즘에 따라 움직이면서 그때마다의 위치를 지그(13)와 연산장치(13)에 의해 얻도록 한다.In order to compensate for this disadvantage, as shown in FIG. 2, the jig in the state where the front end of the robot 11 is connected to the calibration jig 13 having arbitrary axes using the universal joint 12 is connected. A rotational displacement gauge or a linear displacement gauge is attached to each joint of (13), and the arithmetic unit 14 can always grasp the position of the tip of the robot 11 at any moment, and identify each arm of the robot 11. The jig 13 and the computing device 13 obtain the position at each time while moving according to the algorithm.

그러면, 이 얻어진 위치를 토대로 로보트(11)를 구성하는 각 아암의 기구학적 파라메터(Kinematic parameter)를 켈리브레이숀 하는 방법이 있었다.Then, there was a method of calibrating the kinematic parameters of each arm constituting the robot 11 based on the obtained position.

그러나, 상기와 같은 종래의 로보트 켈리브레이숀 방법은, 전(全) 기구학적 파라메터를 자동적으로(무인화) 켈리브레이숀 할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 측정용 지그(13)가 비교적 고가이고, 넓은 설치공간이 필요하며 측정 포인트수가 많으므로 측정시간이 비교적 많이 소요된다는 단점이 있었다.However, the above-described conventional robot calibration method has the advantage of automatically (unmanned) calibration of all kinematic parameters, while the measuring jig 13 is relatively expensive, The large installation space is required and the measurement time is relatively high because of the large number of measurement points.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은, 설치장소를 최소화하고, 1개의 측정 포인트에 의해 자동적으로 켈리브레이숀이 기능토록하는 로보트 켈리브레이숀 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned various problems, and an object of the present invention is to minimize the installation location and to automatically calibrate the calibration function by one measuring point. To provide a method.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로보트 켈리브레이숀 방법은, 로보트의 아암수를 연산장치에 입력시키는 제1스텝과, 콘트롤러에 의해 켈리브레이숀 포인트로 로보트를 이동시키는 제2스텝과, 측정용 지그로부터 연산장치에 입력된 데이타를 읽는 제3스텝과, 상기 데이타를 토대로 연산장치에 의해 역기구학 해를 구하는 제4스텝과, 상기 제4스텝의 역기구학 해로부터 연산장치에 의해 구해진 기구학적 파라메터를 콘트롤러에 전송하는 제5스텝과, 상기 제5스텝의 연산장치에서 콘트롤러로의 데이타 전송이 완료되었는지의 여부를 판별하는 제6스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the robot calibration method according to the present invention includes a first step of inputting the number of arms of the robot to the computing device, a second step of moving the robot to the calibration point by the controller, A third step of reading the data input to the computing device from the measuring jig, a fourth step of obtaining an inverse kinematic solution by the computing device based on the data, and a mechanism obtained by the computing device from the inverse kinematic solution of the fourth step. And a fifth step of transmitting the scientific parameters to the controller and a sixth step of determining whether or not the data transfer from the computing device of the fifth step to the controller is completed.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제3도는 본 발명의 로보트 켈리브레이숀 장치 구성도이고, 제4도는 본 발명의 예시도이며, 제5도는 본 발명의 동작순서를 도시한 플로우챠트이다.3 is a configuration diagram of the robot calibration apparatus of the present invention, FIG. 4 is an exemplary diagram of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart showing the operation procedure of the present invention.

제3도에 있어서, (21)은 로보트이고, (22)는 상기 로보트(21)를 고정시키는 고정대이며, (23)은 상기 로보트(21)를 고정시키는 고정대(22)로부터 일정한 간격을 둔 임의의 지점에 설치된 고정대(도시하지 않음)상에 설치된 측정용(켈리브레이숀용 지그이다.In Fig. 3, reference numeral 21 denotes a robot, reference numeral 22 denotes a holder for fixing the robot 21, and reference numeral 23 denotes an arbitrary distance from the holder 22 for fixing the robot 21. Jig for measurement (calibration brake) installed on a fixed stand (not shown) installed at the point of

또, (24)는 로보트 아암의 변위량을 측정하기 위한 변위계로써, 로보트 아암의 선단부에 설치된 지그(23)상에 설치된다.In addition, 24 is a displacement meter for measuring the displacement amount of the robot arm, and is provided on the jig 23 provided at the tip end of the robot arm.

상기 변위계(24)는 접촉식과 비접촉식으로 구분되어 있으며 본 발명에서는 상기 접촉식 또는 비접촉식을 전부 사용할 수 있도록 한다.The displacement meter 24 is divided into contact type and non-contact type, and in the present invention, all of the contact type or non-contact type can be used.

상기 접촉식은 눈으로 측정하는 다이얼 게이지(Dial gauge)와 전기식 또는 전자식의 다이얼 게이지가 있으며, 프루브(probe)로부터 측정 대상물까지의 거리를 측정하는 것이고, 비접촉식은 갭 센서(gap sensor), 레이저(laser, 거리측정계)등이 있으며 전기량 또는 콘덴서 용량과 같은 물리적인 변화량을 이용하여 거리를 측정하는 것이다.The contact type includes a dial gauge that is measured by the eye and an electric or electronic dial gauge that measures the distance from the probe to the measurement object, and the non-contact method includes a gap sensor and a laser. , Distance meter, etc.) and measures distance using physical changes such as electricity or capacitor capacity.

(26)은 상기 측정용 지그(23), 변위계(24) 및 블록(25)과 접속되어 각 장치로부터의 데이타를 입력받으며 상기 입력받은 데이타를 토대로 로보트 아암의 위치 및 방향을 연산하여 콘트롤러에 의해 콘트롤이 가능토록 하는 연산장치이다.26 is connected to the measuring jig 23, the displacement meter 24 and the block 25 to receive data from each device, and calculates the position and direction of the robot arm based on the received data to be operated by the controller. An operation unit that allows control.

한편, 상기 연산장치(26)은 콘트롤러(27)내에 내장되어 있으며 로보트 아암이 정상적으로 위치해야할 기준값인 실제의 값을 기억하고 있다.On the other hand, the arithmetic unit 26 is built in the controller 27 and stores an actual value which is a reference value at which the robot arm should be normally positioned.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 로보트 켈리브레이숀 장치는, 고정대(22)로부터 일정한 간격을 두고 측정용 지그(23)를 설치하고, 상기 지그(23) 상에 전기적으로 위치 측정이 가능한 변위계(24)를 적어도 로보트(21)의 축수 이상(예를들어, 로보트의 축이 6축일 경우 6개이상)의 갯수로 설치하여 로보트(21)의 각 아암이 움직일 경우에 블록(25)도 함께 유동하므로 변위계(24)가 상기 블록(25)의 유동을 감지토록 한다.The robot calibration device according to the present invention configured as described above has a displacement gauge 24 which is capable of measuring the position on the jig 23 by installing the measuring jig 23 at regular intervals from the stator 22. At least the number of axes of the robot 21 (for example, 6 or more in the case of 6 axes of the robot) is installed so that the block 25 also moves together when each arm of the robot 21 moves, so the displacement meter ( 24 causes the flow of the block 25 to be sensed.

그러면, 상기 변위계(24)의 변위량을 이용하여 지그(23)의 원점으로부터 블록(25)의 중심까지의 트랜스포메이숀(trasformation : 변환)을 구할 수 있다.Then, the transposition from the origin of the jig 23 to the center of the block 25 can be obtained using the displacement amount of the displacement meter 24.

상기 트랜스포메이숀은, 제4도와 같이 도시할 수 있으며, 식으로 표현하면 다음과 같다.The transfection may be illustrated as shown in FIG. 4, and is expressed as follows.

(여기서 n은 로보트의 축수이다)Where n is the number of axes in the robot

상기 식(1)에 의하면 6개의 데이타(6축 로보트를 예로 들었을 경우)(X.Y.Z.αㆍβ.α : X.Y.Z는 위치 α.β.α 는 방향)의 좌표값을 알 수 있게 되고, 상기 식(1)(2)에 의해 역기구학 해(解)를 구할 수 있으므로 θ1~θ6를 콘트롤러(27)에 직렬 또는 병렬 통신방법 중 임의의 방법을 택하여 전송하면 된다.According to Equation (1), it is possible to know the coordinate values of six data (when a six-axis robot is taken as an example) (XYZα.β.α: XYZ is the position α.β.α is the direction). Since the inverse kinematic solution can be obtained by 1) (2), θ1 to θ6 can be transmitted to the controller 27 by using any of serial or parallel communication methods.

다음에 제5도를 설명한다.Next, FIG. 5 will be described.

먼저, 스텝 S1에서 로보트의 아암수를 콘트롤러(27)를 통해 연산장치(26)에 입력시키고, 스텝 S2로 나아가서 콘트롤러(27)에 의해 켈리브레이숀 포인트로 로보트(21)를 이동시킨다.First, in step S1, the number of arms of the robot is inputted to the computing device 26 through the controller 27, and the process proceeds to step S2, whereby the controller 27 moves the robot 21 to the calibration point.

이어서, 스텝 S3에서 측정용 지그(23)로부터 연산장치(26)에 데이타를 입력하고, 스텝 S4에서 상기 지그(23)로부터의 데이타를 토대로 연산장치(26)에 의해 역기구학 해를 구한다.Subsequently, data is input from the measuring jig 23 to the computing device 26 in step S3, and the inverse kinematic solution is calculated by the computing device 26 based on the data from the jig 23 in step S4.

그러면, 스텝 S5에서는 상기 스텝 S4의 연산장치(26)에 의해 구해진 기구학적 파라메터 θ1~θ6를 콘트롤러(27)에 직렬 또는 병렬 통신방식으로 전송하며 스텝 S6에서 모든 데이타의 전송이 완료되었는지의 여부를 판별한다.Then, in step S5, the kinematic parameters θ1 to θ6 obtained by the computing device 26 of step S4 are transmitted to the controller 27 in a serial or parallel communication manner and it is determined whether or not all data transfers are completed in step S6. Determine.

상기 판별 결과, 데이타 전송이 완료되지 않았을 경우(No일 경우)에는 스텝 S5로 복귀하여 데이타 전송을 계속하고, 데이타 전송이 완료되었을 경우(yes일 경우)에는 켈리브레이숀이 종료된다.As a result of the determination, when the data transfer is not completed (No), the flow returns to step S5 to continue the data transfer, and when the data transfer is completed (yes), the calibration break is completed.

이와같이 본 발명의 로보트 켈리브레이숀 방법에 의하며, 단 1회의 측정으로도 정확한 위치 및 방향측정이 가능하므로 소요시간이 감소될뿐만 아니라, 상기 측정된 위치 및 방향에 대한 데이타를 이용하여 역기구학 해를 구하여 그때의 기구학적 파라메터를 콘트롤러에 전송해서 콘트롤러내의 미처 보정되지 않은 운동 파라메터를 대체하므로 켈리브레이숀이 간편해지고 자동화가 가능함에 따라 경제적인 비용이 절감된다는 뛰어난 효과가 있다.As described above, the robot calibration method of the present invention enables accurate position and orientation measurement with only one measurement, so that the time required is not only reduced, but also the inverse kinematic solution using the data on the measured position and orientation is obtained. Obtaining and transmitting the kinematic parameters to the controller replaces the uncorrected motion parameters in the controller, which simplifies and reduces the cost as automation is possible.

Claims

A first step of inputting the number of arms of the robot to the computing device, a second step of moving the robot to the calibration point by the controller, a third step of reading data input to the computing device from the measuring jig, and A fourth step of obtaining an inverse kinematic solution by the computing device based on the data, a fifth step of transmitting kinematic parameters obtained by the computing device from the inverse kinematic solution of the fourth step to the controller, and the operation of the fifth step And a sixth step of determining whether data transmission from the device to the controller is completed.

The robot calibration brake method according to claim 1, wherein the measuring jig is attached to a pre-installed stator and outputs measurement data to a computing device.

The robot calibration brake method according to claim 1, wherein the computing device is embedded in a controller.

The robot calibration brake method according to claim 1, wherein the displacement meter is a contact type.

The method of claim 1, wherein the displacement meter is a robot calibration method, characterized in that the contactless.

The robot calibration method according to claim 1, wherein the kinematic parameter transmission in the fifth step uses a serial communication method.

The robot calibration method of claim 1, wherein the kinematic parameter transmission in the fifth step uses a parallel communication method.

The method of claim 1, wherein the displacement meter is mounted on the jig robot calibration method.

The method of claim 1, wherein the calibration is completed when the data transfer is completed in the sixth step.

The method according to claim 1, wherein if the data transfer is not completed in the sixth step, the robot calibration method continues to transmit data from the computing device to the controller until the transfer is completed.

The robot calibration brake method according to claim 1, wherein the computing device calculates position and direction data according to the number of arms of the robot.