KR0161004B1 - 다관절 로보트의 연속이동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러개의 관절로 이루어진 다관절로보트에 있어서, 중간경유점을 경유하지 않고 최초 이동개시점에서부터 최종 이동종료점까지 연속적으로 구동함으로써 이동시간을 단축시킴은 물론, 로보트의 성능을 향상시킬 수 있는 로보트의 연속이동 제어방법에 관한 것으로써 로보트가 이동해야할 목표위치에 대한 데이타를 입력하는 제1스텝과, 로보트가 단위시간 동안 이동할 위치데이타를 생성하고, 연속이동 동작 생성모드가 온 되지 않았을 경우에는 상기 위치데이타를 속도명령으로 송출하는 제2스텝과, 연속이동 동작 실행모드가 온되고, 로보트가 현재 가속중일 경우에는 현재의 속도명령에 감속데이타를 보상하여 목표위치까지의 이동데이타를 생성하는 제3스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

다관절 로보트의 연속이동 제어방법.

제1도는 종래의 로보트의 이동경로에 대한 개략도.

제2도는 종래의 이동방법에 의한 속도파형도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 제어시스템의 구성블록도.

제4도는 본 발명에 의해 발생되는 속도파형도.

제5도는 본 발명의 연속이동 제어방법의 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 주제어부 11 : 중앙처리장치

12 : 롬 13 : 램

본 발명은 여러개의 관절로 이루어진 다관절 로보트에 있어서, 중간 경유점을 경유하지 않고, 최초 이동개시점에서부터 최종 이동종료점까지 연속적으로 구동함으로써 이동시간을 단축시킴은 물론, 로보트의 성능을 향상시킬 수 있는 로보트의 연속이동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 생산라인상에서의 로보트은 신속 정확한 동작이 필요하다.

이같은 점을 감안해서 로보트의 위치를 정확히 판별하기 위한 일정주기의 샘플링 시간을 단축시킨다던가 로보트의 위치정보를 정확하게 판별하기 위한 수단은 공지되어 있으나 특히 작업로보트에 있어서는 이동경로중 장애물이 존재할 경우, 이 장애물로 인하여 이동에 차질이 발생치 않도록 우회하는 방법을 이용해야만 하였다.

물론, 장애물이 있으면 이를 감지하여 이동경로를 변경시킬 수 있는 로보트등도 개발되어 있는 실정이지만, 이는 하드웨어적인 구성으로써 시스템 자체가 복잡하고 제조원가도 상승될 수밖에 없었다.

종래의 로보트의 이동방법을 간단한 원리에 의거하여 고찰해보면, 제1도 내지 제2도에 도시한 바와같이 로보트(1)가 임의위치(A)에 위치한 상태에서 작업지점(P1)에서의 작업을 완료하면 다음 작업지점(P4)으로 이동해야 하지만 만일 장애물(2)이 있다고 가정할 경우에는 이 장애물(2)이 로보트(1)의 이동을 불가능하게 하므로 일단 경유점(P2)을 경유해서 일정한 사간(△t) 경과한후, 경유점(P3)에서 작업지점(P4)로 이동시켜야만 했던 것이다.

이와같이 로보트(1)가 작업지점(P1)으로의 이동시에 작업지점(P1)과 경유점(P2)간의 거리(ℓ1), 경유점(P2)과 작업지점(P3)간의 거리(ℓ2)는 동일하다고 가정할 경우 제2도에 도시한 바와같이, 최초 일정시간 동안의 가속구간(P1∼P1')을 지나 등가속구간(P1∼P1')을 유지하다가 경유점(P2)에 도달하기 일정시간전에 감속구간(P2'∼P2)을 설정하여 감속하면서 경유점(P2)에 도달하고, 일정시간 경과후 재차 상술한 바와같은 가감속 구간을 거치면서 목표로하는 작업지점(P3)에 도달하는 것이다.

상기 가감속구간 및 등가속구간은 물론, 중앙처리장치에 저장되어 있는 제어프로그램에 의거하여 설정되고 수행한다.

그러나, 이와같은 종래의 로보트이동 방법은 실제로 의미가 없는 경유점(P2)을 반드시 경유해서 작업지점(P3)으로 이동하므로, 그만큼 이동시간이 더 많이 소요된다는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 경유점(P2)을 반드시 경유해서 작업지점(P3)으로 이동하므로 그만큼 이동시간이 더 많이 소요된다는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 경유점(P2)을 경유하기 위해 로보트의 이동 속도를 가감속하는 가감속 구간을 단축시킬 수 없으므로 이동 및 정지시에 발생되는 토크가 증대되어 소비전력이 증대될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 로보트의 이동시 경유점을 거치지 않고 작업지점으로의 신속하게 이동할 수 있는 향상시키는 다관절 로보트의 연속이동 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 로보트의 이동에 필요한 가감속 구간을 단축시켜서 이동 및 정지시에 발생되는 토크를 감소시킴으로써 소비전력을 절감시키는 다관절로보트의 연속이동 제어방법을 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다관절 로보트의 연속이동 제어방법은, 로보트가 이동해야할 목표위치에 대한 데이타를 입력하는 제1스텝과, 로보트가 단위시간 동안 이동할 위치데이타를 생성하고, 연속이동 동작 생성모드가 온되지 않았을 경우에는 상기 위치데이타를 속도명령으로 송출하는 제2스텝과, 연속이동 동작 실행모드가 온되고, 로보트가 현재 가속중일 경우에는 현재의 속도명령에 감속데이타를 보상하여 목표위치까지의 이동데이타를 생성하는 제3스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조해서 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 제어시스템의 구성블록도이고, 제4도는 본 발명에 의해 발생되는 속도파형도이며, 제5도는 본 발명의 연속이동 제어방법의 동작순서를 도시한 플로우챠트이다.

제3도에 있어서, (10)은 본 발명의 전체적인 동작을 제어하는 중앙처리장치(11)와, 본 발명을 실행하기 위한 제어프로그램을 저장하는 롬(12)과, 본 발명을 실행하는데 필요한 데이타(위치데이타, 감속데이타등)를 저장하는 램(13)으로 구성된 주제어부이다.

(30)은 상기 주제어부(10)의 제어신호에 의거하여 로보트(50)의 위치를 제어하기 위하여 통상 보조처리장치(도시하지 않음)와, 엔코더 또는 리졸버등의 위치검출기에 의해 검지된 로보트(50)의 현재 위치를 카운트한 후 중앙처리장치에 입력하는 위치카운터(도시하지 않음)와, 상기 위치카운터로부터 입력된 로보트(50)의 현재위치정보를 판독하고, 이 판독된 현재위치정보에 의거해서 정상적인 위치와 비교한 후 그 비교결과에 의해 발생된 제어데이타를 아날로그 데이타로 변환시키는 D/A변환기(도시하지 않음)로 구성되어 있는 위치제어기이다.

(40)은 상기 위치제어기(30)의 제어신호에 의해 모터를 구동제어하는 모터제어기로써, 로보트(50)의 위치는 모터의 구동에 의해 변경되므로 모터를 구동제어하는 것이다.

미설명부호 20은 DPRAM, 60은 모니터, 70은 사용자의 명령을 입력하는 키이보드이다.

다음에, 제5도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 로보트의 연속이동 제어방법을 설명한다.

스텝S1에서 로보트(50)가 임의의 한 작업지점에서 작업을 완료하면 다음 작업지점(이하, 목표위치라 칭함)에 대한 데이타를 주제어부(10) 중앙처리장치(11)가 램(13)으로부터 입력받는다.

그러면, 스텝S2에서는 상기중앙처리장치(11)가 램(13)으로 부터 입력받은 목표위치에 대한 데이타를 롬(12)에 저장되어 있는 판독프로그램에 따라 판독하여 단위시간동안 로보트(50)가 이동할 위치데이타를 생성한다.

즉, 목표위치에 정확하게 도달시키기 위해서 단위시간동안 이동해야 할 기본데이타(블록데이타)를 생성하는 것이다.

이후, 스텝S3에서는 키이보드(70)를 통한 키이조작에 의해 연속이동동작 생성모드가 온되었는지의 여부를 중앙처리장치(11)가 판별한다. 이는 로보트(50)가 중간 경유점을 경유해서 목표위치로 이동하기 위한 이동용 프로그램을 생성해야 하는지의 여부를 판별하는 것이다.

이때, 상기 스텝S3에서의 판별결과가 연속이동동작 생성모드가 온되지 않았을 경우(No일 경우)에는 스텝S4로 나아가서 중앙처리장치(11)가 위치제어기(30)에 위치데이타를 로보트(50)의 이동 속도명령으로 출력한다. 즉, 상기 스텝S2에서 생성된 단위시간동안 로보트(50)가 이동해야 할 위치데이타를 중앙처리장치(11)가 롬(13)으로부터 입력받아 위치제어기(30)에 입력시킴으로써 이와같은 속도명령에 의해 로봇(50)의 구동을 계속토록 하는 것이다.

이어서, 스텝S5에서는 연속이동 동작 실행모드가 온되었는지의 여부를 중앙처리장치(11)에서 판별하고, 이 판별결과, 연속이동동작 실행모드가 온되었을 경우(yes일 경우)에는 로보트(50)가 경유점을 경유하지 않고 직접 다음 목표위치로 이동하는 동작을 수행한다.

즉, 스텝S6에서 중앙처리장치(11)는 일단 로보트(50)가 현재 가속중인지의 여부를 판별해서 가속중일 경우(yse일 경우)에는 스텝S7로 나아가서 현재 로보트(50)의 가속을 위해 중앙처리장치(11)에서 위치제어기(30)로 출력되는 가속을 위한 속도명령에 램(13)에 저장된 감속데이타를 보상한다.

즉, 제4도에 도시한 바와같이, 로보트(50)가 감속구간에서의 이동이 완전히 완료되지 않은 감속중인 상태에서 가속구간에서의 속도명령데이타를 보상하게 되므로 경유점을 거치지 않고 최단축거리를 통해서 목표지점으로 이동케 될 뿐만 아니라, 경유점을 경유할 경우에는 일단 로보트(50)가 정지하였다가 재차 가속구간에서의 가속에 의해 목표지점으로 이동하였으나 경유점을 경유하지도 않을 뿐더러 감속구간에서의 감속이 채 완료되지 않은 상태에서 가속구간에서의 가속을 위한 데이타를 보상하므로 정지하는 일없이 계속 최단거리를 이동하게 되는 것이다.

이후, 스텝S8에서는 목표위치까지의 이동데이타가 생성되었는지의 여부를 판별한다.

즉, 상기 스텝S7에서 가속을 위한 속도명령에 감속데이타가 보상됨으로써 로보트(50)가 중간경유점을 경유하지 않고도 직접 목표위치로의 이동을 위한 이동데이타가 생성되었는지의 여부를 판별하는 것이다.

이때, 스텝S8에서 목표위치까지의 이동데이타가 생성되었을 경우(yes일 경우)에는 로보트(50) 이동제어 동작을 행하면서 목표 위치로의 이동을 정확하게 행하도록 하고, 목표위치까지의 이동데이타가 생성되지 않았을 경우(No일 경우)에는 스텝S2로 복귀해서 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

한편, 스텝S3에서 연속이동동작 생성모드가 온되었다고 판별되었을 경우(yes일 경우)에는 일단 스텝S9로 나아가서 로보트(50)가 현재 중간경유점을 경유하기 위해 감속중인지의 여부를 판별한다.

이 판별결과, 로보트(50)가 현재 감속중일 경우(yes일 경우)에는 스텝S10에서 중앙처리장치(11)의 제어에 의해 감속데이타를 랩(13)에 저장한 후 스텝S8으로 나아간다.

즉, 최초이동개시점에서 경유점을 경유한 후 다음 목표지점으로 이동하기 위해서는 일단 로보트(50)가 감속하면서 경유점에서 잠시 정지하였다가 재차 가속되어 목표위치로 이동해야 하므로 이같은 과정을 거치기 위해 감속데이타를 램(13)에 저장하는 것이다.

한편, 상기 스텝S5에서의 판별결과, 연속이동 동작 실행모드가 온되지 않았을 경우(No일 경우)와, 스텝S6에서의 판별결과 가속중이 아닐경우(No일 경우)에는 스텝S8로 나아가서 목표위치까지의 이동데이타 생성여부를 판별하고 그 판별결과에 따라 앞에서 설명한 바와같이 로보트(50)의 이동을 제어하거나 스텝S2로 복귀해서 스텝S2 이하의 동작을 반복 수행한다.

즉, 이 경우에는 로보트(50)가 중간경유점을 경유해서 이동토록 하는 것이므로 스텝S7과 같은 현재의 속도명령에 감속 데이타를 보상하는 단계가 필요없게 되는 것이다.

이때, 스텝S8과 같은 목표위치까지의 이동데이타 생성동작을 최초 작업지점과 경유점 그리고 경유점과 최종 작업지점 즉, 목표위치까지의 이동데이타를 생성하는 것이다.

이와같이 본 발명에 의하면 다관절 로보트의 연속이동제어방법에 의하면 가속구간에 대해 감속데이타를 보상함으로써 중간경유점을 경유하지 않고 최단시간내에 다음 목표위치(작업지점)에로의 이동이 행해지며 감소구간을 보상함으로써 토크를 감소시켜서 소비전력을 절감시키는 등의 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

1. 로보트가 이동해야할 목표위치에 대한 데이타를 입력하는 제1스텝과, 로보트가 단위시간 동안 이동할 위치데이타를 생성하고, 연속이동 동작생성모드가 온 되지 않았을 경우에는 상기 위치데이타를 속도명령으로 송출하는 제2스텝과, 연속이동 동작 실행모드가 온되고, 로보트가 현재 가속중일 경우에는 현재의 속도명령에 감속데이타를 보상하여 목표위치까지의 이동데이타를 생성하는 제3스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다관절 로보트의 연속이동 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2스텝에서 연속이동동작 생성모드가 온되고 현재 로보트가 감속중일 경우에는 감속데이타를 저장한 후 목표위치까지의 이동데이타 생성 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 다관절 로보트의 연속이동 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제3스텝에서 연속이동 동작 실행모드가 온되지 않고 로보트가 현재 가속중이 아닐 경우에는 현재의 속도명령에 감속데이타를 보상함이 없이 직접 목표위치까지의 이동데이타 생성 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 다관절 로보트의 연속이동 제어방법.