KR100235191B1 - 산업용로보트의최단시간속도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 제어하는 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T₁인 속도 V₁에서 속도V₂로 변경될 때(즉, V₁＜V₂, 또는 V₁＜V₂)의 천이 시간 Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]로 결정되어, 가감속 시간이 최소화된다.

Description

산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법

본 발명은 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법에 관한 것으로, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 속도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 로보트나 MC에서 목표점까지 이동동작을 부드럽게 하기 위해 가감속에 의해 원하는 속도를 만들어 내며, 이때의 이동 속도는 프로그램에 의해 정해진다.

따라서, 한번 제어 프로그램을 정하면 이동 경로 및 속도는 항상 같은 상태로 유지된다.

하지만, 종래의 다축 교시형 로보트(Multiple Axis teaching-type Robot)를 프로그램하여 시험 가동할 때 속도 오버라이드(over-ride)작용에 의해 이동 속도가 프로그램된 것과는 달리 설정될 수가 있다(이때, 가속시 이동되거나 감속시 이동거리가 다를 수 있다.).

도면 제4도는 NC로 어떤 물체의 구석 부분을 가공할 때의 문제점을 보여주기 위한 것으로 점 P1-Q-P2를 통과하는 경로에서 속도 오버라이드에 의해 변화된 속도 크기에 따른 실제 경로의 변화를 나타낸다.

여기에서, 종래의 속도 제어방식은 속도 오버라이드에 의해 변화된 속도 크기에 따라 경로가 변하지 않도록 하기 위해서 오버라이드에 의해 설정된 속도 크기에 반비례하도록 가감속 구간을 설정한다.

즉, 제5도와 같은 속도 명령에 의해 속도 V₁이 설정되고 속도 오버라이드에 의해 속도 V₂(=0.5 V₁)가 결정되면, 속도 V₂의 가속 시간은 속도 V₁의 2배인 2T로 설정한다.

일반적으로 오버라이드에 의해 속도 비율이 X%에서 Y%로 변화했을 때 속도 Y%에 해당하는 가감속시간 Ty는 다음과 같이 정해진다.

Ty=Tx×(X/Y)

여기서, Tx는 속도 비율이 X%일 때의 가감속시간이다.

이러한 방법에 의해서 가감속 시간이 정해지면 제6도의 빗금친 삼각형 S1의 면적이 제8도의 빗금친 삼각형 S₂와 같아지므로 구석에서의 경로가 속도 변화에 관계없이 일정하게 유지된다.

여기에서 각축이 정지하고 있을 때 가감속 시간의 변경은 제6도와 제8도에서 보는 바와 같이 행해지나, 때때로 한 축이 움직이고 있을 때 오버라이드가 변하는 경우는 두 가감속 방법에 의하여 가감속 시간을 변경할 필요가 있다.

제2도는 오버라이드 변화에 의하여 이러한 가감속 시간의 변경을 나타낸다.

모터는 오버라이드 V₁특성에 의하여 처음에 가속되기 시작하여 등속에 도달한 후 ta-tb 구간에서 감속된다.

또한 오버라이드 V₂특성에 의하여 가속이 tb-to 구간에서 이루어진다.

따라서, 모터는 가속특성 ①-②와 감속특성 ③-④에 의하여 ①-④로 구성된 속도 프로파일(profile)을 따르게 된다.

도면 제3도에서 가감속 회로 A는 오버라이드 V₁특성에 맞게 이루어져 있고, 가감속회로 B는 오버라이드 V₂특성에 맞게 이루어져 있으므로, 0-tb구간 동안은 가감속 회로 A를 이용하기 위해 스위치 S₁이 닫히고, ta-to구간 동안은 가감속 회로 B를 이용하기 위해 스위치 S₂가 닫힌다.

그래서, ta-tb 구간 동안은 스위치 S₁, S₂가 동시에 닫히게 되어 가감속 회로 A, B를 동시에 이용한다.

그러나, 상기 종래의 속도 제어 방법은 한 축이 동작 중일 때도 모든 축이 정지했을 때와 마찬가지로 가감속 시간을 설정함으로써 오버라이드에 의해 큰 속도에서 작은 속도로 변경될 때 불필요하게 많이 소요되는 문제점이 있었다.

즉, 오버라이드에 의해 감속 시간이 T₁인 속도 V₁에서 V₂로 변환될 때의 천이 시간은 V₂의 가속시간 T₂=T₁×(V₁/V₂)로 결정된다.

이때, V₂=0.01 V₁이면 천이 시간은 100 T₁으로 결정되어 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 속도를 제어해 주는 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 산업용 로보트의 최단 시간 속도제어 방법에 있어서, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T₁인 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경될 때(즉, V₁＜V₂, 또는 V₁＜V₂)의 천이 시간 Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]로 결정되어, 가감속 시간이 최소화되는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법을 제공한다.

제1도는 본 발명에 따른 속도 변화 프로파일.

제2도는 종래의 속도 제어 방식에 의한 장치의 블록도.

제3도는 종래의 속도 제어 방식에 의한 장치의 블록도.

제4도는 속도 크기에 따른 경로 변화를 보여 주기 위한 예시도.

제5, 6도는 속도 명령에 의해 설정된 속도 프로파일.

제7, 8도는 속도 오버라이드와 가감속 구간에 대해 설명하기 위한 속도 프로파일.

본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어방법에 대하여 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 제1도는 본 발명에 따른 속도 변화 프로파일, 제4도는 속도 크기에 따른 경로 변화를 주기 위한 예시도, 제5, 6도는 속도 명령에 의해 설정된 속도 프로파일, 제7, 8도는 속도 오버라이드와 가감속 구간에 대해 설명하기 위한 속도 프로파일이다.

본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법은 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T₁인 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경될 때(즉, V₁＜V₂, 또는 V₁＜V₂)의 천이 시간 Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]로 결정되어, 가감속 시간을 최소화하도록 되어 있다.

이를 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 동작중인 축이 오버라이드에 의해 큰 속도에서 작은 속도로 변경될 때는 종래의 방법과는 다른 방법으로 가감속 시간을 설정함으로써, 속도 변경시 천이(遷移)시간을 최소로 하고 있다.

이에 대한 설명은 제1도에서 보는 바와 같이, 속도 오버라이드에 의해 감속시간이 T₁인 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경될 때(즉, V₁＞V₂) 천이 사간 Tt는 다음과 같이 결정된다.

Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]

이때, 빗금친 사다리꼴 도형의 St는 다음과 같다.

St=0.5 ×Tt*[V₁+V₂]=2T₁V₁

따라서, 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경되는 동안의 거리는 종전의 방법과 같으므로, 속도 오버라이드에 의해 속도 크기가 변하더라도 경로의 변화는 일어나지 않는다.

그리고, 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경시 천이 시간은 종전의 천이 시간에 비해 짧다.

이에 대한 증명은 아래 식과 같다.

T2-Tt=T₁×(V₁/V₂)-T₁×[2V₁/V₁+V₂]

=T₁×V₁(V₁+V₂)-2V₁V₂/V₂×(V₁+V₂)

=T₁×V₁(V₁+V₂)/V₂×(V₂+V₂)＞0

또한 V₂는 양수이므로

Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]＜T₁×[V₁+V₁/V₂]=2T₁

따라서, Tt＜2T₁이다.

결과적으로, 천이 시간 Tt는 속도 V₁과 속도 V₂의 크기에 관계없이 2T₁보다 작다.

반면에, 종래의 방법은 천이 시간이 속도에 반비례하게 결정되므로 속도 크기 차이가 클 때는 천이하는데 많은 시간이 소요된다.

또한, 속도 V₁에서 속도 V₂로 변환할 때 종래의 방법에서 생기는 속도 변화점(제2도에서 Pd 점)도 없어지므로 더욱 부드러운 천이 동작을 행할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 산업용 로보트의 최단 시간 속도제어 방법은 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동 속도를 제어해 주는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법에 있어서, 산업용 로보트가 최단 시간에 목표 지점에 이동할 수 있도록 로보트의 이동방향에 따라 미리 정해진 비율로 속도를 변경하는 속도 오버라이드 방식을 이용하여, 감속시간(또는 가속)이 T₁인 속도 V₁에서 속도 V₂로 변경될 때(즉, V₁＜V₂, 또는 V₁＜V₂)의 천이 시간 Tt=T₁×[2V₁/V₁+V₂]로 결정되어, 가감속 시간이 최소화되는 것을 특징으로 하는 산업용 로보트의 최단 시간 속도 제어 방법.