KR100743144B1 - 로봇의 작업선 추종방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 움직이는 컨베이어 위의 올려져 이송되는 작업물을 로봇이 추종하여 작업하기 위한 로봇의 작업선 추종방법에 있어서, 작업물의 초기위치와 로봇의 초기위치에 의거하여 직선거리 경로계획을 세우고, 컨베이어의 이송거리에 따른 작업물의 이송거리를 실시간으로 상기 경로계획의 경로정보에 보상하면서 로봇을 제어하여 추종하는 것을 특징으로 하며, 로봇의 제어기가 작업물의 이동속도를 보고 로봇작업 반경 내에 들어오는 시각을 예측함으로써 로봇의 가동범위 대부분을 추종제어 가능영역으로 사용할 수 있게 하고, 작업물이 로봇작업반경에 들어오는 시간을 예측하고 이를 로봇이 이동하는데 걸리는 시간과 비교하여 작업물이 작업영역에 들어오는 시점에 로봇이 그 위치에 도달할 수 있도록 미리 로봇을 움직이게 하여 로봇이 작업물을 기다리며 낭비하는 시간을 최소화시켰으며 이것은 로봇이 추종선까지 이동하면서 소모하는 시간을 제거하며 고속 이송기 추종 또한 가능케 하였다.

로봇, 작업선, 추종, 작업영역

Description

로봇의 작업선 추종방법 및 그 시스템{Tracking method and system for moving object of robot}

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 로봇의 작업선 추종 시스템 구성도.

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 로봇의 작업선 추종 시스템 상세 구성도.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 로봇의 작업선 추종 방법을 설명하기 위한 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 로봇 2 : 컨베이어

3 : 작업물 4 : CCD카메라

5 : 콘트롤러 10 : 작업물 위치검출기

20 : 엔코더 30 : 서보모터

100 : 작업선 추종제어부 110 : 초기위치 검출부

120 : 상대이동거리 검출부 130 : 이동속도 검출부

140 : 작업위치 관리부 141 : 새작업물 변수생성부

142 : 전체작업물 위치갱신부 143 : 현재작업물 위치값 관리부

150 : 상황판단 관리부 160 : 로봇동작 제어부

161 : 1차 경로계획부 162 : 물체이동거리 실시간 보상부

본 발명은 로봇의 작업선 추종 제어방법에 관한 것으로서, 특히 컨베이어 벨트 상에서 작업하는 로봇의 위치를 추종하여 작업동선을 줄일 수 있도록 한 로봇의 작업선 추종 방법에 관한 것이다.

산업용 로봇과 같은 자동화 기기들은 다수의 몸체 및 작업기(working tool)가 독자적으로 이동 및 회전가능하게 결합 되어있다. 생산라인에 도입되는 자동화시스템에는 로봇 외에 주변기기 예컨대 로봇이 탑재되는 이송트럭, 컨베이어 벨트를 따라 이송되는 작업물이 설정된 위치에 도달하였는지를 식별하기 위한 식별장치 및 상기 로봇을 제어하는 로봇 제어기 등이 구비된다.

로봇에 장착된 작업기(이하, '로봇'으로 통칭함)가 작업물의 이동을 추종하면서 적절한 작업을 수행토록 로봇의 이동경로를 제어하기 위한 일반적인 방법은 기억된 궤적을 따라 로봇을 이동시키되 실시간으로 검출된 작업물의 위치데이터를 이용하여 그 경로를 수정하는 것이다.

즉, 설정된 작업물의 이동 경로에 대응하여 단위시간마다 로봇이 추종해야할 궤적 데이터가 저장된 기억장치의 테이블 표를 참조하여 로봇을 구동시키면서 실시간으로 검출되는 작업물의 위치데이터를 이용하여 추종궤도를 수정해나갈 수 있는 연산처리방법이 적용되었다. 그리고, 이와 같은 궤적추종제어방법은 궤도수정이 실시간으로 수행될 수 있도록 고속으로 대용량의 연산데이터를 처리할 수 있는 대용량의 연산기가 필요하다.

그러나, 로봇으로부터 작업물에 가해지는 작업내용이 단순하고, 가능한 추종궤도범위가 넓어 설정된 추종궤도로부터의 이탈에 크게 영향을 받지 않는 경우의 작업에 대해서는 이와 같은 종래의 방법이 적용된 자동화시스템은 과잉설비가 되어 실질적으로 적용키 어렵다.

한편, 상기와 같은 종래 문제점을 개선키 위한 기술로서 특허공개번호 1999-0002337호 로봇의 작업선 추종제어방법이 알려져 있는데, 이는 일방향을 따라 일정속도로 이송기에 의해 이송되는 작업물에 대해 목적하는 작업을 수행할 수 있는 작업기가 설치된 로봇과, 상기 로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와, 이송중인 작업물이 설정된 초기위치에 도착하였음을 알리는 신호를 상기 로봇제어기로 출력하는 제1식별장치를 구비하는 로봇의 작업선 추종제어방법에 있어서, 상기 작업물의 이송방향 및 이송속도를 포함한 데이터 정보를 상기 로봇제어기에 기억시키는 단계; 상기 초기위치와 상기 작업기위치 사이의 직선거리를 산정하는 단계; 상기 직선거리를 상기 작업기가 소정의 속도로 이동하는데 소요되는 시간을 산정하는 단계; 상기 소요시간 동안 상기 작업물이 상기 이송기상에서 이동될 이동거리를 산정하는 단계; 상기 이송기의 좌표계상에서 상기 초기위치로부터 상기 작업물의 주행방향을 따라 상기 이동거리에 해당하는 제1위치 및 상기 제1위치로부터 소정거리 전방에 위치된 제2위치를 선정하고, 상기 제1위치 및 제2위치를 상기 작업기가 도달 및 상기 이송기의 주행방향을 따라 직선 이동해야할 좌표데이터로 변환시키는 단계; 상기 제1식별장치로부터 출력되는 신호에 의해 상기 작업물이 상기 초기위치에 도달된 것으로 판단되면, 상기 소요시간동안 상기 작업기를 상기 제1위치로 도달시키는 단계; 상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 목적하는 작업을 수행시키는 단계;를 포함하고, 바람직하게는 상기 제1위치로부터 상기 제2위치에 해당하는 이송거리에 해당하는 이송구간내에서 상기 작업기로 작업을 수행하는 단계가 상기 작업기가 상기 제1위치에 도달하면 상기 작업물이 상기 작업기의 작업가능 영역내에 있는지를 판단하는 단계;와 상기 판단단계에서 작업물이 작업가능 영역내에 있으면 소정의 작업을 시킨후, 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계;와 상기 판단단계에서 상기 작업물이 작업가능영역내에 있지 않으면 상기 작업기를 단위시간마다 상기 이송기를 따라 이송시키면서 상기 제2위치에 도달하였는지를 판단하면서 상기 판단단계를 반복하는 반복단계;와 상기 반복단계에서 상기 작업기가 상기 제2위치에 도달하였으면 설정된 다음 위치로 상기 작업기를 이동시키는 단계; 를 포함한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 로봇의 작업선 추종 제어방법은, 작업물이 일정한 속도로 이송되고 있는 경우에 적용되는 것으로서 일정한 속도가 아닌 불규칙한 이송속도에서는 추종이 불가능하다.

또한, 작업물에 로봇이 근접한 이후에 작업물의 이송속도와 로봇의 이송속도를 가 동일해야만 로봇이 작업물을 잡거나 원하는 작업을 수행할 수 있으므로 속도를 맞추기 위하여 다시 추종해야하는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래 방식은, 작업영역을 직사각형으로 선택함으로써 실제 로봇 가동 범위에 비해 작업영역이 작아진다.

또한, 작업영역에 물체가 들어오는 시점을 예상하는 것이 아니라 해당 작업물이 현재 작업영역에 있는지 없는지를 판단하여 로봇을 동작시키기 때문에 효율이 떨어진다. 또한, 작업물체 위치에 도착해서야 속도를 동일하게 맞추는 작업을 해야함으로 시간이 소비되어 효율이 떨어진다.

또한, 종래에는 추종상태를 추종거리로 정의하기 때문에 거리는 상대성이 있어 컨베이어 속도에 따라 개념이 애매해 질 수 있으며 작업물을 추종하여 물체를 집는 동작에서 컨베이어(conveyor) 속도가 바뀌거나 정지하는 상황 발생시 적용이 불가능하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 작업물의 이송속도가 일정하지 않아도 작업선 추종이 가능하도록 하는 로봇의 작업선 추종 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 작업 영역 외곽에서 추종 제어를 시작함으로써 작업 영역을 최대로 활용하여 효과적으로 로봇의 작업 제어를 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 로봇이 작업물에 도착한 후 작업물의 이송속도와 자동으로 동일하게 움직이게 추종함으로서 별도로 이송속도를 맞추기 위한 추종 제어가 필요치 않도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 로봇의 작업선 이송제어를 간단한 방식으로 처리함으로서 고가의 대용량 연산기등을 사용하지 않고 소용량 프로세서만으로 작업선 추종이 가능하도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 기존의 이송기 추종 방식과 비교하여 사용자측면의 로봇의 작업 효율을 향상시킬 수 있으며 개발자측면에서도 기존의 로봇모션방식에서 간단한 수정만으로 움직이는 이송기 위에서의 복잡한 작업을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 이송기 추종을 위한 궤적을 연산시간이 가장 적은 직선으로 계획하고 이송기의 위치 변화량을 생성한 궤적에 단순히 더해줌으로 써 대용량 연산기를 사용하지 않고도 속도가 변화하는 환경에서 이송기 추종제어를 가능케 하였다.

또한 기존의 추종제어에서는 로봇 작업영역내의 특정영역 내에서만 추종제어가 가능하였으나 본 발명에서는 로봇의 제어기가 작업물의 이동속도를 보고 로봇작업 반경 내에 들어오는 시각을 예측함으로써 로봇의 가동범위 대부분을 추종제어 가능영역으로 사용할 수 있게 하였다.

또한 기존의 방식은 이미 작업영역안에 들어와 있는 물체를 대상으로 로봇이 추종동작을 시작하였으나 이번 발명에서는 작업물이 로봇작업반경에 들어오는 시간을 예측하고 이를 로봇이 이동하는데 걸리는 시간과 비교하여 작업물이 작업영역에 들어오는 시점에 로봇이 그 위치에 도달할 수 있도록 미리 로봇을 움직이게 하여 로봇이 작업물을 기다리며 낭비하는 시간을 최소화 시켰으며 이것은 로봇이 추종선까지 이동하면서 소모하는 시간을 제거하며 고속 이송기 추종 또한 가능케하였다.

본 발명에 의한 로봇의 작업선 추종 방법은, 이송 컨베이어상에 올려져 이송되는 이송중인 작업물을 로봇이 추종하여 작업하기 위한 로봇의 작업선 추종방법에 있어서, 작업물의 초기위치와 로봇의 초기위치에 의거하여 직선거리 경로계획을 세우고, 컨베이어의 이송거리에 따른 작업물의 이송거리를 실시간으로 상기 경로계획의 경로정보에 보상하면서 로봇을 제어하여 추종하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작업물이 초기위치에서 상기 로봇의 작업영역 경계선 안으로 진입하기까지의 시간과, 상기 로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 초기위치까지 도달하는 시간을 비교하여 상기 작업물의 진입시간이 로봇의 도달시간과 같거나 작은 경우 로봇의 추종시작 시점으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 작업물이 로봇의 작업영역 안에 있는 경우 그 작업물의 현재위치에서 상기 로봇의 작업영역 경계선 밖으로 이탈하기까지의 시간과 로봇이 작업물에 도달하여 작업하는 시간을 더한 작업물 이탈시간과, 상기 로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 현재위치까지 도달하는 시간을 비교하여 상기 작업물의 이탈시간이 로봇의 도달시간과 같거나 작은 경우 로봇의 추종을 포기하고 다른 작업물에 대해 추종 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 새로운 작업물의 위치가 검출되면, 해당 작업물에 대해 관리 변수를 부여하고, 관리 변수가 부여된 전체 작업물에 대해서 각각의 위치를 이전위치정보에 컨베이어 이송거리에 다른 새로운 초기위치로 갱신하여 관리하고, 작업물이 로봇의 작업영역을 벗어나는 시간이 가장 짧은 작업물부터 작업 대상 우선순위를 부여하여 우선순위에 따라 추종제어를 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 로봇의 작업선 추종제어방법은, 작업물의 초기 위치와, 로봇의 초기위치를 검출하는 제1단계와; 로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 초기 위치까지의 직선거리 이동에 대한 축방향 및 이송방향(초기위치 = 0)의 경로계획을 세우고, 상기 직선거리 경로의 이동 시간을 산출하는 제2단계와; 상기 작업물의 초기위치에서 상기 로봇의 작업영역 안으로 들어오는 작업영역 시작 위치까지의 이송시간을 산출하는 제3단계와; 상기 제2단계의 로봇 이송시간과, 상기 제3단계의 작업물의 이송시간을 비교하여 작업물의 이송시간이 로봇의 이송시간과 같거나 작은 경우 로봇의 경로 추종을 시작하는 제4단계와; 상기 로봇의 직선거리 이동 경로계획에 의해 로봇의 이송을 시작하면서 상기 작업물이 이송되는 단위 시간당 거리를 로봇의 경로의 작업물 이송방향의 이송거리 값에 더하여 경로를 수정해주는 제5단계와; 상기 로봇의 경로 계획의 작업물까지의 축방향 이송이 완료되면 이송방향에 대한 이동만을 유지하면서 작업선 추종을 완료하는 제6단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 로봇의 작업선 추종 방법을 설명하기 위한 개요 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 로봇 콘트롤러(5)의 제어에 의해 서보모터(30)를 통해서 운전이 제어되는 로봇(1)이 컨베이어(2) 상에 올려져 이송되는 작업물(3)을 집거나 다른 작업을 하도록 이루어지는 로봇 시스템에 있어서, 상기 작업물(3)을 촬영하는 CCD(4) 및 그 CCD(4)로부터 획득한 영상에서 작업물(3)의 위치좌표를 검출하는 작업물 위치검출기(10)가 설치되고, 상기 컨베이어(3)의 이송속도를 검출하기 위한 엔코더(20)가 설치되어 구성된다.

본 발명은, 상기 로봇 콘트롤러(5)내에 작업선 추종 제어부(100)를 프로그램으로 탑재하여 상기 작업물 위치검출기(10)의 작업물 위치정보와, 엔코더(20)의 컨베이어 이송속도 및 이송거리 정보에 의거하여 로봇의 작업선 추종을 제어하도록 이루어진다.

도 2는 본 발명에 의한 로봇의 작업선 추종 제어부의 상세 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 작업물 위치 검출기(10)로부터 새물체 발견시 작업물의 초기위치정보를 검출하는 초기위치 검출부(110)와,

엔코더(20)로부터 컨베이어의 이동정보를 수신하여 상기 작업물의 이동거리를 검출하는 상대이동거리 검출부(120)와,

상기 엔코더(20)로부터 컨베이어의 이동속도에 따른 작업물의 이동속도를 검출하는 이동속도 검출부(130)와,

상기 초기위치 검출부(110)의 작업물의 초기위치 정보를 새물체 발견시마다 입력받아 새작업물 변수를 생성하고, 상대이동거리 검출부(120)로부터 이동거리 정보를 입력받아 전체 작업물의 위치정보를 갱신하며, 현재 작업물의 위치값을 관리하는 작업물 위치 관리부(140)와,

상기 이동속도 검출부(130)로부터 작업물의 이동속도 정보를 입력받고 상기 작업물 위치관리부(140)로부터 현재 작업물 위치정보를 입력받아 로봇의 초기위치에서 작업물의 초기위치까지의 직선 거리 이동시간을 검출하고, 상기 현재 작업물이 로봇의 작업영역 경계 이내로 진입하기까지의 시간 또는 현재 작업물이 로봇의 작업영역을 벗어나기까지의 시간을 검출하여, 로봇의 작업선 추종을 시작할것인지를 판단하여 제어하는 상황판단부(150)와,

상기 로봇의 현재 위치에서 현재 작업물의 초기위치까지의 직선거리를 산출하여 그 직선거리에 대한 로봇의 이동 경로 계획을 세우고, 상기 경로계획의 정보에 상기 상대이동거리 검출부(120)로부터 입력되는 현재 작업물의 이동거리를 실시간 보상하여 로봇의 작업선 추종을 위한 동작을 제어하는 로봇 동작 제어부(160)로 구성된다.

상기 작업물 위치 관리부(140)는, 초기위치 검출부(110)로부터 새물체 발견시마다 해당 작업물의 초기위치정보를 입력받아 새작업물 변수를 생성하여 다수의 작업물의 변수를 관리하는 새작업물 변수 생성부(141)와, 상기 새작업물 변수생성부(141)에 의해 새로운 작업물 변수가 생성되면 상기 상대이동거리검출부(120)에서 입력되는 실시간 이동거리를 각 변수의 작업물 위치정보에 반영하여 전체 작업물의 현재 위치정보를 갱신하는 전체 작업물 위치 갱신부(142)와, 그 전체 작업물 위치 갱신부(142)로부터 현재 로봇이 작업선 추종을 제어하기 위한 대상이 되는 현재 작업물의 위치값을 관리하는 현재 작업물 위치값 관리부(143)로 구성된다.

상기 로봇 동작 제어부(160)는, 현재 작업물의 초기위치와 로봇의 현재위치 즉, 로봇의 초기위치에 의거하여 직선거리를 산출하고 그 직선거리에 대한 경로계획을 세우는 1차 경로계획부(161)와, 상기 1차 경로계획부(161)에서 세워진 경로계획 정보에 상기 상대이동거리 검출부(120)에서 검출한 작업물의 이동거리를 실시간 보상하여 로봇의 동작 제어명령을 서보모터로 출력하는 물체 이동거리 실시간 보상부(162)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 로봇의 작업선 추종 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨베이어(2) 상에 다수의 작업물(3)이 올려져 이송될 때 로봇(1)이 작업물(3)을 집거나 다른 작업을 수행함에 있어서 로봇(1)이 작업물에 접근하는 추종을 제어하기 위한 것이다. 이는 CCD카메라(4)를 통해 작업물(3)을 영상 촬영하고, 작업물 위치검출기(10)에서 3차원 좌표로 작업물(3)의 위치를 검출하게 된다. 이때 엔코더(20)는 컨베이어(2)의 이송 속도를 검출하여 작업선 추종제어부(100)에 입력하게 된다.

로봇 콘트롤러(5)에는 로봇의 초기위치 즉 로봇의 현재 위치정보와 로봇의 작업 영역 경계선에 대한 정보가 실시간으로 검출되어 갱신처리되고 있으며, 로봇의 위치정보 및 작업 영역 정보가 작업선 추종 제어부(100)에 입력되어 작업선 추종제어에 이용된다.

로봇 콘트롤러(5)는 상기 로봇 작업선 추종제어부(100)에서 출력되는 이동거리가 보상된 경로계획 정보에 의거하여 서보모터(30)를 제어하여 로봇(1)을 실질 이동제어하여 작업선 추종 및 원하는 작업을 제어하게 된다.

본 발명에 의한 로봇의 작업선 추종제어부(100)는, 가장 큰 특징으로 작업물의 초기위치와 로봇의 초기위치 정보에 의해 직선의 경로계획을 세우고, 그 직선의 경로계획에 의한 로봇 이동정보에서 작업물의 이동거리를 실시간으로 보상하여 주고 작업물까지 축방향 이동이 완료되면 작업선 추종이 완료된 것으로 판단하고 작업을 수행한다는 것이다. 이때 축방향 이동이 완료되면 로봇의 수평방향 이동속도가 작업물의 이동속도와 일치되어 움직이는 상태이므로 충격없이 작업물에 대한 작업을 수행할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 좌표계 정의를 보인 설명도로서, 로봇의 초기위치에서 작업물의 초기위치까지의 축방향 좌표를 +Y좌표라하고, 작업물 초기위치를 Y(t)라 할때 이동방향 즉 수평방향을 +X라고 한다면 로봇이 로봇은 Y방향 즉 축방향과 X방향 즉, 이송방향으로 동시에 이동하면서 작업물을 추종하게 된다. 본발명에서는 Y방향을 축방향, X방향을 수평방향 또는 이동방향이라 설명한다.

먼저 초기위치 검출부(10)는, 컨베이어(2)위에 올려져 이동되는 작업물(3)의 위치를 검출하여 작업물 위치관리부(140)에 입력하는데, 새작업물이 발견될때마다 입력한다. 그리고, 상대이동거리검출부(120)는 엔코더(20)로부터 컨베이어 이송정보를 입력받아 이동거리정보로서 검출하여 입력한다. 이에 따라 작업물 위치관리부(140)는, 새작업물 변수 생성부(141)가 새작업물이 발견될때마다 새로운 변수로서 관리하고, 전체 작업물 위치 갱신부(142)가 상대이동거리를 보상하여 각 작업물의 위치정보를 갱신하며, 로봇의 작업영역을 벗어나는 작업물에 대해서는 변수 삭제를 요청하여 더 이상 관리하지 않는다. 그리고, 현재 작업물 위치값 관리부(143)가 로봇(1)이 작업할 가장 우선순위의 작업물을 현재 작업물로 선정하여 위치관리를 한다. 이는 상황판단 관리부(150)에서 판단하여 위치관리를 하고 있는 다수의 작업물 중에서 작업영역 내에서 작업 영역 이탈까지의 시간이 가장 적으나 로봇이 작업할 수 있는 시간적 여유가 있는 작업물을 최우선 순위의 현재 작업물로 선정하여 작업선 추종 제어를 하게 한다.

상황판단 관리부(150)는, 작업물의 현재 위치정보 즉, 작업물의 초기위치를 입력받아 작업물의 현재위치에서 로봇의 작업영역 경계를 벗어나는 데까지의 거리에 대한 이동시간에 로봇의 작업시간(상수값)을 더하여 작업물 이동시간으로 검출하고, 로봇이 작업물까지 작업선 추종에 의해 도달할 수 있는 시간을 검출하여 두 시간을 비교하여 로봇이 추종하여 도달하기 이전에 작업영역을 벗어나거나 작업 시간이 부족한 경우에는 작업 대상에서 제외시켜 다른 작업물에 대한 추종 제어를 하고, 로봇이 추종하여 작업물에 도달되어 작업할 수 있는 시간이 되는 경우에 해당 작업물에 대해 추종을 시작한다.

한편, 작업물이 로봇 작업영역으로 진입하는 경우는, 로봇이 작업물에 추종하여 도달하는 시간과 작업물이 로봇 작업영역 안으로 진입하는 시간을 비교하여 작업영역 안에 진입하였을때 로봇이 추종하여 도달할 수 있는 경우의 작업물에 대해서 추종을 시작한다.

상기와 같이 상황판단 관리부(150)에서 로봇의 작업선 추종 시작 시점을 판단하여 추종시작 명령이 발생되면, 로봇 동작제어부(160)는 로봇의 동작을 제어하여 추종을 시작한다.

1차 경로 계획부(161)에서 작업물의 초기위치와 로봇의 초기위치에 의해 직선거리로 로봇이 이동하기 위한 경로계획을 세운다. 통상 경로계획은 로봇의 초기 가속 -> 등속 -> 감속 운전으로 제어하여 이동위치까지의 경로계획을 세우고 그 경로계획에 의거하여 로봇을 제어하게 되는데, 본 발명에서는 작업물이 컨베이어상에서 이동중에 있는 것이므로, 작업물의 이동거리를 실시간으로 보상하여 경로계획의 이송방향 거리를 더해줌으로써 이동되는 작업물을 로봇이 추종하게 하는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 움직이는 컨베이어 위의 작업물을 로봇이 추종하는 작업을 효율적으로 수행하기 위한 제어와 절차에 대한 방법으로서 1) 추종 작업영역을 로봇 가동 범위 전체로 설정하며 2) 작업물의 실시간 위치와 속도를 보고 작업물이 작업 영역 내에 들어오는 시점을 예상하고 이에 걸리는 시간과 로봇이 동작하는 시간을 비교하고 3) 작업물이 작업영역에 도착하는 시점에 로봇이 해당 작업물에 위치할 수 있도록 로봇의 동작시작 시점을 결정한다. 4) 이미 작업 영역 안에 작업물이 있을 경우에는 로봇이 움직이는 동안 작업물이 작업영역을 벗어나는 지를 판단하고 추종이 가능하면 이를 수행하며 그렇지 않다고 예상되면 스스로 포기하고 다음 작업물 선택 작업한다. 5) 로봇은 출발 시점 기준으로 물체까지 도달하는 직선거리로 경로를 계획하며 이후 물체가 이동한 거리 만큼을 보상하여 추종오차를 없앤다. 6) 로봇이 추종 대상물 위치에 도달하는 순간에는 직선거리 경로상의 속도 성분은 0이 되고 이동하는 작업물 보상 속도만 남으므로 로봇은 이 순간 작업물과 동일한 속도를 가지게 된다. 이로써 추종속도를 가지기 위한 시간 소비가 필요 없게 된다.

본 발명은 로봇의 작업선 추종에 있어서, 작업물이 로봇의 작업영역 안으로 진입하기까지의 시간을 예상하여 미리 로봇을 이동시켜 작업영역 안에 진입하는 즉시 추종완료에 따른 작업을 할 수 있게 되어 작업 효율의 극대화와 공간활용을 최대화할 수 있으며, 물체 위치 도착 즉시 물체와 동일한 속도를 가지기 때문에 추종시간 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 물체 추종 상태를 시간으로 정의하여 제어함으로써 절대좌표를 정의하기 어려운 컨베이어에서 거리 보다 정의하기가 용이하고, 로봇의 동작속도를 예상하여 동작시간 동안 물체가 작업 영역을 벗어날 시 다음 물체 자동 선택하게 함으로써 향상된 작업라인 정지 방지효과가 있다.

또한, 간략화된 실시간 추종 위치 보상으로서 기본 경로계획에 따른 기준값에 컨베이어의 이동거리를 직접합산하기 때문에 일반 모션에 비해 연산량 거의 차이 없이 연산처리가 가능한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 이송 컨베이어상에 올려져 이송되는 이송중인 작업물을 로봇이 추종하여 작업하기 위한 로봇의 작업선 추종방법에 있어서,

   작업물의 초기위치와 로봇의 초기위치에 의거하여 직선거리 경로계획을 세우고, 컨베이어의 이송거리에 따른 작업물의 이송거리를 실시간으로 상기 경로계획의 경로정보에 보상하면서 로봇을 제어하여 추종하되,

   상기 작업물이 초기위치에서 상기 로봇의 작업영역 경계선 안으로 진입하기까지의 시간과, 상기 로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 초기위치까지 도달하는 시간을 비교하여 상기 작업물의 진입시간이 로봇의 도달시간과 같거나 작은 경우 로봇의 추종시작 시점으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 작업물이 로봇의 작업영역 안에 있는 경우 그 작업물의 현재위치에서 상기 로봇의 작업영역 경계선 밖으로 이탈하기까지의 시간과 로봇이 작업물에 도달하여 작업하는 시간을 더한 작업물 이탈시간과, 상기 로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 현재위치까지 도달하는 시간을 비교하여 상기 작업물의 이탈시간이 로봇의 도달시간과 같거나 작은 경우 로봇의 추종을 포기하고 다른 작업물에 대해 추종 제어를 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종방법.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 새로운 작업물의 위치가 검출되면, 해당 작업물에 대해 관리 변수를 부여하고, 관리 변수가 부여된 전체 작업물에 대해서 각각의 위치를 이전위치정보에 컨베이어 이송거리에 따른 새로운 초기위치로 갱신하여 관리하고, 작업물이 로봇의 작업영역을 벗어나는 시간이 가장 짧은 작업물부터 작업 대상 우선순위를 부여하여 우선순위에 따라 추종제어를 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종방법.
5. 작업물의 초기 위치와, 로봇의 초기위치를 검출하는 제1단계와;

   로봇의 초기위치에서 상기 작업물의 초기 위치까지의 직선거리 이동에 대한 축방향 및 이송방향의 경로계획을 세우고, 상기 직선거리 경로의 이동 시간을 산출하는 제2단계와;

   상기 작업물의 초기위치에서 상기 로봇의 작업영역 안으로 들어오는 작업영역 시작 위치까지의 이송시간을 산출하는 제3단계와;

   상기 제2단계의 로봇 이송시간과, 상기 제3단계의 작업물의 이송시간을 비교하여 작업물의 이송시간이 로봇의 이송시간과 같거나 작은 경우 로봇의 경로 추종을 시작하는 제4단계와;

   상기 로봇의 직선거리 이동 경로계획에 의해 로봇의 이송을 시작하면서 상기 작업물이 이송되는 단위 시간당 거리를 로봇의 경로의 작업물 이송방향의 이송거리 값에 더하여 경로를 수정해주는 제5단계와;

   상기 로봇의 경로 계획의 작업물까지의 축방향 이송이 완료되면 이송방향에 대한 이동만을 유지하면서 작업선 추종을 완료하는 제6단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종방법.
6. 로봇 콘트롤러가 서보모터를 통해 로봇의 이동을 제어하여 컨베이어 상에 올려져 이송되는 작업물을 추종하기 위한 로봇의 작업선 추종시스템에 있어서,

   상기 작업물을 위치정보를 검출하는 작업물 위치 검출기(10)와, 상기 이송 컨베이어의 이송속도 및 이동거리를 검출하기 위한 엔코더(20)를 구비하고,

   상기 작업물 위치 검출기(10)로부터 새물체 발견시 작업물의 초기위치정보를 검출하는 초기위치 검출부(110)와,

   엔코더(20)로부터 컨베이어의 이동정보를 수신하여 상기 작업물의 이동거리를 검출하는 상대이동거리 검출부(120)와,

   상기 엔코더(20)로부터 컨베이어의 이동속도에 따른 작업물의 이동속도를 검출하는 이동속도 검출부(130)와,

   상기 초기위치 검출부(110)의 작업물의 초기위치 정보를 새물체 발견시마다 입력받아 새작업물 변수를 생성하고, 상대이동거리 검출부(120)로부터 이동거리 정보를 입력받아 전체 작업물의 위치정보를 갱신하며, 현재 작업물의 위치값을 관리하는 작업물 위치 관리부(140)와,

   상기 이동속도 검출부(130)로부터 작업물의 이동속도 정보를 입력받고 상기 작업물 위치관리부(140)로부터 현재 작업물 위치정보를 입력받아 로봇의 초기위치에서 작업물의 초기위치까지의 직선 거리 이동시간을 검출하고, 상기 현재 작업물이 로봇의 작업영역 경계 이내로 진입하기까지의 시간 또는 현재 작업물이 로봇의 작업영역을 벗어나기까지의 시간을 검출하여, 로봇의 작업선 추종을 시작할것인지를 판단하여 제어하는 상황판단부(150)와,

   상기 로봇의 현재 위치에서 현재 작업물의 초기위치까지의 직선거리를 산출하여 그 직선거리에 대한 로봇의 이동 경로 계획을 세우고, 상기 경로계획의 정보에 상기 상대이동거리 검출부(120)로부터 입력되는 현재 작업물의 이동거리를 실시간 보상하여 로봇의 작업선 추종을 위한 동작을 제어하는 로봇 동작 제어부(160)로 구성된 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 작업물 위치 관리부(140)는,

   초기위치 검출부(110)로부터 새물체 발견시마다 해당 작업물의 초기위치정보를 입력받아 새작업물 변수를 생성하여 다수의 작업물의 변수를 관리하는 새작업물 변수 생성부(141)와,

   상기 새작업물 변수생성부(141)에 의해 새로운 작업물 변수가 생성되면 상기 상대이동거리검출부(120)에서 입력되는 실시간 이동거리를 각 변수의 작업물 위치정보에 반영하여 전체 작업물의 현재 위치정보를 갱신하는 전체 작업물 위치 갱신부(142)와,

   그 전체 작업물 위치 갱신부(142)로부터 현재 로봇이 작업선 추종을 제어하기 위한 대상이 되는 현재 작업물의 위치값을 관리하는 현재 작업물 위치값 관리부(143)로 구성된 것을 특징으로 하는 로봇의 작업선 추종시스템.

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