KR100893017B1

KR100893017B1 - 로봇 시스템

Info

Publication number: KR100893017B1
Application number: KR1020070090562A
Authority: KR
Inventors: 니시하라 야스노리
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-04-15
Also published as: GB0719320D0; JP2008100292A; GB2443062B; KR20080034760A; US20080133056A1; GB2443062A

Abstract

수동 유도 운전을 할 때, 핸드를 용이하게 이동시켜 미세조정을 할 수가 있고, 또 핸드가 잘못해서 주위의 물체와 충돌하는 것을 방지할 수가 있는 로봇 시스템을 제공한다.

로봇 시스템(10)은, 로봇 본체(11)와, 이 로봇 본체(11)를 제어하는 제어부(20)를 갖고 있다. 이 중 로봇 본체(11)는, 제1 핸드(12)와, 제1 핸드(12)를 제1 핸드(12)의 기단(12a)으로부터 선단(12b)을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축과, J1축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과, J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과, J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축을 갖고 있다. J1축, J3축, J4축, J5축을 제어부(20)에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드(12)를 제1 핸드(12)의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

Description

로봇 시스템{ROBOT SYSTEM}

본 발명은, 로봇 본체와, 이 로봇 본체를 제어하는 제어부를 가진 로봇 시스템에 관한 것으로, 특히 수동 유도 운전시에 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 로봇 본체의 핸드를 이동시킬 수 있는 유리 반송용 로봇 시스템에 관한 것이다.

도 9에 도시된 것과 같이, 일반적으로 유리 반송용 로봇 시스템(6)은, 로봇 본체(1)와, 이 로봇 본체(1)를 제어하는 제어부(5)를 갖고 있다. 이 중 로봇 본체(1)는, 제1 핸드(2)와, 제1 핸드(2)와 쌍으로 이루어진 제2 핸드(3)를 갖고 있다. 이들 각 핸드(2, 3)는 유리기판을 재치해서 반송하는 것이다.

또, 로봇 본체(1)는, 제1 핸드(2) 및 제2 핸드(3)를 이동시키는 5개의 축을 갖고 있다. 이들 5개의 축은, 제1 핸드(2)를 제1 핸드(2)의 기단(2a)으로부터 선단(2b)을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축과, 제2 핸드를 제2 핸드의 기단(3a)으로부터 선단(3b)을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J2축과, J1축을 수 평면상에서 회전시키는 J4축과, J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과, J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축으로 되어 있다.

또, 도 10의 스케르톤 도면에 도시된 것과 같이, 로봇 본체(1)를 상방에서 바라본 경우, J1축과 J2축은 월드 좌표계(고정 좌표계)의 XY 평면상에서 동일 직선상에 위치해서 하고 있다. 즉, 제1 핸드(2)는 제2 핸드(3)의 위쪽에 배치되어 있어서, 이들 각 핸드(2, 3)를 상호 연동해서 동작시킴으로써 효율 좋게 유리기판을 반송할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 로봇 본체(1)는, 관절 좌표계(J1축 ~ J5축으로 된 좌표계) 또는 월드 좌표계(고정 좌표계)를 기초로, S자 가감속 동작[일정한 정(正)의 가속도로 서서히 속도를 올리고, 계속해서 일정한 부(負)의 가속도로 서서히 감속해서 정지시키는 동작]에 의한 수동 유도 운전 및 프로그램운전이 가능하도록 되어 있다. 예컨대, 관절 좌표계의 J3축을 따라 제1 핸드(2)를 상하로 이동시키거나 월드 좌표계의 X축을 따라 제2 핸드(3)를 직선이동시키거나 할 수가 있다. 여기서, 수동 유도 운전(手動誘導運轉)이라 함은, 예컨대 로봇 본체(1)를 티칭하는 작업 등, 조작자가 티칭 펜던트(pendant)를 조작해서 로봇 본체(1)를 동작시키는 것을 말한다. 한편, 프로그램운전이라 함은, 제어부에 프로그램된 동작순서를 기초로 로봇 본체(1)를 동작시키는 것을 말한다.

그런데, 종래 로봇 본체(1)를 수동 유도 운전에 의해 유도하는 경우, 관절 좌표계의 각 축을 따라 유도하는 것이 통상적이다. 그러나, 관절 좌표계의 각 축을 따라 로봇 본체(1)를 유도하는 경우, 각 핸드(2, 3)는 어디까지나 각 축(J1 ~ J5) 주위에서밖에 동작시킬 수가 없다. 이 때문에, 로봇 본체(1)의 각 핸드(2, 3)의 선단에서 각 핸드(2, 3)의 위치를 미세조정하는 작업에는 적합하지가 않다.

예컨대, 도 11a에 도시된 것과 같이, 로봇 본체(1)의 제1 핸드(2)가 유리 기판 수납부(4)에 대해 약간 경사지게 배치되어 있다고 가정하고, 이 제1 핸드(2)를 도 11b에 도시된 것과 같이, 유리기판 수납부(4)에 대해 똑바로 삽입할 필요가 있다고 가정한다. 이 경우, 제1 핸드(2)를 관절 좌표계의 J1축만을 따라 진행시키면, 제1 핸드(2)는 유리기판 수납부(4) 안쪽의 측벽(4a)에 충돌할 염려가 있게 된다.

따라서, 이와 같은 충돌을 막고, 제1 핸드(2)를 유리기판 수납부(4)에 대해 똑바로 삽입하기 위해서는, 관절 좌표계의 J1축, J4축 및 J5축을 각각 도 11b의 각 화살표 방향으로 조금씩 이동시키면서 제1 핸드(2)를 진행시킬 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 제1 핸드(2)를 관절 좌표계의 각 축을 따라 유도하는 작업은 어렵고 번잡하다. 또, 작업중에 잘못해서 제1 핸드(2)를 주위의 물체에 충돌시킬 위험성도 크다.

본 발명은 이와 같은 점을 고려해서 이루어진 것으로, 수동 유도 운전시에 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 로봇 본체의 핸드를 이동시킬 수가 있는 유리 반송용 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 로봇 본체와 이 로봇 본체를 제어하는 제어부를 구비한 로봇 시스템에서, 로봇 본체가, 제1 핸드와, 제1 핸드를 제1 핸드의 기단으로부터 선단을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축과, J1축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과, J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과, J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축을 갖고서, J1축, J3축, J4축, J5축을 제어부에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드를 제1 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 로봇 본체와 이 로봇 본체를 제어하는 제어부를 구비한 로봇 시스템에서, 로봇 본체가, 제1 핸드와, 제1 핸드와 쌍으로 이루어진 제2 핸드와, 제1 핸드 제2 핸드를 각각의 핸드의 기단으로부터 선단을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축 및 J2축과, J1축 및 J2축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과, J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과, J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축을 갖고서, J1축, J2축, J3축, J4축, J5축을 제어부로부터의 동작 신호에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드 및 제2 핸드를 각각 제1 핸드의 중심 및 제2 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제1 핸드 및 제2 핸드 중 J4축에 대해 선단 측에 배치된 핸드가 커런트 핸드로 되고, 이 커런트 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축 Y축 및 C축을 따라 커런트 핸드를 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제어부가, 통상적인 J1축, J2축, J3축, J4축, J5축의 관절 좌표계 모드와, 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계 모드와의 전환기능을 가진 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제어부가, 핸드의 중심과 워크의 중심이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능을 가진 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제어부가, 제어부에 미리 등록된 워크의 옵셋 량의 데이터를 기초로 툴 좌표계를 조정하도록 된 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제어부가, 제1 핸드 및 제2 핸드 중 어느 것이 커런트 핸드 인지를 자동적으로 판단하는 모드를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제1 핸드 및 제2 핸드가, 유리기판으로 이루어진 워크를 반송하는 것임을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 로봇 본체 위쪽에서 보아, J1축과 J2축이 고정 좌표계의 XY 평면상에서 동일 직선상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명은, 제1 핸드가, 제2 핸드의 위쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

본 발명에 의하면, 핸드는, 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동할 수 있도록 되어 있기 때문에, 수동 유도 운전을 할 때 핸드를 용이하게 이동시켜 미세조정을 할 수가 있고, 또 핸드가 잘못해서 주위의 물체와 충돌하는 것을 방지할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 커런트 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 커런트 핸드가 이동하도록 되어 있기 때문에, 수동 유도 운전을 할 때 2개의 핸드 중 움직이는 것을 의도하지 않은 쪽의 핸드가 잘못해서 주위의 물체와 충돌하는 것을 방지할 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 제어부가 통상적인 J1축, J2축, J3축, J4축 및 J5축의 관절 좌표계 모드와, 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계 모드와의 전환기능을 갖고 있기 때문에, 통상적인 관절 좌표계 모드로부터 용이하게 툴 좌표계 모드로 모드를 전환할 수 있게 된다.

그리고 또, 본 발명에 의하면, 제어부가, 핸드의 중심과 워크의 중심이 옵셋되었을 경우에 툴 좌표계를 조정하는 조정기능을 갖고 있기 때문에, 워크의 중심을 기준으로 하는 좌표계를 기초로 핸드를 이동시킬 수가 있다.

제1 실시형태

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대해, 도 1 ~ 도 5를 참조해서 설명한다.

여기서, 도 1은 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 도면이고, 도 2는 툴 좌표계를 기초로 각축을 나타낸 사시도이다. 또, 도 3은 툴 좌표계에서의 핸드의 X축 병진 이동(竝進移動)을 나타낸 스케르톤(skeleton) 도면이고, 도 4는 툴 좌표계에 서의 핸드의 Y축 병진 이동을 나타낸 스케르톤 도면이다. 또, 도 5는 툴 좌표계에서의 핸드의 C축 회전 이동을 나타낸 스케르톤 도면이다.

먼저, 도 1에 의해, 본 실시형태에 의한 로봇 시스템의 개략에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 로봇 시스템(10)은, 로봇 본체(11)와 이 로봇 본체(11)를 제어하는 제어부(20)를 구비하고 있다.

이 중 로봇 본체(11)는, 유리기판 등으로 이루어진 워크(14)를 반송하는 제1 핸드(12)와, 제1 핸드(12)와 쌍으로 이루어진 제2 핸드(13)를 갖고 있다.

또, 로봇 본체(11)는, 5개의 관절 좌표계의 이동축, 즉 제1 핸드(12)를 제1 핸드(12)의 기단(12a)으로부터 선단(12b)을 향해 일정 방향을 따라 왕복이동시키는 J1축과, 제2 핸드(13)를 제2 핸드(13)의 기단(13a)로부터 선단(13b)을 향해 일정 방향을 따라 왕복이동시키는 J2축과, J1축 및 J2축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과, J4축을 수직방향으로 왕복이동시키는 J3축과, J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 왕복이동시키는 J5축을 갖고 있다.

이 로봇 본체(11)를 위쪽에서 바라본 경우, J1축과 J2축은 월드 좌표계(고정 좌표계)의 XY 평면상에서 동일 직선상에 위치하고 있다. 즉, 제1 핸드(12)는 제2 핸드(13)의 위쪽에 배치되어 있다.

또, 제어부(20)는, 로봇 본체(11)를 직접 제어하는 운동 제어부(21)와, 운동 제어부(21)에 접속되어 로봇 본체(11)를 동작시키는 프로그램 데이터나 파라미터(parameter) 등이 격납된 내부 메모리(22)와, 조작자가 로봇 본체(11)를 조작할 때에 사용하는 티칭 펜던트(23)를 갖고 있다. 이 중 운동 제어부(21)는, 서보 제어부를 갖고 있다. 또, 제어부(20)는, 통상적인 J1축, J2축, J3축, J4축, J5축의 관절 좌표계 모드와, 핸드(12, 13)의 중심(12c, 13c)을 기준으로 하는 툴 좌표계 모드와의 전환기능부(21a)를 갖고 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, J1축, J2축, J3축, J4축, J5축을 제어부(20)로부터의 동작신호에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드(12)를 제1 핸드(12)의 중심(12c)을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동할 수 있도록 되어 있다. 또, 제1 핸드(12)는, 툴 좌표계의 Z축(앞에서 설명한 J3축과 동일한 축) 상에서도 이동할 수 있다. 한편, 도 2에서, 제1 핸드(12)의 중심(12c)은 워크(14)의 중심(14c)과 일치하고 있다.

이와 같은 로봇 본체(11)는, 관절 좌표계(J1축 ~ J5축으로 이루어진 좌표계) 또는 월드 좌표계(고정 좌표계)를 기초로, S자 가감속 동작에 의한 수동 유도 운전 및 프로그램운전이 가능하도록 되어 있으나, 이에 더해 앞에서 설명한 툴 좌표계를 기초로 S자 가감속 동작에 의한 수동 유도 운전도 가능하도록 되어 있다.

이와 전부 마찬가지로, J1축, J2축, J3축, J4축, J5축을 제어부(20)로부터의 동작 신호에 의해 동기해서 구동시켜, 제2 핸드(13)를 제2 핸드(13)의 중심(13c)을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축, C축 및 Z축을 따라 이동시킬 수가 있다.

다음에, 이와 같은 구성으로 이루어진 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 통상적인 수동 유도 운전을 할 때, 제어부(20)로부터 로봇 본체(11)에 관절 좌표계 모드에 기초한 동작 신호가 보내져, 로봇 본체(11)의 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]는, 관절 좌표계 모드를 기초로 각 축(J1 ~ J5)축을 따라 이동한다.

다음, 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작함으로써, 관절 좌표계 모드를 툴 좌표계 모드로 전환한다. 이와 같이 제어부(20)가 툴 좌표계 모드로 전환되면, 제어부(20)로부터 로봇 본체(11)로 툴 좌표계 모드에 기초한 동작신호가 보내진다. 그 후, 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작함으로써, 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]를 툴 좌표계의 X축, Y축, C축 및 Z축을 따라 이동시킬 수가 있다.

다음에, 도 3 내지 도 5을 이용해서, 제1 핸드(12)가 툴 좌표계를 기초로 이동하는 경우에 대해 구체적인 예를 들어 설명한다. 한편, 이하 제1 핸드(12)에 대해 설명하는바, 제2 핸드(13)에 대해서도 마찬가지이다.

먼저, 도 3을 이용해서 제1 핸드(12)의 툴 좌표계에서의 X축 병진 이동에 대해 설명한다. 제1 핸드(12)를 툴 좌표계의 X축 방향으로 병진 이동시키는 경우, 관절 좌표계의 J1축을 화살표로 나타낸 방향으로 구동시킨다. 이에 대해, 관절 좌표계의 J2축, J3축, J4축 및 J5축은 구동되지 않고, 따라서 이들의 각 좌표는 변화하지 않게 된다. 이와 같이 해서, 제1 핸드(12)는, 도 3에 도시된 이동 전의 위치로부터 이동 후의 위치까지 툴 좌표계의 X축 방향으로 병진 이동하게 된다.

다음에, 도 4를 이용해서 제1 핸드(12)의 툴 좌표계에서의 Y축 병진 이동에 대해 설명한다. 제1 핸드(12)를 툴 좌표계의 Y축 방향으로 병진 이동시키는 경우, 관절 좌표계의 J1축을 화살표로 나타낸 방향으로 구동시키고, 이와 연동해서 관절 좌표계의 J5축을 화살표로 나타낸 방향으로 구동시킨다. 이에 대해, 관절 좌표계의 J2축, J3축 및 J4축은 구동되지 않고, 따라서 이들의 각 좌표는 변화하지 않게 된 다. 이와 같이 해서, 제1 핸드(12)는, 도 4에 도시된 이동 전의 위치로부터 이동 후의 위치까지 툴 좌표계의 Y축 방향으로 병진 이동하게 된다.

다음에, 도 5를 이용해서, 제1 핸드(12)의 툴 좌표계에서의 C축 회전이동에 대해 설명한다. 제1 핸드(12)를 툴 좌표계의 C축 방향으로 회전이동시키는 경우, 관절 좌표계의 J1축을 화살표로 나타낸 방향으로 구동시키고, 이와 연동해서 관절 좌표계의 J4축 및 J5축을 각각 화살표로 나타낸 방향으로 구동시킨다. 이에 대해, 관절 좌표계의 J2축 및 J3축은 구동되지 않고, 따라서 이들의 각 좌표는 변화하지 않게 된다. 이와 같이 해서, 제1 핸드(12)는, 도 5에 도시된 이동 전의 위치로부터 이동 후의 위치까지 툴 좌표계의 C축 방향으로 회전이동하게 된다.

또, 앞에서 설명한 동작을 조합해서, 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 제1 핸드(12)를 자유롭게 이동시킬 수가 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 핸드(12, 13)가, 핸드(12, 13)의 각 중심(12c, 13c)을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동할 수 있도록 되어 있기 때문에, 수동 유도 운전을 할 때, 핸드(12, 13)를 용이하게 이동시켜 미세조정을 할 수가 있고, 또 핸드(12, 13)가 잘못해서 주위의 물체와 충돌하는 것을 방지할 수가 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 운동 제어부(21)는, 통상적인 J1축, J2축, J3축, J4축, J5축의 관절 좌표계 모드와, 핸드(12, 13)의 각 중심(12c, 13c)을 기준으로 하는 툴 좌표계 모드와의 전환 기능부(21a)를 갖고 있기 때문에, 통상적인 관절 좌표계 모드로부터 용이하게 툴 좌표계 모드로 모드를 전환할 수 있게 된다.

한편, 본 실시형태에서, 로봇 본체(11)는, 제1 핸드(12)와, 이와 쌍으로 이루어진 제2 핸드(13)를 갖고 있으나, 이에 대신해서 로봇 본체(11)가 제1 핸드(12)만을 갖고 있어도 좋다. 이 경우에도 앞에서 설명한 것과 마찬가지 작용, 효과를 얻을 수가 있다.

제2 실시형태

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 도 7을 참조해서 설명한다.

여기서, 도 7은 본 발명의 제2 실시형태를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 제2 실시형태는, 제어부(20)가 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]의 중심[12c: 중심(13c)]과 워크(14)의 중심(14c)이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정 기능부(21b)를 가진 점이 다른 것으로, 다른 구성은 앞에서 설명한 제1 실시형태와 동일하다. 도 7에서, 도 1 ~ 도 5에 도시된 제1 실시형태와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 7에 의거 본 실시형태에 의한 로봇 시스템의 개략에 대해 설명한다. 도 7에 도시된 것과 같이, 로봇 시스템(10)은, 로봇 본체(11)와 이 로봇 본체(11)를 제어하는 제어부(20)를 갖고 있다. 이 중 로봇 본체(11)는, 워크(14)를 반송하는 제1 핸드(12)와, 제1 핸드(12)와 쌍으로 이루어진 제2 핸드(13)를 갖고 있다. 또, 제어부(20)는, 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]의 중심[12c; 중심(13c)]과 워크(14)의 중심(14c)이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능부(21b)를 갖고 있다.

또, 미리 복수의 워크(14)에 관한 옵셋 량(X, Y)의 데이터를, 제어부(20) 내 의 내부 메모리(22) 내의 데이터 베이스(이하, 워크 옵셋 테이블이라 칭함)에 등록 할 수 있도록 되어 있다. 이에 따라, 수동 유도 운전시에 각 워크(14)의 최적의 옵셋 량을 선택할 수가 있다.

일반적으로, 로봇 본체(11)가 반송하는 워크(14)는, 그 사이즈나 배치위치가 품종마다 다른 경우가 많다. 이 때문에, 워크 옵셋 량[제1 핸드(12; 제2 핸드(13))의 중심(12c; 중심(13c))의 위치와 워크(14)의 중심(14c)의 위치 사이의 거리]은 워크(14)의 품종마다 다르게 되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 수동 유도 운전을 할 때, 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작함으로써, 관절 좌표계 모드를 툴 좌표계 모드로 전환한다. 다음, 티칭 펜던트(23)를 조작해서, 워크 옵셋 테이블로부터 이를 반송하려고 하는 소정의 워크(14)에 관한 옵셋 량(X, Y)을 호출한다.

다음, 티칭 펜던트(23)를 조작함으로써, 옵셋된 툴 좌표계에 따라 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]를 이동시킬 수가 있다. 즉, 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]는, 워크(14)의 중심(14c)을 원점으로 하는 툴 좌표계를 기초로 이동하게 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]의 중심[12c; 중심(13c)]과 워크(14)의 중심(14c)이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능부(21b)를 갖고 있기 때문에, 워크(14)의 중심(14c)을 기준으로 하는 좌표계를 기초로 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]를 이동시킬 수가 있다.

한편, 본 실시형태에서, 로봇 본체(11)는, 제1 핸드(12)와, 이와 쌍으로 이 루어진 제2 핸드(13)을 갖고 있지만, 그 대신 로봇 본체(11)가 제1 핸드(12)만을 갖고 있어도 좋다. 이 경우에도, 앞에서 설명한 것과 마찬가지 작용, 효과를 얻을 수가 있다.

제3 실시형태

다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 도 8a 및 도 8b를 참조해서 설명한다. 여기서, 도 8a는 제1 핸드가 커런트 핸드인 경우를 나타내는 도면이고, 도 8b는 제2 핸드가 커런트 핸드인 경우를 나타낸 도면이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 제3 실시형태는, 커런트 핸드의 중심이 툴 좌표계의 중심으로 되어 있는 점이 다른 것으로, 다른 구성은 앞에서 설명한 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일하다. 도 8에서, 도 1 ~ 도 5에 도시된 제1 실시형태나 도 7에 도시된 제2 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 8에 의거 본 실시형태에 의한 로봇 시스템의 개략에 대해 설명한다.

도 7에 도시된 것과 같이, 로봇 시스템(10)은, 로봇 본체(11)와 이 로봇 본체(11)를 제어하는 제어부(20)를 구비하고 있다. 이 중 로봇 본체(11)는, 워크(14)를 반송하는 제1 핸드(12)와, 제1 핸드(12)와 쌍으로 이루어진 제2 핸드(13)를 갖고 있다.

본 실시형태에서, 제1 핸드(12) 및 제2 핸드(13) 중, J4축에 대해 선단측에 배치된 핸드가 커런트 핸드로 되고, 이 커런트 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌 표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 커런트 핸드가 이동하도록 되어 있다. 즉, 도 8a에 도시된 경우에, 제1 핸드(12)가 커런트 핸드로 되고, 제1 핸드(12; 커런트 핸드)의 중심(12c)이 툴 좌표계의 기준(원점)으로 된다. 한편, 도 8b에 도시된 경우에는, 제2 핸드(13)가 커런트 핸드로 되고, 제2 핸드(13; 커런트 핸드)의 중심(13c)이 툴 좌표계의 기준(원점)으로 된다.

한편, 제2 실시형태와 마찬가지로, 제어부(20)는, 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]의 중심[12c; 중심(13c)]과 워크(14)의 중심(14c)이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능부(21b)를 갖고 있어도 좋다.

다음에, 이와 같은 구성으로 된 본 실시형태의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 수동 유도 운전을 할 때, 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작함으로써, 관절 좌표계 모드를 툴 좌표계 모드로 전환한다. 이때, 제어부(20)는 자동적으로 커런트 핸드가 제1 핸드(12)인지 또는 제2 핸드(13)인지를 판단한다. 즉, 제어부(20)는, 제1 핸드(12) 및 제2 핸드(13) 중 J4축에 대해 선단측에 배치된 핸드를 커런트 핸드로 정하게 된다.

먼저, 제어부(20)가, 커런트 핸드가 제1 핸드(12)인 것으로 판단한 경우(도 8a), 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작하면, 제1 핸드(12; 커런트 핸드)는, 제1 핸드(12)의 중심(12c)을 기준(원점)을 하는 툴 좌표계를 기초로 이동하도록 되어 있다. 이에 대해, 제어부(20)가, 커런트 핸드가 제2 핸드(13)인 것으로 판단한 경우(도 8b), 조작자가 티칭 펜던트(23)를 조작하면, 제2 핸드(13; 커런트 핸드)는 제2 핸드(13)의 중심(13c)을 기준(원점)으로 하는 툴 좌표계를 기초로 이동하도록 되어 있다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 제어부(20)는, 어느 쪽 핸드가 커런트 핸드인지를 자동적으로 판단한다. 본 실시형태에서, 이와 같이 제어부(20)가 커런트 핸드를 자동적으로 판단하는 모드와, 제어부(20)에 이와 같은 판단을 시키지 않고, 2개의 핸드(12, 13)중 어느 쪽의 핸드를 동작시킬까를 조작자가 메뉴얼로 결정하는 모드를 전환할 수 있도록 되어 있다. 이 전환은, 예컨대 티칭 펜던트(23)을 조작함으로써 실행할 수가 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 커런트 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축을 따라 커런트 핸드가 이동하도록 되어 있기 때문에, 수동 유도 운전을 할 때, 2개의 핸드(12, 13) 중 움직이도록 의도하지 않은 쪽의 핸드가 잘못해서 주위의 물체와 충돌하는 것을 방지할 수가 있다.

관절 좌표계로부터 툴 좌표계로의 좌표 변환

다음에, 앞에서 설명한 제1의 실시형태 내지 제3 실시형태에서, 관절 좌표계(J1축, J2축, J3축, J4축, J5축)로부터 툴 좌표계(X축, Y축, Z축, C축)로 좌표를 변환하는 방법을 설명한다.

조작자는 미리 티칭 펜던트(23)를 이용해서 제어부(20)의 내부 메모리(22) 내에 여러 가지 데이터를 격납하거나, 이 격납된 데이터를 편집하거나 할 수가 있다. 이와 같은 데이터로서는 예컨대 이하와 같은 것을 들 수 있다.

(S자 가감속 파라미터)

툴 좌표계를 기초로 수동 유도 운전용의 S자 가감속 파라미터 편집기능에 관 해, 하기와 같은 파라미터를 편집하거나 설정한 할 수가 있다.

(가) 병진동작(X축, Y축, Z축)용의 최대 속도(Vs), 최대가속도(As) 및 최대가속도(Tas).

(나) 회전동작(C축)용의 최대 속도(Vr), 최대가속도(Ar) 및 최대 가속도(T ar).

(옵셋 량 파라미터)

또, 워크 옵셋 테이블 편집·선택기능에 관해, 하기와 같은 파라미터를 편집하거나 설정하거나 할 수가 있다.

(가) 제1 핸드[12; 제2 핸드(13)]의 중심[12c; 중심(13c)]의 위치로부터 워크(14)의 중심(14c) 위치까지의 옵셋 량(X, Y)에 관한 데이터 테이블.

그리고, 티칭 펜던트(23)는 이하와 같은 기능을 갖고 있다.

(가) 티칭 펜던트(23)의 「좌표계 선택 키」에 의해, 제어부(20)의 로봇 본체(11)의 좌표계(관절 좌표계/툴 좌표계)를 전환하는 기능.

(나) 티칭 펜던트(23)의 「수동 유도 키(±X, ±Y, ±Z, ±C)」를 누르면, 툴 좌표계를 기초로 지정 방향으로의 동작개시 명령이 티칭 펜던트(23)로부터 운동 제어부(21)로 송신하게 되는 기능.

다음에, 도 6을 이용해서, 이와 같이 해서 관절 좌표계로부터 툴 좌표계로 좌표계를 변환하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 앞에서 설명한 툴 좌표계를 기초로 수동 유도용의 S자 가감속 파라미터를 독출하여, 내부 메모리(22)에 격납한다. 즉, 이들 파라미터라 함은, 병진동 작(X축, Y축, Z축)용의 최대속도(Vs), 최대가속도(As) 및 최대가속도(Tas), 및 회전동작(C축)용의 최대 속도(Vr), 최대가속도(Ar) 및 최대가속도(Tar)이다.

다음, 앞에서 설명한 워크 옵셋 테이블을 기초로, 워크(14)의 옵셋 량 파라미터를 월드 좌표계로 변환한 후(t1_x, t1_y), 이를 내부 메모리(22)에 격납한다.

다음에, 커런트 핸드를 확정한다. 즉, 관절 좌표계에서, J1의 값 > J2의 값으로 되는 경우, 제1 핸드(12)가 커런트 핸드로 되고, 역으로 J1의 값 < J2의 값으로 되는 경우, 제2 핸드(13)가 커런트 핸드로 된다. 한편, J1의 값 = J2의 값으로 되는 경우, 커런트 핸드는 부정(不定)이다.

다음에, 운동 제어부(21)는 티칭 펜던트(23)로부터의 동작개시 커멘드를 수령해서 하기와 같은 지정 방향으로의 이동 벡터를 산출한다.

[수 1]

다음에, 운동 제어부(21)는, 관절 좌표계 스타트 위치 「J_s = (J_s1, J_s2, J_s3, J_s4, J_s5)」(도 6에 나타낸 부호 30)를 순좌표변환(順座標變換)함으로써, 월드 좌표계 스타트 위치 「W_ss = (x_s, y_s, z_s, c_s)」를 산출한다. 이 방법에 대해 이하 상세히 설명한다.

[제1 핸드(12)가 커런트 핸드인 경우]

이 경우, 월드 좌표계 스타트 위치 「W_s = (x_s, y_s, z_s, c_s)」는, 이하와 같이 산출하게 된다.

x_s = J_s5 + J_s1·cos(J_s4) + t1_x

y_s = J_s1·sin(J_s4) + t1_y

z_s = J_s3

c_s = J_s4

[제2 핸드(13)가 커런트 핸드인 경우]

이 경우, 월드 좌표계 스타트 위치 「W_S = (x_s, y_s, z_s, c_s)」는 이하와 같이 산출하게 된다.

x_s = J_s5 + J_s2·cos(J_s4) + t1_x

y_s = J_s2·sin(J_s4) + t1_y

z_s = J_s3

c_s = J_s4

다음에, 운동 제어부(21)는, 월드 좌표계 목표위치 「W_t = (x_t, y_t, z_t, c_t)」를 산출한다(아래 식).

[수 2]

다음에, 운동 제어부(21)는, 내부 메모리(22)에 격납된 앞에서 설명한 S자 가감속 파라미터[병진동작(X축, Y축, Z축)용의 최대속도(Vs), 최대가속도(As) 및 최대가속도(Tas), 및 회전동작(C축)용의 최대속도(Vr), 최대가속도(Ar) 및 최대가속도(Tar)]를 기초로, 월드 좌표계 스타트 위치 「W_s」로부터 월드 좌표계 목표위치 「W_t」까지의 S자 가감속 궤도를 생성한다.

다음에, 운동 제어부(21)는, 매 단위 시간마다의 월드 좌표계 분배 목표위치 「W_tu = (x_tu, y_tu, z_tu, c_tu)」를 산출하고, 각각에 대해 관절 좌표계 분배 목표위치 「J_tu = (J_tu1, J_tu2, J_tu3, J_tu4, J_tu5)」로 역좌표 변환한다. 이 방법에 대해 이하 상세히 설명한다.

(역좌표 변환)

[제1 핸드(12)가 커런트 핸드인 경우]

이 경우, 월드 좌표계 스타트 위치 「J_tu = (J_tu1, J_tu2, J_tu3, J_tu4, J_tu5)」는 이하와 같이 산출하게 된다.

J_tul = (y_tu - t1_y)/sin(J_tu4)

J_tu2 = J_s2

J_tu3 = z_tu3

J_tu4 = c_tu4

J_tu5 = x_tu - t1_x - J_tu1·cos(J_tu4)

[제2 핸드(13)가 커런트 핸드인 경우]

J_tul = J_sl

J_tu2 = (y_tu -t1_y)/sin(J_tu4)

J_tu3 = z_tu3

J_tu4 = C_tu4

J_tu5 = x_tu - t1_x - J_tu2·cos(J_tu4)

다음에, 운동 제어부(21)는, 서보 제어부에 이와 같이 해서 산출된 월드 좌표계 스타트 위치 「J_tu = (J_tu1, J_tu2, J_tu3, J_tu4, J_tu5)」를 지령한다.

이에 대해, 로봇 본체(11)는, 앞에서 설명한 지령을 기초로 동작한다.

도 1은, 본 발명에 따른 로봇 시스템의 제1 실시형태를 나타낸 도면,

도 2는, 툴 좌표계를 기초로 각 축을 나타낸 사시도,

도 3은, 툴 좌표계에서의 핸드의 X축 병진 이동을 나타낸 스케르톤 도면,

도 4는, 툴 좌표계에서의 핸드의 Y축 병진 이동을 나타낸 스케르톤 도면,

도 5는, 툴 좌표계에서의 핸드의 C축 회전이동을 나타낸 스케르톤 도면,

도 6은, 관절 좌표계로부터 툴 좌표계로의 좌표 변환을 설명하기 위한 스케르톤 도면,

도 7은, 본 발명에 따른 로봇 시스템의 제2 실시형태를 나타낸 도면,

도 8은, 본 발명에 따른 로봇 시스템의 제3 실시형태를 나타낸 도면,

도 9는, 종래의 로봇 시스템을 나타낸 도면,

도 10은, 종래의 로봇 시스템을 나타낸 스케르톤 도면,

도 11은, 종래의 로봇 시스템에서의 핸드의 미세 조정을 나타낸 스케르톤 도면이다.

Claims

로봇 본체와 이 로봇 본체를 제어하는 제어부를 구비한 로봇 시스템에서,

로봇 본체가,

제1 핸드와,

제1 핸드를 제1 핸드의 기단으로부터 선단을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축과,

J1축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과,

J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과,

J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축을 갖고서,

J1축, J3축, J4축, J5축을 제어부에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드를 제1 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동할 수 있도록 되고,

상기 제어부가, 핸드의 중심과 워크의 중심이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능을 갖으며,

상기 제어부가, 제어부에 미리 등록된 워크의 옵셋 량의 데이터를 기초로 툴 좌표계를 조정하도록 된 것임을 특징으로 하는 로봇 시스템.
로봇 본체와 이 로봇 본체를 제어하는 제어부를 구비한 로봇 시스템에서,

로봇 본체가,

제1 핸드와,

제1 핸드와 쌍으로 이루어진 제2 핸드와,

제1 핸드 및 제2 핸드를 각각의 핸드의 기단으로부터 선단을 향해 일정 방향을 따라 이동시키는 J1축 및 J2축과,

J1축 및 J2축을 수평면상에서 회전시키는 J4축과,

J4축을 수직방향으로 이동시키는 J3축과,

J3축을 수평면상에서 일정 방향으로 이동시키는 J5축을 갖고서,

J1축, J2축, J3축, J4축, J5축을 제어부로부터의 동작 신호에 의해 동기해서 구동시켜, 제1 핸드 및 제2 핸드를 각각 제1 핸드의 중심 및 제2 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축, Y축 및 C축 상에서 이동할 수 있도록 되고,

상기 제1 핸드 및 제2 핸드 중, J4축에 대해 선단측에 배치된 핸드가 커런트 핸드로 되고, 이 커런트 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계의 X축 Y축 및 C축을 따라 커런트 핸드가 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
삭제
제2항에 있어서, 상기 제어부가, 통상적인 J1축, J2축, J3축, J4축, J5축의 관절 좌표계 모드와, 핸드의 중심을 기준으로 하는 툴 좌표계 모드와의 전환기능을 가진 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부가, 핸드의 중심과 워크의 중심이 옵셋되었을 경우, 툴 좌표계를 조정하는 조정기능을 가진 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제어부가, 제어부에 미리 등록된 워크의 옵셋 량의 데이터를 기초로 툴 좌표계를 조정하도록 된 것임을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부가, 제1 핸드 및 제2 핸드 중 어느 것이 커런트 핸드인지를 자동적으로 판단하는 모드를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1 핸드 및 제2 핸드가, 유리기판으로 이루어진 워크를 반송하는 것임을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제2항에 있어서, 로봇 본체 위쪽에서 보아, J1축과 J2축이 고정 좌표계의 XY 평면상에서 동일 직선상에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
제9항에 있어서, 제1 핸드가 제2 핸드의 위쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.