KR100964961B1 - 로봇의 직접교시 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
그러나 작업자가 작은 교시력과 교시모멘트를 인가하는 경우에도 로봇이 신속히 교시되도록 하기를 원하는 경우에는 가상스프링의 상수를 작게 설정하여야 하는데, 이러한 경우에는 가상변위()가 제한(bounded)되어 있다고 하더라도 그 크기가 크기 때문에 로봇과 작업물이 접촉하는 경우에는 비교적 큰 접촉력이 발행하게되므로, 로봇이 움직이기 불가능한 방향으로 작업자의 교시력이 인가될 경우에는 작업자의 교시력을 효과적으로 변경해서 로봇의 진행이 가능한 방향으로만 로봇이 교시되도록 하기 때문에 신속한 교시에 있어서도 그 안전성을 더욱 확실히 확보 된다.
이러한 교시력의 변경에 있어서, 직접교시 중에 로봇이 작업물과 접촉되어 있는 경우에도 작은 크기의 접촉력(로봇 말단과 작업물과의 접촉에 의해 발생하는 힘)은 지속적으로 발생되도록 작업자의 교시력을 변경함으로써 접촉상태에서 작업물의 위치의 변경이 발생하는 경우에도 로봇이 순간적으로 작업물로부터 떨어지다 다시 밀착되는 현상이 방지된다.
로봇과 외부환경과의 접촉이 발생되면 와 같이 교시력을 변경(Reshaping)하는 알고리즘을 적용하고 (교시력 변경의 정도는 값을 0~1로 변경함으로써 결정할 수 있다), 상기 교시력 신호와 이에 대응해서 로봇이 움직여야 하는 미소변위를 와 같이 가상스프링(도 5, 도 6) 개념을 사용하여 결정하고 이를 절대값(로봇의 기준좌표계에 대한 변위와 회전각도)으로 환산하여 역기구학알고리즘(로봇의 말단의 위치와 방향에 대응되는 로봇조인트의 회전각도를 결정하는 알고리즘)을 통해 로봇 조인트의 목표각도명령(로봇의 각각의 회전축이 회전해야 하는 각도, )을 계산함으로서 로봇을 직접교시하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 있어서, 상기 로봇의 움직임을 결정하는 단계는 교시력 힘/토크 센서에 의해 센싱된 교시력 신호에 포함된 외란(전기적 노이즈 등)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 교시신호로부터 외란신호를 분리하는 방법에는 매우 많은 방법의 적용이 가능하며, 저주파대역필터 등이 간단히 적용될 수 있다.
이와 같은 방법으로 로봇 조인트의 목표회전각도가 결정되면 이 값이 모션제어기(로봇의 조인트 각도를 제어하는 제어기)의 입력으로 들어간다. 모션 제어기에서는 적절한 제어알고리즘(가령 비례-미분-적분 제어기 등)이 동작하여 입력으로 들어온 조인트 각도를 달성하게 되고, 최종적으로 로봇에 힘을 인가한 작업자는 로봇이 자신의 의도대로 움직이고 있다고 느끼게 된다.
또한, 이와 같은 교시력 변경 알고리즘을 그림으로 설명하면 도 9와 같이 표현된다. 즉 작업교시력의 변경시에 로봇이 진행할 수 없는 방향으로는 교시력이 하나도 인가되지 못하게 하는 것이 아니라, 일부의 로봇이 진행할 수 없는 방향으로도 약간의 교시력은 남겨둠으로써 (얼마만큼의 교시력을 남겨둘지는 에 따라 결정된다), 교시작업동안에 로봇이 작업면을 일정크기의 힘으로 눌러주도록 한다. 이를 통해 작업면과 로봇이 안정된 상태로 접촉을 유지하면서 교시되는 것이 가능하게 된다. 즉, 작업물의 위치의 변경이 발생하는 경우(테이블의 작은 진동 등)에도 작업물과 로봇이 순간적으로 떨어졌다가 다시 밀착되는 현상이 방지된다.
Claims (7)
- 로봇의 직접교시 방법에 있어서,로봇의 끝단에 인가되는 사용자의 교시력의 측정을 위한 교시용 힘/토크 센서와 외부 환경과 로봇이 접촉할 때 발생하는 외력을 측정하는 작업툴용 힘/토크 센서를 구비하되, 교시력 힘/토크 센서와 작업툴용 힘/토크 센서는 각각 센싱하는 신호들이 서로 간섭되지 않도록 독립적으로 센싱하도록 구성하고, 센싱된 교시력 신호 및 외력 신호를 기준으로 로봇의 움직임을 결정하는 단계를 포함하며,로봇과 외부환경과의 접촉이 발생되면 와 같이 교시력을 변경(Reshaping)하는 알고리즘을 적용하고 상기 교시력 신호와 미소변위를 와 같이 가상의 스프링으로 수식화하여 교시력에 의해 측정된 교시력 신호를 위치변위 목표치의 증분으로 변환하고 이를 다시 로봇의 말단이 도달해야 할 절대적인 위치와 각도로 환산하여 역기구학 알고리즘을 통해 로봇의 각 조인트의 목표회전각도(로봇의 각각의 회전축이 회전해야 하는 각도, )을 계산함으로서 로봇을 직접교시하는 것을 특징으로 하는 로봇의 직접교시 방법.
- 로봇의 직접교시 방법에 있어서,로봇의 끝단에 인가되는 사용자의 교시력의 측정을 위한 교시용 힘/토크 센서와 외부 환경과 로봇이 접촉할 때 발생하는 외력을 측정하는 작업툴용 힘/토크 센서를 구비하되, 교시력 힘/토크 센서와 작업툴용 힘/토크 센서는 각각 센싱하는 신호들이 서로 간섭되지 않도록 독립적으로 센싱하도록 구성하고, 센싱된 교시력 신호 및 외력 신호를 기준으로 로봇의 움직임을 결정하는 단계를 포함하며,로봇과 외부환경과의 접촉이 발생되면 와 같이 교시력 변경의 정도가 값에 따라 결정되는 교시력 변경(Reshaping) 알고리즘을 적용하고 상기 교시력 신호와 미소변위를 와 같이 가상의 스프링으로 수식화하여 교시력에 의해 측정된 교시력 신호를 위치변위 목표치의 증분으로 변환하고 이를 다시 로봇의 말단이 도달해야 할 절대적인 위치와 각도로 환산하여 역기구학알고리즘을 통해 로봇의 각 조인트의 목표회전각도(로봇의 각각의 회전축이 회전해야 하는 각도, )를 계산함으로서 로봇을 직접교시하는 것을 특징으로 하는 로봇의 직접교시 방법.여기서, 위의 식의 는 작업자가 인가한 교시력, 는 각각 원래의 교시력으로부터 변경(Reshaping)된 교시력, 는 로봇과 외력 사이의 접촉력, 는 의 크기, 는 교시력 변경의 정도를 결정하며 0≤ ≤1의 범위를 가지고,
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- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 로봇은 7축인 것을 특징으로 하는 로봇의 직접교시 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 로봇의 움직임을 결정하는 단계는 힘/토크 센서에 의해 센싱된 교시력 신호에 포함된 외란(전기적 노이즈 등)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 직접교시 방법.
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