KR101425055B1 - 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법 - Google Patents

고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법 Download PDF

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KR101425055B1
KR101425055B1 KR1020130018732A KR20130018732A KR101425055B1 KR 101425055 B1 KR101425055 B1 KR 101425055B1 KR 1020130018732 A KR1020130018732 A KR 1020130018732A KR 20130018732 A KR20130018732 A KR 20130018732A KR 101425055 B1 KR101425055 B1 KR 101425055B1
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deburring
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신우철
길진수
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주식회사 로보스타
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Abstract

본 발명은 디버링 툴과 작업대상물의 모션 방법에 관한 것으로, 특히 고정되어 있는 디버링 툴에 대하여 이동되는 작업대상물의 모션 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법은, 고정된 디버링(Deburring) 툴에 대하여 로봇 핸드에 장착된 작업대상물의 모션이 이루어지며, 로봇 베이스의 기준점을 B, 디버링 툴의 기준점을 tool, 작업대상물의 변환 기준점을 W, 로봇핸드의 변환 기준점을 n으로 설정하고, 상기 작업대상물에 대한 모션 종류를 선택 티칭을 하여, 사용자가 티칭한 보간 모션의 시작점을 TP 1 , 끝점을 TP 2 라 하고, 상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 B T W , 상기 로봇 베이스로부터 디버링 툴 기준점(tool)간의 변환을 B T Tool , 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 Tool T W 라 하여 좌표변환을 하고, 상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 디버링 툴 기준점(tool)까지의 각 축방향에 대한 거리값을 tp x , tp y , tp z 라 하고, 방향은 로봇의 베이스와 일치하는 것으로 가정하면, 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 작업대상물의 방향과 위치 Tool T w 을 계산할 수 있고, 사용자가 로봇 베이스를 기준으로 티칭한 보간 모션의 시작점을
Figure 112013015844213-pat00118
, 끝점을
Figure 112013015844213-pat00119
라 하면 이 티칭점들을 디버링 툴 기준으로 변환한
Figure 112013015844213-pat00120
과
Figure 112013015844213-pat00121
을 알 수 있으며,
Figure 112013015844213-pat00122
과
Figure 112013015844213-pat00123
와 로봇이 가지고 있는 보간 모션을 이용하여
Figure 112013015844213-pat00124
과
Figure 112013015844213-pat00125
을 대상으로 한 작업대상물의 모션을 계산하는 것으로 이루어질 수 있다.

Description

고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법{MOTION METHOD OF MOVING WORK TO FIXED DEBURRING TOOL}
본 발명은 디버링 툴과 작업대상물의 모션 방법에 관한 것으로, 특히 고정되어 있는 디버링 툴에 대하여 이동되는 작업대상물의 모션 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇을 이용한 물체의 디버링을 할 경우 로봇 끝단에 디버링 툴을 고정하여 고정된 작업대상물에 대한 디버링 작업을 한다.
이러한 경우 특별한 알고리즘 없이 티칭을 통해 디버링 작업이 가능하다.
로봇 끝단에 디버링 툴을 고정하여 고정된 작업대상물을 디버링하는 기술들은 보편적으로 많이 개시되어 있으며, 그 중 대한민국 공개특허 10-2007-0054909호(디버링용 로봇핸드)를 살펴본다.
대한민국 공개특허 10-2007-0054909호에 개시된 디버링용 로봇핸드는 로봇 팔, 로봇핸드를 연결해 주며 횡방향 회전이 가능하도록 하는 횡방향 회전부재, 양쪽에 서로 다른 디버링 장치를 장착하고 있으며 횡방향 회전부재와 연결되는 틸팅 바디, 틸팅 바디의 양측에 부착되며 서로 직각의 방향을 하고 있는 디버링 장치 장착 플레이트, 디버링 장치 장착 플레이트에 각각 부착되는 제 1 디버링 장치 및 제 2 디버링 장치로 이루어진다.
하지만, 대한민국 공개특허 10-2007-0054909호에 개시된 디버링용 로봇핸드는 종래의 디버링용 로봇핸드의 구조로서, 로봇의 끝단에 디버링 툴을 장착하여 고정된 작업대상물을 디버링하는 장치이다.
이렇게 로봇 끝단에 디버링 툴을 장착하여 디버링을 하는 경우는 특별한 알고리즘 없이 티칭을 통해 디버링 작업이 가능한 장점은 있으나, 로봇 끝단에 설치되는 디버링 툴이 무겁거나 외관이 특별하여 로봇 끝단쪽에 설치를 하기 힘든 경우 디버링 툴의 부하로 인해 로봇이 제 성능을 내기 어려울 경우가 발생할 수 있다.
또한, 로봇 끝단에 툴을 설치할 경우 툴 체인저를 작업 대상물에 수동 혹은 자동으로 맞추어야 하기 때문에 툴 체인저 추가 제작 비용 발생 및 매번 바꿔 설치해야 하는 작업자 업무상 번거로움이 발생할 수 있으며 작업대상물의 외관상 설치 문제가 발생할 경우 작업 대상물을 로봇 끝단에 장착을 하고 디버링 툴은 고정을 하는 경우에 대한 모션 알고리즘(방법)이 필요하다.
KR 10-2007-0054909 A (2007.05.30)
본 발명이 해결하려는 과제는 외관상 설치 문제가 발생할 경우 작업 대상물을 로봇 끝단에 장착을 하고 디버링 툴은 고정을 하는 경우에 대한 모션 방법이 필요하다는 요구에서 도출된다.
본 발명은 이와 같은 경우에 작업대상물을 로봇 끝단에 설치를 하고 디버링 툴을 공간상 고정을 하는 경우에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법은, 고정된 디버링(Deburring) 툴에 대하여 로봇 핸드에 장착된 작업대상물의 모션이 이루어지며, 로봇 베이스의 기준점을 B, 디버링 툴의 기준점을 tool, 작업대상물의 변환 기준점을 W, 로봇핸드의 변환 기준점을 n으로 설정하고, 상기 작업대상물에 대한 모션 종류를 선택 티칭을 하여, 사용자가 티칭한 보간 모션의 시작점을 TP 1 , 끝점을 TP 2 라 하고, 상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 B T W , 상기 로봇 베이스로부터 디버링 툴 기준점(tool)간의 변환을 B T Tool , 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 Tool T W 라 하여 좌표변환을 하고, 상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 디버링 툴 기준점(tool)까지의 각 축방향에 대한 거리값을 tp x , tp y , tp z 라 하고, 방향은 로봇의 베이스와 일치하는 것으로 가정하면, 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 작업대상물의 방향과 위치 Tool T w 을 계산할 수 있고, 사용자가 로봇 베이스를 기준으로 티칭한 보간 모션의 시작점을
Figure 112013015844213-pat00001
, 끝점을
Figure 112013015844213-pat00002
라 하면 이 티칭점들을 디버링 툴 기준으로 변환한
Figure 112013015844213-pat00003
과
Figure 112013015844213-pat00004
을 알 수 있으며,
Figure 112013015844213-pat00005
과
Figure 112013015844213-pat00006
와 로봇이 가지고 있는 보간 모션을 이용하여
Figure 112013015844213-pat00007
과
Figure 112013015844213-pat00008
을 대상으로 한 작업대상물의 모션을 계산하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 Tool T W 는 다음과 같은 수학식이 성립되고,
Figure 112013015844213-pat00009
상기 B T Tool 은 다음과 같은 수학식이 성립되며,
Figure 112013015844213-pat00010
상기
Figure 112013015844213-pat00011
과
Figure 112013015844213-pat00012
는 다음과 같은 수학식
Figure 112013015844213-pat00013
,
Figure 112013015844213-pat00014
에 의해 계산될 수 있다.
여기서, 원호 보간시의 경우, 중간점은 다음과 같은 수학식에 의하며, 상기
Figure 112013015844213-pat00015
과
Figure 112013015844213-pat00016
사이에
Figure 112013015844213-pat00017
추가될 수 있을 것이다.
여기서, 상기 로봇이 CP(continuous path) 직선모션을 수행하는 경우, 티칭점(TP 1 , TP 2 , 원호모션의 경우 TP 1 , TP mid , TP 2 _ )을 입력하여, 입력된 티칭 좌표를 디버링 툴을 기준으로 한 좌표
Figure 112013015844213-pat00018
,
Figure 112013015844213-pat00019
를 계산하고,
Figure 112013015844213-pat00020
,
Figure 112013015844213-pat00021
를 기준으로 LMOV 명령어를 수행하고 LMOV(Linear Move) 패스 보간 알고리즘에 의해 매 샘플링마다 계산된 보간 좌표
Figure 112013015844213-pat00022
를 계산하고, 매 샘플링 마다 계산되는 위치, 방향점
Figure 112013015844213-pat00023
는 디버링툴 베이스를 로봇 베이스 기준 좌표값으로 변환하고, 이를 위해 위에서 언급한 공간상 변환좌표 B T W , B T Tool , Tool T W 를 이용하여 다음과 같은 수학식을 계산하고,
Figure 112013015844213-pat00024
상기 디버링 툴에 대한 보간 모션 방향과 위치 계산점
Figure 112013015844213-pat00025
을 로봇 베이스(B)를 기준으로 한 위치와 방향
Figure 112013015844213-pat00026
로 변환을 하고,
Figure 112013015844213-pat00027
는 ΔT만큼 이동하므로 다음과 같은 수학식에 의한 좌표변환을 하고,
Figure 112013015844213-pat00028
여기서,
Figure 112013015844213-pat00029
는 로봇의 현재 위치 및 방향이 되며, 로봇의 현재 위치를 B T W current 라 정의하면, 다음 수학식이 성립되고,
Figure 112013015844213-pat00030
위 수학식들에 의해 계산된 위치와 방향 좌표
Figure 112013015844213-pat00031
를 로봇 역기구학(inverse kinematics) 수식을 이용하여 제어기에 명령을 전달하여 로봇을 구동시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 외관상 설치 문제가 발생할 경우 작업 대상물을 로봇 끝단에 장착을 하고 디버링 툴은 고정을 하는 경우에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 제공한다.
또한, 디버링 툴이 고정되어 있는 생산현장 조건에 부합할 수 있도록 동일한 로봇에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 제공함으로써 로봇의 교체없이 작업 공정을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 로봇 끝단에 설치되는 디버링 툴에 대한 툴 체인저가 필요없게 되어 디버링 고정의 편리성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 디버링 작업 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 로봇 티칭 포인트와 디버링 툴의 티칭 포인트 매핑 좌표 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 워크의 이동방향에 따른 로봇의 위치, 방향 변환의 관계도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)의 내용 및 작용효과를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 디버링 작업 구성도이다.
도 1를 참조하면, 디버링 작업 구성도는 디버링(Deburring) 툴(11)이 공간상에서 고정되고, 작업대상물인 워크(12)는 이동이 가능하도록 로봇암(13)의 로봇핸드(14)에 장착된다.
로봇암(13)은 다수개로 이루어져 서로 회전 가능하고 xyz축 변환이 가능하도록 관절부를 갖는다.
로봇 베이스의 기준점을 B, 디버링 툴의 기준점을 tool, 작업대상물의 변환 기준점(디버링 툴이 직접 닿는 부분)을 W, 로봇핸드의 변환 기준점을 n으로 설정한다.
이러한 기준점을 기준으로 할 때, B T W 는 로봇 베이스로부터 작업대상물간의 변환을 의미하고, B T Tool 는 로봇 베이스로부터 디버링 툴 기준점간의 변환을 의미하며, Tool T W 는 디버링 툴의 기준점으로부터 작업대상물간의 변환을 의미하고, o T n 는 로봇 베이스 기준점으로부터 로봇핸드의 기준점간의 변환을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 로봇 티칭 포인트와 디버링 툴의 티칭 포인트 매핑 좌표 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법(알고리즘)을 구현하기 위한 워크의 이동방향에 따른 로봇의 위치, 방향 변환의 관계도를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 알고리즘을 설명한다.
먼저, 작업대상물에 대한 모션 종류(조인트 모션, 직선모션, 원호 보간모션등)를 선택하고 티칭을 한다.
사용자가 티칭한 보간 모션의 시작점을 TP 1 , 끝점을 TP 2 라 한다.
이 경우 티칭 시작점과 끝점은 로봇 베이스(B)을 기준으로 한 좌표계이다.
여기서, 필요한 것은 디버링 툴(11)을 기준점(tool)으로 한 티칭점을 계산하고 이 디버링 툴(11)을 기준점(tool)으로 한 조인트 모션, 직선 모션, 원호 모션을 수행하는 것이다.
이를 위해, 다음과 같은 좌표 변환을 한다.
로봇 베이스(B)으로부터 작업대상물(12)의 디버링 툴(11)이 닿는 점 간의 변환을 B T W 라 하고, 로봇 베이스(B)으로부터 디버링 툴(11) 기준점(tool) 간의 변환을 B T Tool (고정된 방향, 위치)라 하며, 디버링 툴(11) 기준점(tool)으로부터 작업대상물의 디버링 툴(11)이 닿는 점 간의 변환을 Tool T W (고정된 방향, 위치)라 한다.
도 1 및 도 2로부터 디버링 툴(11)과 작업대상물(12)의 디버링 툴(11)이 닿는 점 간의 변환행렬 Tool T W 는 [수학식 1]로 표현된다.
Figure 112013015844213-pat00032
여기서,
Figure 112013015844213-pat00033
는 로봇핸드에 장착된 작업대상물의 위치 및 방향이며 일반적 구성요소는 다음 [수학식 2]와 같다.
Figure 112013015844213-pat00034
역행렬
Figure 112013015844213-pat00035
는 [수학식 3]으로 표현될 수 있다.
Figure 112013015844213-pat00036
여기서, ● 는 dot product 연산을 의미한다.
B T Tool 은 로봇 베이스 기준점(B)과 디버링 툴(11)의 기준점(tool)간의 좌표변환으로써 고정된 값이며, 이것을 수식으로 표현하면 [수학식 4]와 같다.
Figure 112013015844213-pat00037
여기서, tpx, tpy, tpz 는 로봇 베이스(B)로부터 디버링 툴(11) 기준점(tool)까지의 각 축방향에 대한 거리값이고, 디버링 툴(11)의 방향은 로봇의 베이스와 일치하는 것으로 가정한다. 만약, 방향이 로봇의 베이스와 일치하지 않을 경우 방향행렬 R3×3 tool 의 값을 변경한다.
그렇다면, 디버링 툴(11) 기준점(tool)으로부터 작업대상물의 방향과 위치는 [수학식 1]에 의해 Tool T w 을 계산할 수 있다.
[수학식 1] 내지 [수학식 4]로부터 사용자가 로봇 베이스를 기준으로 티칭한 보간 모션의 시작점을
Figure 112013015844213-pat00038
, 끝점을
Figure 112013015844213-pat00039
라 하면 이 티칭점들을 디버링 툴 기준으로 변환하면 다음과 같이 계산된다.
Figure 112013015844213-pat00040
Figure 112013015844213-pat00041
(중간점은 원호보간의 경우 필요시 추가될 수 있음)
Figure 112013015844213-pat00042
위 [수학식 5]를 도면으로 표시하면 도 2와 같다.
Figure 112013015844213-pat00043
과
Figure 112013015844213-pat00044
을 알게 되면 로봇이 가지고 있는 보간 모션(조인트모션, 직선 모션, 원호모션 등)을 이용하여
Figure 112013015844213-pat00045
과
Figure 112013015844213-pat00046
을 대상으로 한 작업대상물(12)의 모션을 계산할 수 있다.
이하에서는 위에서 계산된 알고리즘을 기준으로 한 실행 순서를 설명한다.
CP(continuous path) 모션을 적용할 경우를 설명한다.
로봇이 CP 모션을 수행하기 위해서는 직선모션의 경우 티칭점 TP 1 과 TP 2 을, 원호모션일 경우 TP 1 , TP mid , TP 2 을 먼저 입력한다.
직선모션의 예를 들면, [수학식 5]을 이용하여 입력된 티칭 좌표를 기준으로 툴을 기준으로 한 좌표
Figure 112013015844213-pat00047
,
Figure 112013015844213-pat00048
를 계산한다.
Figure 112013015844213-pat00049
,
Figure 112013015844213-pat00050
를 기준으로 LMOV 명령어를 수행하고 motion path planning algorithm 을 수행하고, LMOV(Linear Move) 패스 보간 알고리즘에 의해 매 샘플링마다 계산된 보간 좌표
Figure 112013015844213-pat00051
를 계산한다.
여기서
Figure 112013015844213-pat00052
는 매 샘플링마다 계산된 LMOV 보간 좌표값을 의미한다.
매 샘플링 마다 계산되는 위치, 방향점
Figure 112013015844213-pat00053
는 디버링툴 베이스를 기준으로 한 좌표값이기 때문에 이 좌표값을 로봇 베이스 기준 좌표값으로 변환하여야 한다.
이를 위해 위에서 언급한 공간상 변환좌표 B T W , B T Tool , Tool T W 를 이용하여 다음과 같은 [수학식 6]을 계산한다.
Figure 112013015844213-pat00054
[수학식 6]을 사용하여 디버링 툴(11)에 대한 보간 모션 방향과 위치 계산점
Figure 112013015844213-pat00055
을 로봇 베이스(B)를 기준으로 한 위치와 방향
Figure 112013015844213-pat00056
로 변환을 해준다.
그러나, 실제 디버링 작업을 할 경우 고정된 디버링 툴(11)에 대하여 동작을 하는 것이기 때문에 [수학식 6]은 디버링 툴(11)이 이동되는 좌표를 의미하고 실제 디버링 툴(11)은 움직이지 않고 고정되어 있기 때문에 로봇에 장착된 작업대상물(12)이 이동하도록 다시 한번 로봇이 이동 가능한 수식을 계산하여야 한다(도 3 참조)
이 경우 필요한 것은 도 3과 같이 고정된 디버링 툴(11)에 대하여 로봇이 움직이는 것이기 때문에 모션 플래닝에 의해 생성된
Figure 112013015844213-pat00057
는 ΔT만큼 이동해야 하므로 다음과 같은 [수학식 7]에 의한 좌표변환이 다시 필요하다.
Figure 112013015844213-pat00058
여기서, 첫번째 로봇 end-effector의 위치 및 방향이 모션 시작점이 되고,
Figure 112013015844213-pat00059
는 로봇의 현재 위치 및 방향이 된다. 로봇의 현재 위치를 B T W current 라 정의하면, 다음 [수학식 8]이 성립된다.
Figure 112013015844213-pat00060
여기서, 로봇의 현재 위치 및 방향을 기준으로 Δ T 1 만큼 이동된 값을 나타내며 그 값은 [수학식 9]로 표현된다.
Figure 112013015844213-pat00061
따라서, Δ T n 만큼 이동했을 때의 값은 [수학식 10]으로 표현될 수 있다.
Figure 112013015844213-pat00062
Figure 112013015844213-pat00063
[수학식 7] 내지 [수학식 10]에서 계산된 위치와 방향 좌표
Figure 112013015844213-pat00064
를 로봇 역기구학(inverse kinematics) 수식을 이용하여 제어기에 명령을 전달한다.
상술한 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 알고리즘을 기준으로 시나리오를 요약하면 다음과 같이 작업대상물의 모션을 구현할 수 있다.
[A 단계] 모션 구간의 티칭 시작점을
Figure 112013015844213-pat00065
, 끝점을
Figure 112013015844213-pat00066
로 정의한다.
[B 단계]
Figure 112013015844213-pat00067
,
Figure 112013015844213-pat00068
을 [수학식 5]에 의해 디버링 툴 기준 좌표계로 변환한다.
여기서, B T Tool 은 로봇 베이스(B)로부터 고정된 방향 및 위치의 디버링 툴(11)의 베이스 변환행렬이고, 이는 사전에 정밀 측정한 위치 및 방향 데이터가 요구된다.
[C 단계]
Figure 112013015844213-pat00069
,
Figure 112013015844213-pat00070
을 시작점과 끝점으로 하는 CP 모션을 수행(LMOV,AMOV 등)한다.
[D 단계] 매 샘플링마다 보간 모션 행렬
Figure 112013015844213-pat00071
을 계산한다.
[E 단계]
Figure 112013015844213-pat00072
를 로봇 기준으로 변환하며 이때 [수학식 6]에 의한다.
[F 단계] 고정된 디버링 툴(11)에 대하여 실제 로봇 end-effector가 움직여야 할 Δ T n 계산하며, 이때 [수학식 7] 내지 [수학식 10]에 의해 계산된다.
여기서, 로봇의 현재 위치 및 방향을 기준으로 Δ T 1 만큼 이동할 때, Δ T 1 은 [수학식 11]로 표현될 수 있다.
로봇의 현재 위치
Figure 112013015844213-pat00073
를 다시
Figure 112013015844213-pat00074
라 정의하고,
Figure 112013015844213-pat00075
에 대하여 Inverse kinematics 계산하여 모션 지령치를 전달하여 동작을 수행하도록 한다.
Figure 112013015844213-pat00076
[G 단계] [C 단계]로 반복 수행하여 다음 스텝과 동일하게 루프 수행한다. 이때 [수학식 12]와 같은 계산이 수행되고, 로봇의 현재 위치
Figure 112013015844213-pat00077
를 다시
Figure 112013015844213-pat00078
라 정의하고,
Figure 112013015844213-pat00079
에 대하여 Inverse kinematics 계산하여 모션 지령치 전달하여 동작을 수행하도록 한다.
마찬가지로 Δ T n 만큼 이동될 때까지 반복적으로 [G 단계]를 반복 수행하며 이를 [수학식 13]으로 표현할 수 있고, 이때도 마찬가지로 로봇의 현재 위치
Figure 112013015844213-pat00080
를 다시
Figure 112013015844213-pat00081
라 정의하고,
Figure 112013015844213-pat00082
에 대하여 Inverse kinematics 계산하여 모션 지령치를 전달하여 동작을 수행하도록 한다.
Figure 112013015844213-pat00083
Figure 112013015844213-pat00084

Figure 112013015844213-pat00085
Figure 112013015844213-pat00086

상술한 알고리즘 및 시나리오에 따르면, 작업대상물을 로봇 끝단에 설치를 하고 디버링 툴을 공간상 고정을 하는 경우에 대한 로봇 모션 알고리즘을 구현할 수 있고, 디버링 툴이 고정되어 있는 생산현장 조건에 부합할 수 있도록 동일한 로봇에 대한 이동 작업대상물의 모션 알고리즘을 제공함으로써 로봇의 교체없이 작업 공정을 수행할 수 있으며, 로봇 끝단에 설치되는 디버링 툴에 대한 툴 체인저가 필요없게 되어 디버링 고정의 편리성을 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11 : 디버링 툴 12 : 작업대상물
13 : 로봇암 14 : 로봇핸드

Claims (4)

  1. 고정된 디버링(Deburring) 툴에 대하여 로봇 핸드에 장착된 작업대상물의 모션이 이루어지며,
    로봇 베이스의 기준점을 B, 디버링 툴의 기준점을 tool, 작업대상물의 변환 기준점을 W, 로봇핸드의 변환 기준점을 n으로 설정하고, 상기 작업대상물에 대한 모션 종류를 선택 티칭을 하여, 사용자가 티칭한 보간 모션의 시작점을 TP1 , 끝점을 TP2 라 하고,
    상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 BTW , 상기 로봇 베이스로부터 디버링 툴 기준점(tool)간의 변환을 BTTool , 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 상기 작업대상물의 디버링 툴이 닿는 점 간의 변환을 ToolTW 라 하여 좌표변환을 하고,
    상기 로봇 베이스(B)로부터 상기 디버링 툴 기준점(tool)까지의 각 축방향에 대한 거리값을 tpx, tpy, tpz 라 하고, 상기 디버링 툴의 방향은 로봇의 베이스와 일치하는 것으로 가정하면, 상기 디버링 툴 기준점(tool)으로부터 작업대상물의 방향과 위치 ToolTw 을 계산할 수 있고, 사용자가 로봇 베이스를 기준으로 티칭한 보간 모션의 시작점을
    Figure 112014022887624-pat00087
    , 끝점을
    Figure 112014022887624-pat00088
    라 하면 이 티칭점들을 디버링 툴 기준으로 변환한
    Figure 112014022887624-pat00089
    과
    Figure 112014022887624-pat00090
    을 알 수 있으며,
    Figure 112014022887624-pat00091
    과
    Figure 112014022887624-pat00092
    와 로봇이 가지고 있는 보간 모션을 이용하여
    Figure 112014022887624-pat00093
    과
    Figure 112014022887624-pat00094
    을 대상으로 한 작업대상물의 모션을 계산하는, 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Tool T W 는 다음과 같은 수학식이 성립되고,
    Figure 112013015844213-pat00095

    상기 B T Tool 은 다음과 같은 수학식이 성립되며,
    Figure 112013015844213-pat00096


    상기
    Figure 112013015844213-pat00097
    과
    Figure 112013015844213-pat00098
    는 다음과 같은 수학식에 의하는,
    Figure 112013015844213-pat00099

    Figure 112013015844213-pat00100

    고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    원호 보간시의 경우, 중간점은 다음과 같은 수학식에 의하며, 상기
    Figure 112013015844213-pat00101
    과
    Figure 112013015844213-pat00102
    사이에 추가될 수 있는,
    Figure 112013015844213-pat00103

    고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로봇이 CP(continuous path) 직선모션을 수행하는 경우,
    티칭점(TP1 , TP2 , 원호모션의 경우 TP1 , TPmid , TP2_ )을 입력하여, 입력된 티칭 좌표를 디버링 툴을 기준으로 한 좌표
    Figure 112014022887624-pat00104
    ,
    Figure 112014022887624-pat00105
    를 계산하고,
    Figure 112014022887624-pat00106
    ,
    Figure 112014022887624-pat00107
    를 기준으로 LMOV 명령어를 수행하고 LMOV(Linear Move) 패스 보간 알고리즘에 의해 매 샘플링마다 계산된 보간 좌표
    Figure 112014022887624-pat00108
    를 계산하고,
    매 샘플링 마다 계산되는 위치, 방향점
    Figure 112014022887624-pat00109
    는 디버링툴 베이스를 로봇 베이스 기준 좌표값으로 변환하고, 이를 위해 위에서 언급한 공간상 변환좌표 BTW , BTTool , ToolTW 를 이용하여 다음과 같은 수학식을 계산하고,
    Figure 112014022887624-pat00110

    상기 디버링 툴에 대한 보간 모션 방향과 위치 계산점
    Figure 112014022887624-pat00111
    을 로봇 베이스(B)를 기준으로 한 위치와 방향
    Figure 112014022887624-pat00112
    로 변환을 하고,
    Figure 112014022887624-pat00113
    는 ΔT만큼 이동하므로 다음과 같은 수학식에 의한 좌표변환을 하고,
    Figure 112014022887624-pat00114

    여기서,
    Figure 112014022887624-pat00115
    는 로봇의 현재 위치 및 방향이 되며, 로봇의 현재 위치를 BTW current 라 정의하면, 다음 수학식이 성립되고,
    Figure 112014022887624-pat00116

    위 수학식들에 의해 계산된 위치와 방향 좌표
    Figure 112014022887624-pat00117
    를 로봇 역기구학(inverse kinematics) 수식을 이용하여 제어기에 명령을 전달하는, 고정된 디버링 툴에 대한 이동 작업대상물의 모션 방법.
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Citations (4)

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KR20070054909A (ko) * 2005-11-24 2007-05-30 현대중공업 주식회사 디버링 핸들링용 로봇 핸드
JP2010179389A (ja) 2009-02-04 2010-08-19 Ihi Corp ロボットのツール座標系の較正方法及びその治具
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