KR101465705B1 - Robot having a stabilization apparatus and method for stablizing robot - Google Patents

Abstract

안정화 장치가 구비된 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇은, 관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇으로서, 로봇의 현재 위치를 검출하는 위치검출유닛; 위치검출유닛으로부터 검출된 현재 위치와, 로봇의 목표 위치와의 오차에 기초하여 로봇의 위치를 제어하는 제어유닛; 및 로봇에 결합되어 로봇이 장애물과 접촉하는 경우의 외력을 측정하는 힘센서를 포함하며, 제어유닛은, 로봇이 장애물과 접촉하여 장애물로부터 로봇으로 제공되는 외력이 힘센서를 통해 측정된 경우, 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련된다.A robot equipped with a stabilizing device is disclosed. A robot equipped with a stabilizing device according to an embodiment of the present invention includes: a position detecting unit that detects a current position of the robot, the robot including a stabilizing device provided with a joint formed thereon; A control unit for controlling the position of the robot based on an error between the current position detected by the position detection unit and the target position of the robot; And a force sensor that is coupled to the robot and measures an external force when the robot makes contact with the obstacle, wherein the control unit controls the robot so that when the external force that the robot is brought into contact with the obstacle and provided to the robot from the obstacle is measured through the force sensor, So as to consume energy generated from an external force for stabilization.

Description

안정화 장치가 구비된 로봇 및 로봇의 안정화 방법{ROBOT HAVING A STABILIZATION APPARATUS AND METHOD FOR STABLIZING ROBOT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a robot having a stabilization device and a stabilization method of the robot,

본 발명은, 안정화 장치가 구비된 로봇 및 로봇의 안정화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로봇의 응답 속도가 빠르면서도 시스템이 안정적인, 안정화 장치가 구비된 로봇 및 로봇의 안정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot having a stabilizer and a method of stabilizing the robot, and more particularly, to a robot having a stabilizer and a stabilization method of the robot, in which the response speed of the robot is high and the system is stable.

일반적으로, 작업자에게 유해하거나 작업자가 접근하지 못하는 공간에서의 작업을 위해 다양한 종류의 로봇이 사용되고 있다. Generally, various types of robots are used for work in a space that is harmful to the operator or not accessible to the operator.

이때, 로봇이 물건을 옮기거나 이동하는 경우, 로봇은 물건 등의 환경과 접촉하게 되는데, 이러한 환경과의 접촉시 로봇 또는 환경이 파괴될 수 있으므로, 로봇이 환경에 접촉시 외력에 순응하여 동작하도록 하는 연구가 진행되고 있다.In this case, when the robot moves or moves the object, the robot comes into contact with the environment of the object or the like. When the robot comes into contact with the environment, the robot or environment may be destroyed. Research is underway.

여기서, 로봇이 환경에 순응하도록 제어하는 기법으로서 임피던스 제어가 사용될 수 있다. 임피던스 제어는 외력에 대해 지정된 임피던스를 만족하도록 로봇의 위치를 변경시키는 제어 기법이다. Here, impedance control can be used as a technique for controlling the robot to adapt to the environment. Impedance control is a control technique that changes the position of the robot to satisfy the impedance specified for the external force.

보다 구체적으로는, 로봇이 외부 환경과 접촉이 요구되는 작업을 진행할 때, 로봇의 말단부와 작업대상간의 통합된 운동관계를 표현한 것을 임피던스(Impedance)라고 하며, 이를 제어하는 것을 임피던스 제어라고 한다.More specifically, an impedance representing an integrated kinematic relationship between an end portion of a robot and a workpiece when the robot performs an operation requiring contact with an external environment is referred to as an impedance. Control of the impedance is referred to as impedance control.

한편, 임피던스 제어에서 중요한 이슈 중의 하나는, 로봇이 환경과 접촉하는 경우에 있어 제어 시스템의 안정성이다. 예를 들어, 로봇이 오버 댐핑(Over Damping)을 갖도록 설계되었더라도, 큰 스프링 상수를 가지는 견고한 벽 등에 부딪히게 되면, 로봇은 언더 댐핑(Under Damping)으로 동작할 수 있으며, 이에 의해, 로봇의 전체 시스템 및 동작 특성이 불안정해지는 문제점이 있다.On the other hand, one of the important issues in impedance control is the stability of the control system when the robot makes contact with the environment. For example, even if the robot is designed to have over damping, the robot can operate under damping if it strikes against a solid wall with a large spring constant, And the operation characteristic becomes unstable.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 로봇의 감쇠율을 증대시키는 방식이 사용될 수 있지만, 로봇의 감쇠율을 증대시키게 되면 로봇의 제어 시스템 응답이 느려진다는 단점이 있다.To solve this problem, a method of increasing the damping rate of the robot can be used. However, if the damping rate of the robot is increased, the control system response of the robot is slowed down.

따라서, 제어 시스템의 응답 속도가 빠르면서도 제어 시스템이 안정한 로봇의 연구가 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to study a robot that has a control system with a high response speed and a stable control system.

대한민국등록특허 등록번호:제10-0238983호(공고일자:2000년04월01일)Korea Registered Patent Registration No: 10-0238983 (Date of Publication: 04/01/2000)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로봇의 장애물 접촉시 발생하는 에너지를 소모하도록 마련되는 것을 통해, 기준 임피던스의 감쇠율을 낮게 설정하여 빠른 응답 속도를 가지는 경우에도 안정적인 응답 특성을 가질 수 있는 안정화 장치가 구비된 로봇 및 로봇의 안정화 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a stabilization device capable of having a stable response characteristic even when a deceleration rate of a reference impedance is set low, And a method of stabilizing the robot.

본 발명의 일 측면에 따르면, 관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇으로서, 상기 로봇의 현재 위치를 검출하는 위치검출유닛; 상기 위치검출유닛으로부터 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치와의 오차에 기초하여 상기 로봇의 위치를 제어하는 제어유닛; 및 상기 로봇에 결합되어 상기 로봇이 장애물과 접촉하는 경우의 외력을 측정하는 힘센서를 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 로봇이 장애물과 접촉하여 상기 장애물로부터 상기 로봇으로 제공되는 외력이 상기 힘센서를 통해 측정된 경우, 상기 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot including a stabilizing device provided with a joint formed and drivable, the robot including: a position detecting unit for detecting a current position of the robot; A control unit for controlling the position of the robot based on an error between a current position detected by the position detection unit and a target position of the robot; And a force sensor that is coupled to the robot and measures an external force when the robot makes contact with the obstacle, wherein the control unit is configured to detect an external force, which is supplied to the robot from the obstacle, The robot may be provided with a stabilizing device provided to consume energy generated from an external force to stabilize the robot.

또한, 상기 제어유닛은, 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련되는 에너지 기반 보상 수단을 포함할 수 있다.In addition, the control unit may include energy-based compensation means provided to consume energy generated from an external force.

그리고, 상기 제어유닛은, 상기 로봇의 예상 소모 에너지와 실제 소모 에너지의 차이인 잉여에너지를 계산 후, 에너지 기반 보상 수단을 통해 잉여에너지를 소모하도록 마련될 수 있다.The control unit may be configured to calculate surplus energy, which is a difference between the estimated consumed energy and the actual consumed energy of the robot, and then consume surplus energy through the energy based compensation means.

또한, 상기 에너지 기반 보상 수단은 로봇의 경로 수정시 발생되는 수정된 위치 제어 오차에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.Also, the energy-based compensation means may be designed as a damper type for the corrected position control error generated when the path of the robot is modified.

그리고, 상기 에너지 기반 보상 수단은 아래 식을 만족하도록 설계될 수 있다.The energy-based compensation means may be designed to satisfy the following equation.

(여기서,

는 원하는 임피던스의 질량,

는 댐핑,

는 스프링 상수,

는 외력,

는 외력에 의한 위치 제어 오차,

는 수정된 위치 제어 오차,

는 에너지 기반 보상 수단의 댐핑게인을 나타낸다.)(here,

Is the mass of the desired impedance,

Damping,

The spring constant,

Is an external force,

The position control error due to the external force,

The corrected position control error,

Represents the damping gain of the energy-based compensation means.

또한, 상기 제어유닛은 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 PID 제어를 통해 상기 로봇의 위치를 제어할 수 있다.In addition, the control unit can control the position of the robot through PID control based on the detected current position and the error of the target position of the robot.

그리고, 상기 위치검출유닛은 상기 로봇 단부의 각도값을 검출할 수 있는 엔코더로 마련될 수 있다.The position detection unit may be provided with an encoder capable of detecting an angle value of the end portion of the robot.

또한, 상기 로봇의 위치 제어는 위치 기반(position-based) 임피던스 제어에 기초하여 마련될 수 있다.In addition, the position control of the robot may be provided based on position-based impedance control.

한편, 관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇으로서, 위치검출유닛을 통해 상기 로봇의 현재 위치를 검출하는 단계; 상기 위치검출유닛으로부터 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 제어유닛이 상기 로봇의 위치를 제어하는 단계; 상기 로봇이 장애물과 접촉하는 경우 힘센서를 통해 외력을 측정하는 단계; 및 상기 로봇이 장애물과 접촉하여 상기 장애물로부터 상기 로봇으로 제공되는 외력이 상기 힘센서를 통해 측정된 경우, 상기 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하는 단계를 포함하는 로봇의 안정화 방법이 제공될 수 있다.The present invention also provides a robot having a stabilizing device provided with a joint and being drivably provided, the method comprising the steps of: detecting a current position of the robot through a position detecting unit; Controlling a position of the robot based on an error between a current position detected by the position detection unit and a target position of the robot; Measuring an external force through a force sensor when the robot is in contact with an obstacle; And consuming energy generated from an external force for stabilization of the robot when the robot is in contact with the obstacle and external force provided from the obstacle to the robot is measured through the force sensor, Can be provided.

또한, 상기 에너지를 소모하는 단계는, 상기 로봇의 예상 소모 에너지와 실제 소모 에너지의 차이인 잉여에너지를 계산 후, 에너지 기반 보상 수단을 통해 잉여에너지를 소모하도록 마련될 수 있다.The step of consuming the energy may be arranged to consume surplus energy through the energy-based compensation means after calculating the surplus energy which is the difference between the estimated consumed energy and the actual consumed energy of the robot.

그리고, 상기 에너지 기반 보상 수단은 위치 제어 오차에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.And, the energy based compensation means can be designed in the form of a damper for the position control error.

본 발명의 실시예들은, 로봇의 장애물 접촉시 발생하는 에너지를 소모하도록 마련되는 것을 통해, 기준 임피던스의 감쇠율을 낮게 설정하여 빠른 응답 속도를 가지는 경우에도 안정적인 응답 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.The embodiments of the present invention are designed to consume energy generated when an obstacle touches the robot, so that the attenuation rate of the reference impedance is set to be low so that a stable response characteristic can be obtained even when the response speed is fast.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇 및 로봇의 안정화 방법에 관한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇 중 로봇팔의 위치 제어를 도시한 도면이다.
도 3은 상대적으로 높은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇을 사용하여 에너지 계산시, 외력과 임피던스 에러의 커플링 효과에 의해 발생되는 에너지를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a block diagram of a robot and a method of stabilizing a robot provided with a stabilizer according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a view showing a position control of a robot arm among the robots provided with the stabilizing device according to the embodiment of the present invention.
3 is a graph showing experimental results of impedance control of position response with respect to an external force using a general robot having a relatively high attenuation rate.
4 is a graph showing an experimental result of impedance control of position response with respect to an external force by using a general robot having a relatively low attenuation rate.
5 is a graph showing experimental results of impedance control for energy using a general robot having a relatively low attenuation rate.
6 is a graph showing experimental results of impedance control of positional response to an external force using a robot equipped with a stabilizer according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing experimental results of impedance control for energy using a robot equipped with a stabilizer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing energy generated by a coupling effect between an external force and an impedance error in energy calculation using a robot equipped with a stabilizing device according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100) 및 로봇의 안정화 방법에 관한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100) 중 로봇팔의 위치 제어를 도시한 도면이며, 도 3은 상대적으로 높은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이고, 도 4는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이며, 도 5는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 에너지 계산시, 외력과 임피던스 에러의 커플링 효과에 의해 발생되는 에너지를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a block diagram of a robot 100 having a stabilizer according to an embodiment of the present invention and a method of stabilizing the robot. FIG. 2 is a block diagram of a robot 100 having a stabilizer according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing an experimental result of impedance control of a position response with respect to an external force using a general robot having a relatively high attenuation rate, and FIG. 4 is a graph showing the results of experiments 5 is a graph showing an experimental result of impedance control for energy using a general robot having a relatively low attenuation rate, and FIG. 5 is a graph showing an experimental result of impedance control of position response with respect to an external force using a general robot having a decay rate. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the position response and the external force applied to the external force using the robot 100 equipped with the stabilizing device according to the embodiment of the present invention. 7 is a graph showing experimental results of impedance control with respect to energy using a robot 100 having a stabilizing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a graph showing energy generated by a coupling effect between an external force and an impedance error in energy calculation using the robot 100 equipped with the stabilizing device according to an embodiment of the present invention. FIG.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은 관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇(100)으로서, 로봇의 현재 위치를 검출하는 위치검출유닛(200)과, 위치검출유닛(200)으로부터 검출된 현재 위치와, 로봇의 목표 위치와의 오차에 기초하여 로봇의 위치를 제어하는 제어유닛(300)과, 로봇에 결합되어 로봇이 장애물(600)과 접촉하는 경우의 외력을 측정하는 힘센서(400)를 포함하며, 제어유닛(300)은, 로봇이 장애물(600)과 접촉하여 장애물(600)로부터 로봇으로 제공되는 외력이 힘센서(400)를 통해 측정된 경우, 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련된다.As shown in these figures, the robot 100 having the stabilizing device according to the present embodiment is a robot 100 having a stabilizing device provided with a joint formed thereon, A control unit 300 for controlling the position of the robot based on an error between the current position detected by the position detection unit 200 and the target position of the robot, And a force sensor 400 for measuring an external force in contact with the obstacle 600. The control unit 300 determines whether or not the external force that the robot is brought into contact with the obstacle 600 and provided to the robot from the obstacle 600 is a force When measured through the sensor 400, it is provided to consume energy generated from an external force for stabilization of the robot.

본 명세서에서 사용되는 용어인 로봇은 기계적인 작동의 제어가 가능한 다양한 형상의 일반적인 로봇을 포함하는 개념이며, 다만, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 로봇의 일부인 로봇팔을 본 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)으로 설명하기로 한다.The robot, which is a term used in this specification, is a concept including a general robot of various shapes capable of controlling the mechanical operation. However, for convenience of explanation, the robot arm, which is a part of the robot shown in Fig. 2, Will be described with reference to a robot 100 having a stabilizing device according to the present invention.

한편, 전술한 바와 같이, 본 명세서에서 사용되는 임피던스 제어는 외력에 대해 지정된 임피던스를 만족하도록 로봇의 위치를 변경시키는 제어 기법으로서, 보다 구체적으로는, 로봇이 외부 환경과 접촉이 요구되는 작업을 진행할 때, 로봇의 말단부와 작업대상간의 통합된 운동관계를 표현한 것을 임피던스(Impedance)라고 하며, 이를 제어하는 것을 임피던스 제어라고 한다.Meanwhile, as described above, the impedance control used in the present specification is a control technique for changing the position of the robot so as to satisfy the impedance specified for the external force. More specifically, the robot performs the operation requiring contact with the external environment Impedance is the representation of the integrated motion relationship between the end of the robot and the workpiece, and controlling it is called impedance control.

본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은 관절이 형성되어 구동가능하게 마련된다. 그리고, 로봇은 유선 또는 무선을 통해 연결되는 로봇조작기를 사용하여 로봇의 동작을 조절하는 원격조작로봇으로 마련될 수 있다.The robot 100 provided with the stabilizing device according to an embodiment of the present invention is formed to be capable of being formed with joints. The robot may be provided as a remote manipulating robot that controls the operation of the robot using a robot manipulator connected via wire or wireless.

도 2를 참조하면, 위치검출유닛(200)은 로봇의 현재 위치를 검출하도록 마련되며, 여기서, 위치검출유닛(200)은 로봇 단부의 각도값을 검출할 수 있는 엔코더로 마련될 수 있다.2, the position detection unit 200 is arranged to detect the current position of the robot, wherein the position detection unit 200 can be provided as an encoder capable of detecting the angle value of the robot end.

즉, 로봇 단부의 작동을 위해 로봇 단부로 구동력을 제공하는 모터축에 엔코더가 결합되어 모터 회전의 변화량을 측정하며, 엔코더에 의해 측정된 모터 회전의 변화량을 통해 로봇 단부의 각도값을 검출할 수 있다. 다만, 엔코더의 작동원리는 일반적으로 알려져 있는 방식이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.That is, an encoder is coupled to a motor shaft that provides a driving force to the end of the robot for the operation of the end of the robot to measure a change amount of the motor rotation, and to detect the angle value of the end of the robot through the amount of change in the motor rotation measured by the encoder have. However, since the operation principle of the encoder can be generally known, a detailed description thereof will be omitted.

그리고, 제어유닛(300)에서는 검출된 로봇 단부의 각도값을 기초로 로봇 단부의 현재 위치를 검출할 수 있다. 제어유닛(300)은 하나의 통합된 컨트롤러로 마련될 수도 있고, 또는, 도 1에 도시된 바와 같이, 주 컨트롤러(300a)와 보조 컨트롤러(300b)를 포함하여 캔 통신을 통해 정보를 전달하도록 마련될 수도 있다.Then, the control unit 300 can detect the current position of the robot end based on the detected angle value of the robot end. The control unit 300 may be provided as one integrated controller or may be configured to transmit information through the can communication including the main controller 300a and the auxiliary controller 300b as shown in FIG. .

여기서, 로봇의 단부는 로봇팔의 끝부분일 수 있다. 다만 이에 한정되지는 않고 로봇다리의 끝부분 뿐만 아니라 작동의 제어가 필요한 로봇 몸체의 다양한 끝부분을 포함하는 개념임을 밝혀 둔다.Here, the end of the robot may be the end of the robot arm. It is to be understood that the concept includes not only the end portion of the robot leg but also the various end portions of the robot body which require control of the operation.

도 2를 참조하면, 제어유닛(300)은 위치검출유닛(200)으로부터 검출된 현재 위치와, 로봇의 목표 위치와의 오차에 기초하여 로봇의 위치를 제어하도록 마련된다.2, the control unit 300 is arranged to control the position of the robot based on an error between the current position detected from the position detection unit 200 and the target position of the robot.

로봇은 소정의 경로를 통해 목적한 위치까지 단순히 이동하도록 제어될 수도 있고, 또는 물건과 접촉하여 물건을 이송시키도록 제어될 수도 있다. 이러한 과정에서 제어의 오차로 인해, 로봇의 현재 위치는 목적한 경로를 동일하게 이동하는 경우의 목표 위치와 차이가 발생될 수 있다. The robot may be controlled to simply move to a desired position via a predetermined path, or may be controlled to transfer an object in contact with an object. Due to the error of the control in this process, the current position of the robot may be different from the target position in the case of moving the target path equally.

여기서, 제어유닛(300)은 위치검출유닛(200)으로부터 검출된 현재 위치와 목표 위치의 차이를 통해 오차를 계산하게 되며, 그 오차에 근거하여 현재 위치로부터 목표 위치로 동작하거나 이동하도록 제어할 수 있다.Here, the control unit 300 calculates an error based on the difference between the current position and the target position detected from the position detection unit 200, and controls the actuator to move or move from the current position to the target position based on the error have.

그리고, 도 1을 참조하면, 제어유닛(300)은 검출된 현재 위치와, 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 PID 제어를 통해 로봇의 위치를 제어할 수 있다. 여기서, PID 제어는 비례(P:Proportional), 적분(I:Integral) 및 미분(D:Differential)의 3항 동작을 조합시켜서 사용하는 제어 방식을 의미한다. 여기서, PID 제어는 일반적으로 알려져 있는 방식이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.1, the control unit 300 can control the position of the robot through the PID control based on the detected current position and the error of the target position of the robot. Here, the PID control means a control method using a combination of the three operations of proportional (P: proportional), integral (I: integral) and differential (D: differential). Here, since the PID control is generally known, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 전술한 로봇의 위치 제어는 로봇 위치에 관한 기본적인 제어인데, 로봇이 작동되거나 이동하는 중 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하게 되는 경우를 고려하면, 로봇은 목적한 경로를 수정하여 동작하거나 이동해야 한다.Meanwhile, the above-mentioned position control of the robot is a basic control related to the robot position. Considering the case where the robot comes into contact with or comes into contact with an environment such as an obstacle 600 or the like while the robot is moving or moving, It must be operated or moved.

왜냐하면, 로봇이 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하게 된 이후에도 계속 목적한 경로로 이동하거나 작동하게 되면, 로봇 또는 환경이 파괴되거나 손상이 발생될 수 있다.This is because, if the robot continues to move or operate on an intended path even after it has encountered or made contact with an environment such as the obstacle 600, the robot or environment may be destroyed or damaged.

따라서, 로봇이 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉되는 경우, 경로를 수정해서 로봇이 이동하거나 작동하도록 제어할 필요가 있으며, 이러한 로봇의 경로 또는 위치에 대한 제어는 위치 기반 임피던스 제어를 통해 가능할 수 있다.Therefore, it is necessary to control the robot to move or operate by modifying the path when the robot strikes or touches the environment such as the obstacle 600, and the control of the path or position of the robot is performed by the position-based impedance control .

즉, 로봇의 위치 제어는 위치 기반(position-based) 임피던스 제어에 기초하여 마련될 수 있다.That is, the position control of the robot can be provided based on position-based impedance control.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 임피던스 제어는 크게 위치 기반(position-based) 기법과 동역학 기반(dynamics-based) 기법으로 나눌 수 있다. 또한, 최근 에는 토크 기반(torque-based)의 기법이 제시되고 있다.More specifically, the impedance control can be divided into a position-based technique and a dynamics-based technique. Recently, a torque-based technique has been proposed.

여기서, 토크 기반 기법의 경우 제어 성능이 우수하다고 알려져 있지만, 조인트 토크센서 등의 하드웨어가 뒷받침되어야 하며, 비용적인 측면에서 단점을 지닌다.In this case, although the torque-based technique is known to have excellent control performance, hardware such as a joint torque sensor must be supported, which is disadvantageous in terms of cost.

그리고, 동역학 기반 기법은 그 특성상 중앙집중제어로 구현해야 하므로 고사양의 제어기가 필요하다. 또한, 메인제어기로 모든 구동기와 센서가 연결되어야 하므로 배선이 복잡해진다는 단점을 갖는다. And, the dynamics - based technique is required to be implemented with centralized control because of its characteristics, so a high - level controller is needed. In addition, since all drivers and sensors are connected to the main controller, wiring is complicated.

반면, 위치 기반 기법은 분산제어로 구현 가능하며, 비용 및 구현 용이성 측면에서 유리하다. 따라서, 외력을 측정할 수 있는 수단만 마련된다면, 기존 산업용 로봇에도 하드웨어의 큰 수정 없이 위치 기반 기법의 적용이 가능해진다는 장점이 있다.On the other hand, location-based techniques can be implemented with distributed control, which is advantageous in terms of cost and ease of implementation. Therefore, if only the means for measuring the external force is provided, it is possible to apply the position-based technique to the existing industrial robot without making a large modification of the hardware.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은 위치 기반(position-based) 임피던스 제어에 기초하여 임피던스 제어가 가능하도록 마련될 수 있다.Accordingly, the robot 100 equipped with the stabilizing device according to an embodiment of the present invention can be provided to be capable of impedance control based on position-based impedance control.

우선, 임피던스 제어를 설명하면, 임피던스 제어는 외력이 존재하는 경우 외력과 로봇의 위치가 아래 식 1의 관계를 가지도록 제어하는 것이다.First, impedance control will be described. Impedance control is performed so that the external force and the position of the robot have a relationship expressed by the following Equation 1 when an external force is present.

(식 1)

(Equation 1)

여기서,

는 원하는 임피던스의 질량이고,

는 댐핑이며,

는 스프링 상수이고,

는 외력을 나타낸다. here,

Is the mass of the desired impedance,

Is damping,

Is a spring constant,

Represents an external force.

그리고,

은 카테시안 좌표계에서 로봇 단부의 목적한 경로이고,

는 실제 경로이며, 로봇 단부의 목적한 경로와 실제 경로 사이의 오차인 위치 제어 오차

의 경우,

로 정의된다.And,

Is a desired path of the robot end in the Cartesian coordinate system,

Is an actual path, and is a position control error which is an error between a desired path and an actual path of the robot end

In the case of,

.

한편, 위치 기반 임피던스 제어는 로봇이 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하는 경우, 최초 목적한 경로를 상기 식 1의 임피던스에 맞게 수정하며, 로봇이 수정된 경로를 추종하도록 위치 제어를 수행한다.Meanwhile, the position-based impedance control modifies the first desired path to match the impedance of Equation (1) when the robot encounters an environment such as an obstacle (600), or the like, and performs position control so that the robot follows the modified path .

도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇 단부가 목적한 경로를 따라 이동 내지 작동하던 중 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하게 되면, 로봇 단부의 목적한 경로

은 임피던스 모듈(700)을 통해

로 경로를 수정하게 된다. 여기서,

는 장애물(600) 등의 환경에 의해 수정된 후의 로봇 단부의 경로로서, 로봇은

를 추종하도록 마련된다.1 and 2, when the end of the robot comes into contact with or comes into contact with an environment such as the obstacle 600 while moving or operating along a desired path,

Through the impedance module 700

To modify the path. here,

Is a path of the end of the robot after being corrected by the environment such as the obstacle 600,

.

그리고, 수정 후의 로봇 단부의 경로

는 역기구학(800)을 통해 로봇의 조인트 공간의 경로

로 변환된다. 여기서, 로봇 관련 역기구학(800)은 로봇 단부의 위치 또는 자세에 대응되는 조인트 변수 내지 관절의 회전각을 결정하기 위한 과정을 포함한다. 이후, 로봇의 단부는 변환된

를 추종하도록 위치 제어된다.Then, the path of the modified robot end

Through the inverse kinematics 800, the path of the joint space of the robot

. Herein, the robot-related inverse kinematics 800 includes a process for determining a joint parameter or a rotation angle of the joint corresponding to the position or posture of the robot end. Then, the end of the robot is moved

As shown in FIG.

한편, 외력에 의해 로봇 단부의 경로가 수정되면 제어유닛(300)은 상기 식 1에 따라 외력에 의한 위치 제어 오차

를 계산하게 된다. 즉, 위치 기반 임피던스 제어에서 외력에 의한 위치 제어 오차

가 아래 식 2와 같은 관계를 가지도록 설계된다.On the other hand, when the path of the robot end is corrected by the external force, the control unit 300 calculates the position control error

. That is, in position-based impedance control,

Is designed to have the relationship expressed by Equation 2 below.

(식 2)

(Equation 2)

여기서, 외력에 의한 위치 제어 오차

로 정의되므로, 수정 후의 로봇 단부의 경로

의 경우,

와 같이 계산될 수 있다.Here, the position control error by the external force

, The path of the end of the robot after the modification

In the case of,

Can be calculated as follows.

상기 식 2에서 외력에 의한 위치 제어 오차

를 계산하는 것은 수치적 계산을 통해 실시간으로 구현될 수 있는데, 상기 식 2를 상태공간 형태(State Space Form)로 변경하면 아래 식 3과 같이 표현될 수 있다.In Equation 2, the position control error by the external force

Can be realized in real time through numerical calculation. If the above Equation 2 is changed to a state space form, it can be expressed as Equation 3 below.

(식 3)

(Equation 3)

그리고, 수치적분에는 적분오차가 적다고 알려진 4th order Runge-Kutta 기법을 적용할 수 있다.The 4th order Runge-Kutta technique, which is known to have a small integration error, can be applied to the numerical integration.

여기서, 전술한 바와 같이, 위치 기반 임피던스 제어에서 제어유닛(300)은 로봇이 수정된 후의 로봇 단부의 경로

를 추종하도록 위치제어를 수행하지만, 위치제어는 현실적으로 완벽하게 제어되지 못하고 오차를 발생시키게 된다.Here, as described above, in the position-based impedance control, the control unit 300 controls the path of the robot end after the robot is modified

However, the position control is not perfectly controlled in reality and causes an error.

즉, 로봇이 작동 내지 이동중 장애물(600) 등의 환경과 부딪히거나 접촉하게 되면, 장애물(600) 등으로부터 파손이나 손상되지 않을 수 있는 경로를 계산하게 되며, 이후, 최초 목적된 경로를 수정하여 계산된 경로를 통해 로봇이 작동하거나 이동하도록 제어하게 된다.That is, when the robot collides with or comes into contact with an environment such as an obstacle 600 or the like during operation or movement, a path that may not be damaged or damaged by the obstacle 600 or the like is calculated. Then, And controls the robot to operate or move through the calculated path.

하지만, 로봇이 수정된 경로를 이동하는 경우에도 위치 제어에 오차가 발생하게 되는데, 이렇게 발생되는 오차가 수정된 위치 제어 오차

에 해당된다. 여기서, 수정된 위치 제어 오차

의 경우,

로 정의될 수 있으며, 전술한 위치 제어 오차

와, 외력에 의한 위치 제어 오차

와, 수정된 위치 제어 오차

를 연립하여 계산하면, 위치 제어 오차

가 된다.However, even when the robot moves through the modified path, an error occurs in the position control. In this case,

. Here, the corrected position control error

In the case of,

And the above-described position control error

And a position control error due to an external force

And a corrected position control error

, The position control error

.

따라서, 전체 제어시스템은 상기 식 2의 기준 임피던스를 완벽히 따르지 못하며 임피던스 오차를 가지게 되는데, 임피던스 오차

는 아래 식 4와 같이 정의할 수 있다.Therefore, the entire control system does not completely comply with the reference impedance of Equation (2) and has an impedance error. The impedance error

Can be defined as shown in Equation 4 below.

(식 4)

(Equation 4)

그리고, 식 4에 식 2와 위치 제어 오차

를 적용하면 임피던스 오차는 아래 식 5와 같이 표현될 수 있다.In Equation 4, Equation 2 and the position control error

The impedance error can be expressed by Equation 5 below.

(식 5)

(Equation 5)

상기 식 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 임피던스 오차는 위치 제어 오차에 의해서 유발되며, 식 2의 기준 임피던스가 정확히 구현되는 것을 방해하는 요인이 된다. 여기서, 기준 임피던스의 감쇠율(damping ratio)이 낮게 설정된 경우에는 전체 시스템을 불안정하게 만드는 원인이 되기도 한다.As can be seen from the above equation (5), the impedance error is caused by the position control error, which is a factor hindering the accurate implementation of the reference impedance of Equation (2). Here, if the damping ratio of the reference impedance is set low, it may cause the entire system to become unstable.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은 힘센서(400)를 통해 외력을 측정하며, 장애물(600)로부터 로봇으로 제공되는 외력에 의해 발생되는 에너지를 소모하여 로봇의 전체 시스템을 안정화시키도록 마련된다.Accordingly, the robot 100 equipped with the stabilizing device according to an embodiment of the present invention measures the external force through the force sensor 400, consumes energy generated by the external force supplied to the robot from the obstacle 600 So as to stabilize the entire system of the robot.

도 2를 참조하면, 힘센서(400)는 로봇에 결합되어 로봇이 장애물(600)과 접촉하는 경우의 외력을 측정하도록 마련된다.Referring to FIG. 2, the force sensor 400 is coupled to the robot so as to measure an external force when the robot makes contact with the obstacle 600.

전술한 바와 같이, 로봇이 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하게 되면, 제어유닛(300)은 위치 기반 임피던스 제어에 기초하여 로봇의 목적한 경로를 수정한 후 로봇이 수정된 경로를 추종하도록 위치 제어를 수행한다.As described above, when the robot comes into contact with or comes into contact with an environment such as the obstacle 600, the control unit 300 corrects the desired path of the robot based on the position-based impedance control, And performs position control so as to follow.

하지만, 로봇이 장애물(600)에 부딪히거나 접촉하게 되면, 장애물(600)로부터 로봇으로 제공되는 외력에 의해 낮은 감쇠율을 가지는 로봇의 경우 시스템이 불안정해지는 문제가 있다. However, when the robot hits or comes into contact with the obstacle 600, there is a problem that the system becomes unstable in the case of a robot having a low attenuation rate due to an external force supplied from the obstacle 600 to the robot.

여기서, 시스템이 안정하기 위한 감쇠율의 선정 기준은 아래 식 6에 의해 제시될 수 있다.Here, the criterion for selecting the decay rate for stabilizing the system can be expressed by Equation 6 below.

(식 6)

(Equation 6)

여기서,

이며,

는 환경의 스프링 상수이다.here,

Lt;

Is the spring constant of the environment.

환경이 알루미늄 벽인 경우를 예를 들어 설명하면, 로봇의 스프링 상수

로 설정된 경우, 알루미늄 벽의 스프링 상수

이므로, 감쇠율

의 경우,

인 범위에서 로봇이 안정하다고 볼 수 있다.For example, when the environment is an aluminum wall, the spring constant of the robot

, The spring constant of the aluminum wall

Therefore,

In the case of,

The robot can be regarded as stable.

하지만, 환경이 알루미늄 벽인 경우 로봇이 안정화되기 위해서는 상대적으로 큰 감쇠율을 가져야 하는데, 여기서, 감쇠율을 증가시키면 로봇의 전체 시스템을 안정하게 만들 수는 있지만 시스템 응답이 느려진다는 문제가 있다.However, when the environment is an aluminum wall, the robot has to have a relatively large damping rate in order to stabilize it. Here, if the damping rate is increased, the entire system of the robot can be stabilized, but the system response becomes slow.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은, 감쇠율이 상대적으로 낮게 설정되어 시스템 응답은 빠르지만, 외력에 의해 발생되는 에너지를 소모하여 시스템이 전체적으로 안정하도록 마련될 수 있다.Therefore, the robot 100 equipped with the stabilizer according to the embodiment of the present invention is configured such that the system is totally stabilized by consuming the energy generated by the external force, although the system response is set to be relatively low by setting the decay rate relatively low .

이를 위해, 로봇에는 힘센서(400)가 결합되어 있으며, 힘센서(400)를 통해 장애물(600) 등의 환경으로부터 로봇으로 제공되는 외력을 측정한다. 그리고, 제어유닛(300)에서 힘센서(400)를 통해 측정된 외력에 의해 발생되는 에너지를 소모하도록 마련된다.To this end, a force sensor 400 is coupled to the robot, and an external force supplied to the robot from the environment such as the obstacle 600 is measured through the force sensor 400. Then, the control unit 300 is provided to consume the energy generated by the external force measured through the force sensor 400.

한편, 환경으로부터 로봇으로 제공되는 외력에 의해 발생되는 에너지를 소모하기 위해서는 에너지량을 계산하는 과정이 필요하다.On the other hand, in order to consume the energy generated by the external force supplied from the environment to the robot, it is necessary to calculate the amount of energy.

즉, 로봇이 실제로 소모하는 실제 소모 에너지

와 상기 식 2의 기준 임피던스가 정확히 구현되었을 때 로봇이 소모해야 하는 예상 소모 에너지

와의 차이인 잉여에너지

를 구하여 에너지 소모 여부를 결정할 수 있다.That is, the actual consumed energy actually consumed by the robot

And the estimated energy consumed by the robot when the reference impedance of Equation 2 is correctly implemented

The surplus energy

To determine whether or not to consume energy.

여기서, 하나의 시스템을 고려할 때, 하나의 시스템에서 발생 또는 소모되는 에너지는 그 시스템으로 유입되는 힘(Effort)과 속도(Flow)의 곱을 적분하는 것을 통해 계산할 수 있으며, 이러한 계산 방식을 통해 로봇이 소모해야 하는 에너지를 계산할 수 있게 된다.Here, considering one system, the energy generated or consumed in one system can be calculated by integrating the product of the power (Effort) and the flow (Flow) introduced into the system. Through this calculation method, It is possible to calculate the energy to be consumed.

로봇으로 유입되는 힘(Effort) 및 속도(Flow)는 상기 식 2로부터 아래 식 7 및 식 8과 같이 구해진다.The force (Effort) and the flow (Flow) flowing into the robot are obtained from the above-described equation (2) and the following equation (7) and equation (8).

(식 7)

(Equation 7)

(식 8)

(Expression 8)

그리고, 기준 임피던스가 정확히 구현되었을 때 로봇이 소모해야 하는 예상 소모 에너지

는 힘(Effort)과 속도(Flow)의 곱을 적분하는 것을 통해 아래 식 9와 같이 구해진다.Then, the estimated energy consumed by the robot when the reference impedance is correctly implemented

Is obtained by integrating the product of the force (Effort) and the velocity (Flow) as shown in the following equation (9).

(식 9)

(Equation 9)

동일한 방식으로, 로봇이 실제로 소모하는 실제 소모 에너지

는 아래 식 10과 같이 구해진다.In the same way, the actual energy consumed by the robot actually consumed

Is obtained by the following Equation 10.

(식 10)

(Equation 10)

그리고, 로봇이 소모해야 하는 예상 소모 에너지

와, 로봇이 실제로 소모하는 실제 소모 에너지

사이에는 차이가 발생되는 데, 이러한 에너지의 차이인 잉여에너지

는

의 관계를 고려하면, 아래 식 11과 같이 구해진다.And, the estimated energy consumed by the robot

And the actual consumed energy actually consumed by the robot

A difference is generated between these two energy sources,

The

, The following equation (11) is obtained.

(식 11)

(Expression 11)

여기서,

는 외력과 임피던스 에러의 커플링(coupling) 효과에 의해 나타나는 값으로, 시스템이 정상 상태이거나, 외력에 의한 위치 제어 오차

와 수정된 위치 제어 오차

가 서로 상관관계(correlation)가 낮을 때, 0에 가까운 값이 된다.here,

Is a value represented by the coupling effect between external force and impedance error. It is a state where the system is in a normal state, or a position control error

And the corrected position control error

Becomes a value close to zero when the correlation is low.

좀더 구체적으로 설명하면,

는 아래 식 12와 같이 정의될 수 있다.More specifically,

Can be defined as Equation 12 below.

(식 12) (Expression 12)

위 식에서 알 수 있는 바와 같이,

는 외력에 의한 위치 제어 오차

와 수정된 위치 제어 오차

의 커플링 효과에 의한 일률을 의미한다. 그리고, 식 (12)를 적분함으로써,

에 의한 에너지를 계산할 수 있으며, 아래 식 13과 같이 정리하여 표현할 수 있다.As can be seen from the above equation,

Is a position control error due to an external force

And the corrected position control error

And the coupling efficiency of the coupling. Then, by integrating Expression (12)

Can be calculated as shown in Equation 13 below.

(식 13)

(Expression 13)

그리고, 초기값이 모두 0(Zero)인 경우, 부분적분을 통해 상기 식 13은 아래 식 14와 같이 표현될 수 있다.If all of the initial values are zero, the equation 13 can be expressed by the following equation 14 through a partial analysis.

(식 14)

(Equation 14)

결국, 상기 식 11에 포함되어 있는

에 의한 에너지는 상기 식 14와 같이 표현된다. 상기 식 14의 우변 중 첫번째와 세번째 항은 제어 시스템이 정상상태에 도달하면 0(Zero)이 된다. As a result,

Is represented by Equation (14). The first and third terms of the right side of Equation 14 become zero when the control system reaches a steady state.

여기서, 위치제어기는 적분기를 포함하여 설계되는 것이 일반적이며, 이 경우 정상상태에서 수정된 위치 제어 오차

와 그 미분값이 0이 되기 때문이다. Here, the position controller is generally designed to include an integrator, in which case the position control error corrected in the steady state

And its differential value becomes zero.

또한, 외력에 의한 위치 제어 오차

와, 수정된 위치 제어 오차

가 제로-민(Zero Mean)이고 서로 상관성(correlation)이 낮다면, 상관관계의 특성에 의해 상기 식 14의 두번째 항도 0(Zero)에 가까운 값이 된다. 부연하면, 상기 식 2와 상기 식 5로부터 외력에 의한 위치 제어 오차

는 외력에 의해 결정되는 값인 반면, 수정된 위치 제어 오차

는 임피던스 오차(혹은 위치제어기의 성능)에 의해 결정되는 값이 된다. 따라서, 두 값의 상관성은 낮다고 할 수 있으며, 상기 식 14의 에너지 값은 과도상태(transident)를 제외하면 0(Zero)에 가까운 값이 됨을 유추할 수 있다. In addition, the position control error

And a corrected position control error

Is zero-mean and the correlation is low, the second term of Equation (14) is close to 0 (zero) due to the characteristic of the correlation. From the above equations (2) and (5), the position control error

Is a value determined by the external force, whereas the corrected position control error

Is a value determined by the impedance error (or the performance of the position controller). Therefore, it can be said that the correlation between the two values is low, and that the energy value of Equation (14) is close to 0 (zero) except for the transient state.

여기서, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 에너지 계산시, 외력과 임피던스 에러의 커플링 효과에 의해 발생되는 에너지를 도시한 그래프로서, 도 8을 참조하면, 감쇠율

이고 후술하는 에너지 기반 보상 수단(500)을 적용한 경우,

에 의한 에너지 변화는 매우 작음을 확인할 수 있다. 여기서, 도 8의

의 경우,

의 관계가 성립된다.8 is a graph showing energy generated by the coupling effect between the external force and the impedance error in the energy calculation using the robot 100 equipped with the stabilizing device according to the embodiment of the present invention, , The decay rate

And the energy-based compensation means 500 described later is applied,

It is possible to confirm that the energy change by the light source is very small. Here,

In the case of,

.

한편, 상기 식 11을 고려하면, 임피던스 제어에 의한 로봇이 실제로 소모하는 실제 소모 에너지

는 로봇이 소모해야 하는 예상 소모 에너지

와 차이가 발생되는 것을 확인할 수 있는데, 이러한 차이는 주로 위치 제어 오차로부터 발생된다.On the other hand, considering equation (11), the actual consumed energy actually consumed by the robot by the impedance control

Is the estimated energy consumed by the robot

And the difference occurs mainly from the position control error.

그리고, 로봇의 실제 소모 에너지

와 예상 소모 에너지

의 차이인 잉여에너지

가 0(Zero)보다 큰 경우, 로봇으로 유입되는 에너지가 과다함을 의미하는데, 로봇으로 유입되는 에너지가 과다한 경우 로봇에 진동을 발생시키는 등 로봇의 시스템이 불안정해질 수 있다.Then, the actual energy consumed by the robot

And expected energy consumption

Surplus energy

Is greater than 0 (zero), it means that the energy flowing into the robot is excessive. If the energy flowing into the robot is excessive, the robot system may become unstable, such as generating vibration in the robot.

여기서, 제어유닛(300)은 로봇으로 유입되는 에너지가 과다한 경우, 즉, 장애물(600)로부터 로봇으로 제공되는 외력으로부터 발생되는 에너지가 과다한 경우, 로봇의 안정성을 확보하기 위해, 이러한 과다 에너지를 소모하도록 마련될 수 있는데, 제어유닛(300)은 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하기 위해, 에너지 기반 보상 수단(500)을 포함할 수 있다.Here, the control unit 300 may consume such excessive energy to secure the stability of the robot when the energy that flows into the robot is excessive, that is, when the energy generated from the external force provided to the robot from the obstacle 600 is excessive. The control unit 300 may include energy-based compensation means 500 to consume energy generated from external forces.

그리고, 제어유닛(300)에서 로봇의 실제 소모 에너지

와 예상 소모 에너지

의 차이인 잉여에너지

를 계산하면, 제어유닛(300)에 포함되는 에너지 기반 보상 수단(500)에서 잉여에너지

를 소모하도록 마련될 수 있다.Then, in the control unit 300, the actual consumed energy of the robot

And expected energy consumption

Surplus energy

Based on the energy-based compensation means 500 included in the control unit 300,

. ≪ / RTI >

여기서, 에너지 기반 보상 수단(500)은 전술한 바와 같이, 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하여 로봇의 경로 수정시 발생되는 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.Here, as described above, the energy-based compensating means 500 compensates for the corrected position control error, which is generated when the path of the robot meets or is in contact with an environment such as the obstacle 600,

As shown in FIG.

즉, 에너지 기반 보상 수단(500)은 상기 식 2에서 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태로 마련되어 아래 식 15를 만족하도록 설계될 수 있다.In other words, the energy-based compensation means 500 calculates the position-

It can be designed to satisfy the following expression (15).

(식 15)

(Expression 15)

여기서,

는 에너지 기반 보상 수단(500)의 댐핑게인이며, 잉여에너지

에 기반하여 아래 식 16과 같이 설계된다. 그리고,

는 샘플링 시간이다.here,

Is the damping gain of the energy-based compensation means (500), and the surplus energy

And is designed as shown in Equation 16 below. And,

Is the sampling time.

(식 16)

(Expression 16)

한편, 상기 식 11을 고려하면, 잉여에너지

는 주로 수정된 위치 제어 오차

에 의해 발생하므로, 에너지 기반 보상 수단(500)은 상기 식 15와 같이 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.On the other hand, considering equation (11), surplus energy

Lt; RTI ID = 0.0 >

So that the energy-based compensation means 500 can obtain the corrected position control error < RTI ID = 0.0 >

As shown in FIG.

여기서, 댐퍼는 에너지를 소모하는 요소이므로, 로봇에 잉여에너지

가 발생한 경우, 수정된 위치 제어 오차

에 기초하여 잉여에너지

를 소모하는 것을 통해 로봇의 안정화가 가능해지는 효과가 있다.Here, since the damper is an energy-consuming element,

, The corrected position control error

The surplus energy

So that the robot can be stabilized.

즉, 상기 식 4에서 정의된 임피던스 오차

는 상기 식 15를 고려하여, 아래 식 17과 같이 표현될 수 있다.That is, the impedance error defined in Equation 4

Can be expressed by the following Equation 17 in consideration of Equation (15).

(식 17)

(Equation 17)

상기 식 17을 살펴보면, 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태의 에너지 기반 보상 수단(500)은, 수정된 위치 제어 오차

에 대한 추가적인 댐핑게인으로 작용하여 로봇으로 유입되는 에너지를 소모하도록 마련됨을 확인할 수 있다.Referring to Equation 17, the corrected position control error

The energy-based compensating means (500) in the form of a damper for the position-

It is possible to confirm that the energy is consumed by the robot by acting as an additional damping gain for the robot.

상기 식 17을 고려하여 잉여에너지

를 다시 계산해보면 아래 식 18과 같이 표현될 수 있다.Considering Equation 17 above, the surplus energy

Can be expressed as Equation 18 below.

(식 18)

(Expression 18)

상기 식 18에서 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태의 에너지 기반 보상 수단(500)은, 에너지를 소모하는 역할을 하게 된다. 상기 식 16을 고려하면, 상기 에너지 기반 보상 수단(500)은 0(Zero)보다 큰 잉여에너지

가 발생하였을 때, 한 샘플링 시간동안 잉여에너지

를 소비하게 된다. 따라서, 로봇의 가지는 에너지 오차에 해당되는 잉여에너지

가 항상 0(Zero)이하로 유지되도록 하게 된다.The position control error corrected in the above equation 18

The energy-based compensating means 500 in the form of a damper for the energy-consuming part 500 plays a role of consuming energy. Considering equation (16) above, the energy-based compensation means (500) calculates a residual energy greater than zero

, The surplus energy during one sampling time

. Therefore, the excess energy corresponding to the energy error of the robot

Is always maintained at 0 (zero) or less.

그리고, 에너지 기반 보상 수단(500)을 수정된 위치 제어 오차

에 기초하여 설계하는 것을 통해 에너지 기반 보상 수단(500)이 기준 임피던스를 훼손하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Then, the energy-based compensation means 500 is switched to the corrected position-

It is possible to prevent the energy-based compensation unit 500 from damaging the reference impedance through designing based on the reference voltage.

즉, 에너지 기반 보상 수단(500)이 위치 제어 오차

와, 외력에 의한 위치 제어 오차

에 기초하여 설계되는 경우라면, 에너지 기반 보상 수단(500)이 상기 식 15의 좌변항들과 연동되어 기준 임피던스를 변화시킬 수 있게 된다. 하지만, 에너지 기반 보상 수단(500)이 수정된 위치 제어 오차

에 기초하여 설계된다면, 수정된 위치 제어 오차

는 외력에 의한 위치 제어 오차

와 연관이 적으므로, 기준 임피던스의 부작용을 최소화할 수 있게 된다.That is, the energy-based compensation means 500 calculates the position-

And a position control error due to an external force

The energy-based compensation means 500 can change the reference impedance in conjunction with the left-hand term of Equation (15). However, if the energy-based compensation means 500 has a modified position control error

The corrected position control error < RTI ID = 0.0 >

Is a position control error due to an external force

, So that the side effect of the reference impedance can be minimized.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)의 실험에 대한 결과를 그래프를 참조하여 설명한다.Hereinafter, experimental results of the robot 100 having the stabilizing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to graphs.

도 3은 상대적으로 높은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프로서, 실험조건은 임피던스의 질량

, 댐핑

, 스프링 상수

로 설정했으며, 임피던스 게인이 가지는 감쇠율

으로 설정되었다.3 is a graph showing experimental results of impedance control of the position response with respect to an external force using a general robot having a relatively high attenuation rate,

, Damping

, Spring constant

, And the attenuation factor of the impedance gain

Respectively.

그리고, 에너지 기반 보상 수단(500)은 적용되지 않았으며, 정지된 로봇에 대해 외력을 제공하여 실험을 수행하였다.Then, the energy-based compensation means 500 is not applied, and experiments are performed by providing an external force to the stationary robot.

도 3은 카테시안 6자유도 중 y축만 도시하였으며, 도 3을 참조하면, 비록, 에너지 기반 보상 수단(500)이 적용되지 않아도 감쇠율이 상대적을 높은 경우에는 외력에 대해 로봇이 잘 순응하고 있음을 확인할 수 있다. 다만, 이 경우, 로봇 시스템의 응답이 느려진다는 단점이 있다.3 shows only the y-axis among the Cartesian 6 degrees of freedom. Referring to FIG. 3, if the damping factor is relatively high even if the energy-based compensation means 500 is not applied, the robot is well adapted to the external force Can be confirmed. However, in this case, there is a disadvantage that the response of the robot system is slow.

여기서, 정상상태에서의 응답 결과로부터 실제로 구현된 임피던스의 스프링 상수가

로 계산되었다. 이 결과는

과 매우 유사한 값으로, 원하는 임피던스가 잘 구현되었음을 확인할 수 있다. 또한, 도 3에서 수정된 위치 제어 오차

가 발생하는 것을 확인할 수 있다.Here, from the response result in the steady state, the spring constant of the actually implemented impedance is

Respectively. This result

And that the desired impedance is well implemented. In addition, the corrected position control error

Can be confirmed.

한편, 도 4는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이고, 도 5는 상대적으로 낮은 감쇠율을 가지는 일반적인 로봇을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프로서, 실험조건은 임피던스의 질량

, 댐핑

, 스프링 상수

로 설정했고, 임피던스 게인이 가지는 감쇠율

으로 설정되었으며, 에너지 기반 보상 수단(500)은 적용되지 않았다.4 is a graph showing an experimental result of impedance control of a position response with respect to an external force by using a general robot having a relatively low attenuation rate, and FIG. 5 is a graph showing the results of experiments using a general robot having a relatively low attenuation rate, As a graph showing the experimental results of the impedance control, the experimental conditions are the impedance mass

, Damping

, Spring constant

And the attenuation factor of the impedance gain

And the energy-based compensation means 500 is not applied.

도 4를 참조하면, 에너지 기반 보상 수단(500)의 적용없이 감쇠율을 상대적으로 작게하면 외력이 존재할 때 제어시스템이 크게 진동하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 실험시의 에너지 변화를 도시하였는데, 에너지 오차가 점진적으로 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 에너지 기반 보상 수단(500)의 적용없이 감쇠율을 상대적으로 작게하면 로봇 시스템이 불안정해지는 문제점이 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, if the decay rate is relatively reduced without applying the energy-based compensation means 500, it can be seen that the control system vibrates greatly when external force is present. Also, referring to FIG. 5, the energy change during the experiment is shown, and it can be confirmed that the energy error gradually increases. That is, if the decay rate is relatively reduced without applying the energy-based compensation means 500, it can be confirmed that the robot system becomes unstable.

또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 외력에 대한 위치응답의 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)을 사용하여 에너지에 대한 임피던스 제어의 실험결과를 도시한 그래프로서, 실험조건은 임피던스의 질량

, 댐핑

, 스프링 상수

로 설정했고, 임피던스 게인이 가지는 감쇠율

으로 설정되었으며, 에너지 기반 보상 수단(500)을 적용하였다.6 is a graph showing experimental results of impedance control of a position response with respect to external force using a robot 100 having a stabilizer according to an embodiment of the present invention. As a graph showing experimental results of impedance control on energy using the robot 100 having the stabilizing device according to the example, the experimental condition is the mass of the impedance

, Damping

, Spring constant

And the attenuation factor of the impedance gain

And the energy-based compensation means 500 is applied.

도 6을 참조하면, 에너지 기반 보상 수단(500)을 적용하지 않은 도 4의 그래프에 비해 응답의 진동이 크게 감소하였으며, 외력에 대해 부드럽게 순응하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the vibration of the response is greatly reduced and smoothly adapts to the external force, as compared to the graph of FIG. 4 without applying the energy-based compensation means 500.

그리고, 도 7을 참조하면, 잉여에너지

는 거의 0(Zero)에 가까운 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과로부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)에 포함된 에너지 기반 보상 수단(500)을 통해 로봇으로 유입되는 에너지가 잘 보상되는 것을 확인할 수 있다.And, referring to FIG. 7,

Is close to zero (0). From the experimental results, it can be confirmed that the energy introduced into the robot is well compensated through the energy-based compensation means 500 included in the robot 100 equipped with the stabilizer according to the embodiment of the present invention.

또한, 도 3과 도 6를 비교시, 도 3의 경우 외력이 제거되었을 때 위치 응답이 완만하게 변화하는 데 비해, 도 6의 경우, 외력이 제거되었을 때 위치 응답이 빠르게 변화하며, 이를 통해 도 6의 경우가 도 3의 경우보다 위치 응답이 더 빨리 변함을 확인할 수 있다. 3, when the external force is removed, the position response changes gently. On the other hand, in FIG. 6, when the external force is removed, the position response changes rapidly, 6 shows that the position response changes more rapidly than the case shown in Fig.

이러한 결과는 도 6의 임피던스 게인이 가지는 감쇠율이 도 3의 임피던스 게인이 가지는 감쇠율보다 더 낮게 설계되었기 때문이다.This is because the attenuation factor of the impedance gain of FIG. 6 is designed to be lower than the attenuation factor of the impedance gain of FIG.

이에 의해, 로봇의 장애물(600) 접촉시 발생하는 에너지 소모를 통해, 기준 임피던스의 감쇠율을 낮게 설정하여 빠른 응답 속도를 가지는 경우에도 안정적인 응답 특성을 가질 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있다.Thus, it can be seen that the attenuation ratio of the reference impedance is set to be low through the energy consumption occurring when the obstacle 600 contacts the robot, so that it is possible to have a stable response characteristic even when the robot has a fast response speed.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the robot 100 provided with the stabilizing device according to one embodiment of the present invention will be described.

우선, 위치검출유닛(200)에 의해 로봇의 현재 위치를 검출하게 되면, 제어유닛(300)에서 목표 위치와의 오차에 기초하여 로봇의 위치를 제어하게 된다.First, when the current position of the robot is detected by the position detection unit 200, the control unit 300 controls the position of the robot based on the error with the target position.

여기서, 로봇의 이동이나 작동 중 장애물(600) 등의 환경에 부딪히거나 접촉하게 되면, 제어유닛(300)은 댐퍼 형태로 설계되는 에너지 기반 보상 수단(500)을 통해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소비하게 된다. 이때, 에너지 기반 보상 수단(500)은 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.Here, when the robot comes into contact with or comes into contact with an environment such as an obstacle 600 during movement or operation of the robot, the control unit 300 consumes energy generated from the external force through the energy-based compensation means 500 designed in the form of a damper . At this time, the energy-based compensation means (500)

As shown in FIG.

즉, 로봇이 실제로 소모하는 실제 소모 에너지

와 기준 임피던스가 정확히 구현되었을 때 로봇이 소모해야 하는 예상 소모 에너지

와의 차이인 잉여에너지

는 주로 수정된 위치 제어 오차

에 의해 발생하므로, 에너지 기반 보상 수단(500)을 수정된 위치 제어 오차

에 대한 댐퍼 형태로 설계하게 되면, 로봇에 잉여에너지

가 발생한 경우, 에너지 기반 보상 수단(500)은 수정된 위치 제어 오차

에 기초하여 잉여에너지

를 소모하는 것을 통해 로봇을 안정화시킬 수 있게 된다.That is, the actual consumed energy actually consumed by the robot

And the estimated energy consumed by the robot when the reference impedance is correctly implemented

The surplus energy

Lt; RTI ID = 0.0 >

Based compensating means 500 to compensate for the corrected position control error < RTI ID = 0.0 >

, It is possible to reduce the surplus energy

The energy-based compensating means 500 compensates for the corrected position control error < RTI ID = 0.0 >

The surplus energy

It is possible to stabilize the robot.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 안정화 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of stabilizing a robot according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)은 관절으로 형성되어 구동가능하게 마련되며, 유선 또는 무선을 통해 연결되는 로봇조작기를 사용하여 로봇의 동작을 조절하는 원격조작로봇으로 마련될 수 있는 점은 전술한 바와 공통된다.The robot 100 equipped with the stabilizing device according to an embodiment of the present invention is a remote manipulating robot that is formed by joints and is drivable to control the operation of the robot using a robot manipulator connected by wire or wireless The points that can be provided are common to those described above.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 안정화 방법 중 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 안정화 장치가 구비된 로봇(100)과 공통되는 설명은 전술한 설명으로 대체하기로 한다.A description of the method for stabilizing a robot according to an embodiment of the present invention, which is common to the robot 100 having the stabilizing device according to the embodiment of the present invention, will be replaced with the above description.

우선, 로봇은 위치검출유닛(200)을 통해 로봇의 현재 위치를 검출하게 되며, 위치검출유닛(200)으로부터 검출된 현재 위치와, 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 제어유닛(300)이 로봇의 위치를 제어하게 된다.First, the robot detects the current position of the robot through the position detection unit 200, and based on the error between the current position detected by the position detection unit 200 and the target position of the robot, As shown in FIG.

여기서, 제어유닛(300)은 장애물(600) 등의 환경에 접촉하지 않은 경우에도 로봇의 위치를 제어하게 된다.Here, the control unit 300 controls the position of the robot even when it is not in contact with the environment such as the obstacle 600 or the like.

그리고, 로봇이 장애물(600)과 접촉하게 되면 로봇의 일측에 결합된 힘센서(400)를 통해 외력을 측정하게 된다.When the robot makes contact with the obstacle 600, the external force is measured through the force sensor 400 coupled to one side of the robot.

다음, 로봇이 장애물(600)과 접촉하여 장애물(600)로부터 로봇으로 제공되는 외력이 힘센서(400)를 통해 측정된 경우, 제어유닛(300)은 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하게 된다.Next, when an external force that the robot makes contact with the obstacle 600 and is supplied to the robot from the obstacle 600 is measured through the force sensor 400, the control unit 300 calculates the energy generated from the external force It consumes.

다음, 에너지를 소모하는 경우, 로봇의 예상 소모 에너지와 실제 소모 에너지의 차이인 잉여에너지를 계산 후, 에너지 기반 보상 수단(500)을 통해 잉여에너지를 소모하도록 마련될 수 있는데, 여기서, 에너지 기반 보상 수단(500)은 위치 제어 오차에 대한 댐퍼 형태로 설계될 수 있다.Next, in the case of consuming energy, it may be arranged to calculate surplus energy, which is the difference between the estimated consumed energy and the actual consumed energy of the robot, and then consume surplus energy through the energy based compensation means 500, The means 500 may be designed in the form of a damper for position control errors.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100 : 안정화 장치가 구비된 로봇 200 : 위치검출유닛
300 : 제어유닛 400 : 힘센서
500 : 에너지 기반 보상 수단 600 : 장애물100: robot equipped with stabilizing device 200: position detecting unit
300: control unit 400: force sensor
500: Energy-based compensation means 600: Obstacle

Claims (11)

관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇으로서,
상기 로봇의 현재 위치를 검출하도록 마련되는 위치검출유닛;
상기 위치검출유닛으로부터 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치와의 오차에 기초하여 상기 로봇의 위치를 제어하는 제어유닛; 및
상기 로봇에 결합되어 상기 로봇이 장애물과 접촉하는 경우의 외력을 측정하는 힘센서를 포함하며,
상기 제어유닛은,
상기 로봇이 장애물과 접촉하여 상기 장애물로부터 상기 로봇으로 제공되는 외력이 상기 힘센서를 통해 측정된 경우, 상기 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇.1. A robot having a stabilizing device provided with a joint,
A position detection unit arranged to detect a current position of the robot;
A control unit for controlling the position of the robot based on an error between a current position detected by the position detection unit and a target position of the robot; And
And a force sensor coupled to the robot and measuring an external force when the robot makes contact with an obstacle,
Wherein the control unit comprises:
And a stabilization device provided to consume energy generated from an external force for stabilization of the robot when the robot is in contact with the obstacle and an external force provided from the obstacle to the robot is measured through the force sensor. 제1항에 있어서,
상기 제어유닛은,
외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하도록 마련되는 에너지 기반 보상 수단을 포함하는 안정화 장치가 구비된 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the control unit comprises:
And a energy stabilizing device including energy-based compensation means provided to consume energy generated from an external force. 제2항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 로봇의 예상 소모 에너지와 실제 소모 에너지의 차이인 잉여에너지를 계산 후, 에너지 기반 보상 수단을 통해 잉여에너지를 소모하도록 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇.3. The method of claim 2,
Wherein the control unit comprises:
Wherein the robot is provided with a stabilizing device for calculating surplus energy which is a difference between the estimated consumed energy and the actual consumed energy of the robot and then consuming surplus energy through the energy based compensation means. 제3항에 있어서,
상기 에너지 기반 보상 수단은 로봇의 경로 수정시 발생되는 수정된 위치 제어 오차에 대한 댐퍼 형태로 설계되는 안정화 장치가 구비된 로봇.The method of claim 3,
Wherein the energy-based compensation means is designed in a damper shape with respect to a corrected position control error generated when the path of the robot is modified. 제4항에 있어서,
상기 에너지 기반 보상 수단은 아래 식을 만족하도록 설계되는 안정화 장치가 구비된 로봇.

(여기서,

는 원하는 임피던스의 질량,

는 댐핑,

는 스프링 상수,

는 외력,

는 외력에 의한 위치 제어 오차,

는 수정된 위치 제어 오차,

는 에너지 기반 보상 수단의 댐핑게인을 나타낸다.)
5. The method of claim 4,
Wherein the energy-based compensation means is provided with a stabilizing device designed to satisfy the following equation.

(here,

Is the mass of the desired impedance,

Damping,

The spring constant,

Is an external force,

The position control error due to the external force,

The corrected position control error,

Represents the damping gain of the energy-based compensation means.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어유닛은 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 PID 제어를 통해 상기 로봇의 위치를 제어하는 안정화 장치가 구비된 로봇.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the control unit controls the position of the robot through PID control based on the detected current position and the error of the target position of the robot. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위치검출유닛은 상기 로봇 단부의 각도값을 검출할 수 있는 엔코더로 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the position detection unit is provided with an encoder capable of detecting an angle value of the end portion of the robot. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로봇의 위치 제어는 위치 기반(position-based) 임피던스 제어에 기초하여 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the position control of the robot is provided based on position-based impedance control. 관절이 형성되어 구동가능하게 마련되는 안정화 장치가 구비된 로봇으로서,
위치검출유닛을 통해 상기 로봇의 현재 위치를 검출하도록 마련되는 단계;
상기 위치검출유닛으로부터 검출된 현재 위치와, 상기 로봇의 목표 위치의 오차에 기초하여 제어유닛이 상기 로봇의 위치를 제어하는 단계;
상기 로봇이 장애물과 접촉하는 경우 힘센서를 통해 외력을 측정하는 단계; 및
상기 로봇이 장애물과 접촉하여 상기 장애물로부터 상기 로봇으로 제공되는 외력이 상기 힘센서를 통해 측정된 경우, 상기 로봇의 안정화를 위해 외력으로부터 발생되는 에너지를 소모하는 단계를 포함하는 로봇의 안정화 방법.1. A robot having a stabilizing device provided with a joint,
Detecting the current position of the robot via a position detection unit;
Controlling a position of the robot based on an error between a current position detected by the position detection unit and a target position of the robot;
Measuring an external force through a force sensor when the robot is in contact with an obstacle; And
And consuming energy generated from an external force for stabilization of the robot when the robot is in contact with the obstacle and external force provided from the obstacle to the robot is measured through the force sensor. 제9항에 있어서,
상기 에너지를 소모하는 단계는,
상기 로봇의 예상 소모 에너지와 실제 소모 에너지의 차이인 잉여에너지를 계산 후, 에너지 기반 보상 수단을 통해 잉여에너지를 소모하도록 마련되는 로봇의 안정화 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the consuming energy comprises:
Wherein the energy consumed by the robot is calculated by calculating the surplus energy which is a difference between the estimated consumed energy and the actual consumed energy of the robot. 제10항에 있어서,
상기 에너지 기반 보상 수단은 위치 제어 오차에 대한 댐퍼 형태로 설계되는 로봇의 안정화 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the energy based compensation means is designed in the form of a damper for position control errors.

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