KR101979703B1

KR101979703B1 - Apparatus and method for calibrating cable of robot

Info

Publication number: KR101979703B1
Application number: KR1020170083594A
Authority: KR
Inventors: 박경수; 최성현
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-05-17
Also published as: KR20190003105A

Abstract

다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 특성 보정 방법은, 케이블에 관한 초기 정보를 수신하는 동작; 상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작; 상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작; 상기 산출한 크리프 특성에 따른 변형 정도 및 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 케이블의 특성 정보를 보정하는 동작을 포함할 수 있다. 이 밖에 다른 실시예들이 가능하다.A method for calibrating cable characteristics of a robot according to various embodiments includes: receiving initial information about a cable; Calculating a degree of deformation corresponding to a creep characteristic of the cable based on the received initial information; Calculating a degree of deformation according to a hysteresis characteristic of the cable based on the received initial information; And correcting the characteristic information of the cable by using at least one of the deformation degree depending on the calculated creep characteristic and the deformation degree depending on the hysteresis characteristic. Other embodiments are possible.

Description

케이블 병렬 로봇 구동용 케이블의 보정 방법 및 장치 {Apparatus and method for calibrating cable of robot}[0001] The present invention relates to a method and apparatus for calibrating a cable for parallel operation of a cable,

본 발명의 다양한 실시예들은 로봇의 케이블 특성을 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. Various embodiments of the present invention are directed to a method and apparatus for calibrating cable characteristics of a robot.

케이블 병렬 로봇(cable driven parallel robot, CDPR)은 다수의 케이블이 end-effector에 병렬로 연결되어 구동되는 로봇을 말한다. 케이블 병렬 로봇은 낮은 관성에 의해 빠른 움직임을 구현할 수 있고 넓은 작업 공간을 확보할 수 있으며 상대적으로 큰 하중이 요구되는 구동 동작도 비교적 정확하게 구현할 수 있는 장점이 있다.A cable-driven parallel robot (CDPR) is a robot in which multiple cables are driven in parallel to an end-effector. Cable parallel robots can realize fast movements due to low inertia, can secure a wide working space, and can perform a relatively accurate driving operation requiring a relatively large load.

케이블 병렬 로봇에 이용되는 케이블은, 로봇 구동 시 케이블에 부여되는 하중에 따라 그 특성이 달라질 수 있다. 예를 들어 케이블에 외력이 가해지면 케이블 소재 특성에 따라 변형이 일어나 케이블의 길이가 길어지거나 짧아질 수 있다. 이러한 케이블 길이의 변화는 케이블 구동 로봇의 정확성을 떨어뜨리기 때문에, 케이블 특성 변화를 고려하지 않고 로봇을 구동할 경우, 케이블특성 변화가 로봇의 구동 동작에 오차 요인으로 작용하게 되어 정확한 동작을 구현할 수 없는 문제가 있다. 케이블 특성은 외력이 가해지거나 외력이 제거됨에 따라 수시로 변형될 수 있으므로 구동 시 직접 측정이 어려우므로, 로봇의 정밀한 구동을 위해서는 구동 상황에 따른 케이블의 특성을 정확히 반영할 수 있는 모델링 등의 방법으로 케이블 특성을 예측하여 로봇 동작에 반영할 필요가 있다. The cable used in the cable parallel robot may have different characteristics depending on the load applied to the cable when the robot is driven. For example, when an external force is applied to a cable, the cable may be deformed depending on the characteristics of the cable material, and the length of the cable may become longer or shorter. Such a change in the cable length degrades the accuracy of the cable driving robot. Therefore, when the robot is driven without considering the cable characteristics change, the change in the cable characteristic acts as an error factor in the driving operation of the robot, there is a problem. Since the cable characteristics can be deformed from time to time as external force is applied or external force is removed, it is difficult to measure directly when driving. Therefore, in order to precisely drive the robot, cable It is necessary to predict the characteristics and to reflect them in the robot operation.

다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 특성 보정 방법은, 케이블에 관한 초기 정보를 수신하는 동작; 상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작; 상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작; 상기 산출한 크리프 특성에 따른 변형 정도 및 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 케이블의 특성 정보를 보정하는 동작을 포함할 수 있다. A method for calibrating cable characteristics of a robot according to various embodiments includes: receiving initial information about a cable; Calculating a degree of deformation corresponding to a creep characteristic of the cable based on the received initial information; Calculating a degree of deformation according to a hysteresis characteristic of the cable based on the received initial information; And correcting the characteristic information of the cable by using at least one of the deformation degree depending on the calculated creep characteristic and the deformation degree depending on the hysteresis characteristic.

다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블특성 보정 방법은, 상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 산출하는 동작; 및 상기 산출한 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 이용하여 상기 케이블의 특성 정보를 보정하는 동작을 더 포함할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, there is provided a method of compensating cable characteristics of a robot, comprising: calculating a degree of deformation recovery according to a restoration characteristic of the cable based on the received initial information; And correcting the characteristic information of the cable by using the degree of strain recovery according to the calculated restoration characteristic.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 히스테리시스 특성 또는 크리프 특성에 따른 케이블의 길이 변화를 정확히 예측함으로써, 케이블 특성 변화를 반영한 정밀한 로봇 구동을 구현할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, it is possible to precisely predict a change in length of a cable according to a hysteresis characteristic or a creep characteristic, thereby realizing precise robot driving that reflects changes in cable characteristics.

또한, 케이블에 대한 하중 조건 변화에 따른 케이블 변형 복원 특성을 고려함으로써 보다 정확한 케이블 특성을 예측할 수 있고, 이를 이용하여 정밀하게 로봇을 구동할 수 있다.In addition, more accurate cable characteristics can be predicted by considering the cable deformation restoration characteristics according to the change of the load condition of the cable, and the robot can be driven precisely by using this.

도 1은 다양한 실시예에 따른 케이블이 가지고 있는 structural stretch 특성을 설명하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 케이블의 히스테리시스 특성을 설명하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 케이블의 변형 추이를 크리프 특성 및 히스테리시스 특성을 이용하여 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 다양한 실시예에 따른 케이블의 복원 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 로봇의 케이블 길이 보정 방법에 관한 순서도이다.
도 6는 다른 실시예에 따른 로봇의 케이블 길이 보정 방법에 관한 순서도이다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 로봇의 구성 블록도를 도시한 도면이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 변형 특성을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 1 is a graph illustrating a structural stretch characteristic of a cable according to various embodiments. Referring to FIG.
2 is a graph illustrating a hysteresis characteristic of a cable according to various embodiments.
FIG. 3 is a graph for explaining the strain of a cable according to an embodiment, using creep characteristics and hysteresis characteristics.
4A to 4C are graphs for explaining restoration characteristics of cables according to various embodiments.
5 is a flowchart illustrating a cable length correction method for a robot according to an embodiment.
6 is a flowchart illustrating a cable length correction method for a robot according to another embodiment.
7 is a block diagram of a robot according to various embodiments.
8 is a graph for explaining cable deformation characteristics of a robot according to various embodiments.

이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경 (modification), 균등물 (equivalent), 및/또는 대체물 (alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that this disclosure is not intended to limit the present disclosure to the particular embodiments, but includes various modifications, equivalents, and / or alternatives of the embodiments of the present disclosure. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for similar components.

본 문서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징 (예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, the expressions " having, " " having, " " comprising, " or &Quot;, and does not exclude the presence of additional features.

본 문서에서, “A 또는 B,”“A 또는/및 B 중 적어도 하나,”또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상”등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B,” “ A 및 B 중 적어도 하나,”또는 “ A 또는 B 중 적어도 하나”는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, the expressions "A or B," "at least one of A or / and B," or "one or more of A and / or B," etc. may include all possible combinations of the listed items . For example, "A or B," "at least one of A and B," or "at least one of A or B" includes (1) at least one A, (2) Or (3) at least one A and at least one B all together.

다양한 실시 예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.The terms "first," "second," "first," or "second," etc. used in various embodiments may describe various components in any order and / or importance, Lt; / RTI > The representations may be used to distinguish one component from another. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment, regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the present disclosure, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be named as the first component.

본 문서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한 (suitable for),” “~하는 능력을 가지는 (having the capacity to),” “~하도록 설계된 (designed to),” “~하도록 변경된 (adapted to),” “~하도록 만들어진 (made to),”또는 “~를 할 수 있는 (capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성 (또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된 (specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 장치”라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성 (또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서 (예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서 (generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다. As used herein, the phrase " configured to " (or set) to be " configured according to circumstances may include, for example, having the capacity to, To be designed to, "" adapted to, "" made to, "or" capable of ". The term " configured (or set) to " may not necessarily mean " specifically designed to " Instead, in some situations, the expression " configured to " may mean that the device can " do " with other devices or components. For example, a processor configured (or configured) to perform the phrases " A, B, and C " may be a processor dedicated to performing the operation (e.g., an embedded processor), or one or more software programs To a generic-purpose processor (e.g., a CPU or an application processor) that can perform the corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the other embodiments. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. All terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art of the present disclosure. Commonly used predefined terms may be interpreted to have the same or similar meaning as the contextual meanings of the related art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in this document . In some cases, the terms defined herein may not be construed to exclude embodiments of the present disclosure.

본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 장치는 본 문서에서 기술된 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 장치의 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.Each of the components described in this document may be composed of one or more components, and the name of the component may be changed according to the type of the device. In various embodiments, an apparatus may comprise at least one of the elements described herein, and some elements may be omitted or further include additional elements. In addition, some of the components of the apparatus according to various embodiments may be combined to constitute one entity, so that the functions of the corresponding components before being combined can be performed in the same manner.

케이블 병렬 로봇은 다양한 산업 분야에서 이용될 수 있으며 특히 정밀한 동작이 요구되는 기술 분야에서 이용될 수 있다. Cable parallel robots can be used in a variety of industrial fields, especially in the field of technology where precise operation is required.

케이블 병렬 로봇에는 다양한 소재의 케이블이 이용될 수 있다. 예를 들면 케이블은 큰 하중을 커버할 수 있는 강철 소재로 구성되거나, 로봇 구동에 있어 높은 감도 특성을 통해 정밀한 구동을 구현할 수 있는 폴리머(polymer) 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 폴리머 소재의 케이블은 Dyneema 폴리머 케이블을 포함할 수 있다.Various cables can be used for cable parallel robots. For example, the cable may be made of a steel material capable of covering a large load, or may be made of a polymer material capable of realizing precise driving with high sensitivity characteristics in driving the robot. For example, the polymeric material cable may comprise a Dyneema polymer cable.

로봇에 사용되는 케이블은 로봇 구동 시 가해지는 외력과 케이블의 초기길이에 따라 케이블 특성이 변형될 수 있어 변형된 케이블의 특성을 고려하지 않고 로봇을 제어할 경우 정밀한 로봇 구동에 어려움이 따를 수 있다. 이에 따라 케이블의 변형 정도를 미리 예측하고 케이블 특성 변화 값을 보정하여 로봇 동작을 제어할 필요가 있다. The cable used in the robot can be deformed in accordance with the external force applied to the robot and the initial length of the cable, so that it may be difficult to drive the robot in a precise manner when the robot is controlled without considering the characteristics of the deformed cable. Accordingly, it is necessary to predict the deformation degree of the cable in advance and to control the robot operation by correcting the cable characteristic change value.

도 1은 다양한 실시예에 따른 케이블의 크리프 특성의 일부인 structural stretch을 설명하기 위한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a graph illustrating a structural stretch that is part of the creep characteristics of a cable according to various embodiments.

도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 케이블의 초기 길이가 각각 100 mm, 200 mm, 300 mm인 케이블에 하중을 가하였을 때 상기 하중에 따라 변형되는 케이블의 길이 변화 추이를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, when a cable having various initial lengths of 100 mm, 200 mm, and 300 mm according to various embodiments is loaded, it can be seen that the cable length changes with the load.

도 1의 그래프에서 점선은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모델링에 의해 도출된 시뮬레이션 결과를 도시한 것이고, 실선(101, 103, 105)은 실험에 의해 직접 측정된 결과를 도시한 것이다. In the graph of Fig. 1, a dotted line shows simulation results derived by modeling according to various embodiments of the present invention, and solid lines 101, 103, and 105 show results measured directly by experiment.

도 1의 그래프와 같이, 모델링 수식이 실제 실험 결과와 유사함을 확인할 수 있다. 즉 상기 수학 식을 이용하여 케이블의 길이 변형 정도를 모델링할 경우 실제 케이블이 변형되는 특성을 효과적으로 예측할 수 있다.As shown in the graph of FIG. 1, it can be confirmed that the modeling equation is similar to the actual experimental result. That is, when the degree of strain of the cable is modeled using the above equation, the characteristic of the actual cable can be effectively predicted.

참조 부호 101은 케이블의 초기 길이가 100mm인 경우, 참조 부호 103은 케이블의 초기 길이가 200mm인 경우, 참조 부호 105는 케이블의 초기 길이가 300mm인 경우, 각 케이블에 부여되는 하중의 크기 별 길이 변화 측정값을 도시한 것이다.Reference numeral 101 denotes a case where the initial length of the cable is 100 mm, 103 denotes an initial length of the cable of 200 mm, 105 denotes an initial length of the cable of 300 mm, The measurement values are shown.

도 1의 101, 103, 및 105에 도시된 바와 같이, 케이블은 외부로부터 하중이 부여되는 경우 케이블의 소재 특성에 따라 변형이 발생할 수 있다. 예를 들어 폴리머 소재의 케이블에 대해 하중이 부여됨에 따라 폴리머 체인에 변형이 발생하여 케이블의 길이 특성이 변화할 수 있다. 예를 들어 케이블이 폴리머 소재로 구성되는 경우, 폴리머 소재 특성에 따라 탄성 특성과 소성 특성이 공존할 수 있다.As shown in 101, 103, and 105 of FIG. 1, when a load is applied from the outside, the cable may be deformed depending on the material characteristics of the cable. For example, as a load is applied to a cable made of a polymer material, the polymer chain may be deformed to change the length characteristics of the cable. For example, when the cable is made of a polymer material, the elastic property and the plastic property may coexist according to the polymer material property.

예를 들면 케이블의 변형된 길이는, 외력이 가해지기 전 케이블의 초기 길이, 케이블에 가해지는 외력의 크기(예를 들면, 상기 케이블에 부여되는 하중의 크기), 및 외력이 가해지는 시간에 따라 변화하는 것으로 판단할 수 있다. For example, the deformed length of the cable depends on the initial length of the cable before the external force is applied, the magnitude of the external force applied to the cable (for example, the magnitude of the load applied to the cable) It can be judged that it is changing.

케이블의 길이는 도 1에 도시된 바와 같이 외력의 크기와 케이블의 최초 길이에 의존하여 변화할 수 있다. The length of the cable may vary depending on the magnitude of the external force and the initial length of the cable as shown in Fig.

일 실시예에 따라 상기 케이블의 변형 특성이 크리프 특성에 기인하는 것으로 판단하여 모델링한 케이블의 변형률(

) 및 변형된 길이 값(

)은 각각 아래의 수학식 1 내지 수학식 3과 같을 수 있다.According to one embodiment, it is determined that the deformation characteristic of the cable is caused by the creep characteristic, and the strain of the cable modeled

) And a modified length value (

) Can be expressed by the following equations (1) to (3), respectively.

여기서 E1과 E2는 burger's model에서의 elastic parameter,

는 케이블의 응력(stress of the cable), t0는 지연 시간(retardation time), t는 하중이 가해지는 시간,

는 케이블의 점성(viscosity)을 나타낸다. Where E1 and E2 are the elastic parameters of the burger's model,

Stress of the cable, t0 is the retardation time, t is the time at which the load is applied,

Represents the viscosity of the cable.

도 1의 점선 그래프는 각 케이블 길이에서 케이블의 변형된 길이 값을 상기 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 모델링한 결과를 도시한 것이다. 여기서 E1 및 E2는 각각

,

, t0는 23[s],

는 18000을 대입하였다. The dotted line graph of FIG. 1 shows the result of modeling the modified length value of the cable using the above Equation 2 and Equation 3 in each cable length. Where E1 and E2 are

,

, t0 is 23 [s]

Was substituted by 18000.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 획득한 시뮬레이션 결과(점선 도시)는 참조 부호 101, 103, 및 105의 실측 결과와 유사함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, simulation results obtained by using Equations (1) and (2) (dotted lines) are similar to those obtained by reference numerals 101, 103, and 105.

도 2는 다양한 실시예에 따른 케이블의 히스테리시스 특성을 설명하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.2 is a graph illustrating a hysteresis characteristic of a cable according to various embodiments.

다양한 실시예에 따른 로봇은 로봇의 구동에 의해 케이블에 대해 하중의 부여(loading)하고 부여한 하중의 제거(unloading)하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.The robot according to various embodiments can repeatedly perform an operation of loading a load on a cable and unloading a load by driving the robot.

예를 들어 케이블은 상기 하중의 부여 및 부여한 하중의 제거 동작에 따라 길이 특성이 변형될 수 있다. For example, the cable may be deformed in length depending on the application of the load and the removal operation of the applied load.

다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블은 탄성 특성을 갖는 소재로 구성될 수 있으므로, 상기 케이블의 길이 특성 변형은 히스테리시스(hysteresis) 특성을 따를 것으로 판단할 수 있다. Since the cable of the robot according to various embodiments may be made of a material having an elastic characteristic, it can be judged that the deformation of the length characteristic of the cable will follow the hysteresis characteristic.

도 2를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 케이블의 초기 길이가 각각 100 mm, 200 mm, 300 mm인 케이블에 대해, 하중을 부여한 후 상기 하중을 제거하였을 때 하중 크기의 변화에 따른 각 케이블의 길이 변화 특성은 케이블 길이와 무관하게 일관된 경향(즉 히스테리시스 특성)을 띠는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, when the initial lengths of the cables according to various embodiments are 100 mm, 200 mm, and 300 mm, respectively, when the load is removed after a load is applied, It can be seen that the change characteristics have a consistent tendency (ie, hysteresis) regardless of the cable length.

참조 부호 201은 케이블의 초기 길이가 100mm인 경우, 참조 부호 203은 케이블의 초기 길이가 200mm인 경우, 참조 부호 305는 케이블의 초기 길이가 300mm인 경우, 각 케이블에 부여되는 하중의 크기 변화에 따른 케이블의 길이 변화 측정값을 도시한 것이다.Reference numeral 201 denotes a case where the initial length of the cable is 100 mm, 203 denotes an initial length of the cable of 200 mm, 305 denotes an initial length of the cable of 300 mm, And the length change measurement value of the cable.

도 2의 그래프에서 점선은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모델링에 의해 도출된 시뮬레이션 결과를 도시한 것이고, 실선(201, 203, 205)은 실험에 의해 직접 측정된 결과를 도시한 것이다. In the graph of FIG. 2, the dotted lines show the simulation results derived by modeling according to various embodiments of the present invention, and the solid lines 201, 203, and 205 show the results directly measured by the experiment.

도 2의 그래프에 도시된 바와 같이, 모델링 수식이 실제 실험 결과와 유사함을 확인할 수 있다. 즉 상기 수학 식을 이용하여 케이블의 길이 변형 정도를 모델링할 경우 실제 케이블이 변형되는 특성을 효과적으로 예측할 수 있다.As shown in the graph of FIG. 2, it can be confirmed that the modeling equation is similar to the actual experimental result. That is, when the degree of strain of the cable is modeled using the above equation, the characteristic of the actual cable can be effectively predicted.

일 실시예에 따르면, 하중의 부여 및 부여된 하중의 제거에 따라 변화하는케이블의 길이는, 케이블의 탄성력에 기반하여 히스테리시스 특성이 나타나는 것으로 판단하여 훅의 법칙(Hook's law)을 이용하여 모델링할 수 있다. 예를 들어 상기 케이블은

의 식을 만족할 것으로 판단하여 케이블 길이 변화값에 대해 모델링할 수 있다. 여기서 x(t)는 케이블의 하중 부여에 따라 발생하는 elongation 양을 의미할 수 있다. According to one embodiment, the length of the cable, which changes with the application of the load and the removal of the applied load, can be modeled using Hook's law, judging that the hysteresis characteristic appears on the basis of the elasticity of the cable have. For example,

It is possible to model the cable length change value. Where x (t) can be the amount of elongation that occurs as a load is applied to the cable.

또한, 케이블에 대해 하중을 부여하거나 하중을 제거하는 경우에도, 케이블에 부여되는 하중에 의해 크리프 특성이 나타날 것이므로, 크리프 비선형 강성(nonlinear stiffness) 특성을 고려하여 변화하는 케이블의 길이를 모델링할 수 있다. 예를 들면 상기 케이블은

및

의 식을 만족할 것으로 판단하여 케이블 길이 변화값에 대해 모델링할 수 있다. In addition, even when a load is applied to a cable or a load is removed, a creep characteristic will appear due to a load applied to the cable, so that the length of the cable can be modeled considering creep nonlinear stiffness characteristics . For example,

And

It is possible to model the cable length change value.

여기서 n은 반복 횟수(cyclic iteration),

은 강성 모델 파라미터(model parameter of the stiffness)를 나타낼 수 있다. 도 2의 모델링에서는

은

,

는 5,

은 0.36을 대입하였다. Where n is a cyclic iteration,

Can represent the stiffness model parameter. In the modeling of FIG. 2

silver

,

5,

Was substituted for 0.36.

일 실시예에 따라 케이블의 변형을 히스테리시스 특성에 따라 모델링하는 경우 상기 케이블의 길이 변화량(

)는 아래의 수학식 4와 같을 수 있다. When modeling the deformation of the cable according to the hysteresis characteristic according to an embodiment,

) Can be expressed by Equation (4) below.

(

=loading, unloading exponent,

=experiment number (hardening factor))(

= loading, unloading exponent,

= experiment number (hardening factor)

도 2에 도시된 바와 같이 상기 수학식을 이용하여 획득한 시뮬레이션 결과(점선 도시)는 참조 부호 201, 203, 305의 실측 결과와 유사함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, the simulation results (dotted lines) obtained by using the above equations are similar to the experimental results of reference numerals 201, 203, and 305.

도 3은 일 실시예에 따른 케이블의 변형 추이를 크리프 특성 및 히스테리시스 특성을 이용하여 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph for explaining the strain of a cable according to an embodiment, using creep characteristics and hysteresis characteristics.

도 3은 길이가 300 mm인 폴리머 소재 케이블에 대해 소정 크기의 하중을 부여한 후(loading), 다시 상기 하중을 제거(unloading)하는 동작을 10회 반복할 때 케이블의 하중 크기에 따른 길이 변형 특성을 도시한 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the length of the cable and the length of the cable when the load is applied to a polymer cable having a length of 300 mm, and the unloading operation is repeated 10 times. FIG.

도 3을 참조하면, 케이블은 케이블에 가해지는 하중의 크기가 커질수록 크리프 특성에 따라 그 길이가 점차 증가하고, 하중의 크기가 줄어들면 히스테리시스 특성에 따라 다시 케이블의 길이가 줄어들되 상기 하중을 가하기 이전의 길이보다는 긴 길이를 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, as the magnitude of the load applied to the cable increases, the length of the cable gradually increases according to creep characteristics. When the magnitude of the load decreases, the length of the cable decreases again according to the hysteresis characteristic. It can have a longer length than the previous length.

이와 같이 케이블에 하중을 부여하고 제거하는 동작을 반복하면, 도 3에 도시된 바와 같이 케이블의 길이는, 상기 동작의 반복 횟수가 증가할수록, 하중을 최대로 가하였을 때의 길이와 상기 하중을 제거하였을 때의 길이가 각각 점차 증가함을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, when the operation of applying and removing the load on the cable is repeated, the length of the cable increases as the number of repetitions of the operation increases, the length when the load is maximized and the load And the length of each of them increases gradually.

여기서 케이블에 대한 로딩과 언로딩 동작의 반복 횟수가 증가할수록 변형되는 길이가 도 3의 화살표 방향으로 점차 이동하는 특성은, 케이블의 크리프 특성에 기인하는 것으로 예측할 수 있다. Herein, as the number of repetition of the loading and unloading operations for the cable increases, the characteristic that the deformed length gradually moves in the direction of the arrow in FIG. 3 can be predicted to be caused by the creep characteristic of the cable.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 케이블 특성 보정을 위한 모델링에서는 도 3에 도시된 바와 같이 케이블에 대해 하중을 부여하고 부여한 하중을 제거하는 것과 같은 로봇의 반복 구동 시, 케이블의 길이 특성이 히스테리시스 특성뿐 아니라 크리프 특성도 함께 따르는 것으로 판단하여 변형된 케이블 길이(

)를 아래의 수학식 5와 같이 결정할 수 있다. In the modeling for cable characteristic correction according to various embodiments of the present invention, when the robot is repeatedly driven, such as applying a load to a cable and removing a given load, as shown in FIG. 3, the length characteristic of the cable is only a hysteresis characteristic And the creep characteristics are considered to be along with the modified cable length (

Can be determined as shown in Equation (5) below.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 로봇의 케이블 특성 시 상기 수학식 1 내지 수학식 5에 의해 모델링할 경우 효과적으로 케이블의 길이 변화 특성을 예측할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, when modeling by the above Equations (1) to (5) in cable characteristics of a robot, it is possible to effectively predict a cable length change characteristic.

도 4a 내지 4c는 다양한 실시예에 따른 케이블의 복원 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 4A to 4C are graphs for explaining restoration characteristics of cables according to various embodiments.

전술한 바와 같이 케이블은 로봇 구동 시 하중이 가해짐에 따라 특성 변형이 일어날 수 있다. 그러나 변형된 케이블에 하중을 제거하면 케이블은 다시 초기 상태로 복원되는 특성을 보이는데 이와 같은 케이블의 복원 특성을 함께 고려해야 정확한 케이블 특성을 예측하여 로봇 구동에 반영할 수 있다. As described above, the cable may undergo characteristic deformation as a load is applied when the robot is driven. However, when the load is removed from the deformed cable, the cable is restored to its initial state. Considering the restoration characteristic of such a cable, accurate cable characteristics can be predicted and reflected in the driving of the robot.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 케이블의 복원 특성은, 케이블에 대한 하중 제거와 동시에 즉각적으로 발생하는 복원(이하 “제1복원”)과, 케이블에 대한 하중을 제거한 후 시간이 흐름에 따라 점차적으로 나타나는 복원(이하 “제2복원”)을 포함하는 것으로 판단할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the restoration characteristics of the cable include restoration (hereinafter referred to as " first restoration ") that occurs immediately upon removal of the load on the cable and removal of the load on the cable, (Hereinafter referred to as " second restoration ").

도 4a는 일 실시예에 따른 케이블에 하중을 부여하다가 200[s] 지점에서 하중을 제거하였을 때 변화되는 케이블의 길이를 도시한 그래프이다. FIG. 4A is a graph showing a cable length when a load is applied to a cable according to an exemplary embodiment, and a load is removed at 200 [s].

도 4a에 도시된 바와 같이 케이블에 대한 하중을 제거하는 경우 상기 하중을 제거하는 즉시 불연속적으로 케이블의 길이가 회복되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 제1회복은 케이블에 대한 장력 감소와 동시에 발생하는 것으로 케이블의 탄성 특성에 기인하는 것으로 예측할 수 있다. 따라서 케이블의 복원 특성이 시간에만 의존하는 것으로 판단하여 케이블 특성을 예측할 경우 실제 결과를 정확히 반영하지 못할 수 있다.As shown in FIG. 4A, when the load on the cable is removed, it can be confirmed that the length of the cable is restored discontinuously immediately after the load is removed. This first recovery can be predicted to occur simultaneously with the decrease in tension on the cable, which is attributable to the elastic properties of the cable. Therefore, if the cable characteristics are predicted to depend on time only, the actual results may not be accurately reflected.

도 4b는 일 실시예에 따른 케이블에 대해 하중을 부여하고 부여한 하중을 제거하는 동작을 10회 반복하는 로봇의 로딩 테스트 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 4B is a graph showing a loading test result of a robot which gives a load to a cable according to an embodiment and repeats an operation of removing a load applied ten times.

도 4b에서, 참조부호 401은 케이블에 대해 로딩 테스트를 수행하였을 때의 변형되는 케이블의 길이를 도시한 그래프이고, 참조부호 403은 상기 401의 로딩 테스트를 수행한 직후 다시 바로 동일한 로딩 테스트를 수행하였을 때 변형되는 케이블의 길이 변화를 상대적 수치로 도시한 그래프이며, 참조부호 405는 상기 403의 로딩 테스트를 수행한 직후 다시 동일한 로딩 테스트를 수행하였을 때 변형되는 케이블 길이 변화를 상대적 수치로 도시한 그래프이다.In FIG. 4B, reference numeral 401 denotes a length of a cable to be deformed when a loading test is performed on a cable, and reference numeral 403 denotes a loading test immediately after performing the loading test of 401 And 405 is a graph showing a relative value of cable length change when the same loading test is performed again after the loading test of 403 is performed .

도 4b에 도시된 바와 같이, 케이블은 로딩 테스트 시 히스테리시스 특성 및 크리프 특성에 따라 길이 특성이 변형될 수 있으며, 도 4b의 로딩 테스트는 시간 간격을 두지 않고 수행되었으므로 각 로딩 테스트에서 하중을 제거하였을 때 확인되는 길이 변화(411, 413, 415)는 케이블의 탄성 회복 특성에 기인하는 것으로 판단할 수 있다. As shown in FIG. 4B, the length characteristics of the cable can be changed according to the hysteresis characteristic and the creep characteristic at the time of the loading test, and the loading test of FIG. 4B is performed at a time interval. Therefore, It can be judged that the identified length changes 411, 413, and 415 are attributable to the elastic recovery characteristics of the cable.

실험 결과에 따르면, 케이블의 즉각적인 복원 특성(제1복원)은 이전 로딩 테스트에서의 히스테리시스 탄성 특성으로부터 유추 가능한 것으로 판단할 수 있다. According to the experimental results, it can be judged that the instantaneous restoration characteristic (first restoration) of the cable can be deduced from the hysteresis elastic characteristics in the previous loading test.

예를 들어 두 번째 로딩 테스트(403)에서의 케이블의 제1복원 특성, 즉 즉각적인 복원 특성은, 첫 번째 로딩 테스트(401)에서의 케이블의 히스테리시스 탄성 특성으로부터 유추 가능하며, 세 번째 로딩 테스트(405)에서의 케이블의 제1복원 특성은 두 번째 로딩 테스트(403)에서의 케이블의 히스테리시스 탄성 특성으로부터 유추 가능하다. For example, the first restoration characteristic, i.e., instant restoration characteristic, of the cable in the second loading test 403 can be inferred from the hysteresis elastic characteristics of the cable in the first loading test 401, and the third loading test 405 Can be inferred from the hysteretic elastic characteristics of the cable in the second loading test 403. The first restoration characteristic of the cable at the second loading test 403 is similar to the hysteresis elastic characteristic of the cable at the second loading test 403.

예를 들어 케이블의 복원 특성 중 탄성 특성에 기인하는 제1회복에 따른 케이블 길이 변화량(

)은 아래의 수학식 6으로 표현할 수 있다. For example, the cable length variation due to the first recovery due to the elastic properties of the restoration characteristics of the cable

) Can be expressed by the following equation (6).

여기서

은 케이블에 부여되는 최대 하중의 크기(장력)이며

은 상기 케이블에 부여되는 하중을 제거하는 경우 하중의 크기(장력)이다. 또한,

는 히스테리시스 특성에 따른 케이블 길이 변화량(

)에 관한 수학식 4로부터 도출할 수 있다.here

Is the magnitude (tension) of the maximum load applied to the cable

Is the magnitude (tension) of the load when the load applied to the cable is removed. Also,

Is the change in cable length according to the hysteresis characteristic

Can be deduced from Equation (4) with respect to Equation (4).

도 4c는 일 실시예에 따른 케이블에 대해 하중을 부여하고 부여한 하중을 제거하는 동작을 일정 시간 간격을 두고 10회씩 반복하는 로봇의 로딩 테스트를 도시한 그래프이다.FIG. 4C is a graph illustrating a loading test of a robot in which a load is applied to a cable according to an embodiment, and an operation of removing a load is repeated 10 times at a predetermined time interval.

도 4b에서는 각 로딩 테스트의 종료 후 시간 간격을 두지 않고 다음 로딩 테스트가 진행된 것과 달리, 도 4c에서는 첫 번째 로딩 테스트 후 시간 간격을 두고 각각 참조 부호 402, 404, 406의 로딩 테스트를 진행하였다. In FIG. 4B, the loading test of reference numerals 402, 404, and 406 are performed at intervals of time after the first loading test in FIG. 4C, unlike the next loading test without time intervals after the end of each loading test.

참조 부호 402는 첫 번째 로딩 테스트(케이블에 대한 하중 부여 및 하중 제거 동작을 10회 반복 실험) 후 1일이 경과된 후 다시 로딩 테스트를 수행한 결과이고, 참조 부호 404는 첫 번째 로딩 테스트 후 2일이 경과된 후 로딩 테스트를 수행한 결과이며, 참조 부호 406은 첫 번째 로딩 테스트 후 3일이 경과된 후 로딩 테스트를 수행한 결과를 도시한 그래프이다.Reference numeral 402 denotes a result of performing a loading test again after a lapse of one day after the first loading test (10 times of load application and load removal operations for the cable). Reference numeral 404 denotes 2 406 is a graph showing a result of performing a loading test after 3 days have elapsed since the first loading test.

도 4c를 참조하면, 동일하게 첫 번째 로딩 테스트를 수행한 케이블의 경우에도 다시 동일한 로딩 테스트를 수행하기까지 대기한 기간이 길수록, 더 큰 복원 특성을 보였음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4C, it can be seen that, in the case of the cable having the same first loading test, the longer the waiting period for performing the same loading test again, the greater the restoring characteristic was exhibited.

이와 같이 케이블의 복원 특성은 상기 즉각적인 복원 특성을 제외하고는 회복 시간에 의존적인 것을 확인할 수 있다.Thus, it can be seen that the restoration characteristic of the cable is dependent on the recovery time, except for the instant restoration characteristic.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면 버거 모델(Burger's model)에 기반하여 상기 시간 의존적 복원 특성(이하 “제2복원”)을 모델링 할 수 있다. 여기서 제2 복원 특성을 예측하기 위한 케이블 초기 길이는, 상기 케이블의 크리프 특성 및 히스테리시스 특성을 고려한 수학식 5의 케이블 길이(

)를 반영함으로써 보다 실제 결과에 가깝게 모델링할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the time-dependent restoration characteristic (hereinafter referred to as " second restoration ") can be modeled based on the Burger's model. Here, the cable initial length for predicting the second restoration characteristic is determined by taking into account the creep characteristics and the hysteresis characteristics of the cable,

) Can be modeled closer to actual results.

예를 들어, 케이블의 복원 특성 중 시간 의존적인 제2회복 특성에 따른 케이블 길이 변화량(

)은 아래의 수학식 7 및 수학식 8로 표현할 수 있다.For example, the cable length change amount according to the time-dependent second recovery characteristic among the restoration characteristics of the cable

) Can be expressed by the following equations (7) and (8).

여기서 t1은 회복 지연 시간(retardation time of recovery),

및

는 지연 시간 계수(coefficient of the retardation time)(예를 들어

는

,

는

)이다. Where t1 is the retardation time of recovery,

And

Is the coefficient of the retardation time (e.g.,

The

,

The

)to be.

최종적으로 케이블의 복원 특성은 제1복원 및 제2복원을 모두 고려하여 예측할 수 있다. 예를 들어 상기 수학식 6 및 수학식 8의 결과에 따라, 케이블의 복원 특성에 따른 케이블 길이 변화량은

와

를 더한 값으로 결정할 수 있다. (

)Finally, the restoration characteristic of the cable can be predicted considering both the first restoration and the second restoration. For example, according to the results of Equations (6) and (8), the cable length variation according to the restoration characteristic of the cable

Wow

Can be determined. (

)

도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 케이블 특성 보정 방법에 관한 순서도이다. Figure 5 is a flow diagram of a cable property correction method in accordance with various embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 특성 보정 장치는 동작 501에서 케이블에 관한 초기 정보를 수신할 수 있다. Referring to FIG. 5, the apparatus for calibrating cable characteristics of a robot according to various embodiments may receive initial information about a cable in operation 501.

여기서 수신하는 케이블에 관한 초기 정보는 케이블의 특성 변형 정도를 산출하기 위한 것으로, 예를 들면 케이블의 초기 길이 정보 및 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보를 포함할 수 있다. The initial information on the cable to be received here is for calculating the degree of characteristic deformation of the cable, and may include, for example, information on the initial length of the cable and information on the load imparted to the cable.

예를 들어 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보는, 케이블에 부여되는 하중의 크기, 하중이 부여된 시간, 및 하중이 부여된 횟수 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다. For example, the information about the load imparted to the cable may include information about at least one of the magnitude of the load imparted to the cable, the time the load is imparted, and the number of times the load is imparted.

상기 케이블에 관한 초기 정보는 로봇에 포함되는 센서에 의해 자동으로 측정되어 수신되거나, 사용자에 의해 직접 수신될 수 있으며, 메모리에 저장된 정보로부터 수신될 수도 있다.Initial information about the cable may be automatically measured or received by a sensor included in the robot, received directly by the user, or received from information stored in the memory.

동작 503에서, 다양한 실시예에 따르면 로봇의 케이블 특성 보정 장치는 수신한 케이블에 관한 초기 정보에 기반하여 크리프 특성에 따른 케이블의 변형 정도를 산출할 수 있다. 상기 케이블의 변형 정도는 미리 설정된 수학식에 기반하여 근사값으로 산출될 수 있다. 예를 들면, 케이블 특성 보정 장치는 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 크리프 특성에 따른 변형 정도를 산출할 수 있다. In operation 503, according to various embodiments, the apparatus for calibrating cable characteristics of a robot can calculate a degree of deformation of a cable according to creep characteristics based on initial information on the received cable. The degree of deformation of the cable can be calculated as an approximate value based on a predetermined equation. For example, the cable characteristic correcting device can calculate the degree of deformation according to the creep characteristics using the above-mentioned equations (1) and (2).

동작 505에서, 다양한 실시예에 따르면 로봇의 케이블 특성 보정 장치는 수신한 케이블에 관한 초기 정보에 기반하여 히스테리시스 특성에 따른 케이블의 변형 정도를 산출할 수 있다. 상기 케이블의 변형 정도는 미리 설정된 수학식에 기반하여 근사값으로 산출될 수 있으며, 예를 들면 상기 수학식 4을 이용하여 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도를 산출할 수 있다. In operation 505, according to various embodiments, the cable property correcting device of the robot can calculate the deformation degree of the cable according to the hysteresis characteristic based on the initial information about the received cable. The degree of deformation of the cable can be calculated as an approximate value based on a predetermined equation. For example, the deformation degree according to the hysteresis characteristic can be calculated using Equation (4).

예를 들어 동작 501에서 수신하는 케이블에 관한 초기 정보는, 동작 503 및 동작 505에서의 변형 정도 산출에 요구되는 다른 특성 정보를 더 포함할 수 있다. For example, the initial information about the cable that is received in operation 501 may further include other property information required for calculating the degree of deformation in operation 503 and operation 505. [

다음으로, 동작 507에서, 케이블 특성 보정 장치는 산출한 변형 정도를 이용하여 케이블의 특성 정보를 보정할 수 있다. 예를 들면 상기 케이블의 특성 정보는 케이블의 길이 정보를 포함할 수 있다. Next, in operation 507, the cable characteristic correcting device can correct the characteristic information of the cable using the calculated degree of deformation. For example, the characteristic information of the cable may include the length information of the cable.

다양한 실시예에 따르면 상기 케이블 특성 보정 장치는 동작 503 및 동작 505의 산출 동작 중 어느 하나만을 수행할 수도 있고, 동작 503 및 동작 505를 모두 수행할 수도 있다.According to various embodiments, the cable property correction apparatus may perform only one of operations 503 and 505, or may perform both operations 503 and 505. [

도 6는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 케이블 특성 보정 방법에 관한 순서도이다. Figure 6 is a flow diagram of a cable property correction method in accordance with various embodiments of the present invention.

도 6에서, 동작 601 내지 동작 605는 상기 동작 501 내지 동작 505의 동작과 유사할 수 있다. In FIG. 6, operations 601 to 605 may be similar to operations in operations 501 to 505 above.

동작 601에서, 다양한 실시예에 따르면 케이블에 관한 초기 정보는 케이블의 초기 길이 정보 및 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 하중에 관한 정보는 상기 케이블에 부여되는 하중의 크기, 상기 하중이 부여되는 시간, 상기 하중이 부여된 횟수, 및 상기 하중이 제거되고 소요된 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 하중이 제거되더라도 케이블에 부여되는 하중의 크기가 0이 아닌 경우에는, 상기 하중에 관한 정보는 상기 하중이 제거된 후의 하중의 크기를 더 포함할 수도 있다. In operation 601, according to various embodiments, the initial information about the cable may include information about the initial length information of the cable and the load imparted to the cable. For example, the information on the load may include at least one of a magnitude of a load applied to the cable, a time at which the load is applied, a number of times the load is applied, and a time at which the load is removed. For example, if the load applied to the cable is not zero even if the load is removed, the information on the load may further include a magnitude of the load after the load is removed.

동작 603 및 동작 605에서, 로봇의 케이블 특성 보정 장치는 상기 수신한 초기 정보를 이용하여 크리프 특성에 따른 변형 정도 및 히스테리시스 특성에 따른 변형 정보 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. In operation 603 and operation 605, the apparatus for correcting cable characteristics of the robot may calculate at least one of deformation degree according to the creep characteristic and deformation information depending on the hysteresis characteristic using the received initial information.

다양한 실시예에 따르면 로봇의 케이블 특성 보정 장치는, 동작 607에서, 케이블의 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 산출할 수 있다. According to various embodiments, the apparatus for compensating cable characteristics of a robot can calculate the degree of deformation recovery according to the restoration characteristic of the cable at operation 607. [

상기 케이블의 변형 회복 정도는 미리 설정된 수학식에 기반하여 근사값으로 산출될 수 있다. 예를 들면, 케이블 특성 보정 장치는 상기 수학식 5 내지 수학식 8을 이용하여 변형 회복 정도를 산출할 수 있다.The degree of deformation recovery of the cable can be calculated as an approximate value based on a preset mathematical expression. For example, the cable property correcting device can calculate the degree of strain recovery using the above-mentioned expressions (5) to (8).

동작 609에서, 케이블 특성 보정 장치는 산출한 변형 정도를 이용하여 케이블의 특성 정보를 보정할 수 있다. 예를 들면 상기 케이블의 특성 정보는 케이블의 길이 정보를 포함할 수 있다. In operation 609, the cable characteristic correcting device can correct the characteristic information of the cable using the calculated degree of deformation. For example, the characteristic information of the cable may include the length information of the cable.

다양한 실시예에 따르면 상기 케이블 특성 보정 장치는 동작 603, 605, 및607의 산출 결과 중 적어도 하나에 기반하여 변형된 케이블의 길이 정보를 예측하여 로봇의 구동을 위한 보정 정보에 반영할 수 있다. According to various embodiments, the cable characteristics correction device can predict the cable length information based on at least one of the calculation results of the operations 603, 605, and 607, and reflect the information on the correction information for driving the robot.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 특성 보정 장치에 관한 구성 블록도를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for correcting cable characteristics of a robot according to various embodiments of the present invention.

도 7을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 케이블 특성 보정 장치(700)는 구동부(710), 제어부(720), 입력부(730), 및 메모리(740)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a cable characteristic correction apparatus 700 according to various embodiments may include a driver 710, a controller 720, an input unit 730, and a memory 740.

일 실시예에 따르면 상기 케이블 특성 보정 장치(700)는 로봇을 의미할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 로봇은 구동부(710)를 포함할 수 있으며, 구동부(710)의 구동을 위해 링크 역할을 하는 케이블(715)을 적어도 하나 포함할 수 있다.According to one embodiment, the cable characteristic correcting apparatus 700 may mean a robot. According to various embodiments, the robot may include a driver 710 and may include at least one cable 715 that acts as a link for driving the driver 710.

다른 실시예에 따르면 로봇과 별개로 케이블의 특성 정보만을 산출하도록 동작하는 전자 장치를 의미할 수 있다. 이 경우 케이블 특성 보정 장치(700)는 상기 구동부(710)를 포함하지 않을 수도 있다. According to another embodiment, it may mean an electronic device that operates separately from the robot to calculate characteristic information of the cable. In this case, the cable characteristic correcting apparatus 700 may not include the driving unit 710.

다양한 실시예에 따르면 입력부(730)는 외부로부터 케이블에 관한 초기 정보 입력를 수신할 수 있다. 예를 입력부(730)는 사용자에 의해 입력되는 케이블에 관한 초기 정보를 수신하거나, 외부 장치와 통신하여 상기 케이블에 관한 초기 정보를 수신할 수 있다. According to various embodiments, the input 730 may receive an initial information input regarding the cable from the outside. For example, the input unit 730 may receive initial information about a cable input by a user, or may receive initial information about the cable by communicating with an external device.

다양한 실시예에 따르면 메모리(740)는 로봇에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어 메모리(740)는 입력부(730)로부터 수신한 초기 정보를 저장하거나 케이블 특성 보정 장치(700)에 포함된 별도의 센서(미도시)로부터 측정되는 정보를 저장할 수 있다. 메모리(740)는 케이블의 특성 정보를 보정하기 위해 요구되는 수학식을 저장할 수 있다. 메모리(740)는 로봇의 구동 동작에 관한 정보 또는 제어부(720)로부터 산출한 케이블의 보정에 관한 정보를 저장할 수도 있다. According to various embodiments, memory 740 may store information about the robot. For example, the memory 740 may store initial information received from the input unit 730 or may store information measured from a separate sensor (not shown) included in the cable characteristic correction apparatus 700. [ The memory 740 may store the mathematical formulas required to correct the characteristic information of the cable. The memory 740 may store information on the driving operation of the robot or information on the correction of the cable calculated from the control unit 720. [

다양한 실시예에 따르면, 제어부(720)는 상기 케이블 특성 보정 장치(700)를 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들면 제어부(720)는 입력부(730) 또는 메모리(740)로부터의 초기 정보를 이용하여 케이블의 변형 정도를 산출할 수 있고, 산출한 변형 정도에 기반하여 케이블의 길이 정보를 보정하여 구동부(710)를 제어할 수 있다.According to various embodiments, the control unit 720 can control the cable characteristic correcting apparatus 700 as a whole. For example, the control unit 720 can calculate the deformation degree of the cable using the initial information from the input unit 730 or the memory 740, corrects the length information of the cable based on the calculated deformation degree, 710).

도 8은 다양한 실시예에 따른 로봇의 케이블 변형 특성을 설명하기 위한 그래프이다.8 is a graph for explaining cable deformation characteristics of a robot according to various embodiments.

도 8을 참조하면, 케이블에 가하는 하중의 변화에 따라 변화하는 케이블의 길이 특성을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8, the length characteristics of the cable varying according to the change in the load applied to the cable can be confirmed.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 개시된 수학 식을 이용하여 케이블의 길이 변형 정도를 모델링하는 경우 실제 케이블의 길이 변화 특성을 효과적으로 예측할 수 있다. As shown in FIG. 8, when the degree of deformation of the cable is modeled using the equations disclosed in the present invention, it is possible to effectively predict the length change characteristic of the actual cable.

다양한 실시예에 따르면, 케이블 특성 보정 장치(700)는 히스테리시스 특성 및/또는 크리프 특성에 따른 케이블의 길이 변화를 정확히 예측함으로써, 케이블 특성 변화를 반영한 정밀한 로봇 구동을 구현하도록 할 수 있다. According to various embodiments, the cable characteristic correcting apparatus 700 can precisely predict the cable length change according to the hysteresis characteristic and / or the creep characteristic, thereby realizing precise robot driving reflecting the cable characteristic change.

또한, 케이블에 대한 하중 조건 변화에 따른 케이블 변형 복원 특성을 고려함으로써 보다 정확한 케이블 특성을 예측할 수 있고, 이를 이용하여 정밀하게 로봇을 구동할 수 있다. In addition, more accurate cable characteristics can be predicted by considering the cable deformation restoration characteristics according to the change of the load condition of the cable, and the robot can be driven precisely by using this.

본 문서에서 사용된 용어 “부” 또는 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어 (firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위 (unit)를 의미할 수 있다. “부” 또는 “모듈”은, 예를 들면, 유닛 (unit), 로직 (logic), 논리 블록 (logical block), 부품 (component), 또는 회로 (circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용 (interchangeably use)될 수 있다. “부” 또는 “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “부” 또는 “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, “부” 또는 “모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC (application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs (field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치 (programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As used herein, the term " part " or " module " may refer to a unit that includes one or a combination of two or more of, for example, hardware, software or firmware. Or " module " is used interchangeably with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, . The term " part " or " module " may be a minimum unit or part of an integrally constructed part, or may be a minimum unit or a part thereof performing one or more functions. &Quot; Parts " or " module " may be embodied either mechanically or electronically. For example, a "component" or "module" may be an application-specific integrated circuit (ASIC) chip, field-programmable gate arrays (FPGAs) or programmable logic arrays (FPGAs) logic device).

다양한 실시 예에 따른 장치 (예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법 (예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체 (computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서 (예: 프로세서 120)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리 130가 될 수 있다. At least a portion of a device (e.g., modules or functions thereof) or a method (e.g., operations) according to various embodiments may include, for example, computer-readable storage media in the form of program modules, As shown in FIG. The instructions, when executed by a processor (e.g., processor 120), may cause the one or more processors to perform functions corresponding to the instructions. The computer readable storage medium may be, for example, the memory 130.

상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체 (magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체 (optical media)(예: CD-ROM (compact disc read only memory), DVD (digital versatile disc), 자기-광 매체 (magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크 (floptical disk)), 하드웨어 장치 (예: ROM (read only memory), RAM (random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.The computer readable recording medium may be a hard disk, a floppy disk, a magnetic media (e.g., a magnetic tape), an optical media (e.g., a compact disc read only memory (CD-ROM) but are not limited to, digital versatile discs, magneto-optical media such as floptical discs, hardware devices such as read only memory (ROM), random access memory (RAM) Etc.), etc. The program instructions may also include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter, etc. The above- May be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the various embodiments, and vice versa.

다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱 (heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.Modules or program modules according to various embodiments may include at least one or more of the elements described above, some of which may be omitted, or may further include additional other elements. Operations performed by modules, program modules, or other components in accordance with various embodiments may be performed in a sequential, parallel, iterative, or heuristic manner. Also, some operations may be performed in a different order, omitted, or other operations may be added.

그리고 본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.And the embodiments disclosed in this document are presented for the purpose of explanation and understanding of the disclosed contents, and do not limit the scope of the present disclosure. Accordingly, the scope of the present disclosure should be construed as including all modifications based on the technical idea of the present disclosure or various other embodiments.

Claims

로봇의 케이블 특성 보정 방법에 있어서,
케이블에 관한 초기 정보를 수신하는 동작;
상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작;
상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도를 산출하는 동작;
상기 산출한 크리프 특성에 따른 변형 정도 및 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 케이블의 특성 정보를 보정하는 동작을 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.A method for correcting a cable characteristic of a robot,
Receiving initial information about the cable;
Calculating a degree of deformation corresponding to a creep characteristic of the cable based on the received initial information;
Calculating a degree of deformation according to a hysteresis characteristic of the cable based on the received initial information;
And correcting the characteristic information of the cable by using at least one of the deformation degree depending on the calculated creep characteristic and the deformation degree depending on the hysteresis characteristic.

제 1 항에 있어서,
상기 수신한 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 산출하는 동작; 및
상기 산출한 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 이용하여 상기 케이블의 특성 정보를 보정하는 동작를 더 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method according to claim 1,
Calculating a degree of strain recovery according to a restoration characteristic of the cable based on the received initial information; And
And correcting the characteristic information of the cable by using the degree of strain recovery according to the calculated restoration characteristic.

제 1 항에 있어서,
상기 케이블의 변형 정도는, 미리 설정된 수학 식에 기반하여 근사값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the degree of deformation of the cable is calculated as an approximate value based on a predetermined equation.

제 1 항에 있어서,
상기 초기 정보는, 상기 케이블의 초기 길이 정보 및 상기 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보를 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the initial information includes initial length information of the cable and information on a load applied to the cable.

제 4 항에 있어서,
상기 하중에 관한 정보는, 상기 케이블에 부여되는 하중의 크기, 상기 하중이 부여되는 시간, 및 상기 하중이 부여되는 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the information on the load includes at least one of a magnitude of a load applied to the cable, a time at which the load is applied, and a number of times the load is applied.

제 2 항에 있어서,
상기 초기 정보는, 상기 케이블의 초기 길이 정보 및 상기 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보를 포함하고,
상기 하중에 관한 정보는, 상기 케이블에 부여되는 하중의 크기, 상기 하중이 부여되는 시간, 상기 하중이 부여된 횟수, 및 상기 하중이 제거되고 소요된 시간 중 적어도 하나를 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the initial information includes information on initial length information of the cable and information on a load applied to the cable,
Wherein the information on the load includes at least one of a load applied to the cable, a time at which the load is applied, a number of times the load is applied, and a time at which the load is removed, Way.

제 3 항에 있어서,
상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도는,
제1식:

; 및
제2식:

(

: 케이블의 변형률,

: 변형된 케이블의 길이, E1, E2: burgur's model의 elastic parameter,

: 케이블의 응력,

: 지연 시간, t: 하중이 가해진 시간,

: 케이블의 점성)
에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method of claim 3,
The deformation degree of the cable according to the creep characteristics is,
&Lt; tb >

; And
The second formula:

(

: Strain of cable,

: Length of deformed cable, E1, E2: elastic parameter of burgur's model,

: Stress of cable,

: Delay time, t: time when load is applied,

: The viscosity of the cable)
And calculating a correction value of the cable characteristic of the robot.

제 3 항에 있어서,
상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도는,
제 3 식:

(

: loading, unloading exponent, N: experiment number(hardening factor), T: 하중 크기,

: 케이블의 길이 변화량)
에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method of claim 3,
The degree of deformation according to the hysteresis characteristic of the cable,
The third equation:

(

: loading, unloading exponent, N: experiment number (hardening factor), T: load size,

: Cable length variation)
And calculating a correction value of the cable characteristic of the robot.

제 1 항에 있어서,
상기 케이블 특성은 상기 케이블의 길이 특성인 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the cable characteristic is a length characteristic of the cable.

로봇의 케이블 특성 보정 장치에 있어서,
케이블에 관한 초기 정보에 관한 입력을 수신할 수 있는 입력부;
상기 케이블에 관한 초기 정보를 저장할 수 있는 메모리; 및
제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 입력부에 의해 수신되거나 상기 메모리에 저장된 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도 및 상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 특성을 산출하고, 상기 산출한 변형 특성을 이용하여 상기 로봇의 케이블 특성 정보를 보정하도록 설정된 로봇의 케이블 특성 보정 장치.An apparatus for correcting cable characteristics of a robot,
An input capable of receiving an input relating to initial information about the cable;
A memory capable of storing initial information about the cable; And
And a control unit,
Wherein,
And calculating a deformation characteristic according to a creep characteristic of the cable and a hysteresis characteristic of the cable based on the initial information received by the input unit or stored in the memory, A device for compensating cable characteristics of a robot set to correct characteristic information.

제 10 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 초기 정보에 기반하여 상기 케이블의 복원 특성에 따른 변형 회복 정도를 산출하고, 상기 변형 정보 및 변형 회복 정도를 이용하여 상기 로봇의 케이블 특성 정보를 보정하도록 설정된 로봇의 케이블 특성 보정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein,
Wherein the cable characteristic correction device is configured to calculate a strain recovery degree according to a restoration characteristic of the cable based on the initial information and to correct cable characteristic information of the robot using the strain information and the strain recovery degree.

제 10 항에 있어서,
상기 케이블의 변형 정도는, 미리 설정된 수학식에 기반하여 근사값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the degree of deformation of the cable is calculated as an approximate value based on a predetermined equation.

제 10 항에 있어서,
상기 초기 정보는, 상기 케이블의 초기 길이 정보 및 상기 케이블에 부여되는 하중에 관한 정보를 포함하는 로봇의 케이블 특성 보정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the initial information includes initial length information of the cable and information on a load applied to the cable.

제 10 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 로봇의 구동 시 보정된 로봇의 케이블 특성 정보 및
상기 로봇의 구동 이후 다시 구동되기까지의 시간 정보 중 적어도 하나를
상기 케이블에 관한 초기 정보로서 상기 메모리에 저장하도록 설정된 로봇의 케이블 특성 보정 장치. 11. The method of claim 10,
Wherein,
Information of the cable characteristics of the robot corrected at the time of driving the robot and
At least one of the time information from when the robot is driven until the robot is driven again
Wherein the cable information is stored in the memory as initial information about the cable.

제 10 항에 있어서,
상기 케이블의 크리프 특성에 따른 변형 정도는,
제1식:

; 및
제2식:

(

: 케이블의 변형률,

: 변형된 케이블의 길이, E1, E2: burgur's model의 elastic parameter,

: 케이블의 응력,

: 지연 시간, t: 하중이 가해진 시간,

: 케이블의 점성)
에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 장치.11. The method of claim 10,
The deformation degree of the cable according to the creep characteristics is,
&Lt; tb >

; And
The second formula:

(

: Strain of cable,

: Length of deformed cable, E1, E2: elastic parameter of burgur's model,

: Stress of cable,

: Delay time, t: time when load is applied,

: The viscosity of the cable)
Is calculated on the basis of at least one of the following:

제 10 항에 있어서,
상기 케이블의 히스테리시스 특성에 따른 변형 정도는,
제 3 식:

(

: 케이블의 길이 변화량)
에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 로봇의 케이블 특성 보정 장치.11. The method of claim 10,
The degree of deformation according to the hysteresis characteristic of the cable,
The third equation:

(

: Cable length variation)
Is calculated on the basis of at least one of the following: