KR102105626B1 - Method for setting collision sensitivity automatically for cooperative robot - Google Patents

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KR102105626B1
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cooperative robot
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박종훈
한광현
최윤서
정구희
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주식회사 뉴로메카
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Abstract

A method for automatically setting collision sensitivity of a cooperative robot according to an embodiment of the present invention includes the following steps of: operating the cooperative robot; obtaining torque-related data related to torque acting on each joint of the cooperative robot while the cooperative robot is operating; and calculating a collision threshold value based on the obtained torque-related data.

Description

협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법{Method for setting collision sensitivity automatically for cooperative robot}Method for setting collision sensitivity automatically for cooperative robot}

본 발명은 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 협동 로봇의 동작을 멈추게 하는 충격의 임계값을 자동으로 설정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot, and more particularly, to a method of automatically setting a threshold of an impact that stops the operation of the cooperative robot.

최근 사람과 같은 공간에서 일할 수 있는 협동 로봇이 출현하였다. 협동 로봇은 사람과 근접한 곳에서 작동하는 로봇으로서, 사람의 안전을 위해 종래의 산업 로봇에 비해 소형이며 느린 스피드로 작동하도록 제작된다.Recently, a cooperative robot that can work in the same space as a person has appeared. Cooperative robots are robots that operate in close proximity to humans, and are designed to operate at a small size and slow speed compared to conventional industrial robots for human safety.

기존의 고가의 일반 산업용 로봇 대신 협동 로봇을 사용하는 이유는 안전을 위한 펜스가 필요하지 않아 넓은 공간이 필요치 않으며, 작은 프로그램 변경도 누구나 손쉽게 프로그래밍을 할 수 있고, 또한 충돌 감지를 이용한 안전 정지 기능을 보유하여 사람과 함께 작업하는 데에 특화되어 있다.The reason for using the cooperative robot instead of the existing expensive general industrial robot is that it does not require a fence for safety, so there is no need for a large space, anyone can easily program a small program change, and also use the safety stop function using collision detection. It is specialized in holding and working with people.

그러나 협동 로봇의 구동 중에 발생한 외력이 충돌에 의한 것인지 동역학적 특징에 의한 것인지 판단할 필요가 있는데, 기존에는 이러한 차이를 확연한 구분이 어려워 충돌이 없음에도 충돌을 감지하는 오작동이 발생하기도 했다.However, it is necessary to determine whether the external force generated during the driving of the cooperative robot is due to a collision or a dynamic characteristic. In the past, it is difficult to clearly distinguish such a difference, and a malfunction that detects a collision occurs even though there is no collision.

또한, 협동 로봇의 작업 환경에 따라 협동 로봇이 충돌에 민감하게 반응하여야 하는 경우도 있지만, 협동 로봇이 지나치게 민감하게 반응하면 작업이 지연되므로 협동 로봇의 충돌 민감도가 낮아야 하는 작업 환경 또한 존재한다.In addition, depending on the working environment of the cooperative robot, the cooperative robot may have to react sensitively to a collision, but if the cooperative robot reacts too sensitively, the work is delayed, so that the cooperative robot has a low collision sensitivity.

그러나 협동 로봇이 설치되는 작업 환경이 매우 다양하고, 협동 로봇의 충돌 민감도를 조절하는 것은 전문 엔지니어에게도 상당한 시간이 소요되는 일이므로, 협동 로봇을 제작하거나 설치하는 전문 업체에서도 작업 환경에 맞추어 협동 로봇의 민감도를 세팅하는 것은 쉬운 일이 아니다.However, since the working environment in which the cooperative robot is installed is very diverse and adjusting the collision sensitivity of the cooperative robot takes a considerable amount of time for a professional engineer, even a professional company that manufactures or installs a cooperative robot can use the cooperative robot according to the working environment. Setting the sensitivity is not an easy task.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 협동 로봇의 작업 환경에 적합한 충돌 민감도를 쉽고 편리하게 자동으로 설정할 수 있는 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot that can automatically and conveniently set a collision sensitivity suitable for a working environment of a cooperative robot.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법은, 협동 로봇을 동작시키는 단계, 상기 협동 로봇이 동작하는 중에 상기 협동 로봇의 각 관절에 작용하는 토크와 연관되는 토크 관련 데이터를 획득하는 단계 및 획득된 상기 토크 관련 데이터를 기초로 충돌 임계값을 연산하는 단계를 포함한다.Method for automatically setting the collision sensitivity of a cooperative robot according to an embodiment of the present invention for solving the above problem is a step of operating a cooperative robot, which is associated with a torque acting on each joint of the cooperative robot while the cooperative robot is operating. And obtaining torque related data and calculating a collision threshold value based on the obtained torque related data.

상기 충돌 임계값을 연산하는 단계는, 획득된 상기 토크 관련 데이터의 구간별 평균값을 연산하고, 상기 구간별 평균값들 중 최대값을 선정하고, 선정된 상기 최대값을 기초로 상기 충돌 임계값을 연산할 수 있다.In the calculating of the collision threshold value, an average value for each section of the obtained torque-related data is calculated, a maximum value is selected among the average values for each section, and the collision threshold value is calculated based on the selected maximum value. can do.

상기 토크 관련 데이터는, 상기 협동 로봇의 각 관절에 구비되어 상기 협동 로봇을 작동하는 액츄에이터에 인가되는 전류값을 포함할 수 있다.The torque-related data may include a current value provided to each joint of the cooperative robot and applied to an actuator that operates the cooperative robot.

상기 토크 관련 데이터는, 상기 협동 로봇의 각 관절에 작용하는 토크를 측정하는 토크 센서로부터 측정된 데이터를 포함할 수 있다.The torque-related data may include data measured from a torque sensor that measures torque applied to each joint of the cooperative robot.

충돌 민감도 레벨을 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 충돌 임계값을 연산하는 단계에서는, 선택된 상기 충돌 민감도 레벨과 획득된 상기 토크 관련 데이터를 기초로 상기 충돌 임계값을 연산할 수 있다.The method may further include selecting a collision sensitivity level, and in the calculating of the collision threshold value, the collision threshold value may be calculated based on the selected collision sensitivity level and the obtained torque-related data.

상기 충돌 임계값은 선택된 상기 충돌 민감도 레벨에 비례하여 연산될 수 있다.The collision threshold may be calculated in proportion to the selected collision sensitivity level.

상기 협동 로봇을 동작시키는 단계에서는 상기 협동 로봇을 서로 다른 속도 레벨로 반복하여 동작시키고, 상기 토크 관련 데이터를 획득하는 단계에서는 상기 속도 레벨별로 상기 토크 관련 데이터를 획득하고, 상기 충돌 임계값을 연산하는 단계에서는 상기 속도 레벨별로 획득된 상기 토크 관련 데이터를 기초로 상기 속도 레벨을 변수로 하여 상기 충돌 임계값을 연산할 수 있는 함수를 연산할 수 있다.In the step of operating the cooperative robot, the cooperative robot is repeatedly operated at different speed levels, and in the step of obtaining the torque related data, the torque related data is obtained for each speed level, and the collision threshold value is calculated. In the step, a function capable of calculating the collision threshold value using the speed level as a variable may be calculated based on the torque-related data obtained for each speed level.

상기 연산된 함수의 파라미터를 화면 상에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include displaying the parameter of the calculated function on the screen.

상기 협동 로봇을 서로 다른 동작으로 작동되도록 하는 복수의 프로그램 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 협동 로봇을 동작시키는 단계에서는 상기 복수의 프로그램 중 선택된 프로그램에 의해 상기 협동 로봇이 동작할 수 있다.Further comprising the step of selecting any one of a plurality of programs to cause the cooperative robot to operate in different motions, and in the step of operating the cooperative robot, the cooperative robot may be operated by a selected program among the plurality of programs. have.

상기 충돌 임계값은 상기 협동 로봇의 각 관절마다 별도로 연산될 수 있다.The collision threshold may be calculated separately for each joint of the cooperative robot.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific matters of the present invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention has at least the following effects.

협동 로봇의 작업 환경에 적합한 충돌 민감도를 쉽고 편리하게 자동으로 설정할 수 있다.Collision sensitivity suitable for the working environment of a cooperative robot can be set automatically and easily.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 다자유도 협동 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 충돌 민감도 설정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 도 4의 로봇 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 도 4의 충돌 민감도 설정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 7의 S15 단계에서 획득한 토크 관련 데이터를 도시한 그래프이다.
도 9는 도 7의 S16 단계에서 제1 속도 레벨에서 획득한 토크 관련 데이터에서 최대값을 선정하는 방식에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7의 S16 단계에서 제2 속도 레벨에서 획득한 토크 관련 데이터에서 최대값을 선정하는 방식에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 7의 S16 단계에서 연산한 충돌 임계 함수를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view showing a multi-degree of freedom cooperative robot.
2 is a block diagram schematically showing a system for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot according to a first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing the configuration of the collision sensitivity setting unit of FIG. 2.
4 is a block diagram schematically showing a system for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot according to a second embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically showing the configuration of the robot control unit of FIG. 4.
6 is a block diagram schematically showing the configuration of the collision sensitivity setting unit of FIG. 4.
7 is a flowchart for explaining a method for automatically setting collision sensitivity of a cooperative robot of the present invention.
8 is a graph showing torque-related data obtained in step S15 of FIG. 7.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of selecting a maximum value from torque-related data acquired at a first speed level in step S16 of FIG. 7.
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of selecting a maximum value from torque-related data acquired at a second speed level in step S16 of FIG. 7.
FIG. 11 is a diagram for explaining a collision threshold function calculated in step S16 of FIG. 7.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or schematic drawings, which are ideal exemplary views of the present invention. Therefore, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing technology and / or tolerance. In addition, in each of the drawings shown in the present invention, each component may be illustrated to be slightly enlarged or reduced in consideration of convenience of description. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템 및 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to drawings for explaining a system for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot and a method for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot according to an embodiment of the present invention.

도 1은 다자유도 협동 로봇을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a multi-degree of freedom cooperative robot.

협동 로봇(10)은 다자유도의 움직임을 실현하기 위해 복수의 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 포함한다. 도 1에는 다자유도 협동 로봇의 일예로서, 6개의 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 이용해 6 자유도를 갖도록 구성된 협동 로봇(10)을 도시하였다.The cooperative robot 10 includes a plurality of joints 12, 13, 14, 15, 16, 17 to realize multi-degree of freedom movement. FIG. 1 shows a cooperative robot 10 configured to have 6 degrees of freedom using six joints 12, 13, 14, 15, 16, and 17 as an example of a multi-degree of freedom cooperative robot.

제1 관절(12)은 베이스(11)의 상부에 회전 가능하게 결합되며, 제1 관절(12)은 Z축(도 1을 기준으로 수직 방향)을 중심으로 회전하게 된다. 제1 관절(12)의 일단면(베이스(11)와 마주하는 면)과 타단면(제2 관절(13)과 마주하는 면)은 서로 수직한 평면 상에 위치한다.The first joint 12 is rotatably coupled to the upper portion of the base 11, and the first joint 12 is rotated about the Z axis (vertical direction based on FIG. 1). One end surface of the first joint 12 (the surface facing the base 11) and the other end surface (the surface facing the second joint 13) are positioned on a plane perpendicular to each other.

제2 관절(13)은 제1 관절(12)의 타단부에 회전 가능하게 결합된다. 제1 관절(12)의 일단면과 타단면이 서로 수직한 평면 상에 위치하므로, 제2 관절(13)은 제1 관절(12)의 회전축에 대해 수직 방향의 축을 중심으로 회전하게 된다. 제2 관절(13)의 일단면(제1 관절(12)과 마주하는 면)과 타단면(제3 관절(14)과 마주하는 면)은 서로 평행하거나 일치하는 평면 상에 위치한다.The second joint 13 is rotatably coupled to the other end of the first joint 12. Since one end surface and the other end surface of the first joint 12 are located on a plane perpendicular to each other, the second joint 13 is rotated around an axis perpendicular to the rotation axis of the first joint 12. One end surface of the second joint 13 (a surface facing the first joint 12) and the other end surface (a surface facing the third joint 14) are positioned on a plane parallel to or coincident with each other.

제3 관절(14)은 제2 관절(13)의 타단부에 회전 가능하게 결합된다. 제2 관절(13)의 일단면과 타단면이 서로 평행하거나 일치하는 평면 상에 위치하므로, 제3 관절(14)은 제2 관절(13)의 회전축과 평행한 축을 중심으로 회전하게 된다. 제3 관절(14)의 일단면(제2 관절(13)과 마주하는 면)과 타단면(제4 관절(15)과 마주하는 면)은 서로 수직한 평면 상에 위치한다.The third joint 14 is rotatably coupled to the other end of the second joint 13. Since one end surface and the other end surface of the second joint 13 are located on a plane parallel to or coincident with each other, the third joint 14 rotates around an axis parallel to the rotation axis of the second joint 13. One end surface of the third joint 14 (the surface facing the second joint 13) and the other end surface (the surface facing the fourth joint 15) are positioned on a plane perpendicular to each other.

제4 관절(15)은 제3 관절(14)의 타단부에 회전 가능하게 결합된다. 제3 관절(14)의 일단면과 타단면이 서로 수직한 평면 상에 위치하므로, 제4 관절(15)은 제3 관절(14)의 회전축에 대해 수직 방향의 축을 중심으로 회전하게 된다. 제4 관절(15)의 일단면(제3 관절(14)과 마주하는 면)과 타단면(제5 관절(16)과 마주하는 면)은 서로 수직한 평면 상에 위치한다.The fourth joint 15 is rotatably coupled to the other end of the third joint 14. Since one end surface and the other end surface of the third joint 14 are located on a plane perpendicular to each other, the fourth joint 15 rotates about an axis in the vertical direction with respect to the rotation axis of the third joint 14. The one end surface of the fourth joint 15 (the surface facing the third joint 14) and the other end surface (the surface facing the fifth joint 16) are positioned on a plane perpendicular to each other.

제5 관절(16)은 제4 관절(15)의 타단부에 회전 가능하게 결합된다. 제4 관절(15)의 일단면과 타단면이 서로 수직한 평면 상에 위치하므로, 제5 관절(16)은 제4 관절(15)의 회전축에 대해 수직 방향의 축을 중심으로 회전하게 된다. 제5 관절(16)의 일단면(제4 관절(15)과 마주하는 면)과 타단면(제6 관절(17)과 마주하는 면)은 서로 수직한 평면 상에 위치한다.The fifth joint 16 is rotatably coupled to the other end of the fourth joint 15. Since one end surface and the other end surface of the fourth joint 15 are positioned on a plane perpendicular to each other, the fifth joint 16 is rotated about an axis in the vertical direction with respect to the rotation axis of the fourth joint 15. One end surface (the surface facing the fourth joint 15) and the other end surface (the surface facing the sixth joint 17) of the fifth joint 16 are positioned on a plane perpendicular to each other.

제6 관절(17)은 제5 관절(16)의 타단부에 회전 가능하게 결합된다. 제5 관절(16)의 일단면과 타단면이 서로 수직한 평면 상에 위치하므로, 제6 관절(17)은 제5 관절(16)의 회전축에 대해 수직 방향의 축을 중심으로 회전하게 된다. 제5 관절(16)의 일단면(제4 관절(15)과 마주하는 면)과 타단면은 서로 평행한 평면 상에 위치한다.The sixth joint 17 is rotatably coupled to the other end of the fifth joint 16. Since one end surface and the other end surface of the fifth joint 16 are located on a plane perpendicular to each other, the sixth joint 17 rotates about an axis in the vertical direction with respect to the rotation axis of the fifth joint 16. One end surface of the fifth joint 16 (a surface facing the fourth joint 15) and the other end surface are located on a plane parallel to each other.

제6 관절(17)의 타단부에는 엔드툴(미도시)이 장착된다. 엔드툴은 협동 로봇(10)이 수행하는 작업 등에 따라 다양한 종류가 존재하며, 제6 관절(17)의 타단부는 다양한 엔트툴이 교체 장착되도록 구성된다.An end tool (not shown) is mounted on the other end of the sixth joint 17. There are various types of end tools according to the work performed by the cooperative robot 10, and the other end of the sixth joint 17 is configured such that various end tools are replaced.

각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에는 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 회전 구동시키는 액츄에이터(미도시)가 구비된다.Each joint (12, 13, 14, 15, 16, 17) is provided with an actuator (not shown) for rotationally driving the joints (12, 13, 14, 15, 16, 17).

협동 로봇(10)은, 펜스 등에 의해 작업자와 분리된 공간 내에서 작동하는 기존의 산업용 로봇과 달리, 작업자와 작업 공간을 공유하며 작동한다. 따라서, 협동 로봇(10)은 작업자와의 충돌 가능성에 대비하여 작동 중에 작업자와 충돌이 발생하더라도 작업자에게 상해가 가해지지 않을 속도로 작동하고, 작업자와의 충돌을 감지하여 즉시 동작을 정지하도록 설계된다.Cooperative robot 10, unlike a conventional industrial robot that operates within a space separated from the operator by a fence or the like, operates by sharing the work space with the operator. Therefore, the cooperative robot 10 is designed to operate at a speed that does not cause an injury to the operator even if a collision occurs with the operator during operation in preparation for the possibility of collision with the operator, and detects the collision with the worker and immediately stops the operation. .

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2의 충돌 민감도 설정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing a system for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the collision sensitivity setting unit of FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 발명의 제1 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템(1)은, 협동 로봇(10), 충돌 민감도 설정부(30) 및 디스플레이부(40)를 포함한다. 디스플레이부(40)는 정보를 시각적으로 표시하는 장치로서, 전용 단말기이거나, 스마트폰, 태블릿 또는 컴퓨터 등이 될 수 있다.As shown in Figure 2, the collision sensitivity automatic setting system 1 of the cooperative robot according to the first embodiment of the invention includes a cooperative robot 10, a collision sensitivity setting unit 30 and a display unit 40 do. The display unit 40 is a device for visually displaying information, and may be a dedicated terminal, a smart phone, a tablet, or a computer.

본 발명의 제1 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템(1)의 충돌 민감도 설정부(30)는 협동 로봇(10)을 제어하는 일반적인 로봇 제어부의 기능을 겸하며 충돌 민감도를 설정하는 기능이 추가된 구성일 수 있다.The collision sensitivity setting unit 30 of the automatic collision sensitivity setting system 1 of the cooperative robot according to the first embodiment of the present invention functions as a general robot control unit controlling the cooperative robot 10 and sets collision sensitivity It may be an added configuration.

도 3에 도시된 바와 같이, 충돌 민감도 설정부(30)는 복수의 프로그램(31, 32, 33), 통신부(34), 제어부(35), 데이터 수집부(36) 및 연산부(37)를 포함한다.3, the collision sensitivity setting unit 30 includes a plurality of programs 31, 32, 33, a communication unit 34, a control unit 35, a data collection unit 36, and a calculation unit 37 do.

복수의 프로그램(31, 32, 33)은 협동 로봇(10)의 특정 동작을 실행하기 위한 명령으로, 협동 로봇(10)으로 수행 가능한 동작들에 따라 복수의 프로그램(31, 32, 33)이 미리 충돌 민감도 설정부(30)에 저장될 수 있다.A plurality of programs (31, 32, 33) is a command for executing a specific operation of the cooperative robot 10, a plurality of programs (31, 32, 33) in advance according to the operations that can be performed by the cooperative robot (10) It may be stored in the collision sensitivity setting unit 30.

예를 들어, 제1 프로그램(31)은 협동 로봇(10)이 픽앤플레이스(pick and place) 동작을 실행하도록 하는 프로그램이고, 제2 프로그램(32)은 협동 로봇(10)이 볼트 체결 동작을 실행하는 프로그램일 수 있다. 그 밖에도 협동 로봇(10)으로 구현 가능한 다양한 동작, 예를 들어, 용접, 폴리싱(polishing), 패키징, 조립, 몰딩, 검사, CNC(Computerized Numerical Control) 등의 동작들에 대한 프로그램들(31, 32, 33)이 각각 충돌 민감도 설정부(30)에 저장될 수 있다.For example, the first program 31 is a program that allows the cooperative robot 10 to perform a pick and place operation, and the second program 32 is a cooperative robot 10 that performs a bolt fastening operation. Program. In addition, programs (31, 32) for various motions that can be implemented by the cooperative robot 10, such as welding, polishing, packaging, assembly, molding, inspection, and computerized numerical control (CNC) , 33) may be stored in the collision sensitivity setting unit 30, respectively.

통신부(34)는 충돌 민감도 설정부(30)와 협동 로봇(10) 사이의 통신과 충돌 민감도 설정부(30)와 디스플레이부(40) 사이의 통신을 관리한다.The communication unit 34 manages communication between the collision sensitivity setting unit 30 and the cooperative robot 10 and communication between the collision sensitivity setting unit 30 and the display unit 40.

통신부(34)는 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 선택된 프로그램에 따른 제어 명령을 협동 로봇(10)으로 전달하고, 협동 로봇(10)으로부터 제어 명령에 따른 제어 결과 및 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)로부터 토크 관련 데이터를 수신한다.The communication unit 34 transmits a control command according to the selected program among the plurality of programs 31, 32, and 33 to the cooperative robot 10, a control result according to the control command from the cooperative robot 10, and the cooperative robot 10 ) Receives torque-related data from each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17.

토크 관련 데이터는 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 구동하는 액츄에이터로 인가되는 전류값일 수 있다. 액츄에이터에 공급되는 전류값은 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 작동하기 위해 필요한 토크에 비례하므로, 액츄에이터에 공급되는 전류값은 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 작용하는 토크를 추정하기 위한 토크 관련 데이터가 된다. The torque-related data may be a current value applied to an actuator that drives each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10. Since the current value supplied to the actuator is proportional to the torque required to operate the joints 12, 13, 14, 15, 16, 17, the current value supplied to the actuator is the joints 12, 13, 14, 15, 16, It becomes torque-related data for estimating the torque acting on 17).

협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 토크 센서가 구비된 경우에는 토크 센서의 측정값이 토크 관련 데이터가 된다.When a torque sensor is provided at each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10, the measured value of the torque sensor becomes torque related data.

통신부(34)는 디스플레이부(40)로 후술하는 옵션 선택 UI(User Interface)를 제공하고, 연산된 충돌 임계값 또는 충돌 임계 함수 또는 충돌 임계 함수의 파라미터(상수값)를 전달한다.The communication unit 34 provides an option selection user interface (UI), which will be described later, to the display unit 40 and transmits the calculated collision threshold or collision threshold function or parameter (constant value) of the collision threshold function.

제어부(35)는 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 선택된 프로그램에 따라 협동 로봇(10)의 동작을 제어한다. 제어부(35)는 이더켓 통신을 기반으로 4kHz 제어주기의 로봇 모델 기반 고속 실시간 제어를 구현하도록 구성될 수 있다.The control unit 35 controls the operation of the cooperative robot 10 according to the selected program among the plurality of programs 31, 32, and 33. The control unit 35 may be configured to implement high-speed real-time control based on a robot model having a 4 kHz control period based on EtherCAT communication.

제어부(35)는 실시간 강인 위치 제어를 통해 협동 로봇(10)의 구동 정밀성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(35)는 앞먹임 제어기법과 로봇 상태변수기반 되먹임 제어기법을 결합하여 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)들을 제어할 수 있다.The control unit 35 may improve driving precision of the cooperative robot 10 through real-time robust position control. For example, the control unit 35 may control each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 by combining the front feedback controller method and the robot state variable-based feedback controller method.

데이터 수집부(36)는 협동 로봇(10)이 동작하는 중에 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 작용하는 토크와 연관되는 토크 관련 데이터를 수집한다.The data collection unit 36 collects torque-related data associated with torque acting on each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 while the cooperative robot 10 is operating. .

연산부(37)는 데이터 수집부(36)가 수집한 토크 관련 데이터를 기초로 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 대한 충돌 임계값 또는 충돌 임계 함수를 연산한다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술한다.The calculation unit 37 is a collision threshold or collision threshold function for each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 based on the torque-related data collected by the data collection unit 36 Computes Details of this will be described later.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 도 4의 로봇 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 6은 도 4의 충돌 민감도 설정부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram schematically showing a system for automatically setting a collision sensitivity of a cooperative robot according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the robot controller of FIG. 4, FIG. 6 Is a block diagram schematically showing the configuration of the collision sensitivity setting unit of FIG. 4.

도 4에 도시된 바와 같이, 발명의 제2 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템(2)은, 협동 로봇(10), 로봇 제어부(220), 충돌 민감도 설정부(230) 및 디스플레이부(40)를 포함한다.As shown in Figure 4, the collision sensitivity automatic setting system 2 of the cooperative robot according to the second embodiment of the invention, the cooperative robot 10, the robot control unit 220, the collision sensitivity setting unit 230 and the display Includes part 40.

본 발명의 제2 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템(2)은 충돌 민감도 설정부(30)가 협동 로봇(10)을 제어하는 일반적인 로봇 제어부(220)에 연결하여 사용되는 구성이다. 따라서, 충돌 민감도를 자동 설정하는 기능이 탑재되지 않은 일반적인 로봇 제어부(220)에 의해 컨트롤되는 협동 로봇(10)에 사용될 수 있다.The collision sensitivity automatic setting system 2 of the cooperative robot according to the second embodiment of the present invention is configured to be used by connecting the collision sensitivity setting unit 30 to the general robot control unit 220 controlling the cooperative robot 10. . Therefore, it can be used for the cooperative robot 10 controlled by the general robot control unit 220 that is not equipped with a function for automatically setting the collision sensitivity.

도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 제어부(220)는 복수의 프로그램(31, 32, 33), 통신부(221) 및 제어부(222)를 포함한다.5, the robot control unit 220 includes a plurality of programs (31, 32, 33), the communication unit 221 and the control unit 222.

복수의 프로그램(31, 32, 33)은 전술한 바와 같이, 협동 로봇(10)의 특정 동작을 실행하기 위한 명령으로, 이에 대한 추가적인 설명을 생략한다.As described above, the plurality of programs 31, 32, and 33 are commands for executing a specific operation of the cooperative robot 10, and further description thereof is omitted.

통신부(221)는 로봇 제어부(220)와 협동 로봇(10) 사이의 통신과 로봇 제어부(220)와 충돌 민감도 설정부(230) 사이의 통신을 관리한다.The communication unit 221 manages communication between the robot control unit 220 and the cooperative robot 10 and communication between the robot control unit 220 and the collision sensitivity setting unit 230.

통신부(221)는 통신부(34)는 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 선택된 프로그램에 따른 제어 명령을 협동 로봇(10)으로 전달하고, 협동 로봇(10)으로부터 제어 명령에 따른 제어 결과를 수신한다. 그리고 협동 로봇(10)으로부터 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)로부터 토크 관련 데이터를 수신하여 충돌 민감도 설정부(230)로 전송한다.The communication unit 221 transfers the control command according to the selected program among the plurality of programs 31, 32, and 33 to the cooperative robot 10, and the control result according to the control command from the cooperative robot 10 To receive. Then, the torque-related data is received from each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 from the cooperative robot 10 and transmitted to the collision sensitivity setting unit 230.

제어부(222)는 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 선택된 프로그램에 따라 협동 로봇(10)의 동작을 제어한다.The control unit 222 controls the operation of the cooperative robot 10 according to the selected program among the plurality of programs 31, 32, and 33.

도 6에 도시된 바와 같이, 충돌 민감도 설정부(230)는 통신부(234), 데이터 수집부(36) 및 연산부(37)를 포함한다.As illustrated in FIG. 6, the collision sensitivity setting unit 230 includes a communication unit 234, a data collection unit 36, and a calculation unit 37.

통신부(234)는 로봇 제어부(220)와 충돌 민감도 설정부(230) 사이의 통신과 충돌 민감도 설정부(230)과 디스플레이부(40) 사이의 통신을 관리한다.The communication unit 234 manages communication between the robot control unit 220 and the collision sensitivity setting unit 230 and communication between the collision sensitivity setting unit 230 and the display unit 40.

통신부(234)는 로봇 제어부(220)로부터 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)로부터 토크 관련 데이터를 수신한다.The communication unit 234 receives torque-related data from each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 from the robot control unit 220.

데이터 수집부(36) 및 연산부(37)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Since the data collection unit 36 and the calculation unit 37 have been described above, a detailed description thereof will be omitted.

이하에서는 본 발명의 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for automatically setting collision sensitivity of a cooperative robot of the present invention will be described.

설명의 편의를 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템(1)을 기준으로 설명한다.For convenience of description, description will be made based on the collision sensitivity automatic setting system 1 of the cooperative robot according to the first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은 도 7의 S15 단계에서 획득한 토크 관련 데이터를 도시한 그래프이고, 도 9는 도 7의 S16 단계에서 제1 속도 레벨에서 획득한 토크 관련 데이터에서 최대값을 선정하는 방식에 대해 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 7의 S16 단계에서 제2 속도 레벨에서 획득한 토크 관련 데이터에서 최대값을 선정하는 방식에 대해 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 7의 S16 단계에서 연산한 충돌 임계 함수를 설명하기 위한 도면이다.7 is a flowchart for explaining a method for automatically setting collision sensitivity of a cooperative robot of the present invention, FIG. 8 is a graph showing torque-related data obtained in step S15 of FIG. 7, and FIG. 9 is step S16 of FIG. 7 A diagram for explaining a method of selecting a maximum value from torque-related data obtained at a first speed level, and FIG. 10 is a method for selecting a maximum value from torque-related data obtained at a second speed level in step S16 of FIG. 7 It is a diagram for explaining a method, and FIG. 11 is a diagram for explaining a collision threshold function calculated in step S16 of FIG. 7.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법은, 옵션 선택 UI를 제공하는 단계(S11), 프로그램을 선택하는 단계(S12), 충돌 민감도를 선택하는 단계(S13), 협동 로봇을 동작시키는 단계(S14), 토크 관련 데이터를 획득하는 단계(S15), 충돌 임계값을 연산하는 단계(S16) 및 연산 결과를 표시하는 단계(S17)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the method for automatically setting the collision sensitivity of the cooperative robot of the present invention includes providing an option selection UI (S11), selecting a program (S12), and selecting a collision sensitivity (S13). , Operating the cooperative robot (S14), obtaining torque-related data (S15), calculating a collision threshold (S16) and displaying the calculation result (S17).

옵션 선택 UI를 제공하는 단계(S11)에서 충돌 민감도 설정부(30)는 디스플레이부(40)에 충돌 민감도를 자동 설정하기 위해 적어도 하나의 옵션을 선택할 수 있는 UI가 표시되도록 할 수 있다.In step S11 of providing an option selection UI, the collision sensitivity setting unit 30 may display a UI capable of selecting at least one option to automatically set collision sensitivity on the display unit 40.

옵션 선택 UI에는 협동 로봇(10)을 구동시킬 프로그램을 선택하고, 충돌 민감도 레벨을 선택할 수 있는 UI를 제공할 수 있다. 추가적으로 사용자는 옵션 선택 UI를 통해 정밀도 레벨을 선택하거나, 계산 영역을 선택할 수 있도록 할 수 있다.In the option selection UI, a program for driving the cooperative robot 10 may be selected, and a UI for selecting a collision sensitivity level may be provided. Additionally, the user can select a precision level or a calculation area through an option selection UI.

정밀도 레벨은 후술하는 충돌 임계값을 연산함에 있어, 토크 관련 데이터의 최대값과 충돌 임계값의 차이의 수준을 결정하는 인자로 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 선택한 정밀도 레벨이 낮을수록 토크 관련 데이터의 최대값과 충돌 임계값의 차이가 커지고, 사용자가 선택한 정밀도 레벨이 높을수록 토크 관련 데이터의 최대값과 충돌 임계값의 차이가 작아질 수 있다.The precision level may be used as a factor for determining the level of the difference between the maximum value of the torque-related data and the collision threshold in calculating the collision threshold described later. For example, the lower the precision level selected by the user, the greater the difference between the maximum value of the torque-related data and the collision threshold, and the higher the precision level selected by the user, the smaller the difference between the maximum value of the torque-related data and the collision threshold. You can.

계산 영역은 협동 로봇(10)의 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)들의 이동 경로를 계산함에 있어서, 관절 공간과, 작업 공간 또는 관절 및 작업 공간 중 어느 것을 기준으로 할 것인지를 선택하는 것이다.The calculation area determines whether the joint space, the working space or the joint or the working space is based on calculating the movement path of the joints 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10. It is to choose.

관절 공간은 협동 로봇의 말단 관절인 제6 관절(17)의 단부가 제1 포인트에서 제2 포인트로 이동함에 있어서, 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 중심으로 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 회전 각도를 연산한다. 따라서, 제6 관절(17)의 단부가 제1 포인트에서 제2 포인트로 이동할 때에 이동 경로가 곡선을 포함할 수 있다.In the joint space, as the end of the sixth joint 17, which is the distal joint of the cooperative robot, moves from the first point to the second point, each joint centers on each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 Calculate the rotation angle of (12, 13, 14, 15, 16, 17). Therefore, when the end of the sixth joint 17 moves from the first point to the second point, the movement path may include a curve.

이에 반해, 작업 공간은 협동 로봇의 말단 관절인 제6 관절(17)의 단부가 제1 포인트에서 제2 포인트로 이동함에 있어서, 제6 관절(17)의 단부가 제1 포인트와 제2 포인트를 연결하는 최단 거리로 이동하도록 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 회전 각도를 연산한다.On the other hand, in the working space, the end of the sixth joint 17, which is the distal joint of the cooperative robot, moves from the first point to the second point, so that the end of the sixth joint 17 is the first point and the second point. The rotation angle of each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 is calculated to move to the shortest distance to connect.

관절 및 작업 공간을 관절 공간의 연산과 작업 공간의 연산이 혼용되는 것이다.The operation of the joint space and the operation of the joint space are used for the joint and the working space.

프로그램을 선택하는 단계(S12)에서 사용자는 디스플레이부(40)를 통해 표시되는 옵션 선택 UI 내에서 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 충돌 감지 민감도를 설정하고자 하는 협동 로봇(10)의 동작에 대응하는 프로그램을 선택한다.In the step of selecting a program (S12), the user of the cooperative robot 10 to set the collision detection sensitivity among the plurality of programs 31, 32, 33 within the option selection UI displayed through the display unit 40 The program corresponding to the operation is selected.

예를 들어, 협동 로봇(10)을 사용할 작업이 픽앤플레이스 동작이고, 협동 로봇(10)이 픽앤플레이스 동작 중에 충돌이 발생하는 것에 대한 민감도를 설정하고자 하는 경우, 사용자는 UI 내의 프로그램 선택 옵션에서 복수의 프로그램(31, 32, 33)들 중 픽앤플레이스 동작에 해당하는 프로그램(31)을 선택한다.For example, if the operation to use the cooperative robot 10 is a pick-and-place operation, and the cooperative robot 10 wants to set a sensitivity to a collision occurring during the pick-and-place operation, the user may select multiple from the program selection option in the UI. Among the programs 31, 32, and 33, a program 31 corresponding to a pick-and-place operation is selected.

충돌 민감도를 선택하는 단계(S13)에서 사용자는 디스플레이부(40)를 통해 표시되는 옵션 선택 UI 내에서 충돌 민감도 레벨을 선택한다.In step S13 of selecting the collision sensitivity, the user selects the collision sensitivity level in the option selection UI displayed through the display unit 40.

옵션 선택 UI 내에서 사용자가 선택할 수 있는 충돌 민감도 레벨은 복수의 레벨로 제공될 수 있으며, 사용자는 복수의 레벨 중 원하는 레벨을 선택할 수 있다.The collision sensitivity level selectable by the user in the option selection UI may be provided in a plurality of levels, and the user may select a desired level among the plurality of levels.

예를 들어, 옵션 선택 UI는 충돌 민감도 레벨을 5단계(매우 민감, 민감, 보통, 둔감, 매우 둔감)으로 제공할 수 있고, 사용자는 협동 로봇(10)의 작업 환경 등을 고려하여 충돌 민감도 레벨을 선택할 수 있다.For example, the option selection UI may provide a collision sensitivity level in five levels (very sensitive, sensitive, normal, insensitive, and very insensitive), and the user may consider the working environment of the cooperative robot 10, and the collision sensitivity level. You can choose

예를 들어, 사용자가 충돌 민감도 레벨 중 '매우 민감'을 선택한 경우에는 협동 로봇(10)이 동작하는 중에 아주 작은 충돌이나 외력이 작용하더라도 동작을 멈추도록 충돌 임계값이 설정되게 되고, 사용자가 충돌 민감도 레벨 중 '매우 둔감'을 선택하는 경우에는 협동 로봇(10)이 동작하는 중에 아주 큰 충돌이나 외력이 작용하지 않는 이상 동작을 멈추지 않도록 충돌 임계값이 설정되게 된다.For example, if the user selects 'very sensitive' among the collision sensitivity levels, the collision threshold is set to stop the operation even if a very small collision or external force is applied while the cooperative robot 10 is operating, and the user crashes When selecting 'very insensitive' among the sensitivity levels, a collision threshold is set so as not to stop the operation unless a very large collision or external force is applied while the cooperative robot 10 is operating.

또한, 사용자는 전술한 옵션 선택 UI 내에서 정밀도 레벨 및 계산 영역에 대한 옵션도 필요에 따라 선택할 수 있다.In addition, the user can also select the options for the precision level and the calculation area within the option selection UI described above as needed.

사용자가 정밀도 레벨이 낮게 설정한 경우에는 정밀도 레벨이 높은 경우보다 충돌 임계값이 높게 설정되므로, 협동 로봇(10)에 상대적으로 높은 강도의 충격이 가해지는 경우에 동작을 멈추도록 충돌 임계값이 설정된다.When the user sets the precision level to be low, the collision threshold is set higher than when the precision level is high, so the collision threshold is set to stop the operation when a relatively high intensity impact is applied to the cooperative robot 10. do.

사용자가 계산 영역을 관절 공간과, 작업 공간 또는 관절 및 작업 공간 중 어느 것으로 선택했느냐에 따라서 협동 로봇(10)은 사용자가 선택한 계산 영역에 부합하도록 동작하게 된다.Depending on whether the user selects the calculation area as a joint space, a work space or a joint and a work space, the cooperative robot 10 operates to match the calculation area selected by the user.

협동 로봇을 동작시키는 단계(S14)에서 제어부(35)는 S12 단계에서 사용자가 선택한 프로그램에 따라 협동 로봇(10)을 제어한다. 사용자가 옵션 선택 UI에서 계산 영역을 선택한 경우, 제어부(35)는 선택된 계산 영역에 한정되어 협동 로봇(10)을 제어할 수 있다.In step S14 of operating the cooperative robot, the control unit 35 controls the cooperative robot 10 according to the program selected by the user in step S12. When the user selects the calculation area in the option selection UI, the control unit 35 is limited to the selected calculation area to control the cooperative robot 10.

또한, 제어부(35)는 협동 로봇(10)이 선택된 프로그램에 따른 동작을 서로 다른 속도 레벨로 수행하도록 협동 로봇(10)을 반복 제어할 수 있다. 제어부(35)는 협동 로봇(10)이 프로그램에 따른 동작을 반복하도록 제어하며 점진적으로 속도를 높여 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(35)는 1 내지 10 단계의 속도 레벨로 협동 로봇(10)을 반복 제어할 수 있다.In addition, the control unit 35 may repeatedly control the cooperative robot 10 so that the cooperative robot 10 performs an operation according to the selected program at different speed levels. The control unit 35 may control the cooperative robot 10 to repeat the operation according to the program and gradually increase the speed to control the operation. For example, the control unit 35 may repeatedly control the cooperative robot 10 at a speed level of 1 to 10 steps.

토크 관련 데이터를 획득하는 단계(S15)에서 협동 로봇(10)은 동작하는 중에 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에서 발생한 토크 관련 데이터를 충돌 민감도 설정부(30)로 전송하고, 충돌 민감도 설정부(30)의 데이터 수집부(36)는 토크 관련 데이터를 수집한다.In the step (S15) of acquiring torque-related data, the cooperative robot 10 sets collision-related data generated in each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10 during operation while the collision sensitivity is set. It transmits to the unit 30, and the data collection unit 36 of the collision sensitivity setting unit 30 collects torque-related data.

토크 관련 데이터는 협동 로봇(10)의 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 구동하는 액츄에이터에 인가되는 전류값이거나, 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 작용하는 토크를 측정하는 토크 센서로부터 측정된 토크값일 수 있다.The torque-related data is a current value applied to an actuator driving each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 of the cooperative robot 10, or each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 It may be a torque value measured from a torque sensor for measuring the torque acting on).

도 8에 도시된 바와 같이, 토크 관련 데이터(T)는 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)이 동작하는 동안 지속적으로 수집된다.As shown in Fig. 8, torque-related data T is continuously collected while each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 is operating.

도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 수집부(36)는 토크 관련 데이터(T)를 협동 로봇(10)이 하나의 동작을 완료하는 동안 복수의 구간(A, B, C, D)으로 구분되어 수집될 수 있다.8, the data collection unit 36 is divided into a plurality of sections (A, B, C, D) while the cooperative robot 10 completes one operation of the torque-related data (T). Can be collected.

도 8에는 협동 로봇(10)이 하나의 프로그램에 따른 동작을 완료하는 시간을 4개의 구간(A, B, C, D)으로 구분하여 수집하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라 4개 이상 또는 4개 이하의 구간으로 구분하여 수집할 수 있다.FIG. 8 shows an example in which the cooperative robot 10 collects the time to complete the operation according to one program in four sections (A, B, C, and D), but according to an embodiment, four or more or It can be collected by dividing it into 4 or fewer sections.

또한, 도 8에는 하나의 구간에서 4개의 토크 관련 데이터(T)를 수집하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라 4개 이상의 토크 관련 데이터(T)를 수집할 수 있다.In addition, although FIG. 8 shows an example of collecting four torque related data T in one section, four or more torque related data T may be collected according to an embodiment.

또한, 도 8에는 협동 로봇(10)이 하나의 프로그램에 따른 동작을 완료하는 시간을 복수 개로 등분하여 각 구간을 설정하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라 각 구간은 시간을 기준으로 구분되지 않고, 수집되는 토크 관련 데이터의 수에 따라 구분되거나, 로봇이 하나의 동작 내에서 수행하는 모션 단위로 구분될 수 있다.In addition, FIG. 8 illustrates an example in which the time for completing the operation according to one program is divided into a plurality of times by the cooperative robot 10 to set each section, but according to an embodiment, each section is not divided based on time. , It may be classified according to the number of torque-related data collected, or may be divided into motion units performed by a robot within one operation.

한편, 제어부(35)에 의해 협동 로봇(10)이 서로 다른 속도 레벨로 반복하여 동작을 수행하는 경우, 데이터 수집부(36)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 각 속도 레벨 별로 수집된 토크 관련 데이터를 분류할 수 있다.On the other hand, when the cooperative robot 10 is repeatedly performed at different speed levels by the control unit 35, the data collection unit 36 collects for each speed level, as shown in FIGS. 9 and 10. Torque related data can be classified.

충돌 임계값을 연산하는 단계(S16)에서 연산부(37)는 데이터 수집부(36)가 수집한 토크 관련 데이터를 기초로 충돌 임계값을 연산한다.In step S16 of calculating the collision threshold, the calculation unit 37 calculates the collision threshold based on the torque-related data collected by the data collection unit 36.

도 9에 도시된 바와 같이, 연산부(37)는 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 토크 관련 데이터를 구간별로 평균값을 연산하고, 연산된 구간별 평균값에서 최대값을 선정한다.As shown in FIG. 9, the calculation unit 37 calculates an average value for each section of torque-related data of each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17, and selects a maximum value from the calculated average value for each section do.

예를 들어, 제1 관절(12)의 제1 구간(A)에서의 토크 관련 데이터의 평균값은 Tavg1-2이고, 제2 구간(B)에서의 토크 관련 데이터의 평균값은 Tavg1-2이고, 제3 구간(C)에서의 토크 관련 데이터의 평균값은 Tavg1-3이고, 제4 구간(D)에서의 토크 관련 데이터의 평균값은 Tavg1-4이고, 이들 중 최대값이 Tavg1-3인 경우, 제3 구간(C)에서의 토크 관련 데이터의 평균값(Tavg1-3)을 S12 단계에서 선택한 프로그램에 따른 동작에서 제1 관절(12)에 가해지는 최대 토크 관련 데이터로 선정한다.For example, the average value of torque-related data in the first section A of the first joint 12 is T avg 1-2, and the average value of torque-related data in the second section B is T avg 1- 2, the average value of the torque-related data in the third section (C) is T avg 1-3, and the average value of the torque-related data in the fourth section (D) is T avg 1-4, of which the maximum value is In the case of T avg 1-3, the maximum torque related to the first joint 12 in the motion according to the program selected in step S12 is the average value (T avg 1-3) of the torque-related data in the third section (C). Select as data.

유사한 방식으로, 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 대해 S12 단계에서 선택한 프로그램에 따른 동작에서 가해지는 최대 토크 관련 데이터를 선정한다.In a similar manner, for each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17, the maximum torque-related data applied in the operation according to the program selected in step S12 is selected.

S14 단계에서 제어부(35)가 협동 로봇(10)을 하나의 속도 레벨로 작동시키는 경우에, 연산부(37)는 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)에 대해 선정된 최대 토크 관련 데이터에 S13 단계에서 사용자가 선택한 충돌 민감도 레벨에 선형 또는 비선형으로 비례하는 인자를 적용하여 선정된 최대 토크 관련 데이터보다 높은 수치를 충돌 임계값으로 연산한다.When the control unit 35 operates the cooperative robot 10 at a single speed level in step S14, the calculation unit 37 is the maximum torque selected for each joint 12, 13, 14, 15, 16, 17 A factor that is linear or nonlinear proportional to the collision sensitivity level selected by the user in step S13 is applied to the related data to calculate a higher value than the selected maximum torque-related data as the collision threshold.

예를 들어, 옵션 선택 UI에서 선택할 수 있는 충돌 민감도 레벨이 5단계(매우 민감, 민감, 보통, 둔감, 매우 둔감)로 제공된 경우, 단계별로 최대 토크 관련 데이터에 더해지거나 곱해지는 인자는 매우 민감, 민감, 보통, 둔감, 매우 둔감의 순으로 커진다. 인자는 상수일 수도 있고 변수에 따라 변화하는 함수일 수도 있다.For example, if the collision sensitivity level selectable in the option selection UI is provided in 5 steps (very sensitive, sensitive, moderate, insensitive, very insensitive), the factor added or multiplied to the maximum torque related data in steps is very sensitive, Sensitive, normal, dull, and then very dull. The argument may be a constant or a function that changes depending on the variable.

또한, 옵션 선택 UI에서 정밀도 레벨을 선택할 수 있도록 한 경우, 정밀도 레벨의 단계 별로 최대 토크 관련 데이터에 더해지거나 곱해지는 인자는 달라진다.In addition, when the precision level can be selected in the option selection UI, the factor added to or multiplied with the maximum torque-related data for each step of the precision level varies.

예를 들어, 정밀도 레벨이 낮음, 중간 높음으로 3단계가 제공된 경우, 단계별로 최대 토크 관련 데이터에 더해지거나 곱해지는 인자는 낮음, 중간 높음의 순으로 작아진다. 인자는 상수일 수도 있고 변수에 따라 변화하는 함수일 수도 있다. 정밀도 레벨에 따른 인자는 충돌 민감도 레벨에 따른 인자와 다른 인자일 수 있다.For example, if three levels are provided with low and medium precision levels, the factors added or multiplied to the maximum torque-related data in steps are reduced in the order of low and medium high. The argument may be a constant or a function that changes depending on the variable. The factor depending on the level of precision may be a factor different from the factor depending on the level of collision sensitivity.

한편, S14 단계에서 제어부(35)가 협동 로봇(10)을 복수의 속도 레벨로 작동시키는 경우, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 연산부(37)는 속도 레벨별로 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 토크 관련 데이터를 구간별로 평균값을 연산하고, 연산된 구간별 평균값에서 최대값을 최대 토크 관련 데이터로 선정한다.On the other hand, in step S14, when the control unit 35 operates the cooperative robot 10 at a plurality of speed levels, as shown in FIGS. 9 and 10, the calculation unit 37, each joint 12, 13 for each speed level , 14, 15, 16, 17) calculate the average value for each section for torque related data, and select the maximum value as the maximum torque related data from the calculated average value for each section.

그리고 연산부(37)는 속도 레벨에 따라 각 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 최대 토크 관련 데이터에 인자를 적용한 충돌 임계값을 연산하고, 속도 레벨에 따른 충돌 임계값들의 함수를 도출할 수 있다.In addition, the calculation unit 37 calculates a collision threshold value applying a factor to the maximum torque-related data of each joint 12, 13, 14, 15, 16, and 17 according to the speed level, and functions of the collision threshold values according to the speed level Can be derived.

예를 들어, 제1 관절(12, 13, 14, 15, 16, 17)의 제1 속도 레벨에서의 최대 토크 관련 데이터, 제2 속도 레벨에서의 최대 토크 관련 데이터, …, 제N 속도 레벨에서의 최대 토크 관련 데이터들 간의 함수인 충돌 임계 함수를 도출할 수 있다.For example, the maximum torque related data at the first speed level of the first joint 12, 13, 14, 15, 16, 17, the maximum torque related data at the second speed level,… , A collision threshold function, which is a function between maximum torque related data at the Nth speed level, can be derived.

충돌 임계 함수는 선형의 1차 함수가 되거나, 2차 함수 이상의 비선형 함수가 될 수도 있다.The collision threshold function may be a linear first-order function or a nonlinear function higher than a second-order function.

예를 들어, 충돌 임계 함수가 1차 함수로 정의되는 경우, 충돌 임계 함수는 아래와 같이 정의될 수 있다.For example, when the collision threshold function is defined as a first order function, the collision threshold function may be defined as follows.

f(x)= s(ax + b)f (x) = s (ax + b)

f(x)는 충돌 임계 함수이고, s는 충돌 민감도 레벨, x는 속도 레벨f (x) is the collision threshold function, s is the collision sensitivity level, x is the velocity level

도 11에는 1차 함수로 정의된 충돌 임계 함수를 그래프로 표시한 것이다.In FIG. 11, a collision threshold function defined as a first order function is graphically displayed.

연산부(37)는 속도 레벨별로 각 관절의 충돌 임계값을 연산하고, 연산된 충돌 임계값들을 통해 충돌 임계 함수(f(x))의 파라미터(a, b)를 도출할 수 있다.The calculating unit 37 may calculate a collision threshold value of each joint for each velocity level, and derive parameters a and b of the collision threshold function f (x) from the calculated collision threshold values.

연산 결과를 표시하는 단계(S17)에서 통신부(34)는 S16 단계에서 연산된 충돌 임계값 및/또는 충돌 임계 함수(f(x))의 파라미터(a, b)를 디스플레이부(40)로 전송하고, 디스플레이부(40)는 연산부(37)의 연산 결과인 충돌 임계값 및/또는 충돌 임계 함수(f(x))의 파라미터(a, b)를 화면 상에 표시할 수 있다.In the step S17 of displaying the calculation result, the communication unit 34 transmits the parameters a and b of the collision threshold value and / or the collision threshold function f (x) calculated in step S16 to the display unit 40. Then, the display unit 40 may display parameters (a, b) of the collision threshold value and / or the collision threshold function f (x), which are the result of the calculation of the calculation unit 37, on the screen.

충돌 민감도 설정부(30)는 제어부(35)에 연산된 충돌 임계값 및/또는 충돌 임계 함수(f(x))를 업데이트하고, 이후 협동 로봇(10)의 작동 중에 업데이트된 충돌 임계값 및/또는 충돌 임계 함수(f(x)) 보다 큰 외력이 작용한 경우에는 충돌이 발생한 것으로 판단하고 협동 로봇(10)의 작동을 중지시킬 수 있다.The collision sensitivity setting unit 30 updates the collision threshold value and / or collision threshold function f (x) calculated by the control unit 35, and then updates the collision threshold value and / or updated during operation of the cooperative robot 10. Alternatively, when an external force greater than the collision threshold function f (x) is applied, it is determined that a collision has occurred and the operation of the cooperative robot 10 can be stopped.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템 및 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법에 따르면, 사용자는 협동 로봇(10)이 사용되는 작업 환경에 적합하게 옵션(프로그램, 충돌 민감도, 정밀도, 계산 영역)을 선택하기만 하면, 충돌 민감도 설정부(30)가 자동으로 협동 로봇(10)을 제어하며 데이터를 수집하여, 선택된 옵션에 적합한 충돌 임계값 및/또는 충돌 임계 함수를 자동으로 산출하여 적용하므로, 협동 로봇(10)에 대한 비전문적인 사용자라도 쉽게 협동 로봇(10)의 충돌 민감도를 작업 현장의 상황에 맞게 변경할 수 있다.As described above, according to the system for automatically setting the collision sensitivity of the cooperative robot and the method for automatically setting the collision sensitivity of the cooperative robot according to an embodiment of the present invention, the user can select options (programs) suitable for the working environment in which the cooperative robot 10 is used. , Collision sensitivity, precision, and computational area), the collision sensitivity setting unit 30 automatically controls the cooperative robot 10 and collects data, and the collision threshold and / or collision threshold suitable for the selected option Since the function is automatically calculated and applied, even a non-professional user of the cooperative robot 10 can easily change the collision sensitivity of the cooperative robot 10 according to the situation of the work site.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

1, 2: 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 시스템
10: 협동 로봇 11: 베이스
12: 제1 관절 13: 제2 관절
14: 제3 관절 15: 제4 관절
16: 제5 관절 17: 제6 관절1, 2: Collision sensitivity automatic setting system of cooperative robot
10: Cooperative Robot 11: Base
12: first joint 13: second joint
14: third joint 15: fourth joint
16: 5th joint 17: 6th joint

Claims (10)

충돌 민감도 레벨을 선택하는 단계;
협동 로봇을 서로 다른 속도 레벨로 반복하여 동작시키는 단계;
상기 협동 로봇이 동작하는 중에 상기 협동 로봇의 각 관절에 작용하는 토크와 연관되는 토크 관련 데이터를 상기 속도 레벨 별로 획득하는 단계; 및
선택된 상기 충돌 민감도 레벨과 상기 속도 레벨 별로 획득된 상기 토크 관련 데이터를 기초로 상기 속도 레벨을 변수로 하는 충돌 임계 함수를 연산하는 단계;를 포함하고,
상기 충돌 임계 함수를 연산하는 단계는,
상기 속도 레벨 중 동일한 속도 레벨에서 획득된 상기 토크 관련 데이터의 구간별 평균값을 연산하고,
상기 구간별 평균값들 중 최대값을 선정하고,
선정된 상기 최대값을 기초로 상기 충돌 임계 함수를 연산하는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.Selecting a collision sensitivity level;
Repeatedly operating the cooperative robots at different speed levels;
Obtaining torque-related data associated with torque acting on each joint of the cooperative robot for each speed level while the cooperative robot is operating; And
And calculating a collision threshold function using the velocity level as a variable based on the selected collision sensitivity level and the torque-related data obtained for each velocity level.
Computing the collision threshold function,
The average value for each section of the torque-related data obtained at the same speed level among the speed levels is calculated,
The maximum value among the average values for each section is selected,
Method for automatically setting the collision sensitivity of a cooperative robot, calculating the collision threshold function based on the selected maximum value. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 토크 관련 데이터는,
상기 협동 로봇의 각 관절에 구비되어 상기 협동 로봇을 작동하는 액츄에이터에 인가되는 전류값을 포함하는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
The torque-related data,
Method for automatically setting the collision sensitivity of a cooperative robot, comprising a current value applied to an actuator that is provided at each joint of the cooperative robot to operate the cooperative robot. 제1항에 있어서,
상기 토크 관련 데이터는,
상기 협동 로봇의 각 관절에 작용하는 토크를 측정하는 토크 센서로부터 측정된 데이터를 포함하는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
The torque-related data,
Method for automatically setting the collision sensitivity of a cooperative robot, including data measured from a torque sensor that measures torque applied to each joint of the cooperative robot. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 충돌 임계 함수는 선택된 상기 충돌 민감도 레벨에 비례하여 연산되는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
The collision threshold function is calculated in proportion to the selected collision sensitivity level, automatic collision sensitivity setting method of the cooperative robot. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 충돌 임계 함수의 파라미터를 화면 상에 표시하는 단계를 더 포함하는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
And displaying the parameters of the collision threshold function on a screen. 제1항에 있어서,
상기 협동 로봇을 서로 다른 동작으로 작동되도록 하는 복수의 프로그램 중 어느 하나를 선택하는 단계;를 더 포함하고,
상기 협동 로봇을 동작시키는 단계에서는 상기 복수의 프로그램 중 선택된 프로그램에 의해 상기 협동 로봇이 동작하는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
Further comprising the step of selecting any one of a plurality of programs to operate the cooperative robot in different motions;
In the step of operating the cooperative robot, the cooperative robot operates by a selected program among the plurality of programs, and a method for automatically setting a collision sensitivity of the cooperative robot. 제1항에 있어서,
상기 충돌 임계 함수는 상기 협동 로봇의 각 관절마다 별도로 연산되는, 협동 로봇의 충돌 민감도 자동 설정 방법.According to claim 1,
The collision threshold function is calculated separately for each joint of the cooperative robot, the method of automatically setting the collision sensitivity of the cooperative robot.
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