KR910000872B1 - 로보트 시스템의 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

로보트 시스템의 제어방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

로보트 시스템의 제어방법 및 그 장치
제1도는 본 발명의 구체적 실시에 따른 다기능 로보트 시스템의 블록 다이야그램.
제2도는 통신관리 프로그램모듈의 작동을 설명하기 위한 플로우 챠트.
제3도는 통신관리 프로그램모듈내의 큐버퍼의 구성을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 로보트 본체 11,11' : 팔
12,12' : 역학량 측정 센서 13,13' : 손
14 : 목 15 : 카메라
16 : 팔 제어모듈 17,18 : 손 제어모듈
19 : 머리-눈 제어모듈 20 : 시각처리 제어모듈
21 : 외부통신라인 30 : 중앙제어장치
31 : 작동계획 프로그램모듈 32,33 : 작업순서 생성모듈
34,35,36 : 화상처리용 프로그램모듈 37 : 통신관리 프로그램모듈
38 : 내부통신 시스템 39 : 큐버터
40 : 터미널 41 : 전송요청리스트
42 : 큐리스트
본 발명은 로보트 시스템의 전체 작동을 관리하기 위한 중앙제어장치 및 로보트의 각부분의 동작을 제어하기 위한 여럿의 주변 제어모듈 및 그 제어방법 특히, 중앙제어장치의 프로그램모듈, 제어모듈 및 프로그램모듈과 제어모듈 사이의 작동 정보 전송의 통신제어방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 응용범위의 확장에 따라 산업로보트의 메카니즘 및 제어 시스템은 매우 복잡해졌다.
제어 시스템은 메카니즘의 각부분 및 신호처리를 제어하기 위한 제어모듈 및 전체 작동을 관리하고 제어하는 중앙제어장치로 나뉘어져 있다.
종래의 산업로보트는 영구적인 작업 프로그램에 따라 작동된다.
센서 같은 주변장치는 로보트 콘트롤러 및 로보트 언어와 결합된 통신 지령에 따른 간단한 신호의 입력/출력을 수행한다.
종래의 로보트 시스템에서는 로보트가 비교적 단순 작동을 수행할 때 심각한 문제가 생기지 않는다.
그러나 로보트 시스템이 소위 다기능 시스템일 때 로보트의 각부분을 독립적으로 제어하기 위한 여럿의 제어모듈 및 중앙제어장치에서 동시에 공정을 수행하는 여럿의 프로그램을 가지고 있고 제어모듈 및 프로그램 사이에서 작동 지령신호를 송수신한다.
그러한 다기능 시스템의 로보트 시스템인 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.
각 주변 제어모듈 및 중앙제어장치의 각 프로그램모듈은 어떤 가능한 상황에도 대체할 수 있는 작업 프로그램을 가져야 한다.
따라서 로보트 시스템의 작동이 변하거나 각 제어모듈의 작동순서가 변할 때 새로운 작업 프로그램이 있어야 한다.
로보트의 각부분은 단순 내용을 가진 지령을 사용하여 제어되기 때문에 로보트가 복잡한 기능을 가지기가 어렵다.
어떤 작동이 로보트 구역에 지령되고 지령된 조작이 완료될 때, 중앙제어장치 및 각 프로그램모듈이 프로그램 형태의 해당 로보트 구역으로부터 전송된 신호를 모니터하고 다른 프로그램처리는 이 모니터링 도중에 수행될 수 없다.
또한 중앙제어장치의 각 프로그램모듈이 독립적 및 병행하게 프로그램을 처리할 때 다른 프로그램모듈이 통신라인을 사용하면 처리결과를 근거로 하여 신속히 그에 해당하는 제어를 할 수가 없게된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 제어모듈의 배열이 변할 때 각 프로그램모듈의 프로그램을 변경함이 없이 통신제어를 수행할 수 있고, 새 기능이 로보트에 가해질 때 그 상황에 충분히 대처할 수 있고 로보트의 각 부분의 작동이 처리상태 및 각 모듈의 요청을 적절히 반영할 수 있는 로보트 시스템의 통신제어방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하기 위하여 만들어졌다.
본 발명에 따른 로보트 시스템은 중앙제어장치에서 원하는 프로그램처리를 독립적으로 수행하는 여럿의 프로그램모듈, 로보트 메카니즘 및 로보트 메카니즘의 관련 부분을 제어하는 여럿의 제어모듈로 구성되어 있다.
로보트 시스템에서 통신이 프로그램모듈 사이, 제어모듈 사이 및 프로그램모듈 및 주변 제어모듈 사이에서 수행된다.
이 목적을 위하여 본 발명에서는 통신모듈이 통신관리를 위하여 제공되어진다.
이 모듈은 다른모듈, 상태 버퍼(status buffer) 및 각 모듈을 위한 큐버퍼(queue buffer)와 연결상태에 있는 데이터 베이스를 가진다.
상태 버퍼는 해당 모듈에 관한 현 상태의 정보를 저장하고 큐버퍼는 메시지와 해당 모듈로 메시지를 보낸 발신 모듈의 이름을 연속적으로 저장한다.
어떤 메시지가 한 모듈에서 다른 모듈로 전송될 때 수신모듈(destination module) 이름 및 메시지가 통신모듈로 전송된다.
통신모듈은 시스템에서 모듈로부터 메시지의 전송 및 큐버퍼의 상태를 번갈아 모니터한다.
메시지가 전송될 때 수신모듈 이름 및 메시지가 연결형태의 데이터 베이스에 기술된 발신모듈의 수신절차에 따라 판독된다.
그다음 발신모듈 이름 및 메시지는 수신모듈의 큐버퍼에 저장된다.
저장된 메시지는 큐버퍼를 모니터링할 때에 발견된다.
수신모듈의 상태가 가능상태(enable state)가 될 때 발신모듈 이름 및 메시지가 연결형태의 데이터 베이스에 기술된 전달정차와 함께 수신모듈로 보내진다.
이런 방법으로 본 발명에 프로그램모듈의 제어모듈의 배열이 변경된다 하더라도 제어방법은 통신모듈의 연결형태의 데이터 베이스를 변경함으로써 대처할 수 있다.
특별한 모듈로의 메시지 도착 명령은 큐잉에 의해 통신모듈의 접수명령에 보관된다.
따라서 새로운 기능이 로보트에 더해질 때 제어방법은 로보트의 각 부분에 처리상태 및 각 모듈의 요구를 전송함으로써 이에 대처할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체적 실시에 따른 로보트 시스템은 첨부된 도면을 참고로 더 상세히 설명된다.
제1도는 본 발명의 구체적 실시에 따른 로보트 시스템의 배치를 나타낸다.
제1도에서 로보트 시스템은 예를들어 6-자유도(6-degree-of-freedom) 역학량 측정 센서(12),(12') 및 4-자유도 손(13),(13')을 가지고 있다.
시각 정보를 얻기 위한 스테레오 카메라(15)가 목(14)을 통하여 로보트 본체(10)위에 설치되어 있다.
팔 제어모듈(16)은 팔 제어지령에 따라 팔(11),(11')을 제어한다.
오른쪽 및 왼쪽 손 제어모듈(17),(18)은 각각 오른쪽 및 왼쪽 손 제어지령에 따라 손(13),(13')을 제어한다.
머리-눈 제어모듈(91)은 입력제어지령에 따라 목(14)을 제어하고 그것들을 전송한다.
시각처리 제어모듈(20)은 입력제어지령에 따라 시각 데이터를 생성하고 그것을 전송한다.
이러한 주변 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20)은 각각 데이터를 송신 및 수신하는 기능을 가진다.
전 로보트 시스템의 작동을 관리하기 위한 중앙제어장치(30)는 터미널(40)과 외부통신라인(21)을 통하여 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20)에 연결되어 있다.
터미널(40)은 각각의 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20)의 처리결과 및 중앙제어장치(30)의 각각의 프로그램모듈(31),(32),(33),(34),(35),(36),(37)의 처리결과를 디스플레이한다.
터미널(40)로부터 요구되는 필요한 정보가 조작자에 의해 입력된다.
중앙처리장치(30)는 작동계획 프로그램모듈(31), 작업순서 생성모듈(32),(33), 화상처리용 프로그램모듈(34),(35),(36)을 가진다.
작동계획 프로그램모듈(31)은 여러 가지 제어지령을 상기 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20),(32),(33)로 보내어 전체 작동을 진행시킨다.
작업순서 생성모듈(32),(33) 및 화상처리용 프로그램모듈(34),(35),(36)은 다음과 같이 작동을 한다.
작업순서 생성모듈(32)은 대상물의 조립배치로부터 부분 조립순서를 생성한다.
작업순서 생성모듈(33)은 작동순서 및 대상물 조립순서를 기초로한 로보트 각 부분의 작동량을 결정한다.
화상처리용 프로그램모듈(34)은 조립대상물의 시각 정보를 생성하고 그 구조를 평가한다.
화상처리용 프로그램모듈(35)은 대상물의 부분이 꽉지어질 때 손의 정정량을 검출한다.
화상처리용 프로그램모듈(36)은 대상물이 조립될 때 대상물 부분의 상대위치를 검출한다.
통신모듈은 내부통신 시스템(38)을 통하여 프로그램모듈(31),(32),(33), (34),(35),(36)에 연결되고 중앙제어장치(30)에 있는 모듈(31),(32),(33),(34), (35),(36) 사이 및 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20) 사이 및 모듈(31),(32), (33),(34),(35),(36)과 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20) 사이에 양쪽방향의 통신을 가능하게 한다.
통신관리 프로그램모듈(37)은 전송요청리스트(41), 큐버퍼(39) 및 큐리스트(queue list)(42)에 연결된다.
큐버퍼(39)는 제3도에 나타낸 바와같이 각각의 모듈(16),(17)…(36)에 해당하는 큐구역(queue area)(39-16),(39-17)…(39-36)을 가지고 있다.
각 구역은 연속적으로 발신모듈 이름(S.M) 및 메시지(MES.)를 저장하며 모듈의 상태도 역시 저장된다.
전송요청이 공급될 때 전송요청을 발생시킨 모듈에 지정된 숫자가 전송요청리스트(41)에 씌여진다.
그 수는 모듈 이름 같은 검증기가 될 수 있다.
큐리스트(42)는 메시지가 1비트 즉, 1 또는 0에 의해 큐버퍼(39)의 각 구역에 저장되는지를 나타낸다.
각 구역에 저장되는 메시지의 수는 메시지의 존재를 나타내기 위하여 1 또는 0 대신에 큐리스트(42)에 씌여질 수 있다.
상기 구조의 로보트 시스템의 작동은 제2도를 참고로 상세히 설명된다.
스텝 S2에서 통신관리 프로그램모듈(37)은 모듈(16),(17),(18),(19),(20) 및(31),(32),(33),(34),(35),(36)로부터 전송요청을 모니터한다.
전송요청이 공급되지 않으면 즉, 스텝 S2에서 NO이면 스텝 S16이 수행된다.
그러나 스텝 S2에서 YES이면 즉, 전송요청이 예를들어 팔 제어모듈(16)에서 작업순서 생성모듈(32)까지 및 작업순서 생성모듈(32)에서 손 제어모듈(17)까지 공급되면, 팔 제어모듈(16) 및 작업순서 생성모듈(32)에 지정된 숫자가 스텝 S4의 전송요청리스트(41)에 씌여진다.
스텝 S6에서 전송요청리스트(41)가 비어있는지가 체크된다.
스텝 S6에서 NO이면 스탭 S8이 수행되고 전송요청리스트(41)에 저장된 수가 전송요청리스트(41)로부터 시작하여 읽혀진다.
스탭 S10에서 데이터는 상기 수 즉, 이 예에서는 팔 제어모듈(16)에 의한 확인되는 모듈로부터의 출력이다.
데이터는 수신모듈 이름 및 메시지를 포함한다.
발신모듈 이름은 지정된 수로부터 구별된다.
발신모듈 이름 및 수신된 메시지는 수신모듈 이름에 따라 큐버퍼(39)의 구역(39-32)에 씌여진다.
이 경우 전송될 메시지가 구역(39-32)에 이미 씌여지면 발신모듈 이름 및 메시지가 그후 씌여진다.
따라서 필요한 데이터는 모듈(16),(17),(18),(19),(20) 및 모듈(31),(32),(33), (34),(35),(36) 사이에서 적합한 수신모듈을 지정하면서 큐버퍼(39)에 저장될 수 있다. 그 다음 큐리스트(42)가 스탭 S12의 작업순서 생성모듈(32)에 해당하는 메시지를 포함하기 위하여 새로운 것으로 갱신된다.
그 다음 스탭 S6이 다시 수행된다.
작업순서 생성모듈(32)로부터 공급된 전송요청이 전송요청리스트(41)에 존재하면 스탭 S8에서 스탭 S12가 상기 기술된 바와같은 방법으로 반복된다.
전송요청리스트(41)가 비어있는가가 결정되면 스탭 S16이 수행되고 전송될 메시지가 큐버퍼(39)에 존재하는 지가 큐리스트(42)로부터 체크된다.
전송될 메시지가 큐버퍼(39)에 존재하면 그것은 사전 결정된 순서로 큐버퍼(39)로부터 해당 모듈까지의 출력이 된다.
이 예에서 작동순서는 모듈(16),(17),(18),(19),(20) 다음에 모듈(31),(32),(33), (34),(35),(36)이 된다.
스탭 S18에서 팔 제어모듈(16)로 수신되는 메시지가 존재하는지의 큐리스트(42)로부터 우선 체크된다.
메시지가 없으면 같은 체크가 손 제어모듈(17)에 대하여도 행해진다.
메시지가 있으면 손 제어모듈(17)가 큐버퍼(39)의 구역(39-17)에 씌여진 상태로부터 가능상태에서 있는지를 스탭 S20에서 체크된다.
스탭 S20에서 NO이면 플로우는 스탭 S16으로 돌아간다.
각 수신모듈에 대한 처리가 진행되고 체킹이 스탭 S18의 작업순서 생성모듈(32)에 대하여 수행된다.
작업순서 생성모듈(32)에 수신된 메시지가 미리 받아져서 큐버퍼(39)에 씌여진다.
그렇게하여 스탭 S18에서 NO가 얻어지고 작업순서 생성모듈(32)가 가능상태에 있는지를 스탭 S20에서 체크한다.
스탭 S20에서 YES이면 큐버퍼(39)로부터 읽혀진 메시지 및 발신모듈 이름이 스텝 S22의 수신모듈 이름과 같이 전송된다.
그다음, 큐리스트(42)가 스탭 S24에서 새것으로 갱신되고 스탭 S16이 수행된다.
이 방법으로, 메시지가 각 수신모듈에 단 한번 전송된다.
모듈상태의 변화가 일어날 때 모듈(16),(17),(18),(19),(20) 및 모듈(31),(32), (33),(34),(35),(36) 중의 해당하는 하나의 가능/불가능 상태가 변화된 모듈상태를 통신관리 프로그램모듈(37)을 통하여 큐버퍼(39)의 상태로 전송함으로서 새로운 것으로 갱신된다.
플로우가 스탭 S16으로부터 스탭 S2로 돌아갈 때, 전송요청이 발생되지 않으면 스탭 S16-스탭 S24가 수행되며 메시지는 각 수신모듈에 단 한번 전송된다.
상기 기술된 구체적 실시에서 각 모듈의 전송 및 수신순서가 변화되지 않은채로 유지된다.
각각의 모듈 사이의 상호의 통신이 통신관리 프로그램모듈(37)을 통하여 수행되기 때문에, 수신모듈의 물리적 상태는 고려될 필요가 없으며, 전체 배치가 단순화될 수 있고 각 모듈의 융통성이 개선될 수가 있다.
시스템 배치나 작동상태가 변경될 때도 단지 통신관리 프로그램모듈(37)만 변형하면 되고 정보 전송통로는 변형될 필요가 없다.
모듈(16),(17),(18),(19),(20),(21) 및 모듈(31),(32),(33),(34),(35),(36)은 통신라인을 모니터할 필요가 없어서 단순화된 프로그램이 되게된다.
같은 또는 다른 작동지령이 곧 여럿의 모듈에 공급될 수 있기 때문에 로보트의 각 부분의 병렬적 작동의 수행이 가능하게 된다.
프로그램모듈의 사이즈가 증가되면, 여럿의 중앙제어장치가 통신모듈을 통하여 결합될 수 있고 통신상의 복잡성의 증가가 방지될 수 있다.
또한 본 발명의 본질 및 범위에 벗어남이 없이 여러 가지 변화 및 변형이 가능하다.

Claims (11)

  1. 수신모듈 이름 및 로보트의 각 부분의 작동을 제어하는 제어모듈, 사전결정된 프로그램처리를 수행하는 프로그램모듈, 로보트 시스템의 전체 작동을 제어하는 작동계획 프로그램모듈 중의 하나로부터 메시지를 수신하고; 수신된 수신모듈에 따라 수신된 메시지 및 구별된 발신모듈 이름을 순차적으로 큐버퍼에 쓰고; 순차적으로 제어모듈, 프로그램모듈 및 작동계획 프로그램모듈 중의 하나를 선택하여 선택된 모듈의 상태에 따라 발신모듈 이름 및 선택된 모듈과 관련된 메시지를 선택된 모듈로 선택적으로 전송하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 로보트 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신절차가 제어모듈, 프로그램모듈 및 작동계획 프로그램모듈 중의 하나로부터 전송요청을 선택적으로 생성시키고; 전송요청을 검출하여 전송요청을 발생한 모듈의 검증기를 전송요청리스트에 저장하고; 저장된 검증기로부터 발신모듈 이름을 구별하고; 구별된 모듈로부터 수신모듈 이름 및 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전송이 전송될 메시지가 큐버퍼에 저장되었는지를 각 모듈에 대하여 표시하는 큐리스트를 준비하고; 큐리스트의 내용에 따라 발신모듈 이름 및 메시지를 선택된 모듈로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전송이 선택된 모듈의 상태를 체크하고; 선택된 모듈이 송신 가능상태에 있지 않을 때 다음의 선택된 모듈의 상태를 체크하고; 선택된 모듈이 전송 가능상태에 있을 때 큐리스트의 내용에 따라 발신모듈 이름 및 메시지를 선택된 모듈로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전송이 모든 모듈에 대하여 상기 전송을 수행한 후 전송요청리스트에 있는 전송요청을 체크하고; 전송요청이 발생되지 않았는지가 결정될 때 남아있는 메시지 및 남아있는 발신모듈을 전송하기 위하여 상기 전송을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 로보트의 각 부분의 동작을 제어하기 위한 제어모듈(16),(17),(18),(19),(20); 사전결정된 프로그램처리를 수행하기 위한 프로그램모듈(32),(33),(34), (35),(36); 로보트 시스템의 전체 조작을 제어하기 위한 작동계획 프로그램모듈(31); 큐버퍼(39); 상기 각 모듈로부터 수신모듈 이름 및 메시지를 수신하고, 계속하여 수신된 수신모듈 이름에 따라 메시지 및 구별된 발신모듈 이름을 상기 큐버퍼에 쓰고, 계속하여 상기 모듈(16),(17),(18),(19),(20),(31),(32),(33),(34),(35),(36)중의 하나를 선택하고, 계속해서 발신모듈 이름과 선택된 모듈과 관련된 메시지를 상기 큐버퍼(39)로부터 선택된 모듈로 선택적으로 전송하는 통신관리 프로그램모듈(37)로 구성된 것을 특징으로 하는 로보트 시스템의 제어장치.
  7. 제6항에 있이서, 상기 통신관리 프로그램모듈(37)이 수신모듈 이름 및 상기 각 모듈로부터 메시지를 수신하기 위한 수신장치; 수신된 수신모듈 이름에 따라 수신된 메시지 및 구별된 발신모듈 이름을 상기 큐버퍼(39)에 계속해서 쓰기 위한 기록장치; 상기 모듈중의 하나를 계속해서 선택하고 선택된 모듈상태에 따라 발신모듈 이름 및 선택된 모듈과 관련된 메시지를 상기 큐버퍼(39)로부터 선택된 모듈로 선택적으로 전송하기 위한 전송장치로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각 모듈(16),(17),(18),(19),(20),(31),(32),(33), (34),(35),(36)이 전송요청을 발생시키기 위한 장치를 포함하고 상기 수신장치가 전송요청리스트(41); 및 상기 전송요청리스트(41)에서 전송요청을 발생시킨 모듈의 검증기를 저장하기 위하여 전송요청을 검출하고, 저장된 검증기로부터 발신모듈 이름을 구별하고, 구별된 모듈로부터 수신모듈 이름 및 메시지를 수신하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전송장치가 큐리스트(42); 전송될 메시지가 큐버퍼에 저장되는지를 각 모듈에 대하여 나타내는 상기 큐리스트(42)를 준비하고, 상기 큐리스트(42)의 내용에 따라 발신모듈 이름 및 선택될 메시지를 전송하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전송장치가 선택된 모듈의 상태를 체크하고, 상기 선택된 모듈이 전송가능한 상태가 아닐때 다음의 선택된 모듈의 상태를 체크하고 상기 선택된 모듈이 전송가능한 상태에 있을 때 상기 큐리스트(42)의 내용에 따라 발신모듈 이름 및 상기 선택된 모듈로 가능 메시지를 전송하는 첫 번째 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 모든 모듈에 대하여 상기 첫 번째 장치를 작동시킨 후 큐리스트(42)에 있는 전송요청을 체크하고, 전송요청이 발생되었는지가 결정될 때 남아있는 메시지 및 남아있는 발신모듈 이름을 전송하기 위하여 상기 첫 번째 장치를 작동시키는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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