기술분야
본 발명은 협업로봇을 이용한 차량 생산시스템에 대한 것으로써, 범퍼를 그리핑해 차체의 설정된 위치로 이동시키며, 작업자와 협업해 범퍼를 차체에 용이하게 장착할 수 있도록 하는 협업로봇을 이용한 차량 생산시스템 및 생산방법에 관한 것이다.
해결하려는 과제
본 발명의 목적은 작업자를 보조하는 협업로봇을 제공해 인간의 지능과 섬세함 및 로봇의 강건함과 제어성능을 결합해 생산설비의 효율성을 향상시키는 협업로봇을 이용한 차량 생산시스템을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 차량 생산시스템은 범퍼를 차체의 설정된 위치로 이동시키는 것이다.
협업로봇의 선단부에는 범퍼를 잡는 그리퍼가 배치되고 후단부는 로봇바디에 연결되며, 로봇바디를 기준으로 상하좌우로 이동가능하게 배치된다.
또한 협업로봇에는 ▲그리퍼를 회전시키도록 배치되는 다관절암 ▲다관절암과 그리퍼 사이에 배치되어 그리퍼와 그리퍼에 의해서 그리핑된 범퍼에 가해지는 외력의 방향을 감지하는 FT센서 ▲그리퍼와 범퍼의 위치를 가변시키도록 다관절암을 제어하는 구동부 ▲ 다관절암이 작동 대기상태에 있을 때, FT센서에 의해서 감지되는 외력의 방향에 따라서 구동부를 제어하는 제어부로 구성되어 있다. 더불어 로봇바디를 기준으로 다관절암의 반대측에 설치되고 웨이트를 로봇바디에서 멀어지거나 가까워지도록 움직임으로써, 다관절암에 의해서 로봇바디에 가해지는 회전토크를 저감시키는 중력보상장치 또한 포함할 수 있다.
이밖에도 구동부는 다관절암을 설정된 축을 따라서 이동시키거나 축을 중심으로 회전시켜 그리퍼를 3차원 공간에서 설정된 루트로 이동시키는 회전력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다. 제어부는 모터의 기준회전위치와 실제회전위치를 감지하고, 기준회전위치와 실제회전위치 사이의 차이값에 따라서 충돌을 판단하고, 충돌이 발생된 것으로 판단되면 모터의 작동을 멈출 수 있다.
다관절암의 일측에 배치되어 설정된 거리 영역의 물체를 감지하는 근접센서를 더 포함하고, 또한 제어부는 근접센서에 의해서 물체가 감지되는 것으로 판단되면 다관절암의 작동을 멈출 수 있다.
중력보상장치는 ▲다관절암의 상하 이동에 따라서 함께 회전하는 암회전부 ▲암회전부와 연동해 일측이 회전하도록 배치되고 타측이 웨이트를 로봇바디에서 멀어지도록 밀도록 배치되는 푸싱암 ▲웨이트를 로봇바디 측으로 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
웨이트와 설정된 간격을 두고 로봇바디에 고정되는 고정브라켓 및 웨이트에서 로봇바디의 반대측으로 연장되고, 고정브라켓을 관통해 배치되는 가이드로드를 포함한다.
탄성부재는 고정브라켓과 웨이트 사이에 압축된 상태로 개재될 수 있으며, 가이드로드의 둘레를 따라서 말려있는 코일스프링 타입이고 일단부는 고정브라켓에 지지되며, 타단부는 웨이트를 밀도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 협업로봇을 이용한 차량 생산방법은 ▲다관절암의 선단부에 배치되는 그리퍼를 이용해 범퍼를 잡는 단계 ▲다관절암을 구동해 범퍼를 차량의 설정된 위치로 이동시키는 단계 ▲다관절암의 구동이 멈춘 상태에서 FT센서를 통해서 범퍼 또는 그리퍼에 가해지는 외력의 방향을 감지하는 단계 ▲외력의 방향에 따라서 다관절암을 구동해 그리퍼에 배치된 범퍼의 위치를 보정하는 단계로 이루어진다.
협동로봇은 모터와 감속기어를 이용해 다관절암을 구동해 그리퍼의 위치를 3차원 공간에서 제어한다. 또한 모터의 기준회전위치와 실제회전위치를 감지하고 기준회전위치와 실제회전위치 사이의 차이값에 따라서 충돌을 판단하며, 충돌이 발생된 것으로 판단되면 모터의 작동을 멈출 수 있다. 이밖에도 다관절암의 일측에 배치되어 설정된 거리 영역의 물체를 감지하는 근접센서에서 물체가 감지되는 것으로 판단되면 다관절암의 작동을 멈출 수 있다.
다관절암의 선단부에 그리퍼가 장착되고 다관절암의 후단부에 배치되는 로봇바디로 구성되어 있다. 또한 다관절암의 상하 위치에 따라서 웨이트를 로봇바디에서 멀어지거나 가까워지도록 움직임으로써, 다관절암에 의해서 로봇바디에 가해지는 회전토크를 저감시키는 단계를 포함한다. FT센서는 다관절암과 그리퍼 사이를 연결하는 부분에 배치될 수 있다.
발명의 효과
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 협업로봇을 이용해 범퍼를 차체의 설정된 위치로 이송하고, 작업자가 협업로봇에 가하는 힘의 방향을 FT센서를 통해서 감지하게 된다. 또한 감지된 힘의 방향으로 다관절암의 위치를 미세하게 조정함으로써 로봇의 강건함과 성능에 인간의 지능과 섬세함을 동시에 제공할 수 있다.
더불어 근접센서를 통해서 작업자나 물체를 감지해 다관절암의 움직임을 정지시켜, 안정성을 향상시킬 수 있으며, 중력보상장치를 이용해 다관절암의 흔들림을 방지함으로써 전체적인 협업로봇의 작동 안정성과 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이밖에도 다관절암을 작동시키는 모터의 회전위치를 이용해 충돌을 감지하는 경우, 다관절암의 작동을 멈추어 보다 안정적인 생산시스템을 제공할 수 있다.
※ 본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었습니다.
