로봇의 툴 파라미터의 보정 방법
-등록번호 : 1015815230000
-등록일자 : 2015년 12월 23일
-공개번호 : 1020140025520
-공개일자 : 2014년 3월 4일
-출원번호 : 1020137033650
-출원일자 : 2013년 12월 18일
-심사청구일자 : 2013년 12월 18일
-출원인 : 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
-발명자 : 니시무라도시히코
-대리인 : 장수길, 성재동
-심사청구항 수 : 총 4항
기술 분야
본 발명은 용접 로봇 등의 선단에 장착된 툴에 관한 것으로, 간편하고 또한 단시간에 고정밀도로 툴 파라미터를 보정하는 기술에 관한 것이다.
배경기술
예를 들어 워크에 대해 자동적으로 용접을 행하는 용접 로봇은, 당해 용접 로봇의 선단 부분(플랜지 부)에 용접 토치 등을 구비한 툴(공구)이 장착되어 있다.
이 용접 툴의 선단부에는 툴 좌표계가 설정되어 있고 이 툴 좌표계는 툴 파라미터를 사용한 변환 행렬을 사용함으로써 플랜지 좌표계로부터 좌표 변환이 가능하게 되어 있다. 플랜지 좌표계는, 용접 로봇의 선단부에 형성되어 있는 플랜지부에 설정된 좌표계로, 이 플랜지 좌표계는, 용접 로봇의 각 축의 데이터에 기초하여 제어 장치에서 계산된다.
이상의 것으로부터 명백한 바와 같이, 제어 장치에 있어서 툴 선단의 위치를 정확하게 파악하기 위해서는, 좌표 변환에 불가결한 툴 파라미터를 미리 정확하게 도출해 둘 필요가 있다. 툴 파라미터의 도출 작업은 용접 로봇의 툴을 교환한 후에 행해지는 경우도 있지만, 툴이 작업 워크 등에 충돌하였을 때 등, 툴 파라미터에 변경이 발생하였을 때에도 행해진다. 툴 파라미터의 도출, 교정에 관한 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1∼3에 게시된 것이 있다.
특허문헌 1에는, 적어도 3개의 위치가 지정된 지그를 설치하고, 지그의 어느 하나의 위치를 공구가 설정되어야 할 위치에 일치시켜, 공구가 설정되어야 할 위치를 자동적으로 설정할 수 있도록 한 로봇의 공구 위치 설정 방식이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 로봇의 아암 선단에 장착된 툴을 공간상의 1점에 적어도 다른 3개의 자세로 위치 결정하였을 때의 각 위치 결정 데이터에 기초하여 툴의 장착부의 좌표계를 연산하고, 툴 파라미터를 사용하여 표현되는 장착부의 좌표계로부터 본 툴 위치 후보의 평균값에 대한 편차에 기초하여 툴 파라미터의 교정값을 추정하여 이루어지는 로봇의 툴 파라미터 교정 방법이 게시되어 있다.
특허문헌 3에는, 로봇의 동작 범위 내에, 도전성을 갖는 3개의 평판과, 작업 공구의 일부에 설치한 도전성을 갖는 접촉자 사이에 전압을 인가하고, 미리 설정된 방향으로 로봇을 동작시키는 공정과, 평판과 접촉자의 전기적 접촉을 검출하는 공정과, 로봇의 전회의 위치 데이터와 금회의 위치 데이터의 차분을 산출하여, 작업 공구의 작업점과 기준점의 오차를 연산하는 공정과, 오차를 흡수하는 방향으로 작업 공구의 작업점을 어긋나게 하는 공정을 갖는 로봇의 코어 어긋남 보정 방법이 게시되어 있다.
*선행기술문헌 특허문헌
(특허문헌 0001) 일본 특허 출원 공개 소61-25206호 공보
(특허문헌 0002) 일본 특허 제2774939호 공보
(특허문헌 0003) 일본 특허 출원 공개 평1-257593호 공보
해결하려는 과제
특허문헌 1이나 특허문헌 2에 게시된 기술을 사용함으로써, 로봇의 툴(공구) 위치나 툴 파라미터를 도출 및 교정할 수 있게 된다. 그런데, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술에서는, 교정 작업에 있어서, 전용의 지그나 핀이 필요할 뿐만 아니라, 작업자의 조작에 의해 툴의 선단을 지그의 소정 위치나 핀의 선단으로 정확하게 이동 시켜야 한다. 이러한 위치 결정 작업은 작업자의 숙련도나 육안의 방향 등의 영향을 받기 때문에 정확하게 행하는 것이 어렵다. 또한, 교정 후의 검증도 작업자의 육안으로 행하므로 정량적인 파악도 어렵다. 바꾸어 말 하면 이들 기술에 있어서는, 작업자의 숙련도나 기량 등이 툴의 위치 결정 정밀도나 툴 파라미터의 도출 정밀도에 영향을 미치게 된다.
특허문헌 3에 개시된 기술은, 3개의 평판을 직교시켜 조립한 전용 지그와 접촉 센서를 사용하여, 툴 선단을 당해 지그의 3개의 평판 각각에 1회씩 합계 3회 접촉시키고 있다. 이러한 센싱 동작에 의해 소정의 기준점과 툴 선단의 차분 벡터를 구하고, 구한 차분 벡터를 기초로 로봇의 코어 어긋남이 보정된다.
이러한 특허문헌 3의 기술에서는, 전용 지그를 로봇에 대해 고정밀도로 위치 결정하여 설치할 필요가 있다. 그러나 차분 벡터로부터 툴 파라미터를 계산하기 위해서는, 로봇 좌표로부터 본 지그의 방향각(α, β, γ)을 미리 알고 있어야 한다. 그러나 로봇 좌표를 육안으로 확인할 수는 없으므로, 육안으로 확인할 수 없는 로봇 좌표에 대해 지그를 고정밀도로 설치하는 것, 혹은 로봇 좌표로부터 본 지그의 방향각(α, β, γ)을 계측하는 것은 매우 곤란하다.
또한, 툴 선단과 지그의 3개의 평판과의 차분 벡터를 고정밀도로 얻기 위해서는, 툴 선단을 각 평판에 대해 「대략 수직하게 점접촉」시킬 필요가 있다. 그러기 위해서는, 지그의 설치 장소나 각도가 바뀔 때마다, 센싱 동작 방법을 교시에 의해 변경해야 한다. 이러한 센싱 동작에서는, 툴의 자세각을 유지한 상태에서, 툴 선단을 로봇 좌표의 X축, Y축, Z축의 3방향으로 이동시킨다. 이때, 매니퓰레이터의 모든 축이 동작하므로, 로봇의 모든 관절의 위치 결정 오차가, 얻고자 하는 차분 벡터에 중첩되어 버릴 가능성을 배제할 수 없다.
한 바와 같이, 특허문헌 1~3에 개시된 툴 파라미터의 도출 및 보정 기술은, 작업자에게 높은 숙련도를 요구할 뿐만 아니라, 많은 수고와 시간을 필요로 하는 부담이 큰 작업을 필요로 하는 것이다. 덧붙여, 전용의 지그를 로봇에 대해 고정밀도로 위치 결정할 필요가 있어, 실제의 현장에서 간편하게 채용할 수 있는 것 이라고는 하기 어렵다.
따라서 본 발명은, 문제점에 비추어, 간편한 로봇의 동작에 의해, 작업자의 숙련도나 기량 등에 상관없이 단시간에 고정밀도로, 툴 파라미터를 보정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 효과
본 발명에 관한 기술을 사용하면, 간편한 로봇의 동작에 의해, 작업자의 숙련도나 기량 등에 상관없이 단시간에 고정밀도로, 툴 파라미터를 보정할 수 있다.
*본 내용은 지면상의 이유로 재편집되었습니다.
특허정보검색서비스 www.kipris.or.kr
