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로봇 머니퓰레이터 제어 방법(METHOD OF COLLISION DETECTION OF ROBOT ARM MANIPULATOR)

  • 기술번호 : KST2018005980
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은, 구동 모터를 통하여 가동되는 관절부를 구비하고 힘제어 동작을 이루는 로봇 머니퓰레이터의 제어부가 상기 제어부와 연결되는 저장부에 사전 설정 저장되는 사전 설정 데이터 및 상기 제어부의 감지 제어 신호에 따라 감지부가 취득하는 상기 관절부의 회전각을 포함하는 감지 관절 정보에 기초하여, 상기 로봇 머니퓰레이터에 인가되는 외력 토크(τext)를 산출하는 외력 토크 산출 단계(S20)와, 상기 제어부가 상기 로봇 머니퓰레이터에 인가하고 상기 사전 설정 데이터에 포함되는 작업 유형에 따라, 상기 제어부가 구비하고 상기 로봇 머니퓰레이터의 충돌 여부를 판단하기 위한 충돌 감지기를 산출하는 충돌 감지기 산출 단계(S30)와, 상기 제어부가 상기 충돌 감지기와 상기 사전 설정 데이터에 포함되는 충돌 판단 기준값과 비교하여 상기 로봇 머니퓰레이터의 충돌 여부를 확인하고 작업 유형을 수행하는 작업 수행 모드와 충돌 상황에 대응하는 충돌 모드 중 실행되어야 할 실행 모드를 설정하는 충돌 판단 단계(S40)와, 상기 충돌 판단 단계(S40)에서의 판단 결과 및 설정 모드에 따라 해당 모드를 실행하는 모드 실행 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법을 제공한다.
Int. CL B25J 9/16 (2006.01.01) B25J 19/02 (2006.01.01)
CPC B25J 9/1674(2013.01) B25J 9/1674(2013.01) B25J 9/1674(2013.01) B25J 9/1674(2013.01)
출원번호/일자 1020160150474 (2016.11.11)
출원인 고려대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-1973709-0000 (2019.04.23)
공개번호/일자 10-2018-0053482 (2018.05.23) 문서열기
공고번호/일자 (20190430) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.11.25)
심사청구항수 6

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 고려대학교 산학협력단 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 송재복 대한민국 서울시 강남구
2 이상덕 대한민국 충북 단양군

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 홍동우 대한민국 서울특별시 강남구 강남대로 ***, * 층 (역삼동, 혜천빌딩)(지혜안국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 고려대학교 산학협력단 서울특별시 성북구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2016.11.11 수리 (Accepted) 1-1-2016-1105244-97
2 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2016.11.25 수리 (Accepted) 1-1-2016-1157944-91
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2017.01.03 수리 (Accepted) 1-1-2017-0008278-41
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2018.02.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0105329-61
5 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2018.04.12 수리 (Accepted) 1-1-2018-0366355-01
6 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2018.05.14 수리 (Accepted) 1-1-2018-0471980-57
7 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2018.06.12 수리 (Accepted) 1-1-2018-0575293-15
8 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2018.07.12 수리 (Accepted) 1-1-2018-0687816-32
9 지정기간연장 관련 안내서
Notification for Extension of Designated Period		 2018.07.16 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2018-0109608-34
10 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2018.08.13 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2018-0798490-11
11 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2018.08.13 수리 (Accepted) 1-1-2018-0798489-75
12 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2018.10.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0736719-97
13 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2018.12.28 수리 (Accepted) 1-1-2018-1316390-17
14 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2019.01.30 수리 (Accepted) 1-1-2019-0111349-58
15 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2019.02.28 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2019-0213831-13
16 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2019.02.28 수리 (Accepted) 1-1-2019-0213830-78
17 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2019.02.28 무효 (Invalidation) 1-1-2019-0213832-69
18 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2019.03.06 수리 (Accepted) 1-1-2019-0227731-28
19 보정요구서
Request for Amendment		 2019.03.13 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2019-0042297-68
20 [지정기간단축]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Reduction of Designated Period] Request for Extension of Period (Reduction, Expiry Reconsideration)		 2019.03.14 수리 (Accepted) 1-1-2019-0260647-10
21 무효처분통지서
Notice for Disposition of Invalidation		 2019.03.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2019-0043904-53
22 등록결정서
Decision to grant		 2019.04.03 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0246273-55
23 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.10.10 수리 (Accepted) 4-1-2019-5210941-09
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
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구동 모터를 통하여 가동되는 관절부를 구비하고 힘제어 동작을 이루는 로봇 머니퓰레이터의 제어부가 상기 제어부와 연결되는 저장부에 사전 설정 저장되는 사전 설정 데이터 및 상기 제어부의 감지 제어 신호에 따라 감지부가 취득하는 상기 관절부의 회전각을 포함하는 감지 관절 정보에 기초하여, 상기 로봇 머니퓰레이터에 인가되는 외력 토크(τext)를 산출하는 외력 토크 산출 단계(S20)와, 상기 제어부가 상기 로봇 머니퓰레이터에 인가하고 상기 사전 설정 데이터에 포함되는 작업 유형에 따라, 상기 제어부가 구비하고 상기 로봇 머니퓰레이터의 충돌 여부를 판단하기 위한 충돌 감지기를 산출하는 충돌 감지기 산출 단계(S30)와, 상기 제어부가 상기 충돌 감지기와 상기 사전 설정 데이터에 포함되는 충돌 판단 기준값과 비교하여 상기 로봇 머니퓰레이터의 충돌 여부를 확인하고 작업 유형을 수행하는 작업 수행 모드와 충돌 상황에 대응하는 충돌 모드 중 실행되어야 할 실행 모드를 설정하는 충돌 판단 단계(S40)와, 상기 충돌 판단 단계(S40)에서의 판단 결과 및 설정 모드에 따라 해당 모드를 실행하는 모드 실행 단계(S50)를 포함하고, 상기 외력 토크 산출 단계(S20)는: 상기 구동 모터에 인가되는 모터 전류 및 상기 관절부의 회전각을 포함하는 감지 관절 정보를 감지하는 외력 토크 산출 감지 단계(S21)와, 상기 모터 전류, 상기 감지 관절 정보 및 상기 사전 설정 데이터에 기초하여, 상기 로봇 머니퓰레이터에 인가되는 외력 토크를 확정하는 외력 토크 산출 확정 단계(S23)를 포함하고, 상기 충돌 감지기 산출 단계는: 상기 로봇 머니퓰레이터의 자유 운동 상태를 이루는 자유 운동 모드, 대상체 또는 작업도구를 이송하는 이송 운동 모드, 및 상기 로봇 머니퓰레이터의 외부 환경과 물리적으로 접촉하는 동작을 실행하는 컨택 운동 모드 중 상기 제어부가 인가하여 실행되는 작업 유형을 확인하는 작업 유형 확인 단계(S31)와, 상기 작업 유형 확인 단계(S31)에서 확인된 작업 유형을 판단하는 작업 유형 판단 단계(S33,S35,S37)와, 상기 작업 유형 판단 단계에서의 판단 결과에 대응하는 해당 충돌 감지기를 확정하는 충돌 감지기 확정 단계(S34,S36,S38)을 포함하고,상기 작업 유형 판단 단계에서 판단된 작업 유형이 상기 자유 운동 모드인 경우, 상기 로봇 머니퓰레이터에 발생하는 충돌로 인한 충격력 Fc로 유발되는 외부 토크(τc)이고, 상기 충돌 감지기는:를 충돌 감지 기준으로 사용하고, 상기 작업 유형 판단 단계에서 판단된 작업 유형이 상기 이송 운동 모드인 경우, 상기 로봇 머니퓰레이터에 발생하는 충돌로 인한 충격력 Fc로 유발되는 외부 토크(τc)이고, 상기 로봇 머니퓰레이터가 파지하는 대상체에 작용하는 중력 벡터(Fg) 및 관성 벡터(Fi)의 합력(Fg)에 의한 외부 토크(τp)라 할 때, 상기 외력 토크(τext)는: 이고, 상기 충돌 감지기는:를 충돌 감지 기준으로 사용하고,여기서, , 이고,상기 fi,fg는 상기 관성 벡터 및 상기 중력벡터의 힘성분을, 상기 ni,ng는 상기 관성 벡터 및 상기 중력벡터의 모멘트 성분을 나타내고, 상기 외력 토크(τext)를 상기 외부 토크(τp)가 존재하는 공간 Sp에 수직한 공간 ⊥Sp로 투영하기 위한 투영 행렬(P)은:이고,I는 항등행렬, 는 Jp의 의사역행렬이고, 이고, J는 상기 로봇 머니퓰레이터의 자코비안 행렬이고, 는 자코비안 행렬의 전치행렬이고, Bp는 Fp가 존재하는 공간의 기저(basis)로 구성된 행렬로, 이고,는 Bp의 전치행렬이고, ui와 ug 는 각각 상기 fi,fg와 방향이 같은 단위 벡터를 나타낼 경우, 이며,상기 작업 유형 판단 단계에서 판단된 작업 유형이 상기 컨택 운동 모드인 경우, 상기 로봇 머니퓰레이터에 발생하는 충돌로 인한 충격력 Fc로 유발되는 외부 토크(τc)이고, 상기 로봇 머니퓰레이터의 단부에 작용하는 접촉 외력(Fe)에 의한 외부 토크(τe)라 할 때, 상기 외력 토크(τext)는: 이고, J는 상기 로봇 머니퓰레이터의 자코비안 행렬이고, 는 자코비안 행렬의 전치행렬이고, Be는 Fe가 존재하는 공간의 기저(basis)로 구성된 행렬이고, 이며,상기 충돌 감지기는:를 충돌 감지 기준으로 사용하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
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삭제
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제 1항에 있어서, 상기 외력 토크 산출 확정 단계(S23)에서, 상기 외력 토크(τext)는:이고,τj은 상기 로봇 머니퓰레이터의 각 관절부에 설치된 구동 모터와 감속기에 의해서 상기 로봇 머니퓰레이터의 관절 링크에 전달되는 관절토크 벡터를, M(q)는 상기 로봇 머니퓰레이터의 각 관절부를 통하여 연결되는 관절 링크의 관성 행렬을, 는 코리올리 및 구심력을 나타내는 비선형 항을 나타내는 행렬을, g(q)는 중력 벡터를, ,, q는 각각 관절부의 가속도 벡터, 속도 벡터, 변위 벡터이고, M,C,g는 상기 사전 설정 데이터에 포함되는 상기 로봇 머니퓰레이터의 물성치인 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
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삭제
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삭제
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삭제
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삭제
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제 1항에 있어서, 상기 충돌 판단 단계(S40)는:상기 로봇 머니퓰레이터의 작업 유형을 확인하는 판단 작업 유형 확인 단계(S41)와, 상기 판단 작업 유형 확인 단계(S41)에서 확인된 작업 유형을 판단하는 판단 작업 유형 판단 단계(S43,S45,S47)와,상기 판단 작업 유형 판단 단계에서 확인된 작업 유형에 따라, 상기 판단 작업 유형 판단 단계에서의 판단 결과에 대응하는 해당 충돌 감지기를 통하여 충돌 여부를 확인하는 충돌 여부 판단 단계(S44,S46,S48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
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제 8항에 있어서,상기 충돌 여부 판단 단계에서 판단 결과에 따라 상기 제어부가 실행 인가할 모드를 설정하는 모드 설정 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
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제 9항에 있어서, 상기 충돌 여부 판단 단계에서 상기 충돌 감지기의 값이 영이 아닌 경우, 상기 제어부는 상기 모드 설정 단계에서 실행되어야 할 모드는 상기 작업 유형을 실행하는 작업 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
11 11
제 9항에 있어서, 상기 충돌 여부 판단 단계에서 상기 충돌 감지기의 값이 영인 경우, 상기 제어부는 상기 모드 설정 단계에서 실행되어야 할 모드는 상기 작업 유형의 실행을 중단하고 충돌 상태에 대응하는 충돌 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇 머니퓰레이터 제어 방법
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 고려대학교 로봇산업융합핵심기술개발사업 다자유도 수동식 중력보상 기반 저가형 로봇시스템 개발