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KR20120038641A - 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법 - Google Patents

착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120038641A
KR20120038641A KR1020100100195A KR20100100195A KR20120038641A KR 20120038641 A KR20120038641 A KR 20120038641A KR 1020100100195 A KR1020100100195 A KR 1020100100195A KR 20100100195 A KR20100100195 A KR 20100100195A KR 20120038641 A KR20120038641 A KR 20120038641A
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KR
South Korea
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teaching
handle
coordinate system
robot
point
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추정훈
이상범
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

착탈식 교시 핸들 및 작업툴의 좌표계 변환을 이용하여 원활한 교시 작업을 수행할 수 있는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법이 개시된다. 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법은 교시 핸들을 힘센서에 설치하는 단계와, 공구 좌표계를 교시 핸들 좌표계로 설정하는 단계와, 데이터베이스로부터 정보를 획득하여 교시할 지점을 미리 선정하는 단계와, 상기 교시 핸들을 잡고 작업 로봇을 구동하는 단계와, 상기 교시 핸들의 끝점 위치를 저장하는 단계와, 상기 데이터베이스로부터 교시 지점에서 상기 작업 로봇의 자세를 획득 및 저장하는 단계와, 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계와, 상기 교시 핸들을 제거하는 단계 및 상기 공구 좌표계를 원상태로 복귀하는 단계를 포함한다. 따라서, 교시 작업의 정확성 및 신속성이 향상되며, 작업자의 안전사고율을 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ROBOT DIRECT TEACHING USING REMOVABLE TEACHING HANDLE AND TOOL COORDINATE SYSTEM TRANSFORMATION}
본 발명은 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 힘센서를 이용하여 로봇 위치와 자세에 대한 교시를 수행하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 방법에서는 용접 와이어 또는 그라인더 날 등과 같은 작업공구의 끝부분을 직접 작업부위에 티칭하는 작업이 수행된다.
종래의 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치는 힘센서 및 작업공구를 구비하며, 작업자는 직접 상기 작업공구를 파지하여 로봇 암을 유도하거나 별도의 전용핸들을 파지하여 로봇 암을 유도하였다. 아울러, 힘센서 정보를 계산하여 로봇의 이동위치를 계산하는 소프트웨어 및 교시점 입력장치 등이 구비되었다.
이와 같은 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치는 OLP(Off-Line Programming)에 의한 간접교시에 비해 직관적이고, 다품종 소량생산 작업에 적합하며, 공작물 오차에 영향을 적게 받는 특징이 있다. 또한, 티칭 팬던트를 이용한 직접교시에 비해 교시 시간이 짧다는 장점이 있다.
정리하면, 종래의 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법은 힘센서 상에 있는 교시 핸들 또는 공구를 작업자가 직접 파지하고 로봇 암을 구동시켜 목표한 지점에 도달한 후, 그 지점의 로봇 위치와 자세를 저장하는 방식으로 교시 작업이 수행되었다.
하지만, 종래의 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법에서는 민감한 공구 끝부분을 직접 작업지점에 위치시키므로, 강한 충격 등에 의해 공구가 파손될 위험이 있었으며 정확성과 신속성이 떨어지는 문제점이 있었다.
즉, 용접 와이어의 경우 와이어가 무르기 때문에 티칭 작업 중 와이어가 휘는 현상이 발생될 수 있으며, 돌출길이를 정확하게 맞추기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 그라인더 날처럼 작업지점이 넓을 경우 어느 지점을 교시해야 할지 난해한 경우가 빈번히 발생하였다.
아울러, 종래의 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법에서는 대부분 작업 지점에서부터 옵셋을 주며 교시 작업이 수행되어야 하기 때문에 정확성과 신속성이 저하되었다.
뿐만 아니라, 종래의 힘센서를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법에서는 뜨거운 용접봉 또는 날카로운 그라인더 날을 작업자가 직접 파지하고 교시 작업이 수행되었기 때문에, 작업자의 안전 사고가 발생될 우려가 있는 것이었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 착탈식 교시 핸들 및 작업툴의 좌표계 변환을 이용하여 원활한 교시 작업을 수행할 수 있는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계를 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치는 작업 로봇에 설치되는 작업 공구와, 직접 교시 작업 시 작업자의 운동을 감지하는 힘센서와, 상기 힘센서에 착탈 가능하게 결합되며 작업자에게 파지 가능하게 설치되는 교시 핸들 및 상기 작업 공구의 끝단부에 위치한 공구 좌표계를 상기 교시 핸들의 끝단부에 위치한 교시 핸들 좌표계로 변환하며 교시 지점으로부터의 위치옵셋을 계산하는 로봇 제어기를 포함한다.
이 경우, 상기 교시 핸들은 교시 지점을 찍기 위한 교시봉과, 상기 교시봉을 승강 가능하게 삽입시키며 상기 힘센서에 연결되는 교시봉 지지 브라켓과, 상기 교시봉 지지 브라켓의 일 측에 설치되며 상기 교시봉을 상기 교시봉 지지 브라켓으로부터 삽입 해제시키거나 상기 교시봉을 상기 교시봉 지지 브라켓에 삽입 고정시키는 착탈부 및 작업자의 손에 파지되기 위한 교시 손잡이를 포함한다.
이 경우, 상기 교시봉의 측면에는 요입홈이 형성되고, 상기 착탈부는 상기 요입홈에 삽입 또는 분리되는 조작부재 및 상기 조작부재를 상기 요입홈에 삽입되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법은 교시 핸들을 힘센서에 설치하는 단계와, 공구 좌표계를 교시 핸들 좌표계로 설정하는 단계와, 데이터베이스로부터 정보를 획득하여 교시할 지점을 미리 선정하는 단계와, 상기 교시 핸들을 잡고 작업 로봇을 구동하는 단계와, 상기 교시 핸들의 끝점 위치를 저장하는 단계와, 상기 데이터베이스로부터 교시 지점에서 상기 작업 로봇의 자세를 획득 및 저장하는 단계와, 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계와, 상기 교시 핸들을 제거하는 단계 및 상기 공구 좌표계를 원상태로 복귀하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계 이후에, 교시가 완료 되었으면 상기 교시 핸들을 제거하는 단계를 수행하고, 교시가 완료되지 않았으면 상기 교시할 지점을 선정하는 단계를 수행하는 교시 완료 여부를 판단하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계는 데이터베이스에서 획득한 교시지점의 로봇자세로부터 회전행렬
Figure pat00001
를 계산하는 단계와, 상기 데이터베이스로부터 교시 지점의 옵셋량을 획득하는 단계와, 상기
Figure pat00002
에 각 방향 옵셋량을 곱하여 위치옵셋(Poffset)을 계산하는 단계 및 교시 지점에 위치옵셋을 더하여 최종 교시점을 저장하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법은 교시 작업의 정확성 및 신속성을 향상시킨 매우 유용한 발명이다.
또한, 본 발명에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법은 작업자의 안전사고율을 현저히 감소시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 개략적인 구성도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 사용 예를 도시한 것이며,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 좌표계를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치 및 로봇 좌표계를 확대 도시한 것이며,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 방법의 흐름도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치옵셋을 계산하여 적용하는 방법을 도시한 흐름도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 교시 핸들을 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈부를 도시한 것이며,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈부의 사용 예를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 사용 예를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치는 작업 로봇(100)에 설치되는 작업 공구(200)와, 직접 교시 작업 시 작업자의 운동을 감지하는 힘센서(210)와, 상기 힘센서(210)에 착탈 가능하게 결합되며 작업자에게 파지 가능하게 설치되는 교시 핸들(300) 및 상기 작업 공구(200)의 끝단부에 위치한 공구 좌표계(420)를 상기 교시 핸들(300)의 끝단부에 위치한 교시 핸들 좌표계(430)로 변환하며 교시 지점으로부터의 위치옵셋을 계산하는 로봇 제어기를 포함한다.
작업자가 힘센서(210)와 연결되어 있는 교시 핸들(300)을 잡고 교시 지점으로 움직이고, 힘센서(210)는 이때 해당되는 힘을 센싱하여 로봇 제어기에 있는 아날로그 보드로 전달한다. 소프트웨어에서는 아날로그 값을 힘/토크 정보로 변환하며, 임피던스 제어기에서는 이를 이용하여 작업 로봇(100)의 모션량을 계산한다. 또한, 현재 위치/자세와 모션량을 합하여 해당 위치/자세를 구하고, 역기구학을 이용하여 작업 로봇(100)의 조인트 각을 계산한다. 이를 모션보드에 전달하여 작업 로봇(100)을 해당 위치로 이동한다.
이러한 일련의 과정을 반복함으로써 작업 로봇(100)은 작업자의 동작을 추종하게 된다. 한편, 작업 로봇(100)의 끝지점이 원하는 위치/자세에 도달하였을 때, 작업자는 PDA 등의 위치 입력장치를 이용하여 작업 로봇(100)의 위치를 저장하게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 작업자는 착탈식 교시 핸들(300)을 잡고 작업 로봇(100)을 작업 부재(110)로 이동하여 작업 공구(200)의 끝부분이 아닌 교시 핸들(300)의 끝부분에 교시 지점을 위치시키고 그 위치를 저장하는 것이다. 이 때, 데이터베이스로부터 해당 교시 지점의 공구 자세 및 위치옵셋 정보를 반영하여 위치를 저장하게 된다. 교시 작업이 완료되면 교시 핸들(300)을 힘센서(210)로부터 제거한 후 작업 부재(110)에 용접 작업을 수행한다. 이 경우, 도면부호 120은 교시 지점을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 좌표계를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치 및 로봇 좌표계를 확대 도시한 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 교시 작업을 수행하기 위해서는 좌표계 변환 작업이 요구된다. 우선, 로봇의 원점 좌표계와 끝점 좌표계가 있으며, 실제 작업 시 사용될 공구 좌표계와 교시 작업 시 사용될 교시 핸들 좌표계가 존재한다.
또한, 각 좌표계 간의 위치/회전 관계를 정의한 변환행렬이 있으며, 로봇 원점 좌표계(400)와 끝점 좌표계(410) 간의 변환행렬(
Figure pat00003
), 로봇 끝점 좌표계(410)와 공구 좌표계(420) 간의 변환행렬(
Figure pat00004
), 로봇 끝점 좌표계(410)와 교시 핸들 좌표계(430) 간의 변환행렬(
Figure pat00005
)이 그것이다.
즉, 교시 작업 시 교시 핸들 좌표계(430)를 사용하며 변환행렬은
Figure pat00006
이고, 실제 작업 시 공구 좌표계(420)를 사용하며 변환행렬은
Figure pat00007
이다.
한편, 끝점 좌표계(410)와 함께 작업 로봇(100)의 끝부분에는 작업 공구(200)가 부착되어 있으며, 작업 공구(200)의 끝부분에는 공구 좌표계(420)가 있다. 아울러, 이와 독립적으로 작업 로봇(100)의 끝부분에는 힘센서(210)가 부착되어 있다. 또한, 힘센서(210)에는 착탈이 가능한 교시 핸들(300)이 부착되며, 교시 핸들(300)의 끝부분에는 교시 핸들 좌표계(430)가 있다.
작업자가 교시 지점에 교시 핸들 좌표계(430)를 위치시킨 후 그 위치를 저장할 때의 공구 좌표계(420)는 다른 곳에 위치하고 있지만, 교시 작업 후 작업을 수행할 때의 공구 좌표계(420)는 교시 지점에서 원하는 위치옵셋과 자세를 가지게 된다.
이 경우, 도면부호 201은 교시할 당시의 작업 공구의 위치 및 자세를 도시한 것이고, 도면부호 202는 교시 후 작업 시 작업 공구의 위치 및 자세를 도시한 것이며, 도면부호 220은 위치옵셋을 도시한 것이다.
그리고, 도면부호 421은 교시할 당시의 공구 좌표계인 교시 지점 공구 좌표계를 도시한 것이고, 도면부호 422는 교시 후 작업 시 공구 좌표계인 최종 공구 좌표계를 도시한 것이며, 도면부호 440은 로봇 끝단부에서 좌표계를 공구 좌표계와 교시 핸들 좌표계 중 하나로 선택하여 사용하는 좌표계 변환을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 방법의 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치옵셋을 계산하여 적용하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법은 교시 핸들(300)을 힘센서(210)에 설치하는 단계(S10)와, 공구 좌표계를 교시 핸들 좌표계로 설정하는 단계(S20)와, 데이터베이스로부터 정보를 획득하여 교시할 지점을 미리 선정하는 단계(S30)와, 상기 교시 핸들(300)을 잡고 작업 로봇(100)을 구동하는 단계(S40)와, 상기 교시 핸들(300)의 끝점 위치를 저장하는 단계(S50)와, 상기 데이터베이스로부터 교시 지점에서 상기 작업 로봇(100)의 자세를 획득 및 저장하는 단계(S60)와, 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70)와, 상기 교시 핸들(300)을 제거하는 단계(S80) 및 상기 공구 좌표계를 원상태로 복귀하는 단계(S90)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법은 상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70) 이후에, 교시가 완료 되었으면 상기 교시 핸들(300)을 제거하는 단계(S80)를 수행하고, 교시가 완료되지 않았으면 상기 교시할 지점을 선정하는 단계(S30)를 수행하는 교시 완료 여부를 판단하는 단계(S100)를 더 포함한다.
또한, 상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70)는 데이터베이스에서 획득한 교시지점의 로봇자세로부터 회전행렬
Figure pat00008
를 계산하는 단계(S71)와, 상기 데이터베이스로부터 교시 지점의 옵셋량을 획득하는 단계(S72)와, 상기
Figure pat00009
에 각 방향 옵셋량을 곱하여 위치옵셋(Poffset)을 계산하는 단계(S73) 및 교시 지점에 위치옵셋을 더하여 최종 교시점을 저장하는 단계(S74)를 포함한다.
즉, 작업자는 교시 핸들(300)을 힘센서(210)에 설치하고 교시 작업에 들어간다. 교시 작업에 들어가면 로봇 교시 소프트웨어에 의해 자동적으로 공구 좌표계가 교시 핸들 좌표계로 변환 설정된다.
작업자는 PDA 등과 같은 교시위치 입력장치를 보며 교시 대상을 선택하고, 소프트웨어는 데이터베이스로부터 교시 지점의 공구자세 및 위치옵셋 정보를 획득한다. 이후에, 작업자는 교시 핸들(300)을 잡고 작업 로봇(100)을 구동하여 교시 지점까지 작업 로봇(100)을 이동시킨 후 교시 핸들(100)의 끝점위치를 저장한다. 이때, 소프트웨어에서는 해당 위치에서의 교시 핸들(300)의 자세는 버리고, 데이터베이스로부터 획득한 공구자세를 저장한다.
또한, 실제 작업 시 작업조건에 따라 공구 위치에 옵셋을 줄 경우가 있으므로 이를 계산하여 적용할 필요가 있다. 교시 지점에 위치옵셋을 적용하기 위해서는 다음과 같은 일련의 과정이 필요하다.
먼저, 데이터베이스에서 획득한 교시 지점의 로봇 자세(Roll, Pitch, Yaw)로부터 3×3의 회전행렬(Rotation Matrix)
Figure pat00010
을 계산한다.
다음으로, 데이터베이스로부터 교시 지점의 옵셋량[αx αy αz]T 을 획득한다.
이후에, 회전행렬
Figure pat00011
에 옵셋량 [αx αy αz]T을 곱하여 위치옵셋(Poffset)을 계산한다.
마지막으로, 교시 지점에 위치옵셋을 더하여 최종 교시점을 결정하고 저장한다.
교시 지점 위치옵셋 적용 후 다음 교시대상에 대한 교시 작업에 들어가고 위와 같은 작업을 반복한다. 교시 작업을 마치면 교시 핸들(300)을 힘센서(210)로부터 제거하고, 교시 작업 종료를 소프트웨어에 명령하면 자동적으로 좌표계가 공구 좌표계로 변환 설정된다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 직접교시 장치의 교시 핸들을 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈부를 도시한 것이며, 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈부의 사용 예를 도시한 것이다.
도 8, 도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 교시 핸들(300)은 교시 지점을 찍기 위한 교시봉(330)과, 상기 교시봉(330)을 승강 가능하게 삽입시키며 상기 힘센서(210)에 연결되는 교시봉 지지 브라켓(310)과, 상기 교시봉 지지 브라켓(310)의 일 측에 설치되며 상기 교시봉(330)을 상기 교시봉 지지 브라켓(310)으로부터 삽입 해제시키거나 상기 교시봉(330)을 상기 교시봉 지지 브라켓(310)에 삽입 고정시키는 착탈부(320) 및 작업자의 손에 파지되기 위한 교시 손잡이(340)를 포함한다.
즉, 힘센서(210)의 일 측에는 교시봉 지지 브라켓(310)이 연결되며, 상기 교시봉 지지 브라켓(310) 내에 교시봉(330)이 삽입되어 고정된다. 상기 교시봉(330)은 교시 지점을 찍기 위한 것으로 막대 부재로 이루어질 수 있다. 아울러, 교시봉(330)의 일 측에는 작업자의 손에 파지가 용이하도록 교시 손잡이(340)가 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 교시봉(330)의 측면에는 요입홈이 형성되고, 상기 착탈부(320)는 상기 요입홈에 삽입 또는 분리되는 조작부재(321) 및 상기 조작부재(321)를 상기 요입홈에 삽입되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(322)를 포함한다.
따라서, 교시봉(330)을 제거하기 위해 조작부재(321)를 바깥쪽으로 당기면, 조작부재(321)의 반대편으로부터 교시봉(330)의 요입홈으로부터 조작부재(321)가 분리되어 교시봉(330)을 용이하게 교시봉 지지 브라켓(310)으로부터 분리할 수 있다.
반대로, 교시봉(330)을 교시봉 지지 브라켓(310)에 결합할 때, 조작부재(321)를 바깥쪽으로 당기고 교시봉(330)을 교시봉 지지 브라켓(310)에 삽입한 후 조작부재(321)를 놓으면 탄성부재(322)의 복원력에 의해 교시봉(330)이 자동적으로 교시봉 지지 브라켓(310)에 고정된다.
또한, 교시봉(330)의 일단에는 교시 지점과의 충격을 완화하기 위한 완충수단(350)이 추가로 설치될 수 있다. 상기 완충수단(350)은 스프링 구조로 구현될 수 있으며, 수동적 컴플라이언스(Passive Compliance)를 구현하여 교시 지점의 접촉 안정성을 높여준다.
지금까지 본 발명에 따른 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치 및 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 작업 로봇 200 : 작업 공구
210 : 힘센서 300 : 교시 핸들
310 : 교시봉 지지 브라켓 320 : 착탈부
330 : 교시봉 340 : 교시 손잡이

Claims (6)

  1. 작업 로봇(100)에 설치되는 작업 공구(200);
    직접 교시 작업 시 작업자의 운동을 감지하는 힘센서(210);
    상기 힘센서(210)에 착탈 가능하게 결합되며, 작업자에게 파지 가능하게 설치되는 교시 핸들(300); 및
    상기 작업 공구(200)의 끝단부에 위치한 공구 좌표계(420)를 상기 교시 핸들(300)의 끝단부에 위치한 교시 핸들 좌표계(430)로 변환하며, 교시 지점으로부터의 위치옵셋을 계산하는 로봇 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교시 핸들(300)은:
    교시 지점을 찍기 위한 교시봉(330);
    상기 교시봉(330)을 승강 가능하게 삽입시키며, 상기 힘센서(210)에 연결되는 교시봉 지지 브라켓(310);
    상기 교시봉 지지 브라켓(310)의 일 측에 설치되며, 상기 교시봉(330)을 상기 교시봉 지지 브라켓(310)으로부터 삽입 해제시키거나 상기 교시봉(330)을 상기 교시봉 지지 브라켓(310)에 삽입 고정시키는 착탈부(320); 및
    작업자의 손에 파지되기 위한 교시 손잡이(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 교시봉(330)의 측면에는 요입홈이 형성되고,
    상기 착탈부(320)는 상기 요입홈에 삽입 또는 분리되는 조작부재(321) 및 상기 조작부재(321)를 상기 요입홈에 삽입되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 장치.
  4. 교시 핸들(300)을 힘센서(210)에 설치하는 단계(S10);
    공구 좌표계를 교시 핸들 좌표계로 설정하는 단계(S20);
    데이터베이스로부터 정보를 획득하여 교시할 지점을 미리 선정하는 단계(S30);
    상기 교시 핸들(300)을 잡고 작업 로봇(100)을 구동하는 단계(S40);
    상기 교시 핸들(300)의 끝점 위치를 저장하는 단계(S50);
    상기 데이터베이스로부터 교시 지점에서 상기 작업 로봇(100)의 자세를 획득 및 저장하는 단계(S60);
    교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70);
    상기 교시 핸들(300)을 제거하는 단계(S80); 및
    상기 공구 좌표계를 원상태로 복귀하는 단계(S90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70) 이후에, 교시가 완료 되었으면 상기 교시 핸들(300)을 제거하는 단계(S80)를 수행하고, 교시가 완료되지 않았으면 상기 교시할 지점을 선정하는 단계(S30)를 수행하는 교시 완료 여부를 판단하는 단계(S100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 교시 지점의 위치옵셋을 계산하여 적용하는 단계(S70)는:
    데이터베이스에서 획득한 교시지점의 로봇자세로부터 회전행렬
    Figure pat00012
    를 계산하는 단계(S71);
    상기 데이터베이스로부터 교시 지점의 옵셋량을 획득하는 단계(S72);
    상기
    Figure pat00013
    에 각 방향 옵셋량을 곱하여 위치옵셋(Poffset)을 계산하는 단계(S73); 및
    교시 지점에 위치옵셋을 더하여 최종 교시점을 저장하는 단계(S74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 교시 핸들 및 공구 좌표계 변환을 이용한 로봇 직접교시 방법.
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