레이저 카메라를 이용한 강체의 자세 추정 및 로봇 가이드

Abstract

로봇과 레이저 카메라는 산업계 전반에 걸쳐 널리 사용된다. 대표적인 예로, 자동차를 생산하는 공장에서 차체 바디에 도어, 보닛, 트렁크 리드와 같은 부품을 조립하는 작업에 사용된다. 차체 바디는 Reference Part라 하고, 도어, 보닛, 트렁크 리드와 같은 부품을 Moving Part라고한다. 로봇은 Moving Part를 조립이 성공적으로 이루어지는 Reference Part와의 상대적 목표 위치(혹은 ‘마스터 위치’: 목표로 하는 Gap & Flush가 되는 위치)로 삽입 시켜야 한다. Reference Part와 Moving Part의 상대적인 위치가 ‘마스터 위치’와 다른 곳에 위치하게 되면, 완제품에 외관상의 문제, 소음 문제, 방수 문제 등 여러 가지 문제를 야기 시킨다. 로봇 유도는 Reference Part와 Moving Part의 상대적 위치가 ‘마스터 위치’와 다른 곳에 있더라도, 로봇이 두 Part를 ‘마스터 위치’에 조립시키는 것을 말한다. 본 연구의 목적은 다수의 레이저 카메라로 대상물(Reference Part 혹은 Moving Part)을 측정하여 대상물의 자세(위치 및 방향)를 추정하고, 두 대상물을 ‘마스터 위치’에 조립시키기 위한 두 가지 로봇 유도 방법을 제공하는데 있다. 본 연구에서는 첫 번째, Reference Part가 초기 ‘마스터 위치’로부터 미소 이동하였을 경우, 레이저 카메라로 Reference Part의 다수 Edge를 측정하여 Reference Part가 초기 ‘마스터 위치’로부터 변화된 량을 추정하고, 변화된 위치에 맞추어 Moving Part를 ‘마스터 위치’에 조립시키는 로봇 가이드 방법론을 제시하였다. 그리고 실험을 통해 그 타당성을 증명 하였다. 두 번째로는, Reference Part가 초기 ‘마스터 위치’로부터 미소 이동하였을 경우, 레이저 카메라로 Reference Part와 Moving Part사이의 ‘Gap & Flush’를 측정하여 Reference Part를 기준으로 Moving Part가 미소 이동한 량을 추정하고, Moving Part를 ‘마스터 위치’에 조립시키는 로봇 가이드 방법론을 제시하였다. 그리고 실험을 통해 그 타당성을 증명 하였다. 두 실험을 통해 나온 결과는 로봇과 레이저 카메라를 이용하여 두 부품을 조립하는 분야에 적용 가능함을 보여주고 있다.