Controller

 

제어기 : James G. Keramas : 제어기(controller)는 로봇의 운동과 시퀀스를 총괄하는 통신과 정보처리 장치이다. 제어기는 필요한 입력들을 받아, 로봇의 실제 움직임과 원하는 움직임이 일치하도록 제어모터 또는 액추에이터에 출력 구동신호들을 준다. 제어기는 복잡성과 디자인에서 매우 많은 변화를 했다. 제어기는 로봇에 기본적인 능력을 부여해야 하고 로봇이 수행해야 할 복잡한 작업들도 가능하게 해야 한다.  

제어기의 중심부는 컴퓨터이고, 반도체 메모리(solid-state memory)이다. 대부분의 로봇 제어기에는 컴퓨터가 마이크로프로세서의 네트워크를 포함하고 있다. 제어 시스템의 입력부와 출력부는 로봇 제어기인 컴퓨터와 다음의 것들과의 통신 인터페이스를 제공해야 한다. .....

모든 로봇은 지능제어 기능이 필요하다. 그 기능의 형태는 매우 간단하고, 비교적 제한된 형태로부터 다양한 작업조건과 환경의 변화에 대해 계속적인 적응 기능을 갖춘 매우 복잡하고, 정교한 시스템에 이르기까지 광범위하다. 그러한 제어 시스템에는 제어 기능을 수행하기 위한 다양한 종류의 컴퓨터, 다수의 마이크로프로세서, 기억 매개체(memory media), 다수의 입출력 포트, 절대식 및 증분식 엔코더, 그리고 다양한 종류의 센서들이 포함되는 것이 필요하다. 로봇을 작동하기 위해서는 로봇이 가지는 여러 개의 링크의 위치, 로봇의 작업이 제대로 수행되는지의 여부, 환경의 상태, 그리고 작업 조건들을 검출할 필요성이 있을 수 있다. 경우에 따라서는 센서들이 로봇 내에 설치되기도 하고, 머신 비전(machine vision), 음성인식, 그리고 초음파 거리측정기처럼 부속물의 형태로 로봇에 부착되어, 전체 로봇 시스템에 통합되어 작동되기도 한다. 

일반적으로, 제어 시스템은 통상 개루프 (open-loop) 시스템과 폐루프 (closed-loop) 시스템이라 불리어지는 두 가지 종류로 분류된다. 두 가지 모두 산업용 로봇에 사용된다. 개루프 시스템의 한 예로 스테핑 모터들 들 수 있다. 스테핑 모터의 제어신호는 바로 모터의 위치를 지정하며, 피드백 (feedback) 은 없다. 현재 폐루프 시스템으로는 두 가지 종류가 사용되고 있으며, 각각 비서보 (nonservo) 와 서보 (servo) 라 불리어진다. 이들은 모두 피드백 신호를 사용한다. 로봇 작동의 이해를 돕기 위해 이 두 가지 종류의 제어 시스템을 상세히 기술한다. 

서보라는 단어는 계속적으로 위치를 제어하는 장치를 의미한다. 비서보 로봇은 종착점 또는 원하는 위치에 도착했는지를 검출하기 위해 리미트 스위치(limit switch)를 사용한다. 서보 시스템은 로봇이 움직이는 경로에 따라 연속적인 위치정보를 제공한다. 

컴퓨터는 드라이브 인터페이스를 통하여 팔에 부착된 액추에이터에 전달되는 드라이브 구동신호에 의하여 로봇 팔의 운동을 제어한다. 미국에서의 로봇은 종종 사용되는 제어 시스템의 형태에 따라서 아래의 3가지로 분류된다...... 3가지 제어기들 사이에 주요한 차이는 개루프 시스템은 로봇에 피드백을 제공하기 위한 아무런 센서가 없다는 것이다. 피드백 신호는 제어기에 로봇 팔의 현재 위치를 알려준다.   

비서보는 개루프(open loop) 시스템이나, 서보는 폐루프(closed loop) 시스템이다. 개루프 시스템에서 출력신호는 시스템의 출력에 의존하지 않으나, 폐루프 시스템에서는 원하는 성능을 얻기 위하여 입력과 출력신호를 동시에 사용할 수 있도록 피드백 기기를 통하여 받은 입력과 제어 출력을 계속 비교한다. 서보제어 로봇은 연속적으로 제어되는 경로를 가진 폐루프 시스템이다. 비서보 로봇은 구성과 작동에서 가장 단순한 형태이다 ........

비서보 로봇은 비지능적인 로봇으로서 분류되고, 서보 로봇은 지능적이거나 매우 고지능적인 로봇으로 분류된다. 지능적 로봇과 고 지능적 로봇의 차이는 환경을 인식하는 레벨이다.

서보제어 로봇은 팔의 시퀀스와 프로그램된 경로 또는 윤곽면을 따라 이동하도록 말단장치의 위치들을 기억하는 제어기에 의하여 통제된다. 수백 또는 수천의 점들이 컴퓨터 메모리 내에 저장될 수 있고, 경로에 따른 속도와 가속도가 제어될 수 있다.

로봇 작동 : James G. Keramas

 

로봇 제어기의 5 가지 형태