홀과 핀의 결합으로 조립하는 이케아 가구에 대한 조립 순서 검증 및 최적화

Abstract

홀과 핀으로 조립되는 이케아 가구에 대하여, 가구에 동봉된 설명서를 해석하여 얻 어낸 조립 순서 정보와 사용되는 부품의 CAD파일 및 각 부품에 존재하는 홀/핀 정보 가 주어질 때 그 조립 순서를 검증하는 방법을 제안한다. 조립 순서를 검증하는 과정 은 각 조립 순서마다 필요한 조립 포즈를 구하는 단계, 조립 포즈 상태에서 조립이 제대로 이루어졌는지 판단하는 단계, 시뮬레이션을 활용하여 조립 시 충돌 여부를 판 단하는 단계로 나뉜다. 또한 해당 조립 순서를 따라 조립을 진행했을 때 얻은 최종 형태의 가구에서 각 부품의 연결 관계를 분석하여 로봇을 이용한 조립이 더 수월하게 진행될 수 있도록 조립 순서를 개선하는 방법도 제안한다. 조립 순서를 개선하는 방 법은 로봇이 조립을 진행하면서 움직이게 될 총 질량을 줄이는 방법과 조립 방향이 글로벌 좌표계를 기준으로 -z축을 향하는 조립 작업을 더 많이 하게 하는 방법이 있 다. 조립 방향이 –z축을 향한다는 것은 조립을 진행할 때 기준이 되는 부품에 힘을 주어도 별도의 받치는 힘을 발생시키지 않아도 미끄러지지 않다는 뜻이다. 동일한 가 구를 조립할 때, 되도록 많은 조립 작업의 조립 방향이 –z축을 향한다면 그렇지 않 을 때보다 전체 조립 작업에 들어가는 시간과 에너지를 절약할 수 있을 것이다. -z축 을 향하는 조립 작업을 최대화하는 조립 순서를 생성하기 위해서 각 부품의 초기 배 치 상태가 필요하다. 본 논문에서는 임의로 초기 배치 상태를 설정했다. 이케아 STEFAN 의자 모델에 대하여 실험을 진행했으며 해당 가구에 동봉된 설명 서를 해석하여 얻은 조립 순서 정보를 검증하고 최종 조립 상태에서 각 부품의 연결 관계를 분석하여 새로운 조립 순서를 생성했다. 특히 –z축 조립 방향을 우선하는 방 법을 통해 생성한 조립 순서를 이용했을 때, 기존의 설명서를 해석하여 얻은 조립 순 서를 이용했을 때보다 –z축 방향의 조립 작업의 비율이 39.3%에서 89.3%로 증가함 을 확인했다.