KR102582254B1 - Multi-function sensor and finger for soft gripper using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다기능 센서 및 이를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서는 소프트 그리퍼의 핑거에 설치되어 상기 소프트 그리퍼가 물체를 집을 시 상기 핑거의 굽힘정도 및 접촉력을 측정하는 다기능 센서로, 베이스판; 상기 베이스판에 설치되는 접촉력 측정부; 상기 접촉력 측정부로부터 이격되어 상기 베이스판에 설치되는 굽힘정도 측정부; 및 상기 베이스판의 단부에 설치되고 상기 접촉력 측정부로부터 제1 정전용량값을 전달받으며 상기 굽힘정도 측정부로부터 제2 정전용량값을 전달받는 MCU보드를 포함할 수 있다. The present invention relates to a multi-functional sensor and a finger for a soft gripper using the same.
The multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is a multi-function sensor that is installed on the fingers of a soft gripper and measures the degree of bending and contact force of the fingers when the soft gripper picks up an object, and includes: a base plate; A contact force measuring unit installed on the base plate; a bending degree measuring unit installed on the base plate and spaced apart from the contact force measuring unit; And it may include an MCU board installed at an end of the base plate and receiving a first capacitance value from the contact force measuring unit and receiving a second capacitance value from the bending degree measuring unit.

Description

다기능 센서 및 이를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거{Multi-function sensor and finger for soft gripper using the same}Multi-function sensor and finger for soft gripper using the same {Multi-function sensor and finger for soft gripper using the same}

본 발명은 다기능 센서 및 이를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-functional sensor and a finger for a soft gripper using the same.

산업발전에 힘입어 다양한 산업현장에서 공장 자동화가 급격하게 이루어지고 있고, 이로 인해 산업현장에서 제품을 이송하는 자동화 설비가 작업자를 대신하여 그 역할을 수행하고 있다. 그 중 제품을 그립핑(gripping)하여 다양한 제품군을 이송하는 시스템이 사람을 대신하여 광범위하게 사용되고 있다.Thanks to industrial development, factory automation is rapidly occurring in various industrial sites, and as a result, automated equipment that transports products in industrial sites is performing its role on behalf of workers. Among them, systems for gripping products and transporting various product groups are widely used instead of people.

이와 같은 이송 시스템은 제품을 그립핑하여 이송하기 위해　그리퍼를 포함한다. 이러한　그리퍼는 그 작동 원리에 따라 마그네틱을 이용한 자석형　그리퍼와, 공압을 이용한 집게형　그리퍼, 진공을 이용한 흡착형　그리퍼　등이 있다.Such a transport system includes a gripper for gripping and transporting the product. Depending on the operating principle, these grippers include magnet-type grippers using magnets, pincer-type grippers using pneumatics, and suction-type grippers using vacuum.

일반적으로, 그리퍼는 금속으로 마련될 수 있다. 그리고, 그리퍼가 물체를 잡는 동작을 수행할 때, 그리퍼는 물체에 힘을 가하게 된다. Generally, the gripper may be made of metal. And, when the gripper performs an action of grabbing an object, the gripper applies force to the object.

이 때, 그리퍼가 물체에 가하는 힘이 허용치를 초과하면, 물체가 손 상되거나 파손될 수 있다. 반면에, 물체의 손상 또는 파손을 방지하기 위해 그리퍼가 물체를 잡을 때, 그리퍼가 물체 방향으로 이동되는 거리를 감소시키면 물체가 올바르게 잡히지 않는 문제가 발생된다. At this time, if the force applied to the object by the gripper exceeds the allowable limit, the object may be damaged or broken. On the other hand, when the gripper grabs an object to prevent damage or breakage of the object, if the distance the gripper moves in the direction of the object is reduced, a problem occurs in which the object is not properly grasped.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 소프트 그리퍼가 개발되었다. To solve this problem, a soft gripper was developed.

소프트 그리퍼는 과일과 채소 등 다양한 물체를 잡는데 사용될 수 있다. Soft grippers can be used to grip a variety of objects, including fruits and vegetables.

종래의 소프트 그리퍼는 물체를 잡는 핑거부가 연성재질로 마련되어 물체를 잡을 수 있도록 마련되었다. A conventional soft gripper has fingers that grab an object made of a soft material so that it can grip the object.

하지만, 종래기술을 포함한 기존의 소프트 그리퍼의 경우, 소프트 그리퍼가 물체에 가하는 힘을 알 수 없어, 연성재질로 마련되는 핑거로 물체를 잡더라도, 물체에 힘을 가하게 되므로 무른 재질로 마련되는 물체 등이 손상되거나 파손되는 문제점이 있었다. However, in the case of existing soft grippers, including the prior art, the force applied by the soft gripper to the object is unknown, so even if the object is grasped with fingers made of soft material, force is applied to the object, so objects made of soft material, etc. There was a problem with it being damaged or broken.

다시 말해, 종래기술을 포함한 기존의 소프트 그리퍼는 핑거로 물체를 잡을 시 물체에 힘을 가할 수밖에 없는 구조로 마련되었고, 물체의 파손을 방지하기 위해, 소프트 그리퍼의 핑거가 물체 방향으로 이동되는 거리를 감소시키면 물체가 올바르게 잡히지 않는 문제점이 있었다. In other words, existing soft grippers, including the prior art, are structured in such a way that force must be applied to the object when gripping the object with the fingers. In order to prevent damage to the object, the distance that the fingers of the soft gripper move in the direction of the object must be adjusted. There was a problem where objects were not captured correctly when reduced.

또한, 종래기술을 포함한 기존의 소프트 그리퍼의 핑거에는 일반 로봇 손가락과 달리 관절센서가 없어, 핑거의 현재 상태를 알 수 없으므로 물체를 안정적으로 잡을 수 없는 문제점이 있었다. In addition, unlike regular robot fingers, the fingers of existing soft grippers, including those of the prior art, do not have joint sensors, so there is a problem in that they cannot stably grip objects because the current state of the fingers cannot be known.

대한민국 등록특허공보 제10-2150176호(2020.08.31)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2150176 (2020.08.31)

상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는 소프트 그리퍼를 통해 물체에 가해지는 힘을 최소화시켜 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있고 안정적인 파지를 할 수 있도록 소프트 그리퍼가 물체에 가하는 힘과 핑거의 굽힘정도를 측정할 수 있는 다기능 센서 및 이를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거를 제공하고자 한다. Developed based on the above technical background, one embodiment of the present invention is to prevent breakage or damage to the object by minimizing the force applied to the object through the soft gripper and to ensure stable gripping. We aim to provide a multi-functional sensor that can measure the force applied to an object and the degree of bending of the finger, and a finger for a soft gripper using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서는 소프트 그리퍼의 핑거에 설치되어 상기 소프트 그리퍼가 물체를 집을 시 상기 핑거의 굽힘정도 및 접촉력을 측정하는 다기능 센서로, 베이스판; 상기 베이스판에 설치되는 접촉력 측정부; 상기 접촉력 측정부로부터 이격되어 상기 베이스판에 설치되는 굽힘정도 측정부; 및 상기 베이스판의 단부에 설치되고 상기 접촉력 측정부로부터 제1 정전용량값을 전달받으며 상기 굽힘정도 측정부로부터 제2 정전용량값을 전달받는 MCU보드를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is a multi-function sensor that is installed on the fingers of the soft gripper and measures the degree of bending and contact force of the fingers when the soft gripper picks up an object. ; A contact force measuring unit installed on the base plate; a bending degree measuring unit installed on the base plate and spaced apart from the contact force measuring unit; And it may include an MCU board installed at an end of the base plate and receiving a first capacitance value from the contact force measuring unit and receiving a second capacitance value from the bending degree measuring unit.

또한, 상기 베이스판은 신축성을 갖는 재질로 마련되고, 상기 베이스판은 굽혀질 수 있다. Additionally, the base plate is made of an elastic material, and the base plate can be bent.

또한, 상기 접촉력 측정부는 둘 이상으로 마련되고, 상기 굽힘정도 측정부는 둘 이상으로 마련될 수 있다. Additionally, two or more contact force measuring units may be provided, and two or more bending degree measuring units may be provided.

또한, 상기 접촉력 측정부와 상기 굽힘정도 측정부는 순차적으로 배치될 수 있다. Additionally, the contact force measuring unit and the bending degree measuring unit may be arranged sequentially.

또한, 상기 접촉력 측정부 및 상기 굽힘정도 측정부는 FPCB로 마련될 수 있다. Additionally, the contact force measuring unit and the bending degree measuring unit may be provided as FPCB.

또한, 상기 접촉력 측정부는, 상기 베이스판에 고정되는 바텀전극과, 상기 바텀전극으로부터 이격되어 배치되는 탑전극과, 상기 탑전극과 바텀전극 사이에 배치되어 상기 탑전극과 바텀전극을 연결시키는 유전부분으로 이루어지는 제1 감지부분; 및 상기 제1 감지부분을 통해 제1 정전용량값을 측정하는 제1 측정부분을 포함할 수 있다. In addition, the contact force measuring unit includes a bottom electrode fixed to the base plate, a top electrode disposed to be spaced apart from the bottom electrode, and a dielectric portion disposed between the top electrode and the bottom electrode to connect the top electrode and the bottom electrode. A first sensing part consisting of; And it may include a first measuring part that measures a first capacitance value through the first sensing part.

또한, 상기 유전부분은 탄성을 갖는 탄성체로 마련될 수 있다. Additionally, the dielectric portion may be made of an elastic material.

또한, 상기 굽힘정도 측정부는, 상기 베이스판에 고정되는 제1 전극과, 상기 제1 전극으로부터 이격되어 배치되는 제2 전극으로 이루어지는 제2 감지부분; 및 상기 제2 감지부분을 통해 제2 정전용량값을 측정하는 제2 측정부분을 포함할 수 있다. In addition, the bending degree measuring unit may include a second sensing part including a first electrode fixed to the base plate and a second electrode disposed to be spaced apart from the first electrode; And it may include a second measuring part that measures a second capacitance value through the second sensing part.

또한, 상기 베이스판이 구부러지는 경우, 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 변위가 발생되어 상기 제2 측정부분이 측정하는 상기 제2 정전용량값이 변화될 수 있다. Additionally, when the base plate is bent, displacement between the first electrode and the second electrode may occur and the second capacitance value measured by the second measuring part may change.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 그리퍼용 핑거는 청구항1 내지 청구항9 중 어느 한 항에 의한 다기능 센서; 및 상기 다기능 센서가 내부로 삽입되도록 일측에 삽입홈이 형성되고 상기 다기능 센서가 상기 삽입홈의 중심부에 배치되도록 상기 삽입홈의 양측부에 상기 다기능 센서의 양단부가 삽입되는 슬릿이 각각 형성되며 신축성을 갖는 재질로 마련되는 몸체를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a finger for a soft gripper according to an embodiment of the present invention includes a multi-function sensor according to any one of claims 1 to 9; And an insertion groove is formed on one side so that the multi-function sensor is inserted into the inside, slits into which both ends of the multi-function sensor are inserted are formed on both sides of the insertion groove so that the multi-function sensor is placed in the center of the insertion groove, and elasticity is provided. It may include a body made of a material.

상기 다기능 센서의 베이스판의 일단부에는 고정홀이 형성되고, 상기 몸체에는 상기 삽입홈의 입구 측에 배치되고 상기 고정홀에 삽입되어 상기 다기능 센서의 이탈을 방지하는 고정턱이 마련될 수 있다. A fixing hole is formed at one end of the base plate of the multi-function sensor, and the body may be provided with a fixing jaw disposed on the entrance side of the insertion groove and inserted into the fixing hole to prevent the multi-function sensor from being separated.

본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서는 소프트 그리퍼용 핑거가 물체에 가하는 힘을 측정할 수 있으므로, 소프트 그리퍼용 핑거를 통해 물체에 가해지는 힘을 최소화시켜 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. The multi-functional sensor according to an embodiment of the present invention can measure the force applied to an object by the soft gripper finger, thereby preventing breakage or damage to the object by minimizing the force applied to the object through the soft gripper finger. It works.

본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서는 소프트 그리퍼용 핑거의 굽힘정도를 측정할 수 있어 물체를 안정적으로 잡을 수 있으므로 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. The multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is capable of measuring the degree of bending of the fingers for a soft gripper, thereby stably holding an object, thereby preventing breakage or damage to the object.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서 및 소프트 그리퍼용 핑거를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서의 접촉력 측정부의 감지부분을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서가 굽혀진 경우를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서가 굽혀진 경우를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서가 굽혀진 경우를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a finger for a multi-function sensor and soft gripper according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a multi-function sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a multi-function sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the sensing portion of the contact force measuring portion of the multi-function sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a case where the multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is bent.
Figure 6 shows a case where the multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is bent.
Figure 7 shows a case where the multi-function sensor according to an embodiment of the present invention is bent.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서는 소프트 그리퍼용 핑거에 설치되어, 핑거가 물체를 집을 시, 핑거의 접촉력 및 굽힘 정도를 측정하는데 사용될 수 있다. The multifunctional sensor according to an embodiment of the present invention is installed on the finger for a soft gripper and can be used to measure the contact force and degree of bending of the finger when the finger picks up an object.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 센서(10)는 베이스판(100), 접촉력 측정부(200), 굽힘정도 측정부(300), MCU보드(400)를 포함할 수 있다. 1 to 7, the multi-function sensor 10 according to an embodiment of the present invention includes a base plate 100, a contact force measuring unit 200, a bending degree measuring unit 300, and an MCU board 400. It can be included.

베이스판(100)은 신축성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 다시 말해, 베이스판(100)은 복합 소재를 기반으로 한 신축성 기판으로 마련될 수 있다. The base plate 100 may be made of an elastic material. In other words, the base plate 100 may be prepared as a stretchable substrate based on a composite material.

접촉력 측정부(200)는 베이스판(100)에 설치될 수 있다. 또한, 접촉력 측정부(200)는 적어도 둘 이상으로 마련되고, 베이스판(100)에 서로 이격되어 설치될 수 있다. 그리고, 접촉력 측정부(200)는 베이스판(100)의 길이에 따라 마련되는 개수가 변동될 수 있다. 부가적으로, 접촉력 측정부(200)는 FPCB로 마련될 수 있다. The contact force measuring unit 200 may be installed on the base plate 100. Additionally, at least two contact force measuring units 200 may be provided and installed on the base plate 100 to be spaced apart from each other. Additionally, the number of contact force measuring units 200 provided may vary depending on the length of the base plate 100. Additionally, the contact force measuring unit 200 may be provided as an FPCB.

그리고, 접촉력 측정부(200)는 제1 감지부분(210) 및 제1 측정부분(220)을 포함할 수 있다. Additionally, the contact force measuring unit 200 may include a first sensing part 210 and a first measuring part 220.

도 4를 참고하면, 제1 감지부분(210)은 바텀전극(211), 탑전극(212), 유전부분(213)을 포함할 수 있고, 정전용량을 감지할 수 있다. Referring to FIG. 4, the first sensing part 210 may include a bottom electrode 211, a top electrode 212, and a dielectric part 213, and can detect capacitance.

바텀전극(211)은 베이스판(100)에 고정될 수 있다. Bottom electrode 211 may be fixed to the base plate 100.

탑전극(212)은 바텀전극(211)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. The top electrode 212 may be arranged to be spaced apart from the bottom electrode 211.

유전부분(213)은 탑전극(212)과 바텀전극(211) 사이에 배치되어 탑전극(212)과 바텀전극(211)을 연결시킬 수 있다. The dielectric portion 213 may be disposed between the top electrode 212 and the bottom electrode 211 to connect the top electrode 212 and the bottom electrode 211.

그리고, 유전부분(213)은 탄성을 갖는 탄성체로 마련될 수 있다. 다시 말해, 유전부분(213)은 힘을 받으면 두께가 얇아질 수 있도록 탄성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. Additionally, the dielectric portion 213 may be made of an elastic material. In other words, the dielectric portion 213 may be made of a material with elasticity so that its thickness can be reduced when subjected to force.

제1 측정부분(220)은 제1 감지부분(210)을 통해 제1 정전용량값을 측정할 수 있다. The first measurement part 220 can measure the first capacitance value through the first sensing part 210.

도 2를 참고하면, 제1 측정부분(220)은 제1 감지부분(210)에 인접하여 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2, the first measurement part 220 may be disposed adjacent to the first sensing part 210.

도 3을 참고하면, 제1 측정부분(220)은 MCU보드(400) 측에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3, the first measurement part 220 may be placed on the MCU board 400 side.

일반적으로, 힘센서는 탄성체의 변형량, 변형에 의한 변위량을 어떤 센서로 측정하냐에 따라 스트레인게이지 방식, 광학식, 정전방식 등으로 측정원리에 따라 분류될 수 있다. In general, force sensors can be classified according to their measurement principles into strain gauge type, optical type, electrostatic type, etc., depending on which sensor measures the amount of deformation of the elastic body and the amount of displacement due to deformation.

이 중에서 정전방식은 힘에 의해 발생한 탄성체의 변형량을 정전용량의 변화를 측정하여 힘값을 추정하는 방식이다. Among these, the electrostatic method is a method of estimating the force value by measuring the change in capacitance and the amount of deformation of the elastic body caused by force.

본 발명에 따른 접촉력 측정부(200)를 참고하면, 탑전극(212)과 바텀전극(211) 사이에 위치한 유전부분(213)의 특성(유전율)과, 탑전극(212)의 면적, 그리고 탑전극(212)과 바텀전극(211) 사이의 거리(유전부분(213)의 두께)에 따라 정전용량이 달라지게 되므로, 정전용량은 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다. Referring to the contact force measuring unit 200 according to the present invention, the characteristics (dielectric constant) of the dielectric portion 213 located between the top electrode 212 and the bottom electrode 211, the area of the top electrode 212, and the top electrode 211. Since the capacitance varies depending on the distance between the electrode 212 and the bottom electrode 211 (thickness of the dielectric portion 213), the capacitance can be expressed as follows.

여기서, C는 정전용량, ε는 유전부분(213)의 유전율, A는 탑전극(212)의 면적, d는 탑전극(212)과 바텀전극(211) 사이의 거리(유전부분(213)의 두께)이다. Here, C is the capacitance, ε is the dielectric constant of the dielectric portion 213, A is the area of the top electrode 212, and d is the distance between the top electrode 212 and the bottom electrode 211 (of the dielectric portion 213). thickness).

따라서, 제1 감지부분(210)이 눌리게 되면 유전부분(213)의 두께가 줄어들게 되므로, 정전용량이 증가될 수 있어, 이를 통해 접촉력을 측정할 수 있다. Accordingly, when the first sensing part 210 is pressed, the thickness of the dielectric part 213 is reduced, and thus the capacitance can be increased, through which the contact force can be measured.

다시 말해, 접촉력 측정부(200)는 물체(미도시)의 접촉에 의해 유도된 탑전극(212)과 바텀전극(211) 사이의 자기장 및 정전용량 중 적어도 하나의 변화를 이용하여, 물체(미도시)의 접촉위치 및 물체(미도시)로 인해 발생된 힘을 측정할 수 있다. In other words, the contact force measuring unit 200 uses a change in at least one of the magnetic field and electrostatic capacity between the top electrode 212 and the bottom electrode 211 induced by contact with an object (not shown), The force generated by the contact position and object (not shown) can be measured.

굽힘정도 측정부(300)는 접촉력 측정부(200)로부터 이격되어 베이스판(100)에 설치될 수 있다. 그리고, 접촉력 측정부(200)는 둘 이상으로 마련되고, 굽힘정도 측정부(300)도 둘 이상으로 마련될 수 있다. 또한, 접촉력 측정부(200)와 굽힘정도 측정부(300)는 베이스판(100)에 순차적으로 배치될 수 있다. 다시 말해, 굽힘정도 측정부(300)는 접촉력 측정부(200)의 사이에 배치되어 베이스판(100)에 설치될 수 있다. The bending degree measuring unit 300 may be installed on the base plate 100 and spaced apart from the contact force measuring unit 200. Additionally, two or more contact force measuring units 200 may be provided, and two or more bending degree measuring units 300 may also be provided. Additionally, the contact force measuring unit 200 and the bending degree measuring unit 300 may be sequentially arranged on the base plate 100. In other words, the bending degree measuring unit 300 may be disposed between the contact force measuring units 200 and installed on the base plate 100.

그리고, 굽힘정도 측정부(300)는 베이스판(100)의 길이에 따라 마련되는 개수가 변동될 수 있다. 부가적으로, 굽힘정도 측정부(300)는 FPCB로 마련될 수 있다. In addition, the number of bending degree measuring units 300 provided may vary depending on the length of the base plate 100. Additionally, the bending degree measuring unit 300 may be provided as an FPCB.

그리고, 굽힘정도 측정부(300)는 제2 감지부분(310), 제2 측정부분(320)을 포함할 수 있다. Additionally, the bending degree measuring unit 300 may include a second sensing part 310 and a second measuring part 320.

제2 감지부분(310)은 베이스판(100)에 고정되는 제1 전극(311)과, 제1 전극(311)으로부터 이격되어 배치되는 제2 전극(312)으로 이루어질 수 있다. 그리고, 베이스판(100)에는 제1 전극(311)과 제2 전극(312)이 이격되도록 장공(100s)이 형성될 수 있다. The second sensing part 310 may include a first electrode 311 fixed to the base plate 100 and a second electrode 312 disposed to be spaced apart from the first electrode 311. Additionally, a long hole 100s may be formed in the base plate 100 to space the first electrode 311 and the second electrode 312 apart.

제2 측정부분(320)은 제2 감지부분(310)을 통해 제2 정전용량값을 측정할 수 있다. The second measuring part 320 can measure the second capacitance value through the second sensing part 310.

도 2를 참고하면, 제2 측정부분(320)은 제2 감지부분(310)에 인접하여 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the second measurement part 320 may be disposed adjacent to the second sensing part 310 .

도 3을 참고하면, 제2 측정부분(320)은 MCU보드(400) 측에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the second measurement part 320 may be placed on the MCU board 400 side.

좀 더 자세히 말하자면, 베이스판(100)이 구부러지는 경우, 제1 전극(311)과 제2 전극(312) 간의 변위(bt, 물리학에서 나중 위치의 값에서 처음 위치의 값을 뺀　벡터량　즉, 한 점의 최종 위치와 처음 위치 간의 차이)가 발생되어 제2 측정부분(320)이 측정하는 제2 정전용량값이 변화될 수 있다. 이를 통해 제2 측정부분(320)의 위치에서 베이스판(100)의 굽힘정도를 측정할 수 있다. More specifically, when the base plate 100 is bent, the displacement between the first electrode 311 and the second electrode 312 (bt, in physics, is a vector quantity minus the value of the first position from the value of the last position, that is, one A difference between the final position and the initial position of the point may occur, thereby changing the second capacitance value measured by the second measuring part 320. Through this, the degree of bending of the base plate 100 can be measured at the location of the second measurement portion 320.

MCU보드(400)는 베이스판(100)의 단부에 설치되고 접촉력 측정부(200)로부터 제1 정전용량값을 전달받을 수 있고, 굽힘정도 측정부(300)로부터 제2 정전용량값을 전달받을 수 있다. The MCU board 400 is installed at the end of the base plate 100 and can receive a first capacitance value from the contact force measuring unit 200 and a second capacitance value from the bending degree measuring unit 300. You can.

여기서, MCU(마이크로 컨트롤러,　Micro　Controller　Unit)보드는 마이크로프로세서와 입출력 모듈이 하나의 칩으로 만들어져 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터를 말한다.　일반적으로, CPU　코어, 메모리 그리고 프로그램 가능한 입/출력을 가질 수 있다.　Here, the MCU (Micro Controller Unit) board refers to a computer that has a microprocessor and input/output modules made into a single chip to perform a set function. Typically, a CPU may have a core, memory, and programmable input/output.

또한, MCU보드(400)는 기능을 설정하고 정해진 일을 수행하도록 프로그래밍되고, 장치 등에 장착되어 동작할 수 있다. Additionally, the MCU board 400 is programmed to set functions and perform specified tasks, and can be mounted and operated in a device, etc.

그리고, MCU보드(400), 접촉력 측정부(200), 굽힘정도 측정부(300)는 연결케이블(L)을 통해 연결될 수 있다. Additionally, the MCU board 400, the contact force measuring unit 200, and the bending degree measuring unit 300 may be connected through a connection cable (L).

도 5 내지 도 7을 참고하여, MCU보드(400)에 가까운 순서대로 굽힘정도 측정부(300)를 첫번째 굽힘정도 측정부(300), 두번째 굽힘정도 측정부(300), 세번째 굽힘정도 측정부(300)로 각각 정의하여 설명한다. Referring to Figures 5 to 7, the bending degree measuring unit 300 is arranged in the order closest to the MCU board 400: the first bending degree measuring part 300, the second bending degree measuring part 300, and the third bending degree measuring part ( 300), respectively, are defined and explained.

도 5를 참고하면, MCU보드(400)는 굽힘정도 측정부(300)들로부터 제2 정전용량값을 전달받고, 사용자는 MCU보드(400)에 수신된 제2 정전용량값들을 확인하여 세번째 굽힘정도 측정부(300)의 제2 정전용량값이 변화된 것을 통해 세번째 굽힘정도 측정부(300)의 위치에서 베이스판(100)이 굽혀 진 것을 파악할 수 있다. Referring to FIG. 5, the MCU board 400 receives the second capacitance values from the bending degree measuring units 300, and the user checks the second capacitance values received by the MCU board 400 to perform the third bending. Through the change in the second capacitance value of the degree measurement unit 300, it can be determined that the base plate 100 is bent at the location of the third bending degree measurement unit 300.

도 6을 참고하면, MCU보드(400)는 굽힘정도 측정부(300)들로부터 제2 정전용량값을 전달받고, 사용자는 MCU보드(400)에 수신된 제2 정전용량값들을 확인하여 첫번째, 두번째, 세번째 굽힘정도 측정부(300)의 제2 정전용량값이 변화된 것을 통해 첫번째, 두번째, 세번째 굽힘정도 측정부(300)의 위치에서 베이스판(100)이 굽혀 진 것을 파악할 수 있다. Referring to FIG. 6, the MCU board 400 receives the second capacitance values from the bending degree measuring units 300, and the user checks the second capacitance values received by the MCU board 400 and determines the first, Through the change in the second capacitance values of the second and third bending degree measuring units 300, it can be determined that the base plate 100 is bent at the positions of the first, second, and third bending degree measuring parts 300.

도 7을 참고하면, MCU보드(400)는 굽힘정도 측정부(300)들로부터 제2 정전용량값을 전달받고, 사용자는 MCU보드(400)에 수신된 제2 정전용량값들을 확인하여 첫번째 굽힘정도 측정부(300)의 제2 정전용량값이 변화된 것을 통해 첫번째 굽힘정도 측정부(300)의 위치에서 베이스판(100)이 굽혀 진 것을 파악할 수 있다. Referring to FIG. 7, the MCU board 400 receives the second capacitance values from the bending degree measuring units 300, and the user checks the second capacitance values received by the MCU board 400 to determine the first bending. Through the change in the second capacitance value of the degree measuring unit 300, it can be determined that the base plate 100 is bent at the position of the first bending degree measuring part 300.

정리하면, 사용자는 MCU보드(400)에 수신된 제1 정전용량값들을 확인하여 소프트 그리퍼용 핑거(1)가 물체에 접촉된 순간과 접촉된 위치를 알 수 있다. 그리고, 사용자는 MCU보드(400)에 수신된 제2 정전용량값들을 확인하여 소프트 그리퍼용 핑거(1)가 잡는 물체의 크기 및/또는 형상을 추정할 수 있다. In summary, the user can check the first capacitance values received on the MCU board 400 to know the moment when the soft gripper finger 1 touches the object and the contact position. Additionally, the user can estimate the size and/or shape of the object grasped by the soft gripper finger 1 by checking the second capacitance values received on the MCU board 400.

좀 더 자세히 말하자면, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서(10)의 굽힘정도 측정부(300)들을 통해 굽힘정도를 측정하여 다중 곡률 측정이 가능하므로, 물체의 크기 및/또는 형상을 추정할 수 있다. In more detail, since multiple curvature measurements are possible by measuring the degree of bending through the bending degree measuring units 300 of the multi-function sensor 10 according to an embodiment of the present invention, it is possible to estimate the size and/or shape of the object. You can.

본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거(1)는 다기능 센서(10) 및 몸체(20)를 포함할 수 있다. The finger 1 for a soft gripper using a multi-function sensor according to an embodiment of the present invention may include a multi-function sensor 10 and a body 20.

다기능 센서(10)는 상기에서 설명한 것과 동일하므로, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하기로 한다. Since the multi-function sensor 10 is the same as described above, only the parts where there are differences will be described.

다기능 센서(10)의 베이스판(100)의 MCU보드(400)측 단부에는 고정홀(100h)이 형성될 수 있다. A fixing hole 100h may be formed at the end of the base plate 100 of the multi-function sensor 10 on the MCU board 400 side.

몸체(20)는 다기능 센서(10)가 내부로 삽입되도록 일측에 삽입홈(20a)이 형성될 수 있다. 그리고, 몸체(20)는 다기능 센서(10)가 삽입홈(20a)의 중심부에 배치되도록 삽입홈(20a)의 양측부에 다기능 센서(10)의 양단부가 삽입되는 슬릿(20t)이 각각 형성될 수 있다. 또한, 몸체(20)는 신축성을 갖는 재질로 마련될 수 있다. 좀 더 자세히 말하자면, 몸체(20)는 실리콘으로 마련될 수 있다. The body 20 may have an insertion groove 20a formed on one side to allow the multi-function sensor 10 to be inserted therein. In addition, the body 20 has slits 20t formed on both sides of the insertion groove 20a so that the multi-function sensor 10 is placed in the center of the insertion groove 20a, into which both ends of the multi-function sensor 10 are inserted. You can. Additionally, the body 20 may be made of an elastic material. In more detail, the body 20 may be made of silicon.

그리고, 몸체(20)에는 삽입홈(20a)의 입구 측에 배치되고 고정홀(20b)에 삽입되어 다기능 센서(10)의 이탈을 방지하는 고정턱(21)이 마련될 수 있다. 이에 따라, 다기능 센서(10)는 몸체(20)의 내부에 고정될 수 있다. In addition, the body 20 may be provided with a fixing jaw 21 that is disposed on the entrance side of the insertion groove 20a and is inserted into the fixing hole 20b to prevent the multi-function sensor 10 from being separated. Accordingly, the multi-function sensor 10 can be fixed to the inside of the body 20.

그리고, 몸체(20)의 일측에는 소프트 그리퍼(미도시)의 가압부(미도시)가 삽입되는 고정홈(20b)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 소프트 그리퍼의 가압부(미도시)에 의해 소프트 그리퍼용 핑거(1)가 굽혀질 수 있다. Additionally, a fixing groove 20b may be formed on one side of the body 20 into which a pressing portion (not shown) of a soft gripper (not shown) is inserted. Accordingly, the fingers 1 for the soft gripper may be bent by the pressing portion (not shown) of the soft gripper.

정리하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거(1)는 다기능 센서(10)를 통해 소프트 그리퍼용 핑거(1)가 물체에 가하는 힘을 측정할 수 있으므로, 물체에 가해지는 힘을 최소화시켜 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다. 또한, 다기능 센서(10)를 통해 소프트 그리퍼용 핑거(1)의 굽힘정도를 측정할 수 있어 물체를 안정적으로 잡을 수 있으므로 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다. In summary, the soft gripper finger 1 using a multi-function sensor according to an embodiment of the present invention can measure the force applied by the soft gripper finger 1 to an object through the multi-function sensor 10, thereby By minimizing the force applied, breakage or damage to the object can be prevented. In addition, the degree of bending of the finger (1) for the soft gripper can be measured through the multi-function sensor (10), allowing the object to be held stably and preventing breakage or damage to the object.

결과적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서(10)는 소프트 그리퍼용 핑거(1)가 물체에 가하는 힘을 측정할 수 있으므로, 소프트 그리퍼용 핑거(1)를 통해 물체에 가해지는 힘을 최소화시켜 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다. As a result, the multi-function sensor 10 according to an embodiment of the present invention can measure the force applied to the object by the soft gripper finger 1, and thus the force applied to the object through the soft gripper finger 1 By minimizing it, you can prevent breakage or damage to the object.

본 발명의 일실시예에 따른 다기능 센서(10)는 소프트 그리퍼용 핑거(1)의 굽힘정도를 측정할 수 있어 물체를 안정적으로 잡을 수 있으므로 물체의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다. The multi-function sensor 10 according to an embodiment of the present invention can measure the degree of bending of the soft gripper finger 1, thereby stably holding an object and preventing breakage or damage to the object.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described through preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto and various modifications and variations are possible without departing from the concept and scope of the claims described below. Those working in the relevant technical field will easily understand.

1 : 소프트 그리퍼용 핑거 10 : 다기능 센서
100 : 베이스판 100h : 고정홀
200 : 접촉력 측정부 210 : 제1 감지부분
211 : 바텀전극 212 : 탑전극
213 : 유전부분 220 : 제1 측정부분
300 : 굽힘정도 측정부 310 : 제2 감지부분
311 : 제1 전극 312 : 제2 전극
320 : 제2 측정부분 bt : 변위
400 : MCU보드 20 : 몸체
20a : 삽입홈 20t : 슬릿
20b : 고정홈 21 : 고정턱 1: Finger for soft gripper 10: Multi-function sensor
100: Base plate 100h: Fixing hole
200: contact force measuring part 210: first sensing part
211: bottom electrode 212: top electrode
213: dielectric part 220: first measurement part
300: Bending degree measuring part 310: Second sensing part
311: first electrode 312: second electrode
320: second measurement part bt: displacement
400: MCU board 20: Body
20a: Insertion groove 20t: Slit
20b: fixing groove 21: fixing jaw

Claims (11)

소프트 그리퍼의 핑거에 설치되어 상기 소프트 그리퍼가 물체를 집을 시 상기 핑거의 굽힘정도 및 접촉력을 측정하는 다기능 센서에 있어서,
베이스판;
상기 베이스판에 설치되는 접촉력 측정부;
상기 접촉력 측정부로부터 이격되어 상기 베이스판에 설치되는 굽힘정도 측정부; 및
상기 베이스판의 단부에 설치되고 상기 접촉력 측정부로부터 제1 정전용량값을 전달받으며 상기 굽힘정도 측정부로부터 제2 정전용량값을 전달받는 MCU보드를 포함하는 다기능 센서. In the multi-function sensor installed on the fingers of the soft gripper and measuring the degree of bending and contact force of the fingers when the soft gripper picks up an object,
base plate;
A contact force measuring unit installed on the base plate;
a bending degree measuring unit installed on the base plate and spaced apart from the contact force measuring unit; and
A multi-function sensor including an MCU board installed at an end of the base plate and receiving a first capacitance value from the contact force measuring unit and a second capacitance value from the bending degree measuring unit. 제1항에 있어서,
상기 베이스판은 신축성을 갖는 재질로 마련되고,
상기 베이스판은 굽혀지는 다기능 센서. According to paragraph 1,
The base plate is made of an elastic material,
The base plate is a multi-functional sensor that is bent. 제2항에 있어서,
상기 접촉력 측정부는 둘 이상으로 마련되고,
상기 굽힘정도 측정부는 둘 이상으로 마련되는 다기능 센서. According to paragraph 2,
Two or more contact force measuring units are provided,
A multi-functional sensor in which two or more bending degree measuring units are provided. 제3항에 있어서,
상기 접촉력 측정부와 상기 굽힘정도 측정부는 순차적으로 배치되는 다기능 센서. According to paragraph 3,
A multi-function sensor in which the contact force measuring unit and the bending degree measuring unit are sequentially arranged. 제2항에 있어서,
상기 접촉력 측정부 및 상기 굽힘정도 측정부는 FPCB로 마련되는 다기능 센서. According to paragraph 2,
A multi-function sensor in which the contact force measuring unit and the bending degree measuring unit are provided with an FPCB. 제2항에 있어서,
상기 접촉력 측정부는,
상기 베이스판에 고정되는 바텀전극과, 상기 바텀전극으로부터 이격되어 배치되는 탑전극과, 상기 탑전극과 바텀전극 사이에 배치되어 상기 탑전극과 바텀전극을 연결시키는 유전부분으로 이루어지는 제1 감지부분; 및
상기 제1 감지부분을 통해 제1 정전용량값을 측정하는 제1 측정부분을 포함하는 다기능 센서. According to paragraph 2,
The contact force measuring unit,
A first sensing portion consisting of a bottom electrode fixed to the base plate, a top electrode disposed to be spaced apart from the bottom electrode, and a dielectric portion disposed between the top electrode and the bottom electrode and connecting the top electrode and the bottom electrode; and
A multi-function sensor including a first measuring part that measures a first capacitance value through the first sensing part. 제6항에 있어서,
상기 유전부분은 탄성을 갖는 탄성체로 마련되는 다기능 센서. According to clause 6,
A multi-functional sensor in which the dielectric portion is made of an elastic body. 제6항에 있어서,
상기 굽힘정도 측정부는,
상기 베이스판에 고정되는 제1 전극과, 상기 제1 전극으로부터 이격되어 배치되는 제2 전극으로 이루어지는 제2 감지부분; 및
상기 제2 감지부분을 통해 제2 정전용량값을 측정하는 제2 측정부분을 포함하는 다기능 센서. According to clause 6,
The bending degree measuring unit,
a second sensing portion consisting of a first electrode fixed to the base plate and a second electrode disposed to be spaced apart from the first electrode; and
A multi-function sensor including a second measuring part that measures a second capacitance value through the second sensing part. 제8항에 있어서,
상기 베이스판이 구부러지는 경우, 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 변위가 발생되어 상기 제2 측정부분이 측정하는 상기 제2 정전용량값이 변화되는 다기능 센서. According to clause 8,
A multifunctional sensor in which, when the base plate is bent, displacement occurs between the first electrode and the second electrode and the second capacitance value measured by the second measurement part changes. 청구항1 내지 청구항9 중 어느 한 항에 의한 다기능 센서; 및
상기 다기능 센서가 내부로 삽입되도록 일측에 삽입홈이 형성되고 상기 다기능 센서가 상기 삽입홈의 중심부에 배치되도록 상기 삽입홈의 양측부에 상기 다기능 센서의 양단부가 삽입되는 슬릿이 각각 형성되며 신축성을 갖는 재질로 마련되는 몸체를 포함하는 다기능 센서를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거. A multi-function sensor according to any one of claims 1 to 9; and
An insertion groove is formed on one side so that the multi-function sensor is inserted into the inside, and slits into which both ends of the multi-function sensor are inserted are formed on both sides of the insertion groove so that the multi-function sensor is placed in the center of the insertion groove, and has elasticity. A finger for a soft gripper using a multi-functional sensor including a body made of material. 제10항에 있어서,
상기 다기능 센서의 베이스판의 일단부에는 고정홀이 형성되고,
상기 몸체에는 상기 삽입홈의 입구 측에 배치되고 상기 고정홀에 삽입되어 상기 다기능 센서의 이탈을 방지하는 고정턱이 마련되는 다기능 센서를 이용한 소프트 그리퍼용 핑거.
According to clause 10,
A fixing hole is formed at one end of the base plate of the multi-function sensor,
A finger for a soft gripper using a multi-function sensor, wherein the body is provided with a fixing jaw disposed on the entrance side of the insertion groove and inserted into the fixing hole to prevent the multi-function sensor from being separated.
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