KR100224866B1

KR100224866B1 - 작업 대상 핸들링용 로봇

Info

Publication number: KR100224866B1
Application number: KR1019970041632A
Authority: KR
Inventors: 신용수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990018456A

Abstract

본 발명의 작업 대상 핸들링용 로봇은 핸드, 수평 회전부, 수직 이동부 및 수평 이동부를 포함한다. 핸드는 작업 대상과 접촉된 상태에서 작업 대상을 핸들링한다. 수평 회전부는, 상기 핸드와 결합되어 상기 핸드를 수평 회전시킨다. 수직 이동부는, 상기 수평 회전부와 결합되어 상기 수평 회전부를 수직 이동시킨다. 수평 이동부는 상기 수직 이동부를 수평 이동시킨다.

Description

작업 대상 핸들링용 로봇

본 발명은 작업 대상 핸들링용 로봇에 관한 것으로서, 상세하게는, 각종 작업 대상들의 이송, 로딩 및 언로딩을 수행하는 로봇에 관한 것이다.

종래의 작업 대상 핸들링용 로봇의 구조는, 원점이 고정된 상태에서, 링크(link)들, 링크들 사이에 설치된 풀리(pulley)들, 풀리들 사이에 연결된 벨트(belt)들의 역학적 작용에 의하여 작업 대상의 위치를 찾도록 되어 있다. 이와 같은 작업 대상 핸들링용 로봇의 구조는 미국 특허 제4,897,015호에 잘 설명되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 작업 대상 핸들링용 로봇은, 링크들(111, 112), 풀리들(121, 122, 123, 124), 및 벨트들(131, 132)로 구성되어 있다. 제1 링크(111)의 제1 단부는 모터(도시되지 않음)의 축과 결합된다. 제1 풀리(121)는 제1 링크(111)의 제1 단부와 회동하도록 설치된다. 제3 풀리(123)는 제1 링크(111)의 제2 단부와 회동하도록 설치된다. 또한, 제1 링크(111)의 제2 단부에는 제2 풀리(122) 및 제2 링크(112)의 제1 단부가 서로 결합되어 설치된다. 제1 풀리(121) 및 제2 풀리(122) 사이에는 제1 구동 벨트(131)가 연결된다. 여기서, 제1 구동 벨트(131)는 제1 풀리(121)의 회전 방향과 반대되는 방향의 힘을 제2 풀리(122)에 인가한다. 제4 풀리(124)는 핸드(14)와 결합되고, 제2 링크(112)의 제2 단부에 설치된다. 제3 풀리(123) 및 제4 풀리(124) 사이에는 제2 구동 벨트(132)가 연결된다. 여기서, 제2 구동 벨트(132)는 제3 풀리(123)의 회전 방향과 반대되는 방향의 힘을 제4 풀리(124)에 인가한다. 핸드(14)는 작업 대상과 접촉된 상태에서 작업 대상을 핸들링하는 부재이다.

도 2에는 도 1의 로봇의 역학 구조가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래의 작업 대상 핸들링용 로봇의 동작 원리를 설명한다.

모터는, 구동 신호에 따라 제1 링크(111)를 수평 회전시킨 후, 수직 이동시키도록 마련되어 있다. 제1 링크(111)가 한 방향으로 회전하면, 제1 풀리(121)도 같은 방향으로 회전한다. 제2 풀리(122)는, 제1 구동 벨트(131)의 작용으로 인하여 제1 풀리(121)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전한다. 이와 동시에, 제3 풀리(123)도 제1 링크(111)와 같은 방향으로 회전한다. 제4 풀리(124)는, 제2 구동 벨트(132)의 작용으로 인하여 제3 풀리(123)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전한다. 이에 따라, 제2 링크(112)는, 제4 풀리(124)의 작용으로 인하여 제1 링크(111)와 반대 방향으로 회전한다. 즉, 제1 링크(111)₁(도 2를 참조)의 각도만큼 회전하면, 제2 링크(112)는₂의 각도만큼 반대 방향으로 회전한다. 따라서, 작업 대상과 접촉되는 핸드(14)의 위치 좌표는, 제1 풀리(121)와 제4 풀리(124) 사이의 직선 거리 r, 제1 링크(111)의 회전각₁, 및 제2 링크(112)의 회전각₂에 따라 결정된다. 또한, 작업 영역의 최대 반경은, 제1 링크(111) 및 제2 링크(112)가 회전하지 않고 펼쳐진 상태에서의 직선 거리 r과 같다.

상기와 같은 종래의 작업 대상 핸들링용 로봇은, 링크들(111, 112)의 메카니즘에 의하여 핸드(14)의 위치 좌표가 결정되므로, 그 작업 영역이 제한되고, 시스템 구성의 유연성이 떨어지며, 위치 제어의 난이도가 높아진다.

본 발명이 이루고자하는 목적은, 링크들의 메카니즘에만 의존하지 않고서도 위치 제어가 가능한 작업 대상 핸들링용 로봇을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 작업 대상 핸들링용 로봇의 개략적 측면도이다.

도 2는 도 1의 로봇의 역학 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 대상 핸들링용 로봇의 개략적 측면도이다.

도 4는 도 3의 로봇의 역학 구조를 나타낸 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

111, 112...링크, 121, 122, 123, 124...풀리,

131, 132...벨트, 14, 24...핸드,

26...수직 이동부, 27...수평 이동부,

21, 221, 222, 23, 25...수평 회전부.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 작업 대상 핸들링용 로봇은, 핸드, 수평 회전부, 수직 이동부 및 수평 이동부를 포함한다. 상기 핸드는 작업 대상과 접촉된 상태에서 작업 대상을 핸들링한다. 상기 수평 회전부는, 상기 핸드와 결합되어, 상기 핸드를 수평 회전시킨다. 상기 수직 이동부는, 상기 수평 회전부와 결합되어, 상기 수평 회전부를 수직 이동시킨다. 상기 수평 이동부는 상기 수직 이동부를 수평 이동시킨다.

본 발명의 작업 대상 핸들링용 로봇은, 상기 수평 회전부, 수직 이동부 및 수평 이동부에 의하여 상기 핸드의 위치 좌표가 결정되므로, 링크들의 메카니즘에만 의존하지 않고서도 위치 제어가 가능해진다.

바람직하게는, 상기 수평 회전부는 수평 회전용 모터, 링크, 제1 풀리, 제2 풀리 및 구동 벨트를 포함한다. 상기 링크에는, 상기 수평 회전용 모터의 축과 결합된 제1 단부, 및 상기 제1 단부와 대향되는 제2 단부가 마련된다. 상기 제1 풀리는 상기 링크의 제1 단부와 회동하도록 설치된다. 상기 제2 풀리는, 상기 핸드와 결합되고, 상기 링크의 제2 단부에 설치된다. 상기 구동 벨트는, 상기 제1 풀리와 제2 풀리 사이에 연결되어, 상기 제1 풀리의 회전 방향과 반대되는 방향의 힘을 상기 제2 풀리에 인가한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 작업 대상 핸들링용 로봇은, 핸드(24), 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25), 수직 이동부(26) 및 수평 이동부(27)를 포함한다. 핸드(24)는 작업 대상(도시되지 않음)과 접촉된 상태에서 작업 대상을 핸들링한다. 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)는, 핸드(24)와 결합되어 핸드(24)를 수평 회전시킨다. 수직 이동부(26)는, 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)와 결합되어, 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)를 수직 이동시킨다. 수평 이동부(27)는 수직 이동부(26)를 수평 이동시킨다. 수직 이동부(26)에는 수직 이동용 모터(도시되지 않음)가 마련되어, 수직 이동용 모터의 회전 방향에 따라 윗쪽 또는 아랫쪽으로 이동한다. 수평 이동부(27)에는 수평 이동용 모터(도시되지 않음)가 마련되어, 수평 이동용 모터의 회전 방향에 따라 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동한다.

본 발명의 작업 대상 핸들링용 로봇은, 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25), 수직 이동부(26) 및 수평 이동부(27)에 의하여 핸드(24)의 위치 좌표가 결정되므로, 링크들의 메카니즘에만 의존하지 않고서도 위치 제어가 가능해진다.

수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)는 수평 회전용 모터(25), 링크(21), 제1 풀리(221), 제2 풀리(222) 및 구동 벨트(23)를 포함한다. 링크(21)에는, 수평 회전용 모터(25)의 축과 결합된 제1 단부, 및 상기 제1 단부와 대향되는 제2 단부가 마련된다. 제1 풀리(221)는 링크(21)의 제1 단부와 회동하도록 설치된다. 제2 풀리(222)는, 핸드(24)와 결합되고, 링크(21)의 제2 단부에 설치된다. 구동 벨트(23)는, 제1 풀리(221)와 제2 풀리(222) 사이에 연결되어, 제1 풀리(221)의 회전 방향과 반대되는 방향의 힘을 제2 풀리(222)에 인가한다.

도 4에는 도 3의 로봇의 역학 구조가 도시되어 있다. 도 3 및 4를 참조하여, 본 발명에 따른 작업 대상 핸들링용 로봇의 동작 원리를 설명한다.

수평 이동부(27)가 이동하면, 수직 이동부(26) 및 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25) 전체가 x축(도 4를 참조)을 따라 수평 이동된다. 또한, 수직 이동부(26)가 이동하면, 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)가 z축을 따라 수직 이동된다. 수평 회전용 모터(25)가 한 방향으로 회전하면, 링크(21) 및 제1 풀리(221)도 같은 방향으로 회전한다. 제2 풀리(222)는, 구동 벨트(23)의 작용으로 인하여 제1 풀리(221)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전한다. 이에 따라, 제2 풀리(222)는 링크(21)의 제동시 발생되는 관성력을 억제하므로, 핸드(24)의 정지 위치가 정밀하게 제어될 수 있다.

작업 대상과 접촉되는 핸드(14)의 위치 좌표는, 수평 이동부(27)의 이동 거리 x, 수직 이동부(26)의 이동 거리 z, 및 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25)의 회전각에 따라 결정된다. 이와 같이 수평 회전부(21, 221, 222, 23, 25), 수직 이동부(26) 및 수평 이동부(27)에 의하여 핸드(14)의 위치 좌표가 결정되므로, 링크들의 메카니즘에만 의존하지 않고서도 위치 제어가 가능해진다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 작업 대상 핸들링용 로봇에 의하면, 링크들의 메카니즘에만 의존하지 않고서도 위치 제어가 가능하므로, 그 작업 영역이 제한되지 않고, 시스템 구성의 유연성이 높아지며, 위치 제어의 난이도가 낮아진다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

Claims

작업 대상과 접촉된 상태에서 작업 대상을 핸들링하는 핸드;

상기 핸드와 결합되어, 상기 핸드를 수평 회전시키는 수평 회전부;

상기 수평 회전부와 결합되어, 상기 수평 회전부를 수직 이동시키는 수직 이동부; 및

상기 수직 이동부를 수평 이동시키는 수평 이동부;를 포함한 것을 특징으로 하는 작업 대상 핸들링용 로봇.
제1항에 있어서, 상기 수평 회전부는,

수평 회전용 모터;

상기 수평 회전용 모터의 축과 결합된 제1 단부, 및 상기 제1 단부와 대향되는 제2 단부가 마련된 링크;

상기 링크의 제1 단부와 회동하도록 설치된 제1 풀리;

상기 핸드와 결합되고, 상기 링크의 제2 단부에 설치된 제2 풀리; 및

상기 제1 풀리와 제2 풀리 사이에 연결되어, 상기 제1 풀리의 회전 방향과 반대되는 방향의 힘을 상기 제2 풀리에 인가하는 구동 벨트;를 포함한 것을 특징으로 하는 작업 대상 핸들링용 로봇.