KR100504216B1 - 텐션 조절이 가능한 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송대상물을 픽업하기 위해 케이블 메카니즘을 이용하는 로봇 그리퍼에 관한 것이며, 본 발명의 로봇 그리퍼(100)는, 구동력을 제공하는 모터(120)와, 모터의 구동력을 이송대상물을 잡는 핑거에 전달함과 동시에 텐션 조절 기능을 갖는 동력전달장치(130)와, 동력전달장치에 일측이 결합되어 동력전달장치로부터 전달받은 구동력에 따라 상호간에 접혀지거나 펼쳐지도록 작동하는 1쌍의 능동 핑거(140)와, 능동 핑거의 타측에 회전 가능하게 일측이 각각 결합되는 1쌍의 수동 핑거(150) 및, 1쌍의 수동 핑거가 능동 핑거의 작동시에 상호간에 접혀지거나 펼쳐지면서 작동하도록 능동 핑거와 상기 수동 핑거를 서로 연결하는 동력 간접전달 케이블(160)을 포함한다. 본 발명은 모터의 구동력에 따라 작동하는 능동 핑거에 물체를 잡는 수동 핑거를 케이블 메카니즘만을 적용하여 작동하도록 구성함으로써, 작은 크기로도 다양한 형태의 물건을 손가락의 모양으로 감싸면서 안정적으로 잡을 수 있을 뿐만 아니라 백래시를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 텐션 조절기능을 부가하여 제작시에나 잦은 동작으로 인해 발생할 수 있는 케이블의 느슨해짐을 해결하여 동작의 안전성을 높여 상품화의 가치를 높이는 효과가 있다.

Description

텐션 조절이 가능한 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼{Robot gripper based on cable mechanism cable-tensioning component}

본 발명은 로봇 그리퍼에 관한 것이며, 특히, 이송대상물을 픽업하기 위해 케이블 메카니즘을 이용하는 로봇 그리퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇은 인간을 대신하여 위험한 작업환경에서의 작업, 단순반복작업, 혹은 큰 힘이 필요한 작업을 수행하도록 고안된 것으로, 산업현장은 물론 최근에는 의료, 군사, 우주, 농업 또는 해저탐사 등의 분야에까지 적용되고 있다.

산업용 로봇은 용접, 조립, 도장, 검사, 기계공작 및 이송분야에 널리 사용되고 있다. 그리고, 이송로봇의 경우는 이송대상물을 용이하게 픽업 및 이송할 수 있도록 작업환경, 이송대상물의 크기 및 무게 등을 고려한 로봇 그리퍼가 고안되어 사용되고 있다.

이러한 로봇 그리퍼 또는 로봇 핸드장치에 관한 기술로는 국내 공개실용신안공보 제1986-7498호 및 제1988-2133호, 국내 공개특허공보 제1988-12139호, 제1992-7759호, 제1992-17776호, 제1998-70949호, 제1999-54090호, 제2000-26826호, 제2000-54961호 및 제2001-88718호 등이 있다.

상기 기술들에는 로봇의 일반적인 그리퍼 형태나 특수 목적을 위한 그리퍼의 설계에 대한 내용이 기재되어 있다. 즉, 상기 기술에 기재된 로봇 그리퍼는 평판형 핑거 2개로 구성된 것으로서, 그리퍼가 수평으로 닫히는 형태이거나, 또는 가위와 같이 정점을 축으로 작동하도록 구성되어 있다. 여기서, 가위와 같이 작동하는 그리퍼는 모터의 구동력을 제공받은 한 쪽 핑거만이 작동하는 능동 1자유도로 작동한다.

그런데, 수평으로 닫히는 형태의 그리퍼는 대상물체 이상의 크기를 가져야만 물체를 잡을 수 있고, 가위와 같이 작동하는 그리퍼는 아주 얇은 물체를 잡거나, 혹은 그 형태에 따라 특수한 형태의 물체만을 잡을 수밖에 없다. 그리고, 작동을 위한 내부 메카니즘은 웜기어 또는 캠의 형식을 이용하여 핑거를 구동하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기 종래기술의 그리퍼는 핑거가 1개의 평판으로 형성되어 수평으로 닫히는 형태, 혹은 가위와 같이 작동하는 형태로 작동함으로, 물체를 잡을 수 있는 범위가 좁다는 단점이 있다.

또한, 종래기술의 그리퍼는 작동을 위한 내부 메카니즘이 웜기어 또는 캠으로 구성되어 그 구성이 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 종래기술의 그리퍼는 물체를 감싸 안으면서 잡기 위한 비능동 핑거의 움직임을 제어하기 곤란한 단점이 있다.

출원인은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 케이블 메카니즘을 이용하여 로봇 그리퍼를 작동시키는 기술을 개발하여 출원한 바 있다(특허출원 제2002-73803호 참고). 상기 기술은 케이블 메카니즘을 이용하되 웜기어 또는 캠, 일반 기어 구조와 맞물려 사용하는 기술로서, 백래시(Backlash)가 존재하여 기구부가 정확한 동작을 하지 못하는 단점이 있었다. 또한, 상기 기술은 조립시에나 기구부의 잦은 동작으로 인하여 케이블이 느슨해지는 경우가 발생하는데, 이 경우 안정적인 동작을 기대하기 어렵다는 난점이 있었다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터의 구동력에 따라 작동하는 능동 핑거에 물체를 잡는 수동 핑거를 케이블 메카니즘만을 적용하여 작동하도록 구성함으로써, 작은 크기로도 다양한 형태의 물건을 안정적으로 잡을 수 있을 뿐만 아니라 백래시를 줄일 수 있는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 텐션 조절기능을 부가하여 제작시에나 잦은 동작으로 인해 발생할 수 있는 케이블의 느슨해짐을 해결함으로써 안정적으로 작동하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇 그리퍼는, 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동력을 이송대상물을 잡는 핑거에 전달하는 동력전달장치와, 상기 동력전달장치에 일측이 결합되어 상기 동력전달장치로부터 전달받은 구동력에 따라 상호간에 접혀지거나 펼쳐지도록 작동하는 1쌍의 능동 핑거와, 상기 능동 핑거의 타측에 회전 가능하게 일측이 각각 결합되는 1쌍의 수동 핑거 및, 상기 1쌍의 수동 핑거가 상기 능동 핑거의 작동시에 상호간에 접혀지거나 펼쳐지면서 작동하도록 상기 능동 핑거와 상기 수동 핑거를 서로 연결하는 동력 간접전달 케이블을 포함한다. 그리고, 상기 동력전달장치는 상기 모터의 회전축에 결합되는 회전축 풀리와, 상기 회전축 풀리와 근접하여 설치되는 다수의 가이드 풀리와, 상기 능동 핑거가 회전할 수 있도록 지지하는 1쌍의 능동축과, 상기 1쌍의 능동축 중 어느 한 쪽에 회전가능하게 설치되는 동력전달 풀리와, 상기 1쌍의 능동축에 각각 회전가능하게 설치되어 연결 케이블로 서로 연결되어 있으며 상기 동력전달 풀리에 어느 한 쪽이 결합된 1쌍의 연결 풀리 및, 상기 회전축 풀리, 다수의 가이드 풀리 및 동력전달 풀리를 서로 연결하여 구동력을 전달하는 동력전달 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼의 구성관계를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로봇 그리퍼(100)는 케이스(110)와, 이 케이스(110) 내에 위치하여 동력을 제공하는 모터(120)와, 이 모터(120)의 동력을 핑거에 전달하는 동력전달장치(130)와, 이 동력전달장치(130)를 통해 전달받은 동력에 따라 능동적으로 작동하는 능동 핑거(140)와, 이 능동 핑거(140)의 일측에 결합되는 수동 핑거(150) 및, 이 수동 핑거(150)가 능동 핑거(140)의 작동시에 수동적으로 작동하도록 능동 핑거(140)와 수동 핑거(150)를 서로 연결하는 동력 간접전달 케이블(160)로 구성된다.

아래에서는, 상기 구성요소들의 구체적인 구성 및 결합관계에 대해 상세히 설명하겠다.

도 2는 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 동력전달장치의 구성관계를 도시한 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(120)는 모터를 지지하는 모터 지지대(121)에 의해 케이스(110)에 고정된다. 이렇게 고정된 모터(120)의 회전축에는 케이블이 고정될 수 있는 홈(132)이 형성된 회전축 풀리(131)가 결합되어 있다.

그리고, 케이스(110)의 일측에는 회전축 풀리(131)와 근접하여 케이스(110)에 고정되는 고정대(133)가 설치되고, 이러한 고정대(133)에는 3개의 가이드 풀리(133a, 133b, 133c)가 각각 설치되어 있다. 이 가이드 풀리(133a, 133b, 133c)는 회전축 풀리(131)의 일측에 고정되어 동력을 전달하는 동력전달 케이블(134)을 가이드하는 역할을 한다.

또한, 케이스(110)의 일측에는 좌우로 일정 간격을 두고 1쌍의 능동축(135, 136)이 각각 고정 설치되어 있다. 이 능동축(135, 136)은 후술할 핑거의 작동을 위한 것으로서, 동력전달 풀리(137)가 다른 쪽의 능동축(136)에 설치되지 않는다는 것을 제외하고는 동일하다.

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 동력전달장치의 가이드 풀리가 텐션 조절이 가능하도록 구성된 상태를 도시한 분해 사시도 및 조립된 개략도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 고정대(133)의 상부에는 회전축 풀리(131)의 방향으로 하부와 관통하는 장공(133d, 133e)이 각각 형성되고, 이러한 장공(133d, 133e)에는 제1, 제2 가이드 풀리(133a, 133b)가 회전가능하게 각각 설치된다. 이 때, 제1, 제2 가이드 풀리(133a, 133b)는 각각의 장공(133d, 133e)을 따라 고정대(133)의 상부에서 수평으로 이동된 후 적정위치에 볼트와 너트로 고정된다. 또한, 고정대(133)의 측면에는 다른 제3 가이드 풀리(133c)가 회전가능하게 설치된다.

그리고, 본 발명은 2개의 동력전달 케이블(134)의 양단이 회전축 풀리(131)와 동력전달 풀리(137)에 각각 고정되되, 고정대(133)에 설치된 3개의 가이드 풀리(133a, 133b, 133c)를 거치도록 구성된다. 즉, 한 개의 동력전달 케이블(134)은 제2 가이드 풀리(133b)를 거치고, 다른 한 개의 동력전달 케이블(134)은 제3, 제1 가이드 풀리(133c, 133a)를 거치도록 구성된다. 따라서, 모터(120)의 구동력은 동력전달 케이블(134)을 통해 회전축 풀리(131), 가이드 풀리(133a, 133b, 133c)를 거쳐 동력전달 풀리(137)에 전달된다. 그리고, 본 발명은 제1, 제2 가이드 풀리(133a, 133b)의 위치를 조절함으로써 동력전달 케이블(134)의 텐션을 각각 조절할 수 있다.

도 4a는 도 2에 도시된 동력전달장치의 능동축간의 연결관계를 구체적으로 도시한 분해 사시도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 능동축(135, 136)에는 그 능동축에 고정되지 않고 능동 핑거(140)와 각각 결합되어 함께 작동하는 연결 풀리(138)가 각각 설치되어 있다. 이러한 연결 풀리(138)는 양단이 연결 풀리(138)에 각각 고정되는 2개의 연결 케이블(139)에 의해 연결된다. 이렇게 연결 풀리(138)가 설치된 1개의 능동축(135)에는 그 상부, 즉 연결 풀리(138)의 상부에 동력전달 풀리(137)가 결합된다. 이 때, 동력전달 풀리(137)는 능동축(135)에 직접 고정되지 않고, 그 사이에 베어링을 두고 설치되어 능동축(135)에 상관없이 자유롭게 회전할 수 있도록 설치된다. 따라서, 능동축(135)에 설치되는 능동 핑거(140), 연결 풀리(138) 및 동력전달 풀리(137)는 일체로 작동한다. 또한, 다른 능동축(136)에 설치되는 능동 핑거(140) 및 연결 풀리(138) 또한 일체로 작동한다. 그리고, 능동축(135, 136)에 각각 설치되는 연결 풀리(138)가 2개의 연결 케이블(139)에 의해 서로 연결되고, 그러한 연결 케이블(139)을 통해 동력이 전달됨으로, 능동축(135, 136)에 각각 설치되는 능동 핑거(140)는 동시에 작동한다.

도 4b는 도 2에 도시된 동력전달장치의 능동축의 결합관계를 구체적으로 도시한 분해 사시도이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 연결 풀리(138)는 2개의 제1, 제2 연결 풀리(138a, 138b)로 구성되는 것으로서, 제1 연결 풀리(138a)는 능동 핑거(140)에 볼트로 고정된다. 이러한 제1 연결 풀리(138a)에는 그 상부 중앙에 돌출부가 형성된다. 그리고, 제2 연결 풀리(138b)에는 상기 돌출부에 대응하는 홈이 중앙에 형성되고 일측이 개방된 슬릿이 형성되며, 이러한 슬릿의 양측 부위에 나사산이 형성된다. 따라서, 연결 케이블(139)이 다른 쪽의 연결 풀리의 일측에 고정된 상태에서 케이블 텐션을 최대로 하여 제2 연결 풀리(138b)를 제1 연결 풀리(138a)의 돌출부에 삽입하고 나사산에 볼트체결하여 조임으로써 제2 연결 풀리(138b)의 안쪽면이 제1 연결 풀리(138a)의 돌출부 둘레에 마찰력으로 고정된다. 이 때, 연결 케이블(139)은 볼트에 의해 제2 연결 풀리(138b)에 고정된다. 따라서, 본 발명은 제1 연결 풀리(138a)에 마찰 고정되는 제2 연결 풀리(138b)에 의해 그 텐션이 조절된다.

도 4c는 도 4b에 도시된 능동축의 구성관계를 도시한 분해 사시도이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 능동축(135, 136)은 그 축(135a, 136a)이 케이스(110)에 고정되는 받침대(135b, 136b)에 움직이지 않고 결합될 수 있도록, 받침대(135b, 136b)에 각진 모양의 홈을 형성하고, 축(135a, 136a)의 끝단에 상기 홈에 대응하는 돌출부를 형성하여 상호간에 체결한 후, 볼트로 고정한 것이다. 또한, 본 발명의 수동축(151)은 상기 능동축(135, 136)과 동일한 형태로 구성된다.

도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 핑거의 전체적인 구성관계를 각각 도시한 사시도이고, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 핑거의 결합관계를 구체적으로 도시한 상세도이다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 연결 풀리(138)의 하부에는 능동 핑거(140)를 구성하는 능동 핑거판(141)이 설치되어 있다. 이 때, 능동 핑거판(141)은 상기 동력전달 풀리(137) 및 연결 풀리(138)와 일체로 작동하도록 서로 결합된다. 즉, 동력전달 풀리(137), 연결 풀리(138) 및 능동 핑거판(141)은 능동축(135)에 설치되지만, 능동축(135)에 상관없이 자유롭게 동시에 작동하도록 연결볼트 등에 의해 서로 결합되어 있다.

상기 능동 핑거판(141)은 웨브(141a)와 플랜지(141b)로 구성되어 그 단면이 "ㄷ"자 형상을 가지면서 일정 길이를 갖는 것으로서, 일측은 능동축(135)과 1곳에서만 결합되도록 1곳의 플랜지(141b)만 돌출 형성되고, 타측은 다른 부재와 2곳에서 결합되도록 2곳의 플랜지(141b)가 모두 돌출 형성된다. 따라서, 능동 핑거판(141)에는 웨브(141a)와 플랜지(141b)로 인한 공간이 형성된다.

또한, 능동축(135)에는 일정 간격을 두고 2개의 제1 풀리(142)가 각각 고정되어 있다. 이러한 제1 풀리(142)는 능동 핑거판(141)의 웨브(141a)와 플랜지(141b)로 인해 형성되는 공간의 측면에 위치하도록 능동축(135)에 고정된다.

그리고, 능동 핑거판(141)의 타측에는 수동축(151)이 회전 가능하게 결합되는데, 이 때, 능동 핑거판(141)의 플랜지(141b)를 수동 핑거(150)를 구성하는 수동 핑거판(152)의 일측이 감싸는 형태로 수동축(151)이 결합된다. 또한, 수동축(151)에는 능동축(135)에 각각 고정된 제1 풀리(142)에 대응하는 제2 풀리(153)가 각각 고정되어 있다. 즉, 제2 풀리(153)는 능동 핑거판(141)의 웨브(141a)와 플랜지(141b)로 인해 형성되는 공간의 측면에 위치하도록 수동축(151)에 고정된다. 이 때, 수동 핑거판(152) 및 제2 풀리(153)는 수동축(151)에 고정결합된다. 따라서, 능동 핑거판(141)만이 수동축(151)에 대해 자유롭게 움직인다. 상기 수동 핑거판(152)은 이송대상물을 픽업하는 역할을 하는 것으로서, 이송대상물과 접하는 부분은 평판으로 형성된다.

도 8은 도 7에 도시된 핑거간의 케이블 연결관계를 개략적으로 도시한 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 능동축(135) 및 수동축(151)에 각각 고정되는 제1, 제2 풀리(142, 153)는 동력 간접전달 케이블(160)에 의해 각각 연결되어 있다. 그리고, 능동 핑거판(141)의 플랜지(141b)에는 웨브(141a)를 가로질러 능동축(135) 및 수동축(151)에 각각 평행한 2개의 가이드축(161)이 소정의 간격을 두고 각각 형성되어 있다. 이러한 가이드축(161)은 동력 간접전달 케이블(160)을 가이드하는 역할을 하는 것으로서, 동력 간접전달 케이블(160)을 매끄럽게 가이드할 수 있으면 어디에 고정되어도 무방하다. 따라서, 동력 간접전달 케이블(160)은 2개의 가이드축(161)에 의해 가이드되면서 능동 핑거판(141)의 웨브(141a)와 플랜지(141b)로 인해 형성되는 공간에 위치하게 된다.

상기와 같이 능동축(135)의 제1 풀리(142)와 수동축(151)의 제2 풀리(153)가 동력 간접전달 케이블(160)로 연결되어 있어서, 구동력이 전달되어 능동 핑거판(141)이 선회하면, 수동축(151)이 회전하면서 움직임에 따라 수동축(151)에 고정된 제2 풀리(153)가 상대적으로 움직이고, 그로 인해 수동 핑거(150)가 회전하게 된다. 즉, 동력 간접전달 케이블(160)이 항상 긴장된 상태로 유지되고, 능동축(135)이 고정되어 있으므로, 수동축(151)이 회전하면 그에 따라 수동 핑거(150)가 회전하게 된다.

도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 수동축의 풀리가 텐션 조절이 가능하도록 구성된 상태를 도시한 분해 사시도이다. 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2 풀리(153)에는 그 사방에 개방된 슬릿이 각각 형성되고, 이러한 슬릿의 양측 부위에 나사산이 각각 형성된다. 이렇게 제2 풀리(153)를 구성하는 것은 제2 풀리(153)를 스틸(steel) 및 알루미늄 등으로 가공할 경우 그 휘는 정도가 제한되기 때문에 원하는 텐션을 부가할 수 없기 때문이다. 따라서, 동력 간접전달 케이블(160)이 제1 풀리(142)의 일측에 고정된 상태에서 케이블 텐션을 최대로 하여 제2 풀리(153)의 나사산에 볼트체결하여 조임으로써 동력 간접전달 케이블(160)이 수동축(151)에 고정된다. 이 때, 동력 간접전달 케이블(160)은 볼트에 의해 제2 풀리(153)에 고정된다. 따라서, 본 발명은 제2 풀리(153)를 조이는 조임력에 의해 동력 간접전달 케이블(160)의 텐션이 조절된다.

도 10 및 도 11은 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 거동과정을 각각 도시한 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같은 제1 풀리(142)와 제2 풀리(153)의 반지름의 비가 동일할 경우, 본 발명의 그리퍼(100)는 도 10과 같은 동작을 보이나, 이러한 반지름의 비를 다르게 할 경우에는 그 움직임이 다른 형태를 보이게 된다. 즉, 제2 풀리(153)의 반지름의 크기를 제1 풀리(142)에 비해 작게 할 경우, 본 발명의 그리퍼(100)는 도 11과 같은 동작을 보이게 된다. 따라서, 본 발명은 제1 풀리(142)와 제2 풀리(153)의 반지름의 비를 원하는 정도로 조절함으로써 원하는 동작을 얻을 수가 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 로봇 그리퍼(100)는 모터(120)의 구동력을 직접 받아 능동 핑거판(141)이 능동적으로 움직이는 능동 1자유도와, 케이블 메카니즘을 통해 모터(120)의 구동력을 간접적으로 받아 수동 핑거판(152)이 수동적으로 움직이는 수동 1자유도를 갖는다.

아래에서는, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼의 작동관계를 상세히 설명하겠다.

도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 모터(120)가 작동하면, 그 구동력은 동력전달 케이블(134)을 통해 회전축 풀리(131), 가이드 풀리(133a, 133b, 133c) 및 동력전달 풀리(137)로 전달된다.

그러면, 동력전달 풀리(137)와 일체로 작동하는 연결 풀리(138)와, 연결 케이블(139)로 서로 연결된 다른 연결 풀리(138)에 의해 각각의 능동축(135, 136)에 위치하는 구성요소들은 서로 대응하게 작동한다. 즉, 능동 핑거(140) 및 수동 핑거(150)가 이송대상물을 잡도록 좁혀지거나, 잡은 이송대상물을 놓도록 펼쳐지도록 작동한다.

즉, 연결 풀리(138)와 일체로 작동하는 능동 핑거판(141)이 능동축(135)을 축으로 선회하고, 능동 핑거판(141)이 자유롭게 회전할 수 있도록 결합되는 수동축(151)이 상기 능동 핑거판(141)의 선회각에 대응하여 회전하면서 움직이게 된다. 이렇게 수동축(151)이 회전하면서 움직임에 따라 수동축(151)에 견고하게 고정된 수동 핑거판(152) 및 제2 풀리(153)가 상대적으로 회전하게 된다. 이 때, 동력 간접전달 케이블(160)이 항상 긴장된 상태로 능동축(135)의 제1 풀리(142)와 수동축(151)의 제2 풀리(153)를 연결하고 있으므로, 수동 핑거(150)는 보다 안정된 상태로 회전한다.

상기와 같이 본 발명의 로봇 그리퍼(100)는 모터(120)의 구동력이 능동 핑거(140) 및 수동 핑거(150)를 이송대상물을 잡도록 좁혀지거나 잡은 이송대상물을 놓도록 펼쳐지도록 구성되어, 수동 핑거(150), 혹은 능동 핑거(140)와 수동 핑거(150)를 동시에 이용하여 이상대상물을 잡을 수 있다.

이 때, 제1 풀리(142)와 제2 풀리(153)의 반지름의 비가 동일할 경우에는, 도 10과 같이 수동 핑거판(152)이 서로 평행한 상태로 작동한다. 하지만, 제2 풀리(153)의 반지름의 크기를 제1 풀리(142)에 비해 작게 할 경우에는, 도 11과 같이 수동 핑거판(152)이 서로 평행상태로 있다가 점점 안쪽으로 좁혀지는 형태로 작동한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼는 모터의 구동력에 따라 작동하는 능동 핑거에 물체를 잡는 수동 핑거를 케이블 메카니즘만을 적용하여 작동하도록 구성함으로써, 작은 크기로도 다양한 형태의 물건을 손가락의 모양으로 감싸면서 안정적으로 잡을 수 있을 뿐만 아니라 백래시를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 텐션 조절기능을 부가하여 제작시에나 잦은 동작으로 인해 발생할 수 있는 케이블의 느슨해짐을 해결하여 동작의 안전성을 높여 상품화의 가치를 높이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 동력을 전달하는 풀리의 반지름의 비를 조절함에 따라 잡는 형태를 조절할 수 있으므로, 로봇 시스템이나 산업용 로봇 시스템에 광범위하게 적용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼의 구성관계를 도시한 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 동력전달장치의 구성관계를 도시한 사시도이며,

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 동력전달장치의 가이드 풀리가 텐션 조절이 가능하도록 구성된 상태를 도시한 분해 사시도 및 조립된 개략도이고,

도 4a는 도 2에 도시된 동력전달장치의 능동축간의 연결관계를 구체적으로 도시한 분해 사시도이며,

도 4b는 도 2에 도시된 동력전달장치의 능동축의 결합관계를 구체적으로 도시한 분해 사시도이고,

도 4c는 도 4b에 도시된 능동축의 구성관계를 도시한 분해 사시도이며,

도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 핑거의 전체적인 구성관계를 각각 도시한 사시도이고,

도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 핑거의 결합관계를 구체적으로 도시한 상세도이며,

도 8은 도 7에 도시된 핑거간의 케이블 연결관계를 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 수동축의 풀리가 텐션 조절이 가능하도록 구성된 상태를 도시한 분해 사시도이며,

도 10 및 도 11은 도 1에 도시된 로봇 그리퍼의 거동과정을 각각 도시한 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 로봇 그리퍼 110 : 케이스

120 : 모터 130 : 동력전달장치

131 : 회전축 풀리 133a, 133b, 133c : 가이드 풀리

134 : 동력전달 케이블 135, 136 : 능동축

137 : 동력전달 풀리 138 : 연결 풀리

139 : 연결 케이블 140 : 능동 핑거

141 : 능동 핑거판 142 : 제1 풀리

150 : 수동 핑거 151 : 수동축

152 : 수동 핑거판 153 : 제2 풀리

160 : 동력 간접전달 케이블 161 : 가이드축

Claims (9)

1. 이송대상물을 이동시키기 위해 픽업하는 로봇 그리퍼에 있어서,

   구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동력을 이송대상물을 잡는 핑거에 전달하는 동력전달장치와, 상기 동력전달장치에 일측이 결합되어 상기 동력전달장치로부터 전달받은 구동력에 따라 상호간에 접혀지거나 펼쳐지도록 작동하는 1쌍의 능동 핑거와, 상기 능동 핑거의 타측에 회전 가능하게 일측이 각각 결합되는 1쌍의 수동 핑거 및, 상기 1쌍의 수동 핑거가 상기 능동 핑거의 작동시에 상호간에 접혀지거나 펼쳐지면서 작동하도록 상기 능동 핑거와 상기 수동 핑거를 서로 연결하는 동력 간접전달 케이블을 포함하며,

   상기 동력전달장치는 상기 모터의 회전축에 결합되는 회전축 풀리와, 상기 회전축 풀리와 근접하여 설치되는 다수의 가이드 풀리와, 상기 능동 핑거가 회전할 수 있도록 지지하는 1쌍의 능동축과, 상기 1쌍의 능동축 중 어느 한 쪽에 회전가능하게 설치되는 동력전달 풀리와, 상기 1쌍의 능동축에 각각 회전가능하게 설치되어 연결 케이블로 서로 연결되어 있으며 상기 동력전달 풀리에 어느 한 쪽이 결합된 1쌍의 연결 풀리 및, 상기 회전축 풀리, 다수의 가이드 풀리 및 동력전달 풀리를 서로 연결하여 구동력을 전달하는 동력전달 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 가이드 풀리는 상기 회전축 풀리의 방향으로 장공이 형성된 고정대의 상부에 위치조절이 가능하게 결합되어 상기 동력전달 케이블의 텐션을 조절하는 것을 특징으로 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 풀리는 상부 중앙에 돌출부가 형성된 제1 연결 풀리와, 상기 돌출부에 대응하는 홈이 중앙에 형성되고 일측이 개방된 슬릿이 형성되며 상기 슬릿의 양측 부위에 나사산이 형성된 제2 연결 풀리로 구성되며, 상기 나사산에 체결되는 볼트에 의해 상기 연결 케이블의 텐션이 조절되는 것을 특징으로 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
4. 제1항에 있어서, 상기 능동 핑거는 상기 능동축에 회전가능하게 일측이 결합되는 능동 핑거판과, 상기 능동축에 일정 간격을 두고 고정 결합되는 다수의 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
5. 제4항에 있어서, 상기 수동 핑거는 상기 능동 핑거판의 타측에 회전가능하게 결합되는 수동축과, 상기 수동축에 고정 결합되는 수동 핑거판 및, 상기 능동축에 각각 고정 결합되는 상기 다수의 풀리에 대응하도록 상기 수동축에 각각 고정 결합되는 다수의 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
6. 제5항에 있어서, 상기 능동축 및 상기 수동축에 각각 설치된 풀리는 그 반지름이 동일한 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
7. 제5항에 있어서, 상기 능동축에 설치된 상기 풀리의 반지름이 상기 수동축에 설치된 풀리의 반지름보다 큰 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력 간접전달 케이블은 상기 능동축 및 상기 수동축에 각각 설치된 다수의 풀리를 서로간에 각각 연결하는 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.
9. 제8항에 있어서, 상기 능동축 및 상기 수동축의 사이에는 상기 동력 간접전달 케이블을 가이드하는 다수의 가이드축이 설치되는 것을 특징으로 하는 케이블 메카니즘을 이용한 로봇 그리퍼.