KR100536033B1

KR100536033B1 - 로봇 핸드의 보호 장치

Info

Publication number: KR100536033B1
Application number: KR10-2003-0048236A
Authority: KR
Inventors: 정현국; 김진오
Original assignee: (주)로봇앤드디자인
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-12-12
Also published as: KR20050008321A

Abstract

본 발명에 의하면, 로봇 핸드의 보호 장치에 있어서, 복수개의 기주와 상하판을 갖는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임의 상판에 고정 결합되며, 충격을 완충하기 위한 제1 제1 탄성부재와 제1 플런저의 일단부가 일렬로 내장된 플런저홀더를 갖는 완충수단, 상기 완충수단에 결합되며, 상기 로봇 핸드의 충돌시 발생되는 충돌을 감지하기 위한 스위칭 수단을 갖는 센서수단, 및 상기 로봇 핸드의 충돌시 발생되는 충격력에 의해 변위되어 상기 센서수단의 스위칭 동작을 주기 위한 가이드수단을 포함하는 로봇 핸드의 보호 장치가 제공된다.

Description

로봇 핸드의 보호 장치{Protection device for a robot hand}

본 발명은 로봇 핸드의 보호 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 핸드의 이동시 외부 장애물로부터의 충격에 대하여 로봇 핸드를 보호하기 위한 로봇 핸드의 보호 장치에 관한 것이다.

종래에는 로봇 핸드가 이동할 때 외부 장애물과 충돌하게 되더라도 별다른 제어 수단을 구비하지 아니하여 계속적인 로봇 핸드의 이동을 위한 구동력이 로봇 핸드의 이송 장치에 계속적으로 인가된다. 이와 같이 로봇의 핸드와 장애물과의 충돌 등에서 발생되는 긴급 상황에 대하여 로봇 핸드를 보호할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 로봇 핸드의 이동시 발생될 수 있는 긴급 상황에 대해 제어부나 통제실에 긴급 상황에 관한 신호를 전달할 수 있는 로봇 핸드의 보호 장치 개발이 필요한 실정이다.

또한, 로봇 핸드의 이동시 발생되는 긴급 상황시에 로봇 핸드의 동작을 정지시킬 수 있는 로봇 핸드의 보호 장치 개발이 필요하다.

또한, 로봇 핸드의 이동시 발생되는 긴급 상황 후에 로봇 핸드의 위치를 바르게 위치시킬 수 있는 로봇 핸드의 보호 장치 개발이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 로봇 핸드의 이동시 발생될 수 있는 긴급 상황에 대해 제어부에 긴급 상황 경보 신호를 전달할 수 있는 로봇의 핸드 보호 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 로봇 핸드의 이동시 발생되는 긴급 상황시에 로봇 핸드의 이송 동작을 정지시킴으로써 로봇 핸드를 보호할 수 있는 로봇의 핸드 보호 장치 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 로봇 핸드의 이동시 발생되는 긴급 상황 후에 로봇 핸드의 위치를 정 위치에 위치시킬 수 있는 로봇의 핸드 보호 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 로봇 핸드의 보호 장치 있어서, 복수개의 기주와 상하판을 갖는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임의 상판에 고정 결합되며, 충격을 완충하기 위한 제1 제1 탄성부재와 제1 플런저의 일단부가 일렬로 내장된 플런저홀더를 갖는 완충수단, 상기 완충수단에 결합되며, 상기 로봇 핸드의 충돌시 발생되는 충돌을 감지하기 위한 스위칭 수단을 갖는 센서수단, 및 상기 로봇 핸드의 충돌시 발생되는 충격력에 의해 변위되어 상기 센서수단의 스위칭 동작을 주기 위한 가이드수단을 포함하는 로봇 핸드의 보호 장치가 제공된다.

한편, 상기 센서수단은, 상기 제1 플런저의 타단부가 결합된 스위칭수단지지블럭, 상기 스위칭수단지지블럭의 양면에 결합된 상기 스위칭 수단으로 이루어지며, 상기 스위칭수단지지블럭의 중앙부위에는 상기 제1 플런저의 왕복행정이 가능하도록 형성된 플런저홀더안착홀을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스위칭 수단은 스위칭접속편을 구비한 리미트스위치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 스위칭 수단은 적외선을 발생/감지할 수 있는 적외선센서인 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 프레임의 하판은, 중앙부위에는 소정의 제1 직경을 갖는 관통구가 형성되며, 상기 하판의 상면과 관통구의 경계면에는 소정의 기울기를 가지도록 테퍼지며, 상기 가이드수단은, 상기 관통구의 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 축을 가진 샤프트를 가지며, 상기 축의 일단은 상기 하판에 형성된 테퍼의 기울기와 거의 같은 기울기를 가지도록 테퍼진 상태에서 상기 하판에 지지되는 샤프트상판을 가지며, 상기 축의 타단은 상기 로봇 핸드가 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스 프레임의 하판에 고정 결합되며, 충격시 상기 샤프트상판을 가이드하기 위한 제2 플런저와 상기 제2 플런저를 상기 하판의 상면으로 돌출시키기 위한 제2 탄성부재가 일렬로 내장된 보조가이드부재를 더 포함하며, 상기 샤프트상판의 하면에는 상기 제2 플런저에 대응하는 위치에 제2 플런저의 돌출부를 가이드할 수 있는 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 샤프트상판은 강자성의 재질로 이루어지며, 상기 베이스 프레임의 하판에는 소정의 마그네트가 고정 결합되어 있는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치에 대한 조립 사시도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치에 대한 분해 사시도이다. 한편, 도 3은 도 1의 선 AA에 대한 단면도이며, 도 4는 도 1의 선 BB에 대한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치는 베이스 프레임(100), 장애물의 충격의 감지시에 충격을 완충하기 위하여 상기 베이스 프레임(100)에 설치된 완충수단(200), 장애물의 충격을 감지하기 위하여 상기 완충수단(200)에 결합된 센서수단(300), 및 장애물의 충격시 상기 센서수단(300)을 동작시키기 위하여 상기 베이스 프레임(100)에 안착된 가이드수단(400)을 구비한다.

베이스 프레임(100)은 네 개의 기주(130) 상에 대향되게 설치된 상판(110)과 하판(120)으로 이루어진다.

상기 상판(110)의 중앙에는 나선홈이 형성된 제1 체결관통구(112)가 형성되어 있다.

또한, 상기 하판(120)의 상면 중앙에는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 테퍼 형상을 가진 가이드테퍼(412a)가 형성되며, 상기 가이드테퍼(412a)의 단부 부위에서 소정의 직경을 가진 원통 형상의 관통구를 가진 가이드샤프트관통구(122)가 형성되며, 상기 하판(120)의 하면에는 상기 가이드테퍼(412a)의 대향 위치에 테퍼(122b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 가이드수단(400)의 미소 변위에 대해 상기 가이드수단(400)을 정상 위치에 안정되게 위치하도록 하기 위한 마그네트(420)가 안착되기 위한 복수개의 마그네트안착홈(124)이 상기 하판(120)의 상면 상에 대칭적으로 형성되어 있다. 또한, 상기 하판(120)의 소정 위치에 나선홈이 형성된 상태로 관통된 제2 체결관통구(126)가 형성되어 있다.

완충수단(200)은 제1 플런저(220), 상기 제1 플런저(220)에 탄성력을 인가하기 위한 용수철과 같은 제1 탄성부재(230), 및 이들이 내장된 플런저홀더(210)로 이루어진다.

즉, 플런저홀더(210)는, 그 내부에 용수철과 같은 제1 탄성부재(230)와 상기 제1 탄성부재(230)를 압축시킬 수 있는 "T" 형상을 갖는 제1 플런저(220)의 상부가 수용되며, 그 하단부는 제1 플런저(220)의 기주부분이 왕복 운동할 수 있는 관통구를 가지며, 그 상단부는 수용된 제1 탄성부재(230)를 지지하기 위하여 볼트와 같은 형상을 가진 제1 탄성부재지지대(240)가 고정 결합된다. 여기서, 제1 플런저(220)의 단부는 볼트와 같은 나선홈을 가진다.

센서수단(300)은 육면체 형상을 가진 리미트스위치지지블럭(310)과 상기 리미트스위치지지블럭(310)의 양측면에 한 쌍으로 결합된 리미트스위치(320)로 이루어진다. 여기서 상기 리미트스위치(320)는 그 하부에 스위칭접속편(322)이 구비된다.

리미트스위치지지블럭(310)의 중앙에는 상기 제1 플런저(220)의 기주가 관통되기 위한 플런저가이드홀(312)이 형성된다. 상기 플런저가이드홀(312)에 관통된 제1 플런저(220)의 단부는 나선홈을 가진 볼트와 같은 체결구(220a)에 의해 체결된다. 또한, 리미트스위치지지블럭(310)의 상부는 장애물의 충돌시 센서수단(300)과 로봇 핸드를 보호하기 위한 플런저홀더(210)가 삽입되어 충격을 완화시킬 수 있도록 상기 플런저홀더(210) 보다 큰 직경을 가진 홈이 형성된 플런저홀더안착홀(314)을 구비한다.

한편, 상기 스위칭접속편(322)의 탄성력이 플런저홀더(210) 내에 있는 제1 탄성부재(230)의 탄성력보다 작다. 즉, 장애물이 로봇의 핸드에 충돌할 경우, 충돌시 발생되는 압축력이 스위칭접속편(322)에 일차적으로 작용하여 리미트스위치(320)를 동작시킴으로써 로봇 핸드의 이송동작을 정지시킴과 동시 또는 그 이후에, 리미트스위치지지블럭(310)에 결합된 제1 플런저(220)가 플런저홀더(210) 내의 제1 탄성부재(230)를 압축시킴으로써 충돌시의 과충격력을 흡수하여 로봇의 핸드를 보호할 수 있도록 하고 있다.

이와 같이, 리미트스위치(320)는 충돌시 스위칭 동작신호를 발생하기 위한 하나의 예시 수단에 불과한 것으로서, 상기 리미트스위치(320)는 다른 스위칭 수단으로 치환되더라도 좋다. 예를 들면, 리미트스위치(320)의 스위칭접속편(322) 부위에 적외선을 발생/감지할 수 있는 센서가 부착되어 충돌시 가이드수단(400)의 변위로 인하여 반사되어 돌아오는 적외선을 감지하거나 차단되는 자외선을 감지함으로써 긴급 상황 경보 신호를 발생할 수 있는 스위칭 수단이더라도 좋다. 또는 마그네트스위치를 이용하여 충돌을 감지하여도 좋다.

가이드수단(400)은, 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 가이드샤프트관통구(122) 내에서 장애물의 충돌시 소정의 유격을 가지면서 센서수단(300)의 스위칭접속편(322)을 동작시킬 수 있는 가이드샤프트(410), 로봇 핸드가 물체를 이송하기 시작하거나 이송을 정지하게 할 경우에 발생될 수 있는 관성력을 억제하기 위하여 상기 가이드샤프트(410)를 평형상태로 정위치 시키기 위한 마그네트(420), 및 평형하게 대향된 상기 한 쌍의 스위칭접속편(322)의 장축 방향과 수직방향으로 충격력이 발생할 경우에 상기 가이드샤프트(410)를 스위칭접속편(322)으로 안내하기 위한 보조가이드부재(430)로 이루어진다.

즉, 상기 가이드샤프트(410)는, 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 가이드샤프트관통구(122)보다 작은 직경의 축을 갖는다. 여기서, 상기 가이드샤프트(410)의 축 일단(상부)은 가이드샤프트관통구(122)보다 큰 직경을 갖는 원판의 형상을 갖는 가이드샤프트상판(412; 강자성의 재질임)이 축에 대해 수직으로 결합되며, 가이드샤프트(410)의 축과 가이드샤프트상판(412)의 접합 부위에서 상기 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 샤프트테퍼(122a)에 대응하는 테퍼 형상을 가진 가이드테퍼(412a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 가이드샤프트(410)의 축 타단(하부)은 로봇 핸드(미도시)가 결합되는 핸드지지대(414b)에 볼트와 같은 체결구(414a)에 의해 체결되기 위한 플랜지(414)가 형성되어 있다. 또한, 가이드샤프트상판(412)의 하면의 소정 위치에는 상기 보조가이드부재(430)가 안착되어 가이드될 수 있도록 원추 형상의 플런저가이드홀(412h)이 형성되어 있다.

상기 마그네트(420)는 상기 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 마그네트안착홈(124)에 접착부재 등에 의해 하판(120)의 마그네트안착홈(124)에 고정 결합된다.

상기 보조가이드부재(430)는, 볼형상 또는 반구형상의 단부를 갖는 제2 플런저(432), 용수철과 같은 제2 탄성부재(434)가 일렬로 내장되며, 볼트와 같은 체결구로 이루어진 제2 탄성부재지지대(436)가 상기 제2 탄성부재(434)를 지지하도록 고정 결합된 원통형의 몸체로 이루어진다. 보조가이드부재(430)의 원통형 몸체 외곽에는 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 제2 체결관통구(126)의 나선홈에 대응하는 나선홈이 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 나선홈에 의해 보조가이드부재(430)는 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 제2 체결관통구(126)에 체결되어 고정된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치 대한 동작을 설명하기로 한다.

도 5는 로봇 핸드가 장애물에 충돌할 때 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치에 대한 동작을 나타낸 사시도이다.

로봇핸드(600)가 핸드지지대(414b)에 결합된 상태에서 로봇핸드(600)가 예를 들면 X방향으로 이동하던 중 장애물(700)과 충돌하게 되는 경우, 가이드샤프트(410)의 축은 가이드샤프트관통구(122) 내에서 소정의 유격을 가지면서 가이드샤프트상판(412)에 형성된 가이드테퍼(412a)가 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 형성된 샤프트테퍼(122a)를 따라 가이드된다. 물론 이 때 베이스 프레임(100)의 하판(120) 상면에 돌출된 보조가이드부재(430)의 제2 플런저(432)의 구형 단부에 의해 가이드샤프트상판(412)의 하면에 형성된 원추형의 플런저가이드홀(312)을 따라 가이드샤프트상판(412)이 센서수단(300)의 리미트스위치(320)에 구비된 스위칭접속편(322)을 동작점의 위치로 이동 접속하도록 Y방향으로 변위된다.

이와 같이, 리미트스위치(320)가 동작하게 되어 발생되는 긴급상황 경보신호를 센서수단(300)의 리미트스위치(320)로부터 제어부(미도시)로 전송함으로써 로봇핸드(500)의 이송 동작을 정지하게 하거나 그에 경보를 조작자에게 전달할 수 있다.

또한, 과충격력으로 인하여 발생되는 2차적인 충격력은 리미트스위치지지블럭(310)을 Y'방향으로 이동시키게 된다. 이 경우, 리미트스위치지지블럭(310)에 결합된 완충수단(200)의 제1 플런저(220)가 플런저홀더(210) 내의 제1 탄성부재(230)를 압축시킴으로써 충돌시에 발생할 수 있는 2차적인 충격력을 흡수하여 로봇의 핸드를 보호할 수 있다.

따라서 충돌시 발생되는 압축력이 스위칭접속편(322)에 일차적으로 작용하여 리미트스위치(320)를 동작시킴으로써 로봇 핸드의 이송동작을 정지시킴과 동시에, 리미트스위치지지블럭(310)에 결합된 제1 플런저(220)가 플런저홀더(210) 내의 제1 탄성부재(230)를 압축시킴으로써 충돌시의 충격력을 이차적으로 흡수하여 로봇의 핸드를 보호할 수 있다.

한편, 충돌시 발생되는 긴급상황 경보 신호에 의해 제어부(미도시)는 로봇핸드(500)를 안전 위치로 이동시킨다. 안전 위치로 이동된 후, 로봇핸드(500)와 파지된 물체(600)의 하중에 의해 로봇핸드(500)에 결합된 가이드샤프트(410)가 평형상태의 정위치로 위치될 수 있다. 그러나 가이드샤프트(410)의 변위가 커서 로봇핸드(500)와 파지된 물체(600)의 자체 하중에 의해 가이드샤프트(410)가 평형상태의 정위치로 이동되기 어려운 경우에도, 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 안착된 마그네트(420)의 흡인력이 가이드샤프트상판(412)에 작용하여 가이드샤프트(410)를 평형상태의 정위치로 보다 용이하게 이동시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 로봇 핸드의 이동시 발생되는 충돌시 제어부에 긴급 상황 경보 신호를 전달하여 조작자가 용이하게 조치를 취할 수 있다. 또한, 로봇 핸드의 이동시 발생되는 충돌 등이 일어날 경우 로봇 핸드의 이송 동작을 정지시킴으로써 로봇 핸드와 사람을 보호할 수 있다. 또한, 이 때 발생되는 과충격이 탄성부재에 의해 흡수됨으로써 로봇 핸드가 보다 완벽하게 보호될 수 있다. 또한, 로봇 핸드의 이동시 발생되는 긴급 상황 후에 로봇 핸드의 위치를 마그네트의 흡인력을 이용하여 정 위치에 위치시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치 대한 조립 사시도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 핸드의 보호 장치 대한 분해 사시도;

도 3은 도 1의 선 AA에 대한 단면도;

도 4는 도 1의 선 BB에 대한 단면도; 및

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 베이스 프레임 110: 상판

112: 제1 체결관통구 120: 하판

122: 가이드샤프트관통구 122a: 샤프트테퍼

122b: 테퍼 124: 마그네트안착홈

126: 제2 체결관통구 130: 기주

200: 완충수단 210: 플런저홀더

220: 제1 플런저 220a: 체결구

230: 제1 탄성부재 240: 제1 탄성부재지지대

300: 센서수단 310: 리미트스위치지지블럭

312: 플런저가이드홀 314: 플런저홀더안착홀

320: 리미트스위치 322: 스위칭접속편

400: 가이드수단 410: 가이드샤프트

412: 가이드샤프트상판 412a: 가이드테퍼

412h: 플런저가이드홀 414: 플랜지

414a: 체결구 414b: 핸드지지대

420: 마그네트 430: 보조가이드부재

432: 제2 플런저 434: 제2 탄성부재

436: 제2 탄성부재지지대 500: 로봇핸드

600: 물체 700: 장애물

Claims

복수개의 기주(130)와 상하판(110,120)을 가지고 중앙부위에는 소정의 제1 직경을 갖는 관통구(122)가 형성되며 상기 하판(120)의 상면과 관통구(122)의 경계면에는 소정의 기울기를 가지도록 테퍼진 베이스프레임(100), 상기 베이스프레임(100)의 상판(100)에 고정 결합되며, 충격을 완충하기 위한 제1 탄성부재(230)와 제1 플런저(220)의 일단부가 내장된 플런저홀더(210)를 갖는 완충수단(200), 상기 완충수단(200)에 결합되며, 로봇 핸드의 충돌시 발생되는 충돌을 감지하는 스위칭 수단을 갖는 센서수단(300) 및 상기 베이스 프레임(100) 하판(120)의 관통구(122)의 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 축을 가진 샤프트(410)를 가지며, 상기 축의 일단(상단)은 상기 하판(120)에 형성된 테퍼의 기울기와 거의 같은 기울기를 가지도록 테퍼진 상태에서 상기 하판(120)에 지지되는 샤프트상판(412)을 가지며, 상기 축의 타단(하단)은 상기 로봇 핸드가 결합되는 가이드수단(400)을 포함하는 로봇 핸드의 보호 장치에 있어서,

상기 센서수단(300)은,

상기 스위칭 수단이 양면에 결합되고 상기 제1 플런저(220)의 타단부가 결합된 스위칭수단지지블럭(310)과, 상기 스위칭수단지지블럭(310)의 중앙부에 상기 제1 플런저(220)의 왕복행정이 가능하도록 형성된 플런저홀더안착홀(314)을 구비하고,

상기 가이드수단(400)은,

상기 베이스 프레임(100)의 하판(120)에 고정 결합되며, 충격시 상기 샤프트상판(412)을 가이드하기 위한 제2 플런저(432)와 상기 제2 플런저(432)를 상기 하판(120)의 상면으로 돌출시키기 위한 제2 탄성부재(434)가 일렬로 내장된 보조가이드부재(430)를 더 포함하며,

상기 샤프트상판(412)의 하면에는 상기 제2 플런저(432)에 대응하는 위치에 제2 플런저(432)의 돌출부를 가이드할 수 있는 홀(412h)이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 보호 장치.
제1항에 있어서, 상기 샤프트상판(412)은 강자성의 재질로 이루어지며,

상기 베이스 프레임(100)의 하판(120)에는 소정의 마그네트(420)가 고정 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 보호 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 스위칭접속편(322)을 구비한 리미트스위치(320)인 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 보호 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 적외선을 발생/감지할 수 있는 적외선센서인 것을 특징으로 하는 로봇 핸드의 보호 장치.
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