KR101263598B1 - Compliant gripper using buckling of flexure joint - Google Patents

Compliant gripper using buckling of flexure joint Download PDF

Info

Publication number
KR101263598B1
KR101263598B1 KR1020110107664A KR20110107664A KR101263598B1 KR 101263598 B1 KR101263598 B1 KR 101263598B1 KR 1020110107664 A KR1020110107664 A KR 1020110107664A KR 20110107664 A KR20110107664 A KR 20110107664A KR 101263598 B1 KR101263598 B1 KR 101263598B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
link plate
flexible joint
gripper
buckling
upper link
Prior art date
Application number
KR1020110107664A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130043488A (en
Inventor
조규진
고제성
정광필
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020110107664A priority Critical patent/KR101263598B1/en
Priority to PCT/KR2012/000927 priority patent/WO2013058439A1/en
Publication of KR20130043488A publication Critical patent/KR20130043488A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101263598B1 publication Critical patent/KR101263598B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for

Abstract

본 발명은, 하부 링크판; 상기 하부 링크판에 대면하여 상부로 배치되며, 상기 하부 링크판에 대하여 당겨지는 방향으로 움직임이 가능한 상부 링크판; 상기 하부 링크판 및 상기 상부 링크판의 측단 사이에 배치되는 그립퍼 링크판과, 상기 그립퍼 링크판에 일단이 고정되어 연장되고 타단이 상기 하부 링크판의 하부로 연장되며 물체의 표면을 그립핑하는 그립퍼 레그를 포함하는 그립퍼; 및 상기 상부 링크판과 상기 하부 링크판이 서로 당겨지는 힘을 제공하는 액추에이터를 포함하며, 상기 그립퍼 링크판은 상부 링크판 및 하부 링크판 각각과 연성조인트로 연결되되, 상기 상부 링크판과 상기 그립퍼 링크판 사이를 연결하는 연성 조인트는 상기 상부 링크판과 상기 하부 링크판이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 서로 대향되는 두 방향으로 굽힘 운동이 일어나는 것을 허용하는 버클링 연성 조인트로 형성된 적응형 그립핑 로봇에 대해 개시하고 있다.The present invention, the lower link plate; An upper link plate disposed upwardly facing the lower link plate and movable in a pulling direction with respect to the lower link plate; A gripper link plate disposed between side ends of the lower link plate and the upper link plate, and a gripper leg having one end fixed to the gripper link plate, the other end extending below the lower link plate, and gripping the surface of the object. ; And an actuator providing a force for pulling the upper link plate and the lower link plate to each other, wherein the gripper link plate is connected to each of the upper link plate and the lower link plate by a flexible joint, and the flexible linker connects the upper link plate and the gripper link plate. The joint discloses an adaptive gripping robot formed of a buckling flexible joint that allows bending motion to occur in two opposite directions when a force pulling the upper link plate and the lower link plate is applied to each other.

Description

연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇{COMPLIANT GRIPPER USING BUCKLING OF FLEXURE JOINT}Adaptive GRIPPER USING BUCKLING OF FLEXURE JOINT}

본 발명은 적응형 그립핑 로봇에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용하여 불균일한 표면 등 표면 모양에 관계없이 적응 동작하여 그립핑을 행할 수 있는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇에 관한 것이다.
The present invention relates to an adaptive gripping robot, and more particularly, an adaptation using a buckling phenomenon of a flexible joint that can be gripped by adaptive operation irrespective of a surface shape such as an uneven surface by using a buckling phenomenon of a flexible joint. Type gripping robot.

일반적으로 로봇(robot)은 동물, 사람과 유사한 모습, 기능을 가진 기계 또는 무엇인가 스스로 작업하는 능력을 가진 기계를 말하다. In general, a robot is a machine that has an appearance similar to an animal, a person, a machine, or a machine capable of working on something.

인공의 동력을 사용하는 로봇은 사람 대신 또는 사람과 함께 일을 하기도 하며, 통상 로봇은 제작자가 계획한 일을 할 수 있도록 설계된다. 이러한 로봇은 그동안 인간이 해오던 많은 일들을 대신하고 있으며, 산업 현장에서는 단조로운 반복 작업이나 따분한 작업 또는 불쾌한 작업들을 특히 로봇을 이용하여 쉽게 처리할 수 있다. 예컨대, 조립 공장에서 리벳 박는 일, 용접, 자동차 차체를 칠하는 일 등이 그 좋은 예이다. 현재 우리의 생활 또는 산업현장에서 로봇은 없어서는 안 될 중요한 역할을 수행하고 있다. Artificially powered robots work on or with humans, and robots are usually designed to do what the manufacturer intended. These robots replace many tasks that humans have been doing in the past, and in the industrial field, monotonous repetitive tasks, boring tasks or objectionable tasks can be easily handled by using robots in particular. For example, riveting, welding, painting an automobile body, and the like in an assembly plant are good examples. Robots play an important role in our lives or industrial fields.

최근에는 산업 발달과 함께 로봇이 더욱 정밀하게 제작되고 있는데, 의료시술과 같이 섬세하고 정밀함을 요하는 의료 산업에 다양한 초소형 로봇이 제작되고 있다. Recently, robots have been manufactured more precisely with industrial development, and various micro robots have been manufactured in the medical industry requiring delicate and precision, such as medical procedures.

한편, 근래에는 인간이나 곤충과 같은 동물들의 구조나 인지, 인지 방법을 모방한 생체 모방형 로봇에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 지구생태계 속의 생물들은 오랜 시간동안 자연에 적응하면서 생존에 필요한 가장 효율적인 형태로 진화하여 왔다. 생태 모방형 로봇은 이러한 자연 생태계 속의 생물 등의 행동 특성을 연구하여 기능이나 동작에 필요한 구조나 운동, 인지 방법을 빌려온 것으로, 생태학으로부터 아이디어를 차용한 로봇 공학이라고 할 수 있다. On the other hand, research on biomimetic robots that mimic the structure, cognition, and cognitive methods of animals such as humans and insects has been actively conducted. Creatures in the Earth's ecosystem have long evolved into the most efficient form for their survival as they adjust to nature. Ecological mimicking robots have borrowed structures, motions, and cognitive methods necessary for functions and operations by studying behavioral characteristics of living organisms in natural ecosystems. Robots borrowing ideas from ecology can be called robotics.

이러한 생체 모방형 로봇 연구에 따라 기존 로봇의 한계를 넘어 다양한 환경에 적응력을 가진 로봇들이 개발되고 있는데, 2005년 미국 보스턴 다이내믹스 사의 견마형 로봇 '빅 독(Big Dog)' 은 개 또는 말과 유사한 다리 운동을 하면서 종래의 로봇이 운행하기 힘들었던 경사지대나 요철지대를 네발로 안정적으로 보행하는 보행 안정성을 보여주었다. According to this biomimetic robot research, robots that are adaptable to various environments are being developed beyond the limitations of existing robots. In 2005, Big Dog, a dog-like robot made by Boston Dynamics, USA During the exercise, the walking stability of walking on a four-foot stable slope or irregularities where the conventional robot was difficult to move was shown.

이와 같이 발전하는 로봇 기술과 관련하여 그립핑(gripping)이 로봇의 가장 중요한 기능의 하나로서 연구되고 있다. 그립핑은 로봇의 손이나 발, 내시경의 집게 장치와 같이 무언가를 집거나 움켜잡기 위한 것으로 다양한 구조가 제안되어 있다.With respect to such a developing robot technology, gripping is being studied as one of the most important functions of the robot. Gripping is used to grab or grab something, such as a robot's hand, foot, or endoscope forceps. Various structures have been proposed.

그립핑 장치에 관한 종래기술로서 한국공개특허 제2010-0022877호는 사람의 손 모양을 모방한 손가락 모듈을 제안하고 있다. 공지의 손가락 모듈은 분할되지 않고 일체로 형성된 다수의 마디가 상호간에 관절운동이 가능하도록 핀으로 결합되고, 마디 상호간의 관절 운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유로 움직이는 기구학적 링크 구조를 형성하고, 링크 구조를 움직이는 구동 장치를 통해 손가락 모듈의 굴신 운동이 1자유로 이루어지도록 구성되어 있다. As a prior art of a gripping device, Korean Patent Laid-Open No. 2010-0022877 proposes a finger module that mimics the shape of a human hand. Known finger modules are not divided and a plurality of integrally formed nodes are coupled to the pin to enable joint movement between each other, the link between adjacent nodes for joint movement between the nodes to move the knuckles freely It forms a link structure, and it is comprised so that the stretching motion of a finger module may be made freely through the drive apparatus which moves a link structure.

다수의 그립퍼를 구비한 다지형 로봇에서 블균일한 표면을 잡을려고 할 때, 먼저 접촉하는 그립퍼에 의해 나머지 그립퍼의 동작이 제한되는 경우 실질적으로 하나의 그립퍼에 의해 그립핑 동작이 수행되므로 충분한 힘을 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있다. 그러나 사람의 손 모양을 모방한 손가락 모듈과 같은 그립핑 장치는 요철 표면과 같이 불균일한 표면을 잡기 위해서는 각각의 손가락 모듈이 별도의 구동장치를 가지고 표면 형상에 대응하여 별도로 제어되어야 하므로 구조의 복잡성에 의하여 경량의 소형 및 정밀 로봇에 적용하기에 무리가 있다.
When attempting to catch a non-uniform surface in a multi-gear robot with a large number of grippers, when the grippers in contact are limited by the grippers that contact first, the gripping operation is substantially performed by one gripper. There is a problem that can not be exercised. However, the gripping device, such as a finger module, which mimics the shape of a human hand, has to be controlled separately to correspond to the surface shape with each finger module having a separate driving device in order to catch an uneven surface such as an uneven surface. This makes it difficult to apply to lightweight, compact and precision robots.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용하여 그립퍼가 불균일한 표면 등 표면 모양에 관계없이 적응 동작하여 그립핑을 행할 수 있는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, by using the buckling phenomenon of the flexible joint using the buckling phenomenon of the flexible joint that can be gripped by adaptive operation regardless of the surface shape such as non-uniform surface It is an object to provide an adaptive gripping robot.

본 발명은 복합재료와 폴리머 필름을 이용하여 링크와 조인트를 형성함으로써 경량의 단순 구조의 적응형 그립핑 로봇을 설계할 수 있고, 형상기억합금 스프링 액추에이터를 통해 동작할 수 있는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention can design a lightweight and simple adaptive gripping robot by forming a link and a joint using a composite material and a polymer film, and the buckling phenomenon of the flexible joint that can be operated through the shape memory alloy spring actuator An object of the present invention is to provide an adaptive gripping robot.

본 발명에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇은, 하부 링크판; 상기 하부 링크판에 대면하여 상부로 배치되며, 상기 하부 링크판에 대하여 당겨지는 방향으로 움직임이 가능한 상부 링크판; 상기 하부 링크판 및 상기 상부 링크판의 측단 사이에 배치되는 그립퍼 링크판과, 상기 그립퍼 링크판에 일단이 고정되어 연장되고 타단이 상기 하부 링크판의 하부로 연장되며 물체의 표면을 그립핑하는 그립퍼 레그를 포함하는 그립퍼; 및 상기 상부 링크판과 상기 하부 링크판이 서로 당겨지는 힘을 제공하는 액추에이터를 포함하며, 상기 그립퍼 링크판은 상부 링크판 및 하부 링크판 각각과 연성조인트로 연결되되, 상기 상부 링크판과 상기 그립퍼 링크판 사이를 연결하는 연성 조인트는 상기 상부 링크판과 상기 하부 링크판이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 서로 대향되는 두 방향으로 굽힘 운동이 일어나는 것을 허용하는 버클링 연성 조인트로 형성된다. An adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to the present invention, the lower link plate; An upper link plate disposed upwardly facing the lower link plate and movable in a pulling direction with respect to the lower link plate; A gripper link plate disposed between side ends of the lower link plate and the upper link plate, and a gripper leg having one end fixed to the gripper link plate, the other end extending below the lower link plate, and gripping the surface of the object. ; And an actuator providing a force for pulling the upper link plate and the lower link plate to each other, wherein the gripper link plate is connected to each of the upper link plate and the lower link plate by a flexible joint, and the flexible linker connects the upper link plate and the gripper link plate. The joint is formed of a buckling flexible joint that allows bending motion to occur in two opposite directions when a force to pull the upper link plate and the lower link plate is applied to each other.

본 발명에 의하면, 상기 하부 링크판과 상기 그립퍼 링크판 사이를 연결하는 연성 조인트는 상기 상부 링크판과 상기 하부 링크판이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 한 방향 굽힘 운동만을 허용하는 심플 연성 조인트로 형성된다. According to the present invention, the flexible joint connecting between the lower link plate and the gripper link plate is formed of a simple flexible joint that allows only one direction bending motion when the force applied by the upper link plate and the lower link plate is applied to each other.

본 발명에 의하면, 상기 버클링 연성 조인트는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 두 방향 굽힘 운동이 허용하는 길이를 갖는 하나의 판형 부재로 형성된 플렉시블 판형 조인트이며, 상기 심플 연성 조인트는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 한 방향 굽힘 운동만을 허용하는 길이를 갖는 하나의 판형 부재로 형성된 플렉시블 판형 조인트로 형성된다. According to the present invention, the buckling flexible joint is a flexible plate-like joint formed of one plate member having a length that allows two-way bending motion through elastic deformation when the force is applied, and the simple flexible joint is elastic when the force is applied. It is formed from a flexible plate-shaped joint formed of one plate-like member having a length that allows only one direction bending movement through deformation.

본 발명에 의하면, 상기 그립퍼는 상기 적응형 그립핑 로봇의 양 측면 각각에 배치되어, 상기 상부 링크판, 상기 하부 링크판, 상기 버클링 연성 조인트, 상기 심플 연성 조인트, 상기 그립퍼 링크판이 서로 연결된 형태가 닫힌 단면 형태를 이루도록 제작된다. According to the present invention, the gripper is disposed on each side of the adaptive gripping robot, the upper link plate, the lower link plate, the buckling flexible joint, the simple flexible joint, the gripper link plate is connected to each other is closed It is manufactured to have a cross-sectional shape.

본 발명에 의하면, 적응형 그립핑 로봇은 플렉시블 필름층 상에 보강층들이 부분적으로 적층되어 닫힌 단면 형태의 골격을 이룬 것으로, 플렉시블 필름층 부분이 상기 버클링 연성 조인트 및 상기 심플 연성 조인트 부분이 되며, 플렉시블 필름층 상에 보강층이 형성된 부분이 상부 링크판, 하부 링크판 및 그립퍼 링크판 부분이 되도록 제작되며, 상기 액추에이터는 상기 상부 링크판 및 상기 하부 링크판 사이에 양단이 고정되며, 외부로 공급되는 전원 제어에 의해 수축 및 복원 동작하도록 형상기억합금을 적어도 부분적으로 코일 스프링 형상으로 감아 형성된 형상기억합금 스프링으로 형성된다. According to the present invention, the adaptive gripping robot has a skeleton of a closed cross-sectional shape by partially stacking reinforcement layers on the flexible film layer, and the flexible film layer part becomes the buckling flexible joint and the simple flexible joint part. The reinforcing layer formed on the flexible film layer is formed so that the upper link plate, the lower link plate and the gripper link plate portion, the actuator is fixed at both ends between the upper link plate and the lower link plate, the contraction by the power control supplied to the outside And a shape memory alloy spring formed by winding the shape memory alloy at least partially into a coil spring shape to restore operation.

본 발명에 의하면, 상기 적응형 그립핑 로봇의 적어도 일 측면으로 상기 그립퍼가 복수개가 구비된다.According to the present invention, a plurality of the grippers are provided on at least one side of the adaptive gripping robot.

본 발명에 의하면, 상기 상부 링크판에는 측단 방향으로 경사지게 외측 방향으로 하향 연장된 상부 링크판 경사부가 형성되되, 상기 버클링 연성 조인트는 상기 상부 링크판 경사부의 단부에 일단이 결합되며, 또한, 상기 상부 링크판 경사부는 복수개로 형성되되, 상기 상부 링크판 경사부는 인접한 상부 링크판 경사부와의 사이가 서로 절개되어 구분되며, 상기 그립퍼 링크판 각각에 독립적으로 대응하여 상기 버클링 연성 조인트 각각과 결합된다.
According to the present invention, the upper link plate is formed with an inclined portion of the upper link plate extending downward in the outward direction inclined in the lateral end direction, the buckling flexible joint is coupled to one end of the upper link plate inclined portion, the upper link plate inclined A plurality of portions are formed, wherein the upper link plate inclined portion is separated from each other by an adjacent upper link plate inclined portion, and is coupled to each of the buckling flexible joints independently corresponding to each of the gripper link plates.

본 발명에 의하면, 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용하여 그립퍼가 불균일한 표면 등 표면 모양에 관계없이 적응 동작하여 그립핑을 행할 수 있는 적응형 그립핑 로봇을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide an adaptive gripping robot capable of performing gripping by adaptively operating the gripper irrespective of the surface shape such as uneven surface by using the buckling phenomenon of the flexible joint.

본 발명에 의하면, 복합재료와 폴리머 필름을 이용하여 링크와 조인트를 형성함으로써 경량의 단순 구조의 적응형 그립핑 로봇을 설계할 수 있고, 형상기억합금 스프링 액추에이터를 통해 동작하는 소형 경량의 적응형 그립핑 로봇을 제공할 수 있다. According to the present invention, a lightweight and simple adaptive gripping robot can be designed by forming a link and a joint using a composite material and a polymer film, and a small and lightweight adaptive grip operating through a shape memory alloy spring actuator. Ping robot can be provided.

본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 그 자체로서 하나의 동작을 수행하는 로봇이 될 수 있으며, 다른 로봇 또는 다른 장치의 일 부분이 형성되어 그립핑 동작을 행하도록 설치된다. The adaptive gripping robot according to the present invention may be a robot that performs one operation by itself, and a part of another robot or another device is formed and installed to perform a gripping operation.

본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 소형 정밀하게 형성될 필요가 있는 내시경과 같은 의료 장치, 의료 로봇 등에서도 활용가능하다. The adaptive gripping robot according to the present invention is also applicable to medical devices such as endoscopes, medical robots, and the like, which need to be formed with small precision.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 적응형 그립핑 로봇의 모식도이다.
도 3 는 본 발명의 실시예에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇을 SCM 제작 공정으로 골격을 형성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 은 본 발명의 실시예에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇의 그립퍼 동작의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시에에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇의 그립퍼 동작을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8 은 적응형 그립핑 로봇이 버클링 연성 조인트를 가진 경우와 심플 연성 조인트만을 가진 경우를 서로 대비하여 버클링 연성 조인트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10 은 본 발명에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a perspective view of an adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the adaptive gripping robot shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining the formation of the skeleton of the adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint in the SCM manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the principle of the gripper operation of the adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to an embodiment of the present invention.
5 is a view sequentially showing the gripper operation of the adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to the embodiment of the present invention.
6 to 8 are views for explaining the operation of the buckling flexible joint in contrast to the case where the adaptive gripping robot has a buckling flexible joint and a case with only a simple flexible joint.
9 and 10 are views for explaining the operation of the adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇의 사시도 및 모식도이고, 도 3 는 제작 공정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 은 동작의 원리를 설명하기 위한 도면이고 도 5 은 순차적인 그립퍼 동작을 보여준다. 1 and 2 are a perspective view and a schematic view of an adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view for explaining the manufacturing process, Figure 4 is a principle of operation 5 is a diagram for explaining a sequential gripper operation.

첨부된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 서로 대향하는 상부 링크판(10) 하부 링크판(20), 그립퍼(30), 버클링 연성 조인트(40), 심플 연성 조인트(50) 및 액추에이터(60)를 포함한다.Referring to the accompanying drawings, the adaptive gripping robot according to the present invention, the upper link plate 10 facing each other, the lower link plate 20, the gripper 30, the buckling flexible joint 40, the simple flexible joint 50 And actuator 60.

상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)은 서로 대면하게 배치되고, 액추에이터(60)에 의해 서로에 대해 당겨지는 방향으로 움직임이 가능하게 배치된다. 하부 링크판(20)은 그립핑 대상이 되는 물체의 표면 방향으로 위치하며, 상부 링크판(10)은 그 상부에 이격되어 위치하고 있다. The upper link plate 10 and the lower link plate 20 are disposed to face each other, and are arranged to be movable in a direction to be pulled with respect to each other by the actuator 60. The lower link plate 20 is positioned in the direction of the surface of the object to be gripped, and the upper link plate 10 is spaced apart from the upper portion.

본 발명에 따르면 상부 링크판(10) 및 하부 링크판(20)은 도 1 및 도 2 에서 보이는 바와 같이 그립퍼 링크판(32), 버클링 연성 조인트(40), 심플 연성 조인트(50)가 서로 연결된 형태가 닫힌 단면 형태를 이루므로 본 발명의 실시예에 따른 적응형 그립핑 로봇은 닫힌 단면 골격을 가진 것으로 설명될 수 있다. According to the present invention, the upper link plate 10 and the lower link plate 20 have a form in which the gripper link plate 32, the buckling flexible joint 40, and the simple flexible joint 50 are connected to each other, as shown in FIGS. 1 and 2. The adaptive gripping robot according to the embodiment of the present invention can be described as having a closed cross-sectional shape because it forms a closed cross-sectional shape.

닫힌 단면 골격을 이루므로 상부 링크판(10) 및 하부 링크판(20) 간의 움직임에 의하여 양 측면으로 배치된 그립퍼(30)가 동시에 움직이면서 그립핑 동작을 행할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 양 측면 각각에 복수의 그립퍼를 구비한 형태로 제시되어 있는 바, 한 번의 액추에이팅 동작에 의하여 다수의 그립퍼(30)를 움직일 수 있게 된다. 따라서 구동 구조를 단순히 하는 것이 가능하게 된다. Since the cross-sectional skeleton is closed, the gripper 30 disposed on both sides of the upper link plate 10 and the lower link plate 20 may be simultaneously moved to perform the gripping operation. Furthermore, the adaptive gripping robot according to the present invention is provided in the form of a plurality of grippers on each side, so that the plurality of grippers 30 can be moved by one actuation operation. Therefore, it becomes possible to simplify the drive structure.

본 발명의 실시예는 적응형 그립핑 로봇의 양 측면 각각으로 복수의 그립퍼(30)를 구비한 형태로 예시하고 있으나, 사람의 손과 같이 일 측으로는 하나의 그립퍼가 구비되고 그 대향 측면으로 복수의 그립퍼가 구빈된 형태가 될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇의 응용 예에 따라 달라질 수 있다. Although the embodiment of the present invention is illustrated in the form having a plurality of grippers 30 on each side of the adaptive gripping robot, one gripper is provided on one side, such as a human hand, and a plurality of opposing sides The gripper can be in an empty form. This may vary depending on the application of the adaptive gripping robot according to the invention.

본 발명의 실시예에 따른 적응형 그립핑 로봇은 SCM(Smart Composite Microstructure) 제조 공정으로 소형 경량으로 제작될 수 있다. 도 3 는 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇의 골격을 형성하는 방법을 설명하고 있다. The adaptive gripping robot according to an embodiment of the present invention may be manufactured in a small size and light weight by a smart composite microstructure (SCM) manufacturing process. 3 illustrates a method of forming a skeleton of an adaptive gripping robot according to the present invention.

유리 섬유층과 같은 단단한 재질의 보강층(1)이 상부 링크판(10), 하부 링크판(20), 그립퍼 링크판과 같은 리지드(rigid) 부분 대응하여 레이저 마이크로 머시닝 공정에 의하여 제작되고, 구리-라미네이트 캡톤 필름과 같은 폴리머 필름층(2)에 결합되고, 열처리(curing)된다. 폴리머 필름층(2)에 보강층(1)이 적층된 부분이 리지드 부분으로 링크 부분이 되고, 보강층(1) 없는 플리머 필름층(2)이 버클린 연성 조인트 및 심플 연성 조인트와 같은 연성 조인트 부분이 된다. 연성 조인트(flexible joint)가 버클링 연성 조인트(40) 부분이 될 것인가 아니면 심플 연성 조인트가 될 것인가 하는 것은 후술하지만 연성 조인트의 길이에 의해 가장 크게 좌우되며, 그 길이는 실험적으로 결정될 수 있다. A rigid reinforcing layer 1, such as a glass fiber layer, is made by laser micromachining processes corresponding to a rigid portion such as an upper link plate 10, a lower link plate 20, and a gripper link plate, and is made of a copper-laminated Kapton film and It is bonded to the same polymer film layer 2 and cured. The portion where the reinforcement layer 1 is laminated on the polymer film layer 2 becomes a rigid portion, and the plymer film layer 2 without the reinforcement layer 1 is a flexible joint portion such as a buckled flexible joint and a simple flexible joint. Becomes Whether the flexible joint will be part of the buckling flexible joint 40 or a simple flexible joint will be described later. However, the flexible joint is most dependent on the length of the flexible joint, and the length can be determined experimentally.

그립퍼(30)는 그립퍼 링크판(32)과 상기 그립퍼 링크판(32)에 고정된 그립퍼 레그(35)를 포함한다. 그립퍼 링크판(32)은 상부 링크판(10) 및 하부 링크판(20)의 측단 사이에 배치되어 버클링 연성 조인트(40)를 통해 상부 링크판(10)과 결합되고, 심플 연성 조인트(50)를 통해 하부 링크판(20)과 결합된다. 그립퍼 레그(35)는 그립퍼 링크판(32)에 일단이 고정되어 연장되고, 타단이 하부 링크판(20)의 하부로 연장되어 물체의 표면을 그립핑 할 수 있게 형성된다. 그립퍼 레그(35)는 사람의 손가락과 같이 그립퍼 레그(35) 사이에 위치한 뷸균일한 물체를 집거나, 곤충의 다리와 같이 물체의 불균일한 표면을 집을 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그립퍼 레그(35)는 그립퍼 링크판(32)과 일체로 고정되므로 그립퍼 링크판(32)의 움직임에 따라 동작한다. The gripper 30 includes a gripper link plate 32 and a gripper leg 35 fixed to the gripper link plate 32. The gripper link plate 32 is disposed between the side ends of the upper link plate 10 and the lower link plate 20 to be coupled with the upper link plate 10 through the buckling flexible joint 40, and lower through the simple flexible joint 50. It is coupled with the link plate 20. The gripper leg 35 has one end fixed to the gripper link plate 32 and extends, and the other end extends below the lower link plate 20 to grip the surface of the object. The gripper leg 35 may be formed in various forms to pick up a non-uniform object located between the gripper legs 35, such as a human finger, or to pick up a non-uniform surface of the object, such as an insect leg. Since the gripper leg 35 is fixed integrally with the gripper link plate 32, the gripper leg 35 operates according to the movement of the gripper link plate 32.

상부 링크판(10)은 그립퍼 링크판(32)과 버클링 연성 조인트(40)를 매개로 연결되기 위하여, 측단으로 경사지게 외측 방향으로 연장된 상부 링크판 경사부(15)를 구비할 수 있다. 상부 링크판 경사부(15)는 버클링 연성 조인트(40)의 굽힘 운동을 안내하는 기능을 한다. The upper link plate 10 may include an upper link plate inclined portion 15 extending in an outward direction obliquely to the side end so as to be connected to the gripper link plate 32 and the buckling flexible joint 40 via a medium. The upper link plate inclined portion 15 functions to guide the bending motion of the buckling flexible joint 40.

상부 링크판 경사부(15)의 단부에 버클링 연성 조인트(40)의 일단이 결합되는 데, 상부 링크판 경사부(15)는 그립퍼 링크판(32) 각각에 대응되며, 인접한 상부 링크판 경사부(15)와의 사이는 서로 절개되어 절개부(17)를 가진다. 각 상부 링크판 경사부(15)와 각 그립퍼 링크판(32)이 서로 독립적으로 대응하여 버클링 연성 조인트(40)의 양단과 결합된다. 상부 링크판 경사부(15)는 상부 링크판(10)의 표면으로부터굴곡되어 연장되므로 사용되는 소재 특성에 따라 굴곡부를 중심으로 하는 탄성 거동을 허용할 수 있으며 이에 의해 불균일한 표면에 대한 적응성을 향상시키는 것이 가능하다.  One end of the buckling flexible joint 40 is coupled to an end of the upper link plate inclined portion 15, and the upper link plate inclined portion 15 corresponds to each of the gripper link plates 32, and the adjacent upper link plate inclined portion 15. The incision is cut off from each other and has an incision 17. Each upper link plate inclined portion 15 and each gripper link plate 32 correspond to each other independently and engage with both ends of the buckling flexible joint 40. Since the upper link plate inclined portion 15 is bent and extends from the surface of the upper link plate 10, it may allow elastic behavior around the curved portion depending on the material properties used, thereby improving the adaptability to the uneven surface. It is possible.

본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 움직임에 의하여 그립퍼 동작을 발생하도록 설계되며, 이를 위해 액추에이터(60)를 포함한다. 액추에이터(60)는 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20) 사이에 결합되며, 액추에이터(60)의 동작에 의해 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)을 서로 당기는 장력이 제공된다. The adaptive gripping robot according to the present invention is designed to generate a gripper operation by a movement in which the upper link plate 10 and the lower link plate 20 are pulled from each other, and includes an actuator 60 for this purpose. The actuator 60 is coupled between the upper link plate 10 and the lower link plate 20, and is provided with a tension to pull the upper link plate 10 and the lower link plate 20 from each other by the operation of the actuator 60.

본 발명의 실시예에 따르면 액추에이터(60)는 형상기억합금 스프링을 포함한다. 형상기억합금 스프링은 전류 공급의 변화에 따른 온도 변화에 따라 수축되거나 원래 형상으로 복원되는 형상기억효과를 갖는 형상기억합금을 적어도 부분적으로 코일 스프링 형상으로 제작된 것으로, 전류 공급에 따라 온도 변화가 발생되면 수축하여 상부 링크판(10)을 하부 링크판(20)을 향하여 당기는 장력을 제공한다. According to an embodiment of the invention the actuator 60 comprises a shape memory alloy spring. The shape memory alloy spring is a shape memory alloy that has a shape memory effect that is contracted or restored to its original shape according to a change in temperature according to a change in current supply, at least partially manufactured in a coil spring shape, and a temperature change occurs due to a current supply. When contracted to provide tension to pull the upper link plate 10 toward the lower link plate 20.

형상기억합금 스프링은 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20) 사이에 고정되어 외부로부터 전원 제어에 의해 상부 링크판(10)이 하부 링크판(20)을 향해 당겨지거나 원 위치로 복귀한다. The shape memory alloy spring is fixed between the upper link plate 10 and the lower link plate 20 so that the upper link plate 10 is pulled toward the lower link plate 20 or returned to its original position by power control from the outside.

본 발명의 실시예에 따르면 그립퍼 링크판(32)은 버클링 연성 조인트(40)를 통해 상부 링크판 경사부(15)에 연결되며, 심플 연성 조인트(50)를 통해 하부 링크판(20)에 연결된다. According to the embodiment of the present invention, the gripper link plate 32 is connected to the upper link plate inclined portion 15 through the buckling flexible joint 40, and connected to the lower link plate 20 through the simple flexible joint 50.

버클링 연성 조인트(40)는 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 서로 대향되는 두 방향으로 굽힘 운동을 허용하는 조인트이며, 심플 연성 조인트(50)는 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 한 방향 굽힘 운동이 허용하는 연성 조인트이다. 버클링 연성 조인트(40)와 심플 연성 조인트(50)는 연성 조인트라는 점에서 동일하나 길이 차이에 의하여 상이한 거동 특성을 갖는다. The buckling flexible joint 40 is a joint that allows bending motion in two directions opposed to each other when the force applied by the upper link plate 10 and the lower link plate 20 is pulled from each other, and the simple flexible joint 50 is the upper link plate. 10 and the lower link plate 20 are flexible joints that allow one-way bending movement when a force to pull each other acts. The buckling flexible joint 40 and the simple flexible joint 50 are the same in that they are flexible joints, but have different behavior characteristics due to length differences.

본 발명의 실시예에 따르면 심플 연성 조인트(50)는 한 방향 굽힘 운동이 일어나 하부 링크판(20)에 대하여 그립퍼 링크판(32)이 회전하게 되는데, 이는 통상의 조인트 거동과 동일하다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the simple flexible joint 50 causes the one-way bending motion to rotate the gripper link plate 32 with respect to the lower link plate 20, which is the same as the normal joint behavior.

도 4 및 도 5 를 참조하여 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇에서 연성 조인트에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4 는 적응형 그립핑 로봇에서 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)을 서로 당기는 방향으로 작용하는 힘 Fa가 발생할 때 버클링 연성 조인트(40)와 심플 연성 조인트(50)의 거동을 순차적으로 도시하고 있다. A flexible joint in the adaptive gripping robot according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. 4 sequentially illustrates the behavior of the buckling flexible joint 40 and the simple flexible joint 50 when a force Fa acting in the direction of pulling the upper link plate 10 and the lower link plate 20 in the adaptive gripping robot occurs. As shown.

액추에이터(60)가 힘 Fa를 발생시키면 그립퍼(30)가 동작하면서 표면을 잡는 힘 Fs 를 발생시키게 되는데, 버클링 연성 조인트(40)는 거동 초기에는 외측 한 방향으로 굽힘이 일어나지만, 굽힘이 지속되면 접혀지면서 서로 반대되는 두 방향의 벤딩 방향(S1, S2)으로 굽힘된다. 버클링 연성 조인트(40)가 연결된 양단 사이를 잇는 가상 곡선(S)을 그리는 경우 버클링 연성 조인트(40)는 가상 곡선(S)과 교차점을 지니게 되며, 가상 곡선(S)에 대한 두 벤딩 방향(S1, S2)은 서로 대향된다. 즉 한 벤딩 방향은 가상 곡선에 대하여 상측으로 다른 하나의 벤딩 방향으로 하측을 향한다. 이와 같이 버클링 연성 조인트(40)는 정현파와 유사한 거동을 하면서 그립퍼 링크판(32)의 움직임을 일으킨다. 이에 반해서 심플 연성 조인트(50)는 외측 한 방향으로만 벤딩 방향(S3)을 가지면 굽힘 운동을 한다. 버클링 연성 조인트(40)의 거동은 연성 조인트의 좌굴 현상을 연성 조인트의 움직임으로 이용하고 있다. When the actuator 60 generates a force Fa, the gripper 30 operates to generate a force Fs for holding the surface. The buckling flexible joint 40 bends outward in the initial direction, but bending continues. When folded, they are bent in two bending directions S1 and S2 opposite to each other. In case of drawing an imaginary curve (S) between both ends of which the buckling flexible joint (40) is connected, the buckling flexible joint (40) has an intersection with the imaginary curve (S) and the two bending directions for the imaginary curve (S). S1 and S2 are opposed to each other. In other words, one bending direction is directed downward in the other bending direction upward with respect to the imaginary curve. In this way, the buckling flexible joint 40 causes the gripper link plate 32 to move while acting similar to a sinusoidal wave. On the contrary, when the simple flexible joint 50 has the bending direction S3 only in one outer direction, the simple flexible joint 50 performs the bending motion. The behavior of the buckling flexible joint 40 uses the buckling phenomenon of the flexible joint as the movement of the flexible joint.

연성 조인트가 두 방향 벤딩(S1, S2)을 일으키는 버클링 연성 조인트(40)가 될 것인지 아니면 한 방향 벤딩(S3)을 일으키는 심플 연성 조인트(50)가 될 것인가 하는 것은 연성 조인트 자체의 특성, 상부 링크판 경사부(15)의 각도, 그립퍼 링크판(32)의 배치 등에 의해서도 영향 받지만, 연성 조인트의 길이에 의해 크게 좌우되며, 그 길이는 연성조인트의 길이에 따른 거동 특성 실험을 통해 쉽게 결정될 수 있다. Whether the flexible joint is a buckling flexible joint 40 causing two-way bending (S1, S2) or a simple flexible joint 50 causing one-way bending (S3) is a characteristic of the flexible joint itself, the upper part. It is also influenced by the angle of the link plate inclined portion 15, the position of the gripper link plate 32, etc., but is greatly influenced by the length of the flexible joint, the length can be easily determined through the behavior characteristics test according to the length of the flexible joint.

버클링 연성 조인트(40)는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 두 방향 굽힘 운동을 허용하는 길이를 갖는 플렉시블 판형 조인트이며, 심플 연성 조인트(50)는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 한 방향 굽힘운동만을 허용하는 길이를 갖는 하나의 플렉시블 판형 조인트이다. 본 발명은 플렉시블 판형 조인트의 좌굴 현상을 조인트 즉, 관절 운동으로 이용하고 있다. 버클링 연성 조인트(40)의 버클링 거동은 힘 Fa가 작용할 때 단부에서 작용하는 힘과 모멘트 방향이 서로 반대되면서 발생한다.Buckling flexible joint 40 is a flexible plate-shaped joint having a length that allows two-way bending movement through elastic deformation when simple force is applied, and simple flexible joint 50 is one-way bending movement through elastic deformation when force is applied. One flexible plate-shaped joint with a length that allows only. The present invention utilizes the buckling phenomenon of the flexible plate-shaped joint as a joint, that is, joint motion. The buckling behavior of the buckling flexible joint 40 occurs as the forces acting at the ends and the direction of moments when the force Fa acts are opposite each other.

도 5 는 도 4 에 도시된 연성 조인트의 움직임을 순차적으로 도시하고 있는데, (a) 상태에서 액추에이터가 힘 Fa를 작용하여 상부 링크판(10)과 하부 링크판(20)을 당기면 서로 접근하면서 버클링 연성 조인트(40) 및 심플 연성 조인트(50)가 굽힘된다. 이때 거동 초기에는 버클링 연성 조인트(40)가 (b) 상태와 같이 외측 방향으로 한 방향 굽힘을 하지만, 접근이 지속되면 (c) 상태와 같이 좌굴 현상 즉, 대향하는 두 방향 굽힘이 일어나고 (d) 상태와 같이 동작한다. 이러한 과정을 통해 크립퍼(30)는 하나의 액추에이터로 동작하는 인접한 다른 그립퍼의 동작에 의해 제한됨이 없이 물체의 표면을 집을 수 있게 된다. FIG. 5 illustrates the movement of the flexible joint shown in FIG. 4 in sequence. When the actuator acts a force Fa and pulls the upper link plate 10 and the lower link plate 20 in the state (a), the buckling ductility is approached. The joint 40 and the simple flexible joint 50 are bent. At this time, at the beginning of the behavior, the buckling flexible joint 40 bends in one direction in the outward direction as in (b) state, but if approaching continues, the buckling phenomenon, that is, the two opposite directions in bending, occurs as in (c) state (d). Behaves like Through this process, the clipper 30 can pick up the surface of the object without being limited by the operation of another adjacent gripper operating as one actuator.

도 6 내지 도 8 은 적응형 그립핑 로봇이 버클링 연성 조인트를 가진 경우와 심플 연성 조인트만을 가진 경우를 서로 대비하여 버클링 연성 조인트의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 8 are views for explaining the operation of the buckling flexible joint in contrast to the case where the adaptive gripping robot has a buckling flexible joint and a case with only a simple flexible joint.

도 6 의 (a)는 적응형 그립핑 로봇에서 버클링 연성 조인트에 해당하는 연성 조인트 부분을 0.5mm 길이로 설정하여 심플 연성 조인트로 형성하였을 때, 그립퍼의 동작을 보여주며, 도 6 의 (b)는 버클링 연성 조인트에 해당하는 부분을 2.5mm 설정하여 버클링 연성 조인트로 형성한 경우에 그립퍼 동작을 보여준다. 물체는 측면에 단차를 두어 후측 그립퍼(Right)가 닿는 부분은 전측 그립퍼(Left)가 닿는 부분에 비하여 상대적으로 측면으로 돌출되게 구성되어 있다. FIG. 6 (a) shows the operation of the gripper when the flexible gripping portion corresponding to the buckling flexible joint is set to 0.5 mm in the adaptive gripping robot to form a simple flexible joint, and FIG. 6 (b) shows the operation of the gripper. ) Shows the gripper operation when the part corresponding to the buckling flexible joint is formed to be a buckling flexible joint by setting 2.5 mm. The object has a step on the side, and the part where the rear gripper touches is configured to protrude laterally relative to the part where the front gripper touches.

도 6 의 (a) 및 (b)에 도시된 그립핑 로봇에서 액추에이터가 동작하면 상부 링크판이 하부 링크판에 대하여 당겨지면서 후측 그립퍼 및 전측 그립퍼가 물체를 집기 위해 움직이기 시작한다. 이때 후측 그립퍼에 닿는 부분이 상대적으로 측면으로 돌출되므로 후측 그립퍼가 먼저 물체 표면에 닿아 물체를 집게 되는 데, 버클링 연성 조인트가 없는 도 6 의 (a) 케이스에서는 후측 그립퍼가 물체의 표면을 그립핑하여 움직임이 정지되면 전측 그립퍼 역시 그 위치에서 정지한다. 즉, 버클링 연성 조인트가 없는 경우 전측 및 후측 그립퍼는 동일한 거동을 하게 되고, 따라서 후측 그립퍼는 물체를 크리핑하지 않게 된다. When the actuator is operated in the gripping robot shown in FIGS. 6A and 6B, the upper link plate is pulled with respect to the lower link plate, and the rear gripper and the front gripper start to move to pick up the object. At this time, since the part contacting the rear gripper is relatively protruded laterally, the rear gripper first touches the object surface and picks up the object. In the case of FIG. 6 (a) without the buckling flexible joint, the rear gripper grips the surface of the object. When the movement stops, the front gripper also stops at that position. That is, in the absence of a buckling flexible joint, the front and rear grippers behave the same, so that the rear grippers do not creep the object.

도 7 은 도 6 의 (a) 케이스에서 액추에이팅 길이와 그립퍼의 그리핑력과의 관계를 보여주는 것으로, 전측 그립퍼(Left)는 물체의 표면과 접촉하지 못하므로 그립핑 력이 발생하지 않으며, 오직 후측 그립퍼(Right)에 의해서만 물체를 그리핑한 것을 알 수 있다.  FIG. 7 illustrates the relationship between the actuating length and the gripper gripping force in the case of FIG. 6 (a), and the front gripper does not come into contact with the surface of the object, and thus no gripping force occurs. Only the rear gripper (Right) shows the gripping object.

이에 반하여, 도 6 의 (b) 케이스에서는 후측 그립퍼가 물체의 표면을 그립핑 한 후에도 전측 그립퍼는 계속 움직여 단차가 있는 물체의 표면을 그립핑하는 것을 알 수 있다. 도 8 은 도 6 의 (b) 케이스에서 액추에이팅 길이와 그립퍼의 그리핑력과의 관계를 보여주는 것으로, 불균일한 물체 표면에 각각 대응하여 후측 그립퍼(Right) 및 전측 그립퍼(Left) 모두 물체의 접촉하여 그립핑력을 발생시키는 것을 알 수 있다.In contrast, in the case (b) of FIG. 6, it can be seen that even after the rear gripper grips the surface of the object, the front gripper continues to move to grip the surface of the stepped object. FIG. 8 shows the relationship between the actuating length and the gripper's gripping force in the case of FIG. 6 (b), in which both the rear gripper and the front gripper correspond to an uneven surface of the object. It can be seen that the contact causes the gripping force.

이는 버클링 연성 조인트(40) 거동에 의하여 물체 표면이 불균일하더라도 각 그립퍼(Right, Left)가 물체 표면 형상에 적응하여 움직이면서 물체 표면을 그립핑하는 것을 의미한다. This means that each gripper (Right, Left) grips the object surface while moving in accordance with the object surface shape even if the object surface is uneven due to the buckling flexible joint 40 behavior.

따라서 버클링 연성 조인트를 구비한 본 발명에 따른 적응형 그리핑 로봇은 물체의 불균일한 표면에 적응하면서 각 그립퍼가 모두 물체 표면을 그리핑할 수 있는 효과가 있다는 것을 알 수 있다. Accordingly, it can be seen that the adaptive gripping robot according to the present invention having the buckling flexible joint has the effect that each gripper can gripping the object surface while adapting to an uneven surface of the object.

도 9 는 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇이 불균일한 표면을 잡은 다른 동작을 보여주고 있다. 도 9 의 도면을 보면, 적응형 그립퍼 로봇의 각각의 그립퍼가 물체의 불균일한 표면 형태에 적응하여 동작하면서 표면을 그립핑하고 있다. 9 shows another operation in which the adaptive gripping robot according to the present invention grasps a non-uniform surface. 9, each gripper of the adaptive gripper robot grips a surface while operating in response to an uneven surface shape of an object.

도 10 은 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇의 응용예를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 적응형 그립핑 로봇은 도 9 에 도시된 바와 같이 그 자체로서 하나의 로봇이 될 수 있지만, 다른 로봇의 일부가 될 수 있다. 도 10 는 본 발명에 따른 적응형 그립퍼 로봇을 자벌레 로봇의 일부로 구성한 예를 도시한다. 10 is a diagram showing an application example of the adaptive gripping robot according to the present invention. The adaptive gripping robot according to the invention can be one robot by itself as shown in FIG. 9, but can be part of another robot. 10 shows an example in which the adaptive gripper robot according to the present invention is configured as a part of a bugle robot.

도 10 에 도시된 자벌렛 로봇은 적응형 그립핑 로봇에 의해 불균일한 표면에 적응하여 그립핑을 할 수 있으며, 이에 따라 자벌레 로봇이 적응 그립핑 로봇 부분을 기준으로 곧추서가나 좌우 회전 움직임을 안정적으로 할 수 있다.
The javelet robot shown in FIG. 10 can be gripped by adapting to a non-uniform surface by an adaptive gripping robot, and accordingly, the buggy robot can stably move the left and right rotational movements relative to the adaptive gripping robot part. You can do

10: 상부 링크판 15: 상부 링크판 경사부
20: 하부 링크판 30: 그립퍼
32: 그립퍼 링크판 35: 그립퍼 레그
40: 버클링 연성 조인트 50: 심플 연성 조인트
60: 액추에이터
10: upper link plate 15: upper link plate inclined portion
20: lower link plate 30: gripper
32: gripper link plate 35: gripper leg
40: buckling flexible joint 50: simple flexible joint
60: actuator

Claims (10)

하부 링크판(20);
상기 하부 링크판(20)에 대면하여 상부로 배치되며, 상기 하부 링크판(20)에 대하여 당겨지는 방향으로 움직임이 가능한 상부 링크판(10);
상기 하부 링크판(20) 및 상기 상부 링크판(10)의 측단 사이에 배치되는 그립퍼 링크판(32)과, 상기 그립퍼 링크판(32)에 일단이 고정되어 연장되고 타단이 상기 하부 링크판(20)의 하부로 연장되며 물체의 표면을 그립핑하는 그립퍼 레그(35)를 포함하는 그립퍼(30); 및
상기 상부 링크판(10)과 상기 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 힘을 제공하는 액추에이터(60)를 포함하며,
상기 그립퍼 링크판(32)은 상부 링크판(10) 및 하부 링크판(20) 각각과 연성조인트로 연결되되, 상기 상부 링크판(10)과 상기 그립퍼 링크판(32) 사이를 연결하는 연성 조인트는 상기 상부 링크판(10)과 상기 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 서로 대향되는 두 방향으로 굽힘 운동이 일어나는 것을 허용하는 버클링 연성 조인트(40)인 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
Lower link plate 20;
An upper link plate 10 disposed to face the lower link plate 20 and movable in a pulling direction with respect to the lower link plate 20;
A gripper link plate 32 disposed between the lower end of the lower link plate 20 and the upper link plate 10, and one end fixedly extended to the gripper link plate 32, and the other end thereof is lower than the lower link plate 20. A gripper 30 that extends and includes a gripper leg 35 that grips the surface of the object; And
The upper link plate 10 and the lower link plate 20 includes an actuator 60 for providing a force to pull each other,
The gripper link plate 32 is connected to each of the upper link plate 10 and the lower link plate 20 by a flexible joint, and the flexible joint connecting the upper link plate 10 and the gripper link plate 32 is the upper link plate ( 10) and the lower link plate 20 is a buckling flexible joint 40, which allows the bending motion to occur in two opposite directions when the force applied to each other is adapted using the buckling phenomenon of the flexible joint. Type gripping robot.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 링크판(20)과 상기 그립퍼 링크판(32) 사이를 연결하는 연성 조인트는 상기 상부 링크판(10)과 상기 하부 링크판(20)이 서로 당겨지는 힘이 작용할 때 한 방향 굽힘 운동만을 허용하는 심플 연성 조인트(50)인 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method of claim 1,
The flexible joint connecting between the lower link plate 20 and the gripper link plate 32 has a simple ductility that allows only one direction bending movement when a force to which the upper link plate 10 and the lower link plate 20 are pulled together. Adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that the joint (50).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 버클링 연성 조인트(40)는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 두 방향 굽힘 운동이 허용하는 길이를 갖는 하나의 판형 부재로 형성된 플렉시블 판형 조인트인 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
3. The method according to claim 1 or 2,
The buckling flexible joint 40 is an adaptive type using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that it is a flexible plate-shaped joint formed of one plate member having a length that allows two-way bending motion through elastic deformation when a force is applied. Gripping robot.
제 2 항에 있어서,
상기 심플 연성 조인트(50)는 힘이 가해질 때 탄성 변형을 통해 한 방향 굽힘 운동만을 허용하는 길이를 갖는 하나의 판형 부재로 형성된 플렉시블 판형 조인트인 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method of claim 2,
The simple flexible joint 50 is an adaptive grip using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that the flexible plate-like joint formed of one plate member having a length that allows only one direction bending movement through elastic deformation when a force is applied. Ping Robot.
제 2 항에 있어서,
상기 그립퍼는 상기 적응형 그립핑 로봇의 양 측면 각각에 배치되어, 상기 상부 링크판(10), 상기 하부 링크판(20), 상기 버클링 연성 조인트(40), 상기 심플 연성 조인트(50), 상기 그립퍼 링크판(32)이 서로 연결된 형태가 닫힌 단면 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method of claim 2,
The gripper is disposed on each of both sides of the adaptive gripping robot, the upper link plate 10, the lower link plate 20, the buckling flexible joint 40, the simple flexible joint 50, the gripper Adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that the link plate 32 is connected to each other forms a closed cross-sectional shape.
제 5 항에 있어서,
상기 적응형 그립핑 로봇은 플렉시블 필름층 상에 보강층들이 부분적으로 적층되어 닫힌 단면 형태의 골격을 이룬 것으로, 플렉시블 필름층 부분이 상기 버클링 연성 조인트 및 상기 심플 연성 조인트 부분이 되며, 플렉시블 필름층 상에 보강층이 형성된 부분이 상부 링크판(10), 하부 링크판(20) 및 그립퍼 링크판(32) 부분이 되도록 제작된 것을 특징으로 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method of claim 5, wherein
The adaptive gripping robot has a skeleton of a closed cross-sectional shape by partially stacking reinforcement layers on the flexible film layer, and the flexible film layer portion becomes the buckling flexible joint and the simple flexible joint portion, Adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that the portion formed with a reinforcing layer in the upper link plate 10, the lower link plate 20 and the gripper link plate (32).
제 6 항에 있어서,
상기 액추에이터(60)는 상기 상부 링크판(10) 및 상기 하부 링크판(20) 사이에 양단이 고정되며, 외부로 공급되는 전원 제어에 의해 수축 및 복원 동작하도록 형상기억합금을 적어도 부분적으로 코일 스프링 형상으로 감아 형성된 형상기억합금 스프링인 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method according to claim 6,
Both ends of the actuator 60 are fixed between the upper link plate 10 and the lower link plate 20, and the shape memory alloy is at least partially coiled so as to contract and restore by power control supplied to the outside. An adaptive gripping robot using a buckling phenomenon of a flexible joint, which is a shape memory alloy spring wound up.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 적응형 그립핑 로봇의 적어도 일 측면으로 상기 그립퍼가 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method according to claim 5 or 6,
An adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that a plurality of the gripper is provided on at least one side of the adaptive gripping robot.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 상부 링크판(10)에는 측단 방향으로 경사지게 외측 방향으로 하향 연장된 상부 링크판 경사부(15)가 형성되되, 상기 버클링 연성 조인트(40)는 상기 상부 링크판 경사부(15)의 단부에 일단이 결합되는 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
6. The method according to claim 1 or 5,
The upper link plate 10 is formed with an inclined portion 15 extending downward in an outward direction inclined in the side end direction, the buckling flexible joint 40 has one end at the end of the upper link plate inclined portion 15 Adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, characterized in that coupled.
제 8 항에 있어서,
상기 상부 링크판(10)에는 측단 방향으로 경사지게 외측 방향으로 하향 연장된 복수의 상부 링크판 경사부(15)가 형성되되, 상기 상부 링크판 경사부(15)는 인접한 상부 링크판 경사부(15)와의 사이가 서로 절개되어 구분되며, 상기 그립퍼 링크판(32) 각각에 독립적으로 대응하여 상기 버클링 연성 조인트(40) 각각과 결합되는 것을 특징으로 하는 연성 조인트의 좌굴 현상을 이용한 적응형 그립핑 로봇.
The method of claim 8,
The upper link plate 10 is formed with a plurality of upper link plate inclined portion 15 which extends downward in an outward direction inclined in the side end direction, the upper link plate inclined portion 15 is between the adjacent upper link plate inclined portion 15 An adaptive gripping robot using the buckling phenomenon of the flexible joint, which is cut and separated from each other, and is coupled to each of the buckling flexible joints 40 corresponding to each of the gripper link plates 32 independently.
KR1020110107664A 2011-10-20 2011-10-20 Compliant gripper using buckling of flexure joint KR101263598B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110107664A KR101263598B1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Compliant gripper using buckling of flexure joint
PCT/KR2012/000927 WO2013058439A1 (en) 2011-10-20 2012-02-08 Adaptive gripping robot using the buckling characteristic of a flexible joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110107664A KR101263598B1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Compliant gripper using buckling of flexure joint

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130043488A KR20130043488A (en) 2013-04-30
KR101263598B1 true KR101263598B1 (en) 2013-05-10

Family

ID=48141066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110107664A KR101263598B1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Compliant gripper using buckling of flexure joint

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101263598B1 (en)
WO (1) WO2013058439A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109018065A (en) * 2018-09-13 2018-12-18 青岛中科慧聚文化创意有限公司 A kind of full mimicry profiling propulsive mechanism
CN113829382A (en) * 2021-10-18 2021-12-24 湖州绿色智能制造产业技术研究院 Bionic shell soft mechanical gripper based on SMP (symmetric multi-processing) and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7004787B2 (en) 2019-11-06 2022-01-21 有研稀土新材料股▲フン▼有限公司 Composite rare earth anisotropic bond magnet and its manufacturing method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0890473A (en) * 1994-09-27 1996-04-09 Nippon Kiko Kk Vessel transfer machine
JPH08108334A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Brother Ind Ltd Tool holding device for machine tool
KR100504216B1 (en) * 2003-06-20 2005-07-28 한국과학기술원 Robot gripper based on cable mechanism cable-tensioning component
JP2007015029A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Sharp Corp Manipulator and articulated driving mechanism

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7004787B2 (en) 2019-11-06 2022-01-21 有研稀土新材料股▲フン▼有限公司 Composite rare earth anisotropic bond magnet and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013058439A1 (en) 2013-04-25
KR20130043488A (en) 2013-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Robotic artificial muscles: Current progress and future perspectives
Drotman et al. 3D printed soft actuators for a legged robot capable of navigating unstructured terrain
Calisti et al. An octopus-bioinspired solution to movement and manipulation for soft robots
JP3756178B2 (en) Laminated multi-joint drive mechanism and manufacturing method thereof, gripping hand, robot arm, and robot including the same
Ilievski et al. Soft robotics for chemists
Godage et al. Shape function-based kinematics and dynamics for variable length continuum robotic arms
Walker et al. Continuum robot arms inspired by cephalopods
Gosselin et al. An anthropomorphic underactuated robotic hand with 15 dofs and a single actuator
Fu et al. Interfacing soft and hard: A spring reinforced actuator
US9242370B2 (en) Miniature robot having multiple legs using piezo legs having two degrees of freedom
Doi et al. Proposal of flexible robotic arm with thin McKibben actuators mimicking octopus arm structure
JP7255616B2 (en) Grasping devices for manipulating items or components of different shapes and sizes
JP2014172116A (en) Holding member for robot hand, robot hand, method of producing holding member for robot hand, and robot device
Manti et al. An under-actuated and adaptable soft robotic gripper
Bogue Artificial muscles and soft gripping: a review of technologies and applications
KR101263598B1 (en) Compliant gripper using buckling of flexure joint
Yang et al. A compact and low-cost robotic manipulator driven by supercoiled polymer actuators
Liu et al. Development of a Bio-inspired soft robotic gripper based on tensegrity structures
Muralidharan et al. A soft quadruped robot enabled by continuum actuators
Rossi et al. Mechanical model of a single tendon finger
Manti et al. Exploiting morphology of a soft manipulator for assistive tasks
Doroftei et al. Application of Ni-Ti shape memory alloy actuators in a walking micro-robot
Yamane et al. Development of a flexible manipulator with changing stiffness by granular jamming
JP6694546B2 (en) Hands intended to be equipped on a humanoid robot
JP4260047B2 (en) Joint lock mechanism and gripping hand equipped with the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170421

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee