KR101381500B1 - 로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템은, 작업툴 몸체; 및 상호 접근 및 이격 가능하도록 작업툴 몸체에 장착되며, 물품을 그리핑(gripping)하는 센서 프레임을 각각 구비하는 한 쌍의 집게부;를 포함하며, 센서 프레임은 물품의 그리핑 시 발생되는 수직 반력과, 미끄러짐이 발생되는 경우 수직 반력의 직교 방향에서 검출 가능한 미끄러짐력을 측정함으로써 물품과 집게부 간의 마찰계수를 산출할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 집게부를 이용한 물품의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있으며 이를 통해 미끄러짐을 막을 수 있는 그리핑력(그리핑 시 발생되는 수직 반력)을 발생시켜 물품에 대한 핸들링 과정(Pick-and-Place 작업)을 안정적으로 수행할 수 있다.

Description

로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법{Robot system and estimating and calculating method frictional coefficient thereof}

로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 집게부를 이용한 물품의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있는 로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법이 개시된다.

로봇 시스템의 로봇 아암(robot arm)은 사람의 팔에 해당하는 매니퓰레이터(manipulator)와 대상물과 직접적인 접촉을 하는 엔드 이펙터(end effector)로 구성된다. 특히, 로봇용 엔드 이펙터의 경우 사용 목적에 부합되는 기능들을 수행하기에 적합한 구조를 갖는다.

최근 들어, 전자 제품의 조립이나 포장에 양팔 로봇을 적용하는 경우가 있으며 이의 일환으로 엔드 이펙터 분야의 경우 대상 공정의 분석을 통해 엔드 이펙터에 요구되는 기능 도출과 도출된 요구 기능들을 수행하기에 적합한 작업툴 개발에 대한 연구가 이루어지고 있다.

예를 들면, 물품의 이동 적재와 같은 단순한 픽 앤 플레이스(pick and place) 작업에 사용되는 그리퍼의 경우 오프라인 테스트를 통해 부품의 파손이나 미끄러짐이 발생되지 않는 그리핑력을 산출하여 사용하였다.

그러나 이처럼 오프라인으로 산출된 그리핑력은 오프라인 테스트 환경과 부합되는 경우만 적용될 수 있다. 즉, 실제로 그리퍼로 물품의 이동 적재를 하는 경우, 그리퍼와 물품이 접촉하는 면에 작업자의 땀이나 습도 변화에 따른 수분막이 형성될 수 있는데, 이러면 초기 오프라인 테스트 환경 대비 마찰계수가 다름으로써 오프라인으로 도출하였던 그리핑력을 그대로 적용하여 물품을 이동시키는 경우 미끄러짐이 발생되어 물품을 떨어뜨릴 수 있다.

이 때 물품이 충격을 덜 받는 물건이거나 파손되어도 재산적 피해가 적은 물건이라면 작업툴에 별도의 센서 없이 오프라인 테스트로 산출한 그리핑력을 적용해도 큰 문제가 되지 않을 것이나, 전자 제품과 같이 고가의 물품을 옮기는 경우 물품에 미끄러짐이 발생되면 큰 재산적 피해가 발생될 수 있다.

이에 고가의 물품을 핸들링하는 로봇의 작업툴의 경우, 마찰계수의 변화를 감지할 수 있는 센서의 장착이 필수적이라 할 수 있다.

이러한 로봇의 작업툴의 경우, 작업툴 몸체와, 작업툴 몸체에 결합되는 한 쌍의 집게와, 이들 사이에 개재되는 센서를 포함할 수 있다. 그러나 이러한 구조의 작업툴의 경우 물품의 그리핑 시 발생되는 반력값을 얻을 수 있으나, 변화하는 마찰계수를 추정하기 위한 미끄러짐력을 직접 측정할 수 없는 한계가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 집게부를 이용한 물품의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있으며 이를 통해 미끄러짐을 막을 수 있는 그리핑력(그리핑 시 발생되는 수직 반력)을 발생시켜 물품에 대한 핸들링 과정(Pick-and-Place 작업)을 안정적으로 수행할 수 있는 로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 마찰계수를 산출하는 데 사용되는 그리핑력과 미끄러짐력을 신호 처리하고 수집하는 DAQ 보드가 센서 프레임과 이격된 집게부에 내장되는 구조를 가짐으로써 장치 사이즈를 슬림화할 수 있는 로봇 시스템 및 그의 마찰계수 추정 산출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템은, 작업툴 몸체; 및 상호 접근 및 이격 가능하도록 상기 작업툴 몸체에 장착되며, 물품을 그리핑(gripping)하는 센서 프레임을 각각 구비하는 한 쌍의 집게부;를 포함하며, 상기 센서 프레임은 상기 물품의 그리핑 시 발생되는 수직 반력과, 미끄러짐이 발생되는 경우 수직 반력의 직교 방향에서 검출 가능한 미끄러짐력을 측정함으로써 상기 물품과 상기 집게부 간의 마찰계수를 산출할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 집게부를 이용한 물품의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있으며 이를 통해 미끄러짐을 막을 수 있는 그리핑력(그리핑 시 발생되는 수직 반력)을 발생시켜 물품에 대한 핸들링 과정(Pick-and-Place 작업)을 안정적으로 수행할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 집게부는, 일단을 상기 작업툴 몸체에 결합되고 타단에는 상기 센서 프레임이 장착되는 집게몸체를 더 포함하며, 상기 집게몸체에는 상기 센서 프레임에 의해 측정된 신호를 처리하고 수집하는 DAQ 보드가 장착될 수 있다. 여기서, 측정된 신호는 마찰계수를 산출하는 데 사용되는 그리핑력과 미끄러짐력을 가리킨다.

일측에 의하면, 상기 작업툴 몸체에는 회전 모터가 장착되며, 상기 작업툴 몸체 및 상기 집게몸체 중 어느 하나에는 랙(rack)이 형성되고, 다른 하나에는 피니언(pinion)이 형성됨으로써 상기 회전 모터의 구동 시 상기 집게몸체는 상기 작업툴 몸체에 대해 선형 이동할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 작업툴 몸체와 상기 집게몸체 사이에는 상기 작업툴 몸체에 대한 상기 집게몸체의 선형 이동 시 발생 가능한 진동을 줄이기 위한 진동 완화 오링(O-ring)이 장착될 수 있다.

일측에 의하면, 상기 센서 프레임은, 상기 집게몸체의 하단부에 결합되는 프레임몸체; 상기 물품이 그리핑되는 상기 프레임몸체의 측부에 결합되며, 상기 물품의 그리핑 시 접촉되는 접촉 패드; 상기 접촉 패드에 접촉되도록 상기 프레임몸체 내에 장착되며, 상기 접촉 패드에 가해지는 수직 반력 또는 미끄러짐력을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에 연결되도록 상기 프레임몸체 내에 장착되며, 상기 감지부에 의해 감지된 신호를 처리 및 수집하는 상기 DAQ 보드로 보내는 단자부;를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 감지부는, 상기 물품의 그리핑 시 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐력에 따라 변형되는 감지몸체; 및 상기 감지몸체에 장착되며, 상기 감지몸체의 변형 정도에 상응하는 전기 신호를 발생시키는 복수 개의 스트레인게이지들을 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 복수 개의 스트레인게이지는 상기 감지몸체 상에서 공간좌표를 기준으로 할 때 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로의 압축력 및 인장력을 측정할 수 있도록 장착될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템의 마찰계수 추정 산출 방법은, 작업툴 몸체와, 상호 접근 및 이격 가능하도록 상기 작업툴 몸체의 양측에 장착되며 물품을 직접적으로 그리핑하는 센서 프레임을 각각 구비하는 한 쌍의 집게부 및 상기 센서 프레임에 의해 측정된 측정 신호를 토대로 상기 마찰계수를 산출하는 데 사용되는 그리핑력과 미끄러짐력을 신호 처리하고 수집하는 DAQ 보드를 포함하는 로봇 시스템의 마찰계수 산출 방법에 관한 것으로서, 상기 한 쌍의 집게부로 상기 물품을 그리핑할 때 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력에 따라 상기 센서 프레임의 기계적인 변형을 감지하는, 변형 감지 단계; 상기 센서 프레임의 기계적인 변형에 상응하는 전기 신호를 생성한 후 생성된 전기 신호를 상기 DAQ 보드에 보내어 신호 처리 및 수집하는, 데이터 수집 단계; 및 상기 물품과 상기 집게부 간의 마찰계수를 산출하는, 마찰계수 산출 단계;를 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 산출된 마찰계수에 대응되는 그리핑력이 상기 물품 및 상기 집게부 사이에 발생되도록 상기 집게부의 위치를 조절하는, 그리핑력 조절 단계;를 더 포함할 수 있다.

일측에 의하면, 상기 마찰계수 산출 단계 시, 상기 DAQ 보드는 상기 전기 신호를 받아 노이즈 필터링 및 반력 추정을 위한 변환 행렬을 적용하여 신호 처리 및 수집을 하고 산출된 미끄러짐력을 그리핑력으로 나눔으로써 상기 마찰계수를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 집게부를 이용한 물품의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있으며 이를 통해 미끄러짐을 막을 수 있는 그리핑력(그리핑 시 발생되는 수직 반력)을 발생시켜 물품에 대한 핸들링 과정(Pick-and-Place 작업)을 안정적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 마찰계수를 산출하는 데 사용되는 그리핑력과 미끄러짐력을 신호 처리하고 수집하는 DAQ 보드가 센서 프레임과 이격된 집게부에 내장되는 구조를 가짐으로써 장치 사이즈를 슬림화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 로봇 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 집게부의 DAQ 보드 내장 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 센서 프레임의 분리 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 로봇 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 집게부의 DAQ 보드 내장 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 센서 프레임의 분리 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 시스템(100)은, 물품(101)을 핸들링하는 그리퍼 형태의 로봇 시스템(100)으로서, 작업툴 몸체(110)와, 작업툴 몸체(110)의 하단부에서 양측에 장착되어 물품(101)을 직접적으로 그리핑(gripping)하는 한 쌍의 집게부(120)를 포함할 수 있다.

여기서 집게부(120)의 하단부에는 센서 프레임(150)이 구비됨으로써 물품(101)의 그리핑 시 발생되는 수직 반력, 즉 그리핑력 및 그에 직교되는 방향으로 발생 가능한 미끄러짐력을 구할 수 있으며 이를 통해 마찰계수를 산출할 수 있어 물품(101)에 대한 집게부(120)의 그리핑력을 조절할 수 있도록 한다.

각 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 작업툴 몸체(110)는, 시스템(100)의 기본 틀을 형성하는 부분으로서 한 쌍의 집게부(120)가 장착되고, 아울러 한 쌍의 집게부(120)가 상호 접근 및 이격 가능하도록 집게부(120)를 선형 이동시키는 구조를 갖는다.

즉, 작업툴 몸체(110)에는 회전 모터(미도시)가 내장되고, 집게부(120)와 작업툴 몸체(110)는 랙 앤드 피니언 구조(미도시, rack and pinion)를 가짐으로써 회전 모터의 회전 시 회전력이 랙 앤드 피니언에 높은 효율로 전달되어 집게부(120)는 작업툴 몸체(110)에 대해 선형 이동할 수 있는 것이다.

부연하면, 한 쌍의 집게부(120)의 이동을 위해서 웜 휠(worm wheel) 구조 등이 적용될 수도 있으나 본 실시예에서 랙 앤드 피니언 구조가 적용되는 이유는 상대적으로 높은 동력 전달 효율, 예를 들면 0.98의 효율을 갖기 때문이다. 다만, 집게부(120)의 이동을 위한 구동 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

아울러, 작업툴 몸체(110)와 집게부(120)는 랙 앤드 피니언 구조로 연결되어 작업툴 몸체(111)에 대해 집게부(120)가 선형 이동할 수 있는데, 이 때 집게부(120)의 선형 이동 시 발생 가능한 충격을 완화하기 위해 작업툴 몸체(110)와 집게부(120) 사이에는 진동 완화 오링(미도시, O-ring)이 장착될 수도 있다.

한편, 본 실시예의 집게부(120)는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 작업툴 몸체(110)에 한 쌍 장착되어 핸들링하고자 하는 물품(101)을 실제로 그리핑하는 역할을 한다.

그런데, 본 실시예의 집게부(120)는 단지 물품(101)을 그리핑하는 것이 아니라 물품(101)을 그리핑할 때 수직 반력 및 미끄러짐력을 측정하여 마찰계수를 구하고 이를 토대로 집게부(120)의 위치를 재조절함으로써 물품(101)에 가해지는 그리핑력을 적절하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 물품(101)의 안정적인 핸들링이 이루어질 수 있다.

본 실시예의 집게부(120)는, DAQ 보드(125)가 장착되는 집게몸체(121)와, 집게몸체(121)의 하단부에 결합되어 물품(101)의 그리핑 시 수직 반력 또는 미끄러짐력과 같은 힘을 감지하는 센서 프레임(150)을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 집게몸체(121)는, 일단이 작업툴 몸체(110)에 랙 앤드 피니언 구조로 연결되고 타단에는 센서 프레임(150)이 장착된다. 그리고 집게몸체(121)에는 내측으로 함몰 형성된 공간(121s)이 마련됨으로써 이 공간에 DAQ 보드(125)를 내장시킬 수 있다.

자세히 후술하겠지만, DAQ 보드(125)는 센서 프레임(150)에 의해 감지된 정보를 토대로 신호를 처리하고 수집함으로써 마찰계수를 산출하는 역할을 하는데, 이러한 DAQ 보드(125)가 센서 프레임(150)과 이격된 집게몸체(121)에 내장되는 구조를 가짐으로써 장치의 슬림화를 구현할 수 있다. 아울러 전자기장을 발생시키는 회전 모터와도 이격된 위치를 가짐으로써 전기적 노이즈를 적게 받으며 따라서 정확한 마찰계수 산출이 가능하다.

본 실시예의 DAQ 보드(125)는, 후술한 센서 프레임(150)이 물품(101)을 그리핑함으로써 반력 정보를 담은 전기 신호를 발생시키는데, 이러한 전기적 신호를 받아 노이즈 필터링(noise filtering)을 하고 반력을 추정하기에 적합한 변환 행렬을 사용하여 신호 처리 및 수집을 할 수 있다. 즉, 물리적 측정 대상 값에 대한 센서 신호 간 선형성을 보장하는 센서 앰프로서 기능하고 아울러 신호를 수집하는 역할을 하는 것이다.

한편, 본 실시예의 센서 프레임(150)은, 집게몸체(121)의 하단부에 장착되어 물품(101)을 직접 그리핑하며 이 때 발생되는 수직 반력과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력을 측정함으로써 이를 통해 전술한 DAQ 보드(125)가 마찰계수를 산출할 수 있도록 한다.

이러한 센서 프레임(150)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 집게몸체(121)의 하단부에 결합되며 내측 방향이 개방된 중공의 직육면체 형상을 갖는 프레임몸체(151)와, 프레임몸체(151)의 개방된 부분에 결합되며 물품(101)의 그리핑 시 직접 접촉되는 접촉 패드(153)와, 접촉 패드(153)에 접촉되도록 프레임몸체(151) 내에 장착되며 접촉 패드(153)에 가해지는 수직 반력 또는 미끄러짐력을 감지하는 감지부(155)와, 감지부(155)에 연결되도록 프레임몸체(151) 내에 장착되어 감지부(155)에 의해 감지되어 생성된 전기 신호를 DAQ 보드(125)로 보내는 단자부(157)를 포함할 수 있다.

이러한 구성들 중 먼저 접촉 패드(153)는, 사각의 얇은 플레이트 형상으로 마련되되 물품(101)이 접촉되는 면이 마찰력을 발생시킬 수 있는 요철 형상으로 마련될 수 있다. 아울러 물품(101)의 그리핑 식 미끄러짐을 방지하기 위해 마찰력을 발생시킬 수 있는 러버 등으로 제작될 수 있다. 다만, 접촉 패드(153)의 재질 및 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 감지부(155)는, 접촉 패드(153)에 의해 물품(101)의 그리핑 시 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력에 따라 변형되는 감지몸체(156)와, 감지몸체에 장착되어 감지몸체(156)의 변형 정도에 상응하는 전기 신호를 발생시키는 복수 개의 스트레인게이지(미도시, strain gage)를 포함할 수 있다.

감지몸체(156)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간이 다수의 공간으로 구획된 사각 프레임 형상으로 마련될 수 있으며, 이러한 감지몸체(156)의 내측벽들에 복수 개의 스트레인게이지가 장착될 수 있다.

여기서, 복수 개의 스트레인게이지는, 공간좌표를 기준으로 할 때 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로의 압축력 및 인장력을 측정할 수 있도록 감지몸체(156)에 장착될 수 있으며, 접촉 패드(153)에 의해서 물품(101)을 그리핑할 때 발생되는 반력에 의해 감지몸체(156)에 기계적인 변형이 발생되고, 이 기계적인 변형을 각각의 스트레인게이지가 전기 신호로 생성할 수 있다. 즉, 감지부(155)에 의해 물품(101)의 그리핑 시 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐력에 상응하는 전기 신호를 발생시킬 수 있는 것이다.

이러한 전기 신호는, 와이어 터미널(wire terminal)과 같은 단자부(157)를 통해 DAQ 보드(125)로 전달되고, DAQ 보드(125)는 전달된 전기 신호를 토대로 물품(101)의 그리핑 시 작용해야 하는 마찰계수를 산출해낼 수 있다. 그리고 산출된 마찰계수가 물품(101)과 센서 프레임(150)의 접촉 패드(153) 사이에 작용하도록 작업툴 몸체(110)에 대한 집게부(120)의 위치를 조절할 수 있으며 이를 통해 물품(101)의 그리핑이 안정적으로 이루어질 수 있다.

이하에서는, 이러한 구성을 갖는 로봇 시스템(100)의 마찰계수 산출 방법에 대해서 개략적으로 설명하기로 한다.

본 실시예의 로봇 시스템(100)의 마찰계수 추정 산출 방법은, 한 쌍의 집게부(120)로 물품(101)을 그리핑할 때 발생되는 수직 반력, 즉 그리핑력과 또는 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력에 따라 센서 프레임(150)의 기계적인 변형을 감지하는 변형 감지 단계와, 센서 프레임(150)의 기계적인 변형에 상응하는 전기 신호를 생성한 후 생성된 전기 신호를 DAQ 보드(125)에 보내어 신호 처리 및 수집하는 데이터 수집 단계와, 물품(101)의 그리핑 시 발생되는 마찰계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 본 실시예의 변형 감지 단계는, 센서 프레임(150)의 접촉 패드(153)로 물품(101)을 그리핑할 때 센서 프레임(150)의 감지몸체(156)에 작용하는 수직 반력 또는 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력에 따라 감지몸체(156)가 변형되는 정도를 감지하는 단계이다.

그리고, 마찰계수 산출 단계는, 감지몸체(156)의 기계적인 변형 정도에 따라 감지몸체(156)에 장착된 복수 개의 스트레인게이지로부터 그에 상응하는 전기 신호를 발생시킨 후 전기 신호를 토대로 DAQ 보드(125)에서 마찰계수를 산출하는 단계이다. 이 단계 시, 데이터 수집 단계 시 수집된 데이터를 토대로, 미끄러짐력을 그리핑력으로 나눔으로써 마찰계수를 산출할 수 있다.

이 단계 이후, 산출된 마찰계수에 대응되는 그리핑력이 물품(101) 및 집게부(120) 사이에 발생되도록 집게부(120)의 위치가 재조절되는, 그리핑력 조절 단계가 실행될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 집게부(120)를 이용한 물품(101)의 그리핑 시 발생 가능한 반력값과 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출할 수 있는 미끄러짐력을 센서 프레임(150)을 통해 측정함으로써 환경에 따라 변화되는 마찰계수를 빠르고 정확하게 산출할 수 있으며 이를 통해 물품(101)에 대한 핸들링 과정을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 마찰계수 산출을 위한 DAQ 보드(125)가 센서 프레임(150)과 이격된 집게몸체(121)의 내측에 내장되는 구조를 가짐으로써 장치 사이즈를 슬림화할 수 있는 장점도 있다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 로봇 시스템
110 : 작업툴 몸체
120 : 집게부
121 : 집게몸체
125 : DAQ 보드
150 : 센서 프레임
153 : 접촉 패드
155 : 감지부

Claims (10)

1. 작업툴 몸체;
   상호 접근 및 이격 가능하도록 상기 작업툴 몸체에 장착되며, 물품을 그리핑(gripping)하는 센서 프레임을 구비하는 집게몸체를 각각 갖는 한 쌍의 집게부; 및
   상기 집게몸체에 장착되며, 상기 센서 프레임에 의해 측정된 신호를 처리하고 수집하는 DAQ 보드;
   를 포함하며,
   상기 센서 프레임은 상기 물품의 그리핑 시 발생되는 수직 반력과, 미끄러짐이 발생되는 경우 수직 반력의 직교 방향에서 검출 가능한 미끄러짐력을 측정함으로써 상기 물품과 상기 집게부 간의 마찰계수를 산출하도록 하며,
   상기 센서 프레임은,
   상기 집게몸체의 하단부에 결합되는 프레임몸체;
   상기 물품이 그리핑되는 상기 프레임몸체의 측부에 결합되며, 상기 물품의 그리핑 시 접촉되는 접촉 패드;
   상기 접촉 패드에 접촉되도록 상기 프레임몸체 내에 장착되며, 상기 접촉 패드에 가해지는 수직 반력 또는 미끄러짐력을 감지하는 감지부; 및
   상기 감지부에 연결되도록 상기 프레임몸체 내에 장착되며, 상기 감지부에 의해 감지된 신호를 처리 및 수집하는 상기 DAQ 보드로 보내는 단자부;
   을 포함하는 로봇 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 작업툴 몸체에는 회전 모터가 장착되며,
   상기 작업툴 몸체 및 상기 집게몸체 중 어느 하나에는 랙(rack)이 형성되고, 다른 하나에는 피니언(pinion)이 형성됨으로써 상기 회전 모터의 구동 시 상기 집게몸체는 상기 작업툴 몸체에 대해 선형 이동 가능한 로봇 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 작업툴 몸체와 상기 집게몸체 사이에는 상기 작업툴 몸체에 대한 상기 집게몸체의 선형 이동 시 발생 가능한 진동을 줄이기 위한 진동 완화 오링(O-ring)이 장착되는 로봇 시스템.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는,
   상기 물품의 그리핑 시 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐력에 따라 변형되는 감지몸체; 및
   상기 감지몸체에 장착되며, 상기 감지몸체의 변형 정도에 상응하는 전기 신호를 발생시키는 복수 개의 스트레인게이지들을 포함하는 로봇 시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수 개의 스트레인게이지는 상기 감지몸체 상에서 공간좌표를 기준으로 할 때 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로의 압축력 및 인장력을 측정할 수 있도록 장착되는 로봇 시스템.
   
8. 작업툴 몸체와, 상호 접근 및 이격 가능하도록 상기 작업툴 몸체의 양측에 장착되며 물품을 직접적으로 그리핑하는 센서 프레임을 각각 구비하는 한 쌍의 집게부 및 상기 센서 프레임에 의해 측정된 측정 신호를 토대로 마찰계수를 산출하는 데 사용되는 그리핑력과 미끄러짐력을 신호 처리하고 수집하는 DAQ 보드를 포함하는 로봇 시스템의 마찰계수 추정 산출 방법에 있어서,
   상기 한 쌍의 집게부로 상기 물품을 그리핑할 때 발생되는 수직 반력 또는 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 발생될 수 있는 미끄러짐력에 따라 상기 센서 프레임의 기계적인 변형을 감지하는, 변형 감지 단계;
   상기 센서 프레임의 기계적인 변형에 상응하는 전기 신호를 생성한 후 생성된 전기 신호를 상기 DAQ 보드에 보내어 신호 처리 및 수집하는, 데이터 수집 단계; 및
   상기 물품과 상기 집게부 간의 마찰계수를 산출하는, 마찰계수 산출 단계;
   를 포함하며,
   상기 마찰계수 산출 단계 시, 상기 DAQ 보드는 상기 전기 신호를 받아 노이즈 필터링 및 반력 추정을 위한 변환 행렬을 적용하여 신호 처리 및 수집을 하고 산출된 미끄러짐력을 그리핑력으로 나눔으로써 상기 마찰계수를 산출하는 로봇 시스템의 마찰계수 추정 산출 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   산출된 마찰계수에 대응되는 그리핑력이 상기 물품 및 상기 집게부 사이에 발생되도록 상기 집게부의 위치를 조절하는, 그리핑력 조절 단계;
   를 더 포함하는 로봇 시스템의 마찰계수 추정 산출 방법.
   
10. 삭제

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