KR101384306B1

KR101384306B1 - 로봇 그리퍼

Info

Publication number: KR101384306B1
Application number: KR1020120141175A
Authority: KR
Inventors: 이승열; 신동빈; 김대진; 엄성훈; 문전일
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-04-10

Abstract

본 발명은 로봇 그리퍼에 관한 것으로서, 특히 로봇암 등에 장착되어 1개의 그리퍼로 서로 다른 작업을 수행하도록 할 수 있는 로봇 그리퍼에 관한 것이다.
본 발명의 로봇 그리퍼는, 로봇암에 체결되는 체결부와; 상기 체결부에 결합된 그리퍼구동부와; 상호 이격된 2개 이상으로 이루어져 상기 그리퍼구동부에 의해 그 간격이 조절되는 그리퍼파지부와; 상기 그리퍼파지부에 회전 가능하게 장착된 그리퍼버튼부를 포함하여 이루어지되, 상기 그리퍼버튼부는 회전에 의해 상기 그리퍼파지부보다 전방으로 더 돌출되는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 그리퍼 { ROBOTIC GRIPPER }

본 발명은 로봇 그리퍼에 관한 것으로서, 특히 로봇암 등에 장착되어 1개의 그리퍼로 서로 다른 작업을 수행하도록 할 수 있는 로봇 그리퍼에 관한 것이다.

지금까지 항시 상주인력이 필요한 작업현장, 가령 석유시추선과 같은 해양 플랫폼의 유지보수 작업은 작업자에게 고된 인내를 요구했다.

다시 말해 상기 시설의 근무여건은 설비의 유지보수가 필요한 시점에 맞추어 상시 인력을 필요로 하지만 외딴곳에 떨어져 있는 근무 환경은 작업자로 하여금 정신적, 육체적 피로감을 발생시켜 작업을 기피하게 만드는 요인이 되었다.

또한 기술자를 비롯한 작업 인력의 현장 투입 시간/비용과 인원수에 따라 늘어나게 되는 상주인력과 관련된 비용지출 측면에서, 설비 유지보수 작업 가운데 밸브 조작과 스위치나 버튼을 누르는 동작 등과 같이 단순 수동조작이 필요한 경우에는 추가적인 인력의 투입없이 큰 비용을 들이지 않고도 원격지의 작업현장에서의 작업을 수행할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.

그러나, 현재까지는 상기내용과 같이 인력의 접근성이 떨어지는 원격지의 유지보수 작업을 작업자가 원격조종 로봇 시스템으로 수행할 때, 예를 들어 계기판의 각종 스위치를 조작하거나, 밸브 조작, 기타 부품이나 공구를 파지/운반하는 작업과 같이 서로 다른 작업영역에 따라 각각의 서로 다른 로봇 그리퍼를 교환 장착하여 사용하여야 했는바, 작업효율이 좋지 못했다.

일본공개특허공보 제2002-018763호 일본공개특허공보 제2002-018764호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 하나의 그리퍼를 이용하여 그리퍼의 교환 장착없이 두 가지 이상의 서로 다른 작업을 수행하도록 할 수 있는 로봇 그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 로봇 그리퍼는, 로봇암에 체결되는 체결부와; 상기 체결부에 결합된 그리퍼구동부와; 상호 이격된 2개 이상으로 이루어져 상기 그리퍼구동부에 의해 그 간격이 조절되는 그리퍼파지부와; 상기 그리퍼파지부에 회전 가능하게 장착된 그리퍼버튼부를 포함하여 이루어지되, 상기 그리퍼버튼부는 회전에 의해 상기 그리퍼파지부보다 전방으로 더 돌출되는 것을 특징으로 한다.

상기 그리퍼버튼부는, 일단이 상기 그리퍼파지부에 회전 가능하게 장착된 누름바와; 상기 누름바의 일단에 접하여 상기 누름바의 일단에 탄성력을 부가하는 탄성부재를 포함하여 이루어지되, 상기 누름바는 회전에 의해 타단이 상기 그리퍼파지부보다 전방으로 더 돌출되고, 상기 누름바는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 회전된 상태를 유지시킨다.

상기 누름바의 일단은 다각형상으로 이루어져 측면에 다수개의 면취부가 형성되고, 상기 탄성부재는 판스프링으로 이루어져 상기 면취부에 접하되, 상기 탄성부재는 어느 하나의 면취부에 접하고 있다가 상기 누름바의 회전시 탄성변형된 후 원상복원되면서 이웃한 다른 면취부에 접한다.

상기 누름바의 일단은 회전중심점으로부터 상기 면취부까지의 거리(d1)가 회전중심점으로부터 면취부와 면취부 사이에 배치된 돌출부까지의 거리(d2)보다 짧되, 상기 누름바의 회전시 상기 돌출부와 상기 탄성부재의 접촉에 의해 상기 누름바는 반자동 회전된다.

상기 그리퍼파지부에는 스토퍼가 형성되고, 상기 누름바의 일단에는 상기 누름바의 회전시 상기 스토퍼에 접하여 상기 누름바의 회전각도를 제한하는 회전저지부가 형성된다.

상기 누름바의 타단에는 완충부가 결합된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 로봇 그리퍼에 따르면, 하나의 로봇 그리퍼를 이용하여 2가지 이상의 서로 다른 성격의 원격 작업 즉 파지작업과 누름작업을 공구의 교환없이 수행할 수 있어, 시간적 인력적인 측면의 효율이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼파지부와 그리퍼버턴부의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼버튼부의 작동과정도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼버튼부의 회전시 스토퍼와 회전저지부간의 관계를 도시한 작동과정도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼파지부와 그리퍼버턴부의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼버튼부의 작동과정도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 그리퍼의 그리퍼버튼부의 회전시 스토퍼와 회전저지부간의 관계를 도시한 작동과정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 로봇 그리퍼는, 체결부(10)와, 그리퍼구동부(30)와, 그리퍼파지부(40)와, 그리퍼버튼부(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 체결부(10)는 이동 및/또는 회전하는 로봇암(미도시)에 체결되는 부분이다.

상기 그리퍼구동부(30)는 상기 체결부(10)에 결합되어, 상기 그리퍼파지부(40)를 구동시키는 역할을 한다.

본 실시예에서 상기 체결부(10)와 그리퍼구동부(30) 사이에는 힘/토크센서(20)가 배치되어 있다.

상기 힘/토크센서(20)는 측정된 값을 기준으로 밸브 잠금이나 풀림, 스위치 조작 및 물품 파지 동작이 완료될 때 무리한 힘이 가해져서 밸브나 계기판의 구성부품 또는 로봇시스템 자체의 파손을 방지하는 역할을 한다.

즉, 상기 힘/토크센서(20)가 그리퍼에 가해지는 힘 또는 토크를 측정하여, 무리한 힘이나 토크가 가해지는 것을 방지하도록 한다.

상기 그리퍼파지부(40)는 상호 이격된 2개 이상으로 이루어져 상기 그리퍼구동부(30)에 의해 그 간격이 조절됨으로써, 물건 또는 밸브 등을 파지할 수 있게 된다.

상기 그리퍼구동부(30)는 리니어모터 등으로 이루어져 상기 그리퍼파지부(40)가 슬라이딩되면서 그 간격이 조절되도록 한다.

상기 그리퍼버튼부(50)는 상기 그리퍼파지부(40)에 회전 가능하게 장착된다.

이러한 상기 그리퍼버튼부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 누름바(51)와, 탄성부재(55)를 포함하여 이루어진다.

상기 누름바(51)는 막대 형상으로 형성되고, 일단이 상기 그리퍼파지부(40)에 회전 가능하게 장착되어 있다.

상기 누름바(51)는 회전에 의해 타단이 상기 그리퍼파지부(40)보다 전방으로 더 돌출되어, 버튼 등을 조작할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 누름바(51)의 일단은 다각형상으로 이루어져 측면에 다수개의 면취부(52)가 형성되고, 상기 면취부(52)와 면취부(52) 사이에는 꼭지점을 이루는 돌출부(56)가 배치되어 있다.

본 실시예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 누름바(51)의 일단이 사각형상으로 이루어져 측면에 4개의 면취부(52)가 형성되어 있고, 4개의 돌출부(56)가 형성되어 있다.

상기 누름바(51)의 타단에는 완충부(53)가 결합되어, 상기 누름바(51)의 타단이 스위치나 버튼을 누를 때 발생할 수 있는 충격을 방지할 수 있다.

상기 탄성부재(55)는 일단이 상기 그리퍼파지부(40)에 고정 결합되고, 타단이 상기 누름바(51)의 일단에 접하고 있다.

이러한 상기 탄성부재(55)는 타단이 상기 누름바(51)의 일단에 접하여 상기 누름바(51)의 일단에 탄성력을 부가함으로써, 상기 누름바(51)가 상기 탄성부재(55)의 탄성력에 의해 회전된 상태를 임의로 흔들림없이 유지하도록 한다.

구체적으로 상기 탄성부재(55)는 본 실시예와 같이 판스프링으로 이루어져 상기 면취부(52)에 면접촉되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 탄성부재(55) 즉 판스프링은 도 3(a)에 도시된 바와 같이 어느 하나의 면취부(52a)에 접하고 있다가 상기 누름바(51)의 회전시 도 3(b)에 도시된 바와같이 탄성변형된 후 원상복원되면서 도 3(c)에 도시된 바와 같이 이웃한 다른 면취부(52b)에 접하여, 상기 누름바(51)가 상기 탄성부재(55)의 탄성력에 의해 회전된 상태를 그대로 유지하도록 한다.

이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 누름바(51)의 일단은 회전중심점으로부터 상기 면취부(52)까지의 거리(d1)가 회전중심점으로부터 상기 돌출부(56)까지의 거리(d2)보다 짧도록 한다.

이로 인해, 상기 누름바(51)의 회전시 상기 돌출부(56)와 상기 탄성부재(55)의 접촉에 의해 상기 누름바(51)는 반자동 회전되게 된다.

또한, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 그리퍼파지부(40)에는 스토퍼(43)가 형성되고, 상기 누름바(51)의 일단에는 상기 누름바(51)의 회전시 상기 스토퍼(43)에 접하여 상기 누름바(51)의 회전각도를 제한하는 회전저지부(54)가 형성된다.

본 실시예에서 상기 그리퍼파지부(40)의 안쪽 측면에는 상기 누름바(51)의 회전중심점을 중심으로 하는 원형상의 안착홈(42)이 형성되어 있고, 상기 안착홈(42)에는 상기 스토퍼(43)가 형성되어 있다.

그리고 상기 회전저지부(54)는 상기 누름바(51)의 일단에 형성되어 상기 안착홈(42)에 안착되어 있으며, 270도의 원호형상으로 형성되어 있다.

따라서, 상기 누름바(51)는 회전시 상기 회전저지부(54)가 상기 스토퍼(43)에 접하여 90도만 회전될 수 있게 된다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동에 대하여 살펴본다.

작업자가 원격지에 위치한 로봇암을 작동시켜 본 발명의 로봇 그리퍼가 밸브 휠 등을 파지 및 회전하는 동작을 수행할 때에는, 도 1에 도시된 상기 그리퍼파지부(40)의 안쪽측면에 형성된 파지요철부(41)를 이용한다.

이때, 상기 누름바(51)는 도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이 접혀진 상태로 배치된다.

즉, 상기 누름바(51)의 타단은 상기 그리퍼파지부(40)의 전방으로 돌출되어 있지 않다.

이때, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 상기 탄성부재(55)의 타단이 상기 누름바(51)의 일단에 형성된 면취부(52a)에 면접촉하고 있는바, 상기 누름바(51)는 임의로 회전되지 않고 그 상태를 유지한다.

그리고, 계기판의 스위치 또는 버튼 조작이 필요할 때에는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 누름바(51)를 회전시켜 누르기 동작에 적합한 형태 즉 상기 누름바(51)의 타단이 상기 그리퍼파지부(40)보다 전방으로 더 돌출된 형태로 변환하여 작업을 수행한다.

보다 구체적으로, 상기 그리퍼파지부(40)의 전방이 아닌 다른 방향으로 돌출되어 있는 상기 누름바(51)의 타단을 다른 돌출부위에 접촉시킨다.

그 후 로봇암 등을 이동시켜 상기 누름바(51)의 타단이 일단을 중심으로 회전되도록 한다.

즉, 상기 누름바(51)는 자동으로 회전되는 것이 아니라, 작업자가 상기 로봇암 등을 작동시켜 상기 누름바(51)의 타단이 일단을 중심으로 회전되도록 한다.

상기 누름바(51)의 타단을 다른 돌출부위에 접촉시켜 상기 로봇암을 이동시키게 되면, 상기 누름바(51)의 타단은 일단을 중심으로 회전하게 된다.

이때, 상기 탄성부재(55)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 누름바(51)의 일단이 회전하면서 상기 돌출부(56)에 의해 탄성변형되었다가, 상기 돌출부(56)의 만곡점이 지나게 되면 도 3(c)에 도시된 바와 같이 탄성변형되었던 상기 탄성부재(55)의 탄성복원력에 의해 상기 누름바(51)는 나머지 구간을 반자동으로 회전하게 된다.

이로 인해, 상기 탄성부재(55)는 도 3에 도시된 바와 같이 접촉하고 있던 면취부(52a)와 이웃한 다른 면취부(52b)에 면접촉하게 되고, 이때 90도 회전된 상기 누름바(51)는 상기 탄성부재(55)에 의해 임의로 회전되지 않고 타단이 상기 그리퍼파지부(40)의 전방으로 돌출된 상태를 유지하게 된다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 누름바(51)의 회전시 상기 회전저지부(54)는 상기 누름바(51)와 함께 90도 회전하다가 상기 스토퍼(43)에 접하여 상기 누름바(51)가 더 이상 회전되지 않도록 한다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 전방으로 돌출된 상기 누름바(51)를 접고자 할 경우에는, 다시 다른 돌출부위에 상기 누름바(51)의 타단을 접촉시킨 후 작업자가 로봇암을 이동시켜 상기 누름바(51)가 상기 탄성부재(55)에 의해 반자동으로 접혀지도록 한다.

위와 같은 본 발명의 로봇 그리퍼에 의해, 하나의 로봇 그리퍼를 이용하여 2가지 이상의 서로 다른 성격의 원격 작업 즉 파지작업과 누름작업을 공구의 교환없이 수행할 수 있어, 시간적 인력적인 측면의 효율이 높아지는 효과가 있다.

본 발명인 로봇 그리퍼는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 체결부,
20 : 힘/토크센서,
30 : 그리퍼구동부,
40 : 그리퍼파지부, 41 : 파지요철부, 42 : 안착홈, 43 : 스토퍼,
50 : 그리퍼버튼부, 51 : 누름바, 52,52a,52b : 면취부, 53 : 완충부, 54 : 회전저지부, 55 : 탄성부재, 56: 돌출부,

Claims

삭제
로봇암에 체결되는 체결부와; 상기 체결부에 결합된 그리퍼구동부와; 상호 이격된 2개 이상으로 이루어져 상기 그리퍼구동부에 의해 그 간격이 조절되는 그리퍼파지부와; 상기 그리퍼파지부에 회전 가능하게 장착된 그리퍼버튼부를 포함하여 이루어지되,
상기 그리퍼버튼부는 회전에 의해 상기 그리퍼파지부보다 전방으로 더 돌출되고,
상기 그리퍼버튼부는,
일단이 상기 그리퍼파지부에 회전 가능하게 장착된 누름바와;
상기 누름바의 일단에 접하여 상기 누름바의 일단에 탄성력을 부가하는 탄성부재를 포함하여 이루어지며,
상기 누름바는 회전에 의해 타단이 상기 그리퍼파지부보다 전방으로 더 돌출되고, 상기 누름바는 상기 탄성부재의 탄성력에 의해 회전된 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 로봇 그리퍼.
청구항2에 있어서,
상기 누름바의 일단은 다각형상으로 이루어져 측면에 다수개의 면취부가 형성되고,
상기 탄성부재는 판스프링으로 이루어져 상기 면취부에 접하되,
상기 탄성부재는 어느 하나의 면취부에 접하고 있다가 상기 누름바의 회전시 탄성변형된 후 원상복원되면서 이웃한 다른 면취부에 접하는 것을 특징으로 하는 로봇 그리퍼.
청구항3에 있어서,
상기 누름바의 일단은 회전중심점으로부터 상기 면취부까지의 거리(d1)가 회전중심점으로부터 면취부와 면취부 사이에 배치된 돌출부까지의 거리(d2)보다 짧되,
상기 누름바의 회전시 상기 돌출부와 상기 탄성부재의 접촉에 의해 상기 누름바는 반자동 회전되는 것을 특징으로 하는 로봇 그리퍼.
청구항2에 있어서,
상기 그리퍼파지부에는 스토퍼가 형성되고,
상기 누름바의 일단에는 상기 누름바의 회전시 상기 스토퍼에 접하여 상기 누름바의 회전각도를 제한하는 회전저지부가 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 그리퍼.
청구항2에 있어서,
상기 누름바의 타단에는 완충부가 결합된 것을 특징으로 하는 로봇 그리퍼.