KR101421351B1

KR101421351B1 - Parallel robot

Info

Publication number: KR101421351B1
Application number: KR1020120137522A
Authority: KR
Inventors: 이용근
Original assignee: (주)에이치아이디
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-07-18
Also published as: KR20140075027A

Abstract

본 발명에 따른 병렬로봇 시스템은 물체가 안착되는 베이스; 상기 베이스 상부에 위치하는 지지부; 일단이 상기 지지부에 결합되고, 타단이 상기 베이스 측으로 연장된 복수개의 링크 로드; 상기 링크 로드의 타단들이 결합되며 상기 링크 로드들의 링크 동작으로 이동하는 이동부; 상기 이동부에 설치되어 상기 베이스에 안착된 물체를 그립핑 하는 그립퍼; 상기 각각의 링크 로드들이 동시에 링크 운동하도록 상기 지지부에 설치된 링크 로드 구동부; 상기 그립퍼를 회전시키는 그립퍼 회전부재를 포함하며, 이에 따라 다양한 형태로 놓인 물체를 감지한 후 사용자가 원하는 상태로 물체를 자유롭게 정렬 및 배치할 수 있어, 이에 따라 생산성이 향상되는 효과가 있다.A parallel robot system according to the present invention includes: a base on which an object is placed; A support positioned above the base; A plurality of link rods having one end coupled to the support portion and the other end extending toward the base side; A moving unit to which the other ends of the link rod are coupled and move in link operation of the link rods; A gripper installed on the moving unit and gripping an object placed on the base; A link rod driving unit installed on the support unit such that the link rods move simultaneously; And a gripper rotating member that rotates the gripper. Accordingly, the user can freely align and position the object in a desired state after sensing an object placed in various forms, thereby improving productivity.

Description

PARALLEL ROBOT

본 발명은 병렬로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 형태로 놓인 물체를 감지한 후 사용자가 원하는 상태로 물체를 자유롭게 정렬 및 배치할 수 있는 병렬로봇에 관한 것이다.
The present invention relates to a parallel robot, and more particularly, to a parallel robot capable of freely aligning and arranging an object in a desired state after sensing objects placed in various forms.

병렬로봇(PARALLEL ROBOT)이란 로봇 머니퓰레이터의 말단장치에 해당하는 플랫폼과 바닥에 고정되는 베이스가 직선 구동장치를 포함하는 따수의 링크에 의해서 폐루프 구조를 이루면서 서로 연결된 로봇을 말한다.PARALLEL ROBOT refers to a robot that is connected to a platform corresponding to an end device of a robot manipulator and a base fixed to the bottom of the robot manipulator in a closed loop structure by a plurality of links including a linear driving device.

직렬로봇은 상술한 바와 같이 링크들이 직렬로 연결되어 있기 때문에 최종의 말단장치가 운동할 수 있는 작업공간이 넓다는 장점이 있는 반면, 링크 및 관절에서의 휨 현상에 따른 구조적인 변형이 발생하기 쉬우므로 정확도 문제가 발생할 수 있으며, 구조상 취급할 수 있는 가반중량이 기구 자체의 중량에 비해서 매우 작다는 등의 한계점들이 존재한다. The serial robots are advantageous in that the final end device can work in a wide working space because the links are connected in series as described above. However, the serial robots tend to be structurally deformed due to warping in the links and joints There are limitations such that accuracy problems may arise and that the structural payload is very small compared to the weight of the apparatus itself.

병렬로봇의 경우 직렬로봇에 비하여 상대적으로 작업공간이 줄어든다는 단점은 있으나, 상술한 바와 같은 직렬로봇의 문제점들을 해소하고 작업 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있어 점차 그 사용이 확대되어 가고 있다.The parallel robot has a disadvantage in that the work space is relatively reduced as compared with the serial robot. However, the parallel robot has the advantage of solving the problems of the serial robot and improving the work precision as described above, and its use is gradually increasing.

한국공개특허번호 제 10-2012-0073828 호, "스프링-댐퍼 기구를 가진 병렬로봇"Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0073828, "Parallel robot with spring-damper mechanism"

본 발명의 목적은 다양한 형태로 놓인 물체를 감지한 후 사용자가 원하는 상태로 물체를 자유롭게 정렬 및 배치할 수 있는 병렬로봇을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to provide a parallel robot capable of detecting an object placed in various forms and then freely aligning and arranging the object in a desired state by a user.

본 발명의 병렬로봇은 물체가 안착되는 베이스; 상기 베이스 상부에 위치하는 지지부; 일단이 상기 지지부에 결합되고, 타단이 상기 베이스 측으로 연장된 복수개의 링크 로드; 상기 링크 로드의 타단들이 결합되며 상기 링크 로드들의 링크 동작으로 이동하는 이동부; 상기 이동부에 설치되어 상기 베이스에 안착된 물체를 그립핑 하는 그립퍼; 상기 각각의 링크 로드들이 동시에 링크 운동하도록 상기 지지부에 설치된 링크 로드 구동부; 상기 그립퍼를 회전시키는 그립퍼 회전부재를 포함한다.A parallel robot of the present invention comprises: a base on which an object is placed; A support positioned above the base; A plurality of link rods having one end coupled to the support portion and the other end extending toward the base side; A moving unit to which the other ends of the link rod are coupled and move in link operation of the link rods; A gripper installed on the moving unit and gripping an object placed on the base; A link rod driving unit installed on the support unit such that the link rods move simultaneously; And a gripper rotating member for rotating the gripper.

상기 그립퍼 회전부재는 일단이 상기 그립퍼에 결합되어 상기 이동부를 관통하여 회전 가능하게 설치되며 타단에 유니버설 조인트부가 구비된 회전축과, 일단이 상기 유니버설 조인트부에 링크 결합되고, 타단이 상기 지지부측에 위치하며 길이방향으로 신축 가능한 피스톤바와, 상기 지지부에 위치한 상기 피스톤바의 타단을 회전시키는 피스톤바 회전동력부재를 포함할 수 있고, 상기 회전축과 상기 피스톤바에는 길이가 긴 방향으로 관통되어 상기 그립퍼의 그립핑 동작을 위한 공압라인이 형성될 수 있다.Wherein the gripper rotating member includes a rotation shaft having one end coupled to the gripper and rotatably installed through the moving portion and having a universal joint portion at the other end thereof and a rotary shaft having one end linked to the universal joint portion, And a piston bar rotational power member for rotating the other end of the piston bar located at the support portion, wherein the rotational shaft and the piston bar are passed through in a longitudinal direction so that the grip of the gripper A pneumatic line for ping operation can be formed.

상기 링크 로드는 상기 지지부에 구비되는 상기 링크 로드 구동부에 회전 가능하게 결합된 메인 암과, 일단이 상기 메인 암에 볼 결합되고, 타단이 상기 이동부측으로 연장되어 상기 이동부에 볼 결합된 서브암을 구비할 수 있다.The link rod includes a main arm rotatably coupled to the link rod driving unit provided in the support unit, a main arm coupled to the main arm at one end, and a sub-arm coupled to the moving unit at the other end, .

상기 베이스는 적어도 하나 이상의 컨베이어일 수 있다. The base may be at least one conveyor.

상기 컨베이어에는 이동하는 상기 물체가 놓인 상태를 감지하기 위한 비전을 포함하고, 상기 비전을 통해 상기 물체의 상태에 따라 상기 그립퍼의 회전을 제어할 수 있다.
The conveyor includes a vision for sensing the state of the moving object, and the rotation of the gripper can be controlled according to the state of the object through the vision.

본 발명에 따른 병렬로봇은 다양한 형태로 놓인 고정 또는 이동중인 물체를 감지한 후 사용자가 원하는 상태로 물체를 자유롭게 정렬 및 배치할 수 있어, 이에 따라 생산성이 향상되는 효과가 있다.
The parallel robot according to the present invention is capable of aligning and arranging objects freely in a desired state after sensing a fixed or moving object placed in various forms, thereby improving productivity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 작동 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 구조를 나타낸 구조도이다
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 사용상태를 나타낸 상태도이다.1 is a perspective view of a parallel robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a parallel robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating an operating state of the parallel robot according to the embodiment of the present invention.
4A and 4B are structural diagrams showing the structure of a parallel robot according to an embodiment of the present invention
5 is a state diagram illustrating a use state of the parallel robot according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 병렬로봇에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of a parallel robot according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, To be fully informed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 평면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 작동 상태를 나타낸 사시도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 구조를 나타낸 구조도이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 병렬로봇(100)은 물체(400)가 안착되는 베이스(110), 베이스(110) 상부에 위치하는 지지부(120), 일단이 지지부(120)에 결합되고, 타단이 베이스(110) 측으로 연장된 복수개의 링크 로드(140), 링크 로드(140)의 타단들이 결합되며 링크 로드(140)들의 링크 동작으로 이동하는 이동부(160), 이동부(160)에 설치되어 베이스(110)에 안착된 물체(400)를 그립핑 하는 그립퍼(180), 각각의 링크 로드(140)들이 동시에 링크 운동하도록 지지부(120)에 설치된 링크 로드 구동부(200) 및 그립퍼(180)를 회전시키는 그립퍼 회전부재(220)를 포함한다. 지지부(120)는 프레임 형태 일 수 있으며, 지지부(120)에는 복수개의 링크 로드(140) 및 링크 로드 구동부(200)들이 설치되는 지지플레이트(122)가 구비된다.1 is a perspective view of a parallel robot according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view of a parallel robot according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view illustrating an operating state of the parallel robot according to the embodiment of the present invention. 4A and 4B are block diagrams showing a structure of a parallel robot according to an embodiment of the present invention. 1 to 4, the parallel robot 100 according to the present invention includes a base 110 on which an object 400 is placed, a support 120 positioned above the base 110, A moving part 160 coupled to the other ends of the link rod 140 and moving in link operation of the link rods 140, A gripper 180 for gripping an object 400 mounted on the base 110 and gripping the object 400 mounted on the base 110 and a link rod driving part 200 provided on the supporting part 120 for simultaneously linking the link loads 140 And a gripper rotating member 220 for rotating the gripper 180. [ The supporting part 120 may have a frame shape and the supporting part 120 is provided with a supporting plate 122 on which a plurality of link rods 140 and link rod driving parts 200 are installed.

물체(400)가 안착되기 위한 베이스(110)는 물체(400)가 놓여 이동하는 컨베이어(310)(410) 형태일 수 있다. 이 경우 물체(400)는 그립퍼(180)에 그립핑되어 어느 한 컨베이어(310)에서 다른 컨베이어(410)로 회전하며 이송된다.The base 110 for receiving the object 400 may be in the form of a conveyor 310 (410) on which the object 400 moves. In this case, the object 400 is gripped by the gripper 180 and is rotated and conveyed from one conveyor 310 to another conveyor 410.

그립퍼 회전부재(220)는 일단이 그립퍼(180)에 결합되어 이동부(160)를 관통하여 회전 가능하게 설치되며 타단에 제 1 유니버설 조인트부(U1)가 구비된 회전축(182)과, 일단이 제 1 유니버설 조인트부(U1)에 링크 결합되고, 타단이 지지부(120)측에 위치하며 길이방향으로 신축 가능한 피스톤바(184)와, 지지부(120)에 위치한 피스톤바(184)의 타단을 회전시키는 피스톤바 회전동력부재(M1)를 포함할 수 있다.The gripper rotating member 220 includes a rotating shaft 182 having one end coupled to the gripper 180 and rotatably installed through the moving part 160 and having a first universal joint part U1 at the other end, A piston bar 184 which is linked to the first universal joint portion U1 and whose other end is located at the support portion 120 side and which can be stretched or shrunk in the longitudinal direction and the other end of the piston bar 184 located at the support portion 120 And a piston bar rotational power member (M1).

회전축(182)은 이동부(160)에 고정된 상태로 회전이 가능하도록 베어링(194)에 의해 고정된다.The rotating shaft 182 is fixed by the bearing 194 so as to be rotatable while being fixed to the moving part 160.

피스톤바(184)는 실질적인 신축 운동을 하는 신축 피스톤바(183)와 신축 피스톤바(183)외 외측에 위치하여 신축 피스톤바(183)의 신축 및 회전을 지지하기 위한 가이드 피스톤바(186)로 구성될 수 있다. 신축 피스톤바(183)는 외주면이 스플라인(spline) 형태로 가공되어 가이드 피스톤바(186)에 결합된다. 또한, 가이드 피스톤바(186)에는 회전축(182)과 유사한 형태의 전달축(188)이 연결된다. 전달축(188)의 일단은 가이드 피스톤바(186)와 제 2 유니버셜 조인트부(U2)에 의해 링크 결합되고, 타단은 회전동력부재(M1)에 연결된다. 전달축(188)은 지지플레이트(122)에 고정된 상태로 회전이 가능하도록 베어링(192)에 의해 고정된다.The piston bar 184 is provided with a telescopic piston bar 183 for performing a substantial expansion and contraction and a guide piston bar 186 for supporting the expansion and contraction of the telescopic piston bar 183 located outside the telescopic piston bar 183 Lt; / RTI > The extensible piston bar 183 is machined into a spline shape on its outer circumferential surface and coupled to the guide piston bar 186. Further, a transmission shaft 188, which is similar to the rotation shaft 182, is connected to the guide piston bar 186. One end of the transmission shaft 188 is linked by the guide piston bar 186 and the second universal joint part U2 and the other end is connected to the rotational power member M1. The transmission shaft 188 is fixed to the support plate 122 by a bearing 192 so as to be rotatable.

이러한 구성에 따라 피스톤바 회전동력부재(M1)에 의해 동력이 전달되면 전달축(188), 가이드 피스톤바(186), 신축 피스톤바(183) 및 회전축(182)을 통해 동력이 전달되어 그립퍼(180)는 회전하게 된다. 또한, 링크 로드(140)의 움직임에 따라 연동하여 모든 방향에 대해 자유로운 움직임이 가능하게 된다.When the power is transmitted by the piston bar rotational power member M1, the power is transmitted through the transmission shaft 188, the guide piston bar 186, the extensible piston bar 183, and the rotational shaft 182, 180 are rotated. In addition, the link rod 140 can move freely in all directions in conjunction with the movement of the link rod 140.

회전축(182)과 피스톤바(184)를 구성하는 가이드 피스톤바(186) 및 신축 피스톤바(183)에는 길이가 긴 방향으로 관통되어 그립퍼(180)의 그립핑 동작을 위한 공압라인(L)이 형성될 수 있다.The guide piston bar 186 and the extensible piston bar 183 constituting the rotating shaft 182 and the piston bar 184 are passed through in a long direction to form a pneumatic line L for gripping the gripper 180 .

링크 로드(140)는 지지부(120)의 지지플레이트(122)에 구비되는 링크 로드 구동부(200)에 회전 가능하게 결합된 메인 암(142)과 일단이 메인 암(142)에 볼 조인트로 결합되고, 타단이 이동부측으로 연장되어 이동부(160)에 볼 조인트로 결합된 서브암(144)을 구비할 수 있다.The link rod 140 includes a main arm 142 rotatably coupled to a link rod driving part 200 provided on a support plate 122 of the support part 120 and one end coupled to the main arm 142 by a ball joint And a subarm 144 extending from the other end to the moving part and coupled to the moving part 160 by a ball joint.

그리고 베이스(110)가 컨베이어 형태일 경우 어느 하나의 컨베이어(310)에는 이동하는 물체(400)가 놓인 상태를 감지하기 위한 비전(500)을 설치하여 비전(500)을 통해 물체(500)의 상태에 따라 그립퍼(180)의 회전을 제어하게 된다.When the base 110 is in the form of a conveyor, a vision 500 for detecting the state of the moving object 400 is installed on one of the conveyors 310 to detect the state of the object 500 through the vision 500 The rotation of the gripper 180 is controlled.

또한, 다른 컨베이어(410)에도 다른 비전(502)을 설치하여 위치가 변경된 물체(400)의 상태를 확인한다.Also, the other conveyor 410 is provided with another vision 502 to confirm the state of the object 400 whose position has been changed.

병렬로봇(100) 및 비전(500)(502)은 제어부(600)에 의해 제어된다. 이러한 비전(500)(502)을 통해 사용자는 어느 한 컨베이어(310)를 이동하는 불규칙적인 상태의 물건(400)을 이동하는 다른 컨베이어(410)로 동일한 상태가 되도록 배치하거나, 사용자가 원하는 임의의 상태로 이동시켜 배치할 수 있게 된다.
The parallel robot 100 and the visions 500 and 502 are controlled by the control unit 600. The user can place the irregularly moving object 400 moving through one of the conveyors 310 in the same state with the other conveyer 410 moving through the vision 500 or 502, So that it can be arranged.

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 병렬로봇의 사용방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of using the parallel robot according to an embodiment of the present invention constructed as described above will be described.

우선 사용자는 시작점의 컨베이어(310)에서 종료점의 컨베이어(410)로 이동되어질 물체(400)의 최종 위치 및 배치 형태를 결정한다. 최종 위치 및 배치 형태는 물체(400)가 이동되는 거리 및 그립퍼(180)의 회전 각도를 계산하여 제어부(600)에 설정하는 것이다. 이동되는 거리 및 회전 각도를 설정하는 것은 옮겨질 물체(400)의 최종 위치를 세팅하여 동일한 형태로 물체(400)를 배치시키기 위한 것이다. 이렇게 물체(400)의 이동 거리 및 회전 각도가 설정되면 어느 하나의 컨베이어(310)에 위치하여 이동하는 물체(400)를 비전(500)을 통해 관찰한 후 설정된 이동값과 비교하여 어느 정도의 거리로 이동시킬 것인지, 어느 정도로 회전을 시켜야 하는 지를 제어부(600)에서 비교한다. 제어부(600)에서 이동거리 및 회전각도 등이 비교되어 결정되면 링크 로드(140)와 그립퍼(180)가 작동하여 어느 하나의 컨베이어(310)에 위치한 물체(400)를 그립핑하여 이동함과 동시에 회전하여 다른 컨베이어(410)로 이동시킨다. 이후 다른 비전(502)을 통해 옮겨진 물체(400)의 상태를 확인하고, 만약 이동거리 또는 회전이 잘못되었을 경우 이를 사용자에게 알려 해당 부분의 오류를 알려주게 된다.First, the user determines the final position and placement of the object 400 to be moved from the starting point conveyor 310 to the endpoint conveyor 410. The final position and arrangement type are calculated by calculating the distance by which the object 400 is moved and the rotation angle of the gripper 180 and setting them in the control unit 600. Setting the distance and rotation angle to be moved is for setting the final position of the object 400 to be transferred and arranging the object 400 in the same form. When the movement distance and the rotation angle of the object 400 are set, the moving object 400 located on one of the conveyors 310 is observed through the vision 500 and compared with the set movement value, And the degree of rotation is compared in the control unit 600. [0053] When the movement distance and the rotation angle are compared and determined in the control unit 600, the link rod 140 and the gripper 180 are operated to grip and move the object 400 located in one of the conveyors 310 And moves to another conveyor 410. Then, the state of the moved object 400 is checked through another vision 502, and if the moving distance or rotation is wrong, the user is informed of the error of the corresponding part.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
As described above, the embodiments of the present invention should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

110...베이스 120...지지부
140...링크 로드 160...이동부
180...그립퍼 200...링크 로드 구동부
220...회전부재110 ... base 120 ... support
140 ... link load 160 ... moving part
180 ... gripper 200 ... link load driving part
220 ... rotating member

Claims

A base on which the object is seated;
A support positioned above the base;
A plurality of link rods having one end coupled to the support portion and the other end extending toward the base side;
A moving unit to which the other ends of the link rod are coupled and move in link operation of the link rods;
A gripper installed on the moving unit and gripping an object placed on the base;
A link rod driving unit installed on the support unit such that the link rods move simultaneously;
And a gripper rotating member for rotating the gripper,
Wherein the gripper rotating member includes a rotation shaft having one end coupled to the gripper and rotatably installed through the moving portion and having a universal joint portion at the other end thereof and a rotary shaft having one end linked to the universal joint portion, And a piston bar rotational power member for rotating the other end of the piston bar located at the support portion.

The parallel robot according to claim 1, wherein a pneumatic line for gripping the gripper passes through the rotation shaft and the piston bar in a long direction.

The link mechanism according to claim 1, wherein the link rod includes: a main arm rotatably coupled to the link rod driving unit provided on the support unit; a main arm having one end ball-engaged with the main arm and the other end extending toward the moving unit, And a sub-arm coupled to the ball.

The parallel robot according to claim 1, wherein the base includes at least one conveyor.

5. The parallel robot according to claim 4, wherein the conveyor includes a vision for sensing a state in which the moving object is placed, and controls the rotation of the gripper according to the state of the object through the vision.

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