KR101501529B1 - 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법 - Google Patents

엔드이펙터 센싱 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101501529B1
KR101501529B1 KR20130118447A KR20130118447A KR101501529B1 KR 101501529 B1 KR101501529 B1 KR 101501529B1 KR 20130118447 A KR20130118447 A KR 20130118447A KR 20130118447 A KR20130118447 A KR 20130118447A KR 101501529 B1 KR101501529 B1 KR 101501529B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
end effector
force
torque information
present
information
Prior art date
Application number
KR20130118447A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤구
곽정환
홍대한
안진웅
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
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 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR20130118447A priority Critical patent/KR101501529B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101501529B1 publication Critical patent/KR101501529B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019—End effectors other than grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S294/00—Handling: hand and hoist-line implements
    • Y10S294/907—Sensor controlled device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명은 로봇 암 또는 매니퓰레이터의 말단에 부착되어 로봇 엔드이펙터의 힘/토크 정보를 획득하는 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치는 외부 프레임 및 외부 프레임 내에 교차되는 내부 빔을 포함하고, 엔드이펙터의 내면에 배치되는 센서프레임과, 외부 프레임 및 내부 빔 상에 배치되고, 엔드이펙터의 대상체 그리핑에 의하여 변형되는 복수의 스트레인게이지 및 스트레인게이지와 연결되고, 스트레인게이지의 변형에 기초하여 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 산출하는 데이터수집처리보드를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법은 엔드이펙터의 대상체 그리핑 동작에 의한 스트레인게이지 변형 정보를 획득하는 단계와, 스트레인게이지 변형 정보에 기초하여 그리핑 동작에 대한 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 획득하는 단계 및 획득된 힘 또는 토크 정보에 대하여 디커플링 처리하는 단계를 포함한다.

Description

엔드이펙터 센싱 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING END-EFFECTOR}
본 발명은 로봇 암 또는 매니퓰레이터의 말단에 부착되어 로봇 엔드이펙터의 힘/토크 정보를 획득하는 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
로봇말단장치(End-effector)는 로봇이 작업을 할 때 작업 대상에 직접 작용하는 기능을 가진 부분을 뜻하는 용어로서, 그리퍼, 용접 토치, 스프레이건, 너트 러너 등의 구성을 의미한다.
즉, 로봇말단장치는 로봇 암(Arm) 또는 매니퓰레이터(Manipulator)의 말단에 부착되어, 작업 대상체를 직접 접촉하여 정해진 작업을 수행하는 말단부 장치로서, 전자제품의 포장 및 조립 공정에 적용되는 양팔작업 로봇을 비롯하여 다양한 산업용 로봇 뿐만 아니라 개인 서비스, 전문 서비스 로봇 분야에서도 각 작업공정에 적합한 형태로 개발되어 활용되고 있는 추세이다.
이러한 로봇말단장치에 대한 수요가 증가함에 따라서 로봇암 또는 매니퓰레이터 기반의 특정 공정을 수행하는 작업용 로봇의 로봇말단장치가 개발되고 있으나, 종래 기술에 따른 그리퍼의 경우 대상체 그리핑의 직접적 힘과 토크를 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
종래 기술에 따른 그리퍼의 경우 그리퍼의 집게부에 스트레인게이지(strain gage)를 부착하여 그리핑 동작 시 압력을 측정할 수 있으나, 이러한 경우 단순한 압착력의 측정은 가능하나 그리퍼 끝단인 툴팁(Tool tip)이 대상체 접촉면에 대하여 직접적으로 가하는 힘과 토크를 파악하기에는 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 그리퍼 집게부에 촉각(tactile) 센서를 포함하는 경우, 그리핑 동작 시 압력 크기 및 압력 분포를 측정하는 것이 가능하나, 이러한 경우 정밀한 범위의 압력 측정이 어려울 문제점이 있어, 높은 정밀도와 빠른 응답성을 요구하는 짧은 택타임(tact time, 제품 1단위가 생산되는 시간 또는 제품 1단위를 생산하기 위한 생산처리 속도)를 가지는 반복작업공정에서는 촉각 센서를 이용하는 방법을 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 복수의 손가락 구조체 형상을 포함하는 로봇 손은 그리핑 유연성을 보장하는 반면 각 손가락 구조체마다 센서 모듈을 장착하여 그리핑 상태를 파악하여야 하므로 기구적 구성 및 제어가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 작업툴 팁(tip) 또는 조(jaw)에 내장 가능하며, 3자유도 힘/토크 정보를 획득하여 빠른 응답성을 가지고 그리핑 힘과 토크를 정밀하게 측정하는 것이 가능한 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치는 외부 프레임 및 외부 프레임 내에 교차되는 내부 빔을 포함하고, 엔드이펙터의 내면에 배치되는 센서프레임과, 외부 프레임 및 내부 빔 상에 배치되고, 엔드이펙터의 대상체 그리핑에 의하여 변형되는 복수의 스트레인게이지 및 스트레인게이지와 연결되고, 스트레인게이지의 변형에 기초하여 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 산출하는 데이터수집처리보드(Data Acquisition, DAQ)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법은 엔드이펙터의 대상체 그리핑 동작에 의한 스트레인게이지 변형 정보를 획득하는 단계와, 스트레인게이지 변형 정보에 기초하여 그리핑 동작에 대한 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 획득하는 단계 및 획득된 힘 또는 토크 정보에 대하여 디커플링 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법은 대상체 그리핑 동작 시 3자유도 힘/토크 정보를 획득하여 안전하고 효과적인 그리핑 작업이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 그리핑 시 대상체 접촉면에 직접적으로 가해지는 힘과 토크를 용이하게 파악할 수 있어 정밀한 그리핑 동작을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 3자유도 힘/토크 정보를 빠르게 획득할 수 있어 짧은 택 타임(tact time)을 요구하는 반복작업공정에 있어서 높은 응답성을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 그리핑에 의하여 변형되는 스트레인게이지와 일체화되어 형성되는 데이터수집처리보드에 의하여 힘/토크 정보를 획득하는 센싱 장치의 소형화가 가능하여, 손가락 형상의 복수의 구조체를 포함하는 로봇 손에 적용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 힘/토크 정보 획득 과정을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔드이펙터 센싱 장치가 부착되는 그리퍼 집게부 바디를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 집게부 바디와 센서프레임의 결합도.
도 6은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임에 대한 FEM 분석 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 집게부 바디, 센서 프레임, 툴 팁의 결합도.
도 8은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱장치의 센서프레임과 와이어링보드의 결합 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 엔드이펙터 센싱장치의 스트레인게이지와 데이터수집처리보드의 신호 처리를 나타낸 개념도.
도 10은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 결합 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 캘리브레이션 지그 시스템 및 다축 센서 프레임 체결을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 캘리브레이션 지그 시스템의 실험 결과를 나타내는 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법의 바람직한 실시예들을 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 힘/토크 정보 획득 과정을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔드이펙터 센싱 장치가 부착되는 그리퍼 집게부 바디를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 집게부 바디와 센서프레임의 결합도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 집게부 바디, 센서 프레임, 툴 팁의 결합도이다.
본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치는 외부 프레임(110) 및 상기 외부 프레임(110) 내에 교차되는 내부 빔(120)을 포함하고, 엔드이펙터의 내면에 배치되는 센서프레임(100)과, 상기 외부 프레임(110) 및 내부 빔(120) 상에 배치되고, 상기 엔드이펙터의 대상체 그리핑에 의하여 변형되는 복수의 스트레인게이지(200) 및 상기 스트레인게이지(200)와 연결되고, 상기 스트레인게이지(200)의 변형에 기초하여 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 산출하는 데이터수집처리보드(500)를 포함한다.
이 때, 상기 센서프레임(100)은 몰타즈크로스 형상이고, 상기 내부 빔(120)의 교차점에 툴팁(400)이 체결되는 돌출부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센서프레임(100)은 14mm×14mm×5.5mm 치수의 크기인 변형 몰타즈크로스 형상으로서, 작업툴 팁(tip) 또는 조(jaw)에 내장 가능한 초소형 센서모듈을 구성하는 센서프레임으로서, 사람의 손가락 굵기와 유사한 치수의 로봇말단장치 집게부에 적용이 가능하므로, 핸드폰과 같은 전자제품의 포장, 조립공정의 정교한 그리핑 작업에서 요구되는 정밀하고 빠른 응답성의 힘/토크 정보 측정이 가능하다.
또한, 상기 센서프레임(100)의 외부 프레임(110)은 정방형으로서, 그리퍼 집게부 바디와의 체결을 위한 2.5mm×2.5mm 크기의 4개의 기둥과 각 기둥을 연결하는 폭 2mm, 두께 1mm인 4개의 빔으로 구성된다.
또한, 상기 센서프레임(100)의 내부 빔(120)은 크로스(cross)형상으로서, 크로스 형상의 내부 빔(120)의 교차 지점에는 툴 팁(400)과 체결되는 사각 기둥이 형성되며, 상기 사각 기둥을 중심으로 폭 4mm, 두께 1mm의 빔이 세워진 형태로 4방향으로 연장되어 상기 외부 프레임(110)의 빔에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 스트레인게이지(200)는 그리퍼(1)의 그리핑 대상체(20)에 대한 그리핑 동작에 따라 구조체가 변형되고, 상기 데이터수집처리보드(500)는 상기 스트레인게이지(200)의 변형 정보를 획득하여, 상기 엔드이펙터의 대상체(20)에 대한 그리핑 동작 축 방향의 힘 정보 및 토크 정보와 상기 그리핑 동작 축에 대한 직교 방향의 토크 정보를 산출한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 그리핑 동작 축(z축) 방향의 힘(Fz) 및 토크 정보(Tz)와 상기 대상체의 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출되는 그리핑 동작 축 직교 방향의 토크 정보(Tx)를 획득하는 것이 가능하다.
즉, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱장치는 로봇말단 장치에 내장되어, 상기 스트레인게이지(200)의 변형 정보에 기초하여 3자유도 힘/토크 정보 획득이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치의 센서프레임(100)에 대한 FEM 분석 결과를 나타낸 도면으로서, 각 Fz, Tz, Tx에 대한 유한요소법(FEM, Finite Elements Method) 분석 결과를 이용하여, 상기 스트레인게이지(200)가 배치되는 위치가 결정된다.
즉, 도 2를 참조하면, FEM 분석 결과에 기초한 Fz, Tz, Tx 정보 획득 스트레인게이지(210, 220, 230)의 적합한 위치를 예시하여 도시하였으며, 상기 도 6의 FEM 분석 결과에 비추어 보면 Tx 정보 획득 스트레인게이지(230)는 Fz 정보 획득 스트레인게이지(210)의 위치에 배치되는 것 역시 가능하다.
이 때, 상기 스트레인게이지(200)는 힘 또는 토크 정보 중 어느 하나를 선택적으로 측정하기 위한 수단으로서가 아니라, 그리핑 동작에 따라서 힘/토크 정보를 함께 획득하되, 상기 획득된 힘/토크 정보는 상기 데이터수집처리보드(500)의 디커플링(decoupling) 처리에 의하여 각 축에 대한 힘/토크 정보가 분리되며, 이에 대하여는 후술한다.
상기 센서프레임(100)은 정밀 밀링 가공으로 높은 가공정밀도를 확보하는 것이 바람직하며, 상기 센서프레임(100)의 모재 선정과 관련하여서는 높은 가공성, 큰 열용량, 낮은 열팽창 계수, 낮은 밀도, 높은 내부 식성, 높은 항복 강도를 가지는 모재를 선정하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 항복 강도는 가해진 하중이 재료의 탄성 변형 구간 이내에 있어 하중이 제거될 경우 원상태로 복구되는 정도의 강도를 뜻한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼 집게부 바디(10), 센서 프레임(100), 툴 팁(400)의 결합도로서, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드이펙터 센싱 장치는 12개의 스테레인게이지를 부착한 센싱 장치 결합 상태를 도시한다.
또한, 도 5 및 도 7을 참조하면, 와이어링보드(300)는 상기 센서프레임(100)과 스트레인게이지의 와이어링 작업의 복잡도를 개선하기 위하여, 상기 센서프레임(100)과 스트레인게이지의 와이어링 길이를 최소화하고, 와이어링 작업이 용이한 일체형 와이어링보드인 것이 바람직하다.
또한, 상기 와이어링보드(300)는 테프론래핑와이어를 통하여 상기 스트레인게이지(200)와 연결되고, 상기 센서프레임(100)에 일체형으로 체결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소형 센서 프레임 내의 12개의 스트레인게이지와 리드와이어 터미널이 부착되고, 24가닥의 연장 와이어까지 모두 연결되어야 하므로, 얇은 태프론래핑와이어(예: AWG34, 심선 0.16mm, 외경 0.32mm)를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따르면 센서프레임의 초소형화에 따라 스트레인게이지의 부착 및 와이어링 연결 작업의 복잡함을 간소화시키는 것이 가능하고, 센서프레임과 일체형으로 체결되는 와이어링보드를 이용하여 와이어링 길이 최소화, 와이어링 작업 간소화, 센서신호의 신뢰성 향상 효과를 기대할 수 있다.
상기 데이터수집처리보드(500)는 상기 산출된 힘 및 토크 정보 간의 상호간섭을 보상하여 3자유도 힘/토크 디지털 정보를 산출한다.
도 9를 참조하면, 상기 센서프레임(100) 및 스트레인게이지(200)로부터 획득되는 3자유도 아날로그 신호에 대한 상호간섭을 보상하기 위한 디커플링(decoupling) 과정을 처리하는 데이터수집처리보드(500)의 신호처리 과정이 도시된다.
도 9에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터수집처리보드(500)는 상기 획득된 아날로그 신호의 디지털 변환 및 디지털 필터를 이용한 노이즈 제거를 수행하고, 영점 조정을 위한 제로 오프셋(zero offset) 조정 및 CAN 통신을 통하여 수집정보 전송을 수행한다.
이 때, 상기 데이터수집처리보드(500)는 센싱 장치의 교정을 위하여 외부 장치(미도시)로부터 캘리브레이션 명령(calibration command)을 상기 CAN 통신을 통하여 수신한다.
이상적인 힘 센서는 측정하고자 하는 방향으로 작용하는 힘에 대해서만 반응하고, 그 외 방향의 힘에 대하여는 반응하지 않으나, 실제 사용되는 힘 센서는 대상이 되는 힘 이외의 힘에 대하여도 반응하게 되어, 상호간섭(crosstalk)가 발생하므로, 이러한 상호간섭 신호를 보상 하여야 한다.
본 발명에 따른 데이터수집처리보드(500)는 획득된 힘/토크 정보의 커플링된 신호를 분리하는 디커플링 매트릭스를 사용하여 측정하고자 하는 방향의 힘 또는 토크 정보를 분리하여 획득한다.
도 11은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 캘리브레이션 지그(calibration jig) 시스템 및 다축 센서 프레임 체결을 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 이용한 캘리브레이션 지그 시스템의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 장치를 포함하여 제작된 캘리브레이션 지그에 대하여, 대상체의 무게에 따른 3자유도 힘/토크 정보를 획득하였고, 도 12에 따르면 Full scale 비선형 에러는 Fz, Tz, Tx 각각에 대하여 0.25%, 0.72%, 0.13%로 획득되었다.
도 13은 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13에 따르면, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법은 엔드이펙터의 대상체 그리핑 동작에 의한 스트레인게이지 변형 정보를 획득하는 단계(S100), 상기 스트레인게이지 변형 정보에 기초하여 상기 그리핑 동작에 대한 힘 및 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 획득하는 단계(S200) 및 상기 획득된 힘 또는 토크 정보에 대하여 디커플링 처리하는 단계(S300)를 포함한다.
이 때, 상기 힘 또는 토크 정보 중 적어도 어느 하나를 획득하는 단계(S200)는 상기 엔드이펙터의 대상체에 대한 그리핑 동작 축 방향의 힘 및 토크 정보와 상기 그리핑 동작 축에 대한 직교 방향의 토크 정보를 획득한다.
즉, 본 발명에 따른 엔드이펙터 센싱 방법은 로봇말단장치에 내장되는 스트레인게이지의 그리핑 동작에 의한 변형 정보에 기초하여, 그리핑 동작 축에 대한 힘/토크 정보 및 그리핑 동작 축과 직교 방향의 토크 정보를 획득하는 것이 가능하고, 3자유도 힘/토크 정보를 수집함으로써 그리핑 동작에 있어서 보다 안전하고 효과적인 그리핑 작업을 수행하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 그리퍼 10: 그리퍼 집게부 바디
20: 그리핑 대상체 100: 센서프레임
210, 220, 230: 스트레인게이지 300: 와이어링보드
400: 툴팁 500: 데이터수집처리보드

Claims (7)

  1. 외부 프레임 및 상기 외부 프레임 내에 교차되는 내부 빔을 포함하고, 엔드이펙터의 내면에 배치되며, 몰티즈크로스 형상이고, 상기 내부 빔의 교차점에 툴팁이 체결되는 돌출부를 포함하는 센서프레임;
    그리핑 동작 축 방향의 힘 및 토크 정보와, 대상체의 미끄러짐 발생 시 수직 반력의 직교 방향에서 검출되는 그리핑 동작 축 직교 방향의 토크 정보에 대한 FEM(Finite Elements Method) 분석 결과 배치 위치가 결정되어 상기 외부 프레임 및 내부 빔 상에 배치되고, 상기 엔드이펙터의 대상체 그리핑에 의하여 변형되는 복수의 스트레인게이지;
    상기 스트레인게이지와 연결되고, 상기 스트레인게이지의 변형에 기초하여 상기 엔드이펙터의 대상체에 대한 그리핑 동작 축 방향의 힘 정보 및 토크 정보와 상기 그리핑 동작 축에 대한 직교 방향의 토크 정보를 산출하고, 캘리브레이션 명령을 수신하여 센싱 장치에 대한 교정 명령을 송신하는 데이터수집처리보드; 및
    테프론래핑와이어를 통하여 상기 스트레인게이지와 연결되고, 상기 센서프레임에 일체형으로 체결되는 와이어링보드
    를 포함하는 엔드이펙터 센싱 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 데이터수집처리보드는
    상기 산출된 힘 및 토크 정보 간의 상호간섭을 보상하여 3자유도 힘/토크 디지털 정보를 산출하는 것
    인 엔드이펙터 센싱 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR20130118447A 2013-10-04 2013-10-04 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법 KR101501529B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130118447A KR101501529B1 (ko) 2013-10-04 2013-10-04 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130118447A KR101501529B1 (ko) 2013-10-04 2013-10-04 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101501529B1 true KR101501529B1 (ko) 2015-03-11

Family

ID=53027221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130118447A KR101501529B1 (ko) 2013-10-04 2013-10-04 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101501529B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019040598A3 (en) * 2017-08-22 2019-04-11 Intuitive Surgical Operations, Inc. TECHNIQUES FOR DETECTING THE INSTALLATION OF A PART WHICH CAN BE INSTALLED BY THE USER
CN114608739A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 苏州艾利特机器人有限公司 多维力传感器
US12000753B2 (en) 2023-04-17 2024-06-04 Intuitive Surgical Operations, Inc. User-installable part installation detection techniques

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120119171A (ko) * 2011-04-20 2012-10-30 한국로봇융합연구원 핑거팁 센서 및 이를 이용하는 로봇핸드

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120119171A (ko) * 2011-04-20 2012-10-30 한국로봇융합연구원 핑거팁 센서 및 이를 이용하는 로봇핸드

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019040598A3 (en) * 2017-08-22 2019-04-11 Intuitive Surgical Operations, Inc. TECHNIQUES FOR DETECTING THE INSTALLATION OF A PART WHICH CAN BE INSTALLED BY THE USER
US11662270B2 (en) 2017-08-22 2023-05-30 Intuitive Surgical Operations, Inc. User-installable part installation detection techniques
CN114608739A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 苏州艾利特机器人有限公司 多维力传感器
US12000753B2 (en) 2023-04-17 2024-06-04 Intuitive Surgical Operations, Inc. User-installable part installation detection techniques

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Almassri et al. Pressure sensor: State of the art, design, and application for robotic hand
EP2422935B1 (en) Robot, robot system, robot control device, and state determining method
EP1645374B1 (en) Gripping hand with strain detecting means for adjusting its gripping force
US4132318A (en) Asymmetric six-degree-of-freedom force-transducer system for a computer-controlled manipulator system
EP1809446B1 (en) Method and system to provide imporved accuracies in multi-jointed robots through kinematic robot model parameters determination
KR101135426B1 (ko) 사다리꼴 형상의 스포크를 구비한 1축 토크센서
US20090259412A1 (en) system for controlling the position and orientation of an object in dependence on received forces and torques from a user
KR20130108674A (ko) 핑거의 베이스에 다중­힘 감지를 갖는 로봇 파지 디바이스
Li et al. Research on a novel parallel spoke piezoelectric 6-DOF heavy force/torque sensor
JP5819898B2 (ja) 器用なロボットの多軸ロードセルを較正するシステムおよび方法
KR102183179B1 (ko) 스트레인게이지 방식의 다축 힘토크센서
JP2008183716A (ja) 把握型ハンド
Zhang et al. A six-dimensional traction force sensor used for human-robot collaboration
Payo et al. Six-axis column-type force and moment sensor for robotic applications
JP2014012337A5 (ko)
KR102076907B1 (ko) 로봇 매니퓰레이터
KR101501529B1 (ko) 엔드이펙터 센싱 장치 및 방법
JPH09131690A (ja) ６軸荷重検出装置
Phan et al. A novel 6-DOF force/torque sensor for COBOTs and its calibration method
JP2663144B2 (ja) ロボット用グリッパ
Kim et al. High-stiffness torque sensor with a strain amplification mechanism for cooperative industrial manipulators
Kim et al. Displacement sensor integrated into a remote center compliance device for a robotic assembly
KR20210043795A (ko) 로봇의 외력 센싱 구조
Uchiyama et al. Evaluation of the robot force sensor structure using singular value decomposition
Jung et al. Evaluation of fingertip F/T sensor for dexterous manipulation

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171212

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181212

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191203

Year of fee payment: 6