KR101576634B1 - 취출 로봇의 안전운용시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 취출 로봇이 사출물을 취출 및 운반하는 과정에서 돌발적으로 일어날 수 있는 각종 안전 사고를 예방할 수 있는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 취출 로봇이 동작 중 타 물체를 충격하였을 경우 이를 감지하여 취출 로봇의 제어 모듈로 신호를 전송하는 충격감지 센서; 및
상기 충격 감지 신호를 전송받은 즉시 로봇 아동을 일시 정지하거나 일정량 후진하도록 하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 취출 로봇에 인체감지 센서를 장착하여 취출 로봇의 이동 경로 중 소정 거리 이내 인체가 감지되면 즉시 취출 로봇의 이동을 소정 시간 정지시키도록 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공할 수 있다.

Description

취출 로봇의 안전운용시스템{SAFETY OPERATING SYSTEM FOR TAKE-OUT ROBOT}

본 발명은 취출 로봇의 동작 중 발생할 수 있는 충돌 사고 등을 미연에 방지할 수 있는 안전운용시스템에 관한 것이다.

사출물을 취출 하는 취출 로봇은 산업발전과 더불어 그 수요가 크게 증가하게 되었다. 많은 물품이 금형을 통해 제작되기 때문에 금형으로부터 사출물을 꺼내어 컨베이어 벨트까지 운반하여 주는 취출 로봇은 사출기마다 배치되어 작업을 실시하게 된다. 대부분의 작업장에는 다수의 사출기가 배치되고 그에 따라 취출 로봇도 다수 배치되어 사출물 운반 작업이 진행된다. 당연히 작업장의 공간 이용도를 높이기 위해 사출기와 취출 로봇 그리고 컨베이어 벨트가 배치되고 그러한 장비들 사이에서 작업자들이 함께 수작업을 하게 된다. 취출 로봇의 동작 제어는 제어 모듈에 의해 동작이 지시되며, 초기에 작업에 따른 동작 프로그램 모듈이 입력되면 취출 로봇은 그에 따라 동작을 반복하여 사출물을 취출 하고 운반한다.

문제는 취출 및 운반 작업이 항상 예상한 대로 진행되는 것이 아니라는 점이다. 동일한 동작을 반복함에도 불구하고 사출물이나 로봇 암이 금형이나 주변의 다른 물체, 심지어는 작업중인 사람을 충격하는 돌발 상황이 발생 되는 수가 있다. 때로는, 수동으로 취출 로봇의 동작을 제어하는 제어기 조작 중 조작 미숙 내지 조작 실수로 충돌이 발생 되기도 한다.

취출 로봇 암이 금형이나 다른 물체를 충격하는 경우, 사출물이 흡착되어 운반 중인 경우, 사출물이 훼손되어 불량이 발생하며, 취출 로봇의 부품 파손이나 고장을 일으키기도 하며, 사출기 파손이나 고장을 일으킬 수 있다. 취출 로봇에 의해 작업자가 충격을 당하는 경우 인체 상해 위험이 발생 되는 것은 물론이다.

상술한 문제점에도 불구 하고 아직까지 사용되고 있는 취출 로봇의 운용시스템으로는 상기와 같은 안전 사고에 대비할만한 취출 로봇 운용시스템이 나와 있지 않다.

한편, 사출기의 금형마다 다른 사출물을 생산하고 있는 경우, 그에 따른 취출 로봇의 모션 조건과 사출기의 사출조건이 서로 맞아야 하며, 사출기 제어부 및 취출 로봇 제어부에서 해당 조건이 서로 다른 사출물에 대해 설정되어 있는 경우, 사고로 이어지게 된다. 다라서 이와 같은 사고를 미연에 방지할 수 있는 안전시스템을 요한다.

또한, 금형으로부터 취출된 사출물의 형상의 불량, 너트, 인서트의 누락 등은 현재 취출 단계에서는 전혀 발견되지 않고 추후 불량으로 선별되어 불량률이 매우 높은 실정이다. 따라서 이러한 문제도 취출 단계에서 선별하여 신속히 바로잡을 수 있는 관리 시스템을 요한다.

대한민국 등록특허 제10-0791957호는 취출 로봇의 사출물을 안전하게 운반하는 것을 과제로 하긴 하나 단지 사출물이 로봇 암 회전부에 확실히 흡착되었는지 여부를 검출하는 센서를 설치하는 것으로 사출물이 취출 되지 않거나 떨어져 버리는 현상을 방지할 수 있을 뿐 상기와 같은 문제점들을 해소하지는 못한다.

따라서 본 발명의 목적은 취출 로봇이 사출물을 취출 및 운반하는 과정에서 돌발적으로 일어날 수 있는 각종 안전 사고 및 불량을 예방할 수 있는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 취출 로봇이 동작 중 타 물체를 충격하였을 경우 이를 감지하여 취출 로봇의 제어 모듈로 신호를 전송하는 충격감지 센서; 및

상기 충격 감지 신호를 취출 로봇의 제어부에서 전송받은 즉시 로봇 이동을 일시 정지하거나 일정량 후진 후 정지하도록 하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 취출 로봇에 인체감지 센서를 장착하여 취출 로봇의 이동 경로 중 소정 거리 이내 인체가 감지되면 즉시 취출 로봇의 이동을 소정 시간 정지시키도록 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 충격감지 센서는 취출 로봇에 포함된 서버모터이고, 상기 서버모터의 전류 값 변화를 취출 로봇 제어부에서 감지하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 상기 인체감지 센서는 IoT(Internet to Things:사물인터넷)으로 취출 로봇 제어부와 통신하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 금형마다 부착되는 RFID 태그;

상기 RFID 태그와 통신하는 서버; 및

금형으로부터 사출물을 취출 하며 통신가능한 제어모듈을 구비한 취출 로봇;을 포함하고,

상기 RFID는 금형별 고유 식별 정보가 식재되어 식별 정보를 상기 서버로 송출하고,

상기 서버는 상기 금형별 식별번호에 따른 사출정보와 해당 금형에 할당된 취출 로봇의 동작 정보를 각각 해당 사출기의 제어부와 해당 취출 로봇의 제어부에 업로딩하여 사출기의 사출정보와 취출 로봇의 동작 정보가 미스매칭 되어 발생하는 사고를 미연에 방지하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은,

취출 로봇의 로봇 암 단부에 설치되는 카메라 모듈; 및

상기 카메라 모듈로부터 영상 정보를 전송받아 디스플레이하는 디스플레이 기기;를 포함하여,

상기 디스플레이로부터 사출물의 영상 또는 금형 내부 영상을 관찰하여 사출물의 불량 또는 금형 내부의 이물질 존재를 발견할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 상기 취출 로봇의 안전운용시스템은 서버를 더 포함하여, 상기 카메라 모듈로부터 전송된 사출물 영상 정보를 사전에 저장된 양품의 사출물 영상 정보와 비교하여 사출물의 양품 또는 불량품 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 취출 로봇의 운행 경로를 다르게 설정하도록 취출 로봇 제어부로 명령신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기에 있어서, 상기 취출 로봇의 안전운용시스템은 서버를 더 포함하여, 상기 카메라 모듈로부터 전송된 금형 내부 영상 정보를 사전에 저장된 이물질이 없는 금형 내부 영상 정보와 비교하여 금형 내부에 이물질이 있는 경우 알람을 발하게 하거나 금형 내부를 세정하도록 취출 로봇 제어부로 명령신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 취출 로봇의 충격에 따른 불량이나 고장을 상당히 감소시킬 수 있으며, 취출 로봇 사이에서 작업하는 사람들을 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 금형에 RFID 태그와 관제 서버를 두어 제어함으로써 사출기와 할당 취출 로봇 사이에 미스 매칭이 일어나지 않도록 함으로써 상기 미스매칭으로 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 취출 로봇 단부에 비젼을 설치하여 사출물과 금형 내부를 촬영하여 영상을 직접 관찰하거나 정상 영상과 대비함으로써 불량 사출물 또는 금형 내부 이물질 발견을 취출 단계에서 실시하여 신속한 대응조치를 위하게 하였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 충격감지센서에 따른 안전운용시스템을 설명하는 개요도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인체감지센서에 따른 안전운용시스템을 설명하는 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따른 금형 자동 인식에 따른 안전운용시스템을 설명하는 개요도이다.
도 5는 본 발명에 따른 비젼 설치에 의한 안전운용시스템을 설명하기 위한 개요도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 개요도이고, 도 2는 충격감지 및 이에 따른 안전운용시스템의 실시예를 설명하는 개요도이다.

다수의 사출기가 설치된 작업장에 사출기마다 사출물을 취출 하여 운반하는 취출 로봇이 배치되어 작업하는 가운데 사출기 또는 그외 시설물에 취출 로봇의 이동부가 충돌하는 일이 발생 될 수 있다. 취출 로봇의 동작은 작업 개시 전 초기에 제어모듈에 입력되는 동작 조건, 예를 들면, XYZ 모션의 각 방향별 이동 거리, 이동 속도, 회전부의 회전 각도, 취출 동작을 위한 정지 시간 등의 변수가 입력되어 그 동작조건에 따라 반복동작하게 된다. 이러한 동작조건에 따라 동작함에 의해 충돌이 일어나지 않는 것이 정상이나 취출 된 사출물의 형상 불량 시 주변과 충돌이 있을 수 있고, 금형 개방 동작의 이상 시에도 충돌이 있을 수 있다. 경우에 따라서는 작업장에 어떠한 물건이 반입됨에 따라 경로를 간섭함으로써 충돌이 발생 될 수도 있다. 또한, 취출 로봇을 원격 제어하는 별도의 유/무선 제어기를 사용하여 작업자가 취출 로봇의 동작을 제어할 수 있는데, 제어기 수동 조작 중 조작 실수로 충돌이 발생할 수 있다(도 2 참조). 이러한 충돌이 발생 될 경우, 취출 로봇의 동작이 반복적으로 지속 되면 그에 따른 2차, 3차 피해가 속출된다. 궁극적으로 해당 취출 로봇의 동작을 완전히 다운시키고 물리적으로 작업장을 정돈한 후 취출 로봇을 재가동하여야 한다. 이러한 과정은 취출 작업의 생산성을 크게 떨어뜨리며 많은 예상 외 비용을 지출하게 된다. 따라서 본 발명은, 충돌 발생시 이를 즉시 감지하여 취출 로봇의 운행을 잠시 중단시키도록 하였다. 충돌이 발생하면 진동에 의해 취출 로봇의 동작을 위해 구비된 서보 모터에 충격이 전달되어 전류량이 변화한다. 따라서 서버 모터의 전류량 또는 토크 값을 모니터링 하여 일정 수준에서 벗어난 경우를 충돌 발생으로 판단하여 동작을 일시 중지시키도록 취출 로봇 제어부에 충돌관리제어 모듈을 설치한다. 운행 중지 시간은 필요에 따라 원하는 시간(예를 들면 3분)을 제어 모듈에 설정 입력할 수 있다.

또한, 충돌 발생시 즉시 운행 중지되도록 할 수도 있으나, 일정 거리(예를 들면, 10 cm)를 후진한 후 중지하도록 제어 모듈을 설정할 수도 있다.

또한, 진동(vibration) 센서 등의 별도의 충격 감지 센서를 취출 로봇의 로봇 암에 하나 이상 설치할 수도 있다. 설치된 충격감지 센서는 진동에 의해 전류를 생성시켜 제어부에서 충돌 발생을 전기신호를 통해 인식할 수 있다.

이러한 정지 및/또는 후진 동작을 통해 추가적인 피해를 줄이면서 신속하게 인력을 투입하여 문제의 충돌을 물리적으로 해결하고 소정 시간 후 자동으로 재동작하는 취출 로봇의 작업을 지속시킴으로써 작업중단 시간을 크게 줄일 수 있다.

한편, 취출 로봇의 충돌이 인체일 경우, 인체 상해 문제는 더욱 심각할 수 있으므로 도 3과 같이 인체 감지 센서를 설치한다. 인체 감지 센서는 적외선 센서를 사용할 수 있다. 적외선 센서는 취출 로봇 암의 단부(예를 들면, 회전부)에 설치되는 것이 바람직하며, 이는 취출 로봇이 사출물을 취출 하여 수직 방향으로 상승한 후 주행하면서 운반하므로 암 단부가 상당한 높이에 이르러서 인체의 머리를 충격할 경우가 가장 위험하기 때문이다. 따라서 취출 로봇의 제어 모듈은 상기 인체 감지 센서로부터 인체 감지 신호가 입력되면, 즉시 동작을 멈추도록 프로그래밍 된다. 정지 시간은 예를 들면, 1 분이 될 수 있으나, 이러한 수치는 상황에 맞게 조절될 수 있다. 인체 감지 센서와 취출 로봇의 제어부와의 통신 수단은 무선 IoT(Internet to Things:사물인터넷)로 구성함이 바람직하나 유선으로 구성할 수도 있다.

이와 같이 인체 감지 후 일정 시간 멈춤 동작은 사고 발생을 미연에 방지하여 안전을 강화하여 준다.

한편, 하나의 작업장에서 다수의 사출기와 다수의 취출 로봇을 사용하여 여러 종류의 사출물을 생산하는 경우, 사출기 제어장치에 저장된 사출조건을 사출물별로 일일이 설정하여야 하거나, 수작업으로 설정하면서, 기존의 저장된 조건을 불러오기 하는 과정에서 다른 사출물의 사출조건을 불러내는 경우가 있다. 이러한 경우, 해당 사출기에서 취출 작업을 하는 취출 로봇의 모션 조건은 올바른 해당 사출물에 맞추어 져 있는 것이 일반적이므로, 취출 로봇의 동작 조건이 서로 맞지 않아 사고로 이어지게 된다. 따라서 본 발명은 도 4와 같이 작업장을 관리할 수 있는 사용자 관제 서버를 설치하고, 금형마다 RFID 태그를 부착하여 고유 식별번호를 부여하고, 해당 식별번호에 대한 사출정보(사출압력, 사출온도, 사출시간 등)를 기록한 데이터베이스와 해당 사출기에 할당된 취출 로봇의 운용정보(모션 방향, 모션 거리, 속도, 회전 각도 등) 데이터베이스를 사용자 관제 서버에 만들었다. 상기 서버는 금형별로 RFID를 통해 전송되는 식별번호를 인식하여 해당하는 사출정보를 검색하고 이를 해당 사출기 제어부로 전송하여 업 로딩하여 주고, 동시에 해당 금형에서 취출 작업을 하게 될 취출 로봇의 제어부 측에도 해당 금형과 맞게 설정된 운용 정보를 업 로딩하여 미스매칭으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있게 한다. 이 경우 사용되는 통신 수단 역시 유/무선 IoT일 수 있다.

또한, 도 5에서와 같이 취출 로봇 암 단부에 비젼(카메라 모듈)을 설치하여, 사출물을 취출하고자 암이 하강하고 금형이 개방되면 사출물의 형상을 촬영하여 사용자 관제 서버에 연결된 디스플레이 기기(카메라 모듈과 연동 되어 있는 모니터 또는 스마트 폰 등)로 영상 정보를 전송하게 하였다. 따라서 사출물의 형상 불량, 너트 및/또는 인서트 누락 등을 영상을 통해 확인하여 불량인 경우, 운반 경로를 불량품 수거함으로 설정되게 한다. 즉, 작업자 육안으로 불량을 식별하여 취출 로봇의 경로를 즉각 제어할 수도 있고, 서버에 양품 형상을 저장하고 인식된 영상 정보를 비교하여 양품 범주를 벗어난 형상이 인식되면 운반 경로를 불량품 수거함으로 설정한 프로그램 모듈을 취출 로봇 제어부에 설치할 수도 있다.

취출 로봇이 사출물을 취출한 상태에서 로봇 암이 상승하는 동안, 상기 비젼은 개방된 금형 내부를 촬영하여 영상을 사용자 관제 서버로 전송할 수 있다. 상기 영상을 디스플레이를 통해 관찰하는 작업자는 금형 내부에 이물질이 있는지 여부를 살펴 이물질이 발견되면 작업이 반복되기 전에 이물질 제거 작업(이온 세정 등)을 실시한다. 이 또한 비젼에서 촬영된 영상 정보를 미리 저장된 금형 내부 영상 정보와 비교하여 이물질로 간주 될 만한 영상이 색출되면 자동 알람이 발생 되게 할 수도 있다. 이러한 구성은 작업자의 업무를 수월하게 할 수 있다.

사용자 관제 서버 외에 취출 로봇 제조 판매사가 자사에 설치한 통합 관제 서버를 두고, 상기 비젼의 영상정보를 상기 통합 관제 서버로도 전송하게 하여 필요 시 제조사 측에서 취출 로봇의 동작을 제어할 수 있도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면 부호 없음.

Claims (8)

1. 취출 로봇의 로봇암에 설치되어 취출 로봇이 동작 중 타 물체를 충격하였을 경우 이를 감지하여 취출 로봇의 제어 모듈로 신호를 전송하는 충격감지 센서와;
   취출 로봇의 로봇암에 설치되어 인체를 감지하여 취출 로봇의 제어 모듈로 신호를 전송하는 인체 감지 센서와;
   상기 충격감지 센서 또는 인체 감지 센서로부터 신호를 수신한 경우 또는 취출 로봇의 동작을 위해 구비된 서버 모터의 전류량 또는 토크 값을 모니터링 하여 일정 수준에서 벗어난 경우를 충돌 발생으로 판단하여 로봇 이동을 일시 정지하거나 일정량 후진 후 정지하도록 하는 충돌관리제어 모듈과;
   각 사출금형에 고유 식별번호를 부여하기 위하여 장착되는 RFID 태그와;
   작업장에 설치되어 RFID 태그의 장착에 의해 고유 식별번호가 부여된 각 사출금형을 관리하는 사용자 관제 서버와;
   취출 로봇의 로봇 암 단부에 설치되어 사출물을 취출하고자 로봇 암이 하강하고 금형이 개방되면 사출물의 형상을 촬영하고, 사출물을 취출한 상태에서 로봇 암이 상승하는 동안 개방된 금형 내부를 촬영하여 영상을 사용자 관제 서버 및 통합 관제 서버로 전송하는 카메라 모듈; 및
   취출 로봇 제조 판매사에 설치되어 상기 카메라 모듈로부터 전송되는 영상정보에 따라 취출 로봇의 동작을 제어하는 통합 관제 서버;를 포함하여 구성되되,
   상기 사용자 관제 서버는 각 사출금형에 부여된 식별번호에 대한 사출압력, 사출온도, 사출시간을 포함하는 사출정보를 저장하는 사출정보 데이터베이스와, 각 사출금형에 부여된 식별번호에 대한 모션 방향, 모션 거리, 속도, 회전 각도를 포함하는 취출 로봇의 운용정보를 저장하는 운용정보 데이터베이스 및 상기 카메라 모듈로부터 영상 정보를 전송받아 디스플레이하는 디스플레이 기기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 인체감지 센서는 IoT(Internet to Things:사물인터넷)으로 취출 로봇 제어부와 통신하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 사용자 관제 서버는 금형별 식별번호에 따른 사출정보와 해당 금형에 할당된 취출 로봇의 동작 정보를 각각 해당 사출기의 제어부와 해당 취출 로봇의 제어부에 업로딩하여 사출기의 사출정보와 취출 로봇의 동작 정보가 미스매칭 되어 발생하는 사고를 미연에 방지하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 사용자 관제 서버는 사출물의 양품 형상을 저장하고, 상기 카메라 모듈로부터 전송된 사출물 영상 정보를 사전에 저장된 형상 정보와 비교하여 사출물의 양품 또는 불량품 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 취출 로봇의 운행 경로를 다르게 설정하도록 취출 로봇 제어부로 명령신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 사용자 관제 서버는 사출 금형의 내부 영상 정보를 저장하고, 카메라 모듈로부터 전송된 금형 내부 영상 정보를 사전에 저장된 이물질이 없는 금형 내부 영상 정보와 비교하여 금형 내부에 이물질이 있는 경우 알람을 발생하게 하거나 금형 내부를 세정하도록 취출 로봇 제어부로 명령신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 취출 로봇의 안전운용시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   

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