KR101725177B1 - 로봇 안전 보호 장치 - Google Patents

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KR101725177B1
KR101725177B1 KR1020160019486A KR20160019486A KR101725177B1 KR 101725177 B1 KR101725177 B1 KR 101725177B1 KR 1020160019486 A KR1020160019486 A KR 1020160019486A KR 20160019486 A KR20160019486 A KR 20160019486A KR 101725177 B1 KR101725177 B1 KR 101725177B1
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춘-카이 후앙
포-치아오 후앙
치-슈안 첸
충-시엔 치앙
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하이윈 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치에 있어서, 상기 로봇은 동작 범위를 가지며, 상기 로봇 안전 보호 장치는, 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지고, 각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지고, 각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 공동으로 제1 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 감지 범위는 제2 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 경보 영역은 상기 제1 경보 영역 밖에 위치한다. 따라서, 공사비용, 공간이 경제적인 로봇 안전 보호 장치이다.

Description

로봇 안전 보호 장치{SAFETY EQUIPMENT IN ROBOTICS}
본 발명은 로봇의 안전 보호와 관련된 것으로, 특히, 센서의 감지 범위를 이용하여 경보 영역을 구분하여, 외부 물체가 경보 영역에 진입하면 로봇의 동작을 제어하도록 센서가 신호를 전송하는 로봇 안전 보호 장치에 관한 것이다.
현재 로봇 안전 보호와 관련된 설계에 있어서, 종래에는 일본공개특허 제2007-118141호와 같이, 로봇 주위에 배리어를 설치하여 사람이 로봇 작업 영역에 잘못 진입하여 위험이 발생하는 것을 방지했다. 추가적으로, 일본공개특허 제2010-208002호와 같이, 촬영 기술을 이용하여 로봇의 위치를 판단하거나, 일본공개특허 제2015-100873호와 같이 사람이 색상 표기를 지날 때 색상 표기를 가리는 것으로, 사람이 로봇 작업 영역에 진입하는 것을 감지하는 방법이 더 있다. 또한, 일본특허 제S63216692호와 같이, 영상 식별 기술 및 압력 센서를 이용하여, 사람이 로봇 작업 영역에 진입한 것을 판단하는 경우도 있다.
그러나, 상기 로봇 안전 보호의 설계의 경우, 배리어를 설치하는 보호 설계를 이용하면, 배리어가 공간을 과다하게 차지하여, 설치 공간의 제한을 받는 문제가 쉽게 발생한다. 촬영 기술을 이용한 보호 설계의 경우, 기재 가격이 비싸 경제적이지 않다. 또한, 영상 식별 기술을 이용하는 경우, 식별 기술의 정확도가 확인되어야 하는 것 외에, 외부 물체가 침입하는 돌발 상황에 대처할 수 있도록 반응 속도가 여전히 향상되어야 한다.
상술한 문제에 대해, 본 발명의 주요 목적은, 센서의 감지 범위를 이용하여 경보 영역을 구분하여, 외부 물체가 경보 영역에 진입하면 로봇의 동작을 제어하도록 센서가 신호를 전송하는 로봇 안전 보호 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치를 제공하며, 상기 로봇은 동작 범위를 가지며, 상기 로봇 안전 보호 장치는 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지며, 각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지고, 각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 공동으로 제1 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 감지 범위는 제2 경보 영역을 구성한다.
더 바람직하게는, 각각의 상기 제1 감지 범위는 지면과 협각을 이루고, 상기 협각은 3도 이상 90도 이하이다. 장애물이 지면에 설치되고, 각각의 상기 센서 모듈과 상기 장애물의 거리는 50cm 이상이다.
더 바람직하게는, 각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 지면과 1cm 이상 10cm 이하의 거리를 둔다.
더 바람직하게는, 각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 압력 센서를 더 포함한다. 각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 압력 센서의 주변에 링 형상으로 배열된다.
더 바람직하게는, 각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 종류는, 각각 적외선 센서, 초음파 센서 및 레이저 센서 중 하나이다.
또한, 본 발명은 사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치를 더 제공하고, 상기 로봇의 일측에는 장애물이 설치되고, 상기 로봇은 동작 범위를 가지며, 상기 로봇 안전 보호 장치는 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지며, 각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지며, 각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 상기 장애물과 공동으로 제1 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 센서의 제2 감지 범위는 제2 경보 영역을 구성한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 개략도이고, 두 개의 센서 모듈의 배열 방식을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 센서 모듈의 평면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 센서 모듈의 측면 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 개략도이고, 4개의 센서 모듈의 배열 방식을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 개략도이고, 3개의 센서 모듈의 배열 방식을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 개략도이고, 8개의 센서 모듈의 배열 방식을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예 2의 개략도이고, 센서 모듈과 장애물을 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 로봇 안전 보호 장치는 사용 시 로봇(R)과 결합되어 지면(G)에 설치되고, 상기 로봇(R)은 동작 범위(O)를 가지고, 상기 로봇 안전 보호 장치는 복수의 센서 모듈(11)을 포함한다.
각각의 상기 센서 모듈(11)은, 지면(G)에 설치된다. 본 실시예 1에서, 각각의 상기 센서 모듈(11)은 임의로 배열이 가능한 두 개의 제1 센서(111)를 각각 포함하고, 각각의 상기 제1 센서(111)는 각각 제1 감지 범위(111S)를 가진다. 각각의 상기 센서 모듈(11)은 각각 제2 센서(112)를 포함한다. 특히 설명드릴 것은, 본 실시예에서는 각각의 상기 센서 모듈(11)이 각각 제2 센서(112)를 포함하는 것을 예로 들었으나, 각각의 상기 센서 모듈(11) 중 하나가 제2 센서(112)를 포함하여도 발명의 목적을 달성할 수 있다. 각각의 상기 제2 센서(112)는 제2 감지 범위(112S)를 가진다. 설명드릴 것은, 본 실시예 1은 총 3개의 센서를 예로 들었으나, 4, 5, 6, 8...개의 센서일 수도 있다.
각각의 상기 센서 모듈(11)은 상기 로봇(R)의 동작 범위(O) 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서(111)의 제1 감지 범위(111S)는 공동으로 제1 경보 영역(A1)을 구성한다.
각각의 상기 제2 센서(112)의 제2 감지 범위(112S)는 제2 경보 영역(A2)을 각각 구성하고, 상기 제2 경보 영역(A2)은 상기 제1 경보 영역(A1) 밖에 위치한다.
상기 제2 경보 영역(A2)에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 센서(112)는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 동작을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작을 감속)하도록 제1 신호를 로봇(R)으로 전송한다. 또한, 제1 경보 영역(A1)에 외부 물체가 침입하면, 각각의 상기 제1 센서(111) 중 하나는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 동작을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작을 정지)하도록 제2 신호를 로봇(R)으로 전송한다.
언급할 것은, 각각의 상기 제1 감지 범위(111S)는 지면(G)과 협각 θ을 이루고, 상기 협각 θ은 3도 이상이다. 이러한 설계의 목적은, 감지할 필요가 없는 전선과 같은 물체가 지면에 놓인 경우, 이러한 방법을 사용하여 상기 제1 센서(111)가 감지할 필요가 없는 물체를 감지하는 것을 방지할 수 있게 하는 것이다. 또한, 장애물이 지면에 설치된 경우, 각각의 상기 센서 모듈(11)과 상기 장애물의 거리는 50cm 이상이므로, 상기 장애물을 감지하는 기회를 감소시킬 수도 있다.
또한, 잡물(雜物)이 센서의 작동을 방해하는 것을 줄이기 위해, 각각의 상기 제1 센서(111)와 각각의 상기 제2 센서(112)는 지면과 1cm 이상 거리를 둔다.
마지막으로 설명드릴 것은, 본 실시예 1에서 각각의 상기 센서 모듈(11) 중 하나가 압력 센서(P)를 더 포함할 수도 있고, 모든 센서 모듈이 압력 센서(P)를 더 포함할 수 도 있고, 각각의 상기 제1 센서(111)와 상기 제2 센서(112)는 상기 압력 센서(P)의 주변에 링 형상으로 배열된다. 이러한 설치는, 상기 센서 모듈(11)이 다양한 방향에서 오는 물체를 감지하고, 외부 물체가 위에서 아래로 상기 센서 모듈(11)에 가압 접촉하는 경우에도 외부 물체가 상기 제1 경보 영역(A1)에 진입하는 것을 감지할 수 있도록 하는 것이다. 본 실시예에서, 각각의 상기 제1 센서(111)와 제2 센서(112)의 종류는 적외선 센서를 예로 들었으나, 각각 초음파 센서와 레이저 센서 중 하나일 수도 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 4개의 센서 모듈(11)은 개수가 4개인 제1 센서(111)와 개수가 하나인 제2 센서(112)를 포함하고, 4개의 센서 모듈(11)은 개수가 2개인 제1 센서(111)와 개수가 하나인 제2 센서(112)를 포함한다. 이에 따라, 각각의 상기 제1 센서(111)의 제1 감지 범위(111S)는 공동으로 제1 경보 영역(A1)과 제2 경보 영역(A2)을 구성하고, 각각의 상기 제2 센서(112)의 제2 감지 범위(112S)는 각각 제3 경보 영역(A3)을 구성하고, 각각의 상기 제3 경보 영역(A3)은 각각의 상기 제1 경보 영역(A1)과 제2 경보 영역(A2) 밖에 위치한다.
제1 경보 영역(A1), 제2 경보 영역(A2) 및 제3 경보 영역(A3)이 설치되어 있는 경우, 상기 제3 경보 영역(A3)에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 센서(112)는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 동작을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작이 제1 속도로 운동)하도록 제1 신호를 로봇(R)으로 전송한다. 또한, 제2 경보 영역(A2)에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 경보 영역(A2)을 구성하는 각각의 상기 제1 센서(111) 중 하나는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 동작을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작이 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도로 운동)하도록 제2 신호를 로봇(R)으로 전송한다. 제1 경보 영역(A1)에 외부 물체가 침입하면, 상기 제1 경보 영역(A1)을 구성하는 각각의 상기 제1 센서(111) 중 하나는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 동작을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작을 정지)하도록 제3 신호를 로봇(R)으로 전송한다.
계속하여 실시예 2를 설명한다. 도 7을 참조하면, 실시예 1과의 차이점은 상기 로봇의 일측에 장애물(D)이 설치되어 있고, 각각의 상기 센서 모듈(11)은 상기 로봇(R)의 동작 범위(O) 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서(111)의 제1 감지 범위(111S)와 상기 장애물(D)이 공동으로 제1 경보 영역(A1)을 구성하는 것이다. 본 발명의 장애물(D)은 예를 들면, 벽면, 생산 라인 또는 작업대로서 공작물을 놓는 위치를 제공하는 것 외에, 외부 물체가 상기 로봇(R)에 접근하는 것을 차단할 수 있으므로, 상기 장애물(D)은 각각의 상기 제1 센서(111)와 경보 영역을 구성할 수 있다.
상기 제2 경보 영역(A2)에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 센서(112)는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 작동을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작을 감속)하도록 제1 신호를 로봇(R)으로 전송한다. 또한, 제1 경보 영역(A1)에 외부 물체가 침입하면, 각각의 상기 제1 센서(111) 중 하나는 움직임을 감지하여, 로봇(R)의 작동을 제어(예를 들면 로봇(R)의 동작을 정지)하도록 제2 신호를 로봇(R)으로 전송한다.
따라서, 본 발명에서 제공하는 로봇 안전 보호 장치는 제1 센서와 제2 센서의 감지 범위를 이용하여 경보 영역을 구분하여, 외부 물체가 경보 영역에 진입하면, 로봇의 동작을 제어하도록 센서가 신호를 전송함으로써 보호 메커니즘을 달성할 수 있어, 촬영 기술과 비교할 때 공사 비용이 적고, 영상 식별 기술과 비교할 때 반응 시간이 빠르고, 배리어를 설치하는 것과 비교할 때 설치 공간을 절약한다.
11: 센서 모듈
111: 제1 센서
111S: 제1 감지 범위
112: 제2 센서
112S: 제2 감지 범위
A1: 제1 경보 영역
A2: 제2 경보 영역
A3: 제3 경보 영역
D: 장애물
G: 지면
O: 동작 범위
P: 압력 센서
R: 로봇
θ: 협각

Claims (10)

  1. 사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치에 있어서,
    상기 로봇은 동작 범위를 가지며,
    상기 로봇 안전 보호 장치는,
    상기 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 공동으로 제1 경보 영역을 구성하고,
    상기 제2 감지 범위는 제2 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 경보 영역은 상기 제1 경보 영역 밖에 위치하는,
    로봇 안전 보호 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 감지 범위는 상기 지면과 협각을 이루고, 상기 협각은 3도 이상 90도 이하이고, 장애물이 상기 지면에 설치되고, 각각의 상기 센서 모듈과 상기 장애물의 거리는 50cm 이상인, 로봇 안전 보호 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 지면과 1cm 이상 10cm 이하의 거리를 두는, 로봇 안전 보호 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 압력 센서를 더 포함하는, 로봇 안전 보호 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 압력 센서의 주변에 링 형상으로 배열되는, 로봇 안전 보호 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 종류는, 각각 적외선 센서, 초음파 센서 및 레이저 센서 중 하나인, 로봇 안전 보호 장치.
  7. 사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치에 있어서,
    상기 로봇의 일측에 장애물이 설치되고, 상기 로봇은 동작 범위를 가지며,
    상기 로봇 안전 보호 장치는,
    상기 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 상기 장애물과 공동으로 제1 경보 영역을 구성하고,
    상기 제2 센서의 제2 감지 범위는 제2 경보 영역을 구성하고, 상기 제2 경보 영역은 상기 제1 경보 영역 밖에 위치하는,
    로봇 안전 보호 장치.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 경보 영역에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 센서는 움직임을 감지하여, 상기 로봇이 한 동작 모드로 동작하게 제어하도록 제1 신호를 로봇으로 전송하고, 상기 제1 경보 영역에 외부 물체가 침입하면, 각각의 상기 제1 센서 중 하나는 움직임을 감지하여, 상기 로봇이 상기 동작 모드로 동작하게 제어하도록 제2 신호를 상기 로봇으로 전송하고, 상기 동작 모드는 상기 로봇을 감속 또는 정지시키는 것인, 로봇 안전 보호 장치.
  9. 사용 시 로봇과 결합되어 지면에 설치되는 로봇 안전 보호 장치에 있어서,
    상기 로봇은 동작 범위를 가지며,
    상기 로봇 안전 보호 장치는,
    상기 지면에 설치되는 복수의 센서 모듈을 포함하되, 각각의 상기 센서 모듈은 두 개 이상의 제1 센서를 포함하고, 각각의 상기 제1 센서는 각각 제1 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈 중 하나는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제2 감지 범위를 가지고,
    각각의 상기 센서 모듈은 상기 동작 범위 밖에 설치되고, 각각의 상기 제1 센서의 제1 감지 범위는 공동으로 제1 경보 영역과 제2 경보 영역을 구성하고,
    상기 제2 감지 범위는 제3 경보 영역을 구성하고, 상기 제3 경보 영역은 상기 제1 경보 영역, 2 경보 영역 밖에 위치하는,
    로봇 안전 보호 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 경보 영역에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 센서는 움직임을 감지하여, 상기 로봇이 제1 속도로 운동하게 제어하도록 제1 신호를 상기 로봇으로 전송하고, 상기 제2 경보 영역에 외부 물체가 침입하면, 상기 제2 경보 영역을 구성하는 각각의 상기 제1 센서 중 하나는 움직임을 감지하여, 상기 로봇이 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도로 운동하게 제어하도록 제2 신호를 상기 로봇으로 전송하고, 상기 제1 경보 영역에 외부 물체가 침입하면, 상기 제1 경보 영역을 구성하는 각각의 상기 제1 센서 중 하나는 움직임을 감지하여, 상기 로봇이 동작을 정지하도록 제3 신호를 상기 로봇으로 전송하는, 로봇 안전 보호 장치.
KR1020160019486A 2016-02-19 2016-02-19 로봇 안전 보호 장치 KR101725177B1 (ko)

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