KR101839317B1 - End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same - Google Patents

End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same Download PDF

Info

Publication number
KR101839317B1
KR101839317B1 KR1020160069756A KR20160069756A KR101839317B1 KR 101839317 B1 KR101839317 B1 KR 101839317B1 KR 1020160069756 A KR1020160069756 A KR 1020160069756A KR 20160069756 A KR20160069756 A KR 20160069756A KR 101839317 B1 KR101839317 B1 KR 101839317B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cable
end effector
tension
present
moving
Prior art date
Application number
KR1020160069756A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170137510A (en
Inventor
고성영
박종오
박석호
김지철
김주민
서경훈
Original Assignee
전남대학교산학협력단
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 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020160069756A priority Critical patent/KR101839317B1/en
Publication of KR20170137510A publication Critical patent/KR20170137510A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101839317B1 publication Critical patent/KR101839317B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0233Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by chains, cables or ribbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • B25J9/1045Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons comprising tensioning means

Abstract

본 발명은 케이블 장력으로 구동 가능한 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 병렬형 케이블 로봇에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 케이블 장력을 특정한 관계로 동시에 변화시켜 구동을 시킬 수 있는 엔드 이펙터와 이를 포함하는 케이블 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 몸체부(102); 몸체부(102)에 설치되는 고정부(104); 고정부(104)에 대해 이동가능하게 형성되는 이동부(106); 이동부(106)에 연결되는 케이블(40); 케이블(40)이 둘레의 적어도 일부를 접촉하며 통과하도록 몸체부(102)에 설치된 복수의 가이드 풀리(116); 이동부(106)와 이격되어 몸체부(102)에 형성되는 스토퍼 수단(118); 및 이동부(106) 및 스토퍼 수단(118) 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재(120)를 포함할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an end effector that can be driven by cable tension and a parallel cable robot including the end effector. More particularly, the present invention relates to an end effector capable of simultaneously driving cable tensions in a specific relationship and a cable robot . The end effector 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 102; A fixing part 104 installed on the body part 102; A moving part 106 movably formed with respect to the fixed part 104; A cable 40 connected to the moving part 106; A plurality of guide pulleys (116) mounted on the body portion (102) such that the cable (40) passes through at least a portion of the perimeter; A stopper means 118 formed on the body portion 102 to be spaced apart from the moving portion 106; And an elastic member 120 installed between the moving portion 106 and the stopper means 118 to be stretched or compressed.

Description

케이블 장력으로 구동 가능한 엔드 이펙터와 이를 포함하는 병렬형 케이블 로봇 {END EFFECTOR CAPABLE OF BEING ACTUATED BY CABLE TENSION AND CABLE-DRIVEN PARALLEL ROBOT COMPRISING SAME}[0001] The present invention relates to an end effector which can be driven by a cable tension, and a parallel cable robot including the end effector.

본 발명은 케이블 장력으로 구동 가능한 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 병렬형 케이블 로봇에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 기존의 강체를 대신하여 다수개의 케이블을 엔드 이펙터에 병렬로 연결한 병렬형 케이블 로봇에 있어서, 케이블 장력을 특정한 관계로 동시에 변화시켜 구동을 시킬 수 있는 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇에 관한 것이다. The present invention relates to an end effector that can be driven by cable tension and a parallel cable robot including the same. More particularly, the present invention relates to a parallel cable robot in which a plurality of cables are connected in parallel to an end effector instead of a conventional rigid body And an end effector capable of driving the cable tension by changing the cable tension in a specific relationship at the same time.

병렬형 케이블 로봇은 전통적인 직렬형 로봇이나 병렬형 로봇과 달리, 가볍고 유연한 케이블 다수 개로 엔드 이펙터와 프레임을 병렬로 연결하여, 케이블을 감고 푸는 윈치를 다수 개 이용하여 엔드 이펙터를 구동하는 로봇 시스템이다. 병렬형 케이블 로봇은 케이블의 무게가 가볍고 대부분의 구동기가 고정되기 때문에, 관성이 매우 작고, 이로 인해 고동특성이 필요한 작업이나 에너지 효율을 극대화해야 하는 작업에 매우 효과적인 대안이 된다. 또한, 기존의 직렬형 또는 병렬형 산업용 로봇은 링크의 길이에 의해서 로봇의 엔드 이펙터가 움직일 수 있는 작업공간이 제한되는데 반하여, 병렬형 케이블 로봇은 케이블의 길이를 수 m에서 수백 m까지 정교하게 감을 수 있는 윈치 시스템을 사용하기 때문에 작업공간이 크게 늘어날 수 있고, 프레임의 형상에 따라서 쉽게 작업공간을 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 최근 이러한 장점으로 인하여 다양한 분야에 케이블 로봇을 사용하려는 노력이 계속되고 있다. Unlike conventional serial robots or parallel robots, parallel cable robots are robotic systems that drive end effectors by connecting multiple end effectors and frames in parallel with a number of lightweight and flexible cables, and using a number of winches to wind and unwrap cables. Parallel cable robots are very small in inertia because they are lightweight and most of the actuators are fixed, which is a very effective alternative to work requiring high dynamic characteristics or energy efficiency. In addition, conventional series or parallel type industrial robots limit the work space in which the end effector of the robot can move due to the link length, while parallel type cable robots elaborate the length of the cable from several meters to several hundred meters Since the winch system is used, the work space can be greatly increased and the work space can be easily changed according to the shape of the frame. Recently, efforts to use cable robots in various fields are continuing due to these advantages.

하지만, 케이블 로봇은 장점만큼 극복해야 하는 단점도 갖고 있다. 그 첫 번째로 케이블을 활용하기 때문에 케이블의 늘어짐이나 케이블의 고정된 풀리의 위치 정보의 부정확성으로 정밀도가 저하될 수 있고, 케이블의 특성상 케이블 힘으로 밀 수는 없고 당길 수만 있기 때문에, 엔드 이펙터의 방향을 크게 바꾸기가 어렵고(즉, 회전에 대한 작업공간이 작고), 자유도의 수보다 더 많은 구동기(윈치)를 사용해야 한다.However, cable robots have the disadvantage of overcoming their advantages. Since the cable is utilized for the first time, accuracy can be degraded due to the slack of the cable or the inaccuracy of the position information of the fixed pulley of the cable. Due to the nature of the cable, (I.e., the work space for rotation is small), and more actuators (winches) than the number of degrees of freedom must be used.

즉, 엔드 이펙터의 1차원적 이동(직선운동)을 구현하기 위해서는 2개의 케이블 및 윈치가 필요하고, 2자유도 평면 운동(변위만 변화)을 구현하기 위해서는 최소 3개의 케이블 및 윈치가, 3자유도 평면 운동(2차원적 변위와 방향)을 구현하기 위해서는 최소 4개가, 마지막으로 공간상의 6자유도 운동을 구현하기 위해서는 최소 7개의 케이블 및 윈치가 필요하고 통상 8개까지 사용하는 경우가 대부분이다. That is, two cables and winches are required to realize one-dimensional movement (linear motion) of the end effector, and at least three cables and winches are required to realize two degrees of freedom planar motion (displacement only change) In order to realize the planar motion (two-dimensional displacement and direction), at least four, and finally, to realize 6 degrees-of-freedom motion in space, a minimum of 7 cables and winches are required and usually 8 cases are used .

n개의 자유도를 갖는 로봇을 구동하기 위해서 n+1개 이상의 구동기를 사용하는 것은 통상적으로 좋지 않으며, 불필요한 비용을 초래하게 된다.Using n + 1 or more actuators to drive robots with n degrees of freedom is usually not good and incurs unnecessary costs.

본 발명에서는 이렇듯 어쩔 수 없이 추가된 추가 자유도를 엔드 이펙터의 추가 구동에 활용할 수 있는 방안을 제시하려 한다.In the present invention, it is proposed to use the added additional degrees of freedom to further drive the end effector.

미국특허등록공보 US 7,753,642 (등록일자: 2010.07.13)US Patent Registration Publication No. US 7,753,642 (registered on July 13, 2010)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서는 케이블의 장력을 특정한 관계로 동시에 변화시키어 엔드 이펙터에서 추가의 움직임을 구현하고, 이를 통해서 그리퍼와 같은 동작으로 활용할 수 있는 발명을 제시하려 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide an invention capable of simultaneously applying a tension to a cable in a specific relationship to realize additional motion in the end effector, I want to.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다. The features of the present invention for achieving the objects of the present invention as described above and performing the characteristic functions of the present invention described below are as follows.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 장력으로 구동가능한 엔드 이펙터는, 몸체부; 몸체부에 설치되는 고정부; 고정부에 대해 이동가능하게 형성되는 이동부; 이동부에 연결되는 케이블; 케이블이 둘레의 적어도 일부를 접촉하며 통과하도록 몸체부에 설치된 복수의 가이드 풀리; 이동부와 이격되어 몸체부에 형성되는 스토퍼 수단; 및 이동부 및 스토퍼 수단 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재;를 포함할 수 있다. An end effector that can be driven by cable tension according to an embodiment of the present invention includes: a body portion; A fixing part provided on the body part; A moving part movably formed with respect to the fixed part; A cable connected to the moving part; A plurality of guide pulleys provided on the body portion so that the cable passes through at least a portion of the circumference; Stopper means formed on the body portion to be spaced apart from the moving portion; And an elastic member provided between the moving unit and the stopper unit and being stretched or compressed.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 장력으로 구동 가능한 엔드 이펙터를 포함하는 병렬형 케이블 로봇은, 케이블을 권취가능한 윈치가 설치된 프레임; 및 프레임에 배치되는 엔드 이펙터로서, 몸체부와, 몸체부에설치되는 고정부와, 상기 고정부에 대해 이동가능하게 형성되는 이동부와, 상기 윈치에서 권출되어 몸체부에 설치된 복수의 가이드 풀리에 의해 안내되어 이동부에 연결되는 케이블과, 이동부와 이격되어 몸체에 형성되는 스토퍼 수단과, 이동부 및 스토퍼 수단 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재를 포함하는 케이블 구동 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. A parallel cable robot including an end effector that can be driven by cable tension according to an embodiment of the present invention includes a frame provided with a winch capable of winding cables; And an end effector disposed in the frame, the end effector comprising: a body portion; a fixing portion provided on the body portion; a moving portion movably formed with respect to the fixing portion; and a plurality of guide pulleys wound on the winch, A cable driving end effector including a cable connected to the moving part guided by the moving part, stopper means formed on the body apart from the moving part, and an elastic member provided between the moving part and the stopper device and being stretched or compressed have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 케이블 로봇은, 케이블의 길이 및 장력 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다. In addition, the parallel cable robot according to an embodiment of the present invention may further include a controller for controlling at least one of a length and a tension of the cable.

또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, 제어부는, 역기구학을 이용하여 프레임으로부터 설정된 목표 위치까지의 케이블 길이를 연산하는 역기구학 연산부; 설정된 목표 힘 또는 토크값을 기초로 하여 엔드 이펙터의 평형 유지를 위한 케이블의 장력을 계산하는 평형장력 계산부; 및 엔드 이펙터의 동작을 위해 요구되는 케이블 길이를 계산하는 보상길이 계산부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the control unit includes an inverse kinematic operation unit for calculating a cable length from a frame to a set target position using an inverse kinematics; An equilibrium tension calculator for calculating a tension of the cable for maintaining the balance of the end effector on the basis of the set target force or torque value; And a compensation length calculator for calculating a cable length required for operation of the end effector.

이상과 같이, 상기와 같은 본 발명에 따르면, n 자유도의 움직임을 갖는 케이블 로봇의 개발을 위하여 n+1개 이상의 케이블 구동기를 사용하는 경우, 추가의 자유도를 이용하여 병렬형 케이블 로봇을 이용한 작업에 활용할 수 있는 엔드 이펙터의 다양한 동작에 필요한 추가 구동을 구현할 수 있고, 이를 통해 기존과 달리 엔드 이펙터 구동을 위해 공압모터/DC모터/서보모터 등의 추가 구동기를 사용할 필요가 없게 되기 때문에, 제작 비용과 제어에 필요한 노력을 줄일 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, when n + 1 or more cable drivers are used for the development of cable robots having n degrees of freedom movement, it is possible to use a parallel cable robot using additional degrees of freedom It is possible to implement the additional drive necessary for various operations of the end effector which can be utilized and it is unnecessary to use an additional actuator such as a pneumatic motor, a DC motor, and a servo motor for driving the end effector unlike the prior art. The effort required for control can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 정면도를 도시하고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 사시도를 도시하고,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 정면도로서, 그리퍼부가 파지 해제된 상태를 도시하고,
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 정면도로서, 그리퍼부가 파지된 상태를 도시하고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 사시도로서, 그리퍼부가 파지 해제된 상태를 도시하고,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 사시도로서, 그리퍼부가 파지된 상태를 도시하고,
도 5a 및 도 5b는 그리퍼 형상의 일례를 도시하고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 정면도를 도시하고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 케이블 로봇을 도시하며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 케이블 로봇의 제어도를 도시한다.
1 shows a front view of an end effector according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 shows a perspective view of an end effector according to an embodiment of the invention,
FIG. 3A is a front view of an end effector according to an embodiment of the present invention,
3B is a front view of an end effector according to an embodiment of the present invention,
4A is a perspective view of an end effector according to an embodiment of the present invention,
4B is a perspective view of an end effector according to an embodiment of the present invention,
Figs. 5A and 5B show an example of the gripper shape,
Figure 6 shows a front view of an end effector in accordance with an embodiment of the present invention,
FIG. 7 illustrates a parallel cable robot according to an embodiment of the present invention,
8 shows a control diagram of a parallel cable robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The specific structure or functional description presented in the embodiment of the present invention is merely illustrative for the purpose of illustrating an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms. Also, it should be understood that the present invention should not be construed as limited to the embodiments described herein, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the terms first and / or second etc. may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The terms may be referred to as a second element only for the purpose of distinguishing one element from another, for example, to the extent that it does not depart from the scope of the invention in accordance with the concept of the present invention, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.Whenever an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it should be understood that other elements may be present in between something to do. On the other hand, when it is mentioned that an element is "directly connected" or "directly contacted" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions for describing the relationship between components, such as "between" and "between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should also be interpreted.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited element, step, operation, and / Or additions.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 몸체부(102); 몸체부(102)에 설치되는 고정부(104); 고정부(104)에 대해 이동가능하게 형성되는 이동부(106); 이동부(106)에 연결되는 케이블(40); 케이블(40)이 둘레의 적어도 일부를 접촉하며 통과하도록 몸체부(102)에 설치된 복수의 가이드 풀리(116); 이동부(106)와 이격되어 몸체부(102)에 형성되는 스토퍼 수단(118); 및 이동부(106) 및 스토퍼 수단(118) 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재(120)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, an end effector 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 102; A fixing part 104 installed on the body part 102; A moving part 106 movably formed with respect to the fixed part 104; A cable 40 connected to the moving part 106; A plurality of guide pulleys (116) mounted on the body portion (102) such that the cable (40) passes through at least a portion of the perimeter; A stopper means 118 formed on the body portion 102 to be spaced apart from the moving portion 106; And an elastic member 120 installed between the moving portion 106 and the stopper means 118 to be stretched or compressed.

도 1에 도시된 바와 같이, 몸체부(102)에 설치된 이동부(106)는, 고정부(104)에 대해 양측으로 회동가능하게 설치되고, 이동부(106)는 케이블(40)에 의해 회동이 조절된다. 케이블(40)은 몸체부(102)에 설치된 복수의 가이드 풀리(116)에 의해 진행방향이 조절된다. 몸체부(102)에 설치된 스토퍼 수단(118)에는 탄성부재(120)가 연결되고, 탄성부재(120)는 이동부(106) 및 스토퍼 수단(118) 사이에 배치되어 이동부(106)의 이동을 조절하게 된다. 1, the moving part 106 provided on the body part 102 is provided so as to be rotatable on both sides with respect to the fixed part 104, and the moving part 106 is rotated by the cable 40 . The direction of travel of the cable 40 is adjusted by a plurality of guide pulleys 116 provided on the body 102. An elastic member 120 is connected to the stopper means 118 provided on the body 102 and the elastic member 120 is disposed between the moving portion 106 and the stopper means 118 to move the moving portion 106 .

본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 그리퍼부를 채용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 몸체부(102); 몸체부(102)에 피봇가능하게 연결되고 서로 대칭하는 한 쌍의 죠(jaw) 및 한 쌍의 죠를 연결하는 이동부(106)를 포함하는 그리퍼부(108); 이동부(106)에 연결되어 이동부(106)를 선형이동시키는 케이블(40); 케이블(40)이 둘레의 적어도 일부를 접촉하며 통과하도록 몸체부(102)에 설치된 복수의 가이드 풀리(116); 이동부(106)와 이격되어 몸체부(102)에 형성되는 스토퍼 수단(118); 및 이동부(106) 및 스토퍼 수단(118) 사이에 설치되어 이동부(106)의 이동방향과 평행하게 신장 또는 압축되는 탄성부재(120)를 포함할 수 있다. The end effector 100 according to an embodiment of the present invention may employ a gripper portion as shown in FIG. The end effector 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 102; A gripper portion 108 including a pair of jaws pivotally connected to the body portion 102 and symmetrical to each other and a moving portion 106 connecting the pair of jaws; A cable 40 connected to the moving part 106 to linearly move the moving part 106; A plurality of guide pulleys (116) mounted on the body portion (102) such that the cable (40) passes through at least a portion of the perimeter; A stopper means 118 formed on the body portion 102 to be spaced apart from the moving portion 106; And an elastic member 120 installed between the moving part 106 and the stopper means 118 and stretching or compressing in parallel with the moving direction of the moving part 106. [

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 몸체(102)와 그리퍼부(108)를 포함할 수 있다. 2, the end effector 100 according to an embodiment of the present invention may include a body 102 and a gripper portion 108. [

그리퍼부(108)는 몸체(102)에 연결된다. 바람직하게는, 그리퍼부(108)는 서로 대칭하는 한 쌍의 죠를 포함하고, 각 죠는 몸체(102)에 피봇가능하게 연결될 수 있다. 한 쌍의 죠는 몸체(102)에 피봇가능하게 고정부(104)에 의해 연결될 수 있다. 고정부(104)는 도 2에 도시된 바와 같은 몸체(102)와 별개로 이루어진 고정수단일 수 있고, 스크류, 핀 등에 의해 몸체(102)에 직접 연결될 수도 있다. The gripper portion 108 is connected to the body 102. Preferably, the gripper portion 108 includes a pair of jaws symmetrical to each other, and each jaw may be pivotally connected to the body 102. The pair of jaws can be pivotally connected to the body 102 by means of the fixing part 104. The fixing portion 104 may be a fixing means separate from the body 102 as shown in FIG. 2 and may be directly connected to the body 102 by screws, pins, or the like.

그리퍼부(108)는 한 쌍의 죠를 연결하는 이동부(106)를 포함할 수 있다. 이동부(106)는 몸체(102)에 대해 선형이동가능하게 설치된다. 보다 구체적으로는, 이동부(106)는 몸체(102)에 대하여 고정부(104)와 평행한 방향으로 선형이동 가능하게 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 이동부(106)의 선형운동에 의해 한 쌍의 죠가 밀착되거나 멀리 떨어질 수 있다. The gripper portion 108 may include a moving portion 106 connecting the pair of jaws. The moving part 106 is installed so as to be linearly movable with respect to the body 102. More specifically, the moving portion 106 can be formed to be linearly movable in a direction parallel to the fixed portion 104 with respect to the body 102. As shown in FIGS. 3A and 3B, the pair of jaws can be closely contacted or moved away from each other by the linear movement of the moving unit 106.

한 쌍의 죠는 몸체(102)에 피봇가능하게 연결되는 제1 연결부재(110), 제1 연결부재(110)에 연결되고 그립이 형성된 그립부(111), 제1 연결부재(110) 및 이동부(106)를 연결하는 제2 연결부재(112)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결부재(110)의 일단이 몸체(102) 또는 고정부(104)에 피봇가능하도록 연결되고, 제1 연결부재(110)의 타단에는 그립부(111)가 연결될 수 있다. 제2 연결부재(112)는 제1 연결부재(110), 바람직하게는 제1 연결부재(110)의 중심부와 이동부(106)를 연결할 수 있다. 그립부의 물체가 쥐어지는 표면에는 그립성능을 향상시키기 위해 마찰 재료가 도포될 수 있다. 예를 들어, 미끄럼 방지 재료, 거친 질감의 코팅이 행해질 수 있다. The pair of jaws includes a first connecting member 110 pivotally connected to the body 102, a grip portion 111 connected to the first connecting member 110 and formed with a grip, a first connecting member 110, And a second linking member 112 connecting the first and second linking members 106 and 106 to each other. For example, one end of the first connection member 110 may be pivotally connected to the body 102 or the fixing portion 104, and the grip portion 111 may be connected to the other end of the first connection member 110. The second connecting member 112 can connect the moving part 106 with the center of the first connecting member 110, preferably, the first connecting member 110. A friction material may be applied to the surface of the grip portion to which the object is gripped to improve grip performance. For example, a non-slip material, a coarse texture coating may be applied.

또한, 한 쌍의 죠는 몸체(102)와 그립부(111) 또는, 보다 구체적으로는, 고정부(104)와 그립부(111)를 연결하는 제3 연결부재(114)를 더 포함할 수 있다. Further, the pair of jaws may further include a body connecting portion 114 connecting the body 102 and the grip portion 111, or more specifically, the fixing portion 104 and the grip portion 111.

본 발명에 따르면, 이동부(106)에는 케이블(40)이 연결될 수 있다. 케이블(40)이 이동부(106)에 직접 연결될 수도 있고, 케이블 걸쇠(124)와 같은 별개의 구성을 이동부(106)에 연결하여 케이블을 거치할 수 있다. According to the present invention, a cable 40 can be connected to the moving part 106. The cable 40 may be directly connected to the moving part 106 or a separate structure such as a cable latch 124 may be connected to the moving part 106 to mount the cable.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는 몸체(102)에 복수의 가이드 풀리(116)를 구비할 수 있다. 케이블(40)이 이동부(106) 또는 케이블 걸쇠(124)와 같은 별개의 구성으로부터 진행하여 복수의 가이드 풀리(116)에 의해 방향이 전환되어 원하는 방향으로 케이블(40)이 진행하도록 구성할 수 있다. 케이블(40)은 복수의 가이드 풀리(116)의 둘레의 적어도 일부에 접촉하며 방향을 전환한다. In addition, the end effector 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of guide pulleys 116 on the body 102. The cable 40 may proceed from a separate configuration such as the moving portion 106 or the cable clasp 124 to be directed by the plurality of guide pulleys 116 to progress the cable 40 in a desired direction have. The cable 40 contacts at least a portion of the periphery of the plurality of guide pulleys 116 and switches its direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 그리퍼부(108)와 이격되어 몸체(102)에 설치된 또는 그리퍼부(108)의 고정부(104) 및/또는 이동부(106)와 이격되어 몸체(102)에 설치된 스토퍼 수단(118)을 더 포함할 수 있다. 스토퍼 수단(118) 및 그리퍼부(108)의 사이 (또는 스토퍼 수단(118) 및 그리퍼부(108)의 고정부(104) 및/또는 이동부(106) 사이)에는 탄성부재(120)가 배치될 수 있다. 탄성부재(120)는 이동부(106)의 이동방향과 평행한 방향으로 신장 또는 압축된다. The end effector 100 according to an embodiment of the present invention may be installed at the fixed portion 104 and / or the moving portion 106 of the gripper portion 108 provided at the body 102 or spaced apart from the gripper portion 108 And stopper means 118 provided on the body 102 so as to be spaced apart from each other. An elastic member 120 is disposed between the stopper means 118 and the gripper portion 108 (or between the stopper means 118 and the fixed portion 104 and / or the moving portion 106 of the gripper portion 108) . The elastic member 120 is stretched or compressed in a direction parallel to the moving direction of the moving part 106. [

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 탄성부재(120)의 내면에 배치되고 스토퍼 수단(118)에 연결되는 탄성부재 가이드(122)를 더 포함할 수 있다. 스토퍼 수단, 탄성부재 및 탄성부재 가이드는 각각 하나 이상 적절하게 설치될 수 있다.
The end effector 100 according to an embodiment of the present invention may further include an elastic member guide 122 disposed on the inner surface of the elastic member 120 and connected to the stopper means 118. The stopper means, the elastic member, and the elastic member guide may be appropriately installed respectively.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터의 작용은 다음의 구체적인 예를 들어 설명하기로 한다. The operation of the end effector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the following concrete examples.

도 3a를 참조하면, 엔드 이펙터의 몸체(102)에는 하나 이상의 스토퍼 수단(118)이 배치되어 있고, 스토퍼 수단(118)의 일단에는 탄성부재 가이드(122)가 연결되어 있다. 탄성부재 가이드(122)를 따라 탄성부재(120)가 연결되어 있어서 탄성부재(120)는 스토퍼 수단(118)과 그리퍼부(108)의 이동부(106) 사이에서 척력 또는 인력을 작용하도록 구성된다. 3A, one or more stopper means 118 are disposed on the body 102 of the end effector, and an elastic member guide 122 is connected to one end of the stopper means 118. As shown in FIG. The elastic member 120 is connected along the elastic member guide 122 so that the elastic member 120 is configured to apply a repulsive force or attraction force between the stopper means 118 and the moving portion 106 of the gripper portion 108 .

본 예에서는 척력을 작용하도록 구성되었다고 가정하고 설명하기로 한다. 도 2 내지 도 3a를 참조하면, 그리퍼부(108)는 몸체(102)에 부착된 고정부(104)와 몸체(102)를 기준으로 움직이는 이동부(106)로 이루어져 있어서 이들의 상대 움직임에 의하여 그리퍼부(108) 또는 한 쌍의 죠가 펴지거나 오므라질 수 있다. 탄성부재(120)로 인하여 이동부(106)는 엔드 이펙터(100)의 중심으로부터 멀어지려고 하고 있으며, 이를 이동부(106) 또는 이동부(106)에 연결된 케이블 걸쇠(124)에 연결된 복수의 케이블(40)을 잡아당김으로써 이동부(106)의 상대움직임을 구현할 수 있다. 탄성부재(120)는 힘이 작으면 원래 길이를 유지하고 힘이 커질수록 수축이 많이 되므로 케이블에 걸리는 총 합 힘이 커질수록 이동부(106)는 많이 움직이게 되고 그리퍼부(108)가 움직이게 되어있다. In the present example, it is assumed that it is configured to exert a repulsive force. 2 to 3A, the gripper portion 108 includes a fixed portion 104 attached to the body 102 and a moving portion 106 moving with respect to the body 102, The gripper portion 108 or a pair of jaws may expand or contract. The elastic member 120 causes the moving part 106 to move away from the center of the end effector 100 and to move it away from the center of the end effector 100 by a plurality of cables connected to the moving part 106 or the cable latch 124 connected to the moving part 106. [ The relative movement of the moving part 106 can be realized by pulling the movable part 40. When the force is small, the elastic member 120 keeps its original length. As the force increases, the shrinkage increases. Therefore, as the total force applied to the cable increases, the moving part 106 moves much and the gripper part 108 moves .

이동부(106) 또는 케이블 걸쇠(124)에는 하나 이상의 케이블이 연결될 수 있으며, 연결된 케이블(40)은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터의 하측 중심부에 설치된 가이드 풀리(116)를 통해서 방향이 나눠지고, 엔드 이펙터의 각 모서리 부분에 배치된 복수의 가이드 풀리(116)를 통하여 각 코너로 이동된 뒤, 계속 뻗어나가서 프레임(10)에 있는 풀리(50)를 거쳐 윈치(20)로 연결되도록 되어 있다.One or more cables may be connected to the moving part 106 or the cable latch 124. The connected cable 40 may be connected to the moving part 106 or the cable latch 124 through a guide pulley 116 installed at a lower central portion of the end effector, And is moved to each corner through a plurality of guide pulleys 116 disposed at each corner of the end effector and then continuously extended and connected to the winch 20 via the pulley 50 in the frame 10 .

도 3a 및 도 3b를 참조하여, 케이블 장력으로 구동되는 엔드 이펙터의 그리퍼부의 구동 원리를 설명하기로 한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 케이블(40)의 장력(작은 화살표로 표시)이 작은 경우 탄성부재(120)가 내는 힘(두 개의 큰 화살표로 표시)이 더 크기 때문에, 이동부(106)는 탄성부재(120)의 힘과 케이블 장력 합 힘이 같도록 하고 위쪽으로 이동하게 되며, 이 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 그리퍼부(108)는 파지 해제 상태가 된다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the principle of driving the gripper of the end effector driven by cable tension will be described. As shown in Fig. 3A, since the force exerted by the elastic member 120 (indicated by two large arrows) is larger when the tension of the cable 40 (indicated by the small arrow) is small, The gripper portion 108 is brought into the grip releasing state, as shown in FIG. 4A, in such a manner that the force of the elastic member 120 is equal to the combined tension of the cable tension.

도 3b에 도시된 바와 같이, 반대로 케이블 장력(큰 화살표로 표시)이 큰 경우에 케이블(40)에 걸리는 힘이 크기 때문에 탄성부재(120)의 힘이 증가되어 장력 합 힘과 같아질 때까지 이동부(106)는 아래로 이동하게 되고, 이로 인해 그리퍼부(108)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 오므라져 파지 상태가 된다. 3B, when the cable tension (indicated by the large arrow) is large, the force applied to the cable 40 is large, so that the force of the elastic member 120 is increased and moved The portion 106 is moved downward, thereby causing the gripper portion 108 to be grasped and grasped as shown in FIG. 4B.

도 5a 및 도 5b는 그리퍼 형상의 한 예시를 도시한다. 그리퍼를 이용하여 본 발명의 효과와 구성을 설명하지만, 그리퍼 이외에 기울임이 필요하거나 선형 이동 등이 필요한 경우에도 그 구성을 달리하여 구현이 가능하다는 점이 인식되어야 한다. 그리퍼를 이용하여 물체를 잡는 용도로 사용하는 경우에도 다양한 형태의 그리퍼가 가능하다. 또한, 엔드 이펙터란 로봇의 끝단에 설치되는 구성으로 작업 환경과 상호작용하며 특정 작업을 수행하는 도구를 지칭하는 것으로서, 본 명세서에서 설명된 실시예 외에도, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 가위, 그리퍼, 홀더, 스테이플러 등의 엔드 이펙터 구성도 본 발명의 범주 내에 속할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.Figures 5A and 5B show an example of a gripper shape. It is to be appreciated that the present invention can be implemented with different configurations even if it is necessary to use a tilter or a linear movement in addition to the gripper. Various types of grippers can be used even when the gripper is used to hold an object. The end effector refers to a tool installed at the end of a robot and interacts with a work environment to perform a specific task. In addition to the embodiments described herein, the end effector may include a scissors, It should be understood that end effector configurations such as grippers, holders, staplers, etc. may also fall within the scope of the present invention.

본 명세서에서는 설명의 용이함을 위해 널리 사용되는 그리퍼 구조를 활용하였으며, 이에 대해서 설명하면 다음과 같다. In this specification, a widely used gripper structure is used for ease of explanation, and the following description will be made.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 그리퍼는 고정부(208)와 이동부(210)를 포함한다. 이동부(210)는 모터 등의 구동기를 통하여 고정부(208)에 대해서 상대 이동을 하게 구성될 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the gripper includes a fixing portion 208 and a moving portion 210. The moving unit 210 may be configured to move relative to the fixed unit 208 via a driver such as a motor.

그리퍼의 고정부(208)와 이동부(210)는 다수개의 링크로 연결되어 있다. 제1 링크(202)의 일단은 고정부(208)에 회전이 가능하도록 연결되어 있고, 제2 링크(204)는 그리퍼의 이동부(210)의 일단 및 제1 링크(202)의 중간단을 회전이 가능하도록 연결한다. 제1 링크(202)의 타단은 그립부(212)에 연결되어 있다. The fixed portion 208 of the gripper and the moving portion 210 are connected by a plurality of links. One end of the first link 202 is rotatably connected to the fixed portion 208 and the second link 204 is connected to one end of the moving portion 210 of the gripper and the middle end of the first link 202 Connect it so that it can rotate. The other end of the first link 202 is connected to the grip portion 212.

제3 링크(206)는 그립부(212)와 고정부(208)를 연결하는데, 제3 링크(206)와 제1 링크(202)의 길이는 유사하게 구성될 수 있으며, 이 경우 그립부(212)는 제1 링크(202)가 이동 또는 회전하여도 방향이 바뀌지 않는다. 길이가 다르면 약간의 회전이 발생하게 된다. 이러한 그리퍼에서, 케이블 장력이 작아서 그리퍼 이동부(210)가 위로 올라간 경우, 제2 링크(204)는 좌우로 펴지고, 그 결과 제1 링크(202)는 좌우로 젖혀진다. 제3 링크(206)도 제1 링크(202)와 같이 좌우로 젖혀지고 이로 인해 양쪽의 그립부(212) 사이의 간격이 벌려진다. The third link 206 connects the grip portion 212 and the securing portion 208 and the length of the third link 206 and the first link 202 can be configured similarly, The direction does not change even if the first link 202 moves or rotates. If the length is different, a slight rotation will occur. In this gripper, when the cable tension is small so that the gripper moving portion 210 is lifted up, the second link 204 is stretched to the left and right, and as a result, the first link 202 is turned to the left and right. The third link 206 also tilts left and right like the first link 202 and thereby the gap between the grips 212 on both sides is opened.

반대로, 도 5b를 참조하면, 케이블 장력이 커서 그리퍼 이동부(210)가 내려가면 제1 링크(202)는 안쪽으로 몰리게 되고, 제2 링크(204)도 몰리게 되며, 그립부(212) 사이의 거리가 짧아져서 물체를 잡을 수 있게 된다.5B, if the cable tension is large and the gripper moving part 210 is lowered, the first link 202 is pushed inward, the second link 204 is also pushed, and the distance between the grip parts 212 So that the object can be caught.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는 다른 유형의 그리퍼부를 채용할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는, 몸체부(102); 몸체부(102)에 설치되는 고정부(104); 고정부(104)에 대해 이동가능하게 형성되는 이동부(106); 이동부(106)에 연결되는 케이블(40); 케이블(40)이 둘레의 적어도 일부를 접촉하며 통과하도록 몸체부(102)에 설치된 복수의 가이드 풀리(116); 이동부(106)와 이격되어 몸체부(102)에 형성되는 스토퍼 수단(118); 및 이동부(106) 및 스토퍼 수단(104) 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재(120)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6, the end effector 100 according to an embodiment of the present invention may employ other types of gripper portions. As shown in FIG. 6, an end effector 100 according to an embodiment of the present invention includes a body 102; A fixing part 104 installed on the body part 102; A moving part 106 movably formed with respect to the fixed part 104; A cable 40 connected to the moving part 106; A plurality of guide pulleys (116) mounted on the body portion (102) such that the cable (40) passes through at least a portion of the perimeter; A stopper means 118 formed on the body portion 102 to be spaced apart from the moving portion 106; And an elastic member 120 installed between the moving portion 106 and the stopper means 104 to be stretched or compressed.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)는 한 쌍의 죠를 포함하는 그리퍼를 채용할 수 있다. 한 쌍의 죠 중 일측은 고정부의 기능을 하고 한 쌍의 죠 중 타측은 이동부로서 기능한다. As shown in FIG. 6, the end effector 100 according to an embodiment of the present invention may employ a gripper including a pair of jaws. One of the pair of jaws functions as a fixed part and the other of the pair of jaws functions as a moving part.

몸체부(102)에 연결되는 한 쌍의 죠 중 일측의 죠는 고정되고, 몸체부(102)에 연결되는 한 쌍의 죠 중 타측의 죠는 일측의 죠에 대해 선형이동 가능하게 형성될 수 있다. 이동가능한 타측의 죠는 케이블(40)에 연결되어, 케이블(40)의 조절에 의해 고정된 일측의 죠와 가까이 이동할 수 있고 또한 멀리 이동할 수 있다. 케이블(40)을 당겨 이동부(106)가 고정부(104)에 가까이 이동한 경우 물체를 쥐게 되고, 멀리 이동한 경우 물체를 놓을 수 있다. 또한, 고정부(104)인 일측의 죠와 이동부(106)인 타측의 죠 사이에는 탄성부재(120)가 배치되고, 고정부(104)인 일측의 죠는 스토퍼 수단(118)의 기능을 한다. 스토퍼 수단은 스프링의 일단을 고정해주는 역할을 하는 모든 수단을 포함하는 것으로 엔드 이펙터에 별도로 설치되는 구성뿐만 아니라, 다른 작용도 수행하기 위해 설치되는 고정부와 같은 구성도 포함한다. 케이블(40)은 몸체부(102)에 설치된 가이드 풀리(116)에 의해 진행 방향이 조정된다. The jaws on one side of the pair of jaws connected to the body portion 102 are fixed and the jaws on the other side of the pair of jaws connected to the body portion 102 can be formed to be linearly movable with respect to the jaws on one side . The movable jaws of the other side are connected to the cable 40 so that they can move close to and move away from one side of the jaw fixed by the adjustment of the cable 40. The cable 40 can be pulled to hold the object when the moving part 106 moves close to the fixed part 104 and can hold the object when the moving part 106 moves away. An elastic member 120 is disposed between the jaws on one side of the fixing portion 104 and the other side of the moving portion 106. The jaws on one side of the fixing portion 104 function as the stopper means 118 do. The stopper means includes all the means for fixing one end of the spring. The stopper means includes not only a structure separately provided to the end effector but also a structure such as a fixed portion provided for performing other functions. The direction of the cable 40 is adjusted by the guide pulley 116 installed on the body 102.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 케이블 로봇(1)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임(10)과 엔드 이펙터(100)를 포함한다. 프레임(10)에는 케이블을 권취 및 권출 가능한 복수의 윈치(20)가 설치되고, 원치(20)에서 권취 및 권출되는 케이블의 장력을 측정하기 위한 장력 센서(30)가 설치될 수 있다.
The parallel cable robot 1 according to an embodiment of the present invention includes a frame 10 and an end effector 100 as shown in FIG. A plurality of winchs 20 capable of winding and pulling a cable can be installed in the frame 10 and a tension sensor 30 for measuring the tension of the cable wound and unwound from the nip 20 can be provided.

병렬형 케이블 로봇의 구성요소의 작용은 다음과 같다. The operation of the components of the parallel cable robot is as follows.

병렬형 케이블 로봇(1)은 특정 작업을 진행할 엔드 이펙터(100)와 병렬형 케이블 로봇(1)의 전체적인 작업공간을 확보하기 위한 프레임(10)을 포함한다. 프레임(10)에는 복수의 윈치(20)가 설치되고, 윈치(20)에는 케이블(40)을 감기 위한 드럼과 드럼을 구동하기 위한 모터로 이루어져 있다. The parallel cable robot 1 includes an end effector 100 for performing a specific operation and a frame 10 for securing an overall work space of the parallel cable robot 1. [ The frame 10 is provided with a plurality of winches 20 and the winch 20 is composed of a motor for driving the drum and a drum for winding the cable 40.

또한, 병렬형 케이블 로봇(1)에는 케이블의 장력을 정확하게 제어하기 위하여 윈치(20)와 연결하여 또는 독립되어서 장력 센서(30)가 장착될 수 있다. 장력 센서(30)는 케이블(40)이 거쳐 지나가면서 케이블(40)에 걸리는 장력을 측정가능하다. 윈치(20)에 감긴 케이블(40)은 복수의 풀리(50)를 거쳐 특정 위치로 이동되고 계속 연장되어 엔드 이펙터(100)의 일단에 연결된다. In addition, the parallel cable robot 1 may be mounted with the tension sensor 30 connected to the winch 20 or independently to accurately control the tension of the cable. The tensile force sensor 30 is capable of measuring the tension applied to the cable 40 as it passes over the cable 40. The cable 40 wound on the winch 20 is moved to a specific position via a plurality of pulleys 50 and continues to be connected to one end of the end effector 100.

통상의 케이블 로봇에서는 복수의 케이블이 프레임과 엔드 이펙터를 연결하게 되며, 케이블의 길이를 직접 변경하거나 길이를 변경하여 힘을 변경하여 엔드 이펙터를 특정 위치에 옮기거나 힘/토크를 제시할 수 있도록 제어될 수 있다.In a conventional cable robot, a plurality of cables connect the frame and the end effector. By changing the length of the cable directly or by changing the length, it is possible to control the end effector to move to a specific position or to present the force / torque .

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 케이블 로봇(1)은 케이블의 길이 및 장력 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어부(80)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, 센서들로부터 신호를 전달 받아 케이블의 길이 및 장력 중 적어도 하나를 제어하기 위한 컴퓨터일 수 있다. 7, the parallel cable robot 1 according to an embodiment of the present invention may further include a control unit 80 for controlling at least one of a length and a tension of the cable. For example, the control unit may be a computer for receiving signals from the sensors and controlling at least one of a length and a tension of the cable.

제어부(80)는, 엔드 이펙터(100)의 위치를 조정하기 위하여 프레임(1) 또는 프레임의 윈치(20)로부터 설정된 목표 위치까지의 케이블의 길이를 역기구학을 이용하여 연산하기 위한 역기구학 연산부를 포함할 수 있다. The control unit 80 includes an inverse kinematics operation unit for calculating the length of the cable from the winch 20 of the frame 1 or the frame to the set target position by using inverse kinematics in order to adjust the position of the end effector 100 .

또한 제어부(80)는, 엔드 이펙터(100)에서 요구되는 설정된 목표 힘 또는 토크값을 기초로 하여, 엔드 이펙터(100)의 평형 유지를 위해 필요한 케이블의 장력을 계산하는 평형장력 계산부를 포함할 수 있다. The control unit 80 may also include an equilibrium tension calculation unit for calculating the tension of the cable necessary for maintaining the balance of the end effector 100 based on the set target force or torque value required by the end effector 100 have.

또한, 제어부(80)는, 엔드 이펙터(100)의 동작을 위해 요구되는 케이블의 길이를 계산하는 보상길이 계산부를 더 포함할 수 있다.The control unit 80 may further include a compensation length calculation unit for calculating a length of a cable required for operation of the end effector 100. [

도 8에는 케이블 장력으로 구동 가능한 엔드 이펙터를 포함하는 병렬형 케이블 로봇의 제어방법이 도시되어 있다. Fig. 8 shows a control method of a parallel cable robot including an end effector which can be driven by cable tension.

목표 위치,

Figure 112016054041511-pat00001
,와 목표 힘 또는 토크,
Figure 112016054041511-pat00002
,가 주어질 때, 목표 위치에서 역기구학을 통하여 케이블 길이의 희망 위치,
Figure 112016054041511-pat00003
,를 우선 구한다. 동시에 목표 힘 또는 토크 값을 이용하여 엔드 이펙터가 평형적으로 머물기 위한 장력,
Figure 112016054041511-pat00004
,를 구한다. 장력을 구할 때는 통상 목표 위치값도 활용하게 된다. 장력 값이 결정되면 그리퍼를 동작시키기 위한 보상 길이를 계산하게 된다. 보상 길이는 통상 아래와 같이 구할 수 있다. Target location,
Figure 112016054041511-pat00001
, And target force or torque,
Figure 112016054041511-pat00002
, Given the desired position of the cable length through inverse kinematics at the target position,
Figure 112016054041511-pat00003
, Is first obtained. At the same time, using the target force or torque value, the tension for the end effector to stay equilibrium,
Figure 112016054041511-pat00004
. Usually, the target position value is also used to obtain the tension. When the tension value is determined, the compensating length for operating the gripper is calculated. The compensation length is usually obtained as follows.

Figure 112016054041511-pat00005
Figure 112016054041511-pat00005

Figure 112016054041511-pat00006
는 그리퍼를 움직이기 위한 그리퍼 이동부의 이동량을 의미하며,
Figure 112016054041511-pat00007
는 케이블이 장력에 의해 늘어나게 되는 길이를 보상하는 값이다.
Figure 112016054041511-pat00008
는 케이블의 단위길이당 탄성계수를 의미한다. 이렇게 보상 길이를 원래 케이블 길이에 추가하여 새로운 목표 길이
Figure 112016054041511-pat00009
를 구한다. 새로운 목표 길이와 장력값을 이용하여 케이블의 위치 및 장력 제어를 수행하여 위치를 구동시킨다. 경우에 따라서 목표 힘/토크 정보를 이용한 부분은 생략이 가능하다.
Figure 112016054041511-pat00006
Means the amount of movement of the gripper moving part for moving the gripper,
Figure 112016054041511-pat00007
Is a value that compensates for the length at which the cable is stretched by tension.
Figure 112016054041511-pat00008
Means the elastic modulus per unit length of the cable. By adding the compensation length to the original cable length,
Figure 112016054041511-pat00009
. The position and tension control of the cable are performed using the new target length and the tension value to drive the position. In some cases, the portion using the target force / torque information can be omitted.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1: 병렬형 케이블 로봇 10: 프레임
20: 윈치 30: 장력 센서
40: 케이블 50: 풀리
80: 제어부 100: 엔드 이펙터
102: 몸체부 104: 고정부
106: 이동부 108: 그리퍼부
110: 제1 연결부재 111: 그립부
112: 제2 연결부재 114: 제3 연결부재
116: 가이드 풀리 118: 스토퍼 수단
120: 탄성부재 122: 탄성부재 가이드
124: 케이블 걸쇠 202: 제1 링크
204: 제2 링크 206: 제3 링크
208: 고정부 210: 이동부
212: 그립부
1: parallel cable robot 10: frame
20: winch 30: tension sensor
40: Cable 50: Pulley
80: control unit 100: end effector
102: body portion 104:
106: moving part 108: gripper part
110: first connecting member 111: grip portion
112: second connecting member 114: third connecting member
116: Guide pulley 118: Stopper means
120: elastic member 122: elastic member guide
124: cable clip 202: first link
204: second link 206: third link
208: fixing part 210: moving part
212: grip portion

Claims (4)

삭제delete 케이블을 권취가능한 윈치가 설치된 프레임; 및
상기 프레임에 배치되는 엔드 이펙터로서, 몸체부와, 상기 몸체부에 설치되는 고정부와, 상기 고정부에 대해 회동가능하게 형성되는 이동부와, 상기 윈치에서 권출되어 몸체부에 설치된 복수의 가이드 풀리에 의해 안내되어 상기 이동부에 연결되는 케이블과, 상기 이동부와 이격되어 몸체부에 형성되는 스토퍼 수단과, 상기 이동부 및 스토퍼 수단 사이에 설치되어 신장 또는 압축되는 탄성부재를 포함하는 케이블 구동 엔드 이펙터를 포함하는 것인 병렬형 케이블 로봇.
A frame provided with a winch capable of winding cables; And
And an end effector disposed in the frame, the end effector comprising: a body portion; a fixing portion provided on the body portion; a moving portion rotatably formed with respect to the fixing portion; a plurality of guide pulleys wound around the winch, And a cable driving end including an elastic member provided between the moving unit and the stopper unit and being stretched or compressed so as to be separated from the moving unit, Effector. ≪ / RTI >
청구항 2에 있어서, 케이블의 길이 및 장력 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것인 병렬형 케이블 로봇. The parallel cable robot according to claim 2, further comprising a controller for controlling at least one of a length and a tension of the cable. 청구항 3에 있어서, 상기 제어부는,
역기구학을 이용하여 프레임으로부터 설정된 목표 위치까지의 케이블 길이를 연산하는 역기구학 연산부;
설정된 목표 힘 또는 토크값을 기초로 하여 상기 엔드 이펙터의 평형 유지를 위한 케이블의 장력을 계산하는 평형장력 계산부; 및
상기 엔드 이펙터의 동작을 위해 요구되는 케이블 길이를 계산하는 보상길이 계산부를 포함하는 것인 병렬형 케이블 로봇.


4. The apparatus of claim 3,
An inverse kinematic operation unit for calculating a cable length from a frame to a set target position using an inverse kinematics;
An equilibrium tension calculator for calculating a tension of the cable for maintaining the balance of the end effector on the basis of a set target force or a torque value; And
And a compensation length calculator for calculating a cable length required for the operation of the end effector.


KR1020160069756A 2016-06-03 2016-06-03 End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same KR101839317B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160069756A KR101839317B1 (en) 2016-06-03 2016-06-03 End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160069756A KR101839317B1 (en) 2016-06-03 2016-06-03 End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170137510A KR20170137510A (en) 2017-12-13
KR101839317B1 true KR101839317B1 (en) 2018-03-16

Family

ID=60944565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160069756A KR101839317B1 (en) 2016-06-03 2016-06-03 End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101839317B1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108357582B (en) * 2018-04-11 2023-10-13 中国科学院合肥物质科学研究院 Bionic flexible claw thorn foot structure
KR102093729B1 (en) * 2018-06-15 2020-03-26 전남대학교산학협력단 A compact haptic device using a parallel cable robot
CN109822606A (en) * 2019-04-04 2019-05-31 广州煌牌自动设备有限公司 A kind of pneumatic feeding fixture
CN112706186B (en) * 2020-12-24 2022-03-08 杭州电子科技大学 Humanoid wrist type robot claw and grabbing method thereof
KR102489926B1 (en) * 2021-08-20 2023-01-20 한국기계연구원 Gripper having actively bendable gripping surface

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100504216B1 (en) * 2003-06-20 2005-07-28 한국과학기술원 Robot gripper based on cable mechanism cable-tensioning component
JP2016034342A (en) * 2014-08-01 2016-03-17 株式会社高山医療機械製作所 Tweezers for precision work including medical treatment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100504216B1 (en) * 2003-06-20 2005-07-28 한국과학기술원 Robot gripper based on cable mechanism cable-tensioning component
JP2016034342A (en) * 2014-08-01 2016-03-17 株式会社高山医療機械製作所 Tweezers for precision work including medical treatment

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170137510A (en) 2017-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101839317B1 (en) End effector capable of being actuated by cable tension and cable-driven parallel robot comprising same
JP4469925B2 (en) Robot hand and robot arm
JP5105147B2 (en) Robot and control method
US7407208B2 (en) Joint drive mechanism and robot hand
JP2021502263A5 (en)
JP4983245B2 (en) Robot and control method
US9085308B2 (en) Passively actuated braking system
US8523509B2 (en) Robot
JP2001121468A (en) Manipulator
WO1993015452A1 (en) Light weight robot mechanism
Li et al. A cable-pulley transmission mechanism for surgical robot with backdrivable capability
JP6126101B2 (en) Shock tolerance structure
CN113199498B (en) Rigidity-adjustable soft mechanical arm and driving method thereof
US7564209B2 (en) Micro-manipulator
KR20220133185A (en) Drive system and drive method of drive system
KR101454779B1 (en) Gripper improving backlash and control characteristics
Liu et al. A single-actuator gripper with a working mode switching mechanism for grasping and rolling manipulation
JP5353767B2 (en) Endurance test equipment
US20220305669A1 (en) Robot hand
JPH1094990A (en) Wire driving link device and drive control unit for the same
JP3174848B2 (en) Gripping device
JP5311005B2 (en) Robot hand
Osele et al. A lightweight, high-extension, planar 3-degree-of-freedom manipulator using pinched bistable tapes
KR102434819B1 (en) Series elastic actuator apparatus and system including the same
CN115194727B (en) Constant force fixture

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant