KR101866274B1 - 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇에 관한 것으로서, 그리퍼를 구비한 양팔형 로봇에 있어서, 그리퍼로는 작은 물품을 파지할 수 있도록 함과 동시에, 아암에 구비된 받침부재로 중량물을 용이하게 파지하여 지지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 로봇 바디(10)와, 상기 로봇 바디(10)의 하부에 구비되는 이동수단(20)과, 상기 로봇 바디(10)의 상부에 구비되는 몸통부(30)와, 상기 몸통부(30)의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 아암(40)과, 상기 한 쌍의 아암(40)의 선단에 구비되는 그리퍼(50)를 포함하여 이루어지는 양팔형 로봇에 있어서, 하부 아암(40a)의 안쪽에 중량물을 들어올리기 위한 한 쌍의 받침부재(60)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇{Robot of Two Arms Capable of Gripping Heavy Goods}

본 발명은 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 양쪽 아암의 선단에 물품을 집을 수 있도록 그리퍼를 구비한 양팔형 작업기에 있어서, 양쪽 아암의 내측에 중량물을 들어올릴 수 있는 받침부재를 더 구비함으로써, 그리퍼로는 작은 물품을 파지할 수 있도록 하고, 상기 받침부재로 중량물을 용이하게 파지할 수 있도록 한 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇(Robot)이란 사람과 유사한 모습과 기능을 가진 기계, 또는 스스로 작업하는 능력을 가진 기계를 말한다.

상기한 로봇은, 그 용도에 따라 산업용 로봇, 서비스용 로봇, 특수목적용 로봇으로 구분할 수 있으며, 그동안 인간이 해오던 많은 일들을 대체해 나가고 있다.

산업용 로봇은, 각종 산업 현장에서 인간을 대신하여 주로 제품의 조립이나 검사 등의 업무를 수행한다.

상기 산업용 로봇은, 주로 힘이나 정밀도를 요하는 작업에 사용되고 있으며, 특히 자동차 조립, 전자제품 조립, 자동운반 등에 널리 사용되고 있다.

서비스용 로봇은, 가정에서 가사를 돕기 위해 사용되거나, 육체적 장애를 가진 사람들을 돌보는 일에도 사용된다.

상기 서비스용 로봇은, 청소, 환자보조, 장난감, 교육실습 등과 같이 인간 생활에 다양한 서비스를 제공하고 있으며, 그 예로는 로봇 청소기, 애완용 로봇, 간병 로봇 등이 있다.

특수목적용 로봇은, 인간을 대신하여 위험한 작업을 수행하는 로봇으로서, 재난 현장에서 인명을 구조하는 데 사용되거나, 우주, 심해, 원자로 등에서 극한 작업을 수행한다.

상기 특수목적용 로봇은, 원자력 공장에서 방사성 물질을 취급하거나, 유독 화학 물질을 취급할 때, 폭발물을 수색하거나 폭탄의 뇌관 제거 시 많이 사용되고 있다.

또한 특수목적용 로봇은 우주 공간에서의 작업에 특히 유용하여 지구를 돌고 있는 인공위성을 수리하는데 사용되기도 한다.

또한, 로봇은 그 조작방법에 따라, 인간이 직접 조작하는 수동조작형 로봇(Manual Manipulator Robot), 미리 설정된 순서에 따라 행동하는 시퀀스 로봇(Sequence Robot), 인간의 행동을 그대로 따라 하는 플레이백 로봇(Playback Robot), 프로그램을 수시로 변경할 수 있는 수치제어 로봇(Numerically Controlled Robot), 학습능력과 판단력을 지니고 있는 지능형 로봇(Intelligent Robot) 등으로 분류할 수 있다.

도 1은 다양한 용도로 사용되고 있는 종래의 양팔형 로봇의 일례를 도시한 것이다.

종래의 양팔형 로봇은, 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 바디(10)와, 상기 보롯 바디(10)의 하부에 구비되는 이동수단(20)과, 상기 로봇 바디(10)의 상부에 구비되는 몸통부(30)와, 상기 몸통부(30)의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 아암(40)(Arm)과, 상기 한 쌍의 아암(40)의 선단에 구비되는 그리퍼(Gripper)(50)를 포함하여 구성된다.

상기 이동수단(20)은 통상 무한궤도 방식으로 구비되나, 휠(Wheel) 형태로 구성될 수도 있다.

도 1에는 상기 이동수단(20)이 전,후,좌,우 4개로 도시되어 있지만, 상기 이동수단(40)은 좌,우에 2개로 구성될 수도 있다.

상기 아암(40)은, 팔꿈치를 기준으로 아래쪽의 하부 아암(40a)과 위쪽의 상부 아암(40b)으로 구성된다.

상기 그리퍼(50)는 하부 아암(40a)의 선단에 구비되어 있으며, 물품을 파지할 수 있도록 다수의 손가락을 포함하여 구성된다.

상기한 구조의 양팔형 로봇에 의하면, 사용자의 조작에 의해 로봇을 필요한 장소로 이동시킬 수 있고, 그리퍼(50)를 사용하여 물품을 파지하도록 할 수 있다.

그런데 상기한 종래의 양팔형 로봇에 의하면, 하부 아암(40a)의 선단에 구비된 그리퍼(50)로만 물품을 파지할 수 있으므로, 작은 물품을 집을 수는 있으나 부피가 크고 무거운 중량물은 파지할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 인명구조용 로봇과 같이 재난 현장에서 사람을 들어올려 운반할 수 있는 인명구조용 로봇도 개발되어 있다.

그러한 상기한 인명구조용 로봇은, 사람을 들어올려 운반할 수는 있으나, 아암의 선단에 그리퍼를 구비하고 있지 않기 때문에 소형 물품을 파지할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 본 발명과 관련된 선행기술을 검색한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, "인명구조 및 다용도 로봇"에 관한 것으로서, 각종 재해로 인해 구조원이 가까이 접근할 수 없는 현장으로부터 인체를 구조하여 안전한 장소로 이동시키거나 병원 등에서 보호자를 대신하여 환자를 이동시킬 때, 핸드부가 인체를 끌어올려서 안전하게 안아서 이동하되, 특히 끌어올리기 위해 인체를 들어올리는 동작에서, 다수의 손가락부 전체 또는 하나의 손가락부가 상하 회전 작동되면서 인체와 지면 사이에 공간을 창출하면서 들어올리게 되므로, 들어올리는 동작이 용이함은 물론이고 불쾌감을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

특허문헌 2는, "전개장치를 가지는 로봇"에 관한 것으로서, 바디와, 대상체의 하단부를 감쌀 수 있도록 상기 바디에 결합되는 팔 및 상기 바디의 전면에 접고 펼 수 있도록 장착되고 상기 팔을 보조하여 대상체를 지지하도록 형성되는 지지장치를 포함하며, 상기 지지장치는 대상체를 안착시키는 지지판 및 상기 팔의 구동에 대응하여 상기 지지판을 구동시키는 전개 모듈을 포함하고 있다.

특허문헌 3은, "양팔 매니퓰레이터에 트랙이 결합된 구난 로봇"에 관한 것으로서, 지면과 수직을 이루는 스탠딩 모드에서부터 지면과 수직을 이루른 크롤러 모드까지 자유로운 형상 변경이 가능하도록 한 상단 레그 트랙의 끝단부위와 상기 하단 레그 트랙의 시작단 부위가 회동가능하게 결합된 좌,우 하지 이동 플랫폼, 부상자를 안거나 내려놓을 수 있으며 지면에 닿은 상태에서 구동력이 필요없이 지면 위를 이동함으로써 보조적인 롤러 역할이 수행되는 암 트랙이 구비된 양팔 매니퓰레이터를 구비함으로써, 험지에서의 유연성과 극한 험지에서의 이동성을 크게 향상하고, 특히 양팔 매니퓰레이터로 부상자를 안은 상태에서 동적 밸런싱 제어와 인명의 안전한 이송이 이루어지도록 하고 있다.

특허문헌 4는, "아암부재를 구비한 이동 로봇"에 관한 것으로서 아암의 선단에 그리핑 부재와 액츄에이터를 구비하여 고하중의 물품이나 사람 등을 들어올릴 수 있도록 하고 있다.

특허문헌 5는, "인터페이스 작동에 의한 로봇 승강장치"에 관한 것으로서, 통상의 아암 구조를 이용한 웨어러블 방식을 채택하여, 사용자가 베이스에 탑승한 상태에서 컨트롤 아암을 조작하면 이에 따라 로봇의 아암이 동작하는 구조로 되어 있다.

KR 10-1300981 B1 KR 10-1444665 B1 KR 10-2016-0032417 A US 7,902,784 B1 US 2012/0237319 A1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그리퍼를 구비한 양팔형 로봇에 있어서, 그리퍼로는 작은 물품을 파지할 수 있도록 함과 동시에, 아암에 구비된 받침부재로 중량물도 파지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 통상의 그리퍼로 파지할 수 없는 크고 무거운 중량물을 용이하게 파지하여 지지할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 양쪽 아암의 안쪽에 구비된 한 쌍의 받침부재 및 지지부재에 의해 중량물을 안정적으로 구속하여 운반할 수 있도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로봇 바디와, 상기 로봇 바디의 하부에 구비되는 이동수단과, 상기 로봇 바디의 상부에 구비되는 몸통부와, 상기 몸통부의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 아암과, 상기 한 쌍의 아암의 선단에 구비되는 그리퍼를 포함하여 이루어지는 양팔형 로봇에 있어서, 하부 아암의 안쪽에 중량물을 들어올리기 위한 한 쌍의 받침부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 받침부재는, 판상부재로서 그 선단부분이 두께가 감소되는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 받침부재는, 한 쌍의 하부 아암과 상부 아암에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 받침부재의 상부에 물품을 지지하기 위한 지지부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지지부재가 일정 각도로 회동하는 한 쌍의 링크구조로 형성되고, 상기 지지부재를 구동하기 위한 액츄에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지지부재가 일체형의 원호형상으로 형성되고, 상기 지지부재와 아암은 탄성부재에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 지지부재의 내측에 러버가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 원호형상의 지지부재는 탈착이 가능하게 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 그리퍼로는 작은 물품을 파지할 수 있고, 아암에 구비된 받침부재로는 중량물을 파지할 수 있으므로, 로봇을 다양한 용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한 양쪽 아암의 안쪽에 구비된 한 쌍의 받침부재에 의해 통상의 그리퍼로 파지할 수 없는 크고 무거운 중량물을 용이하게 파지할 수 있는 효과가 있다.

또한 받침부재에 구비된 지지부재에 의해 파지된 중량물을 구속함으로써, 중량물을 안정적으로 운반할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 지지부재가 착탈식으로 구비되므로, 중량물의 외관에 맞는 지지부재를 사용하여 다양한 형상의 중량물을 용이하게 파지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 양팔형 로봇의 일례를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양팔형 로봇을 도시한 일부 사시도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 양팔형 로봇을 도시한 일부 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 양팔형 로봇은, 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇 바디(10)와, 상기 로봇 바디(10)의 하부에 구비되는 이동수단(20)과, 상기 로봇 바디(10)의 상부에 구비되는 몸통부(30)와, 상기 몸통부(30)의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 아암(40)과, 상기 한 쌍의 아암(40)의 선단에 구비되는 그리퍼(Gripper)(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 아암(40)은 팔꿈치 부분의 하부에 위치하는 하부 아암(40a)과, 팔꿈치 부분의 상부에 위치하는 상부 아암(40b)으로 구성된다.

상기한 양팔형 로봇의 일반적인 구성에 대해서는 종래기술에서 설명한 바 있으므로, 이하 본 발명의 특징부에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 양팔형 로봇은, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 아암(40a)의 안쪽에 중량물을 들어올리기 위한 한 쌍의 받침부재(60)가 더 구비된다.

상기 받침부재(60)는, 판상부재로 형성되며, 그 선단부분으로 갈수록 두께가 감소되도록 형성된다.

상기한 구조에 의해 받침부재(60)를 중량물의 하부로 밀어넣어 용이하게 들어올릴 수가 있다.

도 2에는 상기 받침부재(60)가 하부 아암(40a)에만 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 받침부재(60)는, 하부 아암(40a)과 상부 아암(40b)에 각각 구비될 수도 있다.

상기한 구조에 의하면 부피가 큰 중량물도 용이하게 들어올릴 수 있다.

또한 상기 지지부재(70)는, 받침부재(60)의 상부에 구비되어 일정 각도로 회동하는 한 쌍의 링크구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 지지부재(70)를 구동하기 위한 액츄에이터(80)가 더 구비된다.

상기 지지부재(60)는 상기 액츄에이터(80)에 의해 작동되어 파지된 중량물을 안정적으로 구속한다.

이에 따라 중량물을 파지한 후에 안정적인 상태에서 필요한 장소로 안전하게 운반할 수가 있다.

그리퍼를 구비한 종래의 양팔형 로봇에 의하면, 그리퍼(50)로 작은 물품을 파지할 수는 있으나, 부피가 큰 중량물은 파지할 수가 없다.

또한 인명구조용 로봇은, 사람을 들어올릴 수는 있으나, 아암의 선단에 그리퍼를 구비하고 있지 않기 때문에 작은 물품을 파지할 수가 없다.

그러나 본 발명에 의하면, 아암의 선단에 구비된 그리퍼(50)로는 작은 물품을 파지하고, 아암의 안쪽에 구비된 받침부재(60)에 의해 부피가 큰 중량물도 쉽게 들어올릴 수 있게 된다.

이에 따라 그리퍼를 구비한 양팔형 로봇을 다용도로 사용할 수가 있다.

또한 하부 아암(40a) 부분이 측면에서 중량물을 받쳐주는 역할을 하게 되므로, 마치 사람의 팔로 중량물을 감싸안으면서 들어올리는 효과를 얻을 수가 있다.

또한 중량물을 파지한 후에는 지지부재(70)가 중량물을 양쪽에서 안정적으로 구속하게 되므로, 중량물을 필요한 장소로 안전하게 운반할 수가 있다.

<제2 실시예>

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제2 실시예는, 상기 제1 실시예에서 지지부재의 구조를 변형시킨 것이다(제2 실시예의 지지부재는 70'로 표기하기로 한다).

본 발명의 제2 실시예에 따른 양팔형 로봇은, 도 3에 도시된 바와 같이, 지재부재(70')가 한 쌍의 링크 구조가 아니라 일체형의 원호형상으로 형성된다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 지지부재(70')의 형상은 파지하고자 하는 중량물의 외관에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예컨대 직선 형태로 형성될 수도 있고, 파형 형태로 형성될 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예는, 탄성부재(90)의 탄성력을 이용하여 중량물을 지지하므로, 제1 실시예와 달리 액츄에이터를 필요로 하지 않는다.

또한 상기 지지부재(70')와 하부 아암(40a)은 탄성부재(90)에 의해 연결되는데, 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 지지부재(70')와 하부 아암(40a) 사이에서 탄성력을 유지할 수 있는 것이면 어떠한 탄성수단을 사용하여도 무방하다.

또한 상기 지지부재(70')의 안쪽에는 러버(100)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이는 중량물을 파손시키지 않고 용이하게 지지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한 상기 원호형상의 지지부재(70')는 탈착이 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 구조에 의해 다양한 형상의 지지부재를 조립하여 사용할 수가 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 받침부재(60) 및 원호형상의 지지부재(70')에 의해 파지가 곤란한 원통형 중량물도 용이하게 들어올려 파지할 수가 있다.

또한 상기 지지부재(70')가 탈착식으로 구비되므로, 중량물의 외관에 구애받지 않고 중량물을 들어올려 지지할 수 있다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되지 아니한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 바디(Body) 20: 이동수단
30: 몸통부 40: 아암(Arm)
40a: 하부 아암 40b: 상부 아암
50: 그리퍼(Gripper) 60: 받침부재
70, 70': 지지부재 80: 액츄에이터(Actuator)
90: 탄성부재
100: 러버(Rubber)

Claims (9)

1. 로봇 바디(10)와, 상기 로봇 바디(10)의 하부에 구비되는 이동수단(20)과, 상기 로봇 바디(10)의 상부에 구비되는 몸통부(30)와, 상기 몸통부(30)의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 상부 아암(40b) 및 한 쌍의 하부 아암(40a)과, 상기 한 쌍의 하부 아암(40a)의 선단에 각각 구비되는 그리퍼(50)를 포함하여 이루어지는 양팔형 로봇에 있어서,
   상기 한 쌍의 하부 아암(40a)에서 각각 안쪽으로 연장되어 중량물을 들어올리기 위한 한 쌍의 받침부재(60)와,
   상기 한 쌍의 받침부재(60)의 상부에 각각 구비되어 물품을 지지하기 위한 지지부재(70)를 더 포함하고,
   상기 지지부재(70)는 일정 각도로 회동하는 한 쌍의 링크구조로 형성되고, 상기 지지부재(70)를 구동하기 위한 액츄에이터(80)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 받침부재(60)는, 판상부재로서 그 선단부분이 두께가 감소되는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 받침부재(60)는, 한 쌍의 하부 아암(40a)과 한 쌍의 상부 아암(40b)에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
4. 삭제
5. 삭제
6. 로봇 바디(10)와, 상기 로봇 바디(10)의 하부에 구비되는 이동수단(20)과, 상기 로봇 바디(10)의 상부에 구비되는 몸통부(30)와, 상기 몸통부(30)의 양쪽에 구비되어 전방으로 연장되는 한 쌍의 상부 아암(40b) 및 한 쌍의 하부 아암(40a)과, 상기 한 쌍의 하부 아암(40a)의 선단에 각각 구비되는 그리퍼(50)를 포함하여 이루어지는 양팔형 로봇에 있어서,
   상기 한 쌍의 하부 아암(40a)에서 각각 안쪽으로 연장되어 중량물을 들어올리기 위한 한 쌍의 받침부재(60)와,
   상기 한 쌍의 받침부재(60)의 상부에 각각 구비되어 물품을 지지하기 위한 지지부재를 더 포함하고,
   상기 지지부재는 원호형상으로 형성되고, 상기 원호형상의 지지부재(70')와 하부 아암(40a)은 탄성부재(90)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 탄성부재(90)는 코일 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 원호형상의 지지부재(70')의 안쪽에 러버(100)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 원호형상의 지지부재(70')는 탈착이 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 중량물을 파지할 수 있는 양팔형 로봇.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images