KR101921687B1 - 인간­로봇 협업용 안전 교시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 암의 말단에 장착되는 상부 구조체; 상기 상부 구조체의 하측에 결합되어 고정되며, 그리퍼가 장착되는 하부 구조체; 상기 상기 상부 구조체 및 하부 구조체 사이에 배치되어, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체 중 어느 하나 이상에 결합되된 지지부; 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 구비되며, 내측이 상하로 관통 형성되어 상기 지지부의 외측에 끼워진 교시 핸들; 및 상기 교시 핸들과 지지부 사이, 교시 핸들과 상부 구조체 사이, 및 교시 핸들과 하부 구조체 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 원주방향을 따라 이격되어 배열되며, 상기 지지부 또는 교시 핸들에 결합되어, 상기 교시 핸들의 움직임에 따라 눌려 작동될 수 있도록 형성된 다수의 푸쉬 버튼 스위치; 를 포함하여 이루어져, 로봇의 말단에 장착되어 로봇을 교시할 수 있어 사용자의 직관적인 교시가 가능하고 교시 정밀도를 향상시킬 수 있으며 안전성이 향상된 인간 로봇 협업용 안전 교시장치에 관한 것이다.

Description

인간­로봇 협업용 안전 교시장치 {Teaching device for human­robot co­operation}

본 발명은 사용자가 로봇의 말단에서 로봇의 작업을 직접 교시할 수 있도록 함으로서 직관적인 교시 작업이 가능한 인간 로봇 협업용 안전 교시장치에 관한 것이다.

최근 다양한 분야에서 로봇의 작업력과 인간의 지능을 동시에 활용하여 효과적으로 생산성을 높일 수 있는 인간과 로봇의 협업에 대한 필요성이 급증하는 추세이며, 인간과 로봇 협업의 형태 중에서 로봇의 직접교시에 대한 필요성이 매우 높다.

직접교시란 사용자가 별도의 티칭 펜던트 등을 사용하지 않고 직접 로봇을 손으로 움직여 로봇의 경로를 교시할 수 있는 매우 직관적인 방법으로, 로봇 경로 교시를 위한 복잡한 프로그래밍이 필요 없는 장점이 있다.

이러한 인간과 로봇의 협업을 위해서는 로봇과 인간이 동일한 공간에 존재해야 하므로, 로봇의 오작동 및 인간의 실수로 인한 충돌 안전 문제가 매우 중요한 요소이다.

기존에 주로 연구되어온 직접교시 방법은 로봇 끝단에 힘과 모멘트를 측정할 수 있는 센서를 설치하여, 사용자가 로봇을 밀거나 당기는 힘을 측정하여 이를 로봇의 위치제어 명령으로 변환하여 로봇을 움직이는 방식이 있다.

그러나 이와 같은 방법은 민감한 센서 및 복잡한 힘 제어 알고리즘이 필수 이므로 로봇의 오동작 및 고장으로 인하여 작업자와 로봇의 충돌이 발생할 위험이 있다. 또한, 일반적인 힘 센서의 경우 매우 고가이므로 직접교시 시스템 구비에 매우 높은 비용이 소요되기 때문에, 이와 같은 문제로 현재까지도 프로그래밍 혹은 티칭 펜던트를 사용한 로봇 교시가 주를 이루고 있다.

KR 10-1498836 B1 (2015.02.26.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로봇의 말단에 교시 장치를 부착하여 사용자의 직관적인 교시가 가능하도록 하며, 기계적인 스위치를 통하여 로봇에 직접 동작 명령을 전달하여 로봇을 제어할 수 있도록 함으로써 힘 제어 기반의 직접교시에 비하여 안전성이 높고 제조 비용을 절감할 수 있는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인간 로봇 협업용 안전 교시장치는, 로봇 암의 말단에 장착되는 상부 구조체; 상기 상부 구조체의 하측에 결합되어 고정되며, 그리퍼가 장착되는 하부 구조체; 상기 상부 구조체 및 하부 구조체 사이에 배치되어, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체 중 어느 하나 이상에 결합된 지지부; 상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 구비되며, 내측이 상하로 관통 형성되어 상기 지지부의 외측에 끼워진 교시 핸들; 및 상기 교시 핸들과 지지부 사이, 교시 핸들과 상부 구조체 사이, 및 교시 핸들과 하부 구조체 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 원주방향을 따라 이격되어 배열되며, 상기 지지부 또는 교시 핸들에 결합되어, 상기 교시 핸들의 움직임에 따라 눌려 작동될 수 있도록 형성된 다수의 푸쉬 버튼 스위치; 를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들은 내주면에서 반경방향 내측으로 연장부들이 돌출 형성되되, 상기 연장부들은 원주방향으로 서로 이격되어 배열되며, 상기 지지부는, 연장부들에 의해 둘러싸인 반경방향 내측에 배치된 제1지지부를 포함하여 이루어지며, 상기 푸쉬 버튼 스위치는, 반경방향으로 상기 연장부들의 내측면과 제1지지부 사이에 각각 배치된 제1스위치들을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 지지부는, 원주방향으로 상기 연장부들의 사이에 배치된 제2지지부를 더 포함하여 이루어지며, 상기 푸쉬 버튼 스위치는, 원주방향으로 상기 연장부들의 측면과 제2지지부의 측면 사이에 각각 배치된 제2스위치들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 반경방향으로 상기 교시 핸들의 내측면과 제2지지부 사이에 배치된 제4스위치들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 푸쉬 버튼 스위치는, 상기 상부 구조체와 교시 핸들 사이 및 상기 하부 구조체와 교시 핸들 사이에 배치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배열된 제3스위치들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 상부 구조체, 하부 구조체 및 지지부 중 어느 하나 이상에는 오목하게 안치홈이 형성되어, 상기 푸쉬 버튼 스위치가 안치홈에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들의 중심을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 후방쪽에 배치된 제1스위치가 눌려 작동될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 z축 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 전방쪽에 배치된 제3스위치가 눌려 작동될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 θx 방향 또는 θy 방향으로 회전되면, 회전되는 중심이 되는 축을 기준으로 교시 핸들의 회전방향 전방쪽에 배치된 제3스위치가 눌려 작동될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면, 상기 연장부가 이동되는 전방쪽에 배치된 제2스위치가 눌려 작동될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 θz 방향으로 회전되면, 회전되는 중심이 되는 z축을 기준으로 상기 연장부의 회전방향 전방쪽에 배치된 제2스위치가 눌려 작동될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들이 x축 방향, y축 방향 및 xy 평면상에서 상기 x축과 y축에 비스듬한 방향 중 어느 하나의 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들의 중심을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 후방쪽에 배치된 제4스위치가 눌려 작동될 수 있다.

본 발명의 인간 로봇 협업용 안전 교시장치는, 사용자의 직관적인 교시가 가능하여 교시 정밀도를 향상시킬 수 있으며 안전성이 향상되어 로봇과 작업자와 충돌을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치가 로봇 암의 단부에 장착된 상태를 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 부분 조립사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 상부 구조체를 제거한 상태에서의 지지부, 교시 핸들 및 푸쉬 버튼 스위치들의 배치를 나타낸 상측 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 교시 핸들을 +x방향 또는 -x방향으로 밀었을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 교시 핸들을 +y방향 또는 -y방향으로 밀었을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 교시 핸들을 +z방향 또는 -z방향으로 밀었을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 교시 핸들을 +θx방향 또는 -θx방향으로 회전시켰을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 교시 핸들을 +θy방향 또는 -θy방향으로 회전시켰을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 교시 핸들을 +θz방향 또는 -θz방향으로 회전시켰을 때 눌려 작동되는 스위치들을 나타낸 도면.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치가 로봇 암의 단부에 장착된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 부분 조립사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 나타낸 정면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 상부 구조체를 제거한 상태에서의 지지부, 교시 핸들 및 푸쉬 버튼 스위치들의 배치를 나타낸 상측 평면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 인간 로봇 협업용 안전 교시장치(1000)는, 로봇 암(2100)의 말단에 장착되는 상부 구조체(100); 상기 상부 구조체(100)의 하측에 결합되어 고정되며, 그리퍼(2200)가 장착되는 하부 구조체(200); 상기 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200) 사이에 배치되어, 상기 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200) 중 어느 하나 이상에 결합된 지지부(300); 상기 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200) 사이에 구비되며, 내측이 상하로 관통 형성되어 상기 지지부(300)의 외측에 끼워진 교시 핸들(400); 및 상기 교시 핸들(400)과 지지부(300) 사이, 교시 핸들(400)과 상부 구조체(100) 사이, 및 교시 핸들(400)과 하부 구조체(200) 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 원주방향을 따라 이격되어 배열되며, 상기 지지부(300) 또는 교시 핸들(400)에 결합되어, 상기 교시 핸들(400)의 움직임에 따라 눌려 작동될 수 있도록 형성된 다수의 푸쉬 버튼 스위치(500); 를 포함하여 이루어질 수 있다.

우선, 본 발명의 인간 로봇 협업용 안전 교시장치(1000)는 로봇(2000)의 말단인 로봇 암(2100)의 말단부에 장착되어 사용자가 로봇을 직접 교시할 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고 인간 로봇 협업용 안전 교시장치(1000)는 하측에 그리퍼(2200)가 장착되어 부품을 파지하여 조립하는 작업 등에 이용될 수 있다. 또한, 인간 로봇 협업용 안전 교시장치(1000)는 도시된 바와 같이 상측에서 하측방향으로 상부 구조체(100), 교시 핸들(400) 및 하부 구조체(200)가 적층되어 배치된 형태로 형성될 수 있고, 최상측인 상부 구조체(100)의 상면에는 로봇 암 장착부(101)가 형성되어 로봇 암(2100)의 말단부에 결합될 수 있으며, 최하측인 하부 구조체(200)의 하면에는 그리퍼 장착부(201)가 형성되어 다양한 형태의 그리퍼(2200)가 결합되어 장착될 수 있다. 또한, 그리퍼 장착부(201)에는 그리퍼 이외에도 다양한 엔드 이펙터(end effector)가 장착되어 사용될 수 있다.

상부 구조체(100)는 로봇 암(2100)의 말단부에 결합되어, 로봇 암(2100)을 기준으로 로봇 암(2100)에 결합되어 고정되도록 형성될 수 있다. 그리고 상부 구조체(100)는 로봇 암(2100)의 말단부에 결합될 수 있도록 상측에 로봇 암 장착부(101)가 형성될 수 있으며, 상기 로봇 암 장착부(101)는 로봇 암(2100)의 말단부에 체결수단 등으로 결합될 수 있는 형태 등 다양한 결합구조로 형성될 수 있다.

하부 구조체(200)는 상부 구조체(100)의 하측에 이격되어 배치될 수 있으며, 하부 구조체(200)가 상부 구조체(100)에 결합되어 고정될 수 있다. 이때, 일례로 별도의 결합부재가 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200) 사이에 배치되어, 결합부재의 상측이 상부 구조체(100)에 결합되고 하측이 하부 구조체(200)에 결합될 수 있다. 이외에도 상부 구조체(100)와 결합부재가 일체로 형성되거나 하부 구조체(200)와 결합부재가 일체로 형성될 수도 있다. 그리고 하부 구조체(200)는 요구되는 작업을 할 수 있는 그리퍼(2200)를 포함한 다양한 엔드 이펙터가 장착될 수 있도록 하측에 그리퍼 장착부(201)가 형성될 수 있으며, 그리퍼 장착부(201)는 그리퍼(2200)가 체결되어 결합될 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

지지부(300)는 상하방향으로 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200) 사이의 위치에 배치될 수 있으며, 지지부(300)는 상부 구조체(100)에 결합되어 고정되거나 하부 구조체(200)에 결합되어 고정되거나 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200)에 모두 결합되어 고정될 수 있다. 그리고 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200)는 서로 대응되는 면이 일치하도록 마주보게 배치될 수 있으며, 지지부(300)는 반경방향으로 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200)의 외주면이 있는 위치에서 내측으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 지지부(300)는 제1지지부(310) 및 제2지지부(320)로 구성될 수 있으며, 제1지지부(310)가 제2지지부(320)보다 반경방향 내측에 배치될 수 있다. 이때, 제1지지부(310) 및 제2지지부(320)는 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200) 중 어느 하나에 결합된 형태로 형성될 수 있으며, 상부 구조체(100)나 하부 구조체(200)에 제1지지부(310) 또는 제2지지부(320)가 일체로 형성될 수도 있다. 도면에서는 제1지지부(310)가 하부 구조체(200)와 일체로 형성되며, 제2지지부(320)는 별도로 형성되어 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200)에 결합된 것을 나타내었다.

교시 핸들(400)은 상하방향으로 상부 구조체(100)와 하부 구조체(200) 사이의 위치에 배치될 수 있으며, 상하방향으로 지지부(300)가 배치된 높이에 교시 핸들(400)이 배치될 수 있다. 그리고 교시 핸들(400)은 반경방향 내측이 상하방향으로 관통 형성되어 지지부(300)의 외측에 교시 핸들(400)이 끼워져 있도록 배치될 수 있다. 이때, 교시 핸들(400)은 일례로 링 형태로 형성되어, 링 형태의 링부(410) 내주면이 지지부(300)의 바깥쪽면으로부터 이격되되 근접하도록 배치될 수 있다. 또한, 교시 핸들(400)은 상부 구조체(100) 및 하부 구조체(200)와도 이격되되 근접하도록 배치될 수 있다. 그리하여 교시 핸들(400)은 사용자가 손으로 건드리는 조그 모션을 하면 그 조그 모션에 따라 교시 핸들(400)이 움직도록 구성될 수 있다.

푸쉬 버튼 스위치(500)는 교시 핸들(400)의 움직임에 따라 눌려 작동될 수 있도록 반경방향으로 교시 핸들(400)과 지지부(300)의 사이에 배치되거나, 상하방향으로 교시 핸들(400)과 상부 구조체(100)의 사이에 배치되거나, 상하방향으로 교시 핸들(400)과 하부 구조체(200)의 사이에 배치될 수 있다. 또는 상기한 위치들 중 어느 하나 이상의 위치에 배치될 수 있다. 그리고 푸쉬 버튼 스위치(500)는 원주방향을 따라 이격되어 배열되며, 도시된 바와 같이 원주방향으로 360도 범위 전체에 걸쳐 특정한 각도 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 45도 간격이나 90도 간격 등으로 배열될 수 있다. 또한, 푸쉬 버튼 스위치(500)는 교시 핸들(400)에 결합되어 고정되거나 상부 구조체(100), 하부 구조체(200), 지지부(300)에 결합되어 고정될 수도 있다. 또한, 푸쉬 버튼 스위치(500)는 물리적으로 누르는 힘에 의해 작동될 수 있는 기계적인 스위치가 될 수 있으며, 일례로 택트 스위치 등이 될 수 있다. 또는 이외에도 교시 핸들(400)의 조작에 의해 눌려서 작동될 수 있는 다양한 스위치가 사용될 수 있다. 또한, 푸쉬 버튼 스위치(500)는 눌리는 버튼 부분이 교시 핸들(400)을 향하도록 배치될 수 있다.

그리하여 로봇의 말단에 인간 로봇 협업용 안전 교시장치를 부착하여 사용자의 직관적인 교시가 가능하며, 기계적인 스위치를 통하여 로봇에 직접 동작 명령을 전달하여 로봇을 제어할 수 있도록 함으로써 힘 제어 기반의 직접교시에 비하여 안전성이 높고 제조 비용을 절감할 수 있다.

[세부 실시예]

또한, 상기 교시 핸들(400)은 링부(410)의 내주면에서 반경방향 내측으로 연장부(420)들이 돌출 형성되되, 상기 연장부(420)들은 원주방향으로 서로 이격되어 배열되며, 상기 지지부(300)는, 연장부(420)들에 의해 둘러싸인 반경방향 내측에 배치된 제1지지부(310)를 포함하여 이루어지며, 상기 푸쉬 버튼 스위치(500)는, 반경방향으로 상기 연장부(420)들의 내측면과 제1지지부(310) 사이에 각각 배치된 제1스위치(510)들을 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 교시 핸들(400)은 링 형태의 링부(410)이 내주면에서 반경방향 내측으로 다수의 연장부(420)가 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 연장부(420)들은 원주방향으로 90도 간격으로 이격되어 4개가 배열될 수 있다. 그리고 연장부(420)들의 자유단은 서로 만나지 않고 이격되어 있도록 형성될 수 있다. 여기에서 지지부(300)는 제1지지부(310)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 제1지지부(310)는 연장부(420)들의 자유단보다 반경방향으로 내측에 배치될 수 있다. 이때, 제1지지부(310)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 도면에서는 호 형태로 형성된 4개의 부분이 연장부(420)들 각각의 자유단과 근접한 위치에 배치된 형태로 형성된 것을 나타내었다. 그리고 제1지지부(310)는 하부 구조체(200)의 상면에서 상측으로 돌출된 형태로 연장되어 하부 구조체(200)와 제1지지부(310)가 일체로 형성될 수 있다. 또한, 푸쉬 버튼 스위치(500)는 제1스위치(510)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 제1스위치(510)는 반경방향으로 연장부(420)들의 자유단 부분의 내측면과 제1지지부(310)의 사이에 각각 배치되어 제1스위치(510)가 제1지지부(310)에 고정되어 있을 수 있다. 또한, 연장부(420)의 자유단 부분에서 반경방향 내측면은 평평한 면으로 형성되어, 교시 핸들(400)을 조작하지 않은 상태에서 제1스위치(510)와 연장부(420)가 접촉되어 있는 상태 또는 미세하게 이격되어 있는 상태가 되도록 배치될 수 있다.

그리하여 사용자가 교시 핸들(400)을 x축방향 또는 y축방향으로 움직이는 조작을 하면 연장부(420)가 하나의 제1스위치(510)를 누르게되어 스위치가 작동되어 교시 핸들(400)의 조작을 감지할 수 있으며, 이와 같이 제1스위치(510)들 중 눌려서 작동되는 스위치의 작동 신호를 받아서 로봇을 원하는 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다. 그리고 돌출된 바 형태의 연장부(420)가 제1스위치(510)를 누를 수 있도록 구성되므로, x축방향 또는 y축방향으로의 움직임에 따라 스위가 정확하게 눌려서 작동될 수 있다.

또한, 상기 지지부(300)는, 원주방향으로 상기 연장부(420)들의 사이에 배치된 제2지지부(320)를 더 포함하여 이루어지며, 상기 푸쉬 버튼 스위치(500)는, 원주방향으로 상기 연장부(420)들의 측면과 제2지지부(320)의 측면 사이에 각각 배치된 제2스위치(520)들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 지지부(300)는 제2지지부(320)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 제2지지부(320)는 반경방향으로 교시 핸들(400)의 링부(410) 내측에 배치되어 반경방향으로 연장부(420)가 형성된 영역에 제2지지부(320)가 위치할 수 있다. 그리고 일례로 제2지지부(320)는 호 형태로 형성되어 연장부(420)들의 사이에 각각 형성될 수 있으며, 원주방향으로 양단부의 측면(연장부와 마주보는 면)이 연장부(420)의 측면(제2지지부와 마주보는 면)이 서로 이격될 수 있다. 여기에서 푸쉬 버튼 스위치(500)는 원주방향으로 연장부(420)와 제2지지부(320) 사이에 각각 배치될 수 있다. 이에 따라 하나의 연장부(420)에 2개의 제2스위치(520)가 근접되거나 접촉되도록 배치되어 제2스위치(520)가 총 8개가 구비될 수 있다. 이때, 제2스위치(520)는 눌릴 수 있는 버튼 부분이 연장부(420)를 향하거나 연장부(420)와 접촉되어 있도록 배치될 수 있으며, 제2스위치(520)는 제2지지부(320)에 결합되어 고정될 수 있다.

그리하여 사용자가 z축을 중심으로 교시 핸들(400)을 회전시키는 조작을 하면 교시 핸들(400)의 연장부(420)의 원주방향 측면이 제2스위치(520)들을 누르게되어 스위치가 작동되며, 이에 따라 교시 핸들(400)의 조작을 감지할 수 있으며 이와 같이 제2스위치(520)들 중 눌려서 작동되는 스위치들의 작동 신호를 받아서 로봇을 원하는 방향으로 회전되도록 제어할 수 있다. 그리고 돌출된 바 형태의 연장부(420)가 제2스위치(520)들을 누를 수 있도록 구성되므로, z축을 중심으로한 회전방향에 따라 스위가 정확하게 작동될 수 있다.

또한, 반경방향으로 상기 교시 핸들(400)의 링부(410)의 내측면과 제2지지부(320)의 사이에 배치된 제4스위치(540)들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 교시 핸들(400)의 링부(410)와 제2지지부(320)가 이격된 사이에 제4스위치(540)가 구비될 수 있으며, 링부(410)의 내주면과 제2지지부(320)들 사이에 각각 제4스위치(540)가 구비되어 총4개의 제4스위치(540)가 구비될 수 있다. 또한, 제4스위치(540)들은 눌리는 버튼 부분이 링부(410)의 내주면을 향하거나 내주면과 접촉되어 있도록 배치될 수 있으며, 제4스위치(540)들은 제2지지부(320)에 결합되어 고정될 수 있다. 또한, 일례로 제4스위치(540)는 x축방향 및 y축방향에서 45도 회전된 각도 위치에 배열될 수 있으며, 이에 따라 사용자가 x축방향 또는 y축방향에서 비스듬한 방향으로 교시 핸들(400)을 미는 조작을 하면 교시 핸들(400)의 링부(410)의 내주면이 하나의 제4스위치(540)를 누르게되어 스위치가 작동되며, 이에 따라 교시 핸들(400)의 조작을 감지할 수 있으며 이와 같이 제4스위치(540)들 중 눌려서 작동되는 스위치들의 작동 신호를 받아서 로봇을 원하는 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 푸쉬 버튼 스위치(500)는, 상기 상부 구조체(100)와 교시 핸들(400) 사이 및 상기 하부 구조체(200)와 교시 핸들(400) 사이에 배치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배열된 제3스위치(530)들을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 푸쉬 버튼 스위치(500)는 제3스위치(530)들을 포함하여 이루어질 수 있으며, 제3스위치(530)는 상하방향인 z축 방향으로 상부 구조체(100)와 교시 핸들(400)의 사이에 구비되되 원주방향을 따라 이격되어 360도 범위에 걸쳐 다수개가 배열될 수 있다. 그리고 제3스위치(530)는 z축 방향으로 하부 구조체(200)와 교시 핸들(400)의 사이에 구비되되 원주방향을 따라 이격되어 360도 범위에 걸쳐 다수개가 배열될 수 있다. 그리하여 교시 핸들(400)을 기준으로 링부(410)의 상측 및 하측에 각각 제3스위치(530)가 구비될 수 있다. 또한, 일례로 교시 핸들(400)의 연장부(420)가 형성된 각도 위치에 각각 제3스위치(530)가 배치될 수 있으며, 연장부(420)들 사이의 각도 위치에서 45도 만큼 이격된 위치에도 제3스위치(530)들이 배치되어, 제3스위치(530)가 총 8개 구비될 수 있다. 이외에도 다양한 위치에 다양한 개수로 제3스위치(530)들이 배치될 수 있다. 또한, 제3스위치(530)는 눌릴 수 있는 버튼 부분이 링부(410)를 향하거나 링부(410)와 접촉되어 있도록 배치될 수 있으며, 링부(410)의 상측에 배치된 제3스위치(530)들은 상부 구조체(100)에 결합되어 고정될 수 있으며, 링부(410)의 하측에 배치된 제3스위치(530)들은 하부 구조체(100)에 결합되어 고정될 수 있다.

그리하여 사용자가 x축 또는 y축을 중심으로 교시 핸들(400)을 회전시키는 조작을 하면 교시 핸들(400)의 링부(410)의 상면이 링부(410)의 상측에 배치된 제3스위치(530)들의 일부를 누르게되며, 링부(410)의 하면이 링부(410)의 하측에 배치된 제3스위치(530)들의 일부를 누르게되어 스위치들이 작동될 수 있으며, 이에 따라 교시 핸들(400)의 조작을 감지할 수 있다. 이와 같이 제3스위치(530)들 중 눌려서 작동되는 스위치들의 작동 신호를 받아서 로봇을 원하는 방향으로 회전되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 상부 구조체(100), 하부 구조체(200) 및 지지부(300) 중 어느 하나 이상에는 오목하게 안치홈이 형성되어, 상기 푸쉬 버튼 스위치(500)가 안치홈에 삽입될 수 있다.

즉, 푸쉬 버튼 스위치(500)가 안치홈에 삽입되어 고정되도록 설치될 수 있으며, 이에 따라 교시 핸들(400)을 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 움직이더라도 푸쉬 버튼 스위치(500)들은 움직이지 않고 정확한 위치에 고정되어 지지될 수 있다. 이때, 푸쉬 버튼 스위치(500) 중 제1스위치(510)들은 제1지지부(310)의 외주면에서 반경방향 내측으로 오목하게 형성된 안치홈(311)에 삽입되어 안치될 수 있고, 제2스위치(520)들은 제1지지부(310)의 외주면에서 반경방향 내측으로 오목하게 형성된 안치홈(311)에 삽입되어 안치될 수 있고, 제2스위치(520)들은 제2지지부(320)의 원주방향 단면에 오목하게 형성된 안치홈(321)에 삽입되어 안치될 수 있으며, 제3스위치(530)들 중 교시 핸들(400)의 상측에 배치된 상부 스위치들은 상부 구조체(100)의 하면에서 상측으로 오목하게 형성된 안치홈(110)에 삽입되어 안치되고 하측에 배치된 하부 스위치들은 하부 구조체(200)의 상면에서 하측으로 오목하게 형성된 안치홈(210)에 삽입되어 안치될 수 있으며, 제4스위치(540)는 제2지지부(320)의 외주면에서 반경방향 내측으로 오목하게 형성된 안치홈(321)에 삽입되어 안치될 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들(400)의 중심을 기준으로 교시 핸들(400)의 이동방향 후방쪽에 배치된 제1스위치(510)가 눌려 작동될 수 있다.

즉, 도 8의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +x축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 이동방향의 후방쪽인 좌측의 연장부(420)와 제1지지부(310) 사이에 배치된 하나의 제1스위치(510)가 눌려 작동될 수 있으며, 반대로 도 8의 하측과 같이 교시 핸들(400)을 -x축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 이동방향의 후방쪽인 우측의 연장부(420)와 제1지지부(310) 사이에 배치된 하나의 제1스위치(510)가 눌려 작동될 수 있다. 그리고 도 9의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +y축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 이동방향의 후방쪽인 평면도상에서 상측의 연장부(420)와 제1지지부(310) 사이에 배치된 하나의 제1스위치(510)가 눌려 작동될 수 있으며, 반대로 도 9의 하측과 같이 교시 핸들(400)을 -y축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 이동방향의 후방쪽인 평면도상에서 하측의 연장부(420)와 제1지지부(310) 사이에 배치된 하나의 제1스위치(510)가 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이는 것을 감지하여 로봇이 x축 방향 또는 y축 방향으로 이동되도록 제어할 수 있다. 여기에서 진한색으로 표시된 것이 눌려서 작동되는 제1스위치이며, 다른 도면들에서도 작동되는 스위치들을 진한색 또는 해칭하여 표시하였다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 z축 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들(400)을 기준으로 교시 핸들(400)의 이동방향 전방쪽에 배치된 제3스위치(530)가 눌려 작동될 수 있다.

즉, 도 10의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +z축 방향으로 움직이면 교시 핸들(400)의 이동방향 전방쪽인 교시 핸들(400)의 상측에 배치된 제3스위치(530)들이 눌려 작동될 수 있으며, 도 10의 하측과 같이 교시 핸들(400)을 -z축 방향으로 움직이면 교시 핸들(400)의 이동방향 전방쪽인 교시 핸들(400)의 하측에 배치된 제3스위치(530)들이 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 z축 방향으로 움직이는 것을 감지하여 로봇이 z축 방향으로 이동되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 θx 방향 또는 θy 방향으로 회전되면, 회전되는 중심이 되는 축을 기준으로 교시 핸들의 회전방향 전방쪽에 배치된 제3스위치가 눌려 작동될 수 있다.

즉, 도 11의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +θx 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 x축을 기준으로 회전방향 전방쪽인 좌측 앞쪽 상부에 배치된 제3스위치들(530)과 우측 뒤쪽 하부에 배치된 제3스위치들(530)이 함께 눌려 작동될 수 있으며, 반대로 도 11의 하측과 같이 교시 핸들(400)을 -θx 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 x축을 기준으로 회전방향 전방쪽인 우측 뒤쪽 상부에 배치된 제3스위치들(530)과 좌측 앞쪽 하부에 배치된 제3스위치들(530)이 함께 눌려 작동될 수 있다. 그리고 도 12의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +θy 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 y축을 기준으로 회전방향 전방쪽인 우측 앞쪽 상부에 배치된 제3스위치들(530)과 좌측 뒤쪽 하부에 배치된 제3스위치들(530)이 함께 눌려 작동될 수 있으며, 반대로 도 12의 하측과 같이 교시 핸들(400)을 -θy 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 y축을 기준으로 회전방향 전방쪽인 좌측 뒤쪽 상부에 배치된 제3스위치들(530)과 우측 앞쪽 하부에 배치된 제3스위치들(530)이 함께 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 θx 방향 또는 θy 방향으로 회전되는 것을 감지하여 로봇이 θx 방향 또는 θy 방향으로 회전되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면, 상기 연장부(420)가 이동되는 전방쪽에 배치된 제2스위치(520)가 눌려 작동될 수 있다.

이는 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이는 것을 상기한 바와 같이 제1스위치(510)들을 이용해 감지할 수도 있으나, 도 8 및 도 9와 같이 제2스위치(520)들을 이용해 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이는 것을 감지할 수 있다. 즉, 교시 핸들(400)을 +x축 방향으로 움직이면 상측 및 하측 연장부(420)의 우측에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 눌려 작동될 수 있으며, -x축 방향으로 움직이면 상측 및 하측 연장부(420)의 좌측에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 눌려 작동될 수 있다. 그리고 교시 핸들(400)을 +y축 방향으로 움직이면 좌측 및 우측 연장부(420)의 하측에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 눌려 작동될 수 있으며, -y축 방향으로 움직이면 좌측 및 우측 연장부(420)의 상측에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이는 것을 감지하여 로봇이 x축 방향 또는 y축 방향으로 이동되도록 제어할 수 있다. 이때, 제1스위치(510)들과 제2스위치(520)들을 함께 이용하여 교시 핸들(400)의 움직임을 감지하여 x축 방향 또는 y축 방향으로 보다 정확하게 움직임을 감지할 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 θz 방향으로 회전되면, 회전되는 중심이 되는 z축을 기준으로 상기 연장부(420)의 회전방향 전방쪽에 배치된 제2스위치(520)들이 눌려 작동될 수 있다.

즉, 도 13의 상측과 같이 교시 핸들(400)을 +θz 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 z축을 기준으로 연장부(420)의 반시계방향쪽에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 함께 눌려 작동될 수 있으며, 반대로 교시 핸들(400)을 -θz 방향으로 회전시키면 회전 중심이되는 z축을 기준으로 연장부(420)의 시계방향쪽에 근접하여 배치된 제2스위치(520)들이 함께 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 θz 방향으로 회전되는 것을 감지하여 로봇이 θz 방향으로 회전되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 교시 핸들(400)이 x축 방향, y축 방향 및 xy 평면상에서 상기 x축과 y축에 비스듬한 방향 중 어느 하나의 방향으로 움직이면, 상기 교시 핸들(400)의 중심을 기준으로 교시 핸들(400)의 이동방향 후방쪽에 배치된 제4스위치(540)들이 눌려 작동될 수 있다.

즉, 제4스위치(540)들을 이용해 교시 핸들(400)이 x축 방향 또는 y축 방향 또는 xy 평면상에서 상기 x축과 y축에 비스듬한 방향으로 움직이는 것을 감지할 수 있다. 이때, 도 8 또는 도 9를 참조하면 교시 핸들(400)을 +x축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 좌측에 배치된 2개의 제4스위치(540)가 눌리고, 교시 핸들(400)을 -x축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 우측에 배치된 2개의 제4스위치(540)가 눌려 작동될 수 있다. 그리고 교시 핸들(400)을 +y축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 상측에 배치된 2개의 제4스위치(540)가 눌리고, 교시 핸들(400)을 -y축 방향으로 움직이면 중심을 기준으로 하측에 배치된 2개의 제4스위치(540)가 눌려 작동될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나 x축 또는 y축에 45도 기울어진 비스듬한 방향으로 교시 핸들(400)을 움직이면, 중심을 기준으로 이동방향의 후방쪽에 배치된 1개의 제4스위치(540)가 눌려 작동될 수 있다. 이에 따라 교시 핸들(400)이 x축 방향 및 y축 방향으로의 움직을 감지할 수 있고 xy방향의 움직임도 감지할 수 있으며, 이를 이용해 로봇이 xy방향으로 이동되도록 제어할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 인간 로봇 협업용 안전 교시장치
100 : 상부 구조체 101 : 로봇 암 장착부
110 : 안치홈
200 : 하부 구조체 201 : 그리퍼 장착부
210 : 안치홈
300 : 지지부
310 : 제1지지부 311 : 안치홈
320 : 제2지지부 321 : 안치홈
400 : 교시 핸들
410 : 링부 420 : 연장부
500 : 푸쉬 버튼 스위치
510 : 제1스위치 520 : 제2스위치
530 : 제3스위치 540 : 제4스위치
2000 : 로봇
2100 : 암 2200 : 그리퍼

Claims (12)

1. 로봇 암의 말단에 장착되는 상부 구조체;
   상기 상부 구조체의 하측에 결합되어 고정되며, 그리퍼가 장착되는 하부 구조체;
   상기 상부 구조체 및 하부 구조체 사이에 배치되어, 상기 상부 구조체 및 하부 구조체 중 어느 하나 이상에 결합된 지지부;
   상기 상부 구조체와 하부 구조체 사이에 구비되며, 내측이 상하로 관통 형성되어 상기 지지부의 외측에 끼워진 교시 핸들; 및
   상기 교시 핸들과 지지부 사이, 교시 핸들과 상부 구조체 사이, 및 교시 핸들과 하부 구조체 사이 중 어느 하나 이상의 위치에 원주방향을 따라 이격되어 배열되며, 상기 지지부 또는 교시 핸들에 결합되어, 상기 교시 핸들의 움직임에 따라 눌려 작동될 수 있도록 형성된 다수의 푸쉬 버튼 스위치; 를 포함하고,
   상기 교시 핸들은 내주면에서 반경방향 내측으로 연장부들이 돌출 형성되되, 상기 연장부들은 원주방향으로 서로 이격되어 배열되며,
   상기 지지부는, 연장부들에 의해 둘러싸인 반경방향 내측에 배치된 제1지지부 및 원주방향으로 상기 연장부들의 사이에 배치된 제2지지부를 포함하여 이루어지며,
   상기 푸쉬 버튼 스위치는, 반경방향으로 상기 연장부들의 내측면과 제1지지부 사이에 각각 배치된 제1스위치들 및 원주방향으로 상기 연장부들의 측면과 제2지지부의 측면 사이에 각각 배치된 제2스위치들을 포함하여 이루어지는,
   인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 푸쉬 버튼 스위치는,
   반경방향으로 상기 교시 핸들의 내측면과 제2지지부 사이에 배치된 제4스위치들을 더 포함하여 이루어지는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 푸쉬 버튼 스위치는,
   상기 상부 구조체와 교시 핸들 사이 및 상기 하부 구조체와 교시 핸들 사이에 배치되되, 원주방향을 따라 이격되어 배열된 제3스위치들을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 상부 구조체, 하부 구조체 및 지지부 중 어느 하나 이상에는 오목하게 안치홈이 형성되어, 상기 푸쉬 버튼 스위치가 안치홈에 삽입된 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 교시 핸들이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면,
   상기 교시 핸들의 중심을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 후방쪽에 배치된 제1스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 교시 핸들이 z축 방향으로 움직이면,
   상기 교시 핸들을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 전방쪽에 배치된 제3스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 교시 핸들이 θx 방향 또는 θy 방향으로 회전되면,
   회전되는 중심이 되는 축을 기준으로 교시 핸들의 회전방향 전방쪽에 배치된 제3스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 교시 핸들이 x축 방향 또는 y축 방향으로 움직이면,
    상기 연장부가 이동되는 전방쪽에 배치된 제2스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 교시 핸들이 θz 방향으로 회전되면,
    회전되는 중심이 되는 z축을 기준으로 상기 연장부의 회전방향 전방쪽에 배치된 제2스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.
    
12. 제4항에 있어서,
    상기 교시 핸들이 x축 방향, y축 방향 및 xy 평면상에서 상기 x축과 y축에 비스듬한 방향 중 어느 하나의 방향으로 움직이면,
    상기 교시 핸들의 중심을 기준으로 교시 핸들의 이동방향 후방쪽에 배치된 제4스위치가 눌려 작동되는 것을 특징으로 하는 인간 로봇 협업용 안전 교시장치.

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