KR101930063B1 - Variable passive compliance apparatus and variable passive compliance gripper having the same - Google Patents

Variable passive compliance apparatus and variable passive compliance gripper having the same

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KR101930063B1 KR1020170140868A KR20170140868A KR101930063B1 KR 101930063 B1 KR101930063 B1 KR 101930063B1 KR 1020170140868 A KR1020170140868 A KR 1020170140868A KR 20170140868 A KR20170140868 A KR 20170140868A KR 101930063 B1 KR101930063 B1 KR 101930063B1
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KR1020170140868A
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박동일
박찬훈
김휘수
김병인
최태용
도현민
경진호
김두형
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention relates to a variable passive rigidity apparatus and a variable passive rigidity gripper having the same, wherein the apparatus is formed to change rigidity by using compliance columns and a variable rigidity control unit providing rigidity for a gripper to be deformed in case of assembly. Therefore, a position error of a workpiece and process tolerance can be appropriately treated to improve assembly speed and assembly quality. According to the present invention, in the variable passive rigidity apparatus, a plurality of compliance columns are arranged between an upper structure and a lower structure arranged to be vertically spaced, and rigidity can be varied by varying the number and a type of the compliance columns coupled by rotation.

Description

가변 수동 강성 장치 및 이를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼 {Variable passive compliance apparatus and variable passive compliance gripper having the same}[0001] DESCRIPTION [0002] A variable passive rigidity device and a variable passive compliance gripper including the same,

본 발명은 자동화 조립을 위한 로봇의 그리퍼에 관한 것으로, 조립을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 강성을 가변할 수 있는 장치와 이를 포함하는 그리퍼에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gripper of a robot for automated assembly, and a device capable of varying rigidity for smoothly performing assembly and a gripper including the same.

생산 공정의 많은 부분들이 로봇에 의해 자동화 되고 있으나, 조립작업은 그 난이도가 높아서 로봇에 의한 자동화가 어렵다. 즉, 실제 조립대상 부품들이 도면의 기하학적 정보와 정확히 일치하고, 이들 조립대상 부품들이 작업테이블의 정확한 위치에 고정되고, 로봇의 그리퍼의 정확한 위치에 또 다른 부품이 정확히 파지된 경우라면, 로봇이 고도로 정확한 위치와 자세로 제어되도록 함으로써 이 두 개의 부품의 조립작업이 자동화 될 수 있다. 그러나 현실은 조립 대상 부품들은 도면의 사이즈와 차이가 있고 고정되는 위치에 오차가 있으므로 로봇의 위치제어 만으로는 조립을 구현하는데 어려움이 있었다.Many parts of the production process are automated by robots, but assembly work is very difficult and automation by robots is difficult. That is, if the actual assembly target parts exactly coincide with the geometric information in the drawing, these assembly target parts are fixed at the correct position of the work table, and another part is correctly gripped at the correct position of the gripper of the robot, By ensuring that the position and posture are precisely controlled, the assembly operation of these two parts can be automated. However, in reality, since the parts to be assembled are different from the sizes of the drawings, there is an error in the fixed position, so that it is difficult to realize the assembly by only the position control of the robot.

이와 같이 로봇의 위치제어 만으로는 조립작업을 정확히 수행하기 어려우므로 조립작업에서 발생하는 반력을 측정하여 제어하는 힘제어 기반의 다양한 조립로봇에 대한 연구가 수행되고 있다.As such, it is difficult to precisely perform the assembly operation by only the position control of the robot. Therefore, various assembly robots based on the force control based on the reaction force generated in the assembly operation are being studied.

그러나 힘제어 기반의 조립방식에서는 로봇의 말단에 힘센서를 장착하여 조립시에 작용하는 조립반력을 측정하고 이에 따라 로봇 전체의 움직임을 제어하여 조립반력을 적절히 제어함으로써 조립작업을 수행하였다. 이러한 방식에서는 매우 고가인 6자유도의 힘-모멘트 센서가 필요하고, 로봇 전체가 움직여서 조립을 수행하기 때문에 관성이 커서(그리퍼의 관성보다는 로봇 전체의 관성이 크다) 조립작업에 불리하다. 또한 능동 힘제어 방식이 사용되므로 조립 작업 중에 예기치 않은 상황이 발생하면 제어알고리즘의 발산의 가능성이 있어 안전 측면에서도 단점이 있다. 또한 조립작업을 최초로 교시할 때는 조립에 필요한 정확한 위치에 로봇이 위치하도록 로봇을 운전하기 어렵기 때문에 조립작업의 교시가 매우 어렵다는 문제가 있다.However, in the assembly method based on the force control, a force sensor is installed at the end of the robot to measure the assembly reaction force acting at the time of assembly, and then the assembly operation is performed by controlling the movement of the entire robot to control the assembly reaction force. In this method, a very expensive 6-DOF force-moment sensor is required, and since the whole robot moves and performs assembly, the inertia is large (inertia of the robot rather than inertia of the gripper is large). In addition, since the active force control method is used, if there is an unexpected situation during the assembling operation, there is a possibility of divergence of the control algorithm and there is a disadvantage in terms of safety. In addition, there is a problem that it is very difficult to teach the assembling work because it is difficult to operate the robot so that the robot is positioned at the precise position necessary for assembling when the assembly work is first taught.

이러한 로봇의 능동힘제어 방식의 조립제어 방법의 문제를 해결하기 위하여 로봇의 말단에 추가적인 수동 컴플라이언스 장치(RCC-Remote Compliance Center)가 개발되어 활용되고 있다. 이러한 수동컴플라이언스장치 혹은 수동강성장치는 로봇의 위치가 작업대상물의 위치와 오차가 있는 경우에도 조립에 필요한 컴플라이언스가 그리퍼 측에서 확보되어 있기 때문에, 조립 과정 중에 발생하는 그리퍼와 작업대상물의 조립반력이 과도하게 발생하지 않으면서 조립이 된다는 큰 장점이 있다.An additional manual compliance device (RCC-Remote Compliance Center) has been developed and used at the end of the robot to solve the problem of the assembly control method of the active force control method of the robot. Since the manual compliance device or the manual rigidity device ensures the compliance required for assembly even when the position of the robot is misaligned with respect to the position of the workpiece, the gripping force generated by the gripper and the workpiece, There is a great advantage that it is assembled without occurrence.

그런데 조립 작업 조건에 따라 컴플라이언스가 커야하는 경우가 있고 작아야 하는 경우가 있으나, 종래에는 컴플라이언스를 변경하여 조절할 수 없었다. 즉, 조립 시에 조립되는 부품들의 간의 위치 오차나 가공공차가 작은 경우에는 강성을 크게 하여 컴플라이언스를 작게 하여도 원활하게 조립될 수 있으며, 위치 오차나 가공공차가 큰 경우에는 강성을 작게 하여 컴플라이언스를 크게 함으로써 그리퍼가 쉽게 변형될 수 있도록 해야 원활한 조립이 이루어질 수 있다.However, there are cases in which the compliance must be large or small depending on the assembling operation conditions, but conventionally, it has not been possible to change and adjust the compliance. In other words, when the positional error or the machining tolerance between the parts assembled at the time of assembling is small, the rigidity can be increased and the assembly can be smoothly assembled even if the compliance is reduced. If the positional error or machining tolerance is large, So that the gripper can be easily deformed.

이에 따라 조립 작업의 조건에 따라 그리퍼가 변형될 수 있도록 하는 강성을 변경 및 조절할 수 있는 가변 수동 강성 그리퍼의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need to develop a variable passive rigidity gripper capable of changing and adjusting the stiffness that allows the gripper to be deformed according to the conditions of the assembling operation.

JP 1994-005828 U (1994.01.25.)JP 1994-005828 (1994.01.25.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립 환경에 수동 강성 제공을 통한 유연성을 부여하여 원활한 조립작업이 가능하도록 하며, 조립 과정에서 필요에 따라 강성을 적절하게 변화시켜 다양한 조립 상황에 효과적으로 대응함으로써 기존 대비 조립 속도 및 조립의 품질을 향상시킬 수 있는 가변 수동 강성 장치 및 이를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a structure in which flexibility is provided by providing a manual rigidity to an assembling environment to enable smooth assembling work, The present invention provides a variable passive rigidity device and a variable passive rigidity gripper including the same, which can improve the assembling speed and the quality of assembly compared with the conventional one by effectively responding to various assembling situations.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변 수동 강성 장치는, 상하로 이격되어 배치된 상부 구조체 및 하부 구조체를 포함하고, 상부 구조체가 고정된 상태에서 하부 구조체가 움직일 수 있도록 서로 연결되어 형성된 몸체; 하측이 상기 하부 구조체에 고정되고 상측이 상기 상부 구조체를 관통하여 배치된 복수의 컴플라이언스 기둥; 및 상기 상부 구조체에 회전 가능하도록 결합되며, 상기 컴플라이언스 기둥의 상측이 결합될 수 있는 결합부가 형성되어, 회전 각도에 따라 컴플라이언스 기둥들의 상측이 상기 결합부에 체결되거나 체결이 해제되도록 형성된 가변 강성 조절부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to accomplish the above object, the variable passive stiffness device of the present invention includes an upper structure and a lower structure arranged up and down, wherein the upper structure and the lower structure are connected to each other to move the lower structure in a state where the upper structure is fixed Body; A plurality of compliance pillars having a lower side fixed to the lower structure and an upper side disposed through the upper structure; And a variable stiffness adjusting unit that is coupled to the upper structure to be rotatable and has an engaging portion to which an upper side of the compliance column can be engaged, and an upper side of the compliance columns is fastened to the engaging portion, ; . ≪ / RTI >

또한, 상기 가변 강성 조절부는 다단으로 형성되어 각각의 단은 회전축을 중심으로 개별적으로 회전 가능하도록 상부 구조체에 결합되며, 상기 각각의 단은 복수의 컴플라이언스 기둥 중 일부의 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성되며, 상기 각각의 단은 서로 다른 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다.Also, the variable stiffness adjusting unit may be formed in a multi-stage so that each stage is coupled to the upper structure so as to be individually rotatable about a rotation axis, and each stage is fastened to or secured with a part of the plurality of compliance posts. And each of the stages may be formed to be engaged or disengaged with the different compliance pillars.

또한, 상기 복수의 컴플라이언스 기둥은 강성이 서로 다른 2종 이상으로 형성되며, 상기 각각의 단은 종류가 서로 다른 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다.The plurality of compliance pillars may be formed of two or more types having different stiffnesses, and each of the pillars may be formed so as to be coupled to or disconnected from the compliance pillars of different types.

또한, 상기 복수의 컴플라이언스 기둥은 상측 외주면에 오목하게 가이드 홈이 형성되며, 상기 가변 강성 조절부의 결합부는 슬롯 및 상기 슬롯의 내측면에서 돌출 형성되되 슬롯의 일정 영역에 형성된 돌출 가이드를 포함하여 이루어져, 상기 컴플라이언스 기둥의 상측이 슬롯에 삽입되어 배치되며, 상기 가변 강성 조절부가 특정 각도만큼 회전되면 상기 가이드 홈에 돌출 가이드가 삽입되어 체결될 수 있도록 형성될 수 있다.The plurality of compliance columns are formed with concave guide grooves on the upper outer circumferential surface. The coupling portion of the variable stiffness adjusting portion includes a slot and a protrusion guide protruding from an inner surface of the slot and formed in a predetermined region of the slot, The top of the compliance column is inserted into the slot, and when the variable stiffness adjusting part is rotated by a specific angle, the protrusion guide may be inserted into the guide groove to be fastened.

또한, 상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단은 하면 및 상면에서 회전축이 돌출 형성되어, 상기 가장 아래쪽 단의 하면에서 돌출된 회전축이 상기 상부 구조체에 형성된 구멍에 삽입되어 결합되며, 상기 가장 아래쪽 단의 상면에서 돌출된 회전축이 나머지 단에 형성된 구멍에 삽입되어 결합될 수 있다.The lower end of the variable stiffness adjusting part is formed with a rotation shaft protruding from a lower surface and an upper surface of the variable stiffness adjusting part, and a rotary shaft protruding from a lower surface of the lower end is inserted and engaged with a hole formed in the upper structure. The rotation shaft projecting from the other end can be inserted into the hole formed in the other end.

또한, 상기 가변 강성 조절부의 각각의 단에는 볼플런저가 설치되며, 상기 볼플런저와 인접한 면의 단들 및 상부 구조체에는 상기 볼플런저의 볼이 삽입되어 안치될 수 있는 고정홈들이 형성될 수 있다.In addition, a ball plunger may be installed at each end of the variable stiffness adjusting unit, and a step of a surface adjacent to the ball plunger and an upper structure may be formed with fixing grooves into which the ball of the ball plunger is inserted.

또한, 상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단의 상측에 배치된 단에는 회전축에 밀착될 수 있도록 나사결합된 셋스크류가 설치될 수 있다.The variable stiffness adjusting unit may include a set screw that is threadably coupled to the rotating shaft at an end disposed at the uppermost end of the variable stiffness adjusting unit.

또한, 상기 상부 구조체에 일측이 결합되고 상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단에 타측이 결합 및 분리될 수 있는 고정핀이 설치될 수 있다.Further, a fixing pin may be installed at one end of the upper structure and at the lower end of the variable stiffness adjusting portion so that the other side can be engaged and disengaged.

그리고 본 발명의 가변 수동 강성 그리퍼는, 상기 가변 수동 강성 장치; 및 상기 가변 수동 강성 장치의 하부 구조체에 형성된 그리퍼 장착부에 장착되어 부품을 파지할 수 있는 그리퍼부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.And, the variable passive rigidity gripper of the present invention comprises: the variable passive rigidity device; And a gripper unit mounted on the gripper mount formed on the lower structure of the variable passive stiffener to grip the component. . ≪ / RTI >

본 발명의 가변 수동 강성 장치 및 이를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼는, 조립 시에 작업물의 위치 오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 가변 수동 강성을 제공할 수 있어, 각 조립 환경에 적절한 강성을 제공하여 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에 적용할 수 있으며, 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The variable passive rigidity device and the variable passive rigidity gripper including the same according to the present invention can provide a variable passive rigidity that can appropriately cope with a positional error and a machining tolerance of a workpiece during assembly, It can be applied to various assemblies such as a vertical direction and a horizontal direction, and has an advantage of improving assembling speed and assembling quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 그리퍼가 로봇의 암에 장착된 상태를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼를 나타낸 조립사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치에서 가변 강성 조절부의 결합부에 컴플라이언스 기둥들이 체결된 상태를 나타낸 상측 평면도.
도 4는 도 3에서 가변 강성 조절부가 특정한 각도만큼 회전되어 가변 강성 조절부의 결합부에서 컴플라이언스 기둥들의 체결이 해제된 상태를 나타낸 상측 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 가변 강성 조절부에서 제1단이 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 가변 강성 조절부에서 제1단 및 제2단이 각각 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 가변 강성 조절부에서 제1단, 제2단 및 제3단이 각각 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 나타낸 단면 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 셋스크류 및 볼플런저의 결합구조를 나타낸 부분 단면 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 고정핀의 일측이 상부 구조체에 결합되어 있고 타측이 분리된 상태(a), 고정핀의 일측이 상부 구조체에 결합되어 있고 타측이 제1플레이트의 홀에 삽입되어 결합된 상태(b), 고정핀의 일측이 상부 구조체에 결합되어 있고 타측이 제1플레이트의 홀에 삽입되어 결합된 상태의 단면(c)을 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 정면 상측에서 바라본 분해사시도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 정면 하측에서 바라본 분해사시도.FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a variable manual rigidity gripper according to an embodiment of the present invention is mounted on an arm of a robot. FIG.
2 is an assembled perspective view of a variable passive stiffness gripper including a variable passive stiffness device in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a top plan view showing a state where the compliance pillars are fastened to the coupling portion of the variable stiffness adjusting portion in the variable passive stiffness device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a top plan view showing a state in which the variable stiffness adjusting unit is rotated by a specific angle in FIG. 3 and the engagement of the compliance columns is released in the coupling portion of the variable stiffness adjusting unit.
5 is a front cross-sectional view of a variable passive stiffness device in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a state where a first end of a variable stiffness adjusting unit of a variable passive stiffness device according to an embodiment of the present invention is fastened to and joined to a compliance column; FIG.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which a first end and a second end of the variable stiffness adjusting unit of the variable passive stiffness adjusting apparatus according to the embodiment of the present invention are coupled with the compliance pillars, respectively.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a state in which a first end, a second end, and a third end of the variable stiffness adjusting portion of the variable passive stiffness device according to the embodiment of the present invention are respectively coupled to the compliance pillars.
Figure 9 is a cross-sectional perspective view of a variable passive stiffness device in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a partial cross-sectional perspective view showing a coupling structure of a set screw and a ball plunger according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a state in which one side of the fixing pin according to the present invention is coupled to the upper structure and the other side is separated (a), one side of the fixing pin is coupled to the upper structure, (B) is a perspective view showing a cross-section (c) in which one side of the fixing pin is coupled to the upper structure and the other side is inserted into the hole of the first plate to be engaged.
12 is an exploded perspective view of a variable passive stiffness device according to an embodiment of the present invention, viewed from above the front side.
13 is an exploded perspective view of the variable passive stiffness device according to an embodiment of the present invention viewed from the lower front.

이하, 본 발명의 가변 수동 강성 장치 및 이를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a variable passive rigidity device and a variable passive rigidity gripper including the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 그리퍼가 로봇의 암에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a variable manual rigidity gripper mounted on an arm of a robot according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1을 참조하면 본 발명의 가변 수동 강성 그리퍼(1000)는 로봇(2000)의 암(2100) 단부에 결합될 수 있으며, 일례로 조립할 부품을 그리퍼부(400)를 이용해 잡고 원하는 위치로 이동하여 조립하고자 하는 대상이 되는 부품에 삽입하여 조립되도록 하는데 사용될 수 있다.1, the variable passive rigidity gripper 1000 of the present invention may be coupled to the end of the arm 2100 of the robot 2000. For example, the variable passive rigidity gripper 1000 may be gripped by a gripper unit 400 to a desired position And can be used to be assembled by being inserted into a part to be moved and to be assembled.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 포함한 가변 수동 강성 그리퍼를 나타낸 조립사시도이다.2 is an assembled perspective view of a variable passive rigidity gripper including a variable passive rigidity device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명의 가변 수동 장치는, 상하로 이격되어 배치된 상부 구조체(110) 및 하부 구조체(120)를 포함하고, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 하부 구조체(120)가 움직일 수 있도록 서로 연결되어 형성된 몸체(100); 하측이 하부 구조체(120)에 고정되고 상측이 상부 구조체(110)를 관통하여 배치된 복수의 컴플라이언스 기둥(200); 및 상부 구조체(110)에 회전 가능하도록 결합되며, 결합부(310)가 형성되어 회전 각도에 따라 컴플라이언스 기둥(200)들의 상측이 상기 결합부(310)에 체결되거나 체결이 해제되도록 형성된 가변 강성 조절부(300); 를 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 2, the variable passive device of the present invention includes a top structure 110 and a bottom structure 120, which are vertically spaced from each other. In the state where the top structure 110 is fixed, the bottom structure 120 A body 100 formed to be connected to each other so as to be movable; A plurality of compliance posts (200) having a lower side fixed to the lower structure (120) and an upper side disposed through the upper structure (110); And the variable stiffness control unit 300 is formed to be rotatably coupled to the upper structure 110 and formed with a coupling part 310 so that the upper side of the compliance pillars 200 is fastened to the coupling part 310, (300); . ≪ / RTI >

몸체(100)의 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)는 도 3 내지 도 5에 도시된 다수의 레그(130)에 의해 연결되어 구성되며, 몸체(100)의 상부 구조체(110)에는 레그(130)의 상단이 결합되고, 몸체(100)의 하부 구조체(120)에는 레그(130)의 하단이 결합되며, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 하부 구조체(120)의 자유로운 변위 및 자세의 변형이 가능하도록 형성될 수 있다.The upper structure 110 and the lower structure 120 of the body 100 are connected to each other by a plurality of legs 130 shown in FIGS. The lower end of the leg 130 is coupled to the lower structure 120 of the body 100 and the upper end of the leg 130 is coupled to the lower structure 120 of the body 100. In this state, As shown in FIG.

컴플라이언스 기둥(200)은 몸체(100)가 컴플라이언스를 가질 수 있도록 강성을 형성하는 부분으로서, 일례로 탄성 재질의 고무 막대 등이 될 수 있다. 컴플라이언스 기둥(200)은 복수개로 형성되어 컴플라이언스 기둥(200)들이 서로 이격되어 있도록 배치될 수 있다. 또한, 컴플라이언스 기둥(200)들은 하측이 하부 구조체(120)에 결합되어 고정될 수 있으며, 컴플라이언스 기둥(200)들의 상측은 도 9에서와 같이 상부 구조체(110)를 관통하도록 배치되어 상부 구조체(110)보다 상측으로 컴플라이언스 기둥(200)이 돌출되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 컴플라이언스 기둥(200)의 상측은 상부 구조체(110)에 형성된 구멍의 내측을 통과하되 구멍의 내주면과는 이격되어 배치될 수 있다.The compliance column 200 is a portion forming the rigidity so that the body 100 can have compliance, and may be, for example, a rubber rod of elastic material or the like. The compliance pillars 200 may be formed in a plurality so that the compliance pillars 200 are spaced apart from each other. 9, the upper side of the compliance pillars 200 is arranged to pass through the upper structure 110, and the lower side of the compliance pillars 200 can be fixed to the upper structure 110 The compliance pillar 200 may protrude from the upper side. At this time, the upper side of the compliance column 200 passes through the inside of the hole formed in the upper structure 110, but may be disposed apart from the inner peripheral surface of the hole.

가변 강성 조절부(300)는 도 5에서와 같이 상부 구조체(110)에 회전 가능하도록 회전축(320)으로 결합될 수 있으며, 가변 강성 조절부(300)에는 결합부(310)가 형성되어 회전축을 중심으로 가변 강성 조절부(300)의 회전 각도에 따라 컴플라이언스 기둥(200)들의 상측이 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)에 체결되거나 체결이 해제되도록 구성될 수 있다. 즉, 몸체(100)의 타측에 컴플라이언스 기둥(200)의 하측이 고정되어 있는 상태에서 가변 강성 조절부(300)를 회전축(320)을 중심으로 특정한 각도만큼 회전시키는 조작에 의해 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 상부 구조체(110)에 결합되어 있는 가변 강성 조절부(300)와 체결되어 결합되거나 체결이 해제되어 분리되어 있는 상태가 될 수 있다. 여기에서 컴플라이언스란 힘과 변형량의 비로 표시하는 물질 상수로써, 고정되는 일측에 대하여 움직일 수 있는 타측이 외력에 의해 변형(이동 또는 회전)되기 쉬운 정도를 나타내는 양이 될 수 있다.5, the variable stiffness adjusting unit 300 may be coupled to the upper structure 110 such that the variable stiffness adjusting unit 300 is rotatable with the rotating shaft 320. The variable stiffness adjusting unit 300 includes a coupling unit 310, The upper side of the compliance pillars 200 may be fastened to the coupling part 310 of the variable stiffness adjusting part 300 or the fastening may be released according to the rotation angle of the variable stiffness adjusting part 300. That is, when the compliance column 200 is rotated by a certain angle about the rotation axis 320 in a state where the lower side of the compliance column 200 is fixed to the other side of the body 100, The upper side of the upper structure 110 is coupled with the variable stiffness adjusting unit 300 coupled to the lower stiffness adjusting unit 300, or the lower stiffness adjusting unit 300 is disengaged and separated. Here, compliance is a material constant indicating the ratio of the force to the deformation amount, and may be an amount indicating the degree of easiness of the other side that can be moved with respect to the fixed side to be deformed (moved or rotated) by the external force.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치에서 가변 강성 조절부의 결합부에 컴플라이언스 기둥들이 체결된 상태를 나타낸 상측 평면도이다. 도 3과 같이 컴플라이언스 기둥(200)들의 상측이 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)에 체결되면 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)가 컴플라이언스 기둥(200)들에 의해 연결되어, 고정된 상부 구조체(110)를 기준으로 하여 컴플라이언스 기둥(200)들의 강성이 하부 구조체(120)의 변위 또는 자세 변형에 대한 저항으로 작용하여 컴플라이언스가 작아지게 된다.3 is a top plan view showing a state where the compliance pillars are fastened to the coupling portion of the variable stiffness adjusting portion in the variable passive stiffness device according to the embodiment of the present invention. When the upper side of the compliance pillars 200 is fastened to the coupling portion 310 of the variable stiffness adjusting part 300 as shown in FIG. 3, the upper structure 110 and the lower structure 120 are connected by the compliance pillars 200 The rigidity of the compliance pillars 200 acting as a resistance against the displacement or posture deformation of the lower structure 120 with respect to the fixed upper structure 110 is reduced and compliance is reduced.

그리고 도 4는 도 3에서 가변 강성 조절부가 특정한 각도만큼 회전되어 가변 강성 조절부의 결합부에서 컴플라이언스 기둥들의 체결이 해제된 상태를 나타낸 상측 평면도이다.And FIG. 4 is a top plan view showing a state in which the variable stiffness adjusting unit is rotated by a specific angle in FIG. 3 to release the engagement of the compliance columns at the coupling portion of the variable stiffness adjusting unit.

도 4와 같이 컴플라이언스 기둥(200)들의 상측이 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)와 체결이 해제되면 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)가 컴플라이언스 기둥(200)들에 의해 연결되지 않은 자유로운 상태가 되어, 고정된 몸체(100)의 상부 구조체(110)를 기준으로 하여 컴플라이언스 기둥(200)들의 강성이 하부 구조체(120)의 변위 또는 자세 변형에 대한 저항으로 작용하지 않아 컴플라이언스가 커지게 된다.When the upper side of the compliance pillars 200 is released from the coupling part 310 of the variable stiffness adjusting part 300 as shown in FIG. 4, the upper structure 110 and the lower structure 120 are separated by the compliance pillars 200 The rigidity of the compliance pillars 200 does not act as a resistance against the displacement or posture deformation of the lower structure 120 with respect to the upper structure 110 of the fixed body 100, .

즉, 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)가 컴플라이언스 기둥(200)에 의해 연결되어 있으면 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120) 사이에 수동 강성이 형성되고, 연결이 해제되면 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120) 사이에 수동 강성이 없는 상태가 된다. 여기에서 수동 강성이란 외력이 작용하면 고정된 일측을 기준으로 하여 타측의 변형이 가능하도록 형성되고, 작용하던 외력이 제거되면 탄성에 의해 타측이 원래의 위치로 복원될 수 있는 것을 의미한다.That is, when the upper structure 110 and the lower structure 120 are connected by the compliance column 200, passive rigidity is formed between the upper structure 110 and the lower structure 120. When the upper structure 110 and the lower structure 120 are disconnected, 110 and the lower structural body 120. In this case, Herein, the manual stiffness means that the other side can be deformed based on the fixed side when an external force is applied, and the other side can be restored to the original position by elasticity when the acting external force is removed.

이와 같이 본 발명의 가변 수동 강성 장치는, 가변 강성 조절부(300)의 조작에 따라 컴플라이언스 기둥(200)들과 가변 강성 조절부(300)가 서로 체결되어 연결되거나 체결이 해제되어 연결되어 있지 않을 수 있도록 구성됨으로써, 요구되는 작업에 따라 사용자가 가변 수동 강성 그리퍼의 강성을 변경할 수 있다. 이에 따라 조립 시에 조립되는 부품들의 간의 위치 오차나 가공공차가 작은 경우에는 컴플라이언스 기둥(200)들이 가변 강성 조절부(300)에 체결되어 있도록 하여 강성을 크게 하여도 원활하게 조립될 수 있으며, 위치 오차나 가공공차가 큰 경우에는 컴플라이언스 기둥(200)들이 가변 강성 조절부(300)에서 체결이 해제되어 있도록 하여 강성을 작게 변경하면 하부 구조체(120)의 변위 및 자세 변형이 용이하여 원활하게 조립이 될 수 있다. 또한, 컴플라이언스 기둥들 중 하나의 조합을 단단한 금속 재질로 형성하고, 가변 강성 조절부에 의해 컴플라이언스 기둥들 중 하나의 조합을 체결하여 고정하게 되면, 가변 수동 강성 장치의 유연성이 전혀 없도록 무한대에 가까운 강성을 구현할 수도 있다.As described above, in the variable passive stiffening apparatus according to the present invention, the compliance pillars 200 and the variable stiffness adjusting unit 300 are coupled and connected to each other or are not connected to each other due to the operation of the variable stiffness adjusting unit 300 So that the user can change the stiffness of the variable passive stiffness gripper according to the required operation. Accordingly, when the position errors and the machining tolerances of the components to be assembled at the time of assembling are small, the compliance pillars 200 are fastened to the variable stiffness adjusting portion 300 so that even if the stiffness is increased, When the tolerances and machining tolerances are large, the compliance pillars 200 are released from the variable stiffness adjusting part 300 so that the stiffness of the compliant pillars 200 is reduced, so that the displacement and posture of the lower structure 120 can be easily changed, . Further, when one combination of the compliance columns is formed of a rigid metal material and the combination of one of the compliance poles is fastened and fixed by the variable stiffness adjusting portion, rigidity close to infinity .

이에 따라 본 발명의 가변 수동 강성 장치는, 조립 시에 작업물의 위치 오차 및 가공공차에 적절하게 대처할 수 있는 가변 수동 강성을 제공할 수 있어, 가변 수동 강성 그리퍼의 각 조립 환경에 적절한 강성을 제공하여 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에 적용할 수 있으며, 조립 속도 및 조립 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 고가의 힘제어 기반 로봇을 필요로 하는 기존의 조립 시스템과는 달리, 위치제어 기반 로봇 등 다양한 로봇에 대한 적용성이 높고, 별도의 복잡한 힘제어 알고리즘 없이 쉽고 빠른 조립 시스템 구성이 가능할 수 있다.Accordingly, the variable passive stiffness device of the present invention can provide a variable passive stiffness that can appropriately cope with the positional error and the machining tolerance of the workpiece during assembly, and provides a rigidity suitable for each assembly environment of the variable passive stiffness gripper It can be applied to various assemblies such as vertical and horizontal directions, and the assembling speed and assembly quality can be improved. In addition, unlike existing assembly systems that require expensive power control based robots, it is applicable to various robots such as position control based robots, and it is possible to construct an assembly system that is easy and quick without a separate complex force control algorithm .

[세부 실시예][Detailed Embodiment]

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of a variable passive stiffness device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가변 강성 조절부(300)는 다단으로 형성되어 각각의 단이 회전축(320)을 중심으로 개별적으로 회전 가능하도록 상부 구조체(110)에 결합되며, 복수의 컴플라이언스 기둥(200) 중 일부의 컴플라이언스 기둥(200)들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성되며, 상기 각각의 단은 서로 다른 컴플라이언스 기둥(200)들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다.5, the variable stiffness adjusting unit 300 according to an embodiment of the present invention is formed in a multi-stage structure and is coupled to the upper structure 110 so that the stages can be individually rotated about the rotary shaft 320 The plurality of compliance pillars 200 are formed to be engaged or disengaged with the compliance pillars 200 of the plurality of compliance pillars 200 and each of the pillars may be formed so as to be fastened or unfastened with the different compliance pillars 200 have.

즉, 가변 강성 조절부(300)는 다단으로 형성될 수 있으며, 일례로 복수의 플레이트들이 몸체(100)의 상부 구조체(110) 상측에 적층된 형태로 가변 강성 조절부(300)가 형성될 수 있다. 도 5에서는 가변 강성 조절부(300)가 3단으로 형성된 예를 도시하고 있으며, 상부 구조체(110)의 상측에 제1단인 제1플레이트(300-1)가 적층되고 그 위에 제2단인 제2플레이트(300-2)가 적층되며 다시 그 위에 제3단인 제3플레이트(300-3)가 적층될 수 있다. 그리고 각각의 단을 형성하는 플레이트들(300-1, 300-2, 300-3)은 중앙에 배치된 회전축(320)을 중심으로 개별적으로 회전 가능하도록 상부 구조체(110)에 결합될 수 있다.That is, the variable stiffness adjusting unit 300 may be formed in multiple stages. For example, the variable stiffness adjusting unit 300 may be formed by stacking a plurality of plates on the upper structure 110 of the body 100 have. 5 shows an example in which the variable stiffness adjusting unit 300 is formed in three stages. A first plate 300-1 as a first stage is stacked on the upper side of the upper structure 110, and a second plate The plate 300-2 is stacked, and a third plate 300-3, which is a third stage, is stacked thereon. The plates 300-1, 300-2, and 300-3 forming the respective stages may be coupled to the upper structure 110 so as to be individually rotatable about the rotation axis 320 disposed at the center.

또한, 복수의 플레이트들(300-1, 300-2, 300-3)에는 각각 결합부(310)가 형성되어, 복수의 컴플라이언스 기둥(200) 중 일부가 제1플레이트(300-1)에 체결될 수 있고 다른 일부의 컴플라이언스 기둥(200)들이 제2플레이트(300-2)에 체결될 수 있으며 나머지의 컴플라이언스 기둥(200)들이 제3플레이트(300-3)에 체결될 수 있도록 구성될 수 있다.The coupling portions 310 are formed on the plurality of plates 300-1, 300-2 and 300-3 so that a part of the plurality of compliance columns 200 is fastened to the first plate 300-1 And the other compliment posts 200 can be fastened to the second plate 300-2 and the remaining compliance posts 200 can be fastened to the third plate 300-3 .

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 가변 강성 조절 방법을 설명하기 위한 것으로, 도 6은 가변 강성 조절부의 제1단이 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타내고, 도 7은 가변 강성 조절부의 제1단과 제2단이 각각 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타낸 것이고, 도 8은 가변 강성 조절부의 제1단, 제2단 및 제3단이 각각 컴플라이언스 기둥과 체결되어 결합된 상태를 나타낸 것이다.6 to 8 illustrate a variable stiffness adjusting method of a variable passive stiffness apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a state in which a first end of a variable stiffness adjusting unit is coupled with a compliance pole And FIG. 7 shows a state in which the first and second ends of the variable stiffness adjusting unit are coupled with the compliance pillars, respectively, and FIG. 8 shows a state where the first, second, and third ends of the variable stiffness adjusting unit, As shown in Fig.

본 발명의 가변 수동 강성 장치는, 도 6과 같이 가변 강성 조절부(300)의 제1단인 제1플레이트(300-1)의 결합부(310)에 전체 컴플라이언스 기둥(200)들 중 일부가 결합된 상태에서는 1단계의 강성을 갖을 수 있으며, 도 7과 같이 추가로 제2플레이트(300-2)의 결합부(310)에 전체 컴플라이언스 기둥(200)들 중 다른 일부가 더 결합된 상태에서는 상기 1단계의 강성보다 높은 2단계의 강성을 갖을 수 있으며, 도 8과 같이 추가로 제3플레이트(300-3)의 결합부(310)에 나머지 컴플라이언스 기둥(200)들이 더 결합된 상태에서는 상기 2단계의 강성보다 높은 3단계의 강성을 갖을 수 있다. 이와 같이 컴플라이언스 기둥들이 단계적으로 각 플레이트와 체결되어 연결되도록 함으로써, 연결된 컴플라이언스 기둥들의 개수에 따라 강성이 결정될 수 있다. 그리고 전체 컴플라이언스 기둥(200)들이 모두 플레이트들(300-1, 300-2, 300-3)의 결합부(310)에 체결이 해제된 상태이면 강성이 0인 자유로운 상태 또는 강성이 매우 약한 상태가 될 수 있다.The variable passive stiffening apparatus of the present invention is characterized in that a part of all the compliance pillars 200 is coupled to the coupling portion 310 of the first plate 300-1, which is the first end of the variable stiffness adjusting portion 300, 7, in a state where another part of all the compliance pillars 200 is further coupled to the coupling part 310 of the second plate 300-2 as shown in FIG. 7, The rigidity of the second stage may be higher than the rigidity of the first stage. In addition, as shown in FIG. 8, when the remaining compliance columns 200 are further coupled to the coupling portion 310 of the third plate 300-3, Stage stiffness higher than the stiffness of the step. As such, the stiffness can be determined according to the number of connected compliance columns by allowing the compliance columns to be fastened and connected to each plate step by step. If the entire compliance columns 200 are unfastened to the coupling portions 310 of the plates 300-1, 300-2, and 300-3, a state where the rigidity is zero or a state where the rigidity is extremely weak .

또한, 상기 복수의 컴플라이언스 기둥(200)은 강성이 서로 다른 2종 이상으로 형성되며, 상기 각각의 단은 종류가 서로 다른 컴플라이언스 기둥(200)들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다.The plurality of compliance pillars 200 may be formed of two or more types having different rigidities, and each of the pillars may be formed to be coupled to or disconnected from the compliance pillars 200 having different types.

즉, 상기한 바와 같이 가변 강성 조절부가 3단으로 형성되는 경우를 예를 들면, 컴플라이언스 기둥(200)들은 강성이 서로 다르게 형성된 3가지 종류로 형성되어, 제1플레이트(300-1)와 제2플레이트(300-2)와 제3플레이트(300-3)가 서로 종류가 다른 컴플라이언스 기둥(200)과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다. 그리고 일례로 제3플레이트(300-3)에 체결될 수 있도록 배치된 컴플라이언스 기둥(200)들은 나머지 컴플라이언스 기둥들과는 달리 거의 강성이 무한대인 재질로 형성되어, 제3플레이트(300-3)가 컴플라이언스 기둥들과 체결되어 있는 경우에는 컴플라이언스가 거의 0이 되어 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 하부 구조체(120)가 움직이지 않을 수도 있다. 그리하여 각각의 단을 형성하는 플레이트들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조작하여 원하는 강성을 갖는 컴플라이언스 기둥들과 체결되어 연결되도록 할 수 있어, 가변 수동 강성 장치의 강성을 용이하게 변경할 수 있다. 이와 같이 컴플라이언스 기둥들이 단계적으로 각 플레이트와 체결되어 연결될 수 있되 연결된 컴플라이언스 기둥들의 종류(재질 등) 및 개수에 따라 강성이 결정될 수 있다. 이때, 복수의 컴플라이언스 기둥(200)은 강성이 서로 다른 2종류 이상으로 형성되어 각각의 단이 컴플라이언스 기둥들과 조합을 이루어 체결되거나 체결이 해제되도록 형성될 수 있다. 또는 복수의 컴플라이언스 기둥(200)은 모두 강성이 동일한 한 종류로 형성될 수도 있다.That is, as described above, in the case where the variable stiffness adjusting part is formed in three stages, for example, the compliance pillars 200 are formed in three kinds of stiffness different from each other, and the first plate 300-1 and the second The plate 300-2 and the third plate 300-3 may be formed so as to be coupled to or disconnected from the compliance pillars 200 of different types. For example, the compliance pillars 200 arranged to be fastened to the third plate 300-3 are formed of a material having almost infinite rigidity, unlike the remaining compliance pillars, and the third plate 300-3 is made of a material The compliance is almost zero, so that the lower structure 120 may not move in a state where the upper structure 110 is fixed. Thus, any one or more of the plates forming each of the stages can be operated to connect and connect with the compliance pillars having the desired rigidity, so that the rigidity of the variable passive stiffness device can be easily changed. In this way, the compliance columns can be coupled with each plate in a stepwise manner, but the rigidity can be determined according to the type (material, etc.) of the connected compliance columns. At this time, the plurality of compliance pillars 200 may be formed of two or more types having different stiffnesses, and each of the compliance pillars 200 may be formed so as to be combined with the compliance pillars or to be unlocked. Or a plurality of compliance columns 200 may all be formed with the same kind of rigidity.

도 9를 참조하면 상기 복수의 컴플라이언스 기둥(200)은 상측 외주면에 오목하게 가이드 홈(210)이 형성되며, 상기 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)는 슬롯(311) 및 상기 슬롯(311)의 내측면에서 돌출 형성되되 슬롯(311)의 일정 영역에 형성된 돌출 가이드(312)를 포함하여 이루어져, 상기 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 슬롯(311)에 삽입되어 배치되며, 상기 가변 강성 조절부(300)가 특정 각도만큼 회전되면 상기 가이드 홈(210)에 돌출 가이드(312)가 삽입되어 체결될 수 있도록 형성될 수 있다.9, the plurality of compliance pillars 200 are formed with guide grooves 210 concave on the upper outer circumferential surface, and the coupling portion 310 of the variable stiffness adjusting portion 300 includes a slot 311, And a protrusion guide 312 protruding from an inner surface of the insertion hole 311 and formed in a predetermined area of the slot 311. The upper side of the compliance column 200 is inserted into the slot 311, When the rigidity adjusting part 300 is rotated by a specific angle, the protrusion guide 312 may be inserted into the guide groove 210 and may be fastened.

즉, 가변 강성 조절부(300)의 회전에 의해 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 가변 강성 조절부(300)에 체결되거나 체결이 해제되도록 하는 것은 다양한 구성 및 방법이 이용될 수 있으며, 그 일례로 도시된 바와 같이 컴플라이언스 기둥(200)에 형성된 가이드 홈(210)과 가변 강성 조절부(300)를 구성하는 일례인 플레이트(300-1, 300-2, 300-3)들에 형성된 슬롯(311) 및 돌출 가이드(312)가 될 수 있다. 보다 상세하게는 컴플라이언스 기둥(200)은 상측의 외주면에 오목하게 원주방향을 따라 링 형태로 가이드 홈(210)이 형성될 수 있으며, 가변 강성 조절부(300)에는 원주방향을 따라 특정한 각도 범위 내에 슬롯(311)이 형성되어 슬롯(311)의 내측면에서 돌출 가이드(312)가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 컴플라이언스 기둥(200)의 상측은 가이드 홈(210)이 형성된 부분이 슬롯(311)에 삽입되어 배치될 수 있으며, 컴플라이언스 기둥(200)이 배치된 슬롯(311)의 원주방향 일측을 제외한 나머지 영역에 돌출 가이드(312)가 형성될 수 있다.That is, various constructions and methods can be used for fixing the upper side of the compliance column 200 to the variable stiffness adjusting part 300 or releasing the locking by the rotation of the variable stiffness adjusting part 300. For example, The slot 311 formed in the plates 300-1, 300-2, and 300-3, which is one example of the guide groove 210 formed in the compliance column 200 and the variable stiffness adjusting unit 300, And a protruding guide 312. [0035] More specifically, the compliance column 200 may be formed with a guide groove 210 in the form of a ring along the circumferential direction concave on the outer circumferential surface of the upper side, and the variable stiffness adjusting portion 300 may be provided with The slot 311 may be formed so that the protrusion guide 312 protrudes from the inner surface of the slot 311. [ In this case, the upper part of the compliance column 200 may be disposed with the guide groove 210 inserted therein inserted into the slot 311, and the other of the circumferential side of the slot 311 in which the compliance column 200 is disposed, A protrusion guide 312 may be formed.

상기 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 슬롯(311)에 삽입되어 배치된 상태에서 돌출 가이드(312)가 형성되지 않은 영역에 컴플라이언스 기둥(200)이 위치해 있으면 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)에 체결되지 않은 상태(체결이 해제된 상태)가 되며, 이 상태에서 가변 강성 조절부(300)가 특정한 각도만큼 회전되면 결합부(310)의 돌출 가이드(312)가 가이드 홈(210)에 삽입되어 컴플라이언스 기둥(200)의 상측이 가변 강성 조절부(300)의 결합부(310)에 체결된 상태가 될 수 있다.When the compliance pillar 200 is located in an area where the upper side of the compliance pillar 200 is inserted into the slot 311 and the protrusion guide 312 is not formed, the upper side of the compliance pillar 200 is subjected to the variable stiffness control When the variable stiffness adjusting unit 300 is rotated by a predetermined angle in this state, the protrusion guide 310 of the coupling unit 310 is not engaged with the coupling unit 310 of the coupling unit 310 312 can be inserted into the guide groove 210 so that the upper side of the compliance column 200 is fastened to the coupling portion 310 of the variable stiffness adjusting portion 300.

또한, 상기 가변 강성 조절부(300)의 가장 아래쪽 단은 하면 및 상면에서 회전축(320)이 돌출 형성되어, 상기 가장 아래쪽 단의 하면에서 돌출된 회전축(320)이 상기 상부 구조체(110)에 형성된 구멍에 삽입되어 결합되며, 상기 가장 아래쪽 단의 상면에서 돌출된 회전축(320)이 나머지 단에 형성된 구멍에 삽입되어 결합될 수 있다.The rotary shaft 320 protrudes from the lower end and the upper surface of the variable stiffness adjusting part 300 and the rotary shaft 320 protruding from the lower end of the variable stiffness adjusting part 300 is formed in the upper structure 110 And a rotary shaft 320 projecting from the upper surface of the lowermost end of the rotary shaft 320 may be inserted into the hole formed in the other end.

즉, 도시된 바와 같이 가변 강성 조절부(300)가 다단으로 형성되어 복수의 플레이트들이 몸체(100)의 상부 구조체(110) 상측에 적층된 형태로 형성되는 경우, 상부 구조체(110)에 인접한 제1플레이트(300-1)의 하면 및 상면에서 각각 회전축(320)이 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1플레이트(300-1)의 아래쪽으로 하면에서 돌출 형성된 회전축(320)이 상부 구조체(110)의 중앙부에 형성된 구멍에 삽입되어, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 제1플레이트(300-1)가 회전축(320)을 중심으로 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 그리고 제1플레이트(300-1)의 위쪽으로 상면에서 돌출 형성된 회전축(320)이 제2플레이트(300-2) 및 제3플레이트(300-3) 각각의 중앙부에 형성된 구멍에 삽입되어, 제1플레이트(300-1)가 고정된 상태에서 제2플레이트(300-2)와 제3플레이트(300-3)가 각각 회전축(320)을 중심으로 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 이때, 제2플레이트(300-2) 및 제3플레이트(300-3)는 제1플레이트(300-1)와 함께 회전될 수도 있으며, 회전축(320)의 하단에는 캡(330)이 결합되어 제1플레이트(300-1)가 상측방향으로 상부 구조체(110)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있으며, 회전축(320)의 상단에도 캡(330)이 결합되어 제2플레이트(300-2) 및 제3플레이트(300-3)가 상측방향으로 제1플레이트(300-1)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.That is, when the variable stiffness adjusting unit 300 is formed in a multi-stage structure as shown in the figure and a plurality of plates are stacked on the upper structure 110 of the body 100, The rotation axis 320 may protrude from the lower surface and the upper surface of the first plate 300-1. At this time, the rotation axis 320 protruding from the lower surface of the first plate 300-1 is inserted into the hole formed in the central portion of the upper structure 110, 300-1 may be coupled to be rotatable about the rotation axis 320. A rotation axis 320 protruding upward from the upper surface of the first plate 300-1 is inserted into a hole formed in a central portion of each of the second plate 300-2 and the third plate 300-3, The second plate 300-2 and the third plate 300-3 can be coupled to rotate about the rotation axis 320 in a state where the plate 300-1 is fixed. At this time, the second plate 300-2 and the third plate 300-3 may be rotated together with the first plate 300-1, and the cap 330 is coupled to the lower end of the rotation axis 320, The first plate 300-1 may be prevented from being separated from the upper structure 110 in the upward direction and the cap 330 may be coupled to the upper end of the rotation axis 320 to prevent the second plate 300-2 and the third The plate 300-3 can be prevented from being separated from the first plate 300-1 in the upward direction.

또한, 상기 가변 강성 조절부(300)의 각각의 단에는 볼플런저(340)가 설치되며, 상기 볼플런저(340)와 인접한 면의 단들 및 상부 구조체(110)에는 상기 볼플런저(340)의 볼(341)이 삽입되어 안치될 수 있는 고정홈(300a, 110a)들이 형성될 수 있다.Each of the ends of the variable stiffness adjusting part 300 is provided with a ball plunger 340 and the ends of the surface adjacent to the ball plunger 340 and the upper structure 110 of the ball plunger 340 The fixing grooves 300a and 110a can be formed by inserting the fixing grooves 341 into the fixing grooves 300a and 110a.

즉, 일례로 가변 강성 조절부(300)의 각각의 단을 형성하는 플레이트(300-1, 300-2, 300-3)에는 볼플런저(340)가 결합되되, 볼플런저(340)의 하단부인 볼(341)이 각각의 플레이트의 하면에서 아래쪽으로 돌출되어 있도록 결합될 수 있다. 그리고 볼플런저(340)와 인접한 면을 갖는 상부 구조체(110)의 상면과 제1플레이트(300-1) 및 제2플레이트(300-2)의 상면에는 각각 볼플런저(340)의 볼(341)이 삽입되어 안치될 수 있도록 오목하게 고정홈(300a, 110a)이 형성될 수 있다.That is, for example, the ball plungers 340 are coupled to the plates 300-1, 300-2, and 300-3 forming the respective ends of the variable stiffness adjusting unit 300, The balls 341 may be coupled so as to protrude downward from the lower surface of each plate. A ball 341 of a ball plunger 340 is formed on the upper surface of the upper structure 110 having a surface adjacent to the ball plunger 340 and on the upper surfaces of the first plate 300-1 and the second plate 300-2, The fixing grooves 300a and 110a can be formed to be recessed so as to be inserted.

그리하여 볼플런저(340)의 볼(341)이 고정홈(300a, 110a)에 삽입되어 안치된 위치에서는 고정된 상부 구조체(110)를 기준으로 제1플레이트(300-1)가 작은 힘으로는 회전되지 않도록 형성될 수 있다. 마찬가지로 제1플레이트(300-1)를 기준으로 제2플레이트(300-2)도 작은 힘으로는 회전되지 않으며, 제2플레이트(300-2)를 기준으로 제3플레이트(300-3)도 작은 힘으로는 회전되지 않을 수 있다. 이때, 특정한 힘 이상의 외력을 가해 플레이트를 회전시키면 볼플런저(340)의 볼이 상측으로 밀려 올라가면서 플레이트가 회전될 수 있다. 또한, 컴플라이언스 기둥(200)이 플레이트의 결합부(310)와 체결되는 회전 각도에 해당되는 위치 및 체결이 해제되어 있는 위치에 각각 고정홈이 형성될 수 있다.The first plate 300-1 is rotated by a small force with respect to the fixed upper structure 110 at a position where the ball 341 of the ball plunger 340 is inserted into the fixing grooves 300a and 110a, . Similarly, the second plate 300-2 is not rotated by a small force with respect to the first plate 300-1, and the third plate 300-3 is also small with respect to the second plate 300-2 It can not be rotated by force. At this time, when the plate is rotated by applying an external force equal to or greater than a specific force, the ball of the ball plunger 340 may be pushed upward and the plate may be rotated. Fixing grooves may be formed at positions corresponding to the rotation angle at which the compliance column 200 is engaged with the coupling portion 310 of the plate and at positions where the coupling is released.

도 10은 본 발명에 따른 셋스크류 및 볼플런저의 결합구조를 나타낸 것으로, 상기 가변 강성 조절부(300)의 가장 아래쪽 단의 상측에 배치된 단에는 회전축(320)에 밀착될 수 있도록 나사결합된 셋스크류(350)가 설치될 수 있다.FIG. 10 shows a coupling structure of a set screw and a ball plunger according to the present invention. In an end portion of the variable stiffness adjusting part 300 disposed at the upper end of the lower end of the variable stiffness adjusting part 300, A set screw 350 may be installed.

일례로 다단으로 형성된 가변 강성 조절부(300)를 구성하는 제2플레이트(300-2) 및 제3플레이트(300-3)에는 셋스크류(350)가 나사결합되어 설치되어 있어, 셋스크류(350)를 회전시켜 셋스크류(350)의 일측이 회전축(320)에 밀착되도록 하면 제2플레이트(300-2) 및 제3플레이트(300-3)가 회전축(320)에 고정되어 회전되지 않거나 회전축(320)이 형성된 제1플레이트(300-1)와 함께 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고 셋스크류(350)는 플레이트의 외주면과 중앙부에 형성된 구멍의 내주면을 관통하도록 형성되어 셋스크류(350)의 일부가 플레이트에 나사결합될 수 있으며, 셋스크류(350)의 타측은 플레이트의 외주면 바깥쪽으로 노출되도록 형성되어 손으로 셋스크류(350)를 돌리기 용이하도록 구성될 수 있다.For example, a set screw 350 is screwed to the second plate 300-2 and the third plate 300-3, which constitute the variable stiffness adjusting part 300 formed in a multi-stage structure. The set screw 350 The second plate 300-2 and the third plate 300-3 are fixed to the rotation axis 320 and are not rotated or the rotation axis 320 may be rotatable together with the first plate 300-1. The setscrew 350 is formed to penetrate the outer circumferential surface of the plate and the inner circumferential surface of the hole formed at the center of the plate so that a part of the setscrew 350 can be screwed to the plate and the other side of the setscrew 350 So that it is easy to turn the set screw 350 by hand.

도 11을 참조하면 본 발명은 고정핀(360)을 이용해 몸체(100)의 상부 구조체(110)에 인접한 가변 강성 조절부(300)의 제1플레이트(300-1)가 회전되지 않고 상부 구조체(110)에 고정되어 있도록 구성할 수 있다. 고정핀(360)의 일측은 상부 구조체(110)에 결합되고 타측은 가변 강성 조절부(300)의 가장 아래쪽 단에 결합 및 분리될 수 있도록 형성된다. 11, in the present invention, the first plate 300-1 of the variable stiffness adjusting part 300 adjacent to the upper structure 110 of the body 100 is rotated without using the fixing pin 360, 110). One side of the fixing pin 360 is coupled to the upper structure 110 and the other side is formed to be coupled to and separated from the lower end of the variable stiffness adjusting part 300.

도 11의 (a)는 본 발명에 따른 고정핀의 일측이 상부 구조체에 결합되어 있고 타측이 분리된 상태이고, (b)는 고정핀의 일측이 상부 구조체에 결합되어 있고 타측이 제1플레이트의 홀에 삽입되어 결합된 상태이고, (c)는 (b) 상태에서의 단면을 나타내고 있다.FIG. 11 (a) is a side view of the fixing pin according to the present invention, and FIG. 11 (b) shows a state in which one side of the fixing pin is coupled to the upper structure, (C) is a cross-sectional view in the state of (b).

일례로 고정핀(360)은 일측이 몸체(100)의 상부 구조체(110)에 삽입되어 결합되어 있을 수 있으며, 타측은 제1플레이트(300-1)에 삽입되어 결합되거나 결합된 상태에서 빼서 분리할 수 있도록 형성될 수 있다. 여기에서 고정핀(360)은 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이 고정핀(360)의 일측이 상부 구조체(110)에 나사결합되어 고정되어 있으며, 타측은 스프링의 탄성에 의해 제1플레이트(300-1)에 형성된 구멍에 삽입되어 결합된 상태가 유지되도록 구성될 수 있다. 그리고 고정핀(360)의 타측을 플레이트의 반경방향 외측으로 당겨 구멍에서 뺀 후 돌리면 제1플레이트(300-1)와 고정핀(360)이 분리된 상태가 되도록 할 수 있다. 또한, 반대로 고정핀(360)은 일측이 제1플레이트(300-1)에 나사결합되어 고정되어 있으며, 타측은 스프링의 탄성에 의해 상부 구조체(110)에 형성된 구멍에 삽입되어 결합된 상태가 유지되도록 구성될 수도 있다.For example, one side of the fixing pin 360 may be inserted into the upper structure 110 of the body 100, and the other side may be inserted into the first plate 300-1, As shown in FIG. As shown in FIG. 11, one side of the fixing pin 360 is screwed and fixed to the upper structure 110, and the other side of the fixing pin 360 is fixed to the elasticity of the spring The first plate 300-1 may be inserted into the hole formed in the first plate 300-1 and held in the coupled state. When the other side of the fixing pin 360 is pulled out of the hole in the radial direction of the plate and then rotated, the first plate 300-1 and the fixing pin 360 can be separated from each other. On the other hand, the fixing pin 360 is screwed and fixed to the first plate 300-1, and the other side is inserted into the hole formed in the upper structure 110 by the elasticity of the spring, .

또한, 가변 강성 조절부(300)를 구성하는 플레이트(300-1, 300-2, 300-3)에는 각각 외주면에서 반경방향 바깥쪽으로 레버(370)가 형성되어, 레버를 이용해 플레이트를 회전시키기 용이하도록 할 수 있다. 또한, 각 단끼리의 고정은 볼플런저와 고정홈의 결합방식, 셋스크류를 이용한 결합방식, 고정핀을 이용한 결합방식 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.The plates 300-1, 300-2, and 300-3 constituting the variable stiffness adjusting unit 300 are each provided with a lever 370 radially outward from the outer circumferential surface thereof to facilitate rotation of the plate using the lever . In addition, the fixation of the respective ends can be configured in various ways such as a combination of a ball plunger and a fixing groove, a combination using a set screw, and a combination using a fixing pin.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치를 포함하는 가변 수동 강성 그리퍼(1000)는, 가변 수동 강성 장치의 하부 구조체(120)에 형성된 그리퍼 장착부(123)에 장착되어 부품을 파지할 수 있는 그리퍼부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.A variable manual rigidity gripper 1000 including a variable manual stiffening device according to an embodiment of the present invention is mounted on a gripper mounting portion 123 formed in a lower structure 120 of a variable passive stiffening device, And a gripper unit 400.

즉, 가변 수동 강성 장치의 하부 구조체(120)에는 그리퍼 장착부(123)가 형성될 수 있으며, 그리퍼 장착부(123)에 그리퍼부(400)가 결합되어 가변 수동 강성 그리퍼(1000)가 구성될 수 있다. 여기에서 그리퍼 장착부(123)는 그리퍼부(400)가 장착되어 견고하게 고정될 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 그리퍼 장착부(123)는 홈 형태나 체결수단 등으로 체결되어 결합되는 형태 등으로 형성될 수도 있다. 그리고 그리퍼부(400)는 일례로 핑거 형태로 형성될 수 있으며, 파지하고자 하는 부품의 형상 및 조립되는 대상이 되는 부품의 구조에 맞도록 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 그리퍼부(400)는 하부 구조체(120)에 형성된 그리퍼 장착부(123)에 결합되는 핑거 블록(410) 및 핑거 블록(410)에 결합되어 부품을 잡을 수 있도록 형성되는 한 쌍의 핑거(420)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 핑거(420)는 오므라들어 부품을 잡거나 벌어져서 부품을 놓을 수 있는 구조로 형성될 수 있으며, 일례로 핑거(420)들이 핑거 블록(410)을 따라 슬라이딩 될 수 있는 구조로 결합될 수 있다. 그리고 핑거 블록(410)에는 상기 한 쌍의 핑거(420)를 벌리거나 오므릴 수 있도록 액추에이터가 설치되거나 다양한 구조로 핑거(420)가 작동되도록 구성될 수 있다.That is, the lower structure 120 of the variable passive stiffener may be formed with a gripper mounting portion 123, and the gripper portion 400 may be coupled to the gripper mounting portion 123 to configure the variable passive rigidity gripper 1000 . Here, the gripper mounting portion 123 may be formed in various shapes in which the gripper portion 400 can be fixedly mounted. For example, the gripper mounting portion 123 may be formed in a shape of a groove, Or the like. The gripper part 400 may be formed in a finger shape, for example, and may be formed to have various shapes according to the shape of a part to be gripped and the structure of a part to be assembled. The gripper unit 400 includes a finger block 410 coupled to the gripper mount 123 formed on the lower structure 120 and a pair of fingers 420 coupled to the finger block 410, ). At this time, the fingers 420 may be formed in a structure in which the parts can be gripped or opened so as to place the parts. For example, the fingers 420 can be combined with the structure in which the fingers 420 can slide along the finger blocks 410. In addition, the finger block 410 may be provided with an actuator to open or close the pair of fingers 420, or may be configured to operate the fingers 420 in various structures.

그리하여 일례로 조립 대상물의 구멍에 부품을 삽입하여 조립되도록 하는 경우, 핑거로 삽입하고자 하는 부품을 잡고 고정된 조립 대상물의 구멍이 있는 위치로 이동하여 구멍에 부품을 삽입하게 되면, 부품과 구멍간에 위치 오차가 있거나 중심축이 일치하지 않고 틀어져 있거나 삽입되는 방향 등에 오차가 있는 경우에 그리퍼부(400) 및 하부 구조체(120)가 축방향으로 이동되면서 삽입되거나 상부 구조체(110)에 대해 하부 구조체(120)가 특정한 각도만큼 회전되어 Z축을 기준으로 그리퍼부(400)가 기울어진 상태로 삽입될 수 있다. 이때, 몸체(100)의 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)에 양측이 결합된 컴플라이언스 기둥(200)의 종류(재질)나 개수에 따라 가변 수동 강성 그리퍼(1000)의 강성이 좌우되므로, 강성을 크게하면 컴플라이언스(compliance)가 낮아져 작은 위치 오차가 있는 경우에만 부품이 삽입되어 조립이 이루어질 수 있으며, 반대로 강성을 작게하면 컴플라이언스가 높아져 위치 오차가 큰 경우에도 그리퍼부의 위치나 방향이 변경되면서 부품이 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다.Thus, for example, when a part is inserted into a hole of an object to be assembled, when the part to be inserted with the finger is gripped and moved to a position where the hole of the object to be assembled is fixed, The gripper portion 400 and the lower structure 120 may be inserted while being moved in the axial direction or may be inserted into the upper structure 110 with respect to the lower structure 120 Is rotated by a specific angle so that the gripper unit 400 can be inserted in a tilted state with respect to the Z axis. Since the rigidity of the variable passive rigidity gripper 1000 depends on the type and the number of the compliance pillars 200 coupled to the upper and lower structures 110 and 120 of the body 100, If the stiffness is increased, the compliance is lowered, so that the component can be inserted and assembled only when there is a small position error. On the contrary, if the stiffness is reduced, the position and direction of the gripper portion are changed, This insertion can be facilitated.

이에 따라 본 발명의 가변 수동 강성 그리퍼(1000)는 복수의 컴플라이언스 기둥(200) 및 가변 강성 조절부(300)를 이용해 강성을 조절함으로써, 조립 오차가 큰 부품들을 조립하는 조립 로봇이나 조립 오차가 작은 부품들을 조립하는 조립 로봇들에 다양하게 장착하여 사용할 수 있으며, 수직방향 및 수평방향 등 다양한 조립에도 적용할 수 있다.Accordingly, the variable passive rigidity gripper 1000 according to the present invention adjusts the rigidity using the plurality of compliance columns 200 and the variable stiffness adjusting portion 300, so that an assembly robot for assembling components with large assembly errors, It can be used in various assembling robots assembling parts, and can be applied to various assemblies such as vertical and horizontal directions.

도 12와 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수동 강성 장치의 분해사시도이고, 도 12는 정면 상측에서 바라본 형태이고, 도 13은 정면 하측에서 바라본 형태이다.FIGS. 12 and 13 are exploded perspective views of a variable passive stiffness device according to an embodiment of the present invention, FIG. 12 is viewed from the upper side, and FIG. 13 is viewed from the lower side.

도 12 및 도 13을 참조하면 본 발명의 몸체(100)는 일례로 스튜어트 플랫폼 형태로 구성될 수 있으며, 상부 구조체(110)는 원판 형태로 형성되고, 다수의 레그(130)는 서로 이웃하는 레그들이 원주방향을 따라 이격되어 배열되되 서로 엇갈린 형태로 경사지게 배치될 수 있다. 그리고 상부 구조체(110)는 외측이 로봇(2000)의 암(2100) 단부에 결합될 수 있다. 하부 구조체(120) 역시 원판 형태로 형성될 수 있으며, 하부 구조체(120)의 하면에는 그리퍼 장착부(123)가 형성되어 조립하고자 하는 부품을 잡기 위한 그리퍼부(400)가 그리퍼 장착부(123)에 결합되어 고정될 수 있다. 레그(130)는 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)를 연결하는 부분으로, 레그(130)의 상단부가 상부 구조체(110)에 결합되어 연결되고 하단부가 하부 구조체(120)에 결합되어 연결될 수 있다. 그리고 레그(130)는 선형으로 신축 가능하게 형성되어, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 하부 구조체(120)가 자유롭게 이동 및 회전이 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, 레그(130)는 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 일례로 상부 구조체(110)와 하부 구조체(120)의 사이에 배치되되 반경방향으로 상부 구조체(110) 및 하부 구조체(120)의 외주면 안쪽에 외주면에 근접하여 배치된 컴플라이언스 기둥(200)들의 안쪽에 배치될 수 있다. 그리고 레그(130)들은 일례로 6개로 형성되어 이웃하는 레그(130)들끼리 서로 반대방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 이웃하는 2개의 레그(130)는 서로 상단끼리 근접하도록 상부 구조체(110)에 연결되고 하단끼리 서로 근접하도록 하부 구조체(120)에 연결된 형태로 배치될 수 있다. 그리하여 상부 구조체(110), 하부 구조체(120) 및 다수의 레그(130)들에 의해 스튜어트 플랫폼 구조로 몸체(100)가 형성될 수 있다. 또한, 상부 구조체(110)가 고정된 상태에서 상기 하부 구조체(120)는 6자유도를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 하부 구조체(120)가 3차원 축방향인 X, Y, Z축 방향으로의 이동 및 3차원 축을 중심으로 한 회전방향인 θX, θY, θZ 방향으로의 회전이 가능하도록 몸체(100)가 형성될 수 있다. 그리하여 부품의 조립 시 조립 오차 등에 의해 그리퍼부(400)가 축방향으로 위치가 이동되어 조립되거나 축을 중심으로 각도가 회전되어 조립될 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13, the body 100 of the present invention may be constructed in the form of a Stuart platform, and the upper structure 110 may be formed in a disc shape, and a plurality of legs 130 may be formed in adjacent legs And they may be arranged to be inclined in a staggered manner. The outer structure of the upper structure 110 may be coupled to the arm 2100 end of the robot 2000. The lower structure 120 may also be formed in a disc shape and a gripper mounting portion 123 is formed on a lower surface of the lower structure 120 so that a gripper portion 400 for gripping a component to be assembled is coupled to the gripper mounting portion 123 And can be fixed. The leg 130 is a portion connecting the upper structure 110 and the lower structure 120. The upper end of the leg 130 is coupled to the upper structure 110 and the lower end is coupled to the lower structure 120, . The legs 130 are linearly and extendably formed so that the lower structure 120 can be freely moved and rotated while the upper structure 110 is fixed. The legs 130 may be disposed at various positions and may be disposed between the upper structure 110 and the lower structure 120 so that the legs 130 may be disposed radially inside the upper structure 110 and the lower structure 120, The compliance pillars 200 may be disposed inside the compliance pillars 200 disposed close to the outer circumferential surface. The legs 130 may be formed in six, for example, and the adjacent legs 130 may be inclined in opposite directions to each other. That is, the two neighboring legs 130 may be connected to the upper structure 110 so that their upper ends are close to each other and connected to the lower structure 120 so that the lower ends thereof are close to each other. Thus, the body 100 may be formed of the Stewart platform structure by the superstructure 110, the substructure 120, and the plurality of legs 130. Also, in a state where the upper structure 110 is fixed, the lower structure 120 may be formed to have six degrees of freedom. That is, the lower structural body 120 is to be rotated in a three-dimensional axis direction of X, Y, Z axis movement, and the three-dimensional of the axis a rotational direction around θ X, θ Y, θ Z direction of the ( 100 may be formed. Thus, the gripper portion 400 can be moved in the axial direction and assembled or rotated at an angle around the axis by assembling error during assembly of the component.

또한, 상기 레그(130)들은 선형으로 신축 가능하도록 형성되며, 상기 레그(130)들은 양단이 상부 구조체(110) 또는 하부 구조체(120)에 3자유도를 제공할 수 있는 조인트로 결합될 수 있다. 즉, 레그(130)들은 선형 액추에이터와 같이 선형으로 길이가 줄어들거나 늘어날 수 있는 구조로 형성될 수 있으며, 일례로 유압 또는 공압 실린더와 같이 특정한 스트로크 범위 내에서 선형으로 신축이 가능한 구조로 형성되어 신축에 따른 변위(δ)가 발생하도록 형성될 수 있다. 그리고 레그(130)에는 탄성수단이 포함되어 외력에 의해 선형 신축된 후 외력이 제거되면 탄성에 의해 원래의 길이로 복귀되도록 형성될 수도 있다. 또한, 레그(130)는 외력에 의해 선형으로 길이 변화가 용이한 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 일례로 레그(130)들은 양단에 구형의 볼이 형성되고 볼을 감싸는 블록이 결합된 형태로 형성되어, 블록이 상부 구조체(110) 또는 하부 구조체(120)에 삽입된 상태로 결합되어, 볼이 이탈되지 않으면서 자유롭게 회전될 수 있는 볼 조인트(131)로 결합될 수 있다. 이때, 볼 조인트(131) 이외에도 결합된 상태에서 이탈되지 않으면서 자유롭게 휘어질 수 있는 탄성체로 결합되거나 다양한 형태로 결합될 수 있다. 이때, 상부 구조체(110)는 상판(111) 및 하판(112)의 결합으로 이루어질 수 있으며, 하판(112)의 상면에서 오목하게 홈이 형성되어 이 홈에 볼 조인트(131)가 삽입된 후 상판(111)에 의해 눌려 볼 조인트(131)가 이탈되지 않도록 결합될 수 있다. 또한, 하부 구조체(120)도 상판(121) 및 하판(122)의 결합으로 이루어질 수 있으며, 상판(121)의 하면에서 오목하게 홈이 형성되어 이 홈에 볼 조인트(131)가 삽입된 후 하판(122)에 의해 눌려 볼 조인트(131)가 이탈되지 않도록 결합될 수 있다.The legs 130 can be linearly expanded and contracted. The legs 130 can be coupled to the upper structure 110 or the lower structure 120 at joints to provide three degrees of freedom. That is, the legs 130 may be formed in a structure such that the length of the legs 130 can be linearly reduced or increased, for example, linear actuators. For example, the legs 130 may be formed in a structure capable of being linearly expanded or contracted within a specific stroke range such as a hydraulic or pneumatic cylinder, Can be formed so that the displacement (? The legs 130 may include elastic means and may be formed so as to be linearly expanded and contracted by an external force and then returned to their original length by elasticity when an external force is removed. Further, it is preferable that the legs 130 are formed in a shape that linearly changes in length linearly by an external force. For example, the legs 130 may have spherical balls formed at both ends thereof, and blocks enclosing the balls may be coupled to each other, so that the blocks are inserted into the upper structure 110 or the lower structure 120, Can be coupled to the ball joint 131 which can be freely rotated without being disengaged. At this time, in addition to the ball joint 131, the ball joint 131 may be combined with an elastic body that can be freely bent without being separated from the joined state, or may be coupled in various forms. The upper structure 110 may be a combination of the upper plate 111 and the lower plate 112. The lower plate 112 may have a concave groove formed in the upper surface of the lower plate 112. After the ball joint 131 is inserted into the groove, The ball joint 131 is pushed by the ball screw 111 so that the ball joint 131 is not released. The lower structure 120 may be formed by a combination of the upper plate 121 and the lower plate 122. Concave grooves are formed in the lower surface of the upper plate 121 so that the ball joint 131 is inserted into the groove, So that the ball joint 131 is not released.

또한, 상기 레그(130)들은 각각 선형 신축에 따른 변위를 측정할 수 있는 변위측정수단(132)을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 레그(130)들은 변화되는 길이를 측정할 수 있도록 각각 변위측정수단(132)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 변위측정수단(132)은 레그(130)의 내부에 삽입된 상태로 설치되거나 레그(130)의 외부에 설치되거나 변위측정수단(132) 자체가 레그(130)로 형성될 수도 있다. 그리고 변위측정수단(132)은 LVDT(linear variable differential transformer), 엔코더(encoder) 및 포텐셔미터(potentiometer) 등으로 형성되어 레그(130)의 신축에 따른 길이변화를 측정할 수도 있다.In addition, the legs 130 may include displacement measuring means 132 capable of measuring displacements due to linear expansion and contraction, respectively. That is, the legs 130 may include displacement measuring means 132 to measure the changed length, and the displacement measuring means 132 may be installed in the inserted state of the legs 130, Or the displacement measuring means 132 itself may be formed as the legs 130. [0035] The displacement measuring unit 132 may be formed of a linear variable differential transformer (LVDT), an encoder, a potentiometer, or the like, and may measure a change in length of the leg 130 as it is stretched or shrunk.

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. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000 : 가변 수동 강성 그리퍼
100 : 몸체
110 : 상부 구조체 110a : 고정홈
111 : 상판 112 : 하판
120 : 하부 구조체
121 : 상판 122 : 하판
123 : 그리퍼 장착부
130 : 레그 131 : 볼 조인트
132 : 변위측정수단
200 : 컴플라이언스 기둥
210 : 가이드 홈
300 : 가변 강성 조절부
300-1 : 제1플레이트 300-2 : 제2플레이트
300-3 : 제3플레이트 300a : 고정홈
310 : 결합부 311 : 슬롯
312 : 돌출 가이드
320 : 회전축 330 : 캡
340 : 볼플런저 341 : 볼
350 : 셋스크류 360 : 고정핀
370 : 레버
400 : 그리퍼부
410 : 핑거 블록 420 : 핑거
2000 : 로봇 2100 : 암1000: Variable manual stiffness gripper
100: Body
110: superstructure 110a: fixing groove
111: top plate 112: bottom plate
120:
121: upper plate 122: lower plate
123: Gripper mounting part
130: leg 131: ball joint
132: displacement measuring means
200: Compliance Column
210: guide groove
300: Variable stiffness adjusting section
300-1: first plate 300-2: second plate
300-3: third plate 300a: fixing groove
310: coupling portion 311: slot
312: extrusion guide
320: rotating shaft 330: cap
340: ball plunger 341: ball
350: Set screw 360: Fixing pin
370: Lever
400: gripper part
410: finger block 420: finger
2000: robot 2100: arm

Claims (9)

상하로 이격되어 배치된 상부 구조체 및 하부 구조체를 포함하고, 상부 구조체가 고정된 상태에서 하부 구조체가 움직일 수 있도록 서로 연결되어 형성된 몸체;
하측이 상기 하부 구조체에 고정되고 상측이 상기 상부 구조체를 관통하여 배치된 복수의 컴플라이언스 기둥; 및
상기 상부 구조체에 회전 가능하도록 결합되며, 상기 컴플라이언스 기둥의 상측이 결합될 수 있는 결합부가 형성되어, 회전 각도에 따라 컴플라이언스 기둥들의 상측이 상기 결합부에 체결되거나 체결이 해제되도록 형성된 가변 강성 조절부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
A body including upper and lower structures spaced apart from each other and connected to each other so that the lower structure can move while the upper structure is fixed;
A plurality of compliance pillars having a lower side fixed to the lower structure and an upper side disposed through the upper structure; And
A variable stiffness adjusting unit rotatably coupled to the upper structure and formed with an engaging portion to which the upper side of the compliance column can be engaged so that the upper side of the compliance columns is fastened to the engaging portion or disengaged according to the rotation angle;
Wherein the variable passive stiffness adjusting device comprises:
제1항에 있어서,
상기 가변 강성 조절부는 다단으로 형성되어 각각의 단은 회전축을 중심으로 개별적으로 회전 가능하도록 상부 구조체에 결합되며,
상기 각각의 단은 복수의 컴플라이언스 기둥 중 일부의 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성되며, 상기 각각의 단은 서로 다른 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the variable stiffness adjusting unit is formed in a multi-stage structure, and each stage is coupled to the upper structure so as to be individually rotatable about a rotation axis,
Wherein each of the stages is formed to be engaged or disengaged with a compliance column of a plurality of compliance columns, each stage being configured to be fastened or unlocked with a different compliance column, Device.
제2항에 있어서,
상기 복수의 컴플라이언스 기둥은 강성이 서로 다른 2종 이상으로 형성되며,
상기 각각의 단은 종류가 서로 다른 컴플라이언스 기둥들과 체결되거나 체결이 해제되도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of compliance pillars are formed of two or more kinds of rigidities,
Wherein each of the stages is formed to be engaged or disengaged with compliance pillars of different types.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컴플라이언스 기둥은 상측 외주면에 오목하게 가이드 홈이 형성되며, 상기 가변 강성 조절부의 결합부는 슬롯 및 상기 슬롯의 내측면에서 돌출 형성되되 슬롯의 일정 영역에 형성된 돌출 가이드를 포함하여 이루어져,
상기 컴플라이언스 기둥의 상측이 슬롯에 삽입되어 배치되며, 상기 가변 강성 조절부가 특정 각도만큼 회전되면 상기 가이드 홈에 돌출 가이드가 삽입되어 체결될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of compliance pillars are formed with guide grooves concave on an upper outer circumferential surface thereof, the coupling portion of the variable stiffness adjusting portion includes a slot and a protrusion guide protruding from an inner surface of the slot and formed in a predetermined region of the slot,
Wherein the upper portion of the compliance column is inserted and disposed in the slot, and when the variable stiffness adjusting portion is rotated by a specific angle, a protrusion guide is inserted and fastened to the guide groove.
제2항에 있어서,
상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단은 하면 및 상면에서 회전축이 돌출 형성되어, 상기 가장 아래쪽 단의 하면에서 돌출된 회전축이 상기 상부 구조체에 형성된 구멍에 삽입되어 결합되며, 상기 가장 아래쪽 단의 상면에서 돌출된 회전축이 나머지 단에 형성된 구멍에 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein a rotation shaft protruding from a lower surface of the lower end is inserted and engaged with a hole formed in the upper structure and a protrusion is formed on an upper surface of the lower end, And a rotation axis which is formed at the other end of the second link is inserted and coupled to a hole formed in the other end.
제5항에 있어서,
상기 가변 강성 조절부의 각각의 단에는 볼플런저가 설치되며, 상기 볼플런저와 인접한 면의 단들 및 상부 구조체에는 상기 볼플런저의 볼이 삽입되어 안치될 수 있는 고정홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the variable stiffness adjusting unit is provided with a ball plunger at each end thereof, and the step of the surface adjacent to the ball plunger and the upper structure are formed with fixing grooves into which balls of the ball plunger can be inserted, Device.
제5항에 있어서,
상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단의 상측에 배치된 단에는 회전축에 밀착될 수 있도록 나사결합된 셋스크류가 설치된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the variable stiffness adjusting unit is provided with a set screw screwed to an end of the variable stiffness adjusting unit which is disposed on the uppermost end of the variable stiffness adjusting unit so as to be in close contact with the rotating shaft.
제5항에 있어서,
상기 상부 구조체에 일측이 결합되고 상기 가변 강성 조절부의 가장 아래쪽 단에 타측이 결합 및 분리될 수 있는 고정핀이 설치된 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the fixing pin is installed at one end of the upper structure and at the lower end of the variable stiffness adjusting part so that the other end can be engaged and disengaged.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 가변 수동 강성 장치; 및
상기 가변 수동 강성 장치의 하부 구조체에 형성된 그리퍼 장착부에 장착되어 부품을 파지할 수 있는 그리퍼부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 수동 강성 그리퍼.A variable passive rigid device as claimed in any one of claims 1 to 8; And
A gripper portion mounted on a gripper mounting portion formed on a lower structure of the variable passive stiffener to grip the component;
Wherein the gripper comprises:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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