KR102123695B1 - 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇 - Google Patents

수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR102123695B1
KR102123695B1 KR1020190038838A KR20190038838A KR102123695B1 KR 102123695 B1 KR102123695 B1 KR 102123695B1 KR 1020190038838 A KR1020190038838 A KR 1020190038838A KR 20190038838 A KR20190038838 A KR 20190038838A KR 102123695 B1 KR102123695 B1 KR 102123695B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
work
frame
moving
electromagnet
rail
Prior art date
Application number
KR1020190038838A
Other languages
English (en)
Inventor
한성현
Original Assignee
경남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경남대학교 산학협력단 filed Critical 경남대학교 산학협력단
Priority to KR1020190038838A priority Critical patent/KR102123695B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102123695B1 publication Critical patent/KR102123695B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046—Revolute coordinate type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/1005—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means
    • B25J9/101—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means using limit-switches, -stops

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 작업공간을 따라 수평으로 이동하면서 작업할 수 있고, 각각의 작업공간에 이동 후 위치하는 경우에도 정밀한 위치고정을 통해 작업의 정밀도를 제고할 수 있는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇에 관한 것으로, 각각의 작업원점이 정의되는 복수의 작업공간에 상기 작업원점 각각을 경유하도록 내부에 전후 길이방향을 따라 이동레일이 설치된 레일프레임과, 상기 이동레일의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 레일프레임의 상부에 설치된 슬라이더프레임과, 상기 슬라이더프레임을 상기 이동레일의 길이방향을 따라 전후로 이동시키는 엑추에이터와, 베이스가 상기 슬라이더프레임에 고정 결합되고, 상기 베이스로부터 복수의 관절로 연결되며, 각 관절 중 최종 말단에 엔드이펙터가 구비되는 다관절아암과, 상기 작업공간 각각의 작업원점에 대응되도록 상기 레일프레임의 측면에 각각 설치되고, 상기 슬라이더프레임을 상기 작업원점 각각에 선택적으로 위치 고정시키는 복수의 위치고정부를 포함하여 이루어진다.

Description

수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇{VERTICAL ARTICULATED ROBOT FOR HORIZONTAL MOVING WORK}
본 발명은 수직 다관절로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 작업공간을 따라 수평으로 이동하면서 작업할 수 있고, 각각의 작업공간에 이동 후 위치하는 경우에도 정밀한 위치고정을 통해 작업의 정밀도를 제고할 수 있는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇에 관한 것이다.
현대 산업사회의 다양한 분야에서 있어서 제품의 생산성을 증가시키고, 제품의 품질을 향상시키며, 제품의 생산비용을 절감시키기 위하여 산업자동화의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 작업인력을 대체하여 조립, 분해, 용접 및 도장 등의 다양한 작업을 수행하는 산업용 로봇이 산업현장에 사용되고 있다.
이러한 산업용 로봇은 사람의 팔과 같이 회전하면서 움직이게 되는데 회전방식 및 움직임에 따라 직교좌표로봇, 수평 다관절로봇, 수직 다관절로봇 등으로 분류된다.
여기서, 수직 다관절로봇은 작업 동작이 3종류 이상이고, 3개 이상의 회전운동하는 기구를 결합시켜 만든 로봇으로써, 회전축의 개수에 따라 3축, 4축, 5축 및 6축 다관절 로봇으로 세분화된다. 그 중에서도 6축 다관절로봇은 사람의 어깨, 팔, 팔꿈치 및 손목과 유사한 운동을 할 수 있는 복수의 관절을 가지고 있어서 사람의 움직임과 유사하게 움직일 수 있다. 따라서, 각종 산업 작업현장에 다른 로봇보다 많이 사용되고 있다.
이러한 수직 다관절로봇은 기본적으로 하나의 작업공간의 작업원점에 고정 설치되어 동일한 형상의 대상물을 반복적으로 가공 또는 이동시키는 작업만을 수행하고 있다. 그러나, 기술의 발전에 따라 소비자들의 다양한 요구사항이 생겨나기 시작했고, 이러한 요구를 충족시키기 위해 대량생산 방식에서 다품종 소량생산 방식으로, 규격화된 방식에서 형상다변화 방식으로 산업이 변화하고 있다.
다양한 형상의 대상물을 가공 또는 이동시키기 위해서 각각의 대상물을 가공 또는 이동시 각각의 작업공간마다 복수의 수직 다관절로봇이 필요하다. 물론, 대량생산 방식하에서는 각각의 작업공간마다 수직 다관절로봇이 각각 배치되어도 좋지만, 다품종 소량생산 방식에서는 하나의 수직 다관절로봇으로 복수의 작업공간을 모두 커버할 수 있으면 더욱 경제적일 것이다.
다만, 이 경우 수직 다관절로봇을 복수의 작업공간을 따라 이동시키도록 구성하면 될 것이지만, 수직 다관절로봇이 각각의 작업공간의 작업원점에 정확하게 위치고정될 수 있어야 대상물의 정밀한 가공 또는 이동을 위한 제어가 가능해지므로 수직 다관절로봇의 이동 및 이동 후의 정확한 위치고정이라는 문제와 함께 복잡한 기계적인 구조를 통한 위치고정이 아닌 간단한 구조를 통한 직관적이면서 제어가 용이한 위치고정을 이루어낼 수 있는 구조가 필요하다.
상기와 같은 관점에서 안출된 본 발명의 목적은, 복수의 작업공간을 따라 수평으로 이동하면서 작업할 수 있고, 각각의 작업공간에 이동 후 위치하는 경우에도 정밀한 위치고정을 통해 작업의 정밀도를 제고할 수 있는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇은, 각각의 작업원점이 정의되는 복수의 작업공간에 상기 작업원점 각각을 경유하도록 내부에 전후 길이방향을 따라 이동레일이 설치된 레일프레임과, 상기 이동레일의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 레일프레임의 상부에 설치된 슬라이더프레임과, 상기 슬라이더프레임을 상기 이동레일의 길이방향을 따라 전후로 이동시키는 엑추에이터와, 베이스가 상기 슬라이더프레임에 고정 결합되고, 상기 베이스로부터 복수의 관절로 연결되며, 각 관절 중 최종 말단에 엔드이펙터가 구비되는 다관절아암과, 상기 작업공간 각각의 작업원점에 대응되도록 상기 레일프레임의 측면에 각각 설치되고, 상기 슬라이더프레임을 상기 작업원점 각각에 선택적으로 위치 고정시키는 복수의 위치고정부를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 위치고정부 각각은, 상기 레일프레임의 상방으로 돌출되도록 상기 레일프레임의 측면에 고정 결합되고, 전류의 인가에 따라 자기장을 선택적으로 형성하는 전자석이 상기 슬라이더프레임의 측면을 향해 노출되도록 삽입 결합된 고정블럭과, 상기 슬라이더프레임의 측면에 상기 고정블럭의 전자석을 향해 노출되도록 삽입 결합되고, 상기 전자석을 향해 인력이 작용하는 강자성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치고정부 각각은, 상기 고정블럭에 설치되고, 상기 전자석에 전류의 인가여부를 표시하는 표시램프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엑추에이터, 다관절아암 및 위치고정부 각각의 작동을 유선 또는 무선으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치고정부 각각은, 상기 슬라이더프레임이 상기 작업공간 각각의 대응되는 작업원점에 위치하는지 여부를 감지하는 위치감지센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 위치감지센서로부터 신호를 전송받아 상기 작업공간의 작업원점에 상기 슬라이더프레임이 위치하는지 여부를 판별하는 위치판별부와, 상기 엑추에이터를 작동시켜 작업하고자 하는 작업공간의 작업원점으로 상기 슬라이더프레임의 위치를 이동시키는 위치이동부와, 상기 슬라이더프레임의 위치 이동시 상기 위치고정부 각각의 전자석에 전류의 인가여부를 제어하는 전자석제어부와, 상기 다관절아암의 작동을 제어하는 아암제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자석제어부는, 상기 슬라이더프레임이 작업하고자 하는 작업공간의 작업원점에 위치하는 경우 상기 작업원점에 대응되는 상기 위치고정부의 전자석에 전류를 인가하고, 다른 작업공간으로 이동하고자 할 경우 전류가 인가된 상기 위치고정부의 전자석에 전류의 인가를 차단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇은, 레일프레임, 슬라이더프레임 및 엑추에이터를 통해 다관절아암이 복수의 작업공간을 따라 수평으로 이동하면서 작업할 수 있고, 다관절아암이 각각의 작업공간에 이동 후 위치하는 경우에도 위치고정부에 의해 정밀한 위치고정으로 작업의 정밀도를 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 위치고정부의 구성을 고정블럭에 결합된 전자석 및 강자성체로 구성하여 보다 편리하면서도 정밀한 위치고정을 이루어낼 수 있으며, 특히 표시램프 및 위치감지센서와 함께 제어부를 위치판별부, 위치이동부, 전자석제어부 및 아암제어부로 구분하여 구체적인 제어를 통해 직관적이면서 제어의 용이성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇의 일 실시예를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예 중 위치고정부를 확대 도시한 요부 사시도이며,
도 3은 도 1의 실시예의 각 구성별 결합관계 및 제어과정을 도시한 블럭도이고,
도 4 내지 6은 도 1의 실시예를 기준으로 슬라이더프레임의 이동, 위치고정 및 재이동 과정을 순서대로 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇은, 도 1에 도시된 바와 같이 레일프레임(100), 슬라이더프레임(200), 엑추에이터(300), 다관절아암(400) 및 위치고정부(500)를 포함하여 이루어지고, 제어부(600)를 더 포함할 수 있다. 또한, 위치고정부(500)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 전자석(511)이 구비된 고정블럭(510) 및 강자성체(520)를 포함하고, 표시램프(530) 및 위치감지센서(540)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 위치판별부(610), 위치이동부(620), 전자석제어부(630) 및 아암제어부(640)를 포함할 수 있다.
레일프레임(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 작업원점(WO)이 정의되는 복수의 작업공간(WS)에 상기 작업원점(WO) 각각을 경유하도록 내부에 전후 길이방향을 따라 이동레일(110)이 설치된다. 후술하는 슬라이더프레임(200)이 상기 레이프레임(100)에 설치된 이동레일(110)을 따라 이동할 수 있으면 족하고, 이동레일(110)의 종류는 불문한다. 다만, 도면상 이동레일(110)을 홈붙임레일 구조로 도시되어 있으나, 쌍두레일, 우두레일, 평저레일 또는 가이드봉과 같은 어떠한 구조여도 무방하다. 이러한 이동레일(110)을 감싸도록 상기 레일프레임(100)이 설치되고, 레일프레임(100) 역시 도면상 장형의 육면체 형상을 가지고 있으나 형상이나 구조를 한정하지 않는다.
이러한 레일프레임(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 작업공간(WS)을 따라 설치되는데, 각각의 작업공간(WS)에는 단일의 수직 다관절로봇이 설치될 때 그 설치위치에 해당하는 작업원점(WO)이 각각 정의된다. 따라서, 각각의 작업공간(WS)에 설치되어야 할 단일의 수직 다관절 로봇에 해당하는 후술하는 다관절아암(400)의 이동경로 상에 상기 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)이 배치되어야 한다. 즉, 이동레일(110)은 각각의 작업공간(WS)에 대응되는 작업원점(WO) 각각을 경유하도록 전후 길이방향을 따라 레일프레임(100)의 내부에 설치되는 것이다.
슬라이더프레임(200)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 이동레일(110)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 레일프레임(100)의 상부에 설치된다. 즉, 슬라이더프레임(200)의 상부는 레일프레임(100)의 상방으로 돌출되도록 설치되고, 슬라이더프레임(200)의 하부는 이동레일(110)을 따라 이동 가능하도록 이동레일(110)에 결합된다. 이동레일(110)의 종류에 따라 슬라이더프레임(200)의 하부에 가이드슈(도면부호 미도시)가 형성되어 이동레일(110)을 따라 이동하게 된다.
엑추에이터(300)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 슬라이더프레임(200)을 상기 이동레일(110)의 길이방향을 따라 전후로 이동시키는 동력원으로서, 도면상 회전모터를 도시하고 있으나, 리니어모터나 기타 인입출 방식의 실린더 구조여도 무관하며, 슬라이더프레임(200)을 전후로 이동시킬 수 있으면 족하다. 다만, 엑추에이터(300)가 회전모터일 때에는 볼스크류 구조가 요구되고, 리니어모터인 경우에는 고정자와 리액션 레일 구조가 요구되며, 실린더인 경우에는 실린더와 실린더로드 구조가 요구될 것이다.
상술한 바와 같이 레일프레임(100), 슬라이더프레임(200) 및 엑추에이터(300)를 통해 복수의 작업공간(WS)에 설치된 레일프레임(100)을 따라 엑추에이터(300)의 작동으로 슬라이더프레임(200)이 전후로 이동 가능한 구조가 만들어지고, 이러한 슬라이더프레임(200)에 후술하는 다관절아암(400)이 설치되어 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇이 된다. 다만 여기서 단순히 다관절아암(400)이 레일프레임(100)을 따라 전후로 이동만 하는 구조가 아닌, 각각의 작업공간(WS)에 위치하였을 때 다관절아암(400)의 대상물에 대한 작업시 정확한 위치고정이 된 상태가 되도록 위치고정부(500)가 구비되는 특징이 있다.
즉, 다관절아암(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 베이스(410)가 상기 슬라이더프레임(200)에 고정 결합되고, 상기 베이스(410)로부터 복수의 관절로 연결되며, 각 관절 중 최종 말단에 엔드이펙터(420)가 구비된다. 다관절아암(400)은 관절의 갯수에 따라 3축 내지 6축까지 작동할 수 있으며, 상기 베이스(410)는 관절의 시작점으로서 고정부이고, 엔드이펙터(420)는 관절의 최종 말단에 설치되는 작업용 툴로서 최종적인 움직임의 출력부이다. 엔드이펙터(420)는 가공용 툴일 수 있고, 대상물을 파지하기 위한 핸드나 그리퍼일 수도 있다.
따라서, 레일프레임(100)에 대하여 엑추에이터(300)의 작동으로 슬라이더프레임(200)이 전후로 이동하며, 슬라이더프레임(200)에 베이스(410)가 고정 결합된 다관절아암(400) 역시 함께 전후로 이동하게 된다. 이때, 레일프레임(100)은 복수의 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)을 경유하므로 다관절아암(400)은 슬라이더프레임(200)과 함께 이동시 각각의 작업공간(WS)에 대응되는 작업원점(WO)에 위치할 수 있게된다. 이 경우 다관절아암(400)이 작업공간(WS)의 작업원점(WO)에 정확하게 위치해야 원하는 작업을 정밀하게 수행할 수 있으므로 이는 후술하는 복수의 위치고정부(500)를 통해 달성된다.
즉, 위치고정부(500)는 복수가 구비되어 상기 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)에 대응되도록 상기 레일프레임(100)의 측면에 각각 설치되고, 상기 슬라이더프레임(200)을 상기 작업원점(WO) 각각에 선택적으로 위치 고정시킨다. 이러한 위치고정부(500)를 통해 슬라이더프레임(200)에 고정 결합되어 함께 이동하는 다관절아암(400)이 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)에 정확하게 위치할 수 있도록 하여 작업의 정밀성을 높일 수 있는 것이다. 상기 위치고정부(500)는 복잡한 구조를 통한 기계, 기구적인 방식을 사용할 수도 있으나, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 전자석(511)을 이용하여 전류제어를 통해 간단한 구조를 통한 직관적이면서도 정밀한 위치고정을 이루어낼 수 있다.
상기 위치고정부(500) 각각은, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상기 레일프레임(100)의 상방으로 돌출되도록 상기 레일프레임(100)의 측면에 고정 결합되고, 전류의 인가에 따라 자기장을 선택적으로 형성하는 전자석(511)이 상기 슬라이더프레임(200)의 측면을 향해 노출되도록 삽입 결합된 고정블럭(510)과, 상기 슬라이더프레임(200)의 측면에 상기 고정블럭(510)의 전자석(511)을 향해 노출되도록 삽입 결합되고, 상기 전자석(511)을 향해 인력이 작용하는 강자성체(520)를 포함할 수 있다.
상기 고정블럭(510)에 구비된 전자석(511)은 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 자석으로서, 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에 동심원 모양의 자기장이 형성되는 원리를 이용하여 영구자석으로는 얻을 수 없는 매우 강력한 자기장을 얻을 수 있은 특징이 있다. 또한, 강자성체(520)는 전이금속에 해당하는 철, 코발트, 니켈 등과 희토류 물질인 네오디움, 가돌리움, 디스프로슘 등을 들 수 있으며, 상기 전자석(511)에 전류가 흐를 경우 강자성체(520)와 결합되고, 전류를 끊어주면 강자성체(520)와 쉽게 분리할 수 있는 구조가 된다.
따라서, 고정블럭(510)에 구비된 전자석(511)에 전류가 인가되면 슬라이더프레임(200)에 구비된 강자성체(520)가 상기 전자석(511)을 향해 인력이 작용하여 고정블럭(510)과 슬라이더프레임(200)이 서로 결합되어 위치 고정된다. 여기서, 고정블럭(510)은 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)에 대응되도록 상기 레일프레임(100)의 측면에 고정 결합되므로 슬라이더프레임(200)과 결합되는 위치가 작업공간(WS) 각각의 작업원점(WO)에 해당한다.
또한, 상기 위치고정부(500) 각각은, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 상기 고정블럭(510)에 설치되고, 상기 전자석(511)에 전류의 인가여부를 표시하는 표시램프(530)를 더 포함하며, 표시램프(530)를 통해 위치고정부(500) 각각의 고정블럭(510)에 구비된 전자석(511)이 실시간으로 작동하는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 위치고정부(500) 각각은 도면상 레일프레임(100)의 양측면 중 일측면에만 설치되어 있으나, 반대방향의 타측면에 설치될 수 있으며, 또한 양측면 각각에 서로 마주보도록 한 쌍이 설치될 수도 있다.
한편, 제어부(600)는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 상기 엑추에이터(300), 다관절아암(400) 및 위치고정부(500) 각각의 작동을 유선 또는 무선으로 제어한다. 도면상 제어부(600)가 레일프레임(100)에 설치되어 있으나, 레일프레임(100)과 이격되어 원격에 설치될 수 있고, 무선 제어의 경우 근거리 무선통신인 블루투스나 지그비와 같은 송수신 수단이 제어부(600), 엑추에이터(300), 다관절아암(400) 및 위치고정부(500) 각각에 구비될 수 있으며, 원격에서 제어부(600)를 통해 제어신호를 송수신하여 제어할 수도 있다.
이때, 상기 위치고정부(500) 각각은, 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 상기 슬라이더프레임(200)이 상기 작업공간(WS) 각각의 대응되는 작업원점(WO)에 위치하는지 여부를 감지하는 위치감지센서(540)를 더 포함할 수 있으며, 이를 통한 제어부(600)의 구체적인 제어를 수행할 수 있다. 여기서 위치감지센서(540)는 접촉식 또는 비접촉식 센서일 수 있고, 도면상 레일프레임(100)의 내부에 설치되어 슬라이더프레임(200)의 위치를 감지하고 있으나, 레일프레임(100)의 외부에 설치될 수도 있으며 상기 위치고정부(500)의 고정블럭(510)에 설치될 수도 있고, 또한 다관절아암(400)의 베이스(410)의 위치를 감지하여 슬라이더프레임(200)의 위치를 추정할 수도 있다.
상기 제어부(600)는 구체적인 제어를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 위치판별부(610), 위치이동부(620), 전자석제어부(630) 및 아암제어부(640)를 포함할 수 있다. 위치판별부(610)는 상기 위치감지센서(540)로부터 신호를 전송받아 상기 작업공간(WS)의 작업원점(WO)에 상기 슬라이더프레임(200)이 위치하는지 여부를 판별하고, 위치이동부(620)는 상기 엑추에이터(300)를 작동시켜 작업하고자 하는 작업공간(WS)의 작업원점(WO)으로 상기 슬라이더프레임(200)의 위치를 이동시킨다. 여기서, 전자석제어부(630)는 상기 슬라이더프레임(200)의 위치 이동시 상기 위치고정부(500) 각각의 전자석(511)에 전류의 인가여부를 제어하며, 아암제어부(640)는 상기 다관절아암(400)의 작동을 제어하여 작업공간(WS) 상에 배치된 대상물을 가공 또는 이송하는 기능을 수행하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 전자석제어부(630)는 상기 슬라이더프레임(200)이 작업하고자 하는 작업공간(WS)의 작업원점(WO)에 위치하는 경우 상기 작업원점(WO)에 대응되는 상기 위치고정부(500)의 전자석(511)에 전류를 인가하고, 다른 작업공간(WS)으로 이동하고자 할 경우 전류가 인가된 상기 위치고정부(500)의 전자석에 전류의 인가를 차단하도록 제어한다.
이하에서는 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇이 작업하고자 하는 작업공간(WS)으로의 이동, 위치고정 및 각각의 제어와 함께 다른 작업공간(WS)으로의 이동하는 과정을 순서대로 살펴본다.
여기서 작업공간(WS)의 경우 복수가 배치되므로 도면상 순서대로 제1 작업공간(WS1), 제2 작업공간(WS2), 제3 작업공간(WS3) 및 제4 작업공간(WS4)으로 명명하며, 각각의 작업공간(WS1 내지 WS4)에 대응되는 작업원점(WS) 역시 각각 제1 작업원점(WO1), 제2 작업원점(WO2), 제3 작업원점(WO3), 제4 작업원점(WO4)으로 명명한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 슬라이더프레임(200)은 레일프레임(100)의 최우측, 즉 전체적인 장치의 시작원점에 위치하고 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 제어부(600)의 위치이동부(620)를 통해 작업하고자 하는 제2 작업공간(WS2)으로 슬라이더프레임(200)이 이동하도록 엑추에이터(300)를 작동시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이 슬라이더프레임(200)이 제2 작업공간(WS2)에 이동된 상태이고, 제어부(600)의 위치판별부(610)가 위치감지센서(640)로부터 신호를 전송받아 제2 작업공간(WS2)의 제2 작업원점(WO2)에 상기 슬라이더프레임(200)이 위치하는지 여부를 확인한다. 이때, 전자석제어부(630)는 상기 슬라이더프레임(200)이 작업하고자 하는 제2 작업공간(WS2)의 제2 작업원점(WO2)에 위치하는 경우 상기 작업원점(WO2)에 대응되는 위치고정부(500)의 전자석(511)에 전류를 인가한다. 전자석(511)에 전류가 인가되면 슬라이더프레임(200)에 구비된 강자성체(520)가 전자석(511)을 향해 인력이 작용하여 고정블럭(510)과 슬라이더프레임(200)이 견고하게 결합된다. 이때, 표시램프(530)에 불이 들어오고, 슬라이더프레임(200)이 제2 작업공간(WS2)의 작업원점(WO2)에 정확하게 위치 고정된 상태에서 아암제어부(640)가 다관절아암(400)의 작동을 제어하여 제2 작업공간(WS2) 상에 배치된 대상물(미도시)을 가공 또는 이송하는 기능을 수행하게 된다.
도 5를 참조하여 도 6에 도시된 바와 같이 제2 작업공간(WS2)에서의 작업이 완료된 후 다른 작업공간(WS1 또는 WS3, WS4)으로 슬라이더프레임(200)을 이동시키고자 할 경우 전자석제어부(630)는 전류가 인가된 상기 위치고정부(500)의 전자석(511)에 전류의 인가를 차단한다.
이후 상술한 도 4 내지 도 6의 과정을 반복함으로써 제1 작업공간(WS1) 내지 제4 작업공간(WS4)를 따라 이동하면서 각각의 작업공간(WS)에 배치된 대상물의 가공 또는 이송 작업을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇은, 레일프레임(100), 슬라이더프레임(200) 및 엑추에이터(300)를 통해 다관절아암(400)이 복수의 작업공간(WS)을 따라 수평으로 이동하면서 작업할 수 있고, 다관절아암(400)이 각각의 작업공간(WS)에 이동 후 위치하는 경우에도 위치고정부(500)에 의해 정밀한 위치고정으로 작업의 정밀도를 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 위치고정부(500)의 구성을 고정블럭(510)에 결합된 전자석(511) 및 슬라이더프레임(200)에 결합된 강자성체(520)로 구성하여 보다 편리하면서도 정밀한 위치고정을 이루어낼 수 있으며, 특히 표시램프(530) 및 위치감지센서(540)와 함께 제어부(600)를 위치판별부(610), 위치이동부(620), 전자석제어부(630) 및 아암제어부(640)로 구분하여 구체적인 제어를 통해 직관적이면서 제어의 용이성을 높일 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
WS : 작업공간 WO : 작업원점
100 : 레일프레임 110 : 이동레일
200 : 슬라이더프레임
300 : 엑추에이터
400 : 다관절아암
410 : 베이스 420 : 엔드이펙터
500 : 위치고정부
510 : 고정블럭 511 : 전자석
520 : 강자성체 530 : 표시램프
540 : 위치감지센서
600 : 제어부
610 : 위치판별부 620 : 위치이동부
630 : 전자석제어부 640 : 아암제어부

Claims (6)

  1. 각각의 작업원점이 정의되는 복수의 작업공간에 상기 작업원점 각각을 경유하도록 내부에 전후 길이방향을 따라 이동레일이 설치된 레일프레임과,
    상기 이동레일의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 상기 레일프레임의 상부에 설치된 슬라이더프레임과,
    상기 슬라이더프레임을 상기 이동레일의 길이방향을 따라 전후로 이동시키는 엑추에이터와,
    베이스가 상기 슬라이더프레임에 고정 결합되고, 상기 베이스로부터 복수의 관절로 연결되며, 각 관절 중 최종 말단에 엔드이펙터가 구비되는 다관절아암과,
    상기 작업공간 각각의 작업원점에 대응되도록 상기 레일프레임의 측면에 각각 설치되고, 상기 슬라이더프레임을 상기 작업원점 각각에 선택적으로 위치 고정시키는 복수의 위치고정부를 포함하여 이루어진 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치고정부 각각은,
    상기 레일프레임의 상방으로 돌출되도록 상기 레일프레임의 측면에 고정 결합되고, 전류의 인가에 따라 자기장을 선택적으로 형성하는 전자석이 상기 슬라이더프레임의 측면을 향해 노출되도록 삽입 결합된 고정블럭과,
    상기 슬라이더프레임의 측면에 상기 고정블럭의 전자석을 향해 노출되도록 삽입 결합되고, 상기 전자석을 향해 인력이 작용하는 강자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치고정부 각각은,
    상기 고정블럭에 설치되고, 상기 전자석에 전류의 인가여부를 표시하는 표시램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 엑추에이터, 다관절아암 및 위치고정부 각각의 작동을 유선 또는 무선으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치고정부 각각은,
    상기 슬라이더프레임이 상기 작업공간 각각의 대응되는 작업원점에 위치하는지 여부를 감지하는 위치감지센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 위치감지센서로부터 신호를 전송받아 상기 작업공간의 작업원점에 상기 슬라이더프레임이 위치하는지 여부를 판별하는 위치판별부와,
    상기 엑추에이터를 작동시켜 작업하고자 하는 작업공간의 작업원점으로 상기 슬라이더프레임의 위치를 이동시키는 위치이동부와,
    상기 슬라이더프레임의 위치 이동시 상기 위치고정부 각각의 전자석에 전류의 인가여부를 제어하는 전자석제어부와,
    상기 다관절아암의 작동을 제어하는 아암제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자석제어부는,
    상기 슬라이더프레임이 작업하고자 하는 작업공간의 작업원점에 위치하는 경우 상기 작업원점에 대응되는 상기 위치고정부의 전자석에 전류를 인가하고, 다른 작업공간으로 이동하고자 할 경우 전류가 인가된 상기 위치고정부의 전자석에 전류의 인가를 차단하는 것을 특징으로 하는 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇.
KR1020190038838A 2019-04-03 2019-04-03 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇 KR102123695B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190038838A KR102123695B1 (ko) 2019-04-03 2019-04-03 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190038838A KR102123695B1 (ko) 2019-04-03 2019-04-03 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102123695B1 true KR102123695B1 (ko) 2020-06-16

Family

ID=71141874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190038838A KR102123695B1 (ko) 2019-04-03 2019-04-03 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102123695B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3984707A1 (de) * 2020-10-15 2022-04-20 WST Präzisionstechnik GmbH Vorrichtung zum be- und entladen sowie zum bedienen eines maschinenschraubstocks

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077260A (ko) * 1997-04-18 1998-11-16 윤종용 직선이송장치
KR200379061Y1 (ko) * 2004-12-20 2005-03-18 대영엘엠티(주) 산업용로봇
KR101259822B1 (ko) * 2010-11-12 2013-04-30 삼성중공업 주식회사 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 선체 블록의 내부 작업 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980077260A (ko) * 1997-04-18 1998-11-16 윤종용 직선이송장치
KR200379061Y1 (ko) * 2004-12-20 2005-03-18 대영엘엠티(주) 산업용로봇
KR101259822B1 (ko) * 2010-11-12 2013-04-30 삼성중공업 주식회사 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 선체 블록의 내부 작업 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3984707A1 (de) * 2020-10-15 2022-04-20 WST Präzisionstechnik GmbH Vorrichtung zum be- und entladen sowie zum bedienen eines maschinenschraubstocks
US11865661B2 (en) 2020-10-15 2024-01-09 WST Präzisionstechnik GmbH Device for loading and unloading and for operating a machine vise

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI611883B (zh) 產業用遠端操作機器人系統
CN107243898B (zh) 一种连杆式智能机器人
JP6648021B2 (ja) 多方向力フィードバックを有する制御装置、触覚インタフェース、マスタロボット及びスレーブロボットシステム、及び、協力ロボット
CN105960623B (zh) 用于控制机器人的便携式装置及其方法
CN108748152B (zh) 一种机器人示教方法及系统
CN109834708B (zh) 限制机器人速度的控制装置
JP2019123022A (ja) ロボット制御装置および自動組立システム
US20160136807A1 (en) Determination of Object-Related Gripping Regions Using a Robot
JP2016016490A (ja) 衝突判定部による誤判定を防止するロボット制御装置
JPH10111707A (ja) 作業領域操作方法及びベンディングプレス機に隷属するロボット
US11602863B2 (en) Device, method and program for estimating weight and position of gravity center of load by using robot
KR102123695B1 (ko) 수평이동 작업이 가능한 수직 다관절로봇
CN109278063A (zh) 机器人装置、控制方法、组装方法和记录介质
Escobedo et al. Contact anticipation for physical human–robot interaction with robotic manipulators using onboard proximity sensors
Agrawal et al. Design and development of IoT based robotic arm by using Arduino
Melchiorre et al. Influence of Human Limb Motion Speed in a Collaborative Hand-over Task.
JP2015074061A (ja) ロボット制御装置、ロボットシステム、ロボット、ロボット制御方法及びロボット制御プログラム
Pol et al. LabVIEW based four DoF robotic ARM
US20220388179A1 (en) Robot system
CN112223289A (zh) 一种路径偏差小的机械手实时运动方法、计算机可读存储介质及智能机械手系统
Wang et al. A visual servoing system for interactive human-robot object transfer
CN108994819B (zh) 根据工件的动画设定示教点的机器人的示教装置
Pochyly et al. Robotic bin-picking system based on a revolving vision system
Winkler et al. Dynamic collision avoidance of industrial cooperating robots using virtual force fields
Zhou et al. Experimental eye-in-hand calibration for industrial mobile manipulators

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant