KR102143691B1 - 소프트 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소프트 그리퍼에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼는 설정 체적을 가지고, 탄성 변형 가능하게 제공되는 바디; 설정 길이를 가지고, 상기 바디의 하부에 연결되는 핑거; 및 상기 바디 및 상기 핑거의 내측에 형성되되, 외부와 차단된 닫힌 공간으로 형성되고, 구동 유체로 충진된 상태로 제공되는 유체실을 포함한다.

Description

소프트 그리퍼{Soft gripper}

본 발명은 소프트 그리퍼에 관한 것으로, 보다 상세히 사용 편의성이 향상된 소프트 그리퍼에 관한 것이다.

산업 현장 등에는 로봇에 사용될 수 있다. 일반적으로 로봇의 골격은 설정 강도를 갖는 금속 등으로 제공되고, 모터 등과 같은 구동 수단에 의해 움직이도록 제공된다. 로봇의 단부에는 핸드가 위치되어, 작업 대상이 되는 물체를 조작할 수 있다.

로봇의 핸드 역시 설정 강도를 갖는 소재로 제공된다. 로봇의 핸드가 물체를 잡는 그립 동작을 수행할 때, 로봇의 핸드는 물체에 힘을 가하게 된다. 이 때, 로봇의 핸드가 물체에 가하는 힘이 허용치를 초과하면, 물체의 손상 또는 파손이 발생된다. 반면, 물체의 손상 또는 파손을 방지하기 위해 로봇의 핸드가 물체를 그립 할 때, 로봇의 핸드가 물체 방향으로 이동되는 거리를 감소시키면 물체가 올바르게 그립 되지 않는 문제가 발생된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 물체와 접촉하는 영역이 연성을 갖는 소프트 그리퍼가 이용된다.

본 발명은 사용 편의성이 향상된 소프트 그리퍼를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 닫힌 공간에 수용된 공정 유체를 통해 조작되는 소프트 그리퍼를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 설정 체적을 가지고, 탄성 변형 가능하게 제공되는 바디; 설정 길이를 가지고, 상기 바디의 하부에 연결되는 핑거; 및 상기 바디 및 상기 핑거의 내측에 형성되되, 외부와 차단된 닫힌 공간으로 형성되고, 구동 유체로 충진된 상태로 제공되는 유체실을 포함하는 소프트 그리퍼가 제공될 수 있다.

또한, 상기 바디는 상기 바디와 상기 핑거가 배열되는 방향인 상하 방향을 기준으로, 중앙 영역의 횡단면 면적이 상부 및 하부의 횡단면 면적보다 그게 형성될 수 있다.

또한, 상기 바디는 상기 바디와 상기 핑거가 배열되는 방향인 상하 방향을 향하고 중심 영역을 지나는 중심축을 지나는 종단면도들 중 적어도 하나에서 중앙 영역의 양측이 외측 방향으로 볼록하게 돌출되게 형상으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 유체실은, 상기 바디의 상하 방향의 중앙 영역 내측에 형성되는 조작부; 상기 조작부와 연통되게 상기 바디의 하부 내측에 형성되는 연결부; 및 상기 연결부와 연통되게 상기 핑거의 내측에 형성되는 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부의 횡단면 면적은 상기 조작부의 횡단면들 중 면적이 가장 큰 것보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 핑거는, 내측 영역에 위치되는 파지부; 및 외측 영역에 위치되는 가압부를 포함하되, 상기 구동부는 상기 파지부의 외측에 위치되고, 상기 가압부는 상기 구동부의 외측을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.

또한, 상기 가압부는, 상기 핑거의 길이 방향을 가로 지르는 방향으로 상기 핑거의 외측면에 형성되는 볼록부; 및 상기 볼록부 사이에서 내측 방향을 향해 들어간 형상의 오목부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 핑거는, 상기 핑거의 길이 방향을 따라 상기 파지부에 위치되도록 제공되고, 상기 파지부보다 연성이 작게 제공되는 탄성 보조부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 핑거는 복수 제공되고, 상기 탄성 보조부는 복수의 상기 핑거들 각각에 제공되되, 상단부가 서로 연결될 수 있다.

또한, 상기 가압부는 상기 가압부보다 탄성 계수가 크게 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 사용 편의성이 향상된 소프트 그리퍼가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 닫힌 공간에 수용된 공정 유체를 통해 조작되는 소프트 그리퍼가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼의 사시도이다.
도 2는 바디 및 핑거의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼가 사용되는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 소프트 그리퍼(1)는 바디(10) 및 핑거(20)를 포함한다.

소프트 그리퍼(1)는 생체 조직, 달걀, 과일 등과 같이 설정 강도 이상의 힘을 가하면 파손 또는 손상이 발생되기 쉬운 물건을 파손 또는 손상이 발생되지 않는 상태로 그립 할 수 있다. 일 예로, 소프트 그리퍼(1)는 그립 대상이 되는 물건(도 3의 S)과 접하는 영역이 비금속 소재로 제공될 수 있다.

이하, 바디(10)가 위치되는 방향을 위쪽 방향이라 하고, 핑거(20)가 위치되는 방향을 아래쪽 방향이라 한다.

바디(10)는 설정 체적을 가지고, 소프트 그리퍼(1)의 상부 구조를 제공한다. 바디(10)는 형상이 탄성 변형 가능한 소재로 제공된다. 일 예로, 바디(10)는 실리콘 소재, 폴리머 소재 등으로 제공될 수 있다. 바디(10)는 상하 방향에 수직한 횡단면의 면적이 영역별로 상이하게 제공될 수 있다. 바디(10)는 상하 방향의 중앙 영역의 횡단면의 면적이 가장 크고, 상부 및 하부의 횡단면 면적은 이보다 작은 형태로 제공되어, 위쪽에서 아래쪽으로 바라볼 때 둘레 방향의 적어도 일부 영역이 외측으로 볼록하게 돌출된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상하 방향을 향하고 소프트 그리퍼(1)의 중심 영역을 지나는 축(이하, 중심축)을 지나는 바디(10)의 종단면도들 중 적어도 하나는 중앙 영역의 양측이 외측 방향으로 볼록하게 돌출된 원형, 타원형 등으로 제공될 수 있다.

핑거(20)는 설정 길이를 가지고 바디(10)의 하부에 연결된다. 핑거(20)는 복수 제공될 수 있다. 일 예로, 핑거(20)는 바디(10)의 하부에 둘레 방향을 따라 3개 이상 제공될 수 있다. 핑거(20)는 외측을 향해 볼록한 형상으로 제공될 수 있다. 중심축을 기준으로, 둘레 방향을 따라 인접한 핑거(20)가 이루는 각도는 동일하거나, 상이하게 제공될 수 있다. 핑거(20)는 탄성 변형 가능한 소재로 제공되어, 핑거(20)의 하단부가 중심축과 이격된 거리가 가변 가능하게 제공된다. 일 예로, 핑거(20)는 실리콘 소재, 폴리머 소재 등으로 제공될 수 있다. 또한, 핑거(20)는 영역 별로 상이한 소재로 제공될 수 있다.

도 2는 바디 및 핑거의 내부 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 소프트 그리퍼(1)의 내부에는 유체실(30)이 형성된다.

유체실(30)은 소프트 그리퍼(1)의 내측에 형성된 공간으로 제공된다. 유체실(30)은 외부와 차단된 상태의 닫힌 공간으로 형성되고, 유체실(30)의 내측에는 구동 유체가 충전된 상태일 수 있다. 구동 유체는 액체 또는 기체일 수 있다. 일 예로, 구동 유체는 공기 일 수 있다.

유체실(30)은 조작부(31), 연결부(32) 및 구동부(33)를 포함할 수 있다.

조작부(31)는 바디(10)의 상하 방향의 중앙 영역 내측에 형성될 수 있다. 조작부(31)는 위쪽에서 아래쪽으로 바라볼 때, 둘레 방향의 적어도 일부 영역이 외측으로 볼록하게 돌출된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 중심축을 지나는 바디(10)의 종단면도들 중 적어도 하나에서, 조작부(31)는 양측이 외측 방향으로 돌출된 원형, 타원형 등으로 제공될 수 있다. 조작부(31)에서 외측을 향해 볼록하게 형성되는 부분은, 바디(10)에서 외측으로 볼록하게 형성되는 부분에 위치될 수 있다.

연결부(32)는 조작부(31)와 연통되게, 바디(10)의 하부 내측에 형성될 수 있다. 연결부(32)의 횡단면 면적은 조작부(31)의 횡단면들 중 면적이 가장 큰 것보다 작게 형성될 수 있다. 연결부(32)의 횡단면 면적은 조작부(31)의 하부의 횡단면 면적 보다 작게 형성될 수 있다.

구동부(33)는 연결부(32)와 연통되게, 핑거(20)의 내측에 형성될 수 있다. 구동부(33)는 각각의 핑거(20)들 내측에 형성될 수 있다. 구동부(33)는 핑거(20)의 길이 방향을 따라 연장되어, 구동부(33)의 하단부는 핑거(20)의 하단부 내측에 위치될 수 있다.

핑거(20)는 파지부(21), 가압부(22) 및 탄성 보조부(23)를 포함한다.

파지부(21)는 중심축과 인접하게 핑거(20)의 내측 영역에 위치된다. 파지부(21)는 설정 연성을 갖는 소재로 제공되어, 중심축과 인접한 방향으로 휘어 지거나 중심축의 반대 방향으로 펴질 수 있도록 제공된다. 일 예로, 파지부(21)는 실리콘 소재, 폴리머 소재 등으로 제공될 수 있다.

가압부(22)는 핑거(20)의 외측 영역에 위치된다. 구동부(33)는 파지부(21)의 외측에 위치되고, 가압부(22)는 구동부(33)의 외측을 둘러 싸는 형태로 제공될 수 있다. 가압부(22)는 설정 탄성을 갖는 소재로 제공될 수 있다. 일 예로, 가압부(22)는 실리콘 소재, 폴리머 소재 등으로 제공될 수 있다. 가압부(22)의 탄성 계수는 파지부(21)의 탄성 계수보다 크게 제공될 수 있다. 가압부(22)는 볼록부(22a) 및 오목부(22b)를 포함할 수 있다. 볼록부(22a)는 핑거(20)의 외측면에서 핑거(20)의 길이 방향을 가로 지르는 방향으로 형성되고, 오목부(22b)는 볼록부(22a)의 사이에서 핑거(20)의 내측 방향을 향해 들어간 형태로 제공될 수 있다. 볼록부(22a) 및 오목부(22b)는 복수 제공될 수 있다. 일 예로, 볼록부(22a) 및 오목부(22b)는 핑거(20)의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 볼록부(22a) 및 오목부(22b)는 탄성 계수가 상이하게 형성될 수 있다. 오목부(22b)는 볼록부(22a) 보다 탄성 계수가 작게 형성되어, 힘이 작용하면 변형이 용이하게 제공될 수 있다. 볼록부(22a)는 외력이 작용할 때 형상이 유지될 수 있도록, 설정 강성을 갖도록 제공될 수 있다.

탄성 보조부(23)는 핑거(20)의 길이 방향을 따라 파지부(21)에 위치되도록 제공된다. 일 예로, 탄성 보조부(23)는 파지부(21)의 내측에 수용되는 형태로 제공될 수 있다. 또한, 탄성 보조부(23)는 파지부(21)의 내측면에 위치되는 형태로 제공될 수 있다. 탄성 보조부(23)의 하단부는 파지부(21)의 하단부에 위치될 수 있다. 탄성 보조부(23)의 상단부는 파지부(21)의 상단부에 위치될 수 있다. 일 예로, 각각의 핑거(20)에 위치되는 탄성 보조부(23)는 상단부가 서로 연결되게 제공될 수 있다. 탄성 보조부(23)는 파지부(21)보다 연성이 작게(또는 탄성 계수가 크게) 제공될 수 있다. 탄성 보조부(23)는 가압부(22)보다 연성이 크게(또는 탄성 계수가 작게) 제공될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼가 사용되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 3은 소프트 그리퍼(1)가 그립 대상이 되는 물건(S)과 인접하게 위치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 소프트 그리퍼(1)가 물건(S)을 그립 한 상태를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 소프트 그리퍼(1)는 조작기(O)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 조작기(O)는 로봇 핸드 등일 수 있다. 조작기(O)는 바디(10)를 잡는 형태로 소프트 그리퍼(1)를 들어 올릴 수 있다. 바디(10)는 하부의 횡단면 면적이 중앙 영역의 횡단면 면적보다 작게 형성되어, 바디(10)의 하부에는 둘레 방향 중 적어도 일부 영역에 내측으로 오목하게 들어간 영역이 형성된다. 이에 따라, 조작기(O)는 바디(10)의 하부에서 오목하게 들어간 영역 또는 그 주위를 잡는 형태로 소프트 그리퍼(1)를 잡을 수 있어, 소프트 그리퍼(1)를 잡는 과정 또는 소프트 그리퍼(1)가 사용되는 과정에서 소프트 그리퍼(1)가 조작기(O)에서 임의로 분리되는 것이 방지될 수 있다.

조작기(O)는 소프트 그리퍼(1)를 잡은 상태로, 소프트 그리퍼(1)를 이동시켜, 핑거(20)들의 내측에 형성된 공간에 그립 대상이 되는 물건(S)을 위치시킬 수 있다. 이후, 조작기(O)는 바디(10)의 외측 중앙 영역을 가압 할 수 있다. 바디(10)가 가압 되면, 바디(10)의 체적이 감소되면서 조작부(31)의 구동 유체는 구동부(33)로 유동된다. 구동부(33)에 수용된 구동 유체의 양이 증가되면, 구동 유체는 오목부(22b)에 힘을 가하여 오목부(22b)가 외측으로 설정 거리 이동되면서, 가압부(22)는 외측을 향해 볼록해지는 곡률이 증가되면서 하단부로 갈수록 중심축을 향하도록 휘어지게 된다.

가압부(22)로부터 받는 힘에 의해, 파지부(21)는 내측면이 외측을 향해 볼록하게 되는 형태로, 하단부가 중심축 방향으로 이동하게 되어 물건을 잡을 수 있다. 이 때, 볼록부(22a)를 포함한 가압부(22)는 설정 강성(또는 설정 탄성)을 갖도록 제공되어, 구동부(33)에 수용되는 구동 유체가 증가될 때 외측 방향을 향해 부풀어 오르는 것이 방지될 수 있다.

이후, 조작기(O)는 물건(S)을 내려 놓고자 하는 위치로 소프트 그리퍼(1)를 이동시킨 후, 바디(10)의 중앙 영역에 가해지는 압력을 제거할 수 있다. 이에 따라, 구동 유체는 구동부(33)에서 조작부(31)로 이동되고, 핑거(20)는 하단부가 외측으로 이동되어 물건에서 떨어 질 수 있다. 이때, 탄성 보조부(23)는 핑거(20)의 형태가 구동부(33)에 수용된 구동 유체가 증가되기 전의 상태로 복원되는 것을 보조할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼(1)는 닫힌 공간으로 형성된 유체실(30)의 공정 유체를 통해 물건을 잡는 파지 상태와 물건을 잡지 않는 대기 상태 사이로 조작될 수 있다. 이에 따라, 조작기(O)는 파손의 우려가 높은 물건을 대상으로 작업할 때에는 소프트 그리퍼(1)를 집어 들어 작업을 수행하고, 작업이 종료되면 소프트 그리퍼(1)를 내려 놓은 후 다른 작업을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소프트 그리퍼(1)를 사용하면, 작업 대상이 되는 물건에 파손의 우려가 높은 물건이 포함된 경우 작업 효율이 향상될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 바디 20: 핑거
21: 파지부 22: 가압부
23: 탄성 보조부 30: 유체실
31: 조작부 32: 연결부
33: 구동부

Claims (10)

1. 삭제
2. 설정 체적을 가지고, 탄성 변형 가능하게 제공되는 바디;
   설정 길이를 가지고, 상기 바디의 하부에 연결되는 핑거; 및
   상기 바디 및 상기 핑거의 내측에 형성되되, 외부와 차단된 닫힌 공간으로 형성되고, 구동 유체로 충진된 상태로 제공되는 유체실을 포함하며,
   상기 바디는 상기 바디와 상기 핑거가 배열되는 방향인 상하 방향을 기준으로, 중앙 영역의 횡단면 면적이 상부 및 하부의 횡단면 면적보다 그게 형성되는 소프트 그리퍼.
3. 설정 체적을 가지고, 탄성 변형 가능하게 제공되는 바디;
   설정 길이를 가지고, 상기 바디의 하부에 연결되는 핑거; 및
   상기 바디 및 상기 핑거의 내측에 형성되되, 외부와 차단된 닫힌 공간으로 형성되고, 구동 유체로 충진된 상태로 제공되는 유체실을 포함하며,
   상기 바디는 상기 바디와 상기 핑거가 배열되는 방향인 상하 방향을 향하고 중심 영역을 지나는 중심축을 지나는 종단면도들 중 적어도 하나에서 중앙 영역의 양측이 외측 방향으로 볼록하게 돌출되게 형상으로 제공되는 소프트 그리퍼.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 유체실은,
   상기 바디의 상하 방향의 중앙 영역 내측에 형성되는 조작부;
   상기 조작부와 연통되게 상기 바디의 하부 내측에 형성되는 연결부; 및
   상기 연결부와 연통되게 상기 핑거의 내측에 형성되는 구동부를 포함하는 소프트 그리퍼.
5. 제4항에 있어서,
   상기 연결부의 횡단면 면적은 상기 조작부의 횡단면들 중 면적이 가장 큰 것보다 작게 형성되는 소프트 그리퍼.
6. 제4항에 있어서,
   상기 핑거는,
   내측 영역에 위치되는 파지부; 및
   외측 영역에 위치되는 가압부를 포함하되,
   상기 구동부는 상기 파지부의 외측에 위치되고, 상기 가압부는 상기 구동부의 외측을 둘러싸는 형태로 제공되는 소프트 그리퍼.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가압부는,
   상기 핑거의 길이 방향을 가로 지르는 방향으로 상기 핑거의 외측면에 형성되는 볼록부; 및
   상기 볼록부 사이에서 내측 방향을 향해 들어간 형상의 오목부를 포함하는 소프트 그리퍼.
8. 제6항에 있어서,
   상기 핑거는,
   상기 핑거의 길이 방향을 따라 상기 파지부에 위치되도록 제공되고, 상기 파지부보다 연성이 작게 제공되는 탄성 보조부를 더 포함하는 소프트 그리퍼.
9. 제8항에 있어서,
   상기 핑거는 복수 제공되고,
   상기 탄성 보조부는 복수의 상기 핑거들 각각에 제공되되, 상단부가 서로 연결되는 소프트 그리퍼.
10. 제6항에 있어서,
    상기 가압부는 상기 가압부보다 탄성 계수가 크게 제공되는 소프트 그리퍼.

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