KR102178907B1 - 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법을 제공한다. 여기서, 소프트 그립유닛은 그립부, 부압발생부, 제1유연지지부 그리고 신호발생부를 포함한다. 그립부는 내부에 수용공간을 가지는 유연커버와, 상기 수용공간에 채워지고 상기 유연커버의 일면을 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형되는 분말체를 가진다. 부압발생부는 상기 유연커버 및 상기 분말체의 형상이 변형된 상태에서 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버를 수축시켜서 상기 분말체를 압착 고정시킴으로써 상기 그립부가 상기 대상물체를 파지하도록 한다. 제1유연지지부는 일면이 상기 유연커버의 타면에 밀착되도록 구비되고, 상기 그립부가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 상기 그립부를 지지한다. 신호발생부는 상기 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생한다.

Description

소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법{SOFT GRIP UNIT, GRIP APPARATUS INCLUDING THE SAME AND METHOD OF OPERATING GRIP APPARATUS}

본 발명은 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 협업로봇은 산업용로봇에 안전기능이 강화되어 인간과 같은 공간에서 공동작업이 가능한 제조로봇을 말한다.

협업로봇은 공정 재배치가 용이하기 때문에, 기존 산업용 로봇에 비해 생산 유연성 증대 효과가 큰 장점이 있다. 이에 따라, 협업 로봇은 단팔 형태의 협업로봇, 양팔 형태의 협업로봇 등이 여러 형태로 개발되고 있다.

그러나, 물류자동화 요구 증대에 따른 다품종 부품과 화물에 대한 피킹 작업 자동화가 시급함에도 불구하고, 기존의 협업로봇 기술은 인간의 손을 그대로 본 따서 모터로 구동하는 로봇 손의 형태의 그리퍼(Gripper)가 대부분이다. 그런데, 인간의 손의 형태를 구현하기 위해서는 각 손가락에 해당하는 부분별로, 액츄에이터와, 회전구동링크 등의 구성이 마련되어야 하고, 각각의 액츄에이터를 제어하기 위한 제어장치가 필요하기 때문에, 구성이 복잡해지고 이를 통합하기 위한 제어 시스템도 복잡해지는 문제점이 있다.

그리고, 종래에 사용되는 로봇 그리퍼의 경우는 물체 파지를 위한 다양한 종류의 센서가 요구된다. 이러한 센서는 물체의 파지 시에 필요한 최소한의 힘이 제공되도록 하여 파지 물체의 손상을 최소화하고, 파지 후에는 파지된 물체가 이탈하지 않도록 효과적으로 파지를 유지하도록 하며, 파지 중에도 파지된 물체에 추가로 인가되는 힘을 최소화하여 파지 물체의 손상을 최소화하기 위해 필요하다.

따라서, 파지하고자 하는 물체의 크기에 제한되지 않고, 다양한 형태의 물체 파지가 가능하며, 파지된 물체의 손상을 최소화하면서 안정적으로 파지하기 위한 기술이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 제2012-0126576호(2012.11.21. 공개)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 내부에 수용공간을 가지는 유연커버와, 상기 수용공간에 채워지고 상기 유연커버의 일면을 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형되는 분말체를 가지는 그립부; 상기 유연커버 및 상기 분말체의 형상이 변형된 상태에서 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버를 수축시켜서 상기 분말체를 압착 고정시킴으로써 상기 그립부가 상기 대상물체를 파지하도록 하는 부압발생부; 일면이 상기 유연커버의 타면에 밀착되도록 구비되고, 상기 그립부가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 상기 그립부를 지지하는 제1유연지지부; 그리고 상기 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생하는 신호발생부를 포함하는 소프트 그립유닛을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 신호발생부는 상기 제1유연지지부의 내부에 구비되는 가압블록과, 상기 제1유연지지부의 타면에 구비되고 상기 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 상기 가압블록에 의해 가압되어 전기적으로 연결되어 상기 변형완료신호를 발생하는 유연전극을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1유연지지부는 일단부가 상기 유연커버의 타면 방향으로 개방되고 타단부가 상기 유연전극 방향으로 개방되도록 관통 형성되는 관통공을 가지고, 상기 가압블록은 상기 관통공의 타단부 내측에 구비되어 압축 변형되는 상기 그립부에 의해 가압될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가압블록은 외주면에 원주방향으로 함몰 형성되는 고정홈을 더 가지고, 상기 제1유연지지부는 상기 관통공의 내주면에 원주방향으로 돌출 형성되어 상기 고정홈이 삽입 고정되는 고정돌기를 더 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1유연지지부가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서는 상기 가압블록은 상기 유연전극과 이격되게 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1유연지지부가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서 상기 가압블록이 상기 유연전극과 이격되게 구비되도록 상기 제1유연지지부 및 상기 유연전극의 사이에 제1스페이서가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유연전극은 제1방향으로 연장되고, 상기 제1유연지지부의 타면에 밀착되는 복수의 제1전극과, 상기 제1전극과 이격되고, 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 연장되는 복수의 제2전극을 가지며, 상기 제1전극은 상기 가압블록에 의해 가압되면 상기 제2전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유연전극은 상기 제1전극 및 상기 제2전극의 사이에 부분적으로 구비되어 상기 제1전극 및 상기 제2전극을 이격시키는 제2스페이서를 더 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유연전극에 밀착되고 상기 유연전극이 변형 시에 함께 변형되면서 상기 유연전극을 지지하는 제2유연지지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부, 상기 제1유연지지부, 상기 신호발생부 및 상기 제2유연지지부를 내측에 수용하는 패킹커버를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 그립부는 상기 수용공간에 구비되고, 상기 분말체를 내측에 수용하는 유연포켓을 더 가지고, 상기 유연포켓은 상기 유연커버를 관통해 구비되는 흡입관에 의해 상기 부압발생부와 연결될 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 적어도 한 쌍으로 구비되고, 일단부에는 각각 소프트 그립유닛이 결합되며, 상기 소프트 그립유닛이 가까워지거나 멀어지도록 동작하는 암; 상기 암이 동작하도록 동력을 전달하는 동력제공부; 상기 신호발생부가 발생하는 상기 변형완료신호를 감지하는 센싱부; 그리고 상기 센싱부가 상기 변형완료신호를 감지하면, 상기 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어하고, 상기 부압발생부가 상기 그립부의 공기를 흡입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 그립장치를 제공한다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 상기 암을 동작시켜 적어도 한 쌍의 상기 그립부가 대상물체를 가압하도록 하는 대상물체 가압단계; 상기 대상물체에 의해 가압되어 상기 그립부 및 상기 제1유연지지부가 변형되는 변형단계; 상기 그립부가 미리 설정된 상기 기준 압축 거리에 도달하도록 변형되면 상기 신호발생부가 상기 변형완료신호를 발생하는 변형완료신호 발생단계; 상기 센싱부가 상기 변형완료신호를 감지하는 감지단계; 그리고 상기 제어부가 상기 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어하고, 상기 부압발생부가 상기 그립부의 공기를 흡입하도록 제어하여, 상기 그립부가 상기 대상물체를 파지하도록 하는 그립단계;를 포함하는 그립장치의 구동방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 신호발생부가 변형완료신호를 발생하고, 센싱부가 변형완료신호를 감지하면 제어부가 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어할 수 있기 때문에, 대상물체가 강한 파지력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소프트 그립유닛을 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1의 단면예시도이다.
도 3은 도 1의 소프트 그립유닛의 작동을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2의 유연전극을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소프트 그립유닛의 작동예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소프트 그립유닛의 제1유연지지부를 중심으로 나타낸 단면예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그립장치를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 그립장치의 구동방법을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소프트 그립유닛을 나타낸 예시도이고, 도 2는 도 1의 단면예시도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 소프트 그립유닛(100)은 그립부(110), 부압발생부(120), 제1유연지지부(130) 그리고 신호발생부(140)를 포함한다.

그립부(110)는 유연커버(111) 및 분말체(113)를 가질 수 있다.

유연커버(111)는 내부에 수용공간(112)을 가질 수 있으며, 유연성을 가지는 얇은 막의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 유연커버(111)는 공기가 통하지 않도록 형성될 수 있다.

분말체(113)는 수용공간(112)에 채워질 수 있다. 분말체(113)는 분말 형태를 이루는 소재가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 모래가 사용될 수 있다.

유연커버(111)의 일면(114)에 대상물체가 가압되면, 분말체(113)는 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형될 수 있다. 여기서, 분말체(113)가 변형된다는 말은 가압되는 대상물체에 의해 분말들이 밀려나면서 형상이 변형되는 것을 의미한다.

부압발생부(120)는 유연커버(111) 및 분말체(113)의 형상이 변형된 상태에서 수용공간(112)의 공기를 흡입하여 유연커버(111)를 수축시킬 수 있다. 유연커버(111)가 수축됨에 따라 분말체(113)는 압착될 수 있으며, 분말체(113)가 압착 고정됨에 따라 유연커버(111)의 형상도 고정되어 결과적으로 그립부(110)는 대상물체를 파지할 수 있다.

구체적으로, 부압발생부(120)는 흡입관(121)에 의해 유연커버(111)에 연결될 수 있다. 흡입관(121)은 수용공간(112)의 내측으로 연장될 수 있으며, 부압발생부(120)는 흡입관(121)을 통해 수용공간(112)의 공기를 흡입할 수 있다.

부압발생부(120)에 의해 수용공간(112)의 공기가 흡입되면, 유연커버(111)는 수축될 수 있다. 그리고, 수용공간(112)의 공기가 빠져나가면서 유연커버(111)가 수축됨에 따라 분말체(113)는 압착되어 견고하게 고정될 수 있다. 후술하겠지만, 대상물체가 유연커버(111)의 일면(114)에 가압된 상태에서 부압발생부(120)가 수용공간(112)의 공기를 흡입하면, 분말체(113)는 가압된 대상물체에 의해 형상이 변형된 상태에서 유연커버(111)가 수축함에 따라 서로 압착되고, 분말체(113)와 유연커버(111)는 딱딱하게 굳어지게 된다. 따라서, 유연커버(111)의 일면(114)에 가압된 대상물체는 유연커버(111)에 의해 파지(Gripping)될 수 있다.

그립부(110)는 유연포켓(116)을 더 가질 수 있다. 유연포켓(116)은 수용공간(112)에 구비될 수 있으며, 분말체(113)를 내측에 수용할 수 있다. 이 경우, 흡입관(121)은 유연포켓(116)에 연결될 수 있다.

유연포켓(116)은 유연소재로 형성되고, 메시(Mesh) 형태로 이루어져서 분말체(113)의 크기보다 작은 다공(117)을 가질 수 있다. 따라서, 흡입관(121)으로 유연포켓(116) 내부의 공기가 흡입되면, 다공(117)을 통해 수용공간(112)의 공기도 유연포켓(116)의 내측으로 이동되고 흡입관(121)으로 흡입될 수 있다.

유연포켓(116)은 재봉 등에 의해 일정 간격으로 구획되는 구획부(미도시)를 가질 수 있다. 따라서, 유연포켓(116)에 분말체(113)가 수용되는 경우, 분말체(113)가 유연포켓(116)이 없이 유연커버(111)에 바로 수용되는 경우보다 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 그립부(110)에서는 균일한 압력이 분배될 수 있으며, 이를 통해, 그립부(110)는 대상물체를 더욱 안정적으로 파지할 수 있게 된다.

제1유연지지부(130)는 일면이 유연커버(111)의 타면(115)에 밀착되도록 구비될 수 있다. 제1유연지지부(130)는 그립부(110)가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 그립부(110)를 지지할 수 있다. 제1유연지지부(130)는 폴리머 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 벌집(Honeycomb) 구조로 이루어질 수 있다.

이하에서는 도 3을 더 포함하여 그립부(110)의 작동예를 설명한다.

도 3은 도 1의 소프트 그립유닛의 작동을 설명하기 위한 예시도인데, 도 3의 (a)는 수용공간(112)에 흡입력이 제공되기 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 4(b)는 수용공간(112)에 흡입력이 제공된 후의 상태를 나타낸 것이다.

도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 수용공간(112)에 흡입력이 제공되기 전의 초기 상태에서 대상물체(M)가 유연커버(111)의 일면(114)에 가압되면, 이때의 가압력(F)에 의해 가압되는 분말체(113)는 대상물체(M)에 대응되어 형상이 변형되게 된다. 동시에, 유연커버(111) 및 유연포켓(116)의 형상도 대상물체(M)의 형상에 대응되도록 변형될 수 있으며, 제1유연지지부(130)도 가압되면서 형상이 변형될 수 있다.

이때, 대상물체(M)에 의해 가해지는 가압력(F)은 대상물체(M)에 의해 가압되는 부분에 국한되게 된다. 이처럼, 대상물체(M)에 의해 가해지는 가압력이 집중되면 분말체(113)의 변형이 최대화될 수 있으며, 분말체(113)는 대상물체(M)에 대응되도록 효과적으로 변형될 수 있다.

이후, 도 3의 (b)에서 보는 바와 같이, 유연커버(111)의 내측으로 흡입력이 제공되어 분말체(113)가 굳어지게 되면, 대상물체(M)에 의한 가압력은 그립부(110) 및 제1유연지지부(130)에 전체적으로 분산되어 가해지게 된다.

그리고, 그립부(110) 및 제1유연지지부(130)에 분산되어 가해지는 분산가압력(f1)의 합은 도 3의 (a)의 가압력(F)과 같을 수 있다. 따라서, 대상물체(M)가 파지 된 후에 추가로 가압력이 제공되더라도 이렇게 추가로 제공되는 힘은 크기가 작게 분산되어 제공되기 때문에, 분말체(113)의 변형이 최소화될 수 있다. 이를 통해, 대상물체(M)의 형상에 대응되도록 형상이 변형된 분말체(113)는 안정적으로 형태가 유지될 수 있고, 대상물체(M)의 파지도 안정적으로 지속될 수 있다.

한편, 도 3의 (c)는 도 3의 (d)에 도시된 그립부(110) 및 제1유연지지부(130)를 합한 높이에 대응되는 높이로 그립부(10)만 형성된 경우를 나타낸 것이다.

도 3의 (c)에서와 같이, 그립부(10)의 두께가 두꺼울수록 수용되는 분말체의 양도 많아지게 되므로, 분말체를 변형시키기 위해서는 상대적으로 큰 힘이 필요하게 된다.

즉, 대상물체(M)에 의해 가해지는 힘은 그립부(10)에서 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체를 변형시키기 위한 힘(f2)과, 대상물체(M)에서 먼 부분의 분말체까지 변형시키기 위한 힘(f3)으로 사용되어야 한다. 따라서, 대상물체(M)와 가까운 부분에 가해지는 힘(f2)이 충분한 크기를 가지기 어렵고 이에 따라, 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체의 형상 변형이 효과적으로 이루어지지 못할 수 있다. 즉, 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체가 대상물체(M)에 대응되는 형태로 효과적으로 변형되지 못하게 되기 때문에, 이후 흡입력이 제공되어 분말체가 견고하고 굳어지더라도 대상물체(M)를 파지하는 파지력이 제한될 수 있다.

그러나, 도 3의 (d)에서 보는 바와 같이, 유연커버(111)의 두께를 얇게 하여 분말체의 양을 줄이고, 제1유연지지부(130)를 마련하여 유연커버(111)를 지지하는 구성을 취함으로써, 유연커버(111)의 두께 방향으로 수용되는 분말체(113)에 대상물체(M)에 의한 가압력(F)이 효과적으로 적용되도록 할 수 있다. 따라서, 대상물체(M)에 의해 도 3의 (c)에서와 동일한 크기의 가압력(F)이 제공되는 것으로 가정했을 때, 분말체(113)의 변형이 더욱 효과적으로 이루어져서 대상물체(M)에 밀착되는 밀착면적이 더 커질 수 있고, 더욱 견고한 파지가 가능할 수 있다.

즉, 상대적으로 작은 힘을 이용해서 대상물체(M)의 파지가 가능할 수 있으며, 상대적으로 작은 힘을 이용하기 때문에, 대상물체(M)가 큰 가압력이 가해지는 경우 파손될 수 있는 물체인 경우에도 손상을 최소화하면서 파지가 가능할 수 있다.

제1유연지지부(130)는 그립부(110)를 지지하여 그립부(110)의 변형이 보다 효과적으로 이루어지도록 도울 수 있다.

제1유연지지부(130)는, 제1유연지지부(130)를 높이방향으로 관통 형성되는 관통공(131)을 가질 수 있다. 관통공(131)은 일단부가 유연커버(111)의 타면(115)을 향해 개방되고 타단부는 유연전극(150)을 향해 개방되도록 형성될 수 있다. 관통공(131)은 복수개가 형성될 수 있으며, 일정한 간격으로 배치될 수 있다.

신호발생부(140)는 그립부(110)가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생할 수 있다.

신호발생부(140)는 가압블록(141) 및 유연전극(150)을 가질 수 있다.

가압블록(141)은 제1유연지지부(130)의 내부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 가압블록(141)은 관통공(131)의 타단부 내측에 구비될 수 있다. 그립부(110)가 대상물체(M)에 의해 가압되어 변형되면, 제1유연지지부(130)도 압축 변형되게 되며, 그립부(110)가 기준 압축 거리에 도달하게 되면 가압블록(141)은 그립부(110)에 의해 가압되어 눌려질 수 있다.

가압블록(141)은 관통공(131)의 내주면과 이격되도록 마련되되, 하단부만 관통공(131)의 내주면에 고정됨이 바람직하다. 이를 통해, 그립부(110)가 기준 압축 거리에 도달하기 전까지는 가압블록(141)은 관통공(131)과 상호작용하지 않게 될 수 있다. 즉, 그립부(110)에 의해 제1유연지지부(130)의 상부가 동시에 압축되면 제1유연지지부(130)에는 높이방향으로 균일한 변형이 발생하게 된다. 이로 인해 그립부(110)가 가압블록(141)을 가압하기 전에 가압블록(141)이 관통공(131)의 내주면에 의해 눌려질 수 있다. 이러한 현상은 가압블록(141)의 길이가 길어질수록 영향을 많이 받을 수 있다. 하지만, 가압블록(141)의 하단부가 관통공(131)의 내주면에 고정되고 이외의 부분은 관통공(131)의 내주면과 이격되도록 함으로써, 제1유연지지부(130)가 높이방향으로 균일하게 변형될 때, 그립부(110)가 가압블록(141)에 접촉되기 전까지는 가압블록(141)은 가압되어 눌려지지 않을 수 있다.

유연전극(150)은 제1유연지지부(130)의 타면에 구비될 수 있다. 유연전극(150)은 그립부(110)가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 눌려지는 가압블록(141)에 의해 가압되어 전기적으로 연결될 수 있다.

도 4는 도 2의 유연전극을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소프트 그립유닛의 작동예시도이다.

도 4 및 도 5를 더 포함하여 보는 바와 같이, 유연전극(150)은 제1전극(151) 및 제2전극(152)을 가질 수 있다.

제1전극(151)은 제1방향(A1)으로 연장 형성될 수 있으며, 제1유연지지부(130)의 타면에 밀착될 수 있다. 제1전극(151)은 서로 이격되어 복수개가 형성될 수 있다.

제2전극(152)은 제1전극(151)과 이격되어 제1방향(A1)에 교차하는 제2방향(A2)으로 연장 형성될 수 있다 제2전극(152)도 서로 이격되어 복수개가 형성될 수 있다.

제1전극(151)이 가압블록(141)에 의해 가압되면 제1전극(151)은 제2전극(152)과 전기적으로 연결될 수 있다.

유연전극(150)은 제2스페이서(153)를 더 가질 수 있다. 제2스페이서(153)는 제1전극(151) 및 제2전극(152)의 사이에 부분적으로 구비될 수 있으며, 제1전극(151) 및 제2전극(152)을 이격시킬 수 있다. 가압블록(141)이 제1전극(151)을 가압하지 않는 상태에서는 제1전극(151)은 제2스페이서(153)에 의해 제2전극(152)과 이격될 수 있으며, 가압블록(141)이 제1전극(151)을 가압하게 되면 제2스페이서(153)는 압축되고 제2스페이서(153)가 마련되지 않은 부분으로 제1전극(151)과 제2전극(152)은 전기적으로 연결될 수 있다. 가압블록(141)에 의한 가압이 해제되면, 제2스페이서(153)는 초기 형태로 복원되고 이에 따라 제1전극(151)은 다시 제2전극(152)으로부터 이격될 수 있다.

소프트 그립유닛(100)은 제2유연지지부(160)를 더 포함할 수 있다.

제2유연지지부(160)는 유연전극(150)에 밀착될 수 있으며, 유연전극(150)이 변형 시에 함께 변형되면서 유연전극(150)을 지지할 수 있다. 구체적으로 제2유연지지부(160)는 제2전극(152)에 밀착되도록 구비될 수 있다.

도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 가압블록(141)에 의해 유연전극(150)이 가압되지 않은 초기 상태일 때에는 제2유연지지부(160)도 형상이 변형되지 않을 수 있다. 그러다가, 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이, 대상물체(M)에 의해 그립부(110) 및 제1유연지지부(130)가 변형되고, 가압블록(141a)이 그립부(110)에 의해 가압되면, 유연전극(150) 중에 가압블록(141a)에 의해 가압되는 부분(150a)에 의해 제2유연지지부(160)도 가압되게 된다. 제2유연지지부(160)는 탄성을 가질 수 있으며, 유연전극(150)이 초기 형상으로 복원되면 제2유연지지부(160)도 초기 형상으로 복원될 수 있다.

후술하겠지만, 유연전극(150)이 전기적으로 연결되면, 부압발생부(120)가 작동하여 그립부(110)가 굳어지게 되는데, 이때, 유연전극(150)이 전기적으로 연결되는 시점과 그립부(110)가 굳어지게 되는 시점까지는 시간차가 존재하게 된다. 만일, 제2유연지지부(160) 대신 딱딱한 지지부가 마련된다면, 가압블록(141)이 그립부(110)의 변형을 막아 가압블록(141)에 의한 반력이 대상물체(M)에 가해지게 된다. 따라서, 대상물체(M)가 약한 물체인 경우, 대상물체(M)가 파손될 수 있다. 그러나, 제2유연지지부(160)가 마련되면, 이러한 시간차 동안에 제2유연지지부(160)가 추가로 압축되면서 가압블록(141)이 좀 더 이동되도록 할 수 있으며, 이를 통해 가압블록(141)에 의한 반력이 대상물체(M)에 가해지지 않도록 할 수 있다.

그리고, 가압블록(141)은 관통공(131)의 내측에 마련되고, 특히, 관통공(131)의 타단부의 내측에 마련되기 때문에, 제1유연지지부(130)가 압축되는 과정에서 가압블록(141) 및 제1유연지지부(130) 사이의 물리적인 상호작용(Interaction)이 최소화될 수 있다.

가압블록(141)은 제1유연지지부(130)가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서는 유연전극(150)과 이격되게 구비되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소프트 그립유닛의 제1유연지지부를 중심으로 나타낸 단면예시도이다.

먼저, 도 6의 (a)를 참조하면, 가압블록(241)은 외주면에 원주방향으로 함몰 형성되는 고정홈(242)을 더 가질 수 있다. 그리고, 제1유연지지부(130)는 관통공(131)의 내주면에 원주방향으로 돌출 형성되어 고정홈(242)이 삽입 고정되는 고정돌기(132)를 더 가질 수 있다. 그러면, 가압블록(241)의 하면과 유연전극(150)의 상면 사이에는 간극(G)이 형성되어 유지될 수 있다.

고정돌기(132)는 관통공(131)의 내측 영역에 형성되기 때문에, 제1유연지지부(130)가 압축되더라도 그립부(110)가 가압블록(241)을 직접 접촉하여 가압하기 전까지는 하향 이동되지 않을 수 있다.

또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 제1유연지지부(130) 및 유연전극(150)의 사이에는 제1스페이서(135)가 더 구비될 수 있다. 제1스페이서(135)는 제1유연지지부(130)가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서 고정돌기(132)가 유연전극(150)과 이격되도록 할 수 있다. 가압블록(241)이 가압되는 경우 제1스페이서(135)는 찌그러지도록 형상이 변형되어 가압블록(241)이 유연전극(150)을 가압하는 것을 방해하지 않을 수 있다.

그리고, 다시 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 소프트 그립유닛(100)은 패킹커버(170)를 더 포함할 수 있다. 패킹커버(170)는 그립부(110), 제1유연지지부(130), 유연전극(150) 및 제2유연지지부(160)를 내측에 수용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그립장치를 나타낸 예시도이다.

도 7에서 보는 바와 같이, 그립장치는 소프트 그립유닛(100), 암(200), 동력제공부(300), 센싱부(400) 그리고 제어부(500)를 포함할 수 있다.

소프트 그립유닛(100)에 대해서는 전술하였으므로, 설명을 생략한다.

암(200)은 적어도 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 일단부에는 각각 소프트 그립유닛(100)이 결합될 수 있다. 암(200)은 소프트 그립유닛(100)이 가까워지거나 멀어지도록 동작할 수 있다.

동력제공부(300)는 암(200)이 동작하도록 동력을 전달할 수 있다.

센싱부(400)는 유연전극(150, 도 2 참조)의 전기적 연결 여부를 감지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 유연전극(150)이 전기적으로 연결되는 경우는 그립부(110)가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달한 경우일 수 있다. 따라서, 대상물체에 의해 어느 위치가 압축되면서 눌리게 되는지에 상관없이, 그리고 대상물체에 의해 눌려지는 면적의 크기에 상관없이 기준 압축 거리에 도달하면 센싱부(400)는 유연전극(150)의 전기적 연결 여부를 감지하게 된다.

제어부(500)는 센싱부(400)가 유연전극(150)이 전기적으로 연결된 것을 감지하면, 동력제공부(300)의 동력 전달을 중지시켜 암(200)에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(500)는 부압발생부(120, 도 1 참조)가 그립부(110)의 공기를 흡입하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 그립부(110)는 대상물체(M)를 파지하게 될 수 있다.

만일, 힘센서를 사용할 경우에는 대상물체가 그립부(110)에 접촉되어 가압하는 면적에 따라서 기준 압축 거리에 도달에 필요한 힘의 크기가 달라지는 문제점이 있다. 즉, 접촉면적이 클수록 더 큰 힘이 필요하게 된다. 따라서, 단순히 힘센서를 사용할 경우, 대상물체의 파손이 발생할 소지가 크다.

따라서, 실제로 그립부(110)가 변형되는 기준 압축 거리에 따라 암(200)의 동작을 제어하는 것이 필요하며, 본 발명과 같은 구성을 채용하면 이러한 효과를 얻을 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 그립장치의 구동방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8에서 보는 바와 같이, 그립장치의 구동방법은 대상물체 가압단계(S610), 변형단계(S620), 변형완료신호 발생단계(S630), 감지단계(S640) 그리고 그립단계(S650)를 포함할 수 있다.

대상물체 가압단계(S610)는 암을 동작시켜 적어도 한 쌍의 그립부가 대상물체를 가압하도록 하는 단계일 수 있다.

변형단계(S620)는 대상물체에 의해 가압되어 그립부 및 제1유연지지부가 변형되는 단계일 수 있다.

변형완료신호 발생단계(S630)는 그립부가 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하도록 변형되면 가압블록이 유연전극을 가압하는 단계일 수 있다.

감지단계(S640)는 센싱부가 유연전극이 전기적으로 연결된 것을 감지하는 단계일 수 있다.

그립단계(S650)는 제어부가 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어하고, 부압발생부가 그립부의 공기를 흡입하도록 제어하여, 그립부가 대상물체를 파지하도록 하는 단계일 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 소프트 그립유닛 110: 그립부
111: 유연커버 113: 분말체
116: 유연포켓 120: 부압발생부
130: 제1유연지지부 140: 신호발생부
141: 가압블록 150: 유연전극
160: 제2유연지지부 170: 패킹커버
200: 암 300: 동력제공부
400: 센싱부 500: 제어부

Claims (13)

1. 내부에 수용공간을 가지는 유연커버와, 상기 수용공간에 채워지고 상기 유연커버의 일면을 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형되는 분말체를 가지는 그립부;
   상기 유연커버 및 상기 분말체의 형상이 변형된 상태에서 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버를 수축시켜서 상기 분말체를 압착 고정시킴으로써 상기 그립부가 상기 대상물체를 파지하도록 하는 부압발생부;
   일면이 상기 유연커버의 타면에 밀착되도록 구비되고, 상기 그립부가 변형 시에 상기 대상물체의 형상에 대응되도록 함께 압축 변형되면서 상기 그립부를 지지하는 제1유연지지부; 그리고
   상기 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생하는 신호발생부를 포함하고,
   상기 제1유연지지부에는 관통공이 형성되고,
   상기 신호발생부는 적어도 일부가 상기 관통공의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호발생부는
   상기 관통공의 내부에 구비되는 가압블록과,
   상기 제1유연지지부의 타면에 구비되고 상기 그립부가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 상기 가압블록에 의해 가압되어 전기적으로 연결되어 상기 변형완료신호를 발생하는 유연전극을 가지는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 관통공은 일단부가 상기 유연커버의 타면 방향으로 개방되고 타단부가 상기 유연전극 방향으로 개방되도록 관통 형성되고,
   상기 가압블록은 상기 관통공의 타단부 내측에 구비되어 압축 변형되는 상기 그립부에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가압블록은 외주면에 원주방향으로 함몰 형성되는 고정홈을 더 가지고,
   상기 제1유연지지부는 상기 관통공의 내주면에 원주방향으로 돌출 형성되어 상기 고정홈이 삽입 고정되는 고정돌기를 더 가지는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1유연지지부가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서는 상기 가압블록은 상기 유연전극과 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1유연지지부가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서 상기 가압블록이 상기 유연전극과 이격되게 구비되도록 상기 제1유연지지부 및 상기 유연전극의 사이에 제1스페이서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
7. 제2항에 있어서,
   상기 유연전극은
   제1방향으로 연장되고, 상기 제1유연지지부의 타면에 밀착되는 복수의 제1전극과,
   상기 제1전극과 이격되고, 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로 연장되는 복수의 제2전극을 가지며,
   상기 제1전극은 상기 가압블록에 의해 가압되면 상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
8. 제7항에 있어서,
   상기 유연전극은
   상기 제1전극 및 상기 제2전극의 사이에 부분적으로 구비되어 상기 제1전극 및 상기 제2전극을 이격시키는 제2스페이서를 더 가지는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
9. 제2항에 있어서,
   상기 유연전극에 밀착되고 상기 유연전극이 변형 시에 함께 변형되면서 상기 유연전극을 지지하는 제2유연지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
10. 제9항에 있어서,
    상기 그립부, 상기 제1유연지지부, 상기 신호발생부 및 상기 제2유연지지부를 내측에 수용하는 패킹커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
11. 제1항에 있어서,
    상기 그립부는 상기 수용공간에 구비되고, 상기 분말체를 내측에 수용하는 유연포켓을 더 가지고,
    상기 유연포켓은 상기 유연커버를 관통해 구비되는 흡입관에 의해 상기 부압발생부와 연결되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
12. 적어도 한 쌍으로 구비되고, 일단부에는 각각 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 기재된 소프트 그립유닛이 결합되며, 상기 소프트 그립유닛이 가까워지거나 멀어지도록 동작하는 암;
    상기 암이 동작하도록 동력을 전달하는 동력제공부;
    상기 신호발생부가 발생하는 상기 변형완료신호를 감지하는 센싱부; 그리고
    상기 센싱부가 상기 변형완료신호를 감지하면, 상기 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어하고, 상기 부압발생부가 상기 그립부의 공기를 흡입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 그립장치.
13. 제12항에 기재된 그립장치의 구동방법으로서,
    상기 암을 동작시켜 적어도 한 쌍의 상기 그립부가 대상물체를 가압하도록 하는 대상물체 가압단계;
    상기 대상물체에 의해 가압되어 상기 그립부 및 상기 제1유연지지부가 변형되는 변형단계;
    상기 그립부가 미리 설정된 상기 기준 압축 거리에 도달하도록 변형되면 상기 신호발생부가 상기 변형완료신호를 발생하는 변형완료신호 발생단계;
    상기 센싱부가 상기 변형완료신호를 감지하는 감지단계; 그리고
    상기 제어부가 상기 암에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어하고, 상기 부압발생부가 상기 그립부의 공기를 흡입하도록 제어하여, 상기 그립부가 상기 대상물체를 파지하도록 하는 그립단계;를 포함하는 그립장치의 구동방법.

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