KR102205658B1

KR102205658B1 - 작업 로봇

Info

Publication number: KR102205658B1
Application number: KR1020187025744A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 가몬; 소이치 다마다
Original assignee: 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2021-01-21
Also published as: JP6850538B2; WO2017138524A1; JP2017140660A; KR20180108801A; US11679515B2; CN108602194A; US20210268669A1; CN108602194B; US20190039254A1; DE112017000700T5; US11123883B2; DE112017000700B4

Abstract

로봇 아암 표면에 설치되고, 로봇 아암(1)이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하는 충격 완충 부재(5)와, 로봇 아암(1)과 물체의 접촉을 검출하는 접촉 검출 수단(6)을 구비한다. 접촉 검출 수단(6)은, 충격 완충 부재(5)의 표면측에 설치되고, 충격 완충 부재(5)보다 부드러운 연성 다공질 부재와, 연성 다공질 부재를 내포하며, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와, 수용 부재에 물체가 접촉하여 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 수용 부재로부터 유체를 배출하는 유체 배출관과, 배출된 유체를 이용하여 수용 부재의 용적 변화를 검출하는 용적 변화 검출부를 갖는다. 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서, 로봇 아암에 사람이 접촉한 경우에도 충분히 안전을 확보할 수 있다.

Description

작업 로봇

본 발명은, 로봇 아암을 구동하여 워크의 반송 등의 작업을 행하기 위한 작업 로봇에 관한 것이다.

근년, 사람과 로봇의 협조 작업을 상정한 로봇의 개발이 적극적으로 진행되고 있으며, 로봇과의 협조 작업시에 사람의 안전을 확보하기 위해서 다양한 방책이 검토되고 있다.

그러한 방책 중 하나로서, 로봇에 사람이 접근한 것을 센서로 검지하여, 그 검지 결과에 의거해 로봇의 동작을 제어하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 예를 들어, 로봇에 사람이 접근한 것을 센서로 검지하면, 로봇의 동작을 정지시켜 사람과의 접촉을 회피하고, 혹은, 로봇의 동작 속도를 늦추어, 사람과 접촉한 경우에도 사람에게 주는 충격력을 줄인다고 하는 것이다.

또, 로봇 아암의 표면에 센서(예를 들어, 정전 용량 센서)를 장착하여, 사람이나 장애물이 로봇 아암 표면에 접근한 것을 센서로 검지하면, 로봇의 동작을 정지시키는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조).

일본국 특허공개 2008－302496호 공보 일본국 특허공표 2013－545625호 공보 일본국 특허공개 2009－229453호 공보

그런데, 사람이나 장애물의 접근을 검지하기 위한 센서에 오검출이 발생하면, 작업 중의 로봇의 동작이 불필요하게 제한되어, 작업 시간이 감소하고 생산 효율의 저하가 일어나므로, 그러한 오작동을 방지할 필요가 있다.

그러나, 사람이나 장애물의 접근을, 로봇 아암에 접촉하기 전에 센서로 검지하는 종래의 기술에서는, 센서의 감도나 위치를 적절히 설정하여 오류 검출을 방지하려고 해도, 다양한 작업 환경 모두에 적절히 대응하는 것은 어려우며, 오검출의 가능성을 허용 레벨까지 충분히 줄이는 것이 어려웠다.

또, 로봇 아암의 표면에 완충재를 설치함으로써, 동작 중의 로봇 아암에 사람이 접촉한 경우에도, 그때에 사람에게 주는 충격을 완화하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 한 경우에도, 사람과 로봇 아암의 접촉을 검지한 후, 로봇의 동작에 어떠한 제한을 가하도록 하지 않으면, 계속 움직이는 로봇 아암에 의해서 사람이 사이에 끼일 가능성이 있는 등, 충분한 안전 레벨을 확보할 수 없다.

그래서, 로봇 아암에 사람이 접촉한 것을 검지하기 위한 센서를 로봇 아암에 배치하려고 하면, 로봇 아암의 표면에는 완충재가 설치되어 있기 때문에, 센서의 배치 위치의 확보가 어렵다고 하는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 예를 들어, 완충재의 내부에 센서를 매설하여, 완충재의 변형으로 센서를 동작시키는 방식을 생각할 수 있다(특허 문헌 3 참조).

그러나, 이 방식에서는, 센서의 동작이 완충재의 변형 상태에 의존하기 때문에, 충분한 감도를 확보하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다. 즉, 완충재의 표면에 대해서 대략 수직 방향으로 외력이 작용하는 경우에는, 센서를 동작시키는데 충분한 변형 상태가 완충재에 있어서 발생하므로 문제없다고 하더라도, 완충재의 표면에 대해서 비스듬한 방향으로 외력이 작용한 경우에는, 완충재의 변형 상태가, 센서를 동작시키기에는 불충분하게 되어 버릴 가능성이 있다.

이로 인해, 동작 중의 로봇 아암이 사람에 접촉한 경우에도, 그 접촉 방향에 의해서는 센서가 작동하지 않고, 로봇 아암이 계속 움직여 사람이 사이에 끼일 가능성이 있다.

또, 로봇 아암에 사람이 접촉한 것을 검지하기 위한 센서를, 완충재를 구비하고 있지 않은 로봇 아암에 직접 설치하는 것도 생각할 수 있는데, 그 경우에는, 접촉을 순식간에 또한 확실히 검출하여 로봇 아암의 동작에 제한을 가할 필요가 있다.

본 발명은, 상기 서술한 종래의 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서, 로봇 아암에 사람이 접촉한 경우에도, 접촉을 순식간에 또한 확실히 검출하여 로봇의 동작에 제한을 가함으로써, 그 안전성을 충분히 확보할 수 있는 작업 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 양태에 의한 작업 로봇은, 로봇 아암과, 상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하기 위한 충격 완충 부재와, 상기 로봇 아암과 상기 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하고, 상기 접촉 검출 수단은, 상기 충격 완충 부재의 표면측에 설치되며, 상기 충격 완충 부재보다 부드러운 연성 다공질 부재와, 상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와, 상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과, 상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 양태는, 제1 양태에 있어서, 상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고, 상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 양태는, 제1 또는 제2 양태에 있어서, 상기 로봇 컨트롤러는, 기지(旣知)의 물체에 대해서 소정의 동작으로 상기 로봇 아암을 접촉시키고, 그때의 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여, 상기 접촉 검출 수단이 정상적으로 동작하는지 아닌지를 확인하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 양태는, 제3 양태에 있어서, 상기 기지의 물체는, 상기 작업 로봇의 일부를 구성하는 구조체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5 양태는, 제1 내지 제4 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 충격 완충 부재는, 상기 수용 부재의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제6 양태는, 제1 내지 제4 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 충격 완충 부재는, 상기 수용 부재의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7 양태는, 제1 내지 제6 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 유체는, 공기인 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제8 양태에 의한 작업 로봇은, 로봇 아암과, 상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암과 상기 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하며, 상기 접촉 검출 수단은, 상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하는 기능을 갖는 연성 다공질 부재와, 상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와, 상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과, 상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9 양태는, 제8 양태에 있어서, 상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고, 상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제10 양태에 의한 작업 로봇은, 로봇 아암과, 상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암과 상기 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하며, 상기 접촉 검출 수단은, 연성 다공질 부재와, 상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와, 상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과, 상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제11 양태는, 제10 양태에 있어서, 상기 로봇 아암의 적어도 일부는, 상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하기 위한 충격 완충 부재로 형성되어 있고, 상기 수용 부재는, 상기 충격 완충 부재의 표면에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제12 양태는, 제10 또는 제11 양태에 있어서, 상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고, 상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서, 로봇 아암에 사람이 접촉한 경우에도, 접촉을 순식간에 또한 확실히 검출하여 로봇의 동작에 제한을 가함으로써, 그 안전성을 충분히 확보할 수 있는 작업 로봇을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 작업 로봇의 개략 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시한 작업 로봇의 주요부를 확대하여 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시한 작업 로봇의 주요부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 작업 로봇의 개략 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시한 작업 로봇의 주요부를 확대하여 도시한 도면.
도 6은 도 5에 도시한 작업 로봇의 주요부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 작업 로봇의 주요부를 확대하여 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 작업 로봇의 주요부를 확대하여 도시한 도면.

이하, 본 발명의 일실시 형태에 의한 작업 로봇에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇은, 사람과 로봇의 협조 작업시에, 사람의 안전을 확보하기 위한 기능을 구비한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(1)은, 로봇 기대(基臺)(2)와, 로봇 기대(2)에 기단부가 접속된 로봇 아암(3)과, 로봇 아암(3)의 동작을 제어하는 로봇 컨트롤러(4)를 구비하고 있고, 이것에 의해 6축 다관절형 로봇이 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 적용 대상이 되는 작업 로봇은, 6축 다관절형 로봇에 한정되지 않으며, 로봇 아암을 구비한 각종의 작업 로봇에 본 발명을 적용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(1)에 있어서는, 또한, 로봇 아암(3)이 물체(사람이나 장애물)와 접촉했을 때의 충격을 완화하기 위한 충격 완충 부재(5)가, 로봇 아암(3)의 표면에 설치되어 있다. 충격 완충 부재(5)는, 예를 들어 스펀지에 의해서 형성할 수 있다. 충격 완충 부재(5)의 경도(단단함/부드러움) 및 두께는, 예를 들어, 최고 속도로 동작하고 있는 로봇 아암(3)이 사람에 충돌한 경우에도, 사람에게 위해를 가하지 않는 값으로 설정된다.

또한, 도 1에 있어서는, 로봇 아암(3)의 선단측의 링크에 충격 완충 부재(5)를 설치하고 있는데, 충격 완충 부재(5)를 설치하는 위치는 이에 한정되지 않으며, 동작 중에 사람이나 장애물과 접촉할 가능성이 있는 로봇 아암(3)의 적당한 부위에 설치할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 작업 로봇(1)은, 또한, 로봇 아암(3)과 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단(6)을 구비하고 있다. 접촉 검출 수단(6)은, 충격 완충 부재(5)의 표면에 배치해도 완충 효과를 줄이는 일이 없도록, 전체가 충분한 가요성을 갖고 있다.

구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 접촉 검출 수단(6)은, 충격 완충 부재(5)의 표면측(로봇 아암(3)과 반대측)에 설치된 스펀지 부재(7)를 갖고 있다. 이 스펀지 부재(7)는, 연속 기포의 연성 다공질 부재로 구성되어 있으며, 이 연성 다공질 부재는, 충격 완충 부재(5)보다 부드러운 재료로 형성되어 있다.

스펀지 부재(7)는, 그 전체가 가요성 재료로 형성된 주머니형상의 수용 부재(8) 중에 수용되어 있다. 수용 부재(8)는, 그 이면측이 충격 완충 부재(5)의 표면에 올려놓여져 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 예에 있어서는, 충격 완충 부재(5)가 수용 부재(8)의 외부에 배치되어 있으며, 로봇 아암(3)의 표면에 설치된 충격 완충 부재(5) 위에, 스펀지 부재(7)를 내포하는 수용 부재(8)가 적층된 구조이다.

수용 부재(8)에는, 수용 부재(8)의 내부에 연통하는 유체 배출관(9)의 일단이 접속되어 있다. 이 유체 배출관(9)은, 수용 부재(8)에 물체가 접촉하여 스펀지 부재(7)가 변형되고, 수용 부재(8)의 용적이 감소했을 때에, 수용 부재(8)의 내부로부터 밀려나오는 공기(유체)를 배출한다.

유체 배출관(9)의 타단은, 용적 변화 검출부(10)에 접속되어 있고, 용적 변화 검출부(10)는, 유체 배출관(9)을 통해 배출되는 공기를 이용하여, 접촉 검출 수단(6)의 수용 부재(8)의 내부의 압력의 변화를 검출하며, 이것에 의해, 수용 부재(8)의 용적이 변화(감소)한 것을 검출하도록 구성되어 있다.

용적 변화 검출부(10)의 출력 신호는, 로봇 아암(3)의 구동을 제어하는 로봇 컨트롤러(4)에 전송된다. 로봇 컨트롤러(4)는, 용적 변화 검출부(10)로부터의 검출 신호에 의거하여, 로봇 아암(3)의 구동을 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 로봇 컨트롤러(4)는, 용적 변화 검출부(10)에 의해서, 수용 부재(8)의 용적이 변화된 것이 검출되면, 동작 중의 로봇 아암(3)의 동작 속도를 늦추거나, 혹은 동작을 정지시키는 등, 로봇 아암(3)의 동작을 제한하여 사람의 안전을 확보한다.

여기서, 수용 부재(8)의 내부의 압력은, 예를 들어 온도의 상승에 의해서 공기가 팽창하여 변화하기도 하므로, 그러한 자연의 변화와, 사람과의 접촉에 의한 변화를 구별할 필요가 있다. 그래서, 용적 변화 검출부(10)는, 수용 부재(8)의 내압의 변화량의 감시에 더하여, 혹은 내압의 변화량의 감시를 대신하여, 내압의 변화율(변화량의 시간 미분값)을 감시하도록 한다. 이와 같이 내압의 변화율을 감시하도록 하면, 온도의 변화에 의해서 공기가 팽창하여 서서히 압력이 변화하는 경우와, 사람과의 접촉에 의해 압력이 급격하게 변화하는 경우를 구별할 수 있다.

또, 사람이 로봇 아암(3)에 접촉했다고 판단한 후, 사람이 이미 로봇 아암(3)으로부터 멀어졌는지, 혹은 아직 접촉 상태인 채인지를 판별하기 위해서, 내압의 변화율에 더하여, 혹은 그것을 대신하여, 내압 그 자체를 계측하여, 어느 역치와 비교하여 사람의 접촉을 판단하도록 해도 된다.

또한, 용적 변화 검출부(10)는, 반드시 로봇 컨트롤러(4)와 별체로 구성할 필요는 없으며, 로봇 컨트롤러(4)의 제어 회로 중에 포함시킬 수도 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 로봇 컨트롤러(4)는, 접촉 검출 수단(6)이 정상적으로 동작하는지 아닌지를, 일상적으로 점검할 수 있는 기능을 구비하고 있다. 즉, 로봇 컨트롤러(4)는, 기지의 물체에 대해서 소정의 동작으로 로봇 아암(3)을 접촉시키고, 그때의 접촉 검출 수단(6)으로부터의 검출 신호에 의거하여, 접촉 검출 수단(6)이 정상적으로 동작하는지 아닌지를 확인하도록 구성되어 있다.

여기서, 로봇 아암(3)을 소정의 동작으로 접촉시키는 상기 서술한 기지의 물체는, 작업 로봇(1)의 일부를 구성하는 구조체로 할 수 있다. 이와 같이 작업용 로봇(1)의 일부를 구성하는 구조체를 이용함으로써, 작업 장소에 있어서의 로봇의 설치 상황에 상관없이, 공통의 동작 프로그램을 이용하여 상기 서술한 소정의 동작을 행하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 접촉 검출 수단(6)의 수용 부재(8)의 내부에 존재하는 유체는 공기인데, 공기 이외의 기체여도 되고, 액체여도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 용적 변화 검출부(10)에 있어서 유체의 압력을 검출하고 있는데, 이것을 대신하여, 혹은 이것에 더하여, 유체의 흐름을 검출하도록 해도 된다. 특히, 유체로서 액체를 사용하는 경우에는, 그 흐름을 검출하는 것이 바람직하다.

또한, 접촉 검출 수단(6)과 충격 완충 부재(5)의 양쪽 모두를 외측으로부터 덮도록 하여 커버 부재(도시 생략)를 설치할 수 있다. 이 경우, 접촉 검출 수단(6)과 충격 완충 부재(5)를 로봇 아암(3)의 표면에 고정하기 위한 고정 수단으로서 커버 부재를 이용하여도 된다.

다음으로, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(1)에 있어서의 작용에 대해서, 도 면을 참조하여 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 로봇 아암(3)에 설치된 접촉 검출 수단(6)에 물체(사람이나 장애물)(11)가 접촉하면, 접촉 검출 수단(6)을 구성하는 가요성의 수용 부재(8)의 일부 및 그 내부의 스펀지 부재(7)의 일부가, 로봇 아암(3)의 표면 측을 향해 변형된다. 이때, 수용 부재(8)는 그 이면측도 가요성 재료로 형성되어 있으므로, 스펀지 부재(7)의 하방으로의 변형에 수반하여, 수용 부재(8)의 이면도 하방으로 변형된다.

여기서, 접촉 검출 수단(6)은, 스펀지 재료로 이루어지는 충격 완충 부재(5) 위에 설치되어 있는데, 접촉 검출 수단(6)의 스펀지 부재(7)는, 충격 완충 부재(5)를 구성하는 재료(스펀지)보다 부드러우므로(즉, 충격 완충 부재(5)가 단단하므로), 외력에 의해서 스펀지 부재(7)는 그 두께 방향으로 충분히 압축된다. 이것에 의해, 수용 부재(8)의 용적이 감소하여, 유체 배출관(9)을 통해 수용 부재(8)의 내부의 공기가 밀려나온다.

용적 변화 검출부(10)는, 유체 배출관(9)을 통해 배출된 공기를 이용하여, 수용 부재(8)의 용적이 변화(감소)한 것을 검출하고, 그 검출 신호가 로봇 컨트롤러(4)에 전송된다. 로봇 컨트롤러(4)는, 용적 변화 검출부(10)로부터 검출 신호를 수신하면, 로봇 아암(3)의 동작 속도를 늦추거나, 혹은 동작을 정지시킨다. 이것에 의해, 로봇 아암(3)에 의해서 사람이 사이에 끼이는 등의 위험한 사태를 회피할 수 있다.

또, 로봇 아암(3)의 표면에는 충격 완충 부재(5)가 설치되어 있으므로, 로봇 아암(3)이 사람과 접촉했을 때의 충격이 완화되어, 접촉시에 사람에게 위해를 가하는 것을 방지할 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(1)에 의하면, 로봇 아암(3)에 사람이 접촉한 경우에도, 충격 완충 부재(5)에 의해서 접촉시의 충격을 완화함과 더불어, 용적 변화 검출부(10)로부터의 검출 신호에 의거하여 접촉을 순식간에 또한 확실히 검출하여 로봇의 동작에 제한을 가할 수 있으므로, 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서, 그 안전성을 충분히 확보할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 로봇 컨트롤러(4)는, 접촉 검출 수단(6)이 정상적으로 동작하는지 아닌지를 일상적으로 점검할 수 있는 기능을 구비하고 있으므로, 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서의 안전성을 확실히 확보할 수 있다.

또, 접촉 검출 수단(6)과 충격 완충 부재(5)가 각각 별체로서 구성되어 있으므로, 예를 들어 접촉 검출 수단(6)에 오류가 발생한 경우에는, 충격 완충 부재(5)를 그대로 두고, 접촉 검출 수단(6)만을 교환할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 작업 로봇에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 상기 서술한 실시 형태와 상위한 부분에 대해 설명하고, 공통되는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나, 또는 간략화한다.

상기 서술한 실시 형태(도 1)에 의한 작업 로봇(1)에 있어서는, 충격 완충 부재(5)와 접촉 검출 수단(6)이, 각각 별체로서 구성되어 있었는데, 도 4에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(20)에 있어서는, 충격 완충 부재(5)와 접촉 검출 수단(6)이 일체로 구성되어 있다.

즉, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(20)에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 충격 완충 부재(5)가, 스펀지 부재(7)와 함께 수용 부재(8)의 내부에 배치되어 있다. 즉, 충격 완충 부재(5) 위에 스펀지 부재(7)가 적층되어 있으며, 양자의 전체가 수용 부재(8)에 내포되고, 수용 부재(8)의 이면이, 로봇 아암(3)의 표면에 장착되어 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 도 6에 도시한 바와 같이, 로봇 아암(3)에 설치된 접촉 검출 수단(6)에 물체(사람이나 장애물)(11)가 접촉하면, 접촉 검출 수단(6)을 구성하는 가요성의 수용 부재(8)의 일부 및 그 내부의 스펀지 부재(7)의 일부가, 로봇 아암(3)의 표면측을 향해 변형된다.

여기서, 접촉 검출 수단(6)의 스펀지 부재(7)는, 스펀지 재료로 이루어지는 충격 완충 부재(5) 위에 적층되어 있는데, 상기 서술한 바와 같이 접촉 검출 수단(6)의 스펀지 부재(7)는, 충격 완충 부재(5)를 구성하는 재료(스펀지)보다 부드러우므로(즉, 충격 완충 부재(5)가 단단하므로), 외력에 의해서 그 두께 방향으로 충분히 압축된다. 이것에 의해, 수용 부재(8)의 용적이 감소하여, 유체 배출관(9)을 통해 수용 부재(8)의 내부의 공기가 밀려나온다.

이로 인해, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇(20)에 있어서도, 상기 서술한 실시 형태와 마찬가지로, 로봇 아암(3)에 사람이 접촉한 경우에도, 충격 완충 부재(5)에 의해서 접촉시의 충격을 완화함과 더불어, 용적 변화 검출부(10)로부터의 검출 신호에 의거하여 로봇의 동작에 제한을 가할 수 있으므로, 사람과 로봇의 협조 작업 등에 있어서, 그 안전성을 충분히 확보할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 충격 완충 부재(5)가 접촉 검출 수단(6)과 일체화되어 있으므로, 로봇 아암(3)으로의 장착 작업 등에 있어서의 취급이 용이하다.

다음으로, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 작업 로봇에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 상기 서술한 실시 형태와 상위한 부분에 대해 설명하고, 공통되는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나, 또는 간략화한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇에 있어서는, 접촉 검출 수단(6)의 스펀지 부재(7)가 두껍게 형성되어 있고, 스펀지 부재(7) 자체가 단독으로, 로봇 아암(3)이 물체와 접촉했을 때의 충격을 충분히 완화하는 기능을 갖고 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 스펀지 부재(7)가, 충격 완충 부재(5)를 겸한 구조로 되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 접촉 검출 수단(6)의 스펀지 부재(7)가 충격 완충 부재(5)를 겸한 구조로 되어 있으므로, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 작업 로봇에 있어서는, 로봇 아암(3) 자체가, 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하는 충격 완충 부재(5)에 의해서 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 로봇 아암(3)이, 충격 완충 부재(5)를 겸한 구조로 되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 로봇 아암(3)이 충격 완충 부재(5)를 겸한 구조로 되어 있으므로, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

1, 20 작업 로봇
2 로봇 기대
3 로봇 아암
4 로봇 컨트롤러
5 충격 완충 부재
6 접촉 검출 수단
7 스펀지 부재
8 수용 부재
9 유체 배출관
10 용적 변화 검출부
11 물체(사람이나 장애물)

Claims

로봇 아암과,
상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하기 위한 충격 완충 부재와,
상기 로봇 아암과 상기 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하고,
상기 접촉 검출 수단은,
상기 충격 완충 부재의 표면측에 설치되며, 상기 충격 완충 부재보다 부드러운 연성 다공질 부재와,
상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와,
상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과,
상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 갖는 것을 특징으로 하는 작업 로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고,
상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는, 작업 로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 로봇 컨트롤러는, 기지(旣知)의 물체에 대해서 소정의 동작으로 상기 로봇 아암을 접촉시키고, 그때의 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여, 상기 접촉 검출 수단이 정상적으로 동작하는지 아닌지를 확인하도록 구성되어 있는, 작업 로봇.
청구항 3에 있어서,
상기 기지의 물체는 상기 작업 로봇의 일부를 구성하는 구조체인, 작업 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 충격 완충 부재는 상기 수용 부재의 외부에 배치되어 있는, 작업 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 충격 완충 부재는, 상기 수용 부재의 내부에 배치되어 있는, 작업 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유체는 공기인, 작업 로봇.
로봇 아암과,
상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암과 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하며,
상기 접촉 검출 수단은,
상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하는 기능을 갖는 연성 다공질 부재와,
상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와,
상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과,
상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 가지며,
상기 용적 변화 검출부는 상기 수용 부재의 용적의 변화의 검출에 의해 상기 수용 부재의 내부의 압력의 변화율을 감시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업 로봇.
청구항 8에 있어서,
상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고,
상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는, 작업 로봇.
로봇 아암과,
상기 로봇 아암의 표면에 설치되고, 상기 로봇 아암과 물체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출 수단을 구비하며,
상기 접촉 검출 수단은,
연성 다공질 부재와,
상기 연성 다공질 부재를 내포하고, 가요성 재료로 형성된 수용 부재와,
상기 수용 부재의 내부에 연통하는 유체 배출관이며, 상기 수용 부재에 상기 물체가 접촉하여 상기 수용 부재의 용적이 감소했을 때에 상기 수용 부재의 내부의 유체를 배출하는, 유체 배출관과,
상기 유체 배출관을 통해 배출된 상기 유체를 이용하여 상기 수용 부재의 용적이 변화한 것을 검출하기 위한 용적 변화 검출부를 가지며,
상기 용적 변화 검출부는 상기 수용 부재의 용적의 변화의 검출에 의해 상기 수용 부재의 내부의 압력의 변화율을 감시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업 로봇.
청구항 10에 있어서,
상기 로봇 아암의 적어도 일부는, 상기 로봇 아암이 물체와 접촉했을 때의 충격을 완화하기 위한 충격 완충 부재로 형성되어 있고,
상기 수용 부재는, 상기 충격 완충 부재의 표면에 설치되어 있는, 작업 로봇.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 로봇 아암의 구동을 제어하기 위한 로봇 컨트롤러를 더 구비하고,
상기 로봇 컨트롤러는, 상기 용적 변화 검출부로부터의 검출 신호에 의거하여 상기 로봇 아암의 구동을 제어하도록 구성되어 있는, 작업 로봇.