KR102405918B1

KR102405918B1 - 리프트 모듈 및 적층형 모듈 로봇

Info

Publication number: KR102405918B1
Application number: KR1020200050879A
Authority: KR
Inventors: 고두열; 김정중; 박진성; 최상규; 신병천; 이종민; 한형석; 박도영; 김창현; 임재원; 하창완; 안병태; 정성호; 신영식
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2022-06-07
Also published as: KR20210132463A; WO2021221442A1

Abstract

리프트 모듈은 수납 공간을 형성하는 리프트 모듈 본체, 상기 수납 공간에서 상기 리프트 모듈 본체의 하부에 장착된 제1 커넥터, 상기 수납 공간에 위치하며, 상기 리프트 모듈 본체에 지지된 시저스 링크(scissors link)를 포함하는 리프트 유닛, 상기 수납 공간을 커버하며, 상기 시저스 링크에 지지되어 상기 리프트 유닛에 의해 상기 리프트 모듈 본체로부터 리프트(lift)되는 리프트 패널, 상기 리프트 패널의 상부에 장착된 제2 커넥터, 및 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 연결하며, 상기 제1 커넥터로부터 상기 시저스 링크의 내부를 통해 상기 제2 커넥터로 연장된 와이어 하니스(wire harness)를 포함한다.

Description

리프트 모듈 및 적층형 모듈 로봇{LIFT MODULE AND STACK TYPE MODULE ROBOT}

본 기재는 리프트 모듈 및 이를 포함하는 적층형 모듈 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 제조, 생산, 유통, 물류 등을 포함한 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있다.

최근, 산업 분야의 자동화 추세에 따라, 물류 작업에서 물건을 이송하는 로봇에 대한 관심이 증가하고 있다.

종래의 물건을 이송하는 로봇은 이송하는 물건을 리프트(lift)하는 리프트 수단 및 로봇을 이동시키는 이동 수단을 포함한다.

그런데, 종래의 로봇의 경우 리프트 수단 및 이동 수단이 하나의 스탠드 얼론(standalone) 장치로 개발되어, 변화한 작업 환경에 따라 로봇의 기능을 교체하거나 변경하는 등의 적응성 및 확장성이 부족한 문제가 있다.

또한, 스탠드 얼론 장치로 개발된 로봇의 경우, 특정 기능을 가지는 로봇의 일부를 유지 및 보수하기 위해 상당한 비용 및 시간이 소요되는 문제가 있다.

일 실시예는, 이송하는 물건을 용이하게 리프트하는 리프트 모듈 및 모듈들 간의 조립, 체결 및 결합이 용이하여 적응성 및 확장성이 향상되는 동시에 유지 보수 비용 및 유지 보수 비용이 절감된 적층형 모듈 로봇을 제공하고자 한다.

일 측면은 수납 공간을 형성하는 리프트 모듈 본체, 상기 수납 공간에서 상기 리프트 모듈 본체의 하부에 장착된 제1 커넥터, 상기 수납 공간에 위치하며, 상기 리프트 모듈 본체에 지지된 시저스 링크(scissors link)를 포함하는 리프트 유닛, 상기 수납 공간을 커버하며, 상기 시저스 링크에 지지되어 상기 리프트 유닛에 의해 상기 리프트 모듈 본체로부터 리프트(lift)되는 리프트 패널, 상기 리프트 패널의 상부에 장착된 제2 커넥터, 및 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 연결하며, 상기 제1 커넥터로부터 상기 시저스 링크의 내부를 통해 상기 제2 커넥터로 연장된 와이어 하니스(wire harness)를 포함하는 리프트 모듈을 제공한다.

상기 시저스 링크는, 상기 리프트 모듈 본체에 회전 가능하게 지지되며, 제1 내부 공간을 포함하는 제1 회전 링크, 상기 제1 회전 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 제2 내부 공간을 포함하는 제2 회전 링크, 및 상기 제1 회전 링크와 상기 제2 회전 링크 사이를 연결하며, 원형 홀을 포함하는 고리형 조인트를 포함할 수 있다.

상기 와이어 하니스는 상기 제1 커넥터로부터 상기 제1 내부 공간, 상기 원형 홀, 및 상기 제2 내부 공간을 순차적으로 통과해 상기 제2 커넥터로 연장될 수 있다.

상기 시저스 링크는, 상기 리프트 모듈 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 제1 회전 링크와 교차 연결된 제1 슬라이딩 링크, 및 상기 제1 슬라이딩 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 회전 링크와 교차 연결된 제2 슬라이딩 링크를 포함할 수 있다.

상기 리프트 유닛은, 상기 수납 공간의 일측에 고정되며, 상기 제1 회전 링크를 회전 가능하게 지지하는 고정 축, 상기 수납 공간을 수평 이동하며, 상기 제1 슬라이딩 링크를 슬라이딩 가능하게 지지하는 수평 이동 링크, 상기 수납 공간에서 상기 수평 방향으로 연장되어 상기 수평 이동 링크를 관통하는 스크류, 상기 수평 이동 링크에 장착되어 상기 스크류와 나사 결합된 스크류 너트, 및 상기 스크류를 회전시키는 구동 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 리프트 유닛은, 상기 스크류의 일 단부에 위치하는 제1 근접 센서, 및 상기 수평 이동 링크를 사이에 두고 상기 제1 근접 센서로부터 상기 수평 방향으로 이격된 제2 근접 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 리프트 유닛은, 상기 수평 이동 링크의 양 단부에 연결되어 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 가이드 롤러, 및 상기 수평 이동 링크의 일 측에 위치하여 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 LM 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 리프트 패널은 평면적으로 사각형이며, 상기 리프트 패널은 상기 사각형의 각 코너(corner)에 위치하는 복수의 힘 센서들을 포함할 수 있다.

상기 리프트 패널은 상기 복수의 힘 센서들과 이웃하는 복수의 충격 흡수 댐퍼들을 더 포함할 수 있다.

또한, 일 측면은 이동 수단을 포함하는 주행 모듈, 상기 주행 모듈 상부에 적층되며, 상기 주행 모듈과 연결된 프로세서 모듈, 및 상기 프로세서 모듈 상부에 적층되며, 상기 프로세서 모듈과 연결된 리프트 모듈을 포함하며, 상기 리프트 모듈은, 수납 공간을 형성하는 리프트 모듈 본체, 상기 수납 공간에서 상기 리프트 모듈 본체의 하부에 장착되며, 상기 프로세서 모듈과 연결된 제1 커넥터, 상기 수납 공간에 위치하며, 상기 리프트 모듈 본체에 지지된 시저스 링크(scissors link)를 포함하는 리프트 유닛, 상기 수납 공간을 커버하며, 상기 시저스 링크에 지지되어 상기 리프트 유닛에 의해 상기 리프트 모듈 본체로부터 리프트(lift)되는 리프트 패널, 상기 리프트 패널의 상부에 장착된 제2 커넥터, 및 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 연결하며, 상기 제1 커넥터로부터 상기 시저스 링크의 내부를 통해 상기 제2 커넥터로 연장된 와이어 하니스(wire harness)를 포함하는 적층형 모듈 로봇을 제공한다.

일 실시예에 따르면, 이송하는 물건을 용이하게 리프트하는 리프트 모듈 및 모듈들 간의 조립, 체결 및 결합이 용이하여 적응성 및 확장성이 향상되는 동시에 유지 보수 비용 및 유지 보수 비용이 절감된 적층형 모듈 로봇이 제공된다.

도 1은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇을 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 패널이 상승한 것을 나타낸 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 모듈 본체 측을 나타낸 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 패널 측을 나타낸 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 모듈들 간의 결합 방식의 일례를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇을 설명한다. 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇을 물건을 이송 및 리프트하는 이송 로봇이나, 이에 한정되지 않고 리프트 모듈을 다른 기능을 수행하는 모듈로 교체하여 다른 기능을 수행하는 로봇으로 용이하게 변경될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇을 나타낸 측면도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇(1000)은 주행 모듈(100), 프로세서 모듈(200), 리프트 모듈(300)을 포함한다. 주행 모듈(100), 프로세서 모듈(200), 리프트 모듈(300)은 수직 방향으로 순차적으로 적층되나, 이에 한정되지 않고 프로세서 모듈(200)과 리프트 모듈(300)의 적층 순서가 변경되어 주행 모듈(100), 리프트 모듈(300), 프로세서 모듈(200)이 수직 방향으로 순차적으로 적층될 수 있다.

한편, 다른 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇(1000)은 리프트 모듈(300)이 다른 구성을 가진 다른 모듈로 대체될 수 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇은 리프트 모듈(300) 상에 다른 구성을 가진 또 다른 모듈이 더 적층될 수 있다.

주행 모듈(100)은 적층형 모듈 로봇(1000)의 주행 기능을 수행하며, 이동 수단(110)을 포함한다. 주행 모듈(100)은 프로세서 모듈(200)과 연결되며, 프로세서 모듈(200)로부터 신호를 전달받아 이동 수단(110)을 이용해 주행 기능을 수행할 수 있다.

이동 수단(110)은 복수의 바퀴들을 포함할 수 있다. 이동 수단(110)은 프로세서 모듈(200)로부터 전달된 신호에 의해 움직임이 제어될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

일례로, 이동 수단(110)은, 프로세서 모듈(200)이 센서를 이용해 주변 상태를 감지한 결과, 적층형 모듈 로봇(1000)의 주행 경로 상에 장애물이 있는 경우 이를 회피하도록 제어되거나, 또는 다른 모듈 로봇과의 결속을 위해 위치 조정하도록 제어될 수 있다.

프로세서 모듈(200)은 주행 모듈(100) 상부에 적층되며, 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300)과 연결된다. 프로세서 모듈(200)은 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300)에 전원을 공급하고, 각 모듈들과 신호를 송수신하여 각 모듈들의 작동을 제어할 수 있다.

일례로, 프로세서 모듈(200)은 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300) 각각에 형성된 커낵터와 와이어 하니스(wire harness) 등의 전선을 통해 연결될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

프로세서 모듈(200)은 다른 모듈 로봇이나 외부기기와 유선 또는 무선으로 연결되어 통신이 가능하며, 이에 따라 상호 간에 각종 제어 신호 및 명령 신호를 송수신할 수 있다.

프로세서 모듈(200)은 센서를 포함할 수 있다. 프로세서 모듈(200)에 포함된 센서는 적층형 모듈 로봇(1000) 주변의 환경 및 상태를 센싱할 수 있으며, 적층형 모듈 로봇(1000)의 작동 상태를 센싱할 수 있다.

프로세서 모듈(200)의 센서는 복수이며, 복수의 센서들은 프로세서 모듈(200)의 전면, 후면, 좌우 측면 각각에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

프로세서 모듈(200)의 센서는 초음파, 적외선, 자외선, 및 레이저 빔 등 중 적어도 하나의 센싱 수단을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 센싱 수단을 이용할 수 있다.

일례로, 프로세서 모듈(200)은 센서를 이용해 적층형 모듈 로봇(1000)의 주변 또는 이동 경로 상에 장애물이 존재하는지, 장애물에 충돌할 가능성이 있는지를 센싱하고, 다른 모듈 로봇과의 결속을 위해 모듈 로봇들 간의 상대적인 위치를 조정하는 과정에서 모듈 로봇들의 작동 상태를 센싱할 수 있다.

다른 예로, 프로세서 모듈(200)은 센서가 센싱한 센싱 신호를 수신하고, 이를 기초하여 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300)의 작동을 제어할 수 있다.

리프트 모듈(300)은 프로세서 모듈(200)의 상부에 적층되며, 프로세서 모듈(200)과 연결된다. 리프트 모듈(300)의 작동은 프로세서 모듈(200)에 의해 제어될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 2는 도 1에 도시된 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 패널이 상승한 것을 나타낸 측면도이다.

도 2를 참조하면, 리프트 모듈(300)은 시저스 링크(331)를 이용해 리프트 패널(340)을 수직 방향으로 리프트(lift)하여 리프트 패널(340) 상부에 적층된 물건을 수직 방향으로 리프트한다. 리프트 모듈(300)은 크기 및 무게가 작은 반면, 높은 위치까지 리프트 패널(340)을 상승시키기 위한 시저 리프트 타입이나, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈을 나타낸 측면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 리프트 모듈(300)은 리프트 모듈 본체(310), 제1 커넥터(320), 리프트 유닛(330), 리프트 패널(340), 제2 커넥터(350), 와이어 하니스(360)를 포함한다.

도 5는 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 모듈 본체 측을 나타낸 사시도이다. 도 5에서는 설명의 명확함을 위해 와이어 하니스는 도시하지 않았다. 또한, 도 5에서 설명의 명확함을 위해 리프트 모듈 본체 내부를 투명하게 도시하였다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 리프트 모듈 본체(310)는 사각 기둥 형태이며, 그 내부에 수납 공간(311)을 형성한다. 한편, 리프트 모듈 본체(310)는 삼각 기둥, 오각 기둥, 원 기둥, 루프형 기둥 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.

리프트 모듈 본체(310)의 수납 공간(311)에는 제1 커넥터(320) 및 리프트 유닛(330)이 위치한다.

제1 커넥터(320)는 수납 공간(311)에서 리프트 모듈 본체(310)의 하부에 장착된다. 제1 커넥터(320)는 서로 연통된 상부 커넥터 및 하부 커넥터를 포함한다. 제1 커넥터(320)의 상부 커넥터는 수납 공간(311)을 향하며, 하부 커넥터는 프로세서 모듈(200)을 향한다. 제1 커넥터(320)의 하부 커넥터는 전선을 통해 프로세서 모듈(200)과 연결될 수 있다. 제1 커넥터(320)의 상부 커넥터는 와이어 하니스(360)를 통해 리프트 패널(340)과 연결될 수 있다. 제1 커넥터(320)의 상부 커넥터는 전선을 통해 리프트 유닛(330)과 연결될 수 있다. 제1 커넥터(320)는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있으며, 프로세서 모듈(200)과 리프트 모듈(300)의 사이 및 프로세서 모듈(200)과 리프트 유닛(330)의 사이를 연결할 수 있다.

리프트 유닛(330)은 수납 공간(311)에 위치한다. 리프트 유닛(330)은 리프트 패널(340)을 수직 방향으로 리프트(lift)한다.

리프트 유닛(330)은 시저스 링크(331), 고정 축(332), 수평 이동 링크(333), 스크류(334), 스크류 너트(335), 구동 모터(336), 제1 근접 센서(337a), 제2 근접 센서(337b), 가이드 롤러(338), LM 가이드(339), 수동 조절부(334a)를 포함한다.

시저스 링크(331)는 리프트 모듈 본체(310)에 지지되어 리프트 패널(340)을 수직 방향으로 리프트한다.

시저스 링크(331)는 제1 회전 링크(331a), 제2 회전 링크(331c), 고리형 조인트(331e), 제1 슬라이딩 링크(331f), 제2 슬라이딩 링크(331g)를 포함한다.

제1 회전 링크(331a)는 리프트 모듈 본체(310)에 회전 가능하게 지지되며, 제1 내부 공간(331b)을 포함한다. 제1 회전 링크(331a)의 일 단부는 리프트 모듈 본체(310)에 회전 가능하게 지지되며, 타 단부는 고리형 조인트(331e)를 통해 제2 회전 링크(331c)에 회전 가능하게 지지된다.

제2 회전 링크(331c)는 제1 회전 링크(331a)와 리프트 패널(340) 사이에 회전 가능하게 연결되며, 제2 내부 공간(331d)을 포함한다. 제2 회전 링크(331c)의 일 단부는 고리형 조인트(331e)를 통해 제1 회전 링크(331a)에 회전 가능하게 지지되며, 타 단부는 리프트 패널(340)에 회전 가능하게 지지된다.

고리형 조인트(331e)는 제1 회전 링크(331a)와 제2 회전 링크(331c) 사이를 연결하며, 원형 홀(331h)을 포함한다. 고리형 조인트(331e)는 제1 슬라이딩 링크(331f)와 제2 슬라이딩 링크(331g) 사이를 연결한다. 고리형 조인트(331e)는 제1 회전 링크(331a)의 중앙 부분과 제1 슬라이딩 링크(331f)의 중앙 부분 사이를 연결하며, 제2 회전 링크(331c)의 중앙 부분과 제2 슬라이딩 링크(331g)의 중앙 부분 사이를 연결한다.

제1 회전 링크(331a)의 제1 내부 공간(331b), 고리형 조인트(331e)의 원형 홀(331h), 제2 회전 링크(331c)의 제2 내부 공간(331d)을 통해 와이어 하니스(360)가 제1 커넥터(320)로부터 제2 커넥터(350)로 연장된다.

제1 슬라이딩 링크(331f)는 리프트 모듈 본체(310)에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 제1 회전 링크(331a)와 고리형 조인트(331e)를 통해 교차 연결된다. 제1 슬라이딩 링크(331f)의 일 단부는 리프트 모듈 본체(310)에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 타 단부는 고리형 조인트(331e)를 통해 제2 슬라이딩 링크(331g)에 회전 가능하게 지지된다.

제2 슬라이딩 링크(331g)는 제1 슬라이딩 링크(331f)와 리프트 패널(340) 사이에 회전 가능하게 연결되며, 제2 회전 링크(331c)와 고리형 조인트(331e)를 통해 교차 연결된다. 제2 슬라이딩 링크(331g)의 일 단부는 고리형 조인트(331e)를 통해 제1 슬라이딩 링크(331f)에 회전 가능하게 지지되며, 타 단부는 리프트 패널(340)에 슬라이딩 가능하게 지지된다.

고정 축(332)은 수납 공간(311)의 일측에 고정된다. 고정 축(332)은 제1 회전 링크(331a)의 일 단부를 회전 가능하게 지지한다.

수평 이동 링크(333)는 수납 공간(311)을 수평 이동하며, 제1 슬라이딩 링크(331f)의 일 단부를 슬라이딩 가능하게 지지한다. 수평 이동 링크(333)는 스크류(334)의 회전에 따라 수납 공간(311)을 수평 이동한다.

스크류(334)는 수납 공간(311)에서 수평 방향으로 연장되어 수평 이동 링크(333)를 관통한다. 스크류(334)는 구동 모터(336)와 연결되어 구동 모터(336)에 의해 회전할 수 있다. 스크류(334)는 3중 스크류 형태이나, 이에 한정되지 않고 2중 또는 4중 이상일 수 있다.

스크류 너트(335)는 수평 이동 링크(333)에 장착되어 스크류(334)와 나사 결합한다.

구동 모터(336)는 스크류(334)와 연결되며, 스크류(334)를 회전시킨다. 구동 모터(336)는 제1 커넥터(320)를 통해 프로세서 모듈(200)과 연결되어 프로세서 모듈(200)에 의해 제어될 수 있다.

프로세서 모듈(200)에 의해 구동 모터(336)가 스크류(334)를 회전시키면, 스크류 너트(335)가 스크류(334)를 따라 수평 이동하여 수평 이동 링크(333)가 수납 공간(311)을 수평 이동함으로써, 제1 슬라이딩 링크(331f)가 슬라이딩하는 동시에 제1 회전 링크(331a)가 회전하여 시저스 링크(331)가 리프트 패널(340)을 수직 방향으로 리프트할 수 있다.

제1 근접 센서(337a)는 스크류(334)의 일 단부에 위치한다.

제2 근접 센서(337b)는 수평 이동 링크(333)를 사이에 두고 제1 근접 센서(337a)로부터 수평 방향으로 이격된다.

제1 근접 센서(337a) 및 제2 근접 센서(337b)는 수평 이동 링크(333)의 수평 이동 리밋(limit)을 측정할 수 있다. 제1 근접 센서(337a) 및 제2 근접 센서(337b)는 제1 커넥터(320)를 통해 프로세서 모듈(200)과 연결될 수 있으며, 제1 근접 센서(337a) 및 제2 근접 센서(337b)가 측정한 수평 이동 링크(333)의 수평 이동 리밋 값은 프로세서 모듈(200)로 전달될 수 있다.

가이드 롤러(338)는 수평 이동 링크(333)의 양 단부에 연결되어 리프트 모듈 본체(310)에 가이드된다. 가이드 롤러(338)는 수평 이동 링크(333)의 수평 이동에 따라 리프트 모듈 본체(310)에 형성된 일 가이드 레일을 따라 수평 이동한다.

LM 가이드(339)는 수평 이동 링크(333)의 일 측에 연결되어 리프트 모듈 본체(310)에 가이드된다. LM 가이드(339)는 수평 이동 링크(333)의 수평 이동에 따라 리프트 모듈 본체(310)에 형성된 타 가이드 레일 따라 수평 이동한다.

가이드 롤러(338) 및 LM 가이드(339)가 수평 이동 링크(333)에 연결되어 수평 이동 링크(333)의 수평 이동에 따라 수평 이동 링크(333)를 수평 방향으로 가이드함으로써, 시저스 링크(331)의 구동에 따라 수평 이동 링크(333)에 가해지는 외력이 분산된다.

수동 조절부(334a)는 스크류(334)의 단부에 위치한다. 수동 조절부(334a)는 수공구를 이용해 스크류(334)의 높이 및 위치를 조절할 수 있는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 리프트 모듈의 리프트 패널 측을 나타낸 사시도이다. 도 6에서 설명의 명확함을 위해 와이어 하니스는 도시하지 않았다. 또한, 도 6에서 설명의 명확함을 위해 리프트 패널의 내부를 투명하게 도시하였다.

도 3, 도 4, 및 도 6을 참조하면, 리프트 패널(340)은 리프트 모듈 본체(310)의 수납 공간(311)을 커버하며, 시저스 링크(331)에 지지되어 리프트 유닛(330)에 의해 리프트 모듈 본체(310)로부터 리프트(lift)된다.

리프트 패널(340)은 평면적으로 사각형이며, 리프트 패널(340)의 사각형의 각 코너(corner)에는 복수의 힘 센서(342)들 및 복수의 힘 센서(342)들과 이웃하는 복수의 충격 흡수 댐퍼(341)들을 포함한다.

복수의 충격 흡수 댐퍼(341)들은 리프트 패널(340)에 적층되는 물건에 의한 충격을 흡수한다.

복수의 힘 센서(342)들은 리프트 패널(340)에 적층되는 물건의 무게 분포를 측정한다. 복수의 힘 센서(342)들은 제2 커넥터(350), 와이어 하니스(360), 제1 커넥터(320)를 통해 프로세서 모듈(200)과 연결되며, 복수의 힘 센서(342)들이 측정한 물건의 무게 분포 값은 프로세서 모듈(200)로 전달될 수 있다.

제2 커넥터(350)는 리프트 패널(340)의 상부에 장착된다. 제2 커넥터(350)는 서로 연통된 상부 커넥터 및 하부 커넥터를 포함한다. 제2 커넥터(350)의 상부 커넥터는 리프트 패널(340)의 상측을 향하며, 하부 커넥터는 리프트 모듈 본체(310)의 수납 공간(311)을 향한다. 제2 커넥터(350)의 하부 커넥터는 와이어 하니스(360)를 통해 제1 커넥터(320)와 연결되어 프로세서 모듈(200)과 연결될 수 있다. 제2 커넥터(350)의 상부 커넥터는 전선을 통해 리프트 모듈(300)의 리프트 패널(340) 상부에 적층될 수 있는 다른 모듈과 연결될 수 있다. 제2 커넥터(350)의 상부 커넥터 또는 하부 커넥터는 전선을 통해 리프트 패널(340)과 연결될 수 있다. 제2 커넥터(350)는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있으며, 리프트 패널(340)과 제1 커넥터(320)를 통한 프로세서 모듈(200) 사이 및 리프트 모듈(300)과 리프트 모듈(300) 상부에 적층될 수 있는 다른 모듈 사이를 연결할 수 있다.

와이어 하니스(360)는 제1 커넥터(320)와 제2 커넥터(350) 사이를 연결한다. 와이어 하니스(360)는 제1 커넥터(320)로부터 시저스 링크(331)의 내부를 통해 제2 커넥터(350)로 연장된다. 와이어 하니스(360)는 제1 커넥터(320)에 연결되어 제1 커넥터(320)로부터 제1 회전 링크(331a)의 제1 내부 공간(331b), 고리형 조인트(331e)의 원형 홀(331h), 및 제2 회전 링크(331c)의 제2 내부 공간(331d)을 순차적으로 통과해 제2 커넥터(350)로 연장되어 제2 커넥터(350)에 연결된다.

다른 실시예에서, 와이어 하니스(360)는 제1 커넥터(320)에 연결되어 제1 커넥터(320)로부터 제1 슬라이딩 링크(331f)의 내부 공간, 고리형 조인트(331e)의 원형 홀(331h), 제2 슬라이딩 링크(331g)의 내부 공간을 순차적으로 통과해 제2 커넥터(350)로 연장되어 제2 커넥터(350)에 연결될 수 있다.

와이어 하니스(360)가 시저스 링크(331)의 내부를 통해 연장되어 리프트 모듈 본체(310)에 장착된 제1 커넥터(320)와 리프트 패널(340)에 장착된 제2 커넥터(350) 사이를 연결함으로써, 시저스 링크(331)의 구동에 의해 리프트 패널(340)이 수직 방향으로 리프트(lift)되더라도, 와이어 하니스(360)의 배선 길이가 최소화되는 동시에 시저스 링크(331)의 간섭에 의한 와이어 하니스(360)의 단선 및 꼬임이 방지된다.

한편, 다른 실시예에서, 와이어 하니스(360) 외에도 공지된 구조의 배선이 시저스 링크(331)의 내부를 통해 연장되어 리프트 모듈 본체(310)에 장착된 제1 커넥터(320)와 리프트 패널(340)에 장착된 제2 커넥터(350) 사이를 연결할 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 모듈들 간의 결합 방식의 일례를 설명한다.

도 7은 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇의 모듈들 간의 결합 방식의 일례를 나타낸 사시도이다.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇에 포함된 순차적으로 적층된 복수의 모듈들 중 하측에 위치하는 일 모듈(500)의 상부에는 2개의 일 커넥터(510)들이 위치하며, 상측에 위치하는 타 모듈(600)의 하부에는 2개의 타 커넥터(610)들이 위치한다.

여기서, 일 모듈(500)은 상술한 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇에 포함된 주행 모듈, 프로세서 모듈, 리프트 모듈 중 어느 하나의 상측 일부일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다른 모듈일 수 있다. 또한, 타 모듈(600)은 상술한 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇에 포함된 주행 모듈, 프로세서 모듈, 리프트 모듈 중 어느 하나의 하측 일부일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 또 다른 모듈일 수 있다.

일 커넥터(510)들 중 하나는 전원을 연결하는 파워 커넥터일 수 있으며, 다른 하나는 신호를 연결하는 시그널 커넥터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

타 커넥터(610)들 중 하나는 전원을 연결하는 파워 커넥터일 수 있으며, 다른 하나는 신호를 연결하는 시그널 커넥터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

일 모듈(500) 상에 타 모듈(600)이 적층되고, 일 모듈(500)의 일 커넥터(510)들에 타 모듈(600)의 타 커넥터(610)들이 접속된 후, 체결 수단(700)을 이용해 일 모듈(500) 상에 타 모듈(600)이 결합된다.

일례로, 체결 수단(700)은 4개의 소켓 헤드 캡 스크류(710)들과 4개의 가이드 핀(720)들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 일 모듈(500) 상에 타 모듈(600)이 적층되고, 4개의 가이드 핀(720)들이 타 모듈(600)을 관통하여 일 모듈(500)의 핀홀에 삽입되어 일 모듈(500)의 일 커넥터(510)들에 타 모듈(600)의 타 커넥터(610)들이 결합된 후, 4개의 소켓 헤드 캡 스크류(710)들이 타 모듈(600)을 관통하여 일 모듈(500)의 나사홀에 나사 결합되어 일 모듈(500)에 타 모듈(600)이 결합 고정될 수 있다.

이상과 같은 결합 방식에 의해 적층형 모듈 로봇의 모듈들 간의 결합이 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇(1000)의 리프트 모듈(300)은 와이어 하니스(360)가 시저스 링크(331)의 내부를 통해 연장되어 리프트 모듈 본체(310)에 장착된 제1 커넥터(320)와 리프트 패널(340)에 장착된 제2 커넥터(350) 사이를 연결함으로써, 시저스 링크(331)의 구동에 의해 리프트 패널(340)이 수직 방향으로 리프트(lift)되더라도, 와이어 하니스(360)의 배선 길이가 최소화되는 동시에 시저스 링크(331)의 간섭에 의한 와이어 하니스(360)의 단선 및 꼬임이 방지된다.

또한, 일 실시에에 따른 적층형 모듈 로봇(1000)의 리프트 모듈(300)은 가이드 롤러(338) 및 LM 가이드(339)가 수평 이동 링크(333)에 연결되어 수평 이동 링크(333)의 수평 이동에 따라 수평 이동 링크(333)를 수평 방향으로 가이드함으로써, 시저스 링크(331)의 구동에 따라 수평 이동 링크(333)에 가해지는 외력이 분산되기 때문에, 리프트 모듈(300)에 적층된 물건에 의한 외력에 의해 리프트 유닛(330)이 파손되는 것이 억제된다.

즉, 이송하는 물건을 이송 높이를 맞추기 위해 물건을 용이하게 리프트하는 리프트 모듈(300)이 제공된다.

또한, 일 실시예에 따른 적층형 모듈 로봇(1000)은 적층형 모듈 로봇(1000)을 이동시키는 주행 모듈(100), 물건을 이송하기 위해 물건을 리프트하는 리프트 모듈(300), 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300) 사이에 적층되어 주행 모듈(100) 및 리프트 모듈(300)을 제어하는 프로세서 모듈(200)을 포함함으로써, 리프트 모듈(300) 상부에 다른 구성을 가지는 모듈을 추가하거나, 리프트 모듈(300) 또는 주행 모듈(100)을 다른 리프트 모듈, 다른 주행 모듈 또는 다른 구성을 가지는 모듈로 교체하는 것이 용이하기 때문에, 변화한 작업 환경에 따라 로봇의 기능을 교체하거나 변경하는 등의 적응성 및 확장성이 향상되는 동시에 로봇의 일부인 모듈의 유지 보수 비용 및 유지 보수 비용이 절감된다.

즉, 모듈들 간의 조립, 체결 및 결합이 용이하여 적응성 및 확장성이 향상되는 동시에 유지 보수 비용 및 유지 보수 비용이 절감된 적층형 모듈 로봇(1000)이 제공된다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

리프트 모듈 본체(310), 제1 커넥터(320), 시저스 링크(331), 리프트 패널(340), 제2 커넥터(350), 와이어 하니스(360)

Claims

수납 공간을 형성하는 리프트 모듈 본체;
상기 수납 공간에서 상기 리프트 모듈 본체의 하부에 장착된 제1 커넥터;
상기 수납 공간에 위치하며, 상기 리프트 모듈 본체에 지지된 시저스 링크(scissors link)를 포함하는 리프트 유닛;
상기 수납 공간을 커버하며, 상기 시저스 링크에 지지되어 상기 리프트 유닛에 의해 상기 리프트 모듈 본체로부터 리프트(lift)되는 리프트 패널;
상기 리프트 패널의 상부에 장착된 제2 커넥터; 및
상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 연결하며, 상기 제1 커넥터로부터 상기 시저스 링크의 내부를 통해 상기 제2 커넥터로 연장된 와이어 하니스(wire harness)
를 포함하며,
상기 시저스 링크는,
상기 리프트 모듈 본체에 회전 가능하게 지지되며, 제1 내부 공간을 포함하는 제1 회전 링크;
상기 제1 회전 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 제2 내부 공간을 포함하는 제2 회전 링크; 및
상기 제1 회전 링크와 상기 제2 회전 링크 사이를 연결하며, 원형 홀을 포함하는 고리형 조인트
를 포함하며,
상기 와이어 하니스는 상기 제1 커넥터로부터 상기 제1 내부 공간, 상기 원형 홀, 및 상기 제2 내부 공간을 순차적으로 통과해 상기 제2 커넥터로 연장되며,
상기 시저스 링크는,
상기 리프트 모듈 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 제1 회전 링크와 교차 연결된 제1 슬라이딩 링크; 및
상기 제1 슬라이딩 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 회전 링크와 교차 연결된 제2 슬라이딩 링크
를 더 포함하며,
상기 리프트 유닛은,
상기 수납 공간의 일측에 고정되며, 상기 제1 회전 링크를 회전 가능하게 지지하는 고정 축;
상기 수납 공간을 수평 이동하며, 상기 제1 슬라이딩 링크를 슬라이딩 가능하게 지지하는 수평 이동 링크;
상기 수납 공간에서 상기 수평 방향으로 연장되어 상기 수평 이동 링크를 관통하는 스크류;
상기 수평 이동 링크에 장착되어 상기 스크류와 나사 결합된 스크류 너트;
상기 스크류를 회전시키는 구동 모터;
상기 수평 이동 링크의 양 단부에 연결되어 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 가이드 롤러; 및
상기 수평 이동 링크의 일 측에 위치하여 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 LM 가이드
를 더 포함하는 리프트 모듈.
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제1항에서,
상기 리프트 유닛은,
상기 스크류의 일 단부에 위치하는 제1 근접 센서; 및
상기 수평 이동 링크를 사이에 두고 상기 제1 근접 센서로부터 상기 수평 방향으로 이격된 제2 근접 센서
를 더 포함하는 리프트 모듈.
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제1항에서,
상기 리프트 패널은 평면적으로 사각형이며,
상기 리프트 패널은 상기 사각형의 각 코너(corner)에 위치하는 복수의 힘 센서들을 포함하는 리프트 모듈.
제8항에서,
상기 리프트 패널은 상기 복수의 힘 센서들과 이웃하는 복수의 충격 흡수 댐퍼들을 더 포함하는 리프트 모듈.
이동 수단을 포함하는 주행 모듈;
상기 주행 모듈 상부에 적층되며, 상기 주행 모듈과 연결된 프로세서 모듈; 및
상기 프로세서 모듈 상부에 적층되며, 상기 프로세서 모듈과 연결된 리프트 모듈
을 포함하며,
상기 리프트 모듈은,
수납 공간을 형성하는 리프트 모듈 본체;
상기 수납 공간에서 상기 리프트 모듈 본체의 하부에 장착되며, 상기 프로세서 모듈과 연결된 제1 커넥터;
상기 수납 공간에 위치하며, 상기 리프트 모듈 본체에 지지된 시저스 링크(scissors link)를 포함하는 리프트 유닛;
상기 수납 공간을 커버하며, 상기 시저스 링크에 지지되어 상기 리프트 유닛에 의해 상기 리프트 모듈 본체로부터 리프트(lift)되는 리프트 패널;
상기 리프트 패널의 상부에 장착된 제2 커넥터; 및
상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터 사이를 연결하며, 상기 제1 커넥터로부터 상기 시저스 링크의 내부를 통해 상기 제2 커넥터로 연장된 와이어 하니스(wire harness)
를 포함하며,
상기 시저스 링크는,
상기 리프트 모듈 본체에 회전 가능하게 지지되며, 제1 내부 공간을 포함하는 제1 회전 링크;
상기 제1 회전 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 제2 내부 공간을 포함하는 제2 회전 링크; 및
상기 제1 회전 링크와 상기 제2 회전 링크 사이를 연결하며, 원형 홀을 포함하는 고리형 조인트
를 포함하며,
상기 와이어 하니스는 상기 제1 커넥터로부터 상기 제1 내부 공간, 상기 원형 홀, 및 상기 제2 내부 공간을 순차적으로 통과해 상기 제2 커넥터로 연장되며,
상기 시저스 링크는,
상기 리프트 모듈 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되며, 상기 제1 회전 링크와 교차 연결된 제1 슬라이딩 링크; 및
상기 제1 슬라이딩 링크와 상기 리프트 패널 사이에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제2 회전 링크와 교차 연결된 제2 슬라이딩 링크
를 더 포함하며,
상기 리프트 유닛은,
상기 수납 공간의 일측에 고정되며, 상기 제1 회전 링크를 회전 가능하게 지지하는 고정 축;
상기 수납 공간을 수평 이동하며, 상기 제1 슬라이딩 링크를 슬라이딩 가능하게 지지하는 수평 이동 링크;
상기 수납 공간에서 상기 수평 방향으로 연장되어 상기 수평 이동 링크를 관통하는 스크류;
상기 수평 이동 링크에 장착되어 상기 스크류와 나사 결합된 스크류 너트;
상기 스크류를 회전시키는 구동 모터;
상기 수평 이동 링크의 양 단부에 연결되어 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 가이드 롤러; 및
상기 수평 이동 링크의 일 측에 위치하여 상기 리프트 모듈 본체에 가이드되는 LM 가이드
를 더 포함하는 적층형 모듈 로봇.
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