KR102469884B1 - 텐던케이블을 이용한 그리퍼 - Google Patents

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KR102469884B1
KR102469884B1 KR1020210080269A KR20210080269A KR102469884B1 KR 102469884 B1 KR102469884 B1 KR 102469884B1 KR 1020210080269 A KR1020210080269 A KR 1020210080269A KR 20210080269 A KR20210080269 A KR 20210080269A KR 102469884 B1 KR102469884 B1 KR 102469884B1
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moving
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tendon cable
gripper
joint
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KR1020210080269A
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박용래
최민식
윤소희
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서울대학교산학협력단
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    • B25J15/086—Gripping heads and other end effectors having finger members with means for synchronizing the movements of the fingers

Abstract

본 발명은 간단한 구조로 핑거부를 굽히거나 펼칠 수 있도록 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공하는 것이다. 본 발명은 제 1, 2 텐던테이블의 길이 변화에 따라 핑거부가 굽어지거나 펼쳐지도록 할 수 있으므로, 간단한 구조로 핑거부를 굽히거나 펼칠 수 있는 효과가 있다. 또한, 이동마디는 길이 조절이 가능하도록 형성되고, 제 1, 2 텐던테이블의 길이 변화에 따라 이동마디의 전체 길이가 용이하게 가변되므로, 핑거부가 파지하고자 하는 파지대상물의 크기에 따라 이동마디의 길이를 자유롭게 조절 가능한 효과가 있다.

Description

텐던케이블을 이용한 그리퍼{Gripper with a Tendon Cable}
본 발명은 텐던케이블을 이용한 그리퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구조로 핑거부를 굽히거나 펼칠 수 있도록 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼에 관한 것이다.
현재 산업용 로봇을 비롯한 인간형 로봇의 개발에 관한 연구가 많은 연구자들에 의해 활발하게 진행되고 있다. 특히, 산업용 로봇 분야에서는 비교적 주어진 작업 기능을 원활하게 수행하기 위한 성능 개선에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있고, 인간형 로봇의 경우에는 사람과 유사하게 능동적인 작업자로서의 다양한 작업 수행이 강조되고 있다. 이러한 로봇이 산업 공정이나 인간의 생활 환경에서 다양한 서비스 작업을 수행하기 위해서는 어떤 물체를 파지하거나 조작할 수 있는 다지 로봇 손(multi-fingered robotic hand)이나 구조적으로 간단한 형태의 로봇 그리퍼(robotic gripper)가 필요하다.
기존에 주로 사용하던 그리퍼는 여러 개의 관절로 설계되어 각각의 관절을 모터로 제어하는 형태로 구성되었다. 이러한 관절은 암과 암, 혹은 여러 개의 암으로 구성된 링크기구와 암을 연결하도록 구성되는데, 운동 형태에 따라 복수 개의 전기모터, 유압모터, 실린더 등의 복잡한 구조를 필요로 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 그리퍼는 길이 조절이 불가능하여, 파지 대상물의 크기 변화에 따라 그리퍼의 길이 조절이 필요한 상황이 발생되는 경우, 이를 적절하게 대응할 수 없어, 다양한 크기의 그리퍼를 각각 별도로 구비해야 하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1731326호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 간단한 구조로 핑거부를 굽히거나 펼칠 수 있도록 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지지부와, 상기 지지부의 외측을 따라 회전 가능하도록 배치되는 복수 개의 핑거부와, 각각의 상기 핑거부의 굽힘을 제어하는 굽힘구동수단을 포함하고, 상기 핑거부는, 상기 지지부의 외측에 회전 가능하도록 구비되는 이동마디와, 상기 이동마디에 회전 가능하도록 결합되는 마감마디를 포함하고, 상기 이동마디의 단부에 상기 마감마디가 회전 가능하게 장착되도록 한 쌍의 이동돌출부가 돌출 형성되고, 상기 굽힘구동수단은, 한 쌍의 상기 이동돌출부의 상호 마주보는 내측에 각각 설치되는 한 쌍의 이동풀리와, 상기 지지부의 일측에 위치되는 제 1 모터와, 상기 지지부의 타측에 위치되는 제 2 모터와, 일단부는 상기 제 1 모터에 연결되고 타단부는 한 쌍의 상기 이동풀리 중 제 1 이동풀리에 시계 방향으로 권취된 후 상기 마감마디에 연결되는 제 1 텐던케이블과, 일단부는 상기 제 2 모터에 연결되고 타단부는 한 쌍의 상기 이동풀리 중 제 2 이동풀리에 반 시계 방향으로 권취된 후 상기 마감마디에 연결되는 제 2 텐던케이블을 포함하고, 상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 또는 상기 제 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 핑거부가 굽혀지거나 펼쳐지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 이동마디의 전체 길이가 가변될 수 있도록 구성되고, 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 및 상기 제 2 텐던테이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 이동마디의 전체 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 이동마디는, 한 쌍의 상기 지지풀리 사이에 힌지 결합되는 제 1 이동마디와, 상기 제 1 이동마디의 단부에 결합되는 제 2 이동마디를 포함하되, 상기 제 2 이동마디의 외측에 상기 이동돌출부가 형성되고, 상기 제 1 이동마디가 상기 제 2 이동마디에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성되거나 또는, 상기 제 2 이동마디가 상기 제 1 이동마디에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성되고, 상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 및 상기 제 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디의 전체 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디 사이에는 탄성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 제 1 이동마디와 마주보는 상기 제 2 이동마디의 일단부에 상기 제 1 이동마디가 삽입되도록 오목하게 삽입홈이 형성되고, 상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디 사이에는 탄성부가 구비되되, 상기 탄성부의 일측은 상기 삽입홈의 저면에 지지되고 상기 탄성부의 타측은 상기 삽입홈에 삽입된 상기 제 1 이동마디에 탄성 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 삽입홈의 양측에는 가이드부가 형성되고, 상기 제 1 이동마디의 양측에는 상기 가이드부가 슬라이딩되도록 안내하는 가이드안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 이동마디는 복수 개가 일렬로 배열되고, 복수 개의 상기 이동마디 중 상기 지지풀리에 결합되지 않는 이동마디는 상기 마감마디에 결합되지 않는 이동마디의 상기 이동돌출부에 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 파지 대상물을 감싸는 상기 이동마디의 일측에 압력센서가 구비되고, 상기 이동마디의 길이 변화에 따라 상기 압력센서의 길이가 가변될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 압력센서는, 상기 이동마디의 길이 변화에 따라 탄성 변형 가능하도록 탄성재질로 형성되며 상기 이동마디에 장착되는 지지판과, 상기 지지판의 일면에 패턴 형상으로 형성되되 외부 자극에 의하여 전기 저항이 변경되는 센서부와, 일측은 상기 지지판의 양측에 각각 장착되고 타측은 상기 이동마디에 관통 삽입되는 한 쌍의 결합브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 복수 개의 상기 핑거부 중 상호 인접한 한 쌍의 핑거부를 상호 멀어지거나 가까워지도록 회전시키는 회전구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
또한, 상기 회전구동수단은, 상기 지지부의 일측에 상호 맞물린 상태로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 기어부와, 한 쌍의 상기 기어부를 회전시키는 구동모터와, 일측은 한 쌍의 기어부에 각각 연결되고 타측은 상기 지지부의 외측 방향으로 노출된 상태로 한 쌍의 핑거부에 각각 회전 가능하도록 연결되는 한 쌍의 연결부를 포함하고, 상기 구동모터의 작동에 의하여, 한 쌍의 상기 기어부가 상호 맞물린 상태로 회전되면, 한 쌍의 상기 핑거부가 상호 가까워지거나 멀어지도록 이동되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 제공한다.
본 발명은 제 1, 2 텐던테이블의 길이 변화에 따라 핑거부가 굽어지거나 펼쳐지도록 할 수 있으므로, 간단한 구조로 핑거부를 굽히거나 펼칠 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동마디는 길이 조절이 가능하도록 형성되고, 제 1, 2 텐던테이블의 길이 변화에 따라 이동마디의 전체 길이가 용이하게 가변되므로, 핑거부가 파지하고자 하는 파지대상물의 크기에 따라 이동마디의 길이를 자유롭게 조절 가능한 효과가 있다.
또한, 제 1 이동마디와 제 2 이동마디 사이에 탄성부가 구비되므로, 제 2 이동마디에 삽입된 제 1 이동마디는 임의로 제 2 이동마디 방향으로 슬라이딩되지 않는 효과가 있다.
또한, 압력센서는 탄성 변형이 가능하도록 구성되므로, 압력센서의 길이가 이동마디의 길이 변화에 따라 자유롭게 변화 가능한 효과가 있다.
또한, 핑거부가 좌우로 이동 가능하도록 구성되므로, 핑거부가 파지하고자 하는 파지 대상물의 종류에 따라 한 쌍의 핑거부 사이가 좁혀지거나 넓혀지도록 용이하게 이동 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부가 좌우로 이동되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 회전구동수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부가 굽혀진 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부를 분해하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부의 이동마디의 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 제 1, 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 핑거부의 형태가 가변되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 압력센서의 형태가 가변되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 압력센서가 핑거부에 결합되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 제어모듈을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부가 좌우로 이동되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 회전구동수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼(1000)는 지지부(100), 회전구동수단(200), 핑거부(300), 굽힘구동수단(400: 도 6 도시), 압력센서(500) 및 제어모듈(600: 도 11 도시)을 포함한다.
지지부(100)는 내부에 공간이 형성되도록 형성되며 예를 들면 기둥 형상 등으로 형성될 수 있다. 핑거부(300)는 지지부(100)의 외측에 구비되는 것으로, 복수 개의 핑거부(300), 예를 들면 3개의 핑거부(300)가 지지부(100)의 외주연을 따라 상호 이격된 상태로 배치된다. 그리고 각각의 핑거부(300)는 지지부(100)에 회전 가능하도록 구비된다.
회전구동수단(200)은 복수 개의 핑거부(300) 중 상호 인접한 한 쌍이 핑거부(300)를 상호 멀어지거나 가까워지도록 회전시킨다. 이러한 회전구동수단(200)은 기어부(210), 구동모터(220) 및 연결부(230)를 포함한다. 기어부(210)는 한 쌍으로 구성되며, 지지부(100)의 내부 일측에 상호 맞물린 상태로 회전 가능하도록 결합된다. 구동모터(220)는 지지부(100)의 내부 타측에 지지된 상태로 한 쌍의 기어부(210)를 회전시킨다. 연결부(230)는 일측은 한 쌍의 기어부(210)에 각각 연결되고 타측은 지지부(100)의 외측 방향으로 노출된 상태로 한 쌍의 핑거부(300)에 각각 회전 가능하도록 연결된다. 이때, 각각의 연결부(230)의 타측에는 한 쌍의 지지돌출부(240)가 돌출 형성되어, 한 쌍의 지지돌출부(240) 사이에 핑거부(300)가 회전 가능하도록 연결된다. 그리고 구동모터(220)의 작동에 의하여, 한 쌍의 기어부(210)가 상호 맞물린 상태로 회전되면, 상호 인접한 한 쌍의 핑거부(300)가 상호 가까워지거나 멀어지도록 이동된다. 이처럼 핑거부(300)가 좌우로 이동 가능하도록 구성되므로, 핑거부(300)가 파지하고자 하는 파지 대상물의 종류에 따라 한 쌍의 핑거부(300) 사이가 좁혀지거나 넓혀지도록 용이하게 이동 가능한 효과가 있다.
굽힘구동수단(400), 압력센서(500) 및 제어모듈(600)은 후술하기로 한다.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부가 굽혀진 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 핑거부(300)는 지지부(100)의 외측에 회전 가능하도록 구비되는 이동마디(310)와, 이동마디(310)에 회전 가능하도록 결합되는 마감마디(320)를 포함한다. 그리고 지지부(100)의 외측에 이동마디(310)가 회전 가능하게 결합되도록 한 쌍의 지지돌출부(110)가 구비된다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 연결부(230)에 형성되는 지지돌출부 및 지지부(100)의 외주연 일측에 형성되는 지지돌출부(110)를 포함한다. 그리고 이동마디(310)의 단부에 마감마디(320)가 회전 가능하게 장착되도록 한 쌍의 이동돌출부(314c)가 돌출 형성된다. 또한, 이동마디(310)는 복수 개로 구성될 수도 있으며, 이 경우, 복수 개의 이동마디(310) 중 지지풀리에 결합되지 않는 이동마디(310)는 마감마디(320)에 결합되지 않는 이동마디(310)의 이동돌출부(314c)에 회전 가능하도록 결합된다. 이처럼 이동마디(310)와 마감마디(320)가 상호 회전 가능하도록 구성되므로 후술하는 굽힘구동수단(400)에 의하여 이동마디(310)와 마감마디(320)가 회전되도록 구성되어, 핑거부(300)는 굽혀지거나 펼쳐질 수 있도록 구성된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부를 분해하여 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 핑거부의 이동마디의 단면을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 굽힘구동수단(400)은 제 1, 2 지지풀리(410, 412)와, 제 1, 2 이동풀리(420, 422)와, 제 1, 2 모터(430, 432)와, 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)을 포함한다.
제 1, 2 지지풀리(410, 412)는 한 쌍의 지지돌출부(110, 240)의 상호 마주보는 내측에 회전 가능하도록 각각 설치된다. 제 1, 2 이동풀리(420, 422)는 한 쌍의 이동돌출부(314c)의 상호 마주보는 내측에 회전 가능하도록 각각 설치된다. 이동마디(310)가 복수 개로 구성되는 경우, 이동돌출부(314c)는 각각의 이동마디(310)에 구비되며, 제 1, 2 이동풀리(420, 422)는 각각의 이동돌출부(314c)에 설치된다.
제 1 모터(430)는 지지부(100)의 내부 일측에 위치되고, 제 2 모터(432)는 지지부(100)의 내부 타측에 위치된다.
제 1 텐던케이블(440)은 일단부는 제 1 모터(430)에 연결되고 타단부는 제 1 지지풀리(410)를 지나 제 1 이동풀리(420)에 시계 방향으로 권취된 후 마감마디(320)에 연결된다. 제 2 텐던케이블(442)은 일단부는 제 2 모터(432)에 연결되고 타단부는 제 2 지지풀리(412)를 지나 제 2 이동풀리(422)에 반 시계 방향으로 권취된 후 마감마디(320)에 연결된다. 그리고 이동마디(310)가 복수 개로 구성되는 경우, 각각의 이동마디(310)에 구비되는 각각의 제 1 이동풀리(420)에 제 1 텐던케이블(440)이 시계방향으로 권취되고, 각각의 이동마디(310)에 구비되는 각각의 제 2 이동풀리(422)에 제 2 텐던케이블(442)이 반시계방향으로 권취된다. 그리고 제 1 모터(430) 또는 제 2 모터(432)의 작동에 의하여 제 1 텐던케이블(440) 또는 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 가변됨에 따라 핑거부(300)가 굽혀지거나 펼쳐지도록 제어된다. 이는 도 8에서 설명하기로 한다.
한편, 이동마디(310)의 전체 길이는 가변될 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 이동마디(310)는, 한 쌍의 지지풀리 사이에 힌지 결합되는 제 1 이동마디(312)와, 제 1 이동마디(312)의 단부에 결합되는 제 2 이동마디(314)를 포함한다. 그리고 제 2 이동마디(314)의 외측에 이동돌출부(314c)가 형성된다. 그리고 이동마디(310)의 길이 조절을 위하여 제 1 이동마디(312)가 제 2 이동마디(314)에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성되거나 또는, 제 2 이동마디(314)가 제 1 이동마디(312)에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성된다. 예를 들면, 제 1 이동마디(312)와 마주보는 제 2 이동마디(314)의 일단부에 제 1 이동마디(312)가 삽입되도록 오목하게 삽입홈(314a)이 형성된다. 그리고 제 1 이동마디(312)가 삽입홈(314a)에서 슬라이딩되는 것을 가이드하도록 삽입홈(314a)의 양측 길이방향을 따라 가이드부(314b)가 돌출 형성되고, 제 1 이동마디(312)의 양측에는 가이드부(314b)가 삽입된 상태로 슬라이딩되도록 안내하는 가이드안내부(312a)가 오목하게 형성된다.
그리고 제 1 이동마디(312)와 제 2 이동마디(314) 사이에는 탄성부(316)가 구비된다. 탄성부(316)는 탄성을 갖는 것으로 예를 들면 스프링 등으로 구성될 수 있다. 그리고 탄성부(316)의 일측은 삽입홈(314a)의 저면에 지지되고 탄성부(316)의 타측은 삽입홈(314a)에 삽입된 제 1 이동마디(312)에 탄성 압력을 가하도록 구성된다. 이처럼 제 1 이동마디(312)와 제 2 이동마디(314) 사이에 탄성부(316)가 구비되므로, 제 2 이동마디(314)에 삽입된 제 1 이동마디(312)는 임의로 제 2 이동마디(314) 방향으로 슬라이딩되지 않는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 이동마디(310)는 2개가 직렬로 배열되도록 구성되나, 이는 일 실시예에 불과한 것으로, 경우에 따라 이동마디(310)는 한 개로 구성되거나 3개 이상으로 구성될 수도 있을 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 각각의 이동마디(310)는 내부에 탄성부(316)가 구비되어 그 길이가 가변될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 제 1, 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 핑거부의 형태가 가변되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 제 1 텐던케이블(440) 및 제 2 텐던케이블(442)의 길이 변화가 없어, 핑거부(300)가 일렬로 펼쳐진 상태이다.
도 8의 (b)를 참조하면, 제 1 모터(430)가 정회전되어 제 1 텐던케이블(440)의 길이가 짧아지도록 구성되고, 제 2 모터(432)가 역회전되어 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 길어지도록 구성된다. 이처럼 핑거부(300)의 안쪽 즉, 제 1 텐던케이블(440)의 길이가 짧아지고, 핑거부(300)의 바깥쪽 즉, 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 길어지므로, 이동마디(310)와 마감마디(320) 사이가 굽혀지도록 회전되어, 핑거부(300)는 안쪽으로 굽어지게 된다. 반대로, 제 1 텐던케이블(440)의 길이가 길어지도록 하고, 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 짧아지도록 하면 핑거부(300)는 바같쪽으로 펼쳐지게 된다. 이처럼 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)의 길이 변화에 따라 핑거부(300)가 굽어지거나 펼쳐지도록 할 수 있으므로, 간단한 구조로 핑거부(300)를 굽히거나 펼칠 수 있는 효과가 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 제 1 모터(430)가 역회전되어 제 1 텐던케이블(440)의 길이가 길어지도록 구성되고, 이와 동시에 제 2 모터(432) 또한 역회전되어 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 길어지도록 구성된다. 이처럼 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)이 동시에 길어지면 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)은 제 2 이동마디(314)를 지지부(100)에서 멀어지도록 슬라이딩 이동시켜서 제 1 이동마디(312)와 제 2 이동마디(314)의 전체 길이가 길어지게 된다. 이처럼 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)의 길이 변화에 따라 이동마디(310)의 전체 길이가 용이하게 가변되므로, 핑거부(300)가 파지하고자 하는 파지 대상물의 크기에 따라 이동마디(310)의 길이를 자유롭게 조절 가능한 효과가 있다. 또한, 파지 대상물의 크기에 따른 다양한 크기를 갖는 각각의 그리퍼를 구비하지 않아도 되므로, 비용을 감소시키고, 다양한 산업 분야에서 활용이 가능한 효과가 있다.
도 8의 (d)를 참조하면, 제 1 모터(430)와 제 2 모터(432)가 모두 역회전되되, 상대적으로 제 1 모터(430)의 역회전 회수가 제 2 모터(432)의 역회전 회수보다 작도록 제어된다. 그러면 제 1 텐던케이블(440)과 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 모두 길어지되, 제 2 텐던케이블(442)의 길이가 제 1 텐던케이블(440)의 길이보다 더 길어지도록 구성된다. 그러면, 제 1, 2 텐던케이블(440, 442)은 제 2 이동마디(314)를 지지부(100)에서 멀어지도록 슬라이딩시킴과 동시에 이동마디(310)와 마감마디(320)가 상호 굽혀지도록 회전되어, 핑거부(300)는 안쪽으로 굽어지게 된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 압력센서의 형태가 가변되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 압력센서가 핑거부에 결합되는 상태를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2, 도 9 및 도 10을 참조하면, 압력센서(500)는 파지 대상물을 감싸는 이동마디(310)의 내측에 장착된다. 이러한 압력센서(500)는 이동마디(310)의 길이 변화에 따라 그 길이가 가변될 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 압력센서(500)는, 이동마디(310)의 길이 변화에 따라 탄성 변형 가능하도록 실리콘 등의 탄성재질로 형성되며 이동마디(310)에 장착되는 지지판(510)과, 지지판(510)의 일면에 지그재그 형상 등의 패턴 형상으로 형성되되 외부 자극에 의하여 전기 저항이 변경되는 센서부(520)와, 일측은 지지판(510)의 양측에 각각 장착되고 타측은 이동마디(310)에 결합되는 한 쌍의 결합브라켓(530)을 포함한다. 결합브라켓(530)은 공지된 다양한 구조로 이동마디(310)에 결합될 수 있으며, 예를 들면, 결합브라켓(530)의 단부에 형성되는 돌기가 이동마디(310)에 형성되는 홈에 삽입되어 걸림 결합되는 스냅-핏(snap-fit) 구조로 결합될 수 있다.
센서부(520)는 외부에서 가해지는 압력에 의한 전기 저항 변화를 후술하는 제어부(650)로 전달한다. 결합브라켓(530)은 이동마디(310)에 삽입되므로, 결합브라켓(530)이 이동바디에 견고하게 고정되어, 이동마디(310)의 길이 변화에 따라 지지판(510)이 용이하게 탄성 변형되는 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텐던케이블을 이용한 그리퍼의 제어모듈을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제어모듈(600)은 입력부(610), 제 1 모터구동부(620), 제 2 모터구동부(630), 구동모터구동부(640) 및 제어부(650)를 포함한다. 입력부(610)는 작업자가 각종 명령을 무선 또는 유선으로 제어부(650)로 입력하도록 구성되는 것으로, 통상적인 구성이다. 제 1 모터구동부(620)는 제어부(650)의 제어에 의하여 제 1 모터(430)의 구동을 제어한다. 제 2 모터구동부(630)는 제어부(650)의 제어에 의하여 제 2 모터(432)의 구동을 제어한다. 구동모터구동부(640)는 제어부(650)의 제어에 의하여 구동모터(220)의 구동을 제어한다.
그리고 작업자 또는 별도 프로그램이 핑거부(300)가 파지 대상물을 파지하도록 제어부(650)로 명령을 내리면, 제어부(650)는 제 1, 2 모터(430, 432)구동부를 제어하여 제 1, 2 모터(430, 432)가 회전되도록 제어하여, 핑거부(300)가 굽혀지도록 제어한다. 그리고 핑거부(300)가 파지 대상물을 파지하여, 센서부(520)가 제어부(650)로 압력신호를 전달하면, 제어부(650)는 제 1, 2 모터(430, 432)가 더 이상 회전되지 않도록 제어하여, 핑거부(300)가 적절한 압력으로 파지 대상물을 파지하도록 제어한다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
1000: 텐던케이블을 이용한 그리퍼
100: 지지부 110: 지지돌출부
200: 회전구동수단 210: 기어부
220: 구동모터 230: 연결부
240: 지지돌출부 300: 핑거부
310: 이동마디 312: 제 1 이동마디
312a: 가이드안내부 314: 제 2 이동마디
314a: 삽입홈 314b: 가이드부
314c: 이동돌출부 316: 스프링
320: 마감마디 400: 굽힘구동수단
410: 제 1 지지풀리 412: 제 2 지지풀리
420: 제 1 이동풀리 422: 제 2 이동풀리
430: 제 1 모터 432: 제 2 모터
440: 제 1 텐던케이블 442: 제 2 텐던케이블
500: 압력센서 510: 지지판
520: 센서부 530: 결합브라켓
600: 제어모듈 610: 입력부
620: 제 1 모터구동부 630: 제 2 모터구동부
640: 구동모터구동부 650: 제어부

Claims (11)

  1. 지지부와, 상기 지지부의 외측을 따라 회전 가능하도록 배치되는 복수 개의 핑거부와, 각각의 상기 핑거부의 굽힘을 제어하는 굽힘구동수단을 포함하고,
    상기 핑거부는, 상기 지지부의 외측에 회전 가능하도록 구비되는 이동마디와, 상기 이동마디에 회전 가능하도록 결합되는 마감마디를 포함하고,
    상기 이동마디의 단부에 상기 마감마디가 회전 가능하게 장착되도록 한 쌍의 이동돌출부가 돌출 형성되고,
    상기 굽힘구동수단은,
    한 쌍의 상기 이동돌출부의 상호 마주보는 내측에 각각 설치되는 한 쌍의 이동풀리와,
    상기 지지부의 일측에 위치되는 제 1 모터와,
    상기 지지부의 타측에 위치되는 제 2 모터와,
    일단부는 상기 제 1 모터에 연결되고 타단부는 한 쌍의 상기 이동풀리 중 제 1 이동풀리에 시계 방향으로 권취된 후 상기 마감마디에 연결되는 제 1 텐던케이블과,
    일단부는 상기 제 2 모터에 연결되고 타단부는 한 쌍의 상기 이동풀리 중 제 2 이동풀리에 반 시계 방향으로 권취된 후 상기 마감마디에 연결되는 제 2 텐던케이블을 포함하고,
    상기 제 1 모터 또는 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 또는 상기 제 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 핑거부가 굽혀지거나 펼쳐지도록 제어되는 것을 특징으로 하며,
    상기 이동마디의 전체 길이가 가변될 수 있도록 구성되고,
    상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 및 상기 제 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 이동마디의 전체 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.

  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동마디는, 한 쌍의 지지풀리 사이에 힌지 결합되는 제 1 이동마디와, 상기 제 1 이동마디의 단부에 결합되는 제 2 이동마디를 포함하되, 상기 제 2 이동마디의 외측에 상기 이동돌출부가 형성되고,
    상기 제 1 이동마디가 상기 제 2 이동마디에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성되거나 또는, 상기 제 2 이동마디가 상기 제 1 이동마디에 삽입된 상태로 슬라이딩 가능하도록 형성되고,
    상기 제 1 모터 및 상기 제 2 모터의 작동에 의하여 상기 제 1 텐던케이블 및 상기 제 2 텐던케이블의 길이가 가변됨에 따라 상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디의 전체 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디 사이에는 탄성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 이동마디와 마주보는 상기 제 2 이동마디의 일단부에 상기 제 1 이동마디가 삽입되도록 오목하게 삽입홈이 형성되고,
    상기 제 1 이동마디와 상기 제 2 이동마디 사이에는 탄성부가 구비되되, 상기 탄성부의 일측은 상기 삽입홈의 저면에 지지되고 상기 탄성부의 타측은 상기 삽입홈에 삽입된 상기 제 1 이동마디에 탄성 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 삽입홈의 양측에는 가이드부가 형성되고,
    상기 제 1 이동마디의 양측에는 상기 가이드부가 슬라이딩되도록 안내하는 가이드안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동마디는 복수 개가 일렬로 배열되고,
    복수 개의 상기 이동마디 중 상기 지지풀리에 결합되지 않는 이동마디는 상기 마감마디에 결합되지 않는 이동마디의 상기 이동돌출부에 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  8. 제 1 항에 있어서,
    파지 대상물을 감싸는 상기 이동마디의 일측에 압력센서가 구비되고,
    상기 이동마디의 길이 변화에 따라 상기 압력센서의 길이가 가변될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력센서는, 상기 이동마디의 길이 변화에 따라 탄성 변형 가능하도록 탄성재질로 형성되며 상기 이동마디에 장착되는 지지판과, 상기 지지판의 일면에 패턴 형상으로 형성되되 외부 자극에 의하여 전기 저항이 변경되는 센서부와, 일측은 상기 지지판의 양측에 각각 장착되고 타측은 상기 이동마디에 관통 삽입되는 한 쌍의 결합브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  10. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 상기 핑거부 중 상호 인접한 한 쌍의 핑거부를 상호 멀어지거나 가까워지도록 회전시키는 회전구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전구동수단은,
    상기 지지부의 일측에 상호 맞물린 상태로 회전 가능하도록 결합되는 한 쌍의 기어부와, 한 쌍의 상기 기어부를 회전시키는 구동모터와, 일측은 한 쌍의 기어부에 각각 연결되고 타측은 상기 지지부의 외측 방향으로 노출된 상태로 한 쌍의 핑거부에 각각 회전 가능하도록 연결되는 한 쌍의 연결부를 포함하고,
    상기 구동모터의 작동에 의하여, 한 쌍의 상기 기어부가 상호 맞물린 상태로 회전되면, 한 쌍의 상기 핑거부가 상호 가까워지거나 멀어지도록 이동되는 것을 특징으로 하는 텐던케이블을 이용한 그리퍼.
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