KR102508001B1 - 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치 - Google Patents

로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102508001B1
KR102508001B1 KR1020200017240A KR20200017240A KR102508001B1 KR 102508001 B1 KR102508001 B1 KR 102508001B1 KR 1020200017240 A KR1020200017240 A KR 1020200017240A KR 20200017240 A KR20200017240 A KR 20200017240A KR 102508001 B1 KR102508001 B1 KR 102508001B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot
dummy
friction pad
contact force
safety test
Prior art date
Application number
KR1020200017240A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210102778A (ko
Inventor
정병진
김태근
황정훈
김신권
Original Assignee
한국전자기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자기술연구원 filed Critical 한국전자기술연구원
Priority to KR1020200017240A priority Critical patent/KR102508001B1/ko
Publication of KR20210102778A publication Critical patent/KR20210102778A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102508001B1 publication Critical patent/KR102508001B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/007—Subject matter not provided for in other groups of this subclass by applying a load, e.g. for resistance or wear testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치는 길이 방향을 기준으로 제1 구간과 제 2 구간으로 구획되는 받침대와, 받침대의 제1 구간 상부면에 배치되는 고정 테이블과, 고정 테이블의 상부면에 탈착이 가능한 레일과, 피대상물과의 충돌에 의하여 레일 상에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미와, 받침대의 제2 구간 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임 및 수직 프레임의 상단부를 잇는 수평 프레임을 갖는 고정 프레임과, 수평 프레임의 일부 구간에 회전 가능하게 체결되고, 하측 단부에 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서, 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 더미를 로봇 부품이 타격하도록 유도하는 진자 암을 포함한다.

Description

로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치{ROBOT SAFETY TESTING APPARATUS USING DUMMY FOR CONTACT FORCE VALUATION OF ROBOT}
본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇의 단위 부품까지 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미(dummy) 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치에 관한 것이다.
인간과의 작업 공간 공유가 전제된 협동 로봇은 인간 작업자의 안전이 고려된 기구 및 제어 시스템 설계가 필수적으로 요구된다. 특히, 안전을 위해서는 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 시스템이 필요하다.
종래의 로봇 안전성 평가 시스템은 접촉력 및 가속도 등을 센싱하는 더미를 이용했지만 로봇 완성품에만 적용되는 한계가 있었다. 즉, 종래의 방식은 로봇의 단위 부품에 대한 안전성을 평가하기에는 무리가 있었다.
또한, 종래의 방식은 인간을 모사한 더미를 제작하여 시험을 진행하기 때문에 많은 예산이 소요되는 문제점을 안고 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 비교적 저렴한 비용으로 로봇의 완성품 및 단위 부품까지 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 로봇 개발의 전체 과정에서 개발 부품의 접촉에 대한 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미를 이용한 로봇 안전성 시험 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치는 길이 방향을 기준으로 제1 구간과 제 2 구간으로 구획되는 받침대와, 받침대의 제1 구간 상부면에 배치되는 고정 테이블과, 고정 테이블의 상부면에 탈착이 가능한 레일과, 피대상물과의 충돌에 의하여 레일 상에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미와, 받침대의 제2 구간 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임과, 수직 프레임의 상단부를 잇는 수평 프레임을 갖는 고정 프레임과, 수평 프레임의 일부 구간에 체결되고 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 더미를 로봇 부품이 타격하도록 유도하는 진자 암을 포함한다.
여기서, 진자 암은 수평 프레임의 하측 일부 구간에 연결되고, 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상의 거치대와, 거치대의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축을 멈추거나 회전시키는 디스크 로터와, 회전축에 연결되는 암 로드와, 암 로드의 하단부에 형성되어 로봇 부품이 부착되는 부착편을 포함한다.
더미는 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트와, 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드와, 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재와, 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트와, 상부 조인트의 상단에 연결되며, 진자 암에 의해 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함한다.
마찰 패드는 수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것이 바람직하다.
마찰 패드는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀과, 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이와, 로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함한다.
여기서 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서의 데이터값은 제어부에 전송되고, 상기 제어부는 상기 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치는, 방진 테이블과, 방진 테이블의 기준 위치에서 수평 방향으로 회전하는 매니퓰레이터와, 방진 테이블의 주변에 배치되는 받침대와, 피대상물과의 충돌에 의하여 받침대의 상부에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미와, 받침대의 상부면 일부 구간에 상방으로 돌출된 고정 프레임과, 고정 프레임의 상측 일부 구간에서 진자 운동하는 진자 암을 포함한다.
이때, 더미는 기 설정된 조건으로 매니퓰레이터와 로봇 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 매니퓰레이터와 로봇 부품 사이에서 위치 변화가 가능한 것이 바람직하다.
더미는 받침대의 상부에 배치되는 링크 로드와, 링크 로드의 상, 하단에 각각 연결되는 상, 하부 조인트와, 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 매니퓰레이터 또는 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함한다.
이때, 상, 하부 조인트는 교체 가능한 스프링을 구비하여 충격을 감쇠하는 것이 바람직하다.
마찰 패드의 표면에는 탈착 가능한 외피가 구비될 수 있다.
로봇 안전성 시험 장치에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 접촉력 평가용 더미는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트와, 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드와, 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 피대상물과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함한다.
단진자에 부착되는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로봇 안전성 시험 장치에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 접촉력 평가용 더미는, 바닥 상에서 외력에 의해 슬라이딩 이동하는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상부에 배치되고, 길이 방향 양단에 상, 하부 조인트가 각각 연결되는 링크 로드와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함한다.
여기서, 링크 로드는 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재를 구비하여, 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 할 수 있다.
마찰 패드는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀과, 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이와, 로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함한다. 이때, 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서는 측정된 데이터값을 상기 로봇 안전성 시험 장치의 제어부에 전송하고, 제어부는 전송 받은 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장할 수 있다.
본 발명에 따르면, 로봇 접촉력 평가용 더미는 비교적 간단한 구조로 이루어짐에도 불구하고 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇 부품의 안전성을 평가할 수 있다.
또한, 본 발명은 로봇 개발의 전체 과정에서 로봇의 완성품뿐만 아니라, 로봇의 단위 부품까지 접촉에 대한 안전성을 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 저면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 배면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 평면도이고, 도 3은 저면도이고, 도 4는 정면도이고, 도 5는 배면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 받침대(110), 고정 테이블(120), 레일(130), 더미(140), 고정 프레임(113) 및 진자 암(150)을 포함한다.
받침대(110)는 길이 방향을 기준으로 제1 구간(111)과, 제2 구간(112)으로 구획된다. 이러한 받침대(110)의 하부 가장자리에는 복수의 볼 캐스터(114)가 설치된다.
볼 캐스터(114)는 받침대(110)의 이동시킬 수 있는 수단이다. 이러한 볼 캐스터(114)는 받침대(110)와 탈착 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
고정 테이블(120)은 받침대(110)의 제1 구간(111) 상부면에 배치된다. 이때, 고정 테이블(120)은 복수의 체결 홀(121)이 격자를 이루며 형성된다. 체결 홀(121)의 내경은 나사산이 형성되어 볼트가 끼워질 수 있다.
레일(130)은 고정 테이블(120)의 상부면에 설치되며, 고정 테이블(120)에 탈착 가능한 구조로 이루어진다.
더미(140)는 레일(130)의 상부에 배치된다. 이러한 더미(140)는 레일(130) 상에서 슬라이딩 이동이 가능하다.
더미(140)는 인간을 모사한 형태지만, 구조를 단순화하여 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있다. 이러한 더미(140)는 피대상물과의 충돌에 의하여 레일(130) 상에서 슬라이딩 이동되며, 피대상물과의 접촉력(contact force)을 측정한다.
여기서, 피대상물이란 측정하고자 하는 로봇이나 로봇의 단일 부품을 의미한다. 더미(140)는 로봇이나 로봇의 단일 부품과의 접촉력을 측정한다.
접촉력은 두 물체의 접촉점(면)에 있어서 상호의 물체에 작용하는 힘이다. 본 발명에서 표현되는 접촉은 '서로 맞닿는'다는 일반적인 사전적인 의미에 더하여 충돌의 개념을 포괄한다.
더미(140)는 베이스 플레이트(141), 하부 조인트(142), 링크 로드(143), 상부 조인트(144) 및 마찰 패드(145)를 포함한다.
베이스 플레이트(141)는 레일(130)에 슬라이딩 가능하게 연결된다.
하부 조인트(142)는 베이스 플레이트(141)의 상단에 연결된다. 이러한 하부 조인트(142)에는 외부 충격을 감쇠하는 스프링(142a)이 구비된다. 스프링(142a)은 하부 조인트(142)의 몸체 상에 삽입된다. 스프링(142a)은 하부 조인트(142)와 교체가 가능한 탈착 구조로 이루어질 수 있다.
링크 로드(143)는 하부 조인트(142)의 상단에 연결된다. 이러한 링크 로드(143)의 외측 둘레면에는 링크 로드(143)의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재(143a)가 부착된다.
사람 별 또는 신체 부위 별로 하중 및 이와 관련한 특성은 제각각 다른 것이 일반적이다. 따라서 중량 부재(143a)는 링크 로드(143)의 길이 방향을 따라 위치 조절을 하며 더미(140)를 통해 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 할 수 있다.
상부 조인트(144)는 링크 로드(143)의 상단에 연결된다. 이러한 상부 조인트(144)에는 외부 충격을 감쇠하는 스프링(144a)이 구비된다. 스프링(144a)은 상부 조인트(144)의 몸체 상에 삽입된다. 스프링(144a)은 상부 조인트(144)와 교체가 가능한 탈착 구조로 이루어질 수 있다.
마찰 패드(145)는 상부 조인트(144)의 상단에 연결된다. 마찰 패드(145)는 진자 암(150)에 의해 로봇 부품과 충돌한다.
마찰 패드(145)는 수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상부 조인트(144)의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축(146) 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재(미도시)에 의하여 고정될 수 있다.
여기서 설정된 타격 위치란, 시험하고자 하는 인체 상의 부위나 형태에 따라 미리 설정된 위치를 말하며, 힌지축(146)을 통해 각도가 다변화된다.
고정부재는 볼트와 같이 물체를 고정시킬 수 있는 모든 물체를 포괄하는 의미를 가진다. 따라서, 본 발명의 고정부재는 형태와 구조가 제한되지 않는다.
고정 프레임(113)은 받침대(110)의 제2 구간(112) 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임(113a)과, 수직 프레임(113a)의 상단부를 잇는 수평 프레임(113b)을 갖는다.
진자 암(150) 수평 프레임(113b)의 일부 구간에 체결된다. 진자 암(150)은 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 더미(140)를 로봇 부품이 타격하도록 유도한다.
여기서, 기 설정된 조건이란 로봇 부품을 시험할 때 미리 계획한 데이터 베이스를 의미하며 시험의 상황에 따라 변경될 수 있다. 이때, 기 설정된 조건은 로봇 부품을 원하는 위치에서 고정시키거나 원하는 시간에 낙하시킬 수 있는 조건을 포괄한다.
진자 암(150)은 거치대(151), 디스크 로터(152), 암 로드(154) 및 부착편(155)을 포함한다.
거치대(151)는 수평 프레임(113b)의 하측 일부 구간에 연결된다. 거치대(151)는 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상으로 이루어진다.
디스크 로터(152)는 거치대(151)의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축(153)을 멈추거나 회전시킨다.
암 로드(154)는 긴 막대 형태로 이루어지며, 길이 방향 상단부가 회전축(153)에 연결된다.
부착편(155)은 암 로드(154)의 길이 방향 하단부에 형성되어, 로봇 부품이 부착되는 부위이다. 이러한 부착편(155)은 불특정 로봇 부품이 부착될 수 있도록 볼팅 조립이 가능하거나 별도의 고정수단(미도시)에 의해 로봇 부품을 고정할 수 있다.
제1 실시예의 구동 메커니즘
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6을 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 시험하고자 하는 로봇 부품(10)을 진자 암(150)에 부착한 뒤, 진자 암(150)의 진자 운동을 통해 인간을 모사한 더미(140)를 타격하여 로봇 부품(10)과 더미(140)의 접촉력을 측정한다.
이를 통해, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 인간의 안전 허용치와 관련한 데이터 베이스에 새롭게 시험으로 얻은 데이터값을 추가하여 저장할 수 있다.
진자 암(150)의 부착편(155)과 시험하고자 하는 로봇 부품(10)은 추 역할을 한다. 이렇게 추 역할을 하는 부착편(155)과 로봇 부품(10)이 기 설정된 조건으로 진자 운동을 할 때, 부착편(155)에 부착된 로봇 부품(10)의 위치에 따라 위치에너지와 운동에너지가 전환된다.
제1 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치(100)의 구동 메커니즘을 살펴보기에 앞서, 아직 설명하지 않은 구성에 대해 살펴보기로 한다.
마찰 패드(145)는 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b), 가속도센서(145c)를 포함한다.
로드 셀(145a)은 로봇 부품(10)과의 접촉력을 측정하기 위하여 마찰 패드(145)에 구비된다.
압력센서 어레이(145b)는 마찰 패드(145)의 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 형태로 이루어진다.
가속도센서(145c)는 마찰 패드(145)와 로봇 부품(10)이 상호 접촉된 후의 가속도를 측정한다.
여기서 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b) 및 가속도센서(145c)는 측정된 데이터값을 로봇 안전성 시험 장치(100)에 포함되는 제어부(160)에 전송한다.
제어부(160)는 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다. 여기서, 기 설정된 기준값은 로봇 안전성 시험 장치(100)와 연계된 클라우드(미도시)의 데이터 베이스 상에 저장된 데이터값을 의미하며, 이 데이터값은 접촉력, 접촉압력분포, 가속도 센싱값 등을 포괄한다.
이어서 로봇 안전성 시험 장치(100)의 구동 메커니즘을 살펴보면, 시험하고자 하는 로봇 부품(10)을 진자 암(150)의 부착편(155)에 고정한다. 부착편(155)에 로봇 부품(10)이 부착되면, 진자 암(150)은 제어부(160)에 의해 진자 운동하며 더미(140)를 로봇 부품(10)이 타격하도록 유도한다.
이때, 제어부(160)는 로봇 부품(10)의 위치와 타격 데이터값을 실시간으로 수집하여 클라우드에 저장된 데이터값과 비교 연산한 이후, 그 결과값을 분석하여 저장한다.
진자 암(150)에 부착된 로봇 부품(10)에 의해 타격된 더미(140)는 레일(130) 상에서 뒤로 밀린다. 이때, 더미(140)는 기본적으로 레일(130) 상에서 수동적으로 움직이지만 경우에 따라선 능동적으로 움직이거나 고정할 수 있다.
제2 실시예
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 8은 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 방진 테이블(180), 매니퓰레이터(170), 받침대(110), 더미(140), 고정 프레임(113), 진자 암(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
위 구성 중 제1 실시예와 중복되는 구성은 생략하기로 한다.
제2 실시예에서의 로봇 안전성 시험 장치(100)는 제1 실시예에서 방진 테이블(180)과 매니퓰레이터(170)가 추가된 구성이다.
방진 테이블(180)은 공기압을 이용하여 바닥이 진동을 격리시킬 수 있는 구조로 이루어지고, 볼트를 넣을 수 있는 홀이 규칙적으로 천공되어 있다. 따라서 원하는 위치에 매니퓰레이터(170)를 고정시킬 수 있다.
매니퓰레이터(170)는 일종의 로봇 암(arm)을 말하며, 인간의 팔과 유사한 기능을 보유한다. 이러한 매니퓰레이터(170)는 인간과 공유하는 산업 현장에서 많이 쓰이기 때문에 그 안전성을 점검하는 것이 중요하다.
제2 실시예의 구동 메커니즘
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 9를 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 단진자와 브레이크로 이루어진 진자 암(150) 구조를 통해 로봇 부품(10)에 대한 반복 시험이 가능하다.
제2 실시예에서의 더미(140)는 기 설정된 조건으로 매니퓰레이터(170)와 로봇 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 매니퓰레이터(170)와 로봇 부품 사이에서 위치 변화가 가능하다.
이때, 더미(140)는 제어부(160)에 의해 자체적으로 수평 전환이 가능하거나 레일(130)과의 체결 구조 상 회전이 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 또는, 마찰 패드(145)는 힌지축(146)을 기준으로 180도(degree) 전환이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
마찰 패드(145)는 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b), 가속도센서(145c)를 포함한다.
로드 셀(145a)은 로봇 부품(10)과의 접촉력을 측정하기 위하여 마찰 패드(145)에 구비된다.
압력센서 어레이(145b)는 마찰 패드(145)의 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 형태로 이루어진다.
가속도센서(145c)는 마찰 패드(145)와 로봇 부품(10)이 상호 접촉된 후의 가속도를 측정한다.
이때, 마찰 패드(145)의 표면에는 탈착 가능한 외피(미도시)가 구비될 수 있다. 여기서 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b) 및 가속도센서(145c)는 제1 실시예와 마찬가지로 측정된 데이터값을 로봇 안전성 시험 장치(100)에 포함되는 제어부(160)로 전송한다.
제어부(160)는 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다.
이렇게 저장된 데이터값은 모니터링 및 분석이 가능하여 향후 관련한 시험 조건에서 필요한 데이터를 추출하는 데 도움이 될 수 있다.
제2 실시예서의 로봇 안전성 시험 장치(100)는 로봇 완성품과 더불어 로봇 부품에 대한 평가를 독립적으로 수행할 수 있다.
이에 더하여 제1, 2 실시예에서 이용되는 로봇 접촉력 평가용 더미(140)는 비교적 간단한 구조로 이루어짐에도 불구하고 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇 부품의 안전성을 평가할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10: 로봇 부품
100: 로봇 안전성 시험 장치
110: 받침대 111: 받침대의 제1 구간
112: 받침대의 제2 구간 113: 고정 프레임
113a: 수직 프레임 113b: 수평 프레임
114: 볼 캐스터 120: 고정 테이블
121: 체결 홀 130: 레일
140: 더미 141: 베이스 플레이트
142: 하부 조인트 142a: 스프링
143: 링크 로드 143a: 중량 부재
144: 상부 조인트 144a: 스프링
145: 마찰 패드 145a: 로드 셀
145b: 압력센서 어레이 145c: 가속도센서
146: 힌지축 150: 진자 암
151: 거치대 152: 디스크 로터
153: 회전축 154: 암 로드
155: 부착편 160: 제어부
170: 매니퓰레이터 180: 방진 테이블
181: 볼 캐스터

Claims (12)

  1. 길이 방향을 기준으로 제1 구간과 제2 구간으로 구획되는 받침대;
    상기 받침대의 제1 구간 상부면에 배치되는 고정 테이블;
    상기 고정 테이블의 상부면에 탈착이 가능한 레일;
    조건이 상이한 인체의 각 부위를 모사한 로봇의 단위 부품과의 충돌에 의하여 상기 레일상에서 슬라이딩 이동되며 해당 단위 부품과의 접촉력을 측정하는 더미;
    상기 받침대의 제2 구간 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임과, 상기 수직 프레임의 상단부를 잇는 수평 프레임을 갖는 고정 프레임;
    상기 수평 프레임의 일부 구간에 체결되고, 상기 단위 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 상기 더미를 해당 단위 부품이 타격하도록 유도하는 진자 암; 및
    상기 진자 암을 제어하고, 상기 로봇의 단위 부품과 더미의 타격 데이터값을 클라우드의 데이터베이스상에 저장된 기 설정된 기준값과 실시간으로 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장하는 제어부를 포함하고,
    상기 더미는 상기 진자 암에 의해 상기 로봇의 단위 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함하되,
    상기 마찰 패드는 설정된 타격 위치로 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진자 암은
    상기 수평 프레임의 하측 일부 구간에 연결되고, 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상의 거치대;
    상기 거치대의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축을 멈추거나 회전시키는 디스크 로터;
    상기 회전축에 연결되는 암 로드; 및
    상기 암 로드의 하단부에 형성되어, 상기 로봇의 단위 부품이 부착되는 부착편을 포함하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 더미는
    상기 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트;
    상기 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드;
    상기 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 상기 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재; 및
    상기 링크 로드의 상단에 연결되고 상기 마찰 패드의 하단에 연결되는 상부 조인트를 더 포함하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마찰 패드는
    수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상기 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마찰 패드는
    상기 로봇의 단위 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀;
    표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이; 및
    로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하고,
    상기 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서의 데이터값은 상기 제어부에 전송되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    방진 테이블;
    상기 방진 테이블의 기준 위치에서 수평 방향으로 회전하는 매니퓰레이터; 및
    상기 방진 테이블의 주변에 배치되는 받침대를 포함하고,
    상기 더미는 기 설정된 조건으로 상기 매니퓰레이터와 상기 로봇의 단위 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 상기 매니퓰레이터와 상기 로봇의 단위 부품 사이에서 위치 변화가 가능한 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 더미는
    상기 받침대의 상부에 배치되는 링크 로드;
    상기 링크 로드의 상, 하단에 각각 연결되는 상, 하부 조인트; 및
    상기 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 상기 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재를 포함하고,
    상기 마찰 패드는 상기 상부 조인트의 상단에 연결되어 상기 매니퓰레이터 또는 상기 로봇의 단위 부품과 충돌하고,
    상기 상, 하부 조인트는
    교체 가능한 스프링을 구비하여 충격을 감쇠하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마찰 패드의 표면에는
    탈착 가능한 외피가 구비되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.
  9. 기 설정된 조건으로 진자 운동하는 진자 암의 부착편에 부착되며, 조건이 상이한 인체의 각 부위를 모사한 로봇의 단위 부품과의 접촉력을 측정하는 로봇 안전성 시험 장치에 이용되는 더미에 있어서,
    바닥 상에서 외력에 의해 슬라이딩 이동하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상부에 배치되고, 길이 방향 양단에 상, 하부 조인트가 각각 연결되는 링크 로드; 및
    상기 상부 조인트의 상단에 연결되어 상기 로봇의 단위 부품과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함하고,
    상기 링크 로드는
    길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재를 구비하여, 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 하고,
    상기 부착편은
    긴 막대 형태로 이루어진 암 로드의 길이 방향 하단부에 위치하여, 별도의 고정수단을 통해 불특정 로봇의 단위 부품의 부착이 가능하도록 하고,
    상기 마찰 패드는
    수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상기 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마찰 패드는
    상기 로봇의 단위 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀;
    표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이; 및
    상기 로봇의 단위 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하고,
    상기 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서는 측정된 데이터값을 상기 로봇 안전성 시험 장치의 제어부에 전송하고,
    상기 제어부는 상기 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장하는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020200017240A 2020-02-12 2020-02-12 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치 KR102508001B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200017240A KR102508001B1 (ko) 2020-02-12 2020-02-12 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200017240A KR102508001B1 (ko) 2020-02-12 2020-02-12 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210102778A KR20210102778A (ko) 2021-08-20
KR102508001B1 true KR102508001B1 (ko) 2023-03-10

Family

ID=77466868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200017240A KR102508001B1 (ko) 2020-02-12 2020-02-12 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102508001B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115635508B (zh) * 2022-09-24 2023-07-21 重庆智能机器人研究院 机器人静态柔顺性测试装置及测试方法
CN116352756A (zh) * 2022-11-25 2023-06-30 威凯检测技术有限公司 室内场景智能服务机器人避障功能检测系统及检测方法
CN116330355B (zh) * 2023-05-30 2023-08-04 山东致远通信网络有限公司 一种agv智能机器人制动性能测试装置
CN118636196B (zh) * 2024-08-14 2024-12-06 武汉理工大学 一种轮腿机器人的足端接触力与位置检测方法及系统
CN118952224A (zh) * 2024-10-12 2024-11-15 宁波万航实业有限公司 一种智能机械臂动态定位测试平台

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101745939B1 (ko) * 2015-06-16 2017-06-12 경희대학교 산학협력단 인체 상해 평가를 위한 충돌시험장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160068525A (ko) * 2014-12-05 2016-06-15 세종대학교산학협력단 인간 서비스 로봇 충돌 안전성 평가 시험 방법
KR101702319B1 (ko) * 2015-05-15 2017-02-03 경희대학교 산학협력단 인체 충돌 시험용 간이 충돌 더미

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101745939B1 (ko) * 2015-06-16 2017-06-12 경희대학교 산학협력단 인체 상해 평가를 위한 충돌시험장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210102778A (ko) 2021-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102508001B1 (ko) 로봇 접촉력 평가용 더미 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치
CN105705305B (zh) 检测装置和检测方法
US5696312A (en) Accelerated impact testing apparatus
CN204128770U (zh) 垂直坠落式冲击实验测试平台
CN208537320U (zh) 一种落锤冲击实验装置及防二次冲击机构
US7461556B2 (en) Test system for dynamically analyzing a vehicle under simulated road conditions
CN105043707B (zh) 可集中控制的假人标定试验系统
Cordero et al. Experimental tests in human–robot collision evaluation and characterization of a new safety index for robot operation
CN202836915U (zh) 机器人单腿冲击控制实验平台
US9719903B2 (en) Heavy dynamic penetrometer and method for determining the fall height of a hammer belonging to such a penetrometer
JP2012037398A (ja) 落錘式衝撃試験装置及び落錘式衝撃試験方法
JP2023500937A (ja) ネック認証を実施するためのテスト振り子装置とテスト振り子装置の操作方法
KR200430499Y1 (ko) 안전모용 낙하식 충격시험기
US20050257606A1 (en) Powertrain testing apparatus
CN118687802B (zh) 导轨抗冲击测试装置及耐冲击异型钢管导轨的测试方法
KR102266849B1 (ko) 로봇-인간 동적 충돌 안정성 평가 시험장치
RU2556768C2 (ru) Универсальный стенд для испытания гасителей колебаний
CN111735712A (zh) 一种梯级链寿命试验装置
JPH0949780A (ja) 車の側面衝突用シミュレータ及び簡易シミュレータ
CN114397081B (zh) 一种模拟冲击试验装置
CN100483104C (zh) 旋转碰撞地冲击波模拟台
CN116296763B (zh) 电池包球击测试装置及测试方法
CN205114740U (zh) 一种电梯瞬时动能测量装置安装结构
CZ37428U1 (cs) Zařízení pro testování závěsů uzavíracích systémů
RU2263889C2 (ru) Стенд для испытаний шаровых шарниров

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20200212

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210413

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20200212

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20220613

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20221025

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20220613

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20221025

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20220816

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20230221

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20230125

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20221025

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20220816

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20230306

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20230307

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration