KR102557025B1

KR102557025B1 - 이용될 툴을 자동으로 교체하는 자동 툴 교체 로봇

Info

Publication number: KR102557025B1
Application number: KR1020230034853A
Authority: KR
Inventors: 이상민
Original assignee: 이상민
Priority date: 2023-03-17
Filing date: 2023-03-17
Publication date: 2023-07-19

Abstract

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇은, 베이스, 아암, 및 툴 체인저를 포함하는 동작부, 프로세서, 및 사용자 입력을 수신하도록 구성된 입력부를 포함하고, 상기 프로세서는, 복수의 툴 거치대들 중에서, 상기 사용자 입력에 대응하는 지정된 툴이 거치된 지정된 툴 거치대의 위치를 식별하고, 상기 지정된 툴을, 상기 지정된 툴 거치대로부터 분리하여, 상기 툴 체인저에 결합하고, 상기 툴 체인저에 결합된 상기 지정된 툴을, 상기 툴 체인저로부터 분리하여, 상기 지정된 툴 거치대에 거치하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

Description

이용될 툴을 자동으로 교체하는 자동 툴 교체 로봇{AUTOMATIC TOOL CHANGE ROBOT THAT AUTOMATICALLY CHANGES TOOL TO BE USED}

본 개시의 다양한 실시예들은, 작업 동작에 이용될 툴을 자동으로 교체하는 자동 툴 교체 로봇에 관한 것이다.

로봇은, 전기적 제어 신호에 따라 사람의 동작과 유사한 동작을 수행하는 기계 장치를 의미할 수 있다. 로봇은, 로봇을 구동하는 제어 기술의 발달로, 사람의 동작을 정밀하게 수행함으로써, 다양한 산업 현장에서 사용될 수 있다. 로봇은, 사람의 동작을 대체함으로써 반복적인 동작을 자동으로 수행할 수 있다.

로봇을 이용하여 다양한 동작을 수행하기 위해, 로봇은, 사람의 팔과 유사한 형태로 구현될 수 있고, 동작 수행을 위한 툴을 이용할 수 있다. 툴은, 엔드 이펙터(end effector) 또는 EoAT(end-of-arm tooling)로 참조될 수 있다. 로봇의 끝단에 다양한 형태의 툴을 결합하고, 툴을 이용한 동작을 위해 로봇의 구동이 제어될 수 있다.

로봇을 이용하여 연속적인 동작을 수행하고자 할 경우, 다양한 툴들이 사용될 수 있다. 연속적인 동작은, 서로 다른 툴을 이용할 수 있기 때문에, 동작 사이에서 툴의 교체가 필요할 수 있다. 로봇이 특정 동작을 수행하기 위해 임의의 툴을 사용하고, 해당 동작의 수행이 완료되면, 툴을 교체하는 동작을 자동으로 수행할 경우, 연속적이고 복잡한 동작이 로봇을 통해 수행될 수 있다. 자동 툴 교체 로봇은, 로봇이 툴을 자동으로 교체할 때, 툴이 거치된 거치대를 식별하고, 거치대에서 툴을 자동으로 분리하여 동작을 수행하는 것이 요구될 수 있다. 동작의 수행이 완료되면, 다시 툴을 거치대에 거치하고, 다음 동작을 위한 툴이 거치된 거치대로부터 툴을 분리하는 것이 요구될 수 있다.

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

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇은, 상기 로봇이 배치된 지면에 수직한(perpendicular to) 제1 회전축에 대하여 회전 가능한 베이스, 상기 베이스에 연결되고, 상기 제1 회전축과 교차하는(cross) 제2 회전축에 대하여 회전 가능한 아암(arm), 및 상기 아암의 단부에 연결되고, 상기 툴과 결합 및 분리 가능한 툴 체인저를 포함하는 동작부, 상기 동작부와 작동적으로 결합되는(operatively connected) 프로세서 및 상기 툴을 이용한 동작과 관련된 사용자 입력을 수신하고, 수신된 상기 사용자 입력을 프로세서로 제공하도록 구성된 입력부를 포함하고, 상기 프로세서는, 복수의 툴 거치대들 중에서(among), 상기 사용자 입력에 대응하는 지정된 툴이 거치된 지정된 툴 거치대의 위치를 식별하고, 상기 지정된 툴을, 상기 지정된 툴 거치대로부터 분리하여, 상기 툴 체인저에 결합하고, 상기 툴 체인저에 결합된 상기 지정된 툴을, 상기 툴 체인저로부터 분리하여, 상기 지정된 툴 거치대에 거치하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 입력부는, 제1 툴을 이용한 제1 동작을 포함하는 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 툴이 거치된 제1 툴 거치대의 제1 위치를 식별하고, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴에 결합하여 상기 제1 툴 거치대로부터 상기 제1 툴을 분리하고, 상기 제1 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제1 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 입력부는, 상기 제1 동작 후, 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제2 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고, 상기 프로세서는, 상기 제2 사용자 입력에 기반하여, 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고, 상기 제1 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고, 상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고, 상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 입력부는, 상기 제1 동작 중, 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제2 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 동작 중, 상기 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 동작을 중단하고, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고, 상기 제2 사용자 입력에 기반하여, 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고, 상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고, 상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 제2 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 입력부를 통해, 상기 제1 동작의 재수행 여부를 확인하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 입력부는, 제1 툴을 이용한 제1 동작 및 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 툴이 거치된 제1 툴 거치대의 제1 위치 및 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴에 결합하여 상기 제1 툴 거치대로부터 상기 제1 툴을 분리하고, 상기 제1 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제1 동작을 수행하고, 상기 제1 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고, 상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고, 상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 툴 거치대들에 대한 이미지들을 획득하고, 상기 이미지들에 관한 이미지 데이터를 상기 프로세서에게 제공하도록 구성된 이미지 센서카메라를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 이미지 데이터로부터, 상기 지정된 툴을 식별함으로써, 상기 지정된 툴 거치대의 위치를 식별하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수의 툴 거치대들 각각의 위치 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 입력을 획득함에 응답하여, 상기 메모리로부터 상기 지정된 툴 거치대의 위치 정보를 획득하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 툴들 각각은, 서로 상이한 형상의 연결부를 포함하고, 상기 툴 체인저는, 상기 연결부와 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 지정된 툴을 식별함에 응답하여, 상기 결합부의 형상을 상기 지정된 툴의 연결부의 형상에 대응하도록, 변형시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 툴들 각각은, 상기 복수의 툴들 각각에 할당된 식별자를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 툴 체인저에 결합된 툴의 제1 식별자를 상기 사용자 입력에 포함된 상기 지정된 툴의 제2 식별자에 대응함을 식별함에 응답하여, 상기 지정된 툴을 이용한 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 툴 체인저에 인가되는 무게를 식별하고, 상기 무게에 관한 무게 데이터를 상기 프로세서에게 제공하도록 구성된 무게 센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 무게 데이터에 기반하여, 상기 툴 체인저가 상기 툴과 결합되었는지 여부를 식별하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 무게 데이터가 상기 툴 체인저에 상기 툴이 결합되지 않은 프리 상태(free-state)에 대응함을 식별함에 응답하여, 상기 툴이 상기 툴 체인저로부터 분리된 것으로 식별하고, 상기 무게 데이터가 상기 프리 상태와 상이함을 식별함에 응답하여, 상기 툴이 상기 툴 체인저에 결합된 것으로 식별하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 자동 툴 교체 로봇은, 복수의 동작들을 수행할 때 사용될 툴을 식별하여, 자동으로 툴을 결합 및 분리할 수 있으므로, 복수의 동작들이 자동으로 수행될 수 있다. 툴이 거치대에 거치된 상태에서, 자동 툴 교체 로봇은, 거치대의 위치를 식별하여 거치대로부터 툴을 분리하여 사용할 수 있다. 동작 완료 시, 툴을 다시 거치대에 거치하고, 다음 동작을 위한 툴을 거치대에서 분리하여 사용하기 때문에, 사용자의 개입이 없더라도 연속된 동작들이 자동으로 수행될 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇의 블록도이다.
도 2a는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇을 개략적으로 도시한다.
도 2b는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇의 카메라를 도시한다.
도 2c는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇을 컨트롤러를 이용하여 조작하는 모습을 도시한다.
도 3은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇의 동작을 나타내는 흐름도(flow chart)이다.
도 4는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇이 툴을 이용한 복수의 동작들을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e, 및 도 5f는, 도 4에 도시된 동작들의 과정 내의 자동 툴 교체 로봇을 도시한다.
도 6은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇이 툴을 이용한 복수의 동작들을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇의 툴과 툴 체인저를 도시한다.
도 7b는, 툴과 툴 체인저가 결합되는 모습을 개략적으로 도시한다.
도 8은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇이 결합된 툴을 점검하는 동작의 흐름도이다.
도 9a 및 도 9b는, 일 실시예에 따른 툴 교체 로봇이 무게 센서를 통해, 결합된 툴을 점검하는 동작의 흐름도이다.

도 1은, 일 실시예에 따른(according to an embodiment) 자동 툴 교체 로봇(10)의 블록도이다. 도 2a는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)을 개략적으로 도시한다. 도 2b는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇의 카메라를 도시한다. 도 2c는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇을 컨트롤러를 이용하여 조작하는 모습을 도시한다.

자동 툴 교체 로봇(10)은, 전기적 메커니즘 및/또는 기계적 메커니즘에 의해, 사람의 팔, 손 동작을 구현하도록 구성된 매니퓰레이터(manipulator)를 통해 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 매니퓰레이터는, 후술될 동작부(100)로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 자동 툴 교체 로봇(10)에 지정된 기능을 수행하기 위한 툴(20)이 결합될 수 있다. 자동 툴 교체 로봇(10)이 복수의 동작들을 수행할 경우, 툴(20)의 교체가 필요할 수 있다. 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 복수의 툴들(tools) 중(among), 사용될 툴(20)(tool)을 자동으로 교체할 수 있다. 예를 들어, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 사용자 입력에 따라 필요한 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치를 식별하고(identify), 식별된 툴 거치대(30)에서 툴(20)을 분리하여 동작을 수행한 후, 다른 툴(20)로 교체하는 동작을 스스로 수행할 수 있다. 따라서, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 사용자가 수동으로 툴(20)을 교체하는 작업을 수행하지 않더라도, 복수의 동작들을 자동으로 수행할 수 있다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 동작부(100), 프로세서(300), 및 입력부(400)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 동작부(100)는, 베이스(120), 아암(110), 및 툴 체인저(200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(120) 및 아암(110)은, 적어도 하나의 액추에이터에 의해 구동되는 로봇 팔의 적어도 일부일 수 있다. 적어도 하나의 액추에이터는, 프로세서(300)에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 아암(110)은, 복수의 링크 연결 구조들을 포함할 수 있다. 아암(110)의 구조는, 아암(110)의 단부에 연결된 툴(20)의 위치를 조절하고, 툴(20)의 평면에 대한 높이를 조절하며, 툴(20)의 회전 운동(예: 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw))을 가능하게 할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 아암(110)은, 적어도 하나의 액추에이터를 통해, 자유도를 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 베이스(120)는, 자동 툴 교체 로봇(10)이 배치된 지면에 수직한(perpendicular to) 제1 회전축에 대하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(120)는, 자동 툴 교체 로봇(10)이 배치된 지면에 대하여, 상기 지면을 관통하고, 상기 지면에 수직한 제1 회전 축에 대하여 회전 이동(rotational traverse)할 수 있다. 베이스(120)의 회전 이동을 위한 액추에이터가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 아암(110)은, 복수의 유닛들(111, 112, 113)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a를 참조하면, 아암(110)은, 제1 유닛(111), 제2 유닛(112), 및 제3 유닛(113)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유닛(111)은, 베이스(120)에 연결될 수 있다. 제1 유닛(111)은, 베이스(120)로부터 연장되어 제2 유닛(112)과 베이스(120) 사이에 배치될 수 있다. 제1 유닛(111)의 일 단(one end)은, 베이스(120)에 연결되고, 제1 유닛(111)의 타 단(another end)은, 제2 유닛(112)에 연결될 수 있다. 제1 유닛(111)은, 제1 회전축과 교차하는(cross) 제2 회전축(AX2a)에 대하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 유닛(112)은, 자동 툴 교체 로봇(10)이 배치된 지면에 평행한 제2 회전축(AX2a)을 회전 축으로 하는 회전 운동을 할 수 있다. 예를 들면, 제1 유닛(111)은, 제2 회전축(AX2a)에 대하여 회전함으로써, 자동 툴 교체 로봇(10)이 배치된 지면에 대하여 수직 이동(vertical traverse)할 수 있다. 제1 유닛(111)의 수직 이동을 위한 액추에이터가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제3 유닛(113)은, 제2 유닛(112)에 연결될 수 있다. 제2 유닛(112)은, 제1 유닛(111)과 제3 유닛(113) 사이에 연결되어, 제1 유닛(111) 및 제2 유닛(112) 사이의 연결을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 유닛(112)은, 제1 유닛(111) 및 제3 유닛(113) 사이의 관절부로 기능할 수 있다. 제3 유닛(113)은, 제2 회전축(AX2b)에 대하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제3 유닛(113)의 회전축이 되는 제2 회전축(AX2b)은, 제2 유닛(112)을 관통할 수 있고, 제3 유닛(113)은, 제2 유닛(112)을 관통하는 제2 회전축(AX2b)에 대하여 회전 가능하도록, 제2 유닛(112)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제3 유닛(113)은, 제2 유닛(112)을 관통하고, 지면에 평행한 제2 회전축(AX2b)에 대하여, 수직 이동(vertical traverse)할 수 있다. 제3 유닛(113)의 수직 이동을 위한 액추에이터가 구비될 수 있다. 도 2a에 도시된 자동 툴 교체 로봇(10)은, 3개의 유닛들(111, 112, 113)을 포함하는 아암(110)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 자동 툴 교체 로봇(10)의 아암(110)은, 2개의 유닛들 또는 3개 이상의 유닛들을 포함할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 자동 툴 교체 로봇(10)의 위치의 이동이 필요한 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 이동부(130)를 통해 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 이동부(130)는, 바퀴 또는 체인과 같은 이동 수단을 포함할 수 있다. 이동부(130)는, 프로세서(300)에 의해 제어됨으로써, 자동 툴 교체 로봇(10)을 이동시킬 수 있다. 필요에 따라, 이동부(130)는, 생략될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 툴 체인저(200)는, 아암(110)의 단부에 연결될 수 있다. 툴 체인저(200)는, 툴(20)과 아암(110) 사이에 배치되어, 툴(20)과 아암(110)을 연결하도록 구성될 수 있다. 툴 체인저(200)는, 복수의 툴들을 작업 용도에 따라, 아암(110)에 선택척으로 결합 또는 분리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)는, 프로세서(300)에 의해 구동됨에 따라, 툴(20)과 결합될 수 있고, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합된 상태 내에서, 동작부(100)의 동작에 따라, 툴(20)을 이용한 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)는, 프로세서(300)에 의해 구동됨에 따라, 결합된 툴(20)과 분리될 수 있다. 도 2a를 참조하면, 툴 체인저(200)는, 아암(110)의 일부(예: 제2 유닛(112))에 대하여, 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)는, 제2 회전축(AX2c)에 대하여, 제2 유닛(112)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 툴 체인저(200)의 구동을 위한 액추에이터가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(300)는, 동작부(100)와 작동적으로 결합될 수 있다. 프로세서(300)가, 동작부(100)와 작동적으로 결합됨은, 프로세서(300)에 의해 동작부(100)의 동작이 제어될 수 있고, 상기 제어를 위한 제어 신호는, 프로세서(300)로부터 동작부(100)로 직접 전달되거나, 또는 다른 구성요소를 통해 전달될 수 있음을 의미할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 동작부(100)의 구동을 위한 적어도 하나의 액추에이터를 제어하거나, 툴 체인저(200)의 툴(20)과 연결되는 부분의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 입력부(400)는, 툴(20)을 이용한 동작과 관련된 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 툴(20)을 이용한 특정 동작에 대한 사용자 입력을, 입력부(400)를 통해 제공할 수 있다. 입력부(400)는, 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 사용자 입력을 프로세서(300)로 제공하도록 구성될 수 있다. 입력부(400)가 사용자 입력을 프로세서(300)로 제공함은, 사용자 입력을 나타내는 신호를 프로세서(300)로 송신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 제1 툴(예: 도 5a의 제1 툴(21))를 이용한 제1 동작이 수행된 이후, 제2 툴(예: 도 5a의 제2 툴(22))를 이용한 제2 동작이 수행되도록, 사용자 입력을 입력할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는, 제1 동작이 수행되고 있는 동안, 제1 동작을 중단하고 제2 동작이 수행되도록, 사용자 입력을 입력할 수도 있다. 입력부(400)는, 다양한 사용자 입력을 수신하고, 수신된 사용자 입력을 프로세서(300)에게 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력부(400)는, 터치 스크린으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 카메라(510), 무게 센서(520), 및/또는 메모리(600)를 더(further) 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라(510)는, 자동 툴 교체 로봇(10)의 외부를 촬영하고, 촬영된 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 카메라(510)는, 촬영된 이미지 내에서, 툴(20)의 종류, 툴 거치대(30)의 위치를 식별할 수 있는, AI 카메라로 구현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 카메라(510)의 위치는, 툴 체인저(200)에 연결된 제4 유닛(114) 및 제5 유닛(115)을 통해 변경될 수 있다. 예를 들어, 제4 유닛(114)은, 툴 체인저(200) 상부에 연결되어 고정될 수 있다. 제5 유닛(115)은, 툴 체인저(200)에 고정된 제4 유닛(114)에 대하여, 회전 가능하게 연결될 수 있다. 카메라(510)는, 제5 유닛(115)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제5 유닛(115)은, 제3 회전축(AX3)에 대하여, 제4 유닛(114)에 회전 가능하게 연결될 수 있다, 제5 유닛(115)이 제3 회전축(AX3)에 대하여 회전하면, 카메라(510)의 틸팅(tilting) 동작이 구현될 수 있다. 제5 유닛(115)의 회전 동작에 의해, 카메라(510)의 전면이 향하는 방향이 틸트됨으로써, 카메라(510)의 틸팅 동작이 가능할 수 있다.

도 2b의 (a)는, 카메라(510)의 전면(511)을 도시하고, (b)는, 카메라(510)의 후면(512)을 도시한다. 도 2b의 (a)를 참조하면, 카메라(510)의 전면(511)은, 카메라로 동작하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다. 카메라(510)는, 렌즈를 통해 획득되는 빛을 이미지 데이터로 변환할 수 있다. 제4 유닛(114)에 대하여 제5 유닛(115)이 회전하면, 전면(511)이 향하는 방향이 틸트됨으로써, 카메라(510)의 틸팅 동작이 가능할 수 있다. 도 2b의 (b)를 참조하면, 카메라(510)의 후면(512)은, 복수의 시각적 객체들을 표시하는 디스플레이(예: 터치 스크린)일 수 있다. 예를 들어, 후면(512)은, 자동 툴 교체 로봇(10)의 동작을 제어하기 위한 복수의 시각적 객체들을 표시하고, 복수의 시각적 객체들에 대한 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 제1 시각적 객체(512-1)는, 아암(110)의 +x 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 시각적 객체(512-2)는, 아암(110)의 +y 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제3 시각적 객체(512-3)는, 아암(110)의 +z 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제4 시각적 객체(512-4)는, 아암(110)의 -x 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제5 시각적 객체(512-5)는, 아암(110)의 -y 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제6 시각적 객체(512-6)는, 아암(110)의 -z 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제7 시각적 객체(512-7)는, 아암(110)의 동작을 중단을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제8 시각적 객체(512-8)는, 아암(110)의 다음 동작을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제9 시각적 객체(512-9)는, 아암(110)의 동작을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 하지만, 상술한 후면(512)의 시각적 객체들은, 예시적인 것일뿐, 이에 제한되지 않는다.

도 2c를 참조하면, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 외부의 컨트롤러(40)에 의해 수동으로 조작될 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러(40)는, 터치 스크린(40a)을 포함할 수 있다. 사용자는, 터치 스크린(40a)에 표시되는 복수의 시각적 객체들을 통해, 자동 툴 교체 로봇(10)의 동작에 관한 사용자 입력을 제공할 수 있다. 컨트롤러(40)는, 자동 툴 교체 로봇(10)과 전기적으로 연결되는 케이블(40b)을 통해, 사용자 입력에 따른 제어 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자로부터 터치 스크린(40a)에 사용자 입력이 제공되면, 컨트롤러(40)는, 해당 사용자 입력에 대응하는(correspond to) 제어 신호를, 케이블(40b)을 통해, 자동 툴 교체 로봇(10)으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린(40a)은, 사용자 입력을 위한 복수의 시각적 객체들을 표시할 수 있다. 사용자는, 컨트롤러(40)를 이용하여, 자동 툴 교체 로봇(10)의 모든 동작에 대한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 아암(110)의 좌표 제어, 툴 체인저(200)의 동작 제어, 작업의 수행, 중단 및/또는 진행에 대한 제어가 가능할 수 있다.

예를 들어, 제1 시각적 객체(41)는, 아암(110)의 +x 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 시각적 객체(42)는, 아암(110)의 +y 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제3 시각적 객체(43)는, 아암(110)의 +z 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제4 시각적 객체(44)는, 아암(110)의 -x 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제5 시각적 객체(45)는, 아암(110)의 -y 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제6 시각적 객체(46)는, 아암(110)의 -z 방향으로 이동을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제7 시각적 객체(47)는, 아암(110)의 동작을 중단을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제8 시각적 객체(48)는, 아암(110)의 다음 동작을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 제9 시각적 객체(49)는, 아암(110)의 동작을 명령하는 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 하지만, 상술한 터치 스크린(40a)의 시각적 객체들은, 예시적인 것일뿐, 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 무게 센서(520)는, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)의 무게를 측정하도록 구성될 수 있다. 툴 체인저(200)에 툴(20)이 결합되면, 툴(20)의 무게에 의해 툴 체인저(200)에 가해지는 하중이 변할 수 있다. 무게 센서(520)는, 툴 체인저(200)에 인가되는 무게를 식별하고, 식별된 무게에 관한 무게 데이터를 프로세서(300)에게 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(600)는, 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 카메라(510), 무게 센서(520), 및/또는 메모리(600)를 이용한 다양한 동작들은, 후술될 것이다.

도 3은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)의 동작을 나타내는 흐름도(flow chart)이다. 도 3에 도시된 동작은, 프로세서(300)에 의해 제어되는 동작부(100)를 통해 수행될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴 체인저(200)에 연결된 툴(20)을 자동으로(automatically) 교체 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자동 툴 교체 로봇(10)을 이용하여 복수의 동작들이 수행될 수 있고, 복수의 동작들 각각은, 서로 다른 툴(20)을 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)을 자동으로 교체하고, 연속된 동작들을 수행함으로써, 사용자가 수동으로 툴(20)을 교체하는 동작이 생략될 수 있다. 자동 툴 교체 로봇(10)은, 자동으로 툴(20)을 교체하는 것뿐만 아니라, 복수의 툴들 중, 작업에 사용될 툴(20)을 식별할 수 있다. 자동 툴 교체 로봇(10)은, 식별된 툴(20)의 위치에서, 툴(20)을 툴 체인저(200)에 장착하여 작업을 수행하고, 툴(20)을 원래 자리에 놓은 다음, 다음 작업에 이용될 툴(20)을 툴 체인저(200)에 장착하여 다음 작업을 수행할 수 있다. 상기 동작들은, 연속적이고 자동으로 수행될 수 있다. 사용자의 개입이 없더라도, 자동 툴 교체 로봇(10)에 의해 복수의 작업 동작들이 수행될 수 있다. 동작에 이용될 툴(20)은, 툴 거치대(30)에 거치되어 보관될 수 있다.

동작 3001에서, 프로세서(300)는, 복수의 툴 거치대들(30) 중에서(among), 사용자 입력에 대응하는 지정된 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 입력부(400)는, 지정된 툴(20)을 이용한 동작을 수행하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 입력부(400)는, 상기 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 수신된 사용자 입력을 프로세서(300)에게 제공할 수 있다. 프로세서(300)는, 입력부(400)로부터 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 사용자 입력 내에 포함된 툴(20)을 식별할 수 있다. 프로세서(300)는, 지정된 툴(20)이 거치된, 지정된 툴 거치대(30)의 위치를 식별할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 지정된 툴 거치대(30)의 위치 식별은, 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 카메라(510)는, 복수의 툴 거치대들(30)에 대한 이미지를 획득하고, 획득된 이미지들에 관한 이미지 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 카메라(510)는, 이미지 데이터를 프로세서(300)에게 제공하도록 구성될 수 있다. 프로세서(300)는, 카메라(510)로부터 획득한 이미지 데이터로부터, 지정된 툴(20)을 식별할 수 있다. 예를 들어, 지정된 툴(20)이 3D 프린터(예: 도 5a의 제2 툴(22))인 경우, 카메라(510)는, 자동 툴 교체 로봇(10)의 외부를 촬영하고, 촬영된 이미지에 관한 이미지 데이터를 프로세서(300)에게 제공할 수 있다. 프로세서(300)는, 이미지 데이터 내에서, 3D 프린터를 식별하여, 3D 프린터가 거치된 거치대(예: 도 5a의 제2 툴 거치대(32))의 위치를 식별할 수 있다.

다른 예를 들어, 메모리(600)는, 복수의 툴 거치대들(30)의 위치에 관한 위치 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 상기 위치 정보는, 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 위치 정보는, 복수의 툴 거치대들(30)에 대한 상대적인 위치 관계를 포함할 수도 있고, 복수의 툴 거치대들(30) 각각에 대한 절대적인 위치를 포함할 수도 있다. 프로세서(300)는, 메모리(600)에 저장된 위치 정보로부터, 지정된 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 지정된 툴(20)이 레이저 기구(예: 도 5a의 제4 툴(24))인 경우, 프로세서(300)는, 사용자 입력 내에 포함된 지정된 툴(20)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(300)는, 메모리(600) 내에 저장된 위치 정보로부터, 지정된 툴(20)이 거치된 거치대(예: 도 5a의 제4 툴 거치대(34))의 위치 정보를 획득함으로써, 상기 거치대의 위치를 식별할 수 있다. 이 외에도, 다양한 방법을 통해, 툴 거치대(30)의 위치가 식별될 수 있다.

동작 3002에서, 프로세서(300)는, 지정된 툴(20)을, 지정된 툴 거치대(30)로부터 분리하여 툴 체인저(200)에 결합되도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 동작 3001에서 식별된 툴 거치대(30)의 위치로, 툴 체인저(200)가 이동하도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 베이스(120), 제1 유닛(111), 및/또는 제2 유닛(112)을 구동하기 위한 액추에이터를 제어하여, 툴 체인저(200)를 지정된 툴 거치대(30)에 대응하는 위치에 위치시킬 수 있다. 툴 체인저(200)가 지징된 툴 거치대(30)에 위치한 상태 내에서, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)를 제어하여, 툴(20)과 툴 체인저(200)를 결합할 수 있다. 툴 체인저(200)가 툴(20)에 결합되면, 프로세서(300)는, 동작부(100)를 제어하여, 지정된 툴을 지정된 툴 거치대(30)로부터 분리시킬 수 있다. 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)을 이용한 동작을 수행하도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다.

동작 3003에서, 프로세서(300)는, 지정된 툴을 이용한 동작이 수행된 이후에, 툴 체인저(200)에 결합된 지정된 툴을, 툴 체인저(200)로부터 분리하여, 지정된 툴 거치대(30)에 거치하도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 툴(20)을 이용한 동작이 완료되거나, 상기 동작을 종료하라는 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 툴 체인저(200)가 지정된 툴 거치대(30)의 위치로 이동하도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 베이스(120), 제1 유닛(111), 및/또는 제2 유닛(112)을 구동하기 위한 액추에이터를 제어하여, 툴 체인저(200)를 지정된 툴 거치대(30)에 대응하는 위치에 위치시킬 수 있다. 툴 체인저(200)가 지정된 툴 거치대(30)에 위치한 상태 내에서, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)를 제어하여, 툴(20)과 툴 체인저(200)를 분리할 수 있다. 툴 체인저(200)와 툴(20)이 분리되면서, 툴(20)은 지정된 툴 거치대(30)에 다시 거치될 수 있다. 동작 3003을 통해, 사용이 완료된 지정된 툴이, 다시 툴 거치대(30)에 거치될 수 있다.

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴 거치대(30)에 거치된 툴(20)을 꺼내서 사용하고, 툴(20)을 이용한 동작이 완료되거나 동작을 종료하라는 사용자 입력을 수신하면, 다시 툴(20)을 툴 거치대(30)에 거치시킬 수 있다. 상기 동작들이 자동적으로 수행됨에 따라, 사용자의 개입 없이 툴(20)을 툴 거치대(30)로부터 꺼내서 사용하고, 사용된 툴(20)을 다시 툴 거치대(30)에 거치시키는 동작이 자동적으로 수행될 수 있다. 복수의 동작들이 연속적으로 필요한 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 복수의 동작들을 자동으로 수행함으로써, 편리성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터를 이용하여 3D 모델을 제조한 후 레이저를 통한 각인이 필요할 때, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 3D 프린터가 거치된 툴 거치대(30)에서 3D 프린터를 꺼내서 사용하고, 3D 프린터를 툴 거치대(30)에 거치시킨 후 레이저 기구를 이용하여 3D 모델에 각인할 수 있다. 각인이 종료되면, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 레이저 기구를 다시 툴 거치대(30)에 거치시킬 수 있다. 이 외에도 다양한 연속적 동작들이 자동으로 수행될 수 있으며, 예시된 툴(20)에 제한되지 않는다. 예시된 툴(20)은 예시적인 것일 뿐, 이 외에도 다양한 툴(20)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 음식을 조리하는 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 음식 조리 레시피에 따라 필요한 조리용 툴들을 이용하여, 음식을 조리하는 연속된 동작들을 자동으로 수행하여 음식을 조리할 수 있다. 예를 들어, 청소를 수행하는 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 다양한 청소 툴들을 이용하여, 청소 동작들을 자동으로 수행할 수 있다. 이 외에도 다양한 동작들이 자동으로 수행됨에 따라, 사용자의 개입 없이 복잡하고 연속적인 복수의 동작들이 수행될 수 있다.

도 4는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)이 툴(20)을 이용한 복수의 동작들을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다. 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e, 및 도 5f는, 도 4에 도시된 동작들의 과정 내의 자동 툴 교체 로봇(10)을 도시한다.

도 5a 내지 도 5f를 참조하면, 다양한 작업 동작에 이용될 툴(20)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 툴(20)은, 제1 툴(21), 제2 툴(22), 제3 툴(23), 및/또는 제4 툴(24)을 포함할 수 있다. 제1 툴(21)은, 물건을 흡착하여 물건과 결합되고, 물건을 옮길 수 있는 석션 기구로 참조될 수 있다. 제2 툴(22)은, 3D 모델을 제조하기 위한 3D 프린터로 참조될 있다. 제3 툴(23)은, 특정 물체(예: 펜)를 홀딩할 수 있는 홀더로 참조될 수 있다. 제4 툴(24)은, 레이저를 조사할 수 있는 레이저 기구로 참조될 수 있다. 예를 들어, 툴 거치대(30) 각각의 위치는, 상이할 수 있다. 제1 툴(21)은, 제1 위치의 제1 툴 거치대(31)에 거치되어 있을 수 있다. 제2 툴(22)은, 제2 위치의 제2 툴 거치대(32)에 거치되어 있을 수 있다. 제3 툴(23)은, 제3 위치의 제3 툴 거치대(33)에 거치되어 있을 수 있다. 제4 툴(24)은, 제4 위치의 제4 툴 거치대(34)에 거치되어 있을 수 있다.

도 4를 참조하면, 동작 4001에서, 입력부(400)는, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력은, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작을 수행하고, 제1 동작이 수행된 후, 제1 동작에 이어서 제2 툴(22)을 이용한 제2 동작을 수행하라는 사용자 입력을 포함할 수 있다.

동작 4002에서, 입력부(400)는, 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 수신된 사용자 입력을 프로세서(300)에게 제공할 수 있다.

동작 4003에서, 프로세서(300)는, 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 제1 툴(21)이 거치된 제1 툴 거치대(31)의 제1 위치 및 제2 툴(22)이 거치된 제2 툴 거치대(32)의 제2 위치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 위치 및 제2 위치는, 카메라(510)를 통해 식별되거나, 메모리(600)에 저장된 위치 정보를 통해 식별될 수 있다. 동작 4003은, 동작 3001에 대응(correspond to)할 수 있다.

동작 4004에서, 프로세서(300)는, 동작부(100)로 제어 신호를 제공할 수 있다. 제어 신호는, 동작부(100)를 구동하기 위한 신호로 참조될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는, 아암(110), 베이스(120), 및/또는 툴 체인저(200)를 구동하기 위한 액추에이터의 제어를 위한 신호를 포함할 수 있다. 상기 신호는, 프로세서(300)로부터, 전기적 연결 경로를 통해, 동작부(100)로 제공될 수 있다.

동작 4005에서, 제어 신호를 획득한 동작부(100)는, 제1 위치에서, 툴 체인저(200)를 제1 툴(21)에 결합하여, 제1 툴 거치대(31)로부터 제1 툴(21)을 분리할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 프로세서(300)로부터 제공된 제어 신호를 획득함에 응답하여, 툴 체인저(200)가 제1 위치에 위치하도록, 베이스(120) 및/또는 아암(110)이 제어될 수 있다. 예를 들어, 베이스(120)는, 툴 체인저(200)가 제1 툴(21)이 거치된 제1 툴 거치대(31)의 제1 위치로 이동하도록, 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 유닛(111) 및/또는 제3 유닛(113)은, 툴 체인저(200)가 제1 툴(21)이 거치된 제1 툴 거치대(31)의 제1 위치로 이동하도록, 회전할 수 있다. 툴 체인저(200)와 제1 툴(21)이 결합될 수 있도록, 동작부(100)는, 툴 체인저(200)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 도 5c를 참조하면, 툴 체인저(200)와 제1 툴(21)이 결합된 상태 내에서, 동작부(100)는, 제1 툴(21)을 제1 툴 거치대(31)로부터 분리시킬 수 있다.

동작 4006에서, 동작부(100)는, 제1 툴(21)을 이용하여 제1 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 동작부(100)는, 제어 신호에 기반하여, 툴 체인저(200)와 제1 툴(21)이 결합된 상태 내에서, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이동부(130)는, 자동 툴 교체 로봇(10)이 지정된 위치에서 제1 동작을 수행할 수 있도록, 자동 툴 교체 로봇(10)의 위치를 이동시킬 수 있다. 베이스(120), 아암(110), 및/또는 툴 체인저(200)는, 제1 동작을 수행하도록 구동될 수 있다.

동작 4007에서, 동작부(100)는, 상기 제1 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 제1 위치에서, 툴 체인저(200)를 제1 툴(21)과 분리하여 제1 툴 거치대(31)에 제1 툴(21)을 거치할 수 있다. 도 5d를 참조하면, 제1 동작이 완료되면, 툴 체인저(200)가 제1 위치에 위치하도록, 베이스(120) 및/또는 아암(110)이 제어될 수 있다. 툴 체인저(200)로부터 제1 툴(21)이 분리될 때, 제1 툴(21)이 제1 툴 거치대(31)에 거치될 수 있도록, 동작부(100)는, 툴 체인저(200)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 제1 위치에서, 툴 체인저(200)와 제1 툴(21)이 분리되고, 제1 툴(21)은 제1 거치대에 거치될 수 있다.

동작 4008에서, 동작부(100)는, 제2 위치에서, 툴 체인저(200)를 제2 툴(22)에 결합하여, 제2 툴 거치대(32)로부터 제2 툴(22)을 분리할 수 있다. 도 5e를 참조하면, 툴 체인저(200)가 제2 툴(22)이 거치된 제2 툴 거치대(32)의 제2 위치에 위치하도록, 베이스(120) 및/또는 아암(110)이 제어될 수 있다. 예를 들어, 베이스(120)는, 툴 체인저(200)가 제2 툴(22)이 거치된 제2 툴 거치대(32)의 제2 위치로 이동하도록, 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 유닛(111) 및/또는 제3 유닛(113)은, 툴 체인저(200)가 제2 툴(22)이 거치된 제2 툴 거치대(32)의 제2 위치로 이동하도록, 회전할 수 있다. 툴 체인저(200)와 제2 툴(22)이 결합될 수 있도록, 동작부(100)는, 툴 체인저(200)를 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 도 5f를 참조하면, 툴 체인저(200)와 제1 툴(21)이 결합된 상태 내에서, 동작부(100)는, 제2 툴(22)을 제2 툴 거치대(32)로부터 분리시킬 수 있다.

동작 4009에서, 동작부(100)는, 제2 툴(22)을 이용하여 제2 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 동작부(100)는, 제어 신호에 기반하여, 툴 체인저(200)와 제2 툴(22)이 결합된 상태 내에서, 제2 툴(22)을 이용한 제2 동작을 수행할 수 있다. 베이스(120), 아암(110), 및/또는 툴 체인저(200)는, 제2 동작을 수행하도록 구동될 수 있다.

동작 4006, 동작 4007, 동작 40008, 및 동작 4009를 위한 제어 신호의 송수신 동작이 생략되었으나, 필요에 따라 제어 신호가 프로세서(300)와 동작부(100) 사이에서 송수신될 수 있다.

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴(20)을 교체하여 다양한 작업 동작을 수행할 수 있다. 제1 동작 및 제2 동작 이후에, 제3 툴(23) 및/또는 제4 툴(24)을 이용한 작업 동작들이 수행되는 경우, 동작 4007 내지 동작 4009에 대응하는 동작들이 반복될 수 있다. 자동 툴 교체 로봇(10)은, 완료된 동작에 사용된 툴(20)은 툴 체인저(200)로부터 분리시켜 다시 툴 거치대(30)에 거치하고, 후속 동작에 필요한 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치로 툴 체인저(200)를 이동시킨 후, 이용될 툴(20)과 툴 체인저(200)를 결합시킬 수 있다. 복수의 동작들이 연속적으로 수행될 때, 자동으로 툴(20)이 교체됨에 따라, 사용자의 개입 없이 다양한 동작들이 연속적으로 수행될 수 있다. 사용자는, 툴(20)을 이용한 동작에 대한 사용자 입력을 입력부(400)를 통해 입력하는 것으로 족하고, 툴(20)의 교체 동작 및 툴(20)을 이용한 작업 동작이 자동적으로 수행될 수 있으므로, 복잡하고 연속적인 작업이 쉽게 수행될 수 있다.

도 6은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)이 툴(20)을 이용한 복수의 동작들을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

일 실시예에 따르면, 하나의 툴(20)을 이용한 동작 이후에, 다른 툴(20)을 이용한 새로운 동작을 수행하라는 사용자 입력이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작을 수행하라는 사용자 입력이 제공된 경우, 제1 동작의 수행이 완료된 후, 사용자는 제2 툴(22)을 이용한 제2 동작을 수행하라는 사용자 입력을 입력부(400)를 통해 입력할 수 있다. 상술한 경우, 자동 툴 교체 로봇(10)은, 제1 툴(21)을 툴 체인저(200)로부터 분리하여, 제1 툴 거치대(31)에 거치하고, 제2 툴 거치대(32)로부터 제2 툴(22)을 결합하여 제2 동작을 수행할 수 있다. 또는, 미리 입력된 사용자 입력에 대응하는 동작이 수행되는 동안, 사용자가 상기 동작을 중단하고, 새로운 동작을 강제로 입력하는 인터럽트(interrupt) 명령을 입력부(400)를 통해 제공할 수 있다. 도 6에 도시된 동작은, 상술된 예시들에 따른 동작에 관한 흐름도를 나타낸다. 별도로 기재된 설명을 제외하고, 도 6의 동작은, 도 4의 동작과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 중복되는 설명은, 생략될 수 있다.

동작 6001에서, 입력부(400)는, 제1 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 입력은, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작을 수행하라는 사용자 입력일 수 있다.

동작 6002에서, 입력부(400)는, 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 수신된 제1 사용자 입력을 프로세서(300)에게 제공할 수 있다.

동작 6003에서, 프로세서(300)는, 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 제1 툴(21)이 거치된 제1 툴 거치대(31)의 제1 위치를 식별할 수 있다. 동작 6003은, 동작 4003에 대응할 수 있다.

동작 6004에서, 프로세서(300)는, 동작부(100)로 제어 신호를 제공할 수 있다. 동작 6004는, 동작 4004에 대응할 수 있다.

동작 6005에서, 제어 신호를 획득한 동작부(100)는, 제1 위치에서, 툴 체인저(200)를 제1 툴(21)에 결합하여, 제1 툴 거치대(31)로부터 제1 툴(21)을 분리할 수 있다. 동작 6005는, 동작 4005에 대응할 수 있다.

동작 6006에서, 동작부(100)는, 제1 툴(21)을 이용하여 제1 동작을 수행할 수 있다. 동작 6006은, 동작 4006에 대응할 수 있다.

동작 6007에서, 입력부(400)는, 제1 사용자 입력과 상이한(different from) 제2 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 사용자 입력은, 제2 툴(22)을 이용한 제2 동작을 수행하라는 사용자 입력일 수 있다. 제2 사용자 입력은, 제1 동작의 수행이 완료된 후에 수신될 수도 있고, 제1 동작이 수행되는 도중에 수신될 수도 있다. 제2 사용자 입력이 제1 동작의 수행이 완료되기 전에 수신된 인터럽트 명령인 경우, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작의 수행이 중단될 수 있다.

동작 6008에서, 입력부(400)는, 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 수신된 제2 사용자 입력을 프로세서(300)에게 제공할 수 있다.

동작 6009에서, 프로세서(300)는, 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 제2 툴(22)이 거치된 제2 툴 거치대(32)의 제2 위치를 식별할 수 있다. 동작 6009는, 동작 4003에 대응할 수 있다.

동작 6010에서, 프로세서(300)는, 동작부(100)로 제어 신호를 제공할 수 있다. 동작 6010은, 동작 4004에 대응할 수 있다.

동작 6011에서, 동작부(100)는, 제1 위치에서, 툴 체인저(200)를 제1 툴(21)과 분리하여 제1 툴 거치대(31)에 제1 툴(21)을 거치할 수 있다. 만약, 제2 사용자 입력이, 제1 동작의 수행이 완료된 후에 수신된 경우라면, 동작 6011은, 제1 동작이 완료된 후에 수행될 수 있다. 만약, 제2 사용자 입력이, 제1 동작의 수행이 완료되기 전에 수신된 인터럽트 명령이라면, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작의 수행이 중단되고, 동작 6011이 수행될 수 있다. 동작 6011은, 동작 4007에 대응할 수 있다.

동작 6012에서, 동작부(100)는, 제2 위치에서, 툴 체인저(200)를 제2 툴(22)에 결합하여, 제2 툴 거치대(32)로부터 제2 툴(22)을 분리할 수 있다. 동작 6012는, 동작 4008에 대응할 수 있다.

동작 6013에서, 동작부(100)는, 제2 툴(22)을 이용하여 제2 동작을 수행할 수 있다. 동작 6013은, 동작 4009에 대응할 수 있다.

동작 6014에서, 프로세서(300)는, 제2 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 입력부(400)를 통해, 제1 동작의 재수행 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 6014는, 제2 사용자 입력이, 제1 동작의 수행이 완료되기 전에 수신된 인터럽트 명령인 경우에 수행될 수 있다. 인터럽트 명령인 제2 사용자 입력에 의해, 제1 동작이 중단되었으므로, 제1 툴을 이용한 제1 동작의 재수행이 필요할 수 있다. 프로세서(300)는, 제2 사용자 입력이 인터럽트 명령인 경우, 사용자에게 제1 동작의 재수행이 필요한지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 입력부(400)를 통해, "제1 동작을 재수행 하시겠습니까?" 라는 문구를 표시하고, 사용자에게 제1 동작의 재수행 여부를 선택할 수 있는 UI를 제공할 수 있다. 사용자가 제1 동작의 재수행을 선택할 경우, 프로세서(300)는, 제2 툴(22)을 툴 체인저(200)로부터 분리하여 제2 툴 거치대(32)에 거치하고, 다시 동작 6005 및 동작 6006이 수행되도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다.

도 7a는, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)의 툴(20)과 툴 체인저(200)를 도시한다. 도 7b는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 결합되는 모습을 개략적으로 도시한다.

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴(20)을 교체하여 작업 동작을 수행하기 때문에, 작업 동작에 이용될 툴이 정확하게 선택되었는지 여부가 중요할 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작이 수행되어야 하는 상황에서, 오동작에 의해 제1 툴(21)이 아닌 제2 툴(22)이 툴 체인저(200)에 결합될 수 있다. 자동 툴 교체 로봇(10)은, 사용자의 개입 없이 자동적으로 연속적인 동작이 수행되도록 구성되므로, 사용자가 지속적으로 자동 툴 교체 로봇(10)을 감시하고 감독하지 않을 수 있기 때문에, 자동 툴 교체 로봇(10)이 이용하는 툴(20)이 작업 동작에 사용될 툴(20)이 아닌 다른 툴(20)로 선택되면, 연속적인 동작이 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 자동 툴 교체 로봇(10)의 툴 체인저(200)에 툴(20)이 결합되기 전 또는 결합된 후에, 결합된 툴(20)이 작업에 이용될 툴로 선택되었는지 여부에 대한 점검이 필요할 수 있다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 툴은, 연결부를 포함할 수 있고, 툴 체인저(200)는, 결합부를 포함할 수 있다. 연결부와 결합부가 서로 체결됨에 따라, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)는, 내측으로 함몰된 그루브(groove) 형태의 결합부를 포함할 수 있고, 툴(20)은, 결합부 내에 삽입되는 돌출된 핀 형태의 연결부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 결합부 및 연결부는, 복수 개로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 툴(20)은, 툴(20)에 따라 결정되는 고유의 형상을 갖는 연결부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)과 제2 툴(22)은, 서로 다른 형상의 연결부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 핀 형태의 연결부의 경우, 제1 툴(21)의 연결부의 직경과, 제2 툴(22)의 연결부의 직경이 상이할 수 있다. 툴(20)마다 고유의 연결부를 포함함으로써, 결합부의 상태에 따라 연결부가 체결되거나 또는 체결되지 않을 수 있다. 예를 들어, 결합부의 형상이 연결부의 형상에 대응하는 상태 내에서, 툴(20)과 툴 체인저(200)는 서로 결합될 수 있다. 결합부의 형상이 연결부의 형상에 대응하지 않는 상태 내에서, 툴(20)과 툴 체인저(200)는 서로 결합될 수 없을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(300)는, 작업 동작에 이용될 툴을 식별함에 응답하여, 결합부의 형상을 지정된 툴의 연결부의 형상에 대응하도록 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작이 수행되도록 사용자 입력을 수신한 경우, 프로세서(300)는, 제1 툴(21)과 툴 체인저(200)가 결합되어야 하는 상황임을 판단할 수 있다. 제1 툴(21)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되기 위해서는, 제1 툴(21)의 연결부의 형상과 툴 체인저(200)의 결합부의 형상이 서로 대응해야 할 수 있다. 프로세서(300)는, 제1 툴(21)이 툴 체인저(200)에 결합되어야 하는 상황인 경우, 결합부의 형상을, 제1 툴(21)의 연결부의 형상에 대응하도록, 변형할 수 있다. 결합부의 형상이 제1 툴(21)의 연결부의 형상에 대응할 때, 툴 체인저(200)는, 제1 툴(21)에만 결합될 수 있다. 결합부의 형상이 제1 툴(21)의 연결부의 형상에만 대응하기 때문에, 툴 체인저(200)는, 제1 툴(21)과 다른 제2 툴(22), 제3 툴(23), 및/또는 제4 툴(24)과 결합되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 동작이 수행되어야 하는 상황에서, 제1 툴(21)과 상이한 제2 툴(22), 제3 툴(23), 및/또는 제4 툴(24)이 툴 체인저(200)에 결합되는 오동작이 미연에 방지될 수 있다.

연결부의 형상 변형은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 도 7b에 도시된 예시는, 예시적인 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 7b를 참조하면, 툴(20)의 연결부는, 미리 결정된 직경인 제1 직경(D1)을 가질 수 있다. 툴 체인저(200)는, 결합부 내에서 슬라이딩 가능하게 배치되는 슬라이딩 부재들을 포함할 수 있다. 슬라이딩 부재들은, 결합부 내부로 적어도 부분적으로(at least partially) 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제1 슬라이딩 부재와 제2 슬라이딩 부재가, 결합부 내부로 돌출되는 부분이 증가되면, 결합부의 직경인 제2 직경(D2)이 줄어들 수 있다. 예를 들어, 제1 슬라이딩 부재와 제2 슬라이딩 부재가, 툴 체인저(200) 내부로 삽입되는 부분이 증가되면, 제2 직경(D2)이 증가될 수 있다. 슬라이딩 부재들은, 프로세서(300)의 제어 신호에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 슬라이딩 부재들이 결합부 내부로 돌출되거나, 툴 체인저(200) 내부로 삽입되도록 제어함으로써, 제2 직경(D2)을 조절할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(300)는, 지정된 동작에 이용될 툴(20)을 식별하고, 식별된 툴(20)의 연결부의 형상에 대응하도록, 슬라이딩 부재들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 지정된 툴(20)의 연결부의 직경이 제1 직경(D1)인 경우, 프로세서(300)는, 제2 직경(D2)이 제1 직경(D1)에 대응하도록, 슬라이딩 부재들을 제어할 수 있다. 프로세서(300)는, 슬라이딩 부재들이 결합부 내부로 돌출되는 부분을 조절함으로써, 제2 직경(D2)이 제1 직경(D1)에 대응하도록 변형할 수 있다. 제1 직경(D1)과 제2 직경(D2)이 대응할 때, 툴(20)의 연결부는, 툴 체인저(200)의 결합부와 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 직경(D1)과 제2 직경(D2)이 대응하는 상태 내에서, 툴(20)의 연결부는, 툴 체인저(200)의 결합부 내부로 삽입됨으로써, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 완전하게 결합될 수 있다. 만약, 동작부(100)의 오동작에 의해, 지정된 툴(20)이 아닌 다른 툴(20)이 툴 체인저(200)에 결합되려고 할 때, 제2 직경(D2)과 제1 직경(D1)이 서로 대응하지 않기 때문에, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되지 않을 수 있다. 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되지 않을 경우, 툴(20)의 선택이 잘못된 것으로 식별하고, 다시 지정된 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치를 식별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오동작에 의해 지정된 툴(20)이 아닌 다른 툴(20)이 툴 체인저(200)에 결합되는 상황이 미연에 방지됨으로써, 자동 툴 교체 로봇(10)의 안정성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 8은, 일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)이 결합된 툴(20)을 점검하는 동작의 흐름도이다.

일 실시예에 따르면, 지정된 툴(20)이 체결되었는지 여부를 점검하기 위해, 툴(20)에 고유의 식별자(예: ID)가 할당(assigned)될 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)에 고유의 식별자가 할당될 수 있고, 제2 툴(22)에 제1 툴(21)에 할당된 식별자와 구별되는 다른 고유의 식별자가 할당될 수 있다. 프로세서(300)는, 사용자 입력에 의해 수행될 동작에 이용될 툴(20)을 식별함에 응답하여, 지정된 툴(20)의 식별자를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)을 이용한 제1 동작을 수행하라는 사용자 입력이 입력부(400)를 통해 수신된 경우, 프로세서(300)는, 제1 툴(21)에 할당된 식별자를 획득할 수 있다.

도 8을 참조하면, 동작 8001에서, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 결합되면, 툴(20)에 할당된 고유의 식별자를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 툴(21)과 툴 체인저(200)가 결합되면, 제1 툴(21)에 할당된 제1 식별자가 프로세서(300)로 제공될 수 있다. 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)와 결합된 제1 툴(21)에 할당된 제1 식별자를 획득할 수 있다.

동작 8002에서, 프로세서(300)는, 사용자 입력에 포함된 지정된 툴에 관한 제2 식별자를 획득할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 제1 툴(21)을 이용하는 제1 동작을 수행하라는 사용자 입력을 입력한 경우, 프로세서(300)는, 사용자 입력 내에서 지정하는 제1 툴(21)에 관한 식별자를 획득할 수 있다. 제2 식별자는, 사용자 입력으로부터 획득하는 식별자를 의미할 수 있다. 도 8에서, 동작 8001 이후에 동작 8002가 수행되는 것으로 도시되었으나, 동작의 순서에 제한되지 않는다. 동작 8002는, 동작 8001과 독립적으로 수행될 수 있다. 다시 말해, 동작 8001과 동작 8002는, 동시에 수행될 수 있고, 순서에 구속되지 않을 수 있다.

동작 8003에서, 프로세서(300)는, 제1 식별자가 제2 식별자에 대응함을 식별함에 응답하여, 지정된 툴을 이용한 동작을 수행하도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 툴을 이용한 제1 동작을 수행하라는 사용자 입력이 수신된 경우, 제2 식별자는, 제1 툴에 할당된 식별자일 수 있다.

만약, 제1 툴(21)이 툴 체인저(200)에 결합된 경우라면, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 결합된 제1 툴(21)로부터 획득한 제1 식별자와 제2 식별자를 비교하고, 제1 식별자와 제2 식별자가 서로 대응하는 것으로 식별할 수 있다. 제1 식별자와 제2 식별자가 서로 대응할 때, 사용자 입력에 따른 정확한 툴(20)이 툴 체인저(200)에 결합된 것이므로, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)을 이용하여, 지정된 동작이 수행되도록 동작부(100)를 제어할 수 있다.

만약, 제1 툴(21)이 아닌 제2 툴(22)이 툴 체인저(200)에 결합된 경우라면, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 결합된 제2 툴(22)로부터 획득한 제1 식별자와 제2 식별자를 비교하고, 제1 식별자와 제2 식별자가 서로 대응하지 않는 것으로 식별할 수 있다. 제1 식별자와 제2 식별자가 서로 대응하지 않을 때, 사용자 입력에 따른 툴(20)이 툴 체인저(200)에 결합되지 않은 것이므로, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)을 이용하여 지정된 동작이 수행되지 않도록 동작부(100)를 제어할 수 있다. 제1 식별자와 제2 식별자가 서로 상이할 때, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)에 잘못된 툴(20)이 결합된 것으로 판단하고, 툴 체인저(200)로부터 툴(20)을 분리시킬 수 있다. 프로세서(300)는, 다시 사용자 입력 내에 포함된 지정된 툴을 식별하고, 지정된 툴이 거치된 툴 거치대(30)의 위치를 재탐색할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 동작을 통해, 지정된 툴(20)이 아닌 다른 툴(20)이 툴 체인저(200)에 결합되는 상황이 미연에 방지됨으로써, 자동 툴 교체 로봇(10)의 안정성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는, 일 실시예에 따른 툴 교체 로봇이 무게 센서(520)를 통해, 결합된 툴(20)을 점검하는 동작의 흐름도이다. 도 9a 및 도 9b의 동작은, 프로세서(300)에 의해 제어되는 동작부(100)를 통해 수행될 수 있다.

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 툴(20)을 교체하여 작업 동작을 수행하기 때문에, 작업 동작에 이용될 툴이 툴 체인저(200)와 결합되었는지 여부가 중요할 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)가 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치에 위치하지 않는 상태에서, 툴 체인저(200)와 툴(20)은 서로 결합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되지 않은 상태에서, 툴 체인저(200)가 툴 거치대(30)로부터 이탈하면, 수행되어야 할 작업 동작이 수행되지 않을 수 있다. 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되었는지에 대한 판단 후에 작업 동작을 위한 구동부의 동작이 수행되어야, 의도한 작업 동작이 제대로 수행될 수 있다. 다시 말해, 툴 거치대(30)로 툴 체인저(200)가 이동한 후, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 제대로 결합되었는지 판단 후, 작업 동작의 수행을 위한 제어가 수행되어야 정확한 작업 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되었는지 여부에 대한 판단이 필요할 수 있다.

도 9a에 도시된 동작은, 툴 체인저(200)와 툴(20)을 결합하는 과정에서 수행될 수 있다. 다시 말해, 지정된 툴(20)을 툴 체인저(200)에 결합할 때, 도 9a의 동작이 수행될 수 있다.

도 9a를 참조하면, 동작 9001에서, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)를 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치로 이동하도록 베이스(120) 및 아암(110)을 제어하고, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되도록, 툴 체인저(200)를 제어할 수 있다.

동작 9003에서, 프로세서(300)는, 무게 센서(520)를 통해, 툴 체인저(200)에 인가되는 무게 데이터를 획득할 수 있다. 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되면, 툴(20)에 의해 툴 체인저(200)에 하중이 인가될 수 있다. 무게 센서(520)는, 툴 체인저(200)에 인가되는 무게를 식별할 수 있다. 무게 센서(520)는, 식별된 무게에 관한 무게 데이터를, 프로세서(300)에게 제공하도록 구성될 수 있다. 프로세서(300)는, 획득한 무게 데이터에 기반하여, 툴 체인저(200)가 툴과 결합되었는지 여부를 식별하도록 구성될 수 있다.

동작 9005에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태(free-state)에 대응하는지 여부를 식별할 수 있다. 프리 상태는, 툴 체인저(200)에 툴(20)이 결합되지 않은 상태로 참조될 수 있다. 프리 상태 내에서, 툴 체인저(200)에 툴(20)이 결합되지 않기 때문에, 툴 체인저(200)에 가해지는 툴(20)의 무게가 없을 수 있다. 프리 상태 내에서 획득되는 무게 데이터는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되지 않은 상태의 무게 데이터를 나타낼 수 있다. 동작 9005에서, 프로세서(300)는, 무게 센서(520)로부터 획득한 무게 데이터가, 프리 데이터와 대응하는지 상이한지 여부를 식별할 수 있다.

동작 9007에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않음을 식별함에 응답하여, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되었음을 식별할 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않는 것은, 툴 체인저(200)가 툴(20)과 결합됨으로써, 툴(20)에 의한 무게가 측정된 상태를 나타낼 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않으므로, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합된 것으로 판단할 수 있다.

동작 9009에서, 프로세서(300)는, 툴(20)을 이용한 동작을 수행하도록 동작부(100)를 제어할 수 있다. 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되었으므로, 툴(20)을 이용한 작업 동작이 수행될 수 있기 때문에, 프로세서(300)는, 동작부(100)를 제어하여 지정된 동작을 수행할 수 있다.

동작 9011에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태에 대응함을 식별함에 응답하여, 툴 체인저(200)와 툴이 서로 분리되었음을 식별할 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하는 것은, 툴 체인저(200)가 툴(20)과 결합되지 않음으로써, 툴(20)에 의한 무게가 측정되지 않은 상태를 나타낼 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하므로, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

동작 9013에서, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)를 결합하기 위해서, 툴 거치대(30)를 재탐색할 수 있다. 툴 체인저(200)의 위치가 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치와 상응하지 않을 때, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 결합되지 않을 수 있다. 따라서, 프로세서(300)는, 툴 거치대(30)를 재탐색하여, 툴 거치대(30)의 위치를 다시 식별할 수 있다. 동작 9013을 통해, 툴 거치대(30)의 위치가 재탐색되면, 다시 동작 9001이 수행될 수 있다.

도 9b에 도시된 동작은, 툴 체인저(200)와 툴(20)을 분리하는 과정에서 수행될 수 있다. 다시 말해, 툴 체인저(200)에 결합된 툴(20)을 거치대에 다시 거치할 때, 도 9b의 동작이 수행될 수 있다.

도 9b를 참조하면, 동작 9002에서, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 분리되도록, 동작부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(300)는, 툴 체인저(200)를 툴(20)이 거치된 툴 거치대(30)의 위치로 이동하도록 베이스(120) 및 아암(110)을 제어하고, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 분리되어 툴(20)이 툴 거치대(30)에 다시 거치되도록, 툴 체인저(200)를 제어할 수 있다.

동작 9004에서, 프로세서(300)는, 무게 센서(520)를 통해, 툴 체인저(200)에 인가되는 무게 데이터를 획득할 수 있다. 동작 9004는, 동작 9003에 대응할 수 있다.

동작 9006에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태(free-state)에 대응하는지 여부를 식별할 수 있다. 동작 9006은, 동작 9004에 대응할 수 있다.

동작 9008에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태에 대응함을 식별함에 응답하여, 툴 체인저(200)와 툴이 서로 분리되었음을 식별할 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하는 것은, 툴 체인저(200)가 툴(20)과 결합되지 않음으로써, 툴(20)에 의한 무게가 측정되지 않은 상태를 나타낼 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하므로, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 분리되고, 툴(20)이 툴 거치대(30)에 거치된 것으로 판단할 수 있다.

동작 9010에서, 프로세서(300)는, 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않음을 식별함에 응답하여, 툴 체인저(200)와 툴(20)이 결합되었음을 식별할 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않는 것은, 툴 체인저(200)가 툴(20)과 결합됨으로써, 툴(20)에 의한 무게가 측정된 상태를 나타낼 수 있다. 무게 데이터가 프리 상태에 대응하지 않으므로, 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 분리되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 프로세서(300)는, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 분리되지 않은 것으로 판단한 경우, 다시 툴 체인저(200)와 툴(20)이 분리되도록, 동작 9002를 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 자동 툴 교체 로봇(10)은, 상술한 동작을 통해, 툴(20)과 툴 체인저(200)의 결합 및/또는 분리 여부를 식별할 수 있다. 툴(20)을 이용하여 작업 동작을 수행하기 전에, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 결합되었는지 판단한 후, 작업 동작이 수행될 수 있다. 툴(20)을 분리하여 툴 거치대(30)에 거치하기 전에, 툴(20)과 툴 체인저(200)가 서로 분리되었는지 판단하여, 툴(20)이 툴 체인저(200)로부터 제대로 분리되었는지 여부를 식별할 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims

복수의 툴들(tools) 중 사용될 툴(tool)을 자동으로 교체하는 자동 툴 교체 로봇에 있어서,
상기 로봇이 배치된 지면에 수직한(perpendicular to) 제1 회전축에 대하여 회전 가능한 베이스, 상기 베이스에 연결되고, 상기 제1 회전축과 교차하는(cross) 제2 회전축에 대하여 회전 가능한 아암(arm), 및 상기 아암의 단부에 연결되고, 상기 툴과 결합 및 분리 가능한 툴 체인저를 포함하는 동작부;
상기 동작부와 작동적으로 결합되는(operatively connected) 프로세서;
상기 툴을 이용한 동작과 관련된 사용자 입력을 수신하고, 수신된 상기 사용자 입력을 프로세서로 제공하도록 구성된 입력부; 및
상기 아암에 대하여 틸팅 가능하게 결합되고, 상기 복수의 툴 거치대들에 대한 이미지들을 획득하고, 상기 이미지들에 관한 이미지 데이터를 상기 프로세서에게 제공하도록 구성된 카메라를 포함하고,
상기 프로세서는,
복수의 툴 거치대들 중에서(among), 상기 사용자 입력에 대응하는 지정된 툴이 거치된 지정된 툴 거치대의 위치를 식별하고,
상기 지정된 툴을, 상기 지정된 툴 거치대로부터 분리하여, 상기 툴 체인저에 결합하고,
상기 툴 체인저에 결합된 상기 지정된 툴을, 상기 툴 체인저로부터 분리하여, 상기 지정된 툴 거치대에 거치하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되고,
상기 카메라는,
사용자 입력을 수신하도록 구성된 복수의 시각적 객체들을 표시하도록 구성된 일 면을 포함하고,
상기 복수의 시각적 객체들은,
상기 아암의 이동을 명령하는 사용자 입력, 상기 아암의 동작의 중단을 명령하는 사용자 입력, 상기 아암의 다음 동작을 명령하는 사용자 입력, 및 상기 아암의 동작을 명령하는 사용자 입력 중 적어도 하나를 수신하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 입력부는,
제1 툴을 이용한 제1 동작을 포함하는 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 툴이 거치된 제1 툴 거치대의 제1 위치를 식별하고,
상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴에 결합하여 상기 제1 툴 거치대로부터 상기 제1 툴을 분리하고,
상기 제1 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제1 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제2항에 있어서,
상기 입력부는,
상기 제1 동작 후, 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제2 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고,
상기 프로세서는,
상기 제2 사용자 입력에 기반하여, 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고,
상기 제1 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고,
상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고,
상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제2항에 있어서,
상기 입력부는,
상기 제1 동작 중, 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제2 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 동작 중, 상기 제2 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 동작을 중단하고, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고,
상기 제2 사용자 입력에 기반하여, 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고,
상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고,
상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제2 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 입력부를 통해, 상기 제1 동작의 재수행 여부를 확인하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 입력부는,
제1 툴을 이용한 제1 동작 및 제2 툴을 이용한 제2 동작을 포함하는 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 사용자 입력을 상기 프로세서에게 제공하고,
상기 프로세서는,
상기 사용자 입력을 수신함에 응답하여, 상기 제1 툴이 거치된 제1 툴 거치대의 제1 위치 및 상기 제2 툴이 거치된 제2 툴 거치대의 제2 위치를 식별하고,
상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴에 결합하여 상기 제1 툴 거치대로부터 상기 제1 툴을 분리하고,
상기 제1 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제1 동작을 수행하고,
상기 제1 동작이 완료됨을 식별함에 응답하여, 상기 제1 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제1 툴과 분리하여 상기 제1 툴 거치대에 상기 제1 툴을 거치하고,
상기 제2 위치에서, 상기 툴 체인저를 상기 제2 툴에 결합하여 상기 제2 툴 거치대로부터 상기 제2 툴을 분리하고,
상기 제2 툴과 상기 툴 체인저가 결합된 상태 내에서, 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 이미지 데이터로부터, 상기 지정된 툴을 식별함으로써, 상기 지정된 툴 거치대의 위치를 식별하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
복수의 툴 거치대들 각각의 위치 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 사용자 입력을 획득함에 응답하여, 상기 메모리로부터 상기 지정된 툴 거치대의 위치 정보를 획득하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 복수의 툴들 각각은,
서로 상이한 형상의 연결부를 포함하고,
상기 툴 체인저는,
상기 연결부와 결합되는 결합부를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 지정된 툴을 식별함에 응답하여, 상기 결합부의 형상을 상기 지정된 툴의 연결부의 형상에 대응하도록, 변형시키는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 복수의 툴들 각각은,
상기 복수의 툴들 각각에 할당된 식별자를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 툴 체인저에 결합된 툴의 제1 식별자를 상기 사용자 입력에 포함된 상기 지정된 툴의 제2 식별자에 대응함을 식별함에 응답하여, 상기 지정된 툴을 이용한 동작을 수행하도록, 상기 동작부를 제어하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제1항에 있어서,
상기 툴 체인저에 인가되는 무게를 식별하고, 상기 무게에 관한 무게 데이터를 상기 프로세서에게 제공하도록 구성된 무게 센서를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 무게 데이터에 기반하여, 상기 툴 체인저가 상기 툴과 결합되었는지 여부를 식별하도록 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.
제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 무게 데이터가 상기 툴 체인저에 상기 툴이 결합되지 않은 프리 상태(free-state)에 대응함을 식별함에 응답하여, 상기 툴이 상기 툴 체인저로부터 분리된 것으로 식별하고,
상기 무게 데이터가 상기 프리 상태와 상이함을 식별함에 응답하여, 상기 툴이 상기 툴 체인저에 결합된 것으로 식별하도록, 구성되는,
자동 툴 교체 로봇.