KR102599468B1 - 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전방부위가 개구되며 후방부위가 로봇 암(1)의 단부에 결합되는 몸체(11)가 마련되는 하우징부; 모터(21) 및 기어박스(23), 기어박스(23)의 좌, 우측부위 각각을 관통하며 노출되고 타방향 나사산이 형성되는 제2구동축(253)은 기어박스(23)의 우측부위를 관통하며 노출되는 출력봉(25)이 마련되는 구동부; 제1가동체(31) 및 제1구동축(251)과 치합되어 제1가동체(31)에 고정 결합되는 제1가동편(33)이 마련되는 제1가동부; 제2가동체(35) 및 제2구동축(253)과 치합되어 제2가동체(35)에 고정 결합되는 제2가동편(37)이 마련되어 제1가동부와 대향하는 제2가동부; 제1연장단(41) 및 제1연장단(41)의 전방부위에 구비되는 제1그립(43)이 마련되는 제1그립부; 제2연장단(45) 및 제2연장단(45)의 전방부위에 구비되는 제2그립(47)이 마련되어 제1그립부와 대향하는 제2그립부; 좌우 방향으로 일정길이를 가지며 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하는 리미트부; 제1가동부의 제1가동체(31) 전방부위에 고정 결합되어 리미트부의 후방부위와 대향하는 센서부;를 포함하는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조를 제공한다.

Description

무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조{grip structure of robot arm for unmanned stores}

본 발명은 로봇 암의 그립 구조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 보다 정밀하고 정확한 지점에서 파지가 가능하여 파지의 대상이 되는 용기나 조리기구가 손상되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있으며, 그립부에 용기나 조리용기의 하중이 장시간 전달되더라도 매우 안정적으로 작동할 수 있는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조에 관한 것이다.

로봇은 어떠한 작업이나 조작을 입력된 프로그램에 따라 수행하는 장치로서, 특히 동일한 행위를 반복적으로 수행하는 작업에 특화되어 있다. 이러한 특성으로 인해 로봇은 일반 산업분야에 급속하게 적용되어 사용되고 있으며, 근자에는 로봇을 일반 음식점이나 카페 또는 주점 등에 접목하여 시간에 구애받지 않고 온종일 영업이 가능한 상가를 구축하고자 하는 시도가 이어지고 있다.

음식점이나 카페 영업에 로봇을 접목하여 운영하기 위해서는, 음식물이나 음료 등이 담긴 용기나 조리기구 등을 로봇이 적절하게 파지하여 전달하거나 특정 작업을 수행할 필요가 있다. 이를 위해 관련 업계에서는, 도 8에 일례로 개시된 것과 같이 로봇 암의 단부에 좌우 한 쌍의 그립(grip)을 마련하여 용기나 조리기구를 파지하는 방식을 주로 사용하고 있다.

이러한 그립 구조에서 가장 중요한 것은, 동력이 전달되는 경우 좌우 한 쌍의 그립 사이 간격을 얼마나 정밀하게 연동시켜 일정 직경이나 폭을 가지는 용기나 조리기구의 손잡이 부위를 정확하게 파지할 수 있는지 여부이다. 하지만, 현재 제안되고 있는 로봇 암의 그립 구조 대부분은, 용기나 조리기구와 밀착되는 그립 자체의 구조 개선 등에만 집중되고 있는데, 로봇을 이용한 무인 상가의 현실화를 위해서는 정밀하고 정확한 그립 구조에 대한 기술이 절실히 필요하다.

대한민국 등록특허 제2273103호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 의도된 간격 범위 내에서 정밀하고 정확하게 작동하여 용기나 조리기구의 손잡이 부위를 파지한 다음 이를 전달하거나 특정 작업을 수행하는 것이 가능한 로봇 암의 그립 구조를 제안함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 전방부위가 개구되며 후방부위가 로봇 암(1)의 단부에 결합되는 몸체(11), 몸체(11)의 하면부위에 형성되는 삽입홀(12), 몸체(11)의 좌측 전방부위에 형성되는 제1절개홈(13), 제1절개홈(13)과 대향하며 몸체(11)의 우측 전방부위에 형성되는 제2절개홈(14)이 마련되는 하우징부; 몸체(11)의 삽입홀(12) 하측부위에 위치하는 모터(21), 모터(21)의 상측부위와 결합되며 모터(21)의 구동축과 연동되는 복수 개의 기어가 내장되어 하우징부의 삽입홀(12)을 통해 몸체(11) 내부에 고정 결합되는 기어박스(23), 중앙부위는 기어박스(23)의 상측부위에 내장되어 모터(21)의 구동축과 연동되되 일방향 나사산이 형성되는 제1구동축(251)은 기어박스(23)의 좌측부위를 관통하며 노출되고 타방향 나사산이 형성되는 제2구동축(253)은 기어박스(23)의 우측부위를 관통하며 노출되는 출력봉(25)이 마련되는 구동부; 기어박스(23)의 좌측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치하는 제1가동체(31), 제1가동체(31)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출되는 제1돌출단(32), 제1구동축(251)과 치합되어 제1가동체(31)에 고정 결합되는 제1가동편(33)이 마련되는 제1가동부; 기어박스(23)의 우측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치하는 제2가동체(35), 제2가동체(35)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출되는 제2돌출단(36), 제2구동축(253)과 치합되어 제2가동체(35)에 고정 결합되는 제2가동편(37)이 마련되어 제1가동부와 대향하는 제2가동부; 제1가동체(31)의 좌측부위에서 일정길이 연장되는 제1연장단(41), 제1연장단(41)의 후방부위에 구비되어 제1가동부의 제1돌출단(32)에 고정 결합되는 제1결합단(42), 제1연장단(41)의 전방부위에 구비되는 제1그립(43)이 마련되는 제1그립부; 제2가동체(35)의 우측부위에서 일정길이 연장되는 제2연장단(45), 제2연장단(45)의 후방부위에 구비되어 제2가동부의 제2돌출단(36)에 고정 결합되는 제2결합단(46), 제2연장단(45)의 전방부위에 구비되는 제2그립(47)이 마련되어 제1그립부와 대향하는 제2그립부; 좌우 방향으로 일정길이를 가지며 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하는 리미트부; 제1가동부의 제1가동체(31) 전방부위에 고정 결합되어 리미트부의 후방부위와 대향하는 센서부;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 리미트부는, 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하는 스트립체(51), 스트립체(51) 일측 후방부위에 일정 폭을 가지며 형성되는 리미트홈(52), 스트립체(51)의 좌측부위에 구비되어 하우징부의 제1절개홈(13) 인근의 외면부위에 고정 결합되는 제1절곡단(53), 스트립체(51)의 우측부위에 구비되어 하우징부의 제2절개홈(14) 인근의 외면부위에 고정 결합되는 제2절곡단(54)으로 이루어지고; 상기 센서부는, 후방부위가 제1가동부의 제1가동편(33) 전방부위에 고정 결합되어 스트립체(51)의 후방부위와 대향하는 지지체(55), 지지체(55)의 전면 상측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며 그 하면부위가 스트립체(51)의 상면부위와 대향하는 제1고정단(56), 지지체(55)의 전면 하측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며 그 상면부위가 스트립체(51)의 하면부위와 대향하는 제2고정단(58), 제1고정단(56)의 하면 중앙부위에 구비되는 발광체(57), 발광체(57)와 대향하며 제2고정단(58)의 상면 중앙부위에 구비되는 수광체(59)로 이루어질 수 있다.

상기 몸체(11)의 상측 전방 내면부위에는 좌우 방향으로 일정길이를 가지는 제1가이드(61)가 고정 결합되고, 상기 몸체(11)의 하측 전방 내면부위에는 제1가이드(61)와 대향하며 좌우 방향으로 일정길이를 가지는 제2가이드(65)가 고정 결합되며; 상기 제1가이드(61)의 하면부위에는 좌우 방향으로 활주하는 제1, 2활주체(62, 63)가 마련되고, 상기 제2가이드(66)의 상면부위에는 좌우 방향으로 활주하는 제3, 4활주체(66, 67)가 마련되되, 상기 제1, 3활주체(62, 66) 각각은 상기 제1가동체(31)의 상, 하면 각각에 고정 결합되고, 상기 제2, 4활주체(63, 67) 각각은 상기 제2가동체(35)의 상, 하면 각각에 고정 결합될 수 있다.

상기 제1결합단(42)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제1지지봉(44)이 구비되고, 상기 제2결합단(46)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제2지지봉(48)이 구비될 수 있다.

본 발명은 로봇 암의 단부에 좌우 각각의 그립부를 가동부 각각에 매개한 다음, 모터에서 동력이 전달되면 그립부 상호 간의 간격이 기 설정된 리미트홈의 폭 범위 내에서 펼치거나 좁혀지도록 구성함으로써, 보다 정밀하고 정확한 지점에서 파지가 가능하여 파지의 대상이 되는 용기나 조리기구가 손상되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 좌우 각각의 그립부를 가이드 및 활주체에 매개되어 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 구성함으로써, 그립부 각각의 좌우 운동을 더욱 정확하고 정밀하게 가이드할 수 있음은 물론 그립부에 용기나 조리용기의 하중이 장시간 전달되더라도 매우 안정적으로 작동할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 암의 그립을 보여주는 개략적인 사시 구성도.
도 2는 도 1의 측면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 암의 그립의 전체 구성을 보여주는 개략적인 결합 사시도.
도 4는 본 발명에 있어 구동부의 개략적인 일 구성도.
도 5a 및 도 5b 각각은 본 발명에 있어 리미트부와 센서부의 개략적인 정면 구성도 및 측면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 암의 그립의 개략적인 일 사용 상태도.
도 7a는 본 발명에 있어 그립부의 개략적인 다른 구성도.
도 7b는 도 7a에 개시된 그립부의 개략적인 작동 구성도.
도 8은 종래 무인 상가용 로봇의 개략적인 일 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 로봇 암의 단부에 마련되는 그립에 관한 것으로, 하우징부, 구동부, 가동부, 그립부, 리미트부 및 센서부를 포함하여 이루어지는 기술적 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

하우징부는 본 발명을 지지하며 로봇 암의 단부에 결합되는 부분으로, 몸체(11), 삽입홀(12), 제1, 2절개홈(13, 14)으로 이루어질 수 있다. 몸체(11)는 도 1 및 도 2 각각에 개시된 것과 같이 후방부위가 로봇 암(1)의 단부에 결합되고, 그 전방부위가 개구되어 내부에 수용공간이 형성된다.

삽입홀(12)은 구동부가 삽입되는 부분으로, 몸체(11)의 하면부위에 형성된다. 제1절개홈(13)은 몸체(11)의 좌측 전방부위에 형성되고, 제2절개홈(14)은 제1절개홈(13)과 대향하며 몸체(11)의 우측 전방부위에 형성된다. 도면에 구체적으로 개시되지는 않았지만, 몸체(11)에 있어 제1, 2절개홈(13, 14) 개구부위에는 별도의 금속재질의 측면판이 결합되어 그 내부에 구비되는 후술할 각종 부품들을 외부 환경으로부터 보호될 수 있도록 구성될 수도 있다.

구동부는 가동부에 결합되는 그립부를 작동시키는 부분으로, 모터(21), 기어박스(23), 출력봉(25)을 포함하여 이루어질 수 있다. 모터(21)는 전원에 의해 작동되는 통상적인 모터로 이루어질 수 있으며, 몸체(11)의 삽입홀(12) 하측부위에 위치한다.

기어박스(23)는 모터(21)의 구동축과 연동되는 복수 개의 기어가 내장되며, 모터(21)의 상측부위와 결합된 상태로 하우징부의 삽입홀(12)을 통해 몸체(11) 내부에 고정 결합된다. 출력봉(25)은 그 중앙부위가 기어박스(23)의 상측부위에 내장되며, 좌우 방향으로 일정길이 연장되는 제1, 2구동축(251) 각각은 기어박스(23)의 좌, 우측부위를 통해 관통하며 노출된다.

이때, 제1, 2구동축(251) 각각은 서로 다른 방향의 나사산이 형성된다. 즉, 제1구동축(251)에 일방향 나사산이 형성되면, 제2구동축(251)에는 타방향 나사산이 형성된다. 이에 따라, 출력봉(25)이 일방향 또는 타방향으로 회전하면, 제1, 2구동축(251) 각각에 치합된 제1, 2가동편(33, 37) 사이 간격은 좁아지거나 멀어진다.

도 4는 본 발명에 따른 기어박스(23)에 내장되는 복수 개의 기어 조합에 대한 일례를 보여준다. 도면부호 211은 모터(21)의 구동축이고, 도면부호 231, 232 각각은 상호 치합되는 헬리컬 기어이며, 도면부호 233, 234 및 235, 237 각각은 상호 치합되는 스퍼 기어이다. 이때, 도면부호 231, 232은 웜 기어나 스크류 기어로 이루어지더라도 무방하다.

가동부는 구동부와 결합되는 부분으로 제1, 2가동부로 이루어진다. 제1가동부는 제1가동체(31), 제1돌출단(32), 제1가동편(33)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1가동체(31)는 기어박스(23)의 좌측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치한다. 제1돌출단(32)은 제1가동체(31)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출된다. 제1가동편(33)은 제1구동축(251)과 치합되며, 제1가동체(31)에 고정 결합된다.

제1가동부에 대응되어 제2가동부 역시 제2가동체(35), 제2돌출단(36), 제2가동편(37)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제2가동체(35)는 제1가동체(31)와 대향하며 기어박스(23)의 우측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치한다. 제2돌출단(36)은 제2가동체(35)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출된다. 제2가동편(37)은 제2구동축(253)과 치합되며, 제2가동체(35)에 고정 결합된다.

이때, 제1, 2가동편(33, 37) 각각이 제1, 2구동축(251, 253) 각각과 치합되기 위하여 제1, 2가동편(33, 37) 각각의 중앙 내면부위에 나사산이 형성되어야 함은 물론이며, 제1, 2가동편(33, 37) 각각에 형성되는 나사산의 방향 역시 제1, 2구동축(251, 253) 각각의 나사산 방향과 동일해야 함은 자명하다.

이때, 본 발명은 도 3에 개시된 것과 같이, 제1, 2가동부 각각을 위해 제1, 2가이드(61, 65) 및 제1 내지 제4활주체(62, 63, 66, 67) 각각이 마련되는 경우를 배제하지 않는다.

제1가이드(61)는 좌우 방향으로 일정길이를 가지며 몸체(11)의 상측 전방 내면부위에 고정 결합되고, 제2가이드(65) 역시 좌우 방향으로 일정길이를 가지며 몸체(11)의 하측 전방 내면부위에 고정 결합된다. 제1, 2가이드(61, 65)는 상호 대향하여 위치하며, 몸체(11)의 폭 보다 작은 길이를 가지는 것이 바람직하다.

제1, 2활주체(62, 63)는 제1가이드(61)의 하면부위에서 좌우 방향으로 활주하도록 마련되고, 제3, 4활주체(66, 67)는 제2가이드(66)의 상면부위에서 좌우 방향으로 활주하도록 마련된다. 이때, 제1, 3활주체(62, 66) 각각은 제1가동체(31)의 상, 하면 각각에 고정 결합되고, 제2, 4활주체(63, 67) 각각은 상기 제2가동체(35)의 상, 하면 각각에 고정 결합된다.

이처럼, 제1, 2가동부 각각이 제1, 3활주체(62, 66) 및 제2, 4활주체(63, 67) 각각에 의해 제1가이드(61) 및 제2가이드(65)를 따라 좌우 방향으로 활주하게 되면, 후술할 제1, 2그립부의 좌우 운동을 더욱 정확하고 정밀하게 가이드할 수 있음은 물론, 제1, 2그립부를 통해 전달되는 용기나 조리기구의 하중을 가이드 및 활주체를 통해 매우 안정적으로 지지하는 것이 가능하다.

그립부는 용기나 조리기구를 파지하는 부분으로 제1, 2그립부로 이루어진다. 제1그립부는 제1연장단(41), 제1결합단(42), 제1그립(43)으로 이루어질 수 있다. 제1연장단(41)은 제1가동체(31)의 좌측부위에서 일정길이로 연장된다. 제1결합단(42)은 제1가동부의 제1돌출단(32)에 고정 결합되는 부분으로, 제1연장단(41)의 후방부위에 구비된다. 제1그립(43)은 제1연장단(41)의 전방부위에 구비된다.

제2그립부는 제2연장단(45), 제2결합단(46), 제2그립(47)이 마련되어 제1그립부와 대향한다. 제2연장단(45)는 제2가동체(35)의 우측부위에서 일정길이 연장된다. 제2결합단(46)은 제2가동부의 제2돌출단(36)에 고정 결합되며, 제2연장단(45)의 후방부위에 구비된다.

본 발명에 있어 제1, 2그립(43, 47) 각각은 파지하고자 하는 대상에 따라 다양한 형상으로 변경될 수 있음은 물론이다. 도 1 내지 도 3 각각에 개시된 제1, 2그립(43, 47)은 도 6에 개시된 조리기구를 위한 구성이나, 제1, 2그립(43, 47)이 파지해야 할 대상이 컵이나 캔 등과 같은 원형 용기인 경우에는 도 7과 같은 형상으로 이루어질 수도 있다.

한편, 본 발명은 제1, 2그립부를 구성함에 있어 도 7에 개시된 것과 같이, 제1결합단(42)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제1지지봉(44)이 구비되고, 상기 제2결합단(46)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제2지지봉(48)이 구비되는 경우를 배제하지 않는다.

제1, 2지지봉(44, 48) 각각은 조리기구를 걸어서 올리거나 이동시키기 위한 수단이다. 즉, 도 7b에 일례로 개시된 것과 같이, 음식물이 담겨지거나 또는 부위나 음료나 물이 채워진 용기(7)의 손잡이 부위에 제1, 2지지봉(44, 48)이 삽입될 수 있는 한 쌍의 삽입공(8)을 형성하고, 이 삽입공(8)에 제1, 2지지봉(44, 48)을 삽입한 사태에서 제1, 2그립부를 이용하여 용기를 들어 올리거나 이동시키는 것이 가능하다.

리미트부 및 센서부는 제1, 2그립부의 좌우 운동 간격을 제어하기 위한 부분으로, 리미트부는 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하며, 센서부는 제1가동부의 제1가동체(31) 전방부위에 고정 결합되어 리미트부의 후방부위와 대향한다.

이때, 리미트부는 도 3에 개시된 것과 같이, 스트립체(51), 리미트홈(52), 제1, 2절곡단(53, 54)을 포함하여 이루어질 수 있다. 스트립체(51)는 좌우 방향으로 일정길이를 가지며 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치한다. 스트립체(51)의 길이는 몸체(11)의 폭과 비슷한 값을 가지는 것이 바람직하다.

리미트홈(52)은 스트립체(51) 일측 후방부위에 일정 폭을 가지며 형성된다. 리미트홈(52)의 폭은 제1, 2그립부의 좌우 운동 폭을 제한하는 부분으로, 리미트홈(52)의 좌우 양단부위 각각이 일종의 리미트스위치 기능을 수행한다. 이때, 리미트홈(52)의 폭은 일률적으로 결정할 것이 아니라 제1, 2그립부가 파지해야 할 대상의 크기 등을 감안할 필요가 있다. 즉, 파지 대상이 클수록 그 폭은 크게 형성되어야 하고, 파지 대상이 작아지면 그 폭은 작게 형성되어야 한다.

제1절곡단(53)은 스트립체(51)의 좌측부위에 구비되며, 하우징부의 제1절개홈(13) 인근의 내면부위에 고정 결합된다. 제2절곡단(54)은 스트립체(51)의 우측부위에 구비되며, 하우징부의 제2절개홈(14) 인근의 외면부위에 고정 결합된다. 스트립체(51) 및 제1, 2절곡단(53, 54)는 일체형 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 센서부는 도 4 및 도 5a, 5b 각각에 개시된 것과 같이, 지지체(55), 제1, 2고정단(56, 58), 발광체(57), 수광체(59)를 포함하여 이루어질 수 있다. 지지체(55)는 그 후방부위가 제1가동부의 제1가동편(33) 전방부위에 고정 결합되며, 스트립체(51)의 후방부위와 대향한다.

제1고정단(56)은 지지체(55)의 전면 상측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며, 그 하면부위가 스트립체(51)의 상면부위와 대향한다. 제2고정단(58)은 지지체(55)의 전면 하측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며, 그 상면부위가 스트립체(51)의 하면부위와 대향한다. 발광체(57)는 제1고정단(56)의 하면 중앙부위에 구비되고, 수광체(59)는 발광체(57)와 대향하며 제2고정단(58)의 상면 중앙부위에 구비된다.

센서부에 있어 발광체(57) 및 수광체(59)는 통상적인 광센서로 이루어질 수 있다. 즉, 발광체(57)에서 수광체(59)로 광이 조사되는 경우, 조사된 광이 수광체(59)로 입사하면 모터(21)의 작동이 이루어지고, 수광체(59)가 조사된 광을 수광하지 못하면 모터(21)의 작동을 중지시키는 방식으로 이루어지는 작동 구성을 가질 수 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동 구성을 전술한 설명부분 및 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

먼저, 센서부의 지지체(55)가 도 5a의 실선으로 표현된 위치{지지체(55)의 중심 축선이 리미트홈(52)의 좌측 단부보다 더 좌측에 위치}에서 미도시된 제어부의 입력 신호에 따라 로봇 암(1)이 조리기구가 위치한 지점으로 이동한 다음, 제1, 2그립부의 제1, 2그립(41, 45) 각각이 조리기구(3)의 손잡이(4){또는 도 7a에 개시된 용기(5)이나 여기에서는 조리기구(3)로 한정} 좌우 각각과 일정간격 이격되어 위치한다.

이후, 별도의 제어 신호가 입력되면 모터(21)의 구동축(211)이 일방향으로 회전하고, 이에 따른 동력이 기어박스(23)를 통해 출력봉(25)으로 전달된다(도 4의 ① 참조). 이때, 센서부의 발광체(57)에서 조사되는 광은 스트립체(51)에 막혀 수광체(59)로 전달되지 못한 상태이다. 출력봉(25)으로 동력이 전달되어 일방향으로 회전하면, 제1구동축(251) 및 제2구동축(253) 각각은 일방향으로 회전한다(도 4의 ② 참조).

제1구동축(251) 및 제2구동축(253) 각각의 나사산은 서로 반대 방향으로 형성되어 있기 때문에, 출력봉(25)이 일방향으로 회전하면 제1, 2가동편(33, 37) 각각은 상호 접근한다(도 4, 도 1, 도 6 각각의 ③ 참조). 또한, 제1, 2가동편(33, 37) 각각은 제1, 2가동체(31, 35) 각각에 결합되어 있고, 제1, 2그립부 각각은 제1, 2가동체(31, 35) 각각에 결합되어 있기 때문에, 제1, 2가동편(33, 37) 각각이 상호 접근하면 제1, 2그립부 사이 간격 역시 줄어들면서 접근한다.

한편, 센서부의 지지체(55) 역시 제1가동편(33)에 고정 결합되어 있기 때문에, 제1가동편(33)이 제1구동축(251)을 따라 우측으로 이동하면, 지지체(55) 역시 제1가동편(33)과 함께 우측으로 이동한다(도 5a ③ 참조). 센서부의 지지체(55)가 우측으로 이동하면서 스트립체(51)를 벗어나 리미트홈(52)의 좌측 단부에 이르면, 발광체(57)에서 조사되는 광이 수광체(59)로 입사하게 되고, 모터(21)는 그 작동을 계속한다.

모터(21)의 작동으로 제1, 2가동편(33, 37) 각각이 제1, 2구동축(251, 253) 각각을 따라 우측 및 좌측으로 이동하며 간격이 점점 좁아지다가, 제1가동편(33)과 함께 우측으로 이동하는 지지체(61)의 중심 축선이 리미트홈(52)의 우측 단부를 지나면, 발광체(57)에서 조사되는 광이 스트립체(51)에 막혀 더 이상 수광체(59)로 입사되지 못한다.

수광체(59)로의 광 입사가 중지되면, 별도의 제어 신호에 따라 모터(21)의 작동이 중지된다. 모터(21)의 작동이 중지되면, 제1, 2가동편(33, 37) 각각은 제1, 2구동축(251, 253) 각각의 특정 지점에 정지되고, 지지체(61)는 역시 그 지점에서 정지한다(도 5a의 ④ 참조). 이에 의해, 제1, 2그립부의 제1, 2그립(41, 47) 각각은 조리기구를 파지하게 되고(도 6 참조), 별도의 제어 신호가 입력되면 로봇 암(1)은 조리기구(3)를 파지한 상태로 기 설정된 작업을 수행한다.

도 6의 경우 기 설정된 작업이란 조리기구(3)를 흔들거나, 또는 조리기구(3)를 다른 지점으로 이동시키는 행위일 수 있으며, 본 발명에 따른 제1, 2그립부가 도 7a와 같은 구성으로 이루어진다면 컵과 같은 용기(5)를 필요한 위치로 이동시키거나 또는 음료 등이 담긴 용기(7)의 삽입홈(8)에 제1, 2지지봉(44, 48)을 삽입한 다음 필요한 위치로 이동시키거나 용기(7)를 기울이는 행위일 수도 있다.

기 설정된 작업이 완료되면, 제어부를 통해 별도의 제어 신호가 입력되고 모터(21)의 구동축(211)이 타방향으로 회전한다. 모터(21)가 타방향으로 회전하면, 그 회전력에 의한 동력이 기어박스(23)를 통해 출력봉(25)으로 전달되고(도 4의 ⑤ 참조), 이에 따라 출력봉(25)은 타방향으로 회전한다(도 4의 ⑥ 참조). 이때, 센서부의 발광체(57)에서 조사되는 광은 스트립체(51)에 막혀 수광체(59)로 전달되지 못한다.

출력봉(25)이 타방향으로 회전하면 제1, 2가동편(33, 37) 각각은 상호 후퇴하며, 제1, 2가동편(33, 37) 각각과 결합되어 있는 제1, 2그립부 각각의 사이 간격 역시 멀어진다(도 4 및 도 1 각각의 ⑦ 참조). 또한, 제1가동편(33)에 고정 결합되어 있는 센서부의 지지체(55) 역시 제1가동편(33)을 따라 좌측으로 이동하게 된다(도 5a ⑦ 참조). 이때, 센서부의 지지체(55)가 좌측으로 이동하는 과정에서 리미트홈(52)의 지지체(55)의 중심 축선이 리미트홈(52)을 벗어나면, 발광체(57)에서 조사되는 광은 더 이상 수광체(59)로 입사되지 못한다.

수광체(59)가 광 신호를 받지 못하면, 별도의 제어 신호에 따라 모터(21)의 작동이 중지된다. 모터(21)의 작동이 중지되면, 제1, 2가동편(33, 37) 각각 및 지지체(61)는 제1, 2구동축(251, 253) 각각의 특정 지점에서 정지하며 원위치로 복귀한다. 이에 따라, 제1, 2그립부의 제1, 2그립(41, 47) 각각은 조리기구(3)의 손잡이(4) 좌우와 일정간격 이격되어 위치하며(도 6의 ⑦ 참조), 조리기구(4)와는 완전히 분리되면서 1차 작업이 종료된다. 1차 작업이 종료되면, 기 설정된 프로그램에 따라 전술한 과정을 반복하면서 동일한 작업을 순차적으로 수행하게 된다.

즉, 모터(21 )의 작동은 제어부의 입력 신호에 따라 작동하며, 모터(21)의 작동이 시작되면 발광체(57)로부터 조사되는 광을 수광체(59)가 일시적으로 받지 못하더라도 모터(21)는 리미트홈(52)의 좌측 단부를 지나면서 이후 수광체(59)가 광 신호를 받는 동안 계속 작동하고, 이후 리미트홈(52)의 우측 단부를 지나면서 수광체(59)가 광 신호를 받지 못하면, 제어부의 별도 입력 신호에 따라 모터(21)의 작동이 중지되는 것이다.

이후, 일정 시간 간격(기 설정된 작업을 수행할 수 있는 시간)을 두고 제어부의 입력 신호가 다시 전달되면 모터(21)가 작동하면서 모터(21)가 반대 방향으로 회전하고 되고, 위와 유사한 방식으로 진행된 다음 모터(21)의 작동이 중지되면서 1차 작업이 종료된다. 이러한 작동은 어떠한 작업을 하느냐에 따라 시간 간격을 적절하게 감안한 다음 이에 기초하여 제어부에서 신호가 입력되도록 프로그램화하는 방식으로 이루어질 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1 : 로봇 암
11 : 몸체 21 : 모터
23 : 기어박스 25 : 출력봉
31, 35 : 제1, 2가동체 33, 37 : 제1, 2가동편
43, 47 : 제1, 2그립 44, 48 : 제1, 2지지봉
51 : 스트립체 52 : 리미트홈
55 : 지지체 57 : 발광체
59 : 수광체
61, 65 : 제1, 2가이드 62, 63, 66, 67 : 제1, 2, 3, 4활주체

Claims (4)

1. 전방부위가 개구되며 후방부위가 로봇 암(1)의 단부에 결합되는 몸체(11), 몸체(11)의 하면부위에 형성되는 삽입홀(12), 몸체(11)의 좌측 전방부위에 형성되는 제1절개홈(13), 제1절개홈(13)과 대향하며 몸체(11)의 우측 전방부위에 형성되는 제2절개홈(14)이 마련되는 하우징부;
   몸체(11)의 삽입홀(12) 하측부위에 위치하는 모터(21), 모터(21)의 상측부위와 결합되며 모터(21)의 구동축과 연동되는 복수 개의 기어가 내장되어 하우징부의 삽입홀(12)을 통해 몸체(11) 내부에 고정 결합되는 기어박스(23), 중앙부위는 기어박스(23)의 상측부위에 내장되어 모터(21)의 구동축과 연동되되 일방향 나사산이 형성되는 제1구동축(251)은 기어박스(23)의 좌측부위를 관통하며 노출되고 타방향 나사산이 형성되는 제2구동축(253)은 기어박스(23)의 우측부위를 관통하며 노출되는 출력봉(25)이 마련되는 구동부;
   기어박스(23)의 좌측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치하는 제1가동체(31), 제1가동체(31)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출되는 제1돌출단(32), 제1구동축(251)과 치합되어 제1가동체(31)에 고정 결합되는 제1가동편(33)이 마련되는 제1가동부;
   기어박스(23)의 우측부위와 일정간격 이격되어 몸체(11) 내부에 위치하는 제2가동체(35), 제2가동체(35)의 전면부위에서 전방으로 일정길이 돌출되는 제2돌출단(36), 제2구동축(253)과 치합되어 제2가동체(35)에 고정 결합되는 제2가동편(37)이 마련되어 제1가동부와 대향하는 제2가동부;
   제1가동체(31)의 좌측부위에서 일정길이 연장되는 제1연장단(41), 제1연장단(41)의 후방부위에 구비되어 제1가동부의 제1돌출단(32)에 고정 결합되는 제1결합단(42), 제1연장단(41)의 전방부위에 구비되는 제1그립(43)이 마련되는 제1그립부;
   제2가동체(35)의 우측부위에서 일정길이 연장되는 제2연장단(45), 제2연장단(45)의 후방부위에 구비되어 제2가동부의 제2돌출단(36)에 고정 결합되는 제2결합단(46), 제2연장단(45)의 전방부위에 구비되는 제2그립(47)이 마련되어 제1그립부와 대향하는 제2그립부;
   좌우 방향으로 일정길이를 가지며 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하는 리미트부;
   제1가동부의 제1가동체(31) 전방부위에 고정 결합되어 리미트부의 후방부위와 대향하는 센서부;를 포함하는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 리미트부는, 기어박스(23)의 전면부위와 일정간격 이격되어 위치하는 스트립체(51), 스트립체(51) 일측 후방부위에 일정 폭을 가지며 형성되는 리미트홈(52), 스트립체(51)의 좌측부위에 구비되어 하우징부의 제1절개홈(13) 인근의 외면부위에 고정 결합되는 제1절곡단(53), 스트립체(51)의 우측부위에 구비되어 하우징부의 제2절개홈(14) 인근의 외면부위에 고정 결합되는 제2절곡단(54)으로 이루어지고; 상기 센서부는, 후방부위가 제1가동부의 제1가동편(33) 전방부위에 고정 결합되어 스트립체(51)의 후방부위와 대향하는 지지체(55), 지지체(55)의 전면 상측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며 그 하면부위가 스트립체(51)의 상면부위와 대향하는 제1고정단(56), 지지체(55)의 전면 하측부위에서 전방으로 일정길이 돌출되며 그 상면부위가 스트립체(51)의 하면부위와 대향하는 제2고정단(58), 제1고정단(56)의 하면 중앙부위에 구비되는 발광체(57), 발광체(57)와 대향하며 제2고정단(58)의 상면 중앙부위에 구비되는 수광체(59)로 이루어지는; 것을 특징으로 하는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 몸체(11)의 상측 전방 내면부위에는 좌우 방향으로 일정길이를 가지는 제1가이드(61)가 고정 결합되고, 상기 몸체(11)의 하측 전방 내면부위에는 제1가이드(61)와 대향하며 좌우 방향으로 일정길이를 가지는 제2가이드(65)가 고정 결합되며; 상기 제1가이드(61)의 하면부위에는 좌우 방향으로 활주하는 제1, 2활주체(62, 63)가 마련되고, 상기 제2가이드(65)의 상면부위에는 좌우 방향으로 활주하는 제3, 4활주체(66, 67)가 마련되되, 상기 제1, 3활주체(62, 66) 각각은 상기 제1가동체(31)의 상, 하면 각각에 고정 결합되고, 상기 제2, 4활주체(63, 67) 각각은 상기 제2가동체(35)의 상, 하면 각각에 고정 결합되는; 것을 특징으로 하는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1결합단(42)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제1지지봉(44)이 구비되고, 상기 제2결합단(46)의 상측 전면부위에는 전방으로 일정길이 돌출되는 제2지지봉(48)이 구비되는 것을 특징으로 하는 무인 상가에 설치되는 로봇 암의 그립 구조.

Images