KR20100050753A

KR20100050753A - 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇핸드 및 로봇 핸드 제어방법

Info

Publication number: KR20100050753A
Application number: KR1020080109807A
Authority: KR
Inventors: 도낙주; 김경복; 남창주; 이영훈
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-14
Also published as: KR101008405B1; US8523254B2; EP2366505A4; EP2366505A1; US20110254303A1; WO2010053245A1

Abstract

본 발명은 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법에 관한 것으로, 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하며, 상기 이동대상물(10)과 접촉되는 접속부(100a)가 신축 변형가능한 구조로 된 가변접속장치(100); 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)의 표면에 연속하여 또는 다수의 개소로 분할되어 가압 접촉되는 폐루프 상태, 또는 상기 이동대상물(10)로부터 이탈되는 개루프 상태로 상호 전환되도록, 모터(201), 펌프와 같은 구동부에 연동하여 상기 가변접속장치의 접속부(100a)의 형상을 신축 변형시키는 접속길이 조정장치(200); 및 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속된 폐루프 상태에서 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 형상유지장치;를 포함하여 구성되는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드를 기술적 요지로 하여, 인간의 손이 수행하는 다양한 작업들 중, 감싸쥐기(enveloping), 걸기(hooking), 쓸기(sweeping)와 같이 물건을 잡고 이동(pick & move)하는 작업을 신뢰성있고 안정적으로 구현가능한 구조를 가지는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법에 관한 것이다.

로봇 핸드, 감싸쥐기, 걸기, 개루프, 폐루프

Description

물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법{robot hand having connetion part transforming according to shape of object and control method of robot hand}

본 발명은 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체 형상에 맞추어 접속부를 신축 변형시키면서 이동대상물의 이송에 적합한 설정압력으로 가압 접속시킬 수 있는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법에 관한 것이다.

인간의 손이 수행하는 작업은 크게 제어관점과, 구현관점을 기준으로 하여 분류될 수 있으며, 제어관점을 기준으로 하면, 펜을 쥐고 글씨를 쓰는 것과 같이 손가락 끝(tip)을 이용하여 물체를 잡는 작업(tip grasping), 손가락 전체 혹은 손바닥 전체를 활용하여 물체를 잡는 작업(whole grasping, power grasping), 물체를 미는 것과 같이 물체를 잡지 않고 접촉을 유지하는 작업으로 분류된다.

구현관점을 기준으로 하면, 문고리를 잡고 돌리거나, 철봉을 잡고 회전 하거나, 무거운 물체를 밀어내는 것과 같이 손이 힘을 전달하는 매개체(force medium) 가 되는 작업, 컵이나 비이커를 잡고 다른 곳으로 옮겨 두거나, 열쇠고리 등을 손가락으로 걸어 이동시키거나, 동전등을 쓸어 담는 것과 같이 물건을 잡고 이동(pick & move)하는 작업, 펜을 잡고 글씨를 쓰거나 그림을 그리는 것, 혹은 복잡한 큐브 등을 조작하는 것과 같이 정밀하게 손을 사용하는 작업(precise task)으로 분류된다.

인간의 손은 다수의 관절 및 이를 움직이기 위한 뼈와 근육으로 조직된 매우 복잡한 구조를 가지고 있으며, 촉각, 온도, 압력등을 느낄수 있는 예민한 신경조직으로 둘러 쌓여 있다. 사람의 양쪽 손은 총 54개의 뼈로 구성되어 있고 이는 전체 206개의 뼈중 25%에 해당한다. 또한, 뇌의 운동신경을 관장하는 부위 중 30%가 손을 관장할 만큼 매우 복잡한 조직을 갖추고 있다.

또한, 인간이 손으로 작업을 수행할 경우, 손 내부의 센서와 사람의 눈과 같은 외부의 센서로부터 획득된 정보들은 즉각적으로 뇌로 전달(direct feedback)되고, 뇌에서는 이러한 센서 정보들을 해석하여 현재의 상황을 판단하며, 이러한 판단을 함에 있어서는, 현재 입력된 센서정보 뿐만 아니라, 과거 성장과정을 통해 축적된 지식을 이용하여 현재의 작업 상황을 정확하게 해석하게 된다.

인간의 두뇌는 해석된 센서 정보를 바탕으로 54개의 뼈들이 어떻게 움직여야 하는지에 대한 다중 경로 계획을 실시간으로 수행하고, 다중 경로 계획의 수행에 필요한 근력과 근육의 움직임 정도에 대한 다중 제어 입력을 계산해 낼 수 있어, 인간은 이러한 두뇌의 판단, 저장, 연산 기능과 연계하여 다양한 방식의 수작업을 탁월하게 수행할 수 있다.

종래의 로봇 핸드는 인간의 손을 그대로 모방하고자 하는 인간형 로봇 핸드로서 개발, 제작이 이루어지고 있으나, 모터, 펌프와 같은 구동기와, 센서의 설치가 상기 서술한 바와 같이 인간의 손만큼 공간효율적, 균형적으로 이루어지기 어렵고, 구동기나 센서 자체의 성능 또한 인간에 비해 낮으며, 센서를 통해 획득된 정보를 해석, 처리하여, 20여개의 관절을 적정한 힘과 경로로 동시에 제어하는 것 또한 실질적으로 불가능하다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점에도 불구하고, 인간형 로봇 핸드는 인간이 수행하는 모든 작업을 대체하는 것을 목적으로 하고 있어, 장치 자체가 복잡한 형상을 가지면서도 미리 설정된 특정 형상의 물체를 조작하는 기초적인 작업 외에는 수행하지 못하고 있으며, 수행가능한 일부 작업에 있어서도 반복 성공률이 낮고 파지력, 전달, 형성의 안정성이 낮아, 그 상용화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

인간의 손을 그대로 모방한 로봇 핸드 구조를 개발하는 것은 장기적인 접근이 필요함에 따라, 로봇의 상용화를 촉진시키기 위해서는 인간이 수행하는 모든 작업이 아닌 제한된 일부 작업이라 할지라도 보다 신뢰성있고 안정적으로 구현가능한 특정 작업 전용의 로봇 핸드의 개발이 필요하다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 인간의 손이 수행하는 다양한 작업들 중, 감싸쥐기(enveloping), 걸기(hooking), 쓸기(sweeping)와 같이 물건을 잡고 이동(pick & move)하는 작업을 신뢰성있고 안정적으로 구현가능한 구조를 가지는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하며, 상기 이동대상물(10)과 접촉되는 접속부(100a)가 신축 변형가능한 구조로 된 가변접속장치(100); 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)의 표면에 연속하여 또는 다수의 개소로 분할되어 가압 접촉되는 폐루프 상태, 또는 상기 이동대상물(10)로부터 이탈되는 개루프 상태로 상호 전환되도록, 모터(201), 펌프와 같은 구동부에 연동하여 상기 가변접속장치의 접속부(100a)의 형상을 신축 변형시키는 접속길이 조정장치(200); 및 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속된 폐루프 상태에서 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 형상유지장치;를 포함하여 구성되는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드를 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 가변접속장치(100)는, 길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능 한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부재로 이루어지는 굴곡변형부(110);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가변접속장치(100)는, 공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어지며, 상기 굴곡변형부(110)의 길이방향을 따라 연장되며 상기 굴곡변형부(110)에 연결설치되는 에어백부(130);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가변접속장치(100)는, 일정한 형상을 유지하며, 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로의 위치이동에 의해 상기 접속부(100a)의 길이가 가변되는 핸드부(120);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가변접속장치(100)는, 길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부재로 이루어지며, 상기 핸드부(120)의 돌출길이나 위치에 따라 상기 이동대상물(10)과의 접속상태가 가변되도록 상기 핸드부(120)의 전방단부에 일단부가 결합되는 굴곡변형부(110);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가변접속장치(100)는, 공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어지는 에어백부(130);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접속길이 조정장치(200)는, 상기 굴곡변형부(110)의 일측부에 접속된 상태로 회전되며 상기 굴곡변형부(110)의 일측부를 이동시키면서 길이나 형상을 변형시키는 제1기어(211); 상기 굴곡변형부(110)의 타측부에 접속된 상태로 상 기 제1기어(211)와 반대방향으로 회전되며 상기 제1기어(211)와 함께 상기 굴곡변형부(110)를 이동시키면서의 길이나 형상을 변형시키는 제2기어(212); 및 상기 모터(201)의 일방향 회전에 의해 상기 제1기어(211) 및 제2기어(212)를 반대방향으로 동시 구동시키는 동력전달조립체(213);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 동력전달조립체(213)는, 상기 제1기어(211)와 동축상에 설치되며, 상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결되는 제1메인풀리(213a); 상기 제2기어(212)와 동축상에 설치되는 제2메인풀리(213b); 상기 제2메인풀리(213b)와 동일한 방향으로 회전가능하게 벨트부재에 의해 상기 제2메인풀리(213b)에 연결되는 제1보조풀리(213c); 상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결되는 제2보조풀리(213d); 및 상기 제2보조풀리(213d)의 회전을 상기 제1보조풀리(213c)에 역방향으로 전달하도록 상기 제2보조풀리(213d)와 반대되는 위치에서 상기 제1보조풀리(213c) 및 제2보조풀리(213d)에 벨트부재에 의해 연결설치되는 한쌍의 방향전환풀리(214e);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접속길이 조정장치(200)는, 상기 모터(201)에 연동하여 상기 핸드부(120)를 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로 선형 이동시키는 선형운동전달부(220);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 선형운동전달부(220)는, 상기 모터(210)에 연동회전되는 캠부재(223); 상기 캠부재(223)의 회전에 의해 전방단부의 위치가 전, 후방으로 이동조정되도록 상기 캠부재(223)에 링크연결되는 선형이동바(226); 및 상기 선형이동 바(226)의 전방단부에 후방단부가 연결되고, 상호 교차되는 중간부가 일축상에 회동가능하게 결합되어, 상기 선형이동바(226)의 이동에 의해 전방단부의 위치 및 각도가 함께 가변되며, 전방단부에 상기 핸드부(120)가 각각 결합되는 좌, 우측 한쌍의 핸드연결바(227);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선형운동전달부(220)는, 상기 모터(201)와 동축상에 설치되는 제1동력전달기어(221); 상기 제1동력전달기어(221)에 연접되면서도 상기 캠부재(223)와 동축상에 연결되도록 설치되어, 상기 제1동력전달기어(221)와의 잇수비에 해당되는 속도로 상기 캠부재(223)를 감속 또는 가속하여 회전시키는 제2동력전달기어(222); 상기 캠부재(223)에 중간부가 링크연결된 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 위치되는 지점에 수직방향으로 연장설치되는 지지대(224); 및 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 상기 지지대(224)를 따라 이동가능하도록 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 회동가능하게 힌지결합되고, 상기 지지대(224)의 가이드부에 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 수직가이드(225);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 형상유지장치는, 상기 가변접속장치(100)에 임계치 이상의 부하가 걸리면 상기 가변접속장치(100)가 최종 변형된 상태를 유지하도록 상기 접속길이 조정장치(200)의 작동을 제어하는 형상유지제어부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)로부터 이탈된 개루프 상태에서, 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용하여 상기 이동대상물(10)을 걸 수 있는 걸고리를 제공하는 걸고리장치(400);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 걸고리장치(400)는, 상기 가변접속장치(100)의 형상 변형 내지 이동에 의해 상기 가변접속장치(100)로부터 가압력을 전달받아 회동 조정되는 구동력전달부(411); 및 상기 구동력전달부(411)의 회동에 의해 상기 구동력전달부의 회동축(411a)으로부터 이격되는 방향으로 이동조정되며 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 신장조정되는 걸고리부(413);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 걸고리장치(400)는, 상기 구동력전달부(411)와 일정한 상대각도를 가지는 지점에 상기 걸고리부(413)를 연결설치가능한 걸고리결합부(412a)를 제공하며 상기 구동력전달부(411)의 회동축(411a)에 설치되는 걸고리연결부(412); 및 상기 걸고리연결부의 걸고리결합부(412a)에 상단부가 연결되고, 상기 걸고리부(413)를 하단지지 또는 상단가압하는 걸고리지지부를 구비하여, 상기 걸고리결합부(412a)의 위치에 따라 신축조정되며 상기 걸고리부(413)의 형태를 처짐없이 유지하는 신축지지부(414);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 걸고리장치(400)는, 상기 가변접속장치(100)의 이동방향과 반대되는 방향으로 이동 조정되는 선형변위전달부(421); 및 상기 선형변위전달부(421)의 전방단부에 결합되어, 상기 선형변위전달부(421)의 이동에 의해 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 조정되는 선형이동걸고리부(422);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 방식을 적용하는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부입력단자를 통해 입력받는 이동방법선정단계; 상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 폐루프 모드로 전환하는 폐루프전환단계; 및 상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 설정압파지단계;를 포함하여 구성되는 로봇 핸드 제어방법을 다른 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 이동대상물(10)을 파지하여 목적 위치로 이동시킨 후 상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈조정시키는 개루프 모드로 전환하는 개루프복귀단계;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 이동대상물(10)을 이동시킴에 있어서, 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합한지, 또는 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부 입력단자를 통해 입력받는 이동방법선정단계; 상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 폐루프 모드로 전환하는 폐루프 전환단계; 상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장 치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 설정압파지단계; 상기 이동방법선정단계에서 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈조정시키는 개루프 모드로 전환하는 개루프전환단계; 및 상기 개루프 모드로 전환된 상태에서 걸고리를 제공하여 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용해 상기 이동대상물(10)을 걸어 구속하는 걸고리제공단계;를 포함하여 구성되는 로봇 핸드 제어방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 걸고리제공단계는, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키는 조정과 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이동대상물(10)을 파지하거나 걸어 목적 위치로 이동시킨 후, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)나 걸고리를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키도록 모드를 반대로 전환하는 모드복귀단계;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은, 이동대상물에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치, 가변접속장치의 형상을 신축 변형시키는 접속길이 조정장치, 가변접속장치가 이동대상물에 설정압력으로 가압 접속된 상태를 일정하게 유지시키는 형상유지장치로 이루어진 간단한 구조에 의해, 기존의 로봇 핸드가 수행하지 못하는 다양한 동작들 중, 임의의 형상을 가지는 이동대상물을 잡고 이동시키 는 동작을 신뢰성있고 안정적으로 구현가능하다는 효과가 있다.

또한, 가변접속장치가 이동대상물과 접촉되는 접속부를 신축 변형가능한 구조를 가짐에 따라, 가변접속장치의 길이나 형상을 변형시키는 최소한의 제어만으로도 물건을 잡고 이동시키는 동작을 가능하여, 기계적인 구동에 따른 작동 신뢰성과, 구동력을 안정적으로 전달, 유지할 수 있는 견고성을 확보할 수 있다는 다른 효과가 있다.

그리고, 이동대상물을 잡고 이동시키는 작업에 필요한 최소한의 구동기와 센서만을 구비하여 구현가능하며, 소수의 센서로부터 입력된 최소한의 정보만을 해석하여 간결한 구조의 가변접속장치를 일관성있게 신축 변형시키면 되므로, 센서와 모터를 연계적으로 운용하기 위한 제어 체제 또한 단순화시킬 수 있어, 보다 안정적인 제어 시스템을 구현가능하다는 다른 효과가 있다.

먼저, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드는, 이동대상물(10)의 형상에 맞추어 접속부(100a)를 신축 변형시키면서 상기 이동대상물(10)을 이동시키기 적합한 설정압력으로 상기 이동대상물(10)에 가압 접속, 유지되는 작동 구조를 구현하는 로봇 핸드에 관한 것으로, 크게 가변접속장치(100), 접속길이 조정장치(200), 형상유지장치(미도시)로 이루어진다.

상기 가변접속장치(100)는, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하며, 모터(201), 펌프(미도시)와 같은 구동부에서 전달된 구동력을 상기 이동대상물(10)과 접속된 상태에서 상기 이동대상물(10)측으로 전달, 가압하게 되는 구성요소로, 상기 이동대상물(10)과 접촉되는 접속부(100a)를 신축 변형가능한 구조를 가진다.

상기 접속길이 조정장치(200)는, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)의 표면에 연속하여 또는 다수의 개소로 분할되어 가압 접촉되는 폐루프 상태, 또는 상기 이동대상물(10)로부터 이탈되는 개루프 상태로 상호 전환되도록, 모터(201), 펌프(미도시)와 같은 구동부에 연동하여 상기 가변접속장치의 접속부(100a)의 형상을 신축 변형시킨다.

상기 형상유지장치(미도시)는, 상기 가변접속장치(100)에 임계치 이상의 부하가 걸리면 상기 가변접속장치(100)가 최종 변형된 상태를 유지하도록 상기 접속길이 조정장치(200)의 작동을 제어하는 형상유지제어부(미도시)를 구비하여, 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속된 폐루프 상태에서 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키게 된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제1실시예를 도시한 요부사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예를 이용하여 임의의 형상을 가지는 이동대상물을 파지한 상태를 도시한 사용상 태도이며, 도 3은 도 2에서 이동대상물을 생략한 상태를 도시한 요부사시도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예는, 상기 가변접속장치(100)가, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부재로 구성된 굴곡변형부(110)로 이루어진 구조를 가진다.

상기 접속길이 조정장치(200)는, 상기 굴곡변형부(110)의 일측부에 접속된 상태로 회전가능하게 설치된 제1기어(211)와, 상기 굴곡변형부(110)의 타측부에 접속된 상태로 회전가능하게 설치된 제2기어(212)와, 상기 모터(201)의 일방향 회전에 의해 상기 제1기어(211) 및 제2기어(212)를 반대방향으로 동시 구동시키는 동력전달조립체(213)를 구비한 구조를 가진다.

상기 제1기어(211)는 회전에 의해 상기 굴곡변형부(110)의 일측부를 이동시키면서 길이나 형상을 변형시키게 되고, 상기 제2기어(212)는 상기 동력전달조립체(213)에 의해 상기 제1기어(211)와 반대방향으로 회전되며 상기 굴곡변형부(110)의 타측부를 이동시키면서의 상기 제1기어(211)와 함께 길이나 형상을 변형시키게 된다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예에 의하면, 상기 동력전달조립체(213)를 이용해 하나의 상기 모터(201)로 상기 제1기어(211)와 제2기어(212)를 동시에 상호 반대방향으로 회전시키면서, 상기 굴곡변형부(110)를 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(20) 내측으로 이동시키며 상기 접속부(100a)의 길이를 단축시키거나, 상기 제1기어(211)와 제2기어(212)를 그 반대방향으로 회전시켜, 상기 굴곡변형부(110)를 상기 하우징(20) 외측으로 이동시키며 상기 접속부(100a)의 길이를 신장 시키는 작동을 구현하게 된다.

이에 따라, 상기 이동대상물(10)의 둘레 전반을 감쌀 수 있도록 상기 굴곡변형부(110)를 상기 하우징(20) 외측으로 연장시킨 개루프 상태에서, 상기 동력전달조립체(210)를 폐루프 방향으로 구동시키면, 임의의 형상을 가지는 상기 이동대상물(10)의 둘레에 명확하게 접속가능한 임의의 형상으로 도 3에 도시된 바와 같이 자연히 유연하게 굴곡상태가 변형되어, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 이동대상물(10)을 설정압력으로 견고하게 파지한 상태를 유지할 수 있다.

도 4, 5는 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제2실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 4는 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제2실시예를 도시한 요부사시도이며, 도 5는 동력전달조립체의 요부사시도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제2실시예는, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예와 비교하여, 상기 가변접속장치(100)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어진 에어백부(130)를 추가로 구비하고, 상기 에어백부(130)가 상기 굴곡변형부(110)의 길이방향을 따라 연장되도록 상기 굴곡변형부(110)에 연결설치된 구조를 가진다.

상기 이동대상물(10)의 표면이 굴곡형성되는 경우, 상기 굴곡변형부(110)는 상기 이동대상물(10)의 돌출된 표면부에만 접속이 이루어지게 되어, 상기 이동대상물(10)의 오목부에 해당되는 표면에는 견고하게 가압 접속되기 어려운데, 공압 펌 프와 같은 구동부를 구동시켜 상기 에어백부(130)의 부피를 팽창시키면 연질소재의 상기 에어백부(130)가 상기 이동대상물(10)의 오목부까지 진입하여 가압 접속시킴으로써 상기 이동대상물(10)을 보다 안정적이고 견고하게 파지할 수 있다.

도 5는 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1, 2실시예에 적용하기에 바람직한 상기 동력전달조립체(213)의 일예의 요부를 도시한 것으로, 상기 동력전달조립체(213)는 크게 제1메인풀리(213a), 제2메인풀리(213b), 제1보조풀리(213c), 제2보조풀리(213d), 한쌍의 방향전환풀리(214e)로 이루어진다.

상기 제1메인풀리(213a)는 상기 제1기어(211)와 동축상에 설치되고, 상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결되어, 상기 제1기어(211)를 상기 모터(210)와 동일한 방향으로 회전시키게 된다.

상기 제2메인풀리(213b)는 상기 제2기어(212)와 동축상에 설치되고, 상기 제1보조풀리(213c)는 상기 제2메인풀리(213b)와 동일한 방향으로 회전가능하게 벨트부재에 의해 상기 제2메인풀리(213b)에 연결되며, 상기 제2보조풀리(213d)는 상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결된다.

상기 한쌍의 방향전환풀리(214e)는, 상기 제2보조풀리(213d)의 회전을 상기 제1보조풀리(213c)에 역방향으로 전달하도록 상기 제2보조풀리(213d)와 반대되는 위치에서 상기 제1보조풀리(213c) 및 제2보조풀리(213d)에 벨트부재에 의해 연결설치되어, 상기 제1보조풀리(213c), 제2보조풀리(213d), 한쌍의 방향전환풀리(214e) 는 연동회전에 의해 상기 제2기어(212)를 상기 모터(210)와 반대 방향으로 회전시키게 된다.

도 6내지 도 9는 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제3실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 6은 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제3실시예를 도시한 요부사시도이며, 도 7은 도 6의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도이고, 도 8은 걸고리장치를 도시한 요부사시도이며, 도 9는 도 8의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제3실시예는, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예와 비교하여, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)로부터 이탈된 개루프 상태에서, 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용하여 상기 이동대상물(10)을 걸 수 있는 걸고리를 제공하는 걸고리장치(400)를 추가로 구비한 구조를 가진다.

상기 걸고리장치(400)는, 도 8, 9에 도시된 바와 같이, 구동력전달부(411), 걸고리연결부(412), 걸고리부(413), 신축지지부(414)로 이루어지며, 도 6에 도시된 바와 같은 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이 상기 가변접속장치(100)의 형상 변형 내지 이동되면, 상기 구동력전달부(411)는 상기 가변접속장치(100)로부터 가압력을 전달받아 회동 조정되고, 상기 걸고리부(413)는 상기 구동력전달부(411)의 회동에 의해 상기 구동력전달부의 회동축(411a)으로부터 이격되는 방향으로 이동조정되며 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 신장조정된다.

상기 걸고리연결부(412)는 상기 구동력전달부(411)와 일정한 상대각도를 가지는 지점에 상기 걸고리부(413)를 연결설치가능한 걸고리결합부(412a)를 제공하며 상기 구동력전달부(411)의 회동축(411a)에 설치되어, 상기 걸고리부(413)가 상기 구동력전달부(411)와 일정한 상대각도를 유지하도록 함으로써 상기 가변접속장치(100)의 조정에 의해 상기 걸고리부(413)의 연동 조정이 신뢰성있게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 신축지지부(414)는 상기 걸고리연결부의 걸고리결합부(412a)에 상단부가 연결되고, 상기 걸고리부(413)를 하단지지 또는 상단가압하는 걸고리지지부를 구비하여, 상기 걸고리결합부(412a)의 위치에 따라 도 8, 9에 도시된 바와 같이 신축조정되면서 상기 걸고리부(413)의 형태를 처짐없이 유지시키게 된다.

도 10, 11은 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제4실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 10은 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제4실시예를 도시한 요부사시도이고, 도 11은 도 10의 평면도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제4실시예는, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예와 비교하여, 상기 가변접속장치(100)가, 일정한 형상을 유지한 상태로 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로의 위치이동에 의해 상기 접속부(100a)의 길이가 가변되는 핸드부(120)로 이루어진 구조를 가진다.

상기 접속길이 조정장치(200)는, 상기 모터(201)에 연동하여 상기 핸드부(120)를 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로 선형 이동시키는 선형운동전달부(220)를 포함한 구조를 가지며, 상기 선형운동전달부(220)는 제1동력전달기어(221), 제2동력전달기어(222), 캠부재(223), 지지대(224), 수직가이드(225), 선형이동바(226), 핸드연결바(227)로 이루어진 구조를 가진다.

상기 제1동력전달기어(221)는 상기 모터(201)와 동축상에 설치되고, 상기 제2동력전달기어(222)는 상기 제1동력전달기어(221)에 연접되면서도 상기 캠부재(223)와 동축상에 연결되도록 설치되어, 상기 제1동력전달기어(221)와의 잇수비에 해당되는 속도로 상기 캠부재(223)를 감속 또는 가속하여 회전시킨다.

상기 캠부재(223)는 상기 제1동력전달기어(221)와 제2동력전달기어(222)에 의해 지정 감속비로 상기 모터(210)에 연동회전하게 되며, 상기 지지대(224)는 상기 캠부재(223)에 중간부가 링크연결된 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 위치되는 지점에 수직방향으로 연장설치된다.

상기 수직가이드(225)는 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 상기 지지대(224)를 따라 이동가능하도록 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 회동가능하게 힌지결합되고, 상기 지지대(224)의 가이드부에 수직방향으로 이동가능하게 설치되어, 상기 선형이동바(226)는 중간부가 상기 캠부재(223)에 링크연결된 상태에서 상기 캠부재(223)의 회전에 의해 전방단부의 위치가 전, 후방으로 이동조정된다.

상기 핸드연결바(227)는 상기 선형이동바(226)의 전방단부에 후방단부가 연결되고, 상호 교차되는 중간부가 일축상에 회동가능하게 결합되어, 상기 선형이동바(226)의 이동에 의해 전방단부의 위치 및 각도가 함께 가변는 좌, 우측 한쌍이 구비되며, 상기 좌, 우측 한쌍의 핸드연결바(227)의 전방단부에는 우, 좌측 상기 핸드부(120)가 각각 결합된다.

이에 따라, 상기 모터(201)를 일방향으로 구동시켜 상기 선형이동바(226)가 상기 캠부재(223)에 연동하여 전방으로 이동하게 되면, 도 10, 11에 도시된 바와 같이 상기 선형이동바(226) 전방에 결합된 상기 한쌍의 핸드연결바(227)가 전, 후방으로의 연장길이가 축소되도록 접철되면서, 상기 하우징(20) 외부로의 상기 핸드부(120)의 돌출길이가 줄어듬과 동시에 상기 좌, 우측 핸드부(120)의 상기 접속부(100a)에 해당되는 부분간의 이격간격이 확장되어, 개루프 모드에서 지향하는 작동 상태가 된다.

상기 모터(201)를 반대로 구동시키거나 상기 모터(201)의 일방향 구동상태를 지속시켜 상기 선형이동바(226)가 후방으로 이동하게 되며, 상기 선형이동바(226) 전방에 결합된 상기 한쌍의 핸드연결바(227)가 전, 후방으로의 연장길이가 보다 연장되도록 접철되면서, 상기 하우징(20) 외부로의 상기 핸드부(120)의 돌출길이가 연장됨과 동시에 상기 좌, 우측 핸드부(120)의 상기 접속부(100a)에 해당되는 부분간의 이격간격이 축소되어, 폐루프 모드에서 지향하는 작동 상태가 된다.

상기 걸고리장치(400)는, 선형변위전달부(421)와 선형이동걸고리부(422)로 이루어지며, 상기 선형변위전달부(421)는 상기 가변접속장치(100)의 이동방향과 반대되는 방향으로 이동 조정되도록 상기 선형이동바(226)에 후방단부가 연결되고, 상기 선형이동걸고리부(422)는 상기 선형변위전달부(421)의 이동에 의해 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 조정되도록 상기 선형변위전달부(421)의 전방단부에 결합된다.

이에 따라, 상기 선형이동바(226)가 전방으로 이동하게 되면, 상기 좌, 우측 핸드부(120)는 상기 하우징(20) 외부로 돌출된 길이가 보다 축소되지만, 상기 걸고리장치의 선형이동걸고리부(422)는 이와 반대로 상기 하우징(20) 외부로 돌출된 길이가 보다 연장되게 되며, 상기 선형이동바(226)가 후방으로 이동하게 되면, 상기 좌, 우측 핸드부(120)는 상기 하우징(20) 외부로 돌출된 길이가 보다 연장되지만, 상기 걸고리장치의 선형이동걸고리부(422)는 이와 반대로 상기 하우질(20) 외부로 돌출되 길이가 보다 축소되게 된다.

도 12, 13은 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제5실시예를 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 12는 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제5실시예를 도시한 요부사시도이고, 도 13는 도 12의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제5실시예는, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제4실시예와 비교하여, 상기 가변접속장치(100)가, 길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부재로 이루어지고, 상기 핸드부(120)의 돌출길이나 위치에 따라 상기 이동대상물(10)과의 접속상태가 가변되도록 상기 핸드부(120)의 전방단부에 일단부가 결합되는 굴곡변형부(110)를 추가로 구비한 구조를 가진다.

상기 굴곡변형부(110)는 상기 좌, 우측 핸드부(120) 중 일측의 상기 접속부(100a)에 해당되는 부분에 전방단부가 결합되고 후방단부가 하우징(120)에 고정 결합되어, 상기 좌, 우측 핸드부(120)가 상기 접속부(100a)가 지정길이 이상이 되도록 상기 하우징(120) 외부로 돌출되면, 상기 굴곡변형부(110)가 상기 좌, 우측 핸드부(120) 사이에서 타측의 상기 핸드부(120)와 대향되게 연장된 형상을 가지게 된다.

상기 좌, 우측 핸드부(120)는 일정한 형태를 유지한 상태로 상호간의 간격이나 상기 하우징(20) 외측으로의 돌출길이가 조정되면서 상기 접속부(100a)의 길이나 형상을 변형시키게 되므로, 상기 이동대상물(10)이 굴곡된 표면형상을 가지는 경우 돌출부의 최외측에 해당되는 일부에만 상기 핸드부(120)와의 접속이 이루어지게 되는데, 상기 좌, 우측 핸드부(120) 사이에 상기 굴곡변형부(110)를 추가로 구비하면 상기 이동대상물(10)의 표면형상에 맞추어 상기 굴곡변형부(110)의 굴곡상태가 변형되며 상기 이동대상물(10)을 보다 확장된 접촉면적으로 안정되게 파지할 수 있다.

도 14 내지 도 20은 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제6실시예를 설명하고자 도시한 것으로, 도 14는 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제6실시예를 도시한 요부사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 실시예를 이용하여 임의의 형상을 가지는 이동대상물을 파지한 상태를 도시한 사용상태도이며, 도 16, 17은 각각 도 14의 평면도, 배면도이고, 도 18은 도 14의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도이며, 도 19, 20은 각각 도 18의 평면도, 배면도이다.

본 발명에 따른 로봇 핸드의 제6실시예는, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1실시예 내지 제5실시예와 비교하여, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)가, 공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어지는 좌, 우측 한쌍의 에어백부(130)로 이루어진 구성을 가진다.

상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 좌, 우측 한쌍의 에어백부(130)로 이루어짐에 따라, 상기 좌, 우측 한쌍의 에어백부(130) 사이에 상기 이동대상물(10)을 위치시킨 상태에서 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이 상기 에어백부(130)의 부피를 팽창시키면, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 이동대상물(10)이 소형이거나 복잡한 표면형상을 가지는 경우라도 연질소재의 상기 에어백부(130)가 상기 이동대상물(10)의 오목부까지 진입하여 가압 접속시킴으로써 상기 하우징(20)으로부터 이격된 위치에서 상기 이동대상물(10)을 보다 안정적이고 견고하게 파지할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 로봇 핸드 제어방법에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 로봇 핸드 제어방법은, 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드를 이용하여 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시킴에 있어서, 상기 로봇 핸드를 바람직하게 제어하는 방법에 관한 것으로, 크게 이동방법선정단계, 폐루프전환단계, 설정압파지단계를 포함하는 구성을 가진다.

상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1, 2, 6실시예와 같이, 상기 걸고리장치(400)가 구비되지 않은 경우, 상기 이동방법선정단계에서는 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 방식을 적용하는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부입력단자를 통해 입력받는다.

상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 폐루프전환단계에서는, 개루프 모드에서 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 작동을 지향하는 폐루프 모드로 전환시킨다.

상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면, 상기 설정압파지단계에서는 상기 형상유지장치를 이용하여 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키게 되며, 상기 가변접속장치(100)를 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속시킨 상태에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 목적 위치로 이동시킨 후에는, 상기 로봇 핸드를 개루프 모드로 전환하는 개루프복귀단계를 거쳐 상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키며 초기상태로 복귀시킬 수 있다.

상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제3, 4, 5실시예와 같이, 상기 걸고리장치(400)가 추가로 구비된 경우, 상기 이동방법선정단계, 폐루프전환단계, 설정압파지단계에, 개루프전환단계, 걸고리제공단계를 더 포함하는 구성을 가지는 것이 바 람직하다.

상기 이동방법선정단계에서는, 이동대상물(10)을 이동시킴에 있어서, 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합한지, 또는 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부 입력단자를 통해 입력받는다.

상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 폐루프 전환단계에서는 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 작동 상태를 지향하는 폐루프 모드로 상기 로봇 핸드의 작동모드를 전환하게 된다.

상기 이동방법선정단계에서 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 개루프전환단계에서는 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈조정시키는 작동 상태를 지향하는 개루프 모드로 상기 로봇 핸드의 작동모드를 전환하게 된다.

상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면 상기 설정압파지단계를 거쳐 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키며, 상기 개루프 모드로 전환된 상태에서는 걸고리를 제공하는 상기 걸고리제공단계를 통해 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용해 상기 이동대상물(10)을 걸어 구속하게 된다.

상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제4, 5실시예와 같은 구조에서, 상기 걸고리제공단계는, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키는 조정과 동시에 이루어지게 되며, 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제1, 2, 3실시예와 같은 구조에서는 상기 이동방법선정단계에서 판단, 입력된 결과에 따라 상기 가변접속장치(100)와 걸고리의 접속 내지 연결상태를 조정하는 단계를 추가로 거친 후, 상기 제4, 5실시예와 같이 동시 조정이 이루어지도록 하거나, 상기 가변접속장치(100) 또는 걸고리만을 독립적으로 이동 조정시키게 된다.

상기 이동대상물(10)을 파지하거나 걸어 목적 위치로 이동시킨 후에는, 현재 진행중인 모드가 개루프 모드인 경우는 폐루프 모드로, 현재 진행중인 모드가 폐루프 모드인 경우는 개루프 모드로 전환시키는 모드복귀단계를 추가로 거쳐, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)나 걸고리장치(400)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시킬 수 있다.

도 21은 상기 본 발명에 따른 로봇 핸드의 제3, 4, 5실시예와 같이, 상기 걸고리장치(400)가 추가로 구비된 경우에 적용하기 적합한 로봇 핸드 제어방법의 제1실시예를 설명하고자 도시한 순서도로, 상기 이동대상물(10)에 인접한 위치로 상기 로봇 핸드를 이동시킨 상태에서 상기 이동방법선정단계를 통해 걸고리 사용이 적합한지를 판단한 후, 걸고리 사용이 적합하다고 판단된 경우에는 상기 개루프변환단계를 통해 상기 가변접속장치(100)를 이용하지 않는 개루프 모드로 변환하게 된다.

개루프 모드로 변환된 상태에서는 상기 걸고리제공단계를 통해 상기 걸고리장치(400)를 도출시켜 상기 이동대상물(10)을 걸어 구속시킨 상태로 상기 이동대상 물(10)을 목적 위치로 이동시키게 되며, 목적 위치로의 이동이 이루어진 완료된 후에는 상기 모드복귀단계를 거쳐 상기 걸로리장치(400)를 해제시킴으로써 상기 이동대상물(10)을 잡고 이동시키는 동작을 안정적으로 구현가능하다.

상기 이동방법선정단계를 통해 걸고리 사용이 적합하지 않다고 판단된 경우에는 상기 가변접속장치(100)를 이용하여 기본 설정된 파지동작을 수행하도록 상기 폐루프변환단계를 통해 상기 가변접속장치(100)를 이용하는 폐루프 모드로 변환한다.

폐루프 모드로 변환된 상태에서는, 상기 가변접속장치(100)를 이용하여 상기 이동대상물(10)을 파지가능한 영역에 상기 가변접속장치(100)가 위치되었는지를 확인하여, 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)을 파지가능한 영역에 속해있지 않으면 상기 접속길이 조정장치(200)를 구동시켜 상기 가변접속장치(100)를 상기 이동대상물(10)을 파지하기 용이한 영역을 확보하기에 적합한 형태로 신축 변형시키거나 이동시키며, 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)을 파지가능한 영역에 위치되도록 한다.

상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)을 파지가능한 영역에 위치된 상태에서는 상기 접속길이 조정장치(200)를 구동시켜 상기 가변접속장치(100)로 상기 이동대상물(10)의 표면을 파지하고, 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)과 가능한 최대의 접촉길이 내지 접촉면적으로 접하게 되는 설정압력으로 가압 접속된 상태가 되면 상기 가변접속장치(100)의 형상, 구동 전달력과 같은 작동 형태를 그대로 유지하면서 상기 이동대상물(10)을 목적 위치로 이동시키게 된다.

본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드 및 로봇 핸드 제어방법에 의하면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 상기 가변접속장치(100), 상기 가변접속장치(100)의 형상을 신축 변형시키는 상기 접속길이 조정장치(200), 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속된 상태를 일정하게 유지시키는 상기 형상유지장치로 이루어진 간단한 구조에 의해, 기존의 로봇 핸드가 수행하지 못하는 다양한 동작들 중, 임의의 형상을 가지는 물체를 잡고 이동시키는 동작을 신뢰성있고 안정적으로 구현가능하다.

상기 가변접속장치(100)가, 상기 이동대상물(10)과 접촉되는 상기 접속부(100a)를 신축 변형가능한 구조를 가짐에 따라, 상기 가변접속장치(100)의 길이나 형상을 변형시키는 최소한의 제어만으로도 물건을 잡고 이동시키는 동작을 가능하여, 기계적인 구동에 따른 작동 신뢰성과, 구동력을 안정적으로 전달, 유지할 수 있는 견고성을 확보할 수 있다.

그리고, 상기 이동대상물(10)을 잡고 이동시키는 작업에 필요한 최소한의 구동기와 센서만을 구비하여 보다 간단한 구조로, 소형화, 경량화를 구현가능하며, 소수의 센서로부터 입력된 최소한의 정보만을 해석하여 간단한 구조의 상기 가변접속장치(100)를 일관성있게 신축 변형시키면 되므로, 센서와 모터를 연계적으로 운용하기 위한 제어 체제 또한 단순화시킬 수 있어, 보다 안정적인 제어 시스템을 구현가능하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

도 1 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제1실시예를 도시한 요부사시도

도 2 - 도 1에 도시된 실시예를 이용하여 임의의 형상을 가지는 이동대상물을 파지한 상태를 도시한 사용상태도

도 3 - 도 2에서 이동대상물을 생략한 상태를 도시한 요부사시도

도 4 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제2실시예를 도시한 요부사시도

도 5 - 동력전달조립체의 요부사시도

도 6 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제3실시예를 도시한 요부사시도

도 7 - 도 6의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도

도 8 - 걸고리장치를 도시한 요부사시도

도 9 - 도 8의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도

도 10 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제4실시예를 도시한 요부사시도

도 11 - 도 10의 평면도

도 12 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제5실시예를 도시한 요부사시도

도 13 - 도 12의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도

도 14 - 본 발명에 따른 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드의 제6실시예를 도시한 요부사시도

도 15 - 도 14에 도시된 실시예를 이용하여 임의의 형상을 가지는 이동대상물을 파지한 상태를 도시한 사용상태도

도 16 - 도 14의 평면도

도 17 - 도 14의 배면도

도 18 - 도 14의 다른 작동상태를 도시한 요부사시도

도 19 - 도 18의 평면도

도 20 - 도 18의 배면도

도 21 - 본 발명에 따른 로봇 핸드 제어방법의 제1실시예를 설명하고자 도시한 순서도

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

10 : 이동대상물 20 : 하우징

100 : 가변접속장치 100a: 접속부

110 : 굴곡변형부 120 : 핸드부

130 : 에어백부 200 : 접속길이 조정장치

201 : 모터 211 : 제1기어

212 : 제2기어 213 : 동력전달조립체

213a : 제1메인풀리 213b : 제2메인풀리

213c : 제1보조풀리 213d : 제2보조풀리

214e : 방향전환풀리 220 : 선형운동전달부

221 : 제1동력전달기어 222 : 제2동력전달기어

223 : 캠부재 224 : 지지대

225 : 수직가이드 226 : 선형이동바

227 : 핸드연결바 400 : 걸고리장치

411 : 구동력전달부 411a : 회동축

412 : 걸고리연결부 412a : 걸고리결합부

413 : 걸고리부 414 : 신축지지부

421 : 선형변위전달부 422 : 선형이동걸고리부

Claims

이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하며, 상기 이동대상물(10)과 접촉되는 접속부(100a)가 신축 변형가능한 구조로 된 가변접속장치(100);

상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)의 표면에 연속하여 또는 다수의 개소로 분할되어 가압 접촉되는 폐루프 상태, 또는 상기 이동대상물(10)로부터 이탈되는 개루프 상태로 상호 전환되도록, 모터(201), 펌프와 같은 구동부에 연동하여 상기 가변접속장치의 접속부(100a)의 형상을 신축 변형시키는 접속길이 조정장치(200); 및

상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속된 폐루프 상태에서 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 형상유지장치;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 가변접속장치(100)는,

길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부재로 이루어지는 굴곡변형부(110);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제2항에 있어서, 상기 가변접속장치(100)는,

공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어지며, 상기 굴곡변형부(110)의 길이방향을 따라 연장되며 상기 굴곡변형부(110)에 연결설치되는 에어백부(130);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 가변접속장치(100)는,

일정한 형상을 유지하며, 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로의 위치이동에 의해 상기 접속부(100a)의 길이가 가변되는 핸드부(120);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제4항에 있어서, 상기 가변접속장치(100)는,

길이와 굴곡 형상을 유연하게 변형가능한 체인, 벨트, 와이어와 같은 선형부 재로 이루어지며, 상기 핸드부(120)의 돌출길이나 위치에 따라 상기 이동대상물(10)과의 접속상태가 가변되도록 상기 핸드부(120)의 전방단부에 일단부가 결합되는 굴곡변형부(110);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 가변접속장치(100)는,

공기의 주입, 배출에 의해 부피를 신축 조정가능한 튜브부재로 이루어지는 에어백부(130);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접속길이 조정장치(200)는,

상기 굴곡변형부(110)의 일측부에 접속된 상태로 회전되며 상기 굴곡변형부(110)의 일측부를 이동시키면서 길이나 형상을 변형시키는 제1기어(211);

상기 굴곡변형부(110)의 타측부에 접속된 상태로 상기 제1기어(211)와 반대방향으로 회전되며 상기 제1기어(211)와 함께 상기 굴곡변형부(110)를 이동시키면서의 길이나 형상을 변형시키는 제2기어(212); 및

상기 모터(201)의 일방향 회전에 의해 상기 제1기어(211) 및 제2기어(212)를 반대방향으로 동시 구동시키는 동력전달조립체(213);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제7항에 있어서, 상기 동력전달조립체(213)는,

상기 제1기어(211)와 동축상에 설치되며, 상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결되는 제1메인풀리(213a);

상기 제2기어(212)와 동축상에 설치되는 제2메인풀리(213b);

상기 제2메인풀리(213b)와 동일한 방향으로 회전가능하게 벨트부재에 의해 상기 제2메인풀리(213b)에 연결되는 제1보조풀리(213c);

상기 모터(201)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전가능하도록 벨트부재에 의해 상기 모터(210)에 연결되는 제2보조풀리(213d); 및

상기 제2보조풀리(213d)의 회전을 상기 제1보조풀리(213c)에 역방향으로 전달하도록 상기 제2보조풀리(213d)와 반대되는 위치에서 상기 제1보조풀리(213c) 및 제2보조풀리(213d)에 벨트부재에 의해 연결설치되는 한쌍의 방향전환풀리(214e);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 접속길이 조정장치(200)는,

상기 모터(201)에 연동하여 상기 핸드부(120)를 상기 이동대상물(10)에 인접 또는 이격되는 방향으로 선형 이동시키는 선형운동전달부(220);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제9항에 있어서, 상기 선형운동전달부(220)는,

상기 모터(210)에 연동회전되는 캠부재(223);

상기 캠부재(223)의 회전에 의해 전방단부의 위치가 전, 후방으로 이동조정되도록 상기 캠부재(223)에 링크연결되는 선형이동바(226); 및

상기 선형이동바(226)의 전방단부에 후방단부가 연결되고, 상호 교차되는 중간부가 일축상에 회동가능하게 결합되어, 상기 선형이동바(226)의 이동에 의해 전방단부의 위치 및 각도가 함께 가변되며, 전방단부에 상기 핸드부(120)가 각각 결합되는 좌, 우측 한쌍의 핸드연결바(227);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제10항에 있어서, 상기 선형운동전달부(220)는,

상기 모터(201)와 동축상에 설치되는 제1동력전달기어(221);

상기 제1동력전달기어(221)에 연접되면서도 상기 캠부재(223)와 동축상에 연결되도록 설치되어, 상기 제1동력전달기어(221)와의 잇수비에 해당되는 속도로 상기 캠부재(223)를 감속 또는 가속하여 회전시키는 제2동력전달기어(222);

상기 캠부재(223)에 중간부가 링크연결된 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 위치되는 지점에 수직방향으로 연장설치되는 지지대(224); 및

상기 선형이동바(226)의 후방단부가 상기 지지대(224)를 따라 이동가능하도록 상기 선형이동바(226)의 후방단부가 회동가능하게 힌지결합되고, 상기 지지대(224)의 가이드부에 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 수직가이드(225);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 형상유지장치는,

상기 가변접속장치(100)에 임계치 이상의 부하가 걸리면 상기 가변접속장치(100)가 최종 변형된 상태를 유지하도록 상기 접속길이 조정장치(200)의 작동을 제어하는 형상유지제어부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 가변접속장치의 접속부(100a)가 상기 이동대상물(10)로부터 이탈된 개루프 상태에서, 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용하여 상기 이동대상물(10)을 걸 수 있는 걸고리를 제공하는 걸고리장치(400);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제13항에 있어서, 상기 걸고리장치(400)는,

상기 가변접속장치(100)의 형상 변형 내지 이동에 의해 상기 가변접속장치(100)로부터 가압력을 전달받아 회동 조정되는 구동력전달부(411); 및

상기 구동력전달부(411)의 회동에 의해 상기 구동력전달부의 회동축(411a)으로부터 이격되는 방향으로 이동조정되며 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 신장조정되는 걸고리부(413);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제14항에 있어서, 상기 걸고리장치(400)는,

상기 구동력전달부(411)와 일정한 상대각도를 가지는 지점에 상기 걸고리부(413)를 연결설치가능한 걸고리결합부(412a)를 제공하며 상기 구동력전달부(411)의 회동축(411a)에 설치되는 걸고리연결부(412); 및

상기 걸고리연결부의 걸고리결합부(412a)에 상단부가 연결되고, 상기 걸고리부(413)를 하단지지 또는 상단가압하는 걸고리지지부를 구비하여, 상기 걸고리결합부(412a)의 위치에 따라 신축조정되며 상기 걸고리부(413)의 형태를 처짐없이 유지하는 신축지지부(414);

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
제13항에 있어서, 상기 걸고리장치(400)는,

상기 가변접속장치(100)의 이동방향과 반대되는 방향으로 이동 조정되는 선형변위전달부(421); 및

상기 선형변위전달부(421)의 전방단부에 결합되어, 상기 선형변위전달부(421)의 이동에 의해 상기 이동대상물(10)측으로의 돌출길이가 조정되는 선형이동걸고리부(422);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 물체 형상에 따라 신축 변형되는 접속부를 가지는 로봇 핸드.
이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 방식을 적용하는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부입력단자를 통해 입력받는 이동방법선정단계;

상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 폐루프 모드로 전환하는 폐루프전환단계; 및

상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 설정압파지단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드 제어방법.
제17항에 있어서,

상기 이동대상물(10)을 파지하여 목적 위치로 이동시킨 후 상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈조정시키는 개루프 모드로 전환하는 개루프복귀단계;

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드 제어방법.
이동대상물(10)을 이동시킴에 있어서, 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합한지, 또는 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합한지 여부를 센서를 통해 획득된 상기 이동대상물(10)의 형상 정보에 따라 판단하거나 외부 입력단자를 통해 입력받는 이동방법선정단계;

상기 이동방법선정단계에서 상기 이동대상물(10)을 파지하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)의 표면에 가압 접촉시키는 폐루프 모드로 전환하는 폐루프 전환단계;

상기 폐루프 모드로 전환된 상태에서 상기 가변접속장치(100)가 상기 이동대상물(10)에 설정압력으로 가압 접속되면 상기 가변접속장치(100)의 형상을 일정하게 유지시키는 설정압파지단계;

상기 이동방법선정단계에서 걸고리를 이용하여 이동시키는 것이 적합하다고 판단, 입력되면, 상기 이동대상물(10)에 가압 접촉가능한 접촉면을 제공하는 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈조정시키는 개루프 모드로 전환하는 개루프전환단계; 및

상기 개루프 모드로 전환된 상태에서 걸고리를 제공하여 상기 이동대상물(10)에 구비된 고리부나 오목부를 이용해 상기 이동대상물(10)을 걸어 구속하는 걸고리제공단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드 제어방법.
제19항에 있어서, 상기 걸고리제공단계는,

상기 가변접속장치의 접속부(100a)를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키는 조정과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드 제어방법.
제19항에 있어서,

상기 이동대상물(10)을 파지하거나 걸어 목적 위치로 이동시킨 후, 상기 가변접속장치의 접속부(100a)나 걸고리를 상기 이동대상물(10)로부터 이탈시키도록 모드를 반대로 전환하는 모드복귀단계;

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드 제어방법.