KR20120033611A

KR20120033611A - 선별장치용 로봇 그리퍼

Info

Publication number: KR20120033611A
Application number: KR1020100095217A
Authority: KR
Inventors: 김선관; 이영우
Original assignee: 주식회사 로보스
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-09

Abstract

본 발명은 과일 또는 야채와 같은 피대상물의 형상, 크기 또는 중량에 관계없이 피대상물을 파지하여 이송시킬 수 있는 선별장치용 로봇 암에 관한 것이다. 본 발명에 따른 과일 및 야채 중 어느 하나의 선별된 피대상물을 이송시키는 선별장치용 로봇 암은 메인프레임과, 메인프레임의 일측에 배치되며 피대상물이 파지될 수 있도록 왕복 회전 운동되는 한 쌍의 파지부를 갖는 그립퍼(gripper)와, 그립퍼에 의해 피대상물이 파지 및 파지해제 되도록 그립퍼에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선별장치용 로봇 그리퍼{ROBOT GRIPPER FOR SELECTION APPARATUS}

본 발명은, 선별장치용 로봇 암에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 과일 또는 야채와 같은 농작물을 선별하여 이송시키는 선별장치용 로봇 암에 관한 것이다.

시중에 유통되고 있는 대부분의 여러 과일 또는 야채들은 각각의 산지, 외관의 형태 또는 크기 등과 같은 품질을 기준으로 가격이 형성되기도 하지만, 자체의 중량에 따라서 가격대가 형성되는 경우도 있다.

이러한 여러 과일 또는 야채들을 외관의 형태, 크기 또는 중량에 따라서 등급을 선별하기 위해 선별장치가 사용된다. 여기서, 일반적으로 선별장치는 과일 또는 야채와 같은 농작물을 중량 또는 크기에 따라 분류하여 각각의 등급별로 이송하는 장치이다.

한편, 선별장치는 과일 또는 야채와 같은 피대상물을 이송시키는 이송컨베이어와, 이송컨베이어에 의해 이송되는 피대상물의 중량을 감지하는 중량감지부와, 중량감지부에 의해 분류된 피대상물을 이송시키는 분류컨베이어를 포함한다.

그런데, 종래의 선별장치는 과일 또는 야채와 같은 피대상물을 분류하는 중량감지부가 피대상물의 자체 중량만을 판단하여 선별함으로써, 피대상물의 형상 또는 크기와 같은 분류 및 선별에 대해서는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래의 선별장치에서 사용되는 중량감지부는 피대상물의 분류 및 선별 시, 무게 영점을 재조절해야 하기 때문 작업의 연속성을 저해할 수 있는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 과일 또는 야채와 같은 피대상물의 형상, 크기 또는 중량에 관계없이 피대상물을 파지하여 이송시킬 수 있는 선별장치용 로봇 암을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 과일 및 야채 중 어느 하나의 선별된 피대상물을 이송시키는 선별장치용 로봇 암에 있어서, 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측에 배치되며 상기 피대상물이 파지될 수 있도록 왕복 회전 운동되는 한 쌍의 파지부를 갖는 그립퍼(gripper)와, 상기 그립퍼에 의해 상기 피대상물이 파지 및 파지해제 되도록 상기 그립퍼에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 암에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 구동부는, 실린더와, 상기 실린더 내부에서 왕복 이동되어, 한 쌍의 상기 파지부가 왕복 회전 운동되도록 한 쌍의 상기 파지부를 가압 및 가압해제하는 피스톤과, 상기 피스톤이 왕복 이동되도록 상기 실린더 내부에 유체압을 제공하는 유체압 제공부를 포함할 수 있다.

그리고, 바람직하게 각각의 상기 파지부의 내측면에는 상기 피대상물로 전달되는 파지력이 완충되도록 완충부재가 마련될 수 있다.

한편, 상기 메인프레임과 연결되며 상기 메인프레임을 리니어(linear) 왕복 이송시키는 메인이송부와, 상기 메인이송부와 상기 메인프레임의 타측을 상호 연결하는 링크부재를 더 포함할 수 있다.

여기서, 바람직하게 상기 링크부재는 상기 메인이송부의 원주 방향을 따라 등간격으로 적어도 3개가 배치될 수 있다.

그리고, 상기 링크부재는 상기 메인이송부의 이송방향에 대해 가로방향으로 상기 메인프레임을 이송시키는 것이 바람직하다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 크기, 형상 및 중량이 다른 과일 또는 야채와 같은 피대상물을 그립퍼로 파지하여 이송시킬 수 있으므로, 작업 편의성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 과일 또는 야채와 같은 피대상물을 파지하는 그립퍼에 완충부재가 마련됨으로써, 그립퍼의 파지력에 의한 피대상물의 파손을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 'A'로부터 'B' 위치로의 작동 정면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 'B' 위치에서의 평면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 제1주요부 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 제2주요부 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 정면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암은 당업자의 이해를 돕기 위해 도 3 및 도 4에 상이한 방향에서 직시한 제1 및 제2주요부 사시도를 도시하였음을 미리 밝혀둔다.

또한, 이하에서 설명되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암은 과일 또는 야채와 같은 피대상물 중 오이에 적용됨을 미리 밝혀둔다. 물론, 이하에서 설명되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 오이를 이송시키기 위해 설명되었으나, 모든 과일 또는 야채에 적용할 수 있음도 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 'A'로부터 'B' 위치로의 작동 정면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 'B' 위치에서의 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암(1)은 메인프레임(10), 그립퍼(gripper)(30), 구동부(50), 메인이송부(60), 링크부재(70) 및 이송지지부(90)를 포함한다. 여기서, 선별장치용 로봇 암(1)은 선별장치(미도시)에 적어도 1개 이상 설치되는 것이 바람직하다.

메인프레임(10)은 4개의 프레임으로 마련된다. 메인프레임(10)의 일측에는 그립퍼(30)가 연결되고, 타측에는 링크부재(70) 및 이송지지부(90)가 연결된다. 메인프레임(10)의 측부에는 그립퍼(30)에 구동력을 제공하는 구동부(50)가 배치된다. 메인프레임(10)은 그립퍼(30)가 오이를 파지할 수 있도록 그립퍼(30)를 지지하는 역할을 한다.

그립퍼(30)는 메인프레임(10)의 일측에 배치되며, 피대상물을 파지한다. 그립퍼(30)는 본 발명의 일 실시 예로서, 파지부(32) 및 힌지부(34)를 포함한다. 여기서, 그립퍼(30)는 피대상물이 파지될 수 있도록 상호 대향되게 파지부(32)가 배치된다.

파지부(32)는 메인프레임(10)의 일측에 상호 대향되도록 한 쌍으로 마련된다. 파지부(32)는 구동부(50)로부터 구동력을 제공받아 회전 운동되어 피대상물을 파지한다.

힌지부(34)는 파지부(32)로부터 연장되어 메인프레임(10)에 회전 운동 가능하도록 연결된다. 힌지부(34)는 후술할 구동부(50)의 피스톤(54)의 왕복 이동에 따라 피스톤(54)의 가압력에 의해 왕복 회전 운동된다.

한편, 그립퍼(30)에는 파지되는 오이의 형상 및 크기가 상이하므로, 각각의 형상 및 크기를 갖는 오이의 파손을 방지하기 위해 완충부재(40)가 마련된다. 완충부재(40)는 각각의 파지부(32)의 내측면에 배치되어 파지부(32)에 의해 오이에 전달되는 파지력을 완충시켜, 오이의 형상(예: 가시, 외형 등)을 그대로 유지시킬 수 있도록 한다. 완충부재(40)는 본 발명의 일실시 예로서, 실리콘 발포재로 마련될 수 있고, 파지부(32)의 파지력을 완충할 수 있는 탄성재질의 플라스틱으로 마련될 수도 있다.

다음으로 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 제1주요부 사시도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 제2주요부 사시도, 그리고 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선별장치용 로봇 암의 정면도이다.

구동부(50)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 그립퍼(30)에 의해 오이가 파지 및 파지해제 되도록 그립퍼(30)에 구동력을 제공한다. 본 발명의 구동부(50)는 실린더(52), 피스톤(54) 및 유체압 제공부(56)를 포함하다. 구동부(50)는 메인프레임(10)의 측부에 한 쌍의 마련되어, 한 쌍의 파지부(32)가 파지 위치 및 파지해제 위치 사이에서 회전 운동되도록 구동력을 제공한다.

실린더(52)는 메인프레임(10)의 측부에 그립퍼(30)의 파지부에 대응되어 한 쌍으로 마련된다. 실린더(52)는 내부가 중공된 원통 형상으로 마련되어, 유체압 제공부(56)로부터 제공된 유체압이 주입 및 주입해제된다.

피스톤(54)은 실린더(52) 내부에서 왕복 이동되어, 한 쌍의 파지부(32)가 왕복 회전 운동되도록 한 쌍의 파지부(32)를 가압 및 가압해제 한다. 즉, 피스톤(54)은 파지부(32)가 왕복 회전 운동되도록 그립퍼(30)의 힌지부(34)에 가압력을 제공하는 역할을 하는 것이다.

유체압 제공부(56)는 각각의 실린더(52)에 연결되어, 피스톤(54)이 왕복 이동되도록 실린더(52) 내부에 유체압을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 유체압 제공부(56)는 공기압을 제공한다. 그러나, 유체압 제공부(56)는 요구되는 구동력에 따라 유압을 제공할 수도 있다.

한편, 구동부(50)는 본 발명의 일 실시 예 이외에도 모터(미도시) 및 기어(미도시)와 같은 구성의 조합으로 마련될 수도 있다.

이 경우 구동부는, 모터와 상기 모터의 회전력을 왕복이동시키는 왕복이동시켜, 한 쌍의 상기 파지부가 왕복 회전 운동되도록 한 쌍의 상기 파지부를 가압 및 가압해제 하는 왕복이동부재와, 모터의 회전각도에 따라 상기 파지부의 벌림각도를 조절함으로써, 선별하고자 하는 농산물의 크기에 따라 벌림각도를 조절할 수 있다.

위 벌림각도는 파지할 대상물의 두께에 따라 벌림각도를 정할 수 있으며, 대상물의 두께는 파지할 대상물의 영상을 획득한 후 이미지프로세싱 등을 통해 결정할 수 있다. 즉 이미지 프로세싱을 통해 파지할 대상물의 두께가 정해지면 제어부를 통해 모터의 회전각도가 결정되며, 제어부 결정된 회전각도를 모터에 알려줌으로써 벌림각도를 제어한다.

위 제어부는 이미지프로세싱 로직을 탑재하고, 카메라를 통해 획득된 영상을 분석하여 파지할 대상물의 종류, 크기, 두께, 놓인위치 놓인자세등을 파악할 수 있으며, 파악된 각종정보를 이용하여 구동부를 제어한다.

메인이송부(60)는 메인프레임(10)의 타측, 즉 그립퍼(30)가 배치된 메인프레임(10)의 일측과 대향된 영역에 링크부재(70)에 의해 연결된다. 메인이송부(60)는 메인프레임(10)을 리니어(linear) 왕복 이송시킨다. 예를 들어, 메인이송부(60)는 본 발명에는 도시되지 않은 오이가 이송되는 컨베이어의 이송방향을 따라 이송되어, 그립퍼(30)에 파지된 오이를 리니어 방향으로 이송시키는 것이다.

한편, 링크부재(70)는 메인프레임(10)의 타측과 메인이송부(60)를 상호 연결한다. 본 발명의 링크부재(70)는 제1링크부(72) 및 제2링크부(74)를 포함한다. 제1링크부(72)는 메인이송부(60)에 왕복 회전 운동 가능하도록 연결된다. 그리고, 제2링크부(74)는 메인프레임(10)에 왕복 회전 운동 가능하도록 연결된다. 여기서, 제1링크부(72)와 제2링크부(74)는 상호 상대 회전 운동 가능하도록 연결된다.

링크부재(70)는 메인이송부(60)의 원주 방향을 따라 등간격으로 적어도 3개가 배치된다. 링크부재(70)는 메인이송부(60)의 이송방향에 대해 가로방향으로 메인프레임(10)을 이송시키며, 이때 메인프레임(10)이 안정적으로 이송되도록 등간격을 두고 3개가 배치되는 것이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 링크부재(70)는'A' 위치에 있던 메인프레임(10)이 'B'위치로 이동되도록 회전 운동되는 것이다. 이렇게 링크부재(70)가 메인이송부(60)의 이송방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동됨으로써, 컨베이어에서 그립퍼(30)에 의해 파지된 각각의 형상 및 크기를 갖는 오이를 이에 대응되는 분류컨베이어(미도시)로 이송시킬 수 있는 것이다.

마지막으로 이송지지부(90)는 메인이송부(60)의 중앙영역과 메인프레임(10)의 중앙영역을 상호 연결하여, 링크부재(70)에 의해 이송되는 메인프레임(10)을 안정적으로 안내한다.

여기서, 메인이송부(60) 및 링크부재(70)는 본 발명에 도시되지 않은 각각의 구동유닛로부터 구동력을 제공받아 작동된다. 물론, 구동유닛은 모터와 같은 공지된 다양한 조합으로 마련될 수 있다.

이에, 크기, 형상 및 중량이 다른 과일 또는 야채와 같은 피대상물을 그립퍼로 파지하여 이송시킬 수 있으므로, 작업 편의성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 선별장치용 로봇 암 10: 메인프레임
30: 그립퍼(gripper) 32: 파지부
40: 완충부재 50: 구동부
52: 실린더 54: 피스톤
56: 유체압 제공부 60: 메인이송부
70: 링크부재

Claims

과일 및 야채 중 어느 하나의 선별된 피대상물을 이송시키는 선별장치용 로봇 암에 있어서,
메인프레임과;
상기 메인프레임의 일측에 배치되며, 상기 피대상물이 파지될 수 있도록 왕복 회전 운동되는 한 쌍의 파지부를 갖는 그립퍼(gripper)와;
상기 그립퍼에 의해 상기 피대상물이 파지 및 파지해제 되도록 상기 그립퍼에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 구동부는, 실린더와;
상기 실린더 내부에서 왕복 이동되어, 한 쌍의 상기 파지부가 왕복 회전 운동되도록 한 쌍의 상기 파지부를 가압 및 가압해제 하는 피스톤과;
상기 피스톤이 왕복 이동되도록 상기 실린더 내부에 유체압을 제공하는 유체압 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제1항에 있어서,
각각의 상기 파지부의 내측면에는 상기 피대상물로 전달되는 파지력이 완충되도록 완충부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 메인프레임과 연결되며, 상기 메인프레임을 리니어(linear) 왕복 이송시키는 메인이송부와;
상기 메인이송부와 상기 메인프레임의 타측을 상호 연결하는 링크부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제4항에 있어서,
상기 링크부재는 상기 메인이송부의 원주 방향을 따라 등간격으로 적어도 3개가 배치되는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제5항에 있어서,
상기 링크부재는 상기 메인이송부의 이송방향에 대해 가로방향으로 상기 메인프레임을 이송시키는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제1항에 있어서,
상기 구동부는, 모터와;
모터의 회전력을 왕복이동시키는 왕복이동시켜, 한 쌍의 상기 파지부가 왕복 회전 운동되도록 한 쌍의 상기 파지부를 가압 및 가압해제 하는 왕복이동부재와;
모터의 회전각도에 따라 상기 파지부의 벌림각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.
제1항 또는 제2항 또는 제7항에 있어서,
상기 그리퍼는 메인프레임의 일측에 배치되며, 파지부와 힌지부를 포함하되, 상기 파지부는 피대상물이 파지될 수 있도록 한쌍으로 상호 대향되게 배치되고, 상기 힌지부는 파지부로부터 연장되어 메인프레임(10)에 회전 운동 가능하도록 연결되며,
파지부는 구동부로부터 구동력을 제공받아 회전 운동되어 피대상물을 파지하는 것을 특징으로 하는 선별장치용 로봇 그리퍼.