KR20160041123A - 핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템 - Google Patents

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KR20160041123A
KR20160041123A KR1020140134249A KR20140134249A KR20160041123A KR 20160041123 A KR20160041123 A KR 20160041123A KR 1020140134249 A KR1020140134249 A KR 1020140134249A KR 20140134249 A KR20140134249 A KR 20140134249A KR 20160041123 A KR20160041123 A KR 20160041123A
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gripper
control signal
control
rotation axis
jig
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KR1020140134249A
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안진호
류정탁
심용석
홍우헌
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주식회사 제이지테크윈
안진호
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Abstract

본 발명에 따른 핸들링 로봇 장치는, 복수의 동작 모듈을 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈은 각 회전축을 중심으로 동작하는 머니플레이터(manipulator); 및 상기 머니플레이터의 핸들링을 위하여 상기 머니플레이터의 일단에 부착되는 그리퍼(gripper); 를 포함하며, 상기 그리퍼는, 상기 그리퍼가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈을 구비하고, 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나는, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록, 상기 동작 모듈에 대응되는 회전축을 중심으로 하여 동일한 방향으로 무한 회전 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 핸들링 로봇 장치가 자유롭게 동작할 수 있도록 설계하여 전체 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산성을 높일 수 있다. 나아가, 단선의 위험에서 벗어날 수 있어 초기 설치비와 인건비 등을 절감 할 수 있는 효과가 있다.

Description

핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템 {HANDLING ROBOT SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 핸들링 로봇 장치가 자유롭게 회전 이동할 수 있도록 설계하여 전체 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산성을 높일 수 있는 핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템에 관한 것이다.
생체 운동부의 기능에 유사한 유연한 동작 기능 및 지적 기능을 갖추고, 인간의 요구에 따라서 동작하는 장치를 로봇(robot)이라 하며, 일반적으로 공장 등에서 생산성 향상 및 노동력 절감을 위하여 산업용 로봇을 사용하고 있다.
현대의 산업용 로봇은 소프트웨어적으로 재프로그램이 가능하며, 사람의 팔과 같은 동작을 수행하는 핸들링 로봇이 주로 사용되고 있다. 이러한 산업용 로봇을 활용하여 제품을 생산함에 있어서, 생산성 향상 및 제품의 품질은 중요한 문제이기 때문에 산업용 로봇의 동작을 정밀하게 제어하기 위한 시스템에 대한 다양한 기술 개발이 요구되고 있다.
일반적인 핸들링 로봇은, 도 1에 도시된 바와 같이, 머니플레이터(manipulator)와 그것을 제어하는 제어부로 구성되며, 핸들링을 위해 머니플레이터에 그리퍼(gripper)가 부착되고 이를 보조하는 지그(jig)가 바닥에 설치되도록 구성될 수 있다.
한편, 종래 핸들링 로봇 장치에 있어서, 핸들링 로봇의 그리퍼(gripper)와 지그(jig)는 공압 실린더의 동작 감지 신호, 클리핑(clipping)과 언클리핑(unclipping)의 제어 신호들이 유선으로 제어되었다. 이런 경우, 그리퍼 또는 지그 1개를 제어하기 위해서는 최소 3개의 센서 신호와 2개의 제어 신호가 필요하고, 그리퍼의 수에 따라 5배수의 신호선이 필요하기 때문에, 이러한 제어선들은 머니플레이터이 각축의 회전을 위하여 U자형으로 길게 늘려 가설되어 있다. 따라서, 머니플레이터의 회전 이동시 제어선에 의한 기구적인 간섭을 피할 수 없을 뿐만 아니라 단선의 문제점이 발생하게 된다.
이러한 이유로 산업용 로봇에 있어서 로봇 장치가 자유롭게 동작할 수 있도록 설계함으로써 생산성을 높이기 위한 시스템에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 핸들링 로봇 장치의 이동 경로를 정밀하게 제어함으로써 전체 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산성을 높일 수 있는 핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명은 핸들링 로봇 장치가 자유롭게 동작할 수 있도록 설계함으로써 단선의 위험에서 벗어날 수 있도록 하는 핸들링 로봇 장치 및 그 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 핸들링 로봇 장치는, 복수의 동작 모듈을 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈은 각 회전축을 중심으로 동작하는 머니플레이터(manipulator); 및 상기 머니플레이터의 핸들링을 위하여 상기 머니플레이터의 일단에 부착되는 그리퍼(gripper); 를 포함하며, 상기 그리퍼는, 상기 그리퍼가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈을 구비하고,
상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나는, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록, 상기 동작 모듈에 대응되는 회전축을 중심으로 하여 동일한 방향으로 무한 회전 가능할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 핸들링 로봇 장치는, 상기 제1 제어 신호를 전송하고, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록, 상기 머니플레이터의 이동 경로를 결정하기 위한 제어부;를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 상기 머니플레이터의 속도, 가속, 감속 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 핸들링 로봇 장치는, 상기 그리퍼의 동작을 보조하기 위한 지그(jig)를 더 포함하고, 상기 지그는, 상기 지그가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 머니플레이터는 적어도 3개 이상의 회전축을 구비하며, 제1 회전축 및 제3 회전축은, 제2 회전축과 각각 수직일 수 있고, 상기 제1 회전축 및 제3 회전축은 서로 평행할 수 있다.
상기 그리퍼는, 상기 그리퍼의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고, 상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 지그는, 상기 지그의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고, 상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 제어 시스템은, 복수의 동작 모듈을 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈은 각 회전축을 중심으로 동작하는 머니플레이터(manipulator); 상기 머니플레이터의 핸들링을 위하여 상기 머니플레이터의 일단에 부착되는 그리퍼(gripper); 상기 그리퍼가 특정 동작을 수행하도록 제1 제어 신호를 전송하는 송신 스테이션; 및 상기 제1 제어 신호를 수신하기 위한 제1 무선 통신 모듈 및 상기 제1 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록 상기 그리퍼를 제어하기 위한 제1 제어 모듈을 포함하는 제1 수신 스테이션; 를 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나는, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록, 상기 동작 모듈에 대응되는 회전축을 중심으로 하여 동일한 방향으로 무한 회전 가능할 수 있다.
상기 송신 스테이션은, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나의 이동 경로를 결정하기 위한 제2 제어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제2 제어 모듈은, 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나의 속도, 가속, 감속 중 적어도 하나 이상을 제어 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 제어 시스템은, 상기 그리퍼의 동작을 보조하기 위한 지그(jig)를 더 포함하고, 상기 송신 스테이션은 상기 지그가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 전송하고, 상기 제2 제어 신호를 수신하기 위한 제2 무선 통신 모듈 및 상기 제2 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록 상기 그리퍼를 제어하기 위한 제2 제어 모듈을 포함하는 제2 수신 스테이션;을 더 포함할 수 있다.
상기 머니플레이터는 적어도 3개 이상의 회전축을 구비하며, 제1 회전축 및 제3 회전축은, 제2 회전축과 각각 수직일 수 있고, 상기 제1 회전축 및 제3 회전축은 서로 평행할 수 있다.
또한, 상기 복수의 동작 모듈의 제어 동작 및 상기 그리퍼의 제어 동작은 독립적으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 핸들링 로봇 장치의 이동 경로를 정확하게 제어함으로써 전체 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면 핸들링 로봇 장치가 자유롭게 동작할 수 있도록 설계함으로써 단선의 위험에서 벗어날 수 있어 초기 설치비와 인건비 등을 절감 할 수 있는 효과가 있다
도 1은 종래 기술에 따른 핸들링 로봇 장치의 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 개략적인 구성을 나타내기 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치에 있어서 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치에 있어서 지그를 나타내기 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 제어 시스템의 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 무선 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다.
본 발명과 관련된 공지 기능 또는 구성에 관한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명을 용이하게 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 사용되는 용어에 의해 한정되지 아니한다. 본 명세서에서 사용하는 용어 중 "접속" 이나 "연결"은 반드시 직접적인 접속 또는 연결만을 의미하는 것은 아니며, 매개체를 통한 간접적인 접속 또는 연결을 포함하는 개념이다. 또한 "모듈" 또는 "부"는 설명의 편의를 위하여 사용하는 용어이므로, 그 자체로 서로 구별되는 의미 도는 기능을 가지는 것은 아니다.
본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 여기서, 도면은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 한편, 동일한 구성요소에 대해서는 도면상 동일한 도면 부호가 사용되고, 중복된 설명은 생략될 수 있다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다.
한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하고 수정 또는 변형될 수 있다. 이때, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하는 수정 또는 변형은, 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함한다. 또한, 본 발명은 후술할 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치에 대하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 개략적인 구성을 나타내기 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치에 있어서 제어 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치에 있어서 지그를 나타내기 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치(1)는 머니플레이터(manipulator, 100), 말단장치(end effecter, 200), 동력공급 장치(300), 제어 장치(400) 등을 포함할 수 있다.
머니플레이터(100)는, 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 기계적인 장치로 물리적으로 작업을 수행하는 로봇의 일부분이다. 즉, 로봇 팔인 머니플레이터(100)는 로봇이 작업을 할 수 있도록 여러 가지 방향으로 동작이 가능한 축과 이에 연결된 관절들로 구성된 복수의 동작 모듈을 포함할 수 있다.
일반적으로 머니플레이터(100)의 움직임은 팔과 몸체 운동, 손목 관절의 2가지 종류로 나눌 수 있다. 이러한 2가지 동작과 연관된 각각의 관절 운동은 자유도(degrees of freedom)로 정의될 수 있고, 각 축은 1개의 자유도와 같다. 일반적으로 산업용 로봇은 4 내지 6 자유도를 가질 수 있다. 예를 들어, 손목 관절은 3가지 운동, 즉 피치(pitch) 운동, 요(yall) 운동, 롤(roll) 운동에 의해 특정한 방위를 갖고 공간에 위치할 수 있으며, 상기 피치, 요와 롤의 관절들은 방위 좌표축(orientation axis)이라고 불릴 수 있다.
상기 머니플레이터(100)가 구부리고 미끄러지고 회전하는 점들은 관절 또는 위치 좌표축(position axis)로 정의할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 머니플레이터(100)는 제1 동작 모듈(110), 제2 동작 모듈(120), 제3 동작 모듈(130), 제4 동작 모듈(140), 제5 동작 모듈(150), 제6 동작 모듈(160) 및 제7 동작모듈(170)을 포함할 수 있고, 상기 머니플레이터(100)의 위치 좌표축은 상기 각각의 동작 모듈에 대응되는 S축, L축, E축, U축, R축, B축 및 T축으로 구성될 수 있으며, 3차원 공간상에서 임의의 경로를 따라 이동할 수 있다.
여기서, 각 축들은 상호 간에 평행 또는 수직한 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, R축 및 T축은 B축과 각각 수직일 수 있으며, R축 및 B축은 서로 평행일 수 있다. 또는, E축 및 S축은 L축과 각각 수직일 수 있으며, E축 및 S축은 서로 평행일 수 있다.
따라서, 상기 머니플레이터(100)는 상기 복수의 동작 모듈이 각 축을 중심으로 다양한 조합에 의해 회전 이동함으로써, 작업 대상물을 집거나, 이동, 조립하는 등 팔 끝에서 공구가 원하는 작업을 할 수 있도록 특별한 로봇 동작을 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 말단 장치(end-effector, 200)는 상기 머니플레이터(100)의 일 단부(101)에 부착되어 작업 대상물을 집거나, 이동, 조립하는 등의 작업을 가능하게 하는 장치 또는 공구일 수 있다. 예를 들어, 상기 말단 장치(200)는, 재료 가공용 그리퍼(gripper), 훅(hook), 전자석, 진공 컵, 또는 점 용접, 아크 용접 및 아크 절단용 부착물, 또는 드릴, 너트 드라이버와 같은 전동 공구(power tool), 또는 기계 가공과 조립용 장치와 공정구(fixture)일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 핸들링 로봇 장치는 다양한 작업을 수행하기 위하여 상기 머니플레이터(100)의 일 단부(101)에 다양한 장치와 공구를 부착할 수 있다.
이하에서는, 상기 말단 장치로 그리퍼(gripper)가 부착된 경우를 상정하여 설명하기로 한다. 상기 그리퍼(200)는, 작업 대상물을 이동 발톱(gripper finger)과 고정 발톱(brake finger)을 교대로 개폐해서 송급하는 집게발일 수 있다.
동력 공급장치(power supply, 300)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치(1)가 조작되는 데 필요한 에너지를 공급하기 위한 장치일 수 있다. 동력 공급원으로는 전기(electric), 유압(hydraulic), 공압(pneumatic) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
제어 장치(controller, 400)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치(1)의 운동과 시퀀스를 총괄하는 장치이며, 상기 핸들링 로봇 장치(1)의 실제 움직임과 원하는 움직임이 일치하도록 상기 머니퓰레이터(100), 그리퍼(210) 등에 출력 구동 신호를 전달할 수 있다. 상기 제어 장치(400)에 의한 상기 핸들링 로봇 장치(1)의 제어 방법은 관련된 부분에서 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 제어 장치(400)는 PLC(Programmable Logic Controller, 10)와 필드버스(fieldbus, 20)로 연결되어 연동될 수 있고, 입/출력 인터페이스(410), 무선 통신모듈(420), 제어 모듈(430) 등을 포함할 수 있다.
PLC(10)는 각종 센서로부터 신호를 받아 제어장치에 신호를 보냄으로써, 사람이 지정해둔 대로 로봇이 작동하도록 해주는 장치이며, 필드버스(20)는 실시간 분산 제어를 위해 사용되는 산업용 컴퓨터 네트워크 프로토콜 집합이다.
입/출력 인터페이스(410)는, 상기 필드버스(20)를 통하여 연결된 PLC(10)로부터 입력 신호를 받거나 또는, PLC로 출력 신호를 내보내기 위한 인터페이스일 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 장치(400)는 생산 시스템 센서로부터 상기 핸들링 로봇 장치(1)에 대하여 특정 동작을 요청하는 입력 신호를 수신할 수 있고, 프로그램 저장부와 입/출력 신호를 주고 받을 수도 있다.
무선 통신모듈(420)은, 상기 제어 장치(400)에 연결된 로봇 장치, 예를 들어 머니플레이터(100), 그리퍼(200) 등을 제어하기 위하여 각종 제어 신호를 무선으로 송/수신하기 위한 근거리 통신 모듈일 수 있다. 상기 무선 통신모듈(420)로는 지그비(Zigbee), RF 무선통신 모듈칩 등이 사용될 수 있다.
제어 모듈(430)은, 상기 입/출력 인터페이스(410)를 통하여 수신되는 각종 입력 신호에 따라 상기 제어 장치(400)에 연결된 로봇 장치, 예를 들어 머니플레이터(100), 그리퍼(200) 등을 제어하기 위한 모듈일 수 있다. 따라서, 상기 머니플레이터(100), 그리퍼(200)를 제어하기 위한 제어 신호들은 상기 무선 통신모듈(420)을 통하여 송신될 수있다.
한편, 본 발명에 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치는 지그(jig, 500)를 더 포함할 수 있다. 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 지그(500)는 작업 대상물의 가공에 있어서 가공 위치를 정하고 동시에 가공을 안내하는 특수 공구이며, 그리퍼(200)의 동작을 보조할 수 있는 보조용 기구일 수 있다. 일반적으로 제품을 연속적 또는 다량으로 생산하는 경우에 지그(500)가 사용될 수 있으며, 지그(500)를 사용함으로써 효율적인 생산을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치를 제어하기 위한 제어 시스템에 대하여 설명하기로 한다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 제어 시스템의 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 제어 시스템(11)은 크게 송신 스테이션(450), 제1 수신 스테이션(250) 및 제2 수신 스테이션(550)을 포함할 수 있다.
송신 스테이션(450)은 상기 핸들링 로봇 장치(1)가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 각종 제어 신호를 송신하기 위한 장치일 수 있으며, 전술한 제어장치(400)가 송신 스테이션(450)으로 동작할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제어장치(400)가 송신 스테이션(450)으로 동작하는 경우를 상정하여 설명하기로 한다.
제1 수신 스테이션(250)은, 상기 송신 스테이션(450)으로부터 수신되는 각종 제어 신호를 수신하여 상기 그리퍼(210)를 동작시키기 위한 장치이다. 상기 제1 수신 스테이션(250)은 상기 그리퍼(210)에 내장되거나 또는 상기 그리퍼(210)의 외부에 부착되어 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 수신 스테이션(250)은, 무선 통신모듈(251), 제어 모듈 (253), 입/출력 인터페이스(255), 전원부(257) 등을 포함할 수 있다.
무선 통신모듈(251)은, 상기 송신 스테이션(450)으로부터 각종 제어 신호를 수신하기 위한 근거리 통신 모듈일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신모듈(251)은, 상기 그리퍼(210)가 클리핑(clipping) 동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호를 수신할 수 있다. 한편, 상기 무선 통신모듈(251)로는, 전술한 바와 같이 지그비(zigbee), RF 무선통신 모듈칩 등이 사용될 수 있다.
제어 모듈(253)은, 상기 무선 통신모듈(251)를 통하여 수신되는 각종 제어신호에 따라 상기 그리퍼(210)의 동작을 제어하기 위한 모듈일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신모듈(251)을 통하여, 상기 그리퍼(210)가 클리핑(clipping) 동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호가 수신된 경우, 클리핑(clipping)동작에 대응되는 입력 신호를 입/출력 인터페이스(255)를 통하여 상기 그리퍼(210)로 보낼 수 있다.
또한, 상기 제1 수신 스테이션(250)에는 상기 그리퍼(210)를 구동하기 위한전원부(257)가 추가적으로 구성될 수 있다. 상기 전원부(257)는 충전용 배터리(battery) 또는 무선 전력 전송으로 공급 받은 전원으로 구성될 수 있으며, 전원의 잔량을 표시하기 위한 전원 잔량 표시기를 더 포함할 수 있다.
제2 수신 스테이션(550)은, 상기 송신 스테이션(450)으로부터 수신되는 각종 제어 신호를 수신하여 상기 지그(500)를 동작시키기 위한 장치이다. 상기 제2 수신 스테이션(550)은 상기 지그(500)에 내장되거나 또는 상기 지그(500)의 외부에 부착되어 연결되어 있을 수 있다.
상기 제2 수신 스테이션(550)은, 무선 통신모듈(551), 제어 모듈 (553), 입/출력 인터페이스(555), 전원부(557) 등을 포함할 수 있다.
무선 통신모듈(551)은, 상기 송신 스테이션(450)으로부터 각종 제어 신호를 수신하기 위한 근거리 통신 모듈일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신모듈(551)은, 상기 송신 스테이션(450)으로부터, 상기 지그(510)가 상기 그리퍼(210)를 보조하기 위한 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 수신할 수 있다. 한편, 상기 무선 통신모듈(255)로는, 전술한 바와 같이 지그비(zigbee), RF 무선통신 모듈칩 등이 사용될 수 있다.
제어 모듈(553)은, 상기 무선 통신모듈(551)를 통하여 수신되는 각종 제어신호에 따라 상기 지그(500)의 동작을 제어하기 위한 모듈일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신모듈(551)을 통하여, 상기 지그(510)가 상기 그리퍼(210)를 보조하기 위한 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호가 수신된 경우, 상기 특정 동작에 대응되는 입력 신호를 입/출력 인터페이스(555)를 통하여 상기 지그(510)로 보낼 수 있다.
또한, 상기 제2 수신 스테이션(550)에는 상기 지그(500)를 구동하기 위한 전원부(557)가 추가적으로 구성될 수 있다. 상기 전원부(557)는 충전용 배터리(battery) 또는 무선 전력 전송으로 공급 받은 전원으로 구성될 수 있으며, 전원의 잔량을 표시하기 위한 전원 잔량 표시기를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 무선 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 무선 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 사용자로부터 제 1 위치 상에 배치되어 있는 작업 대상물에 대한 클리핑(clipping)동작을 수행하도록 입력 받은 경우, 상기 제어 장치(400)는 클리핑(clipping)동작을 수행하기 위하여 머니플레이터(100), 그리퍼(200) 및 지그(500)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 머니플레이터(100)는 상기 제어장치(400)와 유선 또는 무선으로 연결되어 있을 수 있으며, 상기 머니플레이터(100)의 제어 동작, 상기 머니플레이터(100)의 일 단부에 부착된 그리퍼(210)의 제어 동작 및 상기 지그(500)의 제어 동작은 서로 독립적으로 수행될 수 있다. 따라서, 상기 머니플레이터(100), 상기 그리퍼(210) 및 상기 지그(500)의 동작은 서로 영향을 받지 않고 병렬적으로 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어 장치(400)는 상기 그리퍼(210)가 상기 클리핑(clipping)동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호 및 상기 지그(200)가 상기 그리퍼(200)의 클리핑(clipping)동작을 보조하기 위한 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 상기 무선 통신모듈(400)을 통하여 전송할 수 있다. 또한, 상기 제어 장치(400)는 상기 머니플레이터(100)에 부착된 상기 그리퍼(210)가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록 복수의 동작 모듈의 이동 경로를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어 장치(400)는 상기 머니플레이터(100)의 일 단부(101)를 좌표계의 원점(O)으로 하여 상기 머니플레이터(100)의 이동 경로를 결정할 수 있다. 이 때, 상기 복수의 동작 모듈을 좌표계의 원점(O)으로부터 상기 제1 위치로 이동시키기 위하여, 적어도 하나의 동작 모듈을 각 회전축을 중심으로 하여 회전 이동시킬 수 있다. 즉, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제어 장치(400)는 제 1 동작 모듈(110) 내지 제 7 동작 모듈(170) 중 적어도 하나 이상을 각각에 대응되는 회전축을 중심으로 회전 이동 시킬 수 있고, 상기 제1 동작 모듈(100) 내지 제7 동작 모듈(170) 중 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 이동 경로를 결정할 수 있다. 상기 이동 경로는 최단 경로 또는 최단 시간 경로일 수 있다.
나아가, 상기 제어 장치(400)는 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나를 동일한 방향으로 무한 회전시키는 것도 가능할 수 있다. 왜냐하면, 상기 머니플레이터(100)의 일 단부에 부착된 그리퍼(210)의 작동을 제어함에 있어서, 무선 통신 모듈을 이용하여 제어 신호를 송/수신하기 때문에, 유선에 의한 제어 시스템에서 발생 될 수 있는 제어선에 의한 동작의 제약이 없기 때문이다.
또한, 상기 제어 장치(400)는 상기 머니플레이터(100)의 이동 경로를 결정함에 있어서, 상기 머니플레이터(100)의 작동 속도, 가속, 감속 중 적어도 하나 이상을 제어하는 것도 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들링 로봇 장치의 제어 시스템에 따르면, 핸들링 로봇 장치의 이동 경로를 정확하게 제어함으로써 전체 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면 핸들링 로봇 장치가 제어선에 의한 동작의 제약 없이 자유롭게 동작할 수 있기 때문에, 단선의 위험에서 벗어날 수 있어 초기 설치비와 인건비 등을 절감 할 수 있는 효과가 있다
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한 본 문서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1: 핸들링 로봇 장치
100: 머니플레이터
200: 말단 장치
210: 그리퍼(gripper)
300: 동력 공급장치
400: 제어장치
500: 지그(jig)

Claims (17)

  1. 복수의 동작 모듈을 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈은 각 회전축을 중심으로 동작하는 머니플레이터(manipulator); 및
    상기 머니플레이터의 핸들링을 위하여 상기 머니플레이터의 일단에 부착되는 그리퍼(gripper); 를 포함하며,
    상기 그리퍼는, 상기 그리퍼가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제1 제어 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈을 구비하고,
    상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나는, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록, 상기 동작 모듈에 대응되는 회전축을 중심으로 하여 동일한 방향으로 무한 회전 가능한 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호를 전송하고,
    상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록, 상기 머니플레이터의 이동 경로를 결정하기 위한 제어부;를 더 포함하는 핸들링 로봇 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 머니플레이터의 속도, 가속, 감속 중 적어도 하나 이상을 제어 가능한 핸들링 로봇 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 그리퍼의 동작을 보조하기 위한 지그(jig)를 더 포함하고,
    상기 지그는, 상기 지그가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하는 핸들링 로봇 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 머니플레이터는 적어도 3개 이상의 회전축을 구비하며,
    제1 회전축 및 제3 회전축은, 제2 회전축과 각각 수직인 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 회전축 및 제3 회전축은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 그리퍼는, 상기 그리퍼의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고,
    상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함하는 핸들링 로봇 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 지그는, 상기 지그의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고,
    상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함하는 핸들링 로봇 장치.
  9. 복수의 동작 모듈을 포함하고, 상기 복수의 동작 모듈은 각 회전축을 중심으로 동작하는 머니플레이터(manipulator);
    상기 머니플레이터의 핸들링을 위하여 상기 머니플레이터의 일단에 부착되는 그리퍼(gripper);
    상기 그리퍼가 특정 동작을 수행하도록 제1 제어 신호를 전송하는 송신 스테이션; 및
    상기 제1 제어 신호를 수신하기 위한 제1 무선 통신 모듈 및 상기 제1 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록 상기 그리퍼를 제어하기 위한 제1 제어 모듈을 포함하는 제1 수신 스테이션; 를 포함하고,
    상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나는, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록, 상기 동작 모듈에 대응되는 회전축을 중심으로 하여 동일한 방향으로 무한 회전 가능한 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 송신 스테이션은, 상기 그리퍼가 상기 제1 제어 신호에 대응되는 특정 동작을 수행하도록 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나의 이동 경로를 결정하기 위한 제2 제어 모듈을 포함하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 제어 모듈은, 상기 복수의 동작 모듈 중 적어도 하나의 속도, 가속, 감속 중 적어도 하나 이상을 제어 가능한 핸들링 로봇 제어 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 그리퍼의 동작을 보조하기 위한 지그(jig)를 더 포함하고,
    상기 송신 스테이션은 상기 지그가 특정 동작을 수행하도록 지시하는 제2 제어 신호를 전송하고,
    상기 제2 제어 신호를 수신하기 위한 제2 무선 통신 모듈 및 상기 제2 제어 신호에 대응되는 동작을 수행하도록 상기 그리퍼를 제어하기 위한 제2 제어 모듈을 포함하는 제2 수신 스테이션;을 더 포함하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 머니플레이터는 적어도 3개 이상의 회전축을 구비하며,
    제1 회전축 및 제3 회전축은, 제2 회전축과 각각 수직인 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 회전축 및 제3 회전축은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 그리퍼는, 상기 그리퍼의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고,
    상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 지그는, 상기 지그의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원부;를 더 포함하고,
    상기 전원부는 상기 공급받은 전원의 잔량을 표시하기 위한 잔량표시기를 포함하는 핸들링 로봇 제어 시스템.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모듈의 제어 동작 및 상기 그리퍼의 제어 동작은 독립적으로 수행되는 핸들링 로봇 제어 시스템

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