KR20170137517A - 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇 및 이 케이블 로봇의 케이블 자동 장착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔드 이펙터에 통합된 윈치가 동력전달 방식 변경에 의해 케이블 자동 장착 및 탈착 기능과 케이블을 풀고 감는 윈치의 기능을 선택적으로 제공 가능한 윈치 통합형 모바일 엔드 이펙터에 관한 것이며, 윈치 통합형 모바일 엔드 이펙터와 프레임에 케이블 장착 및 탈착이 가능한 연결부재를 이용한 케이블 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는 윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터; 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치; 모터에 의해 구동되는 구동바퀴; 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단; 및 케이블을 장착가능한 연결부재를 포함할 수 있다.

Description

케이블 로봇의 자동 설치가 가능한 케이블 자동 장탈착 시스템 및 이를 포함하는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터와 케이블 로봇 {AUTOMATIC CABLE MOUNTING SYSTEM CAPABLE OF AUTOMATIC INSTALLATION OF CABLE-DRIVEN ROBOT AND WINCH-COMBINED TYPE MOBILE END EFFECTOR AND CABLE-DRIVEN ROBOT COMPRISING SAME}

본 발명은 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 동력전달 방식 변경에 의해 엔드 이펙터에 통합된 윈치에서 권출되는 케이블을 병렬형 케이블 로봇 프레임에 자동으로 설치가 가능할 뿐만 아니라, 케이블을 풀고 감는 윈치의 기능이 제공되는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터에 관한 것이다.

산업 로봇은 점진적으로 그 수요가 증대되고 있으며, 2012년 경제 규모로는 약 26조 원 정도에 도달하였다. 2014년부터 2016년에는 연평균 6%의 성장이 예측되며, 특히 산업로봇의 주요 수요처인 자동화 부분은 세계적으로 투자가 활발히 진행되고 있다. 그중에서도 새로운 형태의 로봇인 병렬형 케이블 로봇은 기존의 로봇 링크를 케이블로 대체하는 것으로, 넓은 작업 공간, 큰 하중, 빠른 속도의 움직임, 구축의 용이성 등의 이점을 가지고 있다. 이러한 형태의 로봇은 케이블을 사용하기 때문에 빠른 움직임이 가능하면서, 넓은 작업공간을 만들 수 있는 장점이 존재한다.

이러한 특징으로 물류운송시스템, 건설현장, 구조현장, 서비스 또는 재활, 다양한 공중 로봇, 넓은 영역을 모니터링, 엔터테인먼트 등 다양한 응용분야에 사용될 수 있는 잠재력이 매우 큰 로봇 시스템의 한 형태이다. 구체적으로는 선박을 도장하는 페인트 로봇, 건물의 외벽이나 창문을 청소하는 청소로봇, 무거운 물건을 옮겨주는 크레인 로봇, 풍동실험, 초대형 전파망원경 반사경 조작, 상지 재활 로봇 등에 사용될 수 있다.

따라서, 넓은 공간에 설치될 수 있고 설치 환경을 다양하게 변경 설치할 수 있는 장점을 갖는 케이블 로봇의 장점을 더욱 보강할 수 있는 시스템이 필요하다.

공개특허공보 제10-2016-0010686호 (공개일자: 2016.01.28)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 케이블 로봇이 넓은 공간에 설치될 수 있으며, 설치된 환경을 다양하게 변경 및 설치할 수 있는 장점을 확대하는 방안으로, 프레임에 케이블을 자동 설치하여 케이블 로봇 형태로 구동시킬 수 있는 모바일형 통합 윈치 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

일반적으로 종래 케이블 로봇에서는 프레임에 윈치가 고정되어 있고, 윈치와 엔드 이펙터가 케이블로 연결되어, 케이블 길이를 프레임의 윈치에서 조정함에 따라 엔드 이펙터의 위치와 자세를 결정하는 방식을 취하고 있는 것에 비해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 윈치통합형 엔드 이펙터가 동력전달 모드를 변경하여 케이블을 자동 설치할 뿐만 아니라, 케이블 로봇으로서 기능이 가능한 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 엔드 이펙터가 케이블을 프레임에 설치하기 위해 구동하기 위한 모바일 구동과, 케이블 로봇 구동을 위한 윈치 구동을 하기 위한 동력전달 변경을 위한 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 엔드 이펙터와 프레임 간의 케이블을 연결하기 위해 케이블 장착 및 탈착이 용이한 메커니즘을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 케이블 설치가 간단하고, 구동에 필요한 모터의 수를 최소화하여, 윈치통합형 엔드이펙터의 구동이 가능하여 기구부가 단순하고 부피가 작은 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는 윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터; 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치; 모터에 의해 구동되는 구동바퀴; 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단; 및 케이블을 장착가능한 연결부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇은 결합부가 설치된 프레임; 및 윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터와, 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치와, 모터에 의해 구동되는 구동바퀴와, 상기 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단과, 상기 케이블이 연결되고 상기 결합부에 장탈착되는 연결부재를 포함하는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇은 결합부가 설치된 프레임; 및 윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치와, 상기 모터에 의해 구동되는 구동바퀴와, 상기 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단과, 상기 케이블이 연결되고 상기 결합부에 장탈착되는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 결합부에 삽입되어 탈착가능하게 장착되는 래치 및 상기 래치의 후측에서 래치에 대해 전후이동가능하게 배치되는 슬라이드 부재를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 및 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇을 위한 케이블 자동 장탈착 시스템은, 프레임에 설치되는 결합부; 및 상기 결합부에 자동으로 케이블을 장탈착가능한 연결부재를 포함할 수 있고, 상기 연결부재는 상기 결합부에 삽입되어 탈착가능하게 장착되는 래치 및 상기 래치의 후측에서 래치에 대해 전후이동가능하게 배치되는 슬라이드 부재를 포함할 수 있다.

이상과 같이, 엔드 이펙터에 윈치와 모바일형 바퀴를 구동하기 위해 최소 8개 이상의 구동모터를 장착하여야 하지만, 본 발명에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇은 단일 동력을 이용한 3가지 출력이 가능한 윈치 시스템을 이용하여 구동 모터의 개수를 감소시킬 수 있다.

또한, 프레임과 엔드 이펙터간 케이블 연결을 위해 케이블 장착 및 탈착 메커니즘을 적용하여 케이블 설치 및 제거를 용이하게 할 수 있다.

기존의 케이블 로봇은 프레임에 윈치가 고정되어 있는 것이 일반적이지만, 본 발명에 따른 윈치통합형 모바일 엔드이펙터를 활용함으로써 케이블 설치의 용이성, 작업공간의 확장성, 케이블 로봇을 다양하게 설치 및 운용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 도시하고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터에 채용가능한 윈치 모듈을 도시하고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 도시하고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇을 도시하고,
도 5는 본 발명의 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터에 채용가능한 케이블 자동 장탈착 시스템의 일 실시예를 도시하고,
도 6은 본 발명의 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터에 채용가능한 케이블 자동 장탈착 시스템의 일 실시예의 작동 원리를 도시하고,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 프레임에 장착하는 과정을 도시하며,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터를 프레임에 장착하는 과정을 도시한다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇은, 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터와 프레임을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는, 프레임에 케이블을 설치하기 위한 연결부재; 케이블의 설치 및 케이블의 구동을 위한 단일 동력을 이용한 3가지 출력이 가능한 윈치 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는, 모터; 모터를 제어하는 제어기; 케이블의 장력을 측정하기 위한 센서; 전원 공급을 위한 배터리; 및 케이블을 가이드하는 풀리 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 연결부재는 래치와 슬라이드 부재를 포함하며, 프레임의 결합부에 장착 및 탈착이 가능하다.

단일 동력을 이용하여 3가지 출력이 가능한 윈치 모듈은, 동력전달장치; 케이블의 감고 풀림이 가능한 구조의 윈치; 동력전달 방식을 변경할 수 있는 동력전달 전환 수단 내지는 클러치; 윈치 모듈이 자유롭게 이동할 수 있도록 동력을 전달받아 구동하는 구동부;를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 프레임에 케이블을 장착 및 탈착하기 위하여 엔드 이펙터가 자유롭게 이동이 가능하도록 동력전달을 할 수 있으며, 케이블 장착 후 케이블 로봇 구동을 위해 윈치를 구동하여 케이블을 감고 풀게 됨으로써 윈치통합형 엔드 이펙터의 위치와 자세를 변경할 수 있다.

이때 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는, 하나 이상의 모터로 구동바퀴를 구동하여 회전력을 전달하고 이 회전력을 이용하여 케이블을 장착 및 탈착하기 위해 엔드 이펙터의 위치 및 자세를 제어한다. 구동바퀴를 이용하여 케이블을 프레임의 결합부에 삽입하여 연결하는 방식으로 구동바퀴를 이용하여 이동하여 각 결합부의 위치에 케이블을 연결한다. 서보모터를 통해 클러치의 방향전환으로 구동바퀴로 전달되는 동력을 윈치로 전달하게 하여 케이블의 길이를 조정하여 케이블 로봇으로 전환한다. 이때, 케이블의 장력을 유지하기 위해 센서를 통해 장력을 측정하여 제어기에서 적절한 케이블 길이를 계산한다. 윈치를 구동함으로써 엔드이펙터의 위치 및 자세 제어가 가능하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터는 모터와, 윈치와, 구동바퀴와, 동력전달 전환 수단을 포함할 수 있고, 윈치에서 권출된 케이블이 연결되는 연결부재를 포함할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터(20)가 도시되어 있다. 엔드 이펙터(20)는 케이블을 권출 및 권취가능한 윈치를 포함하는 윈치 모듈(100)을 포함한다. 윈치 모듈(100)에 관해서는 후술하기로 한다.

또한, 엔드 이펙터(20)는 윈치로부터 권출된 케이블이 연결되는 연결부재(50)를 더 포함할 수 있다. 연결부재(50)는 필요에 따라 또는 윈치의 수만큼 구비될 수 있을 것이다. 추가적으로, 엔드 이펙터(20)는 케이블의 장력을 측정하기 위한 장력 센서(90)를 더 포함할 수 있다.

또한, 엔드 이펙터(20)는 권출된 케이블을 원하는 방향으로 안내하는 복수의 가이드 풀리(70)를 구비할 수 있다. 가이드 풀리(70)는, 특히, 윈치에서 권출된 케이블이 연결부재(50)에 적절하게 연결되고 방향을 전환하기 위해 연결부재(50)에 인접하여 또는 그 주위에 설치될 수 있다.

또한, 엔드 이펙터(20)는 전원 공급을 위한 배터리(60) 또는 각종 구성요소를 제어하는 제어기(80)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 윈치 모듈은 모터, 모터에 의해 구동되는 구동바퀴 및 윈치, 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단을 포함할 수 있다.

도 2에는 윈치 모듈(100)의 일례가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 윈치 모듈(100)은 전원을 공급받아 회전력을 제공하는 모터(102), 모터(102)에 의해 구동가능한 구동바퀴(108) 및 윈치(110), 모터(102)에 의해 제공된 회전력이 구동바퀴(108) 및 윈치(110) 중 적어도 하나에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 동력전달 전환 수단, 동력전달 전환 수단을 제어하는 서보모터를 포함하고 있다. 특히, 구동바퀴(108)는 옴니바퀴일 수 있다.

또한, 도 2의 윈치 모듈(100)은, 케이블(114)이 윈치(110)에 고르게 잘 감길 수 있도록 풀리를 이동시키고 타이밍 벨트(116)에 의해 윈치의 구동축과 연동하도록 구성되는 이동요소(112), 케이블(114)의 진행방향을 조정하는 풀리(118)를 더 포함할 수 있다.

동력전달 전환 수단은 클러치(106)일 수 있다. 모터(102)가 작동할 때, 클러치(106)의 조절에 따라 윈치(110)는 회전하지 않고 구동바퀴(108)는 회전하도록 구성되거나, 윈치(110)는 회전하고 구동바퀴는(108)는 회전하지 않도록 구성될 수 있으며, 또는, 윈치(110) 및 구동바퀴(108) 모두가 회전하도록 구성될 수 있다. 즉, 단일한 동력으로 3가지 출력이 가능한 윈치 모듈을 가능하게 한다.

동력전달 전환 수단의 작동을, 예를 들어 설명하면, 축회전조절부(120)에는 두 개의 디스크가 축방향으로 나란히 설치되어 있어서, 클러치(106)의 바(104)가 구동바퀴(108) 측의 디스크를 가압하면 윈치(110)만 회전하게 되고, 클러치(106)의 바(104)가 윈치(110) 측의 디스크를 가압하면 구동바퀴(108)만 회전하게 되며, 클러치(106)의 바(104)가 디스크와 비접촉 상태에서는 구동바퀴(108) 및 윈치(110)가 모두 구동된다.

도 3에는 윈치 모듈(200)의 다른 예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 윈치 모듈(200)은 전원을 공급받아 회전력을 제공하는 모터, 모터에 의해 구동가능한 구동바퀴 및 윈치, 모터에 의해 제공된 회전력이 구동바퀴 및 윈치 중 적어도 하나에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 동력전달 전환 수단, 동력전달 전환 수단을 제어하는 서보모터를 포함하고 있다.

도 3에 예시된 윈치 모듈(200)의 작동 원리도 도 1의 윈치 모듈(100)과 유사하나, 도 1의 구동바퀴(108)는 각 윈치 모듈(100)별로 구동바퀴가 설치된 반면, 도 3의 구동바퀴(202)는 볼 타입의 바퀴가 채용될 수 있다. 모터의 회전력을 구동바퀴에 제공하기 위해 윈치 모듈(200)에 기어(204) 및 샤프트(206), 벨트가 더 포함될 수 있다. 도 3에는 두 개의 기어가 도시되어 있는데, 양 기어(204)의 축이 서로에 대해 수직하게 형성되어 있어서 x축 및 y축 방향의 이동이 가능하다. 또한, 전술한 동력전달 전환 수단의 원리는 그대로 채용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 로봇은 결합부(40)가 설치된 프레임(10) 및 엔드 이펙터(20)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 및 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇을 위한 케이블 장탈착 시스템은, 프레임(10)에 설치된 결합부(40)와 엔드 이펙터 측에 설치된 연결부재(50)를 포함한다. 결합부(40)에 연결되는 연결부재(50)는 결합부(40)로부터 장착 및 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 연결부재(50)에는 케이블(114)이 연결되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 케이블 장탈착 시스템의 일 양태에 따르면, 연결부재(50)가 결합부(40)에 삽입되는 방식으로 형성될 수 있다. 연결부재(50)는 래치(52)와 슬라이드 부재(54)를 포함할 수 있고, 연결부재(50)가 결합부(40)와 결합되는 측의 반대측 단부에는 엔드 이펙터의 윈치로부터 권출된 케이블이 연결된다.

래치(52)는 수평방향에 대하여 비스듬하게 형성되어 가압되면 수평하게 전개될 수 있다. 래치(52)는 결합부(40)와의 접촉시 가압되어 결합부(40) 내로 밀려 들어간 뒤 원래의 형태로 복귀하여 로킹하는 구성을 취할 수도 있고 또는 연결부재 자체에 수평하게 전개시키는 구동수단을 구비할 수도 있다. 또한, 래치(52)는 비스듬하게 형성될 필요없이, 돌출부를 구비하여 돌출부가 타 구성과의 접촉 또는 연결부재(50)에 설치된 구동수단에 의해 대략 수평하게 작동되도록 구성될 수 있다.

슬라이드 부재(54)는 래치(52)의 후측에 결합부(40) 또는 연결부재(50)의 길이방향과 동일한 방향으로 이동가능하게 형성된다. 슬라이드 부재(54)는 탄성체이거나 탄성체에 연결되어 래치(52)의 움직임을 돕거나 래치(52)를 고정한다.

도 6a를 참조하여, 본 발명의 케이블 장탈착 시스템의 일 양태에 따라 결합부(40)에 연결부재(50)가 장착되는 일례를 설명하기로 한다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 도 6a의 상측 도면에 표시된 화살표의 방향으로 이동하는 연결부재(50)의 래치(52)는 결합부(40)의 점 b와 접촉한다. 이 때, 점 b에서는 결합부(40)에 의해 래치(52)가 가압되어 눌리거나 또는 연결부재(50)에 구비된 구동수단에 의해 래치(52)가 평평하게 전개되면서 래치(52)의 후측에 형성된 슬라이드 부재(54)가 뒤로 밀린다. 도 6a의 하측 도면에 도시된 바와 같이, 래치(52)가 점 b를 통과하면 슬라이드는 회복력에 의해 다시 초기 위치로 이동하고, 래치(52)는 결합부(40)에 로킹되어 연결부재(50) 또는 연결부재(50)에 연결된 케이블이 프레임(10) 또는 프레임(10)의 결합부(40)에 장착된다.

도 6b를 참조하여, 본 발명의 케이블 장탈착 시스템의 일 양태에 따라 결합부(40)로부터 연결부재(50)가 탈착되는 일례를 설명하기로 한다.

도 6a 의 상측 도면에 도시된 바와 같이, 연결부재(50)에 구비된 구동수단을 구동하면 결합부(40)의 점 a는 래치(52)를 아래로 밀어 래치(52)를 대략 수평하게 한다. 이 때 슬라이드 부재(54)를 뒤로 민다. 도 6b의 하측 도면에 도시된 바와 같이, 뒤로 밀린 슬라이드 부재(54)는 회복력으로 인하여 전방으로 이동하고, 래치(52)를 대략 수평한 상태로 고정한다. 이 상태에서 연결부재(50)가 도 6b 하측 도면의 화살표 방향으로 이동하며, 연결부재(50)가 결합부(40)와 걸림없이 결합부(40) 외부로 진행하며 케이블이 탈착된다.

전술한 원리를 따라 설계하면, 케이블을 프레임에 용이하게 장착 및 탈착할 수 있다. 전술한 케이블 장탈착 시스템은 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 도출될 수 있는, 케이블을 프레임에 자동으로 고정할 수 있는 모든 결합수단이 본 발명의 범위에 포함된다는 것이 인식되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에 장착하는 방법은, 엔드 이펙터에 구비된 구동바퀴를 구동하여 엔드 이펙터를 프레임의 결합부를 향해 이동시키는 엔드 이펙터 이동단계; 및 엔드 이펙터의 케이블을 프레임의 결합부에 체결하는 케이블 체결단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에 장착하는 방법은, 엔드 이펙터에 구비된 윈치에 동력을 제공하여 케이블을 권출하는 케이블 권출단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에서 탈착하는 방법은, 엔드 이펙터에 구비된 구동바퀴를 구동하여 엔드 이펙터를 프레임의 결합부를 향해 이동시키는 엔드 이펙터 이동단계; 및 프레임의 결합부에서 케이블을 탈착하는 케이블 탈착단계;를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에서 탈착하는 방법은, 엔드 이펙터에 구비된 윈치를 구동하여 탈착된 케이블을 권취하는 케이블 권취단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 엔드 이펙터 이동단계에서는, 모터(102)가 구동바퀴(108, 202)를 구동시켜 엔드 이펙터(20, 200)를 프레임(10)의 결합부(40)를 향해 이동시킨다. 이 때, 동력전달 전환 수단 또는 클러치가 구동바퀴만 구동되도록 조작될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 케이블 체결단계에서는, 엔드 이펙터에서 연장하는 케이블을 프레임 또는 프레임의 결합부에 체결할 수 있고, 바람직하게는, 케이블이 연결된 연결부재가 케이블 자동 장탈착 시스템의 원리를 이용하여 프레임 또는 프레임의 결합부에 체결될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 케이블 권출단계에서는, 모터가 윈치를 구동시켜 윈치에서 케이블을 권출할 수 있다. 이 때, 동력전달 전환 수단 또는 클러치가 윈치만을 구동시키도록 조작될 수 있다.

또한, 엔드 이펙터 이동단계는 케이블의 권치 또는 권출과 동시에 행해질 수 있다. 이 경우, 동력전달 전환 수단 또는 클러치는 윈치 및 구동바퀴에 모두 동력이 공급되도록 조작될 수 있다. 보다 구체적으로는, 엔드 이펙터가 구동바퀴에 의해 이동하면서 윈치에서 케이블이 권취 또는 권출될 수 있다.

또한, 엔드 이펙터 이동단계 및 케이블 체결단계는 순차로 또는 역으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로는, 연결부재에 의해 케이블이 프레임의 결합부에 연결되고 난 뒤, 구동바퀴가 구동되어 엔드 이펙터가 다른 위치로 이동될 수 있다. 반대로, 구동바퀴가 구동되어 엔드 이펙터를 프레임 또는 프레임의 결합부를 향해 이동시킨 후, 연결부재에 의해 케이블이 프레임의 결합부에 연결될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 4개의 윈치 모듈을 구비한 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터가 프레임의 결합부에 설치되는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 볼 타입의 구동바퀴를 구비하는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터가 프레임의 결합부에 설치되는 과정을 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 설명한다. 설명을 위해 도면의 가로축을 x축이라 하고, 세로축을 y축이라 명명하기로 한다.

도 7a를 참조하면, 모터 1이 동력을 구동바퀴에 전달하여 모바일 엔드 이펙터에 이동력을 제공한다. 엔드 이펙터는 왼쪽 x축 방향(도 7a의 화살표방향)으로 A 지점을 향하여 이동한다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 1의 케이블을 지점 A에 체결한다. 다음, 모터 1이 동력을 구동바퀴에 전달하여 오른쪽 x축 방향(도 7b의 화살표방향)으로 엔드 이펙터를 D 지점을 향해 이동시킨다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 2의 케이블을 지점 D에 체결한다. 다음, 모터 2가 동력을 구동바퀴에 전달하여 엔드 이펙터를 위쪽 y축 방향(도 7c의 화살표방향)으로 C 지점을 향해 이동시킨다.

도 7d에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 3의 케이블을 C 지점 에 체결한다. 그 다음, 모터 1이 구동바퀴를 구동시키고 왼쪽 x축 방향(도 7d의 화살표방향)으로 엔드 이펙터를 B 지점을 향해 이동시킨다.

도 7e에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 4의 케이블을 B 지점에 연결한다.

도 7f에 도시된 바와 같이, 각 윈치를 권취 및 권출하여 엔드 이펙터를 이동시킬 수 있다.

전술한 방향은 설명의 편의를 위해 임의로 지정된 것이며, 임의의 위치 또는 방향으로 엔드 이펙터가 이동될 수 있다는 점이 인지되어야 한다.

이하, 옴니바퀴를 구비하는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터가 프레임의 결합부에 설치되는 과정을 설명한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 모터1 내지 모터4가 동력을 구동바퀴에 전달하여 모바일 엔드 이펙터를 구동시키면 왼쪽 x축방향(도 8a의 화살표방향)으로 A 지점을 향해 이동한다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 3의 케이블과 A 지점을 상호 체결한다. 다음, 모터1 내지 모터4가 동력을 구동바퀴에 전달하여 오른쪽 x축 방향(도 8b의 화살표방향)으로 이동시켜 D 지점을 향해 이동한다.

도 8c에 도시된 바와 같이, 이동하면서 케이블 장착 및 탈착 장치에서 케이블이 권출되고, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 4의 케이블과 결합부의 D 지점이 상호 체결한다. 다음, 모터1 내지 모터4에 동력을 인가하여 구동바퀴에 동력을 전달하여 윗쪽 y축 방향(도 8c의 화살표방향)으로 이동시켜 C 지점으로 엔드 이펙터를 이동시키고, 이동하면서 엔드 이펙터에서 케이블이 풀려나오게 된다.

도 8d에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 2의 케이블과 C 지점을 상호 체결한다. 다음, 모터1 내지 모터4에 동력을 전달하여 엔드 이펙터를 왼쪽 x축 방향(도 8d의 화살표방향)으로 이동시켜 B 지점을 향해 이동하고, 이동하면서 엔드 이펙터에서 케이블이 풀려나오게 된다.

이어서, 도 8e에 도시된 바와 같이, 케이블 자동 장탈착 시스템을 이용하여 윈치 1의 케이블과 B 지점을 상호 체결한다.

도 8f에 도시된 바와 같이, 단일 동력을 이용한 3가지 출력이 가능한 윈치시스템의 동력을 윈치로 전환하여 케이블을 윈치에 감고, 케이블 장력 센서를 통해 케이블 길이를 제어하면서 장력을 적절히 유지하게 되면, 케이블 로봇의 구동 준비가 완료된다.

본 명세서 및 도면에서는 설명의 편의를 위해 4개의 윈치 모듈을 이용한 엔드 이펙터에 관해서만 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 더 적은 수 또는 더 많은 수의 윈치 모듈이 구비된 엔드 이펙터도 본 발명의 범주 내에 속한다는 것이 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10: 프레임 20: 엔드 이펙터
40: 결합부 50: 연결부재
52: 래치 54: 슬라이드
60: 배터리 70: 가이드 풀리
80: 제어기 90: 장력센서
100: 윈치 모듈 102: 모터
104: 바 106: 클러치
108: 구동바퀴 110: 윈치
112: 이동요소 114: 케이블
116: 타이밍 벨트 118: 풀리
200: 윈치 모듈 202: 구동바퀴
204: 기어 206: 샤프트

Claims (9)

1. 윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터;
   상기 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치;
   상기 모터에 의해 구동되는 구동바퀴;
   상기 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단; 및
   상기 케이블을 장착가능한 연결부재를 포함하는 것인 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터.
2. 결합부가 설치된 프레임; 및
   윈치 및 구동바퀴에 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 의해 케이블을 권취 및 권출 가능한 윈치와, 상기 모터에 의해 구동되는 구동바퀴와, 상기 윈치 및 구동바퀴 중 적어도 하나 이상에 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달 전환 수단과, 상기 케이블이 연결되고 상기 결합부에 장탈착되는 연결부재를 포함하는 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터;를 포함하는 케이블 로봇.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 연결부재는 결합부에 삽입되어 탈착가능하게 장착되는 래치 및 상기 래치의 후측에서 래치에 대해 전후이동가능하게 배치되는 슬라이드 부재를 포함하는 것인 케이블 로봇.
4. 엔드 이펙터에 구비된 구동바퀴를 구동하여 엔드 이펙터를 프레임의 결합부를 향해 이동시키는 엔드 이펙터 이동단계; 및
   상기 엔드 이펙터의 케이블을 프레임의 결합부에 체결하는 케이블 체결단계를 포함하는 것인 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에 장착하는 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 엔드 이펙터에 구비된 윈치에 동력을 제공하여 케이블을 권출하는 케이블 권출단계를 더 포함하는 것인 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에 장착하는 방법.
6. 엔드 이펙터에 구비된 구동바퀴를 구동하여 엔드 이펙터를 프레임의 결합부를 향해 이동시키는 엔드 이펙터 이동단계; 및
   프레임의 결합부에서 케이블을 탈착하는 케이블 탈착단계;를 포함하는 것인 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에서 탈착하는 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 엔드 이펙터에 구비된 윈치로 상기 케이블을 권취하는 케이블 권취단계를 더 포함하는 것인 윈치통합형 모바일 엔드 이펙터의 케이블을 프레임에서 탈착하는 방법.
8. 프레임 및 엔드 이펙터를 포함하는 케이블 로봇을 위한 케이블 자동 장탈착 시스템으로서,
   프레임에 설치되는 결합부; 및
   상기 결합부에 자동으로 케이블을 장탈착가능한 연결부재를 포함하는 것인 케이블 자동 장탈착 시스템.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 연결부재는 상기 결합부에 삽입되어 탈착가능하게 장착되는 래치 및 상기 래치의 후측에서 래치에 대해 전후이동가능하게 배치되는 슬라이드 부재를 포함하는 것인 케이블 자동 장탈착 시스템.
   
   

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