KR20180136602A - 로봇팔용 외피 구조체 - Google Patents

로봇팔용 외피 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는 로봇 작업시에 사용자나 작업물과의 충돌시 안전성을 확보하기 위한 안전 외피부재를 로봇의 조립 중 또는 조립 이후에 장착할 수 있도록 한 것이다. 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는 일단에 작동장치가 연결되고, 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성된 로봇팔 및 상기 로봇팔의 외주면을 따라 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 삽입 설치되어 로봇팔의 손상을 방지하기 위한 외피부재를 포함할 수 있다.

Description

로봇팔용 외피 구조체{SKIN STRUCTURE FOR ROBOTIC ARM}
본 발명은 로봇팔용 외피 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇 작업시에 사용자나 작업물과의 충돌시 안전성을 확보하기 위한 안전 외피부재를 로봇의 조립 중 또는 조립 이후에 장착할 수 있도록 한 로봇팔용 외피 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 로봇팔은 생산현장에서 제품의 조립, 물건 이송 등의 역할을 하도록 설계되며, 제조용 로봇의 기능을 수행한다. 주로 인간을 대신하여 반복적인 작업을 수행한다. 최근에는 협업 로봇의 형태로, 생산공정에서도 기계 가공, 나사 조립, 용접, 접착 등의 정교한 작업을 수행하도록 발전해 왔다. 이에 따라, 사람과 직접 협업하여 정교한 작업을 수행하도록 로봇팔이 발전해왔다. 이와 같이 로봇팔이 사용자와 직접 접촉할 수 있는 환경이 증가함에 따라 작업 과정 중 사용자나 작업물과 충돌할 경우 로봇팔, 사용자, 작업물 등과의 안전을 확보하는 것이 중요하다.
종래 로봇팔은 금속, 수지 등으로 이루어지는 로봇팔의 외측 표면이 노출되어 있기 때문에, 작업 중 사용자나 작업물 등과 충돌하는 경우 로봇팔 자체나 사용자, 작업물 등을 손상시킬 우려가 있다. 따라서, 로봇팔에 외피부재를 장착함으로써 로봇팔의 기계적 요소가 노출되는 것을 방지하여, 로봇 자체의 손상을 방지하고, 사용자나 작업물의 안전사고 등을 방지할 수 있다.
그러나, 일반적으로 로봇팔에 외피부재를 장착하는 데 있어서, 접착제나 벨크로 등을 사용한다. 로봇팔에 외피부재를 장착할 때 접착제를 사용하는 경우 로봇의 외관에 반영구적인 손상이 가해질 수 있으며, 벨크로를 이용한 방식의 경우 사용시 외피부재가 쉽게 탈착되는 문제점이 발생한다.
한국공개특허 제10-2015-0104332호 (2015.09.15.)
본 발명의 목적은 로봇팔의 설계 변경을 최소화하고, 외피부재를 로봇의 조립 단계에서 장착하거나, 조립 이후에 장착할 수 있도록 제조된 로봇팔용 외피 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 외피부재를 유연소재로 채용하여, 쉽고 정확하게 로봇팔에 장착할 수 있는 로봇팔용 외피 구조체를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는 일단에 작동장치가 연결되고, 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성된 로봇팔 및 상기 로봇팔의 외주면을 따라 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 삽입 설치되어 로봇팔의 손상을 방지하기 위한 외피부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 외부의 충격시 물성이 변화하여 충격을 감지할 수 있는 신축성 또는 도전성이 있는 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 중공의 원통형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 C자 형상으로 일단부와 타단부가 서로 분리될 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 중공의 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 내부에 기공이 포함된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외피부재는 복수 개로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는 좌우 또는 회전 운동이 가능한 관절부와 상기 관절부 양단에 형성되어 지지하는 기능을 하는 관절암부를 포함하는 로봇팔 및 상기 관절암부의 외주면을 따라 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 삽입 설치되어 로봇팔의 손상을 방지하기 위한 외피부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는 로봇팔의 설계 변경을 최소화하고, 외피부재를 로봇의 조립 단계 또는 이후에 장착할 수 있도록 하여 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는, 신축성 있는 유연소재를 사용한 외피부재를 사용하여 외부 충돌을 감지하는 기능을 장착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체는, 외피부재를 원통형으로 제작하여 맞춤형 제작이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체의 로봇팔에 장착홈을 형성하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 외피부재를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외피부재의 소재의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 외피부재를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외피부재를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체의 로봇팔에 장착홈을 형성하는 것을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 외피부재를 나타낸 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇팔용 외피 구조체(100)는 로봇팔(10) 및 외피부재(30)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 로봇팔(10)은 인간의 팔의 형상과 유사하게 구성되며, 인간의 팔의 움직임과 유사하게 작동된다. 로봇팔(10)의 일단부에 작동장치가 연결이 되어 작동장치가 수행하는 작업을 할 수 있으며, 제조, 이송, 각종 정밀 작업 등이 가능한 다양한 형태의 작동장치가 연결될 수 있다. 이때 로봇팔(10)은 인간의 팔의 움직임과 같이 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성된다. 최근에는 로봇팔(10)이 협업 로봇의 형태로 사람과 직접 협업하여 정교한 작업을 수행하게 되므로, 인간의 팔의 움직임과 같이 관절 운동이 가능하도록 형성된다.
한편, 로봇팔(10)은 관절암부(11)와 관절부(15)를 포함할 수 있다. 관절암부(11)는 복수 개의 관절암으로 형성되어, 관절부(15)의 양단에 형성되어 로봇팔(10)의 지지기능을 할 수 있다. 관절부(15)는 사람의 팔의 관절에 해당하는 기능을 수행하며, 복수 개의 관절로 형성될 수 있다. 로봇팔(10)은 관절부(15)의 꺾는 동작 또는 회전 운동을 통하여, 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하다. 따라서, 로봇팔(10)이 관절부(15)의 움직임에 따라서, 다양한 방향으로 운동하면서 다양한 작업을 할 수 있도록 한다.
이와 같이 로봇팔(10)의 관절부(15)의 다양한 방향성을 가진 운동에 따라 사용자 또는 작업물과 충돌하는 사고 등이 일어날 가능성이 증가하므로 로봇팔(10)의 외측에 보호를 위한 외피부재(30)를 장착할 필요성이 증대된다.
외피부재(30)는 로봇팔(10)의 외주면을 따라 장착홈(20)이 형성되고, 장착홈(20)에 삽입 설치되는 것으로, 로봇팔(10)이 사용자 또는 작업물과 충돌시에 로봇팔(10)의 손상을 방지하기 위한 것이다.
이와 같이 외피부재(30)가 장착홈(20)에 삽입 설치되는 경우, 장착홈(20)과 결합하여 로봇팔(10)의 운동에 의한 움직임에도 외피부재(30)가 견고하게 고정될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 로봇팔용 외피 구조체를 나타낸 도면이다. 이 때 도 3은 본 발명에 따른 외피부재(30)가 장착된 로봇팔(10)을 측면에서 나타낸 로봇팔용 외피 구조체(100)이고, 도 4는 본 발명에 따른 외피부재(30)가 장착된 로봇팔용 외피 구조체(100)를 측면에서 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4와 같이 본 발명의 실시예에 따른 외피 구조체(100)는 외피부재(30)가 관절암부(11)에 장착될 수 있다. 이 경우, 관절부(15)는 외피부재(30)가 제한하지 않는 상태에서 움직이므로, 로봇팔(10)이 좀 더 자유롭게 움직일 수 있다. 그러나, 외피부재(30)가 관절암부(11)에만 장착되지 않고, 필요에 따라서는 관절부(15)의 외주면을 둘러싸도록 장착될 수 있다. 또한, 외피부재(30)는 복수 개의 관절암으로 형성된 관절암부(11)에 장착될 수 있도록 복수 개가 설치될 수 있다. 이 경우 로봇팔(10)의 형태에 맞추어 외피부재(30)를 설치하여, 로봇팔(10)의 움직임에 따른 운동 반경 범위 내의 사용자 및 작업물의 보호를 더 효율적으로 할 수 있다.
또한, 외피부재(30)는 외부의 충격시 물성이 변화하여 충격을 감지할 수 있는 신축성 또는 도전성이 있는 소재로 형성될 수 있다.
외피부재(30)의 소재로 신축성이 있는 실리콘, 고무, 스펀지 등을 사용할 수 있으며 외부 충격시 충격을 흡수할 수 있어, 로봇팔(10) 내부의 기계적 요소 등을 보호할 수 있다. 또한, 사용자나 작업물이 로봇팔(10)과 충돌했을 때, 사용자나 작업물에 전달되는 충격을 감소시켜, 사용자나 작업물의 안전을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외피부재의 소재의 예시로 도전성 실리콘을 나타낸 도면이다. 도 5와 같이 외피부재(30)의 소재로 신축성과 도전성이 있는 도전성 실리콘을 들 수 있는데, 도전성 실리콘은 사용자나 작업물과 로봇팔(10)과 충돌시에 외피부재(30)의 물성 등이 변화하여 외부의 충돌을 감지할 수 있는 소재이다. 특히, 도전성 실리콘은 도전성이 있어 외부 충돌시 정전용량이 변화함으로써, 외부 충돌 여부를 감지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 외피부재를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 외피부재(30)는 중공의 원통형으로 형성되어, 맞춤형 제작이 용이하도록 할 수 있다. 이 때, 외피부재(30)는 C자 형상으로 일단부와 타단부를 서로 분리 가능하도록 형성할 수 있다. 따라서, 외피부재(30)를 로봇팔(10)에 장착하는 과정에서 일단부와 타단부를 분리시켜 로봇팔(10)의 장착홈(20)에 삽입 설치하고, 외피부재(30)가 장착홈(20)에 삽입된 이후에는 외피부재(30)의 일단부와 타단부를 결합하여 고정시킬 수 있다.
또한, 외피부재(30)는 중공의 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 외피부재(30)는 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥 등으로 형성될 수 있으며, 도 2는 사각기둥 형상을 나타낸 것이다.
외피부재(30)의 형상은 외피부재(30)가 맞닿는 내부의 로봇팔(10)의 외주면의 단면이 이루는 형상에 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 로봇팔(10)의 외주면의 단면이 이루는 형상이 원통형일 경우 외피부재(30)도 원통형이 되며, 로봇팔(10)이 외주면에 형성된 장착홈(20)의 단면이 이루는 형상이 다각기둥 형상일 경우 외피부재(30)도 다각기둥 형상일 수 있다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 로봇팔(10)의 외주면이 원통형일 때, 외피부재(30)가 다각기둥 형상일 수 있고, 로봇팔(10)의 외주면이 다각기둥 형상일 때, 외피부재(30)가 원통형일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외피부재를 나타낸 도면이다.
도 7과 같이 외피부재(30)는 내부에 다수의 기공(35)이 포함된 구조로 형성될 수 있다. 내부에 기공(35)이 형성된 경우 외피부재(30)가 작업물이나 사용자와 충돌시에 완충효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 기공(35)을 기둥형상으로 제조하여 외피부재(30)의 내부에 기공(35) 형성을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이 외피부재(30) 내부에 기공이 형성되면 구조적으로도 탄성력을 갖게 되어 향상된 완충 효과를 기대할 수 있다.
실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 로봇팔
11 : 관절암부
15 : 관절부
20 : 장착홈
30 : 외피부재
100 : 로봇팔용 외피 구조체

Claims (8)

  1. 일단에 작동장치가 연결되고, 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성된 로봇팔; 및
    상기 로봇팔의 외주면을 따라 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 삽입 설치되어 로봇팔의 손상을 방지하기 위한 외피부재;를 포함하는 로봇팔용 외피 구조체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외피부재는 외부의 충격시 물성이 변화하여 충격을 감지할 수 있는 신축성 또는 도전성이 있는 소재로 형성된 로봇팔용 외피 구조체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외피부재는 중공의 원통형으로 형성된 로봇팔용 외피 구조체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 외피부재는 C자 형상으로 일단부와 타단부가 서로 분리되는 로봇팔용 외피 구조체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 외피부재는 중공의 다각기둥 형상으로 형성된 로봇팔용 외피 구조체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 외피부재는 내부에 기공이 포함된 구조로 형성된 로봇팔용 외피 구조체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 외피부재는 복수 개로 이루어진 로봇팔용 외피 구조체.
  8. 좌우 또는 회전 운동이 가능한 관절부와 상기 관절부 양단에 형성되어 지지하는 기능을 하는 관절암부를 포함하는 로봇팔; 및
    상기 관절암부의 외주면을 따라 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에 삽입 설치되어 로봇팔의 손상을 방지하기 위한 외피부재;를 포함하는 로봇팔용 외피 구조체.

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