KR20190052589A - 형상적응형 전기접착 그리퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 형상, 크기, 재질을 갖는 비정형 물체를 피킹하기 위한 형상적응형 전기접착 그리퍼에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼는 몸체, 몸체 상에 배치되고 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 형상적응 모듈 및 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈을 포함한다.

Description

형상적응형 전기접착 그리퍼{SHAPE COMPLIANT ELECTROADHESIVE GRIPPER}

본 발명은 형상적응형 전기접착 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 형상, 크기, 재질을 갖는 비정형 물체를 피킹하기 위한 형상적응형 전기접착 그리퍼에 관한 것이다.

로봇은 산업의 제조 현장에서 용접, 조립, 도장 등의 다양한 작업을 수행하기 위하여 널리 이용된다. 또한, 로봇은 인간의 생활 주변에서 제반 서비스를 제공하는 개인 서비스 영역, 의료 등 전문화된 서비스를 제공하기 위한 전문 서비스 영역을 포함한 전 산업 및 서비스 분야에 걸쳐 그 활용 영역을 점차 넓혀가고 있다.

특히, 최근에는 물류 시장의 급격한 성장에 따라 물류 자동화를 통해 처리 속도를 높이는 것이 매우 중요하게 되었으며, 이러한 요구에 의해 화물을 집기 위한 피킹 로봇, 화물을 이송하기 위한 이송 로봇 등의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이 중 피킹 로봇에서는 물류 자동화를 실현하기 위하여 비정형 물체, 즉 다양한 형상, 크기, 재질을 갖는 물체를 피킹할 수 있는 그리퍼가 필수적이다.

그리퍼에는 유압 내지 공압으로 구동하는 복수의 핑거를 구비하여 기계적으로 물체를 집을 수 있는 기계식 그리퍼와 물체와의 접합면에 진공을 발생시켜 물체를 집을 수 있는 진공 그리퍼가 있다. 또한, 도전체에 전류가 흐를 때 발생하는 정전기력을 이용하여 물체를 접착하는 방식의 전기접착 그리퍼도 알려져 있다.

하지만, 기계식 그리퍼와 진공 그리퍼는 다양한 크기와 형상의 물체를 적정한 압력으로 손상없이 집는 데에 한계가 있어 비정형 물체의 피킹에 사용하는데 효율적이지 못한 면이 있으며, 기존의 전기접착 그리퍼는 무거운 물체를 집기 위하여 넓은 접촉 면적을 갖도록 하고 큰 전압을 인가해야 하여 비정형 물체의 피킹에 적용하는데 한계가 있다.

이처럼, 여전히 비정형 물체를 피킹할 수 있는 그리퍼의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

미국특허출원공보 제2016/0318190호(2016.11.03)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 기존 그리퍼의 한계를 극복하면서도 간단한 구조와 쉬운 메커니즘으로 비정형 형상의 물체를 집을 수 있는 형상적응형 전기접착 그리퍼를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전기접착력과 기계적 파지력의 조합을 통해 다양한 비정형 물체를 효율적으로 집을 수 있는 형상적응형 전기접착 그리퍼를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼는 몸체, 몸체 상에 배치되고 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 형상적응 모듈 및 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상적응 모듈은 자기유변 탄성체를 포함하여, 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 자기장이 인가된 상태에서는 자기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지될 수 있다. 또는, 형상적응 모듈은 전기유변 탄성체를 포함하여, 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 전기장이 인가된 상태에서는 전기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기접착 모듈은 절연체와 절연체 상에 배치되는 도전체를 포함하고, 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있다. 여기에서, 도전체는 제1 도전체 및 제2 도전체를 포함할 수 있고, 제1 도전체 및 제2 도전체는 절연체 상에서 이격되어 배치될 수 있으며, 제1 도전체 및 제2 도전체에 각각 서로 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 몸체는 그리퍼 구동부와 연결되어 2 방향의 회전 구동이 가능할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착식 그리퍼는 복수의 핑거, 각각의 복수의 핑거 상에 배치되고 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 형상적응 모듈 및 각각의 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 핑거는 각각 형상적응 모듈 및 전기접착 모듈이 배치된 방향으로 구부릴 수 있는 관절부를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 핑거는 공통의 축에 연결되어 설치될 수 있고, 복수의 핑거는 각각 핑거 구동부에 연결되어 축 주위로의 회전 구동이 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상적응 모듈과 전기접착 모듈을 포함하는 간단한 구조로 비정형 형상의 물체를 집을 수 있다.

또한, 전기접착 모듈을 통한 전기접착력과 형상적응 모듈 및 핑거를 통한 기계적 파지력의 조합을 통해 다양한 형상, 크기, 재질의 물체를 효과적으로 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 구비하는 로봇을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 몸체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형성적응형 전기접착 그리퍼의 전기접착 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 전기접착 모듈에서의 다양한 도전체의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 이용하여 물체를 집는 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 사시도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 이용하여 다양한 형상의 물체를 집는 모습을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "위"에 있다 라고 기재된 경우, 이는 다른 구성요소 "바로 위"에 위치하는 경우 뿐만 아니라 이들 사이에 또 다른 구성요소가 존재하는 경우도 포함하며, 두 개의 구성요소가 연결된다는 것은 이들이 직접 맞닿아 이어지는 것뿐만 아니라 다른 구성요소를 통하여 서로 이어지는 것도 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성요소의 크기, 두께, 위치 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 구비하는 로봇을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼(100)는 로봇(10)의 엔드 이펙터로서, 몸체(110), 형상적응 모듈(120) 및 전기접착 모듈(130)을 포함한다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)의 몸체(110)는 로봇(10)의 암과 연결되어 그리퍼(100)가 물체를 집기 위한 위치로 자리하도록 병진 이동 및 회전 이동을 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 몸체를 개략적으로 나타내는 도면으로, 이를 참조하면 몸체(110)는 2개의 연결부, 즉 제1 연결부(111)와 제2 연결부(113)를 통해 로봇(10)의 암과 연결될 수 있다. 구체적으로, 몸체(110)는 제1 연결부(111)와 도 3을 기준으로 좌우로 회전 가능하게 연결될 수 있고, 제1 연결부(111)는 제2 연결부(113)와 도 3을 기준으로 앞뒤로 회전 가능하게 연결될 수 있으며, 제2 연결부(113)는 로봇(10)의 암에 고정적으로 연결될 수 있다. 이러한 회전은 각각 몸체(110)와 제1 연결부(111), 제1 연결부(111)와 제2 연결부(113)를 연결하는 축을 기준으로 이루어질 수 있으며, 이는 모터(미도시)의 구동에 의해 이루어질 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 몸체(110)는 2 방향으로 회전 이동할 수 있도록 로봇(10)의 암에 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 연결부와 2개의 모터를 이용하여 몸체가 2 방향으로 회전 이동할 수 있는 구성을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 형태, 예를 들어 차동 기어를 이용하여 몸체가 2 방향으로 회전 이동할 수 있는 형태를 취하는 것도 가능하다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)에서는 몸체(110) 상에 강성을 가변적으로 제어할 수 있는 형상적응 모듈(120)이 배치된다. 본 실시예에서는 형상적응 모듈(120)이 가변 강성을 갖는 탄성체와 이의 강성을 제어할 수 있는 제어부를 포함하여, 그리퍼(100)가 물체와 접촉할 때에는 형상적응 모듈(120)의 강성을 낮추어 물체의 형상에 따라 변형되고, 물체의 형상에 순응하여 변형된 이후에는 강성을 높여 변형된 형상을 유지하는 방식으로 제어할 수 있다.

일례로, 형상적응 모듈(120)은 자기유변 탄성체 및 자기장 제어부를 포함할 수 있다. 이 경우, 폴리머 내에 자성 입자를 포함하여 자기장이 인가될 때 자성 입자가 방향성을 가지면서 강성이 증가하는 자기유변 탄성체의 성질을 이용할 수 있다. 구체적으로, 자기장이 인가되지 않은 상태에서 대상 물체에 접촉시켜 그 물체의 형상에 맞추어 변형시키고, 물체의 형상에 순응하여 변형되면 자기장 제어부를 통해 자기장을 인가하여 강성을 증가시킴으로써 변형된 형상을 유지할 수 있다.

이와 유사하게 형상적응 모듈(120)은 전기유변 탄성체 및 전기장 제어부를 포함할 수 있다. 이 경우에는, 천연고무, 실리콘 등의 폴리머 재료 내에 분극 입자를 포함하여 전기장이 인가될 때 분극 입자가 방향성을 가지면서 강성이 증가하는 전기유변 탄성체의 성질을 이용할 수 있다. 즉, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 대상 물체에 접촉시켜 그 물체의 형상에 맞추어 변형시키고, 물체의 형상에 순응하여 변형되면 전기장 제어부를 통해 전기장을 인가하여 강성을 증가시킴으로써 변형된 형상을 유지할 수 있다.

이처럼, 형상적응 모듈(120)은 다양한 크기 및 형상의 물체에 접촉하여 그 물체의 형상에 순응하여 변형이 가능하여, 물체와의 사이에 넓은 접촉 면적을 확보하여 후술하는 전기접착 모듈의 전기접착력을 증가시킬 뿐만 아니라 물체를 집고 이동시킬 때 물체의 주위를 감싸 파지하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)에서는 형상적응 모듈(120) 상에 전기접착 모듈(130)이 배치된다. 전기접착 모듈(130)은 절연체 및 절연체 상에 설치되는 도전체를 포함하여, 도전체에 전압이 인가될 때 외부 물체에 반대 극성이 유도되어 발생하는 정전기력을 이용하여 물체를 그리퍼(100)에 접착시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형성적응형 전기접착 그리퍼의 전기접착 모듈의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 전기접착 모듈에서의 다양한 도전체의 배치를 나타낸다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기접착 모듈(130)은 제1 도전체(133a), 제2 도전체(133b) 및 이들을 이격시키고 전기적으로 절연시키는 절연체(131)를 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전체(133a) 및 제2 도전체(133b)는 각각 제1 전극(135a) 및 제2 전극(135b)에 연결될 수 있다. 이러한 구성의 전기접착 모듈(130)에서 제1 도전체(133a) 및 제2 도전체(133b)에 서로 다른 전압이 인가되면, 이들 전압 차이에 의해 전기접착 모듈(130)과 인접한 외부 물체 사이에 정전기력이 발생하여 접착이 이루어질 수 있다.

전기접착 모듈(130)의 절연체(131)는 실리콘 고무, 폴리우레탄, PDMS, 폴리이미드 등의 유연하고 변형이 가능한 소재로 이루어질 수 있으며, 도전체(133)는 금속, 카본, 도전성 폴리머 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 그리퍼(100)로 외부 물체를 집기 위해 전기접착 모듈(130)이 외부 물체에 접촉시킬 때 절연체(131)의 표면이 외부 물체 표면과 밀착하여 접촉 면적을 넓힘으로써 접착력을 극대화할 수 있다.

한편, 도 4에서는 도전체(133)가 유전체(131) 상에 배치되어 도전체(133) 표면이 노출되는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 도전체(133)가 절연체(131) 내에 매설되는 것도 가능하다. 또한, 도전체 및 절연체의 소재는 상술한 바에 한정되지 않으며, 공지의 다른 소재를 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 도전체는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 제1 도전체(133a) 및 제2 도전체(133b)는 서로 이격된 채 교대로 맞물리는 형태로 배치되고, 각기 제1 전극(135a) 및 제2 전극(135b)에 연결될 수 있다. 또는, 도 5의 (b)에서와 같이, 제1 도전체(133a') 및 제2 도전체(133b')가 서로 이격된 채 나선형으로 엇갈리도록 배치되고, 각기 제1 전극(135a') 및 제2 전극(135b')에 연결될 수도 있다. 이밖에도 제1 도전체 및 제2 도전체는 다양한 형태로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 도전체 및 제2 도전체가 절연체 상에서 서로 이격되어 배치되는 것을 예시하고 있으나, 이와 다른 방식, 예를 들어 제1 도전체 상에 절연체가 배치되고 그 위에 제2 도전체가 배치되는 방식으로 이격되어 배치되는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 전기접착 모듈이 절연체에 의해 서로 이격되고 서로 다른 전압이 인가될 수 있는 2개의 도전체를 구비하는 것을 예시하고 있으나, 이와 달리 절연체 상에 하나의 도전체만을 배치하도록 구성하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)는 형상적응 모듈(120) 및 전기접착 모듈(130)을 포함하여 다양한 크기, 형상, 재질의 물체를 집을 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 이용하여 물체를 집는 모습을 나타내는 도면으로, 이하에서는 이를 참조하여 본 실시예에 따른 그리퍼의 동작을 설명한다.

우선, 그리퍼(100)를 대상 물체(object) 근처로 이동시킨다(도 6의 (a) 참조). 그리퍼(100)의 이동은 그리퍼(100)가 연결된 로봇 암과 2개의 연결부를 제어하여 이루어질 수 있으며, 물체의 위치에 따라 로봇 암의 병진 이동과 연결부의 회전 이동을 통해 대상 물체에 그리퍼를 접근시킬 수 있다.

다음으로 그리퍼(100)를 물체의 표면에 접촉시킨다(도 6의 (b) 참조). 이때, 그리퍼(100)의 형상적응 모듈은 강성이 낮아 변형이 가능한 상태로서, 그리퍼(100)가 물체와 접촉함에 따라 형상적응 모듈이 물체의 표면 형상에 순응하여 변형된다. 상술한 바와 같이, 그리퍼(100)의 전기접착 모듈은 변형 가능하고 유연한 재질로 이루어지는바, 전기접착 모듈 역시 물체의 표면 형상에 따라 그 형상이 변화하게 된다.

그리퍼(100)와 물체 표면이 접촉한 후에 그리퍼(100)의 형상적응 모듈의 강성을 증가시키고, 그리퍼(100)의 전기접착 모듈에 전압을 인가하여 전기접착 모듈에 물체를 접착시킨다(도 6의 (c) 참조). 형상적응 모듈의 강성을 증가시키기 위하여, 예를 들어 형상적응 모듈이 자기유변 탄성체를 포함하는 경우에는 자기장을 인가하고, 전기유변 탄성체를 포함하는 경우에는 전기장을 인가한다. 이에 따라, 그리퍼(100)와 물체의 접착이 이루어지면 로봇 암과 연결부의 구동을 통해 물체를 원하는 위치로 이송시킬 수 있게 된다.

물체를 원하는 위치에 이송시킨 후에는 그리퍼(100)의 전기접착 모듈에 인가된 전압을 해제하여 접착력을 제거할 수 있다(도 6의 (d) 참조). 도면에서는 형상적응 모듈의 강성을 그대로 유지한 채 전기접착력을 제거하는 것을 예시하고 있으나, 이와 반대로 형상적응 모듈의 강성을 원래대로 복귀시킨 후(즉, 강성을 감소시킨 후) 전기접착력을 제거하는 것도 가능하며, 이를 동시에 수행하는 것도 가능하다. 전기접착 모듈에 인가된 전압을 해제하더라도 전기접착력이 완전히 제거되기까지 소정의 시간이 소요될 수 있는데, 형상적응 모듈의 강성을 원래대로 복원시킴에 따라 형상적응 모듈의 복원력이 발생하여 물체의 탈착 속도를 증가시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)는 형상적응 모듈과 전기접착 모듈을 포함하고, 형상적응 모듈의 강성을 제어하고 전기접착 모듈로의 전압 인가를 제어함으로써 다양한 크기와 형상의 물체를 집을 수 있다. 특히, 강성을 가변적으로 제어할 수 있는 형상적응 모듈에 의해 그리퍼(100)와 물체의 접촉 시 접촉 면적을 넓혀 전기접착력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 형상적응 모듈이 변형된 형상을 유지하여 전기접착 모듈의 형상이 중력이나 외력에 의해 변형되지 않도록 유지시켜 주며 물체를 견고하게 감싸고 지지할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전기접착 모듈에 의한 전기접착력에 더하여 형상적응 모듈에 의한 파지력을 통해 물체를 효과적으로 집을 수 있게 된다. 또한, 접착된 물체를 탈착할 때 형상적응 모듈의 복원력에 의해 탈착 속도를 증가시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 실시예에서는 형상적응형 전기접착 그리퍼가 판형 그리퍼로 이루어졌으나, 형상적응형 전기접착 그리퍼가 복수의 핑거를 구비하는 다지형 그리퍼로 구성될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 사시도로서, 이를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼(200)는 복수의 핑거(210), 각각의 복수의 핑거(210) 상에 배치되는 형상적응 모듈(220) 및 각각의 형상적응 모듈(220) 상에 배치되는 전기접착 모듈(230)을 포함한다.

본 실시예에 따른 그리퍼(200)의 복수의 핑거(210)는 로봇 암에 연결되는 축에 연결되어 그 운동이 제어될 수 있다. 복수의 핑거(210)가 후술하는 바와 같이 공통의 축을 기준으로 회전 구동하기 위하여 핑거 구동부(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.

복수의 핑거(210) 상에 각각 배치되는 형상적응 모듈(220)은 앞선 실시예에서와 같이 강성이 가변적으로 제어될 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 형상적응 모듈(220)은 자기유변 탄성체와 자기장 제어부를 포함하거나, 또는 전기유변 탄성체와 전기장 제어부를 포함할 수 있다.

각각의 형상적응 모듈(220) 상에는 전기접착 모듈(230)이 배치된다. 전기접착 모듈(230)은 앞선 실시예에서와 마찬가지로 절연체 및 절연체 상에 설치되는 도전체를 포함함으로써, 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력을 이용하여 물체를 그리퍼(200)에 접착시킬 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 그리퍼(200)를 이용하여 물체를 집기 위하여는 대상 물체의 형상, 크기에 따라 복수의 핑거(210)를 구동시켜 적절한 위치에 배치한 후, 형상적응 모듈(220)의 강성 제어를 통해 물체의 표면에 맞추어 형상적응 모듈(220)을 변형시켜 이를 유지하고 전기접착 모듈(230)을 구동하여 전기접착 방식으로 그리퍼(200)에 물체를 접착시킨다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼의 동작을 나타내는 도면이고, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상적응형 전기접착 그리퍼를 이용하여 다양한 형상의 물체를 집는 모습을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따른 형상적응 모듈(220)과 전기접착 모듈(230)은 그 작동 방식이 앞선 실시예에서 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 실시예에 따른 그리퍼(200)의 핑거(210)의 구동에 대하여 설명한다.

도 8a를 참조하면, 그리퍼(200)의 4개의 핑거는 관절부가 펼쳐진 상태에서 2개씩 짝을 이루어 서로 마주보는 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 그리퍼(200)가 4개의 핑거(210)를 구비하는 것을 예시하고 있으나, 핑거의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.

도 8b 및 도 8c를 참조하면, 복수의 핑거는 각각 로봇 암과 연결되는 축을 기준으로 회전 구동할 수 있으며(도 8b 참조), 또한 각기 구비되는 관절부가 형상적응 모듈 및 전기접착 모듈이 배치된 방향으로 접히는 방식으로 구동할 수 있다(도 8c 참조).

본 실시예에서는 이러한 핑거의 회전 및 굽힘 구동을 제어함으로써 직육면체 형상의 물체(도 9a 참조), 원통 형상의 물체(도 9b 참조), 판 형상의 물체(도 9c 참조) 등 다양한 형상과 크기의 물체를 집을 수 있게 된다. 다시 말하면, 본 실시예에 따르면 그리퍼(200)의 핑거가 회전 및 굽힘의 2 자유도 구동이 가능함에 따라 다양한 형상과 크기의 물체에 맞추어 그 형상을 변형하여 대응할 수 있게 된다.

이처럼, 본 실시예에 따른 그리퍼(200)는 전기접착 모듈에 의한 전기접착력, 형상적응 모듈에 의한 파지력에 더하여 핑거에 의한 파지력을 통해 물체를 효과적으로 집을 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 각각의 핑거의 구동은 개별적으로 제어하지만, 각각의 핑거에 배치되는 형상적응 모듈과 전기접착 모듈은 일괄적으로 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 각각의 핑거 상에 배치되는 형상적응 모듈을 물체의 표면 형상에 맞추어 변형시키기 위해 그 강성을 일괄적으로 제어하고, 전기접착 모듈과 물체 사이에 전기접착력을 발생시키기 위해 전기접착 모듈로의 전압 인가를 일괄적으로 제어하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예들에 의해 설명하였으나, 이들 실시예들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100, 200: 형상적응형 전기접착 그리퍼
110, 210: 몸체
111: 제1 암
113: 제2 암
120, 220: 형상적응 모듈
130, 230: 전기접착 모듈
131: 절연체
133, 133': 도전체
135, 135': 전극

Claims (13)

1. 비정형 물체를 피킹하기 위한 형상적응형 전기접착 그리퍼로서,
   몸체,
   상기 몸체 상에 배치되고, 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 형상적응 모듈 및
   상기 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈
   을 포함하는
   그리퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 형상적응 모듈은 자기유변 탄성체를 포함하여,
   자기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 자기장이 인가된 상태에서는 상기 자기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지되는, 그리퍼.
3. 제1항에 있어서,
   상기 형상적응 모듈은 전기유변 탄성체를 포함하여,
   전기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 전기장이 인가된 상태에서는 상기 전기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지되는, 그리퍼.
4. 제1항에 있어서,
   상기 전기접착 모듈은 절연체와 상기 절연체 상에 배치되는 도전체를 포함하고,
   상기 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있는, 그리퍼.
5. 제4항에 있어서,
   상기 도전체는 제1 도전체 및 제2 도전체를 포함하고, 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체는 상기 절연체 상에서 이격되어 배치되며,
   상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 각각 서로 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있는, 그리퍼.
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸체는 그리퍼 구동부와 연결되어 2 방향의 회전 구동이 가능한, 그리퍼.
7. 비정형 물체를 피킹하기 위한 형상적응형 전기접착식 그리퍼로서,
   복수의 핑거,
   각각의 상기 복수의 핑거 상에 배치되고, 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 형상적응 모듈 및
   각각의 상기 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈
   을 포함하는
   그리퍼.
8. 제7항에 있어서,
   상기 형상적응 모듈은 자기유변 탄성체를 포함하여,
   자기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 자기장이 인가된 상태에서는 상기 자기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지되는, 그리퍼.
9. 제7항에 있어서,
   상기 형상적응 모듈은 전기유변 탄성체를 포함하여,
   전기장이 인가되지 않은 상태에서는 접촉하는 외부 물체의 형상에 맞추어 형상이 변화하고, 전기장이 인가된 상태에서는 상기 전기유변 탄성체의 강성이 증가하여 형상이 유지되는, 그리퍼.
10. 제7항에 있어서,
    상기 전기접착 모듈은 절연체와 상기 절연체 상에 배치되는 도전체를 포함하고,
    상기 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있는, 그리퍼.
11. 제10항에 있어서,
    상기 도전체는 제1 도전체 및 제2 도전체를 포함하고, 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체는 상기 절연체 상에서 이격되어 배치되며,
    상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 각각 서로 다른 제1 전압 및 제2 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있는, 그리퍼.
12. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 핑거는 각각 상기 형상적응 모듈 및 상기 전기접착 모듈이 배치된 방향으로 구부릴 수 있는 관절부를 포함하는, 그리퍼.
13. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 핑거는 공통의 축에 연결되어 설치되고,
    상기 복수의 핑거는 각각 핑거 구동부에 연결되어, 상기 축 주위로의 회전 구동이 가능한, 그리퍼.

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