KR20190079790A - Variable stiffness gripper system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가변 강성 그리퍼 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 강성을 적절하게 가변시켜 물체의 파지 성능을 향상시킬 수 있는 가변 강성 그리퍼 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable rigidity gripper system, and more particularly, to a variable rigidity gripper system capable of appropriately varying rigidity to improve gripping performance of an object.
일반적으로, 그리퍼 시스템은 사람의 손과 유사한 다관절 그리퍼의 형태로 발전하고 있다. 상기와 같은 그리퍼 시스템은 내시경 분야 또는 로봇 분야 등과 같이 물체의 파지 동작이 필요한 분야에서 폭넓게 활용하고 있다. Generally, the gripper system is developing in the form of a multi-joint gripper similar to a human hand. The gripper system as described above is extensively utilized in fields such as an endoscope field or a robot field in which a gripping operation of an object is required.
기존의 그리퍼 시스템은 물체의 형상에 상관없이 물체와 손가락이 항상 평행 상태로 접촉하는 구조이므로, 마찰력 측면에서 물체의 파지 성능에 대한 효율성이 떨어진다. Since the conventional gripper system has a structure in which the object and the finger are always in contact with each other regardless of the shape of the object, the efficiency of the gripping performance of the object deteriorates in terms of frictional force.
또한, 기존의 그리퍼 시스템은 강성체를 기반으로 설계를 진행하기 때문에 물체를 잡기 위해서는 완벽한 제어가 필요한 실정이다. 만약, 그리퍼 시스템이 강성체로만 구성되는 경우, 그리퍼 시스템의 안정성은 확보할 수 있지만, 사용 용도에 따라 위험성이 발생할 수 있다. 예를 들어, 강성체로 구성된 그리퍼 시스템을 로봇의 손에 적용한다면, 구조적 안정성은 매우 우수할지 모르나, 자체의 강성으로 인하여 제어가 매우 정밀하지 못하면 유리잔과 같은 물체를 집을 때 깨지는 문제가 발생할 수 있다. In addition, since the existing gripper system is designed based on a rigid body, perfect control is required in order to catch an object. If the gripper system is composed only of a rigid body, the stability of the gripper system can be secured, but a danger may occur depending on the intended use. For example, if a gripper system consisting of a rigid body is applied to the hands of a robot, the structural stability may be very good, but if the control is not very precise due to its own rigidity, .
상기와 같은 강성체 기반의 그리퍼 시스템에서의 문제점을 개선하기 위하여 소프트한 그리퍼 시스템에 대한 선호가 증가하고 있으며, 그에 대한 연구도 최근에 많이 진척되고 있는 상황이다.In order to solve the problem of the rigid body-based gripper system as described above, a preference for a soft gripper system is increasing, and research on the system has been progressing recently.
예를 들면, 한국등록특허 제10-1359515호(발명의 명칭: 가변 강성 구조체, 등록일: 2014.02.25)에는, 사용자의 필요에 따라 구조체의 강성을 연하게 하거나 강하게 변화시킬 수 있는 가변 강성 구조체가 개시되어 있다.For example, Korean Registered Patent No. 10-1359515 (entitled " variable stiffness structure ", issue date: 2014.02.25) discloses a variable stiffness structure capable of softening or strongly changing the stiffness of a structure Lt; / RTI >
소프트한 그리퍼 시스템의 경우, 강성체 기반의 그리퍼 시스템에 비하여 구조적 안정성은 낮지만 다른 다양한 유리한 점을 가지고 있다. 즉, 소프트한 그리퍼 시스템은, 다양한 모양의 물체를 원활하게 잡을 수 있고, 사람과 함께 작업을 수행할 수 있으며, 농산물과 같이 쉽게 손상될 수 있는 물체를 손상없이 다룰 수 있다는 점에서 이점이 있다.Soft gripper systems have lower structural stability than rigid body based gripper systems but have a variety of other advantages. In other words, a soft gripper system is advantageous in that it can smoothly hold objects of various shapes, perform work with people, and deal with objects that are easily damaged, such as agricultural products, without damage.
하지만, 현재까지 개발된 소프트한 그리퍼 시스템은 구조와 재질의 한계로 사용할 수 있는 물체의 중량에 제약이 있는 단점이 있다.However, the soft gripper system developed so far has a disadvantage in that there is a restriction on the weight of the object which can be used due to the limitation of the structure and the material.
본 발명의 실시예는, 필요에 따라 강성을 적절하게 가변시켜 물체의 파지 성능을 향상시킬 수 있는 가변 강성 그리퍼 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a variable stiffness gripper system capable of appropriately varying stiffness as needed to improve gripping performance of an object.
또한, 본 발명의 실시예는, 가변 강성 그리퍼의 강성체와 연성체를 구조적으로 개선하여 고중량의 물체도 효과적으로 파지할 수 있는 가변 강성 그리퍼 시스템을 제공한다.Further, the embodiment of the present invention provides a variable stiffness gripper system capable of structurally improving the rigid body and the soft body of the variable rigidity gripper so as to effectively hold a heavy object.
또한, 본 발명의 실시예는, 가변 강성 그리퍼들의 텐던에 작동력을 제공하는 구조를 개선하여 가변 강성 그리퍼들의 작동을 원활하게 제어할 수 있는 가변 강성 그리퍼 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention also provide a variable stiffness gripper system that improves the structure for providing an actuating force on the tendons of the variable stiffness grippers so that the operation of the variable stiffness grippers can be smoothly controlled.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복수개의 강성체 사이에 연성체를 각각 배치시킨 구조로 길게 형성되고 강성체들 중에서 선단에 위치된 강성체와 연결됨과 아울러 다른 강성체들과 연성체들에 관통되게 배치된 텐던을 구비한 가변 강성 그리퍼, 가변 강성 그리퍼의 후단부가 전면부에 연결되고 전면부에 구비된 복수개의 설치 위치에 가변 강성 그리퍼를 각각 배치한 그리퍼 몸체, 및 그리퍼 몸체에 배치되고 가변 강성 그리퍼들의 텐던과 연결되며 가변 강성 그리퍼의 강성 및 형상을 변화시키기 위하여 텐던에 작동력을 제공하는 그리퍼 제어기를 포함하는 가변 강성 그리퍼 시스템을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of rigid bodies are arranged in a lengthwise manner and soft bodies are disposed between the rigid bodies, and the rigid bodies are connected to the rigid bodies located at the tip ends of the rigid bodies, A variable rigidity gripper provided with a tentatively arranged tendon; a gripper body having a rear end portion of the variable rigidity gripper connected to the front portion and a variable rigidity gripper disposed at a plurality of installation positions provided on the front portion, There is provided a variable stiffness gripper system including a gripper controller coupled to the grippers' tendons and providing operating force to the tendons to change the stiffness and shape of the variable stiffness grippers.
일측면에 따르면, 연성체의 외주부에는 산과 골로 형성된 주름부가 형성될 수 있다. 주름부는, 연성체의 외주부를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있고, 연성체의 길이 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련될 수 있다. According to one aspect, a crease portion formed of an acid and a valley may be formed on the outer peripheral portion of the soft body. The pleated portion may be formed in a shape surrounding the outer peripheral portion of the soft body, and a plurality of the pleated portions may be provided continuously along the longitudinal direction of the soft body.
주름부는 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 타원형 중 적어도 어느 하나의 단면 형상으로 형성될 수 있다.The corrugation may be formed in a cross-sectional shape of at least one of a triangle, a rectangle, a trapezoid, or an ellipse.
연성체는, 가변 강성 그리퍼의 중심축 상에 위치하도록 강성체들 사이의 중심부에 배치되고 텐던이 관통되게 배치된 제1 연성체, 및 강성체들 사이의 중심부 이외의 부위에 제1 연성체의 외주부를 둘러싸는 형상으로 배치되며 주름부가 형성된 제2 연성체를 포함할 수 있다.The soft body includes a first soft body disposed at a central portion between the rigid bodies so as to be positioned on the central axis of the variable rigid gripper and disposed so as to penetrate the tangential body and a first soft body disposed at a portion other than the center portion between the rigid bodies, And a second soft body disposed in a shape surrounding the outer periphery and having a corrugated portion.
일측면에 따르면, 가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체는, 다른 강성체들보다 길게 형성될 수 있고, 표면에 마찰력을 높이기 위한 고무 부재가 배치될 수 있다.According to one aspect, the rigid body disposed at the distal end of the variable rigidity gripper can be formed longer than the other rigid bodies, and a rubber member for increasing frictional force can be disposed on the surface.
일측면에 따르면, 텐던의 일단부는 가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체에 연결될 수 있고, 텐던의 타단부는 강성체를 제외한 다른 강성체들 및 연성체들을 관통한 후 그리퍼 몸체를 지나 그리퍼 제어기에 연결될 수 있다. 그리퍼 몸체에는 가변 강성 그리퍼들의 텐던이 관통되게 배치되기 위한 텐던 통로가 형성될 수 있다. According to one aspect, one end of the tendon may be connected to a rigid body disposed at the distal end of the variable rigidity gripper, and the other end of the tendon may pass through other rigid bodies and soft bodies other than the rigid body, Lt; / RTI > The gripper body may be provided with a tendon passageway through which the tendons of the variable rigid grippers are disposed.
그리퍼 제어기는, 그리퍼 몸체의 후면부에 배치되고 텐던 통로와 연통되게 형성된 제어기 프레임, 텐던 통로를 통과한 텐던들의 타단부와 연결되고 텐던들이 외주부에 감기는 형상으로 배치된 텐던 릴, 및 텐던 릴의 중심에 회전축이 연결되고 텐던 릴을 회전시켜 가변 강성 그리퍼들의 강성 및 형상을 변화시키기 위한 작동력을 텐던들에 제공하는 텐던 제어 모터를 포함할 수 있다.The gripper controller includes a controller frame disposed at a rear portion of the gripper body and configured to communicate with the tension passage, a tendon reel connected to the other end of the tendons passing through the tendon passage and disposed in a shape that the tendons are wound around the outer periphery, And a tension control motor coupled to the rotating shaft and rotating the tendering reel to provide an actuating force to the tendons to change the stiffness and shape of the variable rigidity grippers.
여기서, 텐던 릴은 텐던 통로와 마주보는 위치에 배치될 수 있다.Here, the tendon reel may be disposed at a position facing the tendon passage.
그리고, 텐던은 가변 강성 그리퍼에 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다. 텐던 릴과 텐던 제어 모터는 가변 강성 그리퍼에 배치된 텐던들의 개수에 대응하는 개수로 마련되어 텐던들에 개별적으로 하나씩 연결될 수 있다.And, the tendons can be arranged in a plurality of mutually spaced apart variable gripper grippers. The tendon reel and tendon control motors are provided in a number corresponding to the number of tendons arranged in the variable rigidity gripper and can be connected individually to the tendons.
또한, 가변 강성 그리퍼들에는 텐던들이 서로 동일한 배치 형상으로 마련될 수 있다. 텐던 릴들에는 텐던들 중에서 가변 강성 그리퍼들의 동일 위치에 배치된 텐던들이 각각 연결될 수 있다.Also, the variable rigidity grippers may be provided with the same arrangement of the tendons. Tendons arranged at the same position of the variable rigidity grippers among the tendons can be connected to the tender reels, respectively.
본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템은, 그리퍼 몸체에 연결된 가변 강성 그리퍼들의 텐던이 그리퍼 제어기에 의해 조절되어 가변 강성 그리퍼의 강성과 형상이 가변되는 구조이므로, 그리퍼 제어기가 물체의 중량과 소재 및 형상 등에 따라 가변 강성 그리퍼들의 강성과 형상을 적절하게 변경하여 물체의 파지 성능을 대폭 향상시킬 수 있다. The variable rigidity gripper system according to the embodiment of the present invention is a structure in which the rigidity of the variable rigidity gripper and the shape of the variable rigidity gripper are varied by adjusting the tendons of the variable rigidity grippers connected to the gripper body, The rigidity and the shape of the variable rigidity grippers can be appropriately changed according to the shape, shape, and the like, and the gripping performance of the object can be greatly improved.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템은, 가변 강성 그리퍼의 연성체의 외주부에 주름부가 형성된 구조이므로, 가변 강성 그리퍼의 강성 가변시 연성체가 외측으로 밀려나는 현상을 방지할 수 있고, 가변 강성 그리퍼의 형상 가변시 연성체를 원활하게 절곡시킬 수 있으며, 가변 강성 그리퍼의 강성 가변이 반복됨에 따른 연성체의 변형을 저감할 수 있다.In addition, since the variable rigidity gripper system according to the embodiment of the present invention has the corrugated portion formed on the outer peripheral portion of the flexible body of the variable rigidity gripper, it is possible to prevent the flexible body from being pushed outward when the rigidity of the variable rigidity gripper varies, It is possible to smoothly flex the soft body when the shape of the variable rigidity gripper is varied and to reduce deformation of the soft body as the stiffness variable of the variable rigidity gripper is repeated.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템은, 가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체를 다른 강성체보다 길게 형성함과 아울러 고무 부재를 표면에 배치한 구조이므로, 가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체의 마찰력을 극대화시켜 가변 강성 그리퍼들에 의한 물체의 파지 성능을 향상시킬 수 있고, 고중량의 물체도 원활하게 파지할 수 있다.Further, the variable rigidity gripper system according to the embodiment of the present invention is a structure in which the rigid body disposed at the distal end portion of the variable rigidity gripper is formed longer than the other rigid body and the rubber member is disposed on the surface, It is possible to improve the gripping performance of the object by the variable rigidity grippers, and it is possible to smoothly grasp even a heavy object.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템은, 텐던 제어 모터에 의해 텐던 릴을 회전시켜 텐던에 작동력을 제공하는 구조이므로, 텐던 제어 모터의 작동을 적절하게 제어하여 텐던에 제공되는 작동력을 정밀하게 변경할 수 있으며, 그에 따라 가변 강성 그리퍼의 강성과 형상을 정밀하고 미세하게 가변시킬 수 있다.In addition, since the variable rigidity gripper system according to the embodiment of the present invention is a structure that rotates the tendon reel by the tendon control motor to provide the operating force to the tendon, it is possible to appropriately control the operation of the tendon control motor, The rigidity and shape of the variable rigidity gripper can be precisely and finely varied.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변 강성 그리퍼의 일예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 가변 강성 그리퍼의 주요부에 대한 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 가변 강성 그리퍼의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 가변 강성 그리퍼의 다른 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a variable stiffness gripper system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of the variable stiffness gripper shown in Fig.
3 is a cross-sectional view of a main portion of the variable rigidity gripper shown in Fig.
4 is a view showing an operating state of the variable stiffness gripper shown in Fig.
5 is a view showing another example of the variable stiffness gripper shown in Fig.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100)이 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 가변 강성 그리퍼(110)의 일예를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 가변 강성 그리퍼(110)의 주요부에 대한 단면을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 가변 강성 그리퍼(110)의 작동 상태를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 가변 강성 그리퍼(110)의 다른 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a variable
도 1를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100)는, 가변 강성 그리퍼(110), 그리퍼 몸체(120), 및 그리퍼 제어기(130)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a variable
여기서, 본 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100)은 3개의 가변 강성 그리퍼(110)를 이용하여 시스템을 구축하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 4개 이상의 가변 강성 그리퍼(110)를 적용할 수도 있다. Here, the variable
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼(110)는 물체를 파지하기 위한 부재로서, 손가락 형상으로 길게 형성될 수 있다. 상기와 같은 가변 강성 그리퍼(110)는 강성체(200), 연성체(300), 및 텐던(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, the
강성체(200)는 플라스틱이나 금속 등과 같은 강성 소재로 형성된 부재로서, 본 실시예에서는 3개의 강성체(200)가 가변 강성 그리퍼(110)의 길이 방향으로 서로 이격되게 배치된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 가변 강성 그리퍼 시스템(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The
즉, 강성체(200)는 제1 강성체(210), 제2 강성체(220), 및 제3 강성체(230)을 포함할 수 있다. 제1 강성체(210)는 가변 강성 그리퍼(110)의 선단부에 배치된 강성체로서, 다른 제2,3 강성체(220, 230)들보다 길게 형성될 수 있고, 표면에 마찰력을 높이기 위한 고무 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 따라서, 가변 강성 그리퍼(110)의 파지력이 제1 강성체(210)에 의해서 더욱 향상될 수 있다. 상기와 같은 고무 부재는 제1 강성체(210)의 표면에 얇게 코팅된 고무층이거나, 접착제로 부착된 고무 패드로 형성될 수 있다.That is, the
연성체(300)는 실리콘이나 고무 등과 같은 연성 소재로 형성된 부재로서, 복수개의 강성체(200) 사이에 각각 배치될 수 있다. 즉, 연성체(300)는 제1 연성체(310) 및 제2 연성체(320)를 포함할 수 있다. 제1 연성체(310)는 제1 강성체(210)와 제2 강성체(220) 사이에 위치될 수 있고, 제2 연성체(320)는 제2 강성체(220)와 제3 강성체(230) 사이에 위치될 수 있다.The
또한, 연성체(300)의 외주부에는 산과 골로 형성된 주름부(330)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 주름부(330)는, 연성체(300)의 외주부를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있고, 연성체(300)의 길이 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련될 수 있다. 한편, 주름부(330)는 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 타원형 중 적어도 어느 하나의 단면 형상으로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 주름부(330)이 삼각형 단면 형상으로 형성된 것으로 설명한다. In addition, the outer peripheral portion of the
따라서, 연성체(300)은 외주에 주름이 형성된 벨로우즈와 유사한 외관으로 형성될 수 있다. 상기와 같이 연성체(300)의 외주부에 주름부(330)가 형성되면, 연성체(300)의 압착시 주름부(330)에 의해서 연성체(300)가 강성체(200)들의 사이에서 밀려나가는 현상을 방지할 뿐만 아니라 연성체(300)를 비교적 쉽게 압착시킬 수 있고, 가변 강성 그리퍼(110)의 절곡시 주름부(330)에 의해서 연성체(300)가 원활하게 구불어져 물체를 안정적으로 들어 올릴 수 있으며, 연성체(300)의 압착이 반복됨에 따른 연성체(300)의 변형을 방지할 수 있다.Accordingly, the
텐던(400)은 와이어 형상으로 형성된 부재로서, 외부에서 작용되는 작용력에 의해서 가변 강성 그리퍼(110)의 강성을 조절하거나 가변 강성 그리퍼(110)의 형상을 제어할 수 있다. 텐던(400)은 가변 강성 그리퍼(110)에 복수개가 배치될 수 있지만, 본 실시예에서는 텐던(400)이 가변 강성 그리퍼(110)에 2개가 배치된 것으로 설명한다.The
여기서, 텐던(400)은 제1,2,3 강성체(210, 220, 230) 중에서 가장 선단에 위치된 제1 강성체(210)에 연결된 상태로 다른 제2,3 강성체(220, 230)과 제1,2 연성체(310, 320)에 관통되게 배치될 수 있다. 즉, 텐던(400)의 일단부는 가변 강성 그리퍼(110)의 선단부에 배치된 제1 강성체(210)에 연결될 수 있고, 텐던(400)의 타단부는 제1 강성체(210)를 제외한 다른 제2,3 강성체(220, 230) 및 제1,2 연성체(310, 320)들에 관통된 후 그리퍼 몸체(120)를 통과해서 그리퍼 제어기(130)에 연결될 수 있다.The
그리고, 텐던(400)은 제1 텐던(410) 및 제2 텐던(420)을 포함할 수 있다. 제1 텐던(410)과 제2 텐던(420)은 서로 동일한 소재와 길이로 형성되어 가변 강성 그리퍼(110)의 내부에 서로 평행하게 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 텐던(410)과 제2 텐던(420)은 가변 강성 그리퍼(110)의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.And, the
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1,2 텐던(410, 420)은 그리퍼 몸체(120)에 설치된 3개의 가변 강성 그리퍼(110)에 서로 동일한 배치 형상으로 마련될 수 있다. 가변 강성 그리퍼(110)들에 동일한 배치 형상으로 마련된 텐던(400)은 가변 강성 그리퍼(110)들의 강성 및 형상을 물체를 파지하는 방향으로 동일하게 가변시킬 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 텐던(410)은 물체의 파지시 가변 강성 그리퍼(110)들이 절곡되는 방향의 반대 위치에 배치될 수 있고, 제2 텐던(420)은 물체의 파지시 가변 강성 그리퍼(110)들이 절곡되는 방향의 위치에 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 4, the first and
한편, 제1,2 텐던(410, 420)은 제2,3 강성체(220, 230)과 제1,2 연성체(310, 320)에 형성된 제1,2 관통홀부(240, 340)에 관통되게 배치될 수 있다. 즉, 제2,3 강성체(220, 230)의 내부에는 제1,2 텐던(410, 420)이 관통되게 배치되기 위한 제1 관통홀부(240)가 형성될 수 있고, 제1,2 연성체(310, 320)의 내부에는 제1,2 텐던(410, 420)이 관통되게 배치되기 위한 제2 관통홀부(340)가 형성될 수 있다. 제1 관통홀부(240)와 제2 관통홀부(340)는 서로 연통되게 연결되도록 형성될 수 있다.The first and
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 그리퍼 몸체(120)는, 물체를 파지하기 위한 가변 강성 그리퍼(110)들을 지지하기 위한 부재로서, 가변 강성 그리퍼(110)의 후단부가 전면부(122)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 그리퍼 몸체(120)의 전면부(122)에는 가변 강성 그리퍼(110)가 복수개의 설치 위치에 각각 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 3개의 가변 강성 그리퍼(110)가 그리퍼 몸체(120)의 전면부(122)에 삼각 대형으로 배치되어 가변 강성 그리퍼(110)들의 중앙 부위를 향해 절곡되는 것으로 설명한다. 즉, 가변 강성 그리퍼(110)는 제1 가변 강성 그리퍼(112), 제2 가변 강성 그리퍼(113), 및 제3 가변 강성 그리퍼(114)로 이루어질 수 있다.The
그리고, 그리퍼 몸체(120)의 내부에는 가변 강성 그리퍼(110)들의 제1,2 텐던(410, 420)이 관통되게 배치되기 위한 텐던 통로(미도시)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 텐던 통로는 그리퍼 몸체(120)의 전면부(122)에서 후면부까지 길게 형성될 수 있다. 텐던 통로의 일단부는, 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 후단부가 연결된 부위를 향해서 3개의 통로로 분기되거나, 또는 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 후단부가 연결된 부위를 모두 포함하는 단일 통로로 형성될 수 있다.A tension passage (not shown) may be formed in the
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 그리퍼 제어기(130)는 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 강성 조절 및 형상 변화를 제어하는 부재로서, 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)에 각각 배치된 제1,2 텐던(410, 420)에 연결될 수 있다. 1 and 4, the
여기서, 그리퍼 제어기(130)은 그리퍼 몸체(120)의 후면부에 배치될 수 있다. 상기와 같은 그리퍼 제어기(130)은 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 강성 및 형상을 가변시키기 위한 작동력(F1, F2)을 제1,2 텐던(410, 420)에 제공할 수 있다.Here, the
예를 들면, 그리퍼 제어기(130)는 제어기 프레임(132), 텐던 릴(134, 135), 및 텐던 제어 모터(136, 137)를 포함할 수 있다.For example, the
제어기 프레임(132)은 텐던 릴(134, 135)과 텐던 제어 모터(136, 137)를 지지하도록 그리퍼 몸체(120)의 후면부에 배치될 수 있다. 제어기 프레임(132)에는 텐던 통로와 연통되는 통로가 형성될 수 있다.The
텐던 릴(134, 135)은 텐던 통로를 통과한 제1,2 텐던(410, 420)의 타단부와 연결될 수 있으며, 제 1,2 텐던(410, 420)이 외주부에 감기도록 형성될 수 있다. 즉, 텐던 릴(134, 135)은, 제1 텐던(410)이 외주부에 감기는 제1 텐던 릴(134), 및 제2 텐던(420)이 외주부에 감기는 제2 텐던 릴(135)을 포함할 수 있다.The
여기서, 제1,2 텐던 릴(134, 135)은, 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 텐던 통로와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 상기와 같은 제1,2 텐던 릴(134, 135)은 후술하는 제1,2 텐던 제어 모터(136, 137)에 의해서 개별적으로 회전 작동될 수 있고, 제1,2 텐던 릴(134, 135)의 회전이 개별적으로 조절됨에 따라 제1,2 텐던(410, 420)에 제공되는 작용력(F1, F2)도 독립적으로 제어될 수 있다.Here, the first and second
텐던 제어 모터(136, 137)는 제1,2 텐던 릴(134, 135)을 회전시켜 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 강성 및 형상을 변화시키기 위한 작용력(F1, F2)을 제1,2 텐던(410, 420)에 제공할 수 있다. 텐던 제어 모터(136, 137)의 회전축(137a)은 텐던 릴(134, 135)의 중심에 각각 연결될 수 있다. The
즉, 텐던 제어 모터(136, 137)는, 제1 텐던 릴(134)에 회전축(미도시)이 연결된 제1 텐던 제어 모터(136), 및 제2 텐던 릴(135)에 회전축(137a)이 연결된 제1 텐던 제어 모터(137)를 포함할 수 있다.That is, the
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 텐던 릴(134, 135)과 텐던 제어 모터(136, 137)는, 가변 강성 그리퍼(110)에 배치된 텐던(400)의 개수에 대응하여 텐던(400)과 동일한 개수로 마련될 수 있다. 여기서, 복수개의 텐던(400)은 텐던 릴(134, 135)에 개별적으로 하나씩 연결될 수 있다.1 to 4, the
즉, 본 실시예에서는, 제1,2 텐던(410, 420)에 대응하여 제1,2 텐던 릴(134, 135)과 제1,2 텐던 제어 모터(136, 137)가 마련되어 있다. 만약, 본 실시예와 다르게, 가변 강성 그리퍼(110)에 배치된 텐던(400)의 개수가 4개 이상으로 증가되면, 텐던 릴과 텐던 제어 모터의 개수도 텐던(400)의 개수와 동일하게 4개 이상이 사용될 수 있다. 이때, 4개 이상의 텐던(400)은 4개 이상의 가변 강성 그리퍼(110)에 서로 대응되는 위치에 배치된 텐던끼리 분류되어 4개 이상의 텐던 릴에 개별적으로 각각 연결될 수 있다.That is, in this embodiment, the first and second
한편, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100')의 다른 예가 도시되어 있다. 도 5에서 도 1 내지 도 4에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 가변 강성 그리퍼 시스템(100)의 일예와 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.5 shows another example of the variable stiffness gripper system 100 'according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 denote the same members, and a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, the variable
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100')이 도 1 내지 도 4에 도시된 가변 강성 그리퍼 시스템(100)와 상이한 점은, 연성체(300')가 2개의 부재로 형성되어 내측과 외측에 각각 이중으로 배치된다는 점이다.5, the variable stiffness gripper system 100 'according to the present embodiment differs from the variable
즉, 연성체(300')는 내측 연성체(322) 및 외측 연성체(324)를 포함할 수 있다. That is, the soft body 300 'may include the inner
내측 연성체(322)는 가변 강성 그리퍼(110)의 중심축 상에 위치하도록 강성체(200)들 사이의 중심부에 원기둥 형상으로 배치될 수 있다. 내측 연성체(322)에는 텐던(400)이 관통되게 배치되기 위한 제2 관통홀부(340')가 형성될 수 있다.The inner
외측 연성체(324)는 강성체(200)들 사이의 중심부를 둘러싸도록 관 형상으로 배치될 수 있다. 즉, 외측 연성체(324)는 강성체(200)들 사이에서 제1 연성체(300)의 외주부를 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다. 상기와 같은 외측 연성체(324)의 외주부에는 주름부(330)가 형성될 수 있다.The outer
따라서, 본 실시예에서는, 내측 연성체(322)가 가변 강성 그리퍼(110)의 강성 및 형상을 가변시키는 역항에 상대적으로 더 활용될 수 있고, 외측 연성체(324)는 연성체(300')의 압착시 연성체(300')가 밀려 나가는 것을 방지하거나 연성체(300')의 절곡을 원활하게 수행하는 역할에 상대적으로 더 활용될 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the inner
상기와 같은 연성체(300')는, 제1 강성체(210)와 제2 강성체(220) 사이에 위치된 제1 연성체(310'), 및 제2 강성체(220)와 제3 강성체(230) 사이에 위치된 제2 연성체(320')를 포함할 수 있다.The soft body 300 'may include a first soft body 310' positioned between the first
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100)에 대한 작동 및 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다. 다만, 이하에서는 본 실시예의 일실시예에 따른 가변 강성 그리퍼 시스템(100)의 일예를 중심으로 설명한다.Operation and effect of the variable
먼저, 가변 강성 그리퍼 시스템(100)을 이용하여 물체를 잡거나 들어올리기 위하여, 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116) 사이에 물체를 위치시킨다.First, an object is positioned between the first, second, and third
도1과 도 4에 도시된 바와 같이, 제1,2 텐던 제어 모터(136, 137)를 작동시키면, 제1,2 텐던 릴(134, 135)이 회전하여 제1,2 텐던(410, 420)이 제1,2 텐던 릴(134, 135)에 감겨진다. 이때, 제1,2 텐던(410, 420)에는 제1,2 텐던 릴(134, 135)이 제1,2 텐던(410, 420)을 감는 힘에 대응하는 작동력(F1, F2)이 전달된다.1 and 4, when the first and second
상기와 같이 제1,2 텐던(410, 420)이 작동력(F1, F2)에 의해 당겨지면, 제1,2,3 강성체(210, 220, 230)에 의해서 제1,2 연성체(310, 320)는 제1,2,3 강성체(210, 220, 230) 사이에서 압착된다.When the first and
그리고, 제1,2 연성체(310, 320)가 압착되면, 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 강성이 증가하여 물체를 보다 안정적으로 파지하는 것이 가능하다.When the first and second
도1과 도 4에 도시된 바와 같이, 제1,2 텐던 제어 모터(136, 137)가 서로 다른 속도로 회전되면, 제1,2 텐던 릴(134, 135)에 의해 제1,2 텐던(410, 420)에 전달되는 작동력(F1, F2)도 달라진다.As shown in FIGS. 1 and 4, when the first and second
상기와 같이 제1,2 텐던(410, 420)이 서로 다른 작동력(F1, F2)으로 당겨지면, 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)는 제1,2 텐던(410, 420) 중 상대적으로 강한 작동력(F2)이 작용되는 방향으로 절곡된다. The first, second and third
즉, 제1 텐던(410)과 제2 텐던(420)에 작용되는 작동력(F1, F2) 중에서 물체를 파지하는 방향의 작동력(F2)을 더 크게 제공한다. That is, the operating force F2 in the direction of gripping the object among the operating forces F1 and F2 applied to the first and
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 텐던(420)에 작용되는 작동력(F2)이 제1 텐던(410)에 작용되는 작동력(F1)보다 크게 작용되면, 가변 강성 그리퍼(110)는 제2 텐던(420)이 있는 방향으로 절곡하여 물체를 파지할 수 있다.4, when the actuation force F2 applied to the
상기와 같이 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116)의 강성이 증가된 상태에서 물체 방향으로 절곡되므로, 도 1의 점선과 같이 동작하면서 제1,2,3 가변 강성 그리퍼(112, 114, 116) 사이에 배치된 물체를 원활하게 파지한다.As described above, since the first, second and third
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims set forth below, fall within the scope of the present invention.
100: 가변 강성 그리퍼 시스템
110: 가변 강성 그리퍼
120: 그리퍼 몸체
130: 그리퍼 제어기
200: 강성체
300: 연성체
330: 주름부
400: 텐던
F1, F2: 작동력100: Variable Stiffness Gripper System
110: Variable stiffness gripper
120: Gripper body
130: Gripper controller
200: Rigid body
300: soft body
330:
400: Tendon
F1, F2: Operating force
Claims (10)
가변 강성 그리퍼의 후단부가 전면부에 연결되고, 전면부에 구비된 복수개의 설치 위치에 가변 강성 그리퍼를 각각 배치한 그리퍼 몸체; 및
그리퍼 몸체에 배치되고, 가변 강성 그리퍼들의 텐던과 연결되며, 가변 강성 그리퍼의 강성 및 형상을 변화시키기 위하여 텐던에 작동력을 제공하는 그리퍼 제어기;
를 포함하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
A flexible member having a tensile member which is elongated in a structure in which a soft body is disposed between a plurality of rigid members and which is connected to a rigid member located at a front end of the rigid members and disposed to pass through other rigid members and soft members, Rigid gripper;
A gripper body having a rear end portion of the variable rigidity gripper connected to the front portion and a variable rigidity gripper disposed at a plurality of installation positions provided on the front portion; And
A gripper controller disposed in the gripper body and associated with the tendons of the variable stiffness grippers, the gripper controller providing an actuating force to the tendon to vary the stiffness and shape of the variable stiffness gripper;
And a variable rigidity gripper system.
연성체의 외주부에는 산과 골로 형성된 주름부가 형성되고,
주름부는, 연성체의 외주부를 둘러싸는 형상으로 형성되고, 연성체의 길이 방향을 따라 복수개가 연속적으로 마련된 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
The method according to claim 1,
The outer peripheral portion of the soft body is formed with a corrugated portion formed of an acid and a valley,
Wherein the wrinkle portion is formed in a shape surrounding the outer peripheral portion of the soft body, and a plurality of the wrinkle portions are continuously provided along the longitudinal direction of the soft body.
주름부는 삼각형, 사각형, 사다리꼴 또는 타원형 중 적어도 어느 하나의 단면 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the wrinkle portion is formed in a cross-sectional shape of at least one of a triangle, a quadrangle, a trapezoid, and an ellipse.
연성체는,
가변 강성 그리퍼의 중심축 상에 위치하도록 강성체들 사이의 중심부에 배치되고, 텐던이 관통되게 배치된 제1 연성체; 및
강성체들 사이의 중심부 이외의 부위에 제1 연성체의 외주부를 둘러싸는 형상으로 배치되며, 주름부가 형성된 제2 연성체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
3. The method of claim 2,
The soft-
A first soft material disposed at a central portion between the rigid bodies so as to be positioned on the central axis of the variable rigid gripper, the first soft material being arranged to penetrate the tendon; And
A second soft body disposed in a shape other than the central portion between the rigid members and surrounding the outer periphery of the first soft member and having a corrugated portion;
And a variable rigidity gripper.
가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체는, 다른 강성체들보다 길게 형성되고, 표면에 마찰력을 높이기 위한 고무 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
The method according to claim 1,
Characterized in that the rigid body disposed at the distal end of the variable rigidity gripper is formed longer than the other rigid bodies and a rubber member for increasing frictional force is disposed on the surface.
텐던의 일단부는 가변 강성 그리퍼의 선단부에 배치된 강성체에 연결되고, 텐던의 타단부는 강성체를 제외한 다른 강성체들 및 연성체들을 관통한 후 그리퍼 몸체를 지나 그리퍼 제어기에 연결되며,
그리퍼 몸체에는 가변 강성 그리퍼들의 텐던이 관통되게 배치되기 위한 텐던 통로가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
One end of the tendon is connected to the rigid body disposed at the distal end of the variable rigidity gripper and the other end of the tendon passes through the rigid body and the gripper controller after passing through the rigid bodies and soft bodies except for the rigid body,
Characterized in that the gripper body is formed with a tendon passageway through which the tendons of the variable rigid grippers are disposed.
그리퍼 제어기는,
그리퍼 몸체의 후면부에 배치되고, 텐던 통로와 연통되게 형성된 제어기 프레임;
텐던 통로를 통과한 텐던들의 타단부와 연결되고, 텐던들이 외주부에 감기는 형상으로 배치된 텐던 릴; 및
텐던 릴의 중심에 회전축이 연결되고, 텐던 릴을 회전시켜 가변 강성 그리퍼들의 강성 및 형상을 변화시키기 위한 작동력을 텐던들에 제공하는 텐던 제어 모터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
The method according to claim 6,
The gripper controller,
A controller frame disposed at a rear portion of the gripper body and configured to communicate with the tendon passage;
A tendon reel connected to the other end of the tendons passing through the tendon passage and arranged in a shape that the tendons are wound around the outer periphery; And
A tension control motor connected to the center of the tension reel and providing an actuating force to the tendons to change the rigidity and shape of the variable rigidity grippers by rotating the tension reel;
And a variable rigidity gripper.
텐던 릴은 텐던 통로와 마주보는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the tentative reel is disposed in a position facing the tendon passageway.
텐던은 가변 강성 그리퍼에 복수개가 서로 이격되게 배치되고,
텐던 릴과 텐던 제어 모터는 가변 강성 그리퍼에 배치된 텐던들의 개수에 대응하는 개수로 마련되어 텐던들에 개별적으로 하나씩 연결된 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.
8. The method of claim 7,
A plurality of tendons are arranged on the variable rigidity gripper so as to be spaced apart from each other,
Wherein the tendon reel and tendon control motors are provided in a number corresponding to the number of tendons arranged in the variable rigidity gripper and are connected to the tendons individually one by one.
가변 강성 그리퍼들에는 텐던들이 서로 동일한 배치 형상으로 마련되고,
텐던 릴들에는 텐던들 중에서 가변 강성 그리퍼들의 동일 위치에 배치된 텐던들이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 강성 그리퍼 시스템.10. The method of claim 9,
The variable rigidity grippers are provided with the same arrangement of tendons,
Characterized in that the tendon reels are connected respectively to tendons arranged at the same position of the variable rigid grippers among the tendons.
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