KR20190106906A - 툴 체인저 및 이를 포함하는 툴 체인지 시스템 - Google Patents

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KR20190106906A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 툴 체인저는, 서로 분리되는 복수개의 케이스 바디를 포함하는 케이스; 케이스 내에 배치된 고정 바디; 케이스의 내부에 케이스의 축방향으로 길게 구비된 샤프트; 샤프트를 회전시키는 모터; 샤프트의 회전에 의해 샤프트를 따라 이동하는 무빙 바디; 및 고정 바디와 제1링크로 연결되고, 무빙 바디와 제2링크로 연결되고, 무빙 바디가 고정 바디를 향해 이동하면 케이스 바디를 반경 외측방향으로 가압하는 복수개의 푸셔를 포함할 수 있다.

Description

툴 체인저 및 이를 포함하는 툴 체인지 시스템{TOOL CHANGER AND TOOL CHANGE SYSTEM}
본 발명은 툴을 교환하는 툴체인저 및 이를 포함하는 툴 체인지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전기적 또는 자기적인 작용을 이용하여 인간의 동작과 닮은 운동을 행하는 기계장치를 로봇이라고 한다. 최근 들어 로봇은 제어기술의 발달로 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 예로는 수술 로봇, 가사 도우미 로봇, 서비스 로봇, 우주 항공 원격 로봇, 위험물 처리 로봇 등을 들 수 있다. 이러한 로봇은 전기적·기계적 메커니즘에 의해서 팔이나 손의 동작에 가깝게 운동할 수 있도록 만들어진 매니퓰레이터(manipulator)를 이용하여 작업을 수행한다.
특히 가사 로봇은 특정 툴을 상기 매니퓰레이터에 체결시켜 특정 작업을 수행할 수 있다. 일례로, 쿠킹 로봇은 매니퓰레이터에 국자, 집게, 냄비 등과 같이 다양한 툴들을 체결시켜 쿠킹을 수행할 수 있다.
따라서, 로봇의 작업수행 능률의 향상을 위해, 매니퓰레이터에 구비된 툴체인저(tool changer)가 툴을 빠르고 정확하게 체인지 시키는 것이 중요하다.
다만, 종래의 툴체인저는 공압시스템을 이용하기 때문에 구조가 크고 부수적인 장비가 요구되어, 비용이 크고 소음이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 빠르고 간편하게 툴을 결합/분리할 수 있는 툴 체인저 및 이를 포함하는 툴 체인지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 툴 체인저는 로봇의 매니퓰레이터에 구비될 수 있다. 상기 툴 체인저는, 서로 분리되는 복수개의 케이스 바디를 포함하는 케이스; 상기 케이스 내에 배치된 고정 바디; 상기 케이스의 내부에 상기 케이스의 축방향으로 길게 구비된 샤프트; 상기 샤프트를 회전시키는 모터; 상기 샤프트의 회전에 의해 상기 샤프트를 따라 이동하는 무빙 바디; 및 상기 고정 바디와 제1링크로 연결되고, 상기 무빙 바디와 제2링크로 연결되고, 상기 무빙 바디가 상기 고정 바디를 향해 이동하면 상기 케이스 바디를 반경 외측방향으로 가압하는 복수개의 푸셔를 포함할 수 있다.
상기 케이스 바디를 반경 내측방향으로 당기는 복수개의 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 케이스의 외둘레는 하측으로 갈수록 직경이 작아질 수 있다.
상기 툴 체인저는, 상기 매니퓰레이터에 체결되고 상기 케이스의 축방향으로 돌출된 커넥팅 바디를 더 포함할 수 있다. 상기 커넥팅 바디에는 상기 케이스 바디를 가이드하는 가이드홈이 형성될 수 있다.
상기 커넥팅 바디에는 상기 모터가 수용되는 모터 수용부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 툴 체인지 시스템은, 툴에 체결된 툴 커플러; 및 로봇의 매니퓰레이터에 구비되고 상기 툴 커플러와 선택적으로 체결되는 툴 체인저를 포함할 수 있다. 상기 툴 커플러는, 상기 툴 체인저가 삽입되는 개방부; 및 상기 개방부에서 내측으로 돌출되어 상기 툴 체인저를 구속하는 걸림턱을 포함할 수 있다. 상기 툴 체인저는, 서로 분리되는 복수개의 케이스 바디를 포함하는 케이스; 상기 케이스 내에 배치된 고정 바디; 상기 케이스의 내부에 상기 케이스의 축방향으로 길게 구비된 샤프트; 상기 샤프트를 회전시키는 모터; 상기 샤프트의 회전에 의해 상기 샤프트를 따라 이동하는 무빙 바디; 및 상기 고정 바디와 제1링크로 연결되고, 상기 무빙 바디와 제2링크로 연결되며, 상기 케이스 바디가 상기 걸림턱에 걸리도록 상기 케이스 바디를 반경 외측 방향으로 가압하는 복수개의 푸셔를 포함할 수 있다.
상기 개방부의 내둘레 및 상기 케이스의 외둘레는 하측으로 갈수록 직경이 작아질 수 있다.
상기 툴 체인저는, 상기 케이스 바디를 내측으로 당기는 복수개의 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 툴 체인저는, 상기 매니퓰레이터에 체결되고 상기 케이스의 반경 방향으로 돌출되게 배치된 커넥팅 바디를 더 포함할 수 있다. 상기 케이스가 상기 개방부에 수용되면 상기 커넥팅 바디는 상기 걸림턱의 내측에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인지 시스템은, 툴에 체결된 툴 커플러; 및 로봇의 매니퓰레이터에 구비되고 상기 툴 커플러와 선택적으로 체결되는 툴 체인저를 포함할 수 있다. 상기 툴 커플러는, 상기 툴 체인저가 삽입되는 개방부; 및 상기 개방부에서 내측으로 돌출되어 상기 툴 체인저를 구속하는 걸림턱을 포함하고, 상기 툴 체인저는, 모터; 상기 모터에 의해 회전하는 원동기어; 상기 원동기어와 치합된 복수개의 종동기어; 및 상기 종동기어에 체결되고 상기 걸림턱에 걸리도록 회전하는 걸림부재를 포함할 수 있다.
상기 종동기어의 직경은 상기 원동기어의 직경보다 클 수 있다.
상기 원동기어의 회전축에서 상기 종동기어의 회전축까지의 거리는, 상기 개방부의 반지름의 1/3 이상이고 2/3 이하일 수 있다.
상기 걸림부재는, 상기 종동기어에 체결된 기어 체결부; 및 상기 기어 체결부와 연결되며 상기 걸림턱에 걸리는 날개부를 포함할 수 있다. 상기 날개부에는, 다른 걸림부재의 기어 체결부와의 간섭을 방지하는 회피홈이 형성될 수 있다.
상기 날개부의 외측 가장자리는 상기 개방부의 내둘레에 접할 수 있다.
상기 날개부의 외측 가장자리는 상기 개방부의 내둘레와 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 툴 체인저에 내장된 모터, 샤프트, 무빙바디 및 푸셔에 의해 복수개의 케이스 바디가 서로 벌어질 수 있고, 툴 커플러의 걸림턱에 걸릴 수 수 있다. 이로써, 툴 체인저와 툴 커플러가 빠르고 간단한 방식으로 체결될 수 있으며, 툴 체인저가 컴팩트해질 수 있다.
또한, 툴 커플러의 개방부 내둘레과 툴 체인저의 케이스 외둘레는, 하측으로 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이로써, 툴 체인저에 체결된 툴 커플러의 흔들림이 최소화될 수 있고, 툴 체인저와 툴 커플러가 견고하게 체결될 수 있다.
또한, 가이드홈에 의해 복수개의 케이스 바디가 가이드될 수 있다. 이로써 복수개의 케이스 바디가 신뢰성있게 벌어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 툴 체인저에 내장된 모터, 원동기어 및 종동기어에 의해 복수개의 걸림부재가 바깥쪽으로 회전할 수 있고, 툴 커플러의 걸림턱에 걸릴 수 있다. 이로써, 툴 체인저와 툴 커플러가 빠르고 간단한 방식으로 체결될 수 있으며, 툴 체인저가 컴팩트해질 수 있다.
또한, 종동기어의 직경은 원동기어의 직경보다 클 수 있다. 이로써, 종동 기어 및 그에 체결된 걸림부재의 회전 토크가 커질 수 있다.
또한, 날개부의 외측 가장자리는 상기 개방부의 내둘레에 접할 수 있다. 이로써, 날개부와 개방부의 내둘레간 마찰력으로 인해, 툴 체인저에 체결된 툴 커플러의 흔들림이 최소화될 수 있고, 툴 체인저와 툴 커플러가 견고하게 체결될 수 있다.
또한, 원동기어의 회전축에서 종동기어의 회전축까지의 거리는, 툴 커플러의 개방부의 반지름의 1/3 이상이고 2/3 이하일 수 있다. 이로써, 날개부가 개방부의 내둘레를 충분히 강하게 가압할 수 있으며 걸림턱에 신뢰성있게 걸릴 수 있다.
또한, 걸림부재의 날개부에는 다른 걸림부재와의 간섭을 방지하는 회피홈이 형성될 수 있다. 이로써 툴 체인저가 더욱 컴팩트해질 수 있다.
또한, 날개부의 외측 가장자리는 개방부의 내둘레와 대응되는 곡률을 가질 수 있다. 이로써, 날개부와 개방부의 내둘레간 접촉 면적이 커질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인저가 매니퓰레이터에 결합된 상태가 도시된 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인저의 내부가 도시된 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인지 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인저의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인저의 내부가 도시된 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인지 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
<로봇(Robot)>
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.
로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.
로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.
<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치(100)를 나타낸다.
AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, AI 장치(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.
이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth?), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.
입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.
입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.
러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.
센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.
메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.
프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.
이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.
프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.
AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.
러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.
학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.
프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.
클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.
AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.
AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.
또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.
<AI+로봇>
로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.
로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인저가 매니퓰레이터에 결합된 상태가 도시된 개략도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인저의 내부가 도시된 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 체인지 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시에에 따른 툴 체인지 시스템은, 툴 체인저(20)와, 툴 커플러(70)를 포함할 수 있다.
툴 체인저(20)는 매니퓰레이터(M)에 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 툴 체인저(20)는 매니퓰레이터(M)의 단부에 구비될 수 있다. 매니퓰레이터(M)는 앞서 설명한 로봇(100a)에 포함된 구성일 수 있다.
툴 커플러(70)는 툴(T)에 분리 가능하게 체결될 수 있다. 이 경우, 상용품인 툴(T)에 툴 커플러(70)를 체결하여 사용할 수 있는 이점이 있다. 툴(T)은 매니퓰레이터(M)의 작업 수행에 요구되는 도구일 수 있다. 예를 들어, 툴(11)은 수저, 국자, 뒤집개(Spatula) 중 어느 하나일 수 있다.
툴 체인저(20)는 툴 커플러(70)와 선택적으로 체결될 수 있다. 즉, 툴(T)은 툴 커플러(70)에 의해 툴 체인저(20)에 결합될 수 있고, 매니퓰레이터(M)는 툴(T)을 사용하는 작업을 수행할 수 있다.
또한, 툴 체인저(20)는 툴(T) 및 툴 커플러(70)를 툴 마운터(미도시)에서 분리시키거나, 상기 툴 마운터에 장착시킬 수 있다. 툴 체인저(20)는 다수개의 툴 마운터에 장착된 다양한 타입의 툴(T) 중에서 필요한 툴(T)을 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 툴 체인저(20)는 매니퓰레이터(M)가 사용가능한 툴(T)을 체인지할 수 있다.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 툴 체인저(20)의 구성에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 툴 체인저(20)는, 케이스(30)와, 모터(50)와, 샤프트(51)과, 고정 바디(52)와, 무빙 바디(53)와, 푸셔(54)를 포함할 수 있다.
케이스(30)는 툴 체인저(20)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(30)에는 내부 공간이 형성될 수 있다. 케이스(30)의 수평 단면은 원형 고리 형상일 수 있다. 케이스(30)에는 수직한 가상의 중심축(A)이 정의될 수 있다.
케이스(30)의 직경은 하측으로 갈수록 줄어들 수 있다. 즉, 케이스(30)의 외둘레면은 테이퍼지게 형성될 수 있다.
케이스(30)는 서로 분리된 복수개의 케이스 바디(31)(32)를 포함할 수 있다. 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 수평 방향으로 서로 분리될 수 있다. 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 케이스(30)의 원주 방향으로 배치될 수 있다. 각 케이스 바디(31)(32)의 크기 및 형상은 서로 동일할 수 있다.
일례로, 케이스(30)는 서로 분리된 3개의 케이스 바디를 포함할 수 있고, 각 케이스 바디의 상면 및 저면은 중심각이 120도인 부채꼴 형상일 수 있다.
다른 예로, 케이스(30)는 서로 분리된 2개의 케이스 바디(31)(32)를 포함할 수 있고, 각 케이스 바디(31)(32)의 상면 및 저면은 반원 형상일 수 있다. 이하에서는 이러한 경우를 예로 들어 설명한다.
케이스(30)는 서로 분리된 제1케이스 바디(31)와 제2케이스 바디(32)를 포함할 수 있다.
제1케이스 바디(31)와 제2케이스 바디(32)가 접하여 연결되면 케이스(30)의 상단 직경은 제1직경(D1)일 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 케이스(30)의 상단 직경은 평상시에 제1직경(D1)일 수 있다.
툴 체인저(20)와 툴 커플러(70)의 체결 시, 케이스(30)는 수평 방향으로 벌어질 수 있다. 좀 더 상세히, 제1케이스 바디(31)와 제2케이스 바디(32)는 수평 방향으로 서로 이격될 수 있다. 이 때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 케이스(30)의 상단 직경은 제2직경(D2)일 수 있다.
즉, 케이스(30)의 상단 직경은 제1직경(D1)과 상기 제1직경(D1)보다 큰 제2직경(D2) 사이에서 가변될 수 있다.
모터(50)는 샤프트(51)를 회전시킬 수 있다. 샤프트(51)의 상단 또는 하단은 모터(50)에 연결될 수 있다. 이하에서는 모터(50)가 샤프트(51)의 상단에 연결된 경우를 예로 들어 설명한다.
샤프트(51)의 적어도 일부는 케이스(30)의 내부에 위치할 수 있다. 샤프트(51)은 케이스(30)의 축방향(예를 들어, 수직 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 즉, 샤프트(51)은 케이스(30)의 중심축(A)에 위치할 수 있다.
샤프트(51)의 외주면에는 수나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 후술할 무빙 바디(53)는 샤프트(51)의 회전에 의해 샤프트(51)를 따라 이동할 수 있다.
고정 바디(52)는 케이스(30) 내에 고정될 수 있다. 고정 바디(52)는 수평하게 배치될 수 있다. 고정 바디(52)가 어디에 고정되었는지는 한정되지 않는다. 일례로, 고정 바디(52)는 후술할 커넥팅 바디(40)에 체결되거나, 커넥팅 바디(40)와 일체로 형성될 수 있다.
샤프트(51)는 고정 바디(52), 좀 더 상세히는 고정 바디(52)의 중심축을 통과할 수 있다. 고정 바디(52)의 중심축은 케이스(30)의 중심축(A)과 일치할 수 있다.
좀 더 상세히, 고정 바디(52)에는 샤프트(51)가 통과하는 관통공(52a)이 형성될 수 있다. 관통공(52a)은 고정 바디(52)의 중심이 상하 관통되어 형성될 수 있다. 관통공(52a)의 내둘레는 샤프트(51)와 이격될 수 있다. 따라서, 고정 바디(52)는 샤프트(51)의 회전에 간섭하지 않을 수 있다.
무빙 바디(53)는 수평하게 배치될 수 있다. 무빙 바디(53)는 샤프트(51)의 길이 방향으로 고정 바디(52)와 이격될 수 있다. 무빙 바디(53)는 고정 바디(52)의 상측 또는 하측에 위치할 수 있다. 이하에서는 무빙 바디(53)가 고정 바디(52)의 하측에 위치한 경우를 예로 들어 설명한다.
무빙 바디(53)는 샤프트(51)에 연결될 수 있다. 무빙 바디(53)는 샤프트(51)의 회전에 의해 샤프트(51)를 따라 이동할 수 있다. 즉, 무빙 바디(53)는 샤프트(51)의 회전에 의해 상하로 승강할 수 있다.
샤프트(51)는 무빙 바디(53), 좀 더 상세히는 무빙 바디(53)의 중심축을 지나며 무빙 바디(53)에 연결될 수 있다. 무빙 바디(53)의 중심축은 케이스(30)의 중심축(A)과 일치할 수 있다.
좀 더 상세히, 무빙 바디(53)에는 샤프트(51)가 통과하는 연결홀(53a)이 형성될 수 있다. 연결홀(53a)은 무빙 바디(53)의 중심이 상하 관통되어 형성될 수 있다. 연결홀(53a)의 내둘레에는 암나사산이 형성될 수 있다. 상기 암나사산은 샤프트(51)의 외둘레에 형성된 수나사산과 맞물리게 구성될 수 있다. 따라서, 샤프트(51)가 일 방향으로 회전하면 무빙 바디(53)는 상승할 수 있고, 샤프트(51)가 반대 방향으로 회전하면 무빙 바디(53)는 하강할 수 있다.
즉, 샤프트(51)가 일 방향으로 회전하면 무빙 바디(53)는 고정 바디(52)와 가까워지는 방향으로 이동할 수 있고, 샤프트(51)가 반대 방향으로 회전하면 무빙 바디(53)는 고정 바디(52)와 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.
푸셔(54)는 케이스 바디(31)(32)를 반경 외측 방향으로 가압할 수 있다.
푸셔(54)의 외면 중 적어도 일부는 케이스 바디(31)(32)의 내면와 대응되는 형상일 수 있다. 좀 더 상세히, 푸셔(54)의 외면 중 케이스 바디(31)(32)의 내면을 향하는 부분은, 케이스 바디(31)(32)의 내면과 마찬가지로, 하측으로 갈수록 반경 내측을 향하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
푸셔(54)는 복수개가 구비될 수 있으며, 푸셔(54)의 개수는 케이스 바디(31)(32)의 개수와 동일할 수 있다. 복수개의 푸셔(54)는 케이스(30)의 둘레 방향으로 서로 일정 간격만큼 이격될 수 있다.
좀 더 상세히, 어느 하나의 푸셔(54)는 제1케이스 바디(31)를 일측으로 가압할 수 있고, 다른 하나의 푸셔(54)는 제2케이스 바디(32)를 타측으로 가압할 수 있다.
각 푸셔(54)는 제1링크(55)로 고정 바디(52)와 연결될 수 있고, 제2링크(56)로 무빙 바디(53)와 연결될 수 있다.
제1링크(55) 및 제2링크(56)는 바 형상일 수 있다.
제1링크(55)의 일 단은 고정 바디(52)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 타 단은 푸셔(54)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 제1링크(55)의 양 단은 고정 바디(52) 및 푸셔(54)에 각각 힌지 연결될 수 있다.
제2링크(56)의 일 단은 무빙 바디(53)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 타 단은 푸셔(54)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 제2링크(56)의 양 단은 무빙 바디(53) 및 푸셔(54)에 각각 힌지 연결될 수 있다.
푸셔(54)의 높이는, 케이스(30)의 저면을 기준으로, 고정 바디(52) 및 무빙 바디(53) 중 어느 하나의 높이보다 높고, 고정 바디(52) 및 무빙 바디(53) 중 다른 하나의 높이보다 낮을 수 있다.
일례로, 푸셔(54)의 높이는 고정 바디(52)보다 낮고 무빙 바디(53)보다 높을 수 있다. 따라서, 제1링크(55)는 케이스(30)의 반경 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 방향으로 경사지게 구비되고, 제2링크(56)는 케이스(30)의 반경 외측으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 구비될 수 있다.
무빙 바디(53)가 하강하여 고정 바디(52)에서 멀어지면 제1링크(55) 및 제2링크(56)의 기울기는 점점 커질 수 있다. 또한, 푸셔(54)는 하강하는 동시에 케이스(30)의 반경 내측 방향으로 이동할 수 있다.
반대로, 무빙 바디(53)가 상승하여 고정 바디(52)와 가까워지면 제1링크(55) 및 제2링크(56)의 기울기는 점점 작아질 수 있다. 또한, 푸셔(54)는 상승하는 동시에 케이스(30)의 반경 외측 방향으로 이동하며 케이스 바디(31)(32)를 가압할 수 있다.
본 실시예에 따른 툴 체인저(20)는 복수개의 탄성 부재(61)(62)를 더 포함할 수 있다. 탄성 부재(61)(62)는 케이스 바디(31)(32)를 반경 내측방향으로 당길 수 있다.
탄성 부재(61)(62)는 케이스(30)의 반경 방향으로 신축될 수 있다. 탄성 부재(61)(62)는 코일 스프링일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
탄성 부재(61)(62)는 케이스 바디(31)(32)를 반경 내측방향으로 당기도록 바이어스 된 상태로 구비될 수 있다. 이로써 푸셔(54)가 케이스 바디(31)(32)를 가압하지 않는 상태에서는 복수개의 케이스 바디(31)(32) 사이가 벌어지는 것을 방지할 수 있다.
탄성 부재(61)(62)는 어퍼 탄성부재(61) 및 로어 탄성부재(62)를 포함할 수 있다.
어퍼 탄성부재(61)는 케이스 바디(31)(32)의 상부를 당길 수 있다. 일례로, 어퍼 탄성부재(61)의 일 단은 후술할 커넥팅 바디(40)에 연결될 수 있고, 타단은 케이스 바디(31)(32)의 내면 상부에 연결될 수 있다.
어퍼 탄성부재(61)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 어퍼 탄성부재(61)는 원주 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
로어 탄성부재(62)는 케이스 바디(31)(32)의 하부를 당길 수 있다. 일례로, 로어 탄성부재(62)의 일 단은 후술할 로어 바디(44)에 연결될 수 있고, 타단은 케이스 바디(31)(32)의 내면 하부에 연결될 수 있다.
로어 탄성부재(62)의 길이는 어퍼 탄성부재(61)보다 짧을 수 있다. 이는 케이스(30)의 직경이 하측으로 갈수록 작아지기 때문이다.
로어 탄성부재(62)는 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 로어 탄성부재(62)는 원주 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
푸셔(54)가 각 케이스 바디(31)(32)를 반경 외측방향으로 가압하면, 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 반경 외측으로 이동하며 벌어질 수 있고 어퍼 탄성부재(61) 및 로어 탄성부재(62)는 인장될 수 있다.
푸셔(54)가 케이스 바디(31)(32)를 반경 내측방향으로 이동하면, 어퍼 탄성부재(61) 및 로어 탄성부재(62)의 복원력에 의해 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 반경 내측으로 이동하여 서로 연결될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 툴 체인저(20)는 커넥팅 바디(40)와 로어 바디(44)를 더 포함할 수 있다.
커넥팅 바디(40)는 매니퓰레이터(M)에 체결될 수 있다. 이로써 툴 체인저(20)가 매니퓰레이터(M)의 단부에 구비될 수 있다. 또한, 커넥팅 바디(40)에는 모터(50)가 수용되는 수용공간(40a)가 형성될 수 있다. 따라서, 모터(50)는 커넥팅 바디(40)에 내장될 수 있다.
커넥팅 바디(40)는 케이스(30)의 축 방향으로 돌출될 수 있다. 케이스(30)의 중심축(A)은 커넥팅 바디(40)를 지날 수 있다.
좀 더 상세히, 커넥팅 바디(40)는, 커넥팅 바디(40)의 적어도 일부가 케이스(30)의 상면의 중앙부에서 상측으로 돌출되게 배치될 수 있다. 따라서, 커넥팅 바디(40)는 어퍼 바디로 명명될 수 있다.
또한, 커넥팅 바디(40)에는 케이스 바디(31)(32)를 가이드하는 가이드홈(40b)이 형성될 수 있다.
가이드홈(40b)은 커넥팅 바디(40)의 외둘레를 따라 형성될 수 있다. 가이드홈(40b)에는 각 케이스 바디(31)(32)의 상단부가 삽입될 수 있다. 따라서, 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 각 상단부가 가이드홈(40b)에 삽입된 상태에서 서로 벌어지거나 좁혀질 수 있다.
가이드홈(40b)은 상하 방향으로 후술할 아우터부(41) 및 이너부(42)의 사이에 위치하고, 수평 방향으로 연결부(43)의 외측에 위치할 수 있다.
또한, 커넥팅 바디(40)에는 샤프트(51)가 통과하는 개방공(40c)가 형성될 수 있다. 개방공(40c)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 개방공(40c)의 내둘레는 샤프트(51)와 이격될 수 있다. 따라서, 커넥팅 바디(40)는 샤프트(51)의 회전에 간섭하지 않을 수 있다.
개방공(40c)는 고정 바디(52)의 관통공(52a)과 일직선상에 위치할 수 있다. 따라서, 모터(50)에 연결된 샤프트(51)는 개방공(40c) 및 관통공(52a)을 순차적으로 통과하여 케이스(30)의 내부로 연장될 수 있다.
커넥팅 바디(40)는 케이스(30)의 외측에 위치한 아우터부(41)와, 케이스(30)의 내측에 위치한 이너부(42)와, 아우터부(41)와 이너부(43)를 연결하는 연결부(43)를 포함할 수 있다. 커넥팅 바디(40)는 일체로 형성될 수 있다.
아우터부(41)는 케이스(30)의 상면의 상측에 위치할 수 있다. 아우터부(41)는 매니퓰레이터(M)에 체결될 수 있다.
아우터부(41)는 서로 분리 가능하게 체결된 둘 이상의 파트로 구성될 수 있다. 일례로, 모터(50)는 아우터부(41)에 내장될 수 있고, 아우터부(41)는 모터(50)가 수용되는 수용공간(40a)이 형성된 수용부와, 상기 수용공간을 상측에서 커버하며 매니퓰레이터(M)와 체결되는 커버부를 포함할 수 있다.
이너부(42)는 케이스(30)의 상면의 하측에 위치할 수 있다. 이너부(42)의 외둘레에는 앞서 설명한 어퍼 탄성부재(61)가 연결될 수 있다. 복수개의 어퍼 탄성부재(61)는 이너부(42)의 외둘레를 따라 일정 간격만큼 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 이너부(42)에는 앞서 설명한 고정 바디(52)가 고정될 수 있다. 고정 바디(52)는 이너부(42)에 체결되거나 이너부(42)와 일체로 형성될 수 있고, 개방공(40c)는 관통공(52a)과 연통될 수 있다.
연결부(43)는 아우터부(41)와 이너부(42)의 사이에 위치할 수 있다. 연결부(43)는 복수개의 케이스 바디(31)(32)의 상단부와 반경 방향으로 마주볼 수 있다. 즉, 연결부(43)는 복수개의 케이스 바디(31)(32)의 상단부 내측에 위치할 수 있다.
로어 바디(44)는 케이스(40)의 하부 내측에 배치될 수 있다. 로어 바디(44)에는 샤프트(51)의 하단이 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 로어 바디(44)에는 샤프트(51)의 하단이 연결되는 베어링이 구비될 수 있다.
로어 바디(44)는 케이스(30)의 저면의 상측에 위치할 수 있다.
로어 바디(44)는 케이스 바디(31)(32)의 하단부, 좀 더 상세히는 케이스 바디(31)(32)의 내측 바닥면에 접할 수 있다. 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 로어 바디(44)와 접한 상태에서 서로 벌어지거나 좁혀질 수 있다. 즉, 로어 바디는 커넥팅 바디(40)의 가이드홈(40b)과 함께 케이스 바디(31)(32)를 가이드할 수 있다.
로어 바디(44)의 외둘레에는 앞서 설명한 로어 탄성부재(62)가 연결될 수 있다. 복수개의 로어 탄성부재(62)는 로어 바디(44)의 외둘레를 따라 일정 간격만큼 이격되게 배치될 수 있다.
이하, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 툴 커플러(70)의 구성에 대해 설명한다.
툴 커플러(70)는 툴(T)에 체결될 수 있고, 툴 마운터(미도시)에 안착될 수 있다. 툴 커플러(70)는 개방부(71) 및 걸림턱(72)을 포함할 수 있다.
개방부(71)는 툴 체인저(20)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 개방부(71)는 상측으로 개방될 수 있다.
개방부(71)의 내둘레는 툴 체인저(20)의 케이스(30)의 외둘레를 마주볼 수 있다. 개방부(71)의 내경은 케이스(30)의 평상시 외경보다 클 수 있다. 좀 더 상세히, 툴 체인저(20)의 복수개의 케이스 바디(31)(32)가 서로 좁혀진 상태이면 케이스 바디(31)(32)의 외면은 개방부(71)의 내둘레와 이격될 수 있다. 툴 체인저(20)의 복수개의 케이스 바디(31)(32)가 서로 벌어지면 케이스 바디(31)(32)의 외면은 개방부(71)의 내둘레에 접할 수 있다.
개방부(71)의 내둘레는, 툴 체인저(20)의 케이스(30)의 외둘레와 마찬가지로, 하측으로 갈수록 직경이 작아질 수 있다. 즉, 개방부(71)의 내둘레는 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이로써, 툴 커플러(70)가 툴 체인저(20)에 대해 흔들리지 않고 안정적으로 체결될 수 있다.
걸림턱(72)은 개방부(71)에서 내측으로 돌출될 수 있다. 좀 더 상세히, 걸림턱(72)은 개방부(71)의 상단에서 반경 내측방향으로 돌출될 수 있다. 걸림턱(72)은 개방부(71)의 내둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 걸림턱(72)은 개방부(71)의 내둘레와 단차지게 형성될 수 있다.
걸림턱(72)은 툴 체인저(20), 좀 더 상세히는 케이스 바디(31)(32)를 구속할 수 있다.
걸림턱(72)의 내경(D3)은, 앞서 설명한 제1직경(D1)보다 클 수 있고 제2직경(D2)보다 작을 수 있다. 따라서, 툴 체인저(20)의 복수개의 케이스 바디(31)(32)가 서로 좁혀진 상태이면 툴 체인저(20)는 걸림턱(72)의 내측을 통과하여 개방부(71) 내로 용이하게 삽입되거나, 개방부(71)에서 용이하게 이탈할 수 있다.
반면 툴 체인저(20)가 개방부(71)에 삽입된 상태에서 복수개의 케이스 바디(31)(32)가 서로 벌어지면, 케이스 바디(31)(32)는 상방으로 걸림턱(72)에 걸릴 수 있다. 이로써 케이스 바디(31)(32)가 툴 커플러(70)에 상하 방향으로 구속될 수 있고, 툴 체인저(20)와 툴 커플러(70)가 체결될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 툴 체인저(20)의 작용에 대해 설명한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터(M)(도 4 참조)는 툴 체인저(20)를 툴 커플러(70)의 개방부(71)를 향해 이동시킬 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 툴 체인저(20)의 상단 직경은 걸림턱(72)의 내경(D3)보다 작은 제1직경(D1)이므로, 툴 체인저(20)는 걸림턱(72)의 내측을 통과하여 개방부(71) 내로 용이하게 들어갈 수 있다. 이 때 툴 체인저(20)의 케이스(30)의 외둘레는 개방부(71)의 내둘레와 이격된 상태일 수 있다. 또한, 툴 체인저(20)의 커넥팅 바디(40)는 걸림턱(72)의 내측에 위치할 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 툴 체인저(20)가 개방부(71) 내에 위치한 상태에서, 복수개의 케이스 바디(31)(32)는 서로 벌어질 수 있다. 좀 더 상세히, 각 케이스 바디(31)(32)는 외면이 개방부(71)의 내둘레에 접할 때까지 벌어질 수 있고, 툴 체인저(20)의 상단 직경은 걸림턱(72)의 내경(D3)보다 큰 제2직경(D2)이 될 수 있다. 이로써, 툴 체인저(20)는 반경 방향에 대해 개방부(71)에 구속될 수 있고, 축 방향에 대해 걸림턱(72)에 구속될 수 있다. 즉, 툴 체인저(20)와 툴 커플러(70)가 견고하게 체결될 수 있다.
툴 체인저(20)는 앞서 설명한 과정의 역순으로 작용하여 툴 커플러(70)에서 분리 및 이탈될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인저의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인저의 내부가 도시된 도면이고, 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 툴 체인지 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시에에 따른 툴 체인지 시스템은, 툴 체인저(120)와, 툴 커플러(170)를 포함할 수 있다. 툴 체인저(120) 및 툴 커플러(170)의 기능에 관하여, 앞서 설명한 실시예의 툴 체인저(20) 및 툴 커플러(70)의 설명을 원용한다.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 툴 체인저(20)의 구성에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 툴 체인저(120)는, 케이스(130)와, 모터(150)와, 원동기어(152)와, 종동기어(153)와, 걸림부재(160)를 포함할 수 있다.
케이스(130)는 툴 체인저(120)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(130)에는 내부 공간이 형성될 수 있다. 케이스(130)의 수평 단면은 원형 고리 형상일 수 있다. 케이스(130)에는 수직한 가상의 중심축이 정의될 수 있다.
케이스(130)에는 후술할 걸림부재(160)의 날개부(162)가 통과하는 개구(130a)가 형성될 수 있다. 개구(130a)는 케이스(130)의 둘레 방향으로 서로 일정 간격만큼 이격된 복수개가 형성될 수 있다.
모터(150)는 원동 기어(152)를 회전시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 모터(150)에는 샤프트(151)가 연결될 수 있고, 샤프트(151)에는 원동기어(152)가 연결될 수 있다. 샤프트(151)는 수직하게 구비될 수 있다. 샤프트(151)는 케이스(30)의 중심축과 일치할 수 있다.
원동 기어(152)는 케이스(130)의 내부에 위치할 수 있고, 모터(150)에 의해 회전할 수 있다. 원동기어(152)는 샤프트(151)를 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 샤프트(151)는 원동기어(152)의 회전축일 수 있다.
종동 기어(153)는 원동 기어(152)에 치합될 수 있다. 따라서, 원동 기어(152)의 회전력이 종동 기어(153)로 전달될 수 있다.
또한, 종동 기어(153)의 직경은 원동 기어(152)의 직경보다 클 수 있다. 따라서, 종동 기어(153)의 각속도는 원동 기어(152)의 각속도보다 작을 수 있다. 이로써, 후술할 걸림부재(160)가 지나치게 빠르게 회전하는 것을 방지할 수 있다.
종동 기어(153)는, 원동 기어(152)의 둘레 방향으로 서로 일정 간격만큼 이격된 복수개가 구비될 수 있다. 일례로, 종동 기어(153)는 3개가 구비될 수 있다.
종동 기어(153)는 서브 샤프트(154)에 연결되고, 서브 샤프트(154)를 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 서브 샤프트(154)는 종동 기어(153)의 회전축일 수 있다. 서브 샤프트(154)는 케이스(130) 내에 수직하게 구비될 수 있다. 서브 샤프트(154)는 샤프트(151)와 나란하게 이격될 수 있다.
걸림 부재(160)는 종동 기어(153)에 체결될 수 있다. 좀 더 상세히, 종동 기어(153)는 걸림 부재(160)의 상측 또는 하측에 체결될 수 있다. 걸림 부재(160)는 종동 기어(153)와 함께 회전할 수 있다. 걸림 부재(160)는 툴 커플러(170)의 걸림턱(172)에 걸리도록 회전할 수 있다.
걸림 부재(160)는 복수개가 구비될 수 있고, 걸림 부재(160)의 개수는 종동 기어(153)의 개수와 동일할 수 있다.
각 걸림 부재(160)는 종동 기어(153)에 체결된 기어 체결부(161)와, 기어 체결부(161)와 연결된 날개부(162)를 포함할 수 있다.
기어 체결부(161)는 서브 샤프트(154)의 길이 방향, 즉 수직 방향으로 종동 기어(153)와 오버랩될 수 있다. 날개부(162)는 서브 샤프트(154)의 길이 방향, 즉 수직 방향으로 종동 기어(153)와 논 오버랩될 수 있다.
각 날개부(162)는 기어 체결부(161)에서 반경 외측 방향으로 확장되며 원주 일 방향으로 휘어진 형상일 수 있다.
일 걸림부재(160)의 날개부(162)는, 타 걸림부재(160)의 기어 체결부(161)를 향해 휘어질 수 있다. 따라서, 날개부(162)에는 다른 걸림부재(160)의 기어 체결부(161)와의 간섭을 방지하는 회피홈(163)이 형성될 수 있다. 이로써, 복수개의 걸림부재(160)가 컴팩트한 케이스(130)의 안쪽에 수용될 수 있다.
종동 기어(153)가 일 방향으로 회전하면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 날개부(162)는 툴 커플러(170)의 걸림턱(172)에 걸릴 수 있다. 각 날개부(162)의 회피홈(163)은 다른 걸림부재(160)의 기어 체결부(161)와 이격될 수 있다.
종동 기어(153)가 일 방향으로 회전하면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 날개부(162)가 바깥쪽으로 이동하여 케이스(130)의 개구(130a)를 통과할 수 있다. 즉, 날개부(162)의 일부는 케이스(130)의 반경 외측 방향으로 돌출될 수 있고 툴 커플러(170)의 걸림턱(172)에 걸릴 수 있다.
또한, 날개부(162)는 바깥쪽으로 이동하여 툴 커플러(170)의 개방부(171)의 내둘레에 접할 수 있다. 좀 더 상세히, 날개부(162)의 외측 가장자리(162a)는 개방부(171)의 내둘레에 접하고, 개방부(171)의 내둘레를 반경 외측방향으로 가압할 수 있다. 이로써, 날개부(162)와 개방부(171)의 내둘레 간 마찰력이 커질 수 있고, 툴 체인저(120)와 툴 커플러(170)가 더욱 견고하게 체결될 수 있다.
날개부(162)의 외측 가장자리(162a)는 개방부(171)의 내둘레와 대응되는 곡률을 가질 수 있다. 따라서, 날개부(162)의 외측 가장자리(162a)와 개방부(171)의 내둘레 사이의 접촉 면적이 최대가 될 수 있다.
종동 기어(153)가 반대 방향으로 회전하면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 날개부(162)는 툴 커플러(170)의 걸림턱(172)에 걸리지 않을 수 있다. 각 날개부(162)의 회피홈(163)은 다른 걸림부재(160)의 기어 체결부(161)과 접할 수 있다. 즉, 일 걸림부재(160)의 날개부(162)의 회피홈(163)에 타 걸림부재(160)의 기어 체결부(161)가 끼워질 수 있다.
종동 기어(153)가 반대 방향으로 회전하면, 도 8a에 도시된 바와 같이, 날개부(162)가 안쪽으로 이동하여 케이스(130) 내부에 위치할 수 있고, 툴 커플러(170)의 걸림턱(172)에 걸리지 않을 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 툴 체인저(120)는 커넥팅 바디(140)를 더 포함할 수 있다. 커넥팅 바디(140)는 매니퓰레이터(M)에 체결될 수 있다. 또한, 커넥팅 바디(140)에는 모터(150)가 수용되는 수용공간(140a)가 형성될 수 있다.
커넥팅 바디(140)는 케이스(130)의 축 방향으로 돌출될 수 있다. 좀 더 상세히, 커넥팅 바디(140)는, 커넥팅 바디(140)의 적어도 일부가 케이스(130)의 상면의 중앙부에서 상측으로 돌출되게 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 툴 체인저(120)는 커넥팅 바디(140)를 포함하지 않는 것도 가능하다. 이 경우, 모터(150)는 케이스(130)에 내장되고 매니퓰레이터(M)는 케이스(130)와 체결될 수 있다.
한편, 툴 커플러(170)는 툴(T)에 체결될 수 있다. 툴 커플러(170)는 개방부(171) 및 걸림턱(172)을 포함할 수 있다. 툴 커플러(170)는 돌출부(173)를 더 포함할 수 있다.
개방부(171)는 툴 체인저(120)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 개방부(171)는 상측으로 개방될 수 있다.
개방부(171)의 내둘레는 툴 체인저(120)의 케이스(130)의 외둘레를 마주볼 수 있다. 개방부(171)의 내경은 케이스(130)의 외경보다 클 수 있다. 따라서, 케이스(130)의 외둘레는 개방부(171)의 내둘레와 이격될 수 있다.
걸림턱(172)은 개방부(171)에서 내측으로 돌출될 수 있다. 좀 더 상세히, 걸림턱(172)은 개방부(171)의 상단에서 반경 내측방향으로 돌출될 수 있다. 걸림턱(172)은 개방부(171)의 내둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 걸림턱(172)은 개방부(171)의 내둘레와 단차지게 형성될 수 있다.
걸림턱(172)은 툴 체인저(120)의 걸림부재(160), 좀 더 상세히는 날개부(162)에 걸릴 수 있다.
걸림턱(172)의 내경(D6)은, 개방부(171)의 내경(D5)보다 작고 툴 체인저(120)의 케이스(130)의 외경(D4)보다 클 수 있다. 따라서, 툴 체인저(20)는 걸림턱(172)의 내측을 통과하여 개방부(171) 내로 용이하게 삽입되거나, 개방부(171)에서 용이하게 이탈할 수 있다.
돌출부(173)는 개방부(171)에서 내측으로 돌출될 수 있고 걸림턱(172)과 상하로 이격될 수 있다. 좀 더 상세히, 돌출부(173)은 개방부(171)의 하단에서 반경 내측방향으로 돌출될 수 있다. 따라서, 돌출부(173)는 개방부(171)의 바닥면에 연결될 수 있다. 돌출부(173)은 개방부(171)의 내둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 돌출부(173)은 개방부(171)의 내둘레와 단차지게 형성될 수 있다.
돌출부(173)의 내경은 개방부(171)의 내경(D5)보다 작고, 툴 체인저(120)의 케이스(130)의 외경(D4)과 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서, 개방부(171)로 삽입된 툴 체인저(120)는 돌출부(173) 내측에 끼워질 수 있다. 이로써 툴 체인저(120)와 툴 커플러(170)가 반경 방향으로 흔들리지 않고 견고하게 체결될 수 있다.
한편, 원동기어(152)의 회전축에서 종동 기어(153)의 회전축까지의 거리(L)는, 툴 커플러(170)의 개방부(171)의 반지름(R)의 1/3 이상이고 2/3 이하일 수 있다. 즉, 샤프트(151)와 서브 샤프트(154) 간 거리는 개방부(171)의 반지름(R)의 1/3 이상이고 2/3이하일 수 있다.
만일 원동기어(152)의 회전축에서 종동 기어(153)의 회전축까지의 거리(L)가 개방부(171)의 반지름(R)의 1/3 미만이면, 원동 기어(152)의 회전에 따른 날개부(162)의 각변위가 상대적으로 작아질 수 있다. 따라서, 날개부(162)가 개방부(171)의 내둘레를 가압하는 토크가 작아지고, 걸림턱(172)에 안정적으로 걸리지 않을 수 있는 문제점이 있다. 또한, 원동기어(152)의 회전축에서 종동 기어(153)의 회전축까지의 거리(L)가 개방부(171)의 반지름(R)의 2/3 초과이면, 개방부(171)의 내둘레와 날개(162)의 접촉 면적이 작아지는 문제점이 있다.
이하, 본 실시예에 따른 툴 체인저(20)의 작용에 대해 설명한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터(M)(도 4 참조)는 툴 체인저(120)를 툴 커플러(170)의 개방부(171)를 향해 이동시킬 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 툴 체인저(120)의 케이스(130)의 직경(D4)은 걸림턱(172)의 내경(D6)보다 작으므로, 툴 체인저(120)는 걸림턱(172)의 내측을 통과하여 개방부(171) 내로 용이하게 들어갈 수 있다. 또한, 툴 체인저(120)는 돌출부(173)의 내측에 끼워질 수 있다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 툴 체인저(120)가 개방부(171) 내에 위치한 상태에서, 복수개의 걸림부재(160)가 바깥쪽으로 회전할 수 있다. 좀 더 상세히, 각 걸림부재(160)의 날개부(162)는 케이스(130)의 개구(130a)를 통해 케이스(310)의 외측으로 돌출될 수 있고, 날개부(162)의 외측 가장자리(162a)가 개방부(171)의 내둘레에 접할 때까지 회전할 수 있다.
이로써, 툴 체인저(120)는 반경 방향에 대해 개방부(171)에 구속될 수 있고, 축 방향에 대해 걸림턱(172)에 구속될 수 있다. 즉, 툴 체인저(120)와 툴 커플러(170)가 견고하게 체결될 수 있다.
툴 체인저(120)는 앞서 설명한 과정의 역순으로 작용하여 툴 커플러(170)에서 분리 및 이탈될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 툴 체인저 30: 케이스
31: 제1케이스 바디 32: 제2케이스 바디
40: 커넥팅 바디 44: 로어 바디
50: 모터 51: 샤프트
52: 고정 바디 53: 무빙 바디
54: 푸셔 55: 제1링크
56: 제2링크 61: 어퍼 탄성부재
62: 로어 탄성부재 70: 툴 커플러
71; 개방부 72: 걸림턱
M: 매니퓰레이터

Claims (15)

  1. 로봇의 매니퓰레이터에 구비된 툴 체인저에 있어서,
    서로 분리되는 복수개의 케이스 바디를 포함하는 케이스;
    상기 케이스 내에 배치된 고정 바디;
    상기 케이스의 내부에 상기 케이스의 축방향으로 길게 구비된 샤프트;
    상기 샤프트를 회전시키는 모터;
    상기 샤프트의 회전에 의해 상기 샤프트를 따라 이동하는 무빙 바디; 및
    상기 고정 바디와 제1링크로 연결되고, 상기 무빙 바디와 제2링크로 연결되고, 상기 무빙 바디가 상기 고정 바디를 향해 이동하면 상기 케이스 바디를 반경 외측방향으로 가압하는 복수개의 푸셔를 포함하는 툴 체인저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 바디를 반경 내측방향으로 당기는 복수개의 탄성부재를 더 포함하는 툴 체인저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 외둘레는 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 툴 체인저.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터에 체결되고 상기 케이스의 축방향으로 돌출된 커넥팅 바디를 더 포함하고,
    상기 커넥팅 바디에는 상기 케이스 바디를 가이드하는 가이드홈이 형성된 툴 체인저.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커넥팅 바디에는 상기 모터가 수용되는 모터 수용부가 형성된 툴 체인저.
  6. 툴에 체결된 툴 커플러; 및
    로봇의 매니퓰레이터에 구비되고 상기 툴 커플러와 선택적으로 체결되는 툴 체인저를 포함하고,
    상기 툴 커플러는,
    상기 툴 체인저가 삽입되는 개방부; 및
    상기 개방부에서 내측으로 돌출되어 상기 툴 체인저를 구속하는 걸림턱을 포함하고,
    상기 툴 체인저는,
    서로 분리되는 복수개의 케이스 바디를 포함하는 케이스;
    상기 케이스 내에 배치된 고정 바디;
    상기 케이스의 내부에 상기 케이스의 축방향으로 길게 구비된 샤프트;
    상기 샤프트를 회전시키는 모터;
    상기 샤프트의 회전에 의해 상기 샤프트를 따라 이동하는 무빙 바디; 및
    상기 고정 바디와 제1링크로 연결되고, 상기 무빙 바디와 제2링크로 연결되며, 상기 케이스 바디가 상기 걸림턱에 걸리도록 상기 케이스 바디를 반경 외측 방향으로 가압하는 복수개의 푸셔를 포함하는 툴 체인지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개방부의 내둘레 및 상기 케이스의 외둘레는 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 툴 체인지 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 툴 체인저는,
    상기 케이스 바디를 내측으로 당기는 복수개의 탄성부재를 더 포함하는 툴 체인지 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 툴 체인저는,
    상기 매니퓰레이터에 체결되고 상기 케이스의 반경 방향으로 돌출되게 배치된 커넥팅 바디를 더 포함하고,
    상기 케이스가 상기 개방부에 수용되면 상기 커넥팅 바디는 상기 걸림턱의 내측에 위치한 툴 체인지 시스템.
  10. 툴에 체결된 툴 커플러; 및
    로봇의 매니퓰레이터에 구비되고 상기 툴 커플러와 선택적으로 체결되는 툴 체인저를 포함하고,
    상기 툴 커플러는,
    상기 툴 체인저가 삽입되는 개방부; 및
    상기 개방부에서 내측으로 돌출되어 상기 툴 체인저를 구속하는 걸림턱을 포함하고,
    상기 툴 체인저는,
    모터;
    상기 모터에 의해 회전하는 원동기어;
    상기 원동기어와 치합된 복수개의 종동기어; 및
    상기 종동기어에 체결되고 상기 걸림턱에 걸리도록 회전하는 걸림부재를 포함하는 툴 체인지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 종동기어의 직경은 상기 원동기어의 직경보다 큰 툴 체인지 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 원동기어의 회전축에서 상기 종동기어의 회전축까지의 거리는, 상기 개방부의 반지름의 1/3 이상이고 2/3 이하인 툴 체인지 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 걸림부재는,
    상기 종동기어에 체결된 기어 체결부; 및
    상기 기어 체결부와 연결되며 상기 걸림턱에 걸리는 날개부를 포함하고,
    상기 날개부에는,
    다른 걸림부재의 기어 체결부와의 간섭을 방지하는 회피홈이 형성된 툴 체인지 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 날개부의 외측 가장자리는 상기 개방부의 내둘레에 접하는 툴 체인지 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 날개부의 외측 가장자리는 상기 개방부의 내둘레와 대응되는 곡률을 갖는 툴 체인지 시스템.
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