KR20190120838A - Robot manipulator - Google Patents

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KR20190120838A KR1020180042668A KR20180042668A KR20190120838A KR 20190120838 A KR20190120838 A KR 20190120838A KR 1020180042668 A KR1020180042668 A KR 1020180042668A KR 20180042668 A KR20180042668 A KR 20180042668A KR 20190120838 A KR20190120838 A KR 20190120838A
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최태용
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Abstract

The present invention relates to a robot manipulator. According to the present invention, the robot manipulator comprises: a plurality of joint links for forming a robot joint from the base; a case covering the joint link; and a force sensor disposed between the joint link and the case to measure a force applied to the case. Therefore, the present invention has an advantage that there is no need to mount a torque sensor to the joint, thereby simplifying a structure of the joint.

Description

로봇 매니퓰레이터{ROBOT MANIPULATOR}Robot Manipulator {ROBOT MANIPULATOR}

본 발명은 로봇 매니퓰레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조인트와 관절 링크로 다관절로 형성되고 말단에 공구와 같은 엔드이펙터(end-effector)가 장착되어 동작하는 로봇 매니퓰레이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot manipulator, and more particularly, to a robot manipulator which is formed by a joint and a joint link and is operated by mounting an end-effector such as a tool at an end thereof.

자동차 공장, 반도체 공장 등의 산업 현장에서는 조인트와 관절 링크를 이용하여 다관절로 형성되고 말단에 공구가 설치되어 소정의 공정을 수행하는 로봇 매니퓰레이터가 널리 사용되고 있다. 이러한 로봇 매니퓰레이터는 작업의 효율성을 높여주고 인간이 작업하기에 어려운 극한 환경에서도 작업이 가능하도록 하였다. In industrial sites such as automobile factories and semiconductor factories, robot manipulators, which are formed by articulated joints and joints using a joint and a joint link, and have a tool installed at an end thereof, perform a predetermined process. These robot manipulators increase the efficiency of work and enable work in extreme environments that are difficult for humans to work with.

로봇 매니퓰레이터의 동작에 있어서 가장 중요한 것은 작업 과정에서의 안전이다. 따라서 로봇 매니퓰레이터에 힘센서를 부착하여 로봇 매니퓰레이터에 인가되는 힘을 측정하도록 하여 이로부터 로봇 매니퓰레이터의 동작을 안전하게 제어할 수 있도록 하였다. The most important thing in the operation of the robot manipulator is safety in the working process. Therefore, by attaching a force sensor to the robot manipulator to measure the force applied to the robot manipulator from this it is possible to safely control the operation of the robot manipulator.

도 1은 종래의 로봇 매니퓰레이터에 있어서 충돌 방지를 위해 관절 링크에서의 힘을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method for measuring the force in the articulation link to prevent collision in the conventional robot manipulator.

종래에 로봇 매니퓰레이터(100)에 있어서 관절 링크(120)에서 힘을 측정하는 방법으로 크게 두 가지 방법을 사용하였다. In the prior art, the robot manipulator 100 used two methods as a method of measuring the force at the joint link 120.

첫 번째는 이웃하는 관절 링크(120)의 조인트(130)에 토크 센서(140)를 장착하여 관절 링크(120)에 가해지는 토크 힘을 측정하는 것이다. 따라서, 각 조인트(130)마다 토크 센서(140)를 장착하여, 이로부터 로봇 매니퓰레이터(100)의 충돌 감지 및 로봇 매니퓰레이터(100)에 인가되는 외부의 힘 측정이 가능하였다. First, the torque sensor 140 is mounted on the joint 130 of the neighboring joint link 120 to measure the torque force applied to the joint link 120. Therefore, the torque sensor 140 is mounted at each joint 130, and thus, collision detection of the robot manipulator 100 and external force applied to the robot manipulator 100 can be performed.

하지만, 이 방법의 경우 각 조인트(130)에서의 단축 토크만 측정하므로 다양한 힘 정보를 파악할 수가 없다는 문제가 있다. 또한, 조인트(130)에 형성되는 액츄에이터(미도시)에 토크 센서(140)를 직결 장착하여야 하므로 조인트 모듈의 구조가 복잡해지고 가격이 상승하는 문제가 발생한다. 또한, 시작 조인트(130a)의 토크 센서(140)에 아주 작은 오차가 발생하게 되면 끝단에서는 오차가 누적되어 아주 큰 위치 오차가 발생할 수가 있으며, 이를 해결하기 위해서는 강성이 매우 높고 센싱 정밀도도 매우 높은 토크 센서(140)를 사용해야 하는 문제가 있다. However, in this method, there is a problem in that it is not possible to grasp various force information because only the uniaxial torque at each joint 130 is measured. In addition, since the torque sensor 140 must be directly mounted to an actuator (not shown) formed in the joint 130, a structure of the joint module becomes complicated and a price increases. In addition, when a very small error occurs in the torque sensor 140 of the start joint (130a), the error accumulates at the end, and a very large position error may occur. To solve this problem, a very high rigidity and a very high sensing accuracy are required. There is a problem that the sensor 140 must be used.

두 번째는, 각 관절 링크(120)를 덮는 피부형 필름 센서(150)를 이용하는 방법이다. 관절 링크(120)의 표면에 유연한 피부형 필름 센서(150)를 부착하여 관절 링크(120)에 인가되는 힘의 크기, 위치, 및 분포도를 파악할 수가 있다. Secondly, the skin type film sensor 150 covering each joint link 120 is used. By attaching the flexible skin-like film sensor 150 to the surface of the articulation link 120, the magnitude, position, and distribution of the force applied to the articulation link 120 may be determined.

이러한 피부형 필름 센서(150)를 사용하는 경우 힘의 크기 뿐만 아니라 힘의 위치와 분포도를 파악할 수가 있어서 중요하게 고려될 수가 있지만, 배선 문제 또는 측정 정확도가 낮은 문제가 있어서 다관절의 로봇 매니퓰레이터(100)에 실제 사용하기에는 아직은 무리가 있다. In case of using the skin film sensor 150, the position and distribution of the force as well as the force can be grasped, and thus it may be considered important, but there is a problem in the wiring or the measurement accuracy is low. ) Is still too much for actual use.

대한민국 공개특허 제10-2016-0146979호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0146979

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관절 링크 외부를 덮는 케이스와 관절 링크 사이에 힘센서를 배치하여 관절 링크에 가해지는 힘의 크기와 방향 및 위치를 감지할 수 있는 로봇 매니퓰레이터를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, it is possible to detect the magnitude, direction and position of the force applied to the joint link by arranging a force sensor between the case and the joint link covering the outside of the joint link. To provide a robotic manipulator.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 베이스로부터 로봇 관절을 형성하는 복수의 관절 링크; 상기 관절 링크를 덮는 케이스; 및 상기 관절 링크와 상기 케이스 사이에 배치되어 상기 케이스에 가해지는 힘을 측정하는 힘센서를 포함하는 로봇 매니퓰레이터에 의해 달성될 수가 있다. The object is, in accordance with the present invention, a plurality of articulating links forming a robotic joint from a base; A case covering the joint link; And a force sensor disposed between the joint link and the case to measure a force applied to the case.

여기서, 상기 힘센서는 다축 힘센서일 수가 있다. Here, the force sensor may be a multi-axis force sensor.

여기서, 상기 힘센서는 직교하는 3축 방향의 힘 및 토크를 측정하는 6축 힘센서일 수가 있다. Here, the force sensor may be a six-axis force sensor for measuring the force and torque in the three-axis direction orthogonal.

여기서, 상기 케이스는 복수 개로 분할되어 상기 관절 링크를 덮고 각각의 분할된 케이스 각각에 상기 힘센서가 각각 배치될 수가 있다. Here, the case may be divided into a plurality of pieces to cover the joint link, and the force sensor may be disposed in each of the divided cases.

여기서, 상기 케이스는 상기 관절 링크의 축 원주 방향으로 복수 개로 분할되는 것이 바람직하다. Here, the case is preferably divided into a plurality in the axial circumferential direction of the joint link.

여기서, 곡면의 상기 케이스 내측면에는 평면의 면을 형성하도록 돌출되어 상기 힘센서의 수평면과 접촉하는 접촉부가 형성될 수가 있다.Here, a contact portion protruding to form a flat surface on the inner surface of the case of the curved surface and in contact with the horizontal surface of the force sensor may be formed.

여기서, 상기 힘센서가 측정한 데이터로부터 상기 케이스에 인가되는 힘의 크기와 방향 및 위치를 구하는 힘 계산부를 더 포함할 수가 있다. Here, the force calculation unit may further include a force calculation unit for obtaining the magnitude, direction and position of the force applied to the case from the data measured by the force sensor.

상기한 바와 같은 본 발명의 로봇 매니퓰레이터에 따르면 케이스와 관절 링크 사이에 위치하는 힘센서로부터 관절 링크(케이스) 임의의 위치에 가해지는 힘의 크기와 방향 및 위치를 감지할 수 있다는 장점이 있다. According to the robot manipulator of the present invention as described above, there is an advantage that the magnitude, direction and position of the force applied to any position of the joint link (case) can be detected from the force sensor positioned between the case and the joint link.

또한, 피부형 필름 센서를 사용하는 경우와 비교하여 배선의 수가 작아서 관절 링크의 수가 많아지는 경우에도 배선 처리가 간단하다는 장점도 있다. In addition, there is an advantage that the wiring process is simple even when the number of the wirings is small and the number of the joint links increases compared with the case of using the skin film sensor.

또한, 조인트에 토크 센서를 장착할 필요가 없어서 조인트의 구조가 간단해진다는 장점도 있다. In addition, there is an advantage in that the structure of the joint is simplified because it is not necessary to attach a torque sensor to the joint.

도 1은 종래의 로봇 매니퓰레이터에 있어서 충돌 방지를 위해 관절 링크에서의 힘을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 매니퓰레이터를 외형을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 A부분을 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)와 (b)는 각각 관절 링크 부분의 단면도의 예를 도시한다. 1 is a view for explaining a method for measuring the force in the articulation link to prevent collision in the conventional robot manipulator.
2 is a view showing the appearance of the robot manipulator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a portion A of FIG.
4 (a) and 4 (b) show examples of cross-sectional views of the joint link portions, respectively.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 로봇 매니퓰레이터를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for describing the robot manipulator according to embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 매니퓰레이터의 외형을 도시하는 도면이고, 도 3은 도 2의 A부분을 도시하는 도면이고, 도 4의 (a)와 (b)는 각각 관절 링크 부분의 단면도의 예를 도시한다. 2 is a view showing the appearance of the robot manipulator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing a portion A of Figure 2, Figure 4 (a) and (b) is a joint link portion, respectively The example of sectional drawing of FIG.

본 발명은 로봇 매니퓰레이터(100)에 관한 것으로, 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 기계적인 로봇 암 장치에 관한 것이다. 로봇 매니퓰레이터(100)를 구성하는 링크 관절(120)과 링크 관절(120) 사이의 조인트(130)의 구성에 따라서 회전 운동이나 직선 운동을 하는 링크 관절(120)들이 연속적으로 연결되어 구성되며, 조인트(130)에 형성되는 액츄에이터(미도시)의 제어를 통해 로봇 매니퓰레이터(100)를 소정의 경로로 동작시킬 수가 있다. 이때, 링크 관절(120)의 단부에 형성되는 엔드이펙터(end-effector)(160)에는 다양한 툴(tool)이 장착될 수가 있다. The present invention relates to a robot manipulator 100, and to a mechanical robot arm device that provides a motion similar to a human arm. According to the configuration of the joint 130 between the link joint 120 and the link joint 120 constituting the robot manipulator 100, the link joints 120 for rotational movement or linear motion are continuously connected, The robot manipulator 100 can be operated in a predetermined path through the control of an actuator (not shown) formed at 130. In this case, various tools may be mounted on the end effector 160 formed at the end of the link joint 120.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 매니퓰레이터(100)의 구성을 보다 자세히 설명을 하면, 관절 링크(120), 케이스(122) 및 힘센서(170)를 포함하여 구성될 수가 있다. Referring to the configuration of the robot manipulator 100 according to an embodiment of the present invention in more detail, it may be configured to include a joint link 120, the case 122 and the force sensor 170.

관절 링크(120)는 고정부를 형성하는 베이스(110)로부터 복수 개 커플링 연결되어 인간의 관절과 유사하게 로봇 관절을 형성한다. 이때, 베이스(110)와 관절 링크(120) 사이 또는 이웃하는 두 개의 관절 링크(120) 사이에는 조인트(130)를 형성하게 되는데, 상기 조인트(130)에는 액츄에이터(미도시)가 형성되어서, 액츄에이터의 설계에 따라서 조인트(130)를 중심으로 관절 링크(120)가 회전 운동을 하도록 하거나, 관절 링크(120)의 축을 중심으로 회전 운동을 하도록 하거나, 실린더형 액츄에이터를 이용하여 직선 운동을 하도록 할 수가 있다. 따라서, 관절 링크(100)의 수 및 조인트(100)에서의 액츄에이터 설계 등의 방법으로 다자유도의 로봇 매니퓰레이터(100)를 다양하게 제작할 수가 있다.The articulation link 120 is coupled to the plurality of couplings from the base 110 forming the fixing portion to form a robot joint similar to the human joint. In this case, a joint 130 is formed between the base 110 and the joint link 120 or between two neighboring joint links 120. An actuator (not shown) is formed in the joint 130, thereby providing an actuator. According to the design of the joint 130 can be rotated about the joint link 120, the rotational movement around the axis of the joint link 120, or linear motion using a cylindrical actuator can be have. Therefore, the robot manipulator 100 of various degrees of freedom can be manufactured in various ways by the number of the joint links 100, the actuator design in the joint 100, etc.

말단에 위치하는 관절 링크(120)의 단부에는 엔드이펙터(end-effector)(160)가 형성될 수가 있는데, 물체의 파지, 용접, 조립 등 사용 목적에 따라서 다양한 엔드이펙터(160)가 장착될 수가 있다. An end effector 160 may be formed at an end of the joint link 120 positioned at the distal end, and various end effectors 160 may be mounted according to the purpose of use, such as gripping, welding, or assembling an object. have.

케이스(122)는 관절 링크(120)의 외주면을 덮는다. 이때, 관절 링크(120)와 케이스(122) 사이에는 소정의 이격 공간을 형성하는 것이 바람직하며, 사이의 이격 공간에 힘센서(170)가 배치될 수가 있다. The case 122 covers the outer circumferential surface of the articulation link 120. At this time, it is preferable to form a predetermined separation space between the joint link 120 and the case 122, the force sensor 170 may be disposed in the separation space therebetween.

이때, 각 관절 링크(120)의 외주면을 덮는 케이스(122)는 복수 개로 분할 되어 형성될 수가 있는데, 즉 단일의 관절 링크(120)에 대하여 복수의 케이스(122)를 이용하여 관절 링크(120)의 외주면을 덮도록 형성될 수가 있다. 예를 들어, 관절 링크(120)의 축 원주 방향으로 복수 개의 케이스(122)를 이용하여 관절 링크(120)의 전면을 덮도록 형성될 수가 있다. 도 4의 (a)에서는 3개의 케이스(122)를 이용하여 관절 링크(120)의 축 원주 방향으로 케이스(122)가 배치되는 것을 도시하고, 도 4의 (b)에서는 4개의 케이스(122)를 이용하여 관절 링크(120)의 축 원주 방향으로 케이스(122)가 배치되는 것을 도시한다. In this case, the case 122 covering the outer circumferential surface of each joint link 120 may be divided into a plurality of pieces, that is, the joint link 120 using the plurality of cases 122 with respect to the single joint link 120. It can be formed to cover the outer peripheral surface of the. For example, the plurality of cases 122 may be formed to cover the front surface of the articulation link 120 in the axial circumferential direction of the articulation link 120. 4 (a) shows that the case 122 is disposed in the axial circumferential direction of the articulation link 120 using the three cases 122, and in Figure 4 (b) four cases 122 It is shown that the case 122 is disposed in the axial circumferential direction of the articulation link 120 using.

이때, 각각의 케이스(122) 사이는 서로 이격되도록 하여 상호 간섭을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 분할되는 각 케이스(122)와 관절 링크(120) 사이에는 힘센서(170)가 각각 배치될 수가 있는데, 각각의 힘센서(170)는 각각의 힘센서(170)가 접촉하고 있는 케이스(122)에 가해지는 힘을 측정할 수 있도록 하고, 다른 케이스(122)에 인가되는 힘에는 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the cases 122 are spaced apart from each other so as not to receive mutual interference. As shown in FIG. 4, a force sensor 170 may be disposed between each case 122 and the joint link 120 that are divided, and each force sensor 170 may have a respective force sensor 170. It is preferable to be able to measure the force applied to the case 122 which is in contact with, and not to be affected by the force applied to the other case 122.

케이스(122)는 케이스(122) 내부에 위치하는 관절 링크(120)를 포함하여 동력 전달 파트(미도시), 전자 회로(미도시), 배선(미도시) 등을 보호하도록 할 뿐만 아니라, 외주면을 덮어 외관상으로 깔끔하게 보일 수 있도록 하는 역할을 할 수가 있다. The case 122 includes a joint link 120 located inside the case 122 to protect the power transmission part (not shown), the electronic circuit (not shown), the wiring (not shown), and the like. It can cover the top of the cover and make it look neat in appearance.

케이스(122)는 내부에 위치하는 배선 등을 포함하여 관절 링크(120)를 보호할 수 있도록 하고 케이스(122)에 가해지는 힘을 힘센서(170)에 잘 전달할 수 있도록 강성을 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The case 122 is formed of a material having rigidity so as to protect the articulation link 120 including wires located therein and to transfer the force applied to the case 122 to the force sensor 170 well. It is desirable to be.

힘센서(170)는 관절 링크(120)와 케이스(122) 사이에 배치되어 케이스(122)에 인가되는 힘을 측정한다. 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 케이스(122)에는 힘센서(170)의 상부 수평면과의 접촉을 용이하게 하도록 곡면의 케이스(122) 내부에서 돌출되어 평면의 면을 형성하여 힘센서(170)의 상부 수평면과 접촉하도록 하는 접촉부(123)가 형성될 수가 있다. The force sensor 170 is disposed between the joint link 120 and the case 122 to measure the force applied to the case 122. As shown in FIG. 3, the case 122 protrudes from the curved case 122 so as to facilitate contact with the upper horizontal surface of the force sensor 170 to form a plane surface of the force sensor 170. A contact portion 123 may be formed to contact the upper horizontal plane.

이때, 힘센서(170)는 z방향의 1축 센서를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 3축 및 6축의 다축 힘센서를 사용할 수가 있는데, 본 실시예에서는 직교하는 xyz 3축 방향의 힘과 토크를 측정하는 6축 힘센서를 사용하는 것이 바람직하다. At this time, the force sensor 170 may not only use a single-axis sensor in the z direction, but also can use a multi-axis and six-axis multi-axis force sensor, in this embodiment to measure the force and torque in the orthogonal xyz three axis direction It is preferable to use a six-axis force sensor.

케이스(122)와 관절 링크 사이(120)에 배치되는 6축의 힘센서(170)에 의해, 외부와의 충돌 등에 의해 케이스(122)에 힘이 가해질 때 3축 방향의 힘 값과 3축 방향의 토크 값을 측정할 수가 있다. By the six-axis force sensor 170 disposed between the case 122 and the joint link 120, the force value in the three-axis direction and the three-axis direction when a force is applied to the case 122 by collision with the outside, etc. Torque value can be measured.

힘 계산부(미도시)는 힘센서(170)가 측정한 6축의 힘 데이터로부터 케이스(122)에 가해지는 힘의 크기와 방향 및 위치를 계산할 수가 있다. 특히, 케이스(122)의 기하학적 구조를 파악할 수가 있다면 힘센서(170)로부터 측정되는 6축의 값과 케이스(122) 표면에 가해지는 힘 사이의 관계를 기하학적으로 매칭하는 것도 가능할 수가 있다. 따라서, 케이스(122)의 임의의 위치에 힘이 가해지더라도, 상기 힘 센서부는 힘센서(170)로부터 측정되는 값 및 매칭되어 저장된 값을 이용하여 인가되는 힘의 크기 및 방향과 위치를 빠르고 정확하게 파악할 수가 있다. The force calculator (not shown) may calculate the magnitude, direction, and position of the force applied to the case 122 from the six-axis force data measured by the force sensor 170. In particular, if the geometry of the case 122 can be grasped, it may be possible to geometrically match the relationship between the value of the six axes measured from the force sensor 170 and the force applied to the surface of the case 122. Therefore, even when a force is applied to any position of the case 122, the force sensor unit can quickly and accurately determine the magnitude, direction, and position of the force applied using the value measured from the force sensor 170 and the matched and stored value. There is a number.

이와 같이 힘 계산부에 의해 파악되는 힘을 기초로, 제어부(미도시)를 통해 로봇 매니퓰레이터(100)의 동작을 제어할 수가 있다. 예를 들어, 힘 계산부에서 파악되는 힘의 크기가 설정된 기준 값보다 클 경우에는 제어부는 움직이는 로봇 매니퓰레이터(100)의 동작을 자동으로 멈추도록 제어하거나 로봇 매니퓰레이터(100)가 다른 경로로 움직이도록 제어할 수가 있다. In this way, the operation of the robot manipulator 100 can be controlled through a controller (not shown) based on the force grasped by the force calculator. For example, when the magnitude of the force grasped by the force calculation unit is larger than the set reference value, the controller controls the robot manipulator 100 to automatically stop the motion of the moving robot manipulator 100 or moves the robot manipulator 100 to move to another path. You can do it.

이때, 도 4를 참조로 전술한 바와 같이 관절 링크(120)를 덮는 케이스(122)를 복수 개로 이격되도록 상호 분리하도록 하고, 분리된 각각의 케이스(122)와 관절 링크(120) 사이에 힘센서(170)를 각각 배치하는 것이 바람직한데, 분할된 개수가 많아질수록 관절 링크(120)에 인가되는 힘에 관한 정보를 더욱 정확하게 파악할 수가 있다. In this case, as described above with reference to FIG. 4, the case 122 covering the joint link 120 is separated from each other so as to be spaced apart from each other, and a force sensor between each of the separated cases 122 and the joint link 120. It is preferable to arrange the 170, and as the number of divided parts increases, it is possible to more accurately grasp information about the force applied to the joint link 120.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 매니퓰레이트의 동작에 관하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the robot manipulator according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명에 따른 로봇 매니퓰레이트는 베이스(110)와 관절 링크(120) 사이의 첫 번째 조인트(130)를 포함하여 이웃하는 관절 링크(120) 사이의 조인트(130)에 형성된 액츄에이터(미도시)의 동작을 제어부(미도시)가 제어하여 관절 운동을 하게 되며, 말단의 관절 링크(130)에 연결되는 엔드이펙터(160)에 의해 물체의 파지, 용접, 조립 등의 동작을 수행하게 된다. The robot manipulator according to the present invention includes an actuator (not shown) formed in the joint 130 between neighboring articulating links 120 including the first joint 130 between the base 110 and the articulating link 120. The control unit (not shown) controls the operation of the joint motion, and the end effector 160 is connected to the end of the joint link 130 to perform the operation, such as gripping, welding, assembly.

이때, 관절 링크(120)의 외주면을 덮는 케이스(122)에 충돌 등을 이유로 외부의 힘이 인가되면, 케이스(122)와 관절 링크(120) 사이에 형성되는 힘센서(170)에 힘이 전달되어 힘센서(170)로부터 힘을 측정하게 된다. 이때, 힘센서(170)는 3축의 힘과 토크를 측정하는 6축의 힘센서(170)일 수가 있는데, 힘 계산부(미도시)는 6축의 힘센서(170)가 측정한 힘 데이터를 이용하여 케이스(122)에 가해지는 힘의 크기와 방향 및 위치를 파악할 수가 있다. At this time, when an external force is applied to the case 122 covering the outer circumferential surface of the joint link 120, for example, a force is transmitted to the force sensor 170 formed between the case 122 and the joint link 120. The force is measured from the force sensor 170. At this time, the force sensor 170 may be a six-axis force sensor 170 for measuring the three-axis force and torque, the force calculation unit (not shown) by using the force data measured by the six-axis force sensor 170 The magnitude, direction, and position of the force applied to the case 122 can be grasped.

이때, 케이스(122)의 형상에 관한 기하학적 구조를 미리 파악하여 힘센서(170)로부터 측정되는 6축의 힘 데이터와 표면에 가해지는 힘 사이의 관계를 기하학적으로 매칭하여 미리 저장하도록 하여, 힘센서(170)로부터 측정되는 힘 데이터로부터 케이스(122)에 인가되는 힘의 크기와 방향 및 위치에 관한 정보를 빠르게 구할 수가 있다. At this time, the geometric structure of the shape of the case 122 is grasped in advance, and the relationship between the force data of the six axes measured from the force sensor 170 and the force applied to the surface is geometrically matched and stored in advance, so that the force sensor ( Information about the magnitude, direction, and position of the force applied to the case 122 can be quickly obtained from the force data measured from 170.

이때, 힘 계산부에서 구한 케이스(122)에 인가되는 힘에 관한 정보를 기초로 제어부를 통해 로봇 매니퓰레이터(100)의 동작을 제어할 수가 있다. At this time, the operation of the robot manipulator 100 may be controlled through the control unit based on the information about the force applied to the case 122 obtained by the force calculation unit.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents which can be modified.

100: 로봇 매니퓰레이터
110: 베이스
120: 관절 링크
122: 케이스
123: 접촉부
130: 조인트
140: 토크 센서
150: 피부형 필름 센서
160: 엔드이펙터
170: 힘센서100: robot manipulator
110: base
120: articulated link
122: case
123: contact
130: joint
140: torque sensor
150: skin film sensor
160: end effector
170: force sensor

Claims (7)

베이스로부터 로봇 관절을 형성하는 복수의 관절 링크;
상기 관절 링크를 덮는 케이스; 및
상기 관절 링크와 상기 케이스 사이에 배치되어 상기 케이스에 가해지는 힘을 측정하는 힘센서를 포함하는 로봇 매니퓰레이터.A plurality of articulation links forming a robotic joint from the base;
A case covering the joint link; And
And a force sensor disposed between the joint link and the case to measure a force applied to the case. 제 1 항에 있어서,
상기 힘센서는 다축 힘센서인 로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The force sensor is a robot manipulator is a multi-axis force sensor. 제 2 항에 있어서,
상기 힘센서는 직교하는 3축 방향의 힘 및 토크를 측정하는 6축 힘센서인 로봇 매니퓰레이터. The method of claim 2,
The force sensor is a robot manipulator which is a six-axis force sensor for measuring the force and torque in the orthogonal three-axis direction. 제 1 항에 있어서,
상기 케이스는 복수 개로 분할되어 상기 관절 링크를 덮고 각각의 분할된 케이스 각각에 상기 힘센서가 각각 배치되는 로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The case is divided into a plurality of robot manipulator to cover the joint link and each force sensor is disposed in each of the divided cases. 제 4 항에 있어서,
상기 케이스는 상기 관절 링크의 축 원주 방향으로 복수 개로 분할되는 로봇 매니퓰레이터.The method of claim 4, wherein
The case is divided into a plurality of robot manipulator in the axial circumferential direction of the joint link. 제 1 항에 있어서,
곡면의 상기 케이스 내측면에는 평면의 면을 형성하도록 돌출되어 상기 힘센서의 수평면과 접촉하는 접촉부가 형성되는 로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The robot manipulator is formed on the inner surface of the case of the curved surface protruding to form a plane surface to contact the horizontal surface of the force sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 힘센서가 측정한 데이터로부터 상기 케이스에 인가되는 힘의 크기와 방향 및 위치를 구하는 힘 계산부를 더 포함하는 로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
And a force calculator configured to obtain a magnitude, direction, and position of a force applied to the case from the data measured by the force sensor.
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