KR20210102778A - Robot safety testing apparatus using dummy for contact force valuation of robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇의 단위 부품까지 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미(dummy) 및 이를 이용한 로봇 안전성 시험 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dummy for evaluating robot contact force that can evaluate safety even to unit parts of a robot at a relatively low cost, and a robot safety test apparatus using the same.
인간과의 작업 공간 공유가 전제된 협동 로봇은 인간 작업자의 안전이 고려된 기구 및 제어 시스템 설계가 필수적으로 요구된다. 특히, 안전을 위해서는 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 시스템이 필요하다.Collaborative robots, which are premised on sharing work space with humans, are essential to designing mechanisms and control systems that consider the safety of human workers. In particular, for safety, a system that can evaluate the safety of a robot is required.
종래의 로봇 안전성 평가 시스템은 접촉력 및 가속도 등을 센싱하는 더미를 이용했지만 로봇 완성품에만 적용되는 한계가 있었다. 즉, 종래의 방식은 로봇의 단위 부품에 대한 안전성을 평가하기에는 무리가 있었다.The conventional robot safety evaluation system used a dummy that senses contact force and acceleration, but there was a limit to being applied only to the robot finished product. That is, in the conventional method, it was difficult to evaluate the safety of unit parts of the robot.
또한, 종래의 방식은 인간을 모사한 더미를 제작하여 시험을 진행하기 때문에 많은 예산이 소요되는 문제점을 안고 있었다.In addition, the conventional method has a problem in that a large amount of budget is required because the test is carried out by manufacturing a dummy simulating a human.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 비교적 저렴한 비용으로 로봇의 완성품 및 단위 부품까지 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a dummy for evaluating robot contact force, which has been proposed to solve the above-described problems, and can evaluate the safety of finished products and unit parts of the robot at a relatively low cost.
또한, 본 발명은 로봇 개발의 전체 과정에서 개발 부품의 접촉에 대한 안전성을 평가할 수 있는 로봇 접촉력 평가용 더미를 이용한 로봇 안전성 시험 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a robot safety test apparatus using a dummy for evaluating robot contact force, which can evaluate the safety of developing parts in the entire process of robot development.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치는 길이 방향을 기준으로 제1 구간과 제 2 구간으로 구획되는 받침대와, 받침대의 제1 구간 상부면에 배치되는 고정 테이블과, 고정 테이블의 상부면에 탈착이 가능한 레일과, 피대상물과의 충돌에 의하여 레일 상에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미와, 받침대의 제2 구간 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임과, 수직 프레임의 상단부를 잇는 수평 프레임을 갖는 고정 프레임과, 수평 프레임의 일부 구간에 체결되고 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 더미를 로봇 부품이 타격하도록 유도하는 진자 암을 포함한다.Robot safety test apparatus according to an embodiment of the present invention is a pedestal divided into a first section and a second section based on the longitudinal direction, a fixed table disposed on the upper surface of the first section of the pedestal, and an upper surface of the fixed table A rail that can be detached from a rail, a dummy that slides on the rail by collision with an object and measures the contact force with the object, a vertical frame protruding upward from the upper surface of the second section of the pedestal, and the upper end of the vertical frame a fixed frame having a horizontal frame connecting
여기서, 진자 암은 수평 프레임의 하측 일부 구간에 연결되고, 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상의 거치대와, 거치대의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축을 멈추거나 회전시키는 디스크 로터와, 회전축에 연결되는 암 로드와, 암 로드의 하단부에 형성되어 로봇 부품이 부착되는 부착편을 포함한다.Here, the pendulum arm is connected to a part of the lower part of the horizontal frame, and a 'C'-shaped holder with an open lower surface in the longitudinal direction, a disk rotor that stops or rotates the rotation shaft passing through both ends in the width direction of the holder, and the rotation shaft It includes an arm rod connected to the, and an attachment piece formed at the lower end of the arm rod to which the robot part is attached.
더미는 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트와, 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드와, 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재와, 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트와, 상부 조인트의 상단에 연결되며, 진자 암에 의해 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함한다.The dummy includes a base plate slidably connected to the rail, a lower joint connected to an upper end of the base plate, a link rod connected to an upper end of the lower joint, and a link rod attached on an outer peripheral surface of the link rod, the length of the link rod A weight member capable of adjusting a position along a direction, an upper joint connected to an upper end of the link rod, and a friction pad connected to an upper end of the upper joint and collided with the robot part by a pendulum arm.
마찰 패드는 수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것이 바람직하다.The friction pad is hingedly connected to the upper end of the upper joint to enable normal force adjustment, and is preferably fixed by a fixing member while the angle on the hinge axis is adjusted to a set striking position.
마찰 패드는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀과, 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이와, 로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함한다.The friction pad includes a load cell for measuring a contact force with the robot part, a pressure sensor array having a plurality of pressure sensors disposed at intervals on the surface, and an acceleration sensor for measuring acceleration after contact with the robot part.
여기서 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서의 데이터값은 제어부에 전송되고, 상기 제어부는 상기 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다.Here, data values of the load cell, the pressure sensor array, and the acceleration sensor are transmitted to the control unit, and the control unit compares the data values with a preset reference value and then analyzes and stores the result values.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치는, 방진 테이블과, 방진 테이블의 기준 위치에서 수평 방향으로 회전하는 매니퓰레이터와, 방진 테이블의 주변에 배치되는 받침대와, 피대상물과의 충돌에 의하여 받침대의 상부에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미와, 받침대의 상부면 일부 구간에 상방으로 돌출된 고정 프레임과, 고정 프레임의 상측 일부 구간에서 진자 운동하는 진자 암을 포함한다.A robot safety test apparatus according to another embodiment of the present invention includes a vibration-proof table, a manipulator rotating in a horizontal direction from a reference position of the vibration-proof table, a pedestal disposed around the vibration-proof table, and a pedestal by collision with an object It includes a dummy that slides on the upper part of the pedestal and measures the contact force with the object, a fixed frame that protrudes upward in a portion of the upper surface of the pedestal, and a pendulum arm that moves pendulum in a portion of the upper portion of the fixed frame.
이때, 더미는 기 설정된 조건으로 매니퓰레이터와 로봇 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 매니퓰레이터와 로봇 부품 사이에서 위치 변화가 가능한 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the position of the dummy can be changed between the manipulator and the robot part so as to selectively measure the contact force between the manipulator and the robot part under a preset condition.
더미는 받침대의 상부에 배치되는 링크 로드와, 링크 로드의 상, 하단에 각각 연결되는 상, 하부 조인트와, 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 매니퓰레이터 또는 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함한다.The dummy is attached to the outer peripheral surface of the link rod disposed on the top of the pedestal, upper and lower joints respectively connected to the upper and lower ends of the link rod, and the position can be adjusted along the length direction of the link rod. It includes a weight member and a friction pad connected to the upper end of the upper joint to collide with the manipulator or robot part.
이때, 상, 하부 조인트는 교체 가능한 스프링을 구비하여 충격을 감쇠하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the upper and lower joints are provided with replaceable springs to damp the impact.
마찰 패드의 표면에는 탈착 가능한 외피가 구비될 수 있다.The surface of the friction pad may be provided with a detachable shell.
로봇 안전성 시험 장치에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 접촉력 평가용 더미는, 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트와, 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드와, 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 피대상물과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함한다.A dummy for evaluating robot contact force according to an embodiment of the present invention used in a robot safety test apparatus includes a base plate, a lower joint connected to the upper end of the base plate, a link rod connected to the upper end of the lower joint, and a link rod an upper joint connected to the upper end of the , and a friction pad connected to the upper end of the upper joint to measure a contact force with an object.
단진자에 부착되는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로봇 안전성 시험 장치에 이용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 접촉력 평가용 더미는, 바닥 상에서 외력에 의해 슬라이딩 이동하는 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트의 상부에 배치되고, 길이 방향 양단에 상, 하부 조인트가 각각 연결되는 링크 로드와, 상부 조인트의 상단에 연결되어 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함한다.A dummy for evaluating robot contact force according to an embodiment of the present invention used in a robot safety test apparatus for measuring contact force with a robot part attached to a simple pendulum includes a base plate sliding on the floor by an external force, and an upper portion of the base plate and a link rod to which the upper and lower joints are respectively connected to both ends in the longitudinal direction, and a friction pad connected to the upper end of the upper joint to measure a contact force with the robot part.
여기서, 링크 로드는 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재를 구비하여, 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 할 수 있다.Here, the link rod may be provided with a weight member capable of position adjustment along the longitudinal direction, so that conditions can be set for each body part to be tested.
마찰 패드는 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀과, 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이와, 로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함한다. 이때, 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서는 측정된 데이터값을 상기 로봇 안전성 시험 장치의 제어부에 전송하고, 제어부는 전송 받은 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장할 수 있다.The friction pad includes a load cell for measuring a contact force with the robot part, a pressure sensor array having a plurality of pressure sensors disposed at intervals on the surface, and an acceleration sensor for measuring acceleration after contact with the robot part. At this time, the load cell, the pressure sensor array, and the acceleration sensor transmit the measured data value to the control unit of the robot safety test device, and the control unit compares the received data value with a preset reference value and analyzes and stores the result value. have.
본 발명에 따르면, 로봇 접촉력 평가용 더미는 비교적 간단한 구조로 이루어짐에도 불구하고 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇 부품의 안전성을 평가할 수 있다.According to the present invention, although the dummy for evaluating the robot contact force has a relatively simple structure, there is an advantage in that the safety of the robot can be evaluated. Accordingly, the present invention can evaluate the safety of robot parts at a relatively low cost.
또한, 본 발명은 로봇 개발의 전체 과정에서 로봇의 완성품뿐만 아니라, 로봇의 단위 부품까지 접촉에 대한 안전성을 평가할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can evaluate the safety of contact not only the finished product of the robot, but also the unit parts of the robot in the entire process of robot development.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 저면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 배면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도.1 is a perspective view schematically showing a robot safety testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view schematically showing a robot safety test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a bottom view schematically showing a robot safety testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view schematically showing a robot safety test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a rear view schematically showing a robot safety test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side view schematically showing the operating relationship between the components of the robot safety test apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view schematically showing a robot safety test apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a plan view schematically showing a robot safety test apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a side view schematically showing the operational relationship between the components of the robot safety test apparatus according to another embodiment of the present invention.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention and methods of 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 will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is defined by the description of the claims. On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" or "comprising" refers to the presence or addition is not excluded.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1 실시예first embodiment
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 평면도이고, 도 3은 저면도이고, 도 4는 정면도이고, 도 5는 배면도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing a robot safety testing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view, Figure 3 is a bottom view, Figure 4 is a front view, Figure 5 is a rear view.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 받침대(110), 고정 테이블(120), 레일(130), 더미(140), 고정 프레임(113) 및 진자 암(150)을 포함한다.1 to 5 , the robot
받침대(110)는 길이 방향을 기준으로 제1 구간(111)과, 제2 구간(112)으로 구획된다. 이러한 받침대(110)의 하부 가장자리에는 복수의 볼 캐스터(114)가 설치된다.The
볼 캐스터(114)는 받침대(110)의 이동시킬 수 있는 수단이다. 이러한 볼 캐스터(114)는 받침대(110)와 탈착 가능한 구조로 이루어질 수 있다.The
고정 테이블(120)은 받침대(110)의 제1 구간(111) 상부면에 배치된다. 이때, 고정 테이블(120)은 복수의 체결 홀(121)이 격자를 이루며 형성된다. 체결 홀(121)의 내경은 나사산이 형성되어 볼트가 끼워질 수 있다.The fixed table 120 is disposed on the upper surface of the
레일(130)은 고정 테이블(120)의 상부면에 설치되며, 고정 테이블(120)에 탈착 가능한 구조로 이루어진다.The
더미(140)는 레일(130)의 상부에 배치된다. 이러한 더미(140)는 레일(130) 상에서 슬라이딩 이동이 가능하다.The
더미(140)는 인간을 모사한 형태지만, 구조를 단순화하여 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있다. 이러한 더미(140)는 피대상물과의 충돌에 의하여 레일(130) 상에서 슬라이딩 이동되며, 피대상물과의 접촉력(contact force)을 측정한다.Although the
여기서, 피대상물이란 측정하고자 하는 로봇이나 로봇의 단일 부품을 의미한다. 더미(140)는 로봇이나 로봇의 단일 부품과의 접촉력을 측정한다.Here, the target means a robot to be measured or a single part of the robot. The
접촉력은 두 물체의 접촉점(면)에 있어서 상호의 물체에 작용하는 힘이다. 본 발명에서 표현되는 접촉은 '서로 맞닿는'다는 일반적인 사전적인 의미에 더하여 충돌의 개념을 포괄한다.The contact force is the force acting on each other at the point of contact (plane) of two objects. In addition to the general dictionary meaning of 'contacting each other', the contact expressed in the present invention encompasses the concept of collision.
더미(140)는 베이스 플레이트(141), 하부 조인트(142), 링크 로드(143), 상부 조인트(144) 및 마찰 패드(145)를 포함한다.The
베이스 플레이트(141)는 레일(130)에 슬라이딩 가능하게 연결된다.The
하부 조인트(142)는 베이스 플레이트(141)의 상단에 연결된다. 이러한 하부 조인트(142)에는 외부 충격을 감쇠하는 스프링(142a)이 구비된다. 스프링(142a)은 하부 조인트(142)의 몸체 상에 삽입된다. 스프링(142a)은 하부 조인트(142)와 교체가 가능한 탈착 구조로 이루어질 수 있다.The lower joint 142 is connected to the upper end of the
링크 로드(143)는 하부 조인트(142)의 상단에 연결된다. 이러한 링크 로드(143)의 외측 둘레면에는 링크 로드(143)의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재(143a)가 부착된다.The
사람 별 또는 신체 부위 별로 하중 및 이와 관련한 특성은 제각각 다른 것이 일반적이다. 따라서 중량 부재(143a)는 링크 로드(143)의 길이 방향을 따라 위치 조절을 하며 더미(140)를 통해 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 할 수 있다.In general, the load and related characteristics are different for each person or body part. Accordingly, the
상부 조인트(144)는 링크 로드(143)의 상단에 연결된다. 이러한 상부 조인트(144)에는 외부 충격을 감쇠하는 스프링(144a)이 구비된다. 스프링(144a)은 상부 조인트(144)의 몸체 상에 삽입된다. 스프링(144a)은 상부 조인트(144)와 교체가 가능한 탈착 구조로 이루어질 수 있다.The upper joint 144 is connected to the upper end of the
마찰 패드(145)는 상부 조인트(144)의 상단에 연결된다. 마찰 패드(145)는 진자 암(150)에 의해 로봇 부품과 충돌한다.The
마찰 패드(145)는 수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상부 조인트(144)의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축(146) 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재(미도시)에 의하여 고정될 수 있다.The
여기서 설정된 타격 위치란, 시험하고자 하는 인체 상의 부위나 형태에 따라 미리 설정된 위치를 말하며, 힌지축(146)을 통해 각도가 다변화된다.Here, the set hitting position refers to a preset position according to the part or shape of the human body to be tested, and the angle is diversified through the
고정부재는 볼트와 같이 물체를 고정시킬 수 있는 모든 물체를 포괄하는 의미를 가진다. 따라서, 본 발명의 고정부재는 형태와 구조가 제한되지 않는다.The fixing member has a meaning encompassing all objects capable of fixing an object, such as a bolt. Therefore, the fixing member of the present invention is not limited in shape and structure.
고정 프레임(113)은 받침대(110)의 제2 구간(112) 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임(113a)과, 수직 프레임(113a)의 상단부를 잇는 수평 프레임(113b)을 갖는다.The fixed
진자 암(150) 수평 프레임(113b)의 일부 구간에 체결된다. 진자 암(150)은 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 더미(140)를 로봇 부품이 타격하도록 유도한다.The
여기서, 기 설정된 조건이란 로봇 부품을 시험할 때 미리 계획한 데이터 베이스를 의미하며 시험의 상황에 따라 변경될 수 있다. 이때, 기 설정된 조건은 로봇 부품을 원하는 위치에서 고정시키거나 원하는 시간에 낙하시킬 수 있는 조건을 포괄한다.Here, the preset condition refers to a database planned in advance when testing robot parts, and may be changed according to the conditions of the test. In this case, the preset condition encompasses a condition in which the robot part can be fixed at a desired position or dropped at a desired time.
진자 암(150)은 거치대(151), 디스크 로터(152), 암 로드(154) 및 부착편(155)을 포함한다.The
거치대(151)는 수평 프레임(113b)의 하측 일부 구간에 연결된다. 거치대(151)는 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상으로 이루어진다.The
디스크 로터(152)는 거치대(151)의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축(153)을 멈추거나 회전시킨다.The
암 로드(154)는 긴 막대 형태로 이루어지며, 길이 방향 상단부가 회전축(153)에 연결된다.The
부착편(155)은 암 로드(154)의 길이 방향 하단부에 형성되어, 로봇 부품이 부착되는 부위이다. 이러한 부착편(155)은 불특정 로봇 부품이 부착될 수 있도록 볼팅 조립이 가능하거나 별도의 고정수단(미도시)에 의해 로봇 부품을 고정할 수 있다.The
제1 실시예의 구동 메커니즘The drive mechanism of the first embodiment
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.6 is a side view schematically illustrating an operational relationship between components of a robot safety testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 시험하고자 하는 로봇 부품(10)을 진자 암(150)에 부착한 뒤, 진자 암(150)의 진자 운동을 통해 인간을 모사한 더미(140)를 타격하여 로봇 부품(10)과 더미(140)의 접촉력을 측정한다.Referring to FIG. 6 , the robot
이를 통해, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 인간의 안전 허용치와 관련한 데이터 베이스에 새롭게 시험으로 얻은 데이터값을 추가하여 저장할 수 있다.Through this, the robot
진자 암(150)의 부착편(155)과 시험하고자 하는 로봇 부품(10)은 추 역할을 한다. 이렇게 추 역할을 하는 부착편(155)과 로봇 부품(10)이 기 설정된 조건으로 진자 운동을 할 때, 부착편(155)에 부착된 로봇 부품(10)의 위치에 따라 위치에너지와 운동에너지가 전환된다.The
제1 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치(100)의 구동 메커니즘을 살펴보기에 앞서, 아직 설명하지 않은 구성에 대해 살펴보기로 한다.Prior to examining the driving mechanism of the robot
마찰 패드(145)는 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b), 가속도센서(145c)를 포함한다.The
로드 셀(145a)은 로봇 부품(10)과의 접촉력을 측정하기 위하여 마찰 패드(145)에 구비된다.The
압력센서 어레이(145b)는 마찰 패드(145)의 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 형태로 이루어진다.The
가속도센서(145c)는 마찰 패드(145)와 로봇 부품(10)이 상호 접촉된 후의 가속도를 측정한다.The
여기서 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b) 및 가속도센서(145c)는 측정된 데이터값을 로봇 안전성 시험 장치(100)에 포함되는 제어부(160)에 전송한다.Here, the
제어부(160)는 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다. 여기서, 기 설정된 기준값은 로봇 안전성 시험 장치(100)와 연계된 클라우드(미도시)의 데이터 베이스 상에 저장된 데이터값을 의미하며, 이 데이터값은 접촉력, 접촉압력분포, 가속도 센싱값 등을 포괄한다.The
이어서 로봇 안전성 시험 장치(100)의 구동 메커니즘을 살펴보면, 시험하고자 하는 로봇 부품(10)을 진자 암(150)의 부착편(155)에 고정한다. 부착편(155)에 로봇 부품(10)이 부착되면, 진자 암(150)은 제어부(160)에 의해 진자 운동하며 더미(140)를 로봇 부품(10)이 타격하도록 유도한다.Next, looking at the driving mechanism of the robot
이때, 제어부(160)는 로봇 부품(10)의 위치와 타격 데이터값을 실시간으로 수집하여 클라우드에 저장된 데이터값과 비교 연산한 이후, 그 결과값을 분석하여 저장한다.At this time, the
진자 암(150)에 부착된 로봇 부품(10)에 의해 타격된 더미(140)는 레일(130) 상에서 뒤로 밀린다. 이때, 더미(140)는 기본적으로 레일(130) 상에서 수동적으로 움직이지만 경우에 따라선 능동적으로 움직이거나 고정할 수 있다.The
제2 실시예second embodiment
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 8은 평면도이다.7 is a perspective view schematically showing a robot safety test apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view.
도 7 및 도 8을 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 방진 테이블(180), 매니퓰레이터(170), 받침대(110), 더미(140), 고정 프레임(113), 진자 암(150) 및 제어부(160)를 포함한다.7 and 8, the robot
위 구성 중 제1 실시예와 중복되는 구성은 생략하기로 한다.Among the above configurations, configurations overlapping those of the first embodiment will be omitted.
제2 실시예에서의 로봇 안전성 시험 장치(100)는 제1 실시예에서 방진 테이블(180)과 매니퓰레이터(170)가 추가된 구성이다.The robot
방진 테이블(180)은 공기압을 이용하여 바닥이 진동을 격리시킬 수 있는 구조로 이루어지고, 볼트를 넣을 수 있는 홀이 규칙적으로 천공되어 있다. 따라서 원하는 위치에 매니퓰레이터(170)를 고정시킬 수 있다.The anti-vibration table 180 has a structure in which the floor can isolate vibration using air pressure, and holes into which a bolt can be inserted are regularly drilled. Therefore, the
매니퓰레이터(170)는 일종의 로봇 암(arm)을 말하며, 인간의 팔과 유사한 기능을 보유한다. 이러한 매니퓰레이터(170)는 인간과 공유하는 산업 현장에서 많이 쓰이기 때문에 그 안전성을 점검하는 것이 중요하다.The
제2 실시예의 구동 메커니즘Driving mechanism of the second embodiment
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 안전성 시험 장치의 구성 간 작동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.9 is a side view schematically showing an operating relationship between the components of a robot safety testing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 로봇 안전성 시험 장치(100)는 단진자와 브레이크로 이루어진 진자 암(150) 구조를 통해 로봇 부품(10)에 대한 반복 시험이 가능하다.Referring to FIG. 9 , the robot
제2 실시예에서의 더미(140)는 기 설정된 조건으로 매니퓰레이터(170)와 로봇 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 매니퓰레이터(170)와 로봇 부품 사이에서 위치 변화가 가능하다.The position of the
이때, 더미(140)는 제어부(160)에 의해 자체적으로 수평 전환이 가능하거나 레일(130)과의 체결 구조 상 회전이 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 또는, 마찰 패드(145)는 힌지축(146)을 기준으로 180도(degree) 전환이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.In this case, the
마찰 패드(145)는 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b), 가속도센서(145c)를 포함한다.The
로드 셀(145a)은 로봇 부품(10)과의 접촉력을 측정하기 위하여 마찰 패드(145)에 구비된다.The
압력센서 어레이(145b)는 마찰 패드(145)의 표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 형태로 이루어진다.The
가속도센서(145c)는 마찰 패드(145)와 로봇 부품(10)이 상호 접촉된 후의 가속도를 측정한다.The
이때, 마찰 패드(145)의 표면에는 탈착 가능한 외피(미도시)가 구비될 수 있다. 여기서 로드 셀(145a), 압력센서 어레이(145b) 및 가속도센서(145c)는 제1 실시예와 마찬가지로 측정된 데이터값을 로봇 안전성 시험 장치(100)에 포함되는 제어부(160)로 전송한다.In this case, a detachable outer shell (not shown) may be provided on the surface of the
제어부(160)는 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장한다.The
이렇게 저장된 데이터값은 모니터링 및 분석이 가능하여 향후 관련한 시험 조건에서 필요한 데이터를 추출하는 데 도움이 될 수 있다.The data values stored in this way can be monitored and analyzed, which can help extract necessary data from related test conditions in the future.
제2 실시예서의 로봇 안전성 시험 장치(100)는 로봇 완성품과 더불어 로봇 부품에 대한 평가를 독립적으로 수행할 수 있다.The robot
이에 더하여 제1, 2 실시예에서 이용되는 로봇 접촉력 평가용 더미(140)는 비교적 간단한 구조로 이루어짐에도 불구하고 로봇의 안전성을 평가할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 본 발명은 비교적 저렴한 비용으로 로봇 부품의 안전성을 평가할 수 있다.In addition, although the
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical spirit of the present invention.
10: 로봇 부품
100: 로봇 안전성 시험 장치
110: 받침대
111: 받침대의 제1 구간
112: 받침대의 제2 구간
113: 고정 프레임
113a: 수직 프레임
113b: 수평 프레임
114: 볼 캐스터
120: 고정 테이블
121: 체결 홀
130: 레일
140: 더미
141: 베이스 플레이트
142: 하부 조인트
142a: 스프링
143: 링크 로드
143a: 중량 부재
144: 상부 조인트
144a: 스프링
145: 마찰 패드
145a: 로드 셀
145b: 압력센서 어레이
145c: 가속도센서
146: 힌지축
150: 진자 암
151: 거치대
152: 디스크 로터
153: 회전축
154: 암 로드
155: 부착편
160: 제어부
170: 매니퓰레이터
180: 방진 테이블
181: 볼 캐스터10: Robot parts
100: robot safety test device
110: pedestal 111: first section of the pedestal
112: second section of the pedestal 113: fixed frame
113a:
114: ball caster 120: fixed table
121: fastening hole 130: rail
140: dummy 141: base plate
142: lower joint 142a: spring
143:
144: upper joint 144a: spring
145:
145b:
146: hinge axis 150: pendulum arm
151: cradle 152: disk rotor
153: rotation shaft 154: arm rod
155: attachment piece 160: control unit
170: manipulator 180: anti-vibration table
181: ball caster
Claims (12)
상기 받침대의 제1 구간 상부면에 배치되는 고정 테이블;
상기 고정 테이블의 상부면에 탈착이 가능한 레일;
피대상물과의 충돌에 의하여 상기 레일 상에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미;
상기 받침대의 제2 구간 상부면에 상방으로 돌출된 수직 프레임과, 상기 수직 프레임의 상단부를 잇는 수평 프레임을 갖는 고정 프레임; 및
상기 수평 프레임의 일부 구간에 체결되고, 시험 대상인 로봇 부품이 부착된 상태에서 기 설정된 조건으로 진자 운동하며 상기 더미를 로봇 부품이 타격하도록 유도하는 진자 암을 포함하는 로봇 안전성 시험 장치.a pedestal divided into a first section and a second section based on the longitudinal direction;
a fixed table disposed on the upper surface of the first section of the pedestal;
a rail detachable from the upper surface of the fixed table;
a dummy that slides on the rail by collision with the target and measures a contact force with the target;
a fixed frame having a vertical frame protruding upwardly from the upper surface of the second section of the pedestal, and a horizontal frame connecting an upper end of the vertical frame; and
and a pendulum arm fastened to a portion of the horizontal frame and pendulum motion under a preset condition in a state in which the robot part to be tested is attached, and a pendulum arm guiding the robot part to hit the dummy.
상기 진자 암은
상기 수평 프레임의 하측 일부 구간에 연결되고, 길이 방향으로 하면이 개방된 'ㄷ'자 형상의 거치대;
상기 거치대의 폭 방향 양단을 관통하는 회전축을 멈추거나 회전시키는 디스크 로터;
상기 회전축에 연결되는 암 로드; 및
상기 암 로드의 하단부에 형성되어, 로봇 부품이 부착되는 부착편을 포함하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.According to claim 1,
The pendulum arm is
a 'C'-shaped holder connected to a portion of the lower portion of the horizontal frame and having an open lower surface in the longitudinal direction;
a disk rotor for stopping or rotating a rotation shaft passing through both ends in the width direction of the holder;
an arm rod connected to the rotation shaft; and
The robot safety test device is formed at the lower end of the arm rod and includes an attachment piece to which robot parts are attached.
상기 더미는
상기 레일에 슬라이딩 가능하게 연결되는 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트;
상기 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드;
상기 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 상기 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재;
상기 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트; 및
상기 상부 조인트의 상단에 연결되며, 상기 진자 암에 의해 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.According to claim 1,
the pile is
a base plate slidably connected to the rail;
a lower joint connected to an upper end of the base plate;
a link rod connected to an upper end of the lower joint;
a weight member attached to the outer circumferential surface of the link rod and adjustable in position along the length direction of the link rod;
an upper joint connected to an upper end of the link rod; and
and a friction pad connected to the upper end of the upper joint and collided with the robot part by the pendulum arm.
상기 마찰 패드는
수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상기 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.4. The method of claim 3,
the friction pad
A robot safety test device that is hinged to the upper end of the upper joint to enable normal force control, and is fixed by a fixing member in a state in which the angle on the hinge axis is adjusted to a set striking position.
상기 마찰 패드는
로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀;
표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이; 및
로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하고,
상기 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서의 데이터값은 제어부에 전송되고, 상기 제어부는 상기 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.4. The method of claim 3,
the friction pad
a load cell that measures the contact force with the robot part;
a pressure sensor array in which a plurality of pressure sensors are disposed on the surface at intervals; and
An accelerometer for measuring the acceleration after contact with the robot part,
The data values of the load cell, the pressure sensor array, and the acceleration sensor are transmitted to a control unit, and the control unit compares the data values with a preset reference value, and then analyzes and stores the result values.
상기 방진 테이블의 기준 위치에서 수평 방향으로 회전하는 매니퓰레이터;
상기 방진 테이블의 주변에 배치되는 받침대;
피대상물과의 충돌에 의하여 상기 받침대의 상부에서 슬라이딩 이동되며 피대상물과의 접촉력을 측정하는 더미;
상기 받침대의 상부면 일부 구간에 상방으로 돌출된 고정 프레임; 및
상기 고정 프레임의 상측 일부 구간에서 진자 운동하는 진자 암을 포함하고,
상기 더미는 기 설정된 조건으로 상기 매니퓰레이터와 로봇 부품과의 접촉력을 선택적으로 측정이 가능하도록, 상기 매니퓰레이터와 로봇 부품 사이에서 위치 변화가 가능한 것인 로봇 안전성 시험 장치.anti-vibration table;
a manipulator rotating in a horizontal direction from a reference position of the anti-vibration table;
a pedestal disposed around the anti-vibration table;
a dummy that slides on the top of the pedestal by collision with the target and measures the contact force with the target;
a fixing frame protruding upward in a portion of the upper surface of the pedestal; and
and a pendulum arm that pendulum moves in a portion of the upper portion of the fixed frame,
The dummy is a robot safety test apparatus that allows a position change between the manipulator and the robot part so as to selectively measure the contact force between the manipulator and the robot part under a preset condition.
상기 더미는
상기 받침대의 상부에 배치되는 링크 로드;
상기 링크 로드의 상, 하단에 각각 연결되는 상, 하부 조인트;
상기 링크 로드의 외측 둘레면 상에 부착되고, 상기 링크 로드의 길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재; 및
상기 상부 조인트의 상단에 연결되어 상기 매니퓰레이터 또는 로봇 부품과 충돌하는 마찰 패드를 포함하고,
상기 상, 하부 조인트는
교체 가능한 스프링을 구비하여 충격을 감쇠하는 것인 로봇 안전성 시험 장치.7. The method of claim 6,
the pile is
a link rod disposed on the pedestal;
upper and lower joints respectively connected to the upper and lower ends of the link rod;
a weight member attached to the outer circumferential surface of the link rod and adjustable in position along the length direction of the link rod; and
a friction pad connected to the upper end of the upper joint to collide with the manipulator or robot part;
The upper and lower joints are
A robot safety test device that has a replaceable spring to damp the impact.
상기 마찰 패드의 표면에는
탈착 가능한 외피가 구비되는 것인 로봇 안전성 시험 장치.8. The method of claim 7,
The surface of the friction pad is
Robot safety testing device that is provided with a detachable shell.
베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상단에 연결되는 하부 조인트;
상기 하부 조인트의 상단에 연결되는 링크 로드;
상기 링크 로드의 상단에 연결되는 상부 조인트; 및
상기 상부 조인트의 상단에 연결되어 피대상물과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함하고,
상기 마찰 패드는
수직 항력(normal force) 조절이 가능하도록 상기 상부 조인트의 상단에 힌지 연결되되, 설정된 타격 위치로 힌지축 상의 각도가 조절된 상태에서 고정부재에 의하여 고정되는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.A dummy used in a robot safety test apparatus, comprising:
base plate;
a lower joint connected to an upper end of the base plate;
a link rod connected to an upper end of the lower joint;
an upper joint connected to an upper end of the link rod; and
a friction pad connected to the upper end of the upper joint to measure a contact force with an object;
the friction pad
A dummy for evaluating robot contact force that is hingedly connected to the upper end of the upper joint to enable normal force adjustment, and is fixed by a fixing member in a state in which the angle on the hinge axis is adjusted to a set striking position.
상기 상, 하부 조인트는
교체 가능한 스프링을 구비하여 충격을 감쇠하는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.10. The method of claim 9,
The upper and lower joints are
A dummy for evaluating robot contact force that has a replaceable spring to damp the impact.
바닥 상에서 외력에 의해 슬라이딩 이동하는 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 상부에 배치되고, 길이 방향 양단에 상, 하부 조인트가 각각 연결되는 링크 로드; 및
상기 상부 조인트의 상단에 연결되어 로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 마찰 패드를 포함하고,
상기 링크 로드는
길이 방향을 따라 위치 조절이 가능한 중량 부재를 구비하여, 시험하고자 하는 인체 부위마다 조건 설정이 가능하도록 하는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.In a dummy used for a robot safety test device that measures a contact force with a robot part attached to a simple pendulum,
a base plate sliding on the floor by an external force;
a link rod disposed on the base plate and having upper and lower joints respectively connected to both ends in the longitudinal direction; and
It includes a friction pad connected to the upper end of the upper joint to measure the contact force with the robot part,
The link load is
A dummy for evaluating robot contact force that includes a weight member that can be positioned along the longitudinal direction so that conditions can be set for each part of the human body to be tested.
상기 마찰 패드는
로봇 부품과의 접촉력을 측정하는 로드 셀;
표면에 복수의 압력센서가 간격을 두고 배치되는 압력센서 어레이; 및
로봇 부품과 접촉된 후의 가속도를 측정하는 가속도센서를 포함하고,
상기 로드 셀, 압력센서 어레이 및 가속도센서는 측정된 데이터값을 상기 로봇 안전성 시험 장치의 제어부에 전송하고,
상기 제어부는 상기 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교 연산 후 그 결과값을 분석하여 저장하는 것인 로봇 접촉력 평가용 더미.12. The method of claim 11,
the friction pad
a load cell that measures the contact force with the robot part;
a pressure sensor array in which a plurality of pressure sensors are disposed on the surface at intervals; and
An accelerometer for measuring the acceleration after contact with the robot part,
The load cell, the pressure sensor array and the acceleration sensor transmit the measured data value to the control unit of the robot safety test device,
The control unit compares the data value with a preset reference value, and then analyzes and stores the result value for evaluating robot contact force.
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KR1020200017240A KR102508001B1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Robot safety testing apparatus using dummy for contact force valuation of robot |
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