KR20210138953A - End effector of robot - Google Patents

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KR20210138953A
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손형일
설재휘
이세창
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전남대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is an end effector of a robot. The end effector of the robot according to an embodiment of the present invention may comprise: a main body; a pair of grippers rotationally coupled to the main body in the direction facing each other to grip a fruit tree; and a cutter provided on the main body to rotate in the same direction as the rotation direction of the gripper to cut a stem of the fruit tree. An objective of the present invention is to provide the end effector of the robot used for harvesting the fruit tree.

Description

로봇의 엔드 이펙터 {END EFFECTOR OF ROBOT}End EFFECTOR OF ROBOT

본 발명은 로봇의 엔드 이펙터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과수를 채취하는데 사용되는 로봇의 엔드 이펙터에 관한 것이다.The present invention relates to an end effector of a robot, and more particularly, to an end effector of a robot used for harvesting fruit trees.

전 세계적으로 4차 산업 혁명과 함께 농업 분야에 로봇(robot)을 도입함으로써, 농업의 자동화를 위한 연구 개발이 다양하게 진행되고 있다. 전 세계 인구의 지속적으로 증가함에 따른 식량 부족 문제가 대두되고 있어 농산물의 생산량을 높이기 위해 농업을 자동화하는 것은 필요하다.With the introduction of robots in the agricultural field along with the 4th industrial revolution worldwide, research and development for automation of agriculture is being carried out in various ways. As the world's population continues to grow, the problem of food shortage is emerging, so it is necessary to automate agriculture to increase the production of agricultural products.

또한, 고령화 사회가 진행됨에 따라 농업에 투여되는 인력 부족 현상이 발생되고, 이러한 문제를 해결하기 위해 농업, 특히 과수를 채취하는데 로봇의 사용이 더욱 요구된다.In addition, as an aging society progresses, there is a shortage of manpower administered to agriculture.

작물 재배시에 가장 많이 투입되는 노동력 중의 하나인 과수의 수확 작업은 작물의 종류에 따라 전체 투입되는 노동력의 약 25%정도까지 차지할 정도로 많은 시간과 노동이 투입되는 작업이다. Harvesting of fruit trees, which is one of the most input labor force in the cultivation of crops, takes up a lot of time and labor, accounting for about 25% of the total labor force depending on the type of crop.

일반적으로, 과수의 수확 작업은 대부분 수작업으로 이루어지고, 인간의 노동력을 대체하기 위한 로봇의 연구와 개발이 이루어지고 있으나, 과수의 모양과 크기가 일정하지 않고 불규칙적이어서 기술적 난이도가 높고, 이로 인해 로봇의 상용화에 어려움이 발생하는 것이 현실이다. In general, most of the harvesting of fruit trees is done manually, and research and development of robots to replace human labor are being carried out. The reality is that there are difficulties in the commercialization of

수확용 로봇은 특정 작물을 대상으로 연구 및 개발이 진행되고 있는데, 과수의 수확 작업은 각 작물의 모양, 크기, 위치, 및 완숙도를 판별하여 원하는 작물의 과수를 수확할 수 있고, 이는 작물에 대한 위치를 인식함과 더불어 작물의 완숙도를 판별해야 하는 어려움이 존재한다.Harvesting robots are being researched and developed for specific crops, and the harvesting operation of fruit trees determines the shape, size, location, and maturity of each crop to harvest the fruit tree of the desired crop. In addition to recognizing the location of the plant, there is a difficulty in determining the maturity level of crops.

또한, 무분별한 수확 작업은 작물에게 스트레스를 줄 수 있고, 병해충에 노출될 위험이 존재하기 때문에, 수확 대상 작물뿐만 아니라 주변 작물에도 악영향을 미칠 가능성이 존재한다. In addition, indiscriminate harvesting work may stress the crops, and since there is a risk of exposure to pests, there is a possibility that it may adversely affect not only the crop to be harvested but also the surrounding crops.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과수를 수확하는데 사용되는 로봇의 엔드 이펙터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an end effector of a robot used for harvesting fruit trees.

또한, 과수를 파지할 때, 과수에 손상이 발생하지 않는 로봇의 엔드 이펙터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an end effector of a robot that does not damage the fruit tree when gripping the fruit tree.

또한, 줄기의 위치에 관계없이 줄기를 절단하여 과수에 손상이 발생하지 않는 로봇의 엔드 이펙터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide an end effector of a robot that does not damage the fruit tree by cutting the stem regardless of the position of the stem.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 본체; 상기 본체에 서로 마주보는 방향으로 회전 가능하게 결합되어 과수를 파지하는 한 쌍의 그리퍼; 및 상기 본체에 상기 그리퍼의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 구비되어 과수의 줄기를 절단하는 절단기;를 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to an embodiment of the present invention for achieving the object as described above includes a main body; a pair of grippers rotatably coupled to the body in a direction facing each other to grip the fruit tree; and a cutter provided on the main body to rotate in the same direction as the rotation direction of the gripper to cut the stem of the fruit tree.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 상기 한 쌍의 그리퍼의 사이에서 상기 한 쌍의 그리퍼를 연결하는 연결부;를 더 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to an embodiment of the present invention may further include a connecting part connecting the pair of grippers between the pair of grippers.

상기 연결부의 직선 운동에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼가 회전 운동할 수 있다.The pair of grippers may rotate according to the linear motion of the connection part.

상기 연결부와 상기 한 쌍의 그리퍼는 기어 결합될 수 있다.The connection part and the pair of grippers may be gear-coupled.

상기 절단기는 절단 힌지를 중심으로 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 커터; 및 상기 한 쌍의 커터를 회전시키는 편심 힌지;를 포함할 수 있다.The cutter includes a pair of cutters rotatably coupled to the cutting hinge as a center; and an eccentric hinge for rotating the pair of cutters.

상기 편심 힌지는 상기 한 쌍의 커터 중 어느 하나의 커터에 형성되는 슬롯에 삽입되어, 상기 편심 힌지의 회전 운동에 따라 상기 한 쌍의 커터가 회전 운동할 수 있다.The eccentric hinge may be inserted into a slot formed in one of the pair of cutters, and the pair of cutters may rotate according to the rotational movement of the eccentric hinge.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 상기 연결부에 구비되어 과수를 흡착하는 흡착 패드;를 더 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to an embodiment of the present invention may further include a suction pad provided in the connection part to absorb fruit trees.

상기 흡착 패드는 상기 연결부와 함께 이동할 수 있다.The suction pad may move together with the connection part.

상기 한 쌍의 그리퍼와 상기 절단기는 서로 인접하게 위치할 수 있다.The pair of grippers and the cutter may be positioned adjacent to each other.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 제1 구동부를 수용하는 본체; 상기 제1 구동부의 동력에 의해 회전하고, 상기 본체에 서로 마주보는 방향으로 회전 가능하게 결합되어 과수를 파지하는 한 쌍의 그리퍼; 제2 구동부를 수용하고 상기 본체에 결합하는 절단 커버; 및 상기 제2 구동부의 동력에 의해 회전하고, 상기 그리퍼의 회전 방향과 동일한 회전 방향으로 회전하도록 상기 절단 커버 내에 구비되어 과수의 줄기를 절단하는 절단기;를 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to another embodiment of the present invention includes a body accommodating a first driving unit; a pair of grippers rotated by the power of the first driving unit and rotatably coupled to the main body in a direction facing each other to grip the fruit tree; a cutting cover that receives the second driving unit and is coupled to the main body; and a cutter that rotates by the power of the second driving unit and is provided in the cutting cover to cut the stem of the fruit tree so as to rotate in the same rotation direction as the rotation direction of the gripper.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 상기 한 쌍의 그리퍼의 사이에서 상기 한 쌍의 그리퍼를 연결하는 연결부;를 더 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to another embodiment of the present invention may further include a connecting part connecting the pair of grippers between the pair of grippers.

상기 연결부의 직선 운동에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼가 회전 운동할 수 있다.The pair of grippers may rotate according to the linear motion of the connection part.

상기 연결부와 상기 한 쌍의 그리퍼는 기어 결합될 수 있다.The connection part and the pair of grippers may be gear-coupled.

상기 연결부에는 한 쌍의 랙기어가 형성되고, 상기 한 쌍의 그리퍼에는 평기어가 형성되어, 상기 연결부의 랙기어와 상기 한 쌍의 그리퍼의 평기어가 서로 기어 결합할 수 있다.A pair of rack gears may be formed in the connection part, and a spur gear may be formed in the pair of grippers, so that the rack gear of the connection part and the spur gears of the pair of grippers may be gear-coupled to each other.

상기 절단기는 절단 힌지를 중심으로 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 커터; 및 상기 제2 구동부의 구동축에 편심되어 설치되고, 상기 한 쌍의 커터를 회전시키는 편심 힌지;를 포함할 수 있다.The cutter includes a pair of cutters rotatably coupled to the cutting hinge as a center; and an eccentric hinge installed eccentrically on the driving shaft of the second driving unit and configured to rotate the pair of cutters.

상기 편심 힌지는 상기 한 쌍의 커터 중 어느 하나의 커터에 형성되는 슬롯에 삽입되어, 상기 편심 힌지의 회전 운동에 따라 상기 한 쌍의 커터가 설정된 각도만큼 회전하여 과수의 줄기를 절단할 수 있다.The eccentric hinge may be inserted into a slot formed in any one of the pair of cutters, and the pair of cutters may be rotated by a set angle according to the rotational movement of the eccentric hinge to cut the stem of the fruit tree.

상기 한 쌍의 커터는 제3 구동부의 동력에 의해 상기 그리퍼의 회전 방향에 대해 수직한 방향으로 이동할 수 있다.The pair of cutters may be moved in a direction perpendicular to the rotation direction of the gripper by the power of the third driving unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 상기 연결부에 구비되어 과수를 흡착하는 흡착 패드;를 더 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to another embodiment of the present invention may further include a suction pad provided in the connection part to absorb fruit trees.

상기 흡착 패드는 상기 연결부와 함께 이동할 수 있다.The suction pad may move together with the connection part.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 상기 흡착 패드에 공압을 발생시키는 공압 펌프;를 더 포함할 수 있다.The end effector of the robot according to another embodiment of the present invention may further include a pneumatic pump for generating air pressure in the suction pad.

상기 한 쌍의 그리퍼와 상기 절단기는 서로 인접하게 위치할 수 있다.The pair of grippers and the cutter may be positioned adjacent to each other.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 로봇의 엔드 이펙터에 의하면, 탄성 재질로 형성된 그리퍼를 통해 과수를 파지함으로써, 과수를 수확할 때 과수에 손상이 가해지는 것을 방지할 수 있다.According to the end effector of the robot according to the embodiment of the present invention as described above, damage to the fruit tree can be prevented when the fruit tree is harvested by gripping the fruit tree through a gripper formed of an elastic material.

또한, 한 쌍의 절단기가 회전하는 회전 반경이 그리퍼가 과수를 파지했을 때의 반경보다 크게 형성됨으로써, 절단기와 그리퍼가 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the rotation radius at which the pair of cutters rotate is larger than the radius when the gripper grips the fruit tree, it is possible to prevent the cutter and the gripper from interfering with each other.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 다른 방향에서 도시한 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 절단기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention from another direction.
4 is an exploded perspective view illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention from another direction.
6 to 8 are views for explaining the operation of the cutter according to an embodiment of the present invention.
9 to 11 are views for explaining the operation of the end effector of the robot according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions. It was.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 블록도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 사시도이다. 그리고 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터를 도시한 분해 사시도이다.1 is a block diagram illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are perspective views illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention. 4 and 5 are exploded perspective views illustrating an end effector of a robot according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터는 본체(100), 본체(100)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 그리퍼, 및 한 쌍의 그리퍼와 동일한 회전 방향으로 회전하도록 본체(100)에 결합되는 절단기(300)를 포함할 수 있다. 1 to 5 , the end effector of the robot according to the embodiment of the present invention is the same as the main body 100 , a pair of grippers rotatably coupled to the main body 100 , and a pair of grippers It may include a cutter 300 coupled to the body 100 to rotate in the rotation direction.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 그리퍼를 구성하는 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component constituting the end gripper of the robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본체(100)는 제1 구동부(140)가 수용되는 몸체(110), 몸체(110)에서 연장되는 플랜지(112)를 포함할 수 있다. The body 100 may include a body 110 in which the first driving unit 140 is accommodated, and a flange 112 extending from the body 110 .

본체(100)의 플랜지(112)의 내측에는 판 상의 제1 결합판(120)이 결합되고, 제1 결합판(120)에는 한 쌍의 결합축(121)이 돌출 형성될 수 있다. 제1 결합판(120)의 결합축(121)이 형성되는 면과 마주보는 위치에 제2 결합판(130)이 구비된다. 제2 결합판(130)에는 결합축(121)과 대응하는 위치에 결합홈(131)이 형성될 수 있다. 제1 결합판(120)의 결합축(121)이 제2 결합판(130)의 결합홈(131)에 삽입 고정되어, 제1 결합판(120)과 제2 결합판(130)이 서로 결합될 수 있다.A first coupling plate 120 on a plate may be coupled to the inside of the flange 112 of the body 100 , and a pair of coupling shafts 121 may protrude from the first coupling plate 120 . A second coupling plate 130 is provided at a position facing the surface on which the coupling shaft 121 of the first coupling plate 120 is formed. A coupling groove 131 may be formed in the second coupling plate 130 at a position corresponding to the coupling shaft 121 . The coupling shaft 121 of the first coupling plate 120 is inserted and fixed into the coupling groove 131 of the second coupling plate 130 , and the first coupling plate 120 and the second coupling plate 130 are coupled to each other. can be

본체(100)의 내부에는 제1 구동부(140)가 수용되고, 한 쌍의 그리퍼는 제1 구동부(140)의 동력에 의해 회전할 수 있다. 제1 구동부(140)는 공압 모터, 유압 모터, 또는 전기 모터 등을 통해 구현될 수 있다. The first driving unit 140 is accommodated in the body 100 , and the pair of grippers may be rotated by the power of the first driving unit 140 . The first driving unit 140 may be implemented through a pneumatic motor, a hydraulic motor, or an electric motor.

한 쌍의 그리퍼는 서로 마주보는 방향으로 회전하고, 한 쌍의 그리퍼의 사이에 구비되는 연결부(230)를 통해 회전 가능하게 결합될 수 있다. The pair of grippers may rotate in opposite directions and may be rotatably coupled through a connection part 230 provided between the pair of grippers.

구체적으로, 연결부(230)는 본체(100)에 수용되는 제1 구동부(140)의 동력에 의해 직선 운동하고, 연결 몸체(231), 및 연결 몸체(231)의 양측에 형성되는 한 쌍의 랙기어(233)를 포함할 수 있다. Specifically, the connection unit 230 moves linearly by the power of the first driving unit 140 accommodated in the main body 100 , and a pair of racks formed on both sides of the connection body 231 and the connection body 231 . It may include a gear 233 .

한 쌍의 그리퍼(210, 220)는 연결부(230)의 랙기어(233)와 기어 결합하도록 평기어가 형성되는 기어부(211, 221), 기어부(211, 221)에서 연장되어 과수를 파지하도록 부분적인 원호 형상으로 형성되는 파지부(215, 225)로 구성될 수 있다. 기어부의 중앙에는 기어홀(213, 223)이 형성될 수 있다. 기어홀(213, 223)에는 제1 결합판(120)의 결합축(121)이 삽입되고, 한 쌍의 그리퍼(210, 220)는 결합축(121)을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 즉, 한 쌍의 그리퍼(210, 220)는 제1 결합판(120)과 제2 결합판(130)의 사이에 회전 가능하게 위치하고, 제1 결합판(120)과 제2 결합판(130)을 통해 본체(100)에 결합될 수 있다.The pair of grippers 210 and 220 extend from the gear parts 211 and 221 and the gear parts 211 and 221 in which spur gears are formed to be gear-coupled with the rack gear 233 of the connection part 230 to grip the fruit tree. It may be composed of gripping parts 215 and 225 formed in a partial arc shape to do so. Gear holes 213 and 223 may be formed in the center of the gear unit. The coupling shaft 121 of the first coupling plate 120 is inserted into the gear holes 213 and 223 , and the pair of grippers 210 and 220 may rotate around the coupling shaft 121 . That is, the pair of grippers 210 and 220 are rotatably positioned between the first coupling plate 120 and the second coupling plate 130 , and the first coupling plate 120 and the second coupling plate 130 . may be coupled to the body 100 through the

제1 구동부(140)의 동력에 의해 연결부(230)가 상하 방향으로 직선 운동하게 되면(도 1 및 도 2 기준), 연결부(230)의 랙기어(233)와 기어 결합되는 한 쌍의 그리퍼가 회전 운동하면서 과수를 파지할 수 있다. 다시 말해, 도 2를 기준으로 연결부(230)가 하측으로 이동하면 연결부(230)에 기어 결합되는 한 쌍의 그리퍼는 서로 가까워지는 방향으로 회전하면서 과수를 파지하고, 연결부(230)가 상측으로 이동하면 연결부(230)에 기어 결합되는 한 쌍의 그리퍼는 서로 멀어지는 방향으로 회전하면서 파지된 과수를 떨어뜨리게 된다. When the connecting part 230 linearly moves in the vertical direction by the power of the first driving part 140 (as shown in FIGS. 1 and 2 ), a pair of grippers geared to the rack gear 233 of the connecting part 230 is formed. The fruit tree can be gripped while rotating. In other words, when the connection part 230 moves downward with reference to FIG. 2 , a pair of grippers gear-coupled to the connection part 230 rotate in a direction closer to each other to grip the fruit tree, and the connection part 230 moves upward. When the pair of grippers gear-coupled to the lower connection part 230 rotate in a direction away from each other, the gripped fruit tree is dropped.

연결부(230)에는 과수를 흡착하기 위한 흡착 패드(240)가 구비될 수 있다. 흡착 패드(240)에는 공압 펌프(250)가 연결되고, 공압 펌프(250)에서 발생하는 압력(또는, 흡인력)에 의해 흡착 패드(240)를 통해 과수를 흡착할 수 있다. 이때, 흡착 패드(240)는 연결부(230)의 중앙에 설치되고, 연결부(230)와 함께 이동하도록 구비될 수 있다. 이와 같이, 그리퍼에 의해 과수가 파지될 때, 흡착 패드(240)를 통해 과수의 외피를 흡착하여 과수를 안정적으로 파지할 수 있다.The connection part 230 may be provided with an adsorption pad 240 for adsorbing fruit trees. A pneumatic pump 250 is connected to the suction pad 240 , and fruit water can be adsorbed through the suction pad 240 by the pressure (or suction force) generated by the pneumatic pump 250 . In this case, the suction pad 240 may be installed in the center of the connection part 230 and may be provided to move together with the connection part 230 . As such, when the fruit tree is gripped by the gripper, the fruit tree can be stably gripped by adsorbing the outer skin of the fruit tree through the suction pad 240 .

절단기(300)는 제2 구동부(340), 한 쌍의 커터, 및 제2 구동부(340)의 구동축에 연결되어 한 쌍의 커터를 회전시키는 편심 힌지(350)를 포함할 수 있다. 절단기(300)는 제2 결합판(130)에 결합되는 절단 커버(360)의 내부에 설치될 수 있다. The cutter 300 may include a second driving unit 340 , a pair of cutters, and an eccentric hinge 350 connected to a driving shaft of the second driving unit 340 to rotate the pair of cutters. The cutter 300 may be installed inside the cutting cover 360 coupled to the second coupling plate 130 .

제2 구동부(340)는 절단 커버(360)의 상측에 구비되어 커터의 회전을 위한 동력을 발생시킨다. 제2 구동부(340)는 전기 모터를 통해 구현될 수 있다. The second driving unit 340 is provided on the upper side of the cutting cover 360 to generate power for rotation of the cutter. The second driving unit 340 may be implemented through an electric motor.

한 쌍의 커터(310, 320)는 과수의 줄기를 차단하기 위한 것으로, 절단 힌지(330)를 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 제2 구동부(340)의 동력에 의해 동작될 수 있다. 이를 위해, 한 쌍의 커터(310, 320)는 절단 힌지(330)를 중심으로 서로 회전 가능하게 구비되는 제1 커터(310)와 제2 커터(320)를 포함할 수 있다. The pair of cutters 310 and 320 are for blocking the stem of the fruit tree, are rotatably installed around the cutting hinge 330 , and may be operated by the power of the second driving unit 340 . To this end, the pair of cutters 310 and 320 may include a first cutter 310 and a second cutter 320 that are rotatably provided with each other about the cutting hinge 330 .

제1 커터(310)에는 슬롯(311)이 형성되고, 제1 커터(310)의 슬롯(311)에는 편심 힌지(350)가 삽입되어 결합할 수 있다. 편심 힌지(350)는 제2 구동부(340)의 구동축에 편심되어 설치될 수 있다. 따라서, 제2 구동부(340)에 의해 편심 힌지(350)가 회전하면 편심 힌지(350)가 삽입된 제1 커터(310)가 회전하게 된다. A slot 311 is formed in the first cutter 310 , and an eccentric hinge 350 is inserted into the slot 311 of the first cutter 310 to be coupled thereto. The eccentric hinge 350 may be installed eccentrically on the driving shaft of the second driving unit 340 . Accordingly, when the eccentric hinge 350 is rotated by the second driving unit 340 , the first cutter 310 into which the eccentric hinge 350 is inserted is rotated.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 한 쌍의 커터가 벌어진 상태에서 제2 구동부(340)의 동작에 의해 제1 커터(310)의 슬롯(311)에 삽입된 편심 힌지(350)가 시계 방향으로 회전하면 제1 커터(310)가 시계 방향으로 회전한다. 이때, 편심 힌지(350)가 설정된 각도 회전(예를 들어, 180도 회전)하면, 제1 커터(310)는 미리 정해진 각도(예를 들어, 40도)만 회전하면서 과수의 줄기를 절단하게 된다. 6 to 8 , the eccentric hinge 350 inserted into the slot 311 of the first cutter 310 by the operation of the second driving unit 340 in a state in which the pair of cutters is opened is rotated in a clockwise direction. When rotating, the first cutter 310 rotates clockwise. At this time, when the eccentric hinge 350 rotates at a set angle (for example, rotates 180 degrees), the first cutter 310 cuts the stem of the fruit tree while rotating only at a predetermined angle (for example, 40 degrees). .

이후, 제2 구동부(340)의 동작에 의해 편심 힌지(350)가 반시계 방향으로 회전하면 제1 커터(310)가 시계 방향으로 회전하면서, 제1 커터(310)와 제2 커터(320)가 최초의 상태로 복원된다. Thereafter, when the eccentric hinge 350 rotates counterclockwise by the operation of the second driving unit 340 , the first cutter 310 rotates clockwise, the first cutter 310 and the second cutter 320 . is restored to its original state.

또한, 절단기(300)는 한 쌍의 커터(310, 320)를 한 쌍의 그리퍼가 회전하는 방향에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 동력을 발생시키는 제3 구동부(370)를 더 포함할 수 있다. 제3 구동부(370)에 의해 절단기(300)가 그리퍼가 회전하는 방향에 대해 수직한 방향으로 이동함으로써, 과수의 줄기 끝까지 절단할 수 있고, 작업자에 의한 추가 작업 없이 판매가 가능한 상태로 과수를 수확할 수 있다.In addition, the cutter 300 may further include a third driving unit 370 for generating power to move the pair of cutters 310 and 320 in a direction perpendicular to the direction in which the pair of grippers rotate. . By moving the cutter 300 in a direction perpendicular to the direction in which the gripper rotates by the third driving unit 370, the fruit tree can be cut to the end of the stem, and the fruit tree can be harvested in a state where it can be sold without additional work by the operator. can

이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터의 동작에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the operation of the end effector of the robot according to the embodiment of the present invention as described above will be described in detail.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 이펙터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.9 to 11 are views for explaining the operation of the end effector of the robot according to an embodiment of the present invention.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 설명의 편의를 위해, 한 쌍의 그리퍼가 벌어진 상태를 초기 상태(도 9 참조)라고 하고, 한 쌍의 그리퍼(210, 220)가 닫혀진 상태를 최종 상태(도 10 참조)라고 한다.9 to 11 , for convenience of explanation, a state in which a pair of grippers are opened is referred to as an initial state (see FIG. 9 ), and a state in which the pair of grippers 210 and 220 are closed is referred to as a final state. (see FIG. 10).

본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 엔드 그리퍼가 초기 상태에서 과수를 파지하기 위한 위치로 이동하면, 초기 상태(도 9 참조)에서 제1 구동부(140)의 동력에 의해 연결부(230)가 상측으로 이동하고, 연결부(230)와 기어 결합된 한 쌍의 그리퍼(210, 220)가 서로 마주보는 방향으로 회전하면서 과수를 파지하게 된다. 이때, 공압 펌프(250)에서 부압(또는, 흡인력)이 발생하고, 흡착 패드(240)를 통해 과수가 안정적으로 파지될 수 있다(도 10 참조). When the end gripper of the robot according to an embodiment of the present invention moves from the initial state to a position for gripping the fruit tree, the connection unit 230 moves upward by the power of the first driving unit 140 in the initial state (see FIG. 9 ). While moving, the pair of grippers 210 and 220 gear-coupled to the connection part 230 rotate in opposite directions to grip the fruit tree. At this time, negative pressure (or suction force) may be generated in the pneumatic pump 250 , and fruit water may be stably gripped through the suction pad 240 (refer to FIG. 10 ).

그리고 제2 구동부(340)의 동력에 의해 제1 커터(310)의 슬롯(311)에 삽입되어 결합된 편심 힌지(350)가 회전하면, 제1 커터(310)가 절단 힌지(330)를 중심으로 제2 커터(320)와 겹치는 방향으로 회전하면서 과수의 줄기를 절단하게 된다(도 11 참조). 필요에 따라서는, 제3 구동부(370)에 의해 절단기(300)가 한 쌍의 그리퍼(210, 220)에 대하여 수직한 방향으로 이동(예를 들어, 절단기(300)가 그리퍼와 인접한 방향으로 이동)하면서, 과수의 줄기 끝까지 절단할 수 있다. And when the eccentric hinge 350 inserted and coupled to the slot 311 of the first cutter 310 by the power of the second driving unit 340 rotates, the first cutter 310 rotates around the cutting hinge 330 . to cut the stem of the fruit tree while rotating in the direction overlapping with the second cutter 320 (see FIG. 11 ). If necessary, the cutter 300 is moved in a direction perpendicular to the pair of grippers 210 and 220 by the third driving unit 370 (eg, the cutter 300 is moved in a direction adjacent to the grippers) ) while cutting to the end of the stem of the fruit tree.

이후, 로봇의 엔드 그리퍼가 과수를 수집하는 위치로 이동하게 되면, 제1 구동부(140)의 동력에 의해 연결부(230)가 하측으로 이동하고, 연결부(230)와 기어 결합된 한 쌍의 그리퍼(210, 220)가 서로 멀어지는 방향으로 회전하면서 벌어져 최종 상태로 위치하고, 공압 펌프(250)의 동작이 정지하면서 흡착 패드(240)에 흡착된 과수가 원하는 위치로 떨어지게 된다.After that, when the end gripper of the robot moves to a position where fruit trees are collected, the connecting part 230 moves downward by the power of the first driving unit 140, and a pair of grippers geared to the connecting part 230 ( As the 210 and 220 rotate in a direction away from each other, they are positioned in the final state, and the fruit water adsorbed on the suction pad 240 falls to a desired position while the operation of the pneumatic pump 250 is stopped.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

100: 본체
110: 몸체
112: 플랜지
120: 제1 결합판
121: 결합축
130: 제2 결합판
131: 결합홈
140: 제1 구동부
200: 그리퍼
210: 제1 그리퍼
211: 제1 기어부
213: 제1 기어홀
215: 제1 파지부
220: 제2 그리퍼
221: 제2 기어부
223: 제2 기어홀
225: 제2 파지부
230: 연결부
231: 연결 몸체
233: 랙기어
240: 흡착 패드
250: 공압 펌프
300: 절단기
310: 제1 커터
311: 슬롯
320: 제2 커터
330: 절단 힌지
340: 제2 구동부
350: 편심 힌지
360: 절단 커버
370: 제3 구동부100: body
110: body
112: flange
120: first coupling plate
121: coupling shaft
130: second coupling plate
131: coupling groove
140: first driving unit
200: gripper
210: first gripper
211: first gear unit
213: first gear hole
215: first gripping part
220: second gripper
221: second gear unit
223: second gear hole
225: second gripping part
230: connection part
231: connecting body
233: rack gear
240: suction pad
250: pneumatic pump
300: cutter
310: first cutter
311: slot
320: second cutter
330: cut hinge
340: second driving unit
350: eccentric hinge
360: cut cover
370: third driving unit

Claims (21)

본체;
상기 본체에 서로 마주보는 방향으로 회전 가능하게 결합되어 과수를 파지하는 한 쌍의 그리퍼; 및
상기 본체에 상기 그리퍼의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 구비되어 과수의 줄기를 절단하는 절단기;
를 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.main body;
a pair of grippers rotatably coupled to the body in a direction facing each other to grip the fruit tree; and
a cutter provided on the main body to rotate in the same direction as the rotation direction of the gripper to cut the stem of the fruit tree;
End effector of the robot comprising a. 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 그리퍼의 사이에서 상기 한 쌍의 그리퍼를 연결하는 연결부;
를 더 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.According to claim 1,
a connection part connecting the pair of grippers between the pair of grippers;
End effector of the robot further comprising. 제2항에 있어서,
상기 연결부의 직선 운동에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼가 회전 운동하는 로봇의 엔드 이펙터.3. The method of claim 2,
An end effector of a robot in which the pair of grippers rotate according to the linear motion of the connection part. 제3항에 있어서,
상기 연결부와 상기 한 쌍의 그리퍼는 기어 결합되는 로봇의 엔드 이펙터.4. The method of claim 3,
The connection part and the pair of grippers are gear-coupled to an end effector of a robot. 제1항에 있어서,
상기 절단기는
절단 힌지를 중심으로 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 커터; 및
상기 한 쌍의 커터를 회전시키는 편심 힌지;
를 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.According to claim 1,
the cutter
a pair of cutters rotatably coupled around the cutting hinge; and
an eccentric hinge for rotating the pair of cutters;
End effector of the robot comprising a. 제5항에 있어서,
상기 편심 힌지는 상기 한 쌍의 커터 중 어느 하나의 커터에 형성되는 슬롯에 삽입되어,
상기 편심 힌지의 회전 운동에 따라 상기 한 쌍의 커터가 회전 운동하는 로봇의 엔드 이펙터.6. The method of claim 5,
The eccentric hinge is inserted into a slot formed in any one of the pair of cutters,
An end effector of a robot in which the pair of cutters rotate according to the rotational movement of the eccentric hinge. 제2항에 있어서,
상기 연결부에 구비되어 과수를 흡착하는 흡착 패드;
를 더 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.3. The method of claim 2,
a suction pad provided in the connection part to adsorb fruit water;
End effector of the robot further comprising. 제7항에 있어서,
상기 흡착 패드는 상기 연결부와 함께 이동하는 로봇의 엔드 이펙터.8. The method of claim 7,
The suction pad is an end effector of the robot that moves together with the connection part. 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 그리퍼와 상기 절단기는 서로 인접하게 위치하는 로봇의 엔드 이펙터.According to claim 1,
The pair of grippers and the cutter are end effectors of the robot positioned adjacent to each other. 제1 구동부를 수용하는 본체;
상기 제1 구동부의 동력에 의해 회전하고, 상기 본체에 서로 마주보는 방향으로 회전 가능하게 결합되어 과수를 파지하는 한 쌍의 그리퍼;
제2 구동부를 수용하고 상기 본체에 결합하는 절단 커버; 및
상기 제2 구동부의 동력에 의해 회전하고, 상기 그리퍼의 회전 방향과 동일한 회전 방향으로 회전하도록 상기 절단 커버 내에 구비되어 과수의 줄기를 절단하는 절단기;
를 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.a body accommodating the first driving unit;
a pair of grippers rotated by the power of the first driving unit and rotatably coupled to the main body in a direction facing each other to grip the fruit tree;
a cutting cover that receives the second driving unit and is coupled to the main body; and
a cutter rotating by the power of the second driving unit and provided in the cutting cover to cut the stem of the fruit tree so as to rotate in the same rotation direction as the rotation direction of the gripper;
End effector of the robot comprising a. 제10항에 있어서,
상기 한 쌍의 그리퍼의 사이에서 상기 한 쌍의 그리퍼를 연결하는 연결부;
를 더 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.11. The method of claim 10,
a connection part connecting the pair of grippers between the pair of grippers;
End effector of the robot further comprising. 제11항에 있어서,
상기 연결부의 직선 운동에 따라 상기 한 쌍의 그리퍼가 회전 운동하는 로봇의 엔드 이펙터.12. The method of claim 11,
An end effector of a robot in which the pair of grippers rotate according to the linear motion of the connection part. 제12항에 있어서,
상기 연결부와 상기 한 쌍의 그리퍼는 기어 결합되는 로봇의 엔드 이펙터.13. The method of claim 12,
The connection part and the pair of grippers are gear-coupled to an end effector of a robot. 제13항에 있어서,
상기 연결부에는 한 쌍의 랙기어가 형성되고,
상기 한 쌍의 그리퍼에는 평기어가 형성되어,
상기 연결부의 랙기어와 상기 한 쌍의 그리퍼의 평기어가 서로 기어 결합하는 로봇의 엔드 이펙터.14. The method of claim 13,
A pair of rack gears is formed in the connection part,
A spur gear is formed on the pair of grippers,
An end effector of a robot in which the rack gear of the connection part and the spur gear of the pair of grippers are gear-coupled to each other. 제10항에 있어서,
상기 절단기는
절단 힌지를 중심으로 회전 가능하게 결합하는 한 쌍의 커터; 및
상기 제2 구동부의 구동축에 편심되어 설치되고, 상기 한 쌍의 커터를 회전시키는 편심 힌지;
를 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.11. The method of claim 10,
the cutter
a pair of cutters rotatably coupled around the cutting hinge; and
an eccentric hinge that is eccentrically installed on the driving shaft of the second driving unit and rotates the pair of cutters;
End effector of the robot comprising a. 제15항에 있어서,
상기 편심 힌지는 상기 한 쌍의 커터 중 어느 하나의 커터에 형성되는 슬롯에 삽입되어,
상기 편심 힌지의 회전 운동에 따라 상기 한 쌍의 커터가 설정된 각도만큼 회전하여 과수의 줄기를 절단하는 로봇의 엔드 이펙터.16. The method of claim 15,
The eccentric hinge is inserted into a slot formed in any one of the pair of cutters,
The end effector of a robot that cuts the stem of the fruit tree by rotating the pair of cutters by a set angle according to the rotational movement of the eccentric hinge. 제15항에 있어서,
상기 한 쌍의 커터는 제3 구동부의 동력에 의해 상기 그리퍼의 회전 방향에 대해 수직한 방향으로 이동하는 로봇의 엔드 이펙터.16. The method of claim 15,
The pair of cutters is an end effector of a robot that moves in a direction perpendicular to the rotation direction of the gripper by the power of a third driving unit. 제11항에 있어서,
상기 연결부에 구비되어 과수를 흡착하는 흡착 패드;
를 더 포함하는 로봇의 엔드 이펙터.12. The method of claim 11,
a suction pad provided in the connection part to adsorb fruit water;
End effector of the robot further comprising. 제18항에 있어서,
상기 흡착 패드는 상기 연결부와 함께 이동하는 로봇의 엔드 이펙터.19. The method of claim 18,
The suction pad is an end effector of the robot that moves together with the connection part. 제18항에 있어서,
상기 흡착 패드에 공압을 발생시키는 공압 펌프;
를 더 포함하는 로봇의 엔드 이펙터19. The method of claim 18,
a pneumatic pump for generating pneumatic pressure on the suction pad;
End effector of the robot further comprising 제10항에 있어서,
상기 한 쌍의 그리퍼와 상기 절단기는 서로 인접하게 위치하는 로봇의 엔드 이펙터.11. The method of claim 10,
The pair of grippers and the cutter are end effectors of the robot positioned adjacent to each other.
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