KR20210149798A - 로봇핸드, 로봇 및 로봇시스템 - Google Patents

Abstract

물품을 파지하는 로봇핸드(120; 120A; 120B)는, 제1 손톱부(121ab)를 가지는 제1 파지부(121; 121A)와, 상기 제1 손톱부와 함께 물품을 협지함으로써 상기 물품을 파지하는 제2 파지부(122;122A)와, 상기 제1 손톱부와 상기 제2 파지부를 접근시키거나 떨어트리는 제1 방향으로, 상기 제1 손톱부 및 상기 제2 파지부 중 적어도 하나를 이동시키는 제1 구동장치(121b)를 구비하고, 상기 제1 손톱부는, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 삽입가능한 형상을 가진다.

Description

로봇핸드, 로봇 및 로봇시스템

본 발명은 로봇핸드, 로봇 및 로봇시스템에 관한 것이다.

종래로부터, 물품을 이재하는 이재로봇이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌은, 골판지 케이스 등의 직육면체의 물품을 이재하는 이재로봇용의 로봇핸드를 개시하고 있다. 이 로봇핸드는, 수평인 하측 손톱과, 하측 손톱에 대향하여 상하로 이동하는 수평인 상측 손톱과, 하측 손톱 상을 수평으로 이동하는 압출부재를 가진다. 로봇핸드는, 하측 손톱과 상측 손톱과의 사이에서 물품을 협지한 상태로 로봇암에 의해 소정의 위치 근방으로 이동되고, 압출부재에 의해 물품을 압출하여, 물품을 소정의 위치에 이재하도록 구성되어 있다.

일본공개특허공보 특개평10-25029호

예를 들어, 인접하여 배치된 복수의 물품이, 반출을 위해 이재되는 경우가 있다. 이들 물품은, 물품 사이의 틈이 없거나 작은 상태로 배치되는 경우가 있다. 또한, 직육면체형의 물품의 경우, 물품의 6면 중 인접하는 2면 또는 3면밖에 노출되지 않는 경우가 많다. 이와 같은 물품을, 특허문헌의 로봇핸드를 이용하여 취출하는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명은, 인접하여 배치된 물품의 용이한 취출을 가능하게 하는 로봇핸드, 로봇 및 로봇시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시의 일 양태에 따른 로봇핸드는, 물품을 파지하는 로봇핸드로서, 제1 손톱부를 가지는 제1 파지부와, 상기 제1 손톱부와 함께 물품을 협지함으로써 상기 물품을 파지하는 제2 파지부와, 상기 제1 손톱부와 상기 제2 파지부를 접근시키거나 떨어트리는 제1 방향으로, 상기 제1 손톱부 및 상기 제2 파지부 중 적어도 하나를 이동시키는 제1 구동장치를 구비하고, 상기 제1 손톱부는, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 삽입가능한 형상을 가진다.

본 개시의 일 양태에 따른 로봇은, 본 개시의 일 양태에 따른 로봇핸드와, 상기 로봇핸드와 접속된 로봇암과, 상기 로봇핸드 및 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비한다.

본 개시의 일 양태에 따른 로봇시스템은, 본 개시의 일 양태에 따른 로봇과, 상기 로봇을 조작하기 위한 조작장치를 구비한다.

본 발명의 기술에 의하면, 인접하여 배치된 물품을 용이하게 취출하는 것이 가능해진다.

도 1은 실시예에 따른 로봇시스템의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 로봇의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 로봇핸드의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 4는 실시예에 따른 로봇핸드의 제1 파지부의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 5는 실시예에 따른 로봇핸드의 제2 파지부의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 6은 실시예에 따른 제어장치의 기능적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 7은 실시예에 따른 제어장치 및 각 구동장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 8은 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 9는 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 10은 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 11은 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 12는 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 13은 실시예에 따른 로봇시스템의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 14는 실시예에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 15는 실시예에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 16은 변형예 1에 따른 로봇핸드의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 17은 변형예 1에 따른 로봇핸드의 구성의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 18은 변형예 2에 따른 로봇핸드의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 19는 변형예 2에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 20은 변형예 2에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 21은 변형예 2에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.
도 22는 변형예 2에 따른 로봇시스템의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다.

이하에 있어서, 본 개시의 실시예를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시예는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 또한, 이하의 실시예에 있어서의 구성요소 중, 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성요소에 대해서는, 임의의 구성요소로서 설명된다. 또한, 첨부의 도면에 있어서의 각 도면은, 모식적인 도면이고, 반드시 엄밀하게 도시된 것은 아니다. 또한, 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화되는 경우가 있다.

<로봇시스템(1)>

도 1은, 실시예에 따른 로봇시스템(1)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 로봇시스템(1)은, 로봇(100)을 이용하여 물품(A)을 반송하는 시스템이다. 예를 들어, 로봇(100)은, 반송장치 등에 의해 반송되어 온 물품(A)을 소정의 장소에 재치하여 쌓아 올릴 수 있다. 또한, 로봇(100)은, 소정의 장소에 쌓아 올려진 물품(A)의 더미로부터 물품(A)을 취출하여, 다른 장치 등에 재치한다. 이하에 있어서, 로봇(100)이 반송하는 물품(A)은, 직육면체형의 골판지 케이스라고 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다. 반송대상의 물품은, 후술하는 로봇핸드(120)가 파지할 수 있는 물체라면 좋고, 예를 들어, 소정의 형상을 가지는 다른 물체여도 좋으며, 암석 등의 소정의 형상을 가지지 않은 물체여도 좋다.

로봇시스템(1)은, 로봇(100)과, 로봇(100)을 조작하기 위한 조작장치(210)를 구비한다. 조작장치(210)는, 로봇(100)으로부터 떨어져 배치되고, 오퍼레이터(P)는, 조작장치(210)로의 입력을 행함으로써, 로봇(100)을 원격조작할 수 있다. 또한, 로봇시스템(1)은, 로봇(100)의 동작상태를 촬상하는 촬상장치(220)와, 촬상장치(220)에서 촬상된 정보를 출력하는 출력장치(230)를 구비한다. 또한, 로봇시스템(1)은, 로봇(100)의 로봇암(110)이 고정되는 반송차(240)를 구비한다. 이것에 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 반송차(240)는, 전력을 동력원으로 하고, 반송차(240)를 구동하는 서보모터를 가진다. 예를 들어, 반송차(240)는 AGV(무인 반송차: Automated Guided Vehicle)여도 좋다.

또한, 로봇시스템(1)은, 반송차(240)에 컨베이어로봇(250)을 구비한다. 컨베이어로봇(250)은, 로봇(100)에 의해 반송벨트면 상에 재치된 물품(A)을 벨트컨베이어(300) 등의 다른 장치에 반송한다. 또한, 컨베이어로봇(250)은, 다른 장치로부터 물품(A)을 수취하고, 로봇(100)에 반송한다. 컨베이어로봇(250)은, 벨트컨베이어인 컨베이어(251)와, 반송차(240) 상에서 컨베이어(251)를 지지하는 암(252)을 구비하고, 암(252)을 이용하여, 컨베이어(251)를 임의의 위치 및 자세로 할 수 있다. 이것에 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 컨베이어(251) 및 암(252)은 각각, 전력을 동력원으로 하고, 이들을 구동하는 전기 모터로서 서보모터를 가진다. 또한, 로봇시스템(1)의 상기 구성요소의 모두가 필수는 아니다.

<로봇(100)>

도 1에 나타내는 바와 같이, 로봇(100)은, 로봇암(110)과, 로봇암(110)의 선단에 장착되는 로봇핸드(120)와, 로봇암(110) 및 로봇핸드(120)의 동작을 제어하는 제어장치(130)를 구비한다. 본 실시예에서는, 로봇(100)은, 수직다관절형 로봇으로서 구성되지만, 이것에 한정되지 않는다.

<조작장치(210)>

도 1에 나타내는 바와 같이, 조작장치(210)는, 오퍼레이터(P)에 의해 입력되는 지령에 근거하여 로봇(100), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)을 원격조작한다. 조작장치(210)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않지만, 조작장치(210)는 오퍼레이터(P)에 의한 입력을 접수하는 입력장치를 구비한다. 입력장치의 예는, 핸들, 레버, 페달, 버튼, 터치패널, 마이크 및 카메라 등이지만, 이들에 한정되지 않는다. 조작장치(210)는, 입력장치를 통하여 입력된 조작에 대응하는 지령을 제어장치(130)에 출력한다. 조작장치(210)는, 유선통신 또는 무선통신을 통하여 제어장치(130)와 접속된다. 유선통신 및 무선통신의 형식은 어떠한 형식이어도 좋다.

조작장치(210)는, 오퍼레이터(P)에 의해 입력되는 수동조작의 각 조작에 대응하는 지령을 제어장치(130)에 출력해도 좋다. 또한, 조작장치(210)는, 오퍼레이터(P)에 의해 입력되는 자동조작의 조작내용에 대응하는 지령을 제어장치(130)에 출력해도 좋다. 예를 들어, 조작장치(210)는, 입력되는 지령으로서, 핸들 또는 레버 등의 변위, 방향, 속도 및 조작력 등을 접수해도 좋고, 버튼의 압하를 접수해도 좋으며, 터치 패널의 화면으로의 접촉, 접촉궤적 및 접촉압 등을 접수해도 좋고, 스피커에 의해 집음되는 음성신호를 접수해도 좋으며, 카메라에 의해 촬상된 오퍼레이터(P)의 화상의 해석결과를 접수해도 좋다. 조작력은, 오퍼레이터(P)에 의해 핸들 또는 레버 등에 가해지는 힘이다. 접촉압은, 터치 패널로의 손가락 등의 누르는 힘이다. 오퍼레이터(P)의 화상의 해석결과는, 오퍼레이터(P)의 제스처 등이 나타내는 지령을 포함한다.

<촬상장치(220)>

도 1에 나타내는 바와 같이, 촬상장치(220)는, 로봇(100), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)의 동작상태를 촬상하고, 촬상한 화상의 신호를 출력장치(230)에 출력한다. 촬상장치(220)에 의해 촬상되는 화상은, 정지영상이어도 좋고 동영상이어도 좋다. 촬상장치(220)의 예는, 디지털카메라 및 디지털비디오카메라이다. 촬상장치(220)는, 유선통신 또는 무선통신을 통하여 조작장치(210) 및 출력장치(230)와 접속된다. 촬상장치(220)는, 조작장치(210)에 입력되는 지령에 따라, 촬상의 실행 및 정지, 및, 촬상방향의 변경 등의 동작을 행해도 좋다.

<출력장치(230)>

도 1에 나타내는 바와 같이, 출력장치(230)는, 촬상장치(220)로부터 취득되는 화상의 신호를 화상으로서 출력하여 오퍼레이터(P)에 표시하는 표시장치이다. 출력장치(230)의 예는, 액정디스플레이(Liquid Crystal Display) 및 유기 또는 무기EL디스플레이(Electro-Luminescence Display)이지만, 이들에 한정되지 않는다. 출력장치(230)는, 제어장치(130)에 의해 출력되는 조작 등을 위한 화상을 표시해도 좋다.

<로봇(100)의 상세한 구성>

[로봇암(110)의 구성]

로봇(100)의 로봇암(110)의 상세한 구성을 설명한다. 도 2는, 실시예에 따른 로봇(100)의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 로봇(100)의 로봇암(110)은, 그 기단부에서 반송차(240)에 고정되어 있다. 로봇암(110)의 선단부에는, 로봇핸드(120)가 접속되어 있다. 다관절형의 로봇암(110)은, 6개의 관절축(JT1~JT6)과, 이들의 관절축에 의해 순차 연결되는 6개의 링크(110a~110f)를 가진다. 또한, 로봇암(110)은, 관절축(JT1~JT6) 각각을 회전구동하는 암 구동장치(AM1~AM6)를 가지고 있다. 암 구동장치(AM1~AM6)의 동작은, 제어장치(130)에 의해 제어된다. 이것에 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 암 구동장치(AM1~AM6)는 각각, 전력을 동력원으로 하고, 이들을 구동하는 전기모터로서 서보모터를 가진다. 또한, 로봇암(110)의 관절축의 수량은, 6개에 한정되지 않고, 7개 이상이어도 좋고, 1개 이상 5개 이하여도 좋다.

관절축(JT1)은, 반송차(240)의 기대(241)의 상면과 링크(110a)의 기단부를, 상기 상면에 수직인 연직방향의 축 둘레로 회전 가능하게 연결한다. 관절축(JT2)은, 링크(110a)의 선단부와 링크(110b)의 기단부를, 수평방향의 축 둘레로 회전 가능하게 연결한다. 관절축(JT3)은, 링크(110b)의 선단부와 링크(110c)의 기단부를, 수평방향의 축 둘레로 회전 가능하게 연결한다. 관절축(JT4)은, 링크(110c)의 선단부와 링크(110d)의 기단부를, 링크(110c)의 길이방향의 축 둘레로 회전 가능하게 연결한다. 관절축(JT5)은, 링크(110d)의 선단부와 링크(110e)의 기단부를, 링크(110d)의 길이방향과 직교하는 방향의 축 둘레로 회전 가능하게 연결한다. 관절축(JT6)은, 링크(110e)의 선단부와 링크(110f)의 기단부를, 링크(110e)에 대한 비틀림 회전 가능하게 연결한다. 링크(110f)의 선단부에 로봇핸드(120)가 장착된다.

[로봇핸드(120)의 구성]

로봇(100)의 로봇핸드(120)의 상세한 구성을 설명한다. 도 3은, 실시예에 따른 로봇핸드(120)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 4는, 실시예에 따른 로봇핸드(120)의 제1 파지부(121)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 5는, 실시예에 따른 로봇핸드(120)의 제2 파지부(122)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 로봇핸드(120)는, 제1 파지부(121)와, 제2 파지부(122)와, 베이스(123)를 구비한다. 베이스(123)는, 로봇암(110)의 링크(110f)의 선단부에 장착된다. 제1 파지부(121) 및 제2 파지부(122)는, 베이스(123)에 장착되고, 베이스(123)에 의해 지지된다. 또한, 링크(110f)는, 후술하는 바와 같이 제1 방향(D1)으로 이동 가능한 제1 파지부재(121a)와 간섭하지 않도록, 제1 파지부재(121a)에 대해 제2 방향(D2)으로 어긋난 상태로 베이스(123)와 접속되는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 파지부(121)는 제1 파지부재(121a)와 제1 구동장치(121b)를 가진다. 제1 파지부재(121a)는, 제1 방향(D1a 및 D1b)으로 이동 가능하게 설치되고, 베이스(123)에 의해 지지된다. 제1 파지부재(121a)는, 베이스(123)로부터 제1 방향(D1a)으로 연장되는 제1 본체부(121aa)와, 제1 본체부(121aa)의 선단으로부터 제1 방향(D1a)과 교차하는 제3 방향(D3a)으로 연장되는 제1 손톱부(121ab)를 일체적으로 포함한다.

제1 방향(D1a 및 D1b)은, 서로 반대 방향이다. 방향(D1a)은 베이스(123)로부터 멀어지는 방향이고, 방향(D1b)은 베이스(123)에 접근하는 방향이다. 제1 방향(D1a 및 D1b)을 구별하지 않을 경우 "제1 방향(D1)"이라고 불리는 경우도 있다. 제3 방향(D3a 및 D3b)은, 서로 반대 방향이다. 방향(D3a)은, 제1 본체부(121aa)로부터 멀어지는 방향이고, 방향(D3b)은, 제1 본체부(121aa)에 접근하는 방향이다. 제3 방향(D3a 및 D3b)을 구별하지 않을 경우 "제3 방향(D3)"이라고 불리는 경우도 있다. 본 실시예에서는, 제1 방향(D1a 및 D1b)과 제3 방향(D3a 및 D3b)은 대략 수직이지만, 이것에 한정되지 않는다.

제1 손톱부(121ab)는, 인접한 물품 사이의 틈, 및/또는, 물품과 바닥면과의 틈에 삽입 가능한 형상을 가진다. 본 실시예에서는, 제1 본체부(121aa) 및 제1 손톱부(121ab)는, 판형상의 외형을 가지고, 예를 들어, 판으로 구성되어도 좋고, 상기 외형을 형성하는 프레임으로 구성되어도 좋다. 제1 손톱부(121ab)는, 그 선단을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상을 가진다. 예를 들어, 제1 방향(D1)으로의 제1 손톱부(121ab)의 두께가 끝이 가늘어진다. 또한, 제1 방향(D1) 및 제3 방향(D3)과 수직인 깊이방향으로의 제1 손톱부(121ab)의 폭은 대략 일정하지만 끝이 가늘어져도 좋다.

또한, 제1 본체부(121aa)는, 제1 방향(D1)으로 연장되는 띠 형상의 볼록부(121ac)를 포함하고, 볼록부(121ac)는, 베이스(123)에 설치된 가이드부(123a)의 홈과 제1 방향(D1)으로 슬라이드 가능하게 계합하고 있다. 제1 파지부재(121a)는, 볼록부(121ac) 및 가이드부(123a)를 통하여, 베이스(123)에 의해 지지되고 또한 제1 방향(D1)의 이동 안내를 받는다.

제1 구동장치(121b)는, 제1 액추에이터(121c)와 제1 구동기구(121d)를 가진다. 제1 구동장치(121b)는, 제1 액추에이터(121c)가 발생하는 구동력에 의해, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1)으로 이동시킨다. 이것에 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 제1 액추에이터(121c)는, 전력을 동력원으로 하고, 이것을 구동하는 전기모터로서 서보모터를 가진다. 제1 액추에이터(121c)는, 로봇(100), 로봇(100)의 전력공급원 또는 그 외의 전력공급원 등으로부터 전력의 공급을 받아도 좋다. 제1 구동기구(121d)는, 제1 액추에이터(121c)의 회전구동력을 직선구동력으로 변환하여 제1 파지부재(121a)에 전달한다. 제1 구동기구(121d)는, 나사 축(121da)과, 너트(121db)와, 감속기(121dc)와, 풀리(121dd 및 121de)와, 무단벨트(121df)를 포함한다.

나사 축(121da)은, 제1 본체부(121aa)에 고정되고 또한 제1 방향(D1)으로 연장된다. 나사 축(121da) 및 너트(121db)는 볼나사를 구성하고, 너트(121db)의 나사 구멍의 나사 홈은, 나사 축(121da)의 외주면의 나사 홈과 볼(도시하지 않음)을 통하여 나사 결합한다. 너트(121db)는, 나사 축(121da)의 축심둘레로 회전 가능하지만 제1 방향(D1)으로 이동하지 않도록, 베이스(123)에 고정되어 있다. 풀리(121de)는, 너트(121db)와 일체로 회전하도록 너트(121db)와 연결되어 있다. 무단벨트(121df)는, 풀리(121dd 및 121de)에 걸쳐진다. 풀리(121dd 및 121de), 및 너트(121db)는, 제1 방향(D1)의 축 둘레로 회전한다.

감속기(121dc)는, 제1 액추에이터(121c)의 회전구동력의 회전속도를 감속하여 상기 회전구동력을 너트(121db)에 전달한다. 구체적으로는, 감속기(121dc)는, 제3 방향(D3)의 축 둘레의 제1 액추에이터(121c)의 회전구동력을, 제1 방향(D1)의 축 둘레의 회전구동력으로 바꾸어, 풀리(121dd)에 전달한다.

상기 구성에 의해, 제1 액추에이터(121c)가 발생하는 일 방향의 회전구동력은, 너트(121db)를 일 방향으로 회전시키고, 그로 인해, 나사 축(121da) 및 제1 파지부재(121a)를 함께 제1 방향(D1a)으로 이동시킨다. 제1 액추에이터(121c)가 발생하는 반대방향의 회전구동력은, 너트(121db)를 반대방향으로 회전시키고, 그로 인해, 나사 축(121da) 및 제1 파지부재(121a)를 함께 제1 방향(D1b)으로 이동시킨다.

또한, 제1 구동장치(121b)의 구성은, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있으면 좋고, 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 구동기구(121d)가 설치되지 않아, 제1 액추에이터(121c)가 직접적으로 제1 파지부재(121a)를 이동시켜도 좋다. 이와 같은 제1 액추에이터(121c)의 예는 리니어 액추에이터 등이다.

도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 파지부(122)는 제2 파지부재(122a)와 제2 구동장치(122b)를 가진다. 제2 파지부재(122a)는, 제2 방향(D2a 및 D2b)으로 이동 가능하게 설치되고, 베이스(123)에 의해 지지된다. 제2 파지부재(122a)는, 베이스(123)로부터 제2 방향(D2a)으로 연장되는 제2 본체부(122aa)와, 제2 본체부(122aa)의 선단으로부터 제2 방향(D2a)과 교차하는 제4 방향(D4a)으로 연장되는 제2 손톱부(122ab)를 일체적으로 포함한다.

제2 방향(D2a 및 D2b)은, 서로 반대 방향이다. 방향(D2a)은 베이스(123)로부터 멀어지는 방향이고, 방향(D3a)과 동일한 방향이다. 방향(D2b)은, 베이스(123)에 접근하는 방향이고, 방향(D3b)과 동일한 방향이다. 제2 방향(D2a 및 D2b)을 구별하지 않을 경우 "제2 방향(D2)"이라고 불리는 경우도 있다. 제4 방향(D4a 및 D4b)은, 서로 반대 방향이다. 방향(D4a)은, 제2 본체부(122aa)로부터 멀어지는 방향이고, 방향(D1a)과 동일한 방향이다. 방향(D4b)은, 제2 본체부(122aa)에 접근하는 방향이고, 방향(D1b)과 동일한 방향이다. 제4 방향(D4a 및 D4b)을 구별하지 않을 경우 "제4 방향(D4)"이라고 불리는 경우도 있다.

또한, 본 실시예에서는, 제2 방향(D2a 및 D2b)과 제4 방향(D4a 및 D4b)은 대략 수직이지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 제2 방향(D2a 및 D2b)은 제3 방향(D3a 및 D3b)과 대략 평행이고, 제4 방향(D4a 및 D4b)은 제1 방향(D1a 및 D1b)과 대략 평행이지만, 이것에 한정되지 않는다.

제2 손톱부(122ab)는, 인접한 물품 사이의 틈, 및/또는, 물품과 바닥면과의 틈에 삽입 가능한 형상을 가진다. 본 실시예에서는, 제2 본체부(122aa) 및 제2 손톱부(122ab)는, 판형상의 외형을 가지고, 예를 들어, 판으로 구성되어도 좋고, 상기 외형을 형성하는 프레임으로 구성되어도 좋다. 제2 손톱부(122ab)는, 그 선단을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상을 가진다. 예를 들어, 제2 방향(D2)에서의 제2 손톱부(122ab)의 두께가 끝이 가늘어진다. 또한, 제2 방향(D2) 및 제4 방향(D4)과 수직인 깊이방향으로의 제2 손톱부(122ab)의 폭은 대략 일정하지만 끝이 가늘어져도 좋다.

또한, 제2 본체부(122aa)는, 제2 방향(D2)으로 연장되는 띠 형상의 볼록부(122ac)를 포함하고, 볼록부(122ac)는, 베이스(123)에 설치된 가이드부(123b)의 홈과 제2 방향(D2)으로 슬라이드 가능하게 계합하고 있다. 제2 파지부재(122a)는, 볼록부(122ac) 및 가이드부(123b)를 통하여, 베이스(123)에 의해 지지되고 또한 제2 방향(D2)의 이동 안내를 받는다.

제2 구동장치(122b)는, 제2 액추에이터(122c)와 제2 구동기구(122d)를 가진다. 제2 구동장치(122b)는, 제2 액추에이터(122c)가 발생하는 구동력에 의해, 제2 파지부재(122a)를 제2 방향(D2)으로 이동시킨다. 이것에 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 제2 액추에이터(122c)는, 전력을 동력원으로 하고, 이것을 구동하는 전기모터로서 서보모터를 가진다. 제2 액추에이터(122c)는, 로봇(100), 로봇(100)의 전력공급원 또는 그 외의 전력공급원 등으로부터 전력의 공급을 받아도 좋다. 제2 구동기구(122d)는, 제2 액추에이터(122c)의 회전구동력을 직선구동력으로 변환하고 제2 파지부재(122a)에 전달한다. 제2 구동기구(122d)는, 나사 축(122da)과, 너트(122db)와, 감속기(122dc)와, 풀리(122dd 및 122de)와, 무단벨트(122df)를 포함한다.

나사 축(122da)은, 제2 파지부재(122a)에 고정되고 또한 제2 방향(D2)으로 연장된다. 나사 축(122da) 및 너트(122db)는 볼나사를 구성한다. 너트(122db)는, 나사 축(122da)의 축심둘레로 회전 가능하지만 제2 방향(D2)으로 이동하지 않도록, 베이스(123)에 고정되어 있다. 풀리(122de)는, 너트(122db)와 일체로 회전하도록 너트(122db)와 연결되어 있다. 무단벨트(122df)는, 풀리(122dd 및 122de)에 걸쳐진다. 풀리(122dd 및 122de), 및 너트(122db)는, 제2 방향(D2)의 축 둘레로 회전한다.

감속기(122dc)는, 제2 액추에이터(122c)의 회전구동력의 회전속도를 감속하여 상기 회전구동력을 너트(122db)에 전달한다. 구체적으로는, 감속기(122dc)는, 제2 방향(D2)의 축 둘레의 회전구동력을, 풀리(122dd)에 전달한다.

상기 구성에 의해, 제2 액추에이터(122c)가 발생하는 일 방향의 회전구동력은, 너트(122db)를 일 방향으로 회전시키고, 그로 인해, 나사 축(122da) 및 제2 파지부재(122a)를 함께 제2 방향(D2a)으로 이동시킨다. 제2 액추에이터(122c)가 발생하는 반대방향의 회전구동력은, 너트(122db)를 반대방향으로 회전시키고, 그로 인해, 나사 축(122da) 및 제2 파지부재(122a)를 함께 제2 방향(D2b)으로 이동시킨다.

또한, 제2 구동장치(122b)의 구성은, 제2 파지부재(122a)를 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있으면 좋고, 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 구동기구(122d)가 설치되지 않아, 제2 액추에이터(122c)가 직접적으로 제2 파지부재(122a)를 이동시켜도 좋다.

상술한 바와 같은 로봇핸드(120)는, 제2 파지부재(122a) 및 베이스(123)와 제1 손톱부(121ab)에 의해 제1 방향(D1)으로 물품(A)을 협지하고, 제1 파지부재(121a) 및 베이스(123)와 제2 손톱부(122ab)에 의해 제2 방향(D2)으로 물품(A)을 협지함으로써, 물품(A)을 파지한다. 제1 방향(D1)은, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부재(122a)를 접근시키거나 떨어트리는 방향이다. 제2 방향(D2)은, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부재(122a)에 의해 협지되는 물품(A)에 제2 손톱부(122ab)를 접근시키거나 떨어트리는 방향이다.

<제어장치(130)>

제어장치(130)의 구성을 설명한다. 제어장치(130)는, 조작장치(210)로부터 수취하는 조작의 지령 등에 근거하여, 미리 저장부(도시하지 않음)에 격납되는 프로그램에 따라, 로봇암(110), 로봇핸드(120), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)의 동작을 제어한다. 제어장치(130)는, 로봇암(110), 로봇핸드(120), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)의 동작을 개별로 제어하는 것이 아니라 서로 링크시켜 제어를 행하고, 서로 제휴시킨 동작을 실현한다. 예를 들어, 제어장치(130)는, 로봇암(110), 로봇핸드(120), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)의 1개의 제어에, 다른 3개로부터 취득되는 정보를 반영시킨다.

도 6은, 실시예에 따른 제어장치(130)의 기능적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 제어장치(130)는, 조작정보 처리부(130a)와, 제1 파지부 제어부(130b)와, 제2 파지부 제어부(130c)와, 손톱 위치 검출부(130d)와, 암제어부(130e)와, 암위치 검출부(130f)와, 반송차 제어부(130g)와, 반송차 위치 검출부(130h)와, 컨베이어 제어부(130i)와, 정보 출력부(130j)와, 저장부(130k)를 기능적인 구성요소로서 포함한다. 이들의 기능적인 구성요소는, 다른 구성요소가 출력하는 정보를 사용하여, 다른 구성요소의 동작과 링크한 동작을 행한다. 또한, 상기 기능적인 구성요소의 모두가 필수는 아니다.

조작정보 처리부(130a), 제1 파지부 제어부(130b), 제2 파지부 제어부(130c), 손톱위치 검출부(130d), 암 제어부(130e), 암위치 검출부(130f), 반송차 제어부(130g), 반송차 위치 검출부(130h), 컨베이어 제어부(130i) 및 정보 출력부(130j)의 각 구성요소의 기능은, CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서, RAM(Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리 및 ROM(Read-Only Memory) 등의 불휘발성 메모리 등으로 이루어진 컴퓨터 시스템(도시하지 않음)에 의해 실현되어도 좋다. 상기 구성요소의 일부 또는 전부의 기능은, CPU가 RAM을 워크 에리어로서 이용하여 ROM에 기록된 프로그램을 실행함으로써 실현되어도 좋다. 또한, 상기 구성요소의 일부 또는 전부의 기능은, 상기 컴퓨터 시스템에 의해 실현되어도 좋고, 전자회로 또는 집적회로 등의 전용 하드웨어회로에 의해 실현되어도 좋으며, 컴퓨터 시스템 및 하드웨어회로의 조합에 의해 실현되어도 좋다.

저장부(130k)는, 다양한 정보를 격납할 수 있고 또한 격납한 정보의 판독을 가능하게 한다. 저장부(130k)는, 휘발성 메모리 및 불휘발성 메모리 등의 반도체 메모리, 하드디스크 및 SSD(Solid State Drive) 등의 저장장치에 의해 실현된다. 저장부(130k)는, 각 구성요소가 이용하는 파라미터 및 임계값 등을 격납한다. 저장부(130k)는, 각 구성요소가 실행하는 프로그램을 격납해도 좋다.

조작정보 처리부(130a)는, 조작장치(210)로부터 취득되는 조작의 지령을, 제어장치(130)의 각 구성요소에 출력한다. 각 구성요소는, 상기 지령에 대응하는 프로그램에 따라 동작한다.

제1 파지부 제어부(130b)는, 조작정보 처리부(130a)를 통하여 취득되는 지령에 따라, 제1 파지부(121)의 제1 구동장치(121b)의 동작을 제어한다. 제1 파지부 제어부(130b)는, 손톱위치 검출부(130d)로부터 취득되는 제1 손톱부(121ab)의 위치 등에 근거하여, 제1 구동장치(121b)에 동작시킨다. 제1 파지부 제어부(130b)는, 제1 구동장치(121b)로부터 제1 액추에이터(121c)의 출력전류의 신호를 취득함으로써 부하를 검출하고, 이 부하가 임계값 이상인 경우, 제1 파지부재(121a)에 의한 물품(A)의 파지를 검출해도 좋다. 또한, 물품(A)의 존재를 검지하는 광전센서("빔센서"라고도 불린다), 레이저센서 및 리미트스위치 등의 센서가 제1 파지부재(121a) 등에 배치되고, 제1 파지부 제어부(130b)는, 상기 센서의 출력신호로부터 물품(A)의 파지를 검출해도 좋다.

제2 파지부 제어부(130c)는, 조작정보 처리부(130a)를 통하여 취득되는 지령에 따라, 제2 파지부(122)의 제2 구동장치(122b)의 동작을 제어한다. 제2 파지부 제어부(130c)는, 손톱위치 검출부(130d)로부터 취득되는 제2 손톱부(122ab)의 위치 등에 근거하여, 제2 구동장치(122b)에 동작시킨다. 제2 파지부 제어부(130c)는, 제2 구동장치(122b)로부터 제2 액추에이터(122c)의 출력전류의 신호를 취득함으로써 부하를 검출하고, 이 부하가 임계값 이상인 경우, 제2 파지부재(122a)에 의한 물품(A)의 파지를 검출해도 좋다. 또한, 물품(A)의 존재를 검지하는 광전센서, 레이저센서 및 리미트스위치 등의 센서가 제2 파지부재(122a) 등에 배치되고, 제2 파지부 제어부(130c)는, 상기 센서의 출력신호로부터 물품(A)의 파지를 검출해도 좋다.

손톱위치 검출부(130d) 및 제어장치(130)는 검출장치의 일례이다. 손톱위치 검출부(130d)는, 물품(A)에 대한 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치를 검출한다. 구체적으로는, 손톱위치 검출부(130d)는, 로봇암(110)의 암 구동장치(AM1~AM6) 각각으로부터 출력전류의 신호를 취득함으로써, 각 암 구동장치(AM1~AM6)에서 발생하고 있는 출력부하를 검출한다. 또한, 손톱위치 검출부(130d)는, 각 암 구동장치(AM1~AM6)에서 발생시키는 입력부하의 정보를 암 제어부(130e)로부터 취득한다. 손톱위치 검출부(130d)는, 각 암 구동장치(AM1~AM6)의 출력부하와 입력부하와의 차이에 근거하여, 제1 손톱부(121ab) 및/또는 제2 손톱부(122ab)의 선단이 물품(A)과 접촉하고 있는지 아닌지를 검출한다. 예를 들어, 손톱위치 검출부(130d)는, 암 구동장치(AM1~AM6)에서의 부하의 차이가 임계값 이상인 경우, 손톱부의 선단이 물품(A)과 접촉하고 있는 것을 검출해도 좋다.

여기에서, 암 구동장치(AM1~AM6)의 출력전류, 입력부하 및 출력부하는, 암 구동장치(AM1~AM6)의 동작에 관한 정보의 일례이다. 또한, 암 구동장치(AM1~AM6)의 동작에 관한 정보는, 관절축(JT1~JT6) 및 링크(110a~110f)의 뒤틀림량 등을 포함해도 좋다. 이와 같은 뒤틀림량을 이용하여 손톱부의 선단과 물품(A)과의 접촉 유무를 검출하는 것도 가능하다.

또한, 손톱위치 검출부(130d)는, 암위치 검출부(130f)로부터 로봇핸드(120)의 위치, 자세, 이동방향 및 이동속도 등의 정보를 취득하고, 상기 정보를 이용하여, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치를 검출한다. 예를 들어, 손톱위치 검출부(130d)는, 제1 손톱부(121ab) 및/또는 제2 손톱부(122ab)가 물품(A)에 접촉하면서, 그 돌출방향과 교차하는, 구체적으로는 직교하는 방향으로 이동하고 있는 것을 검출하고 있는 중에, 상기 손톱부의 비접촉을 검출하면, 상기 손톱부가, 인접하여 배치된 물품(A)간의 틈에 대응하는 위치에 위치하는 것을 검출한다. 예를 들어, 틈에 대응하는 위치는, 상기 틈의 연직방향 상방의 위치여도 좋고, 상기 틈의 수평방향 측방의 위치여도 좋다.

암 제어부(130e)는, 조작정보 처리부(130a)를 통하여 취득되는 지령에 따라, 암 구동장치(AM1~AM6)의 동작을 제어함으로써, 로봇암(110)에 대응하는 동작을 시킨다. 암 제어부(130e)는, 암위치 검출부(130f)로부터 취득되는 로봇암(110)의 각 링크(110a~110f)의 위치, 자세, 이동방향 및 이동속도 등에 근거하여, 로봇암(110)에 동작시킨다.

암위치 검출부(130f)는, 로봇암(110)의 각 링크(110a~110f)의 위치 및 자세를 검출한다. 구체적으로는, 암위치 검출부(130f)는, 암 구동장치(AM1~AM6)로부터 회전량 등의 동작량의 정보를 취득하고, 상기 동작량에 근거하여, 각 링크(110a~110f)의 위치 및 자세를 검출한다. 또한, 암위치 검출부(130f)는, 각 링크(110a~110f)의 위치 및 자세의 변화로부터, 각 링크(110a~110f)의 이동방향 및 이동속도를 검출한다. 또한, 암위치 검출부(130f)는, 링크(110f)의 위치, 자세, 이동방향 및 이동속도로부터, 로봇핸드(120)의 위치, 자세, 이동방향 및 이동속도를 검출한다.

반송차 제어부(130g)는, 조작정보 처리부(130a)를 통하여 취득되는 지령에 따라, 반송차(240)의 반송구동장치(240a)의 동작을 제어함으로써, 반송차(240)에 대응하는 동작을 시킨다. 반송차 제어부(130g)는, 반송차 위치 검출부(130h)로부터 취득되는 반송차(240)의 위치 및 방향 등에 근거하여, 반송차(240)에 동작시킨다.

반송차 위치 검출부(130h)는, 반송차(240)의 위치 및 방향을 검출한다. 구체적으로는, 반송차 위치 검출부(130h)는, 반송구동장치(240a)로부터 그 서보모터의 회전량 등의 동작량의 정보를 취득하고, 상기 동작량에 근거하여, 반송차(240)의 위치 및 방향을 검출한다. 또한, 반송차(240)는, GPS(Global Positioning System)수신기 및 IMU(관성계측장치:Inertial Measurement Unit) 등의 위치계측장치를 구비해도 좋다. 반송차 위치 검출부(130h)는, GPS수신기의 수신신호 또는 IMU에 의해 계측된 가속도 및 각속도 등을 이용하여, 반송차(240)의 위치 및 방향을 검출해도 좋다. 반송차 위치 검출부(130h)는, 예를 들어, 바닥면에 매설된 전선으로부터 미약한 유도전류를 검출하고, 이 검출치에 근거하여 반송차(240)의 위치 및 방향을 검출해도 좋다.

컨베이어 제어부(130i)는, 조작정보 처리부(130a)를 통하여 취득되는 지령에 따라, 컨베이어로봇(250)의 컨베이어(251) 및 암(252)의 동작을 제어함으로써, 컨베이어로봇(250)에 대응하는 동작을 시킨다.

정보 출력부(130j)는, 제어장치(130)의 각 구성요소의 동작결과 및 검출결과 등의 출력정보를, 조작장치(210) 및/또는 출력장치(230)에 출력한다. 정보 출력부(130j)는, 로봇(100)의 조작용의 화면을 조작장치(210) 및/또는 출력장치(230)에 출력한다.

또한, 제어장치(130)와 각 구동장치와의 관계의 일례를 설명한다. 도 7은, 실시예에 따른 제어장치(130) 및 각 구동장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어장치(130)는, 암 구동장치(AM1~AM6)의 서보모터, 제1 구동장치(121b)의 서보모터, 제2 구동장치(122b)의 서보모터, 반송구동장치(240a)의 서보모터, 및 컨베이어로봇(250)의 서보모터에 대해, 정보 및 지령을 입출력하도록 구성되어 있다. 제어장치(130)는, 암 구동장치(AM1~AM6), 제1 구동장치(121b), 제2 구동장치(122b), 반송구동장치(240a) 및 컨베이어로봇(250)의 모든 서보모터의 동작을 제어한다.

각 서보모터는, 전기모터와, 전기모터의 회전자의 회전각을 검출하는 인코더를 구비하고 있다. 각 서보모터는, 제어장치(130)로부터 출력되는 지령 및 정보에 따라, 전기모터를 동작시켜, 인코더의 검출치를 제어장치(130)에 출력한다. 제어장치(130)는, 각 서보모터로부터 피드백된 인코더의 검출치에 근거하여, 상기 서보모터의 회전자의 회전량 및 회전속도 등을 검출하고, 검출결과를 이용하여 상기 서보모터의 회전개시, 회전정지, 회전속도 및 회전토크를 제어한다. 이로 인해, 제어장치(130)는, 각 서보모터를 임의의 회전위치에서 정지시킬 수 있고, 임의의 회전속도로 회전시킬 수 있으며, 임의의 회전토크로 동작시킬 수 있다. 따라서, 제어장치(130)는, 로봇암(110), 로봇핸드(120), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)의 모두를 다양하고 치밀하게 동작시킬 수 있다.

<로봇시스템(1)의 제1 동작>

로봇시스템(1)의 제1 동작을 설명한다. 제1 동작은, 상하로 쌓아 올려진 물품(A) 중 최상단의 물품(A1)을, 로봇핸드(120)를 이용하여 반출하는 동작이다. 제1 동작은, 오퍼레이터(P)가 조작장치(210)를 이용하여, 로봇(100) 및 반송차(240)에 각 동작을 행하게 하는, 마스터 슬레이브 방식의 동작이라고 한다. 이 경우, 예를 들어, 조작장치(210)는, 오퍼레이터(P)의 손잡이에 있는 마스터암을 구성하고, 로봇(100)은, 원격의 슬레이브암을 구성해도 좋다. 그리고, 오퍼레이터(P)에 의해 주어지는 마스터암의 동작을, 슬레이브암이 트레이스하도록 구성된다. 이로 인해, 오퍼레이터(P)가 원하는 동작을 슬레이브암에 정확하게 실현시키는 것이 용이하다. 또한, 오퍼레이터(P)는, 마스터암을 통하여, 슬레이브암의 동작을 용이하게 지각(’mŠo)할 수 있다.

도 8~도 13은 각각, 실시예에 따른 로봇시스템(1)의 제1 동작의 하나를 나타내는 측면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 먼저, 로봇이동 스텝에서, 오퍼레이터(P)는, 조작장치(210)에 지령을 입력함으로써, 반출대상의 물품(A1)을 포함하는 물품(A)의 더미로 반송차(240)를 이동시킨다. 이 때, 오퍼레이터(P)가 목적지의 위치 정보를 조작장치(210)에 입력하고, 제어장치(130)가 상기 정보에 따라 반송차(240)를 자동으로 주행시켜도 좋다. 또한 오퍼레이터(P)가, 출력장치(230)에 표시되는 화면 등을 통하여 눈으로 확인하면서 조작장치(210)를 조작하여 반송차(240)를 주행시켜도 좋다.

이어서, 도 8의 핸드 이동 스텝에 나타내는 바와 같이, 반송차(240)가 물품(A1)의 앞에 도착한 후, 오퍼레이터(P)는, 출력장치(230)의 화면 등을 통하여 눈으로 확인하면서 조작장치(210)를 조작함으로써 로봇암(110)을 동작시켜, 로봇핸드(120)를 물품(A1)의 상방으로 이동시킨다. 제어장치(130)는, 로봇핸드(120)의 자세 정보를 조작장치(210) 등에 출력하고, 오퍼레이터(P)는, 상기 자세 정보에 근거하여, 제1 파지부재(121a)의 제1 본체부(121aa)가 수평해지도록 로봇핸드(120)의 자세를 조절한다.

이어서, 도 9의 손톱접촉스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120)를 하강시켜, 제1 파지부재(121a)의 제1 손톱부(121ab)의 하측 방향의 선단을 상방으로부터 물품(A1)에 접촉시킨다. 또한, 오퍼레이터(P)는, 제1 손톱부(121ab)를 접촉시킨 상태로 로봇핸드(120)를 물품(A1)의 깊이 방향인 제1 방향(D1a)으로 이동시킨다. 제어장치(130)는, 제1 손톱부(121ab)와 물품(A1)과의 접촉 유무를 나타내는 정보를 조작장치(210) 등에 출력한다. 또한, 제2 파지부재(122a)의 제2 손톱부(122ab)가 물품(A1)과 접촉하지 않도록, 제1 파지부재(121a)는 제1 방향(D1a)으로 미리 인출되어 있다.

이어서, 도 10의 손톱삽입스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 제1 손톱부(121ab)와 물품(A1)이 비접촉상태가 되면, 제1 방향(D1a)으로의 로봇핸드(120)의 이동을 정지시킨다. 이 때, 제1 손톱부(121ab)는, 물품(A1)과 그 옆의 물품(A)과의 틈의 상방에 위치한다. 또한, 제어장치(130)가 상기 비접촉상태를 검출하면, 로봇핸드(120)의 이동을 자동적으로 정지시켜도 좋다.

또한, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120)를 하방인 제2 방향(D2a)으로 이동시킨다. 이로 인해, 제1 손톱부(121ab)는, 물품(A1)과 그 옆의 물품(A)과의 틈에 삽입된다. 제어장치(130)는, 제1 손톱부(121ab)가 틈에 완전히 삽입된 것을 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 제어장치(130)는, 로봇암(110)의 각 암 구동장치(AM1~AM6)에 발생하는 부하에 근거하여, 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와 물품(A1)과의 당접을 검출하면, 제1 손톱부(121ab)의 완전 삽입을 판정해도 좋다.

도 11의 제1 파지 스텝에 나타내는 바와 같이, 제1 손톱부(121ab)의 삽입 후, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120)의 제1 구동장치(121b)를 동작시켜, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1b)으로 끌어당기도록 이동시킨다. 이로 인해, 제1 파지부재(121a)는, 제1 손톱부(121ab)를 이용하여 물품(A1)을 수평방향인 제1 방향(D1b)으로 인출한다. 제어장치(130)는, 물품(A1)의 인출의 완료를 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 제어장치(130)는, 제1 구동장치(121b)에 발생하는 부하에 근거하여, 물품(A1)과 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와의 당접을 검출하면, 인출 완료를 판정해도 좋다. 인출 완료 후, 오퍼레이터(P)가 제1 구동장치(121b)를 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다.

도 12의 제2 파지 스텝에 나타내는 바와 같이, 물품(A1)의 인출 완료 후, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120)의 제2 구동장치(122b)를 동작시켜, 제2 파지부재(122a)를 상방향인 제2 방향(D2b)으로 끌어당기도록 이동시킨다. 제어장치(130)는, 제2 파지부재(122a)의 이동 완료를 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 제어장치(130)는, 제2 구동장치(122b)에 발생하는 부하에 근거하여, 제2 손톱부(122ab)와 물품(A1)과의 당접을 검출하면, 이동 완료를 판정해도 좋다. 이동 완료 후, 오퍼레이터(P)가 제2 구동장치(122b)를 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다.

이동 완료 시, 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 수평방향으로 물품(A1)을 파지하고, 제2 손톱부(122ab)와 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 연직방향으로 물품(A1)을 파지한다.

이어서, 도 13의 반출스텝에 나타내는 바와 같이, 제2 파지부재(122a)의 이동 완료 후, 오퍼레이터(P)는, 로봇암(110)을 동작시켜, 로봇핸드(120)로 파지하고 있는 물품(A1)을 물품(A)의 더미로부터 반출하고, 반출처로 이동한다.

상기에 있어서, 각 스텝 동작 중 적어도 1개, 및/또는, 이동스텝~반출스텝의 일련의 동작 중 적어도 일부가, 제어장치(130)에 의해 자동으로 행해져도 좋다.

<로봇시스템(1)의 제2 동작>

로봇시스템(1)의 제2 동작을 설명한다. 제2 동작은, 바닥면에 재치된 물품(A1)을, 로봇핸드(120)를 이용하여 반출하는 동작이다. 제2 동작도, 마스터 슬레이브 방식의 동작이라고 한다. 도 14 및 도 15는 각각, 실시예에 따른 로봇시스템(1)의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다. 제2 동작에 있어서의 로봇이동스텝, 핸드이동스텝 및 손톱접촉스텝은, 제1 동작과 동일하다.

도 14의 손톱삽입스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 제1 손톱부(121ab)와 물품(A1)과의 상태가 접촉상태에서 비접촉상태가 되면, 로봇핸드(120)를 하강시켜, 제1 손톱부(121ab)를 물품(A1)과 그 옆의 물품(A)과의 틈에 삽입시킨다. 제2 방향(D2a)으로의 로봇핸드(120)의 하강 중, 제어장치(130)는, 제2 파지부재(122a)의 제2 손톱부(122ab)와 바닥면과의 접촉 유무를 검출하고, 이 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다.

제2 손톱부(122ab)와 바닥면이 접촉하면, 오퍼레이터(P)는, 제2 구동장치(122b)를 동작시킨다. 제2 구동장치(122b)는, 제2 파지부재(122a)를 제2 방향(D2b)으로 이동시킨다. 이로 인해, 제1 파지부재(121a)가 하강하고, 제1 손톱부(121ab)가 더욱 틈에 삽입된다. 제어장치(130)는, 제2 파지부재(122a)의 이동 완료를 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 제어장치(130)는, 제2 구동장치(122b)에 발생하는 부하에 근거하여, 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와 물품(A1)과의 당접을 검출하면, 이동 완료를 판정해도 좋다. 이동 완료 후, 오퍼레이터(P)가 로봇핸드(120)의 하강동작 및 제2 구동장치(122b)의 동작을 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다.

이어서, 도 15의 파지 스텝에 나타내는 바와 같이, 동작정지 후, 오퍼레이터(P)는, 제1 동작의 제1 파지 스텝과 동일하게, 제1 구동장치(121b)를 동작시켜, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1b)으로 이동시킨다. 이 때, 제1 손톱부(121ab)가 물품(A1)을 제1 방향(D1b)으로 인출하거나 제2 파지부재(122a)가 제1 방향(D1a)으로 이동하고, 그로 인해, 제2 손톱부(122ab)가 물품(A1)과 바닥면과의 사이에 삽입된다. 제어장치(130)는, 물품(A1)과 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와의 당접을 검출하면 파지 완료를 판정하고, 판정결과를 조작장치(210) 등에 출력한다.

파지완료 시, 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 수평방향으로 물품(A1)을 파지하고, 제2 손톱부(122ab)와 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 연직방향으로 물품(A1)을 파지한다.

이어서, 반출스텝에서, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120)로 파지하고 있는 물품(A1)을 들어 올려, 반출처로 이동시킨다.

상기에 있어서, 각 스텝 동작 중 적어도 1개, 및/또는, 이동스텝~반출스텝의 일련의 동작 중 적어도 일부가, 제어장치(130)에 의해 자동으로 행해져도 좋다.

<효과 등>

상술한 바와 같이, 실시예에 따른 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)를 가지는 제1 파지부(121)와, 제1 손톱부(121ab)와 함께 물품을 협지함으로써 상기 물품을 파지하는 제2 파지부(122)와, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부(122)를 접근시키거나 떨어트리는 제1 방향(D1)으로, 제1 손톱부(121ab)를 이동시키는 제1 구동장치(121b)를 구비한다. 제1 손톱부(121ab)는, 인접하여 배치된 물품 사이의 틈에 삽입 가능한 형상을 가진다.

상기 구성에 따르면, 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)를 물품 사이의 틈에 삽입하고, 제1 손톱부(121ab)를 제1 방향(D1)으로 이동시킴으로써, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 파지부(122)에 의해 물품을 파지할 수 있다. 따라서, 로봇핸드(120)는 인접하여 배치된 물품을 용이하게 취출할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 로봇핸드(120)는, 제2 파지부(122)가 가지는 제2 손톱부(122ab)를 제2 방향(D2)으로 이동시키는 제2 구동장치(122b)를 구비해도 좋다. 제2 방향(D2)은, 제1 방향(D1)과 교차하는 방향이고 또한 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부(122)에 의해 협지되는 물품에 제2 손톱부(122ab)를 접근시키거나 떨어트리는 방향이어도 좋다. 상기 구성에 따르면, 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부(122)에 의해 제1 방향(D1)으로 파지하는 물품을, 제2 손톱부(122ab)를 이용하여 제2 방향(D2)으로부터도 파지할 수 있다. 따라서, 물품의 확실한 파지가 가능해진다.

또한, 실시예에 따른 로봇핸드(120)에 있어서, 제2 손톱부(122ab)는, 인접하여 배치된 물품 사이의 틈에 삽입 가능한 형상을 가져도 좋다. 상기 구성에 따르면, 제2 손톱부(122ab)는, 물품 사이의 틈 및 물품과 바닥면과의 틈에 삽입할 수 있다. 따라서, 로봇핸드(120)는, 제2 손톱부(122ab)를 상기 틈에 삽입하여 물품을 파지할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 로봇핸드(120)에 있어서, 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)는, 구동력을 발생하는 액추에이터(121c 및 122c)를 가져도 좋다. 또한, 액추에이터(121c 및 122c)는, 전력을 동력원으로 해도 좋다. 상기 구성에 따르면, 로봇핸드(120)는, 전력을 동력원으로서 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)를 구동시키고, 물품을 파지한다. 이로 인해, 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)는, 공기압 또는 액체압 등을 구동원으로 하는 경우에 필요해지는 배관을 필요로 하지 않는다. 또한, 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)는, 로봇(100) 등의 전원으로부터 전력공급을 받을 수 있다. 따라서, 로봇핸드(120)의 설치 및 이동의 자유도가 향상한다.

또한, 실시예에 따른 로봇핸드(120)는, 제1 손톱부(121ab)가 인접하여 배치된 물품 사이의 틈에 대응하는 위치에 있는 것을 검출하는 검출장치로서의 제어장치(130)를 구비해도 좋다. 상기 구성에 따르면, 제1 손톱부(121ab)를 물품 사이의 틈에 확실하게 삽입하는 것이 가능해진다.

또한, 실시예에 따른 로봇핸드(120)는, 서보모터를 가지는 암 구동장치(AM1~AM6)에 의해 구동되는 복수의 관절을 가지는 로봇암(110)과 접속되고, 제어장치(130)는, 암 구동장치(AM1~AM6)의 동작에 관한 정보를 취득하고, 상기 정보를 이용하여, 제1 손톱부(121ab)가, 인접하여 배치된 물품 사이의 틈에 대응하는 위치에 있는 것을 검출해도 좋다. 상기 구성에 따르면, 제1 손톱부(121ab)가 물품 사이의 틈에 대응하는 위치에 있는 것을 검출하기 위한 전용 장치가 불필요하다. 따라서, 로봇핸드(120)의 구성의 간략화가 가능해진다.

또한, 실시예에 따른 로봇(100)은, 로봇핸드(120)와, 로봇핸드(120)와 접속된 로봇암(110)과, 로봇핸드(120) 및 로봇암(110)의 동작을 제어하는 제어장치(130)를 구비한다. 상기 구성에 따르면, 실시예에 따른 로봇핸드(120)와 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 실시예에 따른 로봇(100)에 있어서, 로봇암(110)은, 서보모터를 가지는 암 구동장치(AM1~AM6)에 의해 구동되는 복수의 관절을 가지고, 로봇핸드(120)의 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)는, 서보모터를 가지는 액추에이터(121c 및 122c)를 가져도 좋다. 또한, 제어장치(130)는, 액추에이터(121c 및 122c)의 서보모터의 동작과, 암 구동장치(AM1~AM6)의 서보모터의 동작를 제어해도 좋다. 상기 구성에 따르면, 서보모터는, 임의의 회전위치에서 회전자를 정지시킬 수 있고, 임의의 회전속도로 회전자를 회전구동시킬 수 있으며, 임의의 회전토크를 발생할 수 있다. 따라서, 로봇핸드(120) 및 로봇암(110)은 다양하고 치밀하게 동작을 할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 로봇시스템(1)은, 로봇(100)과, 로봇(100)을 조작하기 위한 조작장치(210)를 구비한다. 상기 구성에 따르면, 실시예에 따른 로봇핸드(120)와 동일한 효과가 얻어진다.

(변형예 1)

실시예의 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)를 설명한다. 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)는, 물체를 검출하는 센서를 제1 파지부(121A) 및 제2 파지부(122A)에 구비하는 점에서, 실시예와 상이하다. 이하, 변형예 1에 대해, 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 실시예와 동일한 점의 설명을 적절히 생략한다.

도 16은, 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 17은, 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)의 구성의 일례를 나타내는 상면도이다. 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 로봇핸드(120A)는, 제1 파지부(121A)의 제1 파지부재(121a)에, 센서(124, 125 및 126a~126c)를 구비하고, 제2 파지부(122A)의 제2 파지부재(122a)에, 센서(127)를 구비한다. 센서(124, 125, 126a~126c 및 127)는, 물체 검지, 및/또는, 상기 물체까지의 거리의 검지를 행하는 센서이다. 센서(124, 125, 126a~126c 및 127)는 각각, 그 검지 신호를 제어장치(130)에 출력한다.

센서(124 및 127)는, 접촉식 센서여도 좋고, 비접촉식 센서여도 좋다. 센서(125 및 126a~126c)는, 비접촉식 센서이다. 예를 들어, 접촉식 센서는, 범퍼센서, 감압센서 및 접촉식 변위센서 등의 접촉한 물체로부터의 반력을 검지하는 센서여도 좋다. 비접촉식 센서는, 광전센서, 레이저센서, 레이저 라이더(Lidar) 및 초음파 센서 등의 물체의 접근 또는 물체까지의 거리를 검지하는 센서여도 좋다.

제1 센서(124)는, 제1 손톱부(121ab)의 제1 방향(D1a)을 향한 측면에 배치되고, 전방인 제1 방향(D1a)의 영역을 검지 대상으로 한다. 제1 센서(124)는, 제1 방향(D1a)에서의 물체와의 접촉, 물체의 접근, 및/또는, 물체까지의 거리를 검지한다.

제2 센서(125)는, 제1 파지부재(121a)의 제1 본체부(121aa)의 제2 방향(D2a)을 향한 하면에 배치되고, 하방인 제2 방향(D2a)의 영역을 검지 대상으로 한다. 제2 센서(125)는, 제1 손톱부(121ab)의 근방 또는 인접하여 배치된다. 제2 센서(125)는, 제2 방향(D2a)에서의 제1 손톱부(121ab)로의 물체의 접근, 및/또는, 물체까지의 거리를 검지한다.

제3 센서(126a~126c)는, 제1 본체부(121aa)의 제2 방향(D2b)을 향한 상면에 배치되고, 상방인 제2 방향(D2b)의 영역을 검지 대상으로 한다. 제3 센서(126a~126c)는 각각, 제2 방향(D2b)에서의 물체의 접근, 및/또는, 물체까지의 거리를 검지한다. 제3 센서(126a~126c) 중 적어도 2개는, 제1 방향(D1a)으로 어긋난 위치에 배치되어 있다. 또한, 제3 센서(126a~126c) 중 적어도 2개는, 제5 방향(D5)으로 어긋난 위치에 배치되어 있다. 제5 방향(D5)은, 제1 방향(D1a 및 D1b)에 수직이고 또한 제1 본체부(121aa)의 상면에 평행인 방향이다. 본 변형예에서는, 제3 센서(126a~126c)의 모든 위치가, 방향(D1a 및 D5)으로 어긋나 있다.

제4 센서(127)는, 제2 손톱부(122ab)의 제2 방향(D2a)을 향한 바닥면에 배치되고, 하방인 제2 방향(D2a)의 영역을 검지 대상으로 한다. 제4 센서(127)는, 제2 방향(D2a)에서의 물체와의 접촉, 물체의 접근, 및/또는, 물체까지의 거리를 검지한다.

제어장치(130)는, 제1 센서(124)의 검지 신호에 근거하여, 제1 손톱부(121ab)에 대한 물체의 접촉 및/또는 접근을 검출한다. 제어장치(130)는, 제4 센서(127)의 검지 신호에 근거하여, 제2 손톱부(122ab)에 대한 물체의 접촉 및/또는 접근을 검출한다. 예를 들어, 제어장치(130)는, 임계값인 거리(L1) 이내에 존재하는 물체를 검출하면, 물체의 접근을 판정해도 좋다. 거리(L1)는, 예를 들어, 100mm 등이어도 좋다. 제어장치(130)는, 물체의 접촉을 검출하면, 로봇핸드(120A)의 이동을 정지시키거나 이동속도를 저하시켜도 좋다. 제어장치(130)는, 물체의 접근을 검출하면, 로봇핸드(120A)의 이동을 정지시키거나 이동속도를 저하시켜도 좋고, 물체의 접근 및/또는 상기 물체까지의 거리를 조작장치(210) 등에 통지해도 좋다. 이로 인해, 로봇핸드(120A)가 물품(A) 또는 바닥면 등에 충돌하는 것이 억제된다.

제어장치(130)는, 제2 센서(125)의 검지 신호에 근거하여, 인접한 물품(A)간의 틈을 검출한다. 예를 들어, 제어장치(130)는, 제1 방향(D1a 또는 D1b)에서의 로봇핸드(120A)의 이동 중, 제2 방향(D2a)에 존재하는 물품(A)을 검출하고 있는 상태에서 비검출 상태로 변화하거나, 제2 방향(D2a)에서의 물품(A)까지의 거리가 갑자기 증가하면, 물품(A)간의 틈이 존재하는 것을 검출해도 좋다. 제어장치(130)는, 상기 틈을 검출하면, 로봇핸드(120A)의 이동을 정지시켜도 좋고, 틈의 검출 및/또는 틈까지의 거리를 조작장치(210) 등에 통지해도 좋다. 이로 인해, 제1 손톱부(121ab)가 물품(A)간의 틈에 대응하는 위치로 위치결정된다.

또한, 제어장치(130)는, 제3 센서(126a~126c)의 검지 신호에 근거하여, 제1 본체부(121aa)에 대한 물체의 접촉 및/또는 접근을 검출한다. 또한, 제어장치(130)는, 제1 본체부(121aa)의 자세를 제어함으로써 로봇핸드(120A)의 자세를 제어한다. 예를 들어, 제어장치(130)는, 제3 센서(126a~126c) 중 적어도 1개가 임계값인 거리(L2) 이내에 존재하는 물체를 검지하면, 물체의 접근을 판정해도 좋다. 거리(L2)는, 예를 들어, 100mm 등이어도 좋다.

또한, 제어장치(130)는, 제3 센서(126a~126c)가 검지하는 천장까지의 거리를 이용하여, 로봇핸드(120A)의 위치 및 자세를 검출할 수 있다. 천장은, 물품(A)이 수용되는 수용스페이스의 천장이고, 예를 들어, 수용실의 천장, 차량의 화물실의 천장, 및 컨테이너의 천장 등이어도 좋다. 제어장치(130)는, 제3 센서(126b 및 126c)의 검지 거리로부터, 제1 방향(D1a)의 축을 중심으로 하는, 제1 본체부(121aa) 및 로봇핸드(120A)의 롤링각을 검출할 수 있다. 제어장치(130)는, 제3 센서(126a 및 126c)의 검지 거리로부터, 방향(D5)의 축을 중심으로 하는, 제1 본체부(121aa) 및 로봇핸드(120A)의 피칭각을 검출할 수 있다. 제어장치(130)는, 제3 센서(126a~126c)의 검지 거리로부터, 천장에 대한 제1 본체부(121aa)의 위치를 검출할 수 있다.

제어장치(130)는, 천장의 접근, 천장까지의 거리, 로봇핸드(120A)의 롤링각 및 피칭각 등을 조작장치(210) 등에 통지해도 좋다. 제어장치(130)는, 롤링각 및 피칭각에 근거하여, 제1 본체부(121aa)의 상면이 천장에 대해 평행인 수평 근방이 되도록 로봇핸드(120A)의 자세를 제어해도 좋고, 로봇핸드(120A)가 천장에 접근하면, 로봇핸드(120A)의 이동을 정지시키거나 이동속도를 저하시켜도 좋다. 이로 인해, 로봇핸드(120A)가 천장에 충돌하는 것이 억제된다. 또한, 제1 본체부(121aa)가 수평 근방의 자세로 유지되기 때문에, 로봇핸드(120A)에 의한 물품(A)의 파지가 용이해진다.

상술한 바와 같은 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)에 의하면, 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 변형예 1에 따른 로봇핸드(120A)는, 센서(124, 125, 126a~126c 및 127)를 구비함으로써, 주위의 물체와의 충돌을 억제할 수 있다. 또한, 로봇핸드(120A)는, 제3 센서(126a~126c)를 구비함으로써, 그 자세제어를 용이하게 한다.

(변형예 2)

실시예의 변형예 2에 따른 로봇핸드(120B)를 설명한다. 변형예 2에 따른 로봇핸드(120B)는, 제3 파지부(128)를 구비하는 점에서, 실시예 및 변형예 1과 상이하다. 이하, 변형예 2에 대해, 실시예 및 변형예 1과 상이한 점을 중심으로 설명하고, 실시예 및 변형예 1과 동일한 점의 설명을 적절히 생략한다.

<로봇핸드(120B)의 구성>

도 18은, 변형예 2에 따른 로봇핸드(120B)의 구성의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 로봇핸드(120B)는, 제3 파지부(128)를 구비하고, 제3 파지부(128)는, 베이스(123)에 장착되어 지지된다. 본 변형예에서는, 제3 파지부(128)는, 제1 파지부재(121a)와 제2 파지부재(122a)와의 사이에 배치된다. 제3 파지부(128)는, 제어장치(130)의 제어에 따라, 제1 파지부(121) 및 제2 파지부(122)로부터 독립하여 동작한다.

제3 파지부(128)는, 제3 파지부재(128a)와 제3 구동장치(128b)를 가진다. 제3 파지부재(128a)는, 제1 방향(D1a 및 D1b)으로 이동 가능하게 설치된다. 제3 파지부재(128a)는, 제1 방향(D1a)으로 연장되는 축부(128aa)와, 축부(128aa)의 선단의 가압부(128ab)와, 가압부(128ab)의 표면의 마찰재(128ac)를 포함한다. 가압부(128ab)는, 축부(128aa)보다도 지름방향으로 큰 표면을 가진다. 마찰재(128ac)는, 가압부(128ab)의 표면보다도 높은 마찰계수를 가지는 부재이다. 마찰재(128ac)의 구성재료는, 특별히 한정되지 않지만, 수지 또는 고무 등이어도 좋다. 또한, 마찰재(128ac)는, 조면가공 등의 표면처리를 받은 재료여도 좋다. 또한, 마찰재(128ac)를 이용하지 않고, 가압부(128ab)의 표면이 조면가공 등의 표면처리를 받아도 좋다. 제3 파지부재(128a)는, 마찰재(128ac) 및 가압부(128ab)가 제1 손톱부(121ab)의 측면과 제1 방향(D1)으로 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 마찰재(128ac) 및 가압부(128ab)의 표면처리는 필수가 아니다.

제3 구동장치(128b)는, 베이스(123)에 고정되고, 축부(128aa)를 제1 방향(D1a 및 D1b)으로 신축시킨다. 제3 구동장치(128b)의 예는, 전동의 리니어 액추에이터, 및 공기압식 또는 액압식의 실린더 등이다. 또한, 제3 구동장치(128b)는, 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)와 같이 회전구동력을 직선구동력으로 변환하도록 구성되어도 좋다. 제3 구동장치(128b)는, 축부(128aa)를 신장시킴으로써, 제3 파지부재(128a)에, 제3 파지부재(128a)와 제1 손톱부(121ab)와의 사이에 있어서 제1 방향(D1)으로 물품(A)을 파지시킨다. 이 때, 마찰재(128ac)는, 물품(A)과의 사이의 마찰력에 의해, 제3 파지부재(128a)에 대한 물품(A)의 하강을 억제한다.

<로봇시스템(1)의 동작>

본 변형예에 따른 로봇시스템(1)의 동작을 설명한다. 구체적으로는, 제2 동작을 설명한다. 도 19~도 22는 각각, 변형예 2에 따른 로봇시스템(1)의 제2 동작의 하나를 나타내는 측면도이다. 본 변형예에 있어서의 로봇이동스텝, 핸드이동스텝 및 손톱접촉스텝은, 실시예의 제2 동작과 동일하다.

도 19의 손톱삽입스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 제1 손톱부(121ab)와 물품(A1)과의 접촉상태가 비접촉상태로 바뀌면, 로봇핸드(120B)를 하강시키면서, 제2 구동장치(122b)를 동작시킨다. 이로 인해, 제1 손톱부(121ab)가 물품(A1)과 그 옆의 물품(A)과의 틈에 삽입되면서, 제2 파지부재(122a)가 제2 방향(D2b)으로 이동된다. 또한, 도 19~도 22에 있어서, 도 14 및 도 15와 동일하기 때문에, 물품(A)의 도시는 생략되어 있다. 제어장치(130)는, 물품(A1)과 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와의 당접을 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 당접 후, 오퍼레이터(P)가 로봇핸드(120B)의 하강 및 제2 구동장치(122b)를 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다. 이어서, 오퍼레이터(P)는, 제3 파지부(128)의 제3 구동장치(128b)를 동작시킨다. 제3 파지부(128)는, 제3 파지부재(128a)를 신장시켜 물품(A1)에 누른다. 이로 인해, 물품(A1)은, 제1 손톱부(121ab) 및 제3 파지부재(128a)에 의해 파지된다.

이어서, 도 20의 경사 스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 로봇핸드(120B)를 수평상태에서 경사시키고, 제2 손톱부(122ab)를 바닥면으로부터 떠오르게 한다. 이로 인해, 물품(A1)은 경사져, 물품(A1)의 제1 손톱부(121ab)측의 바닥부가 바닥면에 접지하지만, 제2 손톱부(122ab)측의 바닥부가 바닥면으로부터 떠오른다.

이어서, 도 21의 파지스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 제1 구동장치(121b) 및 제3 구동장치(128b)를 동작시킨다. 제1 구동장치(121b)는, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1b)으로 이동시켜, 병행하고, 제3 구동장치(128b)는, 제3 파지부재(128a)를 제1 방향(D1b)으로 수축시킨다. 제어장치(130)는, 제1 손톱부(121ab)와 제3 파지부재(128a)와의 거리가 대략 일정하게 유지되도록, 제1 구동장치(121b)와 제3 구동장치(128b)를 제휴시켜 동작시킨다.

이로 인해, 로봇핸드(120B)는, 제1 손톱부(121ab) 및 제3 파지부재(128a)에 의해 물품(A1)을 파지하면서, 베이스(123) 및 제2 파지부재(122a)를 제1 방향(D1a)으로 이동시키고, 제2 손톱부(122ab)를 물품(A1)의 아래에 삽입한다. 제어장치(130)는, 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와 물품(A1)과의 당접을 검출하면, 검출결과를 조작장치(210) 등에 출력한다. 삽입완료 후, 오퍼레이터(P)가 제1 구동장치(121b) 및 제3 구동장치(128b)를 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다.

이어서, 오퍼레이터(P)는, 제2 구동장치(122b)를 동작시킨다. 제2 구동장치(122b)는, 제2 파지부재(122a)를 제2 방향(D2b)으로 이동시킨다. 제어장치(130)는, 제2 손톱부(122ab)와 물품(A1)과의 당접을 검출하면, 검출결과를 파지 완료보고로서 조작장치(210) 등에 출력한다. 파지완료 후, 오퍼레이터(P)가 제2 구동장치(122b)를 정지시키지만, 제어장치(130)가 자동적으로 정지시켜도 좋다. 또한, 오퍼레이터(P) 또는 제어장치(130)는, 제1 구동장치(121b) 및 제3 구동장치(128b)를 이용한 파지동작과, 제2 구동장치(122b)를 이용한 파지동작를 병행하여 행해도 좋다.

파지완료 시, 로봇핸드(120B)는, 제1 손톱부(121ab)와 제2 파지부재(122a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 제1 방향(D1)으로 물품(A1)을 파지하고, 제2 손톱부(122ab)와 제1 파지부재(121a) 또는 베이스(123)와의 사이에서 제2 방향(D2)으로 물품(A1)을 파지한다.

이어서, 도 22의 반출스텝에 나타내는 바와 같이, 오퍼레이터(P)는, 로봇암(110)을 이용하여, 제1 파지부재(121a)의 상면이 수평해지도록 로봇핸드(120B)의 자세를 조절하면서, 물품(A1)을 들어 올려, 반출처로 이동한다.

상기에 있어서, 각 스텝 동작 중 적어도 1개, 및/또는, 이동스텝~반출스텝의 일련의 동작 중 적어도 일부가, 제어장치(130)에 의해 자동으로 행해져도 좋다.

또한, 제3 파지부(128)는, 로봇핸드(120B)로 파지되어 있는 물품(A1)을, 제2 손톱부(122ab) 위에서 내리기 위해서라도 이용할 수 있다. 예를 들어, 로봇핸드(120B)는, 제2 손톱부(122ab)를 바닥면에 접촉시키고 또한 물품(A1)을 파지하고 있는 상태로, 제1 파지부재(121a)를 제1 방향(D1a)으로 이동시키고 또한 제3 파지부재(128a)를 신장시킴으로써, 물품(A1)을 가압하여 제2 손톱부(122ab)로부터 바닥면 상에 내린다.

또한, 제3 파지부(128)가 제2 손톱부(122ab)로부터 물품(A1)을 내리기 위해서만 이용되는 경우, 가압부(128ab)는, 제1 손톱부(121ab)와 대향하고 있지 않아도 좋다. 이 경우, 예를 들어, 제3 파지부(128)는, 제2 파지부재(122a)에 설치되어도 좋다.

상술한 바와 같은 변형예 2에 따른 로봇핸드(120B)에 의하면, 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 변형예 2에 따른 로봇핸드(120B)는, 제3 파지부(128)를 구비함으로써, 바닥면 상에 재치된 물품(A1)을 파지하고 들어올리는 것을 용이하고 확실하게 행할 수 있다.

(그 외의 실시예)

이상, 본 개시의 실시예의 예에 대해 설명했지만, 본 개시는, 상기 실시예 및 변형예에 한정되지 않는다. 즉, 본 개시의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다. 예를 들어, 각종 변형을 실시예 및 변형예에 시행한 것, 및, 상이한 실시예 및 변형예에 있어서의 구성요소를 조합하여 구축된 형태도, 본 개시의 범위 내에 포함된다.

예를 들어, 실시예 및 변형예에 있어서, 로봇핸드(120)의 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 형상은, 그 선단을 향해 끝이 가늘어지는 형상이었지만, 이것에 한정되지 않는다. 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 형상은, 인접한 물품 사이의 틈, 및/또는, 물품과 바닥면과의 틈에 삽입 가능한 형상이면 좋다. 예를 들어, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 형상은, 그 선단을 향해 두께가 대략 일정한 형상이어도 좋고, 그 선단을 향해 두께가 보다 큰 형상이어도 좋다. 또한, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 형상은, 그 선단을 향해 폭이 보다 큰 형상이어도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 제어장치(130)는, 물품에 대한 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치 및 접촉을, 로봇암(110)의 암 구동장치(AM1~AM6)의 부하의 변화, 또는 제2 센서(125)의 검지 신호에 근거하여 검출하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇암(110)의 링크(110f) 등의 링크(110a~110f)에, 힘의 크기 및 방향을 검지하는 힘 센서가 설치되어도 좋다. 그리고, 제어장치(130)는, 힘 센서의 검지 신호에 근거하여, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치 및 접촉을 검출해도 좋다.

또한, 제어장치(130)는, 로봇핸드(120)의 제1 구동장치(121b) 또는 제2 구동장치(122b)의 부하의 변화에 근거하여, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치 및 접촉을 검출해도 좋다. 또한, 제어장치(130)는, 암 구동장치(AM1~AM6)의 부하의 변화와 제1 구동장치(121b) 또는 제2 구동장치(122b)의 부하의 변화와의 조합에 근거하여, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 위치 및 접촉을 검출해도 좋다.

또한, 제2 손톱부(122ab) 또는 그 근방에, 광전센서, 레이저센서, 레이저 라이더 및 초음파 센서 등의 비접촉센서가 설치되어 있어도 좋다. 제어장치(130)는, 비접촉센서의 검지 신호에 근거하여, 제2 손톱부(122ab)의 위치 및 접촉을 검출해도 좋다.

또한, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)에, 상기 손톱부의 선단을 촬상하는 촬상장치가 설치되어 있어도 좋다. 촬상장치의 예는 디지털카메라 및 디지털비디오카메라이다. 촬상장치는, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)의 선단과 상기 선단에 접근하는 물품을 포함하는 화상을 촬상할 수 있도록 배치되어도 좋다. 제어장치(130)는, 촬상장치에 의해 촬상된 화상을 해석함으로써, 물품을 검출하고, 제1 손톱부(121ab) 및 제2 손톱부(122ab)와 물품과의 거리 등의 위치관계를 검출해도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 제어장치(130)는, 로봇핸드의 각 구성요소와 물품과의 당접의 유무를, 제1 구동장치(121b) 또는 제2 구동장치(122b)의 부하의 변화에 근거하여 검출하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제어장치(130)는, 로봇암(110)의 암 구동장치(AM1~AM6)의 부하, 및, 로봇암(110)에 설치된 힘 센서의 검지 신호 등을, 제1 구동장치(121b) 및 제2 구동장치(122b)의 부하와 병용하여, 또는, 대체로서 이용해도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 따른 로봇핸드에 있어서, 제1 파지부재(121a)가 베이스(123)에 대해 제1 방향(D1)으로 이동하고, 제2 파지부재(122a)가 베이스(123)에 대해 제2 방향(D2)으로 이동하도록 구성되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 파지부재(121a)가 베이스(123)에 대해 제2 방향(D2)으로 이동하고, 제2 파지부재(122a)가 베이스(123)에 대해 제1 방향(D1)으로 이동하도록 구성되어도 좋다. 또한, 제1 파지부재(121a) 및 제2 파지부재(122a) 중 적어도 하나가, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 양방향으로 이동하도록 구성되어도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 따른 로봇핸드에 있어서, 제1 구동장치(121b)가 제1 파지부재(121a)를 이동하고, 제2 구동장치(122b)가 제2 파지부재(122a)를 이동하도록 구성되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 1개의 구동장치가, 제1 파지부재(121a) 및 제2 파지부재(122a)를 이동하도록 구성되어도 좋다. 이와 같은 구동장치는, 제1 파지부재(121a) 및 제2 파지부재(122a)를 동시에 이동시키도록 구성되어도 좋고, 한쪽을 선택적으로 이동시키도록 구성되어도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 로봇(100)은, 수직다관절형 로봇이었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇(100)은, 극좌표형 로봇, 원통좌표형 로봇, 직각좌표형 로봇, 수평다관절형 로봇, 또는 그 외의 로봇으로서 구성되어도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 로봇(100)은, 반송차(240)에 탑재되어 이동 가능하지만, 이것에 한정되지 않고, 바닥면 등에 고정되어도 좋다. 또한, 반송차(240)는, 로봇(100) 및 컨베이어로봇(250)을 탑재하고 있지만, 로봇(100)만을 탑재해도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 로봇시스템(1)은, 촬상장치(220) 및 출력장치(230)를 구비하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇시스템(1)은, 촬상장치(220) 및 출력장치(230)를 구비하지 않아, 오퍼레이터(P)가 직접 눈으로 확인할 수 있도록 구성되어도 좋다.

또한, 실시예 및 변형예에 있어서, 로봇시스템(1)은, 오퍼레이터(P)가 조작장치(210)를 이용하여 마스터 슬레이브 방식으로 로봇(100), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)을 동작시키도록 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 로봇시스템(1)은, 전자동으로 로봇(100), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)을 동작시키도록 구성되어도 좋다. 이 경우, 예를 들어, 오퍼레이터(P)가 조작장치(210)에 작업내용 등을 나타내는 지령을 입력하는 것만으로, 로봇(100), 반송차(240) 및 컨베이어로봇(250)이 자동적으로 동작해도 좋다. 이와 같은 전자동의 로봇시스템에 있어서, 예를 들어, 제어장치는, 로봇암 선단에 설치된 근접 센서의 검지 신호, 및, 로봇암의 선단에 설치된 카메라의 화상의 해석치 등에 근거하여, 로봇암 및 로봇핸드 각각의 동작을 제어해도 좋다.

1 로봇시스템 100 로봇
110 로봇암 120，120A，120B 로봇핸드
121，121A 제1 파지부 121ab 제1 손톱부
121b 제1 구동장치 121c，122c 액추에이터
122，122A 제2 파지부 122ab 제2 손톱부
122b 제2 구동장치 130 제어장치(검출장치)
210 조작장치 AM1~AM6 암 구동장치

Claims (10)

1. 물품을 파지하는 로봇핸드로서,
   제1 손톱부를 가지는 제1 파지부와,
   상기 제1 손톱부와 함께 물품을 협지하여 상기 물품을 파지하는 제2 파지부와,
   상기 제1 손톱부와 상기 제2 파지부를 접근시키거나 떨어트리는 제1 방향으로, 상기 제1 손톱부 및 상기 제2 파지부 중 하나 이상을 이동시키는 제1 구동장치를 구비하고,
   상기 제1 손톱부는, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 삽입 가능한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 파지부가 가지는 제2 손톱부를 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동장치를 더 구비하고,
   상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 교차하는 방향이면서, 동시에 상기 제1 손톱부와 상기 제2 파지부에 의해 협지되는 상기 물품에 상기 제2 손톱부를 접근시키거나 떨어트리는 방향인 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 손톱부는, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 삽입 가능한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로봇핸드의 상기 구동장치는, 구동력을 발생하는 액추에이터를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 액추에이터는, 전력을 동력원으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 손톱부가, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 대응하는 위치에 있는 것을 검출하는 검출장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 로봇핸드는, 서보모터를 가지는 암 구동장치에 의해 구동되는 복수의 관절을 가지는 로봇암과 접속되고,
   상기 검출장치는,
   상기 암 구동장치의 동작에 관한 정보를 취득하고,
   상기 암 구동장치의 동작에 관한 정보를 이용하여, 상기 제1 손톱부가, 인접하여 배치된 상기 물품 사이의 틈에 대응하는 위치에 있는 것을 검출하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 로봇핸드와,
   상기 로봇핸드와 접속된 로봇암과,
   상기 로봇핸드 및 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 로봇암은, 서보모터를 가지는 암 구동장치에 의해 구동되는 복수의 관절을 가지고,
   상기 로봇핸드의 상기 구동장치는, 구동력을 발생하는 액추에이터로서 서보모터를 가지고,
   상기 제어장치는, 상기 로봇핸드의 상기 구동장치의 상기 서보모터의 동작과, 상기 암 구동장치의 상기 서보모터의 동작를 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇.
   
10. 제8항 또는 제9항에 기재된 로봇과,
    상기 로봇을 조작하기 위한 조작장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇시스템.

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