KR20220013076A

KR20220013076A - 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치

Info

Publication number: KR20220013076A
Application number: KR1020200092103A
Authority: KR
Inventors: 최희승; 김진호; 김현우; 황적규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2022-02-04
Also published as: CN116171211A; WO2022019518A1; US20230102104A1; EP4140668A4; EP4140668A1

Abstract

그립 장치가 개시된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치는 제1 핑거, 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부, 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 제1 링크부와 교차하여 배치되며 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부, 제1 가이드 슬롯 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부 및 제2 링크부의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지, 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 제1 핑거 및 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터 및 힌지를 제1 가이드 슬롯 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함한다.

Description

그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치{GRIP DEVICE AND ROBOT DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 개시는 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 받침점으로 기능하는 힌지가 이동하여 그립할 물건에 적합한 힘 전달비를 갖도록 개선된 구조를 구비한 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치에 관한 것이다.

전자 기술의 발달로 다양한 전자 장치가 개발되고 있다. 특히, 최근에는 산업 현장이나, 의료, 우주, 가사 등의 분야에서 인간을 대신해 작업을 수행하는 다양한 로봇 장치가 개발되고 있다. 이러한 로봇 장치는 물건의 그립, 조립, 이송, 용접 등과 같은 다양한 작업을 수행할 수 있는 그립 장치를 포함할 수 있다.

그립 장치가 접시와 같이 납작한 물건을 그립하는 경우, 핑거들 사이의 간격은 좁으면서 큰 그립력을 필요로 한다. 반대로, 그립 장치가 컵과 같이 높이가 큰 물건을 그립하는 경우, 핑거들 사이의 간격은 넓으면서 작은 그립력을 필요로 한다.

그러나, 종래의 그립 장치는 그립할 물건의 형상에 관계 없이 일괄적으로 그립 동작을 수행하여 비효율적으로 구동되는 문제점이 있었다. 또한, 기어 방식이나 스크류 회전 방식을 사용하는 그립 장치는 구동 속도가 늦는 문제점이 있었다.

본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 받침점으로 기능하는 힌지가 이동하여 그립할 물건에 적합한 힘 전달비를 갖도록 개선된 구조를 구비한 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치를 제공하는 데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치는 제1 핑거, 상기 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부, 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부, 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지, 상기 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터 및 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 제1 링크부는, 상기 제1 핑거의 제1 지점에 연결되는 제1 링크, 상기 제1 핑거의 제2 지점과 연결되는 제2 링크 및 상기 제2 링크와 연결되며 상기 제1 핑거와 나란하게 배치되는 제3 링크를 포함하고, 상기 제2 링크부는, 상기 제2 핑거의 제1 지점에 연결되는 제4 링크, 상기 제2 핑거의 제2 지점과 연결되며 상기 제4 링크와 나란하게 배치되는 제5 링크 및 상기 제5 링크에 연결되며 상기 제2 핑거와 나란하게 배치되는 제6 링크를 포함하며, 상기 제1 가이드 슬롯은 상기 제2 링크에 형성되고, 상기 제2 가이드 슬롯은 상기 제5 링크에 형성될 수 있다.

상기 제3 링크는 상기 제1 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖고, 상기 제6 링크는 상기 제2 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 가질 수 있다.

상기 제1 액츄에이터는, 상기 제3 링크 및 상기 제6 링크의 간격을 조정할 수 있다.

상기 제1 액츄에이터는, 상기 제3 링크를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터 및 상기 제6 링크를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터를 포함할 수 있다.

상기 제2 액츄에이터는, 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제3 구동 모터를 포함할 수 있다.

상기 제2 액츄에이터는, 상기 제2 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제3 구동 모터 및 상기 제5 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제2 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제4 구동 모터를 포함할 수 있다.

상기 제3 및 제4 구동 모터는 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현될 수 있다.

상기 제2 및 제5 링크는 상기 제1 및 제2 핑거 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지하는 이미지 센서, 제1 핑거, 제2 핑거 및 힌지를 중심으로 교차 배치되고 상기 제1 및 제2 핑거를 지지하는 링크부를 포함하고, 상기 링크부 상에서 상기 힌지의 위치를 이동하여 상기 링크부의 받침 점을 조정 가능한 그립 장치 및 상기 이미지 센서가 감지한 물체에 대응한 힌지 위치를 갖도록 상기 그립 장치를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 링크부는, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부 및 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부를 포함하고, 상기 힌지는 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하고, 상기 그립 장치는 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 액츄에이터는 상기 힌지와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 이미지 센서가 감지한 상기 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 상기 연결 부재의 길이를 결정하고, 상기 연결 부재가 결정된 길이를 갖도록 상기 액츄에이터를 제어할 수 있다.

상기 로봇 장치는 상기 제1 및 제2 핑거 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 압력 센서에서 측정된 값에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어할 수 있다.

상기 로봇 장치는 상기 제1 핑거에 배치되는 제1 거리 센서 및 상기 제2 핑거에 배치되는 제2 거리 센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 로봇 장치가 움직이는 동안 상기 제1 거리 센서가 상기 물체를 감지하면, 상기 제2 거리 센서를 활성화시키고, 상기 제1 및 제2 거리 센서가 상기 로봇 장치의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 상기 물체와의 거리에 대한 정보를 수신하며, 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에서 힌지가 후방으로 이동한 그립 장치의 측면도이다.
도 3 내지 도 4는 제3 및 제4 구동 모터가 서로 다른 길이를 갖는 그립 장치의 측면도이다.
도 5는 제1 및 제2 링크부가 각각 단일 링크로 구현된 그립 장치의 측면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7a 내지 도 7f는 그립 장치의 그립 동작이 거리 센서의 측정 값에 따라 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.

본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 그립 장치의 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제1 핑거(10), 제2 핑거(20), 제1 링크부(100), 제2 링크부(200), 힌지(300), 제1 액츄에이터(400), 제2 액츄에이터(500) 및 지지대(600)를 포함할 수 있다.

제1 핑거(10)와 제2 핑거(20)는 서로 마주보도록 배치되고, 소정 거리만큼 이격되어 사이에 그립 할 물건이 배치되는 공간을 형성할 수 있다.

제1 및 제2 핑거(10, 20)는 후술할 제1 내지 제2 액츄에이터(400, 500)가 구동하고, 제1 및 제2 링크부(100, 200)가 구동력을 전달함에 따라 사이의 간격(L2)이 조정될 수 있다.

제1 링크부(100)는 제1 가이드 슬롯(121)이 형성되고 제1 핑거(10)를 지지할 수 있다. 제2 링크부(200)는 제2 가이드 슬롯(221)이 형성되고 제2 핑거(20)를 지지할 수 있다.

제1 및 제2 링크부(100, 200)는 각각 4절 링크(four-bar linkage)의 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 링크부(100,200)는 각각 차례로 연결된 3개의 링크를 포함하고, 상술한 3개의 링크와 제1 또는 제2 핑거(10, 20)는 총 4개의 접점이 연결되어 닫힌 고리(closed-loop) 형상을 가질 수 있다.

다만, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 상술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 각각 단일 링크로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 각 단일 링크는 서로 교차 연결된 상태로 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지할 수 있다.

힌지(300)는 제1 가이드 슬롯(121) 및 제2 가이드 슬롯(221) 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부(100, 200)를 연결할 수 있다.

힌지(300)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 받침점 역할을 할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 받침점으로 하여 회전할 수 있고, 이에 따라 그립 동작이 수행될 수 있다.

또한, 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221) 내에서 이동 가능하므로, 필요에 따라 그립할 물건과 가까워지거나 멀어지도록 그 위치가 변경될 수 있다.

이에 따라, 그립력이 크게 필요한 물건을 그립하는 경우, 힌지(300)는 물건과 가까운 곳에 배치되어, 힘 전달비가 증대되므로 적은 힘으로도 물건을 효과적으로 그립할 수 있다. 반대로, 그립력이 작게 필요한 물건을 그립하는 경우, 힌지(300)는 물건과 먼 곳에 배치되어, 힘 전달비가 감소되므로 구동력의 크기를 별도로 변경하지 않더라도, 동일한 구동력으로 용이하게 물건을 그립할 수 있다.

제1 액츄에이터(400)는 제1 및 제2 링크부(100, 200) 중 적어도 하나를 이동시켜서 제1 핑거(10) 및 제2 핑거(20) 사이의 간격(L2)을 조정할 수 있다. 제1 액츄에이터는 후술할 제3 링크(130) 및 제6 링크(230)의 간격(L1)을 조정할 수 있다.

구체적으로, 제1 액츄에이터(400)는 제1 및 제2 링크부(100, 200) 각각의 일 단 사이의 간격(L1)을 증가시키거나 감소시키고, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 회전하게 되므로, 제1 및 제2 링크부(100, 200)에 각각 지지된 제1 및 제2 핑거(10, 20)도 그 간격(L2)이 증가되거나 감소될 수 있다.

그립 장치(1)가 그립 동작을 수행하는 경우, 제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 일 단을 상측으로 이동시키고, 제2 링크부(200)의 일 단은 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 링크부(100)는 힌지(300)를 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 제2 링크부(200)는 힌지(300)를 중심으로 시계방향으로 회전할 수 있다. 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 회전에 따라 서로 가까워지도록 이동할 수 있고, 사이에 배치된 물건을 가압하여 그립 동작을 수행할 수 있다.

반대로, 그립 장치(1)가 드랍 동작을 수행하는 경우, 제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 일 단을 하측으로 이동시키고, 제2 링크부(200)의 일 단은 상측으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 링크부(100)는 힌지(300)를 중심으로 시계방향으로 회전하고, 제2 링크부(200)는 힌지(300)를 중심으로 반시계방향으로 회전할 수 있다. 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 회전에 따라 서로 멀어지도록 이동할 수 있고, 사이에 배치된 물건을 드랍할 수 있다.

제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 제3 링크(130)를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터(410) 및 제2 링크부(200)의 제6 링크(230)를 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터(420)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 구동 모터(410, 420)는 리니어 모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3 링크(130)와 제6 링크(230)를 이동시킬 수 있는 모터라면 그 종류에는 제한이 없다.

즉, 제1 및 제2 리니어 모터(410, 420)가 제3 및 제6 링크(130, 230)를 서로 반대 방향으로 이동시킴에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 그립 동작이나 드랍 동작을 수행할 수 있다.

제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)를 이동시키는 제1 리니어 모터(410) 및 제2 링크부(200)를 이동시키는 제2 리니어 모터(420)로 구성되는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 리니어 모터(410)만으로 구성되고, 제2 링크부(200)는 일 단이 지지대(600)에 고정된 상태로 형성될 수 있고, 제1 링크부(100)만 이동하여도 상술한 그립 및 드랍 동작이 원활하게 수행될 수 있다.

제2 액츄에이터(500)는 힌지(300)를 제1 가이드 슬롯(121) 및 제2 가이드 슬롯(221) 내에서 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 액츄에이터(500)는 제3 구동 모터(510)만을 포함하여 하나의 모터로 힌지를 이동시키거나, 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)를 모두 포함하여 2개의 모터로 힌지를 이동시킬 수 있다.

제3 구동 모터(510)는 본체(511) 및 연결 부재(512)를 포함할 수 있다. 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)는 일 단이 힌지(300)와 연결되며 길이가 가변될 수 있다.

구체적으로, 연결 부재(512)는 본체(511)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 길이가 가변되며, 이에 따라 연결 부재(512)와 연결된 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221)을 따라 이동할 수 있다.

제3 구동 모터(510)는 제1 링크부(100)의 제2 링크(120) 상에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 힌지(300)와 동일한 높이에서 지지대(600)에 본체(511)가 고정되어 힌지(300)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수도 있다.

제4 구동 모터(520)는 상술한 제3 구동 모터(510)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제4 구동 모터(520)는 본체(521) 및 연결 부재(522)를 포함하고, 연결 부재(522)는 일 단이 힌지(300)와 연결되며 본체(521)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하여 길이가 가변될 수 있다.

제3 구동 모터(510)는 제1 링크부(100)의 제2 링크(120)상에 배치되어 힌지(300)를 제1 가이드 슬롯(121)을 따라서 이동시킬 수 있다. 제4 구동 모터(520)는 제2 링크부(200)의 제5 링크(220) 상에 배치되어 힌지를 제2 가이드 슬롯(221)을 따라서 이동시킬 수 있다.

제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)는 서로 같은 길이를 갖도록 이동할 수 있고, 다른 길이를 갖도록 이동할 수도 있다. 이에 따라, 힌지(300)는 전방 및 후방뿐만 아니라 상측 및 하측으로도 이동할 수 있고, 그립 장치(1)의 그립 가능한 영역을 확장할 수 있다. 이에, 관하여는 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

제3 및 제4 구동 모터(510, 520)는 길이가 가변되는 리니어 모터일 수 있고, 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현될 수 있으나, 그 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는, 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 구조를 보다 상세히 설명하기로 한다.

제1 링크부(100)는 제1 핑거(10)의 제1 지점(11)에 연결되는 제1 링크(110), 제1 핑거(10)의 제2 지점(12)과 연결되며 제1 링크(110)와 나란하게 배치되는 제2 링크(120) 및 제2 링크(120)와 연결되며 제1 핑거(10)와 나란하게 배치되는 제3 링크(130)를 포함할 수 있다.

제2 링크부(200)는 제2 핑거(20)의 제1 지점(21)에 연결되는 제4 링크(210), 제2 핑거(20)의 제2 지점(22)과 연결되며 제4 링크(210)와 나란하게 배치되는 제5 링크(220) 및 제5 링크(220)에 연결되며 제2 핑거(20)와 나란하게 배치되는 제6 링크(230)를 포함할 수 있다.

제 3 및 제6 링크(130, 230)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)가 회전하여도 수평한 형상을 유지할 수 있다. 또한, 제1 가이드 슬롯(121)은 제2 링크(120)에 형성되고, 제2 가이드 슬롯(221)은 제5 링크(220)에 형성될 수 있다.

제3 링크(130)는 상기 제1 핑거(10)의 제1 지점(11)과 제2 지점(12) 사이의 거리(D1)와 동일한 길이(S1)를 가질 수 있다. 또한, 제6 링크(230)는 제2 핑거(20)의 제1 지점(21)과 제2 지점(22) 사이의 거리와 동일한 길이(S2)를 가질 수 있다.

제1 내지 제3 링크(110, 120, 130)가 상술한 구조를 가짐에 따라, 제1 내지 제3 링크(110, 120, 130)와 제1 핑거(10)의 일 영역은 대략 평행사변형의 형상을 가지게 되므로, 제1 핑거(10)는 수평한 형상을 유지할 수 있다.

마찬가지로, 제4 내지 제6 링크(210, 220, 230)가 상술한 구조를 가짐에 따라, 제4 내지 제6 링크(210, 220, 230)와 제2 핑거(20)의 일 영역은 대략 평행사변형의 형상을 가지게 되므로, 제2 핑거(20)는 수평한 형상을 유지할 수 있다.

즉, 본원의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 평행사변형의 형상을 갖는 4절 링크가 대칭적으로 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지하는 구조을 가지므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 수평한 상태를 유지하면서 안정적으로 물건을 그립할 수 있다.

제2 및 제5 링크(120, 220)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 및 제5 링크(120, 220)의 일 영역은 그립할 물체가 위치하는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 사이 공간에서 후방을 바라보았을 때, 볼록한 형상을 가질 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 그 사이의 공간이 더욱 넓게 형성되므로, 부피가 큰 물건도 용이하게 그립할 수 있다. 또한, 그립 동작을 수행하는 경우, 그립할 물건과 제1 및 제2 링크부(100, 200)와의 간섭을 최소화하면서 물건을 용이하게 그립할 수 있다.

지지대(600)는 로봇의 암이나 바디부일 수 있으며, 제1 액츄에이터(400)를 지지하고, 제1 액츄에이터(400)가 이동하는 경로를 제공할 수 있다. 지지대(600)는 수직한 형상으로 도시되었으나, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 긴 길이를 갖도록 이동하여, 힌지(300)가 그립할 물건과 가깝게 배치된 모습을 도시한 것일 수 있다.

그립 장치(1)가 넙적한 물건(예를 들어, 접시)을 그립하는 경우, 넙적한 물건은 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 좁은 간격(L2)과 높은 그립력을 요구할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 힌지(300)를 물건에 가깝게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 감소시킴과 동시에 높은 힘 전달비로 넙적한 물건도 용이하게 그립할 수 있다.

도 2는 도 1에서 힌지가 후방으로 이동한 모습을 나타내는 측면도이다.

도 2을 참조하면, 도 2에 비하여 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 짧은 길이를 갖도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립할 물건으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.

그립 장치(1)가 긴 높이를 갖는 물건(예를 들어, 컵)을 그립하는 경우, 긴 높이를 갖는 물건은 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 넓은 간격(L2)과 낮은 그립력을 요구할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 힌지(300)를 물건으로부터 멀게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 증가시킴과 동시에 낮은 힘 전달비로 긴 높이를 갖는 물건도 용이하게 그립할 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 동일한 구동원을 사용하여도, 받침점의 역할을 수행하는 힌지의 위치를 그립의 대상 물건에 가깝게 혹은 멀게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)과 힘 전달비를 변화시켜서, 다양한 물건을 가장 효과적인 구조로 그립할 수 있다.

도 3 내지 도 4는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 서로 다른 길이를 갖는 상태를 나타내는 측면도이다.

도 3은 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)보다 긴 길이를 가짐에 따라, 힌지(300)가 상측으로 이동한 모습을 도시한 것일 수 있다. 반대로, 도 4는 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)보다 짧은 길이를 가짐에 따라, 힌지(300)가 하측으로 이동한 모습을 도시한 것일 수 있다.

구체적으로, 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)이 서로 다른 길이를 가짐에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 의하여 그립이 이루어지는 높이를 나타내는 그립선(G)이 그립 장치의 중심선(C)보다 상측 또는 하측에 위치할 수 있다.

그립선(G)은 힌지(300)의 높이에 대응한 수평선으로, 그립 장치(1)에 의해 물건이 그립되는 지점을 나타낼 수 있다. 또한, 중심선(C)은 그립 장치(1)가 상하 대칭의 형상을 갖는 경우, 그 대칭의 기준이 되는 수평선일 수 있다.

예를 들어, 선반과 같은 높은 곳에 그립할 물건이 배치되는 경우, 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 긴 길이를 갖도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 그립 장치(1)의 그립선(G)은 중심선(C)보다 높은 곳에 형성되므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 선반과 간섭 없이 용이하게 높은 곳에 배치된 물건을 그립할 수 있다.

반대로, 바닥이나 책상과 같은 낮은 곳에 그립할 물건이 배치되는 경우, 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)에 비하여 짧은 길이를 갖도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 그립 장치(1)의 그립선(G)은 중심선(C)보다 낮은 곳에 형성되므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 바닥이나 책상과 간섭 없이 용이하게 낮은 곳에 배치된 물건도 그립할 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 동일한 길이를 가지도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립할 물건의 형상에 대응하는 위치로 이동될 수 있고, 적은 힘으로도 물건을 용이하게 그립 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 서로 상이한 길이를 가지도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립 장치(1)의 중심선(C)과 상이한 그립선(G)을 형성할 수 있고, 선반, 바닥, 책상과 같은 지지체에 간섭없이 물건을 용이하게 그립할 수 있다.

도 6은 제1 및 제2 링크부가 각각 단일 링크로 구현된 그립 장치의 측면도이다.

도 6을 참조하면, 그립 장치(1)의 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 각각 지지하는 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 단일 링크로 구현될 수 있다. 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 서로 교차 배치되고, 힌지(300)를 통하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 대략 가위의 형상을 가질 수 있다.

제1 및 제2 링크부(100, 200)는 각각 길이 방향으로 제1 및 제2 가이드 슬롯(101, 201)이 형성될 수 있다. 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(101, 201) 내에서 이동할 수 있다.

제1 액츄에이터(400)는 2개의 구동 모터로 구현될 수 있으나, 구동 모터의 개수가 이에 한정되는 것은 아니고, 하나의 구동 모터로 구현되어 제1 링크부(100) 또는 제2 링크부의 후단에 결합될 수 있다.

제2 액츄에이터(500)는 하나의 구동 모터로 구현되어, 힌지(300)를 이동시킬 수 있다. 제2 액츄에이터(500)는 지지대(600)에 배치되어 힌지(300)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수 있다. 다만, 제2 액츄에이터(500)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니고, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 링크부(100) 또는 제2 링크부(200)에 지지될 수도 있다.

제1 및 제2 링크부(100, 200)가 단일 링크로 구현된 경우에도, 힌지(300)는 물건의 형상에 대응하여 기 설정된 위치로 이동할 수 있다. 구체적으로, 접시와 같이 큰 그립력과 좁은 핑거 간격이 필요한 경우, 힌지(300)는 제2 액츄에이터(500)에 의하여 그립할 물건에 가깝게 전방으로 이동할 수 있다. 또한, 컵과 같이 작은 그립력과 넓은 핑거 간격이 필요한 경우, 힌지(300)는 제2 액츄에이터(500)에 의하여 그립할 물건으로부터 멀어지는 후방으로 이동할 수 있다.

이에 따라, 제1 액츄에이터(400)가 동일한 구동력으로 작동하여도, 그립 장치(1)는 물체의 형상에 적합한 힘 전달비로 물체를 효율적으로 그립할 수 있다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 그립 장치(1), 프로세서(700), 이미지 센서(810), 압력 센서(820), 거리 센서(830) 및 메모리(900)를 포함할 수 있다.

그립 장치(1)는 제1 핑거(10), 제2 핑거(20) 및 링크부(100, 200)를 포함할 수 있다. 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 교차 배치되고 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지할 수 있다. 또한, 그립 장치(1)는 링크부(100, 200) 상에서 힌지(300)의 위치를 이동하여 링크부(100, 200)의 받침 점을 조정할 수 있다.

구체적으로, 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 교차 배치되는 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)를 포함할 수 있다. 제1 링크부(100)는 제1 가이드 슬롯(101, 121)이 형성되고 제1 핑거(10)를 지지할 수 있다. 제2 링크부(200)는 제2 가이드 슬롯(201, 221)이 형성되고 제1 링크부(100)와 교차하여 배치되며 제2 핑거(20)를 지지할 수 있다.

힌지(300)는 제1 가이드 슬롯(101, 121) 및 제2 가이드 슬롯(201, 221) 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부(100, 200)를 연결할 수 있다.

또한, 그립 장치(1)는 힌지(300)를 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221) 내에서 이동시키는 액츄에이터(500)를 포함할 수 있다. 액츄에이터(500)는 힌지(300)와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재(501, 512, 522)를 포함할 수 있다.

그립 장치(1)의 링크부(100, 200)는 도 1에 도시된 바와 같이 4절 링크로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이 단일 링크로 구현될 수도 있다. 그립 장치(1)의 구성에 관하여 상술한 예와 중복되는 부분은 설명을 간략히 하거나 생략할 수 있다.

프로세서(700)는 로봇 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(700)는 중앙처리장치(Central Processing Unit(CPU)) 또는 어플리케이션 프로세서(Application Processor(AP))를 포함할 수 있다. 또는, 프로세서(700)는 적어도 하나의 범용 프로세서(General Processor), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), SoC(System on Chip), MICOM(Microcomputer), 드라이버 IC 등으로 구현될 수 있다.

이미지 센서(810)는 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서(810)는 로봇 장치(1000) 주변의 물체를 촬영할 수 있는 구성으로 카메라일 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(810)는 3D 카메라 또는 뎁스 카메라로 구현될 수 있다.

이와 같은 이미지 센서(810)는 로봇 장치(1000)의 바디부 또는 헤드부에 배치될 수 있으나, 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그립 장치(1)의 링크부(100, 200), 제1 및 제2 핑거(10, 20) 등 다양한 위치에 배치될 수 있다.

압력 센서(820)는 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(820)는 압전 소자(Piezoelectric element) 또는 로드셀(Load Cell)을 포함하여, 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 전기 신호로 변환하여 프로세서(700)로 전송할 수 있다.

압력 센서(820)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 마주보는 일 면에 배치될 수 있다. 압력 센서(820)는 2개로 구현되어 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 모두 배치되거나, 1개로 구현되어 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 한 곳에 배치될 수 있다.

그립 장치(1)가 물체를 그립하는 경우, 압력 센서(820)는 물체가 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 가하는 압력을 감지하며, 이를 전기 신호로 변환하여 프로세서(700)에 전송할 수 있다.

거리 센서(830)는 물체와의 거리를 감지할 수 있다. 구체적으로, 거리 센서(830)는 발광부 및 수광부를 포함하고, 발광부에 의해 조사된 광이 물체에 의해 반사되어 수광부에 수신되기까지의 시간에 기초하여 센서 및 물체간의 거리를 감지하는 TOF(Time-Of-Flight) 기반의 센서로 구현될 수 있다.

예를 들어, 거리 센서(830)는 적외선의 조사 후, 적외선이 물체에 의해 반사되어 수신되는 시간에 기초하여 물체까지의 거리를 감지하는 적외선 센서로 구현될 수 있다. 다만, 거리 센서(830)의 종류가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 초음파 센서 또는 라이다 센서 등 물체와의 거리를 감지할 수 있는 다양한 센서로 구현될 수 있다. 또한, TOF 기반의 센서는 일 실시 예로서, 본 개시의 센서는 물체와의 거리를 감지할 수 있는 센서이면 어떠한 센서라도 무방하다.

거리 센서(830)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세서는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

메모리(900)는 로봇 장치(1000)의 구성요소의 전반적인 동작을 제어하기 위한 운영체제(Operating System: OS) 및 메모리(900)의 구성요소와 관련된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.

이에 따라, 프로세서(700)는 메모리(900)에 저장된 다양한 명령 또는 데이터 등을 이용하여 로봇 장치(1000)의 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.

특히, 메모리(900)는 다양한 물체의 형상 정보, 그립할 물체에 의해 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 가해지는 임계 압력값, 그립 장치(1)가 위치하는 지점별로 거리 센서(830)에 의해 감지된 거리를 합산한 값을 저장할 수 있다.

프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체의 형상, 위치에 관한 정보를 수신하고, 이를 분석하여 물체의 위치, 크기, 형태, 종류 등을 판단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 물체 인식 알고리즘을 통해 물체를 인식함으로써, 물체의 크기, 형태, 종류 등을 판단하고, 물체의 깊이 정보에 기초하여 물체의 위치를 판단할 수 있다.

이하에서는, 본 개시의 일 예에 따른 이미지 센서(810)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세스를 상세히 설명하기로 한다.

이미지 센서(810)는 그립할 물체의 위치 및 형상을 감지하고, 그 정보를 프로세서(700)로 전송할 수 있다. 프로세서(700)는 이미지 센서(810)로부터 수신한 정보와 메모리(900)에 저장된 다양한 물체의 형상 정보를 비교하여, 물체의 종류 및 위치를 판단한다.

이후, 프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체에 대응한 힌지(300) 위치를 갖도록 그립 장치(1)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 연결 부재(501, 512, 522)의 길이를 결정하고, 연결 부재(501, 512, 522)가 결정된 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(700)가 그립할 물건을 접시와 같이 넙적한 형상을 가진 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 연결 부재(501, 512, 522)가 긴 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 힌지(300)가 물건에 가깝게 이동되므로 그립 장치(1)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 감소시킴과 동시에 높은 힘 전달비로 넙적한 물건도 용이하게 그립할 수 있다.

또한, 프로세서(700)가 그립할 물건을 컵과 같이 긴 높이를 갖는 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 연결 부재(501, 512, 522)가 짧은 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 잇다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 힌지(300)가 물건에 멀어지도록 이동되므로 그립 장치(1)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 증가시킴과 동시에 작은 힘 전달비로 긴 높이를 갖는 물건도 용이하게 그립할 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 이미지 센서(810) 및 프로세서(700)의 제어 프로세스를 통하여, 동일한 구동원을 사용하여도 받침점의 역할을 수행하는 힌지(300)의 위치를 물체에 가깝게 혹은 멀게 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 로봇 장치(1000)는 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)과 힘 전달비를 물체의 형상에 대응되도록 변화시켜서, 다양한 형상의 물건을 효과적으로 그립할 수 있다.

또한, 프로세서(700)가 그립할 물건이 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 상측 또는 하측에 위치한 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 서로 다른 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 물체가 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 상측에 위치한 경우, 프로세서(700)는 도 3에 도시된 바와 같이 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 긴 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.

반대로, 물건이 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 하측에 위치한 경우, 프로세서(700)는 도 4에 도시된 바와 같이 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 짧은 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.

이에 따라, 그립 장치(1)는 중심선(C)과 상이한 높이를 갖는 그립선(G)을 기준으로 선반, 바닥, 책상과 같은 지지체에 간섭없이 넓은 범위에서 그립 동작을 용이하게 수행할 수 있다.

이하에서는, 본 개시의 일 예에 따른 압력 센서(820)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세스를 상세히 설명하기로 한다.

그립할 물체가 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이에 위치하게 되면, 제1 액츄에이터(400)에 의하여 그립 장치(1)는 그립 동작을 수행할 수 있다. 이 과정에서, 물체는 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 압력을 가할 수 있고, 압력 센서(820)는 그 압력값을 감지할 수 있다.

프로세서(700)는 압력 센서(820)에서 측정된 값에 기초하여 그립 장치(1)의 그립 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 압력 센서(820)에서 측정된 압력 값과 메모리(900)에 저장된 임계 압력 값과 비교하여, 측정 압력 값이 임계 압력 값에 도달하면 제1 액츄에이터(400)의 구동을 멈추도록 제어할 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 물건이 과도한 압력에 의해 파손되거나 과소한 압력에 의해 그립 장치(1)로부터 미끄러지는 문제점을 방지할 수 있고, 적절한 그립력으로 물건을 안정적으로 그립할 수 있다.

그립 장치(1)의 동작이 거리 센서(830)의 감지 내용에 제어되는 프로세스에 관하여는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 상세히 후술하기로 한다. 도 7a 내지 도 7f는 그립 장치(1)의 그립 동작이 거리 센서(830)의 측정 값에 따라 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 7a 내지 도 7f를 참조하면, 거리 센서(830)는 제1 핑거(10)에 배치되는 제1 거리 센서(831) 및 제2 핑거(20)에 배치되는 제2 거리 센서(832)를 더 포함할 수 있다.

프로세서(700)는 로봇 장치(1000)가 움직이는 동안 제1 거리 센서(831)가 물체(S)를 감지하면, 제2 거리 센서(832)를 활성화시키고, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)가 로봇 장치(1000)의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 물체(S)와의 거리에 대한 정보를 수신하며, 수신된 정보에 기초하여 그립 장치(1)의 그립 동작을 제어할 수 있다.

구체적으로, 도 7a에 도시된 바와 같이 로봇 장치(1000)가 그립할 물체(S)를 향하여 이동하는 동안, 제1 거리 센서(831)는 활성화된 상태로 물체(S)를 감지하고, 제2 거리 센서(832)는 제1 거리 센서(831)를 통해 물체(S)가 감지되기 전까지 비 활성화된 상태일 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 제1 핑거(10) 및 제2 핑거(20) 사이에 물체가 위치하지 않는 상태에서 발생할 수 있는 광의 간섭 효과를 제거할 수 있고, 평소에는 제1 거리 센서(831)만 활성화 함으로써 전력 소모를 최소화하며 프로세서(700)의 부하도 방지할 수 있다.

이후, 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 거리 센서(831)가 물체를 감지하면, 프로세서(160)는 비 활성화되어 있던 제2 거리 센서(832)를 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 그립할 물체(S)와의 거리에 대한 정보를 수신할 수 있다.

그리고, 프로세서(700)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S) 사이의 거리와 제2 거리 센서(832)와 물체(S) 사이의 거리의 차이가 임계 값을 초과하는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 상술한 거리 차이 값이 임계 값을 초과하는 것으로 판단되면, 프로세서(700)는 거리 차이 값이 임계 값 이하가 되도록 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

예를 들어, 상술한 임계 값이 0으로 설정된 경우, 프로세서(700)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S) 사이의 거리와 제2 거리 센서(832)와 물체(S) 사이의 거리가 동일하도록 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

이에 따라, 그립 장치(1)가 물체(S)를 그립할 때, 제1 및 제2 핑거(10, 20)가 물체(S)를 향하여 동일한 속도로 동시에 접근하여 물체(S)를 안정적으로 그립할 수 있다.

이후, 도 7c, 도 7d 및 도 7e에 도시된 바와 같이 로봇 장치(1000)는 물체(S)가 위치하는 방향으로 계속해서 이동할 수 있다. 프로세서(700)는 로봇 장치(1000)가 이동하는 동안, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 물체와의 거리에 대한 정보를 순차적으로 수신할 수 있다.

이 경우, 프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 복수의 거리에 대한 정보에 기초하여, 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점을 판단할 수 있다. 그리고, 프로세서(700)는 각 지점에서 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 거리 값이 순차적으로 작아질 경우, 로봇 장치(1000)를 계속해서 물체(S)가 위치하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 거리 값이 순차적으로 작아지던 거리 값이 일 지점에서 커지는 경우, 해당 지점으로 이동하기 직전 지점을 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점으로 판단하고, 로봇 장치(1000)를 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점으로 되돌아 가도록 제어할 수 있다.

도 7f에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)와 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점에 그립 장치(1)가 위치하는 경우, 프로세서(700)는 그립 장치(1)가 물체(S)를 그립하도록 제1 액츄에이터(400)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 액츄에이터(400)의 2개의 구동 모터 사이의 간격(L1)과 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)이 작아지도록 제어됨에 따라, 그립 장치(1)는 물체(S)를 그립할 수 있다.

이와 같이, 본 개시의 로봇 장치(1000)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S)간의 거리가 최소가 되는 지점 또는 제2 거리 센서(832)와 물체(S)간의 거리가 최소가 되는 지점에서 물체(S)를 그립함으로써, 물체(S)의 중심부 또는 가장 두꺼운 부위를 그립할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 로봇 장치(1000)는 물체(S)를 안정적으로 그립할 수 있으며, 물체(S)의 가장 자리를 그립함으로 인해 발생할 수 있는 물체(S)의 추락, 파손 등의 위험을 예방할 수 있다.

이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1: 그립 장치 10: 제1 핑거
20: 제2 핑거 100: 제1 링크부
200: 제2 링크부 300: 힌지
400: 제1 액츄에이터 500: 제2 액츄에이터
600: 지지대 700: 프로세서
810: 이미지 센서 820: 압력 센서
830: 거리 센서 900: 메모리
1000: 로봇 장치

Claims

제1 핑거;
상기 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거;
제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부;
제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부;
상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지;
상기 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터; 및
상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터;를 포함하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 링크부는,
상기 제1 핑거의 제1 지점에 연결되는 제1 링크,
상기 제1 핑거의 제2 지점과 연결되는 제2 링크 및
상기 제2 링크와 연결되며 상기 제1 핑거와 나란하게 배치되는 제3 링크를 포함하고,
상기 제2 링크부는,
상기 제2 핑거의 제1 지점에 연결되는 제4 링크,
상기 제2 핑거의 제2 지점과 연결되며 상기 제4 링크와 나란하게 배치되는 제5 링크 및
상기 제5 링크에 연결되며 상기 제2 핑거와 나란하게 배치되는 제6 링크를 포함하며,
상기 제1 가이드 슬롯은 상기 제2 링크에 형성되고, 상기 제2 가이드 슬롯은 상기 제5 링크에 형성되는, 그립 장치.
제2항에 있어서,
상기 제3 링크는 상기 제1 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖고,
상기 제6 링크는 상기 제2 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖는 그립 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 액츄에이터는,
상기 제3 링크 및 상기 제6 링크의 간격을 조정하는 그립 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 액츄에이터는,
상기 제3 링크를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터 및
상기 제6 링크를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 액츄에이터는,
상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제3 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 액츄에이터는,
상기 제2 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제3 구동 모터 및
상기 제5 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제2 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제4 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
제7항에 있어서,
상기 제3 및 제4 구동 모터는 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현되는 그립 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 및 제5 링크는 상기 제1 및 제2 핑거 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 갖는 그립 장치.
로봇 장치에 있어서,
물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지하는 이미지 센서;
제1 핑거, 제2 핑거 및 힌지를 중심으로 교차 배치되고 상기 제1 및 제2 핑거를 지지하는 링크부를 포함하고, 상기 링크부 상에서 상기 힌지의 위치를 이동하여 상기 링크부의 받침 점을 조정 가능한 그립 장치; 및
상기 이미지 센서가 감지한 물체에 대응한 힌지 위치를 갖도록 상기 그립 장치를 제어하는 프로세서;를 포함하는 로봇 장치.
제10항에 있어서,
상기 링크부는,
제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부; 및
제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부;를 포함하고,
상기 힌지는 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하고,
상기 그립 장치는 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 액츄에이터;를 포함하는 로봇 장치.
제11항에 있어서,
상기 액츄에이터는 상기 힌지와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 이미지 센서가 감지한 상기 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 상기 연결 부재의 길이를 결정하고, 상기 연결 부재가 결정된 길이를 갖도록 상기 액츄에이터를 제어하는 로봇 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 핑거 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서;를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 압력 센서에서 측정된 값에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어하는 로봇 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 핑거에 배치되는 제1 거리 센서; 및
상기 제2 핑거에 배치되는 제2 거리 센서;를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 로봇 장치가 움직이는 동안 상기 제1 거리 센서가 상기 물체를 감지하면, 상기 제2 거리 센서를 활성화시키고,
상기 제1 및 제2 거리 센서가 상기 로봇 장치의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 상기 물체와의 거리에 대한 정보를 수신하며,
상기 수신된 정보에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어하는 로봇 장치.