KR20220073602A - 멀티 그리퍼 및 이를 이용하는 다관절 협동로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수 개의 다관절 암을 구비하는 협동로봇에 사용되는 멀티 그리퍼에 있어서, 상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보는 2 이상의 면을 구비하며, 상하 방향으로 연장 형성된 그리퍼바디; 상기 그리퍼바디의 일면에 설치되어, 파지 동작을 수행하는 제1그리퍼부; 및 상기 그리퍼바디의 다른 일면에 설치되어, 흡착 동작을 수행하는 제2그리퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 그리퍼를 제공한다.

Description

멀티 그리퍼 및 이를 이용하는 다관절 협동로봇{MULTI GRIPPER AND MULTI-JOINT COLLABORATIVE ROBOT USING THE MULTI GRIPPER}

본 발명은 멀티 그리퍼 및 이를 이용하는 다관절 협동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 방식인 복수 개의 픽킹 동작(Picking)이 이루어질 수 있는 멀티 그리퍼와 이를 이용하여 별도의 툴 체인지 없이 일련의 공정을 자동으로 수행할 수 있는 다관절 협동로봇에 관한 것이다.

협동로봇(Collaborative Robot, COBOT)은 인간과 함께 작업하는 로봇으로 주로 생산현장에서 인간과 상호작용하도록 설계된 로봇을 의미한다. 종전 생산현장에서 사용되었던 산업용 로봇이 인간을 대체하는 역할로서 인간과 분리된 작업공간에서 사용되었다면, 협동로봇은 인간을 보완하는 역할로 인간과 함께 일하며 작업의 효율을 높일 수 있다.

최근에는 비대면 서비스를 위한 로봇 관련된 기술 개발이 활발히 이루어지 고 있으며, 특히 단순·반복·위험한 업무는 로봇이 진행하고 사람은 서비스에 집중할 수 있는 분야에서 협동로봇 도입에 대한 관심이 점점 높아지고 있다.

특히, 협동로봇이 다양한 산업 분야의 공정에 적용되기 위해서는 해당 공정에 사용되는 기구 등의 물체를 픽킹(Picking)하는 그리퍼(Gripper)의 역할이 중요하다.

음식의 요리 과정은 공장의 제조 과정과 유사하다. 공장의 제조 과정에 단순 방법만을 입력하게 되면 로봇이 일련의 작업이 반복적으로 수행되는 것과 같이, 요리 방법만 입력될 수 있으면 로봇이 반복적으로 수행될 수 있다. 그러므로 준비된 음식 재료의 운반, 담기, 털기 등의 작업을 미리 정해진 요리 방법대로 로봇이 수행할 수 있게 할 수 있다.

다만, 최근에는 위와 같은 단순 반복 작업을 넘어서 외식업 현장에서 직접 적용될 수 있는 고도화된 협동 로봇의 기술의 적용이 요구된다. 일례로 면 요리(Noodle)와 같은 음식은 조리 과정에서 다양한 재료, 도구를 이용하는 공정을 요한다. 이에 따라 외식업 현장에 실효적으로 적용될 수 있는 고도화된 협동 로봇의 그리퍼 기술의 제시가 요구되고 있다.

이와 같은 해결과제는 비단 면 음식의 조리 공정이나 외식업 산업에 국한되는 것이 아니라, 다른 산업분야에서의 공정에서도 마찬가지라고 할 것이다.

대한민국 등록특허공보 제 10-0511202호 (2005.08. 23)

본 발명의 목적은 서로 다른 방식인 복수 개의 픽킹 동작이 이루어질 수 있는 멀티 그리퍼 및 이를 이용하는 다관절 협동로봇을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의에 일 실시예에 따른 멀티 그리퍼는, 복수 개의 다관절 암을 구비하는 협동로봇에 사용되는 멀티 그리퍼는, 상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보는 2 이상의 면을 구비하며, 상하 방향을 따라 연장 형성된 그리퍼바디; 상기 그리퍼바디의 일면에 설치되어, 파지 동작을 수행하는 제1그리퍼부; 및 상기 그리퍼바디의 다른 일면에 설치되어, 흡착 동작을 수행하는 제2그리퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1그리퍼부는, 상호 대칭된 형상의 파지면을 구비하며, 서로 마주 보는 방향을 향해 전진 또는 후진 이동이 가능하도록 설치되는 한 쌍의 지그를 포함하며, 상기 한 쌍의 지그는, 상기 파지면 상의 대칭되는 위치에 형성되는 하나 이상의 돌출부를 각각 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 지그는, 상기 파지면의 하단에 형성되는 제1 돌출부; 및 상기 제1 돌출부로부터 이격된 위치에 형성되는 제2 돌출부; 상기 제2 돌출부로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제3 돌출부; 및 상기 제3 돌출부로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제4 돌출부를 각각 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 지그는, 클램핑 상태에서 제1 파지 홀을 이루도록, 상기 제2 돌출부와 상기 제3 돌출부의 사이 공간에 형성되는 제1 홈부; 및 클램핑 상태에서 상기 제1 파지 홀과 서로 다른 형상의 제2 파지 홀을 이루도록, 상기 제3 돌출부와 상기 제4 돌출부 사이 공간에 형성되는 제2 홈부를 각각 더 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 한 쌍의 지그는, 클램핑 상태에서 동일한 축을 기준으로 관통되는 복수개의 그립 홀을 이루도록, 상기 제1 내지 4 돌출부 상에 각각 형성되는 그루브부를 각각 구비하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 지그는, 상기 제1 홈부 또는 상기 제2 홈부에 상에 외곽 방향을 향해 관통되어 형성되는 하나 이상의 관통 홀을 더 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 그리퍼부는, 소정의 면적을 갖는 흡착면이 마련된 흡착패드부; 상기 흡착면의 내부 방향으로 공기를 흡입하여 진공을 발생시키는 진공발생기부; 및 상기 흡착패드부를 상기 그리퍼바디의 상하 방향을 따라 이송시키도록 설치되는 슬라이더부를 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 그리퍼부는, 상기 흡착면의 전방에 흡착 대상 물체의 위치 정보를 감지하는 센서부를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 일실시예에 따른 다관절 협동 로봇은, 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체부; 및 상기 본체부의 일단에 장착되는 멀티 그리퍼를 포함하는 다관절 협동로봇에 있어서, 상기 멀티 그리퍼는, 상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보는 2 이상의 면을 구비하며, 상하 방향으로 연장 형성된 그리퍼바디; 상기 그리퍼바디의 일면에 설치되어, 파지 동작을 수행하는 제1그리퍼부; 및 상기 그리퍼바디의 다른 일면에 설치되어, 흡착 동작을 수행하는 제2그리퍼부를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 의한 멀티 그리퍼는 다양한 형태의 기구가 적용되는 공정에 있어, 다관절 협동로봇이 별도의 툴 체인지 없이 순차적인 일련의 공정을 (반)자동으로 수행할 수 있도록 한다.

그 결과, 본 발명의 멀티 그리퍼를 이용하는 다관절 협동로봇은 공정의 신속성 및 신뢰성을 확보함과 동시에, 불필요한 그리퍼의 교체 및 노동 인력 채용을 피할 수 있어 사업상의 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼를 이용하는 다관절 협동로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 멀티 그리퍼를 다른 각도에서 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 멀티 그리퍼를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 그리퍼부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 제1 그리퍼부의 클램핑 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 5의 제1 그리퍼부의 제1 돌출부를 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도이다.
도 8의 (a)는 도 5의 제1 그리퍼부의 제1 파지 홀을 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도이다.
도 8의 (b)는 도 5의 제1 그리퍼부의 제2 파지 홀을 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도이다.
도 9의 (a), (b)는 도 5의 제1 그리퍼부의 그립 홀을 이용한 서로 다른 파지 동작을 각각 나타낸 사용상태도이다.
도 10은 본 발명의 제2 그리퍼부의 흡착 동작을 나타낸 사용상태도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 구체적인 실시예를 설명한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼(1) 및 이를 이용하는 다관절 협동로봇은 이해의 편의상 다양한 조리 기구들이 이용되는 누들음식 조리 공정에 사용하는 것을 일례로 설명한다. 다만, 본 발명의 적용대상이 누들음식 조리 공정에 한정되는 것이 아니며, 이외의 다양한 공정에 제한없이 적용되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼를 이용하는 다관절 협동로봇의 사시도를, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼를 나타낸 사시도를, 도 3은 도 2의 멀티 그리퍼를 다른 각도에서 나타낸 사시도를, 도 4는 도 2의 멀티 그리퍼를 나타낸 측면도를 각각 도시한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 그리퍼(1)는 협동 로봇의 일단에 장착되는 그리퍼바디(10)와, 상기 그리퍼바디(10) 상에서 상호 간섭되지 않는 위치에 각각 설치되는 제1 그리퍼부(20) 및 제2 그리퍼부(30)를 발명의 기본 구조를 이루는 구성으로 포함할 수 있다.

이때, 제1 그리퍼부(20) 및 제2 그리퍼부(30)는 서로 다른 형상 및 파지 방식을 갖으며, 상호 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

그리퍼바디(10)의 일측은 다관절 협동로봇 본체부(2)의 일단과 체결되도록 설계된다. 그리퍼바디(10)는 복수 개의 다관절 암(arm)이 이루는 다자유도 회전 구동에 따른 움직임, 기울임 등을 갖는다. 즉, 그리퍼바디(10)는 다관절 협동로봇의 다자유도 회전 구동에 따라, 픽킹 동작(Picking)이 대상 물체를 향하도록 방향이 조절될 수 있다.

그리퍼바디(10)의 다른 일측은 제1 그리퍼부(20)와 제2 그리퍼부(30)가 서로 다른 방향으로 바라보며 체결되도록 설계된다. 즉, 그리퍼바디(10)는 설치된 제1 그리퍼부(20)와 제2 그리퍼부(30)가 각각 상호 간섭되지 않도록 형성된다. 보다 구체적으로는 그리퍼바디(10)는 상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보며, 상하 방향으로 연장 형성되는 2 이상의 설치면(10a,b)을 구비하는 것일 수 있다.

도면을 통해 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 그리퍼바디(10)는, 소정의 면적을 갖으며 상하 방향으로 연장 형성된 제1 설치면(10a)과, 상기 제1 설치면(10a)과 반대 방향을 바라보도록 배면에 형성된 제2 설치면(10b)이 구비되는 것일 수 있다. 서로 배면에 형성된 제1 설치면(10a)과 제2 설치면(10b)에는 각각 제1 그리퍼부(20)와 제2 그리퍼부(30)가 선택적으로 설치되어, 각각 픽킹 동작을 수행하는 과정에서 상호 간섭이 배제된다.

제1 그리퍼부(20)는 그리퍼바디(10)의 설치면 중 어느 일면에 설치되어 대상 물체의 일측을 양 방향에서 가압하여 파지하는 방식으로 픽킹 동작을 수행한다. 제1 그리퍼부(20)는 다관절 협동로봇으로부터 공압 조절되는 것일 수 있다. 즉, 본체부(2)로부터 솔레노이드 밸브를 통해 연결되며, 공압조절에 의해 클램핑 또는 언클램핑되는 방식으로 파지 동작(Gripping)이 제어될 수 있다.

제2 그리퍼부(30)는 그리퍼바디(10)의 설치면 중 제1 그리퍼부(20)가 설치된 일면과 다른 일면에 설치되며, 대상 물체의 일면을 향해 내부 공기를 흡입하여 진공 흡착하는 방식으로 픽킹 동작을 수행한다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 그리퍼부(20)에 대해 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 그리퍼부(20)를 확대하여 나타낸 사시도를, 도 6은 도 5의 제1 그리퍼부(20)의 클램핑 상태를 나타낸 사시도를 각각 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 그리퍼부(20)는 상호 대칭되는 파지면을 갖는 한 쌍의 지그(21)를 포함한다. 또한, 제1 그리퍼부(20)는 그리퍼바디(10)의 어느 하나의 설치면에 장착 가능한 바디블록부(22)와, 상기 한 쌍의 지그(21)가 서로 마주 보는 방향을 향해 전진 또는 후진 이동할 수 있도록 안내하도록 설치되는 가이드부(23를 더 포함할 수 있다.

이하에서 설명하는 제1 그리퍼부(20)의 클램핑(Clamping) 상태는, 한 쌍의 지그(21)가 서로 근접하는 방향으로 전진 이동하여, 서로 마주보는 파지면의 대칭 부위가 접촉한 상태를 의미한다. 이는 곧 제1 그리퍼부(20)가 대상 물체를 파지하기 위한 상태이며, 도 6에서 나타난 바와 같이 한 쌍의 지그(21)가 서로 접촉한 채로, 서로를 향해 적절한 압력을 가하는 상태를 말한다.

가이드부(23)는 중심부가 바디블록부(22)를 관통하도록 형성되어, 양단에 설치된 한 쌍의 지그(21)가 상기 바디블록부(22)를 중심으로 하여 전진 또는 후진 이동하도록 한다. 한 쌍의 지그(21)는 상호 대칭되는 파지면이 서로 마주보도록 가이드부(23)의 양단에 설치되어, 상기 가이드부(23)의 안내에 따라 전진 또는 후진 이동한다. 이때, 본체부(2)와 연결된 공압조절기(24, 미도시)가 별도로 설치되어, 한 쌍의 지그(21)가 전진 또는 후진 이동을 공압으로 조절할 수 있다.

도 6을 통해 나타난 바와 같이, 한 쌍의 지그(21)는 상호 가까워지는 방향으로 전진 이동하여 서로 마주보는 파지면이 접촉하면, 대상 물건의 일측을 파지하하는 클램핑(Clamping) 상태에 이른다. 즉, 한 쌍의 지그(21)는 서로 마주보도록 설치된 파지면이 픽킹 대상 물체의 일측을 양 방향에서 가압하는 방식으로 파지 동작을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 한 쌍의 지그(21)는 파지면 상의 대칭되는 위치에 형성되어, 파지 동작을 수행하는 영역을 이루는 하나 이상의 돌출부(A)를 각각 포함하는 것일 수 있다. 다시 말해, 하나 이상의 돌출부(A)가 파지면 상에서 상호 대응되는 위치에 한 쌍으로 형성된다. 이때, 돌출부(A)는 파지면의 다른 편평한 부분과 단차를 이룬다.

그리퍼바디(10)는 파지 대상 물체의 일측이 한 쌍의 돌출부(A)가 서로 마주 보는 사이 공간에 위치하도록 움직인다. 이후, 제1 그리퍼부(20)는 한 쌍의 지그(21)가 서로 근접하는 방향으로 전진 이동하여, 클램핑 상태에 도달한다. 이때, 파지면 상에서 형성된 한 쌍의 돌출부(A)가 파지면 상의 편평한 부분보다 먼저 파지 대상 물체의 일측과 접촉하여 적절한 압력으로 파지 동작을 수행한다. 즉, 한 쌍의 돌출부(A)는 서로 마주보는 공간에 파지 영역을 형성할 수 있다.

한편, 다관절 협동로봇가 적용되는 공정에는 복수의 서로 다른 다양한 기구들이 이용될 수 있으며, 이때 다관절 협동로봇에 적용되는 그리퍼는 다양한 기구들을 파지하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제1 그리퍼부(20)는, 한 쌍의 지그(21)가 서로 다른 목적을 갖는 하나 이상의 파지 영역을 이루는 것을 특징으로 한다. 즉, 다양한 형상의 기구를 각각 파지할 수 있는 서로 다른 영역을 하나 또는 복수 개로 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 한 쌍의 지그(21)는 지그(21)의 파지면 상의 하단(하부 방향 끝단)에 형성되는 제1 돌출부(A1)를 각각 포함하는 것일 수 있다. 제1 돌출부(A1)가 수행하는 파지 동작의 구체적인 실시예는 도 7을 참조하여 설명할 수 있다.

도 7은 도 5의 제1 그리퍼부(20)의 제1 돌출부(A1)를 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도를 도시한다.

도 7에 나타난 바와 같이, 한 쌍의 제1 돌출부(A1)는 서로 마주 보도록 돌출 형성되어, 사이 공간에 위치한 대상 물체를 파지하기 위한 영역(S)을 형성한다.

한 쌍의 제1 돌출부(A1)가 이루는 파지 영역(S)은 상대적으로 파지 대상 물체의 파지 부위(상대적으로 얇은 두께를 갖는 부위)가 한 쌍의 지그(21)의 사이 공간에 깊숙히 위치할 수 없는 구조를 가질 경우에 특히 효과적으로 사용될 수 있다. 일례로 조리 공정에서 필요한 요리 재료를 수용하는 밧드의 경우, 밧드의 외곽을 따라 형성된 얇은 두깨 부위를 파지함에 적합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 한 쌍의 지그(21)는, 파지면상에 제1 돌출부(A1)로부터 상부 방향으로 이격되어 형성되는 하나 이상의 돌출부를 더 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 제1 돌출부(A1)로부터 이격된 위치에 형성되는 제2 돌출부(A2), 상기 제2 돌출부(A2)로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제3 돌출부(A3) 및 상기 제3 돌출부(A3)로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제4 돌출부(A4)를 각각 더 포함할 수 있다.

한 쌍의 제2 내지 4 돌출부(A2 ~ A4)는 각각 서로 마주본 상태로 돌출 형성되어, 그 사이 공간은 대상 물체를 파지하기 위한 복수 개의 영역을 순차적으로 이룬다. 즉, 한 쌍의 지그(21)는 파지 대상 물체의 얇은 두께를 갖는 부위의 길이, 무게 등을 고려하여, 순차적으로 형성된 복수 개의 파지 영역을 선택하여 파지 동작을 수행할 수 있다.

파지 대상 물체가 일정 범위 이상의 중량을 가지고 있는 것이라면, 제1 그리퍼부(20)는 상기 대상 물체의 파지 부위(상대적으로 얇은 두께를 갖는 부위)를 한 쌍의 지그(21) 사이의 공간에 깊숙히 위치하도록 하여 2 이상의 파지 영역에서 양방향 가압이 이루어지도록 한다. 그 결과, 큰 중량을 갖는 기구에 대해서도 안정적인 파지 동작을 수행할 수 있다.

한편, 다관절 협동로봇이 이용하는 복수의 다양한 기구들은 서로 다른 형상의 핸들 부분을 포함하는 것일 수 있다. 또한 통상 기구들의 핸들 부분은 일정한 단면의 두께를 갖으며 연장 형성된다. 일례로 프라이팬(FRYPAN), 조리 뜰채, 국자 등의 조리 기구들은 각각 원형 또는 다각형 등의 다양한 단면을 갖으며 연장 형성된 핸들 부분을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제1 그리퍼부(20)는 한 쌍의 지그(21)가 서로 다른 목적을 갖는 파지 홀(PH) 또는 그립 홀(GH)을 이루는 것을 특징으로 한다. 즉, 다양한 형상의 핸들 부분을 파지하기 위한 복수 개의 홀(Hole)을 구비할 수 있다.

특히, 기구가 일정수준 이상의 무게나 부피를 갖는 경우, 그 핸들 부분은 그에 상응하는 두께의 단면을 갖는다. 예컨대, 조리기구로서 프라이팬이나 조리 뜰채 등은 주로 일정한 수준 이상의 두께를 갖는 핸들이 구비된다. 이와 같은 핸들 부분은 본 발명의 일실시예에 의한 파지 홀(PH)에 의해 파지될 수 있다.

본 발명의 파지 홀(PH)을 통해 수행하는 파지 동작의 구체적인 실시예는 도 8을 참조하여 설명할 수 있다. 도 8의 (a)는 도 5의 제1 그리퍼부(20)의 제1 파지 홀(PH1)을 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도를, 도 8의 (b)는 도 5의 제1 그리퍼부(20)의 제2 파지 홀(PH2)을 이용한 파지 동작을 나타낸 사용상태도를 각각 도시한다.

도 8의 (a), (b)를 통해 나타난 바와 같이, 한 쌍의 지그(21)는 복수 개의 돌출부 사이 공간에 하나 이상의 홈부(H)가 각각 형성되어, 클램핑 상태에서 한 쌍의 홈부(H)가 사이 공간에 파지 홀(PH)을 각각 이룬다.

보다 구체적으로 본 발명의 일 실시시예에 의한 한 쌍의 지그(21)는 상기 제2 돌출부(A2)와 상기 제3 돌출부(A3)의 사이 공간에 형성되는 제1 홈부(H1)를 포함하여, 클램핑 상태에서 한 쌍의 제1 홈부(H1)는 제1 파지 홀(PH1)을 이룬다. 또한, 상기 제3 돌출부(A3)와 상기 제4 돌출부(A4) 사이 공간에 형성되는 제2 홈부(H2)를 더 포함하여, 클램핑 상태에서 한 쌍의 제2 홈부(H2)는 제1 파지 홀(PH1)과 서로 다른 형상의 제2 파지 홀(PH2)을 이룬다.

즉, 한 쌍의 제1,2 홈부(H1,H2)는 서로 마주본 상태로 패어지게 각각 형성되어, 그 사이 공간은 대상 물체의 서로 다른 형상의 핸들 부분을 파지하기 위한 제1,2 파지 홀(PH1,PH2)을 각각 이룬다.

일례로 도 8의 (a)에 나타난 바와 같이, 클램핑 상태에서 제1 파지 홀(PH1)이 원형 단면을 갖는 핸들을 파지할 수 있도록, 한 쌍의 제1 홈부(H1)는 내주면이 상호 대칭되는 반원형을 이루도록 형성될 수 있다.

더불어, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 클램핑 상태에서 제2 파지 홀(PH2)이 소정의 다각형 단면을 갖는 핸들을 파지할 수 있도록, 한 쌍의 제2 홈부(H2)는 내주면이 상호 대칭되는 다각형의 반을 이루도록 형성될 수 있다. 일례로 도면과 같이 각각 상호 대칭되는 8각형의 반을 이루도록 형성되는 것일 수 있다.

한편, 상대적으로 작은 무게 또는 부피를 갖는 기구들은 그 핸들 두께도 상대적으로 얇게 형성된다. 일례로 프라이팬이나 조리 뜰채 등과 비교하여, 국자 등과 같은 조리기구의 핸들 부분은 통상적으로 일정한 면적의 양면을 갖되, 상기 양면 사이가 얇은 두께로 형성된다. 이와 같이 상대적으로 얇은 두께를 갖는 핸들 부분은 본 발명의 일 실시예에 의한 그립 홀(GH)에 의해 파지될 수 있다.

본 발명의 그립 홀(GH)을 통해 수행하는 파지 동작의 구체적인 실시예는 도 9를 참조하여 설명할 수 있다. 도 9의 (a), (b)는 도 5의 제1 그리퍼부(20)의 그립 홀(GH)을 이용한 서로 다른 파지 동작을 각각 나타낸 사용상태도를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 한 쌍의 지그(21)는, 클램핑 상태에서 동일한 축을 갖는 복수 개의 그립 홀(GH)을 이루도록, 복수 개의 돌출부(A) 상에 각각 형성되는 복수 개의 그루브부(G)를 각각 포함하는 것일 수 있다.

즉, 한 쌍의 그루브부(G)는 한 쌍의 돌출부(A) 상에 서로 마주본 상태로 패어지게 형성되어, 상기 돌출부(A)의 다른 편평한 부분과 단차를 이룬다. 그루브부(G)의 쌍의 개수만큼 복수 개의 그립 홀(GH)이 순차적으로 형성된다. 이때, 대상 물체의 핸들 부분이 복수 개의 그립 홀(GH)을 관통할 수 있도록, 복수 개의 그립 홀(GH)은 서로 동일한 축을 기준으로 관통되도록 형성됨이 바람직하다.

도 9의 (a)에 나타난 바와 같이, 클램핑 상태에서 대상 물체의 핸들 부분이 복수 개의 그립 홀(GH)을 모두 관통한 상태에서 파지할 수 있다. 한편, 기구의 핸들 부분은 파지의 안정성 및 보관의 편의성를 위해 상단에 절곡된 부위가 형성될 수 있다. 이때, 제1 그리퍼부(20)는 핸들 부분의 상단 절곡된 부위가 지그(21)의 상부면에 의해 지지된 상태로 핸들 부분을 파지할 수 있다.

한편, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 클램핑 상태에서 대상 물체의 핸들부분이 하부에 위치한 그립 홀(GH)만을 관통한 상태에서 파지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 홈부 또는 제2 홈부는 지그(21)의 외곽 방향으로 관통 홀(P)이 형성되는 것일 수 있다. 이때, 제1 그리퍼부(20)는 관통 홀(P)의 내주면에 핸들부분의 상단 절곡된 부위가 안정적으로 지지된 상태로 핸들 부분을 파지할 수 있게 한다.

전술한 실시예에 따라, 제1 그리퍼부(20)는 한 쌍의 돌출부(A)가 이루는 파지 영역을 통해 상대적으로 두께가 얇은 대상 물체의 일측을 파지할 수 있음과 동시에, 한 쌍의 홈부가 이루는 파지 홀(PH)을 통해 선택적으로 일정한 두께 및 단면을 갖는 핸들 부분을 파지할 수 있다. 더불어, 한 쌍의 그루브부(G)가 이루는 그립 홀(GH)에 의해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 핸들 부분을 파지할 수 있으며, 이와 같은 다양한 조리기구의 파지 동작에 별도의 툴 체인지가 요구되지 않는다.

한편, 다관절 협동로봇이 이용하는 복수의 다양한 기구들은 파지 동작의 수행이 가능한 부위를 구비하지 않는 것일 수 있다. 일례로 조리 재료를 담은 밧드의 편평한 커버(뚜껑)을 제거하고자 하는 경우 또는 음식을 수용하는 그릇 등의 경우에 파지 부위가 마땅치 않으며, 더욱이 그릇의 경우엔 무리한 양 방향 가압 동작은 그릇이 깨어지는 등의 문제를 발생시킬 수 있다. 위와 같은 커버 또는 그릇 등의 경우에는 본 발명의 제2 그리퍼부(30)에 의해 픽킹될 수 있다.

본 발명의 제2 그리퍼부(30)의 구성 및 상기 제2 그리퍼부(30)를 통해 수행하는 파지 동작의 구체적인 실시예는 도 10을 참조하여 설명할 수 있다. 도 10은 본 발명의 제2 그리퍼부(30)의 흡착 동작을 나타낸 사용상태도를 도시한다.

제2 그리퍼부(30)는 조리도구 일측의 일면을 진공 흡착하여 조리 도구를 파지하는 방식으로 조리 동작을 수행한다. 보다 구체적으로, 상기 제2그리퍼는 조리도구의 일면을 진공 흡입하는 흡착패드부(31)와, 그리퍼바디(10)의 어느 일면 상에서 상기 흡착패드부(31)의 수직 이동을 가이드하도록 설치되는 슬라이더부(33)를 포함하는 것일 수 있다.

흡착패드부(31)는 하부면에 진공 흡입 방식으로 조리도구의 일면을 흡착하거나 또는 진공 배출 방식으로 흡착된 조리도구의 일면을 탈착시키기 위한 흡착면을 갖는다. 흡착패드부(31)는 슬라이더부(33)를 이루는 레일에 장착되어, 상기 슬라이더부(33)의 가이드에 따라 수직 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 슬라이더부(33) 상에서 흡착패드부(31)의 이동은 공압방식으로 조절되는 것일 수 있다.

이때, 제2 그리퍼부(30)는 흡착패드부(31)의 흡착면 방향으로 진공 흡착 또는 진공 파기를 조절하는 진공발생기부(32, 미도시)를 더 포함한다. 상기 진공 발생기부(32)는 흡착패드부(31) 또는 슬라이더부(32)의 내외부에 선택적으로 설치될 수 있다.

제2 그리퍼부(30)는 그리퍼바디(10)의 움직임으로 흡착패드부(31)의 흡착면이 대상 물체의 상부면 상에 위치하도록 이동된다. 흡착패드부(31)가 슬라이더부(33)의 가이드에 따라 수직 방향으로 하강 이동하게 되면, 상기 흡착패드부(31)의 흡착면이 대상 물체의 상부면과 접촉한다. 이후, 흡착패드부(31)는 흡착면이 대상 물체의 상부면을 진공 흡입하는 방식으로 대상 물체를 흡착한다.

이와 반대로 흡착패드부(31)는 흡착면의 진공 흡입 상태를 파기하는 방식으로 흡착된 대상 물체를 분리시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 제2 그리퍼부(30)는, 센서부(34)와 제어부 (35, 미도시)를 더 포함하는 것일 수 있다.

센서부(34)는 흡착패드부(31)의 흡착면과 근접하는 대상 물체의 거리를 감지하는 센서장치로 구성된다. 예컨대 물체의 존재 및 거리를 인식하기 위한 초음파 센서, 적외선 센서, 카메라 센서 등의 센서장치가 제한없이 적용될 수 있다. 센서부(34)는 감지된 대상 물체의 위치 및 거리 정보를 제어부(35)에 전송한다.

제어부(35)는 흡착패드부(31) 또는 슬라이더부(33)에 내장 설치되거나 또는 제2 그리퍼부(30)의 외부의 독립적인 단말장치에 내장된 소프트웨어를 포함한다. 제어부(35)는 센서부(34)와 데이터 송수신이 가능하 통신 연결됨과 동시에 흡착패드부(31) 및 슬라이더부(33)의 동작을 제어하기 위한 신호를 생성하여 전송한다.

센서부(34)로부터 수신한 감지 정보에 따라 대상 물체가 진공 흡착 가능한 영역 범위 내로 인식되는 경우, 제어부(35)는 흡착패드부(31)의 진공 흡착을 개시하는 제어 명령 신호를 생성한다. 보다 구체적으로 흡착면이 대상 물체의 상부면에 접촉하도록, 슬라이더부(33)의 가이드에 따라 흡착패드부(31)를 하강시킨다. 흡착면이 대상 물체의 상부면에 접촉한 것으로 인식되면, 진공발생기가 흡착면이 대상 물체의 상부면을 진공 흡입하도록 한다.

즉, 제어부(35)는 센서부(34)의 감지 데이터 정보를 기반으로 흡착패드부(31)의 하강 이동 범위를 정하고 진공 흡착을 제어시킴으로써, 불필요하거나 부정확한 진공 흡착을 방지하고, 제2 그리퍼부(30)의 픽킹 동작에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 의한 멀티 그리퍼(1)는, 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체부(2)를 갖는 다관절 협동로봇에 있어 상기 본체부(2)의 일단에 장착되는 멀티 그리퍼(1)로 사용될 수 있다.

전술한 다양한 실시예에 따라, 본 발명에 의한 멀티 그리퍼는 다관절 협동로봇에 적용되어, 별도의 툴 체인지 없이 순차적인 일련의 공정을 (반)자동으로 수행할 수 있다. 그 결과, 이를 이용하는 다관절 협동로봇은 공정의 신속성 및 신뢰성을 확보함과 동시에, 불필요한 그리퍼의 교체 및 노동 인력 채용을 피할 수 있어 사업상의 경제성을 향상시킬 수 있을 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

A1, A2, A3, A4: 돌출부
G: 그루브부
H1, H2: 홈부
PH1, PH2: 파지 홀
GH: 그립 홀
1: 멀티 그리퍼
2: 본체부
10: 그리퍼바디
10a: 제1 설치면
10b: 제2 설치면
20: 제1 그리퍼부
21: 지그
21a: 파지면
22: 바디블록부
23: 가이드부
24: 공압조절기
30: 제2 그리퍼부
31: 흡착패드부
32: 진공발생기부
33: 슬라이더부
34: 센서부
35: 제어부

Claims (9)

1. 복수 개의 다관절 암을 구비하는 협동로봇에 사용되는 멀티 그리퍼에 있어서,
   상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보는 2 이상의 면을 구비하며, 상하 방향을 따라 연장 형성된 그리퍼바디;
   상기 그리퍼바디의 일면에 설치되어, 파지 동작을 수행하는 제1그리퍼부; 및
   상기 그리퍼바디의 다른 일면에 설치되어, 흡착 동작을 수행하는 제2그리퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1그리퍼부는,
   상호 대칭된 형상의 파지면을 구비하며, 서로 마주 보는 방향을 향해 전진 또는 후진 이동이 가능하도록 설치되는 한 쌍의 지그를 포함하며,
   상기 한 쌍의 지그는,
   상기 파지면 상의 대칭되는 위치에 형성되는 하나 이상의 돌출부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
3. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 지그는,
   상기 파지면의 하단에 형성되는 제1 돌출부;
   상기 제1 돌출부로부터 이격된 위치에 형성되는 제2 돌출부;
   상기 제2 돌출부로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제3 돌출부; 및
   상기 제3 돌출부로부터 상부 방향으로 이격된 위치에 형성되는 제4 돌출부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
4. 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 지그는,
   클램핑 상태에서 제1 파지 홀을 이루도록, 상기 제2 돌출부와 상기 제3 돌출부의 사이 공간에 형성되는 제1 홈부; 및
   클램핑 상태에서 상기 제1 파지 홀과 서로 다른 형상의 제2 파지 홀을 이루도록, 상기 제3 돌출부와 상기 제4 돌출부 사이 공간에 형성되는 제2 홈부를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
5. 제4항에 있어서,
   상기 한 쌍의 지그는,
   클램핑 상태에서 동일한 축을 기준으로 관통되는 복수개의 그립 홀을 이루도록, 상기 제1 내지 4 돌출부 상에 각각 형성되는 그루브부를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
6. 제5항에 있어서,
   상기 지그는,
   상기 제1 홈부 또는 상기 제2 홈부에 상에 외곽 방향을 향해 관통되어 형성되는 하나 이상의 관통 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 그리퍼부는,
   소정의 면적을 갖는 흡착면이 마련된 흡착패드부;
   상기 흡착면의 내부 방향으로 공기를 흡입하여 진공을 발생시키는 진공발생기부; 및
   상기 흡착패드부를 상기 그리퍼바디의 상하 방향을 따라 이송시키도록 설치되는 슬라이더부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 그리퍼부는,
   상기 흡착면의 전방에 흡착 대상 물체의 위치 정보를 감지하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 그리퍼.
9. 복수 개의 다관절 암을 구비하는 본체부; 및
   상기 본체부의 일단에 장착되는 멀티 그리퍼를 포함하는 다관절 협동로봇에 있어서,
   상기 멀티 그리퍼는,
   상호 간섭이 이루어지지 않는 방향을 바라보는 2 이상의 면을 구비하며, 상하 방향으로 연장 형성된 그리퍼바디;
   상기 그리퍼바디의 일면에 설치되어, 파지 동작을 수행하는 제1그리퍼부; 및
   상기 그리퍼바디의 다른 일면에 설치되어, 흡착 동작을 수행하는 제2그리퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다관절 협동로봇.

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