KR20220118129A

KR20220118129A - 그립 장치 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR20220118129A
Application number: KR1020210021887A
Authority: KR
Inventors: 김현우; 박상규; 홍현석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2022-08-25
Also published as: WO2022177128A1; US20230330850A1

Abstract

그립 장치가 개시된다. 본 그립 장치는, 일면에 복수의 경사면으로 형성되는 홈을 포함하는 제1 핑거, 제1 핑거과 마주보는 제2 핑거, 일면에 홈에 삽입되는 돌출 영역을 포함하고, 제1 핑거의 일면을 커버하는 중간 부재, 복수의 경사면에 각각 배치되고, 그립되는 객체에 의해 중간 부재에 가해지는 힘을 감지하는 복수의 단축 힘 센서, 제1 및 제2 핑거의 그립력을 조정하는 구동 장치 및 복수의 단축 힘 센서로부터 수신된 센싱 값들에 기초하여, 중간 부재에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 제1 및 제2 핑거가 제1 그립력으로 객체를 그립할 때, 힘 벡터의 중간 부재의 타면과 나란한 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 제1 및 제2 핑거가 제1 그립력보다 큰 제2 그립력으로 객체를 그립하도록 구동 장치를 제어한다.

Description

그립 장치 및 이의 제어 방법{GRIP DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 개시는 그립 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 단축 힘 센서를 이용하여 슬립을 감지하는 그립 장치 및 이의 제어 방법에 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.

다만, 그립 장치가 물체를 작은 힘으로 그립한 이후 이동하면, 그립 장치와 물체 사이의 슬립이 발생하여 물체를 놓치게 된다. 이에 따라, 힘 센서를 이용하여 그립 장치와 물체 사이의 슬립 여부를 감지하는 기술이 개발되었다. 그러나, 다축 힘 센서(Multiaxial Force Sensor) 및 어레이형 힘 센서(Array-Type Force Sensor)는 고가이며 크기가 큰 문제점이 있었다.

본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 복수의 단축 힘 센서를 이용하여 슬립을 감지하는 그립 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치는, 일면에 복수의 경사면으로 형성되는 홈을 포함하는 제1 핑거, 상기 제1 핑거과 마주보는 제2 핑거, 일면에 상기 홈에 삽입되는 돌출 영역을 포함하고, 상기 제1 핑거의 상기 일면을 커버하는 중간 부재, 상기 복수의 경사면에 각각 배치되고, 그립되는 객체에 의해 상기 중간 부재에 가해지는 힘을 감지하는 복수의 단축 힘 센서, 상기 제1 및 제2 핑거의 그립력을 조정하는 구동 장치; 및 상기 복수의 단축 힘 센서로부터 수신된 센싱 값들에 기초하여, 상기 중간 부재에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 및 제2 핑거가 제1 그립력으로 상기 객체를 그립할 때, 상기 힘 벡터의 상기 중간 부재의 타면과 나란한 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 제1 그립력보다 큰 제2 그립력으로 상기 객체를 그립하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 객체를 그립한 상태로 제1 방향으로 이동할 때, 상기 힘 벡터의 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 제2 그립력으로 상기 객체를 그립하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 복수의 경사면은 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함하고, 상기 복수의 단축 힘 센서는, 상기 제1 및 제2 경사면에 각각 배치되는 2개의 단축 힘 센서를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 경사면은 상하로 배치될 수 있다.

상기 복수의 경사면은 삼각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면 및 제3 경사면을 포함하고, 상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2 및 제3 경사면에 각각 배치되는 3개의 단축 힘 센서를 포함할 수 있다.

상기 복수의 경사면은 사각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면, 제3 경사면 및 제4 경사면을 포함하고, 상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 경사면에 각각 배치되는 4개의 단축 힘 센서를 포함할 수 있다.

상기 그립 장치는 상기 객체를 촬상하는 카메라;를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 카메라에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하고, 식별된 결과에 기초하여 상기 제1 그립력을 결정할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 식별된 결과에 기초하여 상기 객체가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하고, 상기 제2 그립력이 상기 임계 그립력 이상이면, 상기 제1 및 제2 핑거가 그립을 중단하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 그립 장치는, 상기 객체에 대한 이미지 정보가 입력되면 그에 대응되는 상기 객체의 특징을 식별하는 학습 모델을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 촬상된 이미지와 상기 학습 모델을 이용하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별할 수 있다.

상기 중간 부재의 상기 타면은 평면으로 형성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 일면에 복수의 경사면으로 형성되는 홈을 포함하는 제1 핑거, 상기 제1 핑거과 마주보는 제2 핑거, 일면에 상기 홈에 삽입되는 돌출 영역을 포함하고, 상기 제1 핑거의 상기 일면을 커버하는 중간 부재 및 상기 복수의 경사면에 각각 배치되고, 제1 그립력으로 그립되는 객체에 의해 상기 중간 부재에 가해지는 힘을 감지하는 복수의 단축 힘 센서 를 포함하는 그립 장치의 제어 방법은, 상기 복수의 단축 힘 센서로부터 센싱 값들을 수신하는 단계, 상기 센싱 값들에 기초하여, 상기 중간 부재에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 단계, 상기 힘 벡터의 상기 중간 부재의 타면과 나란한 방향의 힘 성분과 기설정된 값을 비교하여 슬립 여부를 확인하는 단계 및 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제1 및 제2 핑거의 그립력을 상기 제1 그립력보다 큰 제2 그립력으로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 확인하는 단계는, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 객체를 그립한 상태로 제1 방향으로 이동할 때, 상기 힘 벡터의 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 슬립이 발생한 것으로 확인할 수 있다.

상기 그립 장치는 상기 객체를 촬상하는 카메라를 더 포함하고, 상기 그립 장치의 제어 방법은 상기 카메라에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 단계 및 식별된 결과에 기초하여 상기 제1 그립력을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 그립 장치는, 상기 객체에 대한 이미지 정보가 입력되면 그에 대응되는 상기 객체의 특징을 식별하는 학습 모델을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 식별하는 단계는, 상기 촬상된 이미지와 상기 학습 모델을 이용하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별할 수 있다.

상기 그립 장치의 제어 방법은, 상기 식별된 결과에 기초하여 상기 객체가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하는 단계 및 상기 제2 그립력이 상기 임계 그립력 이상이면, 상기 제1 및 제2 핑거가 그립을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 경사면은 상하로 배치될 수 있다.

상기 중간 부재의 상기 타면은 평면으로 형성될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치의 상면도이다.
도 2는 그립 장치가 객체를 그립한 모습을 나타내는 측면도이다.
도 3은 그립 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 제1 및 제2 핑거와 객체 사이에서 슬립이 발생한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 및 제2 핑거와 객체 사이에서 슬립이 발생하지 않은 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 제1 핑거의 홈의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

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 실시예에 따른 그립 장치의 상면도이다. 도 2는 그립 장치가 객체를 그립한 모습을 나타내는 측면도이다. 도 3은 그립 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제1 핑거(100), 제2 핑거(200), 중간 부재(300), 복수의 단축 힘 센서(400) 및 프로세서(600)를 포함할 수 있다.

제1 핑거(100)는 일면(101)에 복수의 경사면(111)으로 형성되는 홈(110)을 포함할 수 있다.

복수의 경사면(111)은 일면(101)과 나란하지 않도록 배치될 수 있다. 복수의 경사면(111)은 서로 다른 방향으로 배치될 수 있다. 복수의 경사면(111)은 평면으로 형성될 수 있으나, 곡면으로 형성될 수도 있다.

홈(110)의 형상은 복수의 경사면(111)이 둘러싸는 공간을 의미할 수 있다. 즉, 홈(110)의 형상은 복수의 경사면(111)의 형상, 크기 및 배치에 따라 결정될 수 있다.

제2 핑거(200)는 제1 핑거(100)와 마주볼 수 있다. 제1 및 제2 핑거(100, 200)는 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 그 사이 간격을 조정하여 객체(O)를 그립할 수 있다.

중간 부재(300)는 일면(301)에 홈(110)에 삽입되는 돌출 영역(310)을 포함하고, 제1 핑거(100)의 일면(101)을 커버할 수 있다.

중간 부재(300)의 타면(302)은 평면으로 형성될 수 있다. 즉, 중간 부재(300)의 일면(301)은 돌출 영역(310)을 포함하나, 제2 핑거(200)를 바라보는 타면(302)은 객체(O)를 용이하게 그립하도록 평면으로 형성될 수 있다.

중간 부재(300)의 돌출 영역(310)은 홈(110)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 핑거(100)의 홈(110)은 중간 부재(300)의 돌출 영역(310)에 의해 빈틈 없이 채워질 수 있다.

복수의 단축 힘 센서(400)는 복수의 경사면(111)에 각각 배치되고, 그립되는 객체(O)에 의해 중간 부재(300)에 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 구체적으로, 단축 힘 센서(400)는 경사면(111)과 돌출 영역(310) 사이에 배치될 수 있다.

구체적으로, 중간 부재(300)는 객체(O)와 단축 힘 센서(400) 사이에 배치되어, 객체(O)가 중간 부재(300)로 가한 힘을 단축 힘 센서(400)로 전달할 수 있다.

중간 부재(300)는 고강성이고 마찰계수가 낮은 재질로 형성되어, 객체(O)로부터 단축 힘 센서(400)로 힘을 손실 없이 전달할 수 있다. 예를 들어, 중간 부재(300)는 폴리아세탈을 포함할 수 있으나, 재료가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 단축 힘 센서(Uniaxial Force Sensor, 400)는 1 자유도를 갖는 힘 센서일 수 있다. 즉, 단축 힘 센서(400)는 특정 방향으로의 힘의 크기만 감지할 수 있다. 구체적으로, 복수의 단축 힘 센서(400)는 각각이 배치된 경사면(111)의 법선 벡터 방향으로의 힘의 크기를 감지할 수 있다.

예를 들어, 복수의 단축 힘 센서(400) 중 제1 경사면(111a)에 배치된 제1 단축 힘 센서(400a)는 제1 경사면(111a)의 법선 벡터인 A1축 방향으로의 힘만 감지할 수 있다.

또한, 복수의 단축 힘 센서(400) 중 제2 경사면(111b)에 배치된 제2 단축 힘 센서(400b)는 제2 경사면(111b)의 법선 벡터인 A2축 방향으로의 힘만 감지할 수 있다.

제1 핑거(100)만 상술한 구조를 갖는 것으로 도시되었으나, 제2 핑거(200)도 제1 핑거(100)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제2 핑거(200)는 제1 핑거(100)와 마주보는 일면에 홈이 형성되고, 복수의 단축 힘 센서(400)가 홈 내에 배치되며, 중간 부재(300)가 제2 핑거(200)의 홈을 채우면서 제2 핑거(200)의 일면을 커버할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 핑거(100, 200)는 서로 그립할 객체(O)를 기준으로 대칭적인 구조를 가질 수 있다.

구동 장치(500)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)의 그립력을 조정할 수 있다. 구체적으로, 구동 장치(500)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)의 간격을 객체(O)에 폭에 대응되도록 조정한 이후, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 객체(O)를 기설정된 그립력으로 가압하도록 조정할 수 있다.

프로세서(600)는 그립 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(600)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(600)는 마이크로컨트롤러(Micro Control Unit, MCU)일 수 있다.

프로세서(600)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(600)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(600)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.

프로세서(600)는 복수의 단축 힘 센서(400)로부터 수신된 센싱 값들에 기초하여, 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터를 산출할 수 있다.

구체적으로, 비록 단축 힘 센서(400)는 단일 방향으로의 힘만 감지할 수 있지만, 프로세서(600)는 복수의 단축 힘 센서(400)가 감지한 서로 다른 방향으로의 힘의 크기를 조합하여 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터를 산출할 수 있다.

프로세서(600)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제1 그립력(G1)으로 객체(O)를 그립할 때, 힘 벡터의 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제1 그립력(G1)보다 큰 제2 그립력으로 객체(O)를 그립하도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 충분히 큰 그립력으로 객체(O)를 그립하면, 제1 핑거(100)와 객체(O) 사이에서 슬립이 발생하지 않으므로, 중간 부재(300)는 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향으로 정지 마찰력이 작용할 수 있다.

이에 따라, 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터 중 중간 부재(300)는 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향의 성분은 기설정된 값보다 큰 값을 가질 수 있다.

한편, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 충분히 작은 그립력으로 객체(O)를 그립하면, 제1 핑거(100)와 객체(O) 사이에서 슬립이 발생하므로, 중간 부재(300)는 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향으로 운동 마찰력이 작용할 수 있다.

이에 따라, 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터 중 중간 부재(300)는 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향의 성분은 기설정된 값보다 작은 값을 가질 수 있다.

즉, 프로세서(600)는 객체(O)에 의해 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터 중 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향의 성분과 기설정된 값을 비교하여, 슬립 여부를 판단할 수 있다.

이후, 프로세서(600)는 객체(O)에 의해 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터 중 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 방향의 성분이 기설정된 값보다 작아서 슬립이 발생한 것으로 판단하면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제1 그립력(G1)보다 큰 제2 그립력으로 객체(O)를 그립하도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다.

기설정된 값은 중간 부재(300)와 객체(O) 사이의 최대 정지 마찰 계수에 의해 결정될 수 있다.

프로세서(600)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제2 그립력으로 객체(O)를 재그립한 이후에도, 슬립이 발생된 것으로 판단되면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)의 그립력이 계속적으로 증가되도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는, 다축 힘 센서나 어레이형 힘 센서를 사용하지 않고, 서로 다른 방향의 힘을 측정하는 복수의 단축 힘 센서(400)를 사용함에 따라, 저가화, 경량화, 소형화되면서 용이하게 객체(O)의 슬립을 판달할 수 있다.

그립 장치(1)는 객체(O)를 촬상하는 카메라(700)를 더 포함할 수 있다. 카메라(700)는 RGBD(Red, Green, Blue, Distance) 카메라일 수 있다. 이에 따라, 카메라(700)는 객체(O)의 2D 및 3D 이미지를 획득할 수 있다.

프로세서(600)는 카메라(700)에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 객체(O)의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하고, 식별된 결과에 기초하여 제1 그립력(G1)을 결정할 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 핑거(100, 200)는 객체(O)의 무게 등을 고려하여 객체(O)를 충분히 큰 그립력으로 그립하므로, 슬립이 발생하지 않을 수 있고, 슬립이 발생한다고 하더라도 그립력을 계속하여 상승시키는 시행착오를 최소화할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 객체(O)의 물성 등을 고려하여 객체(O)를 처음으로 그립할 때 의도치 않게 큰 그립력으로 객체(O)가 파손되는 경우를 방지할 수 있다.

또한, 프로세서(600)는, 식별된 결과에 기초하여 객체(O)가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하고, 제2 그립력이 임계 그립력 이상이면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 그립을 중단하도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다.

임계 그립력은 객체(O)의 파단 강도, 항복 강도, 인장 강도 등에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 프로세서(600)에 의해 그립력이 계속하여 상승하여도, 객체(O)가 제1 및 제2 핑거(100, 200)에 의해 의도치 않게 파손되는 경우를 방지할 수 있다.

그립 장치(1)는 객체(O)에 대한 이미지 정보가 입력되면 그에 대응되는 객체(O)의 특징을 식별하는 학습 모델을 저장하는 메모리(800)를 더 포함할 수 있다.

또한, 프로세서(600)는 촬상된 이미지와 학습 모델을 이용하여 객체(O)의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별할 수 있다.

즉, 프로세서(600)는 카메라(700)로부터 촬상된 이미지를 메모리(800)에 저장된 학습 모델을 이용하여, 더욱 정교하게 그립력 및 슬립 여부를 결정할 수 있다.

도 4는 제1 및 제2 핑거와 객체 사이에서 슬립이 발생한 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 제1 및 제2 핑거와 객체 사이에서 슬립이 발생하지 않은 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 충분히 큰 제1 그립력(G1)으로 객체(O)를 가압하면, 슬립이 발생하지 않을 수 있다. 즉, 객체(O)와 중간 부재(300) 사이에 작용하는 마찰력 F1은 정지 마찰력일 수 있다.

한편, 프로세서(600)는 복수의 단축 힘 센서(400)로부터 수신한 센싱 값에 의하여 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터인 제1 벡터(V1)가 산출할 수 있다.

프로세서(600)는 제1 벡터(V1)의 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 성분과 기설정된 값을 비교하여 슬립 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(600)는 F1과 기설정된 값을 비교하고, F1이 기설정된 값보다 크므로, 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 충분히 작은 제1 그립력(G1)으로 객체(O)를 가압하면, 슬립이 발생할 수 있다. 즉, 객체(O)와 중간 부재(300) 사이에 작용하는 마찰력 F2는 운동 마찰력일 수 있다.

구체적으로, 프로세서(600)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 객체(O)를 그립한 상태로 제1 방향(D1)으로 이동할 때, 제2 벡터(V2)의 제1 방향(D1)과 반대인 제2 방향(D2)의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제2 그립력으로 객체(O)를 그립하도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다. 제2 벡터(V2)는 객체(O)에 의해 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터일 수 있다.

한편, 프로세서(600)는 복수의 단축 힘 센서(400)로부터 수신한 센싱 값에 의하여, 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터인 제2 벡터(V2)가 산출할 수 있다.

프로세서(600)는 제2 벡터(V2)의 중간 부재(300)의 타면(302)과 나란한 성분과 기설정된 값을 비교하여 슬립 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(600)는 F2와 기설정된 값을 비교하고, F2가 기설정된 값보다 작으므로, 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이후, 프로세서(600)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 제1 그립력(G1)보다 더 큰 그립력을 갖도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 제1 핑거의 홈의 다양한 형상을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 복수의 경사면(111)은 제1 경사면(111a) 및 제2 경사면(111b)을 포함하고, 복수의 단축 힘 센서(400)는 제1 및 제2 경사면(111a, 111b)에 각각 배치되는 2개의 단축 힘 센서(400)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 경사면(111a, 111b)은 상하로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 객체(O)를 연직 상방으로 들어올리는 경우, 2개의 단축 힘 센서(400)는 연직 하방으로의 슬립을 용이하게 감지할 수 있다.

도 7을 참조하면, 복수의 경사면(111)은 삼각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면(111a), 제2 경사면(111b) 및 제3 경사면(111c)을 포함하고, 복수의 단축 힘 센서(400)는 상기 제1, 제2 및 제3 경사면(111a, 111b, 111c)에 각각 배치되는 3개의 단축 힘 센서(400)를 포함할 수 있다.

도 8을 참조하면, 복수의 경사면(111)은 사각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면(111a), 제2 경사면(111b), 제3 경사면(111c) 및 제4 경사면(111d)을 포함하고, 복수의 단축 힘 센서(400)는 제1, 제2, 제3 및 제4 경사면(111a, 111b, 111c, 111d)에 각각 배치되는 4개의 단축 힘 센서(400)를 포함할 수 있다.

즉, 도 7 및 도 8의 단축 힘 센서(400)는 서로 다른 3개 또는 4개의 방향을 따라 힘을 감지하므로, 중간 부재(300)에 가해지는 힘을 보다 정교하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 그립 장치(1)는 다양한 방향으로의 슬립을 감지할 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)의 제어 방법은 복수의 단축 힘 센서(400)로부터 센싱 값들을 수신하는 단계(S910), 센싱 값들에 기초하여, 중간 부재(300)에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 단계(S920), 힘 벡터의 중간 부재(300)의 타면(312)과 나란한 방향의 힘 성분과 기설정된 값을 비교하여 슬립 여부를 확인하는 단계(S930) 및 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 제1 및 제2 핑거(100, 200)의 그립력을 제1 그립력(G1)보다 큰 제2 그립력으로 조정하는 단계(S940)를 포함할 수 있다.

확인하는 단계(S930)는 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 객체(O)를 그립한 상태로 제1 방향으로 이동할 때, 힘 벡터의 제1 방향과 반대인 제2 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 슬립이 발생한 것으로 확인하는 것일 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)의 제어 방법은 카메라(700)에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 객체(O)의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 단계 및 식별된 결과에 기초하여 제1 그립력(G1)을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

식별하는 단계는 촬상된 이미지와 학습 모델을 이용하여 객체(O)의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 것일 수 있다.

즉, 그립 장치(1)는 카메라(700)로부터 촬상된 이미지를 메모리(800)에 저장된 학습 모델을 이용하여, 더욱 정교하게 그립력 및 슬립 여부를 결정할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)의 제어 방법은 식별된 결과에 기초하여 객체가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하는 단계 및 제2 그립력이 임계 그립력 이상이면, 제1 및 제2 핑거가 그립을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 핑거(100, 200)가 프로세서(600)에 의해 그립력이 계속하여 상승하여도, 객체(O)가 제1 및 제2 핑거(100, 200)에 의해 의도치 않게 파손되는 경우를 방지할 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 100: 제1 핑거
200: 제2 핑거 300: 중간 부재
400: 단축 힘 센서 500: 구동 장치
600: 프로세서 700: 카메라
800: 메모리

Claims

그립 장치에 있어서,
일면에 복수의 경사면으로 형성되는 홈을 포함하는 제1 핑거;
상기 제1 핑거과 마주보는 제2 핑거;
일면에 상기 홈에 삽입되는 돌출 영역을 포함하고, 상기 제1 핑거의 상기 일면을 커버하는 중간 부재;
상기 복수의 경사면에 각각 배치되고, 그립되는 객체에 의해 상기 중간 부재에 가해지는 힘을 감지하는 복수의 단축 힘 센서;
상기 제1 및 제2 핑거의 그립력을 조정하는 구동 장치; 및
상기 복수의 단축 힘 센서로부터 수신된 센싱 값들에 기초하여, 상기 중간 부재에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 및 제2 핑거가 제1 그립력으로 상기 객체를 그립할 때, 상기 힘 벡터의 상기 중간 부재의 타면과 나란한 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 제1 그립력보다 큰 제2 그립력으로 상기 객체를 그립하도록 상기 구동 장치를 제어하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 및 제2 핑거가 상기 객체를 그립한 상태로 제1 방향으로 이동할 때, 상기 힘 벡터의 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 상기 제1 및 제2 핑거가 상기 제2 그립력으로 상기 객체를 그립하도록 상기 구동 장치를 제어하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는,
상기 제1 및 제2 경사면에 각각 배치되는 2개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 경사면은 상하로 배치되는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 삼각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면 및 제3 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2 및 제3 경사면에 각각 배치되는 3개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 사각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면, 제3 경사면 및 제4 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 경사면에 각각 배치되는 4개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 객체를 촬상하는 카메라;를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 카메라에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하고,
식별된 결과에 기초하여 상기 제1 그립력을 결정하는 그립 장치.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 식별된 결과에 기초하여 상기 객체가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하고,
상기 제2 그립력이 상기 임계 그립력 이상이면, 상기 제1 및 제2 핑거가 그립을 중단하도록 상기 구동 장치를 제어하는 그립 장치.
제7항에 있어서,
상기 객체에 대한 이미지 정보가 입력되면 그에 대응되는 상기 객체의 특징을 식별하는 학습 모델을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 촬상된 이미지와 상기 학습 모델을 이용하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 그립 장치.
제1항에 있어서,
상기 중간 부재의 상기 타면은 평면으로 형성되는 그립 장치.
일면에 복수의 경사면으로 형성되는 홈을 포함하는 제1 핑거, 상기 제1 핑거과 마주보는 제2 핑거, 일면에 상기 홈에 삽입되는 돌출 영역을 포함하고, 상기 제1 핑거의 상기 일면을 커버하는 중간 부재 및 상기 복수의 경사면에 각각 배치되고, 제1 그립력으로 그립되는 객체에 의해 상기 중간 부재에 가해지는 힘을 감지하는 복수의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 복수의 단축 힘 센서로부터 센싱 값들을 수신하는 단계;
상기 센싱 값들에 기초하여, 상기 중간 부재에 가해지는 힘 벡터를 산출하는 단계;
상기 힘 벡터의 상기 중간 부재의 타면과 나란한 방향의 힘 성분과 기설정된 값을 비교하여 슬립 여부를 확인하는 단계; 및
슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제1 및 제2 핑거의 그립력을 상기 제1 그립력보다 큰 제2 그립력으로 조정하는 단계;를 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 확인하는 단계는,
상기 제1 및 제2 핑거가 상기 객체를 그립한 상태로 제1 방향으로 이동할 때, 상기 힘 벡터의 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향의 힘 성분이 기설정된 값보다 작으면, 슬립이 발생한 것으로 확인하는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 그립 장치는 상기 객체를 촬상하는 카메라;를 더 포함하고,
상기 카메라에 의해 촬상된 이미지에 기초하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 단계; 및,
식별된 결과에 기초하여 상기 제1 그립력을 결정하는 단계;를 더 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 그립 장치는, 상기 객체에 대한 이미지 정보가 입력되면 그에 대응되는 상기 객체의 특징을 식별하는 학습 모델을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
상기 식별하는 단계는,
상기 촬상된 이미지와 상기 학습 모델을 이용하여 상기 객체의 형상, 무게, 물성 및 부피 중 적어도 하나를 식별하는 그립 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 식별된 결과에 기초하여 상기 객체가 파손되기 시작하는 임계 그립력을 결정하는 단계; 및
상기 제2 그립력이 상기 임계 그립력 이상이면, 상기 제1 및 제2 핑거가 그립을 중단하는 단계;를 더 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는,
상기 제1 및 제2 경사면에 각각 배치되는 2개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 및 제2 경사면은 상하로 배치되는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 삼각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면 및 제3 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2 및 제3 경사면에 각각 배치되는 3개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 경사면은 사각뿔의 형상을 이루는 제1 경사면, 제2 경사면, 제3 경사면 및 제4 경사면을 포함하고,
상기 복수의 단축 힘 센서는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 경사면에 각각 배치되는 4개의 단축 힘 센서를 포함하는 그립 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 중간 부재의 상기 타면은 평면으로 형성되는 그립 장치의 제어 방법.