KR20230049428A - 라이트 가이던스장치를 구비한 이동식 협동로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업을 수행하는 이동식 협동로봇에 대한 것이다.
본 발명에 따른 이동식 협동로봇은 비대면 작업을 수행하기 위한 매니퓰레이터; 상기 매니퓰레이터가 탑재되는 로봇본체; 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체를 감지하는 감지기; 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 경고를 발생시키는 경고기; 및 상기 매니퓰레이터 및 상기 로봇본체를 제어하며, 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 상기 경고기를 작동시켜 경고를 발생시키는 제어기; 를 포함한다.
본 발명에 따르면 이동식 협동로봇의 작업 영역을 표시하고, 작업 영역 내로 접근한 접근체에게 경고하기 때문에 협동로봇의 안정적인 운영이 가능해진다.

Description

이동식 협동로봇{MOBILE COBOT}

본 발명은 일정한 비대면 작업을 수행할 수 있는 이동식 협동로봇에 관한 것이다.

자율 이동 기술의 발달과 로봇 기술의 발달로 인해 공개번호 10-2019-0143511호와 같이 여러 분야에서 무인 조종에 의한 작업을 실현시키기 위한 응용들이 연구되고 있다.

그러한 응용에 대한 연구들 중 하나는 방역이나 살균 서비스와 같이 인체에 유익할리 없는 약품을 살포하는 분야에 관한 것이다. 이러한 연구에 대한 일예로는 관리자는 일정한 작업구간에 협동로봇을 위치시키고, 비대면 방역이나 살균 서비스가 이루어지도록 하는 것이다.

예를 들어, 작업을 수행하기 위해 다자유도를 가진 매니퓰레이터(manipulator)를 구비한 이동식 협동로봇은 자율 이동을 하면서 방역이나 살균 서비스를 수행할 수 있도록 구현될 수 있을 것이다.

그런데, 그러한 협동로봇에 의한 작업이 실현될 경우 일반인들(예를 들면 근처를 지나가는 보행자 등)은 매니퓰레이터가 구비된 협동로봇에 의한 작업이 익숙하지 않기 때문에, 본 발명자는 일반인들에 의해 협동로봇에 의한 작업 운영이 위협적으로 느껴질 수 있을 것임을 예측하였다.

특히, 전시장과 같이 어린이와 함께 있는 공간에서는 다수의 어린이 행동을 협동로봇이 모두 예측하기 어렵고, 어린이의 시야에서 협동로봇의 움직임을 예측하기 어려울 수 있을 것이다.

물론, 협동로봇은 접근체가 감지되면 자동으로 그 작동을 멈추도록 설계되어 있다. 그러나 인체에 유해할 수 있는 약품의 살포는 이미 제어될 수 없는 상태로 비산하면서 낙하하기 때문에 접근체는 이미 살포된 약품에 접촉되는 위험에 노출될 수 있는 것이다.

본 발명은 특히 인체에 유해할 수 있는 약품 등을 살포하는 이동식 협동로봇을 안정적으로 운영하기 위한 기술에 대한 고민으로부터 안출되었다.

본 발명의 제1 형태에 따른 이동식 협동로봇은 비대면 작업을 수행하기 위한 매니퓰레이터; 상기 매니퓰레이터가 탑재되는 로봇본체; 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체를 감지하는 감지기; 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 경고를 발생시키는 경고기; 및 상기 매니퓰레이터 및 상기 로봇본체를 제어하며, 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 상기 경고기를 작동시켜 경고를 발생시키는 제어기; 를 포함한다.

상기 매니퓰레이터는 다수개의 관절에 의한 다자유도를 가지며, 일 측은 상기 로봇본체에 결합되고, 타 측에는 요구되는 작업을 수행하기 위한 작업기구를 구비한다.

상기 로봇본체는 자율 이동이 가능하게 구비된다.

상기 경고기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 레이저광을 지면에 조사하는 레이저조사기들을 가지며, 상기 감지기는 상기 로봇본체 주변의 사방에서 오는 임의의 접근체를 감지하기 위하여 상기 로봇본체의 둘레를 따라 다수개가 구비되고, 상기 제어기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 없는 일반 모드와 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 있는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들의 작동에 변화를 가하여 경고를 발생시킨다.

상기 제어기는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들에 의해 지면에 표현되는 색상이 일반 모드에 의해 지면에 표현되는 색상과 다르도록 상기 레이저조사기들을 제어한다.

상기 레이저조사기들은 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 제1 색상의 레이저광을 지면에 조사하는 제1 레이저조사기들; 및 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면, 경고를 발생시키기 위해 상기 제1 레이저들이 조사하는 레이저광과는 다른 제2 색상의 레이저광을 지면에 조사하여 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제2 레이저조사기들; 을 포함하고, 상기 제어기는 일반 모드에서는 상기 제1 레이저조사기들에 의해 제1 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하고, 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 감지되는 위험 모드에서는 상기 제2 레이조조사기들에 의해 제2 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시한다.

본 발명의 제2 형태에 따른 이동식 협동로봇은 비대면 작업을 수행하기 위한 매니퓰레이터; 상기 매니퓰레이터가 탑재되는 로봇본체; 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위한 표시기; 및 상기 매니퓰레이터 및 상기 로봇본체를 제어하며, 상기 표시기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제어기; 를 포함한다.

상기 표시기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 레이저광을 지면에 조사하는 레이저조사기들을 가진다.

상기 제어기는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들에 의해 지면에 표현되는 색상이 일반 모드에 의해 지면에 표현되는 색상과 다르도록 상기 레이저조사기들을 제어한다.

상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체를 감지하는 감지기; 를 더 포함하고, 상기 레이저조사기들은 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 제1 색상의 레이저광을 지면에 조사하는 제1 레이저조사기들; 및 상기 제1 레이저조사기들이 조사하는 레이저광과는 다른 제2 색상의 레이저광을 지면에 조사하여 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제2 레이저조사기들; 을 포함하고, 상기 제어기는 일반 모드에서는 상기 제1 레이저조사기들에 의해 제1 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하고, 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 감지되는 위험 모드에서는 상기 제2 레이조조사기들에 의해 제2 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 이동식 협동로봇의 작업 영역 내로 접근체가 감지되면 경고를 발생시킴으로써 일반인들로 하여금 위험을 감지하여 긴급히 피할 수 있도록 하기 때문에 주변인들의 안전과 협동로봇 운영의 안정성이 향상된다.

둘째, 본 발명에 따르면 작업 영역 내에 있는 접근체에게만 시각적으로 위험을 알림으로써 주변 소란을 방지하면서도 접근체에게는 시각적으로 위험이 직감되게 할 수 있다.

셋째, 레이저광으로 협동로봇의 작업 영역을 표시함으로써 접근체가 협동로봇의 작업 영역을 직감할 수 있기 때문에 그 만큼 더 협동로봇의 안정적인 운영이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 협동로봇에 대한 개략적인 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 협동로봇에 대한 구성도이다.
도 3은 도 1의 협동로봇에 대한 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 1의 협동로봇에 적용된 경고기에 대한 개념적인 발췌도이다.
도 5는 도 1의 협동로봇의 작동을 설명하기 위한 참조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 협동로봇의 다른 구현 방식을 설명하기 위한 참조도이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 중복되는 구성에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 협동로봇(100, 이하 '협동로봇'이라 약칭함)에 대한 개략적인 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 협동로봇(100)에 대한 구성도이며, 도 3은 도 1의 협동로봇(100)에 대한 개략적인 평면도이다.

도 1의 실시예에 따른 협동로봇(100)은 매니퓰레이터(110), 로봇본체(120), 감지기(130), 경고기(140) 및 제어기(150)를 포함한다.

매니퓰레이터(110)는 비대면 작업을 수행할 수 있다. 여기서 비대변 작업은 방역이나 살균 서비스와 같이 인체에 해로울 수 있는 약품을 살포하는 작업일 수 있다.

매니퓰레이터(110)는 여러 개의 관절(A)들을 가짐으로서 다자유도가 있는 다관절 로봇팔로서 고려될 수 있으며, 그 일 측(도 1에서 하측)은 로봇본체(120)에 결합되고, 그 타 측에는 요구되는 작업을 수행하기 위한 작업기구(111, 예를 들면, 분사노즐)를 구비한다.

로봇본체(120)는 자율 이동이 가능하게 구비된다. 이러한 로봇본체(120)에 매니퓰레이터(110)가 탑재됨으로써, 매니퓰레이터(110)는 일정한 작업 구간 내에서 이동하면서 작업을 수행할 수 있도록 한다. 따라서 일정한 작업 구간 내에서 로봇본체(120)의 이동에 의해 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT)은 변경된다. 여기서 작업 영역(WT)은 작업 수행중인 매니퓰레이터(110)가 접근체에 접촉할 수 있는 영역일 수도 있고, 매니퓰레이터(110)로부터 분사된 약품이 낙하하는 영역일 수도 있다. 즉, 작업 영역(WT)은 작업을 수행중인 협동로봇(100) 자체나 작업 수행에 의해 협동로봇으로부터 분리되어 나오는 작업물질들이 접근체에 접촉할 수 있는 영역을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

감지기(130)는 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT) 내로 접근하는 접근체를 감지하기 위해 구비된다. 이러한 감지기(130)는 바람직하게는 라이다(LIDAR)로 마련될 수 있으며, 협동로봇(100) 주변의 사방에서 오는 임의의 접근체를 감지하기 위하여 로봇본체(120)의 둘레를 따라 다수개가 구비되는 것이 바람직하다.

경고기(140)는 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT) 내로 접근하는 접근체가 감지되면 경고를 발생시키기 위해 마련된다. 이러한 경고기(140)는 음향을 발생시키거나 경광등을 작동시키는 등 다양한 형태로 구현될 수도 있지만, 본 실시예에서는 레이저 색상을 변경하여 시각적으로 바닥에 표시하는 방식을 취함으로써 어린이를 포함한 일반인들이 위험을 직감할 수 있도록 구현된다. 따라서 경고기(140)는 도 4에서와 같이 제1 레이저조사기(141)와 제2 레이저조사기(142)를 가진다. 그리고 경고기(140)는 다수개가 구비되어서 로봇본체(120)의 측면 둘레를 따라 배치되며, 하나의 경고기(140)는 하나의 제1 레이저조사기(141)와 하나의 제2 레이저조사기(142)가 쌍을 이루어 모듈화된 구조로 하나의 안전반경 가이드 시각화 장치를 이루도록 구성된다. 물론, 제1 레이저조사기(141)와 제2 레이저조사기(142)가 서로 분리되어 별개로 구비되는 것도 충분히 고려될 수 있다.

제1 레이저조사기(141)는 제1 색상(예를 들면 초록색)의 레이저광을 지면(바닥면)에 조사한다.

제2 레이저조사기(142)는 제1 색상과는 다른 제2 색상(예를 들면 붉은색)의 레이저광을 지면에 조사한다.

그리고 위의 제1 레이저조사기(141)들과 제2 레이저조사기(142)들에 의해 지면에 조사된 레이저광은 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT)을 표시한다.

참고로, 본 실시에에서는 접근체가 작업 영역(WT) 내로 접근할 경우 경고를 발생시키는 작동을 가지도록 구혀되고 있지만, 레이저조사기(141, 142)들에 의해 협동로봇(100)의 작업 영역(WT)을 표시하는 것만으로도 접근체에게 경각심을 가지도록 할 수 있다. 따라서 표시적인 관점에서 본 발명을 바라보면, 경고기(140)는 협동로봇의 작업 영역(WT)을 표시하기 위한 표시기로 정의될 수 있는 것이다.

제어기(150)는 매니퓰레이터(110) 및 로봇본체(120)를 제어하며, 감지기(130)에 의해 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT) 내로 접근체가 감지되면 경고기(140)를 작동시켜 경고를 발생시킨다. 이러한 제어기(150)는 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT) 내에 접근체가 없는 일반 모드와 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT) 내에 접근체가 있는 위험 모드로 작동한다. 본 설명에 따른 도면에서는 제어기(150)가 로봇본체(120)의 외면에 장착된 노트북컴퓨터로 표시되고 있지만, 실시하기에 따라서는 제어기(150)가 로봇본체(120)에 내장될 수도 있다.

계속하여 제어기(150)의 경고 작동에 대하여 이어서 설명한다.

먼저 안전 모드에서는 제어기(150)가 제2 레이저조사기(142)들은 오프(OFF)시키고 제1 레이저조사기(141)들만 온(ON)시킨다. 이에 따라 예를 들면 도 1의 이미지와 같은 초록색 색상의 레이저광이 지면에 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(TW)을 표시하게 된다.

그러다가 감지기(130)의 감지동작에 의해 접근체가 작업 영역(WT) 내로 들어오 것이 감지되면, 제어기(150)는 위험 모드로 작동함으로써 도 5의 이미지에서와 같이 제1 레이저조사기(141)들을 오프시키고 제2 레이저조사기(142)들을 온시킨다. 이에 따라 붉은색 색상의 레이저광이 지면에 매니플레이터(110)의 작업 영역(WT)을 표시하게 된다.

위의 실시예에서는 제어기(150)가 제1 레이저조사기(141)와 제2 레이저조사기(142)를 선택적으로 온시켜서 지면에 표현되는 색상이 일반 모드와 위험 모드에서 달라지도록 제어함으로써 레이저광으로 접근체에 위험을 경고하고 있지만, 다음과 같이 제어기(150)가 레이저조사기(141, 142)들의 작동에 변화를 가하여 경고를 할 수 있는 다양한 응용예들이 있을 수 있다.

예를 들어, 제1 레이저조사기(141)는 항상 온상태로 두고, 제2 레이저조사기(142)만 접근체의 유무에 따라 온 또는 오프시킴으로써 지면의 레이저광 색상을 변하도록 구현될 수 있다.

예를 들어, 제2 레이저조사기(142)만 구비시키고, 도 6에서와 같이 안전 모드에서는 사각 귀퉁이에만 표시하고, 위험 모드에서는 전체적으로 표시하는 방식으로 구현될 수 있다.

예를 들어, 제2 레이저조사기(142)만 구비시키고, 위험 모드에서 소등과 점등을 반복함으로써 접근체에게 위험을 경고하도록 구현될 수 있다.

위와 같이, 본 발명은 안전 모드와 위험 모드에서 색상을 달리하여 매니퓰레이터(110)의 작업 영역(WT)만을 표시하여 접근체에게 시각적으로 위험을 경고함으로써, 접근체가 직감적으로 위험을 인지할 수 있도록 하면서도, 인근에 있는 주변인들은 그 경고를 인지하는 못하도록 하여 주변 소란을 방지하는 이점을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 작업을 수행하는 이동식 협동로봇에 관하여 설명하고 있지만, 작업을 수행하기 위한 자율 작동체라면 본 발명이 바람직하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 셔틀버스 같은 경우에도 차량 본체뿐만 아니라 도어의 작동에 따른 위험 영역을 지면에 표시하면 보행자들이나 대기자들이 좀 더 안전하게 차량을 이용할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예들에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 이동식 협동로봇
110 : 매니퓰레이터
111 : 작업기구
A : 관절
120 : 로봇본체
130 : 감지기
140 : 경고기
141 : 제1 레이저조사기
142 : 제2 레이저조사기
150 : 제어기
WT : 작업 영역

Claims (10)

1. 작업을 수행하기 위한 매니퓰레이터;
   상기 매니퓰레이터가 탑재되는 로봇본체;
   상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체를 감지하는 감지기;
   상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 경고를 발생시키는 경고기; 및
   상기 매니퓰레이터 및 상기 로봇본체를 제어하며, 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면 상기 경고기를 작동시켜 경고를 발생시키는 제어기; 를 포함하는
   이동식 협동로봇.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 매니퓰레이터는 다수개의 관절에 의한 다자유도를 가지며, 일 측은 상기 로봇본체에 결합되고, 타 측에는 요구되는 작업을 수행하기 위한 작업기구를 구비하는
   이동식 협동로봇.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 로봇본체는 자율 이동이 가능하게 구비되는
   이동식 협동로봇.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 경고기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 레이저광을 지면에 조사하는 레이저조사기들을 가지며,
   상기 감지기는 상기 로봇본체 주변의 사방에서 오는 임의의 접근체를 감지하기 위하여 상기 로봇본체의 둘레를 따라 다수개가 구비되고,
   상기 제어기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 없는 일반 모드와 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 있는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들의 작동에 변화를 가하여 경고를 발생시키는
   이동식 협동로봇.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제어기는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들에 의해 지면에 표현되는 색상이 일반 모드에 의해 지면에 표현되는 색상과 다르도록 상기 레이저조사기들을 제어하는
   이동식 협동로봇.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 레이저조사기들은
   상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 제1 색상의 레이저광을 지면에 조사하는 제1 레이저조사기들; 및
   상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체가 감지되면, 경고를 발생시키기 위해 상기 제1 레이저들이 조사하는 레이저광과는 다른 제2 색상의 레이저광을 지면에 조사하여 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제2 레이저조사기들; 을 포함하고,
   상기 제어기는 일반 모드에서는 상기 제1 레이저조사기들에 의해 제1 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하고, 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 감지되는 위험 모드에서는 상기 제2 레이조조사기들에 의해 제2 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는
   이동식 협동로봇.
7. 작업을 수행하기 위한 매니퓰레이터;
   상기 매니퓰레이터가 탑재되는 로봇본체;
   상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위한 표시기; 및
   상기 매니퓰레이터 및 상기 로봇본체를 제어하며, 상기 표시기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제어기; 를 포함하는
   이동식 협동로봇.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 표시기는 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 레이저광을 지면에 조사하는 레이저조사기들을 가지는
   이동식 협동로봇.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 제어기는 위험 모드에서는 상기 레이저조사기들에 의해 지면에 표현되는 색상이 일반 모드에 의해 지면에 표현되는 색상과 다르도록 상기 레이저조사기들을 제어하는
   이동식 협동로봇.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내로 접근하는 접근체를 감지하는 감지기; 를 더 포함하고,
    상기 레이저조사기들은
    상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하기 위해 제1 색상의 레이저광을 지면에 조사하는 제1 레이저조사기들; 및
    상기 제1 레이저조사기들이 조사하는 레이저광과는 다른 제2 색상의 레이저광을 지면에 조사하여 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는 제2 레이저조사기들; 을 포함하고,
    상기 제어기는 일반 모드에서는 상기 제1 레이저조사기들에 의해 제1 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하고, 상기 감지기에 의해 상기 매니퓰레이터의 작업 영역 내에 접근체가 감지되는 위험 모드에서는 상기 제2 레이조조사기들에 의해 제2 색상의 레이저광으로 상기 매니퓰레이터의 작업 영역을 표시하는
    이동식 협동로봇.
    
    
    
    
    
    
    

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