KR20230053379A - 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터는 본체부, 상기 본체부의 내부에 배치되는 제1 구동부, 상기 제1 구동부와 이격하여 상기 본체부의 내부에 배치되는 제2 구동부, 상기 본체부의 일측에 배치되며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하는 복수 개의 파지부 및 상기 본체부의 타측에 배치되며, 상기 제2 구동부가 작동함에 따라 왕복 운동하는 접촉부를 포함한다.

Description

모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇{Mobile manipulator and service robot including the same}

본 발명은 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 다양한 실내 환경에서 사용될 수 있는 그리퍼 구조를 갖는 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇에 관한 발명이다.

자율주행 기술과 음성 인식 등 로봇과 사람의 상호 작용 기술이 발전함에 따라 공항, 전시장 등 다중 이용 시설에서 서비스 로봇을 이용한 스마트 안내 서비스가 증가하고 있다.

서비스 로봇은 해당 장소의 관련 정보를 이용객에게 안내하는 역할을 한다. 예를 들어 지능형 안내 로봇은 공항에서 항공기 일정 정보, 탑승 게이트, 면세점, 수화물 수취대, 식당 등의 정보를 제공하거나, 전시장에서 기업별 부스의 위치 정도 등을 제공한다. 최근에는 자율주행 기능을 도입하여, 로봇이 앞장서서 이동하면서 이용객이 원하는 장소까지 안내하는 내비게이션 기능을 갖춘 안내 로봇이 이용되고 있다.

한편 주변 환경이 복잡해질수록 서비스 로봇은 사람뿐만 아니라 복잡한 주변 환경과 원활히 상호작용하도록 서비스 로봇을 구현하기가 어렵다. 특히 고층 건물과 같이 서비스 로봇이 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로 움직이는 경우, 주변 환경과의 상호작용을 3차원으로 구현해야 하기 때문에 이에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

일본공개특허공보 JP 2007-260822 A

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 복잡한 실내 환경에 대응할 수 있는 그리퍼 구조를 갖는 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 로봇을 제공한다.

다만 이러한 과제는 예시적이며 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터는 본체부, 상기 본체부의 내부에 배치되는 제1 구동부, 상기 제1 구동부와 이격하여 상기 본체부의 내부에 배치되는 제2 구동부, 상기 본체부의 일측에 배치되며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하는 복수 개의 파지부 및 상기 본체부의 타측에 배치되며, 상기 제2 구동부가 작동함에 따라 왕복 운동하는 접촉부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 본체부는 일측에 상기 제1 구동부가 장착되는 제1 장착홈 및 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 복수 개의 장착 슬릿을 포함하는 바디를 구비하고, 상기 제1 구동부는 상기 제1 장착홈에 삽입된 상태에서 회전축이 상기 장착 슬릿을 향해 돌출되어 상기 복수 개의 파지부와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 제1 구동부는 상기 장착 슬릿을 향하는 단부에 제1 기어를 구비하고, 상기 복수 개의 파지부는 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어를 구비하며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 바디는 일측에 상기 제2 구동부 및 상기 접촉부가 장착되는 제2 장착홈을 포함하고, 상기 제2 구동부는 상기 제2 장착홈에 삽입되는 상기 접촉부를 길이 방향으로 왕복 운동시키는 리니어 모터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 복수 개의 장착 슬릿은 상기 바디의 선단에 높이 방향으로 이격하여 한 쌍 배치되고, 상기 복수 개의 파지부는 상기 한 쌍의 장착 슬릿에 각각 삽입되도록 한 쌍 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 한 쌍의 장착 슬릿은 서로 평행하게 배치되며, 상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿의 길이 방향을 따라 왕복 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿에 삽입되며, 일단이 상기 제1 구동부와 연결되는 슬라이드 레일 및 상기 슬라이드 레일의 타단과 연결되며, 일측으로 돌출되어 대상체를 파지하는 그립을 각각 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 한 쌍의 파지부에 있어서, 상기 슬라이드 레일은 높이 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상기 그립은 높이 방향으로 서로 반대로 연장되어, 동일한 중심축 상에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 바디의 선단에 배치되며, 상기 바디와 함께 상기 바디와의 사이에 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 영역을 구획하는 덮개부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터에 있어서, 상기 접촉부와 대향하도록 상기 본체부의 일측에 배치되는 촬상부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇은 주변 환경과 상호 작용하는 서비스 로봇으로서, 동력을 공급하는 전원, 기 설정된 프로그램 또는 외부 지시에 따라 상기 서비스 로봇의 동작을 제어하는 컨트롤러 및 일측에 주변 환경과 상호 작용하기 위한 모바일 머니퓰레이터를 구비하는 하나 이상의 암(arm)을 포함하고, 상기 모바일 머니퓰레이터는 본체부, 상기 본체부의 내부에 배치되는 제1 구동부, 상기 제1 구동부와 이격하여 상기 본체부의 내부에 배치되는 제2 구동부, 상기 본체부의 일측에 배치되며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하는 복수 개의 파지부 및 상기 본체부의 타측에 배치되며, 상기 제2 구동부가 작동함에 따라 왕복 운동하는 접촉부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 본체부는 일측에 상기 제1 구동부가 장착되는 제1 장착홈 및 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 복수 개의 장착 슬릿을 포함하는 바디를 구비하고, 상기 제1 구동부는 상기 제1 장착홈에 삽입된 상태에서 회전축이 상기 장착 슬릿을 향해 돌출되어 상기 복수 개의 파지부와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 제1 구동부는 상기 장착 슬릿을 향하는 단부에 제1 기어를 구비하고, 상기 복수 개의 파지부는 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어를 구비하며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 바디는 일측에 상기 제2 구동부 및 상기 접촉부가 장착되는 제2 장착홈을 포함하고, 상기 제2 구동부는 상기 제2 장착홈에 삽입되는 상기 접촉부를 길이 방향으로 왕복 운동시키는 리니어 모터일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 복수 개의 장착 슬릿은 상기 바디의 선단에 높이 방향으로 이격하여 한 쌍 배치되고, 상기 복수 개의 파지부는 상기 한 쌍의 장착 슬릿에 각각 삽입되도록 한 쌍 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 한 쌍의 장착 슬릿은 서로 평행하게 배치되며, 상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿의 길이 방향을 따라 왕복 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿에 삽입되며, 일단이 상기 제1 구동부와 연결되는 슬라이드 레일 및 상기 슬라이드 레일의 타단과 연결되며, 일측으로 돌출되어 대상체를 파지하는 그립을 각각 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 한 쌍의 파지부에 있어서, 상기 슬라이드 레일은 높이 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상기 그립은 높이 방향으로 서로 반대로 연장되어, 동일한 중심축 상에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 바디의 선단에 배치되며, 상기 바디와의 사이에 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 영역을 구획하는 덮개부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇에 있어서, 상기 접촉부와 대향하도록 상기 본체부의 일측에 배치되는 촬상부를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터 및 이를 포함하는 서비스 로봇은 간단한 구성으로 대상체를 파지 및 이동시킬 수 있으며, 고층 건물 등 다중이용시설에서 주변 환경과 원활히 상호작용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터의 분해도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지부의 작동 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 일 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇(1)을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)의 분해도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)의 단면도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파지부(400)의 작동 상태를 나타내고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개부(600)를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇(1)은 공항, 철도, 전시장, 공연장 등과 같은 다중 이용 시설에 배치되어, 사람 및 주변 환경과 상호 작용하는 로봇일 수 있다. 또는 서비스 로봇(1)은 고층 건물에 배치되어, 엘리베이터 등과 같은 승강 수단을 이용해 이동할 수 있는 물품 배송 로봇일 수 있다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 로봇(1)은 전원(3), 이동 수단(4), 암(5) 및 컨트롤러(6)를 포함할 수 있다.

전원(3)은 몸통(2)의 일측에 배치되어, 서비스 로봇(1)의 다른 부재에 동력을 공급할 수 있다. 이동 수단(4)은 몸통(2)의 타측에 배치되어, 서비스 로봇(1)을 이동시킨다. 도 1에는 이동 수단(4)을 궤도로 나타냈으나 이에 한정하지 않는다. 이동 수단(4)은 복수 개의 바퀴 또는 복수 개의 각부(leg)일 수 있다.

암(5)은 몸통(2)의 측면에 배치되며, 사람 또는 주변 환경과 상호작용할 수 있다. 예를 들어 서비스 로봇(1)은 암(5)을 사람의 팔과 같이 이용하여, 물건을 파지하고 옮길 수 있다. 암(5)의 단부에는 주변 환경과 직접 상호작용하기 위한 모바일 머니퓰레이터가 배치될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 컨트롤러(6)는 몸통(2)의 일측에 배치되며, 기 설정된 프로그램 또는 외부 지시에 따라 서비스 로봇(1)의 동작을 제어한다.

도 2 내지 도 6을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)는 서비스 로봇(1), 보다 구체적으로 암(5)의 단부에 배치되어 주변 환경과 상호작용할 수 있다. 예를 들어 서비스 로봇(1)이 배송 로봇인 경우, 모바일 머니퓰레이터(10)는 물품을 파지하여 옮기고, 엘리베이터의 버튼 등을 누르는데 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)는 본체부(100), 제1 구동부(200), 제2 구동부(300), 파지부(400) 및 접촉부(500)를 포함할 수 있다.

본체부(100)는 모바일 머니퓰레이터(10)의 다른 부재를 지지, 보호 및 장착하는 부재로서, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이 원통 형상을 가질 수 있다. 본체부(100)의 일단은 모바일 머니퓰레이터(10)의 단부와 연결되며, 이를 위해 본체부(100)는 일측에 복수 개의 체결홈(101)을 구비할 수 있다.

일 실시예로 본체부(100)는 서로 대칭인 한 쌍의 바디(100A)로 이루어질 수 있다. 즉 도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 바디는 중심축 AX1을 중심으로 서로 마주 보도록 배치되며, 동일한 형상을 가질 수 있다. 또한 한 쌍의 바디(100A)는 서로 결합하여 후술하는 제1 구동부(200), 제2 구동부(300) 및 파지부(400)가 장착되는 영역을 구획할 수 있다. 한 쌍의 바디(100A)는 볼트 등을 통해 결합될 수 있다.

일 실시예로 바디(100A)는 제1 장착홈(110), 장착 슬릿(120), 삽입홀(130), 장착 돌기(140), 제2 장착홈(150) 및 가이드홀(160)을 포함할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 장착홈(110)은 바디(100A)의 일측에 배치되어 제1 구동부(200)가 삽입될 수 있다. 예를 들어 제1 장착홈(110)은 한 쌍의 바디(100A)가 서로 마주보는 면에, 선단부에 근접하도록 형성될 수 있다. 제1 장착홈(110)은 소정의 깊이를 가지며 한 쌍의 바디(100A)에 형성된 각각의 제1 장착홈(110)은 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일 실시예로 제1 장착홈(110)은 한 쌍의 바디(100A)가 결합된 상태에서 외부에서 육안으로 관찰되지 않도록 본체부(100)의 내부에 배치될 수 있다.

장착 슬릿(120)은 복수 개의 파지부(400)가 장착되는 부재로서, 바디(100A)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 장착 슬릿(120)은 바디(100A)의 선단부에 배치되며, 덮개부(600)가 모바일 머니퓰레이터(10)에 장착되지 않은 상태에서 외부로 노출될 수 있다.

일 실시예로 장착 슬릿(120)은 바디(100A)의 전면에 소정의 길이로 형성되는 홈으로서, 파지부(400)는 장착 슬릿(120)에 삽입된 상태에서 장착 슬릿(120)을 따라 이동할 수 있다. 예를 들어 장착 슬릿(120)은 본체부(100)의 폭 방향(예를 들어 도 3의 Y축 방향)으로 바디(100A) 전체에 걸쳐 연속적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 파지부(400)의 가동 범위를 최대한 확보할 수 있다.

일 실시예로 장착 슬릿(120)은 파지부(400)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 예를 들어 파지부(400)가 복수 개 구비되는 경우, 장착 슬릿(120)도 그에 대응되도록 복수 개 형성될 수 있다.

일 실시예로 장착 슬릿(120)은 한 쌍 구비되며, 각각의 장착 슬릿(120)은 바디(100A)의 선단에 높이 방향(예를 들어 도 3의 Z축 방향)으로 이격하여 배치될 수 있다. 즉 도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 장착 슬릿(120)은 서로 평행하게 바디(100A)의 전면에 형성되며, 높이 방향으로 그 사이에는 돌출부가 형성될 수 있다. 이에 따라 장착 슬릿(120)은 파지부(400)의 이동을 가이드하는 역할을 하여, 파지부(400)가 장착 슬릿(120)의 길이 방향을 따라 왕복 이동하면서 이탈하지 않도록 할 수 있다.

일 실시예로 바디(100A)의 전면 중 장착 슬릿(120)이 형성되지 않은 면에는 제1 구동부(200)의 제1 기어(230)가 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 장착 슬릿(120)이 한 쌍 구비되는 경우, 한 쌍의 장착 슬릿(120) 사이에 배치되는 바디(100A)의 돌출된 면 상에는 제1 기어(230)가 배치될 수 있다.

삽입홀(130)은 제1 장착홈(110)과 연통하도록 바디(100A)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 삽입홀(130)은 바디(100A)의 전면에서 제1 장착홈(110)을 향해 연장될 수 있다. 이에 따라 제1 장착홈(110)에 제1 구동부(200)가 배치될 때, 제1 구동부(200)의 회전축(220)이 삽입홀(130)에 삽입되고, 회전축(220)의 단부에 배치된 제1 기어(230)가 바디(100A)의 전면에 돌출된다.

장착 돌기(140)는 본체부(100)의 일측에 배치되며, 제2 구동부(200) 및 접촉부(500)가 장착될 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 4에 나타낸 바와 같이, 장착 돌기(140)는 본체부(100)의 하부에 배치될 수 있으며, 그 내부에는 제2 구동부(200)가 삽입되는 제2 장착홈(150)과 접촉부(500)가 삽입되는 가이드홀(160)이 형성될 수 있다.

제2 장착홈(150)은 장착 돌기(140)의 내측 후방에 배치되며, 제2 구동부(200)가 삽입될 수 있다. 제2 구동부(200)는 제2 장착홈(150)에 삽입된 상태에서, 그 단부가 제2 장착홈(150)의 앞에 형성되는 가이드홀(160)을 향해 연장되어 접촉부(500)와 연결될 수 있다.

일 실시예로 바디(100A)는 안착 시트(170)를 더 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 안착 시트(170)는 본체부(100)의 일측에 형성되며, 촬상부(700)가 안착될 수 있다. 예를 들어 안착 시트(170)는 본체부(100)의 상부에 배치되며, 촬상부(700)의 후면과 저면을 지지하는 형상을 가질 수 있다. 일 실시예로 안착 시트(170)의 일측에는 결합공 등이 형성되어 볼트를 통해 촬상부(700)와 결합될 수 있다.

제1 구동부(200)는 본체부(100)의 내부에 배치되어, 파지부(400)를 작동시킨다. 예를 들어 도 4에 나타낸 바와 같이 제1 구동부(200)는 제1 장착홈(110)의 내부에 삽입된 상태에서 파지부(400)와 연결될 수 있다.

일 실시예로 제1 구동부(200)는 모터 본체(210), 회전축(220) 및 제1 기어(230)를 구비할 수 있다.

모터 본체(210)는 제1 장착홈(110)에 삽입되며, 외부에서 전력을 공급받아 회전할 수 있다. 일 실시예로 모터 본체(210)는 스텝(step) 모터일 수 있다. 모터 본체(210)의 선단에는 회전축(220)이 배치되어 삽입홀(130)에 삽입될 수 있다. 회전축(220)은 모터 본체(210)의 작동에 따라 회전할 수 있다.

회전축(220)의 일측에는 제1 기어(230)가 배치될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 기어(230)는 장착 슬릿(120)을 향하도록 회전축(220)의 선단에 배치되며, 장착 슬릿(120)과 인접하게 배치되는 바디(100A)의 돌출면 상에 배치될 수 있다.

일 실시예로 제1 기어(230)는 파지부(400)의 제2 기어(430)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 기어(230)는 파지부(400)의 슬라이드 레일(410)의 일측에 형성된 제2 기어(430)와 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 구동부(200)가 회전하면 제1 기어(230)도 회전하고, 제1 기어(230)와 맞물린 제2 기어(430)가 이동함으로써 파지부(400)가 서로를 향해 근접하거나 이격할 수 있다. 즉 제1 기어(230) 및 제2 기어(430)는 각각 피니언 기어와 랙 기어의 역할을 할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10)는 물체를 파지하고 운반하기 위한 동작을 손쉽게 구현할 수 있다.

제2 구동부(300)는 본체부(100)의 내부에 배치되어, 접촉부(500)를 작동시킨다. 예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 제2 구동부(300)는 본체부(100)의 장착 돌기(140)에 형성된 제2 장착홈(150)에 삽입될 수 있다.

일 실시예로 제2 구동부(300)는 리니어 모터로서, 일단이 접촉부(500)와 연결될 수 있다. 이에 따라 제2 구동부(300)가 작동하면 접촉부(500)가 가이드홀(160)을 따라 길이 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

파지부(400)는 본체부(100)의 일측에 배치되며, 제1 구동부(200)가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하여 물건 등을 파지할 수 있다. 예를 들어 파지부(400)는 장착 슬릿(120)에 삽입된 상태에서 장착 슬릿(120)을 따라 왕복 이동할 수 있다.

일 실시예로 파지부(400)는 복수 개 배치되며, 각각의 파지부(400)는 하나씩 장착 슬릿(120)에 장착될 수 있다.

일 실시예로 파지부(400)는 슬라이드 레일(410), 그립(420) 및 제2 기어(430)를 포함할 수 있다.

슬라이드 레일(410)은 장착 슬릿(120)에 삽입되는 부재로서 제1 구동부(200)의 작동에 따라 장착 슬릿(120)을 따라 이동할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 슬라이드 레일(410)의 본체는 장착 슬릿(120)에 삽입되며, 슬라이드 레일(410)의 일측에는 제2 기어(430)가 돌출 형성될 수 있다. 여기서 제2 기어(430)는 장착 슬릿(120)에 삽입되며 않도록 배치될 수 있다.

그립(420)은 슬라이드 레일(410)의 단부에 배치되며, 물체 등 대상체를 직접 파지할 수 있다. 예를 들어 그립(420)은 슬라이드 레일(410)의 길이 방향(예를 들어 도 2의 Y축 방향)에 배치되며, 전방(예를 들어 도 2의 X축 방향)을 향해 연장될 수 있다. 또한 그립(420)은 대상체와 접촉하는 부분이 평평하게 형성될 수 있다.

일 실시예로 그립(420)의 내측에는 대상체와의 마찰을 높이기 위한 마찰 부재(미도시)가 배치될 수 있다.

일 실시예로 도 3에 나타낸 바와 같이, 그립(420)은 슬라이드 레일(410)에 탈착 가능할 수 있다. 즉 슬라이드 레일(410)의 일측에는 결합공(411)이 형성되며, 그립(420)의 일측에는 결합공(411)에 삽입되는 결합돌기(421)가 형성될 수 있다. 그리고 결합돌기(421)가 결합공(411)에 삽탈하여, 그립(420)이 슬라이드 레일(410)에 탈착할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 다른 형상 및 크기를 갖는 그립(420)을 상황에 따라 슬라이드 레일(410)에 탈착할 수 있다.

제2 기어(430)는 슬라이드 레일(410)의 일측에 형성되며, 제1 구동부(200)의 제1 기어(230)와 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 구동부(200)가 작동하면 제1 기어(230)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하고, 제2 기어(430)가 선형 운동하여 파지부(400)가 움직일 수 있다. 그리고 파지부(400)의 그립(420) 간의 간격이 좁아지면서 대상체를 파지하고, 다시 그립(420) 간의 간격이 넓어지면서 대상체를 지정된 장소에 위치시킬 수 있다.

보다 구체적으로 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파지부(400)의 동작을 설명한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 파지부(400)가 2개 구비되는 경우를 중심으로 설명한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 파지부(400)는 높이 방향으로 서로 이격하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 어느 하나의 슬라이드 레일(410)은 상측에 배치되고, 나머지 슬라이드 레일(410)은 하측에 배치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 파지부(400)의 제2 기어(430)는 서로 마주 보도록 배치될 수 있다. 즉 상측에 배치된 슬라이드 레일(410)에서 제2 기어(430)는 아래에 형성되고, 하측에 배치된 슬라이드 레일(410)에서 제2 기어(430)는 위에 형성될 수 있다.

각각의 제2 기어(430)는 제1 구동부(200)의 제1 기어(230)와 치합된 상태일 수 있다. 또한 각각의 파지부(400)에 배치된 그립(420)은 서로 최이격되도록 한 쌍의 파지부(400)의 양단에 배치될 수 있다.

이에 따라 정면에서 보았을 때 제2 구동부(200)가 시계 방향으로 회전하면 제1 기어(230)도 동일한 방향으로 회전하게 된다. 그리고 제1 기어(230)와 치합된 제2 기어(430)가 직선으로 이동함에 따라 한 쌍의 파지부(400)가 서로 근접하도록 움직이게 되어, 그립(420)이 대상체를 파지할 수 있다.

마찬가지로 제2 구동부(200)가 반시계 방향으로 회전하면 한 쌍의 파지부(400)는 서로 멀어지도록 움직이게 되고, 그립(420)이 대상체를 놓게 된다.

접촉부(500)는 본체부(100)의 타측에 배치되며, 제2 구동부(300)가 작동함에 따라 왕복 운동하여, 주변 환경과 상호작용할 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 접촉부(500)는 막대 형상의 부재로서, 본체부(100)의 장착 돌기(140)에 형성된 가이드홀(160)에 삽입될 수 있다.

일 실시예로 접촉부(500)는 일단이 제2 구동부(300)와 연결될 수 있다. 리니어 모터인 제2 구동부(300)가 작동하면 접촉부(500)는 가이드홀(160)을 따라 진퇴 운동을 할 수 있다. 이에 따라 접촉부(500)의 선단이 대상체와 접촉할 수 있다. 이러한 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10) 및 이를 포함하는 서비스 로봇(1)이 고층 건물 등에 이용될 경우, 엘리베이터의 버튼을 터치하여 엘리베이터를 조작하는 등 다양한 주변 환경과 상호작용할 수 있다.

일 실시예로 모바일 머니퓰레이터(10)는 덮개부(600)를 더 포함할 수 있다.

덮개부(600)는 본체부(100)의 일측에 배치되어 파지부(400)가 장착되는 영역을 구획하고, 제1 구동부(200) 및 파지부(400) 등 본체부(100)의 선단에 노출되는 구성을 보호할 수 있다.

일 실시예로 덮개부(600)는 삽입 슬릿(610)을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 삽입 슬릿(610)은 덮개부(600)의 내면, 즉 본체부(100)의 선단과 대향하는 면에 형성될 수 있다. 일 실시예로 삽입 슬릿(610)은 본체부(100)의 장착 슬릿(120)과 대응되도록 형성될 수 있다. 덮개부(600)가 본체부(100)에 장착된 상태에서, 장착 슬릿(120)과 삽입 슬릿(610)은 파지부(400)가 장착되는 영역을 구획할 수 있다.

일 실시예로 파지부(400)가 한 쌍 구비되는 경우, 장착 슬릿(120) 및 삽입 슬릿(610)도 한 쌍 구비될 수 있다. 또한 한 쌍의 장착 슬릿(120)과 한 쌍의 삽입 슬릿(610) 사이에는 돌출부가 형성되며, 이들 돌출부는 서로 이격하여 배치될 수 있다. 이에 따라 한 쌍이 파지부(400)에 형성된 제2 기어(430)는 한 쌍의 돌출부 사이로 돌출 배치될 수 있다.

일 실시예로 모바일 머니퓰레이터(10)는 촬상부(700)를 더 포함할 수 있다.

촬상부(700)는 모바일 머니퓰레이터(10)가 지향하는 시야 및 작업 상황을 사진 또는 영상 등으로 촬상하여, 이를 서비스 로봇(1) 또는 서버 등으로 전달할 수 있다.

일 실시예로 촬상부(700)는 접촉부(500)와 대향하도록 본체부(100)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 본체부(100)의 일측에는 장착 돌기(140)와 대향하도록 안착 시트(170)가 배치되고, 촬상부(700)는 안착 시트(170) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라 촬상부(700)는 파지부(400) 및 접촉부(500)의 동작에 영향을 미치지 않는 별도의 영역에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 머니퓰레이터(10) 및 이를 포함하는 서비스 로봇(1)은 간단한 구성으로 대상체를 파지 및 이동시킬 수 있으며, 고층 건물 등 다중이용시설에서 주변 환경과 원활히 상호작용할 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 일 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

1: 서비스 로봇
10: 모바일 머니퓰레이터
100: 본체부
200: 제1 구동부
300: 제2 구동부
400: 파지부
500: 접촉부
600: 덮개부
700: 촬상부

Claims (20)

1. 본체부;
   상기 본체부의 내부에 배치되는 제1 구동부;
   상기 제1 구동부와 이격하여 상기 본체부의 내부에 배치되는 제2 구동부;
   상기 본체부의 일측에 배치되며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하는 복수 개의 파지부; 및
   상기 본체부의 타측에 배치되며, 상기 제2 구동부가 작동함에 따라 왕복 운동하는 접촉부;를 포함하는, 모바일 머니퓰레이터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 본체부는 일측에 상기 제1 구동부가 장착되는 제1 장착홈 및 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 복수 개의 장착 슬릿을 포함하는 바디를 구비하고,
   상기 제1 구동부는 상기 제1 장착홈에 삽입된 상태에서 회전축이 상기 장착 슬릿을 향해 돌출되어 상기 복수 개의 파지부와 연결되는, 모바일 머니퓰레이터.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 구동부는 상기 장착 슬릿을 향하는 단부에 제1 기어를 구비하고,
   상기 복수 개의 파지부는 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어를 구비하며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는, 모바일 머니퓰레이터.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 바디는 일측에 상기 제2 구동부 및 상기 접촉부가 장착되는 제2 장착홈을 포함하고,
   상기 제2 구동부는 상기 제2 장착홈에 삽입되는 상기 접촉부를 길이 방향으로 왕복 운동시키는 리니어 모터인, 모바일 머니퓰레이터.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 복수 개의 장착 슬릿은 상기 바디의 선단에 높이 방향으로 이격하여 한 쌍 배치되고,
   상기 복수 개의 파지부는 상기 한 쌍의 장착 슬릿에 각각 삽입되도록 한 쌍 구비되는, 모바일 머니퓰레이터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 장착 슬릿은 서로 평행하게 배치되며,
   상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는, 모바일 머니퓰레이터.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 파지부는
   상기 장착 슬릿에 삽입되며, 일단이 상기 제1 구동부와 연결되는 슬라이드 레일; 및
   상기 슬라이드 레일의 타단과 연결되며, 일측으로 돌출되어 대상체를 파지하는 그립;을 각각 구비하는, 모바일 머니퓰레이터.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 파지부에 있어서, 상기 슬라이드 레일은 높이 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상기 그립은 높이 방향으로 서로 반대로 연장되어, 동일한 중심축 상에 배치되는, 모바일 머니퓰레이터.
9. 제2 항에 있어서,
   상기 바디의 선단에 배치되며, 상기 바디와 함께 상기 바디와의 사이에 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 영역을 구획하는 덮개부를 더 포함하는, 모바일 머니퓰레이터.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 접촉부와 대향하도록 상기 본체부의 일측에 배치되는 촬상부를 더 포함하는, 모바일 머니퓰레이터.
11. 주변 환경과 상호 작용하는 서비스 로봇으로서, 동력을 공급하는 전원, 기 설정된 프로그램 또는 외부 지시에 따라 상기 서비스 로봇의 동작을 제어하는 컨트롤러 및 일측에 주변 환경과 상호 작용하기 위한 모바일 머니퓰레이터를 구비하는 하나 이상의 암(arm)을 포함하고,
    상기 모바일 머니퓰레이터는
    본체부;
    상기 본체부의 내부에 배치되는 제1 구동부;
    상기 제1 구동부와 이격하여 상기 본체부의 내부에 배치되는 제2 구동부;
    상기 본체부의 일측에 배치되며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로에 대해 이격 또는 접근하는 복수 개의 파지부; 및
    상기 본체부의 타측에 배치되며, 상기 제2 구동부가 작동함에 따라 왕복 운동하는 접촉부;를 포함하는, 서비스 로봇.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 본체부는 일측에 상기 제1 구동부가 장착되는 제1 장착홈 및 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 복수 개의 장착 슬릿을 포함하는 바디를 구비하고,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 장착홈에 삽입된 상태에서 회전축이 상기 장착 슬릿을 향해 돌출되어 상기 복수 개의 파지부와 연결되는, 서비스 로봇.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 장착 슬릿을 향하는 단부에 제1 기어를 구비하고,
    상기 복수 개의 파지부는 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어를 구비하며, 상기 제1 구동부가 작동함에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는, 서비스 로봇.
14. 제12 항에 있어서,
    상기 바디는 일측에 상기 제2 구동부 및 상기 접촉부가 장착되는 제2 장착홈을 포함하고,
    상기 제2 구동부는 상기 제2 장착홈에 삽입되는 상기 접촉부를 길이 방향으로 왕복 운동시키는 리니어 모터인, 서비스 로봇.
15. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 장착 슬릿은 상기 바디의 선단에 높이 방향으로 이격하여 한 쌍 배치되고,
    상기 복수 개의 파지부는 상기 한 쌍의 장착 슬릿에 각각 삽입되도록 한 쌍 구비되는, 서비스 로봇.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 장착 슬릿은 서로 평행하게 배치되며,
    상기 한 쌍의 파지부는 상기 장착 슬릿의 길이 방향을 따라 왕복 이동하는, 서비스 로봇.
17. 제15 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 파지부는
    상기 장착 슬릿에 삽입되며, 일단이 상기 제1 구동부와 연결되는 슬라이드 레일; 및
    상기 슬라이드 레일의 타단과 연결되며, 일측으로 돌출되어 대상체를 파지하는 그립;을 각각 구비하는, 서비스 로봇.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 파지부에 있어서, 상기 슬라이드 레일은 높이 방향으로 서로 이격하여 배치되고, 상기 그립은 높이 방향으로 서로 반대로 연장되어, 동일한 중심축 상에 배치되는, 서비스 로봇.
19. 제12 항에 있어서,
    상기 바디의 선단에 배치되며, 상기 바디와의 사이에 상기 복수 개의 파지부가 장착되는 영역을 구획하는 덮개부를 더 포함하는, 서비스 로봇.
20. 제11 항에 있어서,
    상기 접촉부와 대향하도록 상기 본체부의 일측에 배치되는 촬상부를 더 포함하는, 서비스 로봇.

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