KR20230088082A - 형상 적응 그리퍼 - Google Patents

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KR20230088082A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼는 대상 물체와 접촉하는 그리퍼 팁, 상기 그리퍼 팁을 상기 대상 물체의 그립 구멍에 삽입시켜 상기 대상 물체를 파지하는 구동부를 포함하고, 상기 그리퍼 팁은 상기 그립 구멍에 삽입되는 삽입부, 그리고 상기 삽입부의 전단과 소정 간격 이격되며 상기 삽입부의 후단에 연결되는 팁 본체를 포함하고, 상기 삽입부와 상기 팁 본체 사이에 메인 변형 홀이 형성되며, 상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 형상이 변화한다.

Description

형상 적응 그리퍼{CONFORMAL GRIPPER}
본 발명은 형상 적응 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대상 물체의 형상에 적응하여 파지하는 형상 적응 그리퍼에 관한 것이다.
로봇 기술의 발달로 단순 반복 작업이 아닌 복잡한 환경에서 다양한 작업 수행 능력을 필요로 함에 따라 여러 종류의 로봇이 개발되고 있다. 개발된 로봇의 대다수가 그리퍼(gripper)를 장착하고 있다.
그리퍼는 제조 로봇에서 일반적으로 사용되는 말단 장치로서, 일반적으로 그리퍼의 팁(tip)은 물체를 강력 핀치하기 위해 강체로 이루어지므로, 그리퍼가 다양한 형상의 물체를 파지하기에는 한계가 있다. 따라서, 파지하고자 하는 물체의 형상에 따라 다양한 형상의 강체 척(rigid tip)을 교체하여 사용해야 하므로, 강체 척을 포함하는 그리퍼는 정형화된 환경에서 한정된 물체에 한하여 사용할 수밖에 없다.
이를 보완하기 위해 다양한 형상의 물체의 외형에 적응함으로써 안정적으로 파지할 수 있는 형상 적응 그리퍼가 개발되었다. 이러한 형상 적응 그리퍼는 소프트 재질의 유연한 메커니즘을 이용하거나, 공압을 인가하면 부풀어오르는 구조체를 이용하는 것이다. 그러나, 이러한 형상 적응 그리퍼는 구멍을 가지는 비정형 물체를 효과적으로 파지하기가 어렵다.
이러한 형상 적응 그리퍼는 대상 물체의 구멍의 위치가 정확하게 파악되지 않는 경우에는 대상 물체를 파지하기가 어렵다. 대상 물체의 구멍으로 그리퍼 팁이 정확하게 진입하여야 대상 물체를 파지할 수 있으므로 대상 물체의 구멍의 위치를 정확하게 파악하기 위한 센서 등의 장치가 별도로 필요하게 된다.
또한, 이러한 형상 적응 그리퍼는 대상 물체의 구멍의 크기와 그리퍼 팁의 크기가 일치하지 않는 경우에는 대상 물체를 파지하기가 어렵다. 대상 물체의 구멍의 크기보다 그리퍼 팁의 크기가 작은 경우에는 그리퍼 팁이 대상 물체의 구멍으로 진입하기 용이하나, 그리퍼 팁이 대상 물체의 구멍으로 진입하여 대상 물체를 파지한 이후에 대상 물체의 위치가 틀어질 수 있다. 또한, 대상 물체의 구멍의 크기가 그리퍼 팁의 크기보다 큰 경우에는 그리퍼 팁이 대상 물체의 구멍으로 진입하기 어려워 대상 물체를 파지하기 어렵다. 또한, 대상 물체의 구멍의 형상과 그리퍼 팁의 형상이 일치하지 않는 경우에는 대상 물체를 파지하기가 어렵다.
본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그립 구멍을 가지는 비정형 대상 물체를 효과적으로 파지할 수 있는 형상 적응 그리퍼를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼는 대상 물체와 접촉하는 그리퍼 팁, 상기 그리퍼 팁을 상기 대상 물체의 그립 구멍에 삽입시켜 상기 대상 물체를 파지하는 구동부를 포함하고, 상기 그리퍼 팁은 상기 그립 구멍에 삽입되는 삽입부, 그리고 상기 삽입부의 전단과 소정 간격 이격되며 상기 삽입부의 후단에 연결되는 팁 본체를 포함하고, 상기 삽입부와 상기 팁 본체 사이에 메인 변형 홀이 형성되며, 상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 형상이 변화한다.
또한, 상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입되며 진행하는 방향을 기준으로 상기 메인 변형 홀의 후면은 상기 후면을 서로 나누는 분절부를 포함할 수 있다.
상기 분절부는 상기 삽입부의 진행하는 방향을 기준으로 중심축 상에 위치할 수 있다.
또한, 상기 메인 변형 홀의 후면은 소정의 변형 곡률을 가지며 상기 분절부를 기준으로 나뉘는 제1 곡선 연결부 및 제2 곡선 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 삽입부와 상기 그립 구멍의 내측면간의 접촉 면적이 증가할 수 있다.
상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 후면과 상기 메인 변형 홀의 전면 사이의 제1 간격이 감소할 수 있다.
상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 좌측면과 상기 메인 변형 홀의 우측면 사이의 제2 간격이 증가할 수 있다.
또한, 상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 제1 곡선 연결부 및 상기 제2 곡선 연결부의 변형 곡률은 증가할 수 있다.
상기 메인 변형 홀의 후면은 상기 중심축을 기준으로 소정의 변형 경사각을 가지며 상기 분절부를 기준으로 나뉘는 제1 직선 연결부 및 제2 직선 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 제1 직선 연결부 및 상기 제2 직선 연결부의 변형 경사각은 증가할 수 있다.
또한, 상기 그리퍼 팁은 상기 팁 본체의 양측단에 연결되는 날개부, 그리고 상기 팁 본체의 후단에 연결되며 상기 팁 본체에 가압력을 전달하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 그리퍼 팁은 상기 지지부에 설치되는 접촉 센서를 더 포함하고, 상기 접촉 센서는 상기 지지부와 상기 팁 본체간의 접촉 상태를 감지할 수 있다.
또한, 상기 팁 본체는 상기 중심축을 기준으로 서로 대향하는 제1 보조 변형 홀 및 제2 보조 변형 홀을 가질 수 있다.
또한, 상기 삽입부는 상기 중심축을 기준으로 평면상 포물선 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 그리퍼 팁은 상기 삽입부가 상기 그립 구멍의 내측면과 접촉하는 상기 삽입부의 양측단에 형성되는 마찰 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마찰 부재는 상기 삽입부의 양측단에 형성되는 요철 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 삽입부는 원뿔 형상을 가지고, 상기 팁 본체는 원판 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 날개부는 상기 팁 본체의 가장자리에 연결되는 링 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 메인 변형 홀의 후면은 소정의 변형 곡률을 가지며 상기 분절부와 상기 삽입부의 후단을 연결하는 곡선 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 팁 본체는 복수의 보조 변형 홀을 가지며, 상기 복수의 보조 변형홀은 서로 분리되거나 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼는 삽입부와 이격되어 위치하는 팁 본체 사이에 메인 변형 홀을 형성함으로써, 삽입부가 대상 물체의 그립 구멍에 삽입되어 전진함에 따라 삽입부와 그립 구멍의 내측면간의 접촉 면적이 증가하도록 하여 그립 구멍을 가지는 대상 물체를 안정적으로 파지할 수 있다. 따라서, 비정형 대상 물체의 그립 구멍의 위치를 정확하게 파악하지 못한 경우에도 삽입부가 그립 구멍에 삽입되어 전진함에 따라 점차로 삽입부의 형상이 변화하며 그립 구멍에 안정적으로 결착될 수 있다.
또한, 비정형 대상 물체의 그립 구멍을 위치를 정확히 파악하기 위한 센서 등의 별도 장치가 필요하지 않으므로, 그리퍼 팁이 간단한 구조를 가질 수 있다.
또한, 비정형 대상 물체의 그립 구멍과 그리퍼 팁의 형상 및 크기가 서로 일치하지 않는 경우에도 삽입부가 그립 구멍에 삽입되어 전진함에 따라 점차로 삽입부의 형상이 변화하며 그립 구멍에 안정적으로 결착됨으로써, 그립 구멍을 가지는 비정형 대상 물체를 안정적으로 파지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 평면도이다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 그리퍼 팁이 그립 구멍에 진입하여 그리퍼 팁이 대상 물체를 파지하는 동작을 순서대로 설명하는 평면도이다.
도 7은 서로 다른 폭의 그립 구멍에 삽입되는 그리퍼 팁을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 사시도이다.
도 10은 도 9의 X-X’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 평면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼는 그리퍼 팁(T), 그리고 구동부(D)를 포함한다.
그리퍼 팁(T)은 대상 물체(OB)와 접촉할 수 있다. 대상 물체(OB)는 비정형 형상의 물체이고, 그립 구멍(GH)을 가질 수 있다. 그리퍼 팁(T)은 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)의 형상에 적응하여 그립 구멍(GH)에 삽입되어 그립 구멍(GH)의 내측면과 접촉될 수 있다.
구동부(D)는 그리퍼 팁(T)을 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)에 삽입시켜 대상 물체(OB)를 파지할 수 있다.
그리퍼 팁(T)은 삽입부(100), 팁 본체(200), 날개부(300), 지지부(400), 접촉 센서(500), 그리고 마찰 부재(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 동일한 재질로 일체로 형성될 수 있다. 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 탄성을 가지는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
삽입부(100)는 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)에 삽입될 수 있다. 삽입부(100)는 중심축(CA)을 기준으로 평면상 대략 포물선 형상을 가질 수 있다. 삽입부(100)는 X 방향 및 Y 방향으로 이루어지는 XY 평면에 수직한 방향(Z 방향)으로 두께(t)를 가지는 포물선 기둥 형상을 가질 수 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위해 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되며 진행하는 방향을 기준으로 삽입부(100)의 전단(100f), 삽입부(100)의 양 측단(100s), 그리고 삽입부(100)의 후단(100e)을 정의한다. 즉, 삽입부(100)의 진행 방향을 앞쪽으로 하여 삽입부(100)의 각 부분을 정의한다. 따라서, 삽입부(100)의 앞쪽은 삽입부(100)의 전단(100f), 삽입부(100)의 양 옆쪽은 삽입부(100)의 양 측단(100s), 그리고 삽입부(100)의 양 끝부분은 삽입부(100)의 후단(100e)으로 정의한다.
팁 본체(200)는 삽입부(100)의 전단(100f)과 소정 간격 이격되며 삽입부(100)의 후단(100e)에 연결될 수 있다. 팁 본체(200)는 XY 평면에 수직한 방향(Z 방향)으로 두께(t)를 가지는 대략 사각 기둥 형상을 가질 수 있다.
이 때, 삽입부(100)와 팁 본체(200) 사이에는 메인 변형 홀(MH)이 형성될 수 있다. 즉, 삽입부(100)와 팁 본체(200)에 의해 둘러싸인 메인 변형 홀(MH)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 폴리머 재질로 이루어진 그리퍼 팁(T)에 메인 변형 홀(MH)을 형성함으로써, 강체로 이루어진 그리퍼 팁(T) 또는 내부가 채워진 구조의 그리퍼 팁(T)에 비해, 그립 구멍(GH)에 그리퍼 팁(T)을 삽입하는 과정에서 그리퍼 팁(T)에 인가되는 힘을 최소화할 수 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위해 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되며 진행하는 방향을 기준으로 메인 변형 홀(MH)의 각 부분을 정의한다. 즉, 메인 변형 홀(MH)의 전면(MHf)은 삽입부(100)의 전단(100f)과 인접한 부분이며, 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 팁 본체(200)와 인접한 부분이고, 메인 변형 홀(MH)의 좌측면(MHs1) 및 우측면(MHs2)은 삽입부(100)의 양 측단(100s)과 인접한 부분으로 정의한다.
메인 변형 홀(MH)은 중심축(CA) 상에 위치하는 후면(MHb)과 전면(MHf) 사이에 제1 간격(d1)을 가지며, 좌측면(MHs1)과 우측면(MHs2) 사이에 제2 간격(d2)을 가질 수 있다.
메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 분절부(10), 제1 곡선 연결부(21) 및 제2 곡선 연결부(22)를 포함할 수 있다. 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 팁 본체(200)의 전단부에 해당할 수 있다. 따라서, 분절부(10), 제1 곡선 연결부(21) 및 제2 곡선 연결부(22)는 팁 본체(200)의 전단부에 형성될 수 있다.
분절부(10)는 삽입부(100)의 중심축(CA) 상에 위치하며, 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)을 두 개의 부분, 즉 제1 곡선 연결부(21) 및 제2 곡선 연결부(22)로 나눌 수 있다. 이러한 분절부(10)는 팁 본체(200)의 이동을 용이하게 함으로써 삽입부(100)가 메인 변형 홀(MH)의 형상을 변화시키며 그립 구멍(GH) 내에서 용이하게 전진하게 할 수 있다.
제1 곡선 연결부(21) 및 제2 곡선 연결부(22)는 소정의 변형 곡률을 가지며 분절부(10)를 기준으로 서로 나뉘게 된다.
삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 메인 변형 홀(MH)의 형상이 변화하며 그립 구멍(GH) 내에 위치하게 되는 삽입부(100)의 크기가 증가하게 된다.
이에 대해 이하에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 그리퍼 팁이 그립 구멍에 진입하여 그리퍼 팁이 대상 물체를 파지하는 동작을 순서대로 설명하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 그리퍼 팁이 대상 물체의 그립 구멍에 진입하기 전의 상태를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 3의 그리퍼 팁이 대상 물체의 그립 구멍에 진입하여 전진하는 상태를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 3의 그리퍼 팁이 대상 물체의 그립 구멍에 진입하여 대상 물체의 그립 구멍에 완전히 결착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)과 메인 변형 홀(MH)의 전면(MHf) 사이의 제1 간격(d1)이 감소하게 되며, 동시에, 메인 변형 홀(MH)의 좌측면과 메인 변형 홀(MH)의 우측면 사이의 제2 간격(d2)이 증가하게 된다. 따라서, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입됨에 따라 삽입부(100)와 그립 구멍(GH)의 내측면간의 접촉 면적이 증가할 수 있다. 따라서, 그립 구멍(GH)의 형상에 맞게 그리퍼 팁(T)의 형상이 적응하게 되며, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 강하게 결착되어 대상 물체(OB)를 파지할 수 있다.
또한, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입됨에 따라 분절부(10)가 그립 구멍(GH)에서 전진하면서 분절부(10)에서 나누어지는 제1 곡선 연결부(21) 및 제2 곡선 연결부(22)의 변형 곡률은 증가하게 된다.
이 때, 팁 본체(200) 중 삽입부(100)와 날개부(300)를 연결하는 부분에 회전 중심(RC)이 형성되며, 이러한 회전 중심(RC)을 기준으로 팁 본체(200)가 회전하며 전진하여 팁 본체(200)가 삽입부(100)에 가까워지게 되며, 메인 변형 홀(MH)의 형상이 변하게 된다.
한편, 삽입부(100)는 평면상 중심축(CA)을 기준으로 점차로 넓어지는 포물선 형상을 가지므로, 다양한 폭의 그립 구멍(GH)에 적용할 수 있다.
도 7은 서로 다른 폭의 그립 구멍에 삽입되는 그리퍼 팁을 도시한 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 그리퍼 팁(T)의 삽입부(100)는 제1 폭(W1)의 제1 그립 구멍(GH1)을 가지는 제1 대상 물체(OB1)와, 제1 폭(W1)보다 큰 제2 폭(W2)의 제2 그립 구멍(GH2)을 가지는 제2 대상 물체(OB2)에 모두 삽입될 수 있다. 즉, 그립 구멍(GH)의 폭(W1, W2)이 달라서 그립 구멍(GH)에 삽입되는 삽입부(100)의 양 측단(100s)에 가해지는 힘(F1, F2)의 위치가 달라지는 경우에도 삽입부(100)가 대상 물체(OB1, OB2)의 그립 구멍(GH1, GH2)에 삽입되어 전진함에 따라 삽입부(100)와 그립 구멍(GH1, GH2)의 내측면간의 접촉 면적이 증가하도록 하여 서로 다른 폭(W1, W2)의 그립 구멍(GH1, GH2)을 가지는 대상 물체(OB1, OB2)를 모두 안정적으로 파지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼는 삽입부(100) 및 삽입부(100)와 이격되어 위치하는 팁 본체(200) 사이에 메인 변형 홀(MH)을 형성함으로써, 삽입부(100)가 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 삽입부(100)와 그립 구멍(GH)의 내측면간의 접촉 면적이 증가하도록 하여 그립 구멍(GH)을 가지는 대상 물체(OB)를 안정적으로 파지할 수 있다. 따라서, 비정형 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)의 위치를 정확하게 파악하지 못한 경우에도 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 점차로 삽입부(100)의 형상이 변화하며 그립 구멍(GH)에 안정적으로 결착될 수 있다.
또한, 비정형 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)을 위치를 정확히 파악하기 위한 센서 등의 별도 장치가 필요하지 않으므로, 그리퍼 팁(T)이 간단한 구조를 가질 수 있다.
또한, 비정형 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)과 그리퍼 팁(T)의 형상 및 크기가 서로 일치하지 않는 경우에도 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 점차로 삽입부(100)의 형상이 변화하며 그립 구멍(GH)에 안정적으로 결착됨으로써, 그립 구멍(GH)을 가지는 비정형 대상 물체(OB)를 안정적으로 파지할 수 있다.
한편, 팁 본체(200)는 중심축(CA)을 기준으로 서로 대향하는 제1 보조 변형 홀(AH1) 및 제2 보조 변형 홀(AH2)을 가질 수 있다. 팁 본체(200)에 제1 보조 변형 홀(AH1) 및 제2 보조 변형 홀(AH2)을 형성함으로써, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입됨에 따라 팁 본체(200)의 형상이 변형될 때 이러한 팁 본체(200)의 변형을 용이하게 할 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 보조 변형 홀을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 보조 변형 홀도 적용할 수 있다.
날개부(300)는 팁 본체(200)의 양측단에 연결될 수 있다. 날개부(300)는 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 진행하는 경우 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)을 통과하지 않게 막아주는 역할을 할 수 있다. 이 때, 날개부(300)는 그립 구멍(GH)과의 마찰력을 증가시켜 보다 완벽하게 대상 물체(OB)를 파지하게 한다. 날개부(300)는 XY 평면에 수직한 방향(Z 방향)으로 두께(t)를 가지는 사각 기둥 형상을 가질 수 있다.
지지부(400)는 팁 본체(200)의 후단에 연결되며 팁 본체(200)에 구동부(D)의 가압력을 전달할 수 있다. 지지부(400)는 대략 막대 형상을 가질 수 있다. 이러한 지지부(400)는 강체 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 지지부(400)는 팁 본체(200)와 일체로 형성되는 폴리머 재질로 이루어 질 수 있다.
접촉 센서(500)는 지지부(400)를 둘러싸며 지지부(400)의 표면에 설치될 수 있다. 접촉 센서(500)는 지지부(400)와 팁 본체(200)의 후단(200b)간의 접촉 상태를 감지할 수 있다. 따라서, 접촉 센서(500)를 이용하여 그리퍼 팁(T)의 삽입 정도를 감지할 수 있다.
마찰 부재(600)는 삽입부(100)의 양 측단(100s)에 형성될 수 있다. 마찰 부재(600)는 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되는 경우 그립 구멍(GH)의 내측면과 접촉함으로써, 그리퍼 팁(T)이 보다 효과적으로 대상 물체(OB)를 파지하게 할 수 있다. 이러한 마찰 부재(600)는 요철 부재 또는 요철 재질 등을 포함할 수 있다.
한편, 상기 일 실시예에서는 메인 변형 홀의 후면이 제1 곡선 연결부 및 제2 곡선 연결부를 포함하였으나, 메인 변형 홀의 후면이 제1 직선 연결부 및 제2 직선 연결부를 포함하는 다른 실시예도 가능하다.
이하에서, 도 8을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 평면도이다.
도 8에 도시된 다른 실시예는 도 1 내지 도 7에 도시된 일 실시예와 비교하여 메인 변형 홀의 후면의 구조만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁(T)은 삽입부(100), 팁 본체(200), 날개부(300), 지지부(400), 접촉 센서(500), 그리고 마찰 부재(600)를 포함할 수 있다.
메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 분절부(10), 제1 직선 연결부(31) 및 제2 직선 연결부(32)를 포함할 수 있다.
분절부(10)는 삽입부(100)의 중심축(CA) 상에 위치하며, 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)을 두 개의 부분, 즉 제1 직선 연결부(31) 및 제2 직선 연결부(32)로 나눌 수 있다.
제1 직선 연결부(31) 및 제2 직선 연결부(32)는 중심축(CA)을 기준으로 소정의 변형 경사각(θ)을 가지며 분절부(10)를 기준으로 서로 나뉘게 된다.
삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입되어 전진함에 따라 제1 직선 연결부(31) 및 제2 직선 연결부(32)의 변형 경사각(θ)은 증가할 수 있다.
한편, 상기 일 실시예에서는 그리퍼 팁이 평면 기둥의 형상을 가지나, 그리퍼 팁이 3차원 돌기의 형상을 가지는 다른 실시예도 가능하다.
이하에서, 도 9 및 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼에 대해 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁의 사시도이고, 도 10은 도 9의 X-X’ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 다른 실시예는 도 1 내지 도 7에 도시된 일 실시예와 비교하여 삽입부, 팁 본체, 그리고 날개부의 구조만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상 적응 그리퍼의 그리퍼 팁(T)은 삽입부(100), 팁 본체(200), 날개부(300), 지지부(400), 접촉 센서(500), 그리고 마찰 부재(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 동일한 재질로 일체로 형성될 수 있다. 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 탄성을 가지는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
삽입부(100)는 내부에 빈 공간을 가지는 대략 원뿔 형상을 가질 수 있다. 팁 본체(200)는 삽입부(100)의 후단(100e)에 연결되는 원판 기둥 형상을 가질 수 있다. 이 때, 삽입부(100)와 팁 본체(200) 사이에는 메인 변형 홀(MH)이 형성될 수 있다. 즉, 삽입부(100)와 팁 본체(200)에 의해 둘러싸인 메인 변형 홀(MH)이 형성될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예의 메인 변형 홀(MH)은 내부가 비어진 캐비티(cavity) 형태를 가질 수 있다.
메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 분절부(10) 및 곡선 연결부(20)를 포함할 수 있다. 메인 변형 홀(MH)의 후면(MHb)은 팁 본체(200)의 전단부에 해당할 수 있다. 따라서, 분절부(10) 및 곡선 연결부(20)는 팁 본체(200)의 전단부에 형성될 수 있다.
분절부(10)는 삽입부(100)의 중심축(CA) 상에 위치하며, 곡선 연결부(20)는 소정의 변형 곡률을 가지며 분절부(10)와 삽입부(100)의 후단(100e)을 연결할 수 있다.
팁 본체(200)는 중심축(CA)을 기준으로 형성되는 복수의 보조 변형 홀(AH)을 가질 수 있다. 팁 본체(200)에 복수의 보조 변형 홀(AH)을 형성함으로써, 삽입부(100)가 그립 구멍(GH)에 삽입됨에 따라 팁 본체(200)의 형상이 변형될 때 이러한 팁 본체(200)의 변형을 용이하게 할 수 있다. 이러한 복수의 보조 변형 홀은 서로 분리되거나 서로 연결될 수 있다.
날개부(300)는 팁 본체(200)의 가장자리에 연결되는 링 형상을 가질 수 있다.
여기서, 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 동일한 재질로 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 삽입부(100), 팁 본체(200), 그리고 날개부(300)는 탄성을 가지는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 3차원 형상의 그리퍼 팁(T)은 대상 물체(OB)의 그립 구멍(GH)과 보다 넓은 면적으로 접촉할 수 있으므로, 대상 물체(OB)를 보다 안정적으로 파지할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 삽입부 200: 팁 본체
300: 날개부 400: 지지부
500: 접촉 센서 600: 마찰 부재

Claims (20)

  1. 대상 물체와 접촉하는 그리퍼 팁,
    상기 그리퍼 팁을 상기 대상 물체의 그립 구멍에 삽입시켜 상기 대상 물체를 파지하는 구동부
    를 포함하고,
    상기 그리퍼 팁은
    상기 그립 구멍에 삽입되는 삽입부, 그리고
    상기 삽입부의 전단과 소정 간격 이격되며 상기 삽입부의 후단에 연결되는 팁 본체
    를 포함하고,
    상기 삽입부와 상기 팁 본체 사이에 메인 변형 홀이 형성되며,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 형상이 변화하는 형상 적응 그리퍼.
  2. 제1항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입되며 진행하는 방향을 기준으로
    상기 메인 변형 홀의 후면은 상기 후면을 서로 나누는 분절부를 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  3. 제2항에서,
    상기 분절부는 상기 삽입부의 진행하는 방향을 기준으로 중심축 상에 위치하는 형상 적응 그리퍼.
  4. 제3항에서,
    상기 메인 변형 홀의 후면은 소정의 변형 곡률을 가지며 상기 분절부를 기준으로 나뉘는 제1 곡선 연결부 및 제2 곡선 연결부를 더 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  5. 제4항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 삽입부와 상기 그립 구멍의 내측면간의 접촉 면적이 증가하는 형상 적응 그리퍼.
  6. 제5항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 후면과 상기 메인 변형 홀의 전면 사이의 제1 간격이 감소하는 형상 적응 그리퍼.
  7. 제6항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 메인 변형 홀의 좌측면과 상기 메인 변형 홀의 우측면 사이의 제2 간격이 증가하는 형상 적응 그리퍼.
  8. 제5항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 제1 곡선 연결부 및 상기 제2 곡선 연결부의 변형 곡률은 증가하는 형상 적응 그리퍼.
  9. 제3항에서,
    상기 메인 변형 홀의 후면은 상기 중심축을 기준으로 소정의 변형 경사각을 가지며 상기 분절부를 기준으로 나뉘는 제1 직선 연결부 및 제2 직선 연결부를 더 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  10. 제9항에서,
    상기 삽입부가 상기 그립 구멍에 삽입됨에 따라 상기 제1 직선 연결부 및 상기 제2 직선 연결부의 변형 경사각은 증가하는 형상 적응 그리퍼.
  11. 제3항에서,
    상기 그리퍼 팁은
    상기 팁 본체의 양측단에 연결되는 날개부, 그리고
    상기 팁 본체의 후단에 연결되며 상기 팁 본체에 가압력을 전달하는 지지부를 더 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  12. 제11항에서,
    상기 그리퍼 팁은
    상기 지지부에 설치되는 접촉 센서를 더 포함하고,
    상기 접촉 센서는 상기 지지부와 상기 팁 본체간의 접촉 상태를 감지하는 형상 적응 그리퍼.
  13. 제11항에서,
    상기 팁 본체는 상기 중심축을 기준으로 서로 대향하는 제1 보조 변형 홀 및 제2 보조 변형 홀을 가지는 형상 적응 그리퍼.
  14. 제3항에서,
    상기 삽입부는 상기 중심축을 기준으로 평면상 포물선 형상을 가지는 형상 적응 그리퍼.
  15. 제14항에서,
    상기 그리퍼 팁은 상기 삽입부가 상기 그립 구멍의 내측면과 접촉하는 상기 삽입부의 양측단에 형성되는 마찰 부재를 더 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  16. 제15항에서,
    상기 마찰 부재는 상기 삽입부의 양측단에 형성되는 요철 부재를 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  17. 제2항에서,
    상기 삽입부는 원뿔 형상을 가지고, 상기 팁 본체는 원판 형상을 가지는 형상 적응 그리퍼.
  18. 제17항에서,
    상기 날개부는 상기 팁 본체의 가장자리에 연결되는 링 형상을 가지는 형상 적응 그리퍼.
  19. 제18항에서,
    상기 메인 변형 홀의 후면은 소정의 변형 곡률을 가지며 상기 분절부와 상기 삽입부의 후단을 연결하는 곡선 연결부를 더 포함하는 형상 적응 그리퍼.
  20. 제18항에서,
    상기 팁 본체는 복수의 보조 변형 홀을 가지며,
    상기 복수의 보조 변형홀은 서로 분리되거나 연결되는 형상 적응 그리퍼.
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