KR20230112357A - 중량 자동측정기능 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송수단에 의해 이송되는 적재물을 파지할 수 있는 홀더가 마련된 헤드부, 말단부에 상기 헤드부가 마련되어, 상기 적재물을 파지하고 목표 위치로 이동시켜 상기 목표 위치에 적재하도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암, 상기 헤드부는, 상기 홀더가 파지한 상기 적재물의 중량을 측정하는 로드셀, 및 상기 로봇암이 상기 적재물을 파지하여 상기 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 로드셀에 의해 측정된 중량을 근거로 상기 적재물의 불량 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇을 제공한다.

Description

중량 자동측정기능 다관절 로봇 {MULTI-JOINT ROBOT HAVING AUTOMATIC WEIGHT MEASUREMENT FUNCTION}

본 발명은 다관절 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이송수단에 의해 이송되어 오는 적재물을 목표 위치에 적재할 수 있는 중량 자동측정기능 다관절 로봇에 관한 것이다.

최근 공장자동화설비가 마련되어 제품의 고속 및 대량 생산 체제가 갖추어 짐에 따라, 생산이 완료된 또는 포장이 완료된 적재물을 다량으로 한꺼번에 운반하기 위해, 팔레트와 같은 화물 운반대 위에 적재하고 있다.

종래에는 작업자가 컨베이어 위에 이송되어 오는 적재물을 수작업으로 팔레트 위에 일일이 적재하였기 때문에, 작업자에게 근골격계 질환이 발생하는 일이 빈번하였고, 작업자가 적재물을 쌓을 수 있는 높이에 한계가 있고, 작업자가 적재물을 적재하는 작업속도를 컨베이어의 구동 속도에 맞추어야 하기 때문에, 작업자의 작업 피로도가 매우 높고 작업 시간이 길어질수록 작업 효율이 점점 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해, 컨베이어 따위와 같은 이송수단에 의해 이송되어 온 적재물을 자동으로 목표 위치에 다단으로 적재할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

KR 10-2015-0034440 A

본 발명은, 이송수단에 의해 이송되어 오는 적재물을 목표 위치에 다단으로 적재하되, 중량을 자동으로 측정할 수 있는 기능을 가진 다관절 로봇을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이송수단에 의해 이송되는 적재물을 파지할 수 있는 홀더가 마련된 헤드부, 말단부에 상기 헤드부가 마련되어, 상기 적재물을 파지하고 목표 위치로 이동시켜 상기 목표 위치에 적재하도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암, 상기 헤드부에 마련되어, 상기 홀더가 파지한 상기 적재물의 중량을 측정하는 로드셀, 및 상기 로봇암이 상기 적재물을 파지하여 상기 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 로드셀에 의해 측정된 중량을 근거로 상기 적재물의 불량 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 다단 적재 능력을 가진 다관절 로봇을 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 적재물을 불량으로 판정한 경우, 해당 상기 적재물을 인접한 위치의 분류함으로 이동시킬 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 적재물을 불량으로 판정한 경우, 해당 상기 적재물을 인접한 위치의 분류함으로 이동시킬 수 있다.

일 실시예에 따라, 제1 모터장치의 구동으로 수직방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동하되, 상기 로봇암이 결합된 이송부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 로봇암이 상기 적재물을 파지하여 상기 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 상기 이송부의 동작을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 가이드레일은, 제2 모터장치의 구동으로 수직축을 중심으로 자전 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송수단에 의해 이송되어 오는 적재물을 목표 위치에 다단으로 적재하되, 중량을 자동으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 자동측정기능 다관절 로봇이 동작하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 외관을 나타낸 도면이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 자동측정기능 다관절 로봇이 동작하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 자동측정기능 다관절 로봇은, 이송수단에 의해 이송되는 적재물(3)을 파지할 수 있는 홀더가 마련된 헤드부와, 말단부에 헤드부가 마련되어 적재물(3)을 파지하고 목표 위치로 이동시켜 목표 위치에 적재하도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암(10)과, 헤드부에 마련되어, 홀더가 파지한 적재물(3)의 중량을 측정하는 로드셀(미도시)과, 로봇암(10)이 적재물(3)을 파지하여 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 로봇암(10)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 로드셀에 의해 측정된 중량을 근거로 적재물의 불량 여부를 판정할 수 있다.

본 발명의 일 실시에에 따른 로봇암(10)은 복수의 축(일 예로, 5축, 6축, 7축, 8축 등)을 중심으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 회동하여, 임의의 방향이나 임의의 지점 등으로 이동할 수 있는 자유도를 갖는 다관절일 수 있다.

이때, 로봇암(10)의 말단부에는 적재물(3)을 파지 또는 흡착할 수 있는 홀더가 마련될 수 있다.

홀더는 적재물(3)의 무게나 형태, 접촉부위의 재질 등에 의해 적재물(3)을 파지할 수 있는 것이면, 본 발명은 특별히 한정하지 않는다. 다만, 홀더의 구체적인 일 예로, 음압을 이용하여 적재물(3)을 흡착하거나, 적재물(3)의 양측면을 가압하여 집거나, 적재물(3)의 저면에 포크(fork)를 개재시켜 적재물(3)을 리프팅(lifing)할 수 있다.

이에 따라, 다관절의 로봇암(10)은 바람직하게 컨베이어 따위의 이송수단(1)에 의해 이송되어 온 적재물(3)을 파지할 수 있고, 이후, 로봇암(10)은 파지한 적재물(3)을 목표 위치에 있는 팔레트(2) 위에 n행×n열×n높이에 적재물을 안착시켜 적재할 수 있도록, 다수의 구동축을 가질 수 있다. 여기서 n은 1 이상의 자연수일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암(10)은 n높이에 적재물을 이동시켜 안착시키기 위해 승강이동할 수 있어야 하며, 이를 위해 로봇암(10)이 결합된 이송부(30)는 수직방향으로 설치된 가이드레일(20)을 따라 이동할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇은, 제1 모터장치의 구동으로 가이드레일(20)을 따라 이동하되 로봇암(10)이 결합된 이송부(30)를 포함할 수 있다.

즉, 수직방향으로 설치된 가이드레일(20)을 따라 상하방향으로 이동하는 이송부(30)에 결합된 로봇암(10)은 이송수단(1) 위에 안착된 적재물(3)을 파지하고, 이를 목표 위치에 기 적재되어 있는 적재물(3) 위에 안착시켜 적재할 수 있다.

제어부는 로봇암(10)이 적재물(3)을 파지하여 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 로봇암(10)의 동작을 제어할 수 있으며, 제어부는 기 적재한 적어도 하나의 적재물(3)들의 위치를 저장하여, 기 설정된 순서에 따라 목표 위치에 다수의 적재물(3)을 적재할 수 있다.

이때, 제어부는 다관절 로봇의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 다관절 로봇의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행토록 할 수 있다. 즉 제어부는 다관절 로봇의 구성요소들을 통해 입출력되는 신호 또는 데이터 등을 처리하거나, 저장부(미도시)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 다관절 로봇의 구동을 제어할 수 있다.

구체적인 일 실시예에 따라, 제어부는 저장부에 저장된 소정의 단계로 이루어진, 기 설정된 시퀀스(sequence)에 따라 로봇암(10)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 각 단계는 공간 내 로봇암 말단부의 위치 및 방향, 그리고 헤드부의 자세 등을 포함할 수 있다.

결국, 제어부는, 현재 로봇암(10)의 자세, 적재물(3)의 위치, 및/또는 현재 적재물(3)의 적재 상태에 따른 다음의 적재 위치를 근거로 하여, 로봇암(10) 및/또는 이송부(30)의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 헤드부는, 적재물(3)을 파지할 수 있는 홀더 이외에, 적재물(3)의 중량을 측장할 수 있는 로드셀을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로드셀은, 적재물(3)의 중량을 측정할 수 있는 것이면 그 종류는 특별히 한정하지 않는다.

이에 따라, 제어부는 로드셀에 의해 측정된 적재물(3)의 중량을 근거로, 기 설정된 기준중량을 초과하거나 상기 기준중량에 미치지 못하는 경우, 해당 적재물(3)을 불량으로 판정할 수 있고, 불량으로 판정한 적재물(3)은 인접한 분류함으로 분류할 수 있다.

구체적으로, 적재물(3)에 어느 구성요소가 생략되거나, 추가 내포되어 있어 적재물(3)의 중량이 기준중량과 소정 범위 이상 차이가 나는 경우에는, 적재물(3)에 문제가 있는 것으로 판단하고, 제어부는 로봇암(10)의 동작을 제어하여 해당 적재물(3)을 인접한 위치에 있는 분류함으로 이동시켜 적재 또는 낙하시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 이송수단
2: 팔레트
3: 적재물
10: 로봇암
20: 가이드레일
30: 이송부

Claims (5)

1. 이송수단에 의해 이송되는 적재물을 파지할 수 있는 홀더가 마련된 헤드부;
   말단부에 상기 헤드부가 마련되어, 상기 적재물을 파지하고 목표 위치로 이동시켜 상기 목표 위치에 적재하도록 자유도를 가진 다관절의 로봇암;
   상기 헤드부에 마련되어, 상기 홀더가 파지한 상기 적재물의 중량을 측정하는 로드셀; 및
   상기 로봇암이 상기 적재물을 파지하여 상기 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어부;
   를 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 로드셀에 의해 측정된 중량을 근거로 상기 적재물의 불량 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 적재물을 불량으로 판정한 경우, 해당 상기 적재물을 인접한 위치의 분류함으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 적재물을 불량으로 판정한 경우, 해당 상기 적재물을 인접한 위치의 분류함으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   제1 모터장치의 구동으로 수직방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동하되, 상기 로봇암이 결합된 이송부;
   를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 로봇암이 상기 적재물을 파지하여 상기 목표 위치에 소정 개수 또는 소정 높이만큼 적재하도록 상기 이송부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가이드레일은,
   제2 모터장치의 구동으로 수직축을 중심으로 자전 가능한 것을 특징으로 하는 중량 자동측정기능 다관절 로봇.