KR20230112360A - 수평이동가능한 7축 다관절 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자유도를 가진 다관절의 로봇암을 포함한 다관절 로봇에 있어서, 수평방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동 가능하되, 상기 로봇암이 결합된 이송부를 포함하되, 상기 로봇암의 제1 축은, 상기 가이드레일과 직교하되, 수직방향으로 마련된 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇을 제공한다.

Description

수평이동가능한 7축 다관절 로봇 {7-AXIS MULTI-JOINT ROBOT HAVING HORIZONTAL MOVEMENT ABILITY}

본 발명은 다축의 다관절 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계로서, 그 응용분야는 산업용, 의료용, 우주용, 해저용 등으로 매우 다양하다.

최근 공장자동화설비가 마련되어 제품의 고속 및 대량 생산 체제가 갖추어 짐에 따라, 다양한 동작을 수행하는 다관절 로봇이 다양한 목적으로 활용되고 있다.

이러한 다관절 로봇은 다축(일 예로, 5축, 6축, 7축, 8축 등)을 중심으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 회동하여, 임의의 방향이나 임의의 지점 등으로 이동할 수 있는 자유도를 가질 수 있다.

통상적으로 다관절 로봇은, 임의의 위치에 고정 설치되는 것이 일반적이어서, 이러한 경우 다관절 로봇의 활용도가 다소 떨어지는 문제가 있다.

따라서 이러한 문제를 해소하기 위한 필요 기술 제시가 요구되고 있는 실정에 있다.

본 발명은, 다관절 로봇의 활용도를 높이거나 적용처를 확장시킬 수 있도록 수평방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 자유도를 가진 다관절의 로봇암을 포함한 다관절 로봇에 있어서, 수평방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동 가능하되, 상기 로봇암이 결합된 이송부를 포함하되, 상기 로봇암의 제1 축은, 상기 가이드레일과 직교하되, 수직방향으로 마련된 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇을 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 로봇암의 제2 축은, 상기 제1 축과 직교하되, 상기 가이드레일과 나란하게 마련될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 이송부는, 상기 가이드레일 상에 위치한 객체를 감지하기 위한 레이더센서를 더 포함하고, 상기 다관절 로봇은, 상기 레이더센서를 이용하여, 상기 가이드레일 상에 마련된 객체 - 상기 객체는, 말단터미널이나 또 다른 이송부를 포함함 - 와 충돌하지 않도록 상기 이송부의 이동을 제한하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 레이더센서로부터 전방으로 소정의 안전거리를 설정하고, 상기 안전거리 내 상기 객체가 접근하면, 상기 이송부의 이동을 제한하되, 상기 안전거리는, 상기 객체와의 상대이동속도를 근거로 조절될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 안전거리를 상기 이송부의 이동방향으로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다관절 로봇을 가이드 레일을 따라 이동케함으로써, 다관절 로봇의 활용도를 높이거나 적용처를 확장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 구성도이다.

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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇의 구성도이다.

도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇은, 자유도를 가진 다관절의 로봇암(10)을 포함한 다관절 로봇(1)으로서, 수평방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동 가능하되, 로봇암(10)이 결합된 이송부(130)를 포함하되, 로봇암(10)의 제1 축은, 상기 가이드레일과 직교하되, 수직방향으로 마련될 수 있다.

이에 따라, 이송부(130)에 결합된 로봇암(10)은, 가이드레일이 마련된 어느 일 방향을 따라 전후 방향으로 직선 이동 가능함으로써, 로봇암(10)이 어느 한 지점에 고정 설치됨으로써 다관절 로봇(1)의 활용도나 적용처 측면에서 저하되는 문제를 해소할 수 있다.

한편, 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.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암(10)은 상기 복수의 축 중 제1 축(또는 주동축)이 상기 가이드레일과 수직하게 직교하도록 마련될 수 있고, 나아가 상기 제1 축과 직교하도록 제2 축이 마련되되, 이때 상기 제2 축은 상기 가이드레일과 나란하게 마련될 수 있다.

이에 따라, 상기 로봇암(10)의 상기 제1 축은 상기 가이드레일과 나란한 상기 제2 축을 중심으로 하여 원주방향으로 회동하기 용이할 수 있으며, 이때, 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 상기 로봇암(10)의 제1 축이 다관절로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암(10)은, 전술한 바와 같이, 가이드레일을 따라 주행하는 이송부(미도시)에 결합될 수 있다.

로봇암(10)은 이송부에 결합되어, 이송부가 가이드레일을 따라 주행함에 따라, 상기 로봇암(10)도 함께 상기 가이드레일을 따라 주행할 수 있다.

이때 일 실시예에 따라, 가이드레일에 주행가능하도록 설치된 이송부는 상기 가이드레일에 의해 지지될 수 있도록 상기 가이드레일의 위에 마련되어, 로봇암(10)은 상향 설치될 수 있고, 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 이송부는 상기 가이드레일에 매달릴 수 있도록 상기 가이드레일의 하부에 마련되어, 로봇암(10)은 하향 설치될 수 있다.

한편, 제어부는 다관절 로봇(1)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 다관절 로봇(1)의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행토록 할 수 있다. 즉 제어부는 다관절 로봇(1)의 구성요소들을 통해 입출력되는 신호 또는 데이터 등을 처리하거나, 저장부에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 다관절 로봇(1)의 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.

제어부(110)는 상기 이송부(130)의 이동 동작을 제어할 수 있으며, 이에 따라 이송부(130)에 결합된 로봇암(10)은 가이드레일을 따라 직선 이동할 수 있다.

이송부(130)는 가이드레일 상에 위치한 객체를 감지하기 위한 레이더센서(120)를 포함할 수 있고, 제어부(110)는 레이더센서(120)를 이용하여 가이드레일 상에 마련된 객체와 충돌하지 않도록 이송부(130)의 이동을 제한할 수 있다.

여기서, 객체는 가이드레일 상에서 이동하는 이송부(130)와 충돌할 수 있는 오브젝트(object)를 가리키는 것으로, 본 발명은 상기 객체의 종류를 특별히 한정하지 않으나, 가이드레일의 말단부에 마련된 말단터미널(end terminal)이거나 가이드레일 상에 마련된 또 다른 이송부 등일 수 있다.

레이더센서(120)는, 전방에 위치한 객체를 감지하기 위한 수단으로서, 소정 파장을 가진 광을 전방에 발사하고 전방에 위치한 객체로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 이용하여 상기 객체를 인식할 수 있다.

레이더센서(120)는 라이다(lidar) 등일 수 있으나, 본 발명은 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 레이더센서(120)를 이용하여 이송부(130)의 이동방향으로 소정의 안전거리를 설정할 수 있고, 상기 안전거리 내 레이더센서(120)를 이용해 객체의 접근을 식별하면, 이송부(130)의 이동을 정지하거나 이동속도를 줄임으로써, 상기 이송부(130)의 이동을 제한할 수 있다.

상기 안전거리는, 이송부(130)가 객체와 충돌하지 않기 위한 완충 영역으로서, 그 거리는 특정될 수 있으나, 바람직한 일 실시예에 따라, 제어부(110)는 상기 안전거리를 레이더센서(120)에 의해 감지되는 객체와의 상대이동속도를 근거로 조절하는 것이 바람직하다.

즉, 이송부(130)의 이동속도가 빠르면 빠를수록, 객체와의 충격 가능성이나 충격크기가 커지기 때문에, 이송부(130)는 안전을 위해 안전거리를 길게 설정할 수 있고, 이와 반대로 이송부(130)의 이동속도가 늦으면 늦을수록, 객체와의 충격 가능성이나 충격크기가 작아지기 때문에, 안전거리를 짧게 설정할 수 있으나, 최소한의 제한된 이격거리 이상인 것이 바람직하다.

다만, 하나의 가이드레일 상에는 둘 이상의 이송부(130)가 마련될 수 있으며, 두 이송부(130) 간의 이격거리가 점차 멀어지는 경우 어느 한 이송부(130)의 이동속도를 줄이거나 이동을 정지하지 않도록, 제어부(110)는 레이더센서(120)를 통해 식별된 객체와의 상대이동속도를 근거로 상기 안전거리를 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가이드레일은 복수 개가 수평면 상에 직교 형태로 마련될 수 있으며, 교차지점에 복수의 이송부(130) 간에 충격 위험이 없음에도 어느 하나의 이송부(130)가 또 다른 이송부(130)를 감지하여 이동속도를 제한하지 않도록 하기 위해, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 상기 안전거리를 가이드레일을 따라, 또는 이송부(130)의 이동방향을 따라, 설정하는 것이 바람직하다.

레이더센서(120)에 의해 감지되는 객체는 레이더센서(120)를 중심으로 좌우측의 소정 각도 범위 내 객체로서, 제어부(110)가 이송부(130)의 이동속도를 제한하기 위한 근거가 되는 객체는, 이송부(130)의 이동방향, 즉 전방에 놓은 객체로서, 가이드레일 상에 있는 것에 한하는 것이 바람직하다.

즉, 제어부(110)는 이송부(130)의 후방에 있거나, 이송부(130)가 이동하는 가이드레일 상이 아닌 이동경로와 교차된 가이드레일 상에 놓인 객체를 근거로 그 이동을 제한하지 않는 것이 바람직하다.

결국, 제어부(110)는 이송부(130)가 가이드레일을 따라 이동할 때, 레이더센서(120)를 이용하여 가이드레일을 식별하는 것이 바람직하며, 식별된 가이드레일을 근거로 상기 이동 제한 근거가 되는 객체를 선별하는 것이 바람직하다.

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: 다관절 로봇
10: 로봇암
110: 제어부
120: 레이더센서
130: 이송부
140: 저장부

Claims (5)

1. 자유도를 가진 다관절의 로봇암을 포함한 다관절 로봇에 있어서,
   수평방향으로 설치된 가이드레일을 따라 이동 가능하되, 상기 로봇암이 결합된 이송부;
   를 포함하되,
   상기 로봇암의 제1 축은, 상기 가이드레일과 직교하되, 수직방향으로 마련된 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 로봇암의 제2 축은, 상기 제1 축과 직교하되, 상기 가이드레일과 나란하게 마련된 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송부는, 상기 가이드레일 상에 위치한 객체를 감지하기 위한 레이더센서를 더 포함하고,
   상기 다관절 로봇은, 상기 레이더센서를 이용하여, 상기 가이드레일 상에 마련된 객체 - 상기 객체는, 말단터미널이나 또 다른 이송부를 포함함 - 와 충돌하지 않도록 상기 이송부의 이동을 제한하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 레이더센서로부터 전방으로 소정의 안전거리를 설정하고, 상기 안전거리 내 상기 객체가 접근하면, 상기 이송부의 이동을 제한하되,
   상기 안전거리는, 상기 객체와의 상대이동속도를 근거로 조절되는 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 안전거리를 상기 이송부의 이동방향으로 설정하는 것을 특징으로 하는 수평 방향으로 이동 가능한 7축 다관절 로봇.