KR20230159854A - 공기 유동으로 폐기물을 선별하기 위한 로봇 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 개념은, 접철식으로 배열되고 스프링 수단에 의해 탄성적으로 분리된 두 개의 튜브를 갖는 로봇 시스템용 선별 장치를 제공함으로써, 무거운 물체를 픽킹하는 것 및 해제하는 것이 향상될 수 있다는 발명자들의 인식에 기반한다. 본 발명의 개념은 로봇 아암과 흡입 그립핑 시스템을 사용하여 선별을 수행하기 위한 방법 및 시스템을 포함한다.

Description

공기 유동으로 폐기물을 선별하기 위한 로봇 시스템 및 방법

본 발명은 선별 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 선별의 프로세스에서 픽킹(picking) 및 배치 수단으로서 사용되는 흡입 그립퍼(gripper)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 로봇식 흡입 그립퍼에 관한 것이다.

산업 및 생활 폐기물은 자원으로서 처리되고, 유용한 구성요소를 회수하고 재활용하기 위해 더욱 더 선별되고 있다. 로봇식 선별 기술은 대량의 쓰레기 혼합물을 올바른 재활용 소부분으로 자동적으로 선별하는 데 사용된다. 균일하고 오염되지 않은 재활용 소부분을 획득하기 위해서, 신뢰할 수 있는 선별 기술이 필요하다.

로봇식 흡입 그립퍼는 물체를 그립퍼에 유지할 수 있을 만큼 충분한 공기 유동 강도로 물체의 표면의 일부분에 집중된 공기 유동을 적용함으로써 물체를 픽킹하고 이동하는 데 사용되는 메커니즘이다. 존재하는 선별될 물체는, 예를 들어, 더 무거운 물체, 불규칙한 형상을 갖는 물체, 작은 물체 또는 물체를 통과하는 공기 유동을 갖는 물체일 수 있고, 모두 효과적이고 안전하게 그립핑되어 지정된 낙하 위치로 운반되는 데 문제가 된다. 무거운 물체의 선별은 그립핑 시스템에 과부하가 걸려 이를 손상시킬 위험으로 인해 추가적인 문제를 초래할 수 있고, 로봇식 흡입 그립퍼의 작동 상태를 정확하게 평가하기 위한 기술이 필요하다.

따라서 폐기물 선별 분야에서는 로봇식 선별 시스템 및 방법의 개선에 대한 필요성이 있다.

따라서, 본 발명은 위 문제들 중 적어도 일부를 해결하고, 진공 선별기를 사용하여 폐기물을 선별하는 분야의 단점들 중 일부를 제거하거나 적어도 완화시키려고 노력한다.

본 발명의 개념은, 접철식으로 배열되고 스프링 수단에 의해 탄성적으로 분리된 두 개의 튜브를 갖는 로봇 시스템용 선별 장치를 제공함으로써, 무거운 물체를 픽킹하는 것 및 해제하는 것이 향상될 수 있다는 발명자들의 인식에 기반한다.

제1 양태에서, 위에서 언급된 목적은 폐기물용 로봇식 진공 선별 시스템에 의해서 달성된다. 시스템은, 3차원 방식으로 움직이도록 적응된 로봇 아암, 및 유동 채널을 통해 공기 유동 생성 시스템에 유체 유동가능하게 결합된, 선별될 물체를 그립(grip)하도록 구성된 흡입 그립핑 부재를 포함한다. 시스템은 접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동가능한 제1 튜브 및 제2 튜브, 제1 튜브 및 제2 튜브에 확장된 상태를 향해 축방향 힘을 작용시키기 위한 스프링 수단; 및 물체가 공기 유동 발생 시스템을 향해서/안으로 흡입되는 것을 방지하기 위한 필터를 더 포함한다. 또한, 제1 튜브는 로봇 아암에 결합되고, 흡입 그립핑 부재는 제2 튜브에 결합되어 제2 튜브와 함께 확장된 위치와 접힌 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 공기 유동 생성 시스템은 공기 유동을 역방향으로 하여 물체를 분출하도록 추가로 적응되고, 스프링 수단은 공기 유동이 역방향으로 될 때 제1 튜브 및 제2 튜브를 접힌 상태로부터 확장된 상태로 이동시켜 추가적인 분출 움직임을 생성하도록 구성된다.

이에 따라, 선별될 물체에 인접하게 로봇 아암을 움직일 수 있고, 선별될 물체에 대해 흡입 그립핑 부재를 더 가압하는 시스템이 제공되며, 두 개의 튜브는 접힌 상태를 향해 이동된다. 이것은 로봇 아암 상의 마모를 감소시키는 동시에 흡입 부재가 선별될 물체에 잘 맞춰지는 것을 보장하여, 물체가 공기 유동 생성 시스템으로부터의 힘으로 들어올려질 수 있도록 한다. 접철식으로 배열된 두 개의 튜브가 있는 설계는, 물체의 표면의 위치를 결정하고, 따라서 로봇 아암이 물체를 향해 얼마나 오랫동안 이동해야 하는지를 결정하는 데 있어 수용가능한 오차 한계를 증가시킬 것이다. 증가된 오차 한계는 물체를 픽킹하는 데 있어 더 높은 성공률로 이어질 뿐만 아니라 선별될 물체의 표면 위치의 덜 비싸거나 복잡한 계산을 가능하게 한다. 이러한 오차 한계는 두 개의 튜브의 중첩에 의해서 설정될 수 있다. 예를 들어, 중첩 부분은 접힌 상태에서 20-200 mm, 바람직하게는 40-120 mm일 수 있다.

또한, 확장된 상태를 향해 제1 튜브 및 제2 튜브에 축방향 힘을 작용하는 스프링 수단을 가짐으로써, 튜브들은 선별될 물체와 결합될 때까지 확장된 상태로 유지될 수 있다.

본 출원의 맥락에서, 로봇 아암은 획정된 작업 영역 내에서 이동될 수 있는 제어 가능한 이동 수단으로서 해석되어야 한다. 이것은, 예를 들어, 한 장소에서 물체를 픽킹하여 이를 다른 장소에 배치할 수 있는 임의의 관절형 또는 좌표형 로봇을 포함한다. 또한, 본 출원의 맥락에서 흡입 그립핑 부재는 선별될 물체에 대해 가압될 때 선별될 물체에 인접하여 선별될 물체의 표면에 적응되도록 구성된 가요성 부재로서 해석되어야 한다. 이것은, 예를 들어, 흡입 컵, 고무 노즐 또는 이와 유사한 것일 수 있다. 그립핑 부재는 선별될 물체에 대한 꼭 맞는 맞춰짐을 보장하도록 다수 번의 들어올림에서 사용된 후 또는 손상 시 교체될 수 있다. 또한, 공기 유동 생성 시스템은 공기 유동, 예를 들어, 흡입 공기 유동 또는 송풍 공기 유동을 생성할 수 있는 임의의 시스템으로서 해석되어야 한다. 이것은, 예를 들어, 가역 펌프, 압축기, 팬 또는 기타 유닛일 수 있다.

더욱이, 본 출원의 맥락에서, 튜브는 본체와 내측 중공 부분을 갖는 임의의 유형의 본체로서 해석되어야 한다. 형태는 예시된 바와 같이 실린더형일 수 있지만, 다른 실시형태에서, 다른 형태, 예를 들어, 정사각형/직사각형/삼각형 단면 형상을 가질 수 있다.

본 출원의 맥락에서, 스프링 수단은 스프링력을 작용할 수 있는 임의의 부재로서 해석되어야 한다. 이것은, 예시된 바와 같이, 원형 배열을 따라 분포된 다수의 코일 스프링일 수 있다. 이것은 다른 실시예에서, 예를 들어, 제1 튜브 및 제2 튜브와 동축으로 그리고 그 주위에 배열된 단일 코일 스프링일 수 있다. 다른 착상가능한 해결책은 고무와 같은 그 자체로 탄성적인 재료를 포함할 수 있다.

더욱이, 본 출원의 맥락에서, 진공은 부압, 즉 주변 압력보다 더 낮은 압력으로서 해석되어야 하고, 반드시 순수한 진공 상태일 필요는 없다. 진공 또는 부압은 흡입 그립핑 부재에서의 공기 유동의 차단 및 흡입 공기 유동의 결과이다. 본 출원의 맥락에서, "그립핑"은 음의 공기 압력에 의해서 흡입 그립핑 부재에 물체가 유지되는 것으로서 해석되어야 한다. 어떤 것이 "결합된다"는 용어는 어떤 것이 서로 직접적으로 또는 간접적으로 기계적으로 결합되는 것을 포함한다. 이러한 기계적 결합의 일부를 형성하는 중간 부재 및 일부분은 여러 개 있을 수 있거나 전혀 없을 수 있다.

다른 실시형태에서, 로봇식 진공 선별 시스템은 제2 튜브에 상대적인 제1 튜브의 위치적 상태를 결정하도록 구성된 센서를 포함한다.

이로써, 시스템은 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체에 대해 꼭 맞게 맞춰지는 것을 보장하는 입력 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 시스템이, 예를 들어, 카메라 또는 기타 입력 장치로부터 선별될 물체의 높이 표시를 제공받더라도, 이 높이 표시는 로봇 아암으로부터의 위치 데이터와 함께 제1 튜브와 제2 튜브 사이의 접철식 중첩을 감지함으로써 수정될 수 있다.

한 실시형태에서, 센서는 제2 튜브에 상대적인 제1 튜브의 위치 상태를 결정하기 위해 제1 튜브와 제2 튜브에 스프링 수단에 의해서 작용되는 축방향 힘을 측정하도록 적응된다. 일부 실시형태에서, 센서는 스프링 수단에 통합될 수 있다. 다른 실시형태에서, 센서는 제1 튜브와 제2 튜브 사이의 힘 또는 상대적 위치를 감지하는 별도의 유닛일 수 있다. 일부 실시형태에서, 센서는 용량성 또는 유도성 센서일 수 있다. 일부 실시형태에서, 센서는 제1 튜브와 제2 튜브가 단부 위치(접힌 상태)에 도달되었다는 것을 나타내기 위해서 사용될 수 있다. 이에 따라, 로봇 아암은 선별될 물체를 향해 더 세게 가압되는 것이 방지되어, 흡입 그립핑 부재, 로봇 아암 자체 또는 심지어 컨베이어 벨트를 포함하는 선별 시스템의 어떤 부분도 손상시키지 않을 수 있다.

다른 실시형태에서, 센서는, 선별될 물체의 성공적인 그립 및/또는 미리 결정된 값을 초과하는 무게의 물체를 그립핑할 때 과부하 상태를 검출하도록 적응된다.

이로써, 시스템은 우발적으로 물체를 떨어뜨리는 것을 회피하도록 물체가 선별되기에 너무 무거운 경우를 검출할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 센서는 픽킹이 성공적인지 또는 새로운 시도가 수행되어야 하는지를 결정하기 위해서 사용될 수 있다.

선택적으로, 로봇식 진공 선별 시스템은 선별될 물체의 무게를 측정하도록 구성된 무게 센서를 더 포함할 수 있다. 그립핑된 물체의 무게는 다음으로, 선별될 물체의 성공적인 그립을 검출하고/하거나, 미리 결정된 값을 초과하는 무게의 물체를 그립핑할 때 과부하 상태를 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 스프링 수단으로부터의 힘과 공기 유동으로부터의 힘은 흡입 그립핑 부재가 수용 가능한 무게의 분류될 물체와 결합될 때 제1 부재 및 제2 부재가 확장된 상태로부터 억제되도록 크기가 정해질 수 있다. 반면, 물체의 무게가 너무 커서 제1 튜브에 상대적으로 제2 튜브를 확장된 상태로 끌어당기는 경우, 물체가 너무 무거워서 들어올릴 수 없고, 센서는 과부하 상태를 시그널링할 수 있다. 과부하 상태는 물체의 무게로 인해 물체를 떨어뜨릴 위험이 높다는 것을 의미할 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 로봇식 진공 선별 시스템은 공기 막힘을 검출하기 위해 유동 채널의 공기 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서를 포함한다. 이로써, 유동 채널 내 공기의 막힘(또는 누출)이 압력 센서에 의해서 검출될 수 있다. 공기의 누출은 하나 이상의 부품이 수리되거나 교체될 필요가 있다는 것을 나타낼 수 있다. 올바른 막힘이 검출되는 경우, 이것은 선별될 물체의 성공적인 그립의 결정을 가능하게 할 것이다.

한 실시형태에서, 센서는, 흡입 그립핑 부재 또는 제2 튜브와 같은 하나 이상의 구성요소가 유지보수 또는 교체를 필요로 한다는 것을 사용자에게 경고하도록 경고 신호를 일으키도록 구성된다. 센서는 유동 채널의 어느 위치에나 배치될 수 있다. 이것은 그립핑 시스템에 배치되거나 공기 유동 생성 수단을 향한 하류(흡입 유동 내)에 배치될 수 있다.

다른 실시형태에서, 제1 튜브 및 제2 튜브는, 진공으로부터의 힘이 제1 튜브 및 제2 튜브를 선별될 물체와 결합될 때 접힌 상태로 만들 때까지, 확장된 상태에 있다.

튜브들이 확장된 상태가 되도록 스프링 수단으로 축방향 힘을 작용함으로써, 흡입 그립핑 부재의 선별될 물체에 대한 결합 시 최대 감쇠 범위가 가능해진다. 따라서, 확장된 상태로부터 접힌 상태까지의 접을 수 있는 범위는 감쇠를 위해서 이용가능하다.

다른 실시형태에서, 유동 채널의 단면 유동 개구는 유동 채널에서의 압력 강하를 회피하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 이것은 흡입 유동의 상류에서 오리피스 감소를 회피함으로써 행해진다. 일부 실시형태에서, 유동 채널의 서로 다른 부분의 오리피스는 실질적으로 동일하다. 이로써, 공기 유동 생성 수단에 의해 생성된 유동은 유동 채널 전체에 걸쳐 실질적으로 동일하게 유지될 수 있다.

다른 실시형태에서, 로봇식 진공 선별 시스템은 유동 채널에 배열된 필터 캐비티(cavity)를 포함하고, 필터 캐비티는 유동 개구보다 더 큰 단면을 갖고, 필터 개구는 유동 채널의 단면 유동 개구와 동일하거나 더 크다. 이로써, 필터의 유동 개구들의 합이 유동 채널의 다른 부분들에서의 유동 개구와 동일하거나 더 크기 때문에 필터는 유동 제한을 구성하지 않을 것이다. 일부 실시형태에서, 필터는, 예를 들어, 단면 거리가 0.1 mm, 0.5 mm, 1 mm 또는 5 mm보다 더 큰 물체만을 필터링하는 넓은 메쉬 필터이다.

다른 실시형태에서, 제1 튜브는 제1 마모 계수의 재료로 만들어지고, 제2 튜브는 더 작은 제2 마모 계수의 재료로 만들어진다. 이로써, 제1 튜브가 마모되기 전에 제2 튜브가 마모될 수 있다. 마모 계수가 다른 두 개의 튜브를 가짐으로써, 무윤활(lubrication free) 설계를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 응용분야에서는 더 작은 입자가 윤활 처리된 세부사항에 축적되는 경우가 많기 때문에 무윤활 설계가 바람직하다.

마모 계수는 재료가 마모에 대한 저항성(또는 마모에 대한 용이성(prone))이 큰지 또는 적은지를 나타내는 방벙의 한 예이다. 더 큰 계수는 재료가 마모에 대해 덜 저항성이라는 것을 나타내고, 더 낮은 계수는 재료가 더 쉽게 마모된다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 폴리에틸렌의 마모 계수는 약 1.3 x 10^-7이고, 경성의 공구강의 마모 계수는 1.3 x 10^-4이다. 이것을 설명하는 또 다른 방법은 재료의 내마모성(abrasive wear resistance)이다.

한 실시형태에서, 제1 튜브는 일 재료로 만들어지고, 제2 튜브는 폴리머 재료로 만들어진다. 추가적인 한 실시예에서, 제1 튜브는 알루미늄으로 만들어질 수 있고, 제2 튜브는, 예를 들어, PU 또는 ABS로 만들어질 수 있다.

바람직하게는, 제1 튜브 및 제2 튜브는 변형을 회피하도록 강성 재료로 만들어진다. 튜브의 변형은 원하지 않는 방사상 움직임으로 이어져 선별될 물체가 의도치 않게 떨어질 위험을 유발할 수 있다. 따라서, 굽힘에 강한 강성 재료를 갖는 장치로서, 더 적은 의도하지 않는 낙하로 귀결되는 장치가 제공될 것이다.

한 실시형태에서, 제1 튜브와 제2 튜브는 확장된 상태에서 축방향으로 적어도 10 mm 중첩되고, 바람직하게는 축방향으로 적어도 20 mm 중첩되고, 가장 바람직하게는 축방향으로 30 mm 중첩된다. 이로써, 제1 튜브와 제2 튜브는 방사상 방향으로의 의도하지 않은 움직임을 회피하도록 방사상으로 안정될 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 제1 튜브와 제2 튜브 사이의 방사상 거리는 1 mm보다 더 작고, 바람직하게는 0.5 mm보다 더 작고, 가장 바람직하게는 0.1 mm보다 더 작다. 이로써, 설계는 두 개의 튜브 사이의 공기 누출의 양을 감소시킬 것이다.

다른 실시형태에서, 유동 채널은 제1 튜브와 제2 튜브 내부에 배열된다. 이로써, 실제 제1 튜브 및 제2 튜브 이외의 추가적 유동 채널 가이드에 대한 필요성이 없다. 따라서, 제1 튜브 및 제2 튜브는, 공기의 유동을 허용하고, 흡입 그립핑 부재와 선별될 물체 사이의 충격을 감쇠하고, 감쇠 동안 그리고 선별될 물체의 분출 동안 제2 튜브에 상대적인 제1 튜브의 축방향 움직임을 가이드하기 위해서 사용될 수 있다.

다른 실시형태에서, 로봇식 진공 선별 시스템은 접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동 가능한 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍을 구성하는 복수의 제1 튜브와 복수의 제2 튜브를 포함한다. 이로써, 흡입 그립핑 부재와 선별될 물체 사이의 충격의 댐퍼로서 기능하고, 감쇠 동안 그리고 선별될 물체의 분출 동안 제2 튜브에 상대적인 제1 튜브의 축방향 움직임을 가이드하도록 기능하는 몇 개의 튜브가 있을 수 있다. 이로써, 그립핑 부재의 안정성이 또한 증가될 수 있다.

한 실시형태에서, 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍은 로봇식 진공 선별 시스템의 수직 중심 축선을 중심으로 균일하게 분포되고, 유동 채널은 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍으로부터 분리된 가요성 튜브에 배열된다. 이로써, 댐퍼 및 가이드는 최대 안정성을 제공하도록 배열된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 목적은 위의 실시형태들 중 어느 하나에 따른 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법에 의해서 실현된다. 방법은, 선별될 물체를 식별하는 단계; 흡입 그립핑 부재를 통해 흡입 공기 유동을 적용하는 단계; 로봇 아암을 선별될 물체를 향해 이동시켜 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체와 접촉되게 하는 단계를 포함한다. 방법은 선별될 물체에 의해서 흡입 그립핑 부재의 개구를 통한 공기 유동을 제한하는 단계; 흡입 공기 유동으로 스프링 수단을 적어도 부분적으로 압축시켜 제1 튜브 및 제2 튜브를 압축된 상태를 향해 이동시키는 단계; 흡입 공기 유동으로 선별될 물체를 유지하는 단계; 및 로봇 아암을 선별 위치를 향해 이동시키는 단계를 더 포함한다. 마지막으로, 방법은 공기 유동을 역방향으로 하고 스프링 수단으로 제1 튜브 및 제2 튜브를 확장된 상태를 향해 가압하는 단계; 및 이로써 선별될 물체를 선별 위치를 향해 분출하는 단계를 포함한다.

방법의 장점은 위에서 설명된 시스템의 장점과 대체로 유사하다. 대체로, 방법은 로봇 아암 상의 마모를 감소시키는 동시에 흡입 부재가 선별될 물체에 잘 맞춰지는 것을 보장하여, 물체가 공기 유동 생성 시스템으로부터의 힘으로 들어올려질 수 있도록 한다. 또한, 방법은, 물체의 표면의 위치를 결정하고, 따라서 로봇 아암이 물체를 향해 얼마나 오랫동안 이동해야 하는지를 결정하는 데 있어 수용가능한 오차 한계를 증가시킬 것이다.

한 실시형태에서, 방법은 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체와 접촉될 때 제1 튜브 및 제2 튜브를 압축된 상태를 향해 이동시킴으로써 흡입 그립핑 부재와 선별될 물체 사이의 충격을 감쇠시키는 단계를 더 포함한다.

이로써, 선별 시스템의 구성요소는 제1 튜브 및 제2 튜브의 감쇠 움직임으로 구성요소의 마모 및 응력이 감소될 수 있으므로 더 긴 기술적 수명을 얻을 수 있다.

한 실시형태에서, 선별될 물체가 식별될 때, 재료가 또한, 예를 들어, 근적외선 시스템 또는 다른 시각적 수단을 사용하여 식별될 수 있고, 식별된 재료와 연관된 가속도 또는 속도 프로파일은 선별될 물체를 선별 위치를 향해서 이동시킬 때 사용된다. 다른 실시형태에서, 무게는 물체를 이동시키기 위한 적절한 속도 또는 가속도 프로파일을 선택하기 위해 계산되고 사용된다. 이로써, 선별 방법 동안에 무거운 물체를 떨어뜨리는 것을 회피하는 것이 가능하다.

또 다른 실시형태에서, 방법은 역방향으로 된 공기 유동을 사용하여 필터를 청소하는 단계를 더 포함한다. 이로써, 필터는 수동으로 청소될 필요가 없다. 또한, 유동이 선별 위치를 향해 지향되는 동안 필터가 청소될 것이며, 이는 필터에 있는 임의의 입자가 선별 위치를 향해 분출되는 것을 허용할 것이다.

한 실시형태에서, 방법은 선별될 물체의 무게를 결정하고/하거나 측정하는 단계; 및 선별될 물체를 갖는 로봇 아암을 물체의 결정된 무게와 관련된 가속도로 선별 위치를 향해 이동시키는 단계를 더 포함한다. 이로써, 낮은 무게를 갖는 물체는 높은 가속도(빠른 속도)로 선별될 수 있고, 높은 무게를 갖는 물체는 더 낮은 가속도(더 낮은 속도)로 선별되어 더 적은 낙하로 귀결될 수 있다. 대체로, 이것은, 가능할 때 속도를 높이는 것이 선별 시간을 감소시키고 무거운 물체의 낙하 횟수를 감소시키는 것이 선별에 소요되는 총 시간을 또한 감소시키기 때문에, 더 효율적인 선별 작업으로 이어질 것이다.

한 실시형태에서, 방법은 선별될 물체의 결정된 또는 측정된 무게에 기반하여 가속 한계를 선택하는 단계, 및 계산된 가속도 한계를 초과하지 않는 가속도로 선별 위치를 향해 선별될 물체와 함께 로봇 아암을 이동시키는 단계를 더 포함한다. 본 출원의 맥락에서 "선택"이라는 표현은 무게를 기반으로 하는 목록 또는 함수로부터 가속도 값을 단순히 선정하는 것 또는 무게를 기반으로 가속 한계를 계산하는 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 일부 실시형태에서, 공기 유동으로부터의 흡입력은 가속 한계를 계산하기 위해서 사용될 수 있다.

한 실시형태에서, 방법은 바람직하게는 압력 센서를 사용하여, 선별될 물체의 성공적인 그립이 수행되었는지 여부를 결정하는 단계, 및 성공적인 그립이 없는 경우 진공 선별 시스템에서의 오류를 감독 제어 수단에 보고하는 단계를 포함한다. 이로써, 시스템은 선별될 물체를 그립하려는 시도를 다시 시작하고/하거나 물체를 그립하는 데 실패하면 시스템에 경고 신호를 보낼 수 있다.

"포함하다/포함하는"이라는 용어가 본 명세서에서 사용될 때 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 특정하도록 이해되지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 강조된다. 청구범위에서 사용되는 모든 용어들은, 본원에서 명시적으로 달리 정의되지 않는 한, 기술 분야에서의 이들의 통상적인 의미에 따라 해석될 것이다. "요소, 장치, 구성요소, 수단, 단계 등"에 대한 모든 언급은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 요소, 장치, 구성요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 사례를 참조하는 것으로서 개방형으로 해석될 것이다.

예로서, 본 발명의 실시형태는 이제 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 개념의 한 실시형태에 따른 폐기물을 선별하기 위한 로봇식 진공 선별 시스템을 도시한다.
도 2는 한 실시형태에 따른 그립핑 시스템의 종단면을 도시한다.
도 3은 한 실시형태에 따른 스프링 수단과 센서를 구비하는 그립핑 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 한 실시형태에 따른 그립핑 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5는 방법의 흐름도를 예시한다.

이제 본 발명의 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에서 설명되는 실시형태에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 이러한 실시형태는 본 개시내용이 당업자에게 상세하고 완전해지고 본 발명의 범위를 충분하게 전달하도록 제공된다. 첨부 도면에 예시된 특정 실시형태의 상세한 설명에 사용된 용어는 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 도면에서, 유사한 숫자는 유사한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 개념의 한 실시형태에 따른 폐기물을 선별하기 위한 로봇식 진공 선별 시스템(10)을 예시한다. 로봇식 진공 선별 시스템(10)은 획정된 작업 영역에서, 특히 선별될 물체(400)와 복수의 선별 위치(500, 502, 504) 사이에서 그립핑 시스템(200)을 이동시키기 위한 로봇 아암(100)을 포함한다. 도면의 선별 위치는 세 개의 상이한 컨테이너(500, 502, 504)이다. 컨테이너의 개수는 더 적거나 더 많을 수 있고, 또한　선별될 물체의 예상되는 부피에 따라 사이즈가 다를 수 있다.

선별될 물체(400)는 재활용 프로세스에서 선별되는 것이 유익한 임의의 유형의 물체일 수 있다. 이것은 재활용될 물체일 수 있지만, 또한 다른 물체들이 선별될 수 있도록 재활용 불가능한 물체일 수 있다.

도 1에 예시된 특정 실시형태에서, 로봇 아암은 외측 아암(106), 중간 아암(104) 및 내측 아암(102)을 포함한다. 이것은 외측 아암(106)의 외측 단부에 있는 도구 장착 부분(108)을 포함한다. 아암(102, 104, 106)은 획정된 작업 영역에서 3차원 방식으로 그립핑 시스템(200)을 이동시키기 위해서 사용된다. 아암은 또한 각각의 조인트(joint)에서 회전가능하고 피벗가능할 수 있다. 도면에서 로봇 아암은 단지 예시적인 실시예로서만 보여지고, 다른 실시형태에서 로봇 아암은 작업 영역에서 물체를 집고 배치하기 위해 작업 영역에서 이동되는 것이 허용된 임의의 유형의 산업용 이동 기계일 수 있다.

물체는 컨베이어 벨트(410) 상에 있는 것으로 예시되어, 물체가 컨베이어 벨트의 제1 단부로부터 제2 단부로 이동된다. 로봇 아암의 작업 영역은 컨베이어 벨트의 일부분과 선별 위치(500, 502, 504)에 걸쳐 획정된다.

기류 발생 수단(700)은 도 1에 단지 개략적으로 예시되고, 임의의 유형의 기류 생성기, 예컨대, 흡입/송풍 펌프 또는 압축기일 수 있다. 이것은 또한 흡입 및 송풍 유동을 제어하기 위해 하나 또는 여러 개의 밸브를 통해 유동 채널에 연결되는 상이한 유동 방향을 위한 두 개의 상이한 펌프일 수 있다.

도 2는 한 실시형태에 따른 그립핑 시스템(200)의 측면도의 종단면도를 예시한다. 그립핑 시스템(200)은 제1 튜브(210)와 제2 튜브(220)를 포함하며, 제1 튜브는 부분적으로 제2 튜브(220) 내부에 배열된다. 다른 실시형태에서, 대신에 제2 튜브가 제1 튜브 안으로 부분적으로 삽입되도록 하는 것이 가능하다.

제1 튜브(210) 및 제2 튜브(220)는 접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동가능할 수 있다. 접힌 상태에서, 제1 튜브(210)는 제2 튜브(220) 안으로 가능한 멀리 배열되고, 확장된 상태에서, 제2 튜브는 가능한 적게 중첩되도록 배열된다. 축방향 중첩은 접힌 상태에서 약 70-200 mm일 수 있고, 확장된 상태에서 약 10-50 mm일 수 있다 접힌 상태에서. 스트로크 길이, 즉 확장된 상태에 비교하여 접힌 상태에서의 중첩의 차이가 전체 댐핑 스트로크 길이를 제공한다.

스프링 수단(240)은 확장된 상태를 향해 제1 튜브 및 제2 튜브 상에 축방향 힘을 작용할 수 있도록 배열된다. 도 2에는 단지 하나의 스프링 수단(240)이 예시된다. 도 3에는 대신 4개의 스프링 수단이 예시된다. 임의의 수의 스프링 수단이 고려가능할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 튜브 주위에 동축으로 배열된 하나의 스프링 수단을 갖는 것이 또한 가능하다(미도시). 코일 스프링, 고무와 같은 탄성 부재 또는 임의의 기타 유형의 스프링일 수 있는 스프링 수단의 기능은 이것이 제1 및 제2 튜브를 확장된 상태로 가압하는 것이다.

도 2의 특정 실시형태에서, 그립핑 시스템(200)은 제1 튜브(210)에 유체 유동가능하게 연결되는 연결 부분(230)을 포함한다. 제1 튜브(210), 제2 튜브(220) 및 연결 부분(230)은 모두 중공이다. 제1 튜브(210), 제2 튜브(220) 및 연결 수단(230)의 캐비티들은 유동 채널(228)을 획정한다. 유동 채널(220)은 도 1에 개략적으로 예시된 바와 같이 유동 생성 수단(700)에 추가로 유체 유동가능하게 연결된다.

제1 튜브(210)는 제1 튜브의 오리피스를 구성하는 내측 단면 개구(212)를 포함한다. 제2 튜브는 또한 제2 튜브의 오리피스를 구성하는 내측 단면 개구(222)를 포함한다. 마지막으로, 연결 수단(230)은 또한 연결 수단 오리피스를 구성하는 내측 단면 개구(232)를 포함한다. 논의된 이러한 구성요소의 오리피스는 각각의 구성요소의 최소 영역에 위치된다.

유동 채널(228)을 통해 흡입된 공기 유동(또는 다른 적절한 가스)의 바람직하지 않은 압력 강하를 회피하기 위해, 제1 튜브, 제2 튜브 및 연결 수단(230)의 오리피스들(212, 222, 232)은 실질적으로 동일한 오리피스 사이즈를 가질 수 있다. 한 설계에서, 오리피스들은 흡입 유체 유동의 하류에서 약간 증가된다.

예시된 실시예에서, 제1 튜브(210)와 제2 튜브(220)는 상이한 마모 계수(또는 강성/마멸 계수)를 갖는 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 제1 튜브(210)는 마모 계수가 더 높은 재료로 만들어지고, 제2 튜브는 마모 계수가 더 낮은 재료로 만들어진다. 위에서 설명된 것처럼, 더 큰 계수는 재료가 마모에 대해 덜 저항성이라는 것을 나타내고, 더 낮은 계수는 재료가 더 쉽게 마모된다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 폴리에틸렌의 마모 계수는 약 1.3 x 10^-7이고, 경성의 공구강의 마모 계수는 1.3 x 10^-4이다. 이것을 설명하는 또 다른 방법은 재료의 내마모성(abrasive wear resistance)이다.

한 실시예에서, 제1 튜브(210)는, 예를 들어, 철, 스테인레스 스틸 또는 알루미늄을 포함하는 금속 재료로 만들어질 수 있다. 제2 튜브(220)는, 예를 들어, PU 또는 ABS와 같은 폴리머 재료를 포함하는 재료로 만들어질 수 있다.

상이한 마모 계수들을 갖는 재료들의 사용은 무윤활(lubrication free) 작동을 가능하게 한다. 무윤활 작동은, 적용분야에 먼지가 많고 윤활이 먼지 입자를 축적시켜 시스템의 마모 및 인열(tear)로 이어질 수 있으므로, 바람직하다.

유동 채널은 필터 캐비티(226)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 필터 캐비티는 제2 튜브(220)에 배열된다. 이것은 그립핑 시스템(200)이 선별될 물체와 결합되는 개구부에 제2 튜브가 더 가깝기 때문에 바람직하다. 이로써 필터에 의해 수집된 입자는 그립핑 시스템 안으로 너무 멀리 이동되지 않을 것이다. 필터 캐비티(226)는 내측 단면 개구(212, 222, 223)보다 더 큰 단면적을 갖는다. 이에 대한 이유는 필터(260) 내 오리피스 개구들(261)의 합이 제1 튜브, 제2 튜브 및 연결 수단의 오리피스(212, 222, 232)와 같거나 더 큰 면적을 가져야 하기 때문이다.

더욱이, 제1 튜브(210)와 제2 튜브(220)는 바람직하게는, 선별 프로세스에서 제1 튜브 및 제2 튜브가 바람직하지 않은 방식으로, 예를 들어, 방사상 움직임으로 이동되지 않는 것을 보장하도록 높은 정도의 강성을 갖는다. 튜브가 원치 않는 방사상 움직임으로 움직일 경우, 이것은 공기 누출, 진공(부압)의 손실, 및 선별될 물체(400)의 의도하지 않은 낙하로 이어질 수 있다. 제1 튜브의 강성은 무거운 물체를 선별할 때 특히 유익하다.

제1 튜브와 제2 튜브 사이의 방사상 거리는 1 mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 공기 누출을 감소시키도록 0.5 mm 이하이다.

압력 센서(265)는 유동 채널(228)에 배열되어 시스템의 잠재적인 오작동 또는 유동 채널의 막힘을 나타낼 수 있다. 센서는 물체가 공기 유동을 차단하고 있는지 및 물체가 그립핑 시스템(200)에 어떤 힘으로 유지되고 있는지를 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 물체를 유지하고 있는 힘은 로봇 아암이 선별될 물체와 함께 움직여야 하는 속도 및/또는 가속도를 계산하기 위해서 사용될 수 있다.

압력 센서(265)는 또한 막힘의 정도가 불만족스럽다고 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 이것은 로봇 아암이 선별될 물체에 새로운 접촉으로 접근하려고 시도하는 것으로 귀결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이것은 또한 일부 구성요소의 오작동으로 유발될 수 있는 유동 채널에서의 누출이 있다는 것을 나타내기 위해서 사용될 수 있다. 공기 유동 누출의 검출이 표시되는 경우(예컨대, 예상보다 더 낮은 부압을 검출하는 것을 통해서), 센서는 하나 이상의 구성 요소가 유지 관리, 수리, 또는 교체를 필요로 한다는 경보 신호 표시를 보낼 수 있다. 압력 센서(265)는 제2 튜브(220)에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 유동 채널(228)의 어느 곳에나 배열될 수 있다.

마지막으로, 그립핑 시스템(200)은 최외측 단부에 있는 흡입 그립핑 부재(300)를 포함한다. 흡입 그립핑 부재(300)는 선별될 물체의 표면에 따라 적응되도록 형성될 수 있는 가요성 부재일 수 있다. 흡입 그립핑 부재(300)는, 로봇 아암(100)이 그립핑 시스템(200)을 선별될 물체를 향해서 가압할 때, 선별될 물체의 표면에 꼭 맞게 맞춰져, 물체가 공기 유동(228)의 부압에 의해서 유지될 수 있다. 이것은, 예컨대, 흡입 컵, 고무 노즐 또는 이와 유사한 것일 수 있고, 설명된 바와 같은 기능을 수행하는 어떠한 형태의 것일 수 있다. 그립핑 부재는 선별될 물체에 대한 꼭 맞는 맞춰짐을 보장하도록 다수 번의 들어올림에서 사용된 후 또는 손상 시 교체될 수 있다.

도 3은 한 실시형태에 따른 그립핑 시스템(200)의 개략도를 예시한다. 그립핑 시스템은 센서(250) 및 기계적 표시기(252)를 포함한다. 센서(250)는 확장된 상태와 접힌 상태 사이에서 제1 튜브와 제2 튜브의 축방향 위치를 감지하기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 정보는 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체 상에/안으로 충분히 가압되었는지 여부를 알기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 이것은, 스프링 수단(240)이 어떠한 이유로 인해 제1 튜브와 제2 튜브를 확장된 상태로 만들지 못하는 것과 같이, 무엇인가가 오작동하는 것을 감지하기 위해서 사용될 수 있다. 이것이 검출되면, 오작동 경고가 오작동을 표시하기 위한 시스템으로 보내질 수 있으며, 이는 또한 제2 튜브에 상대적인 제1 튜브의 이동과 관련된 구성요소들 중 임의의 구성요소에 대한 유지 관리, 수리 또는 교체를 수행하라는 프롬프트(prompt)를 포함할 수 있다. 이로써 센서(250)는 슬라이딩 시스템의 잠재적인 고장에 대한 표시기로서 역할을 할 수 있다.

센서(250)는 용량성 또는 유도성 센서, 또는 위치를 표시할 수 있는 임의의 다른 유형의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 또한 제1 및 제2 튜브의 움직임에서 스트로크 길이를 검출하는 비전 시스템과 함께 작동할 수 있다.

도 4는 본 발명의 개념의 한 실시형태에 따른 그립핑 시스템(600)의 개략적인 사시도를 예시한다. 상술된 실시형태의 전반적인 원리는 모두, 유동 채널(628)이 제1 튜브 및 제2 튜브 내부에 배열되지 않는다는 점을 제외하고 이 실시형태와 관련된다. 대신, 이 예시적인 실시형태에서, 그립핑 시스템(600)은 복수의 제1 튜브(610a - 610d)와 복수의 제2 튜브(620a - 620d)를 포함한다. 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍을 구성하는 복수의 제1 튜브와 복수의 제2 튜브는 접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동 가능하다.

연결 수단(630)은 여전히 공기 유동 생성 시스템(700)(도 4에 도시되지 않음)에 유체 유동가능하게 결합되며, 그립핑 부재(310)는 이전 실시형태에서와 같이 그립퍼 시스템의 하측 단부에 배열된다. 또한, 내부에 필터(미도시)가 배치되는 필터 캐비티(626)는 그립핑 부재(310) 바로 위에 배열된다. 위에서 설명된 바와 같이, 이 실시형태에서 또한, 복수의 제1 튜브와 복수의 제2 튜브는 바람직하게는 서로 다른 마모 계수를 갖는 재료로 만들어진다. 이 실시형태에서, 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍은 그립핑 시스템(600)의 수직 중심 축선을 중심으로 고르게 분포된다. 예시된 특정 실시예에서, 제1 튜브와 제2 튜브의 쌍이 네 개 있다. 이것은 다른 실시예에서 더 적은 쌍 또는 더 많은 쌍일 수 있다.

그립핑 부재(310)는 유동 채널을 통해 공기 유동 생성 시스템과 유체 유동가능하게 연결된다. 유동 채널은 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍으로부터 분리된 가요성 튜브(미도시)에 배열된다. 한 실시형태에서, 가요성 튜브는 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍의 중앙에 배열된다.

필터 캐비티(626)에 배열된 필터는 바람직하게는 유동 채널과 동일한 단면적을 갖는 구멍 개구들을 갖는다. 또한, 가요성 튜브는 바람직하게는 압력 강하를 회피하기 위해 유동 채널의 오리피스에 대응하는 오리피스를 갖는다.

이제 장치의 기능이 일반적인 설명으로 설명될 것이고, 그 후 도 5의 흐름도와 관련하여 방법이 더 상세히 설명될 것이다.

선별될 물체(400)는 3D 식별 시스템, 예컨대, 스테레오 카메라 시스템 또는, 예컨대, 레이저와 카메라의 조합, 및/또는 근적외선 시스템으로 식별될 수 있다. 흡입 공기 유동은 유동 채널(228)과 흡입 그립핑 부재(300)를 통해 적용되고, 로봇식 진공 선별 시스템(10)은 선별될 물체(400)를 향해 이동하여 선별될 물체(400)와 접촉하게 된다. 선별될 물체(400)를 그립핑 부재(300)와 결합시키고 로봇식 진공 선별 시스템(10)을 물체를 향해 하강시키면, 공기 유동은 흡입 그립핑 부재(300) 상의 선별될 물체(400)에 의해서 제한되고, 부압이 유동 채널(228)에 생성된다.

유동 채널(228)에서의 부압과 물체를 향한 로봇식 진공 선별 시스템(10)의 움직임은 제1 및 제2 튜브가 확장된 상태로부터 접힌 상태로 이동하게 하며, 여기서 제1 및 제2 튜브의 중첩이 증가될 것이다. 한 실시형태에서 접힌 상태의 스프링 수단에 의해서 가해지는 힘은 확장된 상태의 스프링 수단에 의해서 가해지는 힘보다 더 크고, 스프링 힘은 선별될 물체(400)에 대한 그립핑 부재(300)의 충격을 완화시킨다.

유동 채널(228)에서 생성된 공기 유동은 그립핑 부재(300)에 대해 그리고 공기 유동 생성 시스템을 향해 흡입된 물체를 유지하고 있다. 이어서, 로봇식 진공 선별 시스템(10)은 픽킹(picking) 위치로부터 미리 결정된 선별 위치(500, 502, 504)를 향해 이동한다.

선별 위치에 도달되면, 공기 유동이 역방향으로 되고 유동 채널의 압력이 증가하고, 제1 및 제2 튜브는 접힌 상태로부터 확장된 상태로 스프링 수단으로 가압된다. 압력의 증가와 스프링 수단에 의한 제2 튜브의 하향 움직임은 물체(400)를 그립핑 부재로부터 분출한다. 역방향 공기 유동은 유동 채널(228)의 압력을 증가시키고, 잠재적인 잔해 및 작은 아이템을 필터(260)에서 청소한다.

이제, 방법은 도 5와 관련하여 설명될 것이며, 이는 설명되는 본 발명의 방법의 흐름도를 예시한다. 흐름도는 수행될 다수의 단계(S1-S9)를 포함한다. 또한, 단계 s2, s3 및 s8과 관련하여 세 개의 세트의 선택적 단계가 있다. 이러한 선택적 단계는 도면에서 파선으로 예시된다.

이러한 단계들 중 일부는 번호가 있지만 다른 순서로 수행될 수 있다는 것이 주의된다. 예를 들어, 물체를 식별하는 단계는 물체와 결합하는 단계 전, 도중 및/또는 후에 수행될 수 있다.

설명되는 방법은 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법이다. 이 방법에서 제1 단계는 선별될 물체를 식별하는 것(S1)이다. 이러한 식별은, 예를 들어, 비전 시스템 및/또는 근적외선(NIR: Near Infrared) 시스템을 사용하여 행해질 수 있다. 검출은 물체의 유형 및/또는 물체의 재료 유형에 기반하여 물체를 검출하는 것을 관여시킬 수 있다. 제2 단계로서, 이 방법은 흡입 그립핑 부재(310)를 통해 흡입 공기 유동을 적용하는 단계(S2)를 관여시킨다. 흡입 공기 유동은 위에서 설명된 바와 같이 흡입 공기 유동 생성 수단(700)에 의해서 생성된다.

또한, 선별될 물체의 무게를 결정하는 선택적 단계(S2b)가 수행될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 무게의 계산을 위한 또는 사전 선별된 물체의 목록으로부터 적절한 무게를 선택하기 위한 기초가 될 수 있는 물체의 재료와 부피를 결정함으로써 또는 측정 센서로 선별될 물체의 무게를 측정함으로써 수행될 수 있다.

또한, 식별된 물체에 대해 사용될 가속 한계를 계산하거나 가속도 및/또는 속도를 수신하는 옵션이 있다. 이것은, 예를 들어, 종이나 플라스틱 용기와 같은 더 가벼운 물체가 금속 폐기물이나 유리 물체와 같은 더 무거운 물체보다 더 빠른 속도 및/또는 가속도로 이동될 수 있도록 사용될 수 있다. 이것은 선별 시스템이 무거운 물체를 떨어뜨리는 것을 회피하기 위해, 상대적으로 가벼운 물체를 빠른 속도로 선별하고 무거운 물체를 더 낮은 속도로 선별하게 한다.

가속도나 속도가 물체의 무게/유형에 기반하여 계산/검색되는지에 관계없이, 방법의 다음 단계는 로봇 아암을 선별될 물체를 향해 이동시켜 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체와 접촉되게 하는 것이다(S3).

다른 선택적인 단계는 흡입 그립핑 부재가 선별될 물체와 접촉될 때 제1 및 제2 튜브를 압축된 상태를 향해 이동시킴으로써 흡입 그립핑 부재와 선별될 물체 사이의 충격을 감쇠시키는 단계(S3b)일 수 있다.

그 후, 다음 단계는 선별될 물체에 의해서 흡입 그립핑 부재의 개구를 통한 공기 유동을 제한하는 것이다(S4). 따라서, 흡입 그립핑 부재를 선별될 물체와 접촉시킴으로써, 그립핑 부재를 통한 공기 유동이 차단된다. 이것은 선별될 물체를 제자리에 유지시키는 부압의 축적으로 이어질 것이다.

바람직하게는, 이전 단계와 동시에 수행되는 다음 단계는 흡입 공기 유동으로 스프링 수단을 적어도 부분적으로 압축시켜 제1 튜브 및 제2 튜브를 압축된 상태를 향해 이동시키는 것이다(S5). 이것은 부분적으로 부압에 의해서 이루어지지만, 흡입 그립핑 부재를 선별될 물체 상에/안으로 가압하는 로봇 아암에 의해서 생성된 힘에 의해서 또한 이루어진다.

적어도 이전 단계와 병렬로 발생되는 다음 단계로서, 이 방법은 흡입 공기 유동으로 선별될 물체를 유지하는 단계(S6)를 관여시킨다.

압력 센서가 공기 유동 채널의 부압을 감지하는 것에 의해서 확인될 수 있는, 흡입 그립핑 부재에 의한 선별될 물체의 고정적 유지 후, 로봇 아암은 선별 위치를 향해 이동될 것이다(S7). 선별 위치는 선별될 물체가 무엇인지에 기반하여 결정될 것이다. 선택될 수 있는 선택적 선별 위치가 하나 또는 여러 개 있을 수 있다.

무게를 결정 또는 측정하는 단계가 수행되는 경우, 아암은 물체의 결정된 무게와 관련된 가속도/속도로 선별 위치를 향해 선택적으로 이동될 수 있다.

그 후, 방법은 공기 유동을 역방향으로 하고 스프링 수단을 이용하여 제1 튜브 및 제2 튜브를 확장된 상태를 향하여 가압하여(S8), 이로써 선별될 물체를 선별 위치를 향해 분출하는(S9) 단계를 포함한다.

분출은 로봇 아암이 선별 위치까지 완전히 이동될 필요가 없지만, 물체가 분출로 인해 궤적 상 마지막 부분에서 튀어나오게 될 수 있는 것을 가능하게 한다. 이것은 로봇 아암이 더 짧은 움직임을 가질 수 있기 때문에 선별 시스템의 효율성을 높일 것이다.

마지막으로 예시된 선택적인 단계로서, 필터는 역방향 공기 유동에 의해 청소(S8b)될 수 있다.

방법은 바람직하게는 압력 센서를 사용하여, 선별될 물체의 성공적인 그립을 결정하는 단계, 및 성공적인 그립이 없는 경우 진공 선별 시스템에서의 오류를 감독 제어 수단에 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 선별될 물체(400)의 재료, 형상(예를 들어, 길이, 너비, 높이 또는 형태) 및 무게는 3차원 검출 시스템(미도시)을 사용하여 식별될 수 있다. 또한, 로봇식 진공 선별 시스템(10)의 가속도 및/또는 속도 및 이동 프로파일을 포함하는 데이터 세트는 위에서 설명된 바와 같이 감지되거나 계산된 다양한 물체 매개변수에 기반될 수 있다. 무거운 물체, 예를 들어, 금속 물체, 또는 복잡한 제품, 예를 들어, 에어백은 더 가벼운 물체, 예를 들어, PET 병과 다른 가속 매개변수 및 움직임 프로필을 사용하여 선별된다. 무거운 물체는 가벼운 물체보다 더 느리게 선별될 것이다. 가속도 매개변수 및 움직임 프로파일은, 선별될 물체가 선별 위치로의 이동 동안에 그립핑 시스템(200)으로부터 분리되지 않는 것을 보장하도록 선택된다. 픽킹될 물체의 무게를 추정하거나 계산함으로써, 가속도 제한은 공기 유동 생성 수단으로부터 발생되는 힘 및 무게에 기반하여 계산될 수 있다.

예를 들어, 물체가 50 N의 힘으로 그립핑 시스템에 유지될 수 있는 경우, 그립핑 시스템이 선별될 물체를 유지하는 지점에서 로봇 아암의 가속도는 a=F/m 미만으로 제한될 수 있으며, 여기서 F는 한계 힘(50 N)이고, m은 물체의 무게이고, a는 한계 가속도가 된다. 또한, 공기 유동 생성 수단으로부터의 힘이 조정되어, 특정 임계값을 넘는 물체를 픽킹할 때 더 큰 유동 및 따라서 흡입력이 사용되는 것이 고려될 수 있다.

물체의 무게를 고려하면, 더 무거운 물체보다 가벼운 물체를 훨씬 더 빠르게 선별하는 것이 가능하여, 더욱 효율적인 선별로 귀결된다. 분명히, 한계 힘은, 예를 들어, 10N과 100N 사이에서 다양할 수 있다. 또한, 설정된 가속도 한계는 안전 레벨 인자를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 150% 또는 200%의 안전 인자가 사용될 수 있어, 사용되는 실제 가속도는 이론적인 가속도 한계의 2/3 또는 1/2이다. 이것은 선별될 물체의 더 적은 수의 낙하로 귀결될 것이다.

본 발명이 개시된 특정 실시형태에 한정되지 않는다는 것, 및 변형예 및 다른 실시형태가 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 전술된 설명 및 연관된 도면이 요소 및/또는 기능의 특정한 예시적인 조합의 맥락에서 예시적인 실시형태를 설명하지만, 요소 및/또는 기능의 다양한 조합이 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 대안적인 실시형태에 의해서 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 첨부된 청구항들 중 일부에서 설명될 수 있는 바와 같이 위에서 명시적으로 설명된 것과 다른 요소 및/또는 기능의 조합이 또한 고려될 수 있다. 장점, 이점 또는 문제에 대한 해결책이 본 명세서에서 설명되는 경우, 이러한 장점, 이점 및/또는 해결책이 일부 예시적인 실시형태에 적용가능할 수 있지만, 반드시 모든 예시적인 실시형태에 적용가능할 수 있다는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 임의의 장점, 이점 또는 해결책이 모든 실시형태 또는 본 명세서에서 청구되는 것에 중요하거나 요구되거나 필수적인 것으로 생각되어서는 안 된다. 본 명세서에서 특정한 용어가 사용되었으나, 이는 제한의 목적을 위해서가 아니라 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다.

Claims (15)

1. 폐기물용 로봇식 진공 선별 시스템으로서,
   3차원 방식으로 움직이도록 적응된 로봇 아암;
   유동 채널을 통해 공기 유동 생성 시스템에 유체 유동가능하게 결합된, 선별될 물체를 그립(grip)하도록 구성된 흡입 그립핑 부재;
   접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동가능한 제1 튜브 및 제2 튜브;
   상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브에 상기 확장된 상태를 향해 축방향 힘을 작용시키기 위한 스프링 수단; 및
   물체가 상기 공기 유동 발생 시스템을 향해서 흡입되는 것을 방지하기 위한 필터를 포함하되,
   상기 제1 튜브는 상기 로봇 아암에 결합되고, 상기 흡입 그립핑 부재는 상기 제2 튜브에 결합되어 상기 제2 튜브와 함께 확장된 위치와 접힌 위치 사이에서 이동하도록 구성되고,
   상기 공기 유동 생성 시스템은 공기 유동을 역방향으로 하여 상기 물체를 분출하도록 적응되고, 상기 스프링 수단은 상기 공기 유동이 역방향으로 될 때 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브를 상기 접힌 상태로부터 상기 확장된 상태로 이동시켜 추가적인 분출 움직임을 생성하도록 구성된, 로봇식 진공 선별 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 튜브에 상대적인 상기 제1 튜브의 위치적 상태를 결정하도록 구성된 센서를 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 센서는, 상기 선별될 물체의 성공적인 그립 및/또는 미리 결정된 값을 초과하는 무게의 물체를 그립핑할 때 과부하 상태를 검출하도록 적응된, 로봇식 진공 선별 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   공기 막힘을 검출하기 위해 상기 유동 채널의 공기 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브는, 상기 진공으로부터의 힘이 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브를 선별될 물체와 결합될 때 상기 접힌 상태로 만들 때까지, 상기 확장된 상태에 있는, 로봇식 진공 선별 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유동 채널의 단면 유동 개구는 상기 유동 채널에서의 압력 강하를 회피하도록 구성된, 로봇식 진공 선별 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 로봇식 진공 선별 시스템은 상기 유동 채널에 배열된 필터 캐비티(cavity)를 포함하고, 상기 필터 캐비티는 상기 유동 개구보다 더 큰 단면을 갖고, 필터 개구는 상기 유동 채널의 상기 단면 유동 개구와 동일하거나 더 큰, 로봇식 진공 선별 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 튜브는 제1 마모 계수의 재료로 만들어지고, 상기 제2 튜브는 더 작은 제2 마모 계수의 재료로 만들어지는, 로봇식 진공 선별 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유동 채널은 상기 제1 튜브와 상기 제2 튜브 내부에 배열되는, 로봇식 진공 선별 시스템.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    접철식으로 배열되고 접힌 상태와 확장된 상태 사이에서 이동 가능한 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍을 구성하는 복수의 제1 튜브와 복수의 제2 튜브를 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍은 상기 로봇식 진공 선별 시스템의 수직 중심 축선을 중심으로 균일하게 분포되고, 상기 유동 채널은 상기 제1 튜브와 제2 튜브의 복수의 쌍으로부터 분리된 가요성 튜브에 배열되는, 로봇식 진공 선별 시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 선별될 물체를 식별하는 단계(S1);
    상기 흡입 그립핑 부재를 통해 흡입 공기 유동을 적용하는 단계(S2);
    상기 로봇 아암을 상기 선별될 물체를 향해 이동시켜 상기 흡입 그립핑 부재가 상기 선별될 물체와 접촉되게 하는 단계(S3);
    상기 선별될 물체에 의해서 상기 흡입 그립핑 부재의 개구를 통한 공기 유동을 제한하는 단계(S4);
    상기 흡입 공기 유동으로 상기 스프링 수단을 적어도 부분적으로 압축(S5)시켜 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브를 상기 압축된 상태를 향해 이동시키는 단계;
    상기 흡입 공기 유동으로 상기 선별될 물체를 유지하는 단계(S6);
    상기 로봇 아암을 선별 위치를 향해 이동시키는 단계(S7);
    상기 공기 유동을 역방향으로 하고(S8) 상기 스프링 수단으로 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브를 상기 확장된 상태를 향해 가압하는 단계; 및 이로써
    상기 선별될 물체를 상기 선별 위치를 향해 분출하는(S9) 단계를 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 흡입 그립핑 부재가 상기 선별될 물체와 접촉될 때 상기 제1 튜브 및 상기 제2 튜브를 상기 압축된 상태를 향해 이동시킴으로써 상기 흡입 그립핑 부재와 상기 선별될 물체 사이의 충격을 감쇠시키는 단계(S3b)를 더 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 역방향으로 된 공기 유동으로 상기 필터를 청소하는 단계(S8b)를 더 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선별될 물체의 무게를 결정(S2b)하거나 측정하는 단계; 및
    상기 선별될 물체를 갖는 상기 로봇 아암을 상기 물체의 상기 결정된 또는 측정된 무게와 관련된 가속도로 상기 선별 위치를 향해 이동시키는 단계(S7b)를 더 포함하는 로봇식 진공 선별 시스템을 제어하기 위한 방법.