KR20240020392A - 다중 케이블을 이용한 그리퍼 및 이를 포함하는 파지 시스템 - Google Patents

Abstract

다중 케이블을 이용한 그리퍼 및 이를 포함하는 파지 시스템이 개시된다. 그리퍼는 다층 구조로 형성되는 프레임 및 프레임에 구비되고, 복수의 케이블을 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 대상물체의 둘레가 감싸지도록 복수의 케이블이 위치되면 복수의 케이블 각각에 대한 길이를 줄여 대상물체를 파지하는 복수의 액추에이터를 포함한다.

Description

다중 케이블을 이용한 그리퍼 및 이를 포함하는 파지 시스템{Gripper using multiple cables and gripping system comprising the same}

본 발명은 그리퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 안정적으로 파지하는 다중 케이블을 이용한 그리퍼 및 이를 포함하는 파지 시스템에 관한 것이다.

최근 로봇의 비전 및 인공지능이 발달함에 따라 로봇은 사물을 인식하고, 다양한 물체의 핸들링을 시도하고 있다. 기계, 전자 등의 산업 현장은 다품종 소량생산의 환경에서 로봇 자동화를 시도하고 있으며, 농업분야에도 로봇이 적용되어 과수 및 다양한 작물을 다루기 위한 연구가 진행되고 있다.

이를 위해 로봇의 그리퍼는 사람의 손가락 모양을 본 뜬 그리퍼, 자연을 모방한 소프트 그리퍼 등 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이렇게 개발된 그리퍼는 제조, 서비스, 의료 및 농업 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

일반적으로 사람의 손모양 그리퍼 또는 소프트 그리퍼의 경우, 파지하는 물체가 커지면 그리퍼의 크기도 커져야 하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 흡착형 형태의 그리퍼가 개발되었으나, 이는 물체 표면의 재질 등에 영향을 받아 표면에 구명이 많다거나, 미끄거운 경우, 파지가 힘들 수 있다.

따라서 파지하는 물체의 크기, 표면, 형상 등의 제약을 최소화하면서도 안정적으로 파지할 수 있는 그리퍼의 개발이 필요한 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2015-0009144호(2015.01.26.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다양한 크기, 재질 및 형상을 가지는 대상물체를 안정적으로 파지하여 목적지로 이동시키는 다중 케이블을 이용한 그리퍼 및 이를 포함하는 파지 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 그리퍼는, 다층 구조로 형성되는 프레임 및 상기 프레임에 구비되고, 복수의 케이블을 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 상기 대상물체의 둘레가 감싸지도록 상기 복수의 케이블이 위치되면 상기 복수의 케이블 각각에 대한 길이를 줄여 상기 대상물체를 파지하는 복수의 액추에이터를 포함한다.

또한 상기 복수의 액추에이터는, 상기 프레임에 고정되되, 제1 케이블을 고정하는 제1 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제1 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제1 케이블의 길이를 조절하는 제1 기어박스와, 상기 제1 케이블 고정부와 상기 제1 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제1 케이블의 연결을 가이드하는 제1 가이드부를 포함하는 고정형 액추에이터, 상기 고정형 액추에이터와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비되고, 상기 프레임의 외주면을 따라 이동되되, 제2 케이블을 고정하는 제2 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제2 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제2 케이블의 길이를 조절하는 제2 기어박스와, 상기 제2 케이블 고정부와 상기 제2 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제2 케이블의 연결을 가이드하는 제2 가이드부를 포함하는 제1 이동형 액추에이터 및 상기 고정형 액추에이터와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비되고, 상기 프레임의 외주면을 따라 이동되되, 제3 케이블을 고정하는 제3 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제3 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제3 케이블의 길이를 조절하는 제3 기어박스와, 상기 제3 케이블 고정부와 상기 제3 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제3 케이블의 연결을 가이드하는 제3 가이드부를 포함하는 제2 이동형 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고정형 액추에이터, 상기 제1 이동형 액추에이터 및 상기 제2 이동형 액추에이터 각각은, 상기 다층 구조에서 서로 다른 층에 위치하여 서로 간의 충돌을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 가이드부, 상기 제2 가이드부 및 상기 제3 가이드부 각각은, 상기 원형 형태로 만들어지기 위해 끝단이 상기 프레임의 바깥방향으로 휘어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복수의 액추에이터는, 상기 프레임에 고정되고, 상기 제1 이동형 액추에이터 및 상기 제2 이동형 액추에이터와 연결되며, 상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 프레임의 외주면을 따라 상기 제2 가이드부를 일방향 회전시키고, 상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 프레임의 외주면을 따라 상기 제3 가이드부를 타방향 회전시키는 내부 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 내부 액추에이터는, 상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 제2 가이드부와 상기 제3 가이드부를 동일한 회전각도로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 프레임은, 상기 제1 이동형 액추에이터와 상기 제2 이동형 액추에이터의 이동 중 충돌을 방지하기 위해 상기 고정형 액추에이터와 직각이 되는 위치에 스토퍼를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파지 시스템은 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 파지하는 그리퍼, 상기 그리퍼를 로봇팔의 끝단에 구비하고, 상기 그리퍼가 상기 대상물체를 파지하도록 지원하는 로봇 및 상기 대상물체를 파지하기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 이용하여 상기 로봇을 제어하는 파지 제어 장치를 포함하되, 상기 그리퍼는, 다층 구조로 형성되는 프레임 및 상기 프레임에 구비되고, 상기 복수의 케이블을 상기 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 상기 대상물체의 둘레가 감싸지도록 상기 복수의 케이블이 위치되면 상기 복수의 케이블 각각에 대한 길이를 줄여 상기 대상물체를 파지하는 복수의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 로봇은, 상기 대상물체의 크기를 측정하고, 상기 측정된 측정정보를 상기 파지 제어 장치로 전송하며, 상기 파지 제어 장치로부터 수신된 제어신호에 따라 상기 그리퍼 및 상기 로봇팔의 위치 및 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 파지 제어 장치는, 상기 로봇으로부터 수신된 측정정보를 이용하여 상기 복수의 케이블에 대한 길이를 늘리고, 상기 대상물체의 둘레를 감싸기 위해 상기 로봇팔을 이동한 다음, 상기 복수의 케이블에 대한 길이를 줄이는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 감싸는 형태로 파지함으로써, 대상물체의 크기, 재질 및 형상에 구애받지 않고 빠르면서도 안정적으로 파지한 후, 목적지로 이동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파지 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 액추에이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 케이블이 늘어나는 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내부 액추에이터의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 액추에이터의 회전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대상물체의 파지 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대상물체의 파지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서 및 도면(이하 '본 명세서')에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 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 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파지 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 파지 시스템(400)은 다양한 크기, 재질 및 형상을 가지는 대상물체를 안정적으로 파지하여 목적지로 이동시킨다. 파지 시스템(400)은 그리퍼(100), 로봇(200) 및 파지 제어 장치(300)를 포함한다.

그리퍼(100)는 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 파지한다. 그리퍼(100)는 복수의 케이블을 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 대상물체의 둘레가 감싸지도록 복수의 케이블이 위치되면 복수의 케이블 각각의 길이를 줄여 대상물체를 파지한다. 즉 그리퍼(100)는 대상물체의 종류, 크기, 재질, 형상에 구애받지 않고, 빠르면서도 안정적으로 파지할 수 있다. 여기서 대상물체는 바닥에 놓인 상태가 아닌, 바닥과 일정 공간이 이격된 상태일 수 있다. 예를 들어 대상물체는 나무에 열린 과실, 옷걸이에 걸린 옷 등을 포함할 수 있다. 그리퍼(100)의 구조에 대한 설명은 도 2 내지 도 6을 통해 자세히 설명하기로 한다.

로봇(200)는 다양한 분야에서 사용되는 로봇으로써, 바람직하게는 바닥으로부터 일정 간격으로 이격된 대상물체를 파지하는 로봇일 수 있다. 로봇(200)는 그리퍼(100)를 구비하고, 그리퍼(100)가 대상물체를 파지하도록 지원한다. 이때 로봇(200)는 로봇팔의 끝단에 그리퍼(100)를 구비한다. 로봇(200)는 대상물체의 크기를 파악하기 위해, 카메라 또는 센서를 이용하여 대상물체의 크기를 측정한다. 로봇(200)는 측정된 측정정보를 파지 제어 장치(300)로 전송한다. 로봇(200)는 파지 제어 장치(300)로부터 구동과 관련된 제어신호를 수신하면 수신된 제어신호에 따라 그리퍼(100) 및 로봇팔의 위치 및 동작을 제어한다.

파지 제어 장치(300)는 그리퍼(100) 및 로봇(200)의 동작에 대한 구동을 제어한다. 파지 제어 장치(300)는 로봇(100)으로부터 대상물체의 크기 정보를 수신하면 수신된 측정정보를 이용하여 그리퍼(100)에 포함된 복수의 케이블에 대한 길이가 늘어나도록 제어한다. 파지 제어 장치(300)는 대상물체의 둘레를 감싸기 위해 로봇팔을 이동한 다음, 그리퍼(100)에 포함된 복수의 케이블에 대한 길이가 줄어들도록 제어한다. 이를 통해 파지 제어 장치(300)는 그리퍼(100)가 안정적으로 대상물체를 파지할 수 있도록 제어할 수 있다.

한편 도 1에서는 로봇(200)과 파지 제어 장치(300)가 별도의 구성으로 도시되고 있으나, 이에 한정하지 않고 로봇(200)에 파지 제어 장치(300)가 포함되는 형태로 시스템이 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 액추에이터를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 케이블이 늘어나는 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내부 액추에이터의 구동 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 액추에이터의 회전 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 고정형 액추에이터를 나타낸 도면이고, (b)는 제1 이동형 액추에이터를 나타낸 도면이며, (c)는 제2 이동형 액추에이터를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 그리퍼(100)는 프레임(10) 및 복수의 액추에이터(30, 50, 70, 90)를 포함한다.

프레임(10)은 그리퍼(100)를 지지하는 지지대로써, 다층 구조로 형성된다. 즉 프레임(10)은 원 형상의 판이 기 설정된 간격으로 이격되게 위치되고, 중심에 축으로 이루어질 수 있다. 프레임(10)은 복수의 액추에이터(30, 50, 70, 90)가 구비되므로, 해당 액추에이터(30, 50, 70, 90)의 무게에 대한 하중을 지지할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 또한 프레임(10)은 복수의 액추에이터(30, 50, 70, 90) 중 이동형 액추에이터(50, 70)가 이동하는 중에 충돌되지 않도록 스토퍼(15)가 형성될 수 있다. 스토퍼(15)는 고정형 액추에이터(30)와 직각이 되는 위치에 형성함으로써, 이동형 액추에이터(50, 70) 간의 충돌을 방지할 수 있다.

복수의 액추에이터(30, 50, 70, 90)는 프레임(10)에 구비되고, 복수의 케이블(37, 57, 77)을 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 대상물체의 둘레가 감싸지도록 복수의 케이블(37, 57, 77)이 위치되면 복수의 케이블(37, 57, 77) 각각의 길이를 줄여 대상물체를 파지한다. 복수의 액추에이터(30, 50, 70, 90)는 고정형 액추에이터(30), 제1 이동형 액추에이터(50) 및 제2 이동형 액추에이터(70)를 포함하고, 내부 액추에이터(90)를 더 포함할 수 있다. 여기서 복수의 케이블(37, 57, 77)은 충분한 강성을 가지는 스틸 와이어일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 용도에 따라 변형이 가능한 와이어일 수 있다.

고정형 액추에이터(30)는 프레임(10)의 다층 구조 중 어느 하나의 층에 고정된다. 바람직하게는 고정형 액추에이터(30)는 가장 높은 층에 고정될 수 있다. 고정형 액추에이터(30)는 제1 케이블 고정부(31), 제1 기어박스(33) 및 제1 가이드부(35)를 포함한다.

제1 케이블 고정부(31)는 제1 케이블(37)의 일단을 고정한다. 제1 케이블 고정부(31)는 고정된 축을 구비하여 제1 케이블(37)의 일단을 축에 고정한다.

제1 기어박스(33)는 프레임(10)의 중심을 기준으로 제1 케이블 고정부(31)와 마주보는 위치에 고정된다. 제1 기어박스(33)는 제1 케이블(37)의 타단을 고정하고, 고정된 제1 케이블(37)의 뭉치가 감겨져 있는 회전 롤러 및 회전 롤러를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜주는 모터를 포함한다. 이를 통해 제1 기어박스(33)는 모터의 구동을 통해 제1 케이블(37)의 길이를 늘리거나, 줄일 수 있다(도 4).

제1 가이드부(35)는 제1 케이블 고정부(31)와 제1 기어박스(33) 각각으로부터 신장되어 제1 케이블(37)의 연결을 가이드한다. 이때 제1 가이드부(35)는 제1 케이블(37)을 원형 형태로 만들기 위해 끝단이 프레임(10)의 바깥방향으로 휘어지도록 형성된다. 즉 제1 가이드부(35)는 끝단이 비행 날개와 같이 기 설정된 각도로 벌어질 수 있다.

제1 이동형 액추에이터(50)는 프레임(10)의 다층 구조 중 어느 하나의 층에 구비된다. 이때 제1 이동형 액추에이터(50)는 고정형 액추에이터(30)와 다른 층에 구비되어 수직적으로 서로 겹치지 않도록 위치시킨다. 바람직하게는 제1 이동형 액추에이터(50)는 고정형 액추에이터(30)보다 낮은 층에 구비될 수 있다. 또한 제1 이동형 액추에이터(50)는 고정형 액추에이터(30)와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비될 수 있다. 이를 통해 제1 이동형 액추에이터(50)는 프레임(10)의 외주면을 따라 이동하면서도 고정형 액추에이터(30)와의 충돌을 미연에 방지할 수 있다. 제1 이동형 액추에이터(50)는 제2 케이블 고정부(51), 제2 기어박스(53) 및 제2 가이드부(55)를 포함한다.

제2 케이블 고정부(51)는 제2 케이블(57)의 일단을 고정한다. 제2 케이블 고정부(51)는 고정된 축을 구비하여 제2 케이블(57)의 일단을 축에 고정한다.

제2 기어박스(53)는 프레임(10)의 중심을 기준으로 제2 케이블 고정부(51)와 마주보는 위치에 구비된다. 제2 기어박스(53)는 제2 케이블(57)의 타단을 고정하고, 고정된 제2 케이블(57)의 뭉치가 감겨져 있는 회전 롤러 및 회전 롤러를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜주는 모터를 포함한다. 이를 통해 제2 기어박스(53)는 모터의 구동을 통해 제2 케이블(57)의 길이를 늘리거나, 줄일 수 있다(도 4).

제2 가이드부(55)는 제2 케이블 고정부(51)와 제2 기어박스(53) 각각으로부터 신장되어 제2 케이블(57)의 연결을 가이드한다. 이때 제2 가이드부(55)는 제2 케이블(57)을 원형 형태로 만들기 위해 끝단이 프레임(10)의 바깥방향으로 휘어지도록 형성된다. 즉 제2 가이드부(55)는 끝단이 비행 날개와 같이 기 설정된 각도로 벌어질 수 있다.

제2 이동형 액추에이터(70)는 프레임(10)의 다층 구조 중 어느 하나의 층에 구비된다. 이때 제2 이동형 액추에이터(70)는 고정형 액추에이터(30), 제1 이동형 액추에이터(50)와 다른 층에 구비되어 수직적으로 서로 겹치지 않도록 위치시킨다. 바람직하게는 제2 이동형 액추에이터(70)는 제1 이동형 액추에이터(50)보다 낮은 층에 구비될 수 있다. 또한 제2 이동형 액추에이터(70)는 고정형 액추에이터(30)와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비될 수 있다. 바람직하게는 제2 이동형 액추에이터(70)는 고정형 액추에이터(30)와 이웃하되, 이웃하는 위치가 제1 이동형 액추에이터(50)와 반대 방향일 수 있다. 이를 통해 제2 이동형 액추에이터(70)는 프레임(10)의 외주면을 따라 이동하면서도 고정형 액추에이터(30), 제1 이동형 액추에이터(50)와의 충돌을 미연에 방지할 수 있다. 제2 이동형 액추에이터(70)는 제3 케이블 고정부(71), 제3 기어박스(73) 및 제3 가이드부(75)를 포함한다.

제3 케이블 고정부(71)는 제3 케이블(77)의 일단을 고정한다. 제3 케이블 고정부(71)는 고정된 축을 구비하여 제3 케이블(77)의 일단을 축에 고정한다.

제3 기어박스(73)는 프레임(10)의 중심을 기준으로 제3 케이블 고정부(71)와 마주보는 위치에 구비된다. 제3 기어박스(73)는 제3 케이블(77)의 타단을 고정하고, 고정된 제3 케이블(77)의 뭉치가 감겨져 있는 회전 롤러 및 회전 롤러를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜주는 모터를 포함한다. 이를 통해 제3 기어박스(73)는 모터의 구동을 통해 제3 케이블(77)의 길이를 늘리거나, 줄일 수 있다(도 4).

제3 가이드부(75)는 제3 케이블 고정부(71)와 제3 기어박스(73) 각각으로부터 신장되어 제3 케이블(77)의 연결을 가이드한다. 이때 제3 가이드부(75)는 제3 케이블(77)을 원형 형태로 만들기 위해 끝단이 프레임(10)의 바깥방향으로 휘어지도록 형성된다. 즉 제3 가이드부(75)는 끝단이 비행 날개와 같이 기 설정된 각도로 벌어질 수 있다.

내부 액추에이터(90)는 프레임(10)에 고정되고, 제1 이동형 액추에이터(50)와 제2 이동형 액추에이터(70)와 연결된다. 내부 액추에이터(90)는 아령 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어진 두 개의 내부 롤러(91, 93)를 이용하여 제1 이동형 액추에이터(50)와 제2 이동형 액추에이터(70)와의 연결을 수행한다. 즉 내부 액추에이터(90)는 두 개의 내부 롤러(91, 93)의 일단을 서로 연결하고, 타단을 각각 제1 이동형 액추에이터(50)와 제2 이동형 액추에이터(70)와 연결한다.

상세하게는 내부 액추에이터(90)는 두 개의 내부 롤러(91, 93)를 X자 형상이 되도록 구동 케이블(95)로 연결하고, 두 개의 내부 롤러(91, 93) 중 어느 하나를 모터와 연결하여 회전시킨다. 이를 통해 두 개의 내부 롤러(91, 93)는 서로 다른 방향으로 회전하게 된다. 내부 액추에이터(90)는 상술된 구조를 가지는 내부 롤러(91, 93) 중 하나의 롤러(91)를 제1 이동형 액추에이터(50)의 제1 이동 롤러(59)와 연결하고, 나머지 하나의 롤러(93)를 제2 이동형 액추에이터(70)의 제2 이동 롤러(79)와 연결하여 제1 이동 롤러(59) 및 제2 이동 롤러(79)가 서로 반대 방향으로 회전할 수 있도록 제어한다. 즉 내부 액추에이터(90)는 제1 가이드부(35)를 기준으로 프레임(10)의 외주면을 따라 제2 가이드부(55)를 일방향으로 회전시키고, 제1 가이드부(35)를 기준으로 프레임(10)의 외주면을 따라 제3 가이드부(75)를 타방향으로 회전시킨다. 이때 내부 액추에이터(90)는 제1 가이드부(35)를 기준으로 제2 가이드부(55)와 제3 가이드부(75)를 동일한 회전각도로 회전시킴으로써, 제2 가이드부(55)와 제3 가이드부(75)가 부채꼴 형상으로 펼쳐지고, 접혀질 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대상물체의 파지 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 파지 시스템(400)은 로봇(200)에 구비된 그리퍼(100)로 대상물체(O)를 파지한다. 이때 파지 시스템(400)은 복수의 케이블을 이용하여 대상물체(O)를 파지함으로써, 그리퍼(100)에 비해 상대적으로 큰 대상물체 또는 표면이 미끄러운 재질을 가진 대상물체도 안정적으로 파지할 수 있다.

로봇(200)은 대상물체(O)의 크기를 인식한다(도 7의 (a)). 이를 위해 로봇(200)은 카메라 또는 센서를 이용하여 대상물체(O)의 크기를 측정할 수 있다. 로봇(200)은 측정된 대상물체(O)의 크기를 파지 제어 장치(300)로 전송한다.

파지 제어 장치(300)는 수신된 대상물체(O)의 크기에 대한 정보를 이용하여 그리퍼(100)에 구비된 복수의 케이블(37, 57, 77)이 얼마나 확장되어야 하는지 판단하고, 판단된 결과를 기반으로 복수의 케이블(37, 57, 77) 확장을 위한 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 생성된 제어신호를 로봇(200)에 전송한다. 로봇(200)은 수신된 제어신호를 기반으로 그리퍼(100)를 제어하여 복수의 케이블(37, 57, 77)을 확장시킨다(도 7의 (b)).

로봇(200)은 대상물체(O)의 위치를 인식한다. 로봇(200)은 카메라 또는 센서를 이용하여 대상물체(O)의 크기를 측정할 수 있다. 로봇(200)은 측정된 대상물체(O)의 위치를 파지 제어 장치(300)로 전송한다. 파지 제어 장치(300)는 수신된 대상물체(O)의 위치에 대한 정보를 이용하여 복수의 케이블(37, 57, 77)이 대상물체(O)의 둘레를 감쌀 수 있는 위치로 이동하기 위한 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 생성된 제어신호를 로봇(200)에 전송한다. 로봇(200)은 수신된 제어신호를 기반으로 그리퍼(100)가 구비된 로봇팔을 제어하여 로봇팔을 복수의 케이블(37, 57, 77)이 대상물체(O)의 둘레를 감쌀 수 있는 위치로 이동시킨다(도 7의 (c)).

파지 제어 장치(300)는 그리퍼(100)에 포함된 제1 이동형 액추에이터(50)와 제2 이동형 액추에이터(70)가 부채꼴 형상으로 펼치기 위한 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 생성된 제어신호를 로봇(200)에 전송한다. 로봇(200)은 수신된 제어신호를 기반으로 그리퍼(100)를 제어하여 제1 이동형 액추에이터(50)와 제2 이동형 액추에이터(70)를 이동시킨다. 이를 통해 그리퍼(100)는 복수의 케이블(37, 57, 77)이 대상물체(O)를 균일하게 감쌀 수 있도록 한다(도 7의 (d), (e)).

파지 제어 장치(300)는 복수의 케이블(37, 57, 77) 길이를 줄이기 위산 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 생성된 제어신호를 로봇(200)에 전송한다. 로봇(200)은 수신된 제어신호를 기반으로 그리퍼(100)를 제어하여 복수의 케이블(37, 57, 77) 길이를 줄인다. 이를 통해 그리퍼(100)는 대상물체(O)의 크기, 재질, 형상과 상관없이 안정적으로 파지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대상물체의 파지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1 및 도 8을 참조하면, 대상물체의 파지 방법은 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 감싸는 형태로 파지함으로써, 대상물체의 크기, 재질 및 형상에 구애받지 않고 빠르면서도 안정적으로 파지한 후, 목적지로 이동시킬 수 있다.

S110 단계에서, 파지 제어 장치(300)는 대상물체의 크기를 판단한다. 파지 제어 장치(300)는 로봇(200)으로부터 수신된 측정정보를 이용하여 대상물체의 크기를 판단할 수 있다.

S120 단계에서, 파지 제어 장치(300)은 그리퍼(100)에 포함된 복수의 케이블 길이를 확장시키는 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 판단된 대상물체의 크기보다 복수의 케이블이 만드는 원형 형태의 크기가 더 커지도록 제어신호를 생성할 수 있다.

S130 단계에서, 파지 제어 장치(300)는 복수의 케이블이 대상물체의 둘레를 감쌀 수 있는 위치로 이동시키는 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 로봇(200)으로부터 수신된 위치정보를 이용하여 그리퍼(100)를 구비한 로봇팔을 이동시키는 제어신호를 생성한다. 이를 통해 파지 제어 장치(300)는 복수의 케이블 위치를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.

S140 단계에서, 파지 제어 장치(300)는 두 개의 이동형 액추에이터를 이동시키는 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 복수의 케이블이 균일하게 대상물체를 감쌀 수 있도록 두 개의 이동형 액추에이터가 부채꼴 형상을 펼치는 제어신호를 생성할 수 있다.

S150 단계에서, 파지 제어 장치(300)는 복수의 케이블 길이를 줄이는 제어신호를 생성한다. 파지 제어 장치(300)는 안정적인 파지를 위해 복수의 케이블 길이를 줄이는 제어신호를 생성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 9를 참조하면, 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예를 들면 파지 제어 장치 등) 일 수 있다.

컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 프레임
15: 스토퍼
30: 고정형 액추에이터
31: 제1 케이블 고정부
33: 제1 기어박스
35: 제1 가이드부
37: 제1 케이블
50: 제1 이동형 액추에이터
51: 제2 케이블 고정부
53: 제2 기어박스
55: 제2 가이드부
57: 제2 케이블
59: 제1 이동 롤러
70: 제2 이동형 액추에이터
71: 제2 케이블 고정부
73: 제2 기어박스
75: 제2 가이드부
77: 제2 케이블
79: 제2 이동 롤러
90: 내부 액추에이터
91, 93: 내부 롤러
95: 구동 케이블
100: 그리퍼
200: 로봇
300: 파지 제어 장치
400: 파지 시스템
O: 대상물체

Claims (10)

1. 다층 구조로 형성되는 프레임; 및
   상기 프레임에 구비되고, 복수의 케이블을 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 상기 대상물체의 둘레가 감싸지도록 상기 복수의 케이블이 위치되면 상기 복수의 케이블 각각에 대한 길이를 줄여 상기 대상물체를 파지하는 복수의 액추에이터;
   를 포함하는 그리퍼.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 액추에이터는,
   상기 프레임에 고정되되, 제1 케이블을 고정하는 제1 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제1 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제1 케이블의 길이를 조절하는 제1 기어박스와, 상기 제1 케이블 고정부와 상기 제1 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제1 케이블의 연결을 가이드하는 제1 가이드부를 포함하는 고정형 액추에이터;
   상기 고정형 액추에이터와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비되고, 상기 프레임의 외주면을 따라 이동되되, 제2 케이블을 고정하는 제2 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제2 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제2 케이블의 길이를 조절하는 제2 기어박스와, 상기 제2 케이블 고정부와 상기 제2 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제2 케이블의 연결을 가이드하는 제2 가이드부를 포함하는 제1 이동형 액추에이터; 및
   상기 고정형 액추에이터와 수평적으로 이웃하는 위치에 구비되고, 상기 프레임의 외주면을 따라 이동되되, 제3 케이블을 고정하는 제3 케이블 고정부와, 상기 프레임의 중심을 기준으로 상기 제3 케이블 고정부와 마주보는 위치에서 상기 제3 케이블의 길이를 조절하는 제3 기어박스와, 상기 제3 케이블 고정부와 상기 제3 기어박스 각각으로부터 신장되어 상기 제3 케이블의 연결을 가이드하는 제3 가이드부를 포함하는 제2 이동형 액추에이터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 고정형 액추에이터, 상기 제1 이동형 액추에이터 및 상기 제2 이동형 액추에이터 각각은,
   상기 다층 구조에서 서로 다른 층에 위치하여 서로 간의 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제1 가이드부, 상기 제2 가이드부 및 상기 제3 가이드부 각각은,
   상기 원형 형태로 만들어지기 위해 끝단이 상기 프레임의 바깥방향으로 휘어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 복수의 액추에이터는,
   상기 프레임에 고정되고, 상기 제1 이동형 액추에이터 및 상기 제2 이동형 액추에이터와 연결되며, 상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 프레임의 외주면을 따라 상기 제2 가이드부를 일방향 회전시키고, 상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 프레임의 외주면을 따라 상기 제3 가이드부를 타방향 회전시키는 내부 액추에이터;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 내부 액추에이터는,
   상기 제1 가이드부를 기준으로 상기 제2 가이드부와 상기 제3 가이드부를 동일한 회전각도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
7. 제 2항에 있어서,
   상기 프레임은,
   상기 제1 이동형 액추에이터와 상기 제2 이동형 액추에이터의 이동 중 충돌을 방지하기 위해 상기 고정형 액추에이터와 직각이 되는 위치에 스토퍼를 형성하는 것을 특징으로 하는 그리퍼.
8. 복수의 케이블을 이용하여 대상물체를 파지하는 그리퍼;
   상기 그리퍼를 로봇팔의 끝단에 구비하고, 상기 그리퍼가 상기 대상물체를 파지하도록 지원하는 로봇; 및
   상기 대상물체를 파지하기 위한 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 이용하여 상기 로봇을 제어하는 파지 제어 장치;를 포함하되,
   상기 그리퍼는,
   다층 구조로 형성되는 프레임; 및
   상기 프레임에 구비되고, 상기 복수의 케이블을 상기 대상물체보다 큰 원형 형태로 각각 만들고, 상기 대상물체의 둘레가 감싸지도록 상기 복수의 케이블이 위치되면 상기 복수의 케이블 각각에 대한 길이를 줄여 상기 대상물체를 파지하는 복수의 액추에이터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 파지 시스템.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 로봇은,
   상기 대상물체의 크기를 측정하고, 상기 측정된 측정정보를 상기 파지 제어 장치로 전송하며, 상기 파지 제어 장치로부터 수신된 제어신호에 따라 상기 그리퍼 및 상기 로봇팔의 위치 및 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 파지 시스템.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 파지 제어 장치는,
    상기 로봇으로부터 수신된 측정정보를 이용하여 상기 복수의 케이블에 대한 길이를 늘리고, 상기 대상물체의 둘레를 감싸기 위해 상기 로봇팔을 이동한 다음, 상기 복수의 케이블에 대한 길이를 줄이는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 파지 시스템.

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