KR20240068168A - 작업자와 로봇의 충돌 감지장치 및 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법 - Google Patents

작업자와 로봇의 충돌 감지장치 및 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법 Download PDF

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진용식
강동엽
권우경
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최정현
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 로봇 팔이 작업자의 안전을 위해 정지할 수 있는 충돌 감지장치에 관한 것으로서, 전류가 흐르는 다수개의 전극부; 다수개의 상기 전극부를 고정시키고, 상기 전극부에 흐르는 전류 또는 저항을 감지하는 센싱부; 및 상기 전극부와 전기적으로 연결되고, 상기 전극부로부터 발생된 저항 또는 전류를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 전극부는, 로봇 팔에 결합되고, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체; 및 상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 포함한다.

Description

작업자와 로봇의 충돌 감지장치 및 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법{COLLISION DETECTION DEVICE BETWEEN OPERATOR AND ROBOT}
본 발명은 작업자와 로봇의 충돌 감지장치에 관한 것으로서, 로봇 팔이 작업자의 안전을 위해 정지할 수 있는 작업자와 로봇의 충돌 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇(Robot) 산업은 나날이 발전하고 있으며 가까운 미래에 국가 경쟁력을 결정하는 중요한 산업 중 하나가 될 것으로 예상된다.
이에 따라 로봇 산업과 로봇 기술의 대중화를 위한 가정용 로봇을 비롯하여, 교육용 및 완구용 로봇에 대한 관심이 증대되고 있다.
최근, 다양한 산업분야에서 복잡한 작업이나 반복적인 조작 등을 수행할 수 있는 로봇의 활용범위가 넓어지고 있으며, 특히 작업자와 작업공간을 공유하면서 물리적으로 상호작용을 할 수 있는 협동로봇에 대한 관심이 증가하고 있다.
이에 따라 공동 작업 영역 공간에서 함께 작업하는 작업자와 로봇 사이에 충돌을 방지하기 위한 많은 기술들이 연구, 개발되고 있다.
특히, 인간 작업자와 로봇과 함께 작업하는 공간에서 작업자와 로봇 팔과 충돌을 방지하는 것이 중요하고 접촉이나 충돌이 발생했을 때 작업자의 안전을 위하여 즉시 정지하여야 한다.
종래에는 관절마다 토크센서를 설치하여 작업자와 로봇 팔과의 충돌을 감지하는 방법이 있으나 토크센서의 비용이 비싸다는 단점이 있다.
그리고, 가속도 센서를 이용하여 충돌을 감지하는 방법이 있으나 역시 센서의 비용이 비싼 단점이 있고 로봇 팔과 작업자가 접촉이 발생했을 때 로봇 팔에서 접촉이나 충돌 지점을 알 수 없는 문제가 있다.
등록특허공보 제1708113호(2017. 2. 13)
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은,
로봇 팔이 작업자의 안전을 위해 정지할 수 있는 작업자와 로봇의 충돌 감지장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 로봇 팔에 결합되어 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 일실시예에 따른 본 발명의 충돌 감지장치는, 전류가 흐르는 다수개의 전극부; 다수개의 상기 전극부를 고정시키고, 상기 전극부에 흐르는 전류 또는 저항을 감지하는 센싱부; 및 상기 전극부와 전기적으로 연결되고, 상기 전극부로부터 발생된 저항 또는 전류를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 전극부는, 로봇 팔에 결합되고, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체; 및 상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 포함한다.
상기 제2도체는, 몸체를 이루는 베이스부; 및 상기 베이스부에서 상기 제1도체가 배치된 방향의 면에 상기 베이스부가 연장된 방향을 따라 다수개가 서로 거리를 두고 이격되어 돌출된 돌출부를 포함한다.
상기 돌출부는, 상기 베이스부가 연장된 방향을 따라 다수개가 상기 제1도체와 서로 대응되는 위치에 돌출된다.
상기 베이스부에 외부로부터 압력이 가해지면 상기 제1도체 및 상기 돌출부가 서로 가까워진다.
상기 제1도체 및 상기 돌출부는, 서로 마주하는 방향의 면이 둥근 형상으로 이루어진다.
상기 제1도체 및 상기 돌출부는 꼭지점이 서로 마주하는 방향으로 돌출된 삼각형상으로 이루어진다.
상기 돌출부에서 상기 제1도체가 배치된 방향의 면은 둥근형상 또는 삼각형상 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1도체에서 상기 제2도체가 배치된 방향의 면은 평평한 형상으로 이루어진다.
상기 센싱부는, 상기 제1도체와 상기 제2도체 사이에 형성되고, 상기 제2도체에 외력이 발생되면 외력이 발생된 상기 제2도체를 탄성복원시키는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 내부에서 불규칙한 위치에 배치되는 다수개의 유전체 필러를 포함한다.
상기 탄성부재는, 실리콘 또는 고무 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 상기 유전체 필러는, 은나노입자 또는 은나노 미세와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
상기 유전체 필러는, 상기 제1도체 및 상기 제2도체를 전기적으로 연결시킨다.
상기 제1도체와 상기 제2도체의 돌출부가 서로 가까워지면 상기 제1도체 및 상기 제2도체 사이의 저항값이 낮아지고, 전류값이 커진다.
작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 일실시예에 따른 본 발명의 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법은, 로봇 팔의 표면에 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체를 배치하는 단계; 상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 배치하는 단계; 및 도료(塗料)로 이루어진 센싱부를 상기 제1도체 및 상기 제2도체에 도포하여 상기 제1도체 및 상기 제2도체를 로봇 팔에 결합시키는 단계를 포함한다.
작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 다른 실시예에 따른 본 발명의 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법은, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체를 준비하는 단계; 상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 배치하는 단계; 도료(塗料)로 이루어진 센싱부를 상기 제1도체 및 상기 제2도체에 도포하여 충돌 감지장치를 완성하는 단계; 및 상기 충돌 감지장치를 로봇 팔에 프린팅 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 작업자와 로봇 팔 사이에 충돌이 발생되면, 충돌 감지장치의 저항값 또는 전류값을 측정하여 로봇 팔의 동작을 멈출 수 있어 로봇 팔로부터 작업자의 안전을 효과적으로 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 작업자와 로봇 팔의 충돌이 발생되었을 때, 제1도체 및 제2도체에서 서로 교차하는 지점을 찾으면 작업자와 충돌한 로봇 팔의 지점을 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 로봇 팔에 결합된 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치의 일부를 확대한 확대도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치와 작업자의 충돌 지점을 파악하는 방법을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극부의 작동상태를 나타낸 작동도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도.
도 8은 로봇 팔의 그리퍼에 결합된 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치를 나타낸 개략도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 충돌 감지장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 로봇 팔에 결합된 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치의 일부를 확대한 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치와 작업자의 충돌 지점을 파악하는 방법을 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극부의 작동상태를 나타낸 작동도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 8은 로봇 팔의 그리퍼에 결합된 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 8을 참조하면, 로봇 팔(500)에 결합되어 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 감지장치(100)는, 전극부(200)와, 센싱부(400)와, 측정부(400) 및 출력부(도시하지 않음)를 포함한다.
한편, 본원발명의 충돌 감지장치(100)는, 도료(塗料)형태로 이루어져 로봇 팔(500)의 표면에 도포하거나, 접착제를 매개로 하여 접착시킬 수 있다.
그리고, 본원발명의 충돌 감지장치(100)는, 작업자와 가장 많이 부딪히는 로봇 팔(500)의 단부에 도포 또는 접착될 수 있다.
전극부(200)는, 전류가 흐르는 도체로 이루어진 것으로서, 다수개로 이루어진다.
이러한 전극부(200)는 제1도체(210) 및 제2도체(220)를 포함한다.
제1도체(210)는, 다수개로 이루어진 것으로서, 로봇 팔(500)에 결합되고, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된다.
제2도체(220)는, 다수개로 이루어진 것으로서, 제1도체(210)로부터 로봇 팔(500)의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 제1도체(210)와 직교하는 방향으로 배치되고, 제1도체(210)가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된다.
즉, 전극부(200)는 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 배치구조에 의해 평면상 그물형상으로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 다수개로 이루어진 제2도체(220)는 베이스부(221) 및 돌출부(222)를 포함한다.
베이스부(221)는, 제2도체(220)의 몸체를 이룬다.
그리고, 돌출부(222)는, 베이스부(221)에서 제1도체(210)가 배치된 방향의 면에 베이스부(221)가 연장된 방향을 따라 다수개가 서로 거리를 두고 이격되어 돌출된다.
이때, 돌출부(222)는 베이스부(221)가 연장된 방향을 따라 다수개가 제1도체(210)와 대응되는 위치에 돌출된다.
이로 인해, 돌출부(222)는 베이스부(221)에 외력이 가해지면, 제1도체(210)와 가까워져 전극부(200)의 터치감도를 현저하게 높일 수 있다.
센싱부(400)는, 다수개의 전극부(200), 제1도체(210) 및 제2도체(220)가 움직이지 않도록 고정시키고, 전극부(200)에 흐르는 전류 및 저항을 감지한다.
이러한 센싱부(400)는 탄성부재(310) 및 유전체 필러(320)를 포함한다.
탄성부재(310)는, 탄성재질로 이루어진 것으로서, 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이에 형성된다.
이러한 탄성부재(310)는, 실리콘 또는 고무 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
즉, 탄성부재(310)는, 서로 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체(210)들 사이와 제2도체(220)들 사이 및 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이에 형성된다.
이로 인해, 탄성부재(310)는 다수개의 제1도체(210) 및 다수개의 제2도체(220) 전체를 서로 견고하게 고정시킬 수 있다.
그리고, 탄성부재(310)는 탄성재질로 이루어짐으로써, 제2도체(220)에 외력이 발생되면 외력이 발생된 상기 제2도체(220)를 탄성복원시킬 수 있다.
유전체 필러(320)는, 다수개로 이루어진 것으로서, 탄성부재(310)의 내부에서 불규칙한 위치에 배치된다.
그리고, 유전체 필러(320)는, 전기적 유도 작용을 일으키는 필러(320)이다.
이러한 유전체 필러(320)는 은나노입자 또는 은나노 미세와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
따라서, 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이에 배치된 탄성부재(310) 내부에 배치된 유전체 필러(320)는 전기적 유도 작용을 일으킴으로써, 제1도체(210) 및 제2도체(220)를 전기적으로 연결시킨다.
즉, 제2도체(220)의 베이스부(221)에 외력이 가해져 제1도체(210)와 베이스부(221)에 형성된 돌출부(222)가 가까워지면 센싱부(400)에 변형이 일어나 저항값 또는 전류값이 변한다.
구체적으로 전극부(200)에 충격이 가해져 베이스부(221)가 가압되면 제1도체(210) 및 돌출부(222) 사이가 좁아지면서 유전체 필러(320)에 의해 제1도체(210)와 돌출부(222)사이의 저항값이 감소하고, 전류값은 저항값에 반비례함으로 증가한다.
이러한 저항값이 작고, 전류값에 따라 작업자와 로봇 팔(500) 사이의 충돌로 인한 작업자의 부상정도를 경미 또는 중증정도를 용이하게 파악할 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 충돌 감지장치(100)는, 다수개의 제1도체(210) 중 어느 한 영역과, 다수개의 돌출부(222) 중 어느 한 영역이 서로 가까워져 감소된 저항 및 증가된 전류에 의해 작업자와 충돌이 발생된 상황을 감지할 수 있다.
즉, 본 발명은 작업자와 로봇 팔(500) 사이에 충돌이 발생되면, 상기와 같이 충돌 감지장치(100)의 저항값 또는 전류값을 측정하여 로봇 팔(500)의 동작을 멈출 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 로봇 팔(500)로부터 작업자의 안전을 효과적으로 도모할 수 있다.
그리고, 본 발명은 서로 교차된 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 구조에 의해 작업자와 충돌한 로봇 팔(500)의 지점을 용이하게 파악할 수 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 다수개로 이루어진 제1도체(210)를 순서대로 A1, A2, A3, A4, A5, A5, A6, A7, ?? An으로 설정하고, 다수개로 이루어진 제2도체(220)의 돌출부(222)를 순서대로 B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, ?? Bn으로 설정하다.
그리고, 작업자가 전극부(200)에서 제1도체(210)의 A3, A4, A5와 제2도체(220)의 B4, B5, B6 지점에 충돌이 발생한 경우, 제1도체(210)의 A3, A4, A5와 제2도체(220)의 B4, B5, B6 사이의 간격이 좁아지면서 제1도체(210)의 A3, A4, A5 및 제2도체(220)의 B4, B5, B6이 교차되는 지점의 저항이 감소되고, 전류가 증가된다.
따라서, 제1도체(210) 및 제2도체(220)에서 서로 교차하는 지점, 즉 A3, A4, A5 및 B4, B5, B6을 찾으면 로봇 팔(500)의 충돌 지점을 용이하게 파악할 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 서로 교차된 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 구조에 의해 작업자와 충돌한 로봇 팔(500)의 지점을 용이하게 파악할 수 있다.
이러한 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 저항값 또는 전류값의 분석을 인공지능학습법으로 정확한 위치와 압력을 추정할 수 있다.
그리고, 용도에 따라 저항의 최소값을 찾아 전극 A3, A4, A5와 전극B4, B5, B6의 각각의 인덱스를 찾으면 위치가 나오고 저항 값에 반비례한 값으로 충돌 압력의 상대적인 정도를 나타낼 수 있다.
한편, 제1도체(210) 및 돌출부(222)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 서로 마주하는 방향의 면이 둥근 형상으로 이루어질 수 있다.
이로 인해, 베이스부(221)에 외력이 가해지면, 제1도체(210) 및 돌출부(222)의 만곡점이 가까워지면서 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 저항 및 전류를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1도체(210') 및 돌출부(222')는 도 6에 도시된 바와 같이 꼭지점이 서로 마주하는 방향으로 돌출된 삼각형상으로 이루어질 수 있다.
따라서, 돌출부(222')의 단구가 뾰족함으로써, 베이스부(221')가 가압될 때 돌출부(222')와 탄성부재(310') 사이의 마찰력이 감소되어 제2도체(220')가 쉽게 가압될 수 있다.
이로 인해, 제1도체(210')와 제2도체(220')의 저항값 또는 전류값이 신속하게 측정되어 로봇 팔(500)의 동작을 신속하게 멈출 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 돌출부(222")는 도 7에 도시된 바와 같이 제1도체(210")가 배치된 방향의 면이 둥근형상 또는 삼각형상 중 어느 하나로 이루어지고, 제1도체(210")에서 제2도체(220")가 배치된 방향의 면은 평평한 형상으로 이루어질 수 있다.
이로 인해 본 발명의 전극부(200")는 전체적은 두께를 효과적으로 줄일 수 있다.
측정부(400)는, 전극부(200), 구체적으로 제1도체(210) 및 제2도체(220)와 전기적으로 연결되고, 제1도체(210) 및 제2도체(220)로부터 발생된 저항 또는 전류를 측정한다.
출력부(도시하지 않음)는, 측정부(400)로부터 측정된 제1도체(210) 및 제2도체(220) 사이의 저항값 또는 전류값을 출력한다.
한편, 본 발명의 충돌 방지장치의 로봇 팔(500)에 결합시키는 각도 및 위치는 로봇 팔(500)의 소재나 구조 또는 사용환경에 따라 다양한 영역에 결합될 수 있다.
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 충돌 방지방치는 로봇 팔(500)의 단부에 형성된 그리퍼(510: GRIPPER)의 표면에 부착될 수 있다.
즉, 본 발명의 충돌 방지장치는 로봇이 물건을 잡거나 옮길 때 물건을 잡는 압력을 센싱하여 제어 피드백에 활용함으로써 제어를 효율적으로 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 충돌 감지장치(100)와 로봇 팔(500)의 결합방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 감지장치(100)와 로봇 팔(500)의 결합방법을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 로봇 팔(500)의 표면에 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체(210)를 배치한다(S110).
이어서, 제1도체(210)로부터 로봇 팔(500)의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 제1도체(210)와 직교하는 방향으로 배치되고, 제1도체(210)가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체(220)를 배치한다(S120).
즉, 전극부(200)는 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 배치구조에 의해 평면상 그물형상으로 이루어진다.
그리고, 페인트 또는 에나멜과 같은 도료(塗料)로 이루어진 센싱부(400)를 제1도체(210) 및 상기 제2도체(220)에 도포하여 제1도체(210) 및 제2도체(220)를 로봇 팔(500)에 결합시킨다(S130).
즉, 도료로 이루어진 센싱부(400)를 제1도체(210)와 제2도체(220) 및 로봇 팔(500)에 도포하여 제1도체(210)와 제2도체(220) 및 로봇 팔(500)을 동시에 결합시킨다.
여기서 센싱부(400)는 탄성부재(310) 및 유전체 필러(320)를 포함하는데, 탄성부재(310)는 실리콘 또는 고무 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 유전체 필러(320)는 은나노입자 또는 은나노 미세와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
따라서, 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이에 배치된 탄성부재(310) 내부에 배치된 유전체 필러(320)는 전기적 유도 작용을 일으킴으로써, 제1도체(210) 및 제2도체(220)를 전기적으로 연결시킨다.
즉, 제1도체(210) 및 제2도체(220)에 충격이 가해지면 탄성부재(310)에 의해 제1도체(210) 및 제2도체(220) 사이의 거리가 좁아지고, 센싱부(400)에 변형이 일어나 저항값 또는 전류값이 변한다.
이로 인해, 본 발명의 충돌 감지장치(100)는, 다수개의 제1도체(210) 중 어느 한 영역과, 다수개의 돌출부(222) 중 어느 한 영역이 서로 가까워져 감소된 저항 및 증가된 전류에 의해 작업자와 충돌이 발생된 상황을 감지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 충돌 감지장치(100)와 로봇 팔(500)의 결합방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 감지장치(100)와 로봇 팔(500)의 결합방법을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체(210)를 준비한다(S210).
이어서, 제1도체(210)로부터 로봇 팔(500)의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 제1도체(210)와 직교하는 방향으로 배치되고, 제1도체(210)가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체(220)를 배치한다(S220).
즉, 전극부(200)는 제1도체(210) 및 제2도체(220)의 배치구조에 의해 평면상 그물형상으로 이루어진다.
그리고, 페인트 또는 에나멜과 같은 도료(塗料)로 이루어진 센싱부(400)를 제1도체(210) 및 상기 제2도체(220)에 도포하여 충돌 감지장치(100)를 완성한다(S230).
여기서 센싱부(400)는 탄성부재(310) 및 유전체 필러(320)를 포함하는데, 탄성부재(310)는 실리콘 또는 고무 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고, 유전체 필러(320)는 은나노입자 또는 은나노 미세와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
따라서, 제1도체(210)와 제2도체(220) 사이에 배치된 탄성부재(310) 내부에 배치된 유전체 필러(320)는 전기적 유도 작용을 일으킴으로써, 제1도체(210) 및 제2도체(220)를 전기적으로 연결시킨다.
즉, 제1도체(210) 및 제2도체(220)에 충격이 가해지면 탄성부재(310)에 의해 제1도체(210) 및 제2도체(220) 사이의 거리가 좁아지고, 센싱부(400)에 변형이 일어나 저항값 또는 전류값이 변한다.
이로 인해, 본 발명의 충돌 감지장치(100)는, 다수개의 제1도체(210) 중 어느 한 영역과, 다수개의 돌출부(222) 중 어느 한 영역이 서로 가까워져 감소된 저항 및 증가된 전류에 의해 작업자와 충돌이 발생된 상황을 감지할 수 있다.
이어서, 상기와 같이 완성된 충돌 감지장치(100)를 로봇 팔(500)에 프린팅하여 충돌 감지장치(100)와 로봇 팔(500)의 결합을 완료한다(S240).
한편, 상기 프링팅 방법은, 나염인쇄 또는 전사인쇄 또는 디지털 프린팅 등 다양한 방법일 수 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 작업자와 로봇의 충돌 감지장치(100)는, 작업자와 로봇 팔(500) 사이에 충돌이 발생되면, 충돌 감지장치(100)의 저항값 또는 전류값을 측정하여 로봇 팔(500)의 동작을 멈출 수 있어 로봇 팔(500)로부터 작업자의 안전을 효과적으로 도모할 수 있다.
또한, 작업자와 로봇 팔(500)의 충돌이 발생되었을 때, 제1도체(210) 및 제2도체(220)에서 서로 교차하는 지점을 찾으면 작업자와 충돌한 로봇 팔(500)의 지점을 용이하게 파악할 수 있다.
이처럼 본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 충돌 감지장치 200: 전극부
210: 제1도체 220: 제2도체
221: 베이스부 222: 돌출부
300: 센싱부 310: 탄성부재
320: 유전체 필러 400: 측정부
500: 로봇 팔 510: 그리퍼

Claims (13)

  1. 로봇 팔에 결합되어 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 충돌 감지장치에 있어서,
    전류가 흐르는 다수개의 전극부;
    다수개의 상기 전극부를 고정시키고, 상기 전극부에 흐르는 전류 또는 저항을 감지하는 센싱부; 및
    상기 전극부와 전기적으로 연결되고, 상기 전극부로부터 발생된 저항 또는 전류를 측정하는 측정부를 포함하고,
    상기 전극부는,
    로봇 팔에 결합되고, 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체; 및
    상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 포함하는 충돌 감지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2도체는,
    몸체를 이루는 베이스부; 및
    상기 베이스부에서 상기 제1도체가 배치된 방향의 면에 상기 베이스부가 연장된 방향을 따라 다수개가 서로 거리를 두고 이격되어 돌출된 돌출부를 포함하는 충돌 감지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 베이스부가 연장된 방향을 따라 다수개가 상기 제1도체와 서로 대응되는 위치에 돌출된 충돌 감지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스부에 외부로부터 압력이 가해지면 상기 제1도체 및 상기 돌출부가 서로 가까워지는 충돌 감지장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1도체 및 상기 돌출부는, 서로 마주하는 방향의 면이 둥근 형상으로 이루어진 충돌 감지장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1도체 및 상기 돌출부는 꼭지점이 서로 마주하는 방향으로 돌출된 삼각형상으로 이루어진 충돌 감지장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부에서 상기 제1도체가 배치된 방향의 면은 둥근형상 또는 삼각형상 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 제1도체에서 상기 제2도체가 배치된 방향의 면은 평평한 형상으로 이루어진 충돌 감지장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 제1도체와 상기 제2도체 사이에 형성되고, 상기 제2도체에 외력이 발생되면 외력이 발생된 상기 제2도체를 탄성복원시키는 탄성부재; 및
    상기 탄성부재의 내부에서 불규칙한 위치에 배치되는 다수개의 유전체 필러를 포함하는 충돌 감지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 실리콘 또는 고무 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지고,
    상기 유전체 필러는, 은나노입자 또는 은나노 미세와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 충돌 감지장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유전체 필러는, 상기 제1도체 및 상기 제2도체를 전기적으로 연결시키는 충돌 감지장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1도체와 상기 제2도체의 돌출부가 서로 가까워지면 상기 제1도체 및 상기 제2도체 사이의 저항값이 낮아지고, 전류값이 커지는 충돌 감지장치.
  12. 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법에 있어서,
    로봇 팔의 표면에 일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체를 배치하는 단계;
    상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 배치하는 단계; 및
    도료(塗料)로 이루어진 센싱부를 상기 제1도체 및 상기 제2도체에 도포하여 상기 제1도체 및 상기 제2도체를 로봇 팔에 결합시키는 단계를 포함하는 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법.
  13. 작업자와 로봇의 충돌을 감지하는 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법에 있어서,
    일단과 타단방향으로 연장되며, 연장된 방향과 직교하는 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제1도체를 준비하는 단계;
    상기 제1도체로부터 로봇 팔의 외측 방향으로 거리를 두고 이격되어 상기 제1도체와 직교하는 방향으로 배치되고, 상기 제1도체가 연장된 방향으로 나란하게 거리를 두고 이격된 다수개의 제2도체를 배치하는 단계;
    도료(塗料)로 이루어진 센싱부를 상기 제1도체 및 상기 제2도체에 도포하여 충돌 감지장치를 완성하는 단계; 및
    상기 충돌 감지장치를 로봇 팔에 프린팅 하는 단계를 포함하는 충돌 감지장치와 로봇 팔의 결합방법.


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