WO2020222440A2 - 다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법 - Google Patents

다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법 Download PDF

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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot

Definitions

  • the present invention relates to an articulated robot arm and a printing method using the same. More specifically, it relates to an articulated robot arm for receiving beverage order information and printing the beverage order information on a cup with a laser, and a printing method using the same.
  • the present invention is to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to laser print beverage order information on a cup containing a beverage using an articulated robot arm.
  • the robot's beverage manufacturing time is further reduced.
  • a laser-printable articulated robot arm includes: a communication unit for receiving beverage order information; A grip portion for gripping and moving the cup; A joint portion having one side coupled to the grip portion and including a plurality of joint units; A control unit for controlling the operation of the grip unit and the joint unit; And a laser irradiation unit provided on at least a partial region of the grip unit and irradiating a laser to print the beverage order information on the cup.
  • an image sensor unit that scans the cup and detects a printing area based on a reference gray scale value may be further included.
  • controller may control at least one of the joint part and the grip part so that the laser irradiation part is located close to the printing area.
  • the laser irradiation unit may include a distance measurement unit for measuring a focal length of the laser, and the control unit may make the focal length measured in real time by the distance measurement unit the same while the laser irradiation unit irradiates the laser.
  • the image sensor unit may determine the material of the cup or whether printing is possible based on the image of the cup, and the laser irradiation unit may adjust the intensity of the laser based on the material of the cup.
  • the image sensor unit may determine whether an object or an object exists in the irradiation area of the laser irradiation unit, and when determining that the object or the object exists, the control unit may stop laser irradiation by the laser irradiation unit. .
  • the control unit performs the operation of the grip unit and the joint unit to enable the use of a beverage manufacturing accessory device according to a manufacturing recipe based on the beverage order information received by the communication unit. Can be controlled.
  • beverage order information may include at least one of an order beverage name, a beverage size, an order recipe, an orderer name, and an orderer request.
  • the laser irradiation unit may print the beverage order information when the grip unit moves to the placement spot while holding the cup.
  • the laser irradiation unit may print the beverage order information on the cup when a beverage is manufactured in a beverage manufacturing accessory.
  • the laser irradiation unit may further include an opening/closing unit for performing an opening/closing operation for inserting into the grip unit when not in operation.
  • a method of printing an articulated robot arm capable of laser printing includes a receiving step of receiving beverage order information; A gripping and moving step of gripping and moving the cup with the grip part and the joint part; And a printing step of laser printing the beverage order information on the cup.
  • a printing area detection step of detecting a printing area based on a reference gray scale value by scanning the cup may be further included.
  • the articulated robot arm may be positioned close to the print area.
  • the printing step may include a distance measuring step of measuring a focal length of the laser and a laser irradiating step of making the focal length measured in real time by the distance measuring unit the same while irradiating the laser.
  • the material of the cup or whether printing is possible is determined based on the image of the cup through image sensing, and in the printing step, the intensity of the laser may be adjusted based on the material of the cup. I can.
  • the laser irradiation may be stopped.
  • a recipe determination step of determining a manufacturing recipe based on the received beverage order information And determining a beverage manufacturing accessory device to be used according to the manufacturing recipe, and determining an accessory device in order to use the beverage manufacturing accessory device.
  • beverage order information may include at least one of an order beverage name, a beverage size, an order recipe, an orderer name, and an orderer request.
  • the beverage order information when moving to a placement spot while holding the cup, the beverage order information may be printed.
  • the printing step may print the beverage order information on the cup when coffee is manufactured in a beverage manufacturing accessory device.
  • the printing step may further include an opening/closing step of performing an opening/closing operation to expose to the outside of the grip when the laser irradiation unit is operated.
  • beverage order information may be printed with a laser on a cup containing a beverage using the articulated robot arm.
  • the robot's beverage manufacturing time can be further reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a view showing a grip part and a laser irradiation part according to an embodiment of the present invention.
  • 2B is a view showing a state in which the laser irradiation unit is inserted into the opening and closing unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing that beverage order information is printed on a cup by a laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which an articulated robot arm scans a print area according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing laser printing of a laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a printing method of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state of manufacturing a beverage using an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart of a printing method of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing detailed steps of a printing step according to an embodiment of the present invention.
  • each component shown in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, and it does not mean that each component is formed of separate hardware or a single software component. That is, each constituent unit is described as being listed as a respective constituent unit for convenience of explanation, and at least two constituent units of each constituent unit are combined to form one constituent unit, or one constituent unit may be divided into a plurality of constituent units to perform a function. Integrated embodiments and separate embodiments of each of these components are also included in the scope of the present invention unless departing from the essence of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • a laser-printable multi-joint robot arm 100 includes a communication unit 110, a memory unit 120, a joint unit 130, a control unit 140, and a grip unit 150. ), a laser irradiation unit 160 and an image sensor unit 170 may be included.
  • the communication unit 110 may receive beverage order information.
  • the beverage order information may be received from an external terminal (not shown) through which beverage order information is input through a network.
  • the network may be a network connected by wire or wirelessly.
  • the network may be a network in which the external terminal and the articulated robot arm 100 are directly connected, or may be a private network created by a repeater.
  • the network may be a communication network, which is a high-speed backbone network of a large communication network capable of large-capacity, long-distance voice and data services, and may be a next-generation wired or wireless network for providing Internet or high-speed multimedia services.
  • the network is a wireless communication network, cellular communication or short-range communication may be included.
  • cellular communication is LTE (Long-Term Evolution), LTE-A (LTE Advanced), 5G (5th Generation), CDMA (Code Division Multiple Access), WCDMA (Wideband CDMA), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), WiBro It may include at least one of (Wireless Broadband), or Global System for Mobile Communications (GSM).
  • short-range communication may include at least one such as Wireless Fidelity (Wi-Fi), Bluetooth, Zigbee, or Near Field Communication (NFC).
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Bluetooth Zigbee
  • NFC Near Field Communication
  • the present invention is not limited thereto, and it is preferable that a wireless communication technology to be developed later is included.
  • the memory unit 120 may store data received or generated by the articulated robot arm 100.
  • commands or data related to at least one other component may be stored.
  • it may be a hard disk drive, solid state drive, flash memory, or any other suitable storage device including dynamic memory such as SRAM and DRAM.
  • Drink order information received through the communication unit 110 may be stored in the memory unit 120.
  • the grip part 130 may be moved by gripping the cup.
  • the grip part 130 may be coupled to one side of the joint part 140.
  • the joint part 140 may include a plurality of joint units and a plurality of arms connected to the joint unit. Since the joint unit can rotate in 3D, it is possible to control the movement of a plurality of arms through rotation of the plurality of joint units.
  • One side coupled to the grip unit 130 may be one side of one of a plurality of arms.
  • the controller 150 may perform various control and processing operations of the articulated robot arm 100, and may perform operations or data processing related to control and communication of a plurality of components. In particular, it is possible to control the operation of the grip unit 130 and the joint unit 140.
  • the control unit 150 may be a central processing unit (CPU) including an application processor (AP), or may be a microprocessor.
  • the control unit 150 may include a memory unit 120.
  • the laser irradiation unit 160 is provided on at least a partial area of the grip unit 130, and may irradiate a laser to print beverage order information on various materials such as paper cups, glass cups, plastic cups, etc. with a laser beam. Such laser printing is also referred to as laser engraving or laser engraving.
  • the joint portion 140 rotates to align the laser irradiation unit 160 and the cup when the laser irradiation unit 160 is not horizontally aligned with the cup, thereby aligning the laser irradiation unit 160 with the cup. You can fit.
  • the image sensor unit 170 may include one or more small cameras capable of photographing objects such as a cup and surrounding objects, and for example, scan the cup to detect a print area based on a reference gray scale value.
  • the image sensor unit 170 may further include an auxiliary recognition unit 171 for recognizing a check area of the cup.
  • the auxiliary recognition unit 171 may recognize the check area printed on the cup.
  • the check area is an area printed with a specific figure, and may be, for example, a specific area having a rectangular or circular shape.
  • the laser irradiation unit 160 may print the check on the recognized check area.
  • the joint unit 140 may move the laser irradiation unit 160 to move the position of the laser irradiation unit 160 to the front of the check area in order to print on the recognized check area.
  • FIG. 2A is a view showing a grip part and a laser irradiation part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a view showing a state in which the laser irradiation part is inserted into the opening/closing part according to an embodiment of the present invention.
  • the grip part 130 may be coupled to one side of the joint part 140.
  • the grip part 130 may include a first gripper 131a and a second gripper 131b.
  • the first gripper 131a and the second gripper 131b may hold a cup or an object under the control of the controller 150 of FIG. 1.
  • the grip part 130 grips the cup or object
  • the first gripper 131a When the grip part 130 grips the cup or object, the first gripper 131a.
  • the second gripper 131b may hold the cup or the object by reducing the distance between each other according to the width of the object.
  • the width of the cup or object can be measured by the image sensor unit 170 of FIG. 1 through scanning, and the control unit 150 determines the distance between the first gripper 131a and the second gripper 131b according to the measured width. Can be controlled.
  • the shape of the grip part 130 shown in FIGS. 2A and 2B is according to an exemplary embodiment, and is not limited to the illustrated shape, and any shape capable of gripping a cup or object is not limited. Also, the number of grippers included in the grip unit 130 is not limited.
  • a laser irradiation unit 160 may be provided in a partial area of the grip unit 130.
  • the laser irradiation unit 160 may be disposed at the center between the grippers 131a and 131b of the grip unit 130.
  • the laser irradiation unit 160 may include a distance measurement unit 161 that measures the focal length of the laser. A detailed description of the distance measurement unit 161 will be described later.
  • the laser irradiation unit 160 may generate a laser to print beverage order information on a cup or object.
  • printing may mean displaying characters or pictures on a cup or object such as marking, engraving, or engraving using a laser.
  • the image sensor unit 170 may determine the material of the cup or whether printing is possible based on the image of the cup. For example, the image sensor unit 170 may determine the material of the cup by recognizing the shape of the cup or an image or text indicating material information displayed on at least a part of the cup, and determine whether printing is possible according to the material of the cup. .
  • the laser irradiation unit 160 may adjust the intensity of the laser according to the determined material of the cup.
  • the intensity of the laser may be the intensity at which the cup is not penetrated, although printing marks are left on the cup.
  • the laser intensity may be preset according to the material of the cup.
  • the laser irradiation unit 160 may further include an opening/closing unit 162 that performs an opening/closing operation inserted into the grip unit 130 when not in operation.
  • the laser irradiation unit 160 is provided in a partial region of the grip unit 130 and may protrude from a partial region according to its shape. Therefore, if the laser irradiation unit 160 is protruding at all times, the grip unit 130 may interfere with gripping the cup or object. In addition, when the grip unit 130 grips the cup or object, there is a risk that the laser irradiation unit 160 may be damaged due to the cup or object.
  • the opening/closing part 162 is to prevent the mentioned dangers and possibilities, and when the laser irradiation part 160 does not operate, it may be inserted into the grip part 130 and closed its entrance. In addition, when the laser irradiation unit 160 prints, the entrance of the opening/closing unit 162 is opened, and the laser irradiation unit 160 may come out of the grip unit 130.
  • the laser irradiation unit 160 may reject printing.
  • the image sensor unit 170 determines whether an object or object exists in the laser irradiation area of the laser irradiation unit 160, and when determining that the object or object exists, the control unit 150 of FIG. 1 is a laser irradiation unit. It can be controlled to stop the laser irradiation of 160.
  • the object or object is that laser printing by the laser irradiation unit 160 is not permitted, and may be, for example, a human body or an object that may be damaged due to laser printing.
  • the laser may be irradiated to other objects or human body, which can be dangerous. Therefore, the determination of the existence of an object or object can ensure the safety of the user and the object around the articulated robot arm 100 during laser irradiation.
  • FIG. 3 is a view showing that beverage order information is printed on a cup by a laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
  • the beverage order information printed by the laser irradiator includes an order beverage name 310, an orderer name 320, a beverage size 330, a beverage recipe 340, and an orderer. Request 350 may be included.
  • the beverage order name 310 may be a beverage name printed or a marking on a corresponding beverage order name on a cup printed with a plurality of different beverage names.
  • the orderer request item 350 may be information for printing a phrase or picture that the orderer specifically requests when placing an order. For example, it may be a message sent by the orderer to the recipient, a picture or picture that the orderer likes, a phrase designated by the orderer, and fortune information of the day that changes over time.
  • the orderer request item 350 may reflect the orderer's needs as a print part unique to the order.
  • the beverage order information may be printed on the print area 300.
  • the image sensor unit 170 may scan the cup and detect the print area 300 based on a reference gray scale value.
  • the reference gray scale value may be predetermined from 0 to 255 of the gray scale value.
  • the image sensor unit 170 may scan the cup to detect an area exceeding the reference gray scale value, and the control unit 150 may recognize the detected area as the printing area 300.
  • the laser irradiation unit 160 may enlarge or reduce the beverage order information according to the size of the printing area 300 to print.
  • the check area 360 may be printed in advance on the cup. As shown in FIG. 3, several beverage names may be marked, and a check area 360 may be printed next to the beverage names so that the beverage names may be checked.
  • the auxiliary recognition unit 171 may recognize the check area 360 printed on the cup, and the laser irradiation unit 160 may print a check on the check area 360 recognized by the auxiliary recognition unit based on beverage order information.
  • the check area 360 may have a rectangular or square shape as shown in FIG. 3, but is not limited thereto and may vary according to a preset shape.
  • the auxiliary recognition unit 171 may characterize a plurality of order names printed on a cup in order to recognize a corresponding check area among a plurality of check areas.
  • the control unit 150 may determine an order name that matches the order name of the beverage order information from among the text-recognized order names.
  • the laser irradiation unit 160 may print a check on the check area at the matching order name position.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which an articulated robot arm scans a print area according to an embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation unit 160 is used in the printing area 300 of the cup 400.
  • the image sensor unit 170 may detect the print area 300 by scanning the cup 400.
  • the control unit 150 may control the joint unit 140 and the grip unit 130 so that the printing area 300 is positioned in front of the laser irradiation unit 160 in accordance with the detected printing area 300.
  • the printing area 300 may be positioned at random. Since the laser irradiation unit 160 to which the laser is output is located in a partial area of the grip unit 130, the printing area 300 must be located in a direction facing the grip unit 130. Accordingly, the control unit 150 may bring the grip unit 130 closer to the printing area 300 according to the sensed position of the print area 300 of the image sensor unit 170.
  • laser printing has arranged the printing area according to the laser irradiation position.
  • the laser irradiation unit 160 is disposed with respect to the printing area 300, laser printing according to a random position of the cup may be possible.
  • FIG. 5 is a view showing laser printing of a laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation unit 160 may include a distance measuring unit 161 that measures a focal length d of a laser.
  • the control unit 150 may maintain the focal length d measured in real time by the distance measuring unit 161 to be the same while the laser irradiating unit 160 irradiates the laser.
  • the focal length (d) may be a distance between the laser irradiation unit 160 and the surface of the printing area 300.
  • the general cup 400 has a cylindrical shape. Therefore, in most cases, the printing area 300 formed along the surface of the cup 400 has a curved shape rather than a flat surface. In such a curved surface, the laser of the same intensity moves to the plane, and when the laser is irradiated, the focal length d of the laser is different, so that the printing result may be unbalanced.
  • the distance measuring unit 161 can prevent the imbalance of the printing result.
  • the distance measuring unit 161 may measure the focal length d in real time.
  • the control unit 150 controls the articulated robot arm 100 so that the focal length d does not change during laser irradiation.
  • the laser irradiation unit 160 may move back and forth to maintain the focal length d or the joint 140 may move to maintain the focal length d.
  • FIG. 6 is a flowchart of a printing method of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • the printing method of the articulated robot arm capable of laser printing is a receiving step (S610) of receiving beverage order information, holding a cup by a grip portion and using a plurality of joint units. It may include a holding and moving step (S620) of moving the cup, and a printing step (S630) of printing beverage order information on the cup with a laser.
  • the beverage order information may include at least one of an order beverage name, a beverage size, an order recipe, an orderer name, and an orderer request.
  • FIG. 7 is a view showing a state of manufacturing a beverage using an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • beverage manufacturing using the articulated robot arm 100 may use a beverage manufacturing accessory device.
  • the beverage manufacturing accessory device may be a raw material processing device or a cooking device for beverage manufacturing.
  • the beverage manufacturing accessory device may include a roaster (not shown) for roasting green beans, a grinder 710 for grinding coffee beans, a dripper 720, an espresso extractor (not shown), and a kettle 730 for dripping coffee. ) Can be.
  • the controller 150 may determine a manufacturing recipe according to the order beverage name of the beverage order information.
  • the memory unit 120 may store each manufacturing recipe in which the name of the ordered beverage is designated as an identification code.
  • the control unit 150 may determine a beverage manufacturing accessory device to be used according to the determined manufacturing recipe, and use the beverage manufacturing accessory device in the manufacturing order of the manufacturing recipe.
  • the processing device may be connected to the articulated robot arm 100 through a network, and may be operated according to the motion of the articulated robot arm 100 according to a manufacturing sequence.
  • the control unit 150 includes a coffee bean grinder 710, a dripper 720, and a kettle 730 according to the hand drip coffee recipe stored in the memory unit 120.
  • the articulated robotic arm 100 may move the dripper 720 to the drip spot 740 for coffee dripping, hold the kettle 730, and pour appropriate water according to the recipe into the dripper 720. Thereafter, the articulated robot arm 100 scans the inside of the dripper 720 with the image sensor unit 170, and when the water has run out, it can grasp the cup and move it to the placement spot 750.
  • the articulated robot arm 100 may include a water supply unit 760 that receives and discharges external water. In the example mentioned above, it may be used for water supply by replacing the kettle 720.
  • the laser irradiation unit 160 may print order information on the print area 300.
  • beverage order information may be printed on a cup.
  • the order of printing may be determined by the control unit 150 according to a recipe. For example, hand drip coffee may be printed when coffee is extracted from the dripper 720, and espresso-type coffee may be printed while the grip part 130 holds the cup.
  • FIG. 8 is a flowchart of a printing method of an articulated robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • a method of printing an articulated robot arm includes a receiving step (S810), a recipe determining step (S820), an accessory device determining step (S830), a gripping and moving step (S840). , A printing area detection step (S850) and a printing step (S860) may be included.
  • a recipe determination step S820 of determining a manufacturing recipe based on the received beverage order information may be performed.
  • a manufacturing recipe is determined in the recipe determination step S820
  • a beverage manufacturing accessory device to be used is determined according to the manufacturing recipe, and an accessory device determination step S830 of determining an order of use of the beverage manufacturing accessory device may be performed.
  • a printing area detection step S850 of detecting a printing area based on a reference gray scale value by scanning the cup may be performed.
  • the printing area detection step S850 may be when the articulated robot arm is positioned close to the printing area.
  • a printing step S860 of printing beverage order information on the cup with a laser may be performed.
  • the printing step S860 it is determined whether an object or object exists in the laser irradiation area, and when it is determined that the object or object exists, laser irradiation may be stopped.
  • the printing step (S860) may be printing beverage order information when moving to the placement spot while holding the cup, or printing beverage order information on the cup when coffee is manufactured in a beverage manufacturing accessory device. I can.
  • the printing area detection step (S850) it is possible to determine whether the material of the cup or printing is possible based on the image of the cup through image sensing, and in the printing step (S860), the intensity of the laser may be adjusted based on the material of the cup.
  • the printing step S860 may further include an auxiliary recognition step (not shown) of recognizing the checked area of the cup, and a check may be printed on the checked area recognized in the auxiliary recognition step.
  • FIG. 9 is a flowchart showing detailed steps of a printing step according to an embodiment of the present invention.
  • the opening and closing step (S861) of performing an opening and closing operation exposed to the outside of the grip unit is first performed.
  • a distance measurement step S862 of measuring the focal length of the laser may be performed.
  • a laser irradiation step (S863) in which the focal length measured in real time by the distance measuring unit is the same while the laser is irradiated may be performed.
  • the distance measurement step S862 and the laser irradiation step S863 may be performed simultaneously in real time.

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Abstract

레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(robot arm)이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔은 음료 주문 정보를 수신하는 통신부, 컵을 파지 및 이동시키는 그립부, 일측이 상기 그립부와 결합되고, 복수의 관절 유닛을 포함하는 관절부, 상기 그립부 및 상기 관절부의 동작을 제어하는 제어부 및 상기 그립부의 적어도 일부 영역 상에 마련되고, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 27.04.2020]　다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법
본 발명은 다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 음료 주문 정보를 수신하여 레이저로 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하는 다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다.
인공지능이 발전함에 따라 무인 로봇이 음료를 제조하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 생두부터 로스팅부터 블랜딩, 그라인딩, 에스프레소 추출까지 자동으로 진행된다. 따라서, 커피를 제조하는 과정에 인간이 참여하는 과정이 점차 없어지고 있다. 그러나 언급된 자동화 과정은 컵에 음료를 제조하는 과정에 집중되어 있다. 제조된 음료를 고객에서 전달하는 매개체인 컵에 대한 정보 표시 과정은 아직 사람이 참여하는 실정이다. 예컨대, 스티커에 주문 정보를 인쇄하여 컵에 붙이는 것이 일반적이다.
이러한 정보 표시 방법에서 사람의 참여가 필요치 않은 진정한 무인화는 이뤄지지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다관절 로봇팔을 이용해 음료를 수용하는 컵에 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄하는 것이다.
또한, 컵을 파지 또는 음료 제조 과정에서 컵에 인쇄하여, 로봇의 음료 제조 시간을 보다 줄이는 것이다.
또한, 음료 제조 과정에서의 무인화를 목적으로 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통산의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(robot arm)은, 음료 주문 정보를 수신하는 통신부; 컵을 파지 및 이동시키는 그립부; 일측이 상기 그립부와 결합되고, 복수의 관절 유닛을 포함하는 관절부; 상기 그립부 및 상기 관절부의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 그립부의 적어도 일부 영역 상에 마련되고, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지하는 이미지 센서부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 레이저 조사부가 상기 인쇄 영역에 근접하여 위치하도록 상기 관절부 및 상기 그립부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사부는, 레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 레이저 조사부가 레이저를 조사하는 동안 상기 거리 측정부에서 실시간 측정되는 상기 초점 거리가 동일하도록 할 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서부는 상기 컵의 이미지에 기초하여 상기 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단하고, 상기 레이저 조사부는, 상기 컵의 재질에 기초하여 상기 레이저의 세기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서부는, 상기 레이저 조사부의 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 상기 사물 또는 상기 객체가 존재하는 것으로 판단할 때 상기 제어부는 상기 레이저 조사부의 레이저 조사를 중단할 수 있다.
또한, 외부의 물을 공급받아 배출하는 급수부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 통신부가 수신한 상기 음료 주문 정보에 기초한 제조 레시피에 따라 음료 제조 부속 장치를 이용가능하도록 상기 그립부 및 상기 관절부의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 음료 주문 정보는, 주문 음료명, 음료 사이즈, 주문 레시피, 주문자명 및 주문자 요청 사항 중 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사부는, 상기 그립부가 상기 컵을 파지한 상태로 배치 스팟으로 이동할 때, 상기 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사부는, 음료 제조 부속 장치에서 음료가 제조될 때, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다.
또한, 레이저 조사부는, 비동작 시, 상기 그립부 내부로 삽입하기 위한 개폐 동작을 수행하는 개폐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(robot arm)의 인쇄 방법은, 음료 주문 정보를 수신하는 수신 단계; 그립부 및 관절부로 컵을 파지하고 이동시키는 파지 및 이동 단계; 및 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄하는 인쇄 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지하는 인쇄 영역 감지 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 영역 감지 단계는, 상기 다관절 로봇팔이 상기 인쇄 영역에 근접하여 위치할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 단계는, 레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정 단계 및 레이저를 조사하는 동안 상기 거리 측정부에서 실시간 측정되는 상기 초점 거리가 동일하도록 하는 레이저 조사 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 영역 감지 단계는, 이미지 센싱을 통한 상기 컵의 이미지에 기초하여 상기 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단하고, 상기 인쇄 단계는, 상기 컵의 재질에 기초하여 상기 레이저의 세기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 단계는, 레이저의 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 상기 사물 또는 상기 객체가 존재하는 것으로 판단할 때, 상기 레이저 조사를 중단할 수 있다.
또한, 수신한 상기 음료 주문 정보에 기초하여 제조 레시피를 결정하는 레시피 결정 단계; 및 상기 제조 레시피에 따라 이용할 음료 제조 부속 장치를 결정하고, 상기 음료 제조 부속 장치의 이용할 순서를 결정하는 부속 장치 결정 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 음료 주문 정보는, 주문 음료명, 음료 사이즈, 주문 레시피, 주문자명 및 주문자 요청 사항 중 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
또한, 상기 인쇄 단계는, 상기 컵을 파지한 상태로 배치 스팟으로 이동할 때, 상기 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 단계는, 음료 제조 부속 장치에서 커피가 제조될 때, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다.
또한, 상기 인쇄 단계는, 레이저 조사부가 동작 시, 그립부 외부로 노출하도록 개폐 동작을 수행하는 개폐 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔 및 이를 이용한 인쇄 방법은, 다관절 로봇팔을 이용해 음료를 수용하는 컵에 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄할 수 있다.
또한, 컵을 파지 또는 음료 제조 과정에서 컵에 인쇄하여, 로봇의 음료 제조 시간을 보다 줄일 수 있다.
또한, 음료 제조 과정의 무인화를 이룰 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 그립부와 레이저 조사부를 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부가 개폐부 내부로 삽입된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부가 컵에 음료 주문 정보가 인쇄한 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔이 인쇄 영역을 스캔하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부의 레이저 인쇄를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 인쇄 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔을 이용해 음료를 제조하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 인쇄 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 단계의 세부 단계를 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(100)은 통신부(110), 메모리부(120), 관절부(130), 제어부(140), 그립부(150), 레이저 조사부(160) 및 이미지 센서부(170)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 음료 주문 정보를 수신할 수 있다. 음료 주문 정보는 네트워크를 통해 음료 주문 정보가 입력되는 외부 단말기(미도시)로부터 수신할 수 있다. 여기서, 네트워크는 유선 또는 무선으로 연결되는 네트워크일 수 있다. 또한, 네트워크는 외부 단말기와 다관절 로봇팔(100)이 직접 연결된 네트워크일 수 있으며, 중계기가 생성한 사설 네트워크일 수도 있다. 그리고 네트워크는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간망인 통신망일 수 있으며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선망일 수 있다. 네트워크가 무선 통신망일 경우, 셀룰러 통신 또는 근거리 통신을 포함할 수 있다. 예컨대, 셀룰러 통신은 LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced), 5G(5th Generation), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 근거리 통신은 Wi-Fi(Wireless Fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 NFC(Near Field Communication) 등 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 차후 개발되는 무선 통신의 기술도 포함되는 것이 바람직하다.
메모리부(120)는 다관절 로봇팔(100)이 수신하거나 생성하는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 하드디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 플래시 메모리 또는, SRAM과 DRAM과 같은 동적 메모리를 포함하는 임의의 다른 적합한 저장 장치일 수 있다. 통신부(110)를 통해 수신되는 음료 주문 정보는 메모리부(120)에 저장될 수 있다.
그립부(Grip part)(130)는 컵을 파지하여 이동시킬 수 있다. 그립부(130)는 관절부(140)의 일측과 결합될 수 있다. 관절부(140)는 복수의 관절 유닛과 관절 유닛에 연결된 복수의 팔을 포함할 수 있다. 관절 유닛은 3차원 회전을 할 수 있으므로, 복수의 관절 유닛의 회전을 통해 복수의 팔의 움직임을 제어할 수 있다. 그립부(130)와 결합되는 일측은 복수의 팔 중 하나의 일측일 수 있다.
제어부(150)는 다관절 로봇팔(100)의 각종 제어 및 처리 동작을 수행할 수 있으며, 복수의 구성 요소들의 제어 및 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 특히, 그립부(130) 및 관절부(140)의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 애플리케이션 프로세서(AP)를 포함하는 중앙 처리 장치(CPU)일 수 있고, 마이크로프로세서일 수 있다. 또한, 제어부(150)는 메모리부(120)를 포함할 수 있다.
레이저 조사부(160)는 그립부(130)의 적어도 일부 영역 상에 마련되고, 다양한 재질, 예컨대 종이컵, 유리컵, 플라스틱 컵 등에 음료 주문 정보를 레이저 빔으로 인쇄하기 위해 레이저를 조사할 수 있다. 이와 같은 레이저 인쇄는 레이저 각인 또는 레이저 인그레이빙(engraving)으로 불리기도 한다.
또한, 레이저 조사부(160)가 컵에 인쇄할 때, 관절부(140)는 레이저 조사부(160)가 컵과 수평이 맞지 않으면, 수평을 맞추기 위해 회전하여, 레이저 조사부(160)와 컵과의 정렬을 맞출 수 있다.
이미지 센서부(170)는 컵 등의 사물 및 주변 객체를 촬영할 수 있는 소형 카메라를 하나 이상 포함할 수 있으며, 예컨대, 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지할 수 있다.
이미지 센서부(170)는 컵의 체크 영역을 인식하는 보조 인식부(171)을 더 포함할 수 있다. 보조 인식부(171)는 컵에 인쇄된 체크 영역을 인식할 수 있다. 체크 영역은 특정 도형으로 인쇄된 영역으로, 예컨대, 사각형 또는 원형의 형태를 가진 특정 영역일 수 있다. 보조 인식부(171)가 체크 영역을 인식하면 레이저 조사부(160)는 인식된 체크 영역에 체크를 인쇄할 수 있다. 관절부(140)는 레이저 조사부(160)가 인식된 체크 영역에 인쇄하는 위해 레이저 조사부(160)의 위치를 체크 영역 정면으로 이동하도록 움직일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 그립부와 레이저 조사부를 나타낸 도면이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부가 개폐부 내부로 삽입된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 그립부(130)는 관절부(140)의 일측에 결합될 수 있다. 그립부(130)는 제1 그립퍼(gripper)(131a) 및 제2 그립퍼(131b)를 포함할 수 있다. 제1 그립퍼(131a) 및 제2 그립퍼(131b)는 도 1의 제어부(150)의 제어에 따라 컵 또는 물체를 파지할 수 있다. 그립부(130)가 컵 또는 물체를 파지할 때, 제1 그립퍼(131a). 및 제2 그립퍼(131b)가 물체의 폭에 맞춰 서로 간의 간격을 줄여 컵 또는 물체를 파지할 수 있다. 컵 또는 물체의 폭은 도 1의 이미지 센서부(170)가 스캔을 통해 측정할 수 있으며, 측정된 폭에 따라 제어부(150)가 제1 그립퍼(131a) 및 제2 그립퍼(131b)의 간의 간격을 제어할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 그립부(130)의 형태는 일 실시예에 따른 것으로, 도시된 형태에 한정되지 않으며, 컵 또는 물체를 파지할 수 있는 형태면 제한되지 않는다. 또한, 그립부(130)가 포함하는 그립퍼의 개수도 제한되지 않는다.
그립부(130)의 일부 영역에는 레이저 조사부(160)가 마련될 수 있으며, 예컨대 레이저 조사부(160)는 그립부(130)의 양 그립퍼(131a, 131b) 사이의 중앙에 배치될 수 있다. 레이저 조사부(160)는 레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정부(161)를 포함할 수 있다. 거리 측정부(161)에 관한 자세한 설명은 후술한다.
레이저 조사부(160)는 레이저를 발생시켜, 컵 또는 물체에 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다. 여기서 인쇄는 레이저를 이용해 마킹, 인그레이빙, 각인 등 컵 또는 물체에 문자 또는 그림을 나타내는 것을 의미할 수 있다. 레이저 조사부(160)가 컵 또는 물체에 음료 주문 정보를 인쇄하기 전, 이미지 센서부(170)가 컵의 이미지에 기초하여 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 이미지 센서부(170)는 컵의 형상 또는 컵의 적어도 일부에 표시된 재질 정보를 나타내는 이미지 또는 텍스트 등을 인식함으로써 컵의 재질을 판단하고, 컵의 재질에 따라 인쇄 가능 여부를 판단할 수 있다.
또한, 레이저 조사부(160)는 판단된 컵의 재질에 따라 레이저의 세기를 조절할 수 있다. 레이저의 세기는 컵에 인쇄되어 인쇄 흔적이 남기되, 컵이 관통되지 않을 세기일 수 있다. 레이저 세기는 컵의 재질에 따라 미리 설정될 수 있다.
또한, 레이저 조사부(160)는 비 동작 시, 그립부(130) 내부로 삽입되는 개폐 동작을 수행하는 개폐부(162)를 더 포함할 수 있다. 레이저 조사부(160)는 그립부(130)의 일부 영역에 마련되고, 그 형태에 따라 일부 영역에서 돌출될 수 있다. 따라서 레이저 조사부(160)가 상시로 돌출되어 있으면, 그립부(130)가 컵 또는 물체를 파지하는 것에 방해가 될 수 있다. 또한, 그립부(130)가 컵 또는 물체를 파지할 때, 컵 또는 물체로 인해 레이저 조사부(160)가 파손될 위험성도 존재한다. 개폐부(162)는 언급된 위험성 및 가능성을 방지하기 위한 것으로, 레이저 조사부(160)가 동작하지 않으면, 그립부(130) 내부로 삽입시키고, 그 입구를 폐쇄할 수 있다. 그리고 레이저 조사부(160)가 인쇄할 때는 개폐부(162)의 입구가 개방되고, 레이저 조사부(160)를 그립부(130) 외부로 나오도록 할 수 있다.
이미지 센서부(170)가 컵의 재질을 판단 후, 판단된 컵의 재질이 인쇄가 불가능하다고 판단되면, 레이저 조사부(160)는 인쇄를 거부할 수 있다.
또한, 이미지 센서부(170)는 레이저 조사부(160)의 레이저 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 사물 또는 객체가 존재하는 것으로 판단할 때, 도 1의 제어부(150)는 레이저 조사부(160)의 레이저 조사를 중단하도록 제어할 수 있다. 여기서, 사물 또는 객체는 레이저 조사부(160)의 레이저 인쇄가 허가되지 않은 것으로, 예컨대, 인체 또는 레이저 인쇄로 인해 파손의 위험성이 있는 물체일 수 있다. 레이저 인쇄 도중 인쇄 타겟이 예상치 못한 움직임으로 인해 레이저 조사 영역을 벗어나면, 레이저가 다른 물체 또는 인체로 조사되어 위험할 수 있다. 따라서 사물 또는 객체의 존재 여부 판단은 레이저 조사 중 다관절 로봇팔(100) 주변의 사용자와 사물의 안전을 보장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부가 컵에 음료 주문 정보가 인쇄한 것을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부가 인쇄하는 음료 주문 정보는, 주문 음료명(310), 주문자명(320), 음료 사이즈(330), 음료 레시피(340) 및 주문자 요청 사항(350)을 포함할 수 있다.
주문 음료명(310)은 음료명이 인쇄되거나, 서로 다른 복수의 음료명이 인쇄된 컵에 해당 주문 음료명에 마킹을 인쇄하는 것일 수 있다. 주문자 요청 사항(350)은 주문자가 주문 시 특별히 요청하는 문구나 그림을 인쇄하는 정보일 수 있다. 예를 들어, 받는 사람에게 주문자가 보내는 메시지, 주문자가 좋아하는 그림 또는 사진, 주문자가 지정한 문구, 시간에 따라 변하는 그날의 운세 정보 등일 수 있다. 주문자 요청 사항(350)은 해당 주문의 고유적인 인쇄 부분으로 주문자의 니즈를 반영할 수 있다.
음료 주문 정보는 인쇄 영역(300)에 인쇄될 수 있다. 이미지 센서부(170)는 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역(300)을 감지할 수 있다. 기준 그레이 스케일 값은 그레이 스케일 값의 0 내지 255에서 미리 정해질 수 있다. 이미지 센서부(170)가 컵을 스캔하여, 기준 그레일 스케일 값을 초과하는 영역을 감지할 수 있고, 제어부(150)는 감지된 영역은 인쇄 영역(300)으로 인식할 수 있다. 인쇄 영역(300)이 감지되면, 레이저 조사부(160)는 음료 주문 정보를 인쇄 영역(300)의 크기에 맞춰 확대 또는 축소하여 인쇄할 수 있다.
컵에는 체크 영역(360)이 미리 인쇄되어 있을 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 여러 음료명이 표기되고 그 음료명을 체크할 수 있도록 음료명 옆에 체크 영역(360)이 인쇄되어 있을 수 있다. 보조 인식부(171)는 컵에 인쇄된 체크 영역(360)을 인식하고, 레이저 조사부(160)는 보조 인식부가 인식한 체크 영역(360)에 음료 주문 정보에 기초하여 체크를 인쇄할 수 있다.
예컨대, 수신한 음료 주문 정보가 '아이스 아메리카노'라면, 보조 인식부(171)는'아이스 아메리카노'라고 인쇄된 주문명 옆의 체크 영역(360)을 인식하고, 레이저 조사부(160)는 해당 체크 영역(360)에 체크를 인쇄할 수 있다. 체크 영역(360)은 도 3에 도시된 것과 같이 직사각형 또는 정사각형의 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 미리 설정된 형태에 따라 달라질 수 있다.
보조 인식부(171)는 다수의 체크 영역 중 해당 체크 영역을 인식하기 위해, 컵에 인쇄된 다수의 주문명을 문자 인식할 수 있다. 제어부(150)는 문자 인식된 주문명 중 음료 주문 정보의 주문명과 서로 일치하는 주문명을 판단할 수 있다. 레이저 조사부(160)는 일치하는 주문명 위치에 있는 체크 영역에 체크를 인쇄할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔이 인쇄 영역을 스캔하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔(100)은 음료 주문 정보를 컵(400)에 인쇄할 때, 레이저 조사부(160)가 컵(400)의 인쇄 영역(300)에 근접하도록 움직일 수 있다. 도 4에서 언급했듯이, 이미지 센서부(170)는 컵(400)을 스캔하여 인쇄 영역(300)을 감지할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 감지된 인쇄 영역(300)에 맞춰 레이저 조사부(160)의 정면에 인쇄 영역(300)이 위치하도록 관절부(140) 및 그립부(130)를 제어할 수 있다.
컵(400)의 배치상태에 따라 인쇄 영역(300)이 무작위로 위치할 수 있다. 레이저가 출력되는 레이저 조사부(160)는 그립부(130)의 일부 영역에 위치하므로, 인쇄 영역(300)은 그립부(130)를 바라보는 방향으로 위치해야 한다. 따라서, 제어부(150)는 이미지 센서부(170)의 인쇄 영역(300)의 감지된 위치에 따라, 그립부(130)가 인쇄 영역(300)을 바라보도록 근접시킬 수 있다.
일반적으로 레이저 인쇄는 레이저가 조사되는 위치에 맞춰 인쇄 영역을 배치해왔다. 그렇지만, 본 발명의 따른 다관절 로봇팔(100)을 이용한 인쇄는 인쇄 영역(300)을 기준으로 레이저 조사부(160)를 배치하므로 컵의 무작위한 위치에 따른 레이저 인쇄를 가능하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부의 레이저 인쇄를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2a 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부(160)는 레이저의 초점 거리(d)를 측정하는 거리 측정부(161)를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 레이저 조사부(160)가 레이저를 조사하는 동안 거리 측정부(161)에서 실시간 측정되는 초점 거리(d)가 동일하도록 유지할 수 있다. 초점 거리(d)는 레이저 조사부(160)와 인쇄 영역(300)의 표면과의 거리일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 일반적인 컵(400)은 원통의 형태를 가지고 있다. 그러므로 컵(400)의 표면을 따라 형성되어 있는 인쇄 영역(300)은 평면이 아닌 곡면의 형태를 가지는 경우가 대부분이다. 이런 곡면에서 동일한 세기의 레이저가 평면으로 이동하며, 레이저를 조사하면, 레이저의 초점 거리(d)가 달라지므로, 인쇄 결과가 불균형할 수 있다.
거리 측정부(161)는 이런 인쇄 결과의 불균형을 방지할 수 있다. 거리 측정부(161)가 실시간으로 초점 거리(d)를 측정할 수 있다. 제어부(150)는 레이저 조사되는 동안 초점 거리(d)가 변경되지 않도록 다관절 로봇팔(100)을 제어한다. 예를 들어, 레이저 조사부(160)가 전후로 움직여 초점 거리(d)가 유지되도록 하거나 관절부(140)가 움직여 초점 거리(d)가 유지되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 인쇄 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔의 인쇄 방법은 음료 주문 정보를 수신하는 수신 단계(S610), 그립부로 컵을 파지하고 복수의 관절 유닛을 이용해 컵을 이동시키는 파지 및 이동 단계(S620) 및 컵에 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄하는 인쇄 단계(S630)를 포함할 수 있다.
여기서, 음료 주문 정보는 주문 음료명, 음료 사이즈, 주문 레시피, 주문자명 및 주문자 요청 사항 중 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔을 이용해 음료를 제조하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔(100)을 이용한 음료 제조는 음료 제조 부속 장치를 이용할 수 있다. 음료 제조 부속 장치는 음료 제조를 위해 원재료 가공 장치이거나 조리 장치일 수 있다. 예컨대, 커피를 제조한다면 음료 제조 부속 장치는, 생두를 볶는 로스터기(미도시), 원두를 분쇄하는 분쇄기(710), 드리퍼(720), 에스프레소 추출기(미도시), 커피 드립을 위한 주전자(730)일 수 있다.
다관절 로봇팔(100)을 이용한 음료 제조는 음료 주문 정보가 통신부(110)를 통해 수신되면, 제어부(150)가 음료 주문 정보의 주문 음료명에 따라 제조 레시피를 결정할 수 있다. 메모리부(120)에는 주문 음료명이 식별 코드로 지정된 각각의 제조 레시피가 저장될 수 있다. 제어부(150)는 결정된 제조 레시피에 따라 이용할 음료 제조 부속 장치를 결정하고, 제조 레시피의 제조 순서대로 음료 제조 부속 장치를 이용할 수 있다. 음료 제조 부속 장치 중 가공 장치는 다관절 로봇팔(100)과 네트워크를 통해 연결되어, 제조 순서에 따라 다관절 로봇팔(100)의 동작에 맞춰 작동될 수 있다.
일례로, 수신된 음료 주문 정보의 음료 주문명이 핸드 드립 커피라면, 제어부(150)는 메모리부(120)에 저장된 핸드 드립 커피 레시피에 따라 원두 분쇄기(710), 드리퍼(720), 주전자(730)로 정할 수 있다. 먼저 원두 분쇄기(710)가 작동되고, 다관절 로봇팔(100)은 그립부(130)는 거름망이 삽입된 드리퍼(720)를 파지하고, 원두 분쇄기(710)에서 추출되는 원두가루를 받을 수 있다. 그리고 다관절 로봇팔(100)은 드리퍼(720)를 커피 드립을 위한 드립 스팟(740)으로 이동시키고, 주전자(730)를 파지하여 드리퍼(720)에 레시피에 따른 적절한 물을 따를 수 있다. 그 후, 다관절 로봇팔(100)은 이미지 센서부(170)로 드리퍼(720) 내부를 스캔하여, 물이 다 내려갔으면, 컵을 파지하여 배치 스팟(750)으로 옮길 수 있다.
다관절 로봇팔(100)은 외부의 물을 공급받아 배출하는 급수부(760)를 포함할 수 있다. 위에서 언급된 예시에서 주전자(720)를 대체하여 급수에 사용될 수 있다.
다관절 로봇팔(100)이 그립부(130)로 컵을 파지하여 배치 스팟(750)으로 옮길 때, 레이저 조사부(160)는 인쇄 영역(300)에 주문 정보를 인쇄할 수 있다. 또는, 음료 제조 부속 장치에서 음료가 제조될 때, 컵에 음료 주문 정보를 인쇄할 수 있다. 인쇄되는 순서는 제어부(150)가 레시피에 따라 결정할 수 있다. 예컨대, 핸드 드립 커피는 드립퍼(720)에서 커피가 추출될 때, 인쇄될 수 있고, 에스프레소 종류 커피는 그립부(130)가 컵을 파지한 상태에서 인쇄할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 인쇄 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔의 인쇄 방법은 수신 단계(S810), 레시피 결정 단계(S820), 부속 장치 결정 단계(S830), 파지 및 이동 단계(S840), 인쇄 영역 감지 단계(S850) 및 인쇄 단계(S860)를 포함할 수 있다. 수신 단계(S810)에서 음료 주문 정보를 수신하면, 수신한 음료 주문 정보에 기초하여 제조 레시피를 결정하는 레시피 결정 단계(S820)를 수행할 수 있다. 레시피 결정 단계(S820)에서 제조 레시피가 결정되면, 제조 레시피에 따라 이용할 음료 제조 부속 장치를 결정하고, 음료 제조 부속 장치의 이용할 순서를 결정하는 부속 장치 결정 단계(S830)를 수행할 수 있다.
부속 장치 결정 단계(S830)에서 결정된 음료 제조 부속 장치 및 음료 제조 부속 장치의 이용할 순서에 따라 다관절 로봇팔로 음료 부속 장치를 이용하여 음료를 제조하기 위해 컵을 파지하고 이동시키는 파지 및 이동 단계(S840)를 수행할 수 있다. 그리고 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지하는 인쇄 영역 감지 단계(S850)를 수행할 수 있다. 또한, 인쇄 영역 감지 단계(S850)는 다관절 로봇팔이 인쇄 영역에 근접하여 위치하는 것일 수 있다.
인쇄 영역 감지 단계(S850)를 통해 인쇄 영역이 감지되면, 컵에 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄하는 인쇄 단계(S860)를 수행할 수 있다. 인쇄 단계(S860)는 레이저의 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 사물 또는 객체가 존재하는 것으로 판단할 때, 레이저 조사를 중단할 수 있다.
또한, 인쇄 단계(S860)는 컵을 파지한 상태로 배치 스팟으로 이동할 때, 음료 주문 정보를 인쇄하는 것일 수 있거나, 음료 제조 부속 장치에서 커피가 제조될 때, 컵에 음료 주문 정보를 인쇄하는 것일 수 있다.
또한, 인쇄 영역 감지 단계(S850)에서 이미지 센싱을 통한 컵의 이미지에 기초하여 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단하고 인쇄 단계(S860)에서 컵의 재질에 기초하여 레이저의 세기를 조절할 수 있다.
또한, 인쇄 단계(S860)는 컵의 체크 영역을 인식하는 보조 인식 단계(미도시)를 더 포함할 수 있고, 보조 인식 단계에서 인식한 체크 영역에 체크를 인쇄할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 단계의 세부 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇팔은 인쇄 단계(S860)에서 레이저 조사부가 동작 시, 그립부 외부로 노출되는 개폐 동작을 수행하는 개폐 단계(S861)를 먼저 수행할 수 있다. 개폐 단계(S861)가 수행되어 레이저 조사부가 그립부 외부로 노출되면, 레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정 단계(S862)를 수행할 수 있다. 초점 거리가 측정되면, 레이저를 조사하는 동안 거리 측정부에서 실시간 측정되는 초점 거리가 동일하도록 하는 레이저 조사 단계(S863)를 수행할 수 있다. 거리 측정 단계(S862) 및 레이저 조사 단계(S863)는 실시간으로 동시에 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (24)

  1. 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(robot arm)에 있어서,
    음료 주문 정보를 수신하는 통신부;
    컵을 파지 및 이동시키는 그립부;
    일측이 상기 그립부와 결합되고, 복수의 관절 유닛을 포함하는 관절부;
    상기 그립부 및 상기 관절부의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 그립부의 적어도 일부 영역 상에 마련되고, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함하는 것인, 다관절 로봇팔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지하는 이미지 센서부를 더 포함하는 것인, 다관절 로봇팔.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 레이저 조사부가 상기 인쇄 영역에 근접하여 위치하도록 상기 관절부 및 상기 그립부 중 적어도 하나를 제어하는 것인, 다관절 로봇팔.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는,
    레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 레이저 조사부가 레이저를 조사하는 동안 상기 거리 측정부에서 실시간 측정되는 상기 초점 거리가 동일하도록 하는 것인, 다관절 로봇팔.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 센서부는 상기 컵의 이미지에 기초하여 상기 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단하고,
    상기 레이저 조사부는,
    상기 컵의 재질에 기초하여 상기 레이저의 세기를 조절하는 것인, 다관절 로봇팔.
  6. 제2항에 있어서
    상기 이미지 센서부는,
    상기 레이저 조사부의 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 상기 사물 또는 상기 객체가 존재하는 것으로 판단할 때 상기 제어부는 상기 레이저 조사부의 레이저 조사를 중단하는 것인, 다관절 로봇팔
  7. 제1항에 있어서,
    외부의 물을 공급받아 배출하는 급수부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 수신한 상기 음료 주문 정보에 기초한 제조 레시피에 따라 음료 제조 부속 장치를 이용가능하도록 상기 그립부 및 상기 관절부의 동작을 제어하는 것인, 다관절 로봇팔.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음료 주문 정보는,
    주문 음료명, 음료 사이즈, 주문 레시피, 주문자명 및 주문자 요청 사항 중 적어도 하나 이상 포함되는 것인, 다관절 로봇팔.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는,
    상기 그립부가 상기 컵을 파지한 상태로 배치 스팟으로 이동할 때, 상기 음료 주문 정보를 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사부는,
    음료 제조 부속 장치에서 음료가 제조될 때, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔.
  11. 제1항에 있어서,
    레이저 조사부는,
    비동작 시, 상기 그립부 내부로 삽입하기 위한 개폐 동작을 수행하는 개폐부를 더 포함하는 것인, 다관절 로봇팔.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 센서부는,
    상기 컵의 체크 영역을 인식하는 보조 인식부를 더 포함하고,
    상기 레이저 조사부는,
    상기 보조 인식부가 인식한 상기 체크 영역에 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔.
  13. 레이저 인쇄가 가능한 다관절 로봇팔(robot arm)의 인쇄 방법에 있어서,
    음료 주문 정보를 수신하는 수신 단계;
    그립부 및 관절부로 컵을 파지하고 이동시키는 파지 및 이동 단계; 및
    상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 레이저로 인쇄하는 인쇄 단계를 포함하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컵을 스캔하여 기준 그레이 스케일 값을 기초로 인쇄 영역을 감지하는 인쇄 영역 감지 단계를 더 포함하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄 영역 감지 단계는,
    상기 다관절 로봇팔이 상기 인쇄 영역에 근접하여 위치하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄 단계는,
    레이저의 초점 거리를 측정하는 거리 측정 단계 및
    레이저를 조사하는 동안 상기 거리 측정부에서 실시간 측정되는 상기 초점 거리가 동일하도록 하는 레이저 조사 단계를 포함하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄 영역 감지 단계는,
    이미지 센싱을 통한 상기 컵의 이미지에 기초하여 상기 컵의 재질 또는 인쇄 가능 여부를 판단하고,
    상기 인쇄 단계는,
    상기 컵의 재질에 기초하여 상기 레이저의 세기를 조절하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  18. 제13항에 있어서
    상기 인쇄 단계는,
    레이저의 조사 영역에 사물 또는 객체의 존재 여부를 판단하고, 상기 사물 또는 상기 객체가 존재하는 것으로 판단할 때, 상기 레이저 조사를 중단하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    수신한 상기 음료 주문 정보에 기초하여 제조 레시피를 결정하는 레시피 결정 단계; 및
    상기 제조 레시피에 따라 이용할 음료 제조 부속 장치를 결정하고, 상기 음료 제조 부속 장치의 이용할 순서를 결정하는 부속 장치 결정 단계를 포함하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 음료 주문 정보는,
    주문 음료명, 음료 사이즈, 주문 레시피, 주문자명 및 주문자 요청 사항 중 적어도 하나 이상 포함되는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄 단계는,
    상기 컵을 파지한 상태로 배치 스팟으로 이동할 때, 상기 음료 주문 정보를 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄 단계는,
    음료 제조 부속 장치에서 커피가 제조될 때, 상기 컵에 상기 음료 주문 정보를 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄 단계는,
    레이저 조사부가 동작 시, 그립부 외부로 노출하도록 개폐 동작을 수행하는 개폐 단계를 더 포함하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄 단계는,
    상기 컵의 체크 영역을 인식하는 보조 인식 단계를 더 포함하고,
    상기 보조 인식 단계에서 인식한 상기 체크 영역에 인쇄하는 것인, 다관절 로봇팔의 인쇄 방법.
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