WO2020251130A1 - 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법 - Google Patents

소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법 Download PDF

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WO2020251130A1
WO2020251130A1 PCT/KR2020/001455 KR2020001455W WO2020251130A1 WO 2020251130 A1 WO2020251130 A1 WO 2020251130A1 KR 2020001455 W KR2020001455 W KR 2020001455W WO 2020251130 A1 WO2020251130 A1 WO 2020251130A1
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WO
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flexible
deformed
flexible cover
soft grip
rigid deformable
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PCT/KR2020/001455
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송성혁
이성희
박찬훈
김병인
박희창
박동일
박종우
이재영
서용신
정현목
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한국기계연구원
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    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/908—Devices for picking-up and depositing articles or materials with inflatable picking-up means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J15/0023—Gripper surfaces directly activated by a fluid
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    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector

Definitions

  • the present invention relates to a soft grip unit, a grip device including the same, and a driving method of a grip device, and more particularly, a soft grip unit capable of stably gripping an object, a grip device including the same, and a driving method of the grip device It is about.
  • a collaborative robot refers to a manufacturing robot capable of collaborating in a space such as a human by enhancing safety functions in industrial robots.
  • the collaborative robot Since the collaborative robot is easy to rearrange the process, it has a great advantage of increasing production flexibility compared to the existing industrial robot. Accordingly, as a collaborative robot, a short-armed collaborative robot and a two-armed collaborative robot are being developed in various forms.
  • the existing collaborative robot technology uses a gripper in the form of a robot hand driven by a motor after the human hand. Most of them.
  • a configuration such as an actuator and a rotation drive link must be provided for each part corresponding to each finger, and a control device for controlling each actuator is required, so the configuration is complicated.
  • the control system for integrating it is also complicated.
  • an object of the present invention is to provide a soft grip unit capable of stably gripping an object, a grip device including the same, and a driving method of the grip device.
  • the soft grip unit in the soft grip unit, a grip device including the same, and a driving method of the grip device, the soft grip unit generates a flexible cover, a powder body, and negative pressure. It includes a secondary and flexible support.
  • the flexible cover has a gripping surface to which a target gripping object is in close contact, and a reference surface mating with the gripping surface, and has an accommodation space inside.
  • the powder body is filled in the receiving space, and is deformed according to the shape of the target gripping object.
  • the negative pressure generator is connected to the flexible cover, sucks the air in the receiving space, so that the flexible cover is contracted, and the powder body deformed corresponding to the shape of the target gripping object is compressed by the contracted flexible cover.
  • the target gripping object is gripped by the flexible cover.
  • the flexible support part is in close contact with the reference surface, and the flexible cover is pressed by the target gripping object to be deformed together during deformation, thereby supporting the flexible cover.
  • a pore having a size smaller than that of the powder body is formed, and a flexible pocket for receiving the powder body may be further included inside.
  • the flexible pocket may have a plurality of partitions to uniformly distribute and accommodate the powder body accommodated therein.
  • the negative pressure generator has a suction pipe extending into the receiving space to suck air in the receiving space, and one end of the suction pipe may be connected to the flexible pocket.
  • a signal generator for generating a deformation completion signal may be further included.
  • the signal generating unit is provided with a pressure block provided inside the through hole formed in the flexible support unit, and is provided on the other surface of the flexible support unit, and when the flexible cover is deformed to reach the reference compression distance, the pressing It may have a flexible electrode that is pressed by a block and electrically connected to generate the deformation completion signal.
  • the pressure block may be positioned to be spaced apart from the flexible electrode in an initial state in which the flexible support portion is not compressed and deformed.
  • the first rigid deformable body has a first flexible cover and a first powder body filled inside the first flexible cover, and after being deformed by an external force, the rigidity changes when the fluid inside the first flexible cover is removed.
  • the rigidity in the first direction is formed larger than the rigidity in the other direction.
  • the flexible support part is provided so as to be in close contact with one surface of the first rigid deformable body, and supports the first rigid deformable body while compressing and deforming together when the first rigid deformable body is deformed.
  • the second rigid deformable body is disposed adjacent to the first rigid deformable body and is deformed by an external force, and the stiffness changes when the internal fluid is removed, but the stiffness in the second direction crossing the first direction is the stiffness in the other direction. It is formed to be larger so that the first rigid deformable body is not further deformed or moved in the second direction.
  • the first rigid deformable body has a first flexible pocket provided on the inside of the first flexible cover to accommodate the first powder body, and the first flexible pocket is partitioned by a sewing line and the first It has a plurality of first compartments that allow the powder to be uniformly distributed and accommodated, and the stitches of the sewing line are zigzag stitched along the first direction to be stretched and contracted in the first direction.
  • the second rigid deformation body has a second flexible cover disposed on the other surface of the first rigid deformation body and a second powder body filled inside the second flexible cover, and the inside of the second flexible cover When the fluid of is removed, the stiffness changes, but the stiffness in the second direction may be greater than the stiffness in other directions.
  • the second rigid deformable body has a second flexible pocket provided on the inside of the second flexible cover to accommodate the second powder body, and the second flexible pocket is partitioned by a sewing line to the second flexible pocket. It has a plurality of second compartments that allow the powder to be uniformly distributed and accommodated, and the stitches of the sewing line are stitched in zigzag along the second direction to be stretched and contracted in the second direction.
  • the flexible support part has an installation space formed in the height direction
  • the second rigid deformable body includes a third flexible cover provided in the installation space, and a third powder body filled inside the third flexible cover. And, it is possible to support the flexible support so that the flexible support is not deformed when it is deformed together with the first rigid deformable and the deformation of the first rigid deformable is completed.
  • the flexible support portion has an installation space formed in a height direction
  • the second rigid deformable body is provided in the installation space
  • the first rigid deformable body is compressed and deformed when the first rigid deformable body is deformed
  • the corrugated portion An elastic part provided inside and extending the compressively deformed corrugated part, and when the corrugated part compressively deforms, the fluid inside the corrugated part is discharged. You can have a valve that restricts it to you.
  • the second rigid deformable body has a fourth flexible cover provided to surround a side surface of the flexible support portion, and a fourth powder body filled inside the fourth flexible cover, and the first rigid deformable body and When the deformation of the first rigid deformable body is completed by being deformed together, the flexible support part may be restrained so that the flexible support part is not deformed.
  • the flexible support portion may be formed in a honeycomb structure having a plurality of pores which are formed through in the height direction and are divided by partition walls having the same shape and cross-sectional area and having the same thickness.
  • it may include a packing cover for accommodating the first rigid deformation body, the flexible support portion, and the second rigid deformation body inside.
  • the gripping device for achieving the above technical problem is provided in at least one pair, the soft grip unit is coupled to one end, and the soft grip unit is closer or farther away from each other based on the object.
  • An arm that operates to hold, a power supply unit that transmits power to operate the arm, and a power supply unit that controls the operation of the arm, and changes the rigidity of the soft grip unit when the soft grip unit is deformed by the object It includes a control unit for gripping the object.
  • a holding unit operated between the at least one pair of soft grip units may further include a holding unit that holds the object to position the object between the soft grip units.
  • the holding unit includes a partition wall and a suction pad including a plurality of suction cells partitioned by the partition wall and each forming an inner space, the partition wall blocking the passage of air, and the suction cell A suction force is provided to the inner space of each of the objects to adsorb the object.
  • the holding unit may further include a porous flexible support that is respectively filled in the inner space of the suction cells.
  • the pressing force on the object is effectively applied, and through this, the object with a relatively small force It can be gripped with minimal damage even if the object is easily damaged.
  • the deformed shape is fixed as a grip using a powder body, even if the object is an atypical shape or a flexible object, it can be held continuously and stably, and restrictions on the size, shape, and strength that can be gripped can be reduced.
  • the signal generator when the flexible cover is deformed and reaches a preset reference compression distance, the signal generator generates a deformation completion signal, and when the deformation completion signal is detected, the gripping operation can be stopped. Therefore, the object is damaged by a strong gripping force. Can be prevented.
  • first rigid deformed body in which the stiffness in the first direction is greater than that in the other direction and a second rigid deformed body in which the stiffness in the second direction crossing the first direction is greater than the stiffness in the other direction are provided. 1
  • the rigid deformable body can be suppressed so that it is not further deformed or moved in the second direction, and through this, the object can be held continuously and stably.
  • the holding unit can move the object to a position that can be gripped by the soft grip unit, the gripping operation for objects located in various positions can be automatically performed.
  • the holding unit is divided into a plurality of spaces including a plurality of suction cells, the empty space between the suction cells is reduced, thereby increasing the overall suction area, thereby improving the suction efficiency.
  • each suction cell may more effectively provide a suction force for an object, thereby improving the suction power.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a soft grip unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view and an enlarged view showing a flexible pocket of the soft grip unit of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the soft grip unit of FIG. 1.
  • FIG. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining an operating state of the soft grip unit of FIG. 1.
  • 5A and 5B are schematic diagrams for comparing the effects of the soft grip unit of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the soft grip unit of FIG. 6.
  • 8A and 8B are schematic diagrams illustrating an operating state of the soft grip unit of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the soft grip unit of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a plan view and an enlarged view illustrating a first flexible pocket of the soft grip unit of FIG. 9.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams for explaining the operating state of the soft grip unit of FIG. 9, and FIGS. 12C and 12D are schematic diagrams for comparing the effects of the soft grip unit of FIG. 9.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the flexible support of FIG. 9.
  • FIG. 14A and 14B are schematic views showing an operating state of the flexible support portion of FIG. 13.
  • 15A and 15B are cross-sectional views illustrating a soft grip unit according to still other embodiments of the present invention.
  • FIGS. 15A and 15B are perspective views illustrating a first rigid deformable body and a second rigid deformable body of FIGS. 15A and 15B.
  • 17 is a cross-sectional view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a gripping device including the soft grip unit of FIG. 9.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a method of driving the grip device of FIG. 19.
  • 21A and 21B are schematic views showing a state in which an object is adsorbed using a gripping device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a holding unit of a grip device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the holding unit of FIG. 22.
  • FIG. 24A is a schematic diagram showing a gripping state of an object using the holding unit of FIG. 22, and FIG. 24B is a schematic diagram showing a gripping state of the target object in the prior art.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a soft grip unit according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view and an enlarged view showing a flexible pocket of the soft grip unit of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view illustrating the soft grip unit of FIG. 1.
  • the soft grip unit 100 may include a flexible cover 110, a powder body 120, a negative pressure generating unit 130, and a flexible support unit 140. .
  • the flexible cover 110 forms one side of the flexible cover 110 and forms the gripping surface 111 to which the target gripping object is in close contact, and the other side of the flexible cover 110 and forms the gripping surface 111 It may have a reference surface 112, and may have an accommodation space 113 inside.
  • the target gripping object may refer to an object to be gripped using the soft grip unit 100.
  • the flexible cover 110 may be formed in the form of a thin film having flexibility, and may be made of a material through which air does not pass.
  • the powder body 120 may be filled in the accommodation space 113.
  • the powder body 120 may have a powder form.
  • the powder body 120 When the target gripping object is pressed against the flexible cover 110, the powder body 120 may be deformed corresponding to the shape of the pressed target gripping object.
  • the word that the powder body 120 is deformed means that the shape of the powder body 120 is deformed as the powder is pushed by the target gripping object being pressed.
  • the negative pressure generator 130 may be connected to the flexible cover 110.
  • the negative pressure generator 130 may have a suction pipe 131, and the suction pipe 131 may extend into the receiving space 113.
  • the negative pressure generator 130 may suck air in the accommodation space 113 through the suction pipe 131.
  • the flexible cover 110 When the air in the receiving space 113 is sucked by the negative pressure generator 130, the flexible cover 110 may be contracted. In addition, as the air in the accommodation space 113 escapes, the flexible cover 110 is contracted, so that the powder body 120 may be compressed and firmly fixed.
  • the powder body 120 when the negative pressure generator 130 inhales the air in the receiving space 113 while the target gripping object is pressed against the gripping surface 111, the powder body 120 has a shape by the pressed target gripping object. In the deformed state, as the flexible cover 110 contracts, they are compressed to each other, and the powder body 120 and the flexible cover 110 are hardened. That is, as the target gripping object is pressed against the gripping surface 111, the deformed powder body 120 is hardened in a deformed state, and thus, the target gripping object pressed to the gripping surface 111 is the flexible cover 110 Can be gripped by
  • the flexible support 140 may be provided to be in close contact with the flexible cover 110. Specifically, the support surface 141 of the flexible support part 140 may be in close contact with the reference surface 112 of the flexible cover 110.
  • the flexible support 140 When the target gripping object is pressed against the gripping surface 111 of the flexible cover 110 and the flexible cover 110 and the powder body 120 are deformed, the flexible support 140 may also be deformed, and the flexible support 140 is It can support the flexible cover (110).
  • the flexible support 140 may be made of a polymer material.
  • a frame (not shown) for supporting the flexible cover 110 may be further provided under the flexible cover 110.
  • the soft grip unit 100 may further include a flexible pocket 150.
  • the flexible pocket 150 may be provided in the receiving space 113 and may have a porous 151. A plurality of pores 151 may be formed.
  • the powder body 120 may be accommodated inside the flexible pocket 150. That is, when the flexible pocket 150 is further provided, the powder body 120 may be accommodated in the flexible pocket 150 and accommodated in the accommodation space 113.
  • the porous body 151 may be formed to have a size smaller than the size of the powder body 120, and accordingly, the powder body 120 accommodated in the flexible pocket 150 may not leak through the porous body 151.
  • the flexible pocket 150 may be formed in the form of a mesh having a mesh.
  • the flexible pocket 150 may have a partition portion 153.
  • the division part 153 may be provided in plurality, and the division part 153 may be divided by, for example, a sewing line 154.
  • the powder body 120 may be accommodated in each of the partitions 153, and accordingly, the powder body 120 can be uniformly distributed throughout the flexible pocket 150.
  • one end of the suction pipe 131 introduced into the flexible cover 110 may be connected to the flexible pocket 150. Accordingly, the suction force generated by the negative pressure generator 130 may be directly provided to the flexible pocket 150 through the suction pipe 131.
  • Flexible pocket 150 may be formed of a flexible material, for example, may be made of a fabric.
  • the suction force generated by the negative pressure generator 130 is provided to the flexible pocket 150, the air of the flexible pocket 150 can be sucked into the suction pipe 131 through the porous 151, and the air in the receiving space 113 May be moved to the inside of the flexible pocket 150 through the porous 151 and sucked into the suction pipe 131.
  • the powder body 120 As the air inside the receiving space 113 escapes through the suction pipe 131, the powder body 120 is compressed to each other. Since the powder body 120 is partitioned and accommodated by the partition unit 153, the powder During the process of compressing the sieve 120, the powder body 120 may be prevented from being partially agglomerated, and may be uniformly distributed throughout the flexible pocket 150.
  • FIG. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining an operating state of the soft grip unit of FIG. 1. That is, FIG. 4A shows a state before the suction force is provided to the receiving space 113, and FIG. 4B shows a state after the suction force is provided to the receiving space 113.
  • the pressing force F when the target gripping object M is pressed against the gripping surface 111 of the flexible cover 110 in the initial state before the suction force is provided to the receiving space 113, the pressing force F at this time
  • the powder body 120 pressurized by the target gripping object M is deformed in shape.
  • the shape of the flexible cover 110 and the flexible pocket 150 may also be deformed to correspond to the shape of the target gripping object M, and the shape of the flexible support 140 may also be deformed while being pressed.
  • the pressing force F applied by the target holding object M is limited to a portion pressed by the target holding object M. In this way, when the pressing force applied by the target holding object M is concentrated, the deformation of the powder body 120 can be maximized, and the powder body 120 can be effectively deformed to correspond to the target holding object M.
  • the sum of the distributed pressing force f1 distributed and applied to the flexible cover 110, the flexible pocket 150, and the flexible support 140 may be the same as the pressing force F of FIG. 4A. Therefore, even if an additional pressing force is provided after the target gripping object M is gripped, since the additional force is provided in a small size, the deformation of the powder body 120 can be minimized. Through this, the shape of the powder body 120 whose shape is deformed to correspond to the shape of the target holding object M can be stably maintained, and the holding of the target holding object M can be stably maintained.
  • FIG. 5A and 5B are schematic diagrams for comparing the effects of the soft grip unit of FIG. 1. That is, FIG. 5A shows a case in which only the flexible cover 10 is formed at a height corresponding to the combined height of the flexible cover 110 and the flexible support 140 shown in FIG. 5B.
  • the force exerted by the target gripping object (M) is the force (f2) to deform the powder body close to the target gripping object (M) in the flexible cover (10), and far from the target gripping object (M). It should be used as a force (f3) to deform the partial powder body. Accordingly, the force f2 applied to the portion close to the target gripping object M is difficult to have a sufficient size, and thus, the shape of the powder body near the target gripping object M may not be effectively deformed. That is, since the powder body 120 in the portion close to the target gripping object M cannot be effectively transformed into a shape corresponding to the target gripping object M, a suction force is provided later to make the powder body 120 solid and hardened. Even if it loses, the gripping force for gripping the target gripping object M may be limited.
  • the thickness of the flexible cover 110 is reduced to reduce the amount of the powder body 120, and a flexible support 140 is provided to provide the flexible cover 110.
  • a flexible support 140 is provided to provide the flexible cover 110.
  • the target gripping object M is an object that can be damaged when a large pressing force is applied. It may also be possible to grip while minimizing damage.
  • the flexible support 140 may support the flexible cover 110 so that the flexible cover 110 is more effectively deformed.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • 7 is a cross-sectional view showing the soft grip unit of FIG. 6.
  • the soft grip unit 200 includes a grip part 210, a negative pressure generator 130, a first flexible support part 230, and a signal generator 240.
  • the grip part 210 may have a flexible cover 211 and a powder body 213.
  • the flexible cover 211 may have an accommodation space 212 therein, and may be formed in the form of a thin film having flexibility. In addition, the flexible cover 211 may be formed so that air does not pass.
  • the powder body 213 may be filled in the accommodation space 212.
  • a material forming a powder form may be used, and for example, sand may be used.
  • the powder 213 When an object is pressed against one surface 214 of the flexible cover 211, the powder 213 may be deformed corresponding to the shape of the object to be pressed.
  • the negative pressure generator 130 may suck the air in the receiving space 212 in a state in which the flexible cover 211 and the powder 213 are deformed to contract the flexible cover 211.
  • the powder body 213 can be compressed, and the shape of the flexible cover 211 is also fixed as the powder body 213 is compressed and fixed.
  • the grip part 210 Can be gripped.
  • the negative pressure generating unit 130 may be connected to the flexible cover 211 by the suction pipe 131.
  • the suction pipe 131 may extend into the receiving space 212, and the negative pressure generator 130 may suck air from the receiving space 212 through the suction pipe 131.
  • the flexible cover 211 When the air in the receiving space 212 is sucked by the negative pressure generating unit 130, the flexible cover 211 may be contracted. In addition, as the air in the accommodation space 212 is exhausted and the flexible cover 211 is contracted, the powder 213 may be compressed and firmly fixed.
  • the grip part 210 may further have a flexible pocket 216.
  • the flexible pocket 216 may be provided in the accommodation space 212, and may accommodate the powder body 213 inside.
  • the suction pipe 131 may be connected to the flexible pocket 216.
  • the flexible pocket 216 may be formed of a flexible material and may have a porous 217 smaller than the size of the powder body 213 because it is formed in a mesh shape. Therefore, when the air inside the flexible pocket 216 is sucked into the suction pipe 131, the air in the receiving space 212 is also moved to the inside of the flexible pocket 216 through the porous 217 and is sucked into the suction pipe 131. I can.
  • the first flexible support part 230 may be provided such that one surface is in close contact with the other surface 215 of the flexible cover 211.
  • the first flexible support part 230 may support the grip part 210 while being compressed and deformed together when the grip part 210 is deformed.
  • the first flexible support 230 may be made of a polymer material, and preferably may be made of a honeycomb structure.
  • the first flexible support part 230 may have a through hole 231 penetrating the first flexible support part 230 in a height direction.
  • the through hole 231 may be formed such that one end is opened toward the other surface 215 of the flexible cover 211 and the other end is opened toward the flexible electrode 250.
  • a plurality of through holes 231 may be formed, and may be disposed at regular intervals. In this case, the number or arrangement of the through holes 231 may be variously modified.
  • the signal generation unit 240 may generate a deformation completion signal when the grip unit 210 is deformed and reaches a preset reference compression distance.
  • the signal generator 240 may have a pressing block 241 and a flexible electrode 250.
  • the pressing block 241 may be provided inside the first flexible support part 230. Specifically, the pressing block 241 may be provided inside the other end of the through hole 231.
  • the first flexible support part 230 is also compressed and deformed, and when the grip part 210 reaches the reference compression distance, the pressing block 241 becomes the grip part ( 210) can be pressed.
  • the pressure block 241 is provided so as to be spaced apart from the inner circumferential surface of the through hole 231, and it is preferable that only the lower end is fixed to the inner circumferential surface of the through hole 231. Through this, the pressing block 241 may not interact with the through hole 231 until the grip part 210 reaches the reference compression distance. That is, when the upper portion of the first flexible support part 230 is compressed by the grip part 210 at the same time, uniform deformation occurs in the first flexible support part 230 in the height direction. For this reason, the pressure block 241 may be pressed by the inner circumferential surface of the through hole 231 before the grip unit 210 presses the pressure block 241. This phenomenon may be affected more as the length of the pressing block 241 increases.
  • the lower end of the pressure block 241 is fixed to the inner circumferential surface of the through hole 231 and the other parts are spaced apart from the inner circumferential surface of the through hole 231, so that the first flexible support part 230 is uniformly deformed in the height direction.
  • the pressing block 241 may be pressed and not pressed.
  • the flexible electrode 250 may be provided on the other surface of the first flexible support part 230.
  • the flexible electrode 250 may be electrically connected by being pressed by a pressing block 241 that is pressed when the grip part 210 is deformed and reaches a preset reference compression distance.
  • FIG. 7 shows that a second flexible support part 260 is additionally formed at the lower end of the flexible electrode 250, and the second flexible support part 260 is formed at a portion where the flexible electrode 250 is pressed. It may be formed of an elastic material to be pressed at the same time. The operation of the second flexible support part 260 will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.
  • 8A and 8B are schematic diagrams illustrating an operating state of the soft grip unit of FIG. 6.
  • the second flexible support part 260 when the flexible electrode 250 is not pressed by the pressing block 241 in the initial state, the second flexible support part 260 may not be deformed in shape. have. Then, as shown in FIG. 8B, when the grip part 210 and the flexible support part 230 are deformed by the object M, and the pressing block 241a is pressed by the grip part 210, the flexible electrode 250 The second flexible support portion 260 is also pressed by the portion 250a pressed by the pressing block 241a.
  • the second flexible support part 260 may have elasticity, and when the flexible electrode 250 is restored to its initial shape, the second flexible support part 260 may also be restored to its initial shape.
  • the negative pressure generating unit 130 operates to harden the grip part 210. At this time, the time when the flexible electrode 250 is electrically connected and the grip part 210 hardens. There is a time difference until the point of time. If, instead of the second flexible support part 260, a hard support part is provided, the pressure block 241 prevents deformation of the grip part 210 so that a reaction force by the pressure block 241 is applied to the object M. Therefore, when the target object M is a weak object, the target object M may be damaged.
  • the second flexible support part 260 is provided, the second flexible support part 260 is further compressed during such a time difference so that the pressing block 241 may be moved more, through which the pressing block 241 It is possible to prevent the reaction force from being applied to the object (M).
  • the pressure block 241 is provided inside the through hole 231, in particular, since it is provided inside the other end of the through hole 231, the pressure block 241 in the process of compressing the flexible support part 230 ) And the physical interaction between the flexible support unit 230 may be minimized.
  • the pressure block 241 is preferably provided to be spaced apart from the flexible electrode 250 in the initial state in which the flexible support part 230 is not compressed and deformed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention. 10 is a cross-sectional view illustrating the soft grip unit of FIG. 9.
  • the soft grip unit 300 includes a first rigid deformable body 310, a flexible support part 330, and a second rigid deformable body 340.
  • the first rigid deformable body 310 may have a first flexible cover 311 and a first powder body 312.
  • the first flexible cover 311 may be formed in the form of a pocket having a space therein, and may be formed in the form of a thin film having flexibility. The first flexible cover 311 may be formed so that air does not pass.
  • the first powder body 312 may be filled inside the first flexible cover 311.
  • the first powder body 312 may be formed of a material forming a powder form, for example, sand may be used.
  • the first powder body 312 When the object is pressed against the first flexible cover 311, the first powder body 312 may be deformed according to the shape of the object to be pressed.
  • the word that the first powder body 312 is deformed means that the shape of the first powder body 312 is deformed as the powders move by the object to be pressed.
  • the soft grip unit 300 may have a first negative pressure generating unit 320.
  • the first negative pressure generator 320 may be connected to the first flexible cover 311 by the first suction pipe 321, and the first suction pipe 321 may extend inside the first flexible cover 311 .
  • the first negative pressure generator 320 sucks the air inside the first flexible cover 311 in a state in which the shapes of the first flexible cover 311 and the first powder body 312 are deformed, and the first flexible cover 311 ) Can be contracted.
  • the first flexible cover 311 As the first flexible cover 311 is contracted, the first powder body 312 may be compressed, and as the first powder body 312 is compressed and fixed, the first rigid deformable body 310 increases in rigidity, The shape is also fixed, and as a result, the object can be gripped.
  • the first rigid deformable body 310 may have a first flexible pocket 313 provided inside the first flexible cover 311 and accommodating the first powder body 312.
  • FIG. 11 is a plan view and an enlarged view illustrating a first flexible pocket of the soft grip unit of FIG. 9.
  • the first flexible pocket 313 may accommodate the first powder body 312 inside.
  • the first suction pipe 321 may be connected to the first flexible pocket 313.
  • the first flexible pocket 313 is formed of a flexible material and is formed in a mesh shape to have a pore 317 smaller than the size of the first powder body 312.
  • the porous 317 may be formed to have a size smaller than the size of the first powder 312, and accordingly, the first powder 312 accommodated in the first flexible pocket 313 leaks through the porous 317 May not be.
  • the entire air inside the first flexible cover 311 also moves to the inside of the first flexible pocket 313 through the porous 317 And may be sucked through the first suction pipe 321.
  • the first flexible pocket 313 may have a first compartment 315 divided at regular intervals by a sewing line 314.
  • a plurality of first compartments 315 may be provided, and the first powder body 312 may be uniformly distributed throughout and accommodated in the first flexible pocket 313 by the first compartment 315.
  • the stitch 316 of the sewing line 314 may be sewn in a zigzag shape along the first direction D1. If the stitch of the sewing line is sewn in a straight line along the first direction D1, since the stitched thread hardly stretches, the flexible pocket hardly stretches. Therefore, even if the object presses the flexible pocket, the shape of the flexible pocket cannot be flexibly deformed, and the gripping force may be weakened.
  • the first flexible pocket 313 when the stitch 316 of the sewing line 314 is sewn in a zigzag shape along the first direction D1, the first flexible pocket 313 is extended along the first direction D1. And because it can be contracted, the shape of the first flexible pocket 313 can be flexibly deformed.
  • the The first rigid deformable body 310 may have a rigidity in the first direction D1 greater than that in the other direction.
  • the fluid may be, for example, air.
  • the flexible support part 330 may be provided to be in close contact with one surface 318 of the first rigid deformable body 310.
  • the flexible support part 330 may support the first rigid deformable body 310 while being compressed and deformed together when the first rigid deformable body 310 is deformed.
  • the flexible support 330 may be made of a polymer material, and may be formed to have pores and be compressed and deformed, and then restored to an initial shape when external force is removed.
  • the second rigid deformable body 340 may be disposed adjacent to the first rigid deformable body 310. After the second rigid deformable body 340 is deformed by an external force, the rigidity may change when the internal fluid is removed. In particular, the second rigid deformable body 340 is in a second direction crossing the first direction D1 ( The rigidity of D2) may be formed larger than that of other directions.
  • the second rigid deformable body 340 may be formed in the same shape as the first rigid deformable body 310 and may be disposed on the other surface 319 of the first rigid deformable body 310.
  • the second rigid deformable body 340 may have a second flexible cover 341 and a second powder body 342, and the second flexible cover 341 and the second powder body 342 are the first flexible cover It may be the same as 311 and the first powder body 312.
  • the soft grip unit 300 may have a second negative pressure generating portion 350 and a second flexible pocket 343, and the second negative pressure generating portion 350 is formed by a second flexible cover ( 341) It may be connected to the second flexible pocket 343 inside.
  • the second flexible pocket 343 may have a perforation 347.
  • the first negative pressure generator 320 and the second negative pressure generator 350 may be provided individually, but are not limited thereto. That is, the first negative pressure generating unit 320 and the second negative pressure generating unit 350 may be integrally formed, and in this case, when the negative pressure generating unit operates, the first rigid deformable 310 and the second rigid deformable 340 Can be transformed at the same time.
  • the shape may be deformed by being pressed simultaneously with the first rigid deformable body 310 by the object.
  • the rigidity of the second rigid deformable body 340 may be changed.
  • the second flexible pocket 343 may also have a plurality of second compartments (not shown) that are divided by the sewing line so that the second powder body 342 is uniformly distributed and accommodated, and the stitches of the sewing line are sewn in zigzag. Can be.
  • the second rigid deformable body 340 may be provided such that a sewing line (not shown) of the second flexible pocket 343 extends along the second direction D2. Accordingly, the second rigid deformable body 340 may be extended and contracted along the second direction D2.
  • the second rigid deformable body 340 may be formed to have the same size as the first rigid deformable body 310.
  • the rigidity in the other direction is formed to be smaller than the rigidity in the first direction D1. Therefore, even after the rigidity of the first rigid deformable body 310 is changed and the shape is fixed, there is a possibility that additional deformation may occur in another direction.
  • the rigidity in the second direction D2 is increased so that the first rigid deformable body 310 is moved in the second direction D2. It can be suppressed from further deformation. Of course, this may also generate an effect of suppressing the second rigid deformable body 340 from being further deformed in the first direction D1, and through this, the deformed shape to grip the object may be continuously maintained.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams for explaining the operating state of the soft grip unit of FIG. 9, and FIGS. 12C and 12D are schematic diagrams for comparing the effects of the soft grip unit of FIG. 9.
  • FIG. 12A shows a state before the rigidity of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 is changed
  • FIG. 12B is the rigidity of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 It shows the state after this change.
  • the pressing force at this time According to (F), the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 are deformed in shape corresponding to the object M. At the same time, the shape of the flexible support 330 may also be deformed while being pressed.
  • the pressing force (F) applied by the object (M) is limited to the portion pressed by the object (M).
  • the deformation of the first powder body 312 and the second powder body 342 can be maximized, respectively, and the first powder body 312 and the second powder The body 342 may be effectively deformed to correspond to the object M.
  • suction power is provided to the inner side of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340, respectively, so that the first powder body 312 and the second powder body 342 are hardened. Then, the pressing force by the target object M is applied to the first rigid deformable body 310, the second rigid deformable body 340 and the flexible support part 330 as a whole.
  • the sum of the distributed pressing force f1 distributed and applied to the first rigid deformable body 310, the second rigid deformable body 340, and the flexible support part 330 may be equal to the pressing force F of FIG. 12A. Therefore, even if an additional pressing force is provided after the object M is gripped, since the additional force is provided in a small size, the first powder body 312 and the second powder body 342 are deformed. Can be minimized. Through this, the first powder body 312 and the second powder body 342, whose shapes are deformed to correspond to the shape of the target object M, can be stably maintained in shape, and the grip of the target object M It can last stably.
  • FIG. 12C shows the case where only a single rigid deformable 10 is formed at a height corresponding to the combined height of the first rigid deformable 310, the second rigid deformable 340 and the flexible support 330 shown in FIG. 12D. Is shown.
  • the force exerted by the object M is the force f2 to deform the powder body near the object M in the rigid deformable body 10 and the powder away from the object M. It should be used as a force (f3) to deform the sieve. Accordingly, it is difficult for the force f2 applied to the portion close to the object M to have a sufficient size, and accordingly, the shape of the powder body near the object M may not be effectively deformed. That is, since the powder body close to the target object M cannot be effectively transformed into a shape corresponding to the target object M, a suction force is provided later to hold the target object M even if the powder body is firm and hardened. The gripping force may be limited.
  • the shape of the powder body close to the object M must be effectively deformed. That is, the force (f2) applied to the portion close to the object (M) is required to have a large force.
  • the force generated by the rigid deformable body (10) becomes larger, the object (M) during the gripping operation
  • the possibility of causing damage such as damage to the object M may increase due to a large force applied to the object.
  • the thickness of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 is reduced to reduce the amount of powder, and a flexible support part 330 is provided to provide the first rigid deformable body 310.
  • the second rigid deformable body 340 the pressing force (F) by the object M of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 is applied to the first powder body ( 312) and the second powder body 342 can be effectively applied. Therefore, assuming that the same size of the pressing force F as in FIG. 4C is provided by the target object M, the deformation of the first powder body 312 and the second powder body 342 Since it is made more effectively, an area of close contact with the object M may be increased, and a more robust grip may be possible.
  • the target object M it is possible to grip the target object M by using a relatively small force, and since a relatively small force is used, the target object M may be damaged when a large pressing force is applied. Even if there is an object, it may be possible to hold it while minimizing damage.
  • the additional deformation of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 is suppressed, thereby reducing the target object (M). It can be held continuously.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the flexible support of FIG. 9.
  • 14A and 14B are schematic views showing an operating state of the flexible support portion of FIG. 13. That is, FIG. 14A shows the shape deformation of the flexible support according to the present embodiment, and FIG. 14B shows the shape deformation of the general sponge.
  • the flexible support part 330 may be formed in a honeycomb structure having a plurality of pores 331.
  • the pore portion 331 may be formed through the flexible support portion 330 in the height direction, and may have the same shape and the same cross-sectional area.
  • each of the pores 331 may be partitioned by a partition wall 332, and the partition wall 332 may have the same thickness. Since the flexible support 330 implemented in this form can minimize the directionality of the stiffness, uniform performance can be implemented regardless of the deformation position of the flexible support 330 and the size of the object M.
  • the flexible support 330 has a high surface tensile rate, so the first angle A1 can be increased when pressed by the target object M, through which the first rigid deformable 310 It is possible to minimize the propagation of the deformation of the portion pressed by) to the non-pressurized portion.
  • the restoring force may be kept constant in a certain compression deformation section or may not increase significantly after that section, and thus, it is deformed as close as possible to the shape of the object to be gripped. The gripping performance can be improved.
  • the general sponge 30 has a low surface tensile rate and thus has a small second angle A2 when pressed by the object M, and thus has low gripping performance.
  • the soft grip unit 300 may include a packing cover (360).
  • the packing cover 360 may receive and protect the first rigid deformable 310, the flexible support 330, and the second rigid deformable 340 inside.
  • 15A and 15B are cross-sectional views illustrating a soft grip unit according to still other embodiments of the present invention.
  • 16 is a perspective view illustrating a first rigid deformable body and a second rigid deformable body of FIGS. 15A and 15B.
  • the second rigid deformable body may have a different arrangement structure than the second rigid deformable body described with reference to FIG. 9.
  • the second rigid deformable body 340a may be installed on the flexible support part 330.
  • the flexible support part 330 may have an installation space 333 formed in the height direction.
  • the second rigid deformable body 340a may have a third flexible cover 341a and a third powder body 342a.
  • the third flexible cover 341a may be provided in the installation space 333, and the third powder body 342a may be filled inside the third flexible cover 341a.
  • the third flexible cover 341a may be the same as the first flexible cover 311 described above, and the third powder body 342a may be the same as the first powder body 312 described above.
  • the second rigid deformable body 340a may have a third flexible pocket 343a, and the third flexible pocket 343a is provided inside the third flexible cover 341a to accommodate the third powder body 342a. I can.
  • a third suction pipe 351a may be connected to the third flexible pocket 343a to allow internal fluid to escape.
  • the third suction pipe 351a may be connected to the above-described first negative pressure generating unit 320 or to the second negative pressure generating unit 350.
  • the second rigid deformable body 340a may be deformed together with the first rigid deformable body 310, and when the deformation of the first rigid deformable body 310 is completed, the flexible support part 330 is not deformed.
  • Can support That is, since the flexible support 330 has an elastic restoring force to be restored to its initial shape after being deformed, the portion adjacent to the first rigid deformable 310 is deformed to correspond to the shape of the first rigid deformable 310, but the flexible support In the height direction of 330, a restoration deformation may be performed by a restoration force. And when the shape of the flexible support part 330 is deformed in this way, the position of the first rigid deformable body 310 may be moved.
  • the second rigid deformable body 340a is provided in the height direction of the flexible support part 330 inside the flexible support part 330, such a restoration deformation of the flexible support part 330 can be prevented from occurring, through which, The movement of the first rigid deformable body 310 may be suppressed, and shape maintenance at the point of gripping of the object may be maintained.
  • the third sewing line 344a of the second rigid deformable body 340a may extend in the second direction D2 and cross the sewing line 314 extending in the first direction D1.
  • the third flexible cover 341a may be formed so that the first flexible cover 311 and the inside are connected to each other.
  • the fluid inside the second rigid deformable body 340a can also escape when the fluid exits through the first suction pipe 321, the configuration of the third suction pipe 351a described above may be omitted.
  • 17 is a cross-sectional view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • the soft grip unit according to the present embodiment except for the second rigid deformable body, since it is substantially the same as the soft grip unit described with reference to FIG. 15A, the same reference numerals are used for the same components, and duplicate descriptions are omitted. do.
  • the second rigid deformable body 340b may have a corrugated portion 341b, an elastic portion 342b, and a valve 343b.
  • the corrugated portion 341b may be provided in the installation space 333 formed in the flexible support portion 330 in the height direction.
  • the corrugated portion 341b may be compressed and deformed when the first rigid deformable body 310 is deformed.
  • the elastic part 342b may be provided inside the corrugated part 341b, and the compressively deformed corrugated part 341b may be elongated. That is, when the deformed first rigid deformable body 310 is restored to its initial shape, the wrinkle portion 341b may be extended to the initial shape by the elastic portion 342b.
  • a connection pipe 344b may be connected to the corrugated portion 341b, and a valve 343b may be coupled to the connection pipe 344b.
  • the valve 343b may allow the fluid inside the corrugated part 341b to be discharged when the corrugated part 341b is compressed and deformed.
  • the shape of the corrugated part 341b can be prevented from being deformed by restricting the fluid to flow out of the corrugated part 341b.
  • the valve 343b may be individually provided in each of the connection pipes 344b, or a single valve may be integrated and provided in all of the connection pipes 344b. When the valve 343b is provided as a single unit, the valve 343b may be provided so that the length of each of the connecting pipes 344b is the same. Through this, the flow rate of the fluid in each of the second rigid deformables 340b may be the same, and the shape of each of the second rigid deformables 340b may be deformed at the same speed.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a soft grip unit according to another embodiment of the present invention.
  • the soft grip unit according to the present embodiment except for the second rigid deformable body, it is substantially the same as the soft grip unit described with reference to FIG. 9, so the same reference numerals are used for the same components, and duplicate descriptions are omitted. do.
  • the second rigid deformable body 340c may have a fourth flexible cover 341c and a fourth powder body 342c.
  • the fourth flexible cover 341c may be provided to surround the side surface of the flexible support part 330. 10 shows that the second rigid deformable body 340c is provided on the left and right sides of the flexible support 330, but the second rigid deformable 340c is also provided at the front and rear of the flexible support 330. . That is, the fourth flexible cover 341c may be provided to cover all sides of the flexible support part 330. In addition, the second rigid deformable body 340c may be connected to a separate negative pressure generator.
  • the second rigid deformable body 340c is deformed together with the first rigid deformable body 310 to constrain the flexible support part 330 so that the flexible support part 330 is not deformed when the deformation of the first rigid deformable body 310 is completed. have.
  • the configuration of the fourth flexible cover 341c, the fourth flexible pocket 343c, and the fourth powder body 342c of the second rigid deformable body 340c is the first flexible cover 311 of the first rigid deformable body 310,
  • the configuration of the first flexible pocket 313 and the first powder body 312 may be the same.
  • the fourth flexible cover 341c may be formed to be connected to the first flexible cover 311, and in this case, the second rigid deformable body 340c may be connected to the first negative pressure generator 320 described above. .
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a gripping device including the soft grip unit of FIG. 9.
  • the grip device may include a soft grip unit 300, an arm 400, a power supply unit 500, and a control unit 600.
  • the soft grip unit 300 will be described as the case of the soft grip unit described with reference to FIG. 9.
  • the soft grip unit is not limited thereto, and the soft grip units described with reference to FIGS. 1, 6, 15A, 15B, 17 and 18 may also be applied.
  • Arms 400 may be provided in at least one pair, and each soft grip unit 300 may be coupled to one end.
  • the arm 400 may operate such that the first rigid deformable body 310 is closer to or farther away from each other based on the object M.
  • the power supply unit 500 may transmit power so that the arm 400 operates.
  • the controller 600 controls the operation of the arm 400, and when the first rigid deformable 310 and the second rigid deformable 340 are deformed by the target object M, the first rigid deformable 310 and the second It is possible to control the object M to be gripped by allowing the fluid inside the rigid deformable body 340 to escape and change the rigidity.
  • the control unit 600 may stop the power transmission of the power supply unit 500 and control the gripping operation by the arm 400 to stop. .
  • the controller 600 may control the negative pressure generating unit to suck the fluid inside the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340. Through this, the rigidity of the first rigid deformable body 310 and the second rigid deformable body 340 is changed, so that the object M may be gripped.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a method of driving the grip device of FIG. 19.
  • the driving method of the gripping device includes a pressing step of a target object (S510), a deformation step (S520), and a gripping step (S530).
  • the target object pressing step S510 may be a step of operating the arm so that at least one pair of first rigid deformable bodies press the target object.
  • the deformation step S520 may be a step in which the first rigid deformable body, the flexible support part, and the second rigid deformable body are deformed by the target object.
  • the gripping step S530 may be a step of allowing the object to be gripped by allowing the fluid in the first rigid deformable body and the second rigid deformable body to escape and change the rigidity.
  • 21A and 21B are schematic views showing a state in which an object is adsorbed using a gripping device according to another embodiment of the present invention.
  • the soft grip unit 300 described with reference to FIG. 9 is exemplified as a soft grip unit in the grip device in this embodiment, but the soft grip unit is not limited thereto, and FIGS. 1, 6, 15A, and The soft grip units described with reference to 15b, 17 and 18 may also be applied.
  • the gripping device 702 includes a frame 701, a holding unit 702, and at least a pair of soft grip units 300.
  • the frame 701 may fixedly support a series of components constituting the holding unit 702 and the soft grip unit 300.
  • the holding unit 702 may be connected to the frame 701 and may be disposed above the object M placed on the stage S.
  • the holding unit 702 may hold the object M placed on the stage S so that the object M is spaced apart from the stage S.
  • the transport object M placed on the stage S may have a plate-like structure, and may correspond to a thin film, a film, and a substrate.
  • the object M is not necessarily limited to having a plate-like structure, and may have various sizes or shapes.
  • the holding unit 702 can hold the upper surface of the object M placed on the stage S, and as shown in FIG. 21B, the holding object M is raised apart from the stage S. Or it can be lowered close to the stage (S).
  • the holding unit 702 may include an adsorption unit 710, a negative pressure generation unit 730, and a transfer unit 750.
  • the adsorption unit 710 may include a flexible pad.
  • the flexible pad may be made of a flexible material, and may be formed in the form of a thin sheet, cone, and cup.
  • the flexible pad may be made of a material through which air does not pass.
  • One side of the flexible pad may be provided with an adsorption opening to which the object M is in close contact, and the inner space of the flexible pad may be closed while the adsorption opening is in close contact with the object M.
  • the inner space of the flexible pad may be connected to the suction pipe of the negative pressure generator 710.
  • the negative pressure generator 730 may be connected to the adsorption unit 710.
  • the negative pressure generator 730 may have a suction pipe, and the suction pipe may be connected to the inner space of the suction unit 710.
  • the negative pressure generator 730 may suck air inside the adsorption unit 710 through a suction pipe.
  • the target object M When air existing in the inner space of the adsorption unit 710 is sucked by the negative pressure generator 710, the target object M may be adsorbed on the adsorption surface of the adsorption unit 710 to be firmly fixed. That is, it may be adsorbed to the adsorption opening of the flexible pad.
  • the transfer unit 750 may be configured to connect the frame 701 and the adsorption unit 710.
  • the transfer unit 750 may bring the adsorption unit 710 closer or spaced apart from the stage S. That is, the transfer unit 750 may raise or lower the object M adsorbed by the adsorption unit 710.
  • the object M adsorbed to the adsorption unit 710 through the transfer unit 750 may rise or fall between a predetermined height.
  • At least one pair of the soft grip units 300 may be disposed with the holding units 702 interposed therebetween. That is, a pair of soft grip units 300 may be disposed to face each other, and a holding unit 702 may be disposed between the pair of soft grip units 300.
  • the two pairs of soft grip units 300 may be disposed to face each other, that is, each at an angle of 90 degrees, and a holding unit 702 at the center of the two pairs of soft grip units 300 ) Can be placed.
  • the soft grip units 300 facing each other are approached toward the side of the object M as shown in FIG. 21B. As described above, the object M is gripped.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a holding unit of a grip device according to another embodiment of the present invention.
  • 23 is a cross-sectional view illustrating the holding unit of FIG. 22.
  • the holding unit 801 includes a suction pad 810, a flexible support 815, a fixing cap 820, a suction force generator 840 and a connection Includes line 830.
  • the suction pad 810 may have a partition wall 811 and a plurality of suction cells 813 partitioned and formed by the partition wall 811.
  • the partition wall 811 may be formed of a flexible material, and the suction cell 813 formed by the partition wall 811 may be formed through so that both ends are open.
  • a suction force may be provided from the outside to the inner space of the suction cell 813.
  • An object may be in contact with one end of the suction pad 810, and when a suction force is provided through the other end of the suction pad 810, the object may be adsorbed to the suction pad 810.
  • the partition wall 811 may be formed of a material through which air cannot pass.
  • the suction pad 810 may be formed of a flexible polymer material. Accordingly, the air sucked into one suction cell 813 cannot be moved to another suction cell 813 through the partition wall 811.
  • All of the partition walls 811 may have the same thickness.
  • the suction cell 813 may have a polygonal shape having the same shape and size in a cross section perpendicular to the length direction of the suction cell 813.
  • the polygonal shape may be, for example, any one of a triangle, a square, and a hexagon.
  • the suction pad 810 may have a honeycomb shape.
  • the suction cell 813 since the suction cell 813 is partitioned by the partition wall 811, the empty space between the suction cells 813 may be reduced, so that an overall adsorption area may be increased, and adsorption efficiency may be increased.
  • the flexible support 815 may be filled in the inner space of the suction cell 813.
  • the target object When the target object is in close contact with one end of the suction cell 813 while the suction force is provided from one end of the suction cell 813 to the other end, the target object may be adsorbed to one end of the suction cell 813 by the suction force. have.
  • the target object When the target object is adsorbed, one end of the suction cell 813 is pressed by the target and the shape is deformed.
  • the surface of the target object is not flat and irregular, the surface of the target object among one end of the suction cell 813 The portion spaced apart from may be rolled into the inside of the suction cell 813 by the suction force.
  • the flexible support 815 may support the suction cell 813 inside the suction cell 813 so that one end of the suction cell 813 is not rolled into the inner space.
  • the flexible support 815 may be filled by being spaced apart from one end of the suction cell 813 by a predetermined distance, and through this, the one end 811a of the partition wall 811 may not be supported by the flexible support 815 .
  • One end (811a) of the partition wall (811) is in close contact with the surface of the object can serve as a suction cup to block the suction cell (813), one end (811a) of the partition wall (811) to the flexible support (815) If it is not supported by it, the limitation of deformation may be reduced, so that it may be well attached to the surface of the object.
  • the length of the one end 811a of the partition wall 811 not supported by the flexible support 815 is the suction cell 813 even if the one end 811a of the partition wall 811 is rolled inside the suction cell 813 It is preferable to be formed to a length that is not sealed. That is, assuming that the suction cell 813 has a circular cross section, it is preferable that the length of the one end portion 811a of the partition wall 811 not supported by the flexible support 815 is smaller than the radius of the suction cell 813 Do (see Fig. 24A).
  • the flexible support 815 may be formed to be porous so that a suction force is provided and thus external air may be sucked into the suction cell 813.
  • a suction cell 813 for example, a sponge may be used.
  • the fixing cap 820 may be coupled to the other end of the suction pad 810.
  • the fixing cap 820 may have through holes 821 respectively connected to the suction cells 813.
  • the suction force generator 840 may generate a suction force.
  • connection line 830 may connect the suction force generating unit 840 and the fixing cap 820 to guide the suction force generated by the suction force generating unit 840 to each suction cell 813 of the suction pad 810.
  • connection lines 830 may be provided, and one end of the connection line 830 may be connected to the suction force generating unit 840 and the other end may be individually connected to the through hole 821.
  • the suction force provided by the suction force generator 840 may be uniformly transmitted to each suction cell 813 through each connection line 830.
  • the holding unit 801 may further include a check valve provided in portion'A' of FIG. 23. That is, the check valve may be provided in the connection line 830 and may be opened and closed by individually controlling the connection line 830.
  • connection lines 830 As each of the connection lines 830 is connected to each of the suction cells 813 and each of the connection lines 830 is individually controlled, the suction force generated by each of the suction cells 813 is Can be individually controlled.
  • FIG. 24A is a schematic diagram showing a gripping state of an object using the holding unit of FIG. 22, and FIG. 24B is a schematic diagram showing a gripping state of the target object in the prior art.
  • one end of the suction pad 810 may be pressed by the object 80.
  • the suction pad 810 in this embodiment has a suction cell 813 partitioned by the partition wall 811, the suction cell 813a in contact with the target object 80 is pressed by the target object 80. As a result, the shape is deformed, but the shape of the remaining suction cells 813b is not deformed. In addition, most of the portion 814 pressed by the object 80 comes into contact with the surface of the object 80.
  • the sponge-shaped conventional grip unit 40 when the sponge-shaped conventional grip unit 40 is pressed by the target object 80, one surface 41 of the grip unit 40 is compressed as a whole and contacts the target object 80.
  • the area of the portion 42 to be formed is relatively small. That is, in the suction pad 810 in this embodiment, the portion in contact with the object 80 becomes wider when compared to the conventional grip unit 40, and accordingly, the suction force applied to the object 80 Because this increases, the adsorption force can be further increased.
  • the suction force applied to the object 80 becomes relatively smaller, whereas according to this embodiment, air is Since it does not pass through 811, the suction force of the suction cell 813a to which the object 80 is adsorbed can be fully applied to the object 80, so that the adsorption force may be further increased.
  • the pressing force on the object is effectively applied, through which relatively little force Since the object can be gripped, even if the object is an easily damaged object, it can be gripped with minimal damage.
  • the deformed shape is fixed as a grip using a powder body, even if the object is an atypical shape or a flexible object, it can be held continuously and stably, and restrictions on the size, shape, and strength that can be gripped can be reduced.
  • the signal generator when the flexible cover is deformed and reaches a preset reference compression distance, the signal generator generates a deformation completion signal, and when the deformation completion signal is detected, the gripping operation can be stopped. Therefore, the object is damaged by a strong gripping force. Can be prevented.
  • first rigid deformed body in which the stiffness in the first direction is greater than that in the other direction and a second rigid deformed body in which the stiffness in the second direction crossing the first direction is greater than the stiffness in the other direction are provided. 1
  • the rigid deformable body can be suppressed so that it is not further deformed or moved in the second direction, and through this, the object can be held continuously and stably.
  • the holding unit can move the object to a position that can be gripped by the soft grip unit, the gripping operation for objects located in various positions can be automatically performed.
  • the holding unit is divided into a plurality of spaces including a plurality of suction cells, the empty space between the suction cells is reduced, thereby increasing the overall suction area, thereby improving the suction efficiency.
  • each suction cell may more effectively provide a suction force for an object, thereby improving the suction power.

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Abstract

소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법에서, 상기 소프트 그립유닛은 유연커버, 분말체, 부압 발생부 및 유연지지부를 포함한다. 상기 유연커버는 목표 파지 물체가 밀착되는 파지면과, 상기 파지면과 짝을 이루는 기준면을 가지고 내측에는 수용공간을 가진다. 상기 분말체는 상기 수용공간에 채워지고, 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형된다. 상기 부압 발생부는 상기 유연커버에 연결되고, 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버가 수축되도록 하며, 수축되는 상기 유연커버에 의해 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형된 상기 분말체가 압착되도록 하여 상기 목표 파지 물체가 상기 유연커버에 의해 그리핑 되도록 한다. 상기 유연지지부는 상기 기준면에 밀착되고, 상기 유연커버가 상기 목표 파지 물체에 의해 가압되어 변형 시에 함께 변형되면서 상기 유연커버를 지지한다.

Description

소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법
본 발명은 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 상기 그립장치의 구동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 협업로봇은 산업용로봇에 안전기능이 강화되어 인간과 같은 공간에서 공동작업이 가능한 제조로봇을 말한다.
협업로봇은 공정 재배치가 용이하기 때문에, 기존 산업용 로봇에 비해 생산 유연성 증대 효과가 큰 장점이 있다. 이에 따라, 협업 로봇은 단팔 형태의 협업로봇, 양팔 형태의 협업로봇 등이 여러 형태로 개발되고 있다.
그러나, 물류자동화 요구 증대에 따른 다품종 부품과 화물에 대한 피킹 작업 자동화가 시급함에도 불구하고, 기존의 협업로봇 기술은 인간의 손을 그대로 본 따서 모터로 구동하는 로봇 손의 형태의 그리퍼(Gripper)가 대부분이다. 그런데, 인간의 손의 형태를 구현하기 위해서는 각 손가락에 해당하는 부분별로, 액츄에이터와, 회전구동링크 등의 구성이 마련되어야 하고, 각각의 액츄에이터를 제어하기 위한 제어장치가 필요하기 때문에, 구성이 복잡해지고 이를 통합하기 위한 제어 시스템도 복잡해지는 문제점이 있다.
그리고, 종래에 사용되는 로봇 그리퍼의 경우는 다양한 모양과 재질의 물체를 잡기가 어려운 경우가 많다. 왜냐하면, 일반적으로 각각의 로봇은 잡을 수 있는 물체가 한정되어 있어, 물체에 맞는 그리퍼를 각각 구입하여 결합하여야 하고, 이에 따른 제어기도 물체에 맞게 튜닝되어야 하는 번거로움이 있다.
특히, 비정형의 물체이거나 유연한 물체와 같은 다양한 형태의 물체를 안정적으로 파지하고, 파지된 물체가 이탈하지 않도록 파지력을 지속적으로 유지하기 위한 기술이 요구된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2012-0126576호(2012.11.21. 공개)가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물체를 안정적으로 파지할 수 있는 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 소프트 그립유닛은, 소프트 그립유닛, 이를 포함하는 그립장치 및 그립장치의 구동방법에서, 상기 소프트 그립유닛은 유연커버, 분말체, 부압 발생부 및 유연지지부를 포함한다. 상기 유연커버는 목표 파지 물체가 밀착되는 파지면과, 상기 파지면과 짝을 이루는 기준면을 가지고 내측에는 수용공간을 가진다. 상기 분말체는 상기 수용공간에 채워지고, 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형된다. 상기 부압 발생부는 상기 유연커버에 연결되고, 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버가 수축되도록 하며, 수축되는 상기 유연커버에 의해 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형된 상기 분말체가 압착되도록 하여 상기 목표 파지 물체가 상기 유연커버에 의해 그리핑 되도록 한다. 상기 유연지지부는 상기 기준면에 밀착되고, 상기 유연커버가 상기 목표 파지 물체에 의해 가압되어 변형 시에 함께 변형되면서 상기 유연커버를 지지한다.
일 실시예에서, 상기 수용공간에 마련되고, 상기 분말체의 크기보다 작은 크기의 다공이 형성되며, 내측에 상기 분말체를 수용하는 유연포켓을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유연포켓은 내측에 수용되는 상기 분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 구획부들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 부압 발생부는 상기 수용공간의 내측으로 연장되어 상기 수용공간의 공기를 흡입하는 흡입관을 가지고, 상기 흡입관의 일단부는 상기 유연포켓에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유연커버가 변형되어 기 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생하는 신호발생부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호발생부는, 상기 유연지지부에 형성되는 관통공의 내부에 구비되는 가압블록과, 상기 유연지지부의 타면에 구비되고 상기 유연커버가 변형되어 상기 기준 압축 거리에 도달하면 상기 가압블록에 의해 가압되어 전기적으로 연결되어 상기 변형완료신호를 발생하는 유연전극을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가압블록은, 상기 유연지지부가 압축 변형되지 않는 초기상태에서는 상기 유연전극과 이격되도록 위치할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 소프트 그립유닛은, 제1 강성변형체, 유연지지부 및 제2 강성변형체를 포함한다. 상기 제1 강성변형체는 제1유연커버와, 상기 제1유연커버의 내측에 채워지는 제1분말체를 가지며, 외력에 의하여 변형이 된 후, 상기 제1유연커버 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 제1방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성된다. 상기 유연지지부는 상기 제1강성변형체의 일면에 밀착되도록 구비되고, 상기 제1강성변형체가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 상기 제1강성변형체를 지지한다. 상기 제2 강성변형체는 상기 제1강성변형체와 인접 배치되어 외력에 의하여 변형이 된 후, 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되어 상기 제1강성변형체가 상기 제2방향으로 추가변형 또는 이동되지 않도록 억제시킨다.
일 실시예에서, 상기 제1강성변형체는 상기 제1유연커버의 내측에 구비되어 상기 제1분말체를 수용하는 제1유연포켓을 가지고, 상기 제1유연포켓은 재봉선에 의해 구획되어 상기 제1분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 제1구획부를 가지며, 상기 재봉선의 땀(Stitch)이 상기 제1방향을 따라 지그재그로 봉재되어 상기 제1방향으로 신장 및 수축될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2강성변형체는 상기 제1강성변형체의 타면에 배치되는 제2유연커버와, 상기 제2유연커버의 내측에 채워지는 제2분말체를 가지고, 상기 제2유연커버 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 상기 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2강성변형체는 상기 제2유연커버의 내측에 구비되어 상기 제2분말체를 수용하는 제2유연포켓을 가지고, 상기 제2유연포켓은 재봉선에 의해 구획되어 상기 제2분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 제2구획부를 가지며, 상기 재봉선의 땀(Stitch)이 상기 제2방향을 따라 지그재그로 봉재되어 상기 제2방향으로 신장 및 수축될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유연지지부에는 높이 방향으로 설치공간이 형성되고, 상기 제2강성변형체는 상기 설치공간에 구비되는 제3유연커버와, 상기 제3유연커버의 내측에 채워지는 제3분말체를 가지며, 상기 제1강성변형체와 함께 변형되어 상기 제1강성변형체의 변형이 완료되었을 때 상기 유연지지부가 변형되지 않도록 상기 유연지지부를 지지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유연지지부에는 높이 방향으로 설치공간이 형성되고, 상기 제2강성변형체는 상기 설치공간에 구비되고, 상기 제1강성변형체가 변형 시에 압축 변형되는 주름부와, 상기 주름부의 내부에 구비되고 압축 변형된 상기 주름부를 신장시키는 탄성부와, 상기 주름부가 압축 변형 시에는 상기 주름부 내부의 유체가 배출되도록 하고, 상기 주름부의 압축 변형이 완료 시에는 유체가 상기 주름부로 유출입되지 못하도록 제한하는 밸브를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2강성변형체는 상기 유연지지부의 측면을 감싸도록 구비되는 제4유연커버와, 상기 제4유연커버의 내측에 채워지는 제4분말체를 가지며, 상기 제1강성변형체와 함께 변형되어 상기 제1강성변형체의 변형이 완료되었을 때 상기 유연지지부가 변형되지 않도록 상기 유연지지부를 구속할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유연지지부는 높이 방향으로 관통 형성되되 동일한 형상 및 동일한 단면적을 가지고 동일한 두께의 격벽으로 구획되는 복수의 기공부를 가지는 벌집 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1강성변형체, 상기 유연지지부 그리고 상기 제2강성변형체를 내측에 수용하는 패킹커버를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 그립장치는 적어도 한 쌍으로 구비되고, 일단부에는 상기 소프트 그립유닛이 결합되며, 대상물체를 기준으로 상기 소프트 그립유닛이 서로 가까워지거나 멀어지도록 동작하는 암, 상기 암이 동작하도록 동력을 전달하는 동력제공부, 및 상기 암의 동작을 제어하고, 상기 대상물체에 의해 상기 소프트 그립유닛이 변형되면 상기 소프트 그립유닛의 강성을 변화시켜 상기 대상물체를 파지하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 적어도 한 쌍의 소프트 그립유닛들의 사이에서 동작되며, 상기 대상물체를 홀딩하여 상기 대상물체를 상기 소프트 그립유닛들의 사이에 위치시키는 홀딩유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀딩유닛은, 격벽 및 격벽에 의해 구획되어 각각이 내측 공간을 형성하는 복수의 흡입셀들을 포함하는 흡입패드를 포함하고, 상기 격벽은 공기의 통과를 차단하며, 상기 흡입셀들 각각의 내측 공간으로 흡입력이 제공되어 상기 대상물체를 흡착할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀딩유닛은, 상기 흡입셀들의 내측 공간에 각각 채워지는 다공성 유연 지지체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유연지지부를 통해 유연커버를 지지하고, 유연커버의 두께를 얇게하여 분말체의 양을 줄임으로써, 물체에 대한 가압력이 효과적으로 적용되며, 이를 통해 상대적으로 적은 힘으로 물체의 파지가 가능하므로 물체가 파손이 용이한 물체인 경우에도 손상을 최소화하며 파지할 수 있다.
또한, 분말체를 이용한 파지로서 변형된 형상이 고정되므로, 물체가 비정형 형상이거나 유연 물체이더라도 지속적이고 안정적으로 파지할 수 있고, 파지 가능한 크기, 형태 및 강도에 대한 제한이 적어질 수 있다.
또한, 유연커버가 변형되어 기 설정된 기준 압축 거리에 도달하는 경우 신호발생부에서 변형완료신호를 발생하고, 상기 변형완료신호의 감지시 파지 동작을 중지할 수 있으므로, 물체가 강한 파지력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 제1강성변형체와 함께 제1방향과 교차하는 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 제2강성변형체를 마련하여 제1강성변형체가 제2방향으로 추가변형 또는 이동되지 않도록 억제시킬 수 있으며, 이를 통해, 대상물체의 지속적이고 안정적이 파지가 이루어질 수 있다.
또한, 홀딩유닛을 통해 물체를 소프트 그립유닛에 의해 파지가 가능한 위치로 이동시킬 수 있으므로, 다양한 위치에 위치하는 물체에 대한 파지 동작을 자동을 수행할 수 있다.
특히, 홀딩유닛이 복수의 흡입셀들을 포함하여 복수의 공간으로 구획되므로 흡입셀 사이의 빈 공간이 감소하여 전체적인 흡착 면적의 증가가 가능하여 흡착 효율성이 향상된다.
나아가, 물체에 접촉되는 흡입셀은 물체에 의해 가압되어 형상이 변형되되, 물체에 눌려진 부분의 대부분이 물체의 표면과 접촉되므로 물체와의 접촉 면적이 증가하게 되며, 이에 따라 물체에 적용되는 흡입력이 증가하여 흡착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 흡입셀들 내부에 채워지는 다공성 유연 지지체에 의해, 각 흡입셀들이 보다 효과적으로 물체에 대한 흡입력을 제공하여 흡착력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 소프트 그립유닛의 유연포켓을 도시한 평면도 및 확대도이다.
도 3은 도 1의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 설명하기 위한 모식도들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 소프트 그립유닛의 효과를 비교하기 위한 모식도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 도시한 모식도들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 11은 도 9의 소프트 그립유닛의 제1유연포켓을 도시한 평면도 및 확대도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 설명하기 위한 모식도들이고, 도 12c 및 도 12d는 도 9의 소프트 그립유닛의 효과를 비교하기 위한 모식도들이다.
도 13은 도 9의 유연지지부를 도시한 사시도이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13의 유연지지부의 작동 상태를 도시한 모식도들이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도들이다.
도 16은 도 15a 및 도 15b의 제1 강성변형체 및 제2 강성변형체를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 19는 도 9의 소프트 그립유닛을 포함하는 그립장치를 도시한 모식도이다.
도 20은 도 19의 그립장치의 구동방법을 도시한 흐름도이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립장치를 이용하여 대상물체를 흡착하는 상태를 도시한 모식도들이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립장치의 홀딩유닛을 도시한 사시도이다.
도 23은 도 22의 홀딩유닛을 도시한 단면도이다.
도 24a는 도 22의 홀딩유닛을 이용한 대상물체의 파지 상태를 도시한 모식도이고, 도 24b는 종래기술에서의 대상물체의 파지 상태를 도시한 모식도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 소프트 그립유닛의 유연포켓을 도시한 평면도 및 확대도이다. 도 3은 도 1의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 소프트 그립유닛(100)은 유연커버(110), 분말체(120), 부압 발생부(130) 그리고 유연지지부(140)를 포함할 수 있다.
유연커버(110)는 유연커버(110)의 일측면을 형성하고 목표 파지 물체가 밀착되는 파지면(111)과, 유연커버(110)의 타측면을 형성하고 파지면(111)과 짝을 이루는 기준면(112)을 가질 수 있으며, 내측에는 수용공간(113)을 가질 수 있다.
여기서, 목표 파지 물체는 소프트 그립유닛(100)을 이용하여 파지하고자 하는 물체를 의미할 수 있다.
유연커버(110)는 유연성을 가지는 얇은 막의 형태로 이루어질 수 있으며, 공기가 통하지 않는 소재로 이루어질 수 있다.
분말체(120)는 수용공간(113)에 채워질 수 있다. 분말체(120)는 분말 형태를 이룰 수 있다.
유연커버(110)에 목표 파지 물체가 가압되면 분말체(120)는 가압되는 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형될 수 있다. 여기서, 분말체(120)가 변형된다는 말은 가압되는 목표 파지 물체에 의해 분말들이 밀려나면서 형상이 변형되는 것을 의미한다.
부압 발생부(130)는 유연커버(110)에 연결될 수 있다. 부압 발생부(130)는 흡입관(131)을 가질 수 있으며, 흡입관(131)은 수용공간(113)의 내측으로 연장될 수 있다. 부압 발생부(130)는 흡입관(131)을 통해 수용공간(113)의 공기를 흡입할 수 있다.
부압 발생부(130)에 의해 수용공간(113)의 공기가 흡입되면, 유연커버(110)는 수축될 수 있다. 그리고, 수용공간(113)의 공기가 빠져나가면서 유연커버(110)가 수축됨에 따라 분말체(120)는 압착되어 견고하게 고정될 수 있다.
이 경우, 목표 파지 물체가 파지면(111)에 가압된 상태에서 부압 발생부(130)가 수용공간(113)의 공기를 흡입하면, 분말체(120)는 가압된 목표 파지 물체에 의해 형상이 변형된 상태에서 유연커버(110)가 수축함에 따라 서로 압착되고, 분말체(120)와 유연커버(110)는 딱딱하게 굳어지게 된다. 즉, 파지면(111)에 목표 파지 물체가 가압됨에 따라 변형된 분말체(120)는 변형된 상태로 굳어지게 되며, 따라서, 파지면(111)에 가압된 목표 파지 물체는 유연커버(110)에 의해 그리핑(Gripping)될 수 있다.
유연지지부(140)는 유연커버(110)에 밀착되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 유연지지부(140)의 지지면(141)은 유연커버(110)의 기준면(112)에 밀착될 수 있다.
유연커버(110)의 파지면(111)에 목표 파지 물체가 가압되어 유연커버(110) 및 분말체(120)가 변형되면 유연지지부(140)도 함께 변형될 수 있으며, 유연지지부(140)는 유연커버(110)를 지지할 수 있다. 유연지지부(140)는 폴리머 소재로 이루어질 수 있다.
유연커버(110)의 하부에는 유연커버(110)를 지지하기 위한 프레임(미도시)이 더 구비될 수 있다.
한편, 소프트 그립유닛(100)은 유연포켓(150)을 더 포함할 수 있다.
유연포켓(150)은 수용공간(113)에 마련될 수 있으며, 다공(151)을 가질 수 있다. 다공(151)은 복수개가 형성될 수 있다. 또한, 유연포켓(150)의 내측에는 분말체(120)가 수용될 수 있다. 즉, 유연포켓(150)이 더 마련되는 경우, 분말체(120)는 유연포켓(150)에 수용되어 수용공간(113)에 수용될 수 있다.
다공(151)은 분말체(120)의 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있으며, 이에 따라 유연포켓(150)에 수용되는 분말체(120)는 다공(151)을 통해 누출되지 않을 수 있다.
유연포켓(150)은 메시(Mesh)를 가지는 망의 형태로 이루어질 수 있다.
그리고, 유연포켓(150)은 구획부(153)를 가질 수 있다. 구획부(153)는 복수로 마련될 수 있으며, 구획부(153)는 예를 들면, 재봉선(154)에 의해 구획될 수 있다.
분말체(120)는 각각의 구획부(153)에 수용될 수 있으며, 이에 따라 분말체(120)는 유연포켓(150) 전체에 균일하게 분포될 수 있다.
그리고, 유연커버(110)의 내측으로 유입된 흡입관(131)의 일단부는 유연포켓(150)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 부압 발생부(130)에서 발생되는 흡입력은 흡입관(131)을 통해 유연포켓(150)로 직접 제공될 수 있다.
유연포켓(150)은 유연소재로 형성될 수 있으며, 예를 들면 직물로 이루어질 수 있다. 부압 발생부(130)에서 발생되는 흡입력이 유연포켓(150)에 제공되면 유연포켓(150)의 공기는 다공(151)을 통해 흡입관(131)으로 흡입될 수 있고, 수용공간(113)의 공기는 다공(151)을 통해 유연포켓(150)의 내측으로 이동되어 흡입관(131)으로 흡입될 수 있다.
수용공간(113) 내부의 공기가 흡입관(131)을 통해 빠져나가게 됨에 따라 분말체(120)는 서로 압착되게 되는데, 분말체(120)는 구획부(153)에 의해 구획되어 수용되기 때문에, 분말체(120)가 압착되는 과정에서 분말체(120)가 부분적으로 뭉쳐지는 것이 방지될 수 있고, 유연포켓(150) 전체에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다.
이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 상기 소프트 그립유닛의 작동예를 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 설명하기 위한 모식도들이다. 즉, 도 4a는 수용공간(113)에 흡입력이 제공되기 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 4b는 수용공간(113)에 흡입력이 제공된 후의 상태를 나타낸 것이다.
도 4a에서 보는 바와 같이, 수용공간(113)에 흡입력이 제공되기 전의 초기 상태에서 목표 파지 물체(M)가 유연커버(110)의 파지면(111)에 가압되면, 이때의 가압력(F)에 의해 가압되는 분말체(120)는 목표 파지 물체(M)에 대응되어 형상이 변형되게 된다. 동시에, 유연커버(110) 및 유연포켓(150)의 형상도 목표 파지 물체(M)의 형상에 대응되도록 변형될 수 있으며, 유연지지부(140)도 가압되면서 형상이 변형될 수 있다.
이때, 목표 파지 물체(M)에 의해 가해지는 가압력(F)은 목표 파지 물체(M)에 의해 가압되는 부분에 국한되게 된다. 이처럼, 목표 파지 물체(M)에 의해 가해지는 가압력이 집중되면 분말체(120)의 변형이 최대화될 수 있으며, 분말체(120)는 목표 파지 물체(M)에 대응되도록 효과적으로 변형될 수 있다.
이후, 도 4b에서 보는 바와 같이, 유연커버(110)의 내측으로 흡입력이 제공되어 분말체(120)가 굳어지게 되면, 목표 파지 물체(M)에 의한 가압력은 유연커버(110), 유연포켓(150) 및 유연지지부(140)에 전체적으로 분산되어 가해지게 된다.
그리고, 유연커버(110), 유연포켓(150) 및 유연지지부(140)에 분산되어 가해지는 분산가압력(f1)의 합은 도 4a의 가압력(F)과 같을 수 있다. 따라서, 목표 파지 물체(M)가 파지 된 후에 추가로 가압력이 제공되더라도 이렇게 추가로 제공되는 힘은 크기가 작게 분산되어 제공되기 때문에, 분말체(120)의 변형이 최소화될 수 있다. 이를 통해, 목표 파지 물체(M)의 형상에 대응되도록 형상이 변형된 분말체(120)는 안정적으로 형태가 유지될 수 있고, 목표 파지 물체(M)의 파지도 안정적으로 지속될 수 있다.
이하에서는 도 5a 및 도 5b를 추가로 참고하여, 상기 소프트 그립유닛의 효과를 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 소프트 그립유닛의 효과를 비교하기 위한 모식도들이다. 즉, 도 5a는 도 5b에 도시된 유연커버(110) 및 유연지지부(140)를 합한 높이에 대응되는 높이로 유연커버(10)만 형성된 경우를 나타낸 것이다.
도 5a에서와 같이, 유연커버(10)의 두께가 두꺼울수록 수용되는 분말체의 양도 많아지게 되므로, 분말체(120)를 변형시키기 위해서는 상대적으로 큰 힘이 필요하게 된다.
즉, 목표 파지 물체(M)에 의해 가해지는 힘은 유연커버(10)에서 목표 파지 물체(M)와 가까운 부분의 분말체를 변형시키기 위한 힘(f2)과, 목표 파지 물체(M)에서 먼 부분의 분말체까지 변형시키기 위한 힘(f3)으로 사용되어야 한다. 따라서, 목표 파지 물체(M)와 가까운 부분에 가해지는 힘(f2)이 충분한 크기를 가지기 어렵고 이에 따라, 목표 파지 물체(M)와 가까운 부분의 분말체의 형상 변형이 효과적으로 이루어지지 못할 수 있다. 즉, 목표 파지 물체(M)와 가까운 부분의 분말체(120)가 목표 파지 물체(M)에 대응되는 형태로 효과적으로 변형되지 못하게 되기 때문에, 이후 흡입력이 제공되어 분말체(120)가 견고하고 굳어지더라도 목표 파지 물체(M)를 파지하는 파지력이 제한될 수 있다.
그러나, 도 5b에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서와 같이, 유연커버(110)의 두께를 얇게 하여 분말체(120)의 양을 줄이고, 유연지지부(140)를 마련하여 유연커버(110)를 지지하는 구성을 취함으로써, 유연커버(110)의 두께 방향으로 수용되는 분말체(120)에 목표 파지 물체(M)에 의한 가압력(F)이 효과적으로 적용되도록 할 수 있다. 따라서, 목표 파지 물체(M)에 의해 도 5a에서와 동일한 크기의 가압력(F)이 제공되는 것으로 가정했을 때, 분말체(120)의 변형이 더욱 효과적으로 이루어져서 목표 파지 물체(M)에 밀착되는 밀착면적이 더 커질 수 있고, 더욱 견고한 파지가 가능할 수 있다.
즉, 상대적으로 작은 힘을 이용해서 목표 파지 물체(M)의 파지가 가능할 수 있으며, 상대적으로 작은 힘을 이용하기 때문에, 목표 파지 물체(M)가 큰 가압력이 가해지는 경우 파손될 수 있는 물체인 경우에도 손상을 최소화하면서 파지가 가능할 수 있다.
유연지지부(140)는 유연커버(110)를 지지하여 유연커버(110)의 변형이 보다 효과적으로 이루어지도록 도울 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다. 도 7은 도 6의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 소프트 그립유닛(200)은 그립부(210), 부압발생부(130), 제1유연지지부(230) 및 신호발생부(240)를 포함한다. 그립부(210)는 유연커버(211) 및 분말체(213)를 가질 수 있다.
유연커버(211)는 내부에 수용공간(212)을 가질 수 있으며, 유연성을 가지는 얇은 막의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 유연커버(211)는 공기가 통하지 않도록 형성될 수 있다.
분말체(213)는 수용공간(212)에 채워질 수 있다. 분말체(213)는 분말 형태를 이루는 소재가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 모래가 사용될 수 있다.
유연커버(211)의 일면(214)에 대상물체가 가압되면, 분말체(213)는 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형될 수 있다.
부압발생부(130)는 유연커버(211) 및 분말체(213)의 형상이 변형된 상태에서 수용공간(212)의 공기를 흡입하여 유연커버(211)를 수축시킬 수 있다. 유연커버(211)가 수축됨에 따라 분말체(213)는 압착될 수 있으며, 분말체(213)가 압착 고정됨에 따라 유연커버(211)의 형상도 고정되어 결과적으로 그립부(210)는 대상물체를 파지할 수 있다.
구체적으로, 부압발생부(130)는 흡입관(131)에 의해 유연커버(211)에 연결될 수 있다. 흡입관(131)은 수용공간(212)의 내측으로 연장될 수 있으며, 부압발생부(130)는 흡입관(131)을 통해 수용공간(212)의 공기를 흡입할 수 있다.
부압발생부(130)에 의해 수용공간(212)의 공기가 흡입되면, 유연커버(211)는 수축될 수 있다. 그리고, 수용공간(212)의 공기가 빠져나가면서 유연커버(211)가 수축됨에 따라 분말체(213)는 압착되어 견고하게 고정될 수 있다.
그립부(210)는 유연포켓(216)을 더 가질 수 있다. 유연포켓(216)은 수용공간(212)에 구비될 수 있으며, 분말체(213)를 내측에 수용할 수 있다. 이 경우, 흡입관(131)은 유연포켓(216)에 연결될 수 있다.
유연포켓(216)은 유연소재로 형성되고, 메시(Mesh) 형태로 이루어져서 분말체(213)의 크기보다 작은 다공(217)을 가질 수 있다. 따라서, 흡입관(131)로 유연포켓(216) 내부의 공기가 흡입되면, 다공(217)을 통해 수용공간(212)의 공기도 유연포켓(216)의 내측으로 이동되고 흡입관(131)로 흡입될 수 있다.
제1유연지지부(230)는 일면이 유연커버(211)의 타면(215)에 밀착되도록 구비될 수 있다. 제1유연지지부(230)는 그립부(210)가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 그립부(210)를 지지할 수 있다. 제1유연지지부(230)는 폴리머 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 벌집(Honeycomb) 구조로 이루어질 수 있다.
제1유연지지부(230)는, 제1유연지지부(230)를 높이방향으로 관통 형성되는 관통공(231)을 가질 수 있다. 관통공(231)은 일단부가 유연커버(211)의 타면(215)을 향해 개방되고 타단부는 유연전극(250)을 향해 개방되도록 형성될 수 있다. 관통공(231)은 복수개가 형성될 수 있으며, 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 이 경우, 관통공(231)의 개수나 배열은 다양하게 변형될 수 있다.
신호발생부(240)는 그립부(210)가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생할 수 있다. 신호발생부(240)는 가압블록(241) 및 유연전극(250)을 가질 수 있다.
가압블록(241)은 제1유연지지부(230)의 내부에 구비될 수 있다. 구체적으로, 가압블록(241)은 관통공(231)의 타단부 내측에 구비될 수 있다. 그립부(210)가 대상물체(M)에 의해 가압되어 변형되면, 제1유연지지부(230)도 압축 변형되게 되며, 그립부(210)가 기준 압축 거리에 도달하게 되면 가압블록(241)은 그립부(210)에 의해 가압되어 눌려질 수 있다.
가압블록(241)은 관통공(231)의 내주면과 이격되도록 마련되되, 하단부만 관통공(231)의 내주면에 고정됨이 바람직하다. 이를 통해, 그립부(210)가 기준 압축 거리에 도달하기 전까지는 가압블록(241)은 관통공(231)과 상호작용하지 않게 될 수 있다. 즉, 그립부(210)에 의해 제1유연지지부(230)의 상부가 동시에 압축되면 제1유연지지부(230)에는 높이방향으로 균일한 변형이 발생하게 된다. 이로 인해 그립부(210)가 가압블록(241)을 가압하기 전에 가압블록(241)이 관통공(231)의 내주면에 의해 눌려질 수 있다. 이러한 현상은 가압블록(241)의 길이가 길어질수록 영향을 많이 받을 수 있다. 하지만, 가압블록(241)의 하단부가 관통공(231)의 내주면에 고정되고 이외의 부분은 관통공(231)의 내주면과 이격되도록 함으로써, 제1유연지지부(230)가 높이방향으로 균일하게 변형될 때, 그립부(210)가 가압블록(241)에 접촉되기 전까지는 가압블록(241)은 가압되어 눌려지지 않을 수 있다.
유연전극(250)은 제1유연지지부(230)의 타면에 구비될 수 있다. 유연전극(250)은 그립부(210)가 변형되어 미리 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 눌려지는 가압블록(241)에 의해 가압되어 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 7에는 상기 유연전극(250)의 하단에 추가로 제2유연지지부(260)가 형성되는 것을 도시하였으며, 상기 제2유연지지부(260)는 상기 유연전극(250)이 가압되는 부분에서 동시에 가압되도록 탄성 재질로 형성될 수 있다. 이러한 제2유연지지부(260)의 동작에 대하여는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한다.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 도시한 모식도들이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도 8a에서 보는 바와 같이, 가압블록(241)에 의해 유연전극(250)이 가압되지 않은 초기 상태일 때에는 제2유연지지부(260)도 형상이 변형되지 않을 수 있다. 그러다가, 도 8b에서 보는 바와 같이, 대상물체(M)에 의해 그립부(210) 및 유연지지부(230)가 변형되고, 가압블록(241a)이 그립부(210)에 의해 가압되면, 유연전극(250) 중에 가압블록(241a)에 의해 가압되는 부분(250a)에 의해 제2유연지지부(260)도 가압되게 된다. 제2유연지지부(260)는 탄성을 가질 수 있으며, 유연전극(250)이 초기 형상으로 복원되면 제2유연지지부(260)도 초기 형상으로 복원될 수 있다.
유연전극(250)이 전기적으로 연결되면, 부압발생부(130)이 작동하여 그립부(210)가 굳어지게 되는데, 이때, 유연전극(250)이 전기적으로 연결되는 시점과 그립부(210)가 굳어지게 되는 시점까지는 시간차가 존재하게 된다. 만일, 제2유연지지부(260) 대신 딱딱한 지지부가 마련된다면, 가압블록(241)이 그립부(210)의 변형을 막아 가압블록(241)에 의한 반력이 대상물체(M)에 가해지게 된다. 따라서, 대상물체(M)가 약한 물체인 경우, 대상물체(M)가 파손될 수 있다. 그러나, 제2유연지지부(260)가 마련되면, 이러한 시간차 동안에 제2유연지지부(260)가 추가로 압축되면서 가압블록(241)이 좀 더 이동되도록 할 수 있으며, 이를 통해 가압블록(241)에 의한 반력이 대상물체(M)에 가해지지 않도록 할 수 있다.
그리고, 가압블록(241)은 관통공(231)의 내측에 마련되고, 특히, 관통공(231)의 타단부의 내측에 마련되기 때문에, 유연지지부(230)가 압축되는 과정에서 가압블록(241) 및 유연지지부(230) 사이의 물리적인 상호작용(Interaction)이 최소화될 수 있다.
가압블록(241)은 유연지지부(230)가 압축 변형 되지 않는 초기상태에서는 유연전극(250)과 이격되게 구비되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 사시도이다. 도 10은 도 9의 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 의한 소프트 그립유닛(300)은 제1강성변형체(310), 유연지지부(330) 그리고 제2강성변형체(340)를 포함한다.
제1강성변형체(310)는 제1유연커버(311) 및 제1분말체(312)를 가질 수 있다.
제1유연커버(311)는 내부에 공간을 가지는 주머니 형태로 형성될 수 있으며, 유연성을 가지는 얇은 막의 형태로 이루어질 수 있다. 제1유연커버(311)는 공기가 통하지 않도록 형성될 수 있다.
제1분말체(312)는 제1유연커버(311)의 내측에 채워질 수 있다. 제1분말체(312)는 분말 형태를 이루는 소재가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 모래가 사용될 수 있다.
제1유연커버(311)에 대상물체가 가압되면, 제1분말체(312)는 가압하는 대상물체의 형상에 대응하여 변형될 수 있다. 여기서, 제1분말체(312)가 변형된다는 말은 가압되는 대상물체에 의해 분말들이 이동하면서 형상이 변형되는 것을 의미한다.
소프트 그립유닛(300)은 제1부압발생부(320)를 가질 수 있다. 제1부압발생부(320)는 제1흡입관(321)에 의해 제1유연커버(311)에 연결될 수 있으며, 제1흡입관(321)은 제1유연커버(311)의 내측으로 연장될 수 있다.
제1부압발생부(320)는 제1유연커버(311) 및 제1분말체(312)의 형상이 변형된 상태에서 제1유연커버(311) 내부의 공기를 흡입하여 제1유연커버(311)를 수축시킬 수 있다. 제1유연커버(311)가 수축됨에 따라 제1분말체(312)는 압착될 수 있으며, 제1분말체(312)가 압착 고정됨에 따라 제1강성변형체(310)는 강성이 커지게 되고, 형상도 고정되어 결과적으로 대상물체가 파지될 수 있다.
제1강성변형체(310)는 제1유연커버(311)의 내측에 구비되어 제1분말체(312)를 수용하는 제1유연포켓(313)을 가질 수 있다.
도 11은 도 9의 소프트 그립유닛의 제1유연포켓을 도시한 평면도 및 확대도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 제1유연포켓(313)은 제1분말체(312)를 내측에 수용할 수 있다. 그리고, 제1흡입관(321)은 제1유연포켓(313)에 연결될 수 있다.
제1유연포켓(313)은 유연소재로 형성되고, 메시(Mesh) 형태로 이루어져서 제1분말체(312)의 크기보다 작은 다공(317)을 가질 수 있다.
다공(317)은 제1분말체(312)의 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1유연포켓(313)에 수용되는 제1분말체(312)는 다공(317)을 통해 누출되지 않을 수 있다.
제1흡입관(321)으로 제1유연포켓(313) 내부의 공기가 흡입되면, 제1유연커버(311) 내부의 전체 공기도 다공(317)을 통해 제1유연포켓(313)의 내측으로 이동되고 제1흡입관(321)으로 흡입될 수 있다.
제1유연포켓(313)은 재봉선(314)에 의해 일정 간격으로 구획되는 제1구획부(315)를 가질 수 있다. 제1구획부(315)는 복수가 마련될 수 있으며, 제1구획부(315)에 의해 제1분말체(312)는 제1유연포켓(313)에 전체적으로 균일하게 분포되어 수용될 수 있다.
재봉선(314)의 땀(Stitch)(316)은 제1방향(D1)을 따라 지그재그의 형태로 봉재될 수 있다. 만일, 재봉선의 땀이 제1방향(D1)을 따라 직선의 형태로 봉재되는 경우, 봉재된 실은 신장을 거의 하지 않기 때문에, 유연포켓도 거의 신장되지 않는다. 따라서, 대상물체가 유연포켓을 가압하더라도 유연포켓의 형상이 유연하게 변형되지 못하여 파지력이 약해질 수 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 재봉선(314)의 땀(316)이 제1방향(D1)을 따라 지그재그의 형태로 봉재되면, 제1유연포켓(313)이 제1방향(D1)을 따라 신장 및 수축될 수 있기 때문에, 제1유연포켓(313)의 형상이 유연하게 변형될 수 있다.
그리고, 제1구획부(315)가 제1방향(D1)을 따라 연장되도록 형성됨으로 인해, 제1유연커버(311) 내부의 유체가 빠져 제1분말체(312)가 서로 밀착되었을 때, 제1강성변형체(310)는 제1방향(D1)의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 유체는 예를 들면 공기일 수 있다.
유연지지부(330)는 제1강성변형체(310)의 일면(318)에 밀착되도록 구비될 수 있다. 유연지지부(330)는 제1강성변형체(310)가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 제1강성변형체(310)를 지지할 수 있다. 유연지지부(330)는 폴리머 소재로 이루어질 수 있으며, 기공을 가지도록 형성되어 압축 변형된 후 외력이 제거되면 초기의 형태로 복원될 수 있다.
제2강성변형체(340)는 제1강성변형체(310)와 인접 배치될 수 있다. 제2강성변형체(340)는 외력에 의하여 변형이 된 후, 내부의 유체가 빠지면 강성이 변할 수 있으며, 특히, 제2강성변형체(340)는 제1방향(D1)과 교차하는 제2방향(D2)의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제2강성변형체(340)는 제1강성변형체(310)와 동일한 형태로 형성되어 제1강성변형체(310)의 타면(319)에 배치될 수 있다.
즉, 제2강성변형체(340)는 제2유연커버(341) 및 제2분말체(342)를 가질 수 있으며, 제2유연커버(341) 및 제2분말체(342)는 제1유연커버(311) 및 제1분말체(312)와 동일할 수 있다.
소프트 그립유닛(300)은 제2부압발생부(350) 및 제2유연포켓(343)을 가질 수 있으며, 제2부압발생부(350)는 제2흡입관(351)에 의해 제2유연커버(341) 내부의 제2유연포켓(343)에 연결될 수 있다. 제2유연포켓(343)은 다공(347)을 가질 수 있다.
제1부압발생부(320) 및 제2부압발생부(350)는 각각 개별적으로 구비될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1부압발생부(320) 및 제2부압발생부(350)는 일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 부압발생부가 작동하면 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)는 동시에 변형될 수 있다.
제2강성변형체(340)는 제1강성변형체(310)에 포개져서 마련되기 때문에, 대상물체에 의해 제1강성변형체(310)와 동시에 가압되어 형상이 변형될 수 있다. 그리고, 제2부압발생부(350)에 의해 제2유연커버(341) 내부의 공기가 흡입되면 제2강성변형체(340)의 강성이 변할 수 있다.
제2유연포켓(343)도 재봉선에 의해 구획되어 제2분말체(342)가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 제2구획부(미도시)를 가질 수 있으며, 재봉선의 땀은 지그재그로 봉재될 수 있다.
제2강성변형체(340)는 제2유연포켓(343)의 재봉선(미도시)이 제2방향(D2)을 따라 연장되도록 마련될 수 있다. 따라서, 제2강성변형체(340)는 제2방향(D2)을 따라 신장 및 수축될 수 있다. 제2강성변형체(340)는 제1강성변형체(310)와 동일한 크기로 형성될 수 있다.
제1강성변형체(310)는 제1구획부(315)가 제1방향(D1)으로 연장되기 때문에, 다른 방향의 강성은 제1방향(D1)의 강성보다 작게 형성된다. 따라서, 제1강성변형체(310)의 강성이 변하여 형상이 고정된 후에도 다른 방향으로 추가변형이 발생할 소지가 있다. 그런데, 제2강성변형체(340)는 제2구획부가 제2방향(D2)으로 연장되기 때문에, 제2방향(D2)의 강성이 증가되어 제1강성변형체(310)가 제2방향(D2)으로 추가변형되는 것이 억제될 수 있다. 물론 이는 또한 제2강성변형체(340)가 제1방향(D1)으로 추가변형되는 것 억제하는 효과를 발생할 수 있으며, 이를 통해, 대상물체를 파지하도록 변형된 형태가 지속적으로 유지될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 소프트 그립유닛의 작동 상태를 설명하기 위한 모식도들이고, 도 12c 및 도 12d는 도 9의 소프트 그립유닛의 효과를 비교하기 위한 모식도들이다.
즉, 도 12a는 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 강성이 변하기 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 12b는 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 강성이 변한 후의 상태를 나타낸 것이다.
도 12a에서 보는 바와 같이, 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 강성이 변하기 전의 초기 상태에서 대상물체(M)가 제2강성변형체(340)에 가압되면, 이때의 가압력(F)에 의해 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)는 대상물체(M)에 대응되어 형상이 변형되게 된다. 동시에, 유연지지부(330)도 가압되면서 형상이 변형될 수 있다.
이때, 대상물체(M)에 의해 가해지는 가압력(F)은 대상물체(M)에 의해 가압되는 부분에 국한되게 된다. 이처럼, 대상물체(M)에 의해 가해지는 가압력이 집중되면 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)의 변형이 각각 최대화될 수 있으며, 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)는 대상물체(M)에 대응되도록 효과적으로 변형될 수 있다.
이후, 도 12b에서 보는 바와 같이, 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 내측으로 각각 흡입력이 제공되어 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)가 굳어지게 되면, 대상물체(M)에 의한 가압력은 제1강성변형체(310), 제2강성변형체(340) 및 유연지지부(330)에 전체적으로 분산되어 가해지게 된다.
그리고, 제1강성변형체(310), 제2강성변형체(340) 및 유연지지부(330)에 분산되어 가해지는 분산가압력(f1)의 합은 도 12a의 가압력(F)과 같을 수 있다. 따라서, 대상물체(M)가 파지 된 후에 추가로 가압력이 제공되더라도 이렇게 추가로 제공되는 힘은 크기가 작게 분산되어 제공되기 때문에, 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)의 변형이 최소화될 수 있다. 이를 통해, 대상물체(M)의 형상에 대응되도록 형상이 변형된 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)는 안정적으로 형태가 유지될 수 있고, 대상물체(M)의 파지도 안정적으로 지속될 수 있다.
한편, 도 12c는 도 12d에 도시된 제1강성변형체(310), 제2강성변형체(340) 및 유연지지부(330)를 합한 높이에 대응되는 높이로 단일의 강성변형체(10)만 형성된 경우를 나타낸 것이다.
도 12c에서와 같이, 강성변형체(10)의 두께가 두꺼울수록 수용되는 분말체의 양도 많아지게 되므로, 분말체를 변형시키기 위해서는 상대적으로 큰 힘이 필요하게 된다.
즉, 대상물체(M)에 의해 가해지는 힘은 강성변형체(10)에서 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체를 변형시키기 위한 힘(f2)과, 대상물체(M)에서 먼 부분의 분말체까지 변형시키기 위한 힘(f3)으로 사용되어야 한다. 따라서, 대상물체(M)와 가까운 부분에 가해지는 힘(f2)이 충분한 크기를 가지기 어렵고 이에 따라, 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체의 형상 변형이 효과적으로 이루어지지 못할 수 있다. 즉, 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체가 대상물체(M)에 대응되는 형태로 효과적으로 변형되지 못하게 되기 때문에, 이후 흡입력이 제공되어 분말체가 견고하고 굳어지더라도 대상물체(M)를 파지하는 파지력이 제한될 수 있다.
이를 강성변형체(10)를 기준으로 설명하면, 강성변형체(10)가 대상물체(M)를 파지하기 위해서는 대상물체(M)와 가까운 부분의 분말체의 형상 변형이 효과적으로 이루어져야 한다. 즉, 대상물체(M)와 가까운 부분에 가해지는 힘(f2)이 큰 힘을 가지도록 요구되는데, 이를 위해 강성변형체(10)에서 발생되는 힘이 더욱 커지게 되면 파지 동작 시 대상물체(M)에 인가되는 큰 힘으로 인해 대상물체(M)가 파손되는 등의 손상을 야기할 가능성이 높아질 수 있다.
그러나, 도 12d에서 보는 바와 같이, 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 두께를 얇게 하여 분말체의 양을 줄이고, 유연지지부(330)를 마련하여 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)를 지지하는 구성을 취함으로써, 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 대상물체(M)에 의한 가압력(F)이 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)로 효과적으로 적용되도록 할 수 있다. 따라서, 대상물체(M)에 의해 도 4의 (c)에서와 동일한 크기의 가압력(F)이 제공되는 것으로 가정했을 때, 제1분말체(312) 및 제2분말체(342)의 변형이 더욱 효과적으로 이루어져서 대상물체(M)에 밀착되는 밀착면적이 더 커질 수 있고, 더욱 견고한 파지가 가능할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 상대적으로 작은 힘을 이용해서 대상물체(M)의 파지가 가능할 수 있으며, 상대적으로 작은 힘을 이용하기 때문에, 대상물체(M)가 큰 가압력이 가해지는 경우 파손될 수 있는 물체인 경우에도 손상을 최소화하면서 파지가 가능할 수 있다. 또한, 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)으로 동일한 큰 강성이 형성되도록 하여 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)의 추가변형이 억제되어 대상물체(M)를 지속적으로 파지할 수 있게 된다.
도 13은 도 9의 유연지지부를 도시한 사시도이다. 도 14a 및 도 14b는 도 13의 유연지지부의 작동 상태를 도시한 모식도들이다. 즉, 도 14a는 본 실시예에 따른 유연지지부의 형상 변형을 나타낸 것이고, 도 14b는 일반 스펀지의 형상 변형을 나타낸 것이다.
먼저, 도 13에서 보는 바와 같이, 유연지지부(330)는 복수의 기공부(331)를 가지는 벌집 구조로 형성될 수 있다. 기공부(331)는 유연지지부(330)의 높이 방향으로 관통 형성될 수 있으며, 동일한 형상 및 동일한 단면적을 가질 수 있다. 또한 각각의 기공부(331)는 격벽(332)에 의해 구획될 수 있으며, 격벽(332)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 이러한 형태로 구현되는 유연지지부(330)는 강성에 대한 방향성이 최소화될 수 있어 유연지지부(330)의 변형 위치 및 대상물체(M)의 크기에 관계없이 균일한 성능을 구현할 수 있다.
그리고, 도 14a에서 보는 바와 같이, 유연지지부(330)는 표면인장률이 높아 대상물체(M)에 의해 가압 시에 제1각도(A1)가 커질 수 있으며, 이를 통해, 제1강성변형체(310)에 의해 가압되는 부분의 변형이 가압되지 않는 부분으로 전파되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 형태로 구현되는 유연지지부(330)는 압축되더라도 복원력이 일정 압축변형 구간에서 일정하게 유지되거나 해당 구간 이후로도 크게 증가되지 않을 수 있으며, 따라서, 파지 대상물체의 형상에 최대한 근접하게 변형이 되어 파지 성능이 향상될 수 있다.
반면, 도 14b에서 보는 바와 같이, 일반 스펀지(30)는 표면인장률이 낮아 대상물체(M)에 의해 가압 시에 제2각도(A2)가 작고, 따라서 파지 성능이 낮다.
그리고, 다시 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이, 소프트 그립유닛(300)은 패킹커버(360)를 포함할 수 있다. 패킹커버(360)는 제1강성변형체(310), 유연지지부(330) 그리고 제2강성변형체(340)를 내측에 수용하여 보호할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도들이다. 도 16은 도 15a 및 도 15b의 제1 강성변형체 및 제2 강성변형체를 도시한 사시도이다.
본 실시예들에서는 제2강성변형체가 도 9를 참조하여 설명한 제2강성변형체와 다른 배치구조를 가질 수 있다.
먼저, 도 15a 및 도 16에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 제2강성변형체(340a)는 유연지지부(330)에 설치될 수 있다. 이를 위해, 유연지지부(330)는 높이 방향으로 형성되는 설치공간(333)을 가질 수 있다.
제2강성변형체(340a)는 제3유연커버(341a) 및 제3분말체(342a)를 가질 수 있다. 제3유연커버(341a)는 설치공간(333)에 구비될 수 있으며, 제3분말체(342a)는 제3유연커버(341a)의 내측에 채워질 수 있다. 제3유연커버(341a)는 전술한 제1유연커버(311)와 동일할 수 있고, 제3분말체(342a)는 전술한 제1분말체(312)와 동일할 수 있다.
제2강성변형체(340a)는 제3유연포켓(343a)을 가질 수 있으며, 제3유연포켓(343a)은 제3유연커버(341a)의 내부에 구비되어 제3분말체(342a)를 수용할 수 있다.
제3유연포켓(343a)에는 제3흡입관(351a)이 연결되어 내부의 유체가 빠져나가도록 구성될 수 있다. 제3흡입관(351a)은 전술한 제1부압발생부(320)에 연결되거나, 또는 제2부압발생부(350)에 연결될 수 있다.
제2강성변형체(340a)는 제1강성변형체(310)와 함께 변형될 수 있으며, 제1강성변형체(310)의 변형이 완료되었을 때, 유연지지부(330)가 변형되지 않도록 유연지지부(330)를 지지할 수 있다. 즉, 유연지지부(330)는 변형된 후 초기 형태로 복원되려는 탄성복원력을 가지기 때문에, 제1강성변형체(310)에 인접한 부분은 제1강성변형체(310)의 형상에 대응되도록 변형되지만, 유연지지부(330)의 높이 방향으로는 복원력에 의한 복원변형이 이루어질 수 있다. 그리고 이와 같이 유연지지부(330)의 형상이 변형되면 제1강성변형체(310)의 위치가 이동될 수 있다. 그런데 제2강성변형체(340a)는 유연지지부(330)의 내측에 유연지지부(330)의 높이방향으로 구비되기 때문에, 유연지지부(330)의 이러한 복원변형이 발생하지 않도록 할 수 있으며, 이를 통해, 제1강성변형체(310)의 이동을 억제시키고 대상물체의 파지시점에서의 형태 유지가 지속될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제2강성변형체(340a)의 제3재봉선(344a)은 제2방향(D2)으로 연장되어 제1방향(D1)으로 연장되는 재봉선(314)과 교차될 수 있다.
한편, 도 15b에서 보는 바와 같이, 제3유연커버(341a)는 제1유연커버(311)와 내부가 서로 연결되도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1흡입관(321)을 통해 유체가 빠져나갈 때 제2강성변형체(340a) 내부의 유체도 빠져나갈 수 있기 때문에, 전술한 제3흡입관(351a)의 구성은 생략될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 소프트 그립유닛에서는, 제2 강성변형체를 제외하고는 도 15a를 참조하여 설명한 소프트 그립유닛과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 의한 소프트 그립유닛에서, 제2강성변형체(340b)는 주름부(341b), 탄성부(342b) 및 밸브(343b)를 가질 수 있다.
주름부(341b)는 유연지지부(330)에 높이 방향으로 형성되는 설치공간(333)에 구비될 수 있다. 주름부(341b)는 제1강성변형체(310)가 변형 시에 압축 변형될 수 있다.
탄성부(342b)는 주름부(341b)의 내부에 구비될 수 있으며, 압축 변형된 주름부(341b)를 신장시킬 수 있다. 즉, 변형된 제1강성변형체(310)가 초기 형태로 복원될 때, 주름부(341b)는 탄성부(342b)에 의해 초기 형태로 신장될 수 있다.
주름부(341b)에는 연결관(344b)이 연결될 수 있으며, 연결관(344b)에는 밸브(343b)가 결합될 수 있다.
밸브(343b)는 주름부(341b)가 압축 변형 시에 주름부(341b) 내부의 유체가 배출되도록 할 수 있다. 그리고, 주름부(341b)의 압축 변형이 완료 시에는 유체가 주름부(341b)로 유출입되지 못하도록 제한하여 주름부(341b)의 형상이 변형되지 못하도록 할 수 있다.
밸브(343b)는 각각의 연결관(344b)에 개별적으로 구비되거나, 또는 모든 연결관(344b)에 단일개가 통합되어 구비될 수 있다. 밸브(343b)가 단일개로 구비되는 경우, 밸브(343b)는 각각의 연결관(344b)의 길이가 동일하도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 각각의 제2강성변형체(340b)에서 유체의 유량이 동일하도록 할 수 있고, 각각의 제2강성변형체(340b)가 동일한 속도로 형상 변형되도록 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 소프트 그립유닛을 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 소프트 그립유닛에서는, 제2 강성변형체를 제외하고는 도 9를 참조하여 설명한 소프트 그립유닛과 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 18에서 보는 바와 같이, 제2강성변형체(340c)는 제4유연커버(341c)와 제4분말체(342c)를 가질 수 있다.
제4유연커버(341c)는 유연지지부(330)의 측면을 감싸도록 구비될 수 있다. 도 10에는 제2강성변형체(340c)가 유연지지부(330)의 좌측면 및 우측면에 구비된 것이 도시되었으나, 제2강성변형체(340c)는 유연지지부(330)의 전면 및 후면에도 구비된 상태이다. 즉, 제4유연커버(341c)는 유연지지부(330)의 측면을 모두 감싸도록 구비될 수 있다. 그리고 제2강성변형체(340c)는 별도의 부압발생부와 연결될 수 있다.
제2강성변형체(340c)는 제1강성변형체(310)와 함께 변형되어 제1강성변형체(310)의 변형이 완료되었을 때 유연지지부(330)가 변형되지 않도록 유연지지부(330)를 구속할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 제2강성변형체(340c)가 마련되면, 소프트 그립유닛(300)의 테두리 부분에서도 작은 물체를 파지하는데 유리할 수 있다.
제2강성변형체(340c)의 제4유연커버(341c), 제4유연포켓(343c) 및 제4분말체(342c)의 구성은 제1강성변형체(310)의 제1유연커버(311), 제1유연포켓(313) 및 제1분말체(312)의 구성과 동일할 수 있다.
그리고, 제4유연커버(341c)는 제1유연커버(311)와 연결되도록 형성될 수도 있으며, 이 경우, 제2강성변형체(340c)는 전술한 제1부압발생부(320)와 연결될 수 있다.
도 19는 도 9의 소프트 그립유닛을 포함하는 그립장치를 도시한 모식도이다.
도 19에서 보는 바와 같이, 상기 그립장치는 소프트 그립유닛(300), 암(400), 동력제공부(500) 그리고 제어부(600)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 상기 소프트 그립유닛(300)이 전술한 도 9를 참조하여 설명한 소프트 그립유닛인인 경우로 설명한다. 다만, 상기 소프트 그립유닛은 이에 한정되지는 않으며, 도 1, 도 6, 도 15a, 도 15b, 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한 상기 소프트 그립유닛들도 적용될 수 있다.
한편, 상기 소프트 그립유닛(300)에 대해서는 전술하였으므로, 설명을 생략한다.
암(400)은 적어도 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 일단부에는 각각 소프트 그립유닛(300)이 결합될 수 있다. 암(400)은 대상물체(M)를 기준으로 제1강성변형체(310)가 서로 가까워지거나 멀어지도록 동작할 수 있다.
동력제공부(500)는 암(400)이 동작하도록 동력을 전달할 수 있다.
제어부(600)는 암(400)의 동작을 제어하고, 대상물체(M)에 의해 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)가 변형되면 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340) 내부의 유체가 빠져 강성이 변하도록 하여 대상물체(M)가 파지되도록 제어할 수 있다.
소프트 그립유닛(300)이 대상물체(M)를 충분히 가압하게 되면, 제어부(600)는 동력제공부(500)의 동력 전달을 중지시켜 암(400)에 의한 파지 동작이 중지되도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(600)는 부압발생부가 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340) 내부의 유체를 흡입하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 제1강성변형체(310) 및 제2강성변형체(340)는 강성이 변하여 대상물체(M)를 파지하게 될 수 있다.
도 20은 도 19의 그립장치의 구동방법을 도시한 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 그립장치의 구동방법은 대상물체 가압단계(S510), 변형단계(S520) 그리고 그립단계(S530)를 포함한다.
대상물체 가압단계(S510)는 암을 동작시켜 적어도 한 쌍의 제1강성변형체가 대상물체를 가압하도록 하는 단계일 수 있다.
변형단계(S520)는 대상물체에 의해 제1강성변형체, 유연지지부 및 제2강성변형체가 변형되는 단계일 수 있다.
그립단계(S530)는 제1강성변형체 및 제2강성변형체 내부의 유체가 빠져 강성이 변하도록 하여 대상물체가 파지되도록 하는 단계일 수 있다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립장치를 이용하여 대상물체를 흡착하는 상태를 도시한 모식도들이다.
본 실시예에서의 그립장치에서도 소프트 그립유닛으로서 도 9를 참조하여 설명한 상기 소프트 그립유닛(300)을 예시하였으나, 상기 소프트 그립유닛은 이에 한정되지는 않으며, 도 1, 도 6, 도 15a, 도 15b, 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한 상기 소프트 그립유닛들도 적용될 수 있다.
도 21a 및 도 21b를 참조하면, 상기 그립장치(702)는 프레임(701), 홀딩유닛(702) 및 적어도 한 쌍의 소프트 그립유닛들(300)을 포함한다.
프레임(701)은 홀딩유닛(702) 및 소프트 그립유닛(300)을 구성하는 일련의 구성요소를 고정 지지할 수 있다.
홀딩유닛(702)은 프레임(701)에 연결될 수 있으며, 스테이지(S)에 놓인 대상물체(M)의 상측에 배치될 수 있다. 홀딩유닛(702)은 스테이지(S)에 놓인 대상물체(M)를 홀딩하여 스테이지(S)로부터 대상물체(M)가 이격되도록 할 수 있다.
스테이지(S)에 놓인 이송 대상물체(M)는 판상 구조를 가질 수 있으며, 박막, 필름 및 기판 등이 해당될 수 있다. 대상물체(M)는 반드시 판상의 구조를 가지는 것에만 국한하는 것은 아니며, 다양한 크기나 모양을 가질 수 있다.
홀딩유닛(702)은 스테이지(S)에 놓인 대상물체(M)의 상부면을 홀딩할 수 있으며, 홀딩된 대상물체(M)를 도 21b에 도시된 바와 같이, 스테이지(S)로부터 이격되게 상승시키거나 스테이지(S)에 근접되게 하강시킬 수 있다.
홀딩유닛(702)은 흡착부(710), 부압발생부(730) 및 이송부(750)를 포함할 수 있다.
흡착부(710)는 유연패드를 포함할 수 있다. 유연패드는 유연소재로 이루어질 수 있으며, 얇은 시트, 콘(Cone) 및 컵과 같은 형태로 이루어질 수 있다. 유연패드는 공기가 통하지 않는 소재로 이루어질 수 있다.
유연패드의 일측에는 대상물체(M)가 밀착되는 흡착개구부가 구비될 수 있으며, 흡착개구부가 대상물체(M)에 밀착된 상태에서 유연패드의 내부 공간은 폐쇄될 수 있다. 유연패드의 내부공간은 부압발생부(710)의 흡입관과 연결될 수 있다.
부압발생부(730)는 흡착부(710)에 연결될 수 있다. 부압발생부(730)는 흡입관을 구비할 수 있으며, 흡입관은 흡착부(710)의 내부 공간과 연결될 수 있다. 부압발생부(730)는 흡입관을 통해 흡착부(710) 내부의 공기를 흡입할 수 있다.
부압발생부(710)에 의해 흡착부(710)의 내부 공간에 존재하는 공기가 흡입되면, 대상물체(M)는 흡착부(710)의 흡착면에 흡착되어 견고히 고정될 수 있다. 즉, 유연패드의 흡착개구부에 흡착될 수 있다.
이송부(750)는 프레임(701)과 흡착부(710)를 연결하도록 구성될 수 있다. 이송부(750)는 스테이지(S)로부터 흡착부(710)를 근접시키거나 이격시킬 수 있다. 즉, 이송부(750)는 흡착부(710)에 흡착된 대상물체(M)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.
이송부(750)를 통하여 흡착부(710)에 흡착된 대상물체(M)는 소정의 높이 사이에서 상승하거나 하강될 수 있다.
소프트 그립유닛(300)은 적어도 한 쌍이 홀딩유닛(702)을 사이에 위치시키며 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 소프트 그립유닛들(300)이 서로 마주하도록 배치되며, 상기 한 쌍의 소프트 그립유닛들(300)의 사이에 홀딩유닛(702)이 배치될 수 있다.
이와 달리, 두 쌍의 소프트 그립유닛들(300)이 서로 마주하도록, 즉 각각이 90도의 각도를 이루며 서로 배치될 수 있으며, 상기 두 쌍의 소프트 그립유닛들(300)의 중앙에 홀딩유닛(702)이 배치될 수 있다.
그리하여, 홀딩유닛(702)을 통해 대상물체(M)를 소정의 높이만큼 상승시킨 후, 상기 서로 마주하는 소프트 그립유닛들(300)을 대상물체(M)의 측부를 향하여 접근시키면서 도 21b에 도시된 바와 같이, 대상물체(M)를 파지하게 된다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립장치의 홀딩유닛을 도시한 사시도이다. 도 23은 도 22의 홀딩유닛을 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 그립장치에서는, 홀딩유닛(801)을 제외하고는 도 21a 및 도 21b를 참조하여 설명한 그립장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 중복되는 설명은 생략한다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 본 실시예의 상기 그립장치에서, 상기 홀딩유닛(801)은 흡입패드(810), 유연 지지체(815), 고정캡(820), 흡입력 발생부(840) 및 연결라인(830)을 포함한다.
흡입패드(810)는 격벽(811)과, 격벽(811)에 의해 구획되어 형성되는 복수의 흡입셀들(813)을 가질 수 있다.
격벽(811)은 유연한 소재로 형성될 수 있으며, 격벽(811)에 의해 형성되는 흡입셀(813)은 양단부가 모두 개방되도록 관통 형성될 수 있다.
흡입셀(813)의 내측 공간으로는 외부에서부터 흡입력이 제공될 수 있다. 흡입패드(810)의 일단부에는 대상물체가 접촉될 수 있으며, 흡입패드(810)의 타단부를 통해 흡입력이 제공되면 대상물체는 흡입패드(810)에 흡착될 수 있다.
또한, 격벽(811)은 공기가 통과하지 못하는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 흡입패드(810)는 유연 폴리머 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 어느 흡입셀(813)로 흡입되는 공기는 격벽(811)을 통과해서 다른 흡입셀(813)로 이동될 수는 없다.
격벽(811)은 두께가 모두 동일할 수 있다. 그리고, 흡입셀(813)은 흡입셀(813)의 길이방향에 수직한 단면이 형상 및 크기가 모두 같은 다각형 형상일 수 있다. 다각형 형상은 예를 들면, 삼각형, 사각형 및 육각형 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 흡입패드(810)는 허니콤(Honeycomb) 형태일 수 있다.
이에 따르면, 흡입셀(813)은 격벽(811)에 의해 구획되기 때문에 흡입셀들(813) 사이의 빈 공간이 줄어들게 되어 전체적인 흡착 면적이 증가될 수 있고, 흡착 효율성이 높아질 수 있다.
유연 지지체(815)는 흡입셀(813)의 내측 공간에 채워질 수 있다. 흡입셀(813)의 일단부에서 타단부 방향으로 흡입력이 제공되는 상태에서 흡입셀(813)의 일단부에 대상물제가 밀착되면 흡입력에 의해 대상물체는 흡입셀(813)의 일단부에 흡착될 수 있다. 대상물체가 흡착되면 대상물체에 의해 흡입셀(813)의 일단부가 가압되어 형상이 변형되게 되는데, 특히 대상물체의 표면이 평평하지 않고 불규칙한 경우, 흡입셀(813)의 일단부 중에서 대상물체의 표면과 이격되는 부분은 흡입력에 의해 흡입셀(813)의 내측으로 말려 들게 될 수 있다. 유연 지지체(815)는 흡입셀(813)의 내측에서 흡입셀(813)을 지지하여 흡입셀(813)의 일단부가 내측 공간으로 말려 들지 않도록 할 수 있다.
유연 지지체(815)는 흡입셀(813)의 일단부에서 일정 거리만큼 이격되어 채워질 수 있으며, 이를 통해, 격벽(811)의 일단부(811a)는 유연 지지체(815)에 의해 지지되지 않을 수 있다. 격벽(811)의 일단부(811a)는 대상물체의 표면에 밀착되어 흡입셀(813)을 막는 석션컵 역할을 할 수 있는데, 격벽(811)의 일단부(811a)가 유연 지지체(815)에 의해 지지되지 않도록 하면 변형의 제한이 적어질 수 있어 대상물체의 표면에 잘 부착될 수 있다. 유연 지지체(815)에 의해 지지되지 않는 격벽(811)의 일단부(811a)의 길이는 격벽(811)의 일단부(811a)가 흡입셀(813)의 내측으로 말리더라도 흡입셀(813)을 밀폐하지 않을 정도의 길이로 형성됨이 바람직하다. 즉, 흡입셀(813)이 원형 단면을 가진다고 가정했을 때, 유연 지지체(815)에 의해 지지되지 않는 격벽(811)의 일단부(811a)의 길이는 흡입셀(813)의 반지름 보다 작은 것이 바람직하다(도 24a 참조).
유연 지지체(815)는 흡입력이 제공되고 이에 따라 외부의 공기가 흡입셀(813)의 내측으로 흡입될 수 있도록 다공성으로 형성될 수 있다. 흡입셀(813)로는 예를 들면, 스펀지가 사용될 수 있다.
고정캡(820)은 흡입패드(810)의 타단부에 결합될 수 있다. 고정캡(820)은 흡입셀(813)에 각각 연결되는 관통공(821)을 가질 수 있다.
흡입력 발생부(840)는 흡입력을 발생할 수 있다.
연결라인(830)은 흡입력 발생부(840) 및 고정캡(820)을 연결하여 흡입력 발생부(840)에서 발생하는 흡입력을 흡입패드(810)의 각 흡입셀(813)로 안내할 수 있다.
본 실시예에서 연결라인(830)은 복수개로 구비될 수 있으며, 연결라인(830)의 일단부는 흡입력 발생부(840)와 연결되고, 타단부는 관통공(821)에 개별적으로 연결될 수 있다. 흡입력 발생부(840)에서 제공되는 흡입력은 각각의 연결라인(830)을 통해 각각의 흡입셀(813)에 균일하게 전달될 수 있다.
이 경우, 도시하지는 않았으나, 홀딩유닛(801)은 도 23의 'A'부분에 구비되는 체크밸브를 더 포함할 수 있다. 즉, 체크밸브는 연결라인(830)에 구비될 수 있으며, 해당 연결라인(830)을 개별적으로 제어하여 개폐할 수 있다.
즉, 상기 흡입셀들(813) 각각에 연결라인들(830) 각각이 연결되고, 각각의 연결라인들(830)은 개별적으로 제어됨에 따라, 상기 흡입셀들(813) 각각에 발생되는 흡입력은 개별적으로 제어될 수 있다.
도 24a는 도 22의 홀딩유닛을 이용한 대상물체의 파지 상태를 도시한 모식도이고, 도 24b는 종래기술에서의 대상물체의 파지 상태를 도시한 모식도이다.
먼저, 도 24a에서 보는 바와 같이, 흡입패드(810)의 일단부에 대상물체(80)가 흡착되면 흡입패드(810)의 일단부는 대상물체(80)에 의해 가압될 수 있다.
본 실시예에서의 흡입패드(810)는 격벽(811)에 의해 구획되는 흡입셀(813)을 가지기 때문에, 대상물체(80)에 접촉되는 흡입셀(813a)은 대상물체(80)에 의해 가압되어 형상이 변형되지만, 나머지 흡입셀(813b)은 형상이 변형되지 않는다. 그리고, 대상물체(80)에 눌려진 부분(814)의 대부분은 대상물체(80)의 표면과 접촉되게 된다.
반면, 도 24b에서 보는 바와 같이, 스펀지 형태의 종래의 그립유닛(40)은 대상물체(80)에 의해 가압되면 그립유닛(40)의 일면(41)이 전체적으로 압축되고 대상물체(80)와 접촉되는 부분(42)의 면적은 상대적으로 작다. 즉, 본 실시예에서의 흡입패드(810)는 대상물체(80)와 접촉되는 부분이 종래의 그립유닛(40)과 비교했을 때 더 넓어지게 되고, 이에 따라 대상물체(80)에 적용되는 흡입력이 커지기 때문에 흡착력이 더욱 커질 수 있다.
그리고, 스펀지 형태의 종래의 그립유닛(40)에서는 내부의 기공이 서로 연결되어 있기 때문에, 대상물체(80)에 적용되는 흡입력이 상대적으로 더 작아지게 되는 반면, 본 실시예에 따르면, 공기는 격벽(811)을 통과하지 못하기 때문에 대상물체(80)가 흡착된 흡입셀(813a)의 흡입력은 대상물체(80)에 온전히 적용될 수 있어 흡착력이 더욱 커질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 유연지지부를 통해 유연커버를 지지하고, 유연커버의 두께를 얇게하여 분말체의 양을 줄임으로써, 물체에 대한 가압력이 효과적으로 적용되며, 이를 통해 상대적으로 적은 힘으로 물체의 파지가 가능하므로 물체가 파손이 용이한 물체인 경우에도 손상을 최소화하며 파지할 수 있다.
또한, 분말체를 이용한 파지로서 변형된 형상이 고정되므로, 물체가 비정형 형상이거나 유연 물체이더라도 지속적이고 안정적으로 파지할 수 있고, 파지 가능한 크기, 형태 및 강도에 대한 제한이 적어질 수 있다.
또한, 유연커버가 변형되어 기 설정된 기준 압축 거리에 도달하는 경우 신호발생부에서 변형완료신호를 발생하고, 상기 변형완료신호의 감지시 파지 동작을 중지할 수 있으므로, 물체가 강한 파지력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 제1강성변형체와 함께 제1방향과 교차하는 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 제2강성변형체를 마련하여 제1강성변형체가 제2방향으로 추가변형 또는 이동되지 않도록 억제시킬 수 있으며, 이를 통해, 대상물체의 지속적이고 안정적이 파지가 이루어질 수 있다.
또한, 홀딩유닛을 통해 물체를 소프트 그립유닛에 의해 파지가 가능한 위치로 이동시킬 수 있으므로, 다양한 위치에 위치하는 물체에 대한 파지 동작을 자동을 수행할 수 있다.
특히, 홀딩유닛이 복수의 흡입셀들을 포함하여 복수의 공간으로 구획되므로 흡입셀 사이의 빈 공간이 감소하여 전체적인 흡착 면적의 증가가 가능하여 흡착 효율성이 향상된다.
나아가, 물체에 접촉되는 흡입셀은 물체에 의해 가압되어 형상이 변형되되, 물체에 눌려진 부분의 대부분이 물체의 표면과 접촉되므로 물체와의 접촉 면적이 증가하게 되며, 이에 따라 물체에 적용되는 흡입력이 증가하여 흡착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 흡입셀들 내부에 채워지는 다공성 유연 지지체에 의해, 각 흡입셀들이 보다 효과적으로 물체에 대한 흡입력을 제공하여 흡착력을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 목표 파지 물체가 밀착되는 파지면과, 상기 파지면과 짝을 이루는 기준면을 가지고 내측에는 수용공간을 가지는 유연커버;
    상기 수용공간에 채워지고, 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형되는 분말체;
    상기 유연커버에 연결되고, 상기 수용공간의 공기를 흡입하여 상기 유연커버가 수축되도록 하며, 수축되는 상기 유연커버에 의해 상기 목표 파지 물체의 형상에 대응하여 변형된 상기 분말체가 압착되도록 하여 상기 목표 파지 물체가 상기 유연커버에 의해 그리핑 되도록 하는 부압 발생부; 및
    상기 기준면에 밀착되고, 상기 유연커버가 상기 목표 파지 물체에 의해 가압되어 변형 시에 함께 변형되면서 상기 유연커버를 지지하는 유연지지부를 포함하는 소프트 그립유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용공간에 마련되고, 상기 분말체의 크기보다 작은 크기의 다공이 형성되며, 내측에 상기 분말체를 수용하는 유연포켓를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유연포켓은 내측에 수용되는 상기 분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 구획부들을 가지는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부압 발생부는 상기 수용공간의 내측으로 연장되어 상기 수용공간의 공기를 흡입하는 흡입관을 가지고,
    상기 흡입관의 일단부는 상기 유연포켓에 연결되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유연커버가 변형되어 기 설정된 기준 압축 거리에 도달하면 변형완료신호를 발생하는 신호발생부를 더 포함하는 소프트 그립유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 신호발생부는,
    상기 유연지지부에 형성되는 관통공의 내부에 구비되는 가압블록; 및
    상기 유연지지부의 타면에 구비되고 상기 유연커버가 변형되어 상기 기준 압축 거리에 도달하면 상기 가압블록에 의해 가압되어 전기적으로 연결되어 상기 변형완료신호를 발생하는 유연전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가압블록은,
    상기 유연지지부가 압축 변형되지 않는 초기상태에서는 상기 유연전극과 이격되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  8. 제1유연커버와, 상기 제1유연커버의 내측에 채워지는 제1분말체를 가지며, 외력에 의하여 변형이 된 후, 상기 제1유연커버 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 제1방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 제1강성변형체;
    상기 제1강성변형체의 일면에 밀착되도록 구비되고, 상기 제1강성변형체가 변형 시에 함께 압축 변형되면서 상기 제1강성변형체를 지지하는 유연지지부; 및
    상기 제1강성변형체와 인접 배치되어 외력에 의하여 변형이 된 후, 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 상기 제1방향과 교차하는 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되어 상기 제1강성변형체가 상기 제2방향으로 추가변형 또는 이동되지 않도록 억제시키는 제2강성변형체를 포함하는 소프트 그립유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1강성변형체는 상기 제1유연커버의 내측에 구비되어 상기 제1분말체를 수용하는 제1유연포켓을 가지고,
    상기 제1유연포켓은 재봉선에 의해 구획되어 상기 제1분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 제1구획부를 가지며, 상기 재봉선의 땀(Stitch)이 상기 제1방향을 따라 지그재그로 봉재되어 상기 제1방향으로 신장 및 수축되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2강성변형체는 상기 제1강성변형체의 타면에 배치되는 제2유연커버와, 상기 제2유연커버의 내측에 채워지는 제2분말체를 가지고,
    상기 제2유연커버 내부의 유체가 빠지면 강성이 변하되, 상기 제2방향의 강성이 다른 방향의 강성보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2강성변형체는 상기 제2유연커버의 내측에 구비되어 상기 제2분말체를 수용하는 제2유연포켓을 가지고,
    상기 제2유연포켓은 재봉선에 의해 구획되어 상기 제2분말체가 균일하게 분포되어 수용되도록 하는 복수의 제2구획부를 가지며, 상기 재봉선의 땀(Stitch)이 상기 제2방향을 따라 지그재그로 봉재되어 상기 제2방향으로 신장 및 수축되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유연지지부에는 높이 방향으로 설치공간이 형성되고,
    상기 제2강성변형체는
    상기 설치공간에 구비되는 제3유연커버와,
    상기 제3유연커버의 내측에 채워지는 제3분말체를 가지며,
    상기 제1강성변형체와 함께 변형되어 상기 제1강성변형체의 변형이 완료되었을 때 상기 유연지지부가 변형되지 않도록 상기 유연지지부를 지지하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 유연지지부에는 높이 방향으로 설치공간이 형성되고,
    상기 제2강성변형체는
    상기 설치공간에 구비되고, 상기 제1강성변형체가 변형 시에 압축 변형되는 주름부와,
    상기 주름부의 내부에 구비되고 압축 변형된 상기 주름부를 신장시키는 탄성부와,
    상기 주름부가 압축 변형 시에는 상기 주름부 내부의 유체가 배출되도록 하고, 상기 주름부의 압축 변형이 완료 시에는 유체가 상기 주름부로 유출입되지 못하도록 제한하는 밸브를 가지는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2강성변형체는
    상기 유연지지부의 측면을 감싸도록 구비되는 제4유연커버와,
    상기 제4유연커버의 내측에 채워지는 제4분말체를 가지며,
    상기 제1강성변형체와 함께 변형되어 상기 제1강성변형체의 변형이 완료되었을 때 상기 유연지지부가 변형되지 않도록 상기 유연지지부를 구속하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 유연지지부는 높이 방향으로 관통 형성되되 동일한 형상 및 동일한 단면적을 가지고 동일한 두께의 격벽으로 구획되는 복수의 기공부를 가지는 벌집 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 제1강성변형체, 상기 유연지지부 그리고 상기 제2강성변형체를 내측에 수용하는 패킹커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트 그립유닛.
  17. 적어도 한 쌍으로 구비되고, 일단부에는 각각 제1항 및 제8항 중 어느 하나의 항에 기재된 소프트 그립유닛이 결합되며, 대상물체를 기준으로 상기 소프트 그립유닛이 서로 가까워지거나 멀어지도록 동작하는 암;
    상기 암이 동작하도록 동력을 전달하는 동력제공부; 및
    상기 암의 동작을 제어하고, 상기 대상물체에 의해 상기 소프트 그립유닛이 변형되면 상기 소프트 그립유닛의 강성을 변화시켜 상기 대상물체를 파지하는 제어부를 포함하는 그립장치.
  18. 제17항에서,
    상기 적어도 한 쌍의 소프트 그립유닛들의 사이에서 동작되며, 상기 대상물체를 홀딩하여 상기 대상물체를 상기 소프트 그립유닛들의 사이에 위치시키는 홀딩유닛을 더 포함하는 그립장치.
  19. 제18항에서,
    상기 홀딩유닛은, 격벽 및 격벽에 의해 구획되어 각각이 내측 공간을 형성하는 복수의 흡입셀들을 포함하는 흡입패드를 포함하고,
    상기 격벽은 공기의 통과를 차단하며,
    상기 흡입셀들 각각의 내측 공간으로 흡입력이 제공되어 상기 대상물체를 흡착하는 것을 특징으로 하는 그립장치.
  20. 제18항에서, 상기 홀딩유닛은,
    상기 흡입셀들의 내측 공간에 각각 채워지는 다공성 유연 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그립장치.
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