WO2021215860A1 - 능동형 로봇 그리퍼 - Google Patents

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WO2021215860A1
WO2021215860A1 PCT/KR2021/005133 KR2021005133W WO2021215860A1 WO 2021215860 A1 WO2021215860 A1 WO 2021215860A1 KR 2021005133 W KR2021005133 W KR 2021005133W WO 2021215860 A1 WO2021215860 A1 WO 2021215860A1
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WO
WIPO (PCT)
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finger
link
tip
gripping
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/005133
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
강봉기
정주노
정다운
김문유
Original Assignee
고려대학교 세종산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority claimed from KR1020210052270A external-priority patent/KR102449339B1/ko
Application filed by 고려대학교 세종산학협력단 filed Critical 고려대학교 세종산학협력단
Publication of WO2021215860A1 publication Critical patent/WO2021215860A1/ko

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements

Definitions

  • the present invention relates to an active robot gripper, and more specifically, to an active robot gripper that provides various active gripping modes similar to human gripping motions depending on the shape of the gripping object, and to be assembled in various forms according to the user's request or gripping object. It is related to an active robotic gripper that can
  • Robots have become an integral part of automating the manufacturing industry. Robots are economically, productively and timely superior to the manufacturing industry of the past, which was produced by humans. Accordingly, collaboration between humans and robots is made in industrial sites, and through this, production efficiency is improved.
  • the conventional adaptive gripper for pinch grasping a gripping object in the form of a 4-bar linkage has a problem in that the gripping point is changed according to the gripping object, so that the gripping point must be grasped for each gripping object.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper that provides various active gripping modes similar to human gripping motions according to the shape of a gripping object.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper capable of minimizing damage to a gripping object.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper capable of gripping regardless of a gripping point.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper that can be assembled in various shapes according to a user's request or a gripping object.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper capable of moving the other finger part even when one finger part is fixed.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an active robot gripper functioning as a multi-tool capable of operations other than gripping.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides an active robot gripper.
  • the active robot gripper includes: a frame; at least two or more finger parts provided on the frame, facing each other symmetrically, and having a finger tip at the distal end; a linear motion device connected to the at least two or more fingers to linearly move the at least two or more fingers; and a driving unit for providing a driving force to the linear motion device, wherein the finger unit includes a first link whose position is variable on the frame through a linear motion by the linear motion device, and a first link on the frame that is inner than the first link Doedoe disposed in the longitudinal direction one end is rotatably coupled to the first link and the other longitudinal end is rotatably coupled to the frame to include a second link whose inclination is variable according to the linear motion of the first link can
  • the linear motion device may make a closed mode by linearly moving the at least two or more finger parts in a direction that meets each other, or an open mode by linearly moving the at least two or more finger parts in a direction away from each other. have.
  • the at least two or more finger units may be switched to any one of a pinch grasp mode and an encompassing grasp mode according to a gripping object.
  • the at least two or more finger parts may be further converted into a spread grasp mode that enables the gripping object to be gripped by the outer surface.
  • the first link may include: a 1-1 link whose one end in the longitudinal direction is connected to the linear motion device; and a first-2 link in which one longitudinal end is hinged with the other longitudinal end of the 1-1 link, the finger tip is coupled to the other longitudinal end, and the second link is hinged to one side in the longitudinal direction.
  • the second link may include: a 2-1 link having one end in a longitudinal direction hinge-coupled to the frame; and a 2-2 link having one longitudinal end hinge-coupled to the other longitudinal end of the 2-1 link, and the other longitudinal end being hinge-coupled to one longitudinal side of the 1-2 link.
  • the second link further includes a torsion spring, wherein the torsion spring is installed on a hinge shaft in which the 2-1 link and the 2-2 link are hinged to form the 2-1 link. and the 2-2 link may be elastically supported.
  • the torsion spring is elastically deformed when the at least two or more finger parts are switched to the incompassing grip mode so that the 2-1 link and the 2-2 link are bent about the hinge axis, ,
  • the elastic restoration may be performed such that the 2-1 link and the 2-2 link are aligned in one direction.
  • the linear motion device the rail portion provided on the frame in one direction; and a sliding bar that receives a driving force from the driving unit and slides on the rail unit to vary the position of the first link to which one end in the longitudinal direction is connected.
  • it further includes an elastic support member, wherein the elastic support member is provided on the frame, the other end in the longitudinal direction can be elastically supported in the vertical direction the second link is hinged.
  • the elastic support member lowers the second link while being compressed when the at least two or more finger parts linearly move in a direction to meet each other by the linear motion device, and the at least two finger parts In the case of linear motion in a direction away from each other, the second link may be lifted while being decompressed.
  • the active robot gripper may include: symmetrically facing each other and provided with at least two finger parts; a driving unit connected to the at least two or more fingers to operate the at least two or more fingers; and a finger tip provided at the distal end of the finger unit and linked to the operation of the finger unit, wherein the finger unit, the driving unit, and the finger tip are each provided in plurality, and the plurality of finger units, the driving unit, and the finger tip are each other.
  • Cross-assembly may be possible.
  • it further includes a device recognition unit, the device recognition unit, the plurality of finger units, the driving unit, and recognition sensors provided in each of the finger tip; and an antenna that is provided on at least one of the plurality of fingers, the driver, and the finger tip, and receives an RF signal from the recognition sensor located within a communication radius.
  • each of the plurality of finger parts, the driving part and the finger tip has an ID, and further comprising a database, wherein the database stores the ID previously assigned to each of the plurality of finger parts, the driving part, and the finger tip.
  • it further includes a control unit, the control unit, based on the RF signal received through the antenna ID recognition module for recognizing the ID of the plurality of fingers, the driver and the finger tip;
  • IDs individually matching IDs of the plurality of fingers, driving units and finger tips stored in the database are sequentially recognized through the ID recognition module, the finger units, driving units and finger tips corresponding to the recognized IDs are assembled Assembling determination module to determine that it has been completed; and the driving unit so that the driving unit, finger unit and finger tip corresponding to the recognized ID are operated according to the parameter information and control information previously stored in the database with respect to the driving unit, finger unit, and finger tip corresponding to the recognized ID.
  • It may include a driving control module for controlling the.
  • the finger tip may be screwed after being attached to the end of the finger part through magnetic coupling.
  • the plurality of finger tips may include a pinch grasp tip, a long tip, a scoop tip, a cross beak tip, a cut tip, a sensor tip, an over can include over dimension tips, pinch and heating tips and mechanical tips.
  • any one of the at least two or more finger parts is fixed, and the mechanical tip may be provided at an end of the fixed finger part.
  • the mechanical tip may be provided with any one of a hang-up tip, a push-pull tip, and a single air pressure tip.
  • the driving unit may include a motor; and a differential gear driven by the motor and differently operating the at least two or more fingers.
  • it further includes a slide block, wherein the slide block is connected between the at least two or more finger parts and the differential gear to linearly move at least one of the at least two or more finger parts.
  • a frame comprising a frame; at least two or more finger parts provided on the frame, facing each other symmetrically, and having a finger tip at the distal end; a linear motion device connected to the at least two or more fingers to linearly move the at least two or more fingers; and a driving unit for providing a driving force to the linear motion device, wherein the finger unit includes a first link whose position is variable on the frame through a linear motion by the linear motion device, and a first link on the frame that is inner than the first link Doedoe disposed in the longitudinal direction one end is rotatably coupled to the first link and the other longitudinal end is rotatably coupled to the frame to include a second link whose inclination is variable according to the linear motion of the first link can
  • an active robot gripper that provides various active gripping modes similar to human gripping motions according to the shape of the gripping object may be provided.
  • an active robot gripper capable of minimizing damage to a gripping object may be provided by having flexibility by the elastic support member that is always raised to the top.
  • an active robot gripper capable of gripping a gripping object even in a narrow space, and in particular, capable of gripping a gripping object regardless of a gripping point, may be provided.
  • the finger portion provided with at least two; a driving unit connected to the at least two or more fingers to operate the at least two or more fingers; and a finger tip provided at the distal end of the finger unit and linked to the operation of the finger unit, wherein the finger unit, the driving unit, and the finger tip are each provided in plurality, and the plurality of finger units, the driving unit, and the finger tip are each other.
  • Cross-assembly may be possible.
  • an active robot gripper that can be assembled in various shapes according to a user's request or a gripping object may be provided.
  • an active robot gripper capable of changing a gripping method according to a driving method, a gripping method change by a finger unit, and a gripping method using a finger tip may be provided.
  • an active robot gripper capable of moving the other finger part even when one finger part is fixed may be provided, and thus various functions may be provided.
  • an active robot gripper expandable with a multi-tool may be provided.
  • FIG 1 and 2 are views for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, and are views showing a closed mode of the active robot gripper.
  • FIG 2 and 4 are views for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, and are views showing an open mode of the active robot gripper.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining a region in which pinch gripping, incompassing gripping, and spread gripping are performed in the active robot gripper according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, which grips a gripping object according to a pinch grip mode.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, which grips a gripping object according to an incompassing gripping mode.
  • FIG. 10 is a view for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, which grips a gripping object according to a spread gripping mode.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a gripping mode switching process of the active robot gripper according to an embodiment of the present invention.
  • step S110 of FIG. 11 is a reference diagram for explaining step S110 of FIG. 11 .
  • step S130 of FIG. 11 is a reference diagram for explaining step S130 of FIG. 11 .
  • step S150 of FIG. 11 is a reference diagram for explaining step S150 of FIG. 11 .
  • step S170 of FIG. 11 is a reference diagram for explaining step S170 of FIG. 11 .
  • 16 is a schematic diagram for explaining the characteristics of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 17 and 18 are schematic diagrams for explaining a finger part of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 19 is a schematic cross-sectional view showing an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 20 is an exemplary view illustrating a driving unit of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a schematic diagram for explaining a driving unit of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 22 to 33 are views showing types of finger tips of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 34 is a block diagram illustrating a device recognition unit and a control unit of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • 35 is a flowchart sequentially illustrating a control method of a controller in an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • a second component in another embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
  • connection is used to include both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.
  • FIGS. 1 and 2 are views for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, and are views showing a closed mode of the active robot gripper
  • FIGS. 2 and 4 are views according to an embodiment of the present invention.
  • It is a diagram for explaining an active robot gripper, and is a view showing an open mode of the active robot gripper
  • FIG. 5 is an area in which pinch gripping, incompassing gripping, and spread gripping are made in the active robot gripper according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 are views for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, which grips a gripping object according to a pinch grip mode
  • Figures 8 and 9 are It is a diagram for explaining an active robot gripper according to an embodiment of the present invention, which grips a gripping object according to a passing gripping mode
  • FIG. It is a diagram for explaining an active robot gripper according to the present invention.
  • the active robot gripper 100 includes a frame 110 , a finger unit 120 , a linear motion device 130 , and a driving unit 140 . can be formed including.
  • the frame 110 provides a base surface for the finger part 120 that is provided to face an upward direction (based on the drawing).
  • the frame 110 supports the finger portion 120 , and may give the finger portion 120 a height or length.
  • the frame 110 may provide an installation space for the linear motion device 130 and the driving unit 140 .
  • the finger part 120 may be provided upward from the upper surface of the frame 110 as a base surface. At this time, the finger part 120 according to an embodiment of the present invention is linearly moved in the horizontal direction on the frame 110 by the linear motion device 130 , which will be described in more detail below.
  • At least two of these finger parts 120 may be provided to grip the gripping object (P of FIG. 6 ).
  • the finger units 120 are provided as a pair.
  • the pair of finger parts 120 may face each other while forming symmetry.
  • a fingertip 121 serving as a fingertip may be provided at the distal end of each finger unit 120 .
  • the finger tip 121 may have a contact surface capable of gripping the gripping object (P of FIG. 6 ).
  • the pair of finger parts 120 may be provided in a direction in which the contact surfaces of the finger tips 121 face each other.
  • the space between the finger tips 121 provided at the distal end of each finger unit 120 in a direction facing each other as described above is a gripping object (P in FIG. 6 ) that is a pinch grasp target.
  • P in FIG. 6 can be defined as the pinch grasp zone in which it is located.
  • the finger unit 120 supports the finger tip 121, and pinches the gripping object (P in FIG. 6), an encompassing grasp, and a spread grip. (spread grasp) In order to be grasped in any one way, it may be formed to include a first link 122 and a second link 123.
  • the first link 122 may be provided outside of the second link 123 .
  • the first link 122 may linearly move horizontally on the frame 110 by the linear motion device 130 . Accordingly, the position of the first link 122 on the frame 110 may be changed in the horizontal direction.
  • the size of the pinch grasp zone defined in the space between the finger tips 121 on both sides facing each other can also be changed.
  • the first link 122 may include a 1-1 link 122a and a 1-2 link 122b.
  • the 1-1 link 122a may be disposed below the 1-2 th link 122b to support the 1-2 th link 122b.
  • One longitudinal end of the 1-1 link 122a may be connected to the linear motion device 130 . Accordingly, when the linear motion of the linear motion device 130, the 1-1 link (122a) is linked to the linear motion.
  • the position of the first link 122 may be changed on the frame 110 .
  • the finger tips 121 of the finger parts 120 facing each other can be moved away from each other and switched to an open mode in which a pinch grasp zone is defined between them.
  • the 1-2-th link 122b may be disposed above the 1-1-1 link 122a.
  • One longitudinal end of the first-second link 122b may be hinge-coupled to the other longitudinal end of the first-first link 122a through a hinge shaft H. Accordingly, the 1-2 link 122b is bent from the 1-1 link 122a about the hinge axis H or is aligned in the same direction as the 1-1 link 122a, that is, the vertical direction.
  • the 1-2-th link (122b) can be hinged to the 1-1-link (122a) so that it can be bent only in the direction toward the pinch grasp zone.
  • a finger tip 121 may be coupled to the other longitudinal end of the 1-2-th link 122b in which one longitudinal end is hinged to the 1-1 link 122a.
  • the 1-2 link 123 may be hinged to one side in the longitudinal direction of the 1-2 link 122b.
  • the second link 123 may be provided inside the first link 122 .
  • One end in the longitudinal direction of the second link 123 may be rotatably coupled to the first link 122 , more specifically, the 1-2 link 122b.
  • the other end in the longitudinal direction of the second link 123 may be rotatably coupled to the frame 110 . Accordingly, when the first link 122 is linearly moved by the linear motion device 130 , the slope of the second link 123 may be varied.
  • the second link 123 provided in each finger unit 120 is It may be arranged in the shape of an “11” on the frame 110 .
  • the second link 123 provided in each finger unit 120 is It may be arranged in a “V” shape on the frame 110 .
  • a space between the second links 123 arranged in a “V” shape may be defined as an encompassing grasp zone.
  • the second link 123 may include a 2-1 link 123a and a 2-2 link 123b.
  • the 2-1 link 123a may be disposed below the 2-2 link 123b to support the 2-2 link 123b.
  • One end in the longitudinal direction of the 2-1 link 123a may be hinged on the frame 110 through the hinge shaft H. Accordingly, the 2-1 link 123a may rotate about the hinge axis H on the frame 110 .
  • the 2-2nd link 123b may be disposed above the 2-1th link 123a.
  • One longitudinal end of the 2-2nd link 123b may be hinge-coupled to the other longitudinal end of the 2-1th link 123a through the hinge shaft H. Accordingly, the 2-2 link 123b may be bent from the 2-1 link 123a around the hinge axis H or aligned in the same direction as the 2-1 link 123a.
  • the 2-2 link (123b) is to be hinged to the 2-1 link (123a) to be bent only in the direction toward the incompassing grasp zone (encompassing grasp zone) can
  • the other longitudinal end of the 2-2 link 123b in which one longitudinal end is hingedly coupled to the other longitudinal end of the 2-1 link 123a may be hinged to one side in the longitudinal direction of the 1-2 first link 123b. have.
  • one end in the longitudinal direction of the second link 123 may be hinge-coupled to the frame 110 , and the other end in the longitudinal direction may be hinge-coupled to the first link 122 .
  • the second link 123 may further include a torsion spring 124 .
  • the torsion spring 124 may be installed on the hinge shaft H in which the 2-1 link 123a and the 2-2 link 123b are hinged. Through this, the torsion spring 124 may elastically support the second-first link 123a and the second-second link 123b.
  • the torsion spring 124 when the torsion spring 124 is switched to an encompassing grasp mode in which the finger part 120 wraps around the gripping object (P in FIG. 8 ), the 2-1 link (123a) ) and the 2-2 link 123b may be elastically deformed to be bent around the hinge axis H.
  • the torsion spring 124 is, when the finger unit 120 is switched to a pinch grasp mode in which the gripping object (P in FIG. 6) is gripped with the finger tip 121, the 2-1 link ( 123a) and the 2-2 link 123b may be elastically restored so that they are aligned in one direction.
  • the gripping force for the gripping object (P in FIGS. 6 and 8) can be strengthened, and the first link ( 122) can be further strengthened.
  • the linear motion device 130 is a device that is connected to the finger portions 120 on both sides to linearly move these finger portions 120 . In this case, the linear motion device 130 may linearly move these fingers 120 in opposite directions.
  • the linear exercise device 130 may receive a driving force from the driving unit 140 .
  • this linear motion device 130 linearly moves both finger parts 120 in a direction to meet each other, so that the active robot gripper 100 is Closed mode can be achieved.
  • the linear motion device 130 linearly moves both finger parts 120 in a direction away from each other, so that the active robot gripper 100 is It is possible to achieve an open mode in which the gripping action is possible.
  • the linear motion device 130 may include a rail unit 131 and a sliding bar 132 .
  • the rail unit 131 may be provided on the frame 110 .
  • the rail unit 131 may be provided on the frame 110 in one direction.
  • the sliding bar 132 may be slidably mounted on the rail unit 131 .
  • the sliding bar 132 may be slid on the rail unit 131 through a driving force provided from the driving unit 140 .
  • One end of the first link 122 in the longitudinal direction may be connected to the sliding bar 132 .
  • the sliding bar 132 may have a longitudinal end of the 1-1 link 122a vertically connected thereto.
  • the first link 122 may also linearly move along the sliding direction of the sliding bar 132 , and thus, the frame 110 .
  • the position of the first link 122 may be changed on the .
  • the active robot gripper 100 can be switched to the open mode.
  • the active robot gripper 100 can be converted into a closed mode.
  • the driving unit 140 may provide a driving force to the linear motion device 130 for linearly moving the finger unit 120 on the frame 110 .
  • the driving unit 140 may provide a driving force to the linear motion device 130 to operate the finger unit 120 .
  • the driving unit 140 may be installed in an installation space partitioned by the frame 110 .
  • the driving unit 140 may include an actuator for driving the linear motion device 130 .
  • the actuator may include a worm gear and a worm wheel. These actuators may be powered by a motor.
  • the active robot gripper 100 may further include an elastic support member 150 .
  • the elastic support member 150 may be provided on the frame 110 .
  • the elastic support member 150 may be provided on the frame 110 to elastically support the second link 123 to which the other end in the longitudinal direction is hinged through the hinge shaft H in the vertical direction.
  • the elastic support member 150 may be compressed in a vertical direction when the fingers 120 on both sides are linearly moved in a direction in which they meet each other by the linear motion device 130 . That is, the elastic support member 150 may be compressed when the active robot gripper 100 is switched to the closed mode, and accordingly, the second link 123 may be lowered.
  • the elastic support member 150 may be decompressed when the fingers 120 on both sides linearly move away from each other by the linear motion device 130 . That is, the elastic support member 150 may be decompressed when the active robot gripper 100 is switched to the open mode, and accordingly, the second link 123 may be raised.
  • the elastic support member 150 according to an embodiment of the present invention is compressed or decompressed according to the direction in which the finger part 120 linearly moves, thereby elevating the second link 123 , and through this , it may enable switching of the active robot gripper 100 to an open mode or a closed mode.
  • the active robot gripper 100 may further include a force measuring mechanism 160 .
  • the force measuring device 160 may measure the gripping force of the finger part 120 gripping the gripping object (P of FIG. 6 ).
  • the force measuring mechanism 160 may be provided between the second link 123 and the elastic support member 150 .
  • the force measuring device 160 may be provided as, for example, a weight sensor.
  • the finger unit 120 operates in a pinch grasp mode and It can be switched to any one of the gripping mode of the encompassing grasp (encompassing grasp) mode.
  • the pinch grip mode is to be defined as a grip mode for gripping the gripping object P located in a pinch grip zone defined by the space between the finger tips 121 on both sides.
  • the active robot gripper 100 when the gripping object P has a size that can be positioned in the pinch gripping region, the active robot gripper 100 according to an embodiment of the present invention performs the gripping object (P) through the pinch gripping mode. P) can be grasped.
  • the active robot gripper 100 grips the gripping object P through the pinch gripping mode.
  • the active robot gripper 100 positions the gripping object P in the pinch gripping area between the both finger tips 121 and grips the gripping object P through the both finger tips 121 in a pinch gripping mode.
  • the first-1-1 link 122a and the 1-2-th link 122b of the first link 122 are vertical. It can be aligned in the direction (based on the drawing).
  • the second links 123 on both sides support the first links 122 on both sides while forming a “V” shape.
  • the elastic support member 150 is in a decompressed state, and accordingly, the second link 123 may be raised.
  • the incompassing gripping mode is located in the encompassing grasp zone defined as the space between the second links 123 on both sides forming a "V" shape in the open mode. It may be defined as a gripping mode for gripping the gripping object P.
  • the active robot gripper 100 when the gripping object P has a size that can be positioned in the incompassing gripping area, the active robot gripper 100 according to an embodiment of the present invention grips through the incompassing gripping mode.
  • the object P is gripped.
  • the active robot gripper 100 when the gripping object P is the incompassing gripping object, the active robot gripper 100 according to an embodiment of the present invention grips the gripping object P through the incompassing gripping mode.
  • the active robot gripper 100 places the gripping object P in the incompassing gripping zone between the second links 123 on both sides forming a “V” shape, and the gripping object P through the second links 123 on both sides. It is gripped in an incompassing grip mode that wraps the .
  • the torsion spring 124 when the gripping object P is gripped through the incompassing gripping mode, the torsion spring 124 is elastically deformed by the load of the gripping object P, and the second link 123 ) of the 2-2 link 123b is bent in a direction surrounding the gripping object (P).
  • the 1-2 link 122b hinged thereto is also bent in a direction surrounding the gripping object P.
  • the finger unit 120 may be further converted to a spread grasp mode in the open mode.
  • the spread gripping mode may be defined as a gripping mode for gripping the gripping object P located in the spread gripping zone defined as the outer space of the first link 122 . have.
  • the active robot gripper 100 when the gripping object P is provided in a hollow cylindrical shape, the active robot gripper 100 according to an embodiment of the present invention performs the gripping object P through the spread gripping mode. can be grasped.
  • the active robot gripper 100 places the gripping object P in the spread gripping area defined on the outside of the first link 122, and spread gripping the gripping object P in the form of pushing or spreading it to both sides in the width direction from the inside of the gripping object P.
  • the gripping object P is gripped in the mode.
  • the 1-1 link 122a and the 1-2 first link of the first link 122 similarly to the pinch grip mode.
  • the links 122b may be aligned in a vertical direction (based on the drawing).
  • the second links 123 on both sides support the first links 122 on both sides while forming a “V” shape.
  • the elastic support member 150 is in a decompressed state, and accordingly, the second link 123 may be raised.
  • the first links 122 on both sides may be linearly moved in opposite directions by the linear motion device 130 to be in close contact with both inner diameter surfaces of the gripping object P in the width direction.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a gripping mode switching process of the active robot gripper according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a reference diagram for explaining step S110 of FIG. 11
  • FIG. 13 is a step S130 of FIG.
  • FIG. 14 is a reference diagram for explaining step S150 of FIG. 11
  • FIG. 15 is a reference diagram for explaining step S170 of FIG. 11 .
  • the active robot gripper ( 100 in FIG. 1 ) according to an embodiment of the present invention performs a pinch grip mode, incompassing grip, through steps S110 to S170 to grip a specific gripping object P.
  • Mode and spread gripping mode can be switched to any one of the gripping mode.
  • the finger unit 120 may be switched from the closed mode to the open mode ( S110 ).
  • the sliding bars 132 respectively connected to the first links 122 on both sides may be slid away from each other through the driving part 140 . .
  • the finger unit 120 may be switched to an open mode capable of gripping the gripping object P through any one of a pinch gripping mode, an incompassing gripping mode, and a spread gripping mode.
  • the gripping object P is a pinch gripping object ( S120 ).
  • the finger unit 120 may be switched to the pinch gripping mode (S130).
  • each finger tip 121 is closely attached to both sides in the longitudinal direction of the gripping object P located in the pinch gripping region to the gripping object (
  • the gripping object P may be gripped in the form of pinching P) with the finger tips 121 of both sides.
  • the first link 122 may be linearly moved by operating the linear motion device 130 through the driving unit 140 .
  • the first-1-1 link 122a and the 1-2-th link 122b of the first link 122 may be aligned in a vertical direction (based on the drawing). have.
  • the second links 123 on both sides support the first links 122 on both sides while forming a “V” shape.
  • the elastic support member 150 is in a decompressed state, and accordingly, the second link 123 may be raised.
  • the gripping object P when the gripping object P is not the pinch gripping object, it may be determined whether the gripping object P is the incompassing gripping object ( S140 ).
  • the finger unit 120 may be switched to the incompassing gripping mode (S150).
  • the second-second link 123b is bent to wrap the gripping object P positioned in the incompassing gripping region. (P) can be grasped.
  • the 2-2 link 123b in order to bend the 2-2 link 123b, it is installed on the hinge shaft H connecting the 2-1 link 123a and the 2-2 link 123b.
  • the torsion spring 124 may be elastically deformed.
  • the second link 123 pressed by the gripping object P may be elastically supported by the elastic support member 150 disposed below the second link 123 .
  • the gripping object P when the gripping object P is not the incompassing gripping object, it may be determined whether the gripping object P is a spread gripping object ( S160 ).
  • the finger unit 120 may be switched to a spread gripping mode (S170).
  • the gripping object P when the gripping object P is provided in a hollow cylindrical shape, the gripping object P may be positioned in the spread gripping region in order to grip it through the spread gripping mode.
  • the finger portions 120 on both sides are positioned inside the gripping object P.
  • the gripping object P may be gripped in the form of pushing or spreading the finger portions 120 on both sides located inside the gripping object P to both sides of the gripping object P in the width direction.
  • the linear motion device 130 is operated through the driving unit 140 so that the fingers 120 on both sides are in close contact with the inner diameter surfaces of both sides of the gripping object P in the width direction. can exercise
  • the first-1-1 link 122a and the 1-2-th link 122b of the first link 122 are aligned in a vertical direction (Fig. criteria) can be sorted.
  • the second links 123 on both sides support the first links 122 on both sides while forming a “V” shape.
  • the elastic support member 150 is in a decompressed state, and accordingly, the second link 123 may be raised.
  • FIGS. 16 to 35 an active robot gripper according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 35 .
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the characteristics of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 17 and 18 are schematic diagrams for explaining the finger part of an active robot gripper according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a cross-sectional schematic view showing an active robot gripper according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 20 is an exemplary view showing a driving unit of the active robot gripper according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is another embodiment of the present invention is a schematic diagram for explaining the driving unit of the active robot gripper according to the present invention
  • FIGS. 22 to 33 are views showing the types of finger tips of the active robot gripper according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 34 is an embodiment of the present invention It is a block diagram showing a device recognition unit and a control unit of the robot gripper according to FIG.
  • the active robot gripper 200 may include a finger unit 210 , a driving unit 220 , and a finger tip 230 .
  • the finger unit 210 , the driving unit 220 , and the finger tip 230 may be detachably assembled from each other.
  • the finger unit 210 , the driving unit 220 , and the finger tip 230 may be provided in plurality, respectively, and the plurality of finger units 210 , the driving unit 220 and the The finger tips 230 may be cross-assembled with each other to be functionally optimized.
  • a unique ID may be assigned to each of the plurality of finger units 210 , the driving unit 220 , and the finger tips 230 .
  • any one finger unit 210 having a specific ID, any one driving unit 220 having a specific ID, and any one finger tip 230 having a specific ID is one robot gripper ( 200), the finger unit 210, the driving unit 220, and the finger tip 230 recognize the ID assigned to the finger, and the finger unit 210, the driving unit according to the parameter and control algorithm for each ID. 220 and finger tip 230 can be operated.
  • the present invention even if the plurality of finger parts 210, the driving part 220 and the finger tip 230 are cross-assembled according to the shape, type, and field situation of the gripping object, for example, the By recognizing the ID, it is possible to operate it according to the characteristics and functions of the assembled robot gripper 200 .
  • the finger part 210 may be provided on the upper side of the driving part 220 .
  • the finger part 210 may be provided upward from the upper side of the driving part 220 .
  • At least two of these finger parts 210 may be basically provided to perform an operation for gripping the gripping object.
  • the finger parts 210 are provided as a pair.
  • the pair of finger parts 210 may face each other symmetrically.
  • a finger tip 230 serving as a fingertip may be provided at the distal end of each finger unit 210 .
  • the pair of fingers 210 may be provided to be horizontally movable on the driving unit 220 . Through this horizontal movement, the distance between the finger tips 230 on both sides can be narrowed or widened. That is, the pair of finger units 210 may perform a horizontal motion on the driving unit 220 to enable, for example, a pinch grasp of both finger tips 230 with respect to a gripping object.
  • the pair of fingers 210 horizontally moving on the driving unit 220 may operate differently.
  • the pair of fingers 210 may horizontally move on the driving unit 220 at different speeds.
  • any one of the pair of finger parts 210 may be provided in a fixed form to one side of the upper surface of the driving part 220 .
  • the one finger part 210 may be fixed to one side of the upper surface of the driving part 220 by an electromagnetic brake or a mechanical fixing device.
  • the other finger part 210 of the pair of finger parts 210 is provided to be capable of horizontal movement in a direction toward or away from the fixed one finger part 210 from the other side of the upper surface of the driving part 220 .
  • the pair of finger parts 210 move at different speeds on the driving unit 220 , or while one finger 210 is fixed on the driving unit 220 , the other finger unit 210 is fixed on the driving unit 220 . ) may be moved by the driving unit 220 asymmetrically, which will be described in more detail below.
  • the pair of finger parts 210 are operated by the driving unit 220, and for an object that is difficult to pinch grasp through the finger tip 230, the encompassing grasp grasps the object in the form of enveloping it. ) mode to hold the object.
  • the pair of finger parts 210 may grip the object in a spread grasp mode of pushing or spreading from the inside of the object to both sides in the width direction. .
  • a plurality of finger units 210 may be provided according to a structure, size, shape, etc., and an ID may be assigned to each of the plurality of finger units 210 .
  • the driving unit 220 is connected to a pair of finger units 210 .
  • the driving unit 220 may operate the pair of finger units 210 or any one of the finger units 210 so that the pair of finger units 210 may grip the object.
  • the driving unit 220 may provide a base surface serving as a palm for the finger unit 210 serving as a finger.
  • the driving unit 220 may include a motor 221 and a differential gear 222 .
  • the motor 221 may be disposed below the differential gear 222 to be connected to the differential gear 222 .
  • the motor 221 may provide a driving force to the differential gear 222 .
  • the motor 221 may be controlled by a controller (250 in FIG. 19 ) to be described later.
  • the differential gear 222 may be operated by receiving a driving force from the motor 221 . Through the differential gear 222 , even if one finger part 210 is provided in a fixed state, the other finger part 210 can be operated.
  • one finger part 210 may be fixed through an electromagnetic brake or a mechanical fixing device.
  • the robot gripper 200 may further include a slide block 260 .
  • the slide block 260 may be connected between the pair of fingers 210 and the differential gear 222 .
  • the slide block 260 may move linearly by the differential gear 222 . Accordingly, the finger portion 210 connected to the slide block 260 may also linearly move in the horizontal direction.
  • the slide block 260 may be connected to each of the pair of finger parts 210 .
  • the operation of the slide block 260 connected thereto may also be constrained by any one finger part 210 fixed thereto.
  • the slide block 260 connected to the other non-fixed finger unit 210 may be operated by the differential gear 222 to linearly move the other finger unit 210 .
  • the driving unit 220 may be divided into a plurality of modules.
  • the driving unit 220 includes an expansion module 220A that expands the base surface, a differential gear module 220B in which the differential gear 222 is disposed, an actuator module 220C in which the motor 221 is disposed, and the robot. It may be divided into a robot connect module 220D for connection.
  • the expansion module 220A, the differential gear module 220B, the actuator module 220C, and the robot connect module 220D may be provided in a stacked form in one direction.
  • a plurality of driving units 220 according to another embodiment of the present invention may also be provided for each performance, and an ID may be assigned to each of the plurality of driving units 220 .
  • the finger tip 230 may be provided at the distal end of the finger part 210 .
  • the finger tip 230 may be linked to the operation of the finger unit 210 .
  • the finger tip 230 may be attached to the distal end of the finger part 210 through magnetic coupling and then fixed through screw coupling.
  • a plurality of finger tips 230 may be provided for each function.
  • an ID may be assigned to each of the plurality of finger tips 230 .
  • a cross beak tip 230a may be provided as one of the plurality of finger tips 230 .
  • the cross beak tip 230a may be used to grip the object like a bird's beak or interdigital fingers.
  • a long tip 230b may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the long tip 230b may be used to grip a narrow and deep object.
  • a scoop tip 230c may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the scoop tip 230c may be used to grip many objects at once.
  • a cut tip 230d may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the cut tip 230d may be used to cut out the object.
  • an over dimension tip 230e may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the over-dimensional tip 230e may be used to efficiently grip a large-area object.
  • a pinch gripping tip for a basic pinching operation may be provided.
  • a pinch and heating tip 230f may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the pinch and heating tip 230f may be used to grip and heat the object to cut or modify.
  • the pinch and heating tip 230f may include a pressure sensor 231 and a temperature sensor 232 .
  • one side of the pinch and heating tip 230f provided with the temperature sensor 232 may be provided as a heating wire or a heater.
  • the pinch and heating tip 230f may be assembled to a pair of finger parts 210 in which one is fixed and the other is operated.
  • a cut tip 230g may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the cut tip 230g may be used to grip and cut the object by scraping the floor.
  • the cut tip 230g may be assembled to a pair of finger parts 210 in which one is fixed and the other is operated.
  • a first scoop tip 230h capable of gripping a plurality of objects may be provided as another one of the plurality of finger tips 230 .
  • the first scoop tip 230h may be assembled to a pair of fingers 210 in which one is fixed and the other is operated.
  • a second scoop tip 230i capable of gripping a plurality of objects may be provided.
  • the second scoop tip 230i may be assembled to a pair of fingers 210 in which one is fixed and the other is operated, and the first scoop tip 230h and may be provided in a different structure.
  • the plurality of finger tips 230 may include mechanical tips.
  • a mechanical tip may be provided at the distal end of the fixed finger part 210 .
  • a hang-up tip 230j or a push-pull tip 230k may be provided as a mechanical tip.
  • the hang-up tip 230j may be used to walk and move the object.
  • the push-pull tip 230k may be used to press or pull the object.
  • the hang-up tip 230j and the push-pull tip 230k may be actuated by a wire pulling or stretching action, hydraulic pressure or pneumatic pressure.
  • the robot gripper 200 includes a piston P and the piston P and the hang-up tip 230j or push-pull tip 230k provided to be operable linearly. It may be provided with a connection line (L) for connecting the.
  • L connection line
  • the wire pulling or stretching action, hydraulic pressure and pneumatic pressure generated by the piston action of the piston P may be provided to the hang-up tip 230j or the push-pull tip 230k through the connection line L. .
  • the hang-up tip 230j may perform a hang-up operation on the object
  • the push-pull tip 230k may perform a pressing and pulling operation on the object.
  • a single air pressure tip 230l may be provided as a mechanical tip.
  • a single pneumatic tip 230l may be used to move an object using pneumatic pressure.
  • a horizontally moving piston (P) and a connecting line (L) connecting the piston (P) and the single pneumatic tip (230l) may be provided.
  • a single pneumatic tip 230m may be provided that utilizes the degree of freedom of one finger portion 120 linearly operated in the horizontal direction.
  • one piston P1 is provided on one finger part 120 that operates linearly and can be operated with it, and the other piston P2 is provided on the other fixed finger part 120 .
  • One piston (P1) and the other piston (P2) may be connected to each other through a connection line (L).
  • connection line (L) In this case, as both finger parts 120 come closer, that is, as one finger part 120 that operates linearly in the horizontal direction moves toward the fixed finger part 120, the control amount of pulling the object increases. do.
  • the plurality of finger tips 230 may have the advantage of being expandable to a multi-tool as other operations other than gripping using a mechanical tip are possible in addition to various gripping operations.
  • the robot gripper 200 may further include a device recognition unit 240 .
  • the device recognition unit 240 may include a recognition sensor 241 and an antenna 242 .
  • the recognition sensor 241 may be provided in each of the plurality of finger units 210 , the driving unit 220 , and the finger tips 230 .
  • the recognition sensor 241 may store ID information previously assigned to the corresponding finger unit 210 , the driving unit 220 , and the finger tip 230 .
  • the recognition sensor 241 may be formed of, for example, a Near Field Communication (NFC) tag or a Radio Frequency Identification (RFID) tag.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the antenna 242 may be provided on any one of a plurality of finger units 210 , a driving unit 220 , and a finger tip 230 to be assembled into one robot gripper 200 .
  • the antenna 242 may receive an RF signal from the recognition sensor 242 located within a communication radius.
  • the robot gripper 200 may further include a database DB.
  • the database DB may store IDs previously assigned to each of the plurality of finger units 210 , the driving unit 220 , and the finger tips 230 .
  • the database DB may further store parameters and control algorithms for each corresponding ID.
  • the database DB may store the ID “A” and the finger unit 210 corresponding to the ID “A”. ) of parameters and control algorithms can be stored.
  • the robot gripper 200 may further include a controller 250 .
  • the control unit 250 may include an ID recognition module 251 , an assembly determination module 252 , and a driving control module 253 .
  • the ID recognition module 251 may recognize IDs of the plurality of finger units 210 , the driver 220 , and the finger tip 230 based on the RF signal received through the antenna 242 .
  • the assembly determination module 252 recognizes the IDs individually matched with the plurality of finger units 210 , the driving unit 220 , and the finger tips 230 stored in the database DB through the ID recognition module 251 , sequentially. In this case, it may be determined that the finger unit 210 , the driving unit 220 , and the finger tip 230 corresponding to the recognized ID are in an assembled state.
  • the assembly determination module 252 is a driving unit corresponding to the recognized IDs. It may be determined that 220 , the finger part 210 , and the finger tip 230 are actually assembled.
  • the driving control module 253 is the recognized ID through the assembly determination module 252.
  • the types, heights For the driving unit 220, finger unit 210, and finger tip 230 corresponding to IDs, the types, heights, When parameter information regarding specifications such as size and the like and these parts are assembled to form the gripper 200, control information about the gripper 200, that is, the driving unit 220 corresponding to the recognized IDs according to a control algorithm, ), the finger unit 210 and the finger tip 230 may be controlled to operate the driving unit 220 .
  • 35 is a flowchart sequentially illustrating a control method of a controller in an active robot gripper according to another embodiment of the present invention.
  • the controller may check the antenna connection (S11).
  • the controller may check a connection state between antennas 1 to n and a plurality of driving units, a finger unit, and a recognition sensor ( 241 of FIG. 19 ) mounted on each of the finger tips.
  • control unit can recognize the ID assigned to the driving unit through the antenna (S12).
  • the controller may recognize IDs assigned to the drivers 1 to n through the antennas 1 to n.
  • the control unit may recognize the ID of the driving unit 1, recognize the ID of the driving unit 2, or recognize the ID of the driving unit 3 through the antenna 1 .
  • control unit can recognize the ID assigned to the finger unit through the antenna (S13).
  • the controller may recognize IDs assigned to the finger units 1 through n through antennas 1 through n.
  • the controller may recognize the ID of the finger unit 1, recognize the ID of the finger unit 2, or recognize the ID of the finger unit 3 through the antenna 1.
  • the finger units 1 to n may be assembled with any one driving unit among the driving units 1 to n.
  • control unit can recognize the ID assigned to the finger tip through the antenna (S14).
  • control unit may control, through antenna 1 to antenna n, finger tip 1-1 to finger tip 1-4, finger tip 2-1 to finger tip 2-4, finger tip 3-1 to finger tip 3-4 and IDs assigned to the finger tips n-1 to n-4 may be recognized.
  • the finger tips 1-1 to 1-4 may be assembled with the finger part 1 .
  • the finger tips 2-1 to 2-4 may be assembled with the finger part 2 .
  • the finger tip 3-1 to the finger tip 3-3 may be assembled with the finger part 3 .
  • the finger tip n-1 to the finger tip n-4 may be assembled with the finger part n.
  • control unit may check the gripper combination (S15). That is, when the ID of the driving unit that can be assembled with each other, the ID of the finger unit, and the ID of the finger tip are sequentially recognized through the antenna, the control unit may determine that the gripper is assembled.
  • the controller may apply parameters of the driving unit, the finger unit, and the finger tip, which are components corresponding to the recognized ID (S16).
  • control unit may apply the component parameter 1 indicating their specifications.
  • control unit may apply the component parameter 2 indicating their specifications.
  • control unit may apply the component parameter 3 indicating their specifications.
  • control unit may apply the component parameter n indicating their specifications.
  • control unit can apply the control algorithm to operate the assembled active robot gripper.
  • control unit may operate by applying the control algorithm 1 to the active robot gripper to which the component parameter 1 is applied.
  • control unit may operate by applying the control algorithm 2 to the active robot gripper to which the component parameter 2 is applied.
  • control unit may operate by applying the control algorithm 3 to the active robot gripper to which the component parameter 3 is applied.
  • control unit may operate by applying the control algorithm n to the active robot gripper to which the component parameter n is applied.
  • any one of the plurality of driving units may be selected, and any one of the plurality of finger units may be selected, and among the plurality of finger tips, the Any one finger tip that can be assembled with the selected finger part may be selected.
  • a change in a gripping method according to a driving method, a change in a gripping method by a finger unit, and a change in a gripping method using a finger tip may be possible.
  • the active robot gripper according to another embodiment of the present invention may be assembled in various forms according to a user's request or a gripping object, and through this, it may be used in various industries and services.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

능동형 로봇 그리퍼가 제공된다. 상기 능동형 로봇 그리퍼는, 프레임; 상기 프레임 상에 구비되며, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 말단에 핑거 팁을 구비하는 적어도 둘 이상의 핑거부; 상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 선형 운동시키는 선형 운동 장치; 및 상기 선형 운동 장치에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 핑거부는, 상기 선형 운동 장치에 의한 선형 운동을 통하여 상기 프레임 상에서 위치가 가변되는 제1 링크, 및 상기 프레임 상에서 상기 제1 링크보다 내측에 배치되되, 길이 방향 일단은 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합되고 길이 방향 타단은 상기 프레임 상에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크의 선형 운동에 따라 기울기가 가변되는 제2 링크를 포함할 수 있다.

Description

능동형 로봇 그리퍼
본 발명은 능동형 로봇 그리퍼에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 파지 대상체의 형태에 따라 인간의 파지 동작과 유사한 다양한 능동적 파지 모드를 제공하는 능동형 로봇 그리퍼 및 사용자의 요구나 파지 대상체에 따라 다양한 형태로 조립될 수 있는 능동형 로봇 그리퍼에 관련된 것이다.
현재, 로봇은 제조 산업을 자동화하는데 필수 요소로 자리 잡았다. 로봇은 인간이 생산하던 과거의 제조 산업보다 경제적, 생산적, 시간적으로 우수한 장점을 가진다. 이에 따라, 산업 현장에서는 인간과 로봇의 협업이 이루어지고 있으며, 이를 통해, 생산 효율이 향상되고 있다.
로봇 산업의 발전으로 종래의 자동화 시스템에도 많은 변화가 발생되고 있다. 로봇 기술이 점차적으로 고도화됨에 따라, 로봇은 제조 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있으며, 그 사용 범위 또한 확대되고 있다.
특히, 산업 현장에서는 다양한 로봇의 구동을 필요로 하며, 예를 들어, 다양한 물체를 옮기고 작업하는 로봇의 구동을 필요로 한다.
현재, 제조 산업에서 사용되는 로봇의 그리퍼는 한 가지 물체에 최적화되어 있다. 이에 따라, 한 개의 로봇 그리퍼로 파지할 수 있는 대상의 크기는 한정된다.
이에, 크기나 모양이 다른 다양한 물체를 파지하기 위해서는 이에 맞는 전용 그리퍼를 준비하거나, 여러 개의 그리퍼를 연결해야 하는데, 이로 인해, 산업용 로봇의 수가 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 즉, 파지 효율성을 높이기 위해, 로봇 끝단에 연결되는 다양한 작업 도구들이 개발되고 있다. 이때, 다양한 그리퍼를 구비하지 않더라도 저렴한 비용으로 높을 효율을 낼 수 있도록, 한 개의 그리퍼를 이용해 다목적의 작업을 할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
파지 대상체에 따라 파지 방식을 바꾸는 그리퍼의 기술은 다양한 파지 대상체에 적용 가능하므로, 이러한 요구들에 부합한다고 할 수 있다.
4-바 링퀴지(bar linkage) 형태로 파지 대상체를 핀치 파지(pinch grasp)하는 종래의 적응형 그리퍼는 파지 대상체에 따라 파지점이 변경되어 파지 대상체마다 파지점을 잡아주어야 하는 문제가 있다.
또한, 조(jaw) 형태의 그리퍼 중에서 다양한 파지 방법을 제공하는 그리퍼는 찾을 수 없다.
그리고 이러한 종래의 그리퍼들은 단순 핀치(pinch), 인컴패싱(encompassing), 스프레드(spread) 형태의 파지방법만을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 파지 대상체의 형태에 따라 인간의 파지 동작과 유사한 다양한 능동적 파지 모드를 제공하는 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 파지 대상체의 손상을 최소화할 수 있는 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 파지점에 상관 없이 파지가 가능한 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 사용자의 요구나 파지 대상체에 따라 다양한 형태로 조립될 수 있는 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 한 쪽의 핑거부를 고정하더라도 다른 한 쪽의 핑거부를 움직일 수 있는 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 파지 외의 작업도 가능한 멀티툴로서 기능하는 능동형 로봇 그리퍼를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 일 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 능동형 로봇 그리퍼를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 능동형 로봇 그리퍼는, 프레임; 상기 프레임 상에 구비되며, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 말단에 핑거 팁을 구비하는 적어도 둘 이상의 핑거부; 상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 선형 운동시키는 선형 운동 장치; 및 상기 선형 운동 장치에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 핑거부는, 상기 선형 운동 장치에 의한 선형 운동을 통하여 상기 프레임 상에서 위치가 가변되는 제1 링크, 및 상기 프레임 상에서 상기 제1 링크보다 내측에 배치되되, 길이 방향 일단은 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합되고 길이 방향 타단은 상기 프레임 상에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크의 선형 운동에 따라 기울기가 가변되는 제2 링크를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 선형 운동 장치는, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 만나는 방향으로 선형 운동시켜 닫힘 모드를 이루게 하거나, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동시켜 열림 모드를 이루게 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열림 모드 시, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부는 파지 대상체에 따라 핀치 파지(pinch grasp) 모드 및 인컴패싱 파지(encompassing grasp) 모드 중 어느 하나의 파지 모드로 전환될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 열림 모드 시, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부는 외측면으로 상기 파지 대상체를 파지 가능하게 하는 스프레드 파지(spread grasp) 모드로 더 전환될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링크는, 길이 방향 일단이 상기 선형 운동 장치에 연결되는 제1-1 링크; 및 길이 방향 일단이 상기 제1-1 링크의 길이 방향 타단과 힌지 결합되며, 길이 방향 타단에 상기 핑거 팁이 결합되고, 길이 방향 일측에 상기 제2 링크가 힌지 결합되는 제1-2 링크를 포함하고, 상기 제2 링크는, 길이 방향 일단이 상기 프레임 상에 힌지 결합되는 제2-1 링크; 및 길이 방향 일단이 상기 제2-1 링크의 길이 방향 타단과 힌지 결합되며, 길이 방향 타단이 상기 제1-2 링크의 길이 방향 일측에 힌지 결합되는 제2-2 링크를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 링크는 토션 스프링을 더 포함하되, 상기 토션 스프링은 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 힌지 결합을 이루는 힌지축에 설치되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크를 탄성 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 토션 스프링은, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 인컴패싱 파지 모드로 전환되는 경우, 탄성 변형되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 상기 힌지축을 중심으로 구부러지게 하고, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 핀치 파지 모드로 전환되는 경우, 탄성 복원되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 일 방향으로 정렬되게 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 선형 운동 장치는, 상기 프레임 상에 일 방향으로 제공되는 레일부; 및 상기 구동부로부터 구동력을 제공 받아 상기 레일부를 타고 슬라이딩되면서 길이 방향 일단이 연결되어 있는 상기 제1 링크의 위치를 가변시키는 슬라이딩 바를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 탄성 지지 부재를 더 포함하되, 상기 탄성 지지 부재는 상기 프레임 상에 구비되며, 길이 방향 타단이 힌지 결합되어 있는 상기 제2 링크를 수직 방향으로 탄성 지지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄성 지지 부재는, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 상기 선형 운동 장치에 의해, 서로 만나는 방향으로 선형 운동하는 경우, 압축되면서 상기 제2 링크를 하강시키고, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동하는 경우, 압축 해제되면서 상기 제2 링크를 상승시킬 수 있다.
한편, 다른 실시 예에 따르면, 상기 능동형 로봇 그리퍼는, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 적어도 둘 이상 구비되는 핑거부; 상기 적어도 둘 이상의 핑거부에 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 동작시키는 구동부; 및 상기 핑거부의 말단에 구비되며, 상기 핑거부의 동작에 연동되는 핑거 팁을 포함하되, 상기 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 각각, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 서로 교차 조립 가능할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 장치 인식부를 더 포함하며, 상기 장치 인식부는, 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각에 구비되는 인식 센서; 및 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 통신 반경 내에 위치하는 상기 인식 센서로부터 RF 신호를 수신하는 안테나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각은 ID를 가지며, 데이터베이스를 더 포함하되, 상기 데이터베이스는 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각에 기 부여된 상기 ID를 저장할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 안테나를 통하여 수신된 RF 신호에 기반하여 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁의 ID를 인식하는 ID 인식 모듈; 상기 ID 인식 모듈을 통하여, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁의 ID와 개별 매칭되는 ID가 차례로 인식된 경우, 상기 인식된 ID에 해당되는 핑거부, 구동부 및 핑거 팁이 조립된 것으로 판정하는 조립 판정 모듈; 및 상기 인식된 ID에 해당되는 구동부, 핑거부 및 핑거 팁에 대해 상기 데이터베이스에 기 저장되어 있는 파라미터 정보 및 제어 정보에 따라 상기 인식된 ID에 해당되는 구동부, 핑거부 및 핑거 팁이 동작되도록 상기 구동부를 제어하는 구동 제어 모듈을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 핑거 팁은 상기 핑거부의 말단에 자석 결합을 통해 부착된 후 나사 결합될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 핑거 팁은 핀치 파지(pinch grasp) 팁, 롱(long) 팁, 스쿱(scoop) 팁, 크로스 비크(cross beak) 팁, 컷(cut) 팁, 센서 팁, 오버 디멘젼(over dimension) 팁, 핀치 및 히팅(pinch and heating) 팁 및 기계적(mechanical) 팁을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부 중 어느 하나는 고정되되, 상기 기계적 팁은 상기 고정된 핑거부의 말단에 구비될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 기계적 팁은 행-업(hang-up) 팁, 푸시-풀(push-pull) 팁 및 단일 공압(single air pressure) 팁 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 구동부는, 모터; 및 상기 모터에 의해 구동되며 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 다르게 동작시키는 차동 기어를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 슬라이드 블록을 더 포함하며, 상기 슬라이드 블록은 상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 상기 차동 기어 사이에 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부 중 적어도 하나의 핑거부를 선형 운동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 프레임; 상기 프레임 상에 구비되며, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 말단에 핑거 팁을 구비하는 적어도 둘 이상의 핑거부; 상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 선형 운동시키는 선형 운동 장치; 및 상기 선형 운동 장치에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 핑거부는, 상기 선형 운동 장치에 의한 선형 운동을 통하여 상기 프레임 상에서 위치가 가변되는 제1 링크, 및 상기 프레임 상에서 상기 제1 링크보다 내측에 배치되되, 길이 방향 일단은 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합되고 길이 방향 타단은 상기 프레임 상에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크의 선형 운동에 따라 기울기가 가변되는 제2 링크를 포함할 수 있다.
이에 따라, 파지 대상체의 형태에 따라 인간의 파지 동작과 유사한 다양한 능동적 파지 모드를 제공하는 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 항상 상단으로 올려주는 탄성 지지 부재에 의해 유연함을 가지게 됨으로써, 파지 대상체의 손상을 최소화할 수 있는 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 파지 대상체를 좁은 공간에서도 파지할 수 있으며, 특히, 파지점에 상관 없이 파지 대상체를 파지할 수 있는 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 적어도 둘 이상 구비되는 핑거부; 상기 적어도 둘 이상의 핑거부에 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 동작시키는 구동부; 및 상기 핑거부의 말단에 구비되며, 상기 핑거부의 동작에 연동되는 핑거 팁을 포함하되, 상기 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 각각, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 서로 교차 조립 가능할 수 있다.
이에 따라, 사용자의 요구나 파지 대상체에 따라 다양한 형태로 조립될 수 있는 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 구동 방식에 따른 파지 방법의 변화, 핑거부에 의한 파지 방법 변화 및 핑거 팁을 이용한 파지 방법 변화가 가능한 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 한 쪽의 핑거부를 고정하더라도 다른 한 쪽의 핑거부를 움직일 수 있는 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있으며, 이에 따라, 다양한 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 다양한 파지 작업 외에도 기계적 팁을 이용한 파지 외의 작업이 가능함에 따라 멀티툴로 확장 가능한 능동형 로봇 그리퍼가 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들로, 능동형 로봇 그리퍼의 닫힘 모드를 나타낸 도면들이다.
도 2 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들로, 능동형 로봇 그리퍼의 열림 모드를 나타낸 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼에서, 핀치 파지, 인컴패싱 파지, 스프레드 파지가 이루어지는 구역을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6 및 도 7은 핀치 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 및 도 9는 인컴패싱 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 스프레드 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 파지 모드 전환 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 도 11의 S110 단계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 13은 도 11의 S130 단계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 14는 도 11의 S150 단계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 15는 도 11의 S170 단계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 특징을 설명하기 위한 모식도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 핑거부를 설명하기 위한 모식도들이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 나타낸 단면 모식도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 구동부를 나타낸 예시도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 구동부를 설명하기 위한 모식도이다.
도 22 내지 도 33은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 핑거 팁을 종류를 나타낸 도면들이다.
도 34는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 장치 인식부 및 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 35는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼에서, 제어부의 제어 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들로, 능동형 로봇 그리퍼의 닫힘 모드를 나타낸 도면들이고, 도 2 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들로, 능동형 로봇 그리퍼의 열림 모드를 나타낸 도면들이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼에서, 핀치 파지, 인컴패싱 파지, 스프레드 파지가 이루어지는 구역을 설명하기 위한 참고도이고, 도 6 및 도 7은 핀치 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들이며, 도 8 및 도 9는 인컴패싱 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면들이고, 도 10은 스프레드 파지 모드에 따라 파지 대상체를 파지하는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는, 프레임(110), 핑거부(120), 선형 운동 장치(130) 및 구동부(140)를 포함하여 형성될 수 있다.
프레임(110)은 상측 방향(도면 기준)을 향하도록 구비되는 핑거부(120)에 대한 기저면을 제공한다. 프레임(110)은 핑거부(120)를 지지하며, 핑거부(120)에 높이 혹은 길이를 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 프레임(110)은 선형 운동 장치(130) 및 구동부(140)의 설치 공간을 제공할 수 있다.
핑거부(120)는 프레임(110)의 상면을 기저면으로 하여, 이의 상측으로부터 상향 구비될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거부(120)는 선형 운동 장치(130)에 의해 프레임(110) 상에서 수평 방향으로 선형 운동하게 되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
이러한 핑거부(120)는 파지 대상체(도 6의 P)를 파지하기 위하여 적어도 둘 이상 구비될 수 있다. 하기에서는 설명의 편의를 위해, 핑거부(120)가 한 쌍으로 구비되는 것으로 상정하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 한 쌍의 핑거부(120)는 서로 대칭을 이루며 마주할 수 있다. 이때, 각각의 핑거부(120) 말단에는 손가락 끝 역할을 하는 핑거 팁(fingertip)(121)이 구비될 수 있다.
핑거 팁(121)은 파지 대상체(도 6의 P)를 파지할 수 있는 접촉면을 가질 수 있다. 한 쌍의 핑거부(120)는 이러한 핑거 팁(121)의 접촉면이 서로 마주하는 방향으로 구비될 수 있다.
도 5를 참조하면, 이와 같이 각각의 핑거부(120) 말단에 서로 마주하는 방향으로 구비되는 핑거 팁(121) 사이 공간은 핀치 파지(pinch grasp) 대상이 되는 파지 대상체(도 6의 P)가 위치되는 핀치 파지 구역(pinch grasp zone)으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거부(120)는 이러한 핑거 팁(121)을 지지하고, 파지 대상체(도 6의 P)를 핀치 파지(pinch grasp), 인컴패싱 파지(encompassing grasp) 및 스프레드 파지(spread grasp) 중 어느 하나의 방식으로 파지하기 위하여, 제1 링크(122) 및 제2 링크(123)를 포함하여 형성될 수 있다.
제1 링크(122)는 제2 링크(123)보다 외측에 구비될 수 있다. 제1 링크(122)는 선형 운동 장치(130)에 의해 프레임(110) 상에서 수평 방향으로 선형 운동할 수 있다. 이에 따라, 프레임(110) 상에서 제1 링크(122)의 위치는 수평 방향으로 가변될 수 있다.
이를 통해, 서로 마주하는 양측 핑거 팁(121) 사이 공간에 정의되는 핀치 파지 구역(pinch grasp zone)의 크기 또한 가변될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 링크(122)는 제1-1 링크(122a) 및 제1-2 링크(122b)를 포함할 수 있다.
제1-1 링크(122a)는 제1-2 링크(122b)의 하측에 배치되어, 제1-2 링크(122b)를 지지할 수 있다. 제1-1 링크(122a)의 길이 방향 일단은 선형 운동 장치(130)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 선형 운동 장치(130)의 선형 운동 시, 제1-1 링크(122a)는 이에 연동되어 선형 운동하게 된다.
이를 통하여, 제1 링크(122)는 프레임(110) 상에서 위치가 가변될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의한 선형 운동을 통하여 프레임(110)의 수평 방향 외측으로 이동하게 되면, 서로 마주하는 핑거부(120) 각각의 핑거 팁(121)은 서로 멀어지게 되어, 이들 사이에 핀치 파지 구역(pinch grasp zone)이 정의되는 열림 모드로 전환될 수 있다.
또한, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의한 선형 운동을 통하여 프레임(110)의 수평 방향 내측으로 이동하게 되면, 서로 마주하는 핑거부(120) 각각의 핑거 팁(121)이 서로 밀착되어, 이들 사이에 정의되는 핀치 파지 구역이 사라지는 닫힘 모드로 전환될 수 있다.
제1-2 링크(122b)는 제1-1 링크(122a)의 상측에 배치될 수 있다. 제1-2 링크(122b)의 길이 방향 일단은 힌지축(H)을 통하여 제1-1 링크(122a)의 길이 방향 타단과 힌지 결합될 수 있다. 이에 따라, 제1-2 링크(122b)는 힌지축(H)을 중심으로 제1-1 링크(122a)로부터 구부러지거나 제1-1 링크(122a)와 동일한 방향, 즉, 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1-2 링크(122b)는 오직 핀치 파지 구역(pinch grasp zone)을 향하는 방향으로만 구부러짐 가능하도록 제1-1 링크(122a)에 힌지 결합될 수 있다.
길이 방향 일단이 제1-1 링크(122a)에 힌지 결합되는 제1-2 링크(122b)의 길이 방향 타단에는 핑거 팁(121)이 결합될 수 있다. 또한, 제1-2 링크(122b)의 길이 방향 일측에는 제1-2 링크(123)가 힌지 결합될 수 있다.
제2 링크(123)는 제1 링크(122)보다 내측에 구비될 수 있다. 제2 링크(123)의 길이 방향 일단은 제1 링크(122), 보다 상세하게는 제1-2 링크(122b)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제2 링크(123)의 길이 방향 타단은 프레임(110) 상에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의하여 선형 운동하는 경우, 제2 링크(123)의 기울기는 가변될 수 있다.
예를 들어, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의하여 프레임(110)의 중심으로 선형 운동하여 이동된 경우, 각각의 핑거부(120)에 구비되는 제2 링크(123)는 프레임(110) 상에서 "11"자 형태로 정렬될 수 있다. 또한, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의하여 프레임(110)의 수평 방향 외측으로 선형 운동하여 이동된 경우, 각각의 핑거부(120)에 구비되는 제2 링크(123)는 프레임(110) 상에서 "V"자 형태로 정렬될 수 있다.
도 5를 참조하면, "V"자 형태로 정렬되는 제2 링크(123) 사이는 인컴패싱 파지 구역(encompassing grasp zone)으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 링크(123)는 제2-1 링크(123a) 및 제2-2 링크(123b)를 포함할 수 있다.
제2-1 링크(123a)는 제2-2 링크(123b)의 하측에 배치되어, 제2-2 링크(123b)를 지지할 수 있다. 제2-1 링크(123a)의 길이 방향 일단은 힌지축(H)을 통하여 프레임(110) 상에 힌지 결합될 수 있다. 이에 따라, 제2-1 링크(123a)는 프레임(110) 상에서 힌지축(H)을 중심으로 회전할 수 있다.
제2-2 링크(123b)는 제2-1 링크(123a)의 상측에 배치될 수 있다. 제2-2 링크(123b)의 길이 방향 일단은 힌지축(H)을 통하여 제2-1 링크(123a)의 길이 방향 타단과 힌지 결합될 수 있다. 이에 따라, 제2-2 링크(123b)는 힌지축(H)을 중심으로 제2-1 링크(123a)로부터 구부러지거나 제2-1 링크(123a)와 동일한 방향으로 정렬될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2-2 링크(123b)는 오직 인컴패싱 파지 구역(encompassing grasp zone)을 향하는 방향으로만 구부러짐 가능하도록 제2-1 링크(123a)에 힌지 결합될 수 있다.
길이 방향 일단이 제2-1 링크(123a)의 길이 방향 타단과 힌지 결합되는 제2-2 링크(123b)의 길이 방향 타단은 제1-2 링크(123b)의 길이 방향 일측에 힌지 결합될 수 있다.
즉, 제2 링크(123)의 길이 방향 일단은 프레임(110) 상에 힌지 결합되고, 길이 방향 타단은 제1 링크(122)에 힌지 결합될 수 있다.
이에 따라, 제1 링크(122)가 선형 운동 장치(130)에 의하여 프레임(110) 상에서 선형 운동하게 되면, 제2 링크(123)의 길이 방향 일단은 프레임(110) 상에 고정되어 있고, 제2 링크(123)의 길이 방향 타단이 제1 링크(122)에 의해 위치가 변화될 수 있다. 이를 통하여, 제2 링크(123)의 기울기가 가변될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 링크(123)는 토션 스프링(124)을 더 포함할 수 있다.
토션 스프링(124)은 제2-1 링크(123a)와 제2-2 링크(123b)가 힌지 결합을 이루는 힌지축(H)에 설치될 수 있다. 이를 통하여, 토션 스프링(124)은 제2-1 링크(123a)와 제2-2 링크(123b)를 탄성 지지할 수 있다.
예를 들어, 토션 스프링(124)은, 핑거부(120)가 파지 대상체(도 8의 P)를 감싸는 형태인 인컴패싱 파지 모드(encompassing grasp mode)로 전환되는 경우, 제2-1 링크(123a)와 제2-2 링크(123b)가 힌지축(H)을 중심으로 구부러지도록 탄성 변형될 수 있다.
또한, 토션 스프링(124)은, 핑거부(120)가 파지 대상체(도 6의 P)를 핑거 팁(121)으로 집는 핀치 파지 모드(pinch grasp mode)로 전환되는 경우, 제2-1 링크(123a)와 제2-2 링크(123b)가 일 방향으로 정렬되도록 탄성 복원될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 토션 스프링(124)을 구비함으로써, 파지 대상체(도 6, 8의 P)에 대한 파지력을 강화시킬 수 있으며, 제2 링크(123)에 의해 제1 링크(122)의 지지력을 보다 강화시킬 수 있다.
선형 운동 장치(130)는 양측의 핑거부(120)와 연결되어 이들 핑거부(120)를 선형 운동시키는 장치이다. 이때, 선형 운동 장치(130)는 이들 핑거부(120)를 서로 반대 방향으로 선형 운동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 선형 운동 장치(130)는 구동부(140)로부터 구동력을 제공 받을 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 선형 운동 장치(130)는 양측 핑거부(120)를 서로 만나는 방향으로 선형 운동시켜, 능동형 로봇 그리퍼(100)가 닫힘 모드를 이루게 할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 운동 장치(130)는 양측 핑거부(120)가 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동시켜, 능동형 로봇 그리퍼(100)가 파지 동작 가능한 열림 모드를 이루게 할 수 있다.
이를 위해, 선형 운동 장치(130)는 레일부(131) 및 슬라이딩 바(132)를 포함할 수 있다.
레일부(131)는 프레임(110) 상에 구비될 수 있다. 레일부(131)는 프레임(110) 상에 일 방향으로 제공될 수 있다.
슬라이딩 바(132)는 레일부(131)에 슬라이딩 가능하게 탑재될 수 있다. 슬라이딩 바(132)는 구동부(140)로부터 제공되는 구동력을 통하여 레일부(131)를 타고 슬라이딩될 수 있다.
이러한 슬라이딩 바(132)에는 제1 링크(122)의 길이 방향 일단이 연결될 수 있다. 보다 상세하게, 슬라이딩 바(132)에는 제1-1 링크(122a)의 길이 방향 일단이 이와 수직하게 연결될 수 있다.
이에 따라, 슬라이딩 바(132)가 레일부(131)를 타고 슬라이딩되는 경우, 제1 링크(122) 또한 슬라이딩 바(132)의 슬라이딩 방향을 따라 선형 운동할 수 있으며, 이로 인해, 프레임(110) 상에서 제1 링크(122)의 위치가 가변될 수 있다.
예를 들어, 양측의 제1 링크(122)와 각각 연결되어 있는 슬라이딩 바(132)가 레일부(131)를 타고 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 하게 되면, 이들 각각과 연결되어 있는 양측 제1 링크(122) 또한 프레임(110) 상에서 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동하게 되고, 이를 통해, 능동형 로봇 그리퍼(100)는 열림 모드로 전환될 수 있다.
또한, 양측의 제1 링크(122)와 각각 연결되어 있는 슬라이딩 바(132)가 레일부(131)를 타고 서로 만나는 방향으로 슬라이딩 하게 되면, 이들 각각과 연결되어 있는 양측 제1 링크(122) 또한 프레임(110) 상에서 서로 만나는 방향으로 선형 운동하게 되고, 이를 통해, 능동형 로봇 그리퍼(100)는 닫힘 모드로 전환될 수 있다.
구동부(140)는 프레임(110) 상에서 핑거부(120)를 선형 운동시키는 선형 운동 장치(130)에 구동력을 제공할 수 있다. 구동부(140)는 선형 운동 장치(130)에 구동력을 제공하여, 핑거부(120)를 동작시킬 수 있다. 이러한 구동부(140)는 프레임(110)에 구획된 설치 공간에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 구동부(140)는 선형 운동 장치(130)를 구동시키기 위한 액추에이터를 구비할 수 있다.
구체적으로 도시하진 않았지만, 액추에이터는 웜 기어(worm gear) 및 웜 휠(worm wheel)을 포함할 수 있다. 이러한 액추에이터는 모터에 의해 동력을 제공 받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 탄성 지지 부재(150)를 더 포함할 수 있다.
탄성 지지 부재(150)는 프레임(110) 상에 구비될 수 있다. 탄성 지지 부재(150)는 프레임(110) 상에 구비되어, 길이 방향 타단이 힌지축(H)을 통하여 힌지 결합되어 있는 제2 링크(123)를 수직 방향으로 탄성 지지할 수 있다.
탄성 지지 부재(150)는, 양측의 핑거부(120)가 선형 운동 장치(130)에 의해, 서로 만나는 방향으로 선형 운동하는 경우, 수직 방향으로 압축될 수 있다. 즉, 탄성 지지 부재(150)는 능동형 로봇 그리퍼(100)가 닫힘 모드로 전환되는 경우, 압축될 수 있고, 이에 따라, 제2 링크(123)는 하강될 수 있다.
이와 같이, 제2 링크(123)가 하강하게 됨에 따라, 양측의 핑거 팁(121)은 서로 만나 밀착될 수 있다.
또한, 탄성 지지 부재(150)는, 양측의 핑거부(120)가 선형 운동 장치(130)에 의해, 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동하는 경우, 압축 해제될 수 있다. 즉, 탄성 지지 부재(150)는 능동형 로봇 그리퍼(100)가 열림 모드로 전환되는 경우, 압축 해제될 수 있고, 이에 따라, 제2 링크(123)는 상승될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 지지 부재(150)는 핑거부(120)가 선형 운동하는 방향에 따라 압축되거나 압축 해제됨으로써, 제2 링크(123)를 승강시킬 수 있고, 이를 통해, 능동형 로봇 그리퍼(100)의 열림 모드 또는 닫힘 모드로의 전환을 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 힘 측정 기구(160)를 더 포함할 수 있다. 힘 측정 기구(160)는 파지 대상체(도 6의 P)를 파지하는 핑거부(120)의 파지력을 측정할 수 있다.
이를 위해, 힘 측정 기구(160)는 제2 링크(123)와 탄성 지지 부재(150) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 힘 측정 기구(160)는 예컨대, 무게 센서로 구비될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거부(120)는 열림 모드 시, 파지 대상체(도 6의 P)의 형상, 형태, 크기 등에 따라 핀치 파지(pinch grasp) 모드 및 인컴패싱 파지(encompassing grasp) 모드 중 어느 하나의 파지 모드로 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 핀치 파지 모드는 양측 핑거 팁(121)의 사이 공간으로 정의되는 핀치 파지 구역(pinch grasp zone)에 위치하는 상기 파지 대상체(P)를 파지하는 파지 모드로 정의될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 구역에 위치 가능한 크기를 가진 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 핀치 파지 모드를 통하여, 파지 대상체(P)를 파지할 수 있다.
즉, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 대상인 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 핀치 파지 모드를 통하여, 파지 대상체(P)를 파지하게 된다.
능동형 로봇 그리퍼(100)는 파지 대상체(P)를 양측 핑거 팁(121) 사이의 핀치 파지 구역에 위치시켜 양측 핑거 팁(121)을 통하여 파지 대상체(P)를 집는 핀치 파지 모드로 파지하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 제1 링크(122)의 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)는 수직 방향(도면 기준)으로 정렬될 수 있다.
또한, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 양측 제2 링크(123)는 "V"자 형태를 이루면서 양측의 제1 링크(122)를 지지하게 된다. 이때, 탄성 지지 부재(150)는 압축 해제된 상태가 되며, 이에 따라, 제2 링크(123)는 상승될 수 있다.
여기서, 제2 링크(123)가 상승됨에 따라, 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)의 수직 방향 정렬이 지지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인컴패싱 파지 모드는 열림 모드 시, "V" 형태를 이루는 양측 제2 링크(123) 사이 공간으로 정의되는 인컴패싱 파지 구역(encompassing grasp zone)에 위치하는 파지 대상체(P)를 파지하는 파지 모드로 정의될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 구역에 위치 가능한 크기를 가진 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 인컴패싱 파지 모드를 통하여, 파지 대상체(P)를 파지하게 된다.
즉, 파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 대상인 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 인컴패싱 파지 모드를 통하여, 파지 대상체(P)를 파지하게 된다.
능동형 로봇 그리퍼(100)는 파지 대상체(P)를 "V" 형태를 이루는 양측 제2 링크(123) 사이의 인컴패싱 파지 구역에 위치시켜, 양측 제2 링크(123)를 통하여 파지 대상체(P)를 감싸는 인컴패싱 파지 모드로 파지하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 파지 대상체(P)의 하중에 의해, 토션 스프링(124)이 탄성 변형되어, 제2 링크(123)의 제2-2 링크(123b)가 파지 대상체(P)를 감싸는 방향으로 구부러지게 된다.
제2-2 링크(123b)가 구부러짐에 따라, 이와 힌지 결합되어 있는 제1-2 링크(122b) 또한 파지 대상체(P)를 감싸는 방향으로 구부러지게 된다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거부(120)는 열림 모드 시, 스프레드 파지(spread grasp) 모드로 더 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스프레드 파지 모드는 제1 링크(122)의 외측 공간으로 정의되는 스프레드 파지 구역(spread grasp zone)에 위치하는 파지 대상체(P)를 파지하는 파지 모드로 정의될 수 있다.
도 10을 참조하면, 예를 들어, 파지 대상체(P)가 속이 빈 원통형으로 구비되는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(100)는 스프레드 파지 모드를 통하여, 파지 대상체(P)를 파지할 수 있다.
능동형 로봇 그리퍼(100)는 파지 대상체(P)를 제1 링크(122)의 외측에 정의되는 스프레드 파지 구역에 위치시켜, 파지 대상체(P)의 내측에서 폭 방향 양측으로 미는 혹은 벌리는 형태의 스프레드 파지 모드로 파지 대상체(P)를 파지하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 파지 대상체(P)가 스프레드 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 핀치 파지 모드와 마찬가지로, 제1 링크(122)의 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)는 수직 방향(도면 기준)으로 정렬될 수 있다.
또한, 파지 대상체(P)가 스프레드 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 양측 제2 링크(123)는 "V"자 형태를 이루면서 양측의 제1 링크(122)를 지지하게 된다. 이때, 탄성 지지 부재(150)는 압축 해제된 상태가 되며, 이에 따라, 제2 링크(123)는 상승될 수 있다.
여기서, 제2 링크(123)가 상승됨에 따라, 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)의 수직 방향 정렬이 지지될 수 있다.
이때, 스프레드 파지 모드의 경우, 양측의 제1 링크(122)는 선형 운동 장치(130)에 의하여 서로 반대 방향으로 선형 운동하여 파지 대상체(P)의 폭 방향 양측 내경면에 밀착될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 파지 대상체 별 파지 모드에 대하여 도 11 내지 도 15를 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 파지 모드 전환 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 12는 도 11의 S110 단계를 설명하기 위한 참고도이며, 도 13은 도 11의 S130 단계를 설명하기 위한 참고도이고, 도 14는 도 11의 S150 단계를 설명하기 위한 참고도이며, 도 15는 도 11의 S170 단계를 설명하기 위한 참고도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(도 1의 100)는 특정 파지 대상체(P)를 파지 하기 위해, S110 단계 내지 S170 단계를 통하여, 핀치 파지 모드, 인컴패싱 파지 모드 및 스프레드 파지 모드 중 어느 하나의 파지 모드로 전환될 수 있다.
도 12를 참조하면, 이를 위해, 먼저, 핑거부(120)를 닫힘 모드에서 열림 모드로 전환시킬 수 있다(S110). 핑거부(120)를 닫힘 모드에서 열림 모드로 전환시키기 위해, 구동부(140)를 통하여, 양측의 제1 링크(122)와 각각 연결되어 있는 슬라이딩 바(132)를 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩시킬 수 있다.
각각의 슬라이딩 바(132)가 레일부(131)를 타고 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 하게 되면, 이들 각각과 연결되어 있는 양측 제1 링크(122) 또한 프레임(110) 상에서 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동하게 된다.
이에 따라, 핑거부(120)는 핀치 파지 모드, 인컴패싱 파지 모드 및 스프레드 파지 모드 중 어느 하나의 파지 모드를 통하여 파지 대상체(P)를 파지할 수 있는 열림 모드로 전환될 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 그 다음, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 대상인지 판별할 수 있다(S120).
파지 대상체(P)가 핀치 파지 대상인 경우, 핑거부(120)를 핀치 파지 모드로 전환시킬 수 있다(S130).
도 13을 참조하면, 핀치 파지 모드를 통하여 파지 대상체(P)를 파지하기 위하여, 핀치 파지 구역에 위치하는 파지 대상체(P)의 길이 방향 양측에 각각의 핑거 팁(121)을 밀착시켜 파지 대상체(P)를 양측의 핑거 팁(121)으로 집는 형태로 파지 대상체(P)를 파지할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 구동부(140)를 통하여 선형 운동 장치(130)를 동작시켜, 제1 링크(122)를 선형 운동시킬 수 있다.
파지 대상체(P)가 핀치 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 제1 링크(122)의 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)는 수직 방향(도면 기준)으로 정렬될 수 있다.
또한, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 양측 제2 링크(123)는 "V"자 형태를 이루면서 양측의 제1 링크(122)를 지지하게 된다. 이때, 탄성 지지 부재(150)는 압축 해제된 상태가 되며, 이에 따라, 제2 링크(123)는 상승될 수 있다.
여기서, 제2 링크(123)가 상승됨에 따라, 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)의 수직 방향 정렬이 지지될 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 파지 대상체(P)가 핀치 파지 대상이 아닌 경우, 파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 대상인지 판별할 수 있다(S140).
파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 대상인 경우, 핑거부(120)를 인컴패싱 파지 모드로 전환시킬 수 있다(S150).
도 14를 참조하면, 인컴패싱 파지 모드를 통하여 파지 대상체(P)를 파지하기 위하여, 제2-2 링크(123b)를 구부려서 인컴패싱 파지 구역에 위치하는 파지 대상체(P)를 감싸는 형태로 파지 대상체(P)를 파지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2-2 링크(123b)를 구부리기 위해, 제2-1 링크(123a)와 제2-2 링크(123b)를 연결하는 힌지축(H)에 설치되어 있는 토션 스프링(124)이 탄성 변형될 수 있다.
이때, 토션 스프링(124)이 탄성 변형되어, 제2-2 링크(123b)가 파지 대상체(P)를 감싸는 방향으로 구부러지는 경우, 이와 힌지 결합되어 있는 제1-2 링크(122b) 또한 파지 대상체(P)를 감싸는 방향으로 구부러지게 된다.
이때, 인컴패싱 파지 모드 시, 파지 대상체(P)에 의해 가압되는 제2 링크(123)는 이의 하측에 배치되는 탄성 지지 부재(150)에 의하여 탄성 지지될 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 파지 대상체(P)가 인컴패싱 파지 대상이 아닌 경우, 파지 대상체(P)가 스프레드 파지 대상인지 판별할 수 있다(S160).
파지 대상체(P)가 스프레드 파지 대상인 경우, 핑거부(120)를 스프레드 파지 모드로 전환시킬 수 있다(S170).
도 15를 참조하면, 예를 들어, 파지 대상체(P)가 속이 빈 원통형으로 구비되는 경우, 이를 스프레드 파지 모드를 통하여 파지하기 위하여, 파지 대상체(P)를 스프레드 파지 구역에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 양측의 핑거부(120)는 파지 대상체(P)의 내측에 위치하게 된다.
이 상태에서, 파지 대상체(P)의 내측에 위치하는 양측의 핑거부(120)를 파지 대상체(P)의 폭 방향 양측으로 미는 혹은 벌리는 형태로 파지 대상체(P)를 파지할 수 있다.
이를 위해, 구동부(140)를 통하여 선형 운동 장치(130)를 동작시켜 양측의 핑거부(120)가 파지 대상체(P)의 폭 방향 양측 내경면에 밀착되도록, 양측의 핑거부(120)를 선형 운동시킬 수 있다.
파지 대상체(P)가 스프레드 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 핀치 파지 모드와 마찬가지로, 제1 링크(122)의 제1-1 링크(122a)와 제1-2 링크(122b)는 수직 방향(도면 기준)으로 정렬될 수 있다.
또한, 파지 대상체(P)가 스프레드 파지 모드를 통하여 파지되는 경우, 양측 제2 링크(123)는 "V"자 형태를 이루면서 양측의 제1 링크(122)를 지지하게 된다. 이때, 탄성 지지 부재(150)는 압축 해제된 상태가 되며, 이에 따라, 제2 링크(123)는 상승될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼에 대하여, 도 16 내지 도 35를 참조하여 설명하기로 한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 특징을 설명하기 위한 모식도이고, 도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 핑거부를 설명하기 위한 모식도들이며, 도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼를 나타낸 단면 모식도이고, 도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 구동부를 나타낸 예시도이며, 도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 구동부를 설명하기 위한 모식도이고, 도 22 내지 도 33은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼의 핑거 팁을 종류를 나타낸 도면들이며, 도 34는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 그리퍼의 장치 인식부 및 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼(200)는 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)을 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)은 서로 분리 가능하게 조립될 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)은 각각, 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)은 기능적으로 최적화되도록 서로 교차 조립 가능할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230) 각각에는 고유 ID가 부여될 수 있다.
이에 따라, 예를 들어, 특정 ID를 갖는 어느 하나의 핑거부(210), 특정 ID를 갖는 어느 하나의 구동부(220) 및 특정 ID를 갖는 어느 하나의 핑거 팁(230)이 하나의 로봇 그리퍼(200)를 이루도록 조립된 경우, 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)에 부여되어 있는 ID를 인식하여, 해당 ID 별 파라미터 및 제어 알고리즘에 따라 상기 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)을 동작시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)가 예컨대, 파지 대상체의 형태, 종류 및 현장 상황에 따라 교차 조립되더라도 이들에 부여된 ID를 인식함으로써, 조립된 로봇 그리퍼(200)의 특성 및 기능에 맞게 이를 동작시킬 수 있다.
핑거부(210)는 구동부(220)의 상측에 구비될 수 있다. 핑거부(210)는 구동부(220)의 상측으로부터 상향 구비될 수 있다.
이러한 핑거부(210)는 기본적으로 파지 대상체를 파지하기 위한 동작을 하기 위하여 적어도 둘 이상 구비될 수 있다. 하기에서는 설명의 편의를 위해, 핑거부(210)가 한 쌍으로 구비되는 것으로 상정하여 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 한 쌍의 핑거부(210)는 서로 대칭을 이루며 마주할 수 있다. 이때, 각각의 핑거부(210) 말단에는 손가락 끝 역할을 하는 핑거 팁(230)이 구비될 수 있다.
도 17을 참조하면, 이러한 한 쌍의 핑거부(210)는 구동부(220) 상에서 수평 운동 가능하게 구비될 수 있다. 이와 같은 수평 운동을 통하여, 양측 핑거 팁(230)의 간격을 좁히거나 넓힐 수 있다. 즉, 한 쌍의 핑거부(210)는 구동부(220) 상에서 수평 운동을 함으로써, 예컨대, 파지 대상체에 대한 양측 핑거 팁(230)의 핀치 파지(pinch grasp)를 가능하게 할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 구동부(220) 상에서 수평 운동하는 한 쌍의 핑거부(210)는 서로 다르게 동작될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 핑거부(210)는 서로 다른 속도로 구동부(220) 상에서 수평 운동할 수 있다.
또한, 도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 한 쌍의 핑거부(210) 중 어느 하나의 핑거부(210)는 구동부(220) 상면의 일측에 고정된 형태로 구비될 수 있다. 이때, 상기 어느 하나의 핑거부(210)는 전자 브레이크나 기구적 고정 장치에 의해 구동부(220) 상면의 일측에 고정될 수 있다.
또한, 한 쌍의 핑거부(210) 중 다른 하나의 핑거부(210)는 구동부(220) 상면의 타측에서 상기 고정된 어느 하나의 핑거부(210) 측으로 향하거나 멀어지는 방향으로 수평 운동 가능하게 구비될 수 있다.
이와 같이, 한 쌍의 핑거부(210)가 구동부(220) 상에서 서로 다른 속도로 이동하거나, 어느 하나의 핑거부(210)가 구동부(220) 상에 고정된 상태에서 다른 하나의 핑거부(210)가 이동하는 비대칭 동작은 구동부(220)에 의해 이루어질 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
한편, 한 쌍의 핑거부(210)는 구동부(220)에 의해 동작되어, 핑거 팁(230)을 통한 핀치 파지(pinch grasp)가 어려운 대상체에 대해서는 이를 감싸는 형태로 파지하는 인컴패싱 파지(encompassing grasp) 모드로 대상체를 파지할 수 있다.
또한, 대상체가 예컨대, 속이 빈 원통형으로 구비되는 경우, 한 쌍의 핑거부(210)는 대상체의 내측에서 폭 방향 양측으로 미는 혹은 벌리는 형태의 스프레드 파지(spread grasp) 모드로 대상체를 파지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 핑거부(210)는 구조, 크기 및 형태 등에 따라 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 핑거부(210)에는 각각 ID가 부여될 수 있다.
구동부(220)는 한 쌍의 핑거부(210)와 연결된다. 구동부(220)는 한 쌍의 핑거부(210)가 대상체를 파지할 수 있도록, 한 쌍의 핑거부(210) 또는 어느 하나의 핑거부(210)를 동작시킬 수 있다. 또한, 구동부(220)는 손가락 역할을 하는 핑거부(210)에 대한 손바닥 역할을 하는 기저면을 제공할 수 있다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구동부(220)는 모터(221) 및 차동 기어(222)를 포함할 수 있다.
모터(221)는 차동 기어(222)의 하측에 배치되어 차동 기어(222)와 연결될 수 있다. 모터(221)는 차동 기어(222)에 구동력을 제공할 수 있다. 이때, 모터(221)는 후술되는 제어부(도 19의 250)에 의해 제어될 수 있다.
차동 기어(222)는 모터(221)로부터 구동력을 제공받아 작동될 수 있다. 이러한 차동 기어(222)를 통하여, 한 쪽의 핑거부(210)가 고정된 상태로 구비되더라도 다른 한 쪽의 핑거부(210)를 동작시킬 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 예를 들어, 전자 브레이크나 기구적 고정 장치를 통해 한 쪽의 핑거부(210)를 고정시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(200)는 슬라이드 블록(260)을 더 포함할 수 있다.
슬라이드 블록(260)은 한 쌍의 핑거부(210)와 차동 기어(222) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 슬라이드 블록(260)은 차동 기어(222)에 의해 선형 운동할 수 있다. 이에 따라, 슬라이드 블록(260) 상에 연결되는 핑거부(210) 또한 수평 방향으로 선형 운동할 수 있다.
이때, 슬라이드 블록(260)은 한 쌍의 핑거부(210) 각각에 연결될 수 있다. 여기서, 어느 하나의 핑거부(210)가 고정되어 있는 경우, 이에 연결되어 있는 슬라이드 블록(260)의 동작 또한 고정된 어느 하나의 핑거부(210)에 의해 구속될 수 있다.
즉, 고정되어 있지 않은 다른 하나의 핑거부(210)에 연결되어 있는 슬라이드 블록(260)이 차동 기어(222)에 의해 동작되어, 상기 다른 하나의 핑거부(210)를 선형 운동시킬 수 있다.
한편, 도 21을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구동부(220)는 복수 개의 모듈로 구분될 수 있다. 예를 들어, 구동부(220)는 기저면을 확장시키는 확장 모듈(220A), 차동 기어(222)가 배치되는 차동 기어 모듈(220B), 모터(221)가 배치되는 액추에이터 모듈(220C) 및 로봇과의 연결을 위한 로봇 커넥트 모듈(220D)로 구분될 수 있다.
이때, 이러한 확장 모듈(220A), 차동 기어 모듈(220B), 액추에이터 모듈(220C) 및 로봇 커넥트 모듈(220D)은 일 방향으로 적층되는 형태로 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 구동부(220) 또한 성능 별로 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 구동부(220) 각각에는 ID가 부여될 수 있다.
핑거 팁(230)은 핑거부(210)의 말단에 구비될 수 있다. 핑거 팁(230)은 핑거부(210)의 동작에 연동될 수 있다. 이러한 핑거 팁(230)은 핑거부(210)의 말단에 자석 결합을 통해 부착된 후 나사 결합을 통해 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 핑거 팁(230)은 기능 별로 복수 개로 구비될 수 있다. 이때, 복수 개의 핑거 팁(230) 각각에는 ID가 부여될 수 있다.
도 22를 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 하나로, 크로스 비크(cross beak) 팁(230a)이 제공될 수 있다. 크로스 비크 팁(230a)은 새의 부리나 손가락의 깍지를 끼듯 대상체를 파지하는데 사용될 수 있다.
도 23을 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 다른 하나로, 롱(long) 팁(230b)이 제공될 수 있다. 롱 팁(230b)은 좁고 깊은 곳에 위치하는 대상체를 파지하는데 사용될 수 있다.
도 24를 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 스쿱(scoop) 팁(230c)이 제공될 수 있다. 스쿱 팁(230c)은 한 번에 많은 대상체를 파지하는데 사용될 수 있다.
도 25를 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 컷(cut) 팁(230d)이 제공될 수 있다. 컷 팁(230d)은 대상체를 잘라내는데 사용될 수 있다.
도 26을 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 오버 디멘전(over dimension) 팁(230e)이 제공될 수 있다. 오버 디멘전 팁(230e)은 넓은 면적의 대상체를 효율적으로 파지하기 위해 사용될 수 있다.
이외에도 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 기본적인 집는 동작을 위한 핀치 파지 팁이 제공될 수 있다.
또한, 도 27을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 핀치 및 히팅(heating) 팁(230f)이 제공될 수 있다. 핀치 및 히팅 팁(230f)은 대상체를 파지하고 열을 가해 잘라 내거나 변경시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 핀치 및 히팅 팁(230f)에는 압력 센서(231)와 온도 센서(232)가 구비될 수 있다. 이때, 온도 센서(232)가 구비되는 핀치 및 히팅 팁(230f)의 일측은 열선 또는 히터로 제공될 수 있다.
이때, 핀치 및 히팅 팁(230f)은 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 동작되는 한 쌍의 핑거부(210)에 조립될 수 있다.
또한, 도 28을 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 컷 팁(230g)이 제공될 수 있다. 컷 팁(230g)은 바닥을 긁어 대상체를 파지하여 잘라내는데 사용될 수 있다. 이러한 컷 팁(230g)은 도 10의 컷 팁(230d)와 달리, 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 동작되는 한 쌍의 핑거부(210)에 조립될 수 있다.
도 29를 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 다수의 대상체를 파지할 수 있는 제1 스쿱 팁(230h)이 제공될 수 있다. 이러한 제1 스쿱 팁(230h)은 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 동작되는 한 쌍의 핑거부(210)에 조립될 수 있다.
또한, 도 30을 참조하면, 복수 개의 핑거 팁(230) 중 또 다른 하나로, 다수의 대상체를 파지할 수 있는 제2 스쿱 팁(230i)이 제공될 수 있다. 제2 스쿱 팁(230i)은 제1 스쿱 팁(230h)과 마찬가지로, 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 동작되는 한 쌍의 핑거부(210)에 조립될 수 있으며, 제1 스쿱 팁(230h)과는 다른 구조로 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수 개의 핑거 팁(230)은 기계적 팁을 포함할 수 있다. 기계적 팁은 고정된 핑거부(210)의 말단에 구비될 수 있다.
도 31을 참조하면, 예를 들어, 기계적 팁으로는 행-업(hang-up) 팁(230j) 또는 푸시-풀(push-pull) 팁(230k)이 제공될 수 있다. 행-업 팁(230j)은 대상체를 걸어서 움직이는데 사용될 수 있다. 또한, 푸시-풀 팁(230k)은 대상체를 누르거나 당기는데 사용될 수 있다.
이러한 행-업 팁(230j) 및 푸시-풀 팁(230k)은 와이어의 당김 혹은 늘림 동작, 유압 및 공압에 의해 작동될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(200)는 선형 동작 가능하게 구비되는 피스톤(P) 및 상기 피스톤(P)과 행-업 팁(230j) 또는 푸시-풀 팁(230k) 사이를 연결하는 연결 라인(L)을 구비할 수 있다. 여기서, 피스톤(P)이 선형 동작 가능하게 구비되면, 선 엉킴 현상을 방지할 수 있다.
피스톤(P)의 피스톤 작용에 의해 발생되는 와이어의 당김 혹은 늘림 동작, 유압 및 공압은 상기 연결 라인(L)을 통하여 행-업 팁(230j) 또는 푸시-풀 팁(230k)에 제공될 수 있다.
이에 따라, 행-업 팁(230j)은 대상체에 대한 행-업 동작을 할 수 있고, 푸시-풀 팁(230k)은 대상체에 대한 누름 및 당김 동작을 할 수 있다.
또한, 도 32를 참조하면, 기계적 팁으로는 단일 공압(single air pressure) 팁(230l)이 제공될 수 있다. 단일 공압 팁(230l)은 공압을 이용하여 대상체를 움직이는데 사용될 수 있다.
이를 위해, 수평 운동하는 피스톤(P) 및 상기 피스톤(P)과 단일 공압 팁(230l) 사이를 연결하는 연결 라인(L)이 구비될 수 있다. 피스톤(P)의 피스톤 작용을 통해 단일 공압 팁(230l)에 공압이 인가되면, 대상체는 화살표 방향으로 단일 공압 팁(230l)으로 당겨지게 된다.
도 33을 참조하면, 기계적 팁으로, 수평 방향으로 선형 동작하는 한 쪽 핑거부(120)의 자유도를 활용하는 단일 공압 팁(230m)이 제공될 수 있다.
이때, 선형 동작하는 한 쪽 핑거부(120)에 하나의 피스톤(P1)이 구비되어, 이와 함께 동작될 수 있고, 고정된 다른 한 쪽 핑거부(120)에 다른 하나의 피스톤(P2)이 구비될 수 있다.
하나의 피스톤(P1)과 다른 하나의 피스톤(P2)은 연결 라인(L)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 이 경우, 양쪽 핑거부(120)가 가까워질수록, 즉, 수평 방향으로 선형 동작하는 한 쪽 핑거부(120)가 고정되어 있는 핑거부(120) 측으로 이동될수록, 대상체를 끌어당기는 제어량이 증가하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수 개의 핑거 팁(230)은 다양한 파지 작업 외에도 기계적 팁을 이용한 파지 외의 작업이 가능함에 따라 멀티툴로 확장 가능하다는 장점을 가질 수 있다.
다시, 도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(200)는 장치 인식부(240)를 더 포함할 수 있다.
장치 인식부(240)는 인식 센서(241) 및 안테나(242)를 포함할 수 있다. 인식 센서(241)는 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230) 각각에 구비될 수 있다. 인식 센서(241)는 해당 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)에 기 부여된 ID 정보를 저장하고 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 이러한 인식 센서(241)는 예를 들어, NFC(Near Field Communication) 태그나 RFID(Radio Frequency Identification) 태그 등으로 이루어질 수 있다.
안테나(242)는 하나의 로봇 그리퍼(200)로 조립될 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230) 중 어느 하나에 구비될 수 있다.
이러한 안테나(242)는 통신 반경 내에 위치하는 인식 센서(242)로부터 RF 신호를 수신할 수 있다.
도 34를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(200)는 데이터베이스(DB)를 더 포함할 수 있다.
데이터베이스(DB)는 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230) 각각에 기 부여되어 있는 ID를 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 데이터베이스(DB)는 해당 ID 별 파라미터 및 제어 알고리즘을 더 저장할 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 핑거부(210)에 "A"라는 ID가 부여된 경우, 데이터베이스(DB)는 상기 ID "A"를 저장할 수 있고, 상기 ID "A"에 해당되는 핑거부(210)의 파라미터 및 제어 알고리즘을 저장할 수 있다.
계속해서, 도 34를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 로봇 그리퍼(200)는 제어부(250)를 더 포함할 수 있다.
제어부(250)는 ID 인식 모듈(251), 조립 판정 모듈(252) 및 구동 제어 모듈(253)을 포함할 수 있다.
ID 인식 모듈(251)은 안테나(242)를 통하여 수신된 RF 신호에 기반하여 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)의 ID를 인식할 수 있다.
조립 판정 모듈(252)은 ID 인식 모듈(251)을 통하여, 데이터베이스(DB)에 저장되어 있는 복수 개의 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)과 개별 매칭되는 ID가 차례로 인식된 경우, 상기 인식된 ID에 해당되는 핑거부(210), 구동부(220) 및 핑거 팁(230)이 조립된 상태인 것으로 판정할 수 있다.
예를 들어, 구동부(220)에 안테나(242)가 설치되어 있는 경우, 안테나(242)가 설치되어 있는 구동부(220)의 ID, 복수 개의 핑거부(210) 중 어느 하나의 핑거부(210)의 ID 및 복수 개의 핑거 팁(230) 중 어느 하나의 핑거 팁(230)의 ID가 ID 인식 모듈(251)을 통해 차례로 인식되고, 인식된 구동부(220)의 ID, 핑거부(210)의 ID 및 핑거 팁(230)의 ID와 매칭되는 ID들이 조립된 그리퍼(200)에 대한 제어 알고리즘이 데이터베이스(DB)에 저장되어 있는 경우, 조립 판정 모듈(252)은 상기 인식된 ID들에 해당되는 구동부(220), 핑거부(210) 및 핑거 팁(230)이 실제 조립된 것으로 판정할 수 있다.
구동 제어 모듈(253)은 조립 판정 모듈(252)을 통하여, 상기 인식된 ID들에 해당되는 구동부(220), 핑거부(210) 및 핑거 팁(230)이 조립된 것으로 판정되면, 상기 인식된 ID들에 해당되는 구동부(220), 핑거부(210) 및 핑거 팁(230)에 대해, 데이터베이스(DB)에 기 저장되어 있는, 이들 부품(핑거부, 구동부, 핑거 팁)의 종류, 높이, 크기 등과 같은 사양에 관한 파라미터 정보 및 이들 부품이 조립되어 그리퍼(200)를 이룰 때, 상기 그리퍼(200)에 대한 제어 정보, 즉, 제어 알고리즘에 따라, 상기 인식된 ID들에 해당되는 구동부(220), 핑거부(210) 및 핑거 팁(230)이 동작되도록 구동부(220)를 제어할 수 있다.
이하, 도 35를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제어부의 작용에 대하여 설명하기로 한다.
도 35는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼에서, 제어부의 제어 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 35를 참조하면, 먼저, 제어부는 안테나의 연결을 확인할 수 있다(S11).
예를 들어, 제어부는 안테나 1 내지 안테나 n과 복수 개의 구동부, 핑거부 및 핑거 팁 각각에 장착되어 있는 인식 센서(도 19의 241) 간의 연결 상태를 확인할 수 있다.
그 다음, 제어부는 안테나를 통하여, 구동부에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다(S12).
예를 들어, 제어부는 안테나 1 내지 안테나 n을 통하여, 구동부 1 내지 구동부 n에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다. 이때, 제어부는 안테나 1을 통하여, 구동부 1의 ID를 인식하거나 구동부 2의 ID를 인식하거나 구동부 3의 ID를 인식할 수 있다.
그 다음, 제어부는 안테나를 통하여, 핑거부에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다(S13).
예를 들어, 제어부는 안테나 1 내지 안테나 n을 통하여, 핑거부 1 내지 핑거부 n에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다. 이때, 제어부는 안테나 1을 통하여, 핑거부 1의 ID를 인식하거나 핑거부 2의 ID를 인식하거나 핑거부 3의 ID를 인식할 수 있다.
핑거부 1 내지 핑거부 n은 구동부 1 내지 구동부 n 중 어느 하나의 구동부와 조립 가능할 수 있다.
그 다음, 제어부는 안테나를 통하여, 핑거 팁(Tip)에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다(S14).
예를 들어, 제어부는 안테나 1 내지 안테나 n을 통하여, 핑거 팁 1-1 내지 핑거 팁 1-4, 핑거 팁 2-1 내지 핑거 팁 2-4, 핑거 팁 3-1 내지 핑거 팁 3-4 및 핑거 팁 n-1 내지 핑거 팁 n-4에 부여되어 있는 ID를 인식할 수 있다.
이때, 핑거 팁 1-1 내지 핑거 팁 1-4는 핑거부 1과 조립 가능할 수 있다. 핑거 팁 2-1 내지 핑거 팁 2-4는 핑거부 2와 조립 가능할 수 있다. 또한, 핑거 팁 3-1 내지 핑거 팁 3-3은 핑거부 3과 조립 가능할 수 있다. 그리고 핑거 팁 n-1 내지 핑거 팁 n-4는 핑거부 n과 조립 가능할 수 있다.
그 다음, 제어부는 그리퍼 조합을 확인할 수 있다(S15). 즉, 제어부는 안테나를 통하여, 서로 조립 가능한 구동부의 ID, 핑거부의 ID 및 핑거 팁의 ID가 차례로 인식된 경우, 그리퍼로 조립된 상태인 것으로 판정할 수 있다.
그 다음, 제어부는 인식된 ID에 해당되는 부품들인 구동부, 핑거부 및 핑거 팁의 파라미터를 적용할 수 있다(S16).
예를 들어, 제어부는, ID 인식을 통하여, 구동부 1, 핑거부 1 및 핑거 팁 1-1이 조립된 것으로 판정된 경우에는 이들의 사양을 나타내는 부품 파라미터 1을 적용할 수 있다.
또한, 제어부는, ID 인식을 통하여, 구동부 2, 핑거부 2 및 핑거 팁 2-1이 조립된 것으로 판정된 경우에는 이들의 사양을 나타내는 부품 파라미터 2를 적용할 수 있다.
그리고 제어부는, ID 인식을 통하여, 구동부 3, 핑거부 3 및 핑거 팁 3-1이 조립된 것으로 판정된 경우에는 이들의 사양을 나타내는 부품 파라미터 3을 적용할 수 있다.
즉, 제어부는, ID 인식을 통하여, 구동부 n, 핑거부 n 및 핑거 팁 n-1이 조립된 것으로 판정된 경우에는 이들의 사양을 나타내는 부품 파라미터 n을 적용할 수 있다.
그 다음, 제어부는 제어 알고리즘을 적용하여, 조립된 능동형 로봇 그리퍼를 동작시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부는 부품 파라미터 1이 적용된 능동형 로봇 그리퍼에 대해서는 제어 알고리즘 1을 적용하여 동작시킬 수 있다.
또한, 제어부는 부품 파라미터 2가 적용된 능동형 로봇 그리퍼에 대해서는 제어 알고리즘 2를 적용하여 동작시킬 수 있다.
그리고 제어부는 부품 파라미터 3이 적용된 능동형 로봇 그리퍼에 대해서는 제어 알고리즘 3을 적용하여 동작시킬 수 있다.
즉, 제어부는 부품 파라미터 n이 적용된 능동형 로봇 그리퍼에 대해서는 제어 알고리즘 n을 적용하여 동작시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼는 복수 개의 구동부 중 어느 하나의 구동부가 선택될 수 있고, 복수 개의 핑거부 중 어느 하나의 핑거부가 선택될 수 있으며, 복수 개의 핑거 팁 중 상기 선택된 핑거부와 조립 가능한 어느 하나의 핑거 팁이 선택될 수 있다.
이에 따라, 구동 방식에 따른 파지 방법의 변화, 핑거부에 의한 파지 방법의 변화, 핑거 팁을 이용한 파지 방법의 변화가 가능할 수 있다.
즉, 본 발명의 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 로봇 그리퍼는 사용자의 요구나 파지 대상체에 따라 다양한 형태로 조립될 수 있으며, 이를 통해, 다양한 산업 및 서비스에서 사용이 가능할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 프레임;
    상기 프레임 상에 구비되며, 서로 대칭을 이루며 마주하고, 말단에 핑거 팁을 구비하는 적어도 둘 이상의 핑거부;
    상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 선형 운동시키는 선형 운동 장치; 및
    상기 선형 운동 장치에 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하되,
    상기 핑거부는,
    상기 선형 운동 장치에 의한 선형 운동을 통하여 상기 프레임 상에서 위치가 가변되는 제1 링크, 및
    상기 프레임 상에서 상기 제1 링크보다 내측에 배치되되, 길이 방향 일단은 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합되고 길이 방향 타단은 상기 프레임 상에 회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크의 선형 운동에 따라 기울기가 가변되는 제2 링크를 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 선형 운동 장치는, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 만나는 방향으로 선형 운동시켜 닫힘 모드를 이루게 하거나, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동시켜 열림 모드를 이루게 하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 열림 모드 시, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부는 파지 대상체에 따라 핀치 파지(pinch grasp) 모드 및 인컴패싱 파지(encompassing grasp) 모드 중 어느 하나의 파지 모드로 전환되는, 능동형 로봇 그리퍼.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 열림 모드 시, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부는 외측면으로 상기 파지 대상체를 파지 가능하게 하는 스프레드 파지(spread grasp) 모드로 더 전환되는, 능동형 로봇 그리퍼.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링크는,
    길이 방향 일단이 상기 선형 운동 장치에 연결되는 제1-1 링크; 및
    길이 방향 일단이 상기 제1-1 링크의 길이 방향 타단과 힌지 결합되며, 길이 방향 타단에 상기 핑거 팁이 결합되고, 길이 방향 일측에 상기 제2 링크가 힌지 결합되는 제1-2 링크를 포함하고,
    상기 제2 링크는,
    길이 방향 일단이 상기 프레임 상에 힌지 결합되는 제2-1 링크; 및
    길이 방향 일단이 상기 제2-1 링크의 길이 방향 타단과 힌지 결합되며, 길이 방향 타단이 상기 제1-2 링크의 길이 방향 일측에 힌지 결합되는 제2-2 링크를 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 링크는 토션 스프링을 더 포함하되,
    상기 토션 스프링은 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 힌지 결합을 이루는 힌지축에 설치되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크를 탄성 지지하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 토션 스프링은, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 인컴패싱 파지 모드로 전환되는 경우, 탄성 변형되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 상기 힌지축을 중심으로 구부러지게 하고, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 핀치 파지 모드로 전환되는 경우, 탄성 복원되어 상기 제2-1 링크와 제2-2 링크가 일 방향으로 정렬되게 하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 선형 운동 장치는,
    상기 프레임 상에 일 방향으로 제공되는 레일부; 및
    상기 구동부로부터 구동력을 제공 받아 상기 레일부를 타고 슬라이딩되면서 길이 방향 일단이 연결되어 있는 상기 제1 링크의 위치를 가변시키는 슬라이딩 바를 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  9. 제1 항에 있어서,
    탄성 지지 부재를 더 포함하되,
    상기 탄성 지지 부재는 상기 프레임 상에 구비되며, 길이 방향 타단이 힌지 결합되어 있는 상기 제2 링크를 수직 방향으로 탄성 지지하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 탄성 지지 부재는, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 상기 선형 운동 장치에 의해, 서로 만나는 방향으로 선형 운동하는 경우, 압축되면서 상기 제2 링크를 하강시키고, 상기 적어도 둘 이상의 핑거부가 서로 멀어지는 방향으로 선형 운동하는 경우, 압축 해제되면서 상기 제2 링크를 상승시키는, 능동형 로봇 그리퍼.
  11. 서로 대칭을 이루며 마주하고, 적어도 둘 이상 구비되는 핑거부;
    상기 적어도 둘 이상의 핑거부에 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 동작시키는 구동부; 및
    상기 핑거부의 말단에 구비되며, 상기 핑거부의 동작에 연동되는 핑거 팁;을 포함하되,
    상기 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 각각, 복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁은 서로 교차 조립 가능한, 능동형 로봇 그리퍼.
  12. 제11 항에 있어서,
    장치 인식부를 더 포함하며,
    상기 장치 인식부는,
    상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각에 구비되는 인식 센서; 및
    상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 통신 반경 내에 위치하는 상기 인식 센서로부터 RF 신호를 수신하는 안테나를 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각은 ID를 가지며,
    데이터베이스를 더 포함하되,
    상기 데이터베이스는 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁 각각에 기 부여된 상기 ID를 저장하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  14. 제13 항에 있어서,
    제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 안테나를 통하여 수신된 RF 신호에 기반하여 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁의 ID를 인식하는 ID 인식 모듈;
    상기 ID 인식 모듈을 통하여, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 복수 개의 핑거부, 구동부 및 핑거 팁의 ID와 개별 매칭되는 ID가 차례로 인식된 경우, 상기 인식된 ID에 해당되는 핑거부, 구동부 및 핑거 팁이 조립된 것으로 판정하는 조립 판정 모듈; 및
    상기 인식된 ID에 해당되는 구동부, 핑거부 및 핑거 팁에 대해 상기 데이터베이스에 기 저장되어 있는 파라미터 정보 및 제어 정보에 따라 상기 인식된 ID에 해당되는 구동부, 핑거부 및 핑거 팁이 동작되도록 상기 구동부를 제어하는 구동 제어 모듈을 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 핑거 팁은 상기 핑거부의 말단에 자석 결합을 통해 부착된 후 나사 결합되는, 능동형 로봇 그리퍼.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 핑거 팁은 핀치 파지(pinch grasp) 팁, 롱(long) 팁, 스쿱(scoop) 팁, 크로스 비크(cross beak) 팁, 컷(cut) 팁, 센서 팁, 오버 디멘젼(over dimension) 팁, 핀치 및 히팅(pinch and heating) 팁 및 기계적(mechanical) 팁을 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 핑거부 중 어느 하나는 고정되되,
    상기 기계적 팁은 상기 고정된 핑거부의 말단에 구비되는, 능동형 로봇 그리퍼.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 기계적 팁은 행-업(hang-up) 팁, 푸시-풀(push-pull) 팁 및 단일 공압(single air pressure) 팁 중 어느 하나로 구비되는, 능동형 로봇 그리퍼.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터; 및
    상기 모터에 의해 구동되며 상기 적어도 둘 이상의 핑거부를 서로 다르게 동작시키는 차동 기어를 포함하는, 능동형 로봇 그리퍼.
  20. 제19 항에 있어서,
    슬라이드 블록을 더 포함하며,
    상기 슬라이드 블록은 상기 적어도 둘 이상의 핑거부와 상기 차동 기어 사이에 연결되어 상기 적어도 둘 이상의 핑거부 중 적어도 하나의 핑거부를 선형 운동시키는, 능동형 로봇 그리퍼.
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