WO2022019518A1 - 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치 - Google Patents

그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치 Download PDF

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WO2022019518A1
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finger
hinge
guide slot
distance
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PCT/KR2021/008350
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최희승
김진호
김현우
황적규
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삼성전자주식회사
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39543—Recognize object and plan hand shapes in grasping movements

Definitions

  • the present disclosure relates to a grip device and a robot device including the same, and more particularly, to a grip device having an improved structure so that a hinge functioning as a fulcrum moves to have a force transmission ratio suitable for an object to be gripped, and a robot including the same It's about the device.
  • Such a robot device may include a grip device capable of performing various tasks such as gripping, assembling, transporting, welding, and the like of an object.
  • the gap between the fingers is narrow and a large gripping force is required. Conversely, when the gripping device grips a tall object such as a cup, the gap between the fingers is wide and a small gripping force is required.
  • the conventional grip device is inefficiently driven by performing a grip operation in a batch regardless of the shape of the object to be gripped.
  • the grip device using the gear method or the screw rotation method has a problem in that the driving speed is slow.
  • the present disclosure is in accordance with the above-mentioned necessity, and an object of the present disclosure is to provide a gripping device having an improved structure so that a hinge functioning as a fulcrum moves to have a force transmission ratio suitable for an object to be gripped, and a robot device including the same there is
  • a grip device for achieving the above object includes a first finger, a second finger facing the first finger, and a first guide slot formed therein, and supporting the first finger A first link portion and a second guide slot are formed, the second link portion intersecting the first link portion and supporting the second finger, the first guide slot and the second guide slot are movable within the , a hinge connecting the first and second link units at an intersection of the first link unit and the second link unit, and at least one of the first and second link units is moved to move the first finger and the second finger It may include a first actuator for adjusting a gap therebetween and a second actuator for moving the hinge in the first guide slot and the second guide slot.
  • the first link unit may include a first link connected to a first point of the first finger, a second link connected to a second point of the first finger, and a second link connected to the second link and arranged in parallel with the first finger.
  • a third link disposed, wherein the second link unit includes a fourth link connected to a first point of the second finger, a fourth link connected to a second point of the second finger, and disposed in parallel with the fourth link a fifth link and a sixth link connected to the fifth link and arranged in parallel with the second finger, wherein the first guide slot is formed in the second link, and the second guide slot is the fifth link It may be formed in a link.
  • the third link has a length equal to the distance between the first point and the second point of the first finger
  • the sixth link has a length equal to the distance between the first point and the second point of the second finger
  • the first actuator may adjust a distance between the third link and the sixth link.
  • the first actuator may include a first driving motor for moving the third link in a first direction and a second driving motor for moving the sixth link in a second direction opposite to the first direction.
  • the second actuator may include a third driving motor that moves the hinge within the first and second guide slots.
  • the second actuator includes a third driving motor disposed on the second link to move the hinge along the first guide slot and a third driving motor disposed on the fifth link to move the hinge along the second guide slot. It may include a fourth driving motor.
  • the third and fourth driving motors may be implemented as a scotch yoke type, a rack and pinion type, or a hydraulic type.
  • the second and fifth links may have a convex shape based on a space between the first and second fingers.
  • the robot device includes an image sensor that detects at least one of a shape and a position of an object, a first finger, a second finger, and a hinge intersectingly arranged around a hinge and supporting the first and second fingers
  • a gripping device including a link unit, the grip unit capable of adjusting a fulcrum point of the link unit by moving the position of the hinge on the link unit, and a processor controlling the grip unit to have a hinge position corresponding to the object detected by the image sensor. can do.
  • the link portion includes a first guide slot, a first link portion and a second guide slot for supporting the first finger, are formed to cross the first link portion, and are disposed to support the second finger.
  • the grip device may include an actuator for moving the hinge within the first and second guide slots.
  • the actuator includes a connection member connected to the hinge and having a variable length, and the processor determines a length of the connection member according to at least one of a shape and a position of the object sensed by the image sensor, and the connection The actuator may be controlled such that the member has a determined length.
  • the robot device may further include a pressure sensor configured to measure a pressure applied to at least one of the first and second fingers, and the processor may control a gripping operation of the grip device based on a value measured by the pressure sensor. can do.
  • the robotic device further includes a first distance sensor disposed on the first finger and a second distance sensor disposed on the second finger, and the processor is configured to: When detecting A grip operation of the grip device may be controlled based on the information.
  • FIG. 1 is a side view of a gripping device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a side view of the gripping device in which the hinge is moved rearward in FIG. 1 ;
  • 3 to 4 are side views of the gripping device in which the third and fourth drive motors have different lengths.
  • first and second link units are implemented as single links, respectively;
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a robot device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 7A to 7F are diagrams for explaining a process in which a grip operation of the grip device is controlled according to a measurement value of a distance sensor.
  • expressions such as “have,” “may have,” “include,” or “may include” indicate the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
  • the present specification describes components necessary for the description of each embodiment of the present disclosure, the present disclosure is not necessarily limited thereto. Accordingly, some components may be changed or omitted, and other components may be added. In addition, they may be distributed and arranged in different independent devices.
  • FIG. 1 is a side view of a grip device according to an embodiment of the present disclosure
  • a grip device 1 includes a first finger 10 , a second finger 20 , a first link unit 100 , a second link unit 200 , It may include a hinge 300 , a first actuator 400 , a second actuator 500 , and a support 600 .
  • the first finger 10 and the second finger 20 may be disposed to face each other and may be spaced apart by a predetermined distance to form a space between which an object to be gripped is disposed.
  • the first and second fingers 10 and 20 are driven by first and second actuators 400 and 500 to be described later, and the gap between the first and second link units 100 and 200 transmits the driving force. (L2) can be adjusted.
  • the first link part 100 may have a first guide slot 121 formed therein and support the first finger 10 .
  • the second link unit 200 may have a second guide slot 221 formed therein and support the second finger 20 .
  • the first and second link units 100 and 200 may each have a structure of a four-bar linkage. Specifically, the first and second link units 100 and 200 each include three links connected in turn, and the three links and the first or second fingers 10 and 20 are closed by connecting a total of four contacts. It may have a closed-loop shape.
  • first and second link units 100 and 200 are not limited to the above-described structure, and each may be implemented as a single link.
  • each single link of the first and second link units 100 and 200 may support the first and second fingers 10 and 20 while being cross-connected to each other.
  • the hinge 300 is movable within the first guide slot 121 and the second guide slot 221 , and at the intersection of the first link part 100 and the second link part 200 , first and second The link units 100 and 200 may be connected.
  • the hinge 300 may serve as a fulcrum of the first and second link units 100 and 200 . That is, the first and second link units 100 and 200 may rotate using the hinge 300 as a fulcrum, and thus a grip operation may be performed.
  • the hinge 300 is movable within the first and second guide slots 121 and 221 , the position thereof may be changed so as to be closer to or farther away from the object to be gripped as needed.
  • the hinge 300 when gripping an object requiring a large gripping force, the hinge 300 is disposed close to the object, and the force transmission ratio is increased, so that the object can be effectively gripped with a small force. Conversely, when gripping an object requiring a small gripping force, the hinge 300 is disposed far from the object, so that the force transmission ratio is reduced, so that the object can be easily gripped with the same driving force without separately changing the size of the driving force.
  • the first actuator 400 may move at least one of the first and second link units 100 and 200 to adjust the distance L2 between the first finger 10 and the second finger 20 .
  • the first actuator may adjust the interval L1 between the third link 130 and the sixth link 230, which will be described later.
  • the first actuator 400 increases or decreases the distance L1 between one end of each of the first and second link units 100 and 200, and the first and second link units 100 and 200 ) is rotated around the hinge 300, the first and second fingers 10 and 20 supported on the first and second link portions 100 and 200, respectively, also increase or decrease the interval L2.
  • the first actuator 400 moves one end of the first link unit 100 upward, and one end of the second link unit 200 moves downward. can do it Accordingly, the first link unit 100 may rotate counterclockwise around the hinge 300 , and the second link unit 200 may rotate clockwise around the hinge 300 .
  • the first and second fingers 10 and 20 may move closer to each other according to the rotation of the first and second link units 100 and 200, and may perform a grip operation by pressing an object disposed therebetween. .
  • the first actuator 400 moves one end of the first link unit 100 to the lower side, and the one end of the second link unit 200 moves to the upper side.
  • the first link unit 100 may rotate clockwise around the hinge 300
  • the second link unit 200 may rotate counterclockwise around the hinge 300 .
  • the first and second fingers 10 and 20 may move away from each other according to the rotation of the first and second link units 100 and 200 , and may drop an object disposed therebetween.
  • the first actuator 400 includes a first driving motor 410 for moving the third link 130 of the first link part 100 in a first direction and a sixth link 230 of the second link part 200 . It may include a second driving motor 420 for moving in a second direction opposite to the first direction.
  • the first and second driving motors 410 and 420 may be linear motors, but the present invention is not limited thereto, and as long as it is a motor capable of moving the third link 130 and the sixth link 230, the type is not limited. none.
  • the first and second linear motors 410 and 420 move the third and sixth links 130 and 230 in opposite directions, the first and second fingers 10 and 20 perform a gripping motion. or drop operation.
  • the first actuator 400 is illustrated as being composed of a first linear motor 410 for moving the first link unit 100 and a second linear motor 420 for moving the second link unit 200 , it must be The present invention is not limited thereto.
  • the second link unit 200 may be formed with one end fixed to the support 600, and only the first link unit 100 is moved to Also, the above-described grip and drop operations may be smoothly performed.
  • the second actuator 500 may move the hinge 300 in the first guide slot 121 and the second guide slot 221 .
  • the second actuator 500 includes only the third driving motor 510 to move the hinge with one motor, or includes both the third and fourth driving motors 510 and 520 to use two motors.
  • the hinge can be moved.
  • the third driving motor 510 may include a body 511 and a connection member 512 .
  • the connecting member 512 of the third driving motor 510 has one end connected to the hinge 300 and may have a variable length.
  • the length of the connecting member 512 varies in a direction away from or closer to the main body 511 , and accordingly, the hinge 300 connected to the connecting member 512 has the first and second guide slots 121 and 221 . ) can be followed.
  • the third driving motor 510 is illustrated as being disposed on the second link 120 of the first link part 100 , the present invention is not limited thereto, and the third driving motor 510 is mounted on the support 600 at the same height as the hinge 300 . 511 may be fixed to move the hinge 300 forward and backward.
  • the fourth driving motor 520 may have the same structure as the above-described third driving motor 510 . That is, the fourth driving motor 520 includes a main body 521 and a connecting member 522 , and the connecting member 522 has one end connected to the hinge 300 and moves away from or closer to the main body 521 . The length can be changed by moving to .
  • the third driving motor 510 may be disposed on the second link 120 of the first link unit 100 to move the hinge 300 along the first guide slot 121 .
  • the fourth driving motor 520 may be disposed on the fifth link 220 of the second link unit 200 to move the hinge along the second guide slot 221 .
  • Each of the connecting members 512 and 522 of the third and fourth driving motors 510 and 520 may move to have the same length or to have different lengths. Accordingly, the hinge 300 can move not only forward and backward, but also upward and downward, and expand a grippable area of the gripping device 1 . Accordingly, it will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 4 .
  • the third and fourth driving motors 510 and 520 may be linear motors having variable lengths, and may be implemented as a scotch yoke type, a rack and pinion type, or a hydraulic type, but the types are not limited thereto.
  • first and second link units 100 and 200 will be described in more detail.
  • the first link unit 100 includes a first link 110 connected to a first point 11 of the first finger 10 , a first link connected to a second point 12 of the first finger 10 , and the first link A second link 120 disposed in parallel with 110 and a third link 130 connected to the second link 120 and disposed in parallel with the first finger 10 may be included.
  • the second link unit 200 includes a fourth link 210 connected to the first point 21 of the second finger 20 , and a fourth link connected to the second point 22 of the second finger 20 .
  • a fifth link 220 disposed in parallel with the 210 and a sixth link 230 connected to the fifth link 220 and disposed in parallel with the second finger 20 may be included.
  • the third and sixth links 130 and 230 may maintain a horizontal shape even when the first and second link units 100 and 200 rotate.
  • the first guide slot 121 may be formed in the second link 120
  • the second guide slot 221 may be formed in the fifth link 220 .
  • the third link 130 may have a length S1 equal to the distance D1 between the first point 11 and the second point 12 of the first finger 10 .
  • the sixth link 230 may have a length S2 equal to the distance between the first point 21 and the second point 22 of the second finger 20 .
  • the first to third links 110 , 120 , and 130 have the above-described structures, the first to third links 110 , 120 , 130 and one region of the first finger 10 are approximately parallelogram-shaped Since it has a shape, the first finger 10 can maintain a horizontal shape.
  • one region of the fourth to sixth links 210 , 220 , 230 and the second finger 20 is approximately parallel. Since it has a quadrilateral shape, the second finger 20 can maintain a horizontal shape.
  • the grip device 1 since the grip device 1 according to an embodiment of the present application has a structure in which a four-section link having a shape of a parallelogram symmetrically supports the first and second fingers 10 and 20, the first and second The two fingers 10 and 20 can stably grip an object while maintaining a horizontal state.
  • the second and fifth links 120 and 220 may have a convex shape based on the space between the first and second fingers 10 and 20 . That is, one region of the second and fifth links 120 and 220 may have a convex shape when viewed from the rear from the space between the first and second fingers 10 and 20 where the object to be gripped is located. .
  • the space between the first and second fingers 10 and 20 is formed to be wider, it is possible to easily grip a bulky object.
  • the grip operation is performed, it is possible to easily grip the object while minimizing interference between the object to be gripped and the first and second link units 100 and 200 .
  • the support 600 may be an arm or a body of the robot, and may support the first actuator 400 and provide a path for the first actuator 400 to move.
  • the support 600 is shown in a vertical shape, but the shape is not limited thereto.
  • the grip device 1 shown in FIG. 1 moves the connecting members 512 and 522 of the third and fourth driving motors 510 and 520 to have a long length, so that the hinge 300 is closer to the object to be gripped.
  • the arrangement may be shown.
  • the flat object When the gripping device 1 grips a flat object (eg a plate), the flat object may require a narrow gap L2 between the first and second fingers 10 , 20 and a high gripping force. . Accordingly, as shown in FIG. 1 , the third and fourth driving motors 510 and 520 move the hinge 300 closer to the object to increase the distance L2 between the first and second fingers 10 and 20 . At the same time, it is possible to easily grip flat objects with a high force transmission ratio.
  • FIG. 2 is a side view showing a state in which the hinge is moved rearward in FIG. 1 .
  • each of the connecting members 512 and 522 of the third and fourth driving motors 510 and 520 moves to have a shorter length compared to FIG. 2 , the hinge 300 moves away from the object to be gripped. direction can be moved.
  • the gripping device 1 grips an object having a long height (eg a cup)
  • the object having a long height has a wide gap L2 between the first and second fingers 10 and 20 and a low gripping force can request
  • the third and fourth driving motors 510 and 520 move the hinge 300 away from the object to increase the distance L2 between the first and second fingers 10 and 20 .
  • it can easily grip objects with a long height with a low force transmission ratio.
  • the grip device 1 moves the position of the hinge serving as a fulcrum closer to or farther away from the object of the grip even using the same driving source, so that the first and second fingers
  • the distance (L2) between (10, 20) and the force transmission ratio By varying the distance (L2) between (10, 20) and the force transmission ratio, various objects can be gripped with the most effective structure.
  • 3 to 4 are side views illustrating a state in which the third and fourth driving motors 510 and 520 have different lengths.
  • FIG. 3 illustrates a state in which the hinge 300 moves upward as the connecting member 512 of the third driving motor 510 has a longer length than the connecting member 522 of the fourth driving motor 520 . may have been Conversely, FIG. 4 may show a state in which the hinge 300 moves downward as the connecting member 512 of the third driving motor 510 has a shorter length than the fourth driving motor 520 . .
  • the grip line G indicating the height at which the grip is formed by the first and second fingers 10 and 20 is It may be located above or below the center line (C) of the device.
  • the grip line G is a horizontal line corresponding to the height of the hinge 300 , and may indicate a point at which an object is gripped by the grip device 1 .
  • the center line C may be a horizontal line serving as a reference for the symmetry.
  • the connecting member 512 of the third driving motor 510 has a longer length than the connecting member 522 of the fourth driving motor 520 .
  • the grip line G of the grip device 1 is formed higher than the center line C, the first and second fingers 10 and 20 easily grip the object disposed at a high place without interfering with the shelf. can do.
  • the connecting member 512 of the third driving motor 510 may operate to have a shorter length than that of the fourth driving motor 520 . Accordingly, since the grip line G of the grip device 1 is formed at a lower position than the center line C, the first and second fingers 10 and 20 are easily placed at a low place without interfering with the floor or desk. can also be gripped.
  • the hinge 300 can be moved to a position corresponding to the shape of the object to be gripped, and the grip operation can be easily performed with a small force.
  • the hinge ( 300 can form a grip line G different from the center line C of the grip device 1, and can easily grip an object without interference with a support such as a shelf, floor, or desk.
  • first and second link units are implemented as single links, respectively.
  • first and second link units 100 and 200 supporting the first and second fingers 10 and 20 of the gripping device 1, respectively, may be implemented as a single link.
  • the first and second link units 100 and 200 may be intersected with each other and connected through a hinge 300 .
  • the first and second link units 100 and 200 may have a substantially scissors shape.
  • the first and second link portions 100 and 200 may have first and second guide slots 101 and 201 formed in a longitudinal direction, respectively.
  • the hinge 300 may move within the first and second guide slots 101 and 201 .
  • the first actuator 400 may be implemented as two driving motors, but the number of driving motors is not limited thereto, and is implemented as one driving motor and coupled to the rear end of the first link unit 100 or the second link unit. can be
  • the second actuator 500 may be implemented as a single driving motor to move the hinge 300 .
  • the second actuator 500 may be disposed on the support 600 to move the hinge 300 forward and backward.
  • the arrangement of the second actuator 500 is not limited thereto, and may be supported by the first link unit 100 or the second link unit 200 as shown in FIG. 1 .
  • the hinge 300 may move to a preset position corresponding to the shape of the object. Specifically, when a large grip force and a narrow finger gap are required, such as a plate, the hinge 300 may move forward closer to the object to be gripped by the second actuator 500 . In addition, when a small grip force and a wide finger gap are required, such as a cup, the hinge 300 may move backward away from the object to be gripped by the second actuator 500 .
  • the gripping device 1 can efficiently grip the object with a force transmission ratio suitable for the shape of the object.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a robot device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the robot device 1000 includes a grip device 1 , a processor 700 , an image sensor 810 , a pressure sensor 820 , a distance sensor 830 , and a memory. (900).
  • the grip device 1 may include a first finger 10 , a second finger 20 , and link units 100 and 200 .
  • the link units 100 and 200 may be crossed around the hinge 300 and support the first and second fingers 10 and 20 .
  • the grip device 1 may adjust the fulcrum points of the link units 100 and 200 by moving the position of the hinge 300 on the link units 100 and 200 .
  • the link units 100 and 200 may include a first link unit 100 and a second link unit 200 that are intersected with respect to the hinge 300 .
  • the first link unit 100 may have first guide slots 101 and 121 formed therein and support the first finger 10 .
  • the second link unit 200 has second guide slots 201 and 221 formed therein, is disposed to cross the first link unit 100 , and may support the second finger 20 .
  • the hinge 300 is movable within the first guide slots 101 and 121 and the second guide slots 201 and 221 , and is located at the intersection of the first link part 100 and the second link part 200 .
  • the first and second link units 100 and 200 may be connected.
  • the grip device 1 may include an actuator 500 that moves the hinge 300 within the first and second guide slots 121 and 221 .
  • the actuator 500 is connected to the hinge 300 and may include connecting members 501 , 512 , and 522 having variable lengths.
  • the link units 100 and 200 of the grip device 1 may be implemented as a four-bar link as shown in FIG. 1 , but is not limited thereto, and may be implemented as a single link as shown in FIG. 5 . . Parts overlapping with the above-described example with respect to the configuration of the grip device 1 may be simplified or omitted.
  • the processor 700 may control the overall operation of the robot apparatus 1000 .
  • the processor 700 may include a central processing unit (CPU) or an application processor (application processor (AP)).
  • the processor 700 is at least one general processor (General Processor), digital signal processor (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), SoC (System on Chip), MICOM (Microcomputer), driver IC, etc. can be implemented.
  • the image sensor 810 may detect at least one of a shape and a position of an object.
  • the image sensor 810 may be a camera configured to photograph an object around the robot device 1000 .
  • the image sensor 810 may be implemented as a 3D camera or a depth camera.
  • Such an image sensor 810 may be disposed on the body part or the head part of the robot device 1000 , but the location is not necessarily limited thereto, and the link parts 100 and 200 of the grip device 1 , the first and the second fingers 10 and 20, etc. may be disposed at various positions.
  • the pressure sensor 820 may measure a pressure applied to at least one of the first and second fingers 10 and 20 .
  • the pressure sensor 820 includes a piezoelectric element or a load cell, and converts the pressure applied to at least one of the first and second fingers 10 and 20 into an electrical signal. may be transmitted to the processor 700 .
  • the pressure sensor 820 may be disposed on opposite surfaces of the first and second fingers 10 and 20 .
  • the pressure sensor 820 may be implemented as two and disposed on both the first and second fingers 10 and 20 , or may be implemented with one and disposed on one of the first and second fingers 10 and 20 .
  • the pressure sensor 820 senses the pressure applied by the object to the first and second fingers 10 and 20, converts it into an electrical signal, and transmits it to the processor 700 can
  • the distance sensor 830 may detect a distance to the object.
  • the distance sensor 830 includes a light emitting unit and a light receiving unit, and the TOF (TOF) for detecting the distance between the sensor and the object based on the time until the light irradiated by the light emitting unit is reflected by the object and received by the light receiving unit.
  • TOF TOF
  • Time-Of-Flight Time-Of-Flight
  • the distance sensor 830 may be implemented as an infrared sensor that detects a distance to an object based on a time at which infrared rays are reflected and received by the object after irradiation of infrared rays.
  • the type of the distance sensor 830 is not necessarily limited thereto, and various sensors capable of detecting a distance to an object such as an ultrasonic sensor or a lidar sensor may be used.
  • the TOF-based sensor is an embodiment, and the sensor of the present disclosure may be any sensor as long as it can detect a distance to an object.
  • the control processor of the robot device 1000 through the distance sensor 830 will be described in detail later with reference to FIGS. 7A to 7F .
  • the memory 900 may store an operating system (OS) for controlling the overall operation of the components of the robot apparatus 1000 and commands or data related to components of the memory 900 .
  • OS operating system
  • the processor 700 may control a plurality of hardware or software components of the robot apparatus 1000 using various commands or data stored in the memory 900 , and receive from at least one of the other components.
  • the command or data may be loaded and processed into the volatile memory, and various data may be stored in the non-volatile memory.
  • the memory 900 stores the shape information of various objects, the threshold pressure values applied to the first and second fingers 10 and 20 by the object to be gripped, and the distance sensor 830 for each point at which the grip device 1 is located. ) can store the sum of the distances detected by
  • the processor 700 may receive information about the shape and position of the object sensed by the image sensor 810 and analyze it to determine the position, size, shape, type, and the like of the object. Specifically, the processor 700 may determine the size, shape, type, etc. of the object by recognizing the object through the object recognition algorithm, and may determine the position of the object based on depth information of the object.
  • the image sensor 810 may detect the position and shape of an object to be gripped, and transmit the information to the processor 700 .
  • the processor 700 compares the information received from the image sensor 810 with shape information of various objects stored in the memory 900 to determine the type and location of the object.
  • the processor 700 may control the grip device 1 to have a position of the hinge 300 corresponding to the object detected by the image sensor 810 . Specifically, the processor 700 determines the length of the connection members 501 , 512 , and 522 according to at least one of the shape and position of the object detected by the image sensor 810 , and the connection members 501 , 512 and 522 . The actuator 500 may be controlled to have a determined length.
  • the processor 700 determines that the object to be gripped has a flat shape such as a plate
  • the processor 700 controls the actuator 500 so that the connecting members 501 , 512 , and 522 have a long length. can do.
  • the grip device 1 reduces the gap L2 between the first and second fingers 10 and 20 and transmits high force at the same time. It can easily grip even flat objects in the rain.
  • the processor 700 may control the actuator 500 so that the connecting members 501 , 512 , and 522 have a short length. . Accordingly, as shown in FIG. 2 , since the hinge 300 is moved away from the object, the grip device 1 increases the distance L2 between the first and second fingers 10 and 20 and a small force at the same time. The transmission ratio makes it easy to grip objects with a long height.
  • the robot apparatus 1000 through the control process of the image sensor 810 and the processor 700 , the position of the hinge 300 that serves as a fulcrum even using the same driving source can be moved closer to or farther away from the object. Accordingly, the robot device 1000 can effectively grip objects of various shapes by changing the distance L2 between the first and second fingers 10 and 20 and the force transmission ratio to correspond to the shape of the object. .
  • the processor 700 determines that the object to be gripped is located above or below the center line C of the gripping device 1 , the processor 700 controls each of the third and fourth driving motors 510 and 520 .
  • the actuator 500 may be controlled so that the connecting members 512 and 522 have different lengths.
  • the processor 700 determines that the connection member 512 of the third driving motor 510 is the fourth driving as shown in FIG. 3 .
  • the actuator 500 may be controlled to have a longer length than the connecting member 522 of the motor 520 .
  • the processor 700 determines that the connecting member 512 of the third driving motor 510 is connected to the fourth driving motor as shown in FIG. 4 .
  • the actuator 500 may be controlled to have a shorter length than the connecting member 522 of the 520 .
  • the gripping device 1 can easily perform a gripping operation in a wide range without interfering with a support such as a shelf, a floor, or a desk based on a grip line G having a height different from the center line C.
  • the gripping device 1 may perform a gripping operation by the first actuator 400 .
  • the object may apply pressure to the first and second fingers 10 and 20
  • the pressure sensor 820 may detect the pressure value.
  • the processor 700 may control a gripping operation of the gripping device 1 based on a value measured by the pressure sensor 820 . Specifically, the processor 700 compares the pressure value measured by the pressure sensor 820 with the threshold pressure value stored in the memory 900 , and when the measured pressure value reaches the threshold pressure value, the first actuator 400 is driven can be controlled to stop.
  • the robot device 1000 can prevent the problem that the object is damaged by excessive pressure or slips from the grip device 1 by excessive pressure, and can grip the object with an appropriate grip force. You can grip it stably.
  • FIGS. 7A to 7F are diagrams for explaining a process in which the gripping operation of the gripping device 1 is controlled according to the measured value of the distance sensor 830 .
  • the distance sensor 830 further includes a first distance sensor 831 disposed on the first finger 10 and a second distance sensor 832 disposed on the second finger 20 .
  • the processor 700 activates the second distance sensor 832, and the first and second distance sensors 831,
  • the 832 may receive information on the distance to the object S sensed at a plurality of points according to the movement of the robot device 1000 and control the gripping operation of the grip device 1 based on the received information. .
  • the first distance sensor 831 detects the object S in an activated state, and the second The distance sensor 832 may be in an inactive state until the object S is detected through the first distance sensor 831 .
  • the robot apparatus 1000 can remove the interference effect of light that may occur in a state where an object is not located between the first finger 10 and the second finger 20, , by activating only the first distance sensor 831 normally, power consumption can be minimized and the load on the processor 700 can be prevented.
  • the processor 160 may activate the inactive second distance sensor 832 . Accordingly, the processor 700 may receive information on the distance to the object S to be gripped from the first and second distance sensors 831 and 832 .
  • the processor 700 may determine whether a difference between the distance between the first distance sensor 831 and the object S and the distance between the second distance sensor 832 and the object S exceeds a threshold value. Specifically, if it is determined that the above-described distance difference value exceeds the threshold value, the processor 700 may control at least one of the first and second fingers 10 and 20 so that the distance difference value is equal to or less than the threshold value. have.
  • the processor 700 determines the distance between the first distance sensor 831 and the object S and the distance between the second distance sensor 832 and the object S. At least one of the first and second fingers 10 and 20 may be controlled to be the same.
  • the first and second fingers 10 and 20 simultaneously approach the object S at the same speed to stably grip the object S can do.
  • the robot apparatus 1000 may continue to move in the direction in which the object S is located.
  • the processor 700 may sequentially receive information on a distance to an object from the first and second distance sensors 831 and 832 while the robot device 1000 moves.
  • the processor 700 may determine a point at which the distance to the object S becomes the minimum, based on information about a plurality of distances received from the first and second distance sensors 831 and 832 . Then, when the distance values received from the first and second distance sensors 831 and 832 at each point sequentially decrease, the processor 700 continues to move the robot device 1000 in the direction in which the object S is located. can be moved to
  • the processor 700 sets the point immediately before moving to the corresponding point the distance from the object S. It is determined as a point where ⁇ is the minimum, and the robot apparatus 1000 may be controlled to return to a point where the distance to the object S is minimized.
  • the processor 700 is configured to operate the gripping device.
  • (1) may control the first actuator 400 to grip the object (S).
  • the grip device 1 can grip the object S.
  • the robot device 1000 of the present disclosure is a point at which the distance between the first distance sensor 831 and the object S is minimum or the distance between the second distance sensor 832 and the object S is the minimum. By gripping the object S at the point, it is possible to grip the center or the thickest part of the object S. Accordingly, the robot device 1000 of the present disclosure can stably grip the object S, and reduce the risk of falling or damage of the object S that may occur due to gripping the edge of the object S. It can be prevented.

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Abstract

그립 장치가 개시된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치는 제1 핑거, 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부, 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 제1 링크부와 교차하여 배치되며 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부, 제1 가이드 슬롯 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부 및 제2 링크부의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지, 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 제1 핑거 및 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터 및 힌지를 제1 가이드 슬롯 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함한다.

Description

그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치
본 개시는 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 받침점으로 기능하는 힌지가 이동하여 그립할 물건에 적합한 힘 전달비를 갖도록 개선된 구조를 구비한 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치에 관한 것이다.
전자 기술의 발달로 다양한 전자 장치가 개발되고 있다. 특히, 최근에는 산업 현장이나, 의료, 우주, 가사 등의 분야에서 인간을 대신해 작업을 수행하는 다양한 로봇 장치가 개발되고 있다. 이러한 로봇 장치는 물건의 그립, 조립, 이송, 용접 등과 같은 다양한 작업을 수행할 수 있는 그립 장치를 포함할 수 있다.
그립 장치가 접시와 같이 납작한 물건을 그립하는 경우, 핑거들 사이의 간격은 좁으면서 큰 그립력을 필요로 한다. 반대로, 그립 장치가 컵과 같이 높이가 큰 물건을 그립하는 경우, 핑거들 사이의 간격은 넓으면서 작은 그립력을 필요로 한다.
그러나, 종래의 그립 장치는 그립할 물건의 형상에 관계 없이 일괄적으로 그립 동작을 수행하여 비효율적으로 구동되는 문제점이 있었다. 또한, 기어 방식이나 스크류 회전 방식을 사용하는 그립 장치는 구동 속도가 늦는 문제점이 있었다.
본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 받침점으로 기능하는 힌지가 이동하여 그립할 물건에 적합한 힘 전달비를 갖도록 개선된 구조를 구비한 그립 장치 및 이를 포함하는 로봇 장치를 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치는 제1 핑거, 상기 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부, 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부, 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지, 상기 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터 및 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 링크부는, 상기 제1 핑거의 제1 지점에 연결되는 제1 링크, 상기 제1 핑거의 제2 지점과 연결되는 제2 링크 및 상기 제2 링크와 연결되며 상기 제1 핑거와 나란하게 배치되는 제3 링크를 포함하고, 상기 제2 링크부는, 상기 제2 핑거의 제1 지점에 연결되는 제4 링크, 상기 제2 핑거의 제2 지점과 연결되며 상기 제4 링크와 나란하게 배치되는 제5 링크 및 상기 제5 링크에 연결되며 상기 제2 핑거와 나란하게 배치되는 제6 링크를 포함하며, 상기 제1 가이드 슬롯은 상기 제2 링크에 형성되고, 상기 제2 가이드 슬롯은 상기 제5 링크에 형성될 수 있다.
상기 제3 링크는 상기 제1 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖고, 상기 제6 링크는 상기 제2 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 가질 수 있다.
상기 제1 액츄에이터는, 상기 제3 링크 및 상기 제6 링크의 간격을 조정할 수 있다.
상기 제1 액츄에이터는, 상기 제3 링크를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터 및 상기 제6 링크를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 제2 액츄에이터는, 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제3 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 제2 액츄에이터는, 상기 제2 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제3 구동 모터 및 상기 제5 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제2 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제4 구동 모터를 포함할 수 있다.
상기 제3 및 제4 구동 모터는 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현될 수 있다.
상기 제2 및 제5 링크는 상기 제1 및 제2 핑거 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 가질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지하는 이미지 센서, 제1 핑거, 제2 핑거 및 힌지를 중심으로 교차 배치되고 상기 제1 및 제2 핑거를 지지하는 링크부를 포함하고, 상기 링크부 상에서 상기 힌지의 위치를 이동하여 상기 링크부의 받침 점을 조정 가능한 그립 장치 및 상기 이미지 센서가 감지한 물체에 대응한 힌지 위치를 갖도록 상기 그립 장치를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 링크부는, 제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부 및 제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부를 포함하고, 상기 힌지는 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하고, 상기 그립 장치는 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 액츄에이터는 상기 힌지와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 이미지 센서가 감지한 상기 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 상기 연결 부재의 길이를 결정하고, 상기 연결 부재가 결정된 길이를 갖도록 상기 액츄에이터를 제어할 수 있다.
상기 로봇 장치는 상기 제1 및 제2 핑거 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 압력 센서에서 측정된 값에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어할 수 있다.
상기 로봇 장치는 상기 제1 핑거에 배치되는 제1 거리 센서 및 상기 제2 핑거에 배치되는 제2 거리 센서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 로봇 장치가 움직이는 동안 상기 제1 거리 센서가 상기 물체를 감지하면, 상기 제2 거리 센서를 활성화시키고, 상기 제1 및 제2 거리 센서가 상기 로봇 장치의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 상기 물체와의 거리에 대한 정보를 수신하며, 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에서 힌지가 후방으로 이동한 그립 장치의 측면도이다.
도 3 내지 도 4는 제3 및 제4 구동 모터가 서로 다른 길이를 갖는 그립 장치의 측면도이다.
도 5는 제1 및 제2 링크부가 각각 단일 링크로 구현된 그립 장치의 측면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7a 내지 도 7f는 그립 장치의 그립 동작이 거리 센서의 측정 값에 따라 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 그립 장치의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제1 핑거(10), 제2 핑거(20), 제1 링크부(100), 제2 링크부(200), 힌지(300), 제1 액츄에이터(400), 제2 액츄에이터(500) 및 지지대(600)를 포함할 수 있다.
제1 핑거(10)와 제2 핑거(20)는 서로 마주보도록 배치되고, 소정 거리만큼 이격되어 사이에 그립 할 물건이 배치되는 공간을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 핑거(10, 20)는 후술할 제1 내지 제2 액츄에이터(400, 500)가 구동하고, 제1 및 제2 링크부(100, 200)가 구동력을 전달함에 따라 사이의 간격(L2)이 조정될 수 있다.
제1 링크부(100)는 제1 가이드 슬롯(121)이 형성되고 제1 핑거(10)를 지지할 수 있다. 제2 링크부(200)는 제2 가이드 슬롯(221)이 형성되고 제2 핑거(20)를 지지할 수 있다.
제1 및 제2 링크부(100, 200)는 각각 4절 링크(four-bar linkage)의 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 링크부(100,200)는 각각 차례로 연결된 3개의 링크를 포함하고, 상술한 3개의 링크와 제1 또는 제2 핑거(10, 20)는 총 4개의 접점이 연결되어 닫힌 고리(closed-loop) 형상을 가질 수 있다.
다만, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 상술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 각각 단일 링크로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 각 단일 링크는 서로 교차 연결된 상태로 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지할 수 있다.
힌지(300)는 제1 가이드 슬롯(121) 및 제2 가이드 슬롯(221) 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부(100, 200)를 연결할 수 있다.
힌지(300)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 받침점 역할을 할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 받침점으로 하여 회전할 수 있고, 이에 따라 그립 동작이 수행될 수 있다.
또한, 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221) 내에서 이동 가능하므로, 필요에 따라 그립할 물건과 가까워지거나 멀어지도록 그 위치가 변경될 수 있다.
이에 따라, 그립력이 크게 필요한 물건을 그립하는 경우, 힌지(300)는 물건과 가까운 곳에 배치되어, 힘 전달비가 증대되므로 적은 힘으로도 물건을 효과적으로 그립할 수 있다. 반대로, 그립력이 작게 필요한 물건을 그립하는 경우, 힌지(300)는 물건과 먼 곳에 배치되어, 힘 전달비가 감소되므로 구동력의 크기를 별도로 변경하지 않더라도, 동일한 구동력으로 용이하게 물건을 그립할 수 있다.
제1 액츄에이터(400)는 제1 및 제2 링크부(100, 200) 중 적어도 하나를 이동시켜서 제1 핑거(10) 및 제2 핑거(20) 사이의 간격(L2)을 조정할 수 있다. 제1 액츄에이터는 후술할 제3 링크(130) 및 제6 링크(230)의 간격(L1)을 조정할 수 있다.
구체적으로, 제1 액츄에이터(400)는 제1 및 제2 링크부(100, 200) 각각의 일 단 사이의 간격(L1)을 증가시키거나 감소시키고, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 회전하게 되므로, 제1 및 제2 링크부(100, 200)에 각각 지지된 제1 및 제2 핑거(10, 20)도 그 간격(L2)이 증가되거나 감소될 수 있다.
그립 장치(1)가 그립 동작을 수행하는 경우, 제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 일 단을 상측으로 이동시키고, 제2 링크부(200)의 일 단은 하측으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 링크부(100)는 힌지(300)를 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 제2 링크부(200)는 힌지(300)를 중심으로 시계방향으로 회전할 수 있다. 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 회전에 따라 서로 가까워지도록 이동할 수 있고, 사이에 배치된 물건을 가압하여 그립 동작을 수행할 수 있다.
반대로, 그립 장치(1)가 드랍 동작을 수행하는 경우, 제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 일 단을 하측으로 이동시키고, 제2 링크부(200)의 일 단은 상측으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 링크부(100)는 힌지(300)를 중심으로 시계방향으로 회전하고, 제2 링크부(200)는 힌지(300)를 중심으로 반시계방향으로 회전할 수 있다. 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 회전에 따라 서로 멀어지도록 이동할 수 있고, 사이에 배치된 물건을 드랍할 수 있다.
제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)의 제3 링크(130)를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터(410) 및 제2 링크부(200)의 제6 링크(230)를 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터(420)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 구동 모터(410, 420)는 리니어 모터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제3 링크(130)와 제6 링크(230)를 이동시킬 수 있는 모터라면 그 종류에는 제한이 없다.
즉, 제1 및 제2 리니어 모터(410, 420)가 제3 및 제6 링크(130, 230)를 서로 반대 방향으로 이동시킴에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 그립 동작이나 드랍 동작을 수행할 수 있다.
제1 액츄에이터(400)는 제1 링크부(100)를 이동시키는 제1 리니어 모터(410) 및 제2 링크부(200)를 이동시키는 제2 리니어 모터(420)로 구성되는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 리니어 모터(410)만으로 구성되고, 제2 링크부(200)는 일 단이 지지대(600)에 고정된 상태로 형성될 수 있고, 제1 링크부(100)만 이동하여도 상술한 그립 및 드랍 동작이 원활하게 수행될 수 있다.
제2 액츄에이터(500)는 힌지(300)를 제1 가이드 슬롯(121) 및 제2 가이드 슬롯(221) 내에서 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 액츄에이터(500)는 제3 구동 모터(510)만을 포함하여 하나의 모터로 힌지를 이동시키거나, 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)를 모두 포함하여 2개의 모터로 힌지를 이동시킬 수 있다.
제3 구동 모터(510)는 본체(511) 및 연결 부재(512)를 포함할 수 있다. 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)는 일 단이 힌지(300)와 연결되며 길이가 가변될 수 있다.
구체적으로, 연결 부재(512)는 본체(511)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 길이가 가변되며, 이에 따라 연결 부재(512)와 연결된 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221)을 따라 이동할 수 있다.
제3 구동 모터(510)는 제1 링크부(100)의 제2 링크(120) 상에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 힌지(300)와 동일한 높이에서 지지대(600)에 본체(511)가 고정되어 힌지(300)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수도 있다.
제4 구동 모터(520)는 상술한 제3 구동 모터(510)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제4 구동 모터(520)는 본체(521) 및 연결 부재(522)를 포함하고, 연결 부재(522)는 일 단이 힌지(300)와 연결되며 본체(521)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하여 길이가 가변될 수 있다.
제3 구동 모터(510)는 제1 링크부(100)의 제2 링크(120)상에 배치되어 힌지(300)를 제1 가이드 슬롯(121)을 따라서 이동시킬 수 있다. 제4 구동 모터(520)는 제2 링크부(200)의 제5 링크(220) 상에 배치되어 힌지를 제2 가이드 슬롯(221)을 따라서 이동시킬 수 있다.
제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)는 서로 같은 길이를 갖도록 이동할 수 있고, 다른 길이를 갖도록 이동할 수도 있다. 이에 따라, 힌지(300)는 전방 및 후방뿐만 아니라 상측 및 하측으로도 이동할 수 있고, 그립 장치(1)의 그립 가능한 영역을 확장할 수 있다. 이에, 관하여는 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
제3 및 제4 구동 모터(510, 520)는 길이가 가변되는 리니어 모터일 수 있고, 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현될 수 있으나, 그 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 제1 및 제2 링크부(100, 200)의 구조를 보다 상세히 설명하기로 한다.
제1 링크부(100)는 제1 핑거(10)의 제1 지점(11)에 연결되는 제1 링크(110), 제1 핑거(10)의 제2 지점(12)과 연결되며 제1 링크(110)와 나란하게 배치되는 제2 링크(120) 및 제2 링크(120)와 연결되며 제1 핑거(10)와 나란하게 배치되는 제3 링크(130)를 포함할 수 있다.
제2 링크부(200)는 제2 핑거(20)의 제1 지점(21)에 연결되는 제4 링크(210), 제2 핑거(20)의 제2 지점(22)과 연결되며 제4 링크(210)와 나란하게 배치되는 제5 링크(220) 및 제5 링크(220)에 연결되며 제2 핑거(20)와 나란하게 배치되는 제6 링크(230)를 포함할 수 있다.
제 3 및 제6 링크(130, 230)는 제1 및 제2 링크부(100, 200)가 회전하여도 수평한 형상을 유지할 수 있다. 또한, 제1 가이드 슬롯(121)은 제2 링크(120)에 형성되고, 제2 가이드 슬롯(221)은 제5 링크(220)에 형성될 수 있다.
제3 링크(130)는 상기 제1 핑거(10)의 제1 지점(11)과 제2 지점(12) 사이의 거리(D1)와 동일한 길이(S1)를 가질 수 있다. 또한, 제6 링크(230)는 제2 핑거(20)의 제1 지점(21)과 제2 지점(22) 사이의 거리와 동일한 길이(S2)를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 링크(110, 120, 130)가 상술한 구조를 가짐에 따라, 제1 내지 제3 링크(110, 120, 130)와 제1 핑거(10)의 일 영역은 대략 평행사변형의 형상을 가지게 되므로, 제1 핑거(10)는 수평한 형상을 유지할 수 있다.
마찬가지로, 제4 내지 제6 링크(210, 220, 230)가 상술한 구조를 가짐에 따라, 제4 내지 제6 링크(210, 220, 230)와 제2 핑거(20)의 일 영역은 대략 평행사변형의 형상을 가지게 되므로, 제2 핑거(20)는 수평한 형상을 유지할 수 있다.
즉, 본원의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 평행사변형의 형상을 갖는 4절 링크가 대칭적으로 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지하는 구조을 가지므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 수평한 상태를 유지하면서 안정적으로 물건을 그립할 수 있다.
제2 및 제5 링크(120, 220)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제2 및 제5 링크(120, 220)의 일 영역은 그립할 물체가 위치하는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 사이 공간에서 후방을 바라보았을 때, 볼록한 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 그 사이의 공간이 더욱 넓게 형성되므로, 부피가 큰 물건도 용이하게 그립할 수 있다. 또한, 그립 동작을 수행하는 경우, 그립할 물건과 제1 및 제2 링크부(100, 200)와의 간섭을 최소화하면서 물건을 용이하게 그립할 수 있다.
지지대(600)는 로봇의 암이나 바디부일 수 있으며, 제1 액츄에이터(400)를 지지하고, 제1 액츄에이터(400)가 이동하는 경로를 제공할 수 있다. 지지대(600)는 수직한 형상으로 도시되었으나, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 긴 길이를 갖도록 이동하여, 힌지(300)가 그립할 물건과 가깝게 배치된 모습을 도시한 것일 수 있다.
그립 장치(1)가 넙적한 물건(예를 들어, 접시)을 그립하는 경우, 넙적한 물건은 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 좁은 간격(L2)과 높은 그립력을 요구할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 힌지(300)를 물건에 가깝게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 감소시킴과 동시에 높은 힘 전달비로 넙적한 물건도 용이하게 그립할 수 있다.
도 2는 도 1에서 힌지가 후방으로 이동한 모습을 나타내는 측면도이다.
도 2을 참조하면, 도 2에 비하여 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 짧은 길이를 갖도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립할 물건으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다.
그립 장치(1)가 긴 높이를 갖는 물건(예를 들어, 컵)을 그립하는 경우, 긴 높이를 갖는 물건은 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 넓은 간격(L2)과 낮은 그립력을 요구할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 힌지(300)를 물건으로부터 멀게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 증가시킴과 동시에 낮은 힘 전달비로 긴 높이를 갖는 물건도 용이하게 그립할 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 동일한 구동원을 사용하여도, 받침점의 역할을 수행하는 힌지의 위치를 그립의 대상 물건에 가깝게 혹은 멀게 이동시켜서, 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)과 힘 전달비를 변화시켜서, 다양한 물건을 가장 효과적인 구조로 그립할 수 있다.
도 3 내지 도 4는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)가 서로 다른 길이를 갖는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)보다 긴 길이를 가짐에 따라, 힌지(300)가 상측으로 이동한 모습을 도시한 것일 수 있다. 반대로, 도 4는 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)보다 짧은 길이를 가짐에 따라, 힌지(300)가 하측으로 이동한 모습을 도시한 것일 수 있다.
구체적으로, 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)이 서로 다른 길이를 가짐에 따라, 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 의하여 그립이 이루어지는 높이를 나타내는 그립선(G)이 그립 장치의 중심선(C)보다 상측 또는 하측에 위치할 수 있다.
그립선(G)은 힌지(300)의 높이에 대응한 수평선으로, 그립 장치(1)에 의해 물건이 그립되는 지점을 나타낼 수 있다. 또한, 중심선(C)은 그립 장치(1)가 상하 대칭의 형상을 갖는 경우, 그 대칭의 기준이 되는 수평선일 수 있다.
예를 들어, 선반과 같은 높은 곳에 그립할 물건이 배치되는 경우, 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 긴 길이를 갖도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 그립 장치(1)의 그립선(G)은 중심선(C)보다 높은 곳에 형성되므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 선반과 간섭 없이 용이하게 높은 곳에 배치된 물건을 그립할 수 있다.
반대로, 바닥이나 책상과 같은 낮은 곳에 그립할 물건이 배치되는 경우, 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)에 비하여 짧은 길이를 갖도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 그립 장치(1)의 그립선(G)은 중심선(C)보다 낮은 곳에 형성되므로, 제1 및 제2 핑거(10, 20)는 바닥이나 책상과 간섭 없이 용이하게 낮은 곳에 배치된 물건도 그립할 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 동일한 길이를 가지도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립할 물건의 형상에 대응하는 위치로 이동될 수 있고, 적은 힘으로도 물건을 용이하게 그립 동작을 수행할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 그립 장치(1)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 서로 상이한 길이를 가지도록 이동함에 따라, 힌지(300)는 그립 장치(1)의 중심선(C)과 상이한 그립선(G)을 형성할 수 있고, 선반, 바닥, 책상과 같은 지지체에 간섭없이 물건을 용이하게 그립할 수 있다.
도 6은 제1 및 제2 링크부가 각각 단일 링크로 구현된 그립 장치의 측면도이다.
도 6을 참조하면, 그립 장치(1)의 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 각각 지지하는 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 단일 링크로 구현될 수 있다. 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 서로 교차 배치되고, 힌지(300)를 통하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 링크부(100, 200)는 대략 가위의 형상을 가질 수 있다.
제1 및 제2 링크부(100, 200)는 각각 길이 방향으로 제1 및 제2 가이드 슬롯(101, 201)이 형성될 수 있다. 힌지(300)는 제1 및 제2 가이드 슬롯(101, 201) 내에서 이동할 수 있다.
제1 액츄에이터(400)는 2개의 구동 모터로 구현될 수 있으나, 구동 모터의 개수가 이에 한정되는 것은 아니고, 하나의 구동 모터로 구현되어 제1 링크부(100) 또는 제2 링크부의 후단에 결합될 수 있다.
제2 액츄에이터(500)는 하나의 구동 모터로 구현되어, 힌지(300)를 이동시킬 수 있다. 제2 액츄에이터(500)는 지지대(600)에 배치되어 힌지(300)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수 있다. 다만, 제2 액츄에이터(500)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니고, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 링크부(100) 또는 제2 링크부(200)에 지지될 수도 있다.
제1 및 제2 링크부(100, 200)가 단일 링크로 구현된 경우에도, 힌지(300)는 물건의 형상에 대응하여 기 설정된 위치로 이동할 수 있다. 구체적으로, 접시와 같이 큰 그립력과 좁은 핑거 간격이 필요한 경우, 힌지(300)는 제2 액츄에이터(500)에 의하여 그립할 물건에 가깝게 전방으로 이동할 수 있다. 또한, 컵과 같이 작은 그립력과 넓은 핑거 간격이 필요한 경우, 힌지(300)는 제2 액츄에이터(500)에 의하여 그립할 물건으로부터 멀어지는 후방으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 제1 액츄에이터(400)가 동일한 구동력으로 작동하여도, 그립 장치(1)는 물체의 형상에 적합한 힘 전달비로 물체를 효율적으로 그립할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 그립 장치(1), 프로세서(700), 이미지 센서(810), 압력 센서(820), 거리 센서(830) 및 메모리(900)를 포함할 수 있다.
그립 장치(1)는 제1 핑거(10), 제2 핑거(20) 및 링크부(100, 200)를 포함할 수 있다. 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 교차 배치되고 제1 및 제2 핑거(10, 20)를 지지할 수 있다. 또한, 그립 장치(1)는 링크부(100, 200) 상에서 힌지(300)의 위치를 이동하여 링크부(100, 200)의 받침 점을 조정할 수 있다.
구체적으로, 링크부(100, 200)는 힌지(300)를 중심으로 교차 배치되는 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)를 포함할 수 있다. 제1 링크부(100)는 제1 가이드 슬롯(101, 121)이 형성되고 제1 핑거(10)를 지지할 수 있다. 제2 링크부(200)는 제2 가이드 슬롯(201, 221)이 형성되고 제1 링크부(100)와 교차하여 배치되며 제2 핑거(20)를 지지할 수 있다.
힌지(300)는 제1 가이드 슬롯(101, 121) 및 제2 가이드 슬롯(201, 221) 내에서 이동 가능하며, 제1 링크부(100) 및 제2 링크부(200)의 교차지점에서 제1 및 제2 링크부(100, 200)를 연결할 수 있다.
또한, 그립 장치(1)는 힌지(300)를 제1 및 제2 가이드 슬롯(121, 221) 내에서 이동시키는 액츄에이터(500)를 포함할 수 있다. 액츄에이터(500)는 힌지(300)와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재(501, 512, 522)를 포함할 수 있다.
그립 장치(1)의 링크부(100, 200)는 도 1에 도시된 바와 같이 4절 링크로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이 단일 링크로 구현될 수도 있다. 그립 장치(1)의 구성에 관하여 상술한 예와 중복되는 부분은 설명을 간략히 하거나 생략할 수 있다.
프로세서(700)는 로봇 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(700)는 중앙처리장치(Central Processing Unit(CPU)) 또는 어플리케이션 프로세서(Application Processor(AP))를 포함할 수 있다. 또는, 프로세서(700)는 적어도 하나의 범용 프로세서(General Processor), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), SoC(System on Chip), MICOM(Microcomputer), 드라이버 IC 등으로 구현될 수 있다.
이미지 센서(810)는 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서(810)는 로봇 장치(1000) 주변의 물체를 촬영할 수 있는 구성으로 카메라일 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(810)는 3D 카메라 또는 뎁스 카메라로 구현될 수 있다.
이와 같은 이미지 센서(810)는 로봇 장치(1000)의 바디부 또는 헤드부에 배치될 수 있으나, 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그립 장치(1)의 링크부(100, 200), 제1 및 제2 핑거(10, 20) 등 다양한 위치에 배치될 수 있다.
압력 센서(820)는 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(820)는 압전 소자(Piezoelectric element) 또는 로드셀(Load Cell)을 포함하여, 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 전기 신호로 변환하여 프로세서(700)로 전송할 수 있다.
압력 센서(820)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 마주보는 일 면에 배치될 수 있다. 압력 센서(820)는 2개로 구현되어 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 모두 배치되거나, 1개로 구현되어 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 한 곳에 배치될 수 있다.
그립 장치(1)가 물체를 그립하는 경우, 압력 센서(820)는 물체가 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 가하는 압력을 감지하며, 이를 전기 신호로 변환하여 프로세서(700)에 전송할 수 있다.
거리 센서(830)는 물체와의 거리를 감지할 수 있다. 구체적으로, 거리 센서(830)는 발광부 및 수광부를 포함하고, 발광부에 의해 조사된 광이 물체에 의해 반사되어 수광부에 수신되기까지의 시간에 기초하여 센서 및 물체간의 거리를 감지하는 TOF(Time-Of-Flight) 기반의 센서로 구현될 수 있다.
예를 들어, 거리 센서(830)는 적외선의 조사 후, 적외선이 물체에 의해 반사되어 수신되는 시간에 기초하여 물체까지의 거리를 감지하는 적외선 센서로 구현될 수 있다. 다만, 거리 센서(830)의 종류가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 초음파 센서 또는 라이다 센서 등 물체와의 거리를 감지할 수 있는 다양한 센서로 구현될 수 있다. 또한, TOF 기반의 센서는 일 실시 예로서, 본 개시의 센서는 물체와의 거리를 감지할 수 있는 센서이면 어떠한 센서라도 무방하다.
거리 센서(830)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세서는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
메모리(900)는 로봇 장치(1000)의 구성요소의 전반적인 동작을 제어하기 위한 운영체제(Operating System: OS) 및 메모리(900)의 구성요소와 관련된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.
이에 따라, 프로세서(700)는 메모리(900)에 저장된 다양한 명령 또는 데이터 등을 이용하여 로봇 장치(1000)의 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
특히, 메모리(900)는 다양한 물체의 형상 정보, 그립할 물체에 의해 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 가해지는 임계 압력값, 그립 장치(1)가 위치하는 지점별로 거리 센서(830)에 의해 감지된 거리를 합산한 값을 저장할 수 있다.
프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체의 형상, 위치에 관한 정보를 수신하고, 이를 분석하여 물체의 위치, 크기, 형태, 종류 등을 판단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 물체 인식 알고리즘을 통해 물체를 인식함으로써, 물체의 크기, 형태, 종류 등을 판단하고, 물체의 깊이 정보에 기초하여 물체의 위치를 판단할 수 있다.
이하에서는, 본 개시의 일 예에 따른 이미지 센서(810)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세스를 상세히 설명하기로 한다.
이미지 센서(810)는 그립할 물체의 위치 및 형상을 감지하고, 그 정보를 프로세서(700)로 전송할 수 있다. 프로세서(700)는 이미지 센서(810)로부터 수신한 정보와 메모리(900)에 저장된 다양한 물체의 형상 정보를 비교하여, 물체의 종류 및 위치를 판단한다.
이후, 프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체에 대응한 힌지(300) 위치를 갖도록 그립 장치(1)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 이미지 센서(810)가 감지한 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 연결 부재(501, 512, 522)의 길이를 결정하고, 연결 부재(501, 512, 522)가 결정된 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(700)가 그립할 물건을 접시와 같이 넙적한 형상을 가진 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 연결 부재(501, 512, 522)가 긴 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 힌지(300)가 물건에 가깝게 이동되므로 그립 장치(1)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 감소시킴과 동시에 높은 힘 전달비로 넙적한 물건도 용이하게 그립할 수 있다.
또한, 프로세서(700)가 그립할 물건을 컵과 같이 긴 높이를 갖는 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 연결 부재(501, 512, 522)가 짧은 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 잇다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 힌지(300)가 물건에 멀어지도록 이동되므로 그립 장치(1)는 제1 및 제2 핑거(10, 20)의 간격(L2)을 증가시킴과 동시에 작은 힘 전달비로 긴 높이를 갖는 물건도 용이하게 그립할 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 이미지 센서(810) 및 프로세서(700)의 제어 프로세스를 통하여, 동일한 구동원을 사용하여도 받침점의 역할을 수행하는 힌지(300)의 위치를 물체에 가깝게 혹은 멀게 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 로봇 장치(1000)는 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)과 힘 전달비를 물체의 형상에 대응되도록 변화시켜서, 다양한 형상의 물건을 효과적으로 그립할 수 있다.
또한, 프로세서(700)가 그립할 물건이 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 상측 또는 하측에 위치한 것으로 판단한 경우, 프로세서(700)는 제3 및 제4 구동 모터(510, 520)의 각 연결 부재(512, 522)가 서로 다른 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 물체가 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 상측에 위치한 경우, 프로세서(700)는 도 3에 도시된 바와 같이 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 긴 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.
반대로, 물건이 그립 장치(1)의 중심선(C)보다 하측에 위치한 경우, 프로세서(700)는 도 4에 도시된 바와 같이 제3 구동 모터(510)의 연결 부재(512)가 제4 구동 모터(520)의 연결 부재(522)에 비하여 짧은 길이를 갖도록 액츄에이터(500)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 그립 장치(1)는 중심선(C)과 상이한 높이를 갖는 그립선(G)을 기준으로 선반, 바닥, 책상과 같은 지지체에 간섭없이 넓은 범위에서 그립 동작을 용이하게 수행할 수 있다.
이하에서는, 본 개시의 일 예에 따른 압력 센서(820)를 통한 로봇 장치(1000)의 제어 프로세스를 상세히 설명하기로 한다.
그립할 물체가 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이에 위치하게 되면, 제1 액츄에이터(400)에 의하여 그립 장치(1)는 그립 동작을 수행할 수 있다. 이 과정에서, 물체는 제1 및 제2 핑거(10, 20)에 압력을 가할 수 있고, 압력 센서(820)는 그 압력값을 감지할 수 있다.
프로세서(700)는 압력 센서(820)에서 측정된 값에 기초하여 그립 장치(1)의 그립 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(700)는 압력 센서(820)에서 측정된 압력 값과 메모리(900)에 저장된 임계 압력 값과 비교하여, 측정 압력 값이 임계 압력 값에 도달하면 제1 액츄에이터(400)의 구동을 멈추도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 물건이 과도한 압력에 의해 파손되거나 과소한 압력에 의해 그립 장치(1)로부터 미끄러지는 문제점을 방지할 수 있고, 적절한 그립력으로 물건을 안정적으로 그립할 수 있다.
그립 장치(1)의 동작이 거리 센서(830)의 감지 내용에 제어되는 프로세스에 관하여는 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 상세히 후술하기로 한다. 도 7a 내지 도 7f는 그립 장치(1)의 그립 동작이 거리 센서(830)의 측정 값에 따라 제어되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7f를 참조하면, 거리 센서(830)는 제1 핑거(10)에 배치되는 제1 거리 센서(831) 및 제2 핑거(20)에 배치되는 제2 거리 센서(832)를 더 포함할 수 있다.
프로세서(700)는 로봇 장치(1000)가 움직이는 동안 제1 거리 센서(831)가 물체(S)를 감지하면, 제2 거리 센서(832)를 활성화시키고, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)가 로봇 장치(1000)의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 물체(S)와의 거리에 대한 정보를 수신하며, 수신된 정보에 기초하여 그립 장치(1)의 그립 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 도 7a에 도시된 바와 같이 로봇 장치(1000)가 그립할 물체(S)를 향하여 이동하는 동안, 제1 거리 센서(831)는 활성화된 상태로 물체(S)를 감지하고, 제2 거리 센서(832)는 제1 거리 센서(831)를 통해 물체(S)가 감지되기 전까지 비 활성화된 상태일 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 제1 핑거(10) 및 제2 핑거(20) 사이에 물체가 위치하지 않는 상태에서 발생할 수 있는 광의 간섭 효과를 제거할 수 있고, 평소에는 제1 거리 센서(831)만 활성화 함으로써 전력 소모를 최소화하며 프로세서(700)의 부하도 방지할 수 있다.
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 거리 센서(831)가 물체를 감지하면, 프로세서(160)는 비 활성화되어 있던 제2 거리 센서(832)를 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 그립할 물체(S)와의 거리에 대한 정보를 수신할 수 있다.
그리고, 프로세서(700)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S) 사이의 거리와 제2 거리 센서(832)와 물체(S) 사이의 거리의 차이가 임계 값을 초과하는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 상술한 거리 차이 값이 임계 값을 초과하는 것으로 판단되면, 프로세서(700)는 거리 차이 값이 임계 값 이하가 되도록 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상술한 임계 값이 0으로 설정된 경우, 프로세서(700)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S) 사이의 거리와 제2 거리 센서(832)와 물체(S) 사이의 거리가 동일하도록 제1 및 제2 핑거(10, 20) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
이에 따라, 그립 장치(1)가 물체(S)를 그립할 때, 제1 및 제2 핑거(10, 20)가 물체(S)를 향하여 동일한 속도로 동시에 접근하여 물체(S)를 안정적으로 그립할 수 있다.
이후, 도 7c, 도 7d 및 도 7e에 도시된 바와 같이 로봇 장치(1000)는 물체(S)가 위치하는 방향으로 계속해서 이동할 수 있다. 프로세서(700)는 로봇 장치(1000)가 이동하는 동안, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 물체와의 거리에 대한 정보를 순차적으로 수신할 수 있다.
이 경우, 프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 복수의 거리에 대한 정보에 기초하여, 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점을 판단할 수 있다. 그리고, 프로세서(700)는 각 지점에서 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 거리 값이 순차적으로 작아질 경우, 로봇 장치(1000)를 계속해서 물체(S)가 위치하는 방향으로 이동시킬 수 있다.
프로세서(700)는 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)로부터 수신한 거리 값이 순차적으로 작아지던 거리 값이 일 지점에서 커지는 경우, 해당 지점으로 이동하기 직전 지점을 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점으로 판단하고, 로봇 장치(1000)를 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점으로 되돌아 가도록 제어할 수 있다.
도 7f에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 거리 센서(831, 832)와 물체(S)와의 거리가 최소가 되는 지점에 그립 장치(1)가 위치하는 경우, 프로세서(700)는 그립 장치(1)가 물체(S)를 그립하도록 제1 액츄에이터(400)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 액츄에이터(400)의 2개의 구동 모터 사이의 간격(L1)과 제1 및 제2 핑거(10, 20) 사이의 간격(L2)이 작아지도록 제어됨에 따라, 그립 장치(1)는 물체(S)를 그립할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 로봇 장치(1000)는 제1 거리 센서(831)와 물체(S)간의 거리가 최소가 되는 지점 또는 제2 거리 센서(832)와 물체(S)간의 거리가 최소가 되는 지점에서 물체(S)를 그립함으로써, 물체(S)의 중심부 또는 가장 두꺼운 부위를 그립할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 로봇 장치(1000)는 물체(S)를 안정적으로 그립할 수 있으며, 물체(S)의 가장 자리를 그립함으로 인해 발생할 수 있는 물체(S)의 추락, 파손 등의 위험을 예방할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (14)

  1. 제1 핑거;
    상기 제1 핑거와 마주보는 제2 핑거;
    제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부;
    제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부;
    상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하는 힌지;
    상기 제1 및 제2 링크부 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거 사이의 간격을 조정하는 제1 액츄에이터; 및
    상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제2 액츄에이터;를 포함하는 그립 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링크부는,
    상기 제1 핑거의 제1 지점에 연결되는 제1 링크,
    상기 제1 핑거의 제2 지점과 연결되는 제2 링크 및
    상기 제2 링크와 연결되며 상기 제1 핑거와 나란하게 배치되는 제3 링크를 포함하고,
    상기 제2 링크부는,
    상기 제2 핑거의 제1 지점에 연결되는 제4 링크,
    상기 제2 핑거의 제2 지점과 연결되며 상기 제4 링크와 나란하게 배치되는 제5 링크 및
    상기 제5 링크에 연결되며 상기 제2 핑거와 나란하게 배치되는 제6 링크를 포함하며,
    상기 제1 가이드 슬롯은 상기 제2 링크에 형성되고, 상기 제2 가이드 슬롯은 상기 제5 링크에 형성되는, 그립 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 링크는 상기 제1 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖고,
    상기 제6 링크는 상기 제2 핑거의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리와 동일한 길이를 갖는 그립 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이터는,
    상기 제3 링크 및 상기 제6 링크의 간격을 조정하는 그립 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이터는,
    상기 제3 링크를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 모터 및
    상기 제6 링크를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액츄에이터는,
    상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 제3 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 액츄에이터는,
    상기 제2 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제1 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제3 구동 모터 및
    상기 제5 링크 상에 배치되어 상기 힌지를 상기 제2 가이드 슬롯을 따라서 이동시키는 제4 구동 모터를 포함하는 그립 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 구동 모터는 스카치 요크 타입, 랙 앤 피니언 타입 또는 유압 타입으로 구현되는 그립 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 및 제5 링크는 상기 제1 및 제2 핑거 사이 공간을 기준으로 볼록한 형상을 갖는 그립 장치.
  10. 로봇 장치에 있어서,
    물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나를 감지하는 이미지 센서;
    제1 핑거, 제2 핑거 및 힌지를 중심으로 교차 배치되고 상기 제1 및 제2 핑거를 지지하는 링크부를 포함하고, 상기 링크부 상에서 상기 힌지의 위치를 이동하여 상기 링크부의 받침 점을 조정 가능한 그립 장치; 및
    상기 이미지 센서가 감지한 물체에 대응한 힌지 위치를 갖도록 상기 그립 장치를 제어하는 프로세서;를 포함하는 로봇 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 링크부는,
    제1 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 핑거를 지지하는 제1 링크부; 및
    제2 가이드 슬롯이 형성되고, 상기 제1 링크부와 교차하여 배치되며 상기 제2 핑거를 지지하는 제2 링크부;를 포함하고,
    상기 힌지는 상기 제1 가이드 슬롯 및 상기 제2 가이드 슬롯 내에서 이동 가능하며, 상기 제1 링크부 및 상기 제2 링크부의 교차지점에서 상기 제1 및 제2 링크부를 연결하고,
    상기 그립 장치는 상기 힌지를 상기 제1 및 제2 가이드 슬롯 내에서 이동시키는 액츄에이터;를 포함하는 로봇 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 힌지와 연결되며 길이가 가변되는 연결 부재를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서가 감지한 상기 물체의 형상 및 위치 중 적어도 하나에 따라 상기 연결 부재의 길이를 결정하고, 상기 연결 부재가 결정된 길이를 갖도록 상기 액츄에이터를 제어하는 로봇 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 핑거 중 적어도 하나에 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 압력 센서에서 측정된 값에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어하는 로봇 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 핑거에 배치되는 제1 거리 센서; 및
    상기 제2 핑거에 배치되는 제2 거리 센서;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 로봇 장치가 움직이는 동안 상기 제1 거리 센서가 상기 물체를 감지하면, 상기 제2 거리 센서를 활성화시키고,
    상기 제1 및 제2 거리 센서가 상기 로봇 장치의 움직임에 따라 복수의 지점에서 감지한 상기 물체와의 거리에 대한 정보를 수신하며,
    상기 수신된 정보에 기초하여 상기 그립 장치의 그립 동작을 제어하는 로봇 장치.
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