WO2022139305A1 - 로봇 핸드 - Google Patents

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WO2022139305A1
WO2022139305A1 PCT/KR2021/019014 KR2021019014W WO2022139305A1 WO 2022139305 A1 WO2022139305 A1 WO 2022139305A1 KR 2021019014 W KR2021019014 W KR 2021019014W WO 2022139305 A1 WO2022139305 A1 WO 2022139305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finger
link
gripping
unit
suction
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/019014
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
아베유키
강성철
야마기시타케시
Original Assignee
삼성전자주식회사
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to EP21911372.7A priority Critical patent/EP4166286A4/en
Priority to US17/561,160 priority patent/US20220203554A1/en
Publication of WO2022139305A1 publication Critical patent/WO2022139305A1/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
    • 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
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • 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
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand.
  • Patent Document 1 discloses a base, a gripping jaw, a Chebyshev link mechanism connecting the base and the gripping jaw, a housing fixed to the base, and a Chebyshev link rotatably supported on at least one side of the base and the housing
  • a motor having an input shaft for inputting power to the mechanism and an output shaft parallel to the input shaft, a motor supported on the housing, a transmission shaft installed coaxially with the input shaft and rotatably supported by the housing, and power from the output shaft to the transmission shaft
  • a robot hand having a power transmission mechanism for transmitting a power transmission mechanism and a speed reduction device provided between a transmission shaft and an input shaft.
  • Patent Document 2 discloses a robot hand having a motor having a rotating shaft, a plurality of jaws for gripping a work, and a transmission unit provided in a motion transmission path for converting the rotational motion of the motor into a motion for gripping the work by the jaws.
  • the rotating shaft of the motor is connected to the driving magnet to rotate, and each jaw unit is disposed in the vicinity of the driving side magnet in correspondence with each other and the rotational force of the driving magnet is transmitted by magnetic force to rotate the passive magnet.
  • a robot hand is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a robot hand in which a plurality of finger mechanisms are provided on a base, and the plurality of finger mechanisms operate to fold each other's fingers. At least one of the plurality of finger mechanisms is supported by the base.
  • a robot hand configured by a Chebyshev link mechanism including
  • Patent Document 4 discloses a base, a first finger link rotatably connected to the base, a second finger link rotatably connected to the first finger link, and a third finger link rotatably connected to the second finger link a finger link, an auxiliary link for cooperating the relative rotation of the second finger link with respect to the first finger link and the relative rotation of the third finger link with respect to the second finger link, and the first finger link relative rotation with respect to the base a first actuator for applying a driving force to the first finger link so that the second finger link rotates relative to the first finger link and the third finger link relatively rotates with respect to the second finger link;
  • a robot hand having a second actuator that applies a driving force to at least one side of a third finger link is disclosed.
  • Patent Document 1 International Publication No. WO2016/063314
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2015-231652
  • Patent Document 3 International Publication No. WO2010/007795
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2014-97546
  • the associated robot hand includes a configuration in which the first-side gear operates the first-side two links, and the second-side gear operates the second-side two links.
  • both the first-side two links and the second-side two links are always synchronized and operated. Therefore, in this configuration, it is not possible to open and close the two links on the first side and the two links on the second side, and at the same time synchronize the link connecting the two links on the first side and the link connecting the two links on the second side. can't
  • the robot hand can open and close two links on one side and two links on the other side, and at the same time synchronize and operate a link connecting two links on one side and a link connecting two links on the other side want to
  • a robot hand includes a first-side first drive gear configured to rotate by a first-side first actuator, and a second-side second drive configured to rotate by a second-side second actuator.
  • the robot hand controls the first inner link, the second inner link, the first outer link, and the second outer link to open and close by simultaneously operating the first actuator and the second actuator, and A control device for controlling the first external link, the second external link, the first end link and the second end link to operate in synchronization by stopping the first actuator and operating the second actuator.
  • the robot hand may further include a first side first finger connected to the first end link.
  • the first finger part may extend away from the first internal link and the first external link, and may be configured to be bent inward of the first internal link.
  • the first finger unit may include a stopper configured to grip the object.
  • the robot hand may further include a second side second finger connected to the second end link.
  • the second finger unit may include a blowing mechanism configured to blow air toward the object fixed by the first finger unit.
  • the robot hand may further include a clipper disposed between the first finger unit and the second finger unit.
  • the second finger portion may be shorter than the first finger portion.
  • the robot hand may further include a first side first suction unit provided on the first finger unit and a second side second suction unit provided on the second finger unit.
  • the robot hand may further include a third suction unit disposed between the first finger unit and the second finger unit.
  • the robot hand is disposed on the first finger portion with any one or any combination of a first-side first finger portion connected to the first end link and a second-side second finger portion connected to the second end link. It may further include any one or any combination of a first suction part, a second suction part disposed on the second finger part, and a third suction part disposed between the first finger part and the second finger part.
  • the robot hand recognizes the object, identifies whether the method of gripping with the finger is stored in the memory in relation to the object, and when the method of gripping with the finger as the method of gripping the object is stored in the memory, Controlling the object to be gripped with the first finger part, identifying whether the method of gripping with the suction part is stored in the memory in relation to the object, and the method of gripping the object with the suction part as the method of gripping the object is stored in the memory, If there is, it may further include a control device for controlling to grip the object with the first suction unit.
  • the control device is configured to identify whether the combined gripping method is stored in the memory with respect to the object, and when the combined gripping method with respect to the object is stored in the memory, transfer the object to the first finger part or the It may be configured to control to be gripped by one or any combination of the second finger portions and any one or any combination of the first suction portion or the second suction portion.
  • the control device is configured to identify whether the method for combination gripping is not stored in the memory with respect to the object, and based on the absence of the method for gripping the object stored in the memory in association with the object, the first controlling any one or any combination of an operation of gripping with a finger portion and an operation of gripping the object with the first suction portion, and associating an object in a memory based on the operation of successfully gripping the object with the first finger portion register the gripping method with the finger unit, and register the gripping method with the suction unit in relation to the object in a memory based on the operation of successfully gripping the object by the first suction unit.
  • the present invention it is possible to open and close the two links on one side and the two links on the other side, and at the same time synchronize and operate the link connecting the two links on the one side and the link connecting the two links on the other side.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a robot according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a hand part of a robot according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a cross-section of the hand part of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a cross-section of the hand part of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a controller of a robot according to an embodiment.
  • 6A is a flowchart illustrating an operation example of a robot according to an embodiment.
  • 6B is a flowchart illustrating an operation example of a robot according to an embodiment.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • 8A, 8B and 8C are diagrams of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a view of a hand unit according to an embodiment.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • 11A and 11B are diagrams of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • 12A and 12B are diagrams of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • FIGS. 13A, 13B, and 13C are views of a hand unit according to an exemplary embodiment.
  • the robot 10 includes an arm unit 100 , a three-dimensional information acquisition device 150 , an interface cable 151 , a hand unit 200 , an interface cable 201 , and a controller 300 .
  • the arm unit 100 positions the hand unit 200 .
  • the arm unit 100 is not limited thereto, but includes links 111 to 117 and joints 121 to 126 .
  • Links 111 to 117 are portions corresponding to the lower arm, upper arm, wrist, and the like.
  • the joints (121 to 126) are parts corresponding to the joints, and rotatably connect the adjacent links among the links (111 to 117) in at least one direction.
  • each of the joints 121 to 126 makes the adjacent links rotatable as follows.
  • the joint 121 enables the link 112 to rotate with respect to the link 111 around the central axis of the link 111 .
  • Articulation 122 enables link 113 relative to link 112 to rotate about an axis perpendicular to a plane containing links 112 , 113 .
  • the joint 123 makes the link 114 with respect to the link 113, the joint 125 rotatable the link 116 with respect to the link 115, like the joint 122.
  • the joint 124 makes the link 115 with respect to the link 114, the link 117 with respect to the link 116, and the joint 126 rotatable similarly to the joint 121.
  • the three-dimensional information acquisition device 150 is, for example, a device provided in the hand unit 200, and is used to acquire three-dimensional information within a range surrounded by a dotted line in a fan-shaped radial direction. It is information indicating the point cloud on the outline.
  • the three-dimensional information acquisition device 150 may be any device as long as it can acquire three-dimensional information. For example, it may be a 3D camera or a sensor using ultrasound or the like.
  • the interface cable 151 is a cable for transmitting 3D information from the 3D information acquisition device 150 to the controller 300 .
  • the hand unit 200 performs an actual operation according to the purpose of the robot 10 .
  • the hand part 200 is provided at the tip of the arm part 100 . Details of the hand unit 200 will be described later.
  • the interface cable 201 is a cable for transmitting an operation instruction from the controller 300 to the hand unit 200 or for transmitting various sensor signals, which will be described later, from the hand unit 200 to the controller 300 .
  • the controller 300 controls the entire robot 10 .
  • the controller 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, a Read Only Memory (ROM) 302, a Random Access Memory (RAM) 303, and an interface (I/F) 304 including a bus ( 305) is configured to be connected.
  • the CPU 301 loads various programs stored in the ROM 302 or the like into the RAM 303 and executes them, thereby providing each function to be described later.
  • the ROM 302 is a memory for storing various programs executed by the CPU 301 and the like.
  • the RAM 303 is a memory used as a working memory or the like of the CPU 301 .
  • the I/F 304 transmits/receives various types of information to and from the three-dimensional information acquisition device 150 via the interface cable 151 and with the hand unit 200 via the interface cable 201 . In addition, the I/F 304 transmits/receives various types of information to and from the arm unit 100 and the network.
  • FIG. 2 is a perspective view of the hand unit 200 of the robot 10 according to an embodiment.
  • the left side in the drawings is simply referred to as “left”, and the right side in the drawings is simply referred to as “right”.
  • the left side is an example of one side
  • the right side is an example of the other side.
  • the hand part 200 includes a base part 205 .
  • the base part 205 is a base part of the hand part 200 .
  • the hand unit 200 includes motors 211a and 211b.
  • the motor 211a is a power source disposed on the left side of the base portion 205 .
  • the motor 211b is a power source disposed on the right side of the base portion 205 .
  • the motor 211a is an example of an actuator on one side, and the motor 211b is an example of an actuator on the other side.
  • the motors 211a and 211b may be collectively referred to as a motor 211 .
  • the hand part 200 includes first gears 221a and 221b.
  • the first gear 221a is disposed to be connected to the motor 211a on the left side of the base part 205 and rotates as the motor 211a rotates.
  • the first gear 221b is disposed to be connected to the motor 211b on the right side of the base portion 205 and rotates as the motor 211b rotates.
  • the first gear 221a is an example of a first gear on one side
  • the first gear 221b is an example of a first gear on the other side.
  • the first gears 221a and 221b may be collectively referred to as a first gear 221 .
  • the hand part 200 includes second gears 222a and 222b.
  • the second gear 222a is disposed to mesh with the first gear 221b on the left side of the base portion 205 and rotates in the opposite direction as the first gear 221b rotates.
  • the second gear 222b is disposed to mesh with the first gear 221a on the right side of the base portion 205 and rotates in the opposite direction as the first gear 221a rotates.
  • the second gear 222a is an example of the second gear on one side
  • the second gear 222b is an example of the second gear on the other side.
  • the second gears 222a and 222b may be collectively referred to as a second gear 222 .
  • first gear 221a and the second gear 222a constitute a first joint J1a
  • first gear 221b and the second gear 222b constitute a first joint J1b
  • the first joints (J1a, J1b) may be collectively referred to as the first joint (J1)
  • the second joints (J2a, J2b) may be collectively referred to as the second joint (J2).
  • the rotation shaft of the motor 211a may correspond to the rotation shaft of the first gear 221a and the rotation shaft of the second gear 222a.
  • a rotation shaft of the motor 211b may correspond to a rotation shaft of the first gear 221b and a rotation shaft of the second gear 222b.
  • the hand unit 200 includes first links 231a, 231a', 231b.
  • the first links 231a, 231a', 231b are inner links of each finger.
  • the first links 231a and 231a' are connected to the first gear 221a and move in a direction to open and close the fingers as the first gear 221a rotates.
  • the first link 231a and the first link 231a' are integrated as a rigid body.
  • the first link 231b is connected to the second gear 222b and moves in a direction to open and close the finger as the second gear 222b rotates.
  • the first links 231a and 231a' are an example of a first link on one side, and the first link 231b is an example of a first link on the other side.
  • the first links 231a, 231a', and 231b may be collectively referred to as a first link 231 .
  • the hand unit 200 includes second links 232a, 232a', 232b.
  • the second links 232a, 232a', 232b are the outer links of each finger.
  • the second links 232a and 232a' are connected to the second gear 222a and move in a direction to open and close the fingers as the second gear 222a rotates.
  • the second link 232a and the second link 232a' are integrated as a rigid body.
  • the second link 232b is connected to the first gear 221b and moves in a direction to open and close the finger as the first gear 221b rotates.
  • the second links 232a and 232a' are an example of a second link on one side, and the second link 232b is an example of a second link on the other side.
  • the second links 232a, 232a', and 232b may be collectively referred to as a second link 232 .
  • the hand unit 200 includes third links 233a, 233a', 233b.
  • the third links 233a, 233a', 233b are links connecting the inner and outer links of each finger.
  • the third link 233a includes an end of the first link 231a that is not connected to the first gear 221a and a side that is not connected to the second gear 222a of the second link 232a. Connect the ends.
  • the third link 233a' has an end not connected to the first gear 221a of the first link 231a', and is not connected to the second gear 222a of the second link 232a'. Connect the other end.
  • the third link 233b includes an end of the first link 231b that is not connected to the first gear 221b and a side that is not connected to the second gear 222b of the second link 232b. Connect the ends.
  • the third links 233a and 233a' are an example of a third link on one side, and the third link 233b is an example of a third link on the other side.
  • the third links 233a, 233a', and 233b may be collectively referred to as a third link 233 .
  • the portion where the first link 231a and the second link 232a and the third link 233a are connected constitutes the second joint J2a.
  • a portion where the first link 231a ′ and the second link 232a ′ and the third link 233a ′ are connected constitutes the second joint J2a ′.
  • the portion where the first link 231b and the second link 232b and the third link 233b are connected constitutes the second joint J2b.
  • the second joint (J2a, J2a', J2b) may be collectively referred to as the second joint (J2).
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a cross-section when the hand part 200 of FIG. 2 is cut in a plane including the first gear 221a and the second gear 222b.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a cross-section when the hand part 200 of FIG. 2 is cut in a plane including the first gear 221b and the second gear 222a.
  • the motors 211a, 211b are first links 231a, 231a', 231b, second links 232a, 232a', 232b, and third links 233a, 233a', 233b), the operation in the case of rotating will be described.
  • the motor 211a is rotated. Accordingly, the first gear 221a connected to the motor 211a rotates as indicated by the arrow R1a in FIG. 3 . Then, the first link 231a ′ connected to the first gear 221a rotates as indicated by the arrow S1a of FIG. 3 . In addition, since the first link 231a is fixed to the first link 231a', it rotates simultaneously with the first link 231a'.
  • the first links 231a and 231a' rotate around the rotation axis of the motor 211a in association with it, and the first link 231b rotates around the rotation axis of the motor 211b.
  • the first links 231a and 231a' rotate by the same angle in the opposite direction.
  • the motor 211b is rotated. Accordingly, the first gear 221b connected to the motor 211b rotates as indicated by the arrow R2b in FIG. 4 . Then, the second link 232b connected to the first gear 221b rotates as indicated by the arrow S2b of FIG. 4 .
  • the second link 232b is not connected to the first gear 221b due to the positional relationship of the cut surface, but it is assumed that they are actually connected.
  • the second link 232b rotates around the rotation axis of the motor 211b in association with it, and the second links 232a and 232a' rotate around the rotation axis of the motor 211a. It rotates by the same angle in the opposite direction to the second link (232b).
  • the motor 211a is stopped and the motor 211b is rotated. Accordingly, the first gear 221b connected to the motor 211b and the second link 232b connected to the first gear 221b rotate.
  • the second gear 222a meshing with the first gear 221b rotates, and the second link 232a' connected to the second gear 222a rotates.
  • the second link 232a since the second link 232a is fixed to the second link 232a', it rotates simultaneously with the second link 232a'.
  • the second link 232b rotates around the rotation axis of the motor 211b in association with it, and the second links 232a and 232a' are the rotation shafts of the motor 211a. It rotates around the same angle in the opposite direction to that of the second link 232b.
  • the third links 233a, 233a', 233b interlock with each other to the second joint ( It rotates around J2). That is, the third links 233a, 233a', 233b act to synchronously bend inward.
  • the first joint J1 of the three fingers rotates at the same time, and when the motor 211a is stopped and the motor 211b is rotated, the third finger joint J1 is rotated at the same time. Only two joints (J2) rotate at the same time. By combining this movement, the first joint J1 and the second joint J2 can be rotated at an arbitrary angle by interlocking three fingers.
  • first gear 221 and the second gear 222 are directly meshed here, the present invention is not limited thereto.
  • first gear 221 and the second gear 222 may be interlocked to rotate in the opposite direction to each other.
  • a first intermediate gear and a second intermediate gear are sequentially provided from the first gear 221 side to the second gear 222 side, and the first gear 221 and the second gear ( 222) can also be linked.
  • first gear 221 and the first intermediate gear may be connected by a chain
  • first intermediate gear and the second intermediate gear may be directly meshed
  • second gear 222 and the second 2 Intermediate gears can be chained.
  • first gear 221 and the first intermediate gear, the first intermediate gear and the second intermediate gear, the second intermediate gear, and the second gear 222 may be directly meshed with each other.
  • the hand part 200 includes finger parts 241a, 241a', 241b, finger abdomens 242a, 242a', 242b, and tactile sensors 243a, 243a', 243b.
  • the finger portions 241a, 241a', 241b are connected to the third links 233a, 233a', 233b, respectively, and are portions corresponding to fingers.
  • the finger parts 241a and 241a' are an example of one finger part
  • the finger part 241b is an example of the other finger part.
  • the finger parts 241a, 241a', and 241b may be collectively referred to as a finger part 241 .
  • the finger portions 241a, 241a', and 241b are provided in the above, at least one of them may be provided.
  • the finger unit 241 may be understood as an example of a finger unit that is at least one of a finger unit on one side connected to the third link and a finger unit on the other side connected to the third link on the other side.
  • the finger abdomens 242a, 242a', 242b are provided inside the finger parts 241a, 241a', 241b, respectively, and are parts corresponding to the stomach of a human finger.
  • the finger abdomens 242a, 241a', 241b may be made of, for example, an elastic soft material. Finger abdomens 242a, 242a', 242b may be collectively referred to as finger abdomens 242 when it is not necessary to distinguish them.
  • the tactile sensors 243a, 243a', and 243b are provided in the finger portions 241a, 241a', and 241b, respectively.
  • the tactile sensors 243a, 243a', and 243b sense that the finger parts 241a, 241a', 241b grip the object, respectively. Specifically, when the finger parts 241a, 241a', 241b grip the object, the object rotates slightly angularly around the predetermined point of the finger abdomens 242a, 242a', 242b and the tactile sensor 243a, 243a ', 243b) and a grip is sensed based on the contact.
  • the tactile sensors 243a, 243a', and 243b may be collectively referred to as a tactile sensor 243 .
  • a force/torque sensor may be provided instead of the tactile sensor 243 .
  • a current sensor may be provided instead of the tactile sensor 243 , and the current sensor may similarly perform sensing by torque sensing.
  • the hand unit 200 includes suction pads 251a, 251a', 251b, and 251c, and suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c.
  • the suction pads 251a, 251a' and 251b are respectively on the finger part 241a and the finger abdomen 242a, the finger part 241a' and the finger abdomen 242a', the finger part 241b and the finger abdomen 242b, respectively.
  • the suction pads 251a, 251a', and 251b are formed into a finger portion 241a and a finger abdomen 242a, a finger portion 241a' and a finger abdomen 242a', a finger portion 241b and a finger abdomen 242b, respectively. It is for adsorbing and holding an object.
  • one end of a business card is sucked up by suction pads 251a, 251a', and one end is held by suction pad 251b from the opposite side to hold the business card, and it is also possible to store the business card in a business card holder.
  • the folds of cloth or paper are adsorbed on one end with the suction pads 251a and 251a', and the other end is sucked with the suction pad 251b, so that the finger parts 241a, 241a' and the finger parts 241b. ), it is also possible to spread it out by widening it.
  • suction pads 251a, 251a', and 251b are detachable, the installation positions in the drawings are only an example to the last, and the finger parts 241a, 241a', 241b or the finger abdomens 242a, 242a ', 242b) may be installed at any position.
  • the suction pads 251a and 251a' are an example of one side suction unit, and the suction pad 251b is an example of the other side suction unit.
  • the finger abdomens 242a, 242a', 242b are used as the jamming transition epidermis, and the finger abdomens 242a, 242a ', 242b) can be used to hold an object.
  • the finger abdomens 242a and 242a' are an example of the suction part on one side
  • the finger abdomen 242b is an example of the suction part on the other side.
  • the suction pad 251c is provided on the upper surface of the base part 205 in the middle between the finger parts 241a and 241a' and the finger part 241b, that is, on the palm part of the hand.
  • the suction pad 251c is for sucking and holding an object in a state where the finger is stretched.
  • the adsorption pad 251c is an example of an intermediate adsorption
  • the suction pads 251a, 251a', 251b, and 251c may be collectively referred to as the suction pad 251 . Further, although the suction pads 251a, 251a', 251b, and 251c are illustrated, additional suction pads or a smaller number of suction pads may be provided. It can be understood as an example of the suction unit, which is at least one of the part, the other suction unit provided in the other finger unit, and the intermediate suction unit provided in the middle between the one finger unit and the other finger unit.
  • the suction pumps 252a, 252a', 252b are provided in the finger parts 241a, 241a', 241b, respectively, and are connected to the suction pads 251a, 251a', 251b through a suction pipe.
  • the suction pump 252c is provided in the base portion 205 and is connected to the suction pad 251c through a suction pipe.
  • the suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c suck air in the suction pads 251a, 251a', 251b, and 251c, respectively, and adsorb the object to the suction pads 251a, 251a', 251b, and 251c.
  • the installation positions of the suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c are merely examples. All of the suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c may be provided in the base portion 205 .
  • the suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c may be collectively referred to as a suction pump 252 .
  • suction pad 251c three suction pads were provided as the suction pad 251c in the above, it is not limited to this.
  • one suction pad having a size corresponding to the three suction pads may be provided.
  • the hand unit 200 includes pressure sensors 261a, 261a', 261b, and 261c.
  • the pressure sensors 261a, 261a', and 261b are connected to suction pipes in the finger parts 241a, 241a', 241b, respectively.
  • the pressure sensor 261c is connected to the suction pipe in the base part 205 .
  • the pressure sensors 261a, 261a' and 261b are respectively between the suction pad 251a and the suction pump 252a, between the suction pad 251a' and the suction pump 252a', and the suction pad 251b and the suction pump, respectively. Detect the pressure in the suction pipe between the (252b).
  • the pressure sensor 261c senses the pressure in the suction line between the suction pad 251c and the suction pump 252c.
  • the installation positions of the pressure sensors 261a, 261a', 261b, and 261c are merely examples.
  • all of the suction pumps 252a, 252a', 252b, and 252c are provided in the base part 205
  • all of the pressure sensors 261a, 261a', 261b, and 261c are provided in the base part 205.
  • the pressure sensors 261a, 261a', 261b, and 261c may be collectively referred to as a pressure sensor 261 .
  • the hand part 200 includes nail parts 271a, 271a', 271b.
  • the nail parts 271a, 271a', 271b are provided at the ends (tips) of the finger parts 241a, 241a', 241b, respectively.
  • the nail portions 271a, 271a', and 271b are for picking up and gripping an object that is difficult to grip with only the finger portions 241a, 241a' and 241b, respectively. Accordingly, for example, when the thin plate is laid down on the floor, it can be picked up by the nail parts 271a and 271a' and the nail part 271b from both sides.
  • a desired book from among a plurality of books stored in close contact with the bookshelf can be picked up from both sides by the claw parts 271a and 271a' and the nail part 271b.
  • the nail parts 271a, 271a', and 271b may be collectively referred to as a nail part 271 .
  • the finger parts 241a and 241a' are rotatable with the central axis of the finger parts 241a and 241a' as the rotation axis, respectively.
  • first joint J1 and the second joint J2 are provided for each finger, three or more joints may be provided for each finger.
  • two fingers are provided on one side and one finger is provided on the other side, but embodiments are not limited thereto.
  • One finger may be provided on one side and the other side, respectively, or two or more fingers may be provided on one side and the other side, respectively.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the controller 300, the hand unit 200, and the three-dimensional information acquisition device 150 of the robot 10 according to an embodiment.
  • the controller 300 of the robot 10 includes a three-dimensional information processing unit 311 , a storage unit 312 , a determination unit 313 , an operation instruction unit 314 , and a sensor. It includes various hardware configurations having a signal processing unit 315 .
  • the three-dimensional information processing unit 311 receives and processes three-dimensional information from the three-dimensional information acquisition device 150 .
  • the three-dimensional information is information indicating a point cloud on the outline of an object in space, as described above.
  • the three-dimensional information processing unit 311 recognizes an object existing in space from information representing the point cloud.
  • the three-dimensional information processing unit 311 specifies the position of the object recognized from the information representing the point cloud.
  • the position may be, for example, a relative position of the object with respect to the three-dimensional information acquisition device 150 .
  • a three-dimensional information processing unit 311 is provided.
  • the storage unit 312 stores information indicating a correspondence between the type of the object and the method of gripping the object.
  • a method of gripping the object for example, there are a method of gripping the object with the finger portion 241 and a method of gripping the object with the suction pad 251 , and the object is held by the finger portion 241 and the suction pad 251 . ), you can also add a gripping method as a compound action using all of them.
  • the determination unit 313 specifies a method related to the object as the method of holding the object when information indicating the method of holding the object recognized by the three-dimensional information processing unit 311 is stored in the storage unit 312 . Then, the determination unit 313 transmits the specified method to the operation instruction unit 314 .
  • the determination unit 313 sends corresponding information to the operation instruction unit 314 . transmit Then, the determination unit 313 specifies a method that has succeeded in gripping the object (or similar object) based on the sensor signal acquired by the sensor signal processing portion 315, and information indicating this successful method as the method of gripping the object It is stored in the storage unit 312 .
  • the determination unit 313 is provided as an example of a means for registering a method of holding an object.
  • the operation instructing unit 314 controls the hand unit 200 to grip the object in this gripping method.
  • the operation instructing unit 314 may include the first link 231 and the second link 232 . ) instructs the motor 211 to open and close and to bend the third link 233 inward.
  • the operation instruction unit 314 may be configured to suck air in the suction pad 251 .
  • Suction pump 252 is instructed.
  • An operation instruction unit 314 is provided as an example of a configuration for controlling an object to be gripped by one or both of the finger unit and the suction unit.
  • the operation instruction unit 314 holds the object with the finger unit 241 and holds the object with the suction pad ( 251) to control the hand unit 200 to perform at least one of the gripping operations. For example, when the operation instructing unit 314 performs an operation of gripping the object with the finger unit 241 , the operation of opening and closing the first link 231 and the second link 232 and the third link 233 are performed. Instructs the motor 211 to bend inward. Also, for example, when performing an operation of holding an object by the suction pad 251 , the operation instructing unit 314 instructs the suction pump 252 to suck air in the suction pad 251 .
  • the operation instruction unit 314 when performing gripping of an object using a complex operation by the finger part 241 and the suction pad 251, the operation instruction unit 314 is configured to the motor 211 and the suction pump 252. Control to carry out the above two instructions.
  • An operation instruction unit 314 is provided as an example of a configuration for controlling to execute at least one of an operation of gripping an object with a finger portion and gripping an object with a suction portion.
  • the sensor signal processing unit 315 may provide the tactile sensor 243 with a sensor signal indicating a result of gripping an object performed by the operation instructing unit 314 instructing the motor 211 with the finger unit 241 .
  • the sensor signal processing unit 315 may provide the pressure sensor 261 with a sensor signal indicating the result of holding the object by the operation instruction unit 314 instructing the suction pump 252 with the suction pad 251.
  • the sensor signal processing unit 315 is provided as an example of a configuration that controls to detect that the gripping of the object is successful.
  • 6A and 6B are flowcharts illustrating an operation of the controller 300 of the robot 10 according to an embodiment.
  • the three-dimensional information processing unit 311 first receives the three-dimensional information from the three-dimensional information acquisition device 150 ( S321 ). Then, the three-dimensional information processing unit 311 recognizes the object to be gripped by processing the three-dimensional information received in S 321 (S322). In addition, the three-dimensional information processing unit 311 specifies the position of the object recognized in S 322 based on the three-dimensional information received in S 321 (S 323).
  • the determination unit 313 determines whether the object recognized in S 322 is an object held only by the finger unit 241 based on the information stored in the storage unit 312 ( S 324 ).
  • the operation instructing unit 314 controls the hand unit 200 . Instructs a gripping operation by the finger part 241 alone (S325). Specifically, the operation instructing unit 314 instructs the motor 211 to open and close the first link 231 and the second link 232 and to bend the third link 233 inward.
  • the sensor signal processing unit 315 receives tactile information, which is a sensor signal, from the tactile sensor 243 ( S326 ).
  • the determination unit 313 determines that the object is a suction pad (based on information stored in the storage unit 312) ( 251) alone, it is determined whether it is an object to be gripped (S 327).
  • the operation instructing unit 314 is sent to the hand unit 200 .
  • a gripping operation by the suction pad 251 alone is instructed (S328).
  • the operation instruction unit 314 instructs the suction pump 252 to suck the air in the suction pad 251 .
  • the sensor signal processing unit 315 receives the pressure information, which is a sensor signal, from the pressure sensor 261 ( S329 ).
  • the determination unit 313 determines that the object is a finger unit ( 241) and it is determined whether the object is gripped by the combined operation by the suction pad 251 (S330).
  • the operation instruction unit ( 314 instructs a gripping operation in a complex operation using the finger portion 241 and the suction pad 251 for the hand portion 200 (S 331). Specifically, the operation instructing unit 314 instructs the motor 211 to open and close the first link 231 and the second link 232 and to bend the third link 233 inward. Further, the operation instruction unit 314 instructs the suction pump 252 to suck the air in the suction pad 251 .
  • the sensor signal processing unit 315 receives tactile information and pressure information, which are sensor signals, respectively, from the tactile sensor 243 and the pressure sensor 261 ( S332 ).
  • the determination unit 313 determines whether or not the grasping of the object recognized in S 322 is successful ( S 333 ). Specifically, the determination unit 313 performs this determination based on any one of the tactile information received in S326, the pressure information received in S329, and the tactile information and pressure information received in S332.
  • the determination unit 313 determines whether or not the number of executions of the holding operation exceeds a limit number (step 334). And if it is not determined in S334 that the number of executions of the holding operation exceeds the limit number, the determination unit 313 returns the processing to S324 and repeats the processing up to S333.
  • the operation instructing unit 314 instructs the arm 100, the hand unit 200, etc. to move the gripped object to a desired position (S 335).
  • the position to move may be registered in advance with respect to the type of object, for example. Then, the controller 300 ends the process.
  • the controller 300 ends the processing.
  • the operation instruction unit 314 instructs the hand unit 200 to perform a gripping operation by the finger unit 241 alone (S341). Specifically, the operation instructing unit 314 instructs the motor 211 to open and close the first link 231 and the second link 232 and to bend the third link 233 inward.
  • the sensor signal processing unit 315 receives tactile information, which is a sensor signal, from the tactile sensor 243 (S342).
  • the determination unit 313 determines whether or not the grasping of the object recognized in S 322 is successful ( S 343 ). Specifically, the determination unit 313 performs this determination based on the tactile information received in S 342 .
  • the determination unit 313 determines whether the number of executions of the holding operation exceeds a limit number ( S 344 ). And if it is not determined in S344 that the number of executions of the holding operation exceeds the limit number, the determination unit 313 returns the processing to S341 and repeats the processing up to S343.
  • the operation instructing unit 314 instructs the hand unit 200 to perform a holding operation by the suction pad 251 alone (step 345). Specifically, the operation instruction unit 314 instructs the suction pump 252 to suck the air of the suction pad 251 .
  • the sensor signal processing unit 315 receives the pressure information, which is a sensor signal, from the pressure sensor 261 (S346).
  • the determination unit 313 determines whether or not the grasping of the object recognized in S 322 is successful ( S 347 ). Specifically, the determination unit 313 performs this determination based on the pressure information received in S346.
  • the determination unit 313 determines whether the number of executions of the holding operation exceeds a limit number (S348). Then, if it is not determined in S348 that the number of executions of the holding operation exceeds the limit number, the determination unit 313 returns the processing to S345 and repeats the processing up to S347.
  • the operation instructing unit 314 performs a gripping operation as a composite operation by the finger portion 241 and the suction pad 251 to the hand portion 200 . to instruct (S349). Specifically, the operation instructing unit 314 instructs the motor 211 to open and close the first link 231 and the second link 232 and to bend the third link 233 inward. Further, the operation instruction unit 314 instructs the suction pump 252 to suck the air in the suction pad 251 .
  • the sensor signal processing unit 315 receives tactile information and pressure information, which are sensor signals, respectively, from the tactile sensor 243 and the pressure sensor 261 ( S350 ).
  • the determination unit 313 determines whether or not the grasping of the object recognized in S 322 is successful ( S 351 ). Specifically, the determination unit 313 performs this determination based on the tactile information and the pressure information received in S350.
  • the determination unit 313 determines whether the number of executions of the holding operation exceeds a limit number (S352). And if it is not determined in S352 that the number of executions of the holding operation exceeds the limit number, the determination unit 313 returns the processing to S349 and repeats the processing up to S351.
  • the determination unit 313 stores information indicating a method successfully used to grip the object in the storage unit 312 . is stored in (S353). Specifically, the determination unit 313 performs an operation of gripping the object by the finger unit 241 alone in S 341 , and when it is determined that the grip is successful in S 343 , the object is gripped by only the finger portion 241 .
  • the determination unit 313 performs the operation of gripping the object by the suction pad 251 alone in S 345, and when it is determined that the grip is successful in S 347, the object holding the object by the suction pad 251 alone The indicated information is stored in the storage unit 312 .
  • the determination unit 313 performs an operation of gripping the object in a compound operation using both the finger part 241 and the suction pad 251 in S349, and when it is determined that the gripping is successful in S 351, the object is Information representing an object to be gripped by a compound operation using both the finger unit 241 and the suction pad 251 is stored in the storage unit 312 .
  • the operation instructing unit 314 instructs the arm 100, the hand unit 200, and the like to move the gripped object to a desired position (S354).
  • the position to move may be registered in advance with respect to the type of object, for example.
  • the controller 300 ends the process.
  • the controller 300 ends the processing.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the hand unit 410 according to an embodiment. As shown, the hand part 410 has two fingers.
  • the hand unit 410 removes the suction pads 251a and 251b from the finger units 241a and 241b of the hand unit 200 , and provides a blower mechanism 411 to at least one finger unit 241 .
  • the blowing mechanism 411 eg, a fan, a nozzle
  • the finger portion 241b is disposed on the finger portion 241b.
  • an object P such as a cloth or paper is placed on the floor, and as indicated by an arrow while the finger part 241a presses the object P, the blower mechanism 411 When blowing with the , one end of the object P is turned over by the wind. Accordingly, as shown in Fig. 7B, the object P is gripped by the finger portion 241b pressing the object P from the opposite side of the finger portion 241a.
  • the suction pad 251 is removed from both sides of the finger parts 241a and 241b, but the present invention is not limited thereto.
  • the suction pad 251 may not be removed from one side of the finger portions 241a and 241b.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams for explaining the hand unit 420 according to an embodiment.
  • the hand part 420 exemplifies having two fingers.
  • a blowing mechanism 421 (eg, a fan and a nozzle) is added to at least one finger unit 241 of the hand unit 200 .
  • the blowing mechanism 421 is added to the finger part 241b as an example.
  • an object P such as a plastic bag (bag) is placed on the floor, and the suction pad 251a of the finger part 241a is in a state in which the object P is absorbed.
  • the suction pad 251a of the finger part 241a is in a state in which the object P is absorbed.
  • the blowing mechanism 421 when blowing with the blowing mechanism 421, one end of the object P is turned over by the wind.
  • the object P is gripped by the suction pad 251b of the finger portion 241b sucking the object P from the opposite side of the suction pad 251a of the finger portion 241a.
  • FIG. 9 is a view for explaining the hand unit 430 according to an embodiment.
  • the hand unit 430 exemplifies having two fingers.
  • the suction pad 251 is abbreviate
  • the hand unit 430 is provided with a clipper 431 for temporarily fixing an object to the base unit 205 of the hand unit 200 .
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining the hand unit 440 according to an embodiment.
  • the hand unit 440 exemplifies having two fingers.
  • the suction pad 251 is abbreviate
  • the hand unit 440 has one side of the two fingers of the hand unit 200 shorter than the other side. Specifically, the hand part 440 of FIG. 10A is obtained by removing the finger part 241b from the hand part 200 . The hand part 440 of FIG. 10B is provided with a reduced size of the finger part 241b of the hand part 200.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining the hand unit 450 according to an embodiment.
  • the hand part 450 exemplifies having two fingers.
  • the suction pad 251 is abbreviate
  • the hand unit 450 is such that the length of a finger of the hand unit 200 can be lengthened or shortened.
  • 11A shows a state in which the fingers 241a and 241b of the hand unit 450 are bent outward to shorten the fingers. This is an example of a state in which the finger portion is folded toward the first link and the second link.
  • 11B illustrates a state in which the fingers 241a and 241b of the hand unit 450 are extended to elongate the fingers. This is an example of a state in which the finger portion is extended to opposite sides of the first link and the second link.
  • the second links 232a and 232b are curved outwardly so that the finger parts 241a and 241b can be bent outwardly.
  • both the finger parts 241a and 241b are configured to be bent, but the embodiment is not limited thereto. It may be configured such that only one side of the finger portions 241a and 241b can be bent.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the hand unit 460 according to an embodiment.
  • the hand unit 460 exemplifies having two fingers.
  • the suction pad 251 is abbreviate
  • stoppers 461a and 461b are provided on the finger portions 241a and 241b of the hand unit 200 .
  • Figure 12 (a) shows a state before the hand part 460 grips the object.
  • Figure 12 (b) shows a state when the hand unit 460 grips the object (P).
  • the stoppers 461a and 461b prevent the object P from falling, for example by supporting the object P in a direction opposite to gravity.
  • the stoppers 461a and 461b are made of a soft material, the stoppers 461a and 461b are bent along the shape, so the finger The portions 241a and 241b can be fixedly gripped by an object.
  • the description employs a configuration in which the stoppers 461a and 461b are provided on the finger portions 241a and 241b, respectively, the embodiment is not limited thereto.
  • a configuration in which a stopper 461a is provided in the finger portion 241a and a stopper 461b is not provided in the finger portion 241b is adopted, or a stopper 461a is not provided in the finger portion 241a and the finger portion 241b ) may adopt a configuration in which a stopper 461b is provided.
  • FIGS. 13A, 13B, and 13C are diagrams for explaining the hand unit 470 according to an embodiment.
  • the hand unit 470 exemplifies having two fingers.
  • the suction pad 251 is abbreviate
  • a stopper 471 is provided on the finger unit 241 of the hand unit 200 .
  • the stoppers 461a and 461b according to an embodiment are provided outside the finger part 241 in the hand part 470 , but the stopper 471 of the hand part 470 according to an embodiment is the finger part 241 . ) to protrude from the inside.
  • the stopper 471 can be provided in both the finger parts 241a and 241b, the case where it is provided only in the finger part 241b is mentioned as an example here.
  • Figure 13 (a) shows a state in which the hand part 470 is about to grip the object P, such as a plastic bottle.
  • Fig. 13(b) shows a state before gripping the object P in a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 13(a). In this state, the finger portion 241a and the stopper 471 of the finger portion 241b are not in contact with the object P yet.
  • Fig. 13(c) shows a state when the object P is gripped in a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 13(a). In this state, the finger portion 241a and the stopper 471 of the finger portion 241b are in contact with the object P. Accordingly, the stopper 471 is pressed against the object P by the force of the spring 472 , thereby preventing the object P from falling.
  • one gear is configured to work with one link on one side and one link on the other side
  • the other gear is configured to work with one link on the other side and one link on the other side. Accordingly, it is possible to open and close the two links on one side and the two links on the other side, and to synchronize the link connecting the two links on the one side and the link for connecting the two links on the other side to be operated.

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Abstract

로봇 핸드는 제1측 제1액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제1측 제1 구동기어와, 제2측 제2액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제2측 제2구동기어와,상기 제2구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제2구동기어와 연동되는 제1측 제1연동기어와, 상기 제1구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제1구동기어와 연동되는 제2측 제2연동기어와, 상기 제1구동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1내부링크와, 상기 제1연동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1외부링크와, 상기 제1내부링크와 상기 제1 액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제1외부링크에 연결되는 제1측 제1단부링크와, 상기 제2연동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2내부링크와, 상기 제2구동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2외부링크와, 상기 제2내부링크 및 상기 제2액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제2외부링크에 연결되는 제2측 제2단부링크를 구비한다.

Description

로봇 핸드
본 발명은 로봇 핸드에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는 베이스와, 파지조(把持爪)와, 베이스와 파지조를 연결하는 체비셰프 링크기구와, 베이스에 고정된 하우징과, 베이스 및 하우징 중 적어도 일측에 회동 가능하게 지지되며 체비셰프 링크기구로 동력을 입력하는 입력축과, 입력축과 평행한 출력축을 구비하며, 하우징에 지지된 모터와, 입력축과 동축 상에 설치되고, 하우징에 회동 가능하게 지지된 전동축과, 출력축에서 전동축으로 동력을 전달하는 동력전달기구와, 전동축과 입력축의 사이에 마련된 감속 장치를 구비하는 로봇 핸드가 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는 회전축을 갖는 모터와, 워크를 파지하는 복수의 조부(爪部)와, 모터의 회전 운동을 조부가 워크를 파지하는 운동으로 변환하는 운동전달경로에 마련된 전달부를 구비한 로봇 핸드에 있어서, 전달부는 모터의 회전축이 연결되어 회전하는 구동측 마그넷과, 이 구동측 마그넷의 근처에 조부마다 대응 배치되어 자력(磁力)에 의해 구동측 마그넷의 회전력이 전달되어 회전하는 수동측 마그넷을 구비하고 있는 로봇 핸드가 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는 베이스에 복수의 손가락기구가 마련되어 있으며, 복수의 손가락기구가 서로의 손가락부를 접리(接離)시키도록 동작하는 구성의 로봇 핸드에 있어서, 복수의 손가락기구 중 적어도 하나가 베이스에 지지되는 기단부를 중심으로 회전 구동되는 원동절과, 기단부가 베이스에 요동 가능하게 연결된 종동절과, 기단부가 원동절의 끝 부분에 요동 가능하게 연결되어 중앙부가 종동절의 끝 부분에 요동 가능하게 연결된 중간절을 구비하는 체비셰프 링크기구에 의해 구성되고, 중간절의 끝 부분에 손가락부가 마련되는 로봇 핸드가 개시되어 있다.
특허 문헌 4에는 기초부와, 기초부에 회전 가능하게 연결되는 제1 손가락 링크와, 제1 손가락 링크에 회전 가능하게 연결되는 제2 손가락 링크와, 제2 손가락 링크에 회전 가능하게 연결되는 제3 손가락 링크와, 제1 손가락 링크에 대한 제2 손가락 링크의 상대적인 회전과 제2 손가락 링크에 대한 제3 손가락 링크의 상대적인 회전을 연동시키는 보조 링크와, 기초부에 대해 제1 손가락 링크가 상대적으로 회전하도록 제1 손가락 링크에 구동력을 부여하는 제1 액츄에이터와, 제1손가락 링크에 제2 손가락 링크가 상대적으로 회전하며 또 제2 손가락 링크에 대해 제3 손가락 링크가 상대적으로 회전하도록 제2 손가락 링크와 제3 손가락 링크 중 적어도 일측에 구동력을 부여하는 제2 액츄에이터를 구비하는 로봇 핸드가 개시되어 있다.
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
[특허 문헌 1] 국제 공개 WO2016/063314호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특개 2015-231652호 공보
[특허 문헌 3] 국제 공개 WO2010/007795호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특개 2014-97546호 공보
관련 로봇 핸드는 제1측 기어가 제1측 2개의 링크를 동작시키고, 제2측 기어가 제2측 2개의 링크를 동작시키는 구성을 포함한다. 그러나, 이러한 구성은 제1측 2개의 링크도 제2측 2개의 링크도 항상 동기화해서 동작하게 된다. 따라서, 이러한 구성은 제1측 2개의 링크와 제2측 2개의 링크를 개폐 동작시키는 동시에 제1측 2개의 링크를 연결하는 링크와 제2측 2개의 링크를 연결하는 링크를 동기화 동작시키는 것은 할 수 없다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 로봇 핸드는 일측 2개의 링크와 타측 2개의 링크를 개폐 동작시키는 동시에 일측 2개의 링크를 연결하는 링크와 타측 2개의 링크를 연결하는 링크를 동기화해서 동작시키는 것을 가능하게 하고자 한다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 로봇 핸드는 제1측 제1액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제1측 제1 구동기어와, 제2측 제2액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제2측 제2구동기어와, 상기 제2구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제2구동기어와 연동되는 제1측 제1연동기어와, 상기 제1구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제1구동기어와 연동되는 제2측 제2연동기어와, 상기 제1구동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1내부링크와, 상기 제1연동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1외부링크와, 상기 제1내부링크와 상기 제1 액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제1외부링크에 연결되는 제1측 제1단부링크와, 상기 제2연동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2내부링크와, 상기 제2구동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2외부링크와, 상기 제2내부링크 및 상기 제2액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제2외부링크에 연결되는 제2측 제2단부링크를 포함한다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터를 동시에 동작시킴으로써, 상기 제1내부링크, 상기 제2내부링크, 상기 제1외부링크 및 상기 제2외부링크가 개폐 동작을 하도록 제어하고, 상기 제1액츄에이터를 정지하고 상기 제2액츄에이터를 동작시킴으로써, 상기 제1외부링크, 상기 제2외부링크, 상기 제1단부링크 및 상기 제2단부링크가 동기화해서 동작하도록 제어하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1단부링크에 연결된 제1측 제1손가락부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1손가락부는 상기 제1내부링크 및 상기 제1외부링크로부터 멀어지게 연장되고, 상기 제1내부링크의 내측으로 구부릴 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제1손가락부는 물체를 파지하도록 구성되는 스토퍼를 구비할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제2단부링크에 연결된 제2측 제2손가락부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2손가락부는 상기 제1손가락부에 의해 고정된 물체를 향해 공기를 송풍하도록 구성되는 송풍 기구를 구비할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 클리퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 제2손가락부는 상기 제1손가락부보다 짧을 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1손가락부에 마련된 제1측 제1흡착부와, 상기 제2손가락부에 마련된 제2측 제2흡착부를 더 포함할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 제3흡착부를 더 포함할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 상기 제1단부링크에 연결된 제1측 제1손가락부 및 상기 제2단부링크에 연결된 제2측 제2손가락부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합과, 상기 제1손가락부에 배치된 제1흡착부, 상기 제2손가락부에 배치된 제2흡착부 및 상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 제3흡착부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 로봇 핸드는 물체를 인식하고, 손가락부로 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고, 상기 물체의 파지 방법으로서 상기 손가락부로 파지하는 방법이 메모리에 저장되어 있는 경우에, 상기 물체를 상기 제1손가락부로 파지하도록 제어하고, 흡착부로 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고, 상기 물체의 파지 방법으로서 상기 흡착부로 파지하는 방법이 메모리에 저장되어 있는 경우에, 상기 물체를 상기 제1흡착부로 파지하도록 제어하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 장치는 조합 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고, 상기 물체와 관련하여 상기 조합 파지하는 방법이 메모리에 저장된 경우에, 상기 물체를 상기 제1손가락부 또는 상기 제2손가락부 중 하나 또는 임의의 조합 및 상기 제1흡착부 또는 상기 제2흡착부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합으로 파지하도록 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 장치는 조합 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있지 않은지 여부를 식별하고, 상기 물체와 관련하여 상기 메모리에 저장된 상기 물체의 파지 방법이 없는 것에 기반하여, 상기 물체를 상기 제1손가락부로 파지하는 동작 및 상기 물체를 상기 제1흡착부로 파지하는 동작 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 제어하고, 상기 제1손가락부가성공적으로 상기 물체를 파지하는 동작에 기반하여 메모리에 물체와 관련하여 상기 손가락부로 파지하는 방법을 등록하며, 상기 제1흡착부가 성공적으로 상기 물체를 파지하는 동작에 기반하여 메모리에 물체와 관련하여 상기 흡착부로 파지하는 방법을 등록하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 일측 2개의 링크와 타측 2개의 링크를 개폐 동작시키는 동시에 일측 2개의 링크를 연결하는 링크와 타측 2개의 링크를 연결하는 링크를 동기화해서 동작시키는 것이 가능해진다.
특정 실시예의 상술한 측면과 다른 측면, 특징 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해지는 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 로봇의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 로봇의 핸드부에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 핸드부의 단면을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 핸드부의 단면을 도시한 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 로봇의 컨트롤러를 도시한 블록도이다.
도 6a는 일 실시 예에 따른 로봇의 동작 예를 도시한 흐름도이다.
도 6b는 일 실시 예에 따른 로봇의 동작 예를 도시한 흐름도이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
도 8a, 8b 및 8c는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한도면이다.
도 10a 및 10b는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
도 11a 및 11b는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
도 12a 및 12b는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
도 13a, 13b 및 13c는 일 실시 예에 따른 핸드부에 대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 본 문서에서 "제1" 및 "제2"라는 용어는 중요도 또는 순서에 관계없이 해당 구성 요소를 사용할 수 있으며, 구성 요소를 한정하지 않고 구성 요소를 구별하기 위해 사용된다. "적어도 다음 중 하나"와 같은 표현은 요소 목록 앞에 올 때 요소의 전체 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 하나"라는 표현은 a만, b만, c만, a와 b 모두, a와 c 모두, b와 c 모두 또는 a, b, c 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 로봇(10)의 구성 예를 도시한 도면이다. 로봇(10)은 아암부(100)와, 삼차원정보 취득장치(150)와, 인터페이스 케이블(151)과, 핸드부(200)와, 인터페이스 케이블(201)과, 컨트롤러(300)를 구비한다.
아암부(100)는 핸드부(200)를 위치시킨다. 아암부(100)는 이에 한정되는 것은 아니지만, 링크(111 ~ 117)와, 관절(121 ~ 126)을 포함한다. 링크(111 ~ 117)는 하완, 상완, 손목 등에 상당하는 부분이다. 관절(121 ~ 126)은 관절에 상당하는 부분으로, 링크(111 ~ 117) 중 인접하는 링크를 적어도 하나의 방향으로 회전 가능하게 연결한다. 도면에서는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 관절(121 ~ 126)은 각각 인접하는 링크를 이하와 같이 회전 가능하게 하고 있다. 관절(121)은 링크(111)에 대해 링크(112)를, 링크(111)의 중심축 주위로 회전 가능하게 하고 있다. 관절(122)은 링크(112)에 대해 링크(113)를, 링크(112, 113)를 포함하는 평면에 수직한 축 주위로 회전 가능하게 하고 있다. 관절(123)은 링크(113)에 대해 링크(114)를, 관절(125)은 링크(115)에 대해 링크(116)를, 관절(122)과 마찬가지로 회전 가능하게 하고 있다. 관절(124)은 링크(114)에 대해 링크(115)를, 관절(126)은 링크(116)에 대해 링크(117)를, 관절(121)과 마찬가지로 회전 가능하게 하고 있다.
삼차원정보 취득장치(150)는 예를 들어, 핸드부(200)에 마련된 장치이고,부채꼴의 반경 방향의 점선으로 둘러싸인 범위 내의 삼차원 정보를 취득하는 데 사용된다.. 삼차원 정보란 그 범위 내 물체의 윤곽 상의 점군(點群)을 나타내는 정보이다. 여기에서, 삼차원정보 취득장치(150)는 삼차원 정보를 얻을 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 관계 없다. 예를 들어, 3D 카메라이거나 초음파 등을 이용한 센서일 수도 있다.
인터페이스 케이블(151)은 삼차원정보 취득장치(150)로부터 컨트롤러(300)로 삼차원 정보를 전송하기 위한 케이블이다.
핸드부(200)는 로봇(10)의 용도에 따라 실제 조작을 수행한다. 핸드부(200)는 아암부(100)의 선단에 설치되어 있다. 핸드부(200)의 자세한 내용은 후술한다.
인터페이스 케이블(201)은 컨트롤러(300)로부터 핸드부(200)로 동작 지시를 전송하거나 핸드부(200)에서 컨트롤러(300)로 후술하는 각종 센서 신호를 전송하기 위한 케이블이다.
컨트롤러(300)는 로봇(10) 전체를 제어한다. 컨트롤러(300)는 CPU(Central Processing Unit)(301)과, ROM(Read Only Memory)(302)과, RAM(Random Access Memory)(303)과, 인터페이스(I/F)(304)가 버스(305)를 통해 연결되도록 구성되어 있다. CPU(301)는 ROM(302) 등에 저장된 각종 프로그램을 RAM(303)에 로드해서 실행함으로써, 후술하는 각 기능을 제공한다. ROM(302)은 CPU(301)가 실행하는 각종 프로그램 등을 저장하는 메모리이다. RAM(303)은 CPU(301)의 작업 메모리 등으로 이용되는 메모리이다. I/F(304)는 삼차원정보 취득장치(150)와의 사이에서 인터페이스 케이블(151)을 통해, 핸드부(200)와의 사이에서 인터페이스 케이블(201)을 통해, 각종 정보를 송수신한다. 또한, I/F(304)는 아암부(100)와의 사이, 및 네트워크와의 사이에서 각종 정보를 송수신한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 로봇(10)의 핸드부(200)에 대한 사시도이다. 여기서, 이하 도면 중 왼쪽을 간단히 "좌측"이라 칭하고, 도면 중 오른쪽을 간단히 "우측"이라고 칭한다. 보는 위치에 따라서는 좌측이 전방측(앞쪽)이 되고 우측이 후방측(뒤쪽)이 되는 경우, 좌측이 우측이 되고 우측이 좌측이 되는 경우, 좌측이 후방측이 되고 우측이 전방측이 되는 경우 등이 있기 때문에, 좌측은 일측의 일례이고, 우측은 타측의 일례이다.
도시한 바와 같이, 핸드부(200)는 베이스부(205)를 포함한다. 베이스부(205)는 핸드부(200)의 기초가 되는 부분이다.
핸드부(200)는 모터(211a, 211b)를 포함한다. 모터(211a)는 베이스부(205)의 좌측 부분에 배치된 동력원이다. 모터(211b)는 베이스부(205)의 우측 부분에 배치된 동력원이다. 모터(211a)는 일측 액츄에이터의 일례이며, 모터(211b)는 타측 액츄에이터의 일례이다. 모터(211a, 211b)는 모터(211)라 통칭할 수도 있다.
핸드부(200)는 제1 기어(221a, 221b)를 포함한다. 제1 기어(221a)는 베이스부(205)의 좌측에서 모터(211a)에 연결하도록 배치되어 모터(211a)가 회전함에 따라 회전한다. 제1 기어(221b)는 베이스부(205)의 우측에서 모터(211b)에 연결하도록 배치되어 모터(211b)가 회전함에 따라 회전한다. 제1 기어(221a)는 일측 제1 기어의 일례이며, 제1 기어(221b)는 타측 제1 기어의 일례이다. 제1 기어(221a, 221b)는 제1 기어(221)라 통칭할 수도 있다.
핸드부(200)는 제2 기어(222a, 222b)를 포함한다. 제2 기어(222a)는 베이스부(205)의 좌측에서 제1 기어(221b)와 치합하도록 배치되어 제1 기어(221b)가 회전함에 따라 그 역방향으로 회전한다. 제2 기어(222b)는 베이스부(205)의 우측에서 제1 기어(221a)와 치합하도록 배치되어 제1 기어(221a)가 회전함에 따라 그 역방향으로 회전한다. 제2 기어(222a)는 일측 제2 기어의 일례이며, 제2 기어(222b)는 타측 제2 기어의 일례이다. 제2 기어(222a, 222b)는 제2 기어(222)라 통칭할 수도 있다.
여기에서, 제1 기어(221a) 및 제2 기어(222a)는 제1 관절(J1a)을 구성하고 제1 기어(221b) 및 제2 기어(222b)는 제1 관절(J1b)을 구성한다. 제1 관절(J1a, J1b)은 제1 관절(J1)이라 통칭할 수 있으며, 제2 관절(J2a, J2b)은 제2 관절(J2)이라고 통칭할 수도 있다. 예를 들어, 모터(211a)의 회전축은 제1 기어(221a)의 회전축 및 제2 기어(222a)의 회전축에 대응될 수 있다. 예를 들어, 모터(211b)의 회전축은 제1 기어(221b)의 회전축 및 제2 기어(222b)의 회전축에 대응될 수 있다.
핸드부(200)는 제1 링크(231a, 231a', 231b)를 포함한다. 제1 링크(231a, 231a', 231b)는 각 손가락의 내측 링크이다. 제1 링크(231a, 231a')는 제1 기어(221a)에 연결되어 제1 기어(221a)가 회전함에 따라 손가락을 개폐하는 방향으로 움직인다. 제1 링크(231a)와 제1 링크(231a')는 강체(剛體)로서 일체화되어 있다. 제1 링크(231b)는 제2 기어(222b)에 연결되어 제2 기어(222b)가 회전함에 따라 손가락을 개폐하는 방향으로 움직인다. 제1 링크(231a, 231a')는 일측 제1 링크의 일례이며, 제1 링크(231b)는 타측 제1 링크의 일례이다. 제1 링크(231a, 231a', 231b)는 제1 링크(231)라 통칭할 수도 있다.
핸드부(200)는 제2 링크(232a, 232a', 232b)를 포함한다. 제2 링크(232a, 232a', 232b)는 각 손가락의 외측 링크이다. 제2 링크(232a, 232a')는 제2 기어(222a)에 연결되어 제2 기어(222a)가 회전함에 따라 손가락을 개폐하는 방향으로 움직인다. 제2 링크(232a) 및 제2 링크(232a')는 강체로서 일체화되어 있다. 제2 링크(232b)는 제1 기어(221b)에 연결되어 제1 기어(221b)가 회전함에 따라 손가락을 개폐하는 방향으로 움직인다. 제2 링크(232a, 232a')는 일측 제2 링크의 일례이며, 제2 링크(232b)는 타측 제2 링크의 일례이다. 제2 링크(232a, 232a', 232b)는 제2 링크(232)라 통칭할 수도 있다.
핸드부(200)는 제3 링크(233a, 233a', 233b)를 포함한다. 제3 링크(233a, 233a', 233b)는 각 손가락의 내측 링크와 외측 링크를 연결하는 링크이다. 제3 링크(233a)는 제1 링크(231a)의 제1 기어(221a)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부와, 제2 링크(232a)의 제2 기어(222a)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부를 연결한다. 제3 링크(233a')는 제1 링크(231a')의 제1 기어(221a)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부와, 제2 링크(232a')의 제2 기어(222a)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부를 연결한다. 제3 링크(233b)는 제1 링크(231b)의 제1 기어(221b)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부와, 제2 링크(232b)의 제2 기어(222b)에 연결되어 있지 않은 쪽의 단부를 연결한다. 제3 링크(233a, 233a')는 일측 제3 링크의 일례이며, 제3 링크(233b)는 타측 제3 링크의 일례이다. 제3 링크(233a, 233a', 233b)는 제3 링크(233)라 통칭할 수도 있다.
여기에서, 제1 링크(231a)와 제2 링크(232a)와 제3 링크(233a)가 연결하는 부분은 제2 관절(J2a)을 구성한다. 또한, 제1 링크(231a')와 제2 링크(232a’)와 제3 링크(233a')가 연결하는 부분은 제2 관절(J2a')을 구성한다. 또한, 제1 링크(231b)와 제2 링크(232b)와 제3 링크(233b)가 연결하는 부분은 제2 관절(J2b)을 구성한다. 제2 관절(J2a, J2a', J2b)은 제2 관절(J2)이라 통칭할 수도 있다.
도 3은 도 2의 핸드부(200)를 제1 기어(221a) 및 제2 기어(222b)를 포함하는 평면으로 절단했을 때의 단면을 도시한 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2의 핸드부(200)를 제1 기어(221b) 및 제2 기어(222a)를 포함하는 평면으로 절단했을 때의 단면을 도시한 사시도이다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 모터(211a, 211b)가 제1 링크(231a, 231a', 231b), 제2 링크(232a, 232a', 232b) 및 제3 링크(233a, 233a', 233b)를 회전시키는 경우의 동작에 대해 설명한다.
우선, 제1 링크(231a, 231a', 231b)를 회전시키는 경우의 동작에 대해 설명한다.
이 경우는, 모터(211a)를 회전시킨다. 이에 따라, 모터(211a)에 연결된 제1 기어(221a)가 도 3의 화살표(R1a)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 그리고, 제1 기어(221a)에 연결된 제1 링크(231a')가 도 3의 화살표(S1a)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 또한, 제1 링크(231a)는 제1 링크(231a')에 고정되어 있기 때문에, 제1 링크(231a')와 동시에 회전한다.
한편, 제1 기어(221a)가 회전하면, 제1 기어(221a)와 치합하는 제2 기어(222b)가 도 3의 화살표(R1b)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 그리고, 제2 기어(222b)에 연결된 제1 링크(231b)가 도 3의 화살표(S1b)로 나타낸 바와 같이 회전한다.
이와 같이, 모터(211a)를 회전시키면, 그에 연동하여 제1 링크(231a, 231a')가 모터(211a)의 회전축 주위로 회전하고, 제1 링크(231b)가 모터(211b)의 회전축 주위로 제1 링크(231a, 231a')와는 역방향으로 동일한 각도만큼 회전한다.
다음으로, 제2 링크(232a, 232a', 232b)를 회전시키는 경우의 동작에 대해 설명한다.
이 경우는, 모터(211b)를 회전시킨다. 이에 따라 모터(211b)에 연결된 제1 기어(221b)가 도 4의 화살표(R2b)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 그리고, 제1 기어(221b)에 연결된 제2 링크(232b)가 도 4의 화살표(S2b)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 여기서, 도 4에서는 절단면의 위치 관계로 제2 링크(232b)가 제1 기어(221b)에 연결되어 있지 않도록 되어 있지만, 실제로는 연결되어 있는 것으로 한다.
한편, 제1 기어(221b)가 회전하면, 제1 기어(221b)와 치합하는 제2 기어(222a)가 도 4의 화살표(R2a)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 그리고, 제2 기어(222a)에 연결된 제2 링크(232a’)가 도 4의 화살표(S2a)로 나타낸 바와 같이 회전한다. 또한, 제2 링크(232a)는 제2 링크(232a’)에 고정되어 있기 때문에, 제2 링크(232a')도 동시에 회전한다.
이와 같이, 모터(211b)를 회전시키면, 그에 연동하여 제2 링크(232b)가 모터(211b)의 회전축 주위로 회전하고, 제2 링크(232a, 232a')가 모터(211a)의 회전축 주위로 제2 링크(232b)와는 역방향으로 동일한 각도만큼 회전한다.
이어서, 제3 링크(233a, 233a', 233b)를 회전시키는 경우의 동작에 대해 설명한다.
이 경우는, 예를 들어 모터(211a)를 정지하고, 모터(211b)를 회전시킨다. 이에 따라 모터(211b)에 연결된 제1 기어(221b)와, 제1 기어(221b)에 연결된 제2 링크(232b)가 회전한다.
한편, 제1 기어(221b)와 치합하는 제2 기어(222a)가 회전하고, 제2 기어(222a)에 연결된 제2 링크(232a')가 회전한다. 또한, 제2 링크(232a)는 제2 링크(232a’)에 고정되어 있기 때문에, 제2 링크(232a')와 동시에 회전한다.
상술한 바와 같이, 모터(211b)를 회전 시키면, 그에 연동하여 제2 링크(232b)가 모터(211b)의 회전축 주위로 회전하고, 제2 링크(232a, 232a')가 모터(211a)의 회전축 주위로 제2 링크(232b)와는 역방향으로 동일한 각도만큼 회전한다. 그러나, 모터(211a)의 회전이 정지되며, 제1 링크(231a, 231a', 231b)가 움직이지 않기 때문에, 제3 링크(233a, 233a', 233b)가 연동하여 각 손가락의 제2 관절(J2)의 주위로 회전한다. 즉, 제3 링크(233a, 233a', 233b)가 동기해서 내측으로 굽히도록 작동한다.
즉, 모터(211a)와 모터(211b)를 동시에 동일 각도 회전 시키면, 세 손가락의 제1 관절(J1)이 동시에 회전하고, 모터(211a)를 정지하고 모터(211b)를 회전시키면 세 손가락의 제2 관절(J2)만이 동시에 회전한다. 이 움직임의 조합에 의해, 제1 관절(J1) 및 제2 관절(J2)을 세 손가락끼리 연동시켜 임의의 각도로 회전시킬 수 있다.
또한, 여기에서는 제1 기어(221)와 제2 기어(222)가 직접 치합하도록 했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 기어(221)와 제2 기어(222)는 연동해서 서로 역방향으로 회동하도록 할 수도 있다.
예를 들어, 제1 기어(221) 측에서 제2 기어(222) 측으로 순차적으로 제1 중간 기어, 제2 중간 기어를 마련하고, 이러한 중간 기어를 통해 제1 기어(221)와 제2 기어(222)를 연동시킬 수도 있다.
이와 관련하여 첫 번째 예로서,제1 기어(221)와 제1 중간 기어는 체인으로 연결될 수 있고, 제1 중간 기어와 제2 중간 기어는 직접 치합될 수 있으며, 제2 기어(222)와 제2 중간 기어는 체인으로 연결될 수 있다.
두 번째 예로서, 제1 기어(221)와 제1 중간 기어, 제1 중간 기어와 제2 중간 기어, 제2 중간 기어 및 제2 기어(222)는 각각 직접 치합될 수 있다.
또한, 다시 도 2 내지 도 4를 참조하여 핸드부(200)의 구성에 대한 설명을 계속한다.
핸드부(200)는 손가락부(241a, 241a', 241b)와 손가락 복부(腹部)(242a, 242a', 242b) 및 촉각 센서(243a, 243a', 243b)를 포함한다.
손가락부(241a, 241a', 241b)는 각각 제3 링크(233a, 233a', 233b)에 연결되어 있으며, 손가락에 상당하는 부분이다. 손가락부(241a, 241a')는 일측 손가락부의 일례이며, 손가락부(241b)는 타측 손가락부의 일례이다. 손가락부(241a, 241a', 241b)는 손가락부(241)라 통칭할 수도 있다. 또한, 상기에서는 손가락부(241a, 241a', 241b)를 마련했지만, 이 가운데 적어도 하나를 마련하는 것일 수도 있다. 그런 의미에서 손가락부(241)는 일측 제3 링크에 연결된 일측 손가락부와 타측 제3 링크에 연결된 타측 손가락부 중 적어도 하나인 손가락부의 일례라고 파악할 수도 있다.
손가락 복부(242a, 242a', 242b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b)의 내측에 설치되어 있으며, 인간의 손가락의 배(腹)에 상당하는 부분이다. 손가락 복부(242a, 241a', 241b)는 예를 들어, 탄성이 있는 연질 재료로 구성될 수 있다. 손가락 복부(242a, 242a', 242b)는 이들을 구별할 필요가 없는 경우는 손가락 복부(242)라 통칭할 수도 있다.
촉각 센서(243a, 243a', 243b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b) 내에 마련되어 있다. 촉각 센서(243a, 243a', 243b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b)가 물체를 파지한 것을 감지한다. 구체적으로는, 손가락부(241a, 241a', 241b)가 물체를 파지했을 때, 물체는 손가락 복부(242a, 242a', 242b)가 소정의 지점을 중심으로 약간 각도 회전하고촉각 센서(243a, 243a', 243b)에 접촉하도록 야기하며 접촉에 기반하여 파지가 감지된다. 촉각 센서(243a, 243a', 243b)는 촉각 센서(243)라 통칭할 수도 있다. 여기서, 촉각 센서(243) 대신에 역각 센서(force/torque sensor)를 마련할 수도 있다. 혹은, 촉각 센서(243) 대신에 전류 센서를 마련하고, 전류 센서가 토크 센싱에 의해 마찬가지로 감지를 수행하도록 할 수도 있다.
또한 핸드부(200)는 흡착 패드(251a, 251a', 251b, 251c)와, 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c)를 포함한다.
흡착 패드(251a, 251a', 251b)는 각각 손가락부(241a) 및 손가락 복부(242a), 손가락부(241a') 및 손가락 복부(242a'), 손가락부(241b) 및 손가락 복부(242b)에 장착되어 있다. 흡착 패드(251a, 251a', 251b)는 각각 손가락부(241a) 및 손가락 복부(242a), 손가락부(241a') 및 손가락 복부(242a'), 손가락부(241b) 및 손가락 복부(242b)로 물체를 흡착하여 파지하기 위한 것이다. 따라서, 예를 들어, 흡착 패드(251a, 251a')로 명함의 일단을 흡착해서 들어 올리고, 흡착 패드(251b)로 그 일단을 반대편에서 잡도록 흡착하여 명함을 파지하고, 명함 지갑에 수납하는 것도 가능해진다. 혹은 예를 들어, 천이나 종이의 주름을 흡착 패드(251a, 251a')로 그 일단을 흡착하고, 흡착 패드(251b)로 그 타단을 흡착시켜서 손가락부(241a, 241a')와 손가락부(241b)를 넓힘으로써 펴지도록 하는 것도 능해진다. 여기에서, 흡착 패드(251a, 251a', 251b)는 착탈 가능하게 되어 있기 때문에, 도면의 설치 위치는 어디까지나 일례에 불과할 뿐, 손가락부(241a, 241a', 241b) 또는 손가락 복부(242a, 242a', 242b)의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 흡착 패드(251a, 251a')는 일측 흡착부의 일례이고, 흡착 패드(251b)는 타측 흡착부의 일례이다. 또한, 흡착 패드(251a, 251a', 251b)를 손가락 복부(242a, 242a', 242b)에 설치하는 대신 손가락 복부(242a, 242a', 242b)를 재밍 전이 표피로 해서, 손가락 복부(242a, 242a', 242b)로 물체를 파지할 수 있도록 할 수도 있다. 이 경우, 손가락 복부(242a, 242a')는 일측 흡착부의 일례이며, 손가락 복부(242b)는 타측 흡착부의 일례이다.
흡착 패드(251c)는 손가락부(241a, 241a’)와 손가락부(241b)의 중간의 베이스부(205) 상면, 즉 손으로 말하면 손바닥 부분에 마련되어 있다. 흡착 패드(251c)는 손가락을 편 상태에서 물체를 흡착하여 파지하기 위한 것이다. 흡착 패드(251c)는 중간 흡착부의 일례이다.
흡착 패드(251a, 251a', 251b, 251c)는 흡착 패드(251)라 통칭할 수도 있다. 또한, 흡착 패드(251a, 251a', 251b, 251c)가 도시되었지만, 추가 흡착 패드 또는 더 적은 수의 흡착 패드가 마련될 수 있다.그런 의미에서 흡착 패드(251)는 일측 손가락부에 마련된 일측 흡착부, 타측 손가락부에 마련된 타측 흡착부 및 일측 손가락부와 타측 손가락부의 중간에 마련된 중간 흡착부 중 적어도 하나인 흡착부의 일례로 파악할 수 있다.
흡인 펌프(252a, 252a', 252b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b) 내에 마련되고, 흡착 패드(251a, 251a', 251b)에 흡인 관로를 통해 연결된다. 흡인 펌프(252c)는 베이스부(205) 내에 마련되고, 흡착 패드(251c)에 흡인 관로를 통해 연결된다. 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c)는 각각 흡착 패드(251a, 251a', 251b, 251c) 내에서 공기를 흡입하여 흡착 패드(251a, 251a', 251b, 251c)에 물체를 흡착시킨다. 여기에서, 상기 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c)의 설치 위치는 어디까지나 일례이다. 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c) 모두를 베이스부(205) 내에 마련할 수도 있다. 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c)는 흡인 펌프(252)라 통칭할 수도 있다.
또한, 상기에서는 흡착 패드(251c)로서 세 개의 흡착 패드를 마련했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이 세 개의 흡착 패드와 대응되는 크기의 한 개의 흡착 패드를 마련할 수도 있다.
또한, 핸드부(200)는 압력 센서(261a, 261a’, 261b, 261c) 를 포함한다. 압력 센서(261a, 261a’, 261b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b) 내의 흡인 관로에 연결된다. 압력 센서(261c)는 베이스부(205) 내의 흡인 관로에 연결된다. 압력 센서(261a, 261a’, 261b)는 각각 흡착 패드(251a)와 흡인 펌프(252a)의 사이, 흡착 패드(251a')와 흡인 펌프(252a')의 사이, 흡착 패드(251b)와 흡인 펌프(252b)의 사이의 흡인 관로 내 압력을 감지한다. 압력 센서(261c)는 흡착 패드(251c)와 흡인 펌프(252c) 사이의 흡인 관로 내의 압력을 감지한다. 여기에서, 상기 압력 센서(261a, 261a’, 261b, 261c)의 설치 위치는 어디까지나 일례이다. 예를 들어, 흡인 펌프(252a, 252a', 252b, 252c) 모두가 베이스부(205) 내에 마련되어 있는 경우에는 압력 센서(261a, 261a’, 261b, 261c) 모두를 베이스부(205) 내에 마련할 수도 있다. 압력 센서(261a, 261a’, 261b, 261c)는 압력 센서(261)라 통칭할 수도 있다.
또한, 핸드부(200)는 손톱부(271a, 271a’, 271b) 를 포함한다. 손톱부(271a, 271a’, 271b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b)의 끝단(선단)에 마련된다. 손톱부(271a, 271a’, 271b)는 각각 손가락부(241a, 241a', 241b)만으로는 파지하기 어려운 물체를 집어서 파지하기 위한 것이다. 따라서, 예를 들어, 얇은 판이 바닥에 눕혀 배치되어 있는 경우, 이를 손톱부(271a, 271a')와 손톱부(271b)로 양쪽에서 집어 들어올릴 수 있다. 혹은, 예를 들어, 책장에 밀접해서 수납된 복수의 책 중에서 원하는 책을 손톱부(271a, 271a')와 손톱부(271b)로 양쪽에서 집어 꺼낼 수 있다. 손톱부(271a, 271a’, 271b)는 손톱부(271)라 통칭할 수도 있다.
핸드부(200)에서는 손가락부(241a, 241a’)가 각각 손가락부(241a, 241a')의 중심축을 회전축으로 해서 회전 가능한 구성이 채용되어 있다.
또한, 핸드부(200)에서는 각 손가락에 제1 관절(J1) 및 제2 관절(J2)을 마련했지만, 각 손가락에 3개 이상의 관절을 마련할 수도 있다.
더욱이, 핸드부(200)에서는 일측에 2개의 손가락을 마련하고, 타측에 한 개의 손가락을 마련했지만, 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 일측 및 타측에 각각 한 개의 손가락을 마련하거나 일측 및 타측에 각각 2개 이상의 손가락을 마련할 수도 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 로봇(10)의 컨트롤러(300), 핸드부(200), 삼차원정보 취득장치(150)를 도시한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 로봇(10)의 컨트롤러(300)는 삼차원정보 처리부(311)와, 저장부(312)와, 판단부(313)와, 동작 지시부(314)와, 센서신호 처리부(315)를 구비하는 다양한 하드웨어 구성을 포함한다.
삼차원정보 처리부(311)는 삼차원정보 취득장치(150)로부터 삼차원 정보를 수신하여 처리한다. 여기에서, 삼차원 정보란 상술한 바와 같이, 공간 내 물체의 윤곽 상의 점군(點群)을 나타내는 정보이다. 삼차원정보 처리부(311)는 점군 을 나타내는 정보로부터 공간 내에 존재하는 물체를 인식한다. 또한, 삼차원정보 처리부(311)는 점군 을 나타내는 정보로부터 인식된 물체의 위치를 특정한다. 이 경우 위치는 예를 들어, 삼차원정보 취득장치(150)에 대한 물체의 상대적인 위치일 수 있다. 물체를 인식하는 구성의 일례로서, 삼차원정보 처리부(311)를 마련하고 있다.
저장부(312)는 물체의 종별과 물체의 파지 방법 간의 대응을 나타내는 정보를 저장한다. 여기에서, 물체의 파지 방법에는 예를 들어, 물체를 손가락부(241)로 파지하는 방법과, 물체를 흡착 패드(251)로 파지하는 방법이 있고 물체를 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)를 모두 사용하는 복합 동작으로 파지하는 방법을 추가할 수도 있다.
판단부(313)는 삼차원정보 처리부(311)에 의해 인식된 물체의 파지 방법을 나타내는 정보가 저장부(312)에 저장되어 있는 경우, 그 물체의 파지 방법으로서 물체와 관련된 방법을 특정한다. 그리고, 판단부(313)는 이 특정된 방법을 동작 지시부(314)에 전달한다.
또한, 판단부(313)는 삼차원정보 처리부(311)에 의해 인식된 물체의 파지 방법을 나타내는 정보가 저장부(312)에 저장되어 있지 않은 경우는, 그에 대응되는 정보를 동작 지시부(314)에 전달한다. 그리고, 판단부(313)는 센서신호 처리부(315)에서 취득한 센서 신호에 기초하여 물체(또는 유사한 물체)를 파지하는 데 성공한 방법을 특정하고, 그 물체의 파지 방법으로서 이 성공한 방법을 나타내는 정보를 저장부(312)에 저장한다. 예를 들어, 물체의 파지 방법을 등록하는 수단의 일례로 판단부(313)를 마련하고 있다.
동작 지시부(314)는 저장부(312)에 저장된 물체의 파지 방법을 나타내는 정보가 판단부(313)로부터 전달된 경우에는 물체를 이 파지 방법으로 파지하도록 핸드부(200)를 제어한다. 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체의 파지 방법으로서 손가락부(241)로 파지하는 방법을 나타내는 정보가 판단부(313)로부터 전달된 경우, 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)를 개폐하는 동작과, 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 하도록 모터(211)에 지시한다. 또한, 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체의 파지 방법으로서 흡착 패드(251)로 파지하는 방법을 나타내는 정보가 판단부(313)로부터 전달된 경우, 흡착 패드(251) 내의 공기를 흡인하도록 흡인 펌프(252)에 지시한다. 혹은, 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체의 파지 방법으로서 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)를 사용한 복합 동작으로 파지하는 방법을 나타내는 정보가 판단부(313)로부터 전달된 경우는 모터(211) 및 흡인 펌프(252)에 파지와 흡착 모두를 수행할 수 있도록 한다. 물체를 손가락부와 흡착부 중 하나 또는 모두로 파지하도록 제어하는 구성의 일례로서 동작 지시부(314)를 마련하고 있다.
동작 지시부(314)는 물체의 파지 방법이 저장부(312)에 저장되어 있지 않다는 것을 나타내는 정보가 판단부(313)로부터 전달된 경우, 물체를 손가락부(241)로 파지 및 물체를 흡착 패드(251)로 파지하는 동작 중 적어도 하나를 수행하도록 핸드부(200)를 제어한다. 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체를 손가락부(241)로 파지하는 동작을 수행할 경우, 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)를 개폐하는 동작과 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 하도록 모터(211)에 지시한다. 또한, 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체를 흡착 패드(251)로 파지하는 동작을 수행할 경우, 흡착 패드(251) 내의 공기를 흡인하는 흡인 펌프(252)에 지시한다. 혹은, 예를 들어, 동작 지시부(314)는 물체를 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)에 의한 복합 동작을 사용하여 파지하는 것을 수행할 경우는 모터(211) 및 흡인 펌프(252)에 위의 두 지시를 수행할 수 있도록 제어한다. 물체를 손가락부로 파지 및 물체를 흡착부로 파지하는 동작 중 적어도 하나를 실행하도록 제어하는 구성의 일례로서 동작 지시부(314)를 마련하고 있다.
센서신호 처리부(315)는 동작 지시부(314)가 모터(211)에 지시함으로써 행해진 물체를 손가락부(241)로 파지한 결과를 나타내는 센서 신호를 촉각 센서(243)로마련될 수 있다. 또한, 센서신호 처리부(315)는 동작 지시부(314)가 흡인 펌프(252)에 지시함으로써 행해진 물체를 흡착 패드(251)로 파지한 결과를 나타내는 센서 신호를 압력 센서(261)로 마련될 수 있다. 물체의 파지가 성공했음을 검출하도록 제어하는 구성의 일례로서 센서신호 처리부(315)를 마련하고 있다.
도 6A 및 도 6B는 일 실시 예에 따른 로봇(10)의 컨트롤러(300)에 대한 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6 A 에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(300)에서는 먼저 삼차원정보 처리부(311)가 삼차원정보 취득장치(150)로부터 삼차원 정보를 수신한다( S321). 그리고, 삼차원정보 처리부(311)는 S 321에서 수신한 삼차원 정보를 처리함으로써 파지 대상인 물체를 인식한다(S322). 또한, 삼차원정보 처리부(311)는 S 321에서 수신한 삼차원 정보에 기초하여 S 322에서 인식한 물체의 위치를 특정한다(S 323).
이어서, 판단부(313)는 S 322에서 인식한 물체가 저장부(312)에 저장된 정보에 기반하여 손가락부(241)만으로 파지하는 물체인지의 여부를 판단한다(S 324).
그 결과, S 322에서 인식된 물체가 저장부(312)에 저장된 정보에 기반하여 손가락부(241)만으로 파지하는 물체인 경우, S 324에서 판단되면, 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 손가락부(241) 단독에 의한 파지 동작을 지시한다(S 325). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 모터(211)에 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)의 개폐 동작과, 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 수행하도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 촉각 센서(243)로부터 센서 신호인 촉각 정보를 수신한다(S 326).
한편, S 322에서 인식된 물체가 손가락부(241)만으로 파지하는 물체인 것으로 S 324에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 그 물체가 저장부(312)에 저장된 정보에 기반하여 흡착 패드(251)만으로 파지하는 물체인지의 여부를 판단한다(S 327).
그 결과, S 322에서 인식된 물체가 저장부(312)에 저장된 정보에 기반하여 흡착 패드(251)만으로 파지하는 물체인 것으로 S 327에서 판단되면, 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 흡착 패드(251) 단독에 의한 파지 동작을 지시한다(S 328). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 흡인 펌프(252)에 흡착 패드(251) 내의 공기를 빨아들이도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 압력 센서(261)로부터 센서 신호인 압력 정보를 수신한다(S 329).
한편, S 322에서 인식된 물체가 흡착 패드(251)만으로 파지하는 물체인 것으로 S 327에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 그 물체가 저장부(312)에 저장된 정보에 기반하여 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)에 의한 복합 동작으로 파지하는 물체인지의 여부를 판단한다(S 330).
그 결과, S 322에서 인식된 물체가 저장부(312)에 저장된 학습 등록된 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)에 의한 복합 동작으로 파지하는 물체인 것으로 S 330에서 판단되면, 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)를 사용하는복합 동작으로 파지하는 동작을 지시한다(S 331). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 모터(211)에 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)의 개폐 동작과, 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 수행하도록 지시한다. 또한, 동작 지시부(314)는 흡인 펌프(252)에 흡착 패드(251) 내의 공기를 빨아들이도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 촉각 센서(243) 및 압력 센서(261)로부터 각각 센서 신호인 촉각 정보 및 압력 정보를 수신한다(S 332).
이 후, 판단부(313)는 S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했는지의 여부를 판단한다(S 333). 구체적으로, 판단부(313)는 S 326에서 수신된 촉각 정보, S 329에서 수신된 압력 정보 및 S 332에서 수신된 촉각 정보와 압력 정보 중 어느 하나에 기초하여 이러한 판단을 수행한다.
그 결과, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 333에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했는지의 여부를 판단한다(단계 334). 그리고, S 334에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단하지 않으면, 판단부(313)는 S 324로 처리를 복귀하고, S 333까지의 처리를 반복한다.
한편, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 333에서 판단되면, 동작 지시부(314)는 아암(100), 핸드부(200) 등에 파지한 물체를 원하는 위치에 이동하도록 지시한다(S 335). 여기에서, 이동할 위치는 예를 들어, 물체의 종류에 대해 미리 등록 해둘 수 있다. 그리고, 컨트롤러(300)는 처리를 종료한다.
또한, S 334에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단한 경우 컨트롤러(300)는 처리를 종료한다.
그런데, 상기에서는 S 322에서 인식된 물체가 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)에 의한 복합 동작으로 파지하는 물체인 것으로 S 330에서 판단되지 않은 경우에 대해 언급하지 않았기 때문에, 여기에서는 그 경우 대해 설명한다. 즉, 여기에서는 S 322에서 인식된 물체가 저장부(312)에 학습 등록되어 있지 않은 경우에 대해 설명한다.
이 경우는 도 6B에 도시한 바와 같이 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 손가락부(241) 단독에 의한 파지 동작을 지시한다(S 341). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 모터(211)에 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)의 개폐 동작과, 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 수행하도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 촉각 센서(243)로부터 센서 신호인 촉각 정보를 수신한다(S 342).
이 후, 판단부(313)는 S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했는지의 여부를 판단한다(S 343). 구체적으로, 판단부(313)는 S 342에서 수신된 촉각 정보에 기초하여 이러한 판단을 수행한다.
그 결과, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 343에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했는지의 여부를 판단한다(S 344). 그리고, S 344에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단하지 않으면, 판단부(313)는 S 341로 처리를 복귀하고, S 343까지의 처리를 반복한다.
또한, S 344에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단되면, 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 흡착 패드(251) 단독에 의한 파지 동작을 지시한다(단계 345). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 흡인 펌프(252)에 흡착 패드(251)의 공기를 빨아들이도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 압력 센서(261)로부터 센서 신호인 압력 정보를 수신한다(S 346).
이 후, 판단부(313)는 S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했는지의 여부를 판단한다(S 347). 구체적으로, 판단부(313)는 S 346에서 수신된 압력 정보에 기초하여 이러한 판단을 수행한다.
그 결과, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 347에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했는지의 여부를 판단한다(S 348). 그리고, S 348에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단하지 않으면, 판단부(313)는 S 345로 처리를 복귀하고, S 347까지의 처리를 반복한다.
또한, S 348에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단되면, 동작 지시부(314)가 핸드부(200)에 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)에 의한 복합 동작으로 파지 동작을 하도록 지시 한다(S 349). 구체적으로, 동작 지시부(314)는 모터(211)에 제1 링크(231) 및 제2 링크(232)의 개폐 동작과, 제3 링크(233)를 내측으로 구부리는 동작을 수행하도록 지시한다. 또한, 동작 지시부(314)는 흡인 펌프(252)에 흡착 패드(251) 내의 공기를 빨아들이도록 지시한다.
이에 따라, 센서신호 처리부(315)는 촉각 센서(243) 및 압력 센서(261)로부터 각각 센서 신호인 촉각 정보 및 압력 정보를 수신한다(S 350).
이 후, 판단부(313)는 S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했는지의 여부를 판단한다(S 351). 구체적으로, 판단부(313)는 S 350에서 수신된 촉각 정보 및 압력 정보에 기초하여 이러한 판단을 수행한다.
그 결과, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 351에서 판단하지 않으면, 판단부(313)는 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했는지의 여부를 판단한다(S 352). 그리고, S 352에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단하지 않으면, 판단부(313)는 S 349로 처리를 복귀하고, S 351까지의 처리를 반복한다.
한편, S 322에서 인식된 물체의 파지에 성공했다고 S 343, S 347 또는 S 351에서 판단하면, 판단부(313)는 물체를 파지하는 데 성공적으로 사용된 방법을 나타내는 정보를 저장부(312)에 저장한다(S 353). 구체적으로, 판단부(313)는 S 341에서 물체를 손가락부(241) 단독으로 파지하는 동작을 수행해서, S 343에서 파지에 성공했다고 판단한 경우는 그 물체를 손가락부(241)만으로 파지하는 물체로서 저장부(312)에 저장한다. 또한, 판단부(313)는 S 345에서 물체를 흡착 패드(251) 단독으로 파지하는 동작이 수행해서, S 347에서 파지에 성공했다고 판단한 경우는 그 물체를 흡착 패드(251)만으로 파지하는 물체를 나타내는 정보를 저장부(312)에 저장한다. 또한, 판단부(313)는 S 349에서 물체를 손가락부(241) 및 흡착 패드(251)모두를 사용한 복합 동작으로 파지하는 동작을 수행해서, S 351에서 파지에 성공했다고 판단한 경우는 그 물체를 손가락부(241) 및 흡착 패드(251) 모두를 사용한 복합 동작으로 파지하는 물체를 나타내는 정보를 저장부(312)에 저장한다.
이어서, 동작 지시부(314)는 아암(100), 핸드부(200) 등에 파지한 물체를 원하는 위치로 이동하도록 지시한다(S 354). 여기에서, 이동할 위치는 예를 들어, 물체의 종류에 대해 미리 등록 해둘 수 있다. 그리고, 컨트롤러(300)는 처리를 종료한다.
또한, S 352에서 파지 동작의 실행 횟수가 한계 횟수를 초과했다고 판단한 경우 컨트롤러(300)는 처리를 종료한다.
도 7A와 도 7B는 일 실시 예에 따른 핸드부(410)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 핸드부(410)는 2개의 손가락을 가진다.
일 실시 예에 따른 핸드부(410)는 핸드부(200)의 손가락부(241a, 241b)에서 흡착 패드(251a, 251b)를 제거하고, 적어도 한 개의 손가락부(241)에 송풍 기구(411)를 마련한 것이다. 예를 들어, 송풍기구(411)(예로서 팬, 노즐)는 손가락부(241b)에 배치된다.
예를 들어, 도 7A에 도시한 바와 같이, 헝겊이나 종이 등의 물체(P)를 바닥에 놓고, 손가락부(241a)가 물체(P)를 누른 상태에서 화살표로 나타낸 바와 같이 송풍 기구(411)로 송풍하면, 물체(P)의 일단이 바람에 의해 젖혀진다. 이에 따라 도 7B에 도시한 바와 같이, 손가락부(241b)가 손가락부(241a)의 반대편에서 물체(P)를 압박함으로써 물체(P)가 파지된다.
실시 예에서는 손가락부(241a, 241b) 양쪽에서 흡착 패드(251)을 제거하는 것으로 했지만 이에 한정되지 않는다. 손가락부(241a, 241b)의 일측에서는 흡착 패드(251)을 제거하지 않을 수도 있다.
도 8A, 8B 및 8C는 일 실시 예에 따른 핸드부(420)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(420)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다.
일 실시 예에 따른 핸드부(420)는 핸드부(200)의 적어도 한 개의 손가락부(241)에 송풍 기구(421)(예를 들어 팬 및 노즐)를 추가한 것이다. 여기에서는, 일례로서 손가락부(241b)에 송풍 기구(421)를 추가하고 있다.
예를 들어, 도 8A 에 도시한 바와 같이, 비닐백(봉지) 등의 물체(P)를 바닥에 놓고, 손가락부(241a)의 흡착 패드(251a)가 물체(P)를 흡착한 상태에서 화살표로 나타낸 바와 같이 송풍 기구(421)로 송풍하면, 물체(P)의 일단이 바람에 의해 젖혀진다. 이에 따라, 도 8B에 도시한 바와 같이 손가락부(241b)의 흡착 패드(251b)가 손가락부(241a)의 흡착 패드(251a) 반대편에서 물체(P)를 흡착함으로써 물체(P)가 파지된다. 그리고, 도 8C 에 도시한 바와 같이, 손가락부(241a)와 손가락부(241b)가 펴지도록 제1 링크(231a, 231b), 제2 링크(232a, 232b), 제3 링크(233a, 233b)를 움직임으로써, 물체(P)를 개방할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 핸드부(430)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(430)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다. 또한, 흡착 패드(251)는 도시를 생략하고 있다.
일 실시 예에 따른 핸드부(430)는 핸드부(200)의 베이스부(205)에 물체를 일시적으로 고정하기 위한 클리퍼(431)를 마련한 것이다.
예를 들어, 접시를 파지하는 경우, 먼저 손가락부(241a, 241b)로 접시를 잡아 끌고 클리퍼(431)로 접시의 단부를 고정해서 손가락 전체로 접시를 파지함으로써, 손가락의 강한 힘으로 접시를 들어올릴 수 있게 된다. 또한, 클리퍼(431)로 단부를 고정한 접시를 손가락부(241a, 241b)로 밀어내거나 중력으로 클리퍼(431)로부터 낙하시킴으로써 접시를 수납할 장소에 접시를 세워 수납하는 것도 가능해진다.
도 10A, 10B는 일 실시 예에 따른 핸드부(440)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(440)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다. 또한, 흡착 패드(251)는 도시를 생략하고 있다.
일 실시 예에 따르면, 핸드부(440)는 핸드부(200)의 2개의 손가락 중 일측을 타측보다 짧게 한 것이다. 구체적으로, 도 10A의 핸드부(440)는 핸드부(200)에서 손가락부(241b)를 제거한 것이다. 도 10B의 핸드부(440)는 핸드부(200)의 손가락부(241b)를 줄어든 크기로 마련한것이다..
예를 들어, 접시를 파지하는 경우, 짧은 쪽 손가락을 접시 아래의 공간에 밀어 넣는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같이 짧은 쪽 손가락을 접시 아래에 밀어 넣어 접시를 파지함으로써 강한 힘으로 접시를 파지하는 것이 가능해진다.
도 11A, 11B는 일 실시 예에 따른 핸드부(450)를 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(450)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다. 또한, 흡착 패드(251)는 도시를 생략하고 있다.
일 실시 예에 따른 핸드부(450)는 핸드부(200)의 손가락의 길이를 길게 또는 짧게 할 수 있도록 한 것이다. 도 11A 는 핸드부(450)의 손가락부(241a, 241b)을 외측으로 구부려서 손가락을 짧게 한 상태를 도시한 것이다. 이것은, 손가락부가 제1 링크 및 제2 링크 측으로 접힌 상태의 일례이다. 도 11B는 핸드부(450)의 손가락부(241a, 241b)를 연장하여 손가락을 길게 한 상태를 도시한 것이다. 이것은, 손가락부가 제1 링크 및 제2 링크의 반대편으로 연신되어 있는 상태의 일례이다. 일 실시 예에 따른 핸드부(450)에서는 손가락부(241a, 241b)를 외측으로 구부릴 수 있도록 제2 링크(232a, 232b)가 외측으로 만곡되어 있다.
예를 들어, 도 11A의 상태에서 접시를 파지하면, 마찰력이 작아 접시가 회전하기 쉽다는 약점이 있지만, 높은 토크로 접시를 파지하는 것이 가능해진다. 한편, 도 11B의 상태에서 접시를 파지하면, 마찰력이 커져 접시가 회전하기 어려워진다.
설명에서는 손가락부(241a, 241b) 모두를 구부릴 수 있도록 구성했지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 손가락부(241a, 241b) 중 일측만 구부릴 수 있도록 구성할 수도 있다.
도 12A 및 12B는 일실시 예에 따른 핸드부(460)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(460)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다. 또한, 흡착 패드(251)는 도시를 생략하고 있다.
일실시 예에 따른 핸드부(460)는 핸드부(200)의 손가락부(241a, 241b)에 스토퍼(461a, 461b)를 마련한 것이다. 도 12의 (a)는 핸드부(460)가 물체를 파지하기 전의 상태를 도시한 것이다. 도 12의 (b)는 핸드부(460)가 물체(P)를 파지했을 때의 상태를 도시한 것이다. 스토퍼(461a, 461b)는예를 들어 중력의 역방향으로 물체(P)를 지지함으로써 물체(P)의 낙하를 방지하고 있다.
예를 들어, 다기(茶器)의 테두리 등 곡선 형상을 갖는 물체를 파지하는 경우, 스토퍼(461a, 461b)를 연질 재료로 구성하면, 스토퍼(461a, 461b)가 그 형상을 따라 구부러지기 때문에, 손가락부(241a, 241b)는 물체를 고정해서 파지하는 것이 가능해진다.
설명에서는 손가락부(241a, 241b)에 각각 스토퍼(461a, 461b)를 마련하는 구성을 채용했지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 손가락부(241a)에 스토퍼(461a)를 마련하고, 손가락부(241b)에는 스토퍼(461b)를 마련하지 않는 구성을 채용하거나 손가락부(241a)에는 스토퍼(461a)를 마련하지 않고 손가락부(241b)에 스토퍼(461b)를 마련하는 구성을 채용할 수도 있다.
도 13A, 13B 및 13C는일 실시 예에 따른 핸드부(470)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 핸드부(470)는 2개의 손가락을 가지는 것을 예시하고 있다. 또한, 흡착 패드(251)는 도시를 생략하고 있다.
일 실시 예에 따른 핸드부(470)는 핸드부(200)의 손가락부(241)에 스토퍼(471)를 마련한 것이다. 일 실시 예에 따른 스토퍼(461a, 461b)는 핸드부(470) 내에서 손가락부(241)의 외부에 마련되어 있었지만, 일 실시 예에 따른 핸드부(470)의 스토퍼(471)는 손가락부(241)의 내부에서 튀어나오도록 마련되어 있다. 스토퍼(471)는 손가락부(241a, 241b) 모두에 마련할 수 있지만, 여기에서는 손가락부(241b)에만 마련한 경우를 예로 들고 있다.
도 13의 (a)는 핸드부(470)가 페트병 등의 물체(P)를 파지하려고 하고 있는 상태를 도시한 것이다. 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 A-A선에 따른 단면도에 있어서 물체(P)를 파지하기 전의 상태를 나타낸다. 이 상태에서는 손가락부(241a)와, 손가락부(241b)의 스토퍼(471)가 아직 물체(P)에 접촉하고 있지 않다. 도 13의 (c)는 도 13의 (a)의 A-A선에 따른 단면도에 있어서 물체(P)를 파지했을 때의 상태를 나타낸다. 이 상태에서는 손가락부(241a)와, 손가락부(241b)의 스토퍼(471)가 물체(P)에 접촉하고 있다. 따라서, 스토퍼(471)는 스프링(472)의 힘으로 물체(P)에 가압됨으로써, 물체(P)의 낙하를 방지하고 있다.
이와 같이, 본 실시 예에서는 일측 기어가 일측 하나의 링크 및 타측의 대응하는 하나의 링크와 연동하고, 타측 기어가 타측 하나의 링크 및 일측의 대응하는 하나의 링크와 연동하도록 구성했다. 따라서, 일측 2개의 링크와 타측 2개의 링크를 개폐 동작시키는 동시에, 일측 2개의 링크를 연결하는 링크와 타측 2개의 링크를 연결하는 링크를 동기화하여 동작시키는 것이 가능하게 된다.
실시예는 특정되어 도시 및 설명되었지만, 다음의 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 세부사항과 형태의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 제1측 제1액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제1측 제1 구동기어와,
    제2측 제2액츄에이터에 의해 회동하도록 구성되는 제2측 제2구동기어와,
    상기 제2구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제2구동기어와 연동되는 제1측 제1연동기어와,
    상기 제1구동기어와 역방향으로 회동하도록 상기 제1구동기어와 연동되는 제2측 제2연동기어와,
    상기 제1구동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1내부링크와,
    상기 제1연동기어의 회동과 연동하는 제1측 제1외부링크와,
    상기 제1내부링크와 상기 제1 액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제1외부링크에 연결되는 제1측 제1단부링크와,
    상기 제2연동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2내부링크와,
    상기 제2구동기어의 회동과 연동하는 제2측 제2외부링크와,
    상기 제2내부링크 및 상기 제2액츄에이터의 반대편에 있는 상기 제2외부링크에 연결되는 제2측 제2단부링크를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터를 동시에 동작시킴으로써, 상기 제1내부링크, 상기 제2내부링크, 상기 제1외부링크 및 상기 제2외부링크가 개폐 동작을 하도록 제어하고,
    상기 제1액츄에이터를 정지하고 상기 제2액츄에이터를 동작시킴으로써, 상기 제1외부링크, 상기 제2외부링크, 상기 제1단부링크 및 상기 제2단부링크가 동기화해서 동작하도록 제어하는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1단부링크에 연결된 제1측 제1손가락부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1손가락부는 상기 제1내부링크 및 상기 제1외부링크로부터 멀어지게 연장되고, 상기 제1내부링크의 내측으로 구부릴 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1손가락부는 물체를 파지하도록 구성되는 스토퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2단부링크에 연결된 제2측 제2손가락부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2손가락부는 상기 제1손가락부에 의해 고정된 물체를 향해 공기를 송풍하도록 구성되는 송풍 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 클리퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2손가락부는 상기 제1손가락부보다 짧은 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1손가락부에 마련된 제1측 제1흡착부와,
    상기 제2손가락부에 마련된 제2측 제2흡착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 제3흡착부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1단부링크에 연결된 제1측 제1손가락부 및 상기 제2단부링크에 연결된 제2측 제2손가락부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합과,
    상기 제1손가락부에 배치된 제1흡착부, 상기 제2손가락부에 배치된 제2흡착부 및 상기 제1손가락부와 상기 제2손가락부의 사이에 배치된 제3흡착부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  13. 제12항에 있어서,
    물체를 인식하고,
    손가락부로 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고,
    상기 물체의 파지 방법으로서 상기 손가락부로 파지하는 방법이 메모리에 저장되어 있는 경우에, 상기 물체를 상기 제1손가락부로 파지하도록 제어하고,
    흡착부로 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고,
    상기 물체의 파지 방법으로서 상기 흡착부로 파지하는 방법이 메모리에 저장되어 있는 경우에, 상기 물체를 상기 제1흡착부로 파지하도록 제어하는 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 장치는
    조합 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있는지 여부를 식별하고,
    상기 물체와 관련하여 상기 조합 파지하는 방법이 메모리에 저장된 경우에, 상기 물체를 상기 제1손가락부 또는 상기 제2손가락부 중 하나 또는 임의의 조합 및 상기 제1흡착부 또는 상기 제2흡착부 중 임의의 하나 또는 임의의 조합으로파지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어 장치는
    조합 파지하는 방법이 물체와 관련하여 메모리에 저장되어 있지 않은지 여부를 식별하고,
    상기 물체와 관련하여 상기 메모리에 저장된 상기 물체의 파지 방법이 없는 것에 기반하여, 상기 물체를 상기 제1손가락부로 파지하는 동작 및 상기 물체를 상기 제1흡착부로 파지하는 동작 중 임의의 하나 또는 임의의 조합을 제어하고,
    상기 제1손가락부가성공적으로 상기 물체를 파지하는 동작에 기반하여 메모리에 물체와 관련하여 상기 손가락부로 파지하는 방법을 등록하며,
    상기 제1흡착부가 성공적으로 상기 물체를 파지하는 동작에 기반하여 메모리에 물체와 관련하여 상기 흡착부로 파지하는 방법을 등록하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
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