KR102505619B1

KR102505619B1 - 병렬형 그리퍼

Info

Publication number: KR102505619B1
Application number: KR1020210112628A
Authority: KR
Inventors: 김기훈; 윤덕찬
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2041-08-25
Also published as: KR102555507B1; US20230075011A1; KR20230035292A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼는 대상물과 접촉하는 접촉부, 상기 접촉부와 연결되며 상기 접촉부가 지면과 접촉하는 경우 상기 접촉부를 수동적으로 수직 방향으로 이동시키는 제1 구동 메커니즘, 그리고 상기 접촉부와 연결되며 상기 접촉부가 상기 지면과 접촉하는 경우 상기 접촉부를 수동적으로 회전시키는 제2 구동 메커니즘을 포함하는 한 쌍의 척; 그리고 상기 한 쌍의 척을 수평 방향으로 이동시켜 상기 대상물을 파지하는 병렬형 구동 모듈을 포함한다.

Description

병렬형 그리퍼{PARALLEL TYPE GRIPPER}

본 발명은 병렬형 그리퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 척을 포함하는 병렬형 그리퍼에 관한 것이다.

로봇 기술의 발달로 단순 반복 작업이 아닌 복잡한 환경에서 다양한 작업 수행 능력을 필요로 함에 따라 여러 종류의 로봇이 개발되고 있다. 개발된 로봇의 대다수가 병렬형 그리퍼(Parallel type gripper)를 장착하고 있다.

병렬형 그리퍼는 제조 로봇에서 일반적으로 사용되는 말단 장치로서, 병렬형 그리퍼의 척(jaw)은 물체를 강력 핀치하기 위해 강체로 이루어지므로, 병렬형 그리퍼가 다양한 형상의 물체를 파지하기에는 한계를 가진다. 따라서, 파지하고자 하는 물체의 형상에 따라 다양한 형상의 강체 척(rigid jaw)을 교체하여 사용해야 하므로, 강체 척을 포함하는 병렬형 그리퍼는 정형화된 환경에서 한정된 물체에 한하여 사용할 수밖에 없다.

이를 보완하기 위해 소프트 재질의 유연한 메커니즘을 이용하여 다양한 형상의 물체의 외형에 적응함으로써 안정적으로 파지할 수 있는 핀레이(Fin-ray) 그리퍼가 개발되었다. 그러나, 이러한 핀레이 그리퍼는 소프트한 재질의 특성으로 인해 반복 정밀도가 낮고, 파지력이 약하다.

또한, 회전형 그리퍼의 손가락 메커니즘을 적용하여 물체 적응형 파지 및 강력 집기를 구현한 병렬형 그리퍼가 개발되었다. 그러나, 삼각형의 링크로 표현되는 손가락 메커니즘의 초기 곧은 자세에서 순간 회전 중심이 말단 끝에 존재하므로, 말단 끝이 주변 환경과 접촉할 경우, 다양한 주변 환경과의 상호작용이 불가능하다. 특히, 병렬형 그리퍼가 물체를 파지하는 과정에서 물체가 놓인 지면과의 접촉 및 충돌은 파지 작업에 방해 요소로 작용한다.
이러한 병렬형 그리퍼에 관한 내용이 아래의 한국특허번호 제0349807호(선행문헌 1)에 개시되어 있다.

선행문헌 1: 한국특허번호 제0349807호

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주변 환경에 적응 가능하며, 물체 적응형 파지가 가능한 병렬형 그리퍼를 제공하고자 한다.

상기 제1 구동 메커니즘은 서로 제1 사이각을 가지며 연결되고 상기 접촉부가 상기 지면과 접촉하는 경우 수동적으로 회전하여 상기 접촉부를 수직 방향으로 이동시키는 상부 마디부 및 하부 마디부, 그리고 상기 상부 마디부와 상기 하부 마디부에 연결되어 복원력을 제공하는 제1 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상기 접촉부는 상기 하부 마디부의 하단부에 연결될 수 있다.

상기 상부 마디부의 상단부와 상기 접촉부의 하단부 사이의 굴절 간격이 변화함에 따라 상기 제1 사이각이 변화할 수 있다.

상기 상부 마디부에 설치되어 상기 굴절 간격을 측정하는 포텐시오미터를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 구동 메커니즘은 상기 제1 구동 메커니즘에 연결되는 링크 유니트, 상기 링크 유니트에 연결되며 상기 접촉부를 가압하여 상기 대상물을 파지하는 제1 가압부, 그리고 상기 제2 마디부에 연결되며 상기 접촉부를 수동적으로 회전시켜 상기 대상물을 비집기(scooping)하는 제2 가압부를 포함할 수 있다.

상기 링크 유니트는 상기 상부 마디부에 대응하는 상부 링크, 그리고 상기 하부 마디부에 대응하는 하부 링크를 포함하고, 상기 제1 사이각의 변화에 대응하여 상기 상부 링크와 상기 하부 링크 사이의 제2 사이각은 변화할 수 있다.

상기 제1 가압부 및 상기 제2 가압부가 동시에 상기 접촉부를 가압하는 경우 상기 접촉부는 수직 상태를 유지하며, 상기 제2 가압부만이 상기 접촉부를 가압하는 경우 상기 접촉부는 회전하여 경사진 상태를 가질 수 있다.

상기 제2 구동 메커니즘은 상기 하부 링크와 상기 접촉부에 연결되어 복원력을 제공하는 제2 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 척과 상기 병렬형 구동 모듈을 서로 연결하며, 상기 한 쌍의 척을 상기 병렬형 구동 모듈에 탈착 가능하도록 하는 탈착부를 더 포함하고, 상기 탈착부는 상기 한 쌍의 척에 설치되는 제1 탈착부, 그리고 상기 병렬형 구동 모듈에 설치되는 제2 탈착부를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 척은 서로 대향하는 제1 척 및 제2 척을 포함하고, 상기 제1 척과 상기 제2 척은 상기 병렬형 구동 모듈의 중심축을 기준으로 좌우 반전되어 배치될 수 있다.

상기 제1 척의 굴절 간격과 상기 제2 척의 굴절 간격은 서로 다르게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼는 대상물과 접촉하는 접촉부가 지면과 접촉하는 경우 제1 구동 메커니즘 및 제2 구동 메커니즘을 포함하는 한 쌍의 척을 이용하여 외부 환경에 순응하여 대상물을 파지함으로써, 임피던스 제어 등과 같은 외부 환경과의 상호 작용을 위한 복잡한 제어 알고리즘 및 센서가 필요하지 않다. 따라서, 간단한 구조를 가질 수 있다.

또한, 접촉부를 수직 방향으로 복원할 수 있으므로, 주변 환경과 접촉할 경우 순응력과 안전성을 가질 수 있으며, 굴절 간격에 따라 대상물을 파지하거나 비집기하는 동작이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척의 정면도이다.
도 4는 도 3의 등가 모델도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척이 지면과 접촉하여 굴절 간격을 줄이면서, 제1 가압부 및 제2 가압부를 이용하여 접촉부를 가압하는 상태를 순서대로 도시한 정면도이다.
도 6은 도 5의 등가 모델도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 지면에 안정적으로 위치시키는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 경사진 지면에 순응하여 대상물을 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 작거나 얇은 대상물을 안정적으로 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 비집기하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물의 형상에 대응하여 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 등가 모델도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척이 지면과 접촉하여 굴절 간격을 줄이면서, 제1 가압부 및 제2 가압부를 이용하여 접촉부를 가압하는 상태를 순서대로 도시한 정면도이고, 도 6은 도 5의 등가 모델도이다.

도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼는 한 쌍의 척(1000), 병렬형 구동 모듈(2000), 그리고 탈착부(3000)를 포함한다.

한 쌍의 척(1000)은 서로 대향하는 제1 척(1100) 및 제2 척(1200)을 포함할 수 있다. 이하에서, 하나의 척을 기준으로 상세히 설명한다.

척(1000)은 접촉부(100), 제1 구동 메커니즘(200), 제2 구동 메커니즘(300), 그리고 포텐시오미터(400)를 포함할 수 있다.

접촉부(100)는 사각형 판 형상을 가지며, 대상물(OB)이 위치하는 지면(E)과 수직 상태로 배치될 수 있다. 즉, 접촉부(100)는 수직 방향(Y 방향)을 따라 연장되어 배치되며, 대상물(OB)과 접촉하여 대상물(OB)을 직접 파지할 수 있다.

제1 구동 메커니즘(200)은 접촉부(100)와 연결되며 접촉부(100)가 지면(E)과 접촉하는 경우 접촉부(100)를 수동적으로 수직 방향(Y 방향)으로 왕복 이동시킬 수 있다. 이러한 제1 구동 메커니즘(200)에 의해 척(1000)은 외부 힘에 대해 수직 방향의 순응성을 가지게 된다.

제1 구동 메커니즘(200)은 상부 마디부(210) 및 하부 마디부(220), 그리고 제1 탄성 부재(230)를 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상부 마디부(210) 및 하부 마디부(220)는 서로 제1 사이각(θ1)을 가지며 연결될 수 있다. 초기 상태에서 제1 사이각(θ1)은 180도보다 작은 값을 가짐으로써, 제1 구동 메커니즘(200)의 외부 힘에 대한 수직 방향(Y 방향)의 순응성이 안정적으로 보장될 수 있다.

그리고 상부 마디부(210) 및 하부 마디부(220)는 접촉부(100)가 지면(E)과 접촉하는 경우 수동적으로 회전하여 접촉부(100)를 수직 방향(Y 방향)으로 이동시킬 수 있다. 접촉부(100)는 하부 마디부(220)의 하단부(220d)에 연결될 수 있다.

제1 탄성 부재(230)는 상부 마디부(210)와 하부 마디부(220)에 연결되어 복원력을 제공할 수 있다. 이러한 제1 탄성 부재(230)는 비틀림 스프링(torsion spring)을 포함할 수 있다.

접촉부(100)가 지면(E)과 접촉하고, 이 후 상부 마디부(210)의 상단부(210u)가 지면(E) 방향으로 이동함에 따라 상부 마디부(210)의 상단부(210u)와 접촉부(100)의 하단부(100d) 사이의 간격인 굴절 간격(H)이 변화하게 된다. 따라서, 제1 사이각(θ1)이 변하게 된다.

제1 구동 메커니즘(200)에 의해 접촉부(100)는 1 자유도(Degree Of Freedom, DOF)을 가지며 수직 방향(Y 방향)을 따라 이동할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 구동 메커니즘(200)으로 메카 하츠 메커니즘(Hart’s mechanism)을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기어 트레인(Gear train), 와이어 풀리(wire-pully) 등과 같이 1 자유도를 구현하는 구조라면 다양한 구조가 가능하다.

제2 구동 메커니즘(300)은 접촉부(100)와 연결되며 접촉부(100)가 지면(E)과 접촉하는 경우 접촉부(100)를 수동적으로 회전시킬 수 있다. 이러한 제2 구동 메커니즘(300)을 이용하여 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

제2 구동 메커니즘(300)은 링크 유니트(310), 제1 가압부(330), 제2 가압부(320), 그리고 제2 탄성 부재(340)를 포함할 수 있다.

링크 유니트(310)는 제1 구동 메커니즘(200)에 연결될 수 있다.

링크 유니트(310)는 상부 마디부(210)에 대응하는 상부 링크(311), 그리고 하부 마디부(220)에 대응하는 하부 링크(312)를 포함할 수 있다. 상부 마디부(210)와 상부 링크(311)는 함께 평행 사변형 형상을 가지며, 하부 마디부(220)와 하부 링크(312)도 함께 평행 사변형 형상을 가질 수 있다.

제1 사이각(θ1)의 변화에 대응하여 상부 링크(311)와 하부 링크(312) 사이의 제2 사이각(θ2)은 변화하게 된다. 이 때, 상부 마디부(210)와 상부 링크(311)간의 평행 사변형 형상과 하부 마디부(220)와 하부 링크(312)간의 평행 사변형 형상은 그대로 유지될 수 있다.

제1 가압부(330)는 링크 유니트(310)의 하부 링크(312)에 연결되는 돌출 형상의 부재일 수 있다. 제1 가압부(330)는 접촉부(100)를 가압하여 대상물(OB)을 파지할 수 있다.

제2 가압부(320)는 하부 마디부(220)에 연결되는 돌출 형상의 부재일 수 있다. 제2 가압부(320)는 접촉부(100)를 수동적으로 회전시켜 대상물(OB)을 비집기(scooping)할 수 있다.

제2 탄성 부재(340)는 하부 링크(312)와 접촉부(100)에 연결되어 복원력을 제공할 수 있다. 이러한 제2 탄성 부재(340)는 인장 스프링(tensile spring)을 포함할 수 있다.

포텐시오미터(400)는 상부 마디부(210)에 설치되어 굴절 간격(H)을 측정할 수 있다. 포텐시오미터(400)는 굴절 간격(H)을 측정하여 병렬형 구동 모듈(2000)에 연결된 매니퓰레이터(M)에 피드백하여 척의 위치를 제어하거나, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 지면(E)과 접촉하는 접촉부(100)를 이동시키면서 굴절 간격(H)을 측정하여 실시간으로 주변 환경의 형상 정보를 확인할 수 있다.

병렬형 구동 모듈(2000)은 한 쌍의 척(1000)을 수평 방향(X 방향)으로 이동시켜 대상물(OB)을 파지할 수 있다. 한 쌍의 척(1000)의 접촉부(100)는 수직 방향(Y 방향)으로만 이동할 수 있으므로, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 접촉부(100)가 수평 방향(X 방향)으로 대상물(OB)을 가압하게 할 수 있다.

이하에서, 도 5 및 도 6을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼의 척의 동작을 상세히 설명한다.

우선, 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부 마디부(210)의 상단부(210u)가 수직 방향(Y 방향)을 따라 지면(E) 쪽으로 하강하여 접촉부(100)의 하단부(100d)가 지면(E)과 접촉하는 경우, 제1 가압부(330)는 접촉부(100)를 가압하여 접촉부(100)를 수직 상태로 유지시키며, 하부 마디부(220)에 연결된 제2 가압부(320)는 접촉부(100)와 이격되어 접촉부(100)를 가압하지 않게 된다. 이 때, 상부 마디부(210)의 상단부(210u)와 접촉부(100)의 하단부(100d) 사이의 굴절 간격(H)은 제1 굴절 간격(H1)을 가지게 된다.

다음으로, 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부 마디부(210)의 상단부(210u)가 수직 방향을 따라 더욱 지면(E) 방향으로 하강하는 경우, 접촉부(100)는 이미 지면(E)과 접촉하고 있으므로, 지면(E)의 반발력에 의해 제1 구동 메커니즘(200)의 상부 마디부(210)와 하부 마디부(220)는 서로 굴절되어 제1 사이각(θ1)은 작아지게 되며, 척(1000)은 제1 굴절 간격(H1)보다 작은 제2 굴절 간격(H2)을 가지게 된다. 이 때, 제1 구동 메커니즘(200)에 연결된 제2 구동 메커니즘(300)의 상부 링크(311)와 하부 링크(312)도 서로 굴절되어 제2 사이각(θ2)이 작아지게 된다. 이 경우, 하부 마디부(220)에 연결된 제2 가압부(320)도 회전하여 제1 가압부(330)와 함께 접촉부(100)를 가압하게 된다. 이 때도 접촉부(100)는 수직 상태를 유지하며, 제1 가압부(330) 및 제2 가압부(320)가 동시에 접촉부(100)를 가압하는 힘으로 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다. 따라서, 척(1000)은 지면(E), 즉 주변 환경과의 순응성을 유지하며, 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

다음으로, 도 5의 (c) 및 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상부 마디부(210)의 상단부(210u)가 수직 방향(Y 방향)을 따라 더욱 지면(E) 쪽으로 하강하는 경우, 이미 접촉부(100)와 접촉하고 있던 지면(E)의 반발력에 의해 제1 구동 메커니즘(200)의 상부 마디부(210)와 하부 마디부(220)는 서로 더욱 굴절되어 제1 사이각(θ1)은 작아지게 되며, 제1 구동 메커니즘(200)에 연결된 제2 구동 메커니즘(300)의 상부 링크(311)와 하부 링크(312)도 서로 더욱 굴절되어 제2 사이각(θ2)은 작아지게 된다. 이 경우, 척(1000)은 제2 굴절 간격(H2)보다 작은 제3 굴절 간격(H3)을 가지게 된다. 이 때, 하부 마디부(220)에 연결된 제2 가압부(320)는 더욱 회전하여 접촉부(100)를 가압하게 된다. 따라서, 제2 가압부(320)만이 접촉부(100)를 가압하게 되며, 접촉부(100)는 지면(E)과의 접촉을 유지하며 회전하여 지면(E)에 대해 경사진 상태를 가질 수 있다. 따라서, 경사진 상태의 접촉부(100) 위로 대상물(OB)을 위치시킬 수 있어 대상물(OB)을 비집기(scooping)할 수 있다.

지면(E)으로부터 접촉부(100)가 이격되는 경우, 제2 탄성 부재(340)에 의해 접촉부(100)는 다시 수직 상태를 회복하며, 제1 탄성 부재(230)에 의해 제1 구동 메커니즘(200) 및 제2 구동 메커니즘(300)의 최초 상태를 회복하게 된다.

한편, 탈착부(3000)는 한 쌍의 척(1000)과 병렬형 구동 모듈(2000)을 서로 연결하며, 한 쌍의 척(1000)을 병렬형 구동 모듈(2000)에 탈착할 수 있다.

탈착부(3000)는 한 쌍의 척(1000)에 설치되는 제1 탈착부(3100), 그리고 병렬형 구동 모듈(2000)에 설치되는 제2 탈착부(3200)를 포함할 수 있다.

따라서, 탈착부(3000)를 이용하여 한 쌍의 척(1000)을 자유로이 병렬형 구동 모듈(2000)에 탈착할 수 있으므로, 척(1000)의 유지 및 보수가 용이하다. 또한, 한 쌍의 척(1000)을 다양한 병렬형 구동 모듈(2000)에 적용할 수 있으므로 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 다양한 로봇에 적용할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 척(1100)과 제2 척(1200)은 병렬형 구동 모듈(2000)의 중심축(C)을 기준으로 좌우 반전되어 배치될 수 있다. 즉, 대향하는 제1 척(1100)과 제2 척(1200)은 병렬형 구동 모듈(2000)의 중심축(C)을 기준으로 Z 방향을 따라 서로 반전되어 배치될 수 있다. 따라서, 제1 척(1100)과 제2 척(1200)은 균일한 압력을 대상물(OB)에 가하여 대상물(OB)을 파지할 수 있다. 이 때, 제1 척(1100)의 굴절 간격(Ha, 도 9 참조)과 제2 척(1200)의 굴절 간격(Hb, 도 9 참조)을 서로 조절할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 파지하거나 비집기하는 동작의 구동 방법에 대해 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 지면에 안정적으로 위치시키는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터(manipulator)(M)가 대상물(OB)을 파지하고 있는 병렬형 그리퍼를 수직 방향(Y)을 따라 하강시킨다. 그리고, 도 7의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터(M)가 병렬형 그리퍼를 더욱 수직 방향을 따라 하강시키는 경우, 병렬형 그리퍼의 접촉부(100)의 하단부(100d)가 지면(E)과 접촉하게 된다. 이 때, 수직 방향의 순응성으로 인하여 병렬형 그리퍼의 접촉부(100)의 하단부(100d)에 의해 보호된 대상물(OB)은 상해를 입지 않고 지면(E)에 안정하게 위치하게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 구동 메커니즘(200)을 이용하여 접촉부(100)는 수직 방향의 순응성을 가지며 지면(E)과 접촉할 수 있다. 그리고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 척(1000)의 접촉부(100)가 대상물(OB)과 접촉하도록 하고, 제2 구동 메커니즘(300)의 제1 가압부(330) 및 제2 가압부(320)를 이용하여 보다 큰 힘으로 접촉부(100)를 가압하여 작거나 얇은 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 경사진 지면에 순응하여 대상물을 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 수직 방향의 순응성으로 인하여 제1 척(1100)의 굴절 간격(Ha)과 제2 척(1200)의 굴절 간격(Hb)을 서로 다르게 하여 경사진 지면(E)에 제1 척(1100)의 접촉부(100)와 제2 척(1200)의 접촉부(100)가 수직 상태로 접촉하게 할 수 있다.

그리고, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 제1 척(1100)의 접촉부(100) 및 제2 척(1200)의 접촉부(100)를 수평 방향(X 방향)으로 이동시켜 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 작거나 얇은 대상물을 안정적으로 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 척(1100)의 접촉부(100)의 하단부(100d)와 제2 척(1200)의 접촉부(100)의 하단부(100d)가 모두 지면(E)에 접촉하게 한 후, 병렬형 구동 모듈(2000)을 경사지게 한다. 이 경우, 수직 방향의 순응성으로 인하여 제1 척(1100)의 굴절 간격(Ha)과 제2 척(1200)의 굴절 간격(Hb)이 서로 달라지게 된다. 따라서, 제1 척(1100)의 접촉부(100)와 제2 척(1200)의 접촉부(100)는 지면(E)에 대해 소정 경사각(α)를 가지며 접촉하게 된다.

그리고, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 제1 척(1100)의 접촉부(100) 및 제2 척(1200)의 접촉부(100)를 이동시켜 작거나 얇은 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물을 비집기하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 구동 메커니즘(300)을 이용하여 접촉부(100)가 지면(E)과의 접촉을 유지하며 회전하여 경사진 상태를 가질 수 있다. 따라서, 경사진 상태의 접촉부(100) 위로 대상물(OB)을 위치시킬 수 있다.

그리고, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 병렬형 구동 모듈(2000)을 이용하여 제1 척(1100)의 접촉부(100) 및 제2 척(1200)의 접촉부(100)를 수평 방향(X 방향)으로 이동시켜 대상물(OB)을 비집기(scooping)할 수 있다. 따라서, 접촉부(100)와 함께 제1 구동 메커니즘(200)의 상부 마디부(210) 및 하부 마디부(220)를 이용하여 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 그리퍼를 이용하여 대상물의 형상에 대응하여 파지하는 동작의 구동 방법을 설명하는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 대상물(OB)의 형상이 다각형 또는 부정형 형상을 가지는 경우, 제1 척(1100)의 굴절 간격(Ha)과 제2 척(1200)의 굴절 간격(Hb)을 서로 다르게 하여 대상물(OB)을 파지할 수 있다. 즉, 접촉부(100)와 함께 제1 구동 메커니즘(200)의 상부 마디부(210) 및 하부 마디부(220)를 이용하여 대상물(OB)을 파지함으로써, 다양한 형상을 가지는 대상물(OB)을 안정적으로 파지할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

100: 접촉부 200: 제1 구동 메커니즘
210: 상부 마디부 220: 하부 마디부
230: 제1 탄성 부재 300: 제2 구동 메커니즘
310: 링크 유니트 330: 제1 가압부
320: 제2 가압부 340: 제2 탄성 부재

Claims

대상물과 접촉하는 접촉부,
상기 접촉부와 연결되며 상기 접촉부가 지면과 접촉하는 경우 상기 접촉부를 수동적으로 수직 방향으로 이동시키는 제1 구동 메커니즘, 그리고
상기 접촉부와 연결되며 상기 접촉부가 상기 지면과 접촉하는 경우 상기 접촉부를 수동적으로 회전시키는 제2 구동 메커니즘
을 포함하는 한 쌍의 척; 그리고
상기 한 쌍의 척을 수평 방향으로 이동시켜 상기 대상물을 파지하는 병렬형 구동 모듈;
을 포함하고,
상기 제1 구동 메커니즘은
서로 제1 사이각을 가지며 연결되고 상기 접촉부가 상기 지면과 접촉하는 경우 수동적으로 회전하여 상기 접촉부를 수직 방향으로 이동시키는 상부 마디부 및 하부 마디부를 포함하고,
상기 제2 구동 메커니즘은
상기 제1 구동 메커니즘에 연결되는 링크 유니트,
상기 링크 유니트에 연결되며 상기 접촉부를 가압하여 상기 대상물을 파지하는 제1 가압부, 그리고
상기 제2 마디부에 연결되며 상기 접촉부를 수동적으로 회전시켜 상기 대상물을 비집기(scooping)하는 제2 가압부
를 포함하는 병렬형 그리퍼.
제1항에서,
상기 제1 구동 메커니즘은
상기 상부 마디부와 상기 하부 마디부에 연결되어 복원력을 제공하는 제1 탄성 부재
를 더 포함하는 병렬형 그리퍼.
제2항에서,
상기 접촉부는 상기 하부 마디부의 하단부에 연결되는 병렬형 그리퍼.
제2항에서,
상기 상부 마디부의 상단부와 상기 접촉부의 하단부 사이의 굴절 간격이 변화함에 따라 상기 제1 사이각이 변화하는 병렬형 그리퍼.
제4항에서,
상기 상부 마디부에 설치되어 상기 굴절 간격을 측정하는 포텐시오미터를 더 포함하는 병렬형 그리퍼.
삭제
제5항에서,
상기 링크 유니트는
상기 상부 마디부에 대응하는 상부 링크, 그리고
상기 하부 마디부에 대응하는 하부 링크를 포함하고,
상기 제1 사이각의 변화에 대응하여 상기 상부 링크와 상기 하부 링크 사이의 제2 사이각은 변화하는 병렬형 그리퍼.
제5항에서,
상기 제1 가압부 및 상기 제2 가압부가 동시에 상기 접촉부를 가압하는 경우 상기 접촉부는 수직 상태를 유지하며, 상기 제2 가압부만이 상기 접촉부를 가압하는 경우 상기 접촉부는 회전하여 경사진 상태를 가지는 병렬형 그리퍼.
제5항에서,
상기 제2 구동 메커니즘은 상기 하부 링크와 상기 접촉부에 연결되어 복원력을 제공하는 제2 탄성 부재를 더 포함하는 병렬형 그리퍼.
제4항에서,
상기 한 쌍의 척과 상기 병렬형 구동 모듈을 서로 연결하며, 상기 한 쌍의 척을 상기 병렬형 구동 모듈에 탈착 가능하도록 하는 탈착부를 더 포함하고,
상기 탈착부는 상기 한 쌍의 척에 설치되는 제1 탈착부, 그리고 상기 병렬형 구동 모듈에 설치되는 제2 탈착부를 포함하는 병렬형 그리퍼.
제4항에서,
상기 한 쌍의 척은 서로 대향하는 제1 척 및 제2 척을 포함하고,
상기 제1 척과 상기 제2 척은 상기 병렬형 구동 모듈의 중심축을 기준으로 좌우 반전되어 배치되는 병렬형 그리퍼.
제11항에서,
상기 제1 척의 굴절 간격과 상기 제2 척의 굴절 간격은 서로 다르게 조절할 수 있는 병렬형 그리퍼.