KR20220020249A

KR20220020249A - 로봇 그리퍼, 및 로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법

Info

Publication number: KR20220020249A
Application number: KR1020217034586A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 스펜닌거; 팀 로카르
Original assignee: 프랜카 에미카 게엠바하
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2022-02-18
Also published as: JP2022526351A; US20220184812A1; WO2020193340A1; CN113631331A; DE102019107851A1; JP2024023695A; DE102019107851B4; EP3946829A1

Abstract

본 발명은 로봇 그리퍼(100) 및 그러한 로봇 그리퍼(100)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것으로, 로봇 그리퍼(100)는: N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)을 갖는 파워트레인(AS)(102)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(AE)(101) ― 능동 엘리먼트(WE_n)(103) 각각은 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역(AB_n)을 가지며, 작업 영역에서, 개개의 능동 엘리먼트(WE_n)가 이동될 수 있으며, 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―; 적어도 하나의 구동 유닛(AE)(101)을 제어하기 위한 제어 유닛(104); 및 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 제어 유닛(104)에 연결되는 센서 시스템(105)을 포함하고; 제어 유닛(104)은 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있도록 설계 및 구성되고, 그리고 능동 엘리먼트(WE_n)(103)에 대한 검출된 충돌 이벤트의 경우, 상기 구동 유닛(AE)(101)은, 지정된 작동에 따라 작동되며, 이 작동은: 각각의 경우에, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해 개개의 작업 영역(AB_n) 내에 규정된 영역(B_n)을 제공하는 단계(201), 및 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)이 할당된 영역(B) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대한 충돌 모니터링을 수행하는 단계(202), 및 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링을 비활성화하는 단계를 포함한다.

Description

로봇 그리퍼, 및 로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법

본 발명은 로봇 그리퍼 및 로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

로봇 그리퍼들(또한, "그리퍼들" 또는 "그리핑 시스템" 또는 "이펙터(effector)" 또는 "엔드 이펙터(end effector)"로 지칭됨)은 종래 기술에 알려져 있다. 로봇 그리퍼들은 전형적으로 로봇 매니퓰레이터들(manipulators)의 원위 단부 상에 배열되고, 물체들/툴들을 파지하고 그리고/또는 홀딩하는 것과 같은 작업들을 수행한다.

로봇 그리퍼는 전형적으로, 능동 엘리먼트들을 이동시키는 구동 유닛, 파워트레인(또한, 운동학적 시스템으로 지칭됨), 예컨대 로봇 매니퓰레이터에 대한 로봇 그리퍼의 분리 가능한 고정 연결을 위한 기계적 인터페이스, 로봇 그리퍼의 작동에 필요한 에너지를 공급하기 위한 에너지 인터페이스뿐만 아니라, (예컨대, 중앙 로봇 제어 유닛으로부터) 제어 신호들을 공급하기 위한 제어 신호 인터페이스를 포함한다.

능동 엘리먼트들은, 물체를 파지하고 홀딩할 때 물체와 직접 접촉하고, 프로세스에서 물체에 파지력(gripping force)을 부여할 수 있는 로봇 그리퍼의 엘리먼트들이다. 로봇 그리퍼가 어떻게 물체를 홀딩할 수 있는지에 대한 다양한 가능성들이 있다. 여기서, 예컨대 상이한 능동적 정합들: 힘 정합, 형상 정합, 물질 정합 사이에 구별이 이루어진다. 더욱이, 능동 엘리먼트들 그 자체의 다수의 형태들은, 예컨대 (평행한 죠 그리퍼에서의) 그리퍼 죠들(gripper jaws) 또는 (의수(artificial hand)에서의) 다중-부재 핑거들의 형태로 존재한다.

구동 유닛은 파지 또는 홀딩 프로세스에 필요한 운동학적 에너지를 생성한다. 구동 유닛은 파워트레인을 구동시키고, 그에 따라 능동 엘리먼트들의 대응하는 움직임들을 생성한다. 이로써, 로봇 그리퍼에 의한 물체의 개방, 폐쇄 및 홀딩이 가능하다.

파워트레인은 구동 유닛에 의해 생성된 운동학적― 에너지를 능동 엘리먼트들에 전달하기 위해 사용된다. 따라서, 이는 구동 유닛의 움직임을 로봇 그리퍼의 구동 움직임으로, 즉, 능동 엘리먼트들의 대응하는 움직임으로 변환한다.

본 발명의 목적은, 개선된 안전성으로 작동을 가능하게 하는 로봇 그리퍼를 제공하는 것이다.

본 발명은 독립 청구항들의 특징들에 기인한다. 유리한 개량예들 및 실시예들은 종속 청구항들의 청구 대상이다. 본 발명의 부가적인 특징들, 애플리케이션 가능성들 및 이점들은 다음의 명세서뿐만 아니라, 도면들에 표현된 본 발명의 실시예의 예시들의 설명으로부터 기인한다.

본 발명의 제1 양상은 로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법에 관한 것으로, 로봇 그리퍼는: N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)을 갖는 파워트레인(AS)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(AE) ― 능동 엘리먼트들(WE_n) 각각은 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역(AB_n)을 가지며, 작업 영역에서, 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 이동될 수 있으며, 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―; 적어도 하나의 구동 유닛(AE)을 제어하기 위한 제어 유닛; 및 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 제어 유닛에 연결되는 센서 시스템을 포함하고; 제어 유닛은 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있도록 설계 및 구성되고, 그리고 능동 엘리먼트(WE_n)에 대한 검출된 충돌 이벤트의 경우, 구동 유닛(AE)은, 지정된 작동에 따라 작동되며, 이 작동은: 각각의 경우에, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해 개개의 작업 영역(AB_n) 내에 영역(B_n)을 제공하는 단계 및 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 영역(B_n) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링을 수행하는 단계, 및 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링을 비활성화하는 단계를 포함한다.

본 경우에서, 구동 유닛(AE)은 로봇 그리퍼에 의해 제공되는 에너지(예컨대, 공압 에너지, 유압 에너지 또는 전기 에너지)를 기계적 에너지, 즉, 움직임으로 변환한다. 이러한 움직임은 유리하게는 병진 및/또는 회전 움직임이다. 유리하게, 구동 유닛은 제공된 전기 에너지(전위(U), 전류(I))를 기계적 회전으로 변환하는 전기 모터이다. 애플리케이션에 따라, 예컨대, 파워트레인을 구동하기 위한 유압 모터 또는 공압 모터와 같은 다른 구동 유닛들이 또한 당연히 적합하다. 유리하게, 구동 유닛은 다수의 능동 엘리먼트들(WE_n), 특히 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)을 구동시킨다. 유리하게, 로봇 그리퍼는 하나 이상의 능동 엘리먼트들(WE_n)을 각각 구동하는 다수의 구동 유닛들을 갖는다. 구동 유닛(AE)은 특히, 회전 움직임의 속도 감소 또는 속도 증가를 위한 변속기(transmission)를 포함할 수 있다.

파워트레인(AS)(또한, 운동학적 시스템으로 지칭됨)은 구동 유닛(AE)에 의해 생성된 기계적 움직임을 하나 이상의 능동 엘리먼트들(WE_n)에 전달하며, 그에 따라 능동 엘리먼트들이 대응하게 이동한다. 로봇 그리퍼에서의 파워트레인(AS)의 기계적 구현을 위해, 복수의 구현들이 종래 기술에 알려져 있다. 특히 유리하게, 파워트레인(AS)은 벨트, 특히 톱니형 벨트(toothed belt)를 포함한다.

능동 엘리먼트들(WE_n)의 작동 영역들(AB_n)은 각각, 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열된 영역을 표시하며, 여기서 능동 엘리먼트들(WE_n)이 이동될 수 있고, 그리고 이들에 의해 도달될 수 있다. 따라서, 작업 영역들(AB_n)은 특히, 능동 엘리먼트들(WE_n)이 최대로 개방될 때 능동 엘리먼트들(WE_n) 사이에 걸쳐있는 영역에 의해 규정된다. 작업 영역들(AB_n)이 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 규정되기 때문에, 작업 영역들(AB_n)은 로봇 그리퍼의 포지션 및 배향과는 독립적으로 항상 동일하게 유지된다.

본 발명에 따르면, 로봇 그리퍼는 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서 n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별 능동 엘리먼트들(WE_n)에 외부적으로 적용됨― 을 확인하기 위한 센서 시스템을 갖는다. 따라서, 로봇 그리퍼의 다른 부분들, 예컨대 로봇 그리퍼의 하우징 상에 적용되는 힘들/모멘트들은 이 센서 시스템에 의해 획득되지 않는다.

제안된 방법의 특히 유리한 개량예에서, 포지션 센서를 사용하여, 구동 유닛(AE)의 포지션(

), 그리고/또는 포지션 센서를 사용하여, 파워트레인의 포지션(

), 그리고/또는 속도 센서를 사용하여, 구동 유닛(AE)의 구동 유닛 속도(

), 그리고/또는 속도 센서를 사용하여, 파워트레인(AS)의 파워트레인 속도(

), 그리고/또는 토크 센서를 사용하여, 구동 유닛(AE)의 토크(

), 그리고/또는, 토크 센서를 사용하여, 파워트레인(AS)의 토크(

), 그리고/또는 전류 센서를 사용하여, 구동 유닛(AE)의 전기 모터의 모터 전류(

)가 결정된다.

유리하게는, 능동 엘리먼트들(WE_n) 상에 센서들이 배열되지 않는다. 그 결과, 능동 엘리먼트들(WE_n) 상의 센서들에 대한 대응하는 케이블 연결이 생략된다. 능동 엘리먼트들(WE_n)은 또한 유리하게 교환 가능하다. 따라서, 유리하게, 예컨대, 파지 또는 홀딩 동안, 포스 정합, 형상 정합, 물질 정합과 같은 상이한 능동 정합들을 가능하게 하기 위해, 상이한 유형들의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 파워트레인(AS)에 연결될 수 있다.

작업 영역들(AB_n) 내의 영역들(B_n)의 제공은, 예컨대, 제어 유닛 상의 대응하는 입력들에 의해, 제어 유닛의 대응하는 데이터 메모리의 판독에 의해, 로봇 그리퍼의 데이터 인터페이스를 통한 제어 유닛으로의 데이터 송신에 의해, 제어 유닛의 데이터 메모리에 후속적으로 저장한 후에 로봇 그리퍼 상의 수동 또는 자동화된 "티치-인(teach-in)" 프로세스에 의해 발생할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제어 유닛은, 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역들(B_n) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 수행되고, 그리고 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 개개의 할당된 영역들(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링의 비활성화가 수행되는 그러한 방식으로 설계 및 구성된다.

영역들(B_n)은 유리하게, 파지될 물체의 외부 기하학적 구조(AG)에 따라 규정된다. 여기서, 외부 기하학적 구조(AG)는, 예컨대, 구형 물체의 경우, 물체의 직경에 의해 규정될 수 있다. 여기서, 영역들(B_n)은 유리하게, 영역들(B_n)이 파지될 물체의 외부 기하학적 구조(AG)(물체의 가장자리/표면)뿐만 아니라 물체에 외부적으로 인접한 차이 영역(ΔB_n)을 포함하는 방식으로 선택/규정된다: B_n = AG + ΔB_n. 여기서, 차이 영역(ΔB_n)의 크기들은 태스크 정의(task definition), 적용될 안전 표준들(예컨대, 재밍 방지(jamming protection)) 및/또는 파지될 물체의 감도/파열 강도에 따라 선택된다.

물체를 파지하는 것이 목적인 방법을 수행할 때, 충돌 모니터링/충돌 검출은 그에 따라 영역들(B_n)의 외부측, 즉, 파지를 위해 최적으로 위치결정되는 물체 주위의 존(차이 영역(ΔB_n)) 외부측에서만 수행된다. 이 존 내에서, 이 예에서, 충돌 모니터링/충돌 검출은 비활성화된다.

유리하게, 작업 영역들(AB_n)은 각각 3차원 또는 2차원 또는 1차원 영역이다. 유리하게, 영역들(B_n)은 각각 3차원 또는 2차원 또는 1차원 영역이다.

제안된 방법의 특히 바람직한 개량예에서, 로봇 그리퍼는 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)을 갖는 평행한 죠 그리퍼로서 설계되며, 공통 작업 영역(AB) 및 공통 영역(B)은 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 간격 범위들에 의해 규정된다. 작업 영역(AB)은 유리하게, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 서로에 대해 가정할 수 있는, 최소 간격(A_MIN)으로부터 최대 간격(A_MAX)까지의 간격 범위로서 규정된다. 태스크 정의에 따라, 이러한 개량예의 영역(B)은 대응하게, 최대 간격 제한 값(A_B)에 의해 특정되고, 그리고 이에 따라 A_MIN으로부터 간격(A_B)까지의 모든 간격들(A)을 커버한다.

따라서, 영역(B)은 서로에 대한 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 간격들(A)에 의해 규정되며, 여기서, A_MIN ≤ A <A_B 또는 A_MIN ≤ A ≤ A_B 및 A_B <A_MAX이다. 이러한 개량예에서, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)에 대한 충돌 모니터링은, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 간격(A)을 가질 때에만 수행되며, 여기서, A> A_B 또는 A ≥ A_B이다. 특히 바람직하게는, 평행한 죠 그리퍼의 능동 엘리먼트들(그리퍼 죠들)은 센서들을 갖지 않는다.

방법에 따른 충돌 모니터링의 활성화 또는 비활성화는, 능동 엘리먼트들(WE_n)의 현재 포지션에 따라 그리고 규정된 영역들(B_n)에 따라, 원칙적으로, 물체가 또한 로봇 그리퍼에 의해 파지될 수 있는, 로봇 그리퍼에 대한 그러한 방식으로 배열되는지 여부와 무관하게 발생한다. 즉, 능동 엘리먼트들(WE_n) 사이에 어떠한 물체도 배열되지 않더라도, 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역(B_n) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 수행되고, 그리고 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때는 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화된다.

로봇 그리퍼의 유리한 개량예는, 로봇 그리퍼가 센서를 갖는 것을 특징으로 하며, 이에 의해 로봇 그리퍼의 파지 영역 내의 물체의 존재 또는 부재가 획득될 수 있는데, 즉, 센서는, 또한 물체가 현재 로봇 그리퍼에 의해 파지될 수 있는 방식으로 물체가 배열되는 것을 획득한다. 파지 영역 내의 물체가 이 센서에 의해 확인되면, 능동 엘리먼트들(WE_n)이 특정 영역들(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치되면, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화된다. 파지 영역 내의 어떠한 물체도 이 센서에 의해 확인되지 않으면, 유리하게는 영역들(B_n) 내의 충돌 모니터링의 비활성화가 발생하지 않는다. 이 경우에, 충돌 모니터링은 로봇 그리퍼의 전체 작업 영역에서 수행된다.

로봇 그리퍼의 파지 영역에서 물체를 확인하기 위한 센서는 유리하게는, 예컨대 카메라 센서, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 센서, 용량성 센서, 유도성 센서, 마이크로파 센서, 또는 이들의 조합이다.

제안된 방법의 유리한 개량예는, 충돌 모니터링이 로봇 그리퍼의 특정 동력학적 모델에 기반하여 발생한다는 점을 특징으로 한다. 동력학적 모델은, 로봇 그리퍼의 구성요소들 및 이들의 동력학적 상호작용들을 시뮬레이팅할 수 있게 하는 수학적 모델이다. 구동 유닛의 폐쇄 루프 및 개방 루프 제어를 위한 제어 유닛은 특히 동력학적 모델에 기반한다.

유리하게, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링은 외란 변수 관찰자(disturbance variable observer), 특히 성능 관찰자 또는 펄스 관찰자 또는 속도 관찰자 또는 가속도 관찰자를 사용하여 발생한다. 유리하게는, 충돌 모니터링을 위해, 측정된 변수들:

중 하나 이상이 사용된다. 여기서, 변수들:

및

는 또한, 각각, 변수들:

및

로부터의 대응하는 시간 도함수들에 기반하여 확인될 수 있다.

유리하게, 충돌 모니터링은

에 대한 실제 포지션과 타겟 포지션의 비교에 기반하여 발생한다.

제안된 방법의 개량예에 따르면, 작동은 비-포괄적인 리스트의 다음의 가능성들로부터 선택된다:

- 구동 유닛(AE)을 정지시키는 것,

- 중력 보상을 위해 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

- 마찰 보상을 위해 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

- 능동 엘리먼트들(WE_n)의 제어된 연속 이격이 발생하는 그러한 방식으로 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

- 능동 엘리먼트들(WE_n)의 반사형(reflex-like) 이격이 발생하는 그러한 방식으로 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것.

유리하게는, 작업 영역들(AB_n) 내의 영역들(B_n)을 규정하는 것은 로봇 그리퍼 상의 수동 또는 자동 티치-인 프로세스에 의해 발생한다. 유리하게, 티치-인 프로세스는 다음의 단계들을 포함한다:

- 능동 엘리먼트들(WE_n) 각각이 물체와 기계적으로 접촉하는 그러한 방식으로 물체를 파지하는 단계 ― 능동 엘리먼트들(WE_n)에 의해 프로세스에서 둘러싸인 영역은 영역들(AG_n)을 규정함 ―,

- B_n = AG_n + ΔB_n이 되도록 영역들(AG_n)이 특정 델타 영역들(ΔB_n)에 의해 외측방으로 넓어지게 영역들(B_n)을 확인하는 단계, 그리고

- B_n을 저장하는 단계.

B_n을 저장하는 단계는 바람직하게는, 로봇 그리퍼의 메모리 유닛 상에서 발생한다.

영역들(B_n)의 적절한 선택에 의해, 특히 인간과 협력하여 그리퍼의 작동 동안, 특히 로봇 그리퍼의 자동으로 수행되는 파지 프로세스 동안의 재밍 위험들이 방지되거나 적어도 상당히 감소된다.

예컨대, 5cm(AG = 5cm)의 직경을 갖는 구체(sphere)가 평행한 죠 그리퍼에 의해 파지되어야 한다면, 2개의 그리퍼 죠들에 대해, 공통 영역(B = AG + ΔB)은 유리하게 5.5cm의 그리퍼 죠들의 간격에 의해 규정된다. 이로써, 그리퍼 죠들 사이의 구체의 중앙 배열의 경우에, 그리퍼 죠들 중 서로를 향한 추가적인 움직임 동안의 충돌 모니터링이 비활성화되기 전에, 2.5mm(= ΔB/2)가 구체의 각각의 측에 남아있다. 구체의 각각의 측 상의 2.5mm는 유리하게, 그리퍼 죠와 구체 사이에서 인간 손가락이 맞지 않는 그러한 방식으로 측정된다.

따라서, 제안된 방법은 특히, 로봇 그리퍼와 조작자 사이의 협력 동안 안전성을 개선한다.

로봇 그리퍼는, 로봇의 매니퓰레이터에 연결되는 정도까지, 로봇의 중앙 제어 유닛으로부터 제어 커맨드들을 수신할 수 있다. 이러한 제어 커맨드들은 로봇 그리퍼의 제어 유닛에 송신된다. 로봇 그리퍼의 제어 유닛은 이러한 제어 커맨드들을 변환하고, 그리고 원칙적으로, 그에 대응하여 구동 유닛을 구동시키며, 본 발명에 따른 충돌 모니터링뿐만 아니라 본 발명에 따른 충돌 모니터링의 활성화 또는 개개의 비활성화가 로봇 그리퍼의 제어 유닛 상에서 국부적으로 수행된다. 유리하게, 능동 엘리먼트들(WE_n)의 경우, 검출된 충돌들은 로봇 그리퍼의 제어 유닛에 의해 로봇의 중앙 제어 유닛에 송신된다.

본 발명의 부가적인 양상은, 로봇 그리퍼에 관한 것으로, 로봇 그리퍼는: N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)을 갖는 파워트레인(AS)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(AE) ― 능동 엘리먼트들(WE_n) 각각은 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역들(AB_n)을 가지며, 작업 영역에서, 능동 엘리먼트들(WE_n) 각각이 이동될 수 있으며, 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―; 적어도 하나의 구동 유닛(AE)의 폐쇄 루프 및 개방 루프 제어를 위한 제어 유닛; 및 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 제어 유닛에 연결되는 센서 시스템을 포함하고; 제어 유닛은 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있도록 설계 및 구성되고; 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 작업 영역(AB_n) 내에 위치된 특정 할당된 영역(B_n) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 수행되고; 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화되고; 그리고 능동 엘리먼트(WE_n)에 대해 충돌이 검출되면, 구동 유닛이 특정 작동에 따라 구동된다.

구동 유닛(AE)은 유리하게, 전기 모터 또는 유압 액추에이터 또는 공압 액추에이터이다. 구동 유닛(AE)은 부가적으로 변속기 유닛을 포함할 수 있다.

유리하게, 구동 영역들(AB_n)은 각각 3차원 또는 2차원 또는 1차원 영역이다. 유리하게, 영역들(B_n)은 각각 3차원 또는 2차원 또는 1차원 영역이다.

특히 바람직한 개량예에서, 로봇 그리퍼는 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)을 갖는 평행한 죠 그리퍼로서 설계되며, 공통 작업 영역(AB) 및 공통 영역(B)은 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 간격 범위들에 의해 규정된다. 작업 영역(AB)은 유리하게, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 서로에 대해 가정할 수 있는, 최소 간격(A_MIN)으로부터 최대 간격(A_MAX)까지의 간격 범위로서 규정된다. 태스크 정의에 따라, 이러한 개량예의 영역(B)은 대응하게, 최대 간격 제한 값(A_B)에 의해 특정되고, 그리고 이에 따라 A_MIN으로부터 간격(A_B)까지의 모든 간격들(A)을 커버한다.

따라서, 영역(B)은 서로에 대한 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 간격들(A)에 의해 규정되며, 여기서, A_MIN ≤ A <A_B 또는 A_MIN ≤ A ≤ A_B및 A_B <A_MAX이다. 이러한 개량예에서, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)에 대한 충돌 모니터링은, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 간격(A)을 가질 때에만 수행되며, 여기서, A> A_B 또는 A ≥ A_B이다. 특히 바람직하게는, 평행한 죠 그리퍼의 능동 엘리먼트들(그리퍼 죠들)은 센서들을 갖지 않는다.

로봇 그리퍼의 유리한 개량예에서, 센서 시스템은 다음의 센서들: 구동 유닛(AE)의 포지션(

)을 확인하기 위한 포지션 센서, 및/또는 파워트레인(AS)의 포지션(

)을 확인하기 위한 포지션 센서, 및/또는 구동 유닛(AE)의 구동 유닛 속도(

)를 확인하기 위한 속도 센서 및/또는 파워트레인(AS)의 파워트레인 속도(

)를 확인하기 위한 속도 센서, 및/또는 구동 유닛(AE)의 토크(

)를 확인하기 위한 토크 센서 및/또는 파워트레인(AS)의 토크(

)를 확인하기 위한 토크 센서 및/또는 구동 유닛(AE)의 전기 모터의 모터 전류(

)를 확인하기 위한 전류 센서 중 하나 이상을 갖는다.

제안된 로봇 그리퍼의 유리한 개량예에서, 제어 유닛은 로봇 그리퍼의 특정된 동력학적 모델에 기반하여 충돌 모니터링이 발생하는 그러한 방식으로 설계 및 구성된다.

유리하게, 제어 유닛은, 특히 성능 관찰자 또는 펄스 관찰자 또는 속도 관찰자 또는 가속도 관찰자에 의해, 외란 변수 관찰자를 사용하여 충돌 모니터링이 발생하는 그러한 방식으로 설계 및 구성된다.

유리하게는, 충돌 모니터링을 위해, 측정된 변수들:

중 하나 이상이 사용된다. 여기서, 변수들:

및

는 또한, 각각, 변수들:

및

로봇 그리퍼의 유리한 개량예는, 구동 유닛(AE)이 변속기를 통해 파워트레인(AS)에 커플링되는 모터이고, 파워트레인(AS)의 토크(

)를 확인하기 위한 토크 센서가 변속기와 파워트레인 사이에 배열된다는 점을 특징으로 한다. 모터는 유리하게 전기 모터이다.

유리하게, 제어 유닛은, 비-포괄적인 리스트의 다음의 가능성들로부터 작동이 선택되는 그러한 방식으로 설계 및 구성된다:

- 구동 유닛(AE)을 정지시키는 것,

- 중력 보상을 위해 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

- 마찰 보상을 위해 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

- 능동 엘리먼트들(WE_n) 중 서로 이격되는 제어된 연속적인 이동이 발생하는 그러한 방식으로 구동 유닛(AE)을 구동시키는 것,

유리하게, 로봇 그리퍼는 적어도 구동 유닛(AE) 및 제어 유닛이 통합된 하우징을 갖는다. 제어 유닛은 유리하게, 프로세서, 메모리 유닛뿐만 아니라, 로봇 그리퍼가 연결되는, 예컨대 로봇을 제어하기 위한 중앙 컴퓨터의 타겟 제어 변수들의 규격을 위한 인터페이스를 포함한다.

마지막으로, 본 발명은 위에서 설명된 바와 같이, 로봇 그리퍼를 갖는 로봇 또는 휴머노이드에 관한 것이다.

부가적인 이점들, 특징들 및 세부 사항들은 적어도 하나의 실시예가 선택적으로 도면들을 참조하여 상세히 설명되는 다음의 설명으로부터 비롯된다. 동일한, 유사한 그리고/또는 기능적으로 동등한 부분들에는 동일한 참조 번호들이 제공된다.

도 1은 매우 개략적인 방법 시퀀스이다.
도 2는 제안된 로봇 그리퍼의 매우 개략적인 설계이다.

도 1은 로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법의 매우 개략적인 시퀀스를 도시하며, 여기서 로봇 그리퍼는: N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)을 갖는 파워트레인(AS)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(AE) ― 능동 엘리먼트들(WE_n) 각각은 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역(AB_n)을 가지며, 작업 영역에서, 능동 엘리먼트들(WE_n)이 이동될 수 있으며, 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―; 구동 유닛(AE)을 제어하기 위한 제어 유닛; 및 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 센서 유닛에 연결되는 센서 시스템을 포함한다.

제어 유닛은, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해, 충돌 모니터링이 자율적으로 그리고 국부적으로(즉, 외부 제어 유닛 및/또는 외부 프로세서를 요구하지 않고) 수행될 수 있는 방식으로 그리고 능동 엘리먼트(WE_n)에 대한 충돌이 검출될 때, 구동 유닛이 특정 작동에 따라 자율적으로 그리고 국부적으로 구동되는 방식으로 설계 및 구성된다.

방법은, 로봇 그리퍼의 작동 동안, 특히 로봇 그리퍼에 의한 물체의 파지 동안 수행되는 다음의 단계들을 포함한다. 제1 단계(201)에서, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해, 각각의 경우에, 할당된 작업 영역(AB_n) 내의 규정된 영역(B_n)의 제공이 발생한다.

예를 들어, 로봇 그리퍼가 연결되는 로봇의 외부 중앙 제어 유닛에 의해 제어되는, 그립 태스크를 수행하기 위한 로봇 그리퍼의 구동 동안, 단계(202)에서, 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 영역(B) 외부측에 위치될 때 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 로봇 그리퍼의 제어 유닛에 의한 충돌 모니터링의 자융 수행이 항상 발생하고, 그리고 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 영역(B) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링의 비활성화가 항상 발생한다.

유리하게, 로봇 그리퍼의 제어 유닛은, 능동 엘리먼트들(WE_n) 중 하나에 대해 충돌이 검출될 때 충돌 신호를 생성한다. 유리하게, 로봇 그리퍼의 제어 유닛은 능동 엘리먼트(WE_n)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화될 때 비활성화 신호를 생성한다. 유리하게, 로봇 그리퍼는 충돌 신호 및/또는 비활성화 신호를 인터페이스에 제공하여서, 상기 신호들이 외부 제어 유닛들에 송신될 수 있다.

제안된 방법의 실시예에서, 모든 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링은, 적어도 하나의 능동 엘리먼트(WE_n)가 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 비활성화된다.

도 2는 평행한 죠 그리퍼로서 구현되는 제안된 로봇 그리퍼(100)의 매우 개략적인 설계를 도시한다. 로봇 그리퍼(100)는: 본 경우에 하류 변속기(110)를 갖는 전기 모터로서 형성되고 그리고 N = 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)(또한, 그리퍼 죠로 지칭됨)을 갖는 파워트레인(102)을 구동하기 위해 사용되는 구동 유닛(101)을 포함한다. 구동 유닛(101)은, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)이 서로를 향해 또는 서로 떨어져 이동하는 방식으로, 파워트레인(102)을 통해 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)을 구동시키고, 그리고 따라서 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 간격(A)이 그에 따라 변한다.

2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)은 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열된 공통 작업 영역(AB)을 가지며, 여기서 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)은 이동될 수 있거나 또는 이들은 가정할 수 있다. 본 경우에, 작업 영역(AB)은 도 2에 표현된 상부 그리퍼 죠(103a)의 제1 작업 영역(AB_n=1) ― 이는 표현된 포지션(A_MAX,n=1)으로부터 중심(대시-점-점선)까지 도달함 ― 그리고 도 2에 표현된 하부 그리퍼 죠(103b)의 제2 작업 영역(AB_n=2) ― 이는 표현된 포지션(A_MAX,n=2)으로부터 중심(대시-점-점선)까지 도달함 ― 으로 구성된다.

따라서, 본 경우에, 평행한 죠 그리퍼의 구성된 작업 영역(AB)은 A = 0(능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 최소 간격)에서 최대 간격(A_MAX=|A_MAX,n=1- A_MAX,n=2|)(능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)이 서로에 대해 가정될 수 있음(도 2에서 AB로 표시됨))까지 그리고 이를 포함하는 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 모든 간격들(A)에 대응한다.

게다가, 평행한 죠 그리퍼는 구동 유닛(101)을 제어하기 위한 제어 유닛(104) 및 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서 n = 1, 2, ..., N이고, N≥1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 제어 유닛(104)에 연결된 센서 시스템(105)을 갖는다.

본 경우에, 센서 시스템(105)은 전기 모터의 모터 포지션(

)을 확인하기 위한 포지션 센서, 전기 모터의 모터 전류(

)를 확인하기 위한 전류 센서뿐만 아니라 토크(

)를 확인하기 위해 변속기(110)와 파워트레인 사이(102)에 연결된 토크 센서를 포함한다. 측정 변수들(

및

)은 제어 유닛(104)에 제공된다.

게다가, 평행한 죠 그리퍼(100)는 외부 제어 유닛의 제어 신호뿐만 아니라 전기 에너지를 위한 인터페이스(111)를 갖는다. 인터페이스(111)는 적어도 하나의 신호 라인(112) 및 적어도 하나의 전기 라인(113)에 의해 제어 유닛(104)에 연결된다.

평행한 죠 그리퍼(100)가 예를 들어, 이펙터로서 로봇의 매니퓰레이터에 연결되면, 예를 들어, 인터페이스(111)를 통해, 제어 신호들이 로봇의 중앙 제어 유닛에 제공될뿐만 아니라 평행한 죠 그리퍼(100)를 위한 에너지가 제공된다.

제어 유닛(104)은 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있는 방식으로 설계 및 구성되며; 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)이 작업 영역(AB) 내에 위치된 특정 영역(B) 외부측에 위치될 때에만 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)에 대한 충돌 모니터링이 수행되고; 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)이 적어도 부분적으로 영역(B) 내에 위치될 때, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화되고, 그리고 능동 엘리먼트(WE_n=1,2)에 대해, 충돌이 검출되면, 구동 유닛(101)은 특정 작동에 따라 구동된다.

이러한 충돌 모니터링은 원칙적으로, 제어 커맨드들, 예컨대 외부 로봇 오작동과는 독립적으로 수행된다.

영역(B), 즉, 본 발명에 따른 충돌 모니터링이 비활성화되는 영역은, 본 경우에, 간격 제한 값(A_B)에 의해 해당하는 태스크 정의에 따라 지정되며, 영역(B)은 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)의 간격(A)에 의해 규정되는데, 여기서 A < A_B또는 A ≤A_B 그리고 A_B < A_MAX이다. 이러한 개량예에서, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)에 대한 충돌 모니터링은, 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 간격> 또는 ≥ A_B를 갖는 경우에만 수행된다. 특히 바람직하게는, 평행한 죠 그리퍼의 능동 엘리먼트들(그리퍼 죠들)은 센서들을 갖지 않는다.

도 2에서, 위에 표시된 영역들은 (단면에서) 구체가 그리퍼 죠들(103a, 103b) 사이에서 중앙에 배열되는 상황에 대해 예시되어 있으며, 여기서 그리퍼 죠들(103a, 103b)은 각각의 경우에 그들의 최대 변위 포지션 즉, 그들의 최대 간격에 위치된다. 그리퍼 죠들의 표시된 최대 간격은 작업 영역(AB)을 규정한다. 작업 영역(AB) 내에 위치된 영역(B)은, 충돌 모니터링이 비활성화되는 영역을 표시한다. 본 경우에, 영역(B)은 구체의 직경(D = AG)뿐만 아니라 구체의 양측들 상의 안전 존(ΔB/2)에 의해 규정된다.

구체의 파지 동안, 그리퍼 죠들이 도시된 포지션으로부터 서로를 향해 이동되고, 그리퍼 죠들에 외부 힘들/모멘트들이 부과되면, 대응하는 충돌이 각각의 경우에 그리퍼 죠들이 영역(B) 외부측에 위치되면, 검출된다. 검출된 충돌은 특정 작동, 특히 구동 유닛의 정지로 이어진다. 더욱이, 외부 제어 유닛으로의 송신을 위해 인터페이스(111)에서 충돌 신호가 제공된다.

제어 유닛(104)에서의 충돌 모니터링은 평행한 죠 그리퍼(100)의 특정 동력학적 모델에 기반하여 발생한다. 더욱이, 제어 유닛(104)에서의 충돌 모니터링은 외란 변수 관찰자를 사용하여 발생한다.

100 : 로봇 그리퍼
101 : 구동 유닛
102 : 파워트레인
103 : 능동 엘리먼트들(WE_n)
104 : 제어 유닛
105 : 센서 시스템
110 : 변속기
111 : 외부 제어 유닛의 전기 에너지 및 제어 신호를 위한 인터페이스
112 : 제어 신호 라인
113 : 전기 에너지 라인
201, 202 : 방법 단계들

Claims

로봇 그리퍼(robot gripper)를 작동시키기 위한 방법으로서,
로봇 그리퍼(100)는,
- N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)을 갖는 파워트레인(AS)(102)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(drive unit)(AE)(101) ― 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103) 각각은 상기 로봇 그리퍼에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역(AB_n)을 가지며, 상기 작업 영역에서, 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 이동될 수 있으며, 상기 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―;
- 상기 적어도 하나의 구동 유닛(AE)(101)을 제어하기 위한 제어 유닛(control unit)(104); 및
- 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 제어 유닛(104)에 연결되는 센서 시스템(sensor system)(105)을 포함하고;
상기 제어 유닛(104)은 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있도록 설계 및 구성되고, 그리고 능동 엘리먼트(WE_n)(103)에 대한 검출된 충돌 이벤트의 경우, 상기 구동 유닛(AE)(101)은, 지정된 작동에 따라 작동되며, 이 작동은;
- 각각의 경우에, 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대해 개개의 작업 영역(AB_n) 내에 규정된 영역(B_n)을 제공하는 단계(201), 및
- 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)이 할당된 영역(B_n) 외부측에 위치될 때에만 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대한 충돌 모니터링을 수행하는 단계(202), 및 상기 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)이 상기 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)에 대한 충돌 모니터링을 비활성화하는 단계를 포함하는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항에 있어서,
상기 로봇 그리퍼(100)는 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)을 갖는 평행한 죠 그리퍼(parallel jaw gripper)이고,
- 상기 2개의 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 공통 작업 영역(AB) 및 공통 영역(B)은 서로로부터 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 간격들(A)을 나타내는 개개의 간격 범위들에 의해 규정되며,
- 상기 작업 영역(AB)은 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)이 각각의 경우에 서로에 대해 가정할 수 있는, 최소 간격(A_MIN)으로부터 최대 간격(A_MAX)까지의 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 간격 범위들(A) 모두를 포함하며,
- 상기 영역(B)은 A_MIN으로부터 특정 간격(AB)까지의 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)의 간격들(A) 모두를 포함하며, 여기서, A_MIN ≤ A <A_B 또는 A_MIN ≤ A ≤ A_B 그리고 A_B<A_MAX이고, 그리고
- 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)에 대한 충돌 모니터링은, 상기 능동 엘리먼트들(WE_n=1,2)(103)이 간격 A> 또는 ≥ A_B를 가질 때에만 수행되는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 충돌 모니터링은 상기 로봇 그리퍼(100)의 특정된 동력학적 모델에 기반하여 발생되는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충돌 모니터링은 외란 변수 관찰자를 사용하여, 특히 성능 관찰자 또는 펄스 관찰자 또는 속도 관찰자 또는 가속 관찰자에 의해 발생되는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 시스템(105)은 포지션 센서를 사용하여 상기 구동 유닛(AE)(101)의 포지션(
)을 확인하고, 그리고/또는 포지션 센서를 사용하여, 상기 파워트레인(AS)(102)의 포지션(
)을 확인하고, 그리고/또는 속도 센서를 사용하여, 상기 구동 유닛(AE)(101)의 구동 유닛 속도(
)를 확인하고, 그리고/또는 속도 센서를 사용하여, 상기 파워트레인(AS)(102)의 파워트레인 속도(
)를 확인하고, 그리고/또는 토크 센서를 사용하여, 상기 구동 유닛(AE)(101)의 토크(
)를 확인하고, 그리고/또는 토크 센서를 사용하여, 상기 파워트레인(AS)(102)에서 토크(
)를 확인하며, 그리고/또는 전류 센서를 사용하여, 상기 구동 유닛AE(101)의 모터 전류(
)를 확인하는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제5 항에 있어서,
상기 충돌 모니터링을 위해, 측정된 변수들:
중 하나 이상이 사용되는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
작동은 다음 단계들,
- 상기 구동 유닛(AE)(101)을 정지시키는 단계,
- 중력 보상을 위해 상기 구동 유닛(AE)(101)을 구동시키는 단계,
- 상기 구동 유닛(AE)(101)-파워트레인(AS)(102) 시스템에서 마찰 보상을 위해 상기 구동 유닛(AE)(101)을 구동시키는 단계,
- 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)의 제어된 연속 이격이 발생하는 그러한 방식으로 상기 구동 유닛(AE)(101)을 구동시키는 단계,
- 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)의 반사형(reflex-like) 이동이 발생하는 그러한 방식으로 상기 구동 유닛(AE)(101)을 구동시키는 단계로부터 선택되는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 영역들(AB_n) 내의 영역들(B_n)의 규정(201)은 로봇 그리퍼 상의 수동 또는 자동 티치-인(teach-in) 프로세스에 의해 발생하고, 그리고 상기 티치-인 프로세스는 다음의 단계들:
- 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103) 각각이 물체와 기계적으로 접촉하는 그러한 방식으로 물체를 파지하는 단계 ― 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 의해 프로세스에서 둘러싸인 영역은 영역들(AG_n)을 규정함 ―,
- B_n = AG_n + ΔB_n이 되도록 영역들(AG_n)이 특정 델타 영역들(ΔB_n)에 의해 외측방으로 넓어지게 영역들(B_n)을 확인하는 단계, 그리고
- B_n을 저장하는 단계를 포함하는,
로봇 그리퍼를 작동시키기 위한 방법.
로봇 그리퍼(100)로서,
- N 개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)을 갖는 파워트레인(AS)(102)을 구동하기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(AE)(101) ― 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103) 각각은 상기 로봇 그리퍼(100)에 대해 바디-고정 방식으로 배열되는 작업 영역들(AB_n)을 가지며, 작업 영역에서, 능동 엘리먼트들(WE_n)(103) 각각이 이동될 수 있으며, 작업 영역은 이들에 의해 도달될 수 있음 ―;
- 적어도 하나의 구동 유닛(AE)(101)의 폐쇄 루프 및 개방 루프 제어를 위한 제어 유닛(104); 및
- 힘들/모멘트들(F_{ext, WEn}(t))(여기서, n = 1, 2, ..., N 및 N ≥ 1임) ― 이들은 개별적인 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 외부적으로 적용됨 ― 을 확인하기 위해 상기 제어 유닛(104)에 연결되는 센서 시스템(105)을 포함하고;
상기 제어 유닛(104)은
- 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대해 충돌 모니터링이 수행될 수 있고;
- 상기 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)이 상기 작업 영역(AB_n) 내에 위치된 특정 할당된 영역(B_n) 외부측에 위치될 때에만 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대한 충돌 모니터링이 수행되고;
- 상기 개개의 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)이 상기 할당된 영역(B_n) 내에 적어도 부분적으로 위치될 때 상기 능동 엘리먼트들(WE_n)(103)에 대한 충돌 모니터링이 비활성화되고, 그리고
- 능동 엘리먼트(WE_n)(103)에 대한 검출된 충돌 이벤트의 경우, 상기 구동 유닛(101)은 특정 작동에 따라 구동되도록 설계 및 구성되는,
로봇 그리퍼.
제9 항에 있어서,
상기 센서 시스템(105)은 상기 구동 유닛(AE)(101)의 포지션(
)을 확인하기 위한 포지션 센서, 및/또는 상기 파워트레인(AS)(102)의 포지션(
)을 확인하기 위한 포지션 센서, 및 /또는 상기 구동 유닛(AE)(101)의 구동 유닛 속도(
)를 확인하기 위한 속도 센서 및/또는 상기 파워트레인(AS)(102)의 파워트레인 속도(
)를 확인하기 위한 속도 센서, 및/또는 상기 구동 유닛(AE)(101)의 토크(
)를 확인하기 위한 토크 센서 및/또는 상기 파워트레인(AS)(102)의 드라이브 스트랜드에서 토크(
)를 확인하기 위한 토크 센서 및/또는 상기 구동 유닛(AE)(101)의 전기 모터의 모터 전류(
)를 확인하기 위한 전류 센서를 포함하는,
로봇 그리퍼.
제9 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 구동 유닛(AE)(101)은 상기 변속기(110)를 통해 상기 파워트레인(102)에 커플링되는 모터이고, 상기 파워트레인(AS)(102)에서 토크(
)를 확인하기 위한 토크 센서는 변속기(110)와 파워트레인(AS)(102) 사이에 연결되는,
로봇 그리퍼.
제9 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 로봇 그리퍼(100)를 갖는, 로봇 또는 휴머노이드.