KR101294250B1 - 그리퍼 파지력 연산방법 및 그 장치 - Google Patents

그리퍼 파지력 연산방법 및 그 장치 Download PDF

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KR101294250B1
KR101294250B1 KR1020120016567A KR20120016567A KR101294250B1 KR 101294250 B1 KR101294250 B1 KR 101294250B1 KR 1020120016567 A KR1020120016567 A KR 1020120016567A KR 20120016567 A KR20120016567 A KR 20120016567A KR 101294250 B1 KR101294250 B1 KR 101294250B1
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gripping force
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신동환
안진웅
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이진섭
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

본 발명은 그리퍼 파지력 연산방법 및 그 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산방법은, 그리퍼 파지력 연산장치의 그리퍼 파지력 연산방법에 있어서, 비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 상기 그리퍼가 기 설정된 초기 파지력으로 상기 대상체를 파지한 상태에서 측정된 상기 대상체의 변형량을 이용하여 상기 대상체의 영률을 추정하는 단계와, 상기 대상체의 기하학 정보, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 상기 대상체를 파지한 상태에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 상기 대상체의 밀도를 추정하는 단계와, 상기 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 상기 대상체가 상기 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수를 추정하는 단계와, 추정된 상기 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 그리퍼가 파지하는 대상체에 대한 물성치 정보 없이도 대상체의 소성 변형을 발생시키지 않는 최적의 그리퍼 파지력 범위를 연산할 수 있다.

Description

그리퍼 파지력 연산방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CALCULATING OF GRIPPING FORCE OF GRIPPER}
본 발명은 그리퍼 파지력 연산방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상체에 대한 최적의 그리퍼 파지력 범위를 연산하는 기술이 개시된다.
로봇 암(robot arm)은 로봇 시스템의 구성요소로, 선단에 부착하는 로봇 핸드 등 각종 효과기를 공간 내에서 이동시켜 임의의 위치나 자세를 취하게 하는 다자유도의 능동 기구를 말한다. 최근 산업화가 빠르게 진행되면서 과거 사람이 수동으로 하던 업무 분야에서 정확하고 빠른 업무 수행이 가능한 로봇 암이 사람을 대체하고 있다. 예를 들어, 자동차 조립 공정, 반도체 조립 공정과 같은 산업 분야에서부터 서비스 분야까지 로봇 암의 사용 범위가 점차 확대되고 있다.
로봇 암은 매니퓰레이터(Manipulator)와 그 끝에 장착되어 핸들링 대상체와의 접촉을 통해 작업을 수행하는 엔드이펙터(End-Effector)로 구성된다. 이러한 엔드이펙터는 용접(Welding) 작업이나 물건을 집어서 특정 위치로 옮겨 놓는 픽 앤 플레이스(Pick and Place) 작업 등 로봇 시스템의 사용 목적에 부합하는 기능들을 수행하기에 적합한 구조를 가져야 한다. 예를 들어, 사람 손과 같은 형상 및 동작을 모사하는 로봇 손의 경우, 사람 손과 같이 여러 가지 작업을 수행할 수 있다는 점에서 범용성의 장점을 가지나, 기구적 구성 및 제어 관점에서 복잡성을 가지게 된다.
한편 기존에는 픽 앤 플레이스 기능을 위해 오프라인 테스트(Offline Test)와 트라이얼 앤 에러(Trial and Error) 방식의 반복 작업을 통해, 적절한 파지력(Gripping Force)을 산출하여 픽 앤 플레이스 작업 동안 대상체를 떨어지지 않도록 하고 있다. 하지만 이와 같은 오프라인 튜닝 작업은 사람이 수동으로 작업해야 하며, 대상체가 변경되는 경우 오프라인 튜닝을 반복해야 한다는 점에서 시간 소모가 많다는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0100442호(2004. 12. 02)에 기재되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 대상체에 대한 물성치 정보가 없는 경우에도 오프라인 튜닝 작업 없이 대상체의 소성 변형을 발생시키지 않는 최적의 그리퍼 파지력 범위를 연산하는 기술을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산방법은, 그리퍼 파지력 연산장치의 그리퍼 파지력 연산방법에 있어서, 비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 상기 그리퍼가 기 설정된 초기 파지력으로 상기 대상체를 파지한 상태에서 측정된 상기 대상체의 변형량을 이용하여 상기 대상체의 영률을 추정하는 단계와, 상기 대상체의 기하학 정보, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 상기 대상체를 파지한 상태에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 상기 대상체의 밀도를 추정하는 단계와, 상기 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 상기 대상체가 상기 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수를 추정하는 단계와, 추정된 상기 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 단계는, 상기 대상체의 영률 및 밀도에 대응하는 항복 변형률을 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최대 파지력을 계산하고, 상기 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최소 파지력을 계산할 수 있다.
또한, 상기 그리퍼의 최대 파지력(Fmax)은 다음의 수학식을 이용하여 계산할 수 있다:
Figure 112012013072932-pat00001
여기서, A는 상기 대상체의 단면적,
Figure 112012013072932-pat00002
는 상기 대상체의 추정된 영률, δper.은 상기 대상체의 최대 허용 변형량, L은 상기 대상체의 길이를 나타낸다.
또한, 상기 그리퍼의 최소 파지력(Fmin)은 다음의 수학식을 이용하여 계산할 수 있다:
Figure 112012013072932-pat00003
여기서, m은 상기 대상체의 질량, g는 중력 가속도, θ는 상기 대상체의 중력 방향에 대한 각 변위,
Figure 112012013072932-pat00004
는 상기 그리퍼와 상기 대상체의 접촉면 사이에서 추정된 슬립 마찰계수를 나타낸다.
또한, 상기 제1 수직 이동력 및 상기 제2 수직 이동력은, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 상기 대상체의 높이의 절반만큼 수직으로 이동시킬 때 필요한 이동력일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산장치는, 비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 그리퍼가 기 설정된 초기 파지력으로 상기 대상체를 파지한 상태에서 측정된 상기 대상체의 변형량을 이용하여 상기 대상체의 영률을 추정하는 영률 추정부와, 상기 대상체의 기하학 정보, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 상기 대상체를 파지한 상태에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 상기 대상체의 밀도를 추정하는 밀도 추정부와, 상기 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 상기 대상체가 상기 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정부와, 추정된 상기 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 파지력 범위 연산부를 포함한다.
이에 따라, 그리퍼가 파지하는 대상체에 대한 물성치 정보 없이도 대상체의 소성 변형을 발생시키지 않는 최적의 그리퍼 파지력 범위를 연산할 수 있다.
또한, 새로운 대상체가 변경되는 경우에도 신속하게 그리퍼 파지력 범위를 연산함으로써 작업 효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산방법의 흐름도,
도 2는 도 1에 따른 그리퍼 파지력 연산방법이 구현되는 그리퍼 파지력 연산장치의 구성도,
도 3a, 도 3b는 도 1에 따른 그리퍼 파지력 연산방법 중 그리퍼에서 대상체가 이탈되는 조건을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시 예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시 예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산방법의 흐름도이고, 도 2는 도 1에 따른 그리퍼 파지력 연산방법이 구현되는 그리퍼 파지력 연산장치의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산장치(200)는 영률 추정부(210), 밀도 추정부(220), 마찰계수 추정부(230), 파지력 범위 연산부(240)를 포함한다.
먼저, 영률 추정부(210)는 비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 그리퍼(gripper)가 기 설정된 초기 파지력(gripping force)으로 대상체를 파지하면서 측정된 대상체의 변형량을 이용하여 대상체의 영률을 추정한다(S110). 비전 영상은 3차원 비전 카메라를 통해 획득되며, 대상체의 형상, 정렬상태, 치수, 파지점, 부피에 관한 기하학 정보를 포함한다. 또한, 대상체의 변형량은 그리퍼가 비전 영상으로부터 획득된 파지점에서 대상체를 초기 파지력을 이용하여 파지하였을 때의 그리퍼에 장착된 리니어스케일(linear scale)과 같은 선형 변위량 측정 센서 등을 통해 대상체의 변형량을 측정한 것이다. 이 경우 초기 파지력은 사용자의 설정에 따라 달리 설정될 수 있다.
또한, 영률 추정부(210)는 그리퍼가 대상체를 실제로 파지하였을 때 대상체의 길이 정보를 획득하여, 비전 영상으로부터 획득한 기하학 정보 중 길이 정보와 비교할 수 있다. 영률 추정부(210)는 대상체의 길이 정보, 단면적 정보, 변형량 정보, 외부 하중 정보를 이용하여 영률을 추정한다. 연성 재료(Ductile Material)나 취성 재료(Brittle Material) 모두 선형 탄성 구간에는 훅의 법칙(Hooke's law)이 성립하며, 다음의 수학식 1을 통해 영률()을 계산할 수 있다.
Figure 112012013072932-pat00006
수학식 1에서, F는 외부 하중으로 여기서는 초기 파지력을 나타내고, L은 대상체의 길이, A는 대상체의 등가 단면적, δ는 대상체의 변형량을 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이, F는 사용자의 설정에 따른 값이고, L은 비전 정보 또는 그리퍼의 파지 시 획득될 수 있으며, A는 비전 정보를 통해, δ는 그리퍼의 파지 시 획득되는 정보이다.
다음으로, 밀도 추정부(220)는 대상체의 기하학 정보, 대상체의 파지점에서 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 대상체를 파지한 상태에서 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 대상체의 밀도를 추정한다(S120). 이 경우, 대상체의 기하학 정보 중 체적(V) 정보가 사용될 수 있다. 제1 수직 이동력 및 제2 수직 이동력은 대상체의 파지점에서 그리퍼를 대상체의 높이의 절반만큼 수직(Z축 방향)으로 이동시킬 때 필요한 이동력일 수 있다. 그리퍼의 이동 거리가 대상체의 높이의 절반으로 설정하는 것은 대상체가 그리퍼에서 미끄러져 지면에 닿게 되더라도 대상체에 큰 충격을 주지 않도록 하기 위함이나, 반드시 대상체의 높이의 절반으로 한정하는 것은 아니다.
또한, 밀도 추정부(220)는
Figure 112012013072932-pat00007
를 이용하여 대상체의 밀도 추정치를 계산하며, 이 경우 대상체의 부피(V)는 비전 정보로부터 획득하고, 대상체의 질량은 제1 수직 이동력과 제2 수직 이동력 간의 관계를 통해 구할 수 있다. 즉, 제2 수직 이동력(F2)에서 제1 수직 이동력(F1)을 빼면, 대상체의 중량(mg)을 계산할 수 있고 중력 가속도(g) 값은 알고 있으므로, 결국 대상체의 질량(m)을 계산할 수 있게 된다.
다음으로, 마찰계수 추정부(230)는 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 대상체가 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수(slip friction coefficient)를 추정한다(S130). 마찰계수 추정부(230)는 대상체와 맞닿는 그리퍼의 핑거 팁으로부터 대상체의 슬립 상태를 파악할 수 있다. 예를 들어, 그리퍼의 핑거 팁은 소정의 간격으로 복수의 터치 센서가 정렬될 수 있으며, 대상체와 접촉되는 센서는 1로, 접촉되지 않는 센서는 0의 이진 데이터를 생성함으로써 초기 파지력과 수정된 파지력 간의 데이터를 비교함으로써 대상체가 슬립되는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 마찰계수 추정부(230)는 대상체를 파지한 그리퍼를 대상체 높이의 절반만큼 들어올린 상태에서 파지력을 감소시킬 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 대상체가 그리퍼에서 미끄러져 지면에 닿게 되더라도 대상체에 큰 충격을 주지 않도록 하기 위함이다. 마찰계수 추정부(230)는 그리퍼에서 대상체가 미끄러지기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수(
Figure 112012013072932-pat00008
)를 다음의 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112012013072932-pat00009
수학식 2에서, m은 대상체의 질량, g는 중력 가속도, θ는 대상체의 수직 방향과의 변위 각도, Fi는 슬립이 발생되는 순간에 그리퍼의 파지력을 나타내고, 이는 초기 파지력에서 △F 만큼의 파지력이 감소된 수정 파지력을 나타낸다.
다음으로, 파지력 범위 연산부(240)는 추정된 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 그리퍼의 파지력 범위를 계산한다(S140). 그리퍼의 파지력 범위를 계산하기 위해, 대상체의 영률 및 밀도에 대응하는 항복 변형률을 이용하여 대상체에 대한 그리퍼의 최대 파지력을 계산하고, 슬립 마찰계수를 이용하여 대상체에 대한 그리퍼의 최소 파지력을 계산한다. 파지력 범위 연산부(240)는 다음의 수학식 3을 이용하여 그리퍼의 최대 파지력(Fmax)을 계산할 수 있다.
Figure 112012013072932-pat00010
수학식 3에서, A는 대상체의 등가 단면적,
Figure 112012013072932-pat00011
는 대상체의 추정된 영률, δper.은 대상체의 최대 허용 변형량, L은 대상체의 길이를 나타낸다. 이 경우, 대상체의 최대 허용 변형량(δper .)은 대상체의 주요 물성치인 영률과 밀도를 통해 해당 물성치 테이블에 대응하는 항복 변형률(εYIELD)에 대상체의 길이(L)를 곱하여 계산할 수 있다. 대상체의 최대 허용 변형량(δper .)과 항복 변형률(εYIELD)의 관계는 다음의 수학식 4와 같다.
Figure 112012013072932-pat00012
또한, 파지력 범위 연산부(240)는 그리퍼의 최소 파지력(Fmin)을 다음의 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112012013072932-pat00013
수학식 5에서, m은 상기 대상체의 질량, g는 중력 가속도, θ는 대상체의 중력 방향에 대한 각 변위,
Figure 112012013072932-pat00014
는 그리퍼의 팁 면과 접촉되는 대상체의 표면 사이에서 추정된 슬립 마찰계수를 나타낸다.
따라서, 수학식 3과 수학식 4를 통해 그리퍼가 대상체의 소성 변형을 일으키지 않으면서, 대상체가 미끄러지지 않도록 파지할 수 있는 최적의 파지력(F)의 범위는 Fmin < F < Fmax와 같이 표현될 수 있다.
도 3a, 도 3b는 도 1에 따른 그리퍼 파지력 연산방법 중 그리퍼에서 대상체가 이탈되는 조건을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3a는 대상체(300)가 중력 방향으로 배치되어 있고, 대상체(300)의 측면에서 그리퍼(310)에 의한 파지력이 발생하여 대상체(300)를 수직 이동시키는 경우의 대상체(300)의 자유물체도를 나타낸다. 물리적으로 대상체(300)가 그리퍼(310)로부터 슬립되는 조건은 대상체(300)의 무게(mg)가 2μF 보다 큰 경우이다. 즉, mg > 2μF와 같이 표현될 수 있다. 여기서, μ는 대상체(300)와 그리퍼(310)의 접촉면 사이에서 추정된 슬립 마찰계수, F는 그리퍼(310)의 파지력을 나타낸다. 따라서, 대상체(300)를 수직 이동시키는 경우 슬립이 발생하지 않도록 하는 최소 파지력(Fmin)은 mg/2μ 보다 커야 한다.
도 3b는 대상체(300)가 롤(x축 방향의 각 변위 θ)방향으로 각 변위가 있는 경우의 대상체(300)의 자유물체도를 나타낸다. 도 3b와 같이 매니퓰레이터의 운동 과정 중, 그리퍼(310)가 대상체(300)를 파지한 후 대상체(300)가 중력 방향에 대해 각 변위가 발생할 수 있다. 이 경우, 물리적으로 대상체(300)가 그리퍼(310)로부터 슬립되는 조건은 대상체(300)의 무게(mg)에 cosθ를 곱한 값이 2μF 보다 큰 경우이다. 즉, mg·cosθ > 2μF와 같이 표현될 수 있다. 여기서, θ는 각 변위, μ는 대상체(300)의 마찰계수, F는 그리퍼(310)의 파지력을 나타낸다. 따라서, 대상체(300)를 롤 방향으로 각 변위가 있는 상태로 이동시키는 경우 슬립이 발생하지 않도록 하는 최소 파지력(Fmin)은 mg·cosθ/2μ 보다 커야 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 그리퍼 파지력 연산방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 그리퍼가 파지하는 대상체에 대한 물성치 정보 없이도 대상체의 소성 변형을 발생시키지 않는 최적의 그리퍼 파지력 범위를 연산할 수 있다. 또한, 새로운 대상체가 변경되는 경우에도 신속하게 그리퍼 파지력 범위를 연산함으로써 작업 효율을 개선시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시 예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시 예로부터 도출 가능한 자명한 변형 예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
200 : 그리퍼 파지력 연산장치
210 : 영률 추정부
220 : 밀도 추정부
230 : 마찰계수 추정부
240 : 파지력 범위 연산부
300 : 대상체
310 : 그리퍼

Claims (10)

  1. 그리퍼 파지력 연산장치의 그리퍼 파지력 연산방법에 있어서,
    비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 상기 그리퍼가 기 설정된 초기 파지력으로 상기 대상체를 파지한 상태에서 측정된 상기 대상체의 변형량을 이용하여 상기 대상체의 영률을 추정하는 단계;
    상기 대상체의 기하학 정보, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 상기 대상체를 파지한 상태에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 상기 대상체의 밀도를 추정하는 단계;
    상기 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 상기 대상체가 상기 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수를 추정하는 단계; 및
    추정된 상기 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 수직 이동력 및 상기 제2 수직 이동력은,
    상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 상기 대상체의 높이의 절반만큼 수직으로 이동시킬 때 필요한 이동력인 그리퍼 파지력 연산방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 단계는,
    상기 대상체의 영률 및 밀도에 대응하는 항복 변형률을 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최대 파지력을 계산하고, 상기 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최소 파지력을 계산하는 그리퍼 파지력 연산방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그리퍼의 최대 파지력(Fmax)은 다음의 수학식을 이용하여 계산하는 그리퍼 파지력 연산방법:
    Figure 112012013072932-pat00015

    여기서, A는 상기 대상체의 단면적,
    Figure 112012013072932-pat00016
    는 상기 대상체의 추정된 영률, δper.은 상기 대상체의 최대 허용 변형량, L은 상기 대상체의 길이를 나타낸다.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그리퍼의 최소 파지력(Fmin)은 다음의 수학식을 이용하여 계산하는 그리퍼 파지력 연산방법:
    Figure 112012013072932-pat00017

    여기서, m은 상기 대상체의 질량, g는 중력 가속도, θ는 상기 대상체의 중력 방향에 대한 각 변위,
    Figure 112012013072932-pat00018
    는 상기 그리퍼와 상기 대상체의 접촉면 사이에서 추정된 슬립 마찰계수를 나타낸다.
  5. 삭제
  6. 비전 영상으로부터 획득된 대상체의 기하학 정보와, 그리퍼가 기 설정된 초기 파지력으로 상기 대상체를 파지한 상태에서 측정된 상기 대상체의 변형량을 이용하여 상기 대상체의 영률을 추정하는 영률 추정부;
    상기 대상체의 기하학 정보, 상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제1 수직 이동력 및 상기 대상체를 파지한 상태에서 상기 그리퍼를 수직 이동시키는데 필요한 제2 수직 이동력을 이용하여 상기 대상체의 밀도를 추정하는 밀도 추정부;
    상기 대상체를 초기 파지력으로 파지한 상태에서, 파지력을 감소시키면서 상기 대상체가 상기 그리퍼로부터 이탈하기 시작하는 순간의 슬립 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정부; 및
    추정된 상기 대상체의 영률, 밀도 및 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 그리퍼의 파지력 범위를 계산하는 파지력 범위 연산부를 포함하되,
    상기 제1 수직 이동력 및 상기 제2 수직 이동력은,
    상기 대상체의 파지점에서 상기 그리퍼를 상기 대상체의 높이의 절반만큼 수직으로 이동시킬 때 필요한 이동력인 그리퍼 파지력 연산장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파지력 범위 연산부는,
    상기 대상체의 영률 및 밀도에 대응하는 항복 변형률을 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최대 파지력을 계산하고, 상기 슬립 마찰계수를 이용하여 상기 대상체에 대한 상기 그리퍼의 최소 파지력을 계산하는 그리퍼의 파지력 연산장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 그리퍼의 최대 파지력(Fmax)은 다음의 수학식을 이용하여 계산하는 그리퍼 파지력 연산장치:
    Figure 112012013072932-pat00019

    여기서, A는 상기 대상체의 단면적,
    Figure 112012013072932-pat00020
    는 상기 대상체의 추정된 영률, δper.은 상기 대상체의 최대 허용 변형량, L은 상기 대상체의 길이를 나타낸다.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 그리퍼의 최소 파지력(Fmin)은 다음의 수학식을 이용하여 계산하는 그리퍼 파지력 연산장치:
    Figure 112012013072932-pat00021

    여기서, m은 상기 대상체의 질량, g는 중력 가속도, θ는 상기 대상체의 중력 방향에 대한 각 변위,
    Figure 112012013072932-pat00022
    는 상기 그리퍼와 상기 대상체의 접촉면 사이에서 추정된 슬립 마찰계수를 나타낸다.
  10. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101763849B1 (ko) 2016-03-29 2017-08-01 한국도키멕 주식회사 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치
KR20190062583A (ko) * 2016-11-17 2019-06-05 가부시키가이샤 야스카와덴키 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템
KR20200133337A (ko) * 2018-03-27 2020-11-27 소니 주식회사 제어 장치, 제어 방법, 및 프로그램
US11364621B2 (en) * 2016-12-31 2022-06-21 Bendflex Research And Development Private Limited Method for regulating a sample manipulator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002178281A (ja) * 2000-12-15 2002-06-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 把持力制御装置および把持力推定装置
JP2006035329A (ja) 2004-07-22 2006-02-09 Toyota Motor Corp 物体把持装置
JP2008049459A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Toshiba Corp マニピュレータ制御システム、マニピュレータ制御方法およびプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002178281A (ja) * 2000-12-15 2002-06-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd 把持力制御装置および把持力推定装置
JP2006035329A (ja) 2004-07-22 2006-02-09 Toyota Motor Corp 物体把持装置
JP2008049459A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Toshiba Corp マニピュレータ制御システム、マニピュレータ制御方法およびプログラム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101763849B1 (ko) 2016-03-29 2017-08-01 한국도키멕 주식회사 해저케이블용 그리퍼의 파지력 측정 장치
KR20190062583A (ko) * 2016-11-17 2019-06-05 가부시키가이샤 야스카와덴키 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템
KR102269710B1 (ko) * 2016-11-17 2021-06-25 가부시키가이샤 야스카와덴키 파지력 설정 시스템, 파지력 설정 방법, 및 파지력 추정 시스템
US11364621B2 (en) * 2016-12-31 2022-06-21 Bendflex Research And Development Private Limited Method for regulating a sample manipulator
KR20200133337A (ko) * 2018-03-27 2020-11-27 소니 주식회사 제어 장치, 제어 방법, 및 프로그램
KR102586779B1 (ko) * 2018-03-27 2023-10-11 소니그룹주식회사 제어 장치, 제어 방법, 및 프로그램
US11999051B2 (en) 2018-03-27 2024-06-04 Sony Corporation Control device, control method, and program

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