KR102024118B1 - 컬링 스톤 투구용 로봇 그리퍼 및 이를 이용한 투구 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼를 개시한다. 본 발명에 따른 그리퍼는, 지지프레임; 제1 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제1 핑거; 제2 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제2 핑거; 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 회전시키는 핑거구동수단; 파지할 때 컬링스톤의 측면에 접촉하는 것으로서, 상기 지지프레임, 상기 제1 핑거, 또는 상기 제2 핑거에 설치된 롤러를 포함한다.
본 발명에 따르면, 스톤을 파지한 상태에서 원하는 회전력을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 스톤을 안정적으로 투구하는 그리퍼를 제공할 수 있다. 또한 스톤 투구용 그리퍼를 장착하여 컬링 경기를 수행하는 컬링 로봇을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 스톤 투구용 그리퍼가 스톤의 상부 손잡이를 파지하는 것이 아니라 스톤의 측면을 파지하므로 기존 스톤의 외형을 변형할 필요가 없으며, 따라서 사람과 로봇이 동일한 스톤을 사용할 수 있는 이점이 있다.

Description

컬링 스톤 투구용 로봇 그리퍼 및 이를 이용한 투구 방법{Robot gripper for throwing curling stone and throwing method using the same}

본 발명은 컬링(curling) 경기를 수행하는 컬링로봇에 장착되는 투구용 그리퍼에 관한 것으로서, 구체적으로는 컬링스톤을 안정적으로 파지한 상태에서 회전력을 발생시킬 수 있고 투구 순간에 안정적으로 스톤을 놓을 수 있는 그리퍼의 형태와 동작 방법에 관한 것이다.

컬링 경기는 직사각형의 얼음 링크에서 컬링스톤(curling stone, 이하 편의상 '스톤'이라 한다)이라는 둥글고 납작한 돌을 미끄러뜨려 하우스(house)라는 동심원 표적에 넣어서 득점을 겨루는 경기로서, 최근 동계올림픽 정식종목으로 편입되면서 많은 인기를 얻고 있으며 동호인도 갈수록 늘어나고 있는 추세이다.

이러한 컬링 경기는 동계 스포츠 중에서 가장 정적인 종목이지만, 스톤을 투구하고 브러싱을 하는데 고도의 집중력과 체력이 요구될 뿐만 아니라 스톤의 위치와 경로를 결정하는 데 있어서 고도의 전략적 사고가 필요한 것으로 알려져 있다.

한편 컬링 경기는 한정된 공간 내에서 진행되며 참여자의 동선이 비교적 단순하고 이동속도가 빠르지 않으므로 다른 종목에 비하여 경기를 자율적으로 수행하는 로봇을 개발하는 것이 상대적으로 용이할 것으로 예상된다.

그리고 컬링 로봇이 개발되면 로봇간의 대결, 로봇과 사람간의 대결, 로봇-사람 혼성팀 간의 대결 등 다양하고 재미있는 컬링 경기를 개최하거나 즐길 수 있으므로 새로운 게임 문화의 창출을 기대할 수 있다.

한국등록특허 제10-1384306호(2014.04.10 공고)

본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 컬링 경기를 자율적으로 수행하는 컬링 로봇에 장착하거나 경기장에 고정된 스톤투구장치에 장착하여 스톤을 투구하는 투구용 그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 스톤을 안정적으로 파지한 상태에서 회전력을 발생시킬 수 있고 회전력이 가해진 상태에서 스톤을 설정된 속도와 방향으로 밀어 낼 수 있는 투구용 그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 지지프레임; 제1 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제1 핑거; 제2 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제2 핑거; 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 회전시키는 핑거구동수단; 파지할 때 컬링스톤의 측면에 접촉하는 것으로서, 상기 지지프레임, 상기 제1 핑거, 또는 상기 제2 핑거에 설치된 롤러를 포함한다.

본 발명의 일 양상에 따른 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼에서, 상기 핑거구동수단은, 상기 지지프레임에 설치된 핑거구동부; 상기 핑거구동부의 구동축에 결합된 구동기어; 상기 구동기어에 치합하는 종동기어; 상기 종동기어와 상기 제1 핑거의 사이에 설치된 제1 핑거구동링크; 상기 구동기어와 상기 제2 핑거의 사이에 설치된 제2 핑거구동링크를 포함할 수 있다. 이때 상기 구동기어와 상기 종동기어는 컬링스톤 투구방향을 기준으로 좌우 대칭되는 위치에 설치되고, 상기 제1 핑거구동링크와 상기 제2 핑거구동링크는 컬링스톤 투구방향을 기준으로 좌우 대칭으로 설치될 수 있다. 또한 상기 제1 핑거구동링크와 상기 제2 핑거구동링크는 각각, 제1 링크부재와, 제2 링크부재와, 상기 지지프레임에 축회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 연결하는 링크연결부재를 포함하고, 상기 제1 핑거구동링크에서는, 제1 링크부재의 일단은 제1 핑거에 회전 가능하게 결합되고 타단은 링크연결부재의 제1단부에 회전 가능하게 결합되고, 제2 링크부재의 일단은 링크연결부재의 제2 단부에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 종동기어의 기어축에 고정된 기어축연결부재에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제2 핑거구동링크에서는, 제1 링크부재의 일단은 제2 핑거에 회전 가능하게 결합되고 타단은 링크연결부재의 제1단부에 회전 가능하게 결합되고, 제2 링크부재의 일단은 링크연결부재의 제2 단부에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 구동기어의 기어축에 고정된 기어축고정부재에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼는, 컬링스톤을 회전시키기 위하여 상기 롤러를 회전시키는 스톤회전수단을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 롤러는, 상기 제1 핑거에 각각 결합되는 제1 롤러 및 제2 롤러와, 상기 제2 핑거에 각각 결합되는 것으로서 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 좌우 대칭되는 위치에 각각 설치되는 제3 롤러 및 제4 롤러를 포함하고, 상기 스톤회전수단은, 상기 지지프레임에 설치된 롤러구동부와, 상기 롤러구동부의 구동축에 결합된 구동풀리와, 상기 제1 롤러, 상기 제2 롤러, 상기 제3 롤러, 및 상기 제4 롤러의 각각에 고정되고 동축에 배치되는 제1 풀리, 제2 풀리, 제3 풀리, 및 제4 풀리와, 상기 구동풀리의 회전력을 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 상기 제3 풀리, 및 상기 제4 풀리로 전달하는 동력전달수단을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 롤러, 상기 제2 롤러, 상기 제3 롤러, 및 상기 제4 롤러는 각각 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 상기 제3 풀리, 및 상기 제4 풀리의 하부에 위치할 수 있다. 또한 상기 제1 풀리는 상기 제1 핑거회전축에 설치되고, 상기 제2 풀리는 상기 제1 핑거의 단부에 설치되고, 상기 제3 풀리는 상기 제2 핑거회전축에 설치되고, 상기 제4 풀리는 상기 제2 핑거의 단부에 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼는. 제1 핑거 및 제2 핑거를 상기 지지프레임에 대해 승강시키거나 상기 지지프레임 자체를 승강시키는 높이조절수단을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼는. 상기 지지프레임은 경기장에서 주행하는 컬링 로봇에 결합되거나, 경기장에 설치된 스톤투구장치에 직선 이동 가능하도록 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 상기 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼를 이용하여 컬링스톤을 투구하는 방법에 있어서, 상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 회전시켜 벌리는 단계; 상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거의 사이에 위치한 컬링스톤을 상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 오므려 파지하되, 상기 롤러를 상기 컬링스톤의 측면에 접촉시키는 단계; 상기 그리퍼를 표적 방향으로 이동시키는 단계; 상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 벌리고 상기 그리퍼를 감속시키는 단계를 포함하는 컬링스톤의 투구 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 컬링스톤 투구방법에서, 상기 그리퍼를 표적 방향으로 이동시키는 단계 또는 그 이전에는 상기 롤러를 회전시켜 상기 컬링스톤을 회전시키는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 스톤을 파지한 상태에서 원하는 회전력을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 스톤을 안정적으로 투구하는 그리퍼를 제공할 수 있다. 또한 스톤 투구용 그리퍼를 장착하여 컬링 경기를 수행하는 컬링 로봇을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 스톤 투구용 그리퍼가 스톤의 상부 손잡이를 파지하는 것이 아니라 스톤의 측면을 파지하므로 기존 스톤의 외형을 변형할 필요가 없으며, 따라서 사람과 로봇이 동일한 스톤을 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스톤 투구용 로봇 그리퍼의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스톤 투구용 로봇 그리퍼의 롤러와 벨트의 설치모습을 나타낸 도면.
도 3은 제1 및 제2 핑거가 스톤을 파지한 모습을 나타낸 도면.
도 4는 핑거구동링크와 핑거의 연결구조를 나타낸 도면
도 5 내지 도 7은 제1 및 제2 핑거의 다양한 자세를 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결 또는 결합되는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 직접 결합되는 경우는 중간에 다른 요소가 개재되지 않는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함 또는 구비하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에 첨부된 도면에는 실제 치수와 다르게 과장되게 나타낸 부분이 있는데, 이는 설명과 이해의 편의를 위한 것일 뿐이며 이로 인해 본 발명의 범위가 제한적으로 해석되거나 왜곡되어서는 아니 됨은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스톤 투구용 로봇 그리퍼(100)(이하 편의상 '그리퍼'라 한다)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 상기 그리퍼(100)의 내부에 설치된 벨트(180)와 가이드롤러(182) 등의 모습을 나타낸 도면이다.

도면에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)는, 지지프레임(102)과, 지지프레임(102)의 일측으로 돌출되고 후단부가 제1 핑거회전축(141)에 의해 지지프레임(102)에 회전 가능하게 결합된 제1 핑거(110)와, 지지프레임(102)의 일측으로 돌출되고 후단부가 제2 핑거회전축(142)에 의해 지지프레임(102)에 회전 가능하게 결합된 제2 핑거(120)를 포함한다.

지지프레임(102)은 주행 가능한 컬링로봇(도면에는 나타내지 않았음)의 프레임에 고정될 수도 있고, 컬링로봇에 설치된 직선구동장치에 직선운동이 가능하도록 결합될 수도 있다. 또한 지지프레임(102)은 경기장에 고정 설치된 스톤투구장치에 직선운동이 가능하도록 결합될 수도 있다.

제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)는 도 3에 나타낸 바와 같이 스톤(10)을 파지하기 위한 것으로서, 서로 평행하게 배치될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

제1 핑거(110)의 핑거프레임(111)은 제1 핑거회전축(141)에 자유 회전이 가능하게 결합되고, 제1 핑거(110)의 회전운동은 핑거구동부(190)와 제1 핑거구동링크(160a)에 의해 이루어진다.

제2 핑거(120)의 핑거프레임(121)은 제2 핑거회전축(142)에 자유 회전이 가능하게 결합되고, 제2 핑거(120)의 회전운동은 핑거구동부(190)와 제2 핑거구동링크(160b)에 의해 이루어진다.

따라서 핑거구동부(190)의 회전 방향에 따라 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)는 서로 벌어지거나 오므리는 동작을 하게 된다.

그리퍼(100)는 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)의 사이에 파지된 스톤(10)을 회전시키는 스톤회전수단을 포함하는 것이 바람직하다. 컬링 경기에서는 투구할 때 스톤(10)을 회전시키면 컬 현상으로 인해 곡선궤적을 따라 이동하면서 다양한 효과를 발휘하므로 스톤(10)의 회전은 컬링 경기에서 매우 중요한 요소이기 때문이다.

스톤회전수단은 스톤(10)의 측면에 각각 접촉한 상태에서 회전하여 빙상에 놓여진 스톤(10)을 회전시키는 제1 롤러(131), 제2 롤러(132), 제3 롤러(134) 및 제4 롤러(134)를 포함할 수 있다. 또한 스톤회전수단은 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)를 회전시키기 위한 것으로서 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)에 대해 각각 고정된 제1 풀리(171), 제2 풀리(172), 제3 풀리(173) 및 제4 풀리(174)를 포함할 수 있다.

이때 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)는 각각 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다. 롤러의 주변이나 하부에 풀리 등의 기구물이 존재하면 투구 동작 중에 스톤(10)과 접촉하여 스톤(10)의 경로나 회전에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

스톤(10)의 측면에 접촉하여 회전하는 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)는 서로 동일한 형상이면서 동일한 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 동일한 속도로 회전하기 위해서는 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)에 각각 연결된 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)도 서로 동일한 형상으로서 동일한 각속도로 회전하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 풀리(171)는 제1 핑거회전축(141)에 자유 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제1 풀리(171)의 하부에는 제1 롤러(131)가 위치하며, 제1 롤러(131)와 제1 풀리(171)는 동축상에 배치된 상태에서 서로에 대해 고정된다. 따라서 제1 풀리(171)가 회전하면 제1 롤러(131)도 함께 동일한 각속도로 회전하게 된다.

또한 제2 풀리(172)의 풀리축(151)은 지지프레임(102)으로부터 돌출된 제1 핑거(110)의 선단에서 핑거프레임(111)에 대해 자유회전 가능하게 결합될 수 있다. 풀리축(151)의 하단에는 제2 롤러(132)가 결합되며, 이때 제2 롤러(132)와 제2 풀리(172)는 동축상에 배치된 상태에서 서로에 대해 고정된다. 따라서 제2 풀리(172)가 회전하면 제2 롤러(132)도 함께 동일한 각속도로 회전하게 된다.

또한 제3 풀리(173)는 제2 핑거회전축(142)에 자유 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제3 풀리(173)의 하부에는 제3 롤러(133)가 위치하며, 제3 롤러(133)와 제3 풀리(173)는 동축상에 배치된 상태에서 서로에 대해 고정된다. 따라서 제3 풀리(173)가 회전하면 제3 롤러(133)도 함께 동일한 각속도로 회전하게 된다.

또한 제4 풀리(174)의 풀리축(152)은 지지프레임(102)으로부터 돌출된 제2 핑거(120)의 선단에서 핑거프레임(121)에 대해 자유회전 가능하게 결합될 수 있다. 풀리축(152)의 하단에는 제4 롤러(134)가 결합되며, 이때 제4 롤러(134)와 제4 풀리(174)는 동축상에 배치된 상태에서 서로에 대해 고정된다. 따라서 제4 풀리(174)가 회전하면 제4 롤러(134)도 함께 동일한 각속도로 회전하게 된다.

제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)의 설치 위치 또는 개수가 반드시 도면에 나타낸 것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서는 제1 핑거회전축(141)과 동축상에 제1 풀리(171)와 제1 롤러(131)를 배치하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 핑거회전축(141)과는 별도의 위치에 제1 풀리(171)와 제1 롤러(131)를 설치할 수도 있다. 마찬가지로 제2 핑거회전축(141)과는 별도의 위치에 제3 풀리(173)과 제3 롤러(133)를 설치할 수도 있다.

제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)의 설치 위치 또는 개수가 도면에 나타낸 것에 한정되지 않는다고 하더라도 롤러는 스톤(10)의 투구방향을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면 스톤(10)을 투구하기 위해 핑거(110,120)를 벌리는 과정에서 스톤(10)에 일시적으로 비대칭적인 힘이 가해지게 되어 투구방향이 의도하는 방향과 달라질 수 있기 때문이다.

지지프레임(102)에는 롤러구동부(170)와 롤러구동부(170)의 구동축에 결합된 구동풀리(175)가 설치된다.

롤러구동부(170)에는 모터, 회전실린더 등이 사용될 수 있다.

구동풀리(175)와 전술한 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)에는 동일한 벨트(180)가 감긴다. 이때 롤러구동부(170)에 의해 구동풀리(175)가 회전하면 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)가 동시에 같은 방향으로 회전하도록 벨트(180)를 장착하는 것이 바람직하다.

제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)의 직경이나 형상은 서로 동일한 것이 바람직하지만, 구동풀리(175)는 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)와 서로 다른 직경이나 형상을 가질 수도 있다.

지지프레임(102), 제1 핑거(110), 및 제2 핑거(120)에는 벨트(180)의 방향을 가이드하는 다수의 가이드롤러(182)가 설치될 수 있다.

벨트(180)는 구동풀리(175)의 회전력을 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)에 전달하는 동력전달수단이므로 타이밍 벨트, 와이어, 체인 등의 다른 종류로 대체될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 하나의 롤러구동부(170)를 이용하여 모든 풀리와 롤러를 회전시키는 것으로 나타내었으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 다수의 롤러구동부(170)를 사용할 수 도 있다. 다만 다수의 롤러구동부(170)를 사용하는 경우에는 서로 정확히 동기시키는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 2와 도 4를 참조하여 제1 및 제2 핑거(110,120)에 각각 연결되는 제1 및 제2 핑거구동링크(160a,160b)에 대해 설명한다.

먼저 지지프레임(102)에는 핑거구동부(190)와, 핑거구동부(190)의 구동축에 결합된 구동기어(191)와, 구동기어(191)와 치합한 상태에서 구동기어(191)와 반대 방향으로 회전하는 종동기어(192)가 설치된다.

구동기어(191)와 종동기어(192)는 스톤의 투구방향을 기준으로 좌우 대칭되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

핑거구동부(190)에는 모터, 회전실린더 등이 사용될 수 있다. 구동기어(191)와 종동기어(192)는 풀리/스프라켓 등과 타이밍벨트/와이어/체인 등을 조합한 다른 종류의 동력전달수단으로 대체될 수도 있다.

제1 핑거구동링크(160a)는 종동기어(192)와 제1 핑거(110)의 사이에 설치되며, 제2 핑거구동링크(160b)는 구동기어(191)와 제1 핑거(210)의 사이에 설치될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 제1 핑거구동링크(160a)는, 제1 링크부재(161)와, 제2 링크부재(162)와, 제1 및 제2 링크부재(161,162)의 사이에서 서로를 연결하는 링크연결부재(165)를 포함한다.

링크연결부재(165)는 축(163)에 의해 지지프레임(102)에 자유회전 가능하게 결합되고, 축(163)을 중심으로 소정 각도 이격된 제1 단부(165a)와 제2 단부(165b)를 포함한다.

제1 링크부재(161)의 일단은 제1 핑거(110)의 핑거프레임(111)에 회전 가능하게 결합되고 타단은 링크연결부재(165)의 제1 단부(165a)에 회전 가능하게 결합된다.

제2 링크부재(162)의 일단은 종동기어(192)의 축에 고정된 기어축연결부재(167)에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 링크연결부재(165)의 제2 단부(165b)에 회전 가능하게 결합된다.

따라서 종동기어(192)가 회전하면 기어축연결부재(167)가 회전함에 따라 제1 핑거구동링크(160a)의 제2 링크부재(162)가 이동하게 되고, 이로 인해 제2 링크부재(162)에 연결된 링크연결부재(165)가 축(163)을 중심으로 회전하게 된다. 링크연결부재(165)가 회전하면 제1 단부(165a)에 연결된 제1 링크부재(161)가 이동하게 되고 이로 인해 제1 핑거(110)가 제1 핑거회전축(141)을 중심으로 회전하게 된다.

제2 핑거구동링크(160b)는 제1 핑거구동링크(160a)와 마찬가지로 제1 링크부재(161)와, 제2 링크부재(162)와, 제1 및 제2 링크부재(161,162)의 사이에서 서로를 연결하는 링크연결부재(165)를 포함하며, 각 요소는 스톤(10)의 투구방향을 기준으로 제1 핑거구동링크(160a)와 좌우 대칭이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

제1 핑거구동링크(160a)와의 차이점은 제2 링크부재(162)가 구동기어(191)와 링크연결부재(165)의 사이에 설치된다는 것이다. 즉, 제2 핑거구동링크(160b)의 제2 링크부재(162)는 구동기어(191)의 축에 고정된 기어축연결부재(167)에 회전 가능하게 결합된다.

따라서 구동기어(192)가 회전하면 기어축연결부재(167)가 회전함에 따라 제2 핑거구동링크(160b)의 제2 링크부재(162)가 이동하게 되고, 이로 인해 제2 링크부재(162)에 연결된 링크연결부재(165)가 축(163)을 중심으로 회전하게 된다. 링크연결부재(165)가 회전하면 제1 단부(165a)에 연결된 제1 링크부재(161)가 이동하게 되고 이로 인해 제2 핑거(120)가 제2 핑거회전축(142)을 중심으로 회전하게 된다.

구동기어(191)와 종동기어(192)는 서로 반대방향으로 회전하며, 이로 인해 제1 핑거구동링크(160a)에 의한 제1 핑거(110)의 회전 방향과 제2 핑거구동링크(160b)에 의한 제2 핑거(120)의 회전 방향은 서로 반대가 된다.

따라서 하나의 핑거구동부(190)를 이용하며, 서로 대칭적으로 배치된 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)를 동시에 동작시켜 오므리거나 벌리는 동작을 할 수 있게 된다.

도 5 내지 도 7은 제1 핑거(110) 및 제2 핑거(120)의 다양한 자세를 나타낸 것으로서, 이를 통해 구동기어(191)가 시계 방향으로 회전하면 종동기어(192)는 반시계 방향으로 회전하고, 구동기어(191)를 시계 방향으로 회전시키면 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)의 양쪽 선단부에 각각 설치된 제2 롤러(132)와 제4 롤러(134)의 간격이 점차 멀어짐을 알 수 있다.

이와 반대로 구동기어(191)를 시계 반대 방향으로 회전시키면 제2 롤러(132)와 제4 롤러(134)의 간격이 점차 오므라져서 내측에 스톤(10)을 파지할 수 있음을 알 수 있다.

한편 도면에는 나타내지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼(100)는 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)의 사이에 스톤(10)이 위치하는지 여부를 감지하는 스톤감지센서를 포함할 수 있다. 스톤감지센서는 접촉식 또는 비접촉식 센서일 수 있다.

또한 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)가 스톤(10)을 보다 안정적으로 파지하기 위해서는, 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)에 각각 오므리는 방향으로 소정의 탄성력을 발휘하는 탄성수단(예, 토션스프링 등)을 설치할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼(100)는 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134)가 스톤(10)을 파지하는 압력을 감지하는 감지센서를 포함할 수 있다. 이러한 압력센서는 제1 내지 제4 롤러(131,132,133,134) 또는 제1 내지 제4 풀리(171,172,173,174)의 회전축에 설치할 수도 있고, 회전축에 설치된 토크센서를 압력센서로 활용할 수도 있다.

한편 스톤(10)은 제2 롤러(132)와 제4 롤러(134)에 의해 지지프레임(102)쪽으로 힘을 받기 때문에 지지프레임(102)에 스톤(10)의 접촉압력을 감지하는 센서를 설치할 수도 있다.

이와 같이 압력센서를 설치하면 스톤(10)의 크기가 약간씩 다른 경우에도 동일한 접촉압력으로 스톤(10)을 파지할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼(100)는 스톤(10)의 회전 속도를 검출하는 센서를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼(100)는 스톤(10)의 높이를 감지하여 제1 및 제2 핑거(110,120)의 높이를 조절하는 높이조절수단을 포함할 수 있다. 이와 달리 그리퍼(100) 자체의 높이를 조절하는 높이조절수단을 포함할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 그리퍼(100)를 이용하여 스톤(10)을 투구하는 방법을 설명한다.

먼저 그리퍼(100)가 주행하는 컬링 로봇(도면에는 나타내지 않았음)에 장착된 경우를 설명한다.

컬링 로봇은 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)를 벌린 상태로 스톤(10)을 향해 주행하여 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)의 사이에 스톤(10)을 위치시킨다. 그리퍼(100)는 스톤감지센서를 통해 스톤(10)이 제1 및 제2 핑거(110,120)의 사이에 위치한 것을 감지할 수 있으며, 스톤(10)이 감지되면 핑거구동부(190)를 제어하여 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)를 오므릴 수 있다. 이때 스톤(10)의 측면 높이에 맞게 그리퍼(100) 자체를 승강시키거나 제1 핑거 및 제2 핑거(110,120)를 승강시킬 수도 있다.

컬링 로봇은 그리퍼(100)를 이용하여 스톤(10)을 파지한 이후에는 투구위치로 이동하여 투구를 준비한다.

이때 스톤(10)의 회전이 필요한 경우에는, 그리퍼(100)의 압력감지센서를 이용하여 각 롤러가 스톤(10)의 측면에 제대로 접촉하였는지 판단하고, 제대로 접촉된 것으로 판단한 경우에는 롤러구동부(170)를 통해 제1 내지 제4 롤러(131.132.133.134)를 원하는 방향으로 회전시킬 수 있다.

정지한 상태에서 스톤(10)을 회전시킬 수도 있고 그리퍼(100)가 이동하는 중에 스톤(10)을 회전시킬 수도 있다.

이어서 컬링로봇은 스스로 표적(하우스)를 향해 전진하거나 정지한 상태에서 직선구동장치를 이용하여 그리퍼(100)를 표적(하우스) 쪽으로 전진시킨다.

이어서 핑거구동부(190)를 제어하여 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)를 벌리면, 서로 대칭적으로 배치된 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)가 스톤(10)이 이동할 수 있도록 벌어진다.

이 상태에서 컬링로봇이 정지하거나 전진속도를 늦추면 스톤(10)이 그리퍼(100)에서 빠져 나와 표적을 향해 이동하게 된다. 컬링로봇이 직선구동장치의 동작을 중지시키거나 속도를 늦춘 경우에도 스톤(10)이 그리퍼(100)를 빠져 나와 표적을 향해 이동하게 된다.

한편 그리퍼(100)가 주행하는 컬링로봇이 아니라 경기장에 설치된 스톤투구장치(도면에는 나타내지 않았음)에 구비된 직선구동장치에 결합된 경우에는, 그리퍼(100)의 제1 및 제2 핑거(110,120)가 벌어진 상태에서 사람이 직접 제1 및 제2 핑거(110,120)의 사이에 스톤(10)을 위치시켜야 한다. 스톤(10)을 위치시킨 이후에는 별도의 입력수단을 이용하여 제1 및 제2 핑거(110,120)을 오므려서 스톤(10)을 파지하도록 하는 바람직하다.

제1 및 제2 핑거(110,120)가 이와 같이 스톤(10)을 파지한 상태에서 필요한 경우에는 전술한 바와 같이 롤러구동부(170)를 제어하여 스톤(10)을 회전시킬 수 있다.

이어서 직선구동장치를 제어하여 그리퍼(100)를 전진시키면서 소정 시점에 제1 핑거(110)와 제2 핑거(120)를 벌리고 그리퍼(100)의 이동을 중단시키거나 속도를 늦추면 스톤(10)이 그리퍼(100)를 빠져 나와 표적을 향해 이동하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 구체적인 적용 과정에서 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있고, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 당연히 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

10: 스톤 100: 투구용 로봇 그리퍼
102: 지지프레임 110: 제1 핑거 111: 핑거프레임
120: 제2 핑거 121: 핑거프레임
131,132,133,134: 제1, 제2, 제3, 제4 롤러
141: 제1 핑거회전축 142: 제2 핑거회전축 151,152: 풀리축
160a: 제1 핑거 구동링크 160b: 제2 핑거 구동링크 161: 제1 링크부재
162: 제2 링크부재 163: 축 165: 링크연결부재
167: 기어축연결부재 170: 롤러구동부
171,172,173,174: 제1, 제2, 제3, 제4 풀리
175: 구동풀리 180: 벨트 182: 가이드롤러
190: 핑거구동부 191: 구동기어 192: 종동기어

Claims (12)

1. 지지프레임;
   제1 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제1 핑거;
   제2 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제2 핑거;
   상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 회전시키는 것으로서, 상기 지지프레임에 설치된 핑거구동부와, 상기 핑거구동부의 구동축에 결합된 구동기어와, 상기 구동기어에 치합하는 종동기어와, 상기 종동기어와 상기 제1 핑거의 사이에 설치된 제1 핑거구동링크와, 상기 구동기어와 상기 제2 핑거의 사이에 설치된 제2 핑거구동링크를 구비하는 핑거구동수단;
   상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거의 사이에 파지된 컬링스톤을 회전시키는 스톤회전수단
   을 포함하며,
   상기 구동기어와 상기 종동기어는 컬링스톤 투구방향을 기준으로 좌우 대칭되는 위치에 설치되고,
   상기 제1 핑거구동링크와 상기 제2 핑거구동링크는 컬링스톤 투구방향을 기준으로 좌우 대칭으로 설치되는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 핑거구동링크와 상기 제2 핑거구동링크는 각각, 제1 링크부재와, 제2 링크부재와, 상기 지지프레임에 축회전 가능하게 결합되어 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재를 연결하는 링크연결부재를 포함하고,
   상기 제1 핑거구동링크에서는,
   제1 링크부재의 일단은 제1 핑거에 회전 가능하게 결합되고 타단은 링크연결부재의 제1단부에 회전 가능하게 결합되고,
   제2 링크부재의 일단은 링크연결부재의 제2 단부에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 종동기어의 기어축에 고정된 기어축연결부재에 회전 가능하게 결합되며,
   상기 제2 핑거구동링크에서는,
   제1 링크부재의 일단은 제2 핑거에 회전 가능하게 결합되고 타단은 링크연결부재의 제1단부에 회전 가능하게 결합되고,
   제2 링크부재의 일단은 링크연결부재의 제2 단부에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 구동기어의 기어축에 고정된 기어축고정부재에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 스톤회전수단은,
   상기 제1 핑거에 각각 결합되는 제1 롤러 및 제2 롤러와,
   상기 제2 핑거에 각각 결합되는 것으로서 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 좌우 대칭되는 위치에 각각 설치되는 제3 롤러 및 제4 롤러와,
   상기 지지프레임에 설치된 롤러구동부와,
   상기 롤러구동부의 구동축에 결합된 구동풀리와,
   상기 제1 롤러, 상기 제2 롤러, 상기 제3 롤러, 및 상기 제4 롤러의 각각에 고정되고 동축에 배치되는 제1 풀리, 제2 풀리, 제3 풀리, 및 제4 풀리와,
   상기 구동풀리의 회전력을 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 상기 제3 풀리, 및 상기 제4 풀리로 전달하는 동력전달수단
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
7. 제6항에 있어서
   상기 제1 롤러, 상기 제2 롤러, 상기 제3 롤러, 및 상기 제4 롤러는 각각 상기 제1 풀리, 상기 제2 풀리, 상기 제3 풀리, 및 상기 제4 풀리의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
8. 제6항에 있어서
   상기 제1 풀리는 상기 제1 핑거회전축에 설치되고,
   상기 제2 풀리는 상기 제1 핑거의 단부에 설치되고,
   상기 제3 풀리는 상기 제2 핑거회전축에 설치되고,
   상기 제4 풀리는 상기 제2 핑거의 단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
9. 제1항에 있어서,
   상기 지지프레임은 경기장에서 주행하는 컬링 로봇에 결합되거나, 경기장에 설치된 스톤투구장치에 직선 이동 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
10. 지지프레임;
    제1 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제1 핑거;
    제2 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제2 핑거;
    상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 회전시키는 핑거구동수단;
    상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거의 사이에 파지된 컬링스톤을 회전시키는 스톤회전수단;
    상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 상기 지지프레임에 대해 승강시키거나 상기 지지프레임 자체를 승강시키는 높이조절수단
    을 포함하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼
11. 지지프레임과, 제1 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제1 핑거와, 제2 핑거회전축에 의해 상기 지지프레임에 결합된 제2 핑거와, 상기 제1 핑거 및 상기 제2 핑거를 회전시키는 핑거구동수단과, 파지할 때 컬링스톤의 측면에 접촉하는 것으로서, 상기 지지프레임, 상기 제1 핑거, 또는 상기 제2 핑거에 설치된 롤러를 포함하는 컬링스톤 투구용 로봇 그리퍼를 이용하여 컬링스톤을 투구하는 방법에 있어서,
    상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 회전시켜 벌리는 단계;
    상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거의 사이에 위치한 컬링스톤을 상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 오므려 파지하되, 상기 롤러를 상기 컬링스톤의 측면에 접촉시키는 단계;
    상기 그리퍼를 표적 방향으로 이동시키는 단계;
    상기 제1 핑거와 상기 제2 핑거를 벌리고 상기 그리퍼를 감속시키는 단계
    를 포함하는 컬링스톤의 투구 방법
12. 제11항에 있어서,
    상기 그리퍼를 표적 방향으로 이동시키는 단계 또는 그 이전에는 상기 롤러를 회전시켜 상기 컬링스톤을 회전시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬링스톤의 투구 방법

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