KR102157812B1 - Shape compliant module, gripper comprising shape compliant module, and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비정형 물체를 피킹하기 위한 그리퍼의 형상적응 모듈을 제조하는 방법으로서, 결합 돌기를 포함하는 기판을 준비하는 단계, 기판 상에서 결합 돌기가 형성되지 않은 부분에 자기유변 탄성체를 배치하는 단계 및 기판 상에서 결합 돌기가 형성된 부분에 자기유변 탄성체와 결합하는 베이스 폴리머를 도포하고 경화하여 탄성변형부를 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 탄성변형부는 결합 돌기에 의해 기판에 고정된다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a shape adaptation module of a gripper for picking an atypical object, comprising: preparing a substrate including a coupling protrusion, a magnetorheological elastic body in a portion where the coupling protrusion is not formed on the substrate And forming an elastically deformed portion by applying and curing a base polymer that bonds with the magnetoresistive elastic body to a portion of the substrate where the coupling protrusion is formed. Here, the elastic deformation portion is fixed to the substrate by the coupling protrusion.
Description
본 발명은 형상적응 모듈, 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강성을 가변적으로 제어하여 다양한 형상, 크기, 재질을 갖는 비정형 물체를 피킹하기 위한 형상적응 모듈, 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shape adaptation module, a gripper including a shape adaptation module, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a shape adaptation module for picking irregular objects having various shapes, sizes, and materials by variably controlling stiffness, It relates to a gripper including a shape adaptation module and a method of manufacturing the same.
로봇은 산업의 제조 현장에서 용접, 조립, 도장 등의 다양한 작업을 수행하기 위하여 널리 이용된다. 또한, 로봇은 인간의 생활 주변에서 제반 서비스를 제공하는 개인 서비스 영역, 의료 등 전문화된 서비스를 제공하기 위한 전문 서비스 영역을 포함한 전 산업 및 서비스 분야에 걸쳐 그 활용 영역을 점차 넓혀가고 있다.Robots are widely used in industrial manufacturing sites to perform various tasks such as welding, assembly, and painting. In addition, robots are gradually expanding their application areas across all industries and service fields, including a personal service area providing various services around human life, and a specialized service area providing specialized services such as medical care.
특히, 최근에는 물류 시장의 급격한 성장에 따라 물류 자동화를 통해 처리 속도를 높이는 것이 매우 중요하게 되었으며, 이러한 요구에 의해 화물을 집기 위한 피킹 로봇, 화물을 이송하기 위한 이송 로봇 등의 개발이 활발히 진행되고 있다.In particular, in recent years, according to the rapid growth of the logistics market, it has become very important to increase the processing speed through logistics automation, and in response to this demand, the development of picking robots for picking up cargo, transfer robots for transporting cargo, etc. have.
이 중 피킹 로봇에서는 물류 자동화를 실현하기 위하여 비정형 물체, 즉 다양한 형상, 크기, 재질을 갖는 물체를 피킹할 수 있는 그리퍼가 필수적이다.Among them, in the picking robot, a gripper capable of picking atypical objects, that is, objects having various shapes, sizes, and materials, is essential to realize logistics automation.
그리퍼에는 유압 내지 공압으로 구동하는 복수의 핑거를 구비하여 기계적으로 물체를 집을 수 있는 기계식 그리퍼와 물체와의 접합면에 진공을 발생시켜 물체를 집을 수 있는 진공 그리퍼가 있다. 또한, 도전체에 전류가 흐를 때 발생하는 정전기력을 이용하여 물체를 접착하는 방식의 전기접착 그리퍼도 알려져 있다.The gripper includes a mechanical gripper capable of mechanically picking up an object by having a plurality of fingers driven hydraulically or pneumatically, and a vacuum gripper capable of picking up an object by generating a vacuum on a bonding surface of the object. In addition, there is also known an electric adhesive gripper in which an object is adhered using an electrostatic force generated when an electric current flows through a conductor.
하지만, 종래 그리퍼에서는 물체와 접촉하는 부분이 다양한 물체의 형상에 대응하여 유연하게 변형될 수 없었다. 따라서, 그리퍼가 비정형 물체를 피킹하는 경우, 그리퍼와 물체 사이의 충분한 접촉 면적이 보장되지 않아, 그리퍼가 물체를 안전하게 피킹하는데 어려움이 있었다.However, in the conventional gripper, a portion in contact with an object could not be flexibly deformed to correspond to the shape of various objects. Therefore, when the gripper picks an atypical object, a sufficient contact area between the gripper and the object is not guaranteed, and it is difficult for the gripper to safely pick the object.
이처럼, 여전히 비정형 물체를 피킹할 수 있는 그리퍼의 개발이 요구되는 실정이다.As such, there is still a need to develop a gripper capable of picking atypical objects.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 기존 그리퍼의 한계를 극복하면서도 간단한 구조와 쉬운 메커니즘으로 비정형 형상의 물체를 집을 수 있는 형상적응 모듈 및 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and provides a gripper including a shape adaptation module and a shape adaptation module capable of picking up an object of an atypical shape with a simple structure and an easy mechanism while overcoming the limitations of the existing gripper. Has its purpose.
또한, 본 발명은 형상적응 특성을 저하시키지 않으면서 형상적응부를 안정적으로 고정할 수 있는 형상적응 모듈, 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a shape adaptation module capable of stably fixing a shape adaptation part without deteriorating the shape adaptation characteristics, a gripper including the shape adaptation module, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정형 물체를 피킹하기 위한 그리퍼의 형상적응 모듈을 제조하는 방법은, 결합 돌기를 포함하는 기판을 준비하는 단계, 기판 상에서 결합 돌기가 형성되지 않은 부분에 자기유변 탄성체를 배치하는 단계 및 기판 상에서 결합 돌기가 형성된 부분에 베이스 폴리머를 도포하고 경화하여 탄성변형부를 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 탄성변형부는 결합 돌기에 의해 기판에 고정된다.A method of manufacturing a shape adaptation module of a gripper for picking an atypical object according to an embodiment of the present invention includes: preparing a substrate including a coupling protrusion, and applying a magnetorheological elastic body to a portion where the coupling protrusion is not formed on the substrate. And forming an elastically deformed portion by applying and curing a base polymer on a portion where the coupling protrusion is formed on the substrate. Here, the elastic deformation portion is fixed to the substrate by the coupling protrusion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합 돌기는 기판의 둘레를 따라 복수 개 형성되고, 자기유변 탄성체는 기판 일면의 중심에 배치되며, 베이스 폴리머는 자기유변 탄성체의 외주연을 따라 결합 돌기를 덮도록 도포되어 탄성변형부가 자기유변 탄성체를 감싸는 형태로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of coupling protrusions are formed along the circumference of the substrate, the magnetorheological elastic body is disposed at the center of one surface of the substrate, and the base polymer covers the coupling protrusion along the outer circumference of the magnetorheological elastic body. It may be applied so that the elastic deformation portion is formed to surround the magnetorheological elastic body.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄성변형부를 형성하는 단계에서는, 하부 금형에 기판을 안착시키고, 베이스 폴리머를 도포한 후 상부 금형을 하부 금형에 체결하여 기판에 도포된 베이스 폴리머를 경화하여 성형할 수 있다. 또한, 하부 금형의 측면에는 적어도 하나의 배출 구멍이 형성되어, 상부 성형틀이 베이스 폴리머를 압축하는 과정에서 베이스 폴리머의 일부가 배출 구멍으로 배출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the step of forming the elastic deformation part, the substrate is mounted on the lower mold, the base polymer is applied, and then the upper mold is fastened to the lower mold to cure the base polymer applied to the substrate to be molded. I can. In addition, at least one discharge hole is formed on the side of the lower mold, so that part of the base polymer may be discharged through the discharge hole while the upper mold compresses the base polymer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스 폴리머는 자기유변 탄성체의 베이스 폴리머와 동일한 성분을 갖는 물질일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the base polymer may be a material having the same component as the base polymer of the magnetorheological elastomer.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈 제조 방법은, 탄성변형부를 형성하는 단계 이후, 기판을 자기유변 탄성체의 강성 제어를 위한 구동부에 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention may further include coupling the substrate to a driving unit for controlling the stiffness of the magnetoresistive elastic body after forming the elastic deformation unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈은 비정형 물체를 피킹하기 위한 그리퍼에 장착되는 것으로서, 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체와 일체로 결합되는 탄성변형부 및 일면에 자기유변 탄성체 및 탄성변형부가 배치되는 기판을 포함하고, 기판에는 결합 돌기가 형성되어, 탄성변형부는 결합 돌기에 의해 기판에 고정된다. 여기에서, 자기유변 탄성체는 기판의 일면 중심에 배치되고, 탄성변형부는 자기유변 탄성체의 외주연을 따라 자기유변 탄성체를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.The shape adaptation module according to an embodiment of the present invention is mounted on a gripper for picking an atypical object, and has a magnetoresistive elastic body capable of variably controlling stiffness, an elastic deformable part integrally coupled with the magnetorheological elastic body, and one surface. It includes a substrate on which the magnetorheological elastic body and the elastic deformation portion are disposed, and a coupling protrusion is formed on the substrate, and the elastic deformation portion is fixed to the substrate by the coupling projection. Here, the magnetorheological elastic body may be disposed at the center of one surface of the substrate, and the elastic deformable portion may be disposed to surround the magnetorheological elastic body along the outer periphery of the magnetorheological elastic body.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼는 비정형 물체를 피킹하기 위한 것으로서, 피킹 로봇의 암에 연결되는 몸체 및 몸체의 일 단부에 장착되는 형상적응 모듈을 포함하고, 형상적응 모듈은, 강성이 가변적으로 제어될 수 있는 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체와 일체로 결합되는 탄성변형부 및 일면에 자기유변 탄성체 및 탄성변형부가 배치되는 기판을 포함하고, 기판에는 결합 돌기가 형성되어, 탄성변형부는 결합 돌기에 의해 기판에 고정된다.A gripper including a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention is for picking an atypical object, and includes a body connected to the arm of the picking robot and a shape adaptation module mounted at one end of the body, and the shape adaptation module Silver, a magnetorheological elastic body in which the stiffness can be variably controlled, an elastic deformation part integrally coupled with the magnetoresistive elastic body, and a substrate on which the magnetorheological elastic body and the elastic deformation part are disposed, and a coupling protrusion is formed on the substrate, The elastic deformation portion is fixed to the substrate by the coupling protrusion.
본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼는 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 전기접착 모듈은 절연체와 절연체 상에 배치되는 도전체를 포함하여, 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있다.The gripper according to an embodiment of the present invention may further include an electrical bonding module disposed on the shape adaptation module. Here, the electrical adhesion module includes an insulator and a conductor disposed on the insulator, and may adhere to an external object by electrostatic force generated when a voltage is applied to the conductor.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상적응 모듈 및 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼는 간단한 구조와 쉬운 메커니즘으로 형상적응 모듈의 강성을 가변적으로 제어함으로써 다양한 형상, 크기, 재질을 가진 비정형 물체를 집을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a gripper including a shape adaptation module and a shape adaptation module can pick up atypical objects having various shapes, sizes, and materials by variably controlling the rigidity of the shape adaptation module with a simple structure and an easy mechanism. have.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기유변 탄성체와 결합하는 베이스 폴리머로 형성되는 탄성변형부를 이용해 자기유변 탄성체를 기판에 결합시키고, 이 기판을 구동부에 고정하여 형상적응 모듈을 제조함으로써, 제조하는 과정에서 자기유변 탄성체에 물리적 내지 화학적 변형을 가하지 않게 되고, 따라서 자기유변 탄성체의 본래 특성을 유지한 상태로 구동부에 안정적으로 결합시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the magnetorheological elastic body is bonded to a substrate by using an elastic deformation portion formed of a base polymer that is coupled with the magnetorheological elastic body, and the shape adaptation module is manufactured by fixing the substrate to the driving unit. In the process of doing so, physical or chemical deformation is not applied to the magnetorheological elastic body, and thus, it can be stably coupled to the driving unit while maintaining the original characteristics of the magnetorheological elastic body.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 평면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 기판의 평면도 및 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 형상적응 모듈을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a gripper including a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view and a cross-sectional view of a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view and a side view of a substrate of a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a process of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are views sequentially showing a process of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a shape adaptation module according to a modified example of an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail enough to be easily implemented by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, descriptions of parts not related to the present invention have been omitted, and the same reference numerals will be assigned to the same components throughout the specification.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "위"에 있다는 것은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "바로 위"에 위치하는 경우 뿐만 아니라 이들 사이에 또 다른 구성요소가 존재하는 경우도 포함하며, 두 개의 구성요소가 연결된다는 것은 이들이 직접 맞닿아 이어지는 것뿐만 아니라 다른 구성요소를 통하여 서로 이어지는 것도 포함하는 의미로 사용된다.In the present specification, the fact that one component is "on" another component includes not only the case where one component is located "directly above" the other component, as well as the case where another component exists between them. In addition, the connection between two components is used to include not only direct contact with each other, but also connecting to each other through other components.
또한, 도면에서 나타난 각 구성요소의 크기, 두께, 위치 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the size, thickness, position, etc. of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. That is, specific shapes, structures, and characteristics described in the specification may be changed and implemented from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention, and the position or arrangement of individual components is also the spirit of the present invention. And it is to be understood that it may be changed without departing from the scope.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.Therefore, the detailed description to be described below is not made in a limiting sense, and the scope of the present invention should be taken as encompassing the scope claimed by the claims of the claims and all scopes equivalent thereto.
형상적응 모듈 및 이를 포함하는 그리퍼의 구성Configuration of shape adaptation module and gripper including the same
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 포함하는 그리퍼를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 평면도 및 단면도이다.1 is a view showing a gripper including a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention A plan view and a cross-sectional view of the shape adaptation module according to
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)는 피킹 로봇의 엔드 이펙터로서 물체를 피킹하여 운반하는데 이용되며, 몸체(110), 핑거부(120) 및 형상적응 모듈(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
몸체(110)는 피킹 로봇의 단부에 연결되어 피킹 로봇의 제어에 의해 병진 운동 내지 회전 운동을 하는 부분으로서, 충분한 강성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.The
몸체(110)에는 핑거부(120)가 장착되고, 핑거부(120)에 형상적응 모듈(130)이 장착되어 접촉한 물체를 들어올리거나 내려놓는 기능을 수행한다. 본 실시예에서는 핑거부(120)가 두 개의 핑거를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 핑거의 수는 이에 한정되지 않는다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)은 강성의 제어가 가능하도록 구성되어, 물체와 접촉할 때에는 낮은 강성을 가져 물체의 형상에 따라 그 형상이 변형되고, 형상이 변형된 이후에는 강성을 높여 변형된 형상을 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼(100)는 형상적응 모듈(130)을 통해 물체를 안전하게 파지하고 지정된 장소로 운반할 수 있다. The
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)은 자기유변 탄성체(131), 탄성변형부(133), 기판(135) 및 구동부(137)를 포함한다.2 and 3, the
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)의 자기유변 탄성체(131)(MRE; Magneto-rheological Elastomer)는 형상적응 모듈(130)의 단부, 즉 물체와 접촉하는 부분에 형성된다. 자기유변 탄성체(131)는 실리콘 등의 베이스 폴리머에 자성 입자가 첨가되어 이루어지며, 자기장이 인가될 때 자성 입자가 방향성을 가지면서 강성이 증가하는 성질을 갖는다. 이에 따라, 자기장이 인가되지 않은 상태에서 자기유변 탄성체(131)가 대상 물체와 접촉하면 대상 물체의 형상에 따라 변형되고, 이후 자기장이 인가되면 증가하여 그 형상이 유지될 수 있다.The magneto-rheological elastomer 131 (MRE) of the
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)에서는 자기유변 탄성체(131)에 자기장을 인가하기 위하여 일측에 구동부(137)가 설치된다.In the
한편, 자기유변 탄성체(131)를 구동부(137)에 결합시키기 위하여 나사 결합이나 접착제에 의한 결합을 고려할 수 있다. 하지만, 이러한 결합 방법에 의하면 자기유변 탄성체(131)의 특성, 즉 인가되는 자기장에 의하여 강성이 변화하는 성질에 영향이 미칠 수 있다.On the other hand, in order to couple the magnetorheological
이에, 본 발명에서는 자기유변 탄성체(131)의 특성을 유지하면서 자기유변 탄성체(131)를 구동부(137)에 안정적으로 결합시키는 방법과 그에 따른 구조를 안출하였다. 이러한 결합 방법과 그에 따른 구조는 후술하기로 한다.Accordingly, in the present invention, a method of stably coupling the magnetorheological
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)의 탄성변형부(133)는 자기유변 탄성체(131)를 구동부(137)에 고정하기 위해 자기유변 탄성체(131)를 감싸는 형태로, 자기유변 탄성체(131)와 일체로 형성된다.The elastic
탄성변형부(133)는 바람직하게는 자기유변 탄성체(131)의 베이스 폴리머와 동일한 성분으로 이루어진다. 이에 따라, 탄성변형부(133)는 후술하는 방법에 의해 구동부(137)에 안정적으로 결합될 수 있다. 또한, 탄성변형부(133)는 베이스 폴리머에 자성 입자를 첨가한 자기유변 탄성체(131)보다 강성이 낮으며, 형상적응 모듈(130)이 물체와 접촉 시 탄성변형부(133) 역시 물체의 형상에 순응하여 변형될 수 있다.The elastically
본 실시예에서는 평면을 기준으로 직사각형 형상의 자기유변 탄성체(131)를 탄성변형부(133)가 감싸는 형태로 이루어져 있으나, 이들의 형상은 도시된 바에 한정되지 않으며, 형상적응 모듈이 장착되는 그리퍼의 구조, 운반 대상체의 종류 등에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있을 것이다.In this embodiment, the magneto-rheological
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)의 기판(135)은 그 위에 자기유변 탄성체(131)와 탄성변형부(133)가 장착되고 구동부(137)에 설치되어 이들을 연결하는 기능을 수행한다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈의 기판의 평면도 및 측면도이다.4 is a plan view and a side view of a substrate of a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판(135)은 플레이트(135a)와 결합 돌기(135b)를 포함할 수 있다. 결합 돌기(135b)는 플레이트(135a)의 둘레를 따라 복수 개 형성되며, 이들은 서로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 결합 돌기(135b) 각각은 플레이트(135a)로부터 돌출된 돌기부와, 돌기부의 단부에 원판 형상으로 형성된 걸림부를 포함할 수 있다. 물론, 결합 돌기의 형상은 이에 한정되지 않으며, 뒤이어 설명하는 탄성변형부와의 결합 기능을 수행할 수 있는 형상이면 충분하다.Referring to FIG. 4, the
본 실시예에 따르면, 이러한 기판(135)의 구조에 의해 전술한 자기유변 탄성체(131)와 탄성변형부(133)와의 결합이 가능하게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(135)의 일면의 중심부에 자기유변 탄성체(131)가 배치되고, 그 둘레를 따라 탄성변형부(133)가 배치된다. 탄성변형부(133)는 기판(135)의 돌기부(135b)를 통해 기판(135)과 고정적으로 결합되며, 전술한 바와 같이 탄성변형부(133)가 자기유변 탄성체(131)와 일체로 형성되어 자기유변 탄성체(131) 역시 기판(135)에 고정적으로 결합된다.According to the present embodiment, the above-described magnetorheological
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)의 구동부(137)는 자기유변 탄성체(131)에 대한 자기장 인가 여부 및 인가되는 자기장의 세기를 제어하는 기능을 수행한다. 본 실시예에 따르면, 구동부(137)는 기판(135)을 사이에 두고 자기유변 탄성체(131)의 맞은 편에 배치된다.The driving
구동부(137)는 하우징과 자석을 포함할 수 있는데, 자석으로는 네오디뮴 자석과 같은 영구자석이나 코일을 포함하는 전자석을 단일로 사용하거나 이들을 조합하여 사용할 수 있다. 구동부(137)가 자기유변 탄성체(131)에 인가하는 자기장의 인가 여부 및 그 세기를 제어하는 방식으로는, 예를 들어 자석이 영구자석인 경우, 하우징 내부에서 자석의 위치를 변화시켜, 즉 자석과 자기유변 탄성체(131) 사이의 간격을 조절하는 방식을 채용할 수 있다. 또는, 자석이 전자석인 경우에는, 전자석의 코일에 인가되는 전압을 제어하여 자기장의 인가 여부 및 그 세기를 조절할 수 있다.The driving
도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(137)의 하우징의 상부에는 전술한 기판(135)이 장착된다. 본 실시예에서는 구동부(137)의 하우징과 기판(135)이 장착되는 방식을 특별히 한정하고 있지 않으며, 나아가 기판(135)이 구동부(137)의 하우징과 일체형으로 형성되는 방식도 가능하다.As shown in FIG. 3, the above-described
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 따른 형상적응 모듈(130)에서는 자기유변 탄성체(131)에 물리적, 화학적 변형을 가하지 않고도 탄성변형부(133)와 기판(135)을 통해 자기유변 탄성체(131)가 구동부(137)에 고정적으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 자기유변 탄성체(131)가 안정적으로 결합되면서도 그 특성을 유지할 수 있게 된다.As described above, in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)은 자기유변 탄성체(131)가 기판(135)을 통해 구동부(137)에 결합될 수 있기 때문에, 자기유변 탄성체(131) 또는 구동부(137)에 문제가 발생한 경우, 자기유변 탄성체(131)와 구동부(137)를 분리하여 보수 내지 교체할 수 있어, 유지, 보수 측면에서도 효율적이라는 장점이 있다.In addition, in the
형상적응 모듈의 제조 방법Manufacturing method of shape adaptation module
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 제조하는 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이며, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈을 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.5 is a flowchart showing a process of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 9 are views sequentially showing a process of manufacturing a shape adaptation module according to an embodiment of the present invention. .
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응 모듈(130)을 제조하기 위하여, 우선 결합 돌기(135b)가 형성된 기판(135)을 준비한다(S100). 전술한 바와 같이, 기판(135)은 플레이트(135a)에 돌기부와 걸림부를 포함하는 결합 돌기(135b)가 복수 개 형성된 형태일 수 있다. 본 실시예에서는 기판(135)이 구동부(137)의 하우징과 별개로 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 기판(135)이 구동부(137)의 하우징과 일체로 형성되는 경우를 배제하는 것은 아니다.Referring to FIG. 5, in order to manufacture the
다음으로, 기판(135) 상에 자기유변 탄성체(131)를 배치시킨다(S200). 도 6에 도시된 바와 같이, 자기유변 탄성체(131)는 기판(135)의 중심부, 즉 결합 돌기(135b)가 형성되지 않은 부분에 배치된다.Next, the magnetorheological
이후, 기판(135) 상에 베이스 폴리머(133')를 도포하고 경화하여 탄성변형부(133)를 형성한다(S300).Thereafter, the base polymer 133' is applied and cured on the
본 실시예에 따르면, 탄성변형부(133)는 압축 성형에 의해 형성된다. 압축 성형을 위해 사용되는 금형(200)은 하부 금형(210)과 상부 금형(220)을 포함하며, 상부 금형(220)은 하부 금형(210)에 볼트 결합을 이용해 체결될 수 있다.According to this embodiment, the
도 7 및 도 8을 참조하여 탄성변형부(133)를 압축 성형하는 과정을 상세히 설명한다.A process of compression molding the elastic
우선, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 자기유변 탄성체(131)가 배치된 기판(135)을 하부 금형(210)에 안착시킨다. 이후, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(135)에 베이스 폴리머(133')를 도포한다. 베이스 폴리머(133')는 자기유변 탄성체(131)의 외주연을 따라 도포하며, 베이스 폴리머(133')가 도포되는 영역에는 복수의 결합 돌기(135b)가 형성되어 있다.First, as shown in (a) of FIG. 7, the
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 금형(220)을 하부 금형(210)에 체결하여 베이스 폴리머(133')를 압축한다. 압축 과정에서 베이스 폴리머(133')의 밀도가 증가하게 되며, 베이스 폴리머(133')의 일부는 하부 금형(210)의 측면에 형성된 배출 구멍(211)을 통해 금형(200) 외부로 배출된다. 상부 금형(220)을 하부 금형(210)과 체결하여 베이스 폴리머(133')를 압축 성형할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 8, the
이러한 과정을 통해 자기유변 탄성체(131) 주위로 탄성변형부(133)가 형성되고, 탄성변형부(133)는 기판(135)의 결합 돌기(135b)에 의해 기판(135)에 물리적으로 견고하게 고정된다. 또한, 탄성변형부(133)를 성형하기 위한 베이스 폴리머(133')로서 자기유변 탄성체(131)의 베이스 폴리머와 동일한 물질을 사용하여, 탄성변형부(133)가 자기유변 탄성체(131)와 일체화될 수 있다. Through this process, an elastic
기판(135) 상에 자기유변 탄성체(131)와 탄성변형부(133)가 형성된 후에는 기판(135)을 구동부(137)에 결합시킨다(S400). 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(135)은 구동부(137)의 하우징 상부에 공지의 결합 방식을 통해 결합될 수 있다. 물론, 기판(135)이 구동부(137)의 상부에 일체로 형성되어 있는 경우에는 본 과정을 생략할 수 있다.After the magnetoresistive
이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 이들 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.Although the present invention has been described by specific matters such as specific components and limited embodiments, these embodiments are provided only to aid in a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Those of ordinary skill in the relevant technical field can make various modifications and variations from these descriptions.
예를 들어, 형상적응 모듈(130)의 자기유변 탄성체(131) 상에 다른 구성요소가 더해진 형태도 가능하다. For example, other components may be added to the magnetorheological
도 10은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 형상적응 모듈을 나타내는 도면으로서, 이를 참조하면 본 변형예에 따른 형상적응 모듈(130)은 자기유변 탄성체(131) 상에 전기접착 모듈(140)이 배치될 수 있다. 자기유변 탄성체(131) 상에 배치되는 전기접착 모듈(140)은 절연체 및 절연체 상에 설치되는 도전체를 구비하여, 도전체에 전압이 인가될 때 외부 물체에 반대 극성이 유도되어 발생하는 정전기력을 이용하여 물체를 접착시킬 수 있다.10 is a diagram showing a shape adaptation module according to a modified example of an embodiment of the present invention. Referring to this, the
이처럼, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As such, the spirit of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all modifications equivalently or equivalently to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. will be.
100: 그리퍼
110: 몸체
120: 핑거부
130: 형상적응 모듈
131: 자기유변 탄성체
133: 탄성변형부
135: 기판
137: 구동부
140: 전기접착 모듈
200: 금형100: gripper
110: body
120: finger part
130: conformation module
131: magnetorheological elastomer
133: elastic deformation portion
135: substrate
137: drive unit
140: electrical bonding module
200: mold
Claims (10)
결합 돌기를 포함하는 기판을 준비하는 단계,
상기 기판 상에서 상기 결합 돌기가 형성되지 않은 부분에 자기유변 탄성체를 배치하는 단계 및
상기 기판 상에서 상기 결합 돌기가 형성된 부분에 베이스 폴리머를 도포하고 경화하여 탄성변형부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 탄성변형부는 상기 결합 돌기에 의해 상기 기판에 고정되고, 상기 탄성변형부를 형성하는 단계에서 상기 탄성변형부가 상기 자기유변 탄성체와 일체화되어 상기 자기유변 탄성체가 상기 기판에 고정되는, 형상적응 모듈 제조 방법.As a method of manufacturing a shape adaptation module of a gripper for picking atypical objects,
Preparing a substrate including a coupling protrusion,
Disposing a magnetorheological elastic body on the substrate in a portion where the coupling protrusion is not formed, and
And forming an elastically deformed portion by applying and curing a base polymer on the substrate on the portion where the coupling protrusion is formed,
The elastic deformation portion is fixed to the substrate by the coupling protrusion, in the step of forming the elastic deformation portion, the elastic deformation portion is integrated with the magnetorheological elastic body to fix the magnetorheological elastic body to the substrate. .
상기 결합 돌기는 상기 기판의 둘레를 따라 복수 개 형성되고,
상기 자기유변 탄성체는 상기 기판 일면의 중심에 배치되며,
상기 베이스 폴리머는 상기 자기유변 탄성체의 외주연을 따라 상기 결합 돌기를 덮도록 도포되어, 상기 탄성변형부가 상기 자기유변 탄성체를 감싸는 형태로 형성되는, 형상적응 모듈 제조 방법.The method of claim 1,
A plurality of coupling protrusions are formed along the circumference of the substrate,
The magnetorheological elastic body is disposed at the center of one surface of the substrate,
The base polymer is applied to cover the coupling protrusion along the outer periphery of the magnetorheological elastic body, so that the elastic deformation portion is formed to surround the magnetorheological elastic body.
상기 탄성변형부를 형성하는 단계에서는, 하부 금형에 상기 기판을 안착시키고, 상기 베이스 폴리머를 도포한 후 상부 금형을 상기 하부 금형에 체결하여 상기 기판에 도포된 상기 베이스 폴리머를 경화하여 성형하는, 형상적응 모듈 제조 방법.The method of claim 1,
In the step of forming the elastic deformation part, the substrate is seated on a lower mold, the base polymer is applied, and then the upper mold is fastened to the lower mold to cure and mold the base polymer applied to the substrate. Module manufacturing method.
상기 하부 금형의 측면에는 적어도 하나의 배출 구멍이 형성되어,
상기 상부 금형이 상기 베이스 폴리머를 압축하는 과정에서 상기 베이스 폴리머의 일부가 상기 배출 구멍으로 배출되는, 형상적응 모듈 제조 방법.The method of claim 3,
At least one discharge hole is formed on the side of the lower mold,
In the process of compressing the base polymer by the upper mold, a part of the base polymer is discharged through the discharge hole.
상기 베이스 폴리머는 상기 자기유변 탄성체의 베이스 폴리머와 동일한 조성을 갖는, 형상적응 모듈 제조 방법.The method of claim 1,
The base polymer has the same composition as the base polymer of the magnetorheological elastic body, the shape adaptation module manufacturing method.
상기 탄성변형부를 형성하는 단계 이후, 상기 기판을 자기유변 탄성체의 강성 제어를 위한 구동부에 결합시키는 단계를 더 포함하는 형상적응 모듈 제조 방법.The method of claim 1,
After the step of forming the elastic deformation portion, the method of manufacturing a shape adaptation module further comprising the step of coupling the substrate to a driving unit for controlling the rigidity of the magnetorheological elastic body.
강성이 가변적으로 제어될 수 있는 자기유변 탄성체,
상기 자기유변 탄성체와 일체로 결합되는 탄성변형부 및
일면에 상기 자기유변 탄성체 및 상기 탄성변형부가 배치되는 기판
을 포함하고,
상기 기판에는 결합 돌기가 형성되어, 상기 탄성변형부는 상기 결합 돌기에 의해 상기 기판에 고정되고, 상기 탄성변형부는 상기 자기유변 탄성체와 일체로 형성되어 상기 자기유변 탄성체가 상기 기판에 고정되는, 형상적응 모듈.As a shape adaptation module of the gripper for picking atypical objects,
Magnetorheological elastomer whose stiffness can be variably controlled,
An elastic deformation portion integrally coupled with the magnetorheological elastic body, and
A substrate on which the magnetoresistive elastic body and the elastic deformation part are disposed on one side
Including,
A coupling protrusion is formed on the substrate, the elastic deformation part is fixed to the substrate by the coupling protrusion, and the elastic deformation part is integrally formed with the magnetorheological elastic body so that the magnetorheological elastic body is fixed to the substrate. module.
상기 자기유변 탄성체는 상기 기판의 일면 중심에 배치되고,
상기 탄성변형부는 상기 자기유변 탄성체의 외주연을 따라 상기 자기유변 탄성체를 감싸는 형태로 배치되는, 형상적응 모듈.The method of claim 7,
The magnetorheological elastic body is disposed at the center of one surface of the substrate,
The shape adaptation module, wherein the elastic deformable part is arranged in a form surrounding the magnetorheological elastic body along the outer periphery of the magnetorheological elastic body.
피킹 로봇의 암에 연결되는 몸체 및 상기 몸체의 일 단부에 장착되는 형상적응 모듈을 포함하고,
상기 형상적응 모듈은,
강성이 가변적으로 제어될 수 있는 자기유변 탄성체,
상기 자기유변 탄성체와 일체로 결합되는 탄성변형부 및
일면에 상기 자기유변 탄성체 및 상기 탄성변형부가 배치되는 기판
을 포함하고,
상기 기판에는 결합 돌기가 형성되어, 상기 탄성변형부는 상기 결합 돌기에 의해 상기 기판에 고정되고, 상기 탄성변형부는 상기 자기유변 탄성체와 일체로 형성되어 상기 자기유변 탄성체가 상기 기판에 고정되는, 그리퍼.As a gripper comprising a shape adaptation module for picking atypical objects,
A body connected to the arm of the picking robot and a shape adaptation module mounted at one end of the body,
The shape adaptation module,
Magnetorheological elastomer whose stiffness can be variably controlled,
An elastic deformation portion integrally coupled with the magnetorheological elastic body, and
A substrate on which the magnetoresistive elastic body and the elastic deformation part are disposed on one side
Including,
A gripper, wherein a coupling protrusion is formed on the substrate, the elastically deformable part is fixed to the substrate by the coupling protrusion, and the elastically deformable part is integrally formed with the magnetoresistive elastic body so that the magnetorheological elastic body is fixed to the substrate.
상기 형상적응 모듈 상에 배치되는 전기접착 모듈을 더 포함하고,
상기 전기접착 모듈은 절연체와 상기 절연체 상에 배치되는 도전체를 포함하여, 상기 도전체에 전압이 인가될 때 발생하는 정전기력에 의해 외부 물체와 접착할 수 있는, 그리퍼.The method of claim 9,
Further comprising an electrical adhesive module disposed on the shape adaptation module,
The electrical adhesion module includes an insulator and a conductor disposed on the insulator, and is capable of adhering to an external object by an electrostatic force generated when a voltage is applied to the conductor.
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