스크루드라이빙 그리퍼 Mimics Two

사진 제공 EvilWata, Creatas Video+ / Getty Images Plus

연구원들이 나사를 집어 제자리에 고정하고 구동할 수 있는 로봇 엔드 이펙터를 개발했습니다. 사진 제공: 한국생산기술연구원

엔드 이펙터의 나사 체결부는 유연한 링크 구조를 이용하여 힘 센서 없이 일정한 접촉력을 가할 수 있도록 설계되었습니다. 사진 제공: 한국생산기술연구원

로봇식 스크류드라이빙 엔드 이펙터를 테스트하기 위해 연구원들은 나무 의자를 조립할 수 있는 로봇 셀을 고안했습니다. 셀에는 3개의 코봇이 장착되어 있습니다. 표준 그리퍼가 장착된 두 개의 코봇은 의자의 일부를 제자리에 고정하고, 나사 구동 엔드 이펙터가 장착된 세 번째 코봇은 나사를 설치합니다. 사진 제공: 한국생산기술연구원

삽입은 5단계 프로세스입니다. 머신 비전을 사용하여 나사 또는 다웰의 위치와 크기를 결정합니다. 부품을 잡습니다. 부품을 드라이버 비트 또는 삽입 팁과 정렬합니다. 부품을 구멍에 맞춰 정렬합니다. 나사를 박거나 다웰을 밀어 넣습니다. 사진 제공: 한국생산기술연구원

스크루드라이빙 핑거의 양쪽에 유연한 링크가 장착되어 있습니다. 그 모양으로 인해 규정을 준수하는 요소가 됩니다. 유연한 링크를 통해 운전자는 정밀한 힘 컨트롤러 없이도 접촉력을 유지할 수 있습니다. 사진 제공: 한국생산기술연구원

두 손이 필요한 조립 작업을 자동화하기 위해 엔지니어에게는 두 가지 옵션이 있습니다. 즉, 공구 교환 장치가 장착된 로봇 하나 또는 로봇 두 대입니다. 이제 곧 세 번째 옵션이 나올 수도 있습니다. 우리는 다월이나 긴 나사와 같은 부품을 제자리에 고정하고 동시에 설치할 수 있는 단일 암 끝 도구를 개발했습니다.

가구 조립은 이러한 엔드 이펙터의 이점을 누릴 수 있는 응용 분야의 좋은 예입니다. IKEA의 일반적인 의자를 조립하는 과정을 생각해 보세요. 많은 단계에는 다리와 같은 한 부분을 잡고 못이나 나사와 같은 다른 부분을 삽입하는 작업이 포함됩니다. 여러 로봇을 사용하여 각 조립 단계를 자동화하는 것은 상당히 비효율적입니다.

표준 두 손가락 또는 세 손가락 그리퍼에는 나사 집기, 제자리 고정, 구동 등 세 가지 작업을 모두 수행할 수 있는 자유도나 제어 능력이 부족합니다.

여러 연구에서는 이러한 작업에 의인화 그리퍼를 사용하는 방법을 살펴보았습니다. 인간의 손과 유사한 관절 구성을 가지고 있기 때문에 이 그리퍼는 높은 자유도와 다양성을 가지고 있습니다. 한 연구에 따르면 도구가 이미 패스너에 맞물려 있는 한 이러한 그리퍼를 사용하여 육각 키를 돌릴 수 있는 것으로 나타났습니다. 그리퍼는 전체 스크류 드라이빙 공정을 수행할 수 없습니다.

우리는 사람이 양손으로 조립하는 것을 흉내내는 로봇식 스크루드라이빙 그리퍼를 고안했습니다.

작은 물체를 조작하기 위해 사람들은 핀치 그립을 사용합니다. 큰 물체나 큰 힘이 필요한 물체의 경우 파워 그립을 사용합니다. 꼬집기에는 손 조작이 필수적입니다. 대조적으로, 파워 그립은 손가락의 자유도가 제한되어 있기 때문에 손목이나 팔을 사용하여 회전하거나 방향을 바꿉니다. 나사를 박으려면 두세 손가락으로 나사를 집어서 드라이버와 구멍에 맞춰야 합니다. 그런 다음 다른 손으로는 파워 그립을 사용하여 도구로 나사를 박습니다.

당사의 스크류드라이빙 그리퍼는 이 두 가지 기능을 동시에 수행합니다. 단일 엔드 이펙터는 두 부분으로 나누어집니다. 하나는 나사를 잡는 부분이고 다른 하나는 나사를 구동하는 부분입니다.

잡는 부분은 나사나 다웰 등의 물체를 잡을 수 있습니다. 두 개의 손가락과 롤-요-피치-피치의 관절 구성으로 구성됩니다. 요 관절은 인간 손목의 내전과 외전의 역할을 합니다. 롤 조인트는 꼬집기와 들어올리기 동작을 모두 제공합니다. 손가락 끝에는 나사와 같은 작은 원통형 물체를 다룰 수 있는 V자 모양의 홈이 있습니다. 홈은 추가 조작 없이 나사를 수직 방향으로 정렬하는 데 도움이 됩니다. 나사가 미끄러지는 것도 방지해줍니다.

나사를 박으려면 도구를 잡고 손목이나 팔을 사용하여 회전시킵니다. 동시에 그는 도구가 나사 머리에서 분리되지 않을 만큼 충분한 힘으로 패스너를 누릅니다. 엔드 이펙터의 스크류 구동 부분은 손가락, 스크류 구동 모터 및 유연한 링크를 사용하여 이 역할을 수행합니다.