This thesis researches about robot gripper for rapid service robot. To install to the service robot that moves rapidly, robot gripper need light weight ,ability to grasp stably any size or shape of object. In addition to above, it need sufficient gripping force, low cost, friendly shape. So, in this thesis, we design gripper to satisfy all of above requirements.
By using 4-bar linkage underactuated system we can reduce the number of motors that take up high rate of gripper weight. By simulation, 4-bar linkage is designed not to occur rollback ejection phenomenon and to minimize distance between 2nd joint and equilibrium point. And by using parallel 4-bar linkage system, the gripper can perform parallel grasps as well as power grasping so that it become suitable to grip small object and even at retired spot. Add to that, Limited Compliance Jaw enhance grasping stability by allowing power grasps to be performed. And worm gear enable that the gripper grasp stably and reduce gripper`s weight. And by force sensor it can perform sensitive force control.
Using the part explained before, we designed a robot gripper to meet the above requirements that need for rapid service robot.
본 연구에서는 쾌속 서비스 로봇을 위한 그리퍼에 대해 연구하였다. 빠른 속도로 움직이는 서비스 로봇에 설치하여 실용화하기 위해서 무엇보다도 경량화, 안정적인 그립, 충분한 Gripping Force, 다양한 물체를 잡을 수 있는 능력을 필요로 한다고 판단하여 위의 4가지 요소를 두루 만족시킬 수 있는 그리퍼를 설계하였다.
가벼우면서도 충분한 gripping force를 갖는 그리퍼를 설계하기 위해 두 마디 세 손가락 그리퍼를 이용하여 다양한 크기와 형상의 물체를 잡을 수 있는 그리퍼를 고안하였다. simulation을 통해 rollback ejection phenomenon이 발생하지 않고 평형점을 최대한 가깝게 하도록 4절 링크를 설계하여 parallel grasping과 power grasping을 동시에 할 수 있도록 설계하였고 parallel grasping시에도 Limited Compliance Jaw를 사용함으로써 power grasping을 할 수 있게 설계하였다. 또한 force Sensor를 사용하여 물체를 잡을 때 contact 정보와 함께 gripping force를 측정할 수 있어 세밀한 force control로 약하거나 깨지기 쉬운 물체도 잡을 수 있게 만들었고 모터에서 동력을 전달하는 전달부품으로 웜기어를 사용하여 낮은 기어비의 감속기를 사용함으로 무게를 경량화 하고 역 방향 구동이 되지 않는 특성을 이용하여 grasping의 안정성을 높였다. 역방향으로 동력을 전달할 수 없다는 점으로 발생할 수 있는 compliance control을 할 수 없다는 단점과 예기치 못한 외력으로 인한 물체의 파손이 발생할 수 있다는 등의 단점을 force sensor의 정보를 통해 보완 할 수 있었다. 또한 컨트롤 알고리즘의 설계를 통해 각각의 피드백모드를 함수화하여 간단하게 구현하도록 만들어 사용자의 목적에 맞게 상황에 따라 다양한 grasping이 가능하도록 프로그램을 구현하였다.
본 연구에서는 위와 같은 각 요소의 설계를 통해 설계목표인 경량화, stable gripping, smart gripping을 충족시킴으로써 쾌속 서비스 로봇에 적합한 그리퍼를 설계하였다.
