KR-20260061588-A - UNMANNED WAFFLE MANUFACTURING SYSTEM USING COLLABORATIVE ROBOTS

Abstract

본 발명은 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템으로서, 엔드 이펙터가 형성된 로봇암이 구비되어, 와플을 제조하는 협동로봇과, 와플 반죽이 보관되는 반죽통과, 와플 반죽이 수용되어 와플을 제조하는 와플 메이커와, 제조된 와플이 상기 와플 메이커에서 추출되어 보관되는 와플 안착판과, 상기 협동로봇이 기설정된 동작을 수행하여 와플을 제조하도록 상기 협동로봇을 제어하는 컨트롤러를 포함함으로써, 협동로봇에 의해 자동으로 와플이 효율적으로 제조될 수 있다. “본 과제(결과물)는 교육부와 한국연구재단의 재원으로 지원을 받아 수행된 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)의 연구결과입니다."

Inventors

• 김호진
• 이준수
• 김현민
• 박규태

Assignees

• 동서대학교 산학협력단

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (5)

1. 엔드 이펙터가 형성된 로봇암이 구비되어, 와플을 제조하는 협동로봇과, 와플 반죽이 보관되는 반죽통과, 와플 반죽이 수용되어 와플을 제조하는 와플 메이커와, 제조된 와플이 상기 와플 메이커에서 추출되어 보관되는 와플 안착판과, 상기 협동로봇이 기설정된 동작을 수행하여 와플을 제조하도록 상기 협동로봇을 제어하는 컨트롤러 를 포함하는 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는, 상기 로봇암에서 회동 가능하도록 결합되고, 말단부에 전자석이 구비되는 것을 특징으로 하는, 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 와플 메이커는, 상기 엔드 이펙터가 부착되는 뚜껑 개폐부재가 구비되어, 상기 로봇암의 회동에 따라 상기 와플 메이커가 열리거나 닫히도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템.
4. 제1 항에 있어서, 상기 반죽통은, 가장자리부에 거치대에 거치되는 반죽 국자가 구비되며, 상기 반죽 국자의 상부는 상기 엔드 이펙터가 부착 가능하도록 금속부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터가 부착되도록 금속으로 형성된 수용부가 구비되며, 상기 협동로봇이 상기 와플 메이커로부터 와플을 추출 가능하게 구비되는 와플 추출부재 를 더 포함하는 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템.

Description

협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템{UNMANNED WAFFLE MANUFACTURING SYSTEM USING COLLABORATIVE ROBOTS} 본 발명은 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템으로, 보다 상세하게는, 협동로봇의 로봇암에 엔드 이펙터가 형성되고, 엔드 이펙터의 말단부에 전자석이 형성되어, 전자석의 자성을 이용하여 협동로봇이 파지 동작들을 수행함으로써, 협동로봇이 자동으로 와플을 효율적으로 제조할 수 있는 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 와플을 제조하는 과정은 수작업으로 수행되고 있다. 와플 생지나 와플 반죽을 와플 메이커에 넣고 일정 시간 후에 와플이 제조될 수 있다. 이와 같이 와플 제조 과정에 있어, 와플 메이커에 투여되는 와플 반죽의 양이 작업자의 수작업으로 수행됨에 따라, 정량의 와플 반죽이 일정하게 투여되기 어려운 점이 있다. 또한, 제조된 와플을 꺼내는 과정에서도 작업자가 직접 도구를 이용하여 추출하게 되는 바, 작업자나 작업환경의 위생 상태가 청결하게 유지되어야 하는 점도 요구된다. 또한, 와플을 제조하는 과정에 있어, 정해진 시간 동안 작업자는 와플 제조에 투입될 수밖에 없으므로, 최근 소형 카페, 1인 카페가 늘어가는 실정에서, 와플을 제조하여 판매하는 전문점, 카페에서 작업자의 작업 효율이 매우 떨어질 수 있는 문제점도 있다. “본 과제(결과물)는 교육부와 한국연구재단의 재원으로 지원을 받아 수행된 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)의 연구결과입니다." 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템을 예시하는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 엔드 이펙터를 예시하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 반죽통과 와플 메이커를 예시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 엔드 이펙터가 구비된 로봇암이 와플 메이커를 열고 닫는 과정을 설명하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 협동로봇이 와플을 제조하는 과정을 예시하는 도면이다. 본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 발명되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 발명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템을 예시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 엔드 이펙터를 예시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 반죽통과 와플 메이커를 예시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 엔드 이펙터가 구비된 로봇암이 와플 메이커를 열고 닫는 과정을 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템의 협동로봇이 와플을 제조하는 과정을 예시하는 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 협동로봇을 활용한 무인 와플 제조 시스템(100)은 협동로봇(110), 반죽통(120), 와플 메이커(130), 와플 안착판(140), 컨트롤러(150) 등을 포함할 수 있다. 협동로봇(110)은 엔드 이펙터(112)가 형성된 로봇암(111)이 구비되어, 와플을 제조할 수 있다. 협동로봇(110)은 컨트롤러(150)의 제어에 따라 와플을 제조하기 위한 기설정된 동작을 수행할 수 있다. 협동로봇(110)은 반죽통(120), 와플 메이커(130), 와플 안착판(140) 등의 위치로 이동하면서 와플을 제조하기 위한 과정을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 협동로봇(110)은 엔드 이펙터(112)가 형성된 로봇암(111)이 구비될 수 있다. 로봇암(111)은 협동로봇(110)의 본체에 결합되어 상하 방향으로 회동할 수 있다. 즉, 로봇암(111)은 협동로봇(110)이 와플 메이커(130)의 뚜껑(131)을 열고 닫거나, 와플 메이커(130)에서 제조된 와플을 추출하는 동작 등을 수행하기 위해, 상하 방향으로 회동하도록 구비되될 수 있다. 로봇암(111)의 말단부에 엔드 이펙터(112)가 구비됨에 따라 협동로봇(110)이 와플을 제조하는 과정을 안정적으로 수행할 수 있다. 여기에서, 엔드 이펙터(112)는 로봇이나 자동화 시스템에서 작업을 수행하는 최종 장치를 의미하며, 예를 들어, 로봇팔의 말단부에 장착되어 물체를 집거나 조작하는 그리퍼, 집게, 공구 등이 엔드 이펙터(112)에 해당될 수 있다. 엔드 이펙터(112)는 로봇암(111)의 말단부에 회동 가능하도록 결합될 수 있다. 로봇암(111)이 상하 방향으로 회동할 수 있게 구비되며, 엔드 이펙터(112)가 로봇암(111)의 말단부를 축으로 회동 가능하게 결합됨으로써, 협동로봇(110)은 와플 제조 과정을 정밀하게 수행할 수 있다. 특히, 협동로봇(110)이 엔드 이펙터(112)를 뚜껑 개폐부재(131a)에 부착시켜 뚜껑(131)을 열거나 닫을 경우, 엔드 이펙터(112)가 로봇암(111)의 말단부에 회동하게 됨에 따라, 뚜껑(131)의 개폐 과정이 안정적으로 수행될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다. 또한, 도 2를 참조하면, 엔드 이펙터(112)의 말단부는 전자석(112a)으로 형성될 수 있다. 전자석은 전류가 흐를 경우, 부재에 자성이 형성될 수 있고, 전류가 차단될 경우, 자성이 제거될 수 있게 형성될 수 있다. 협동로봇(110)이 국자(121)를 이용하여 반죽통(120)에서 반죽을 꺼내거나, 와플 추출부재(141)를 이용하여 와플을 추출하는 경우, 전자석에 자성이 형성됨으로써, 엔드 이펙터(112)에 국자(121), 와플 추출부재(141) 등이 부착될 수 있다. 또한, 협동로봇(110)이 뚜껑 개폐부재(131a)에 엔드 이펙터(112)를 탈부착시켜 뚜껑을 개폐하는 경우, 전자석의 자성을 이용함으로써, 엔드 이펙터(112)가 뚜껑 개폐부재(131a)에 용이하게 탈부착될 수 있다. 반죽통(120)은 내부에 와플 반죽이 수용되어 보관될 수 있다. 도 3의 (a)를 참조하면, 반죽통(120)의 일측에 국자 거치대(120a)가 구비되어 국자(121)가 안정적으로 거치될 수 있다. 특히 국자 거치대(120a)는 반죽통(120)의 높이에 대응되게 형성되며, 상부면은 국자(121)의 손잡이가 안착될 수 있도록 국자(121)의 손잡이의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 또한, 국자(121) 손잡이에 형성된 금속부(121a)가 국자 거치대(120a)에 부착될 수 있도록, 국자 거치대(120a)의 상부면은 자석(도시 생략)으로 형성될 수 있다. 국자(121)는 반죽통(120)에 보관된 와플 반죽을 협동로봇(110)이 용이하게 꺼낼 수 있도록 형성될 수 있다. 여기에서, 국자(121)의 손잡이는 국자 거치대(120a)의 상부면에 안착될 수 있고, 국자(121)의 몸통 부분은 반죽통(120)의 내부에 위치될 수 있다. 또한, 국자(121)의 손잡이에 금속부(121a)가 형성될 수 있다. 금속부(121a)는 엔드 이펙터(112)의 전자석에 부착될 수 있다. 이에 따라, 협동로봇(110)이 국자(121)의 손잡이를 파지하는 동작을 수행하지 않더라도, 협동로봇(110)은 국자(121)를 로봇암(111)에 부착시켜 와플 반죽을 용이하게 운반할 수 있다. 도 3의 (b)를 참조하면, 와플 메이커(130)는 와플 반죽이 수용되어 와플을 제조할 수 있도록 구비될 수 있다. 와플 메이커(130)에는 와플 메이커(130)의 내부를 개방하거나 차폐할 수 있도록 뚜껑(131)이 결합될 수 있다. 여기에서, 뚜껑(131)의 상부면에 뚜껑 개폐부재(131a)가 구비될 수 있다. 뚜껑 개폐부재(131a)는 뚜껑(131)에 대해 회동 가능하도록 힌지(131b)가 구비될 수 있다. 협동로봇(110)이 뚜껑(131)을 개폐하는 경우, 로봇암(111)이 뚜껑(131)을 파지하고, 뚜껑(131)이 열릴 수 있도록 로봇암(111)의 팔 각도를 변경시켜야 하는 어려움이 있다. 반면에, 로봇암(111)의 엔드 이펙터(112)를 뚜껑 개폐부재(131a)에 부착시키고 로봇암(111)이 상방으로 회동할 경우, 로봇암(111)에 뚜껑 개폐부재(131a)가 힌지(131b)를 중심으로 회동함에 따라, 로봇암(111)의 회동 동작만으로 뚜껑(131)이 용이하게 열릴 수 있다. 도 4를 참조하면, 로봇암(111)의 엔드 이펙터(112)가 뚜껑 개폐부재(131a)에 부착되어 뚜껑(131)을 여는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 4의 (a)를 참조하면, 로봇암(111)의 말단부의 엔드 이펙터(112)가 뚜껑 개폐부재(131a)에 부착될 수 있다. 이와 같은 경우, 뚜껑 개폐부재(131a)가 부착된 엔드 이펙터(112)는 뚜껑 개폐부재(131a)의 상방에서 결합될 수 있으므로, 로봇암(111)과 뚜껑 개폐부재(131a)가 형성하는 각도는 약 180도로 형성될 수 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 로봇암(111)이 상방으로 회