본 연구에서는 얇고 유연한 물체를 잡기 위해 하이브리드 소프트 그리퍼를 제안하였다. finger의 끝부분에 부착된 게코 패드의 구동을 위한 근접 평행 운동과 각도 그리퍼와 같이 한 점을 중심으로 회전 운동을 하는 두 가지 운동을 통합하였다. 하이브리드 소프트 그리퍼의 공압 액추에이터는 공압막과 내/외부 서포트, 실리콘 공압 챔버로 이루어져 있다. 공압 챔버 내의 가압 및 감압으로 공압막이 팽창 및 수축을 하면서 그리퍼를 구동한다. 그리퍼의 finger는 공압막과 연결되어 게코 패드를 구동시키고 소형 부품을 잡는 역할을 한다. 그리퍼는 한 쌍의 대립한 방향에 놓인 게코패드를 부착하기 위해 2-finger 형식을 적용하여 설계하였다. 소형 물체에 대한 적응도를 높이기 위해 그리퍼의 finger 형상을 4 가지 형상(v-shape, square-shape, diamond-shape, arc-shape)으로 설계하고 검증하였다. 소프트 그리퍼의 근접 평행 운동을 증명하기 위해 강체 그리퍼와 비교하였다. 강체 그리퍼의 joint는 고정이 되어 움직일 수가 없으나 소프트 그리퍼의 경우 강체(공압 챔버 서포트)-소프트(공압막)-강체(finger 서포트) 구조에서 joint가 공압막에 있어 움직일 수 있다. 그러므로 회전 운동 시 joint가 움직이면서 평행 운동과 근접하도록 한다. joint의 움직임은 Pseudo-Rigid-Body Model(PRBM) 이론을 통해 검증하였으며, finger 형상의 움직임을 모델링하기 위해서 동역학적 분석을 진행하였다. 실험 결과 모델링 결과와 마찬가지로 square-shape에서 가장 빠른 수렴 하중을 보여주었다. 물체를 잡는 것을 확인하기 위하여 얇고 유연한 물체 4개와 소형 물체 5개에 대해 정의하여 그리퍼를 로봇 팔에 부착한 후 다양한 형상의 소형 물체의 pick & place 작업을 수행하였다. 향후 소프트 그리퍼에 대한 지속적인 성능 개선을 통해 더 효율적인 소프트 그리퍼를 개발할 수 있을 것이다.
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Jin Gu Kim, and Yong-Jai Park, "Hybrid Soft Gripper," In preparation