소형 폐가전 선별을 위한 부족 구동 세 손가락 그리퍼 설계

Abstract

폐기물 선별 시스템에 사용되는 그리퍼는 파지 대상 물체의 형상에 따라, 두 손가락 그리퍼와 흡착식 그리퍼를 사용한다. 다양한 폐기물 중, 소형 폐가전 선별의 경우에는 형상이 복잡하고 종류가 다양하여 특정 형상에 유리한 그리퍼를 적용하기 어렵다. 본 연구에서는 두 손가락 그리퍼와 흡착식 그리퍼가 파지할 수 있는 형상을 모두 파지할 수 있도록 하여, 소형 폐가전 선별 작업을 수행할 수 있는 그리퍼를 설계하였다. 개발된 그리퍼는 스프링을 활용한 부족 구동 메커니즘이 적용된 세 개의 손가락으로 구성되어있으며, 제어의 용이성을 위해 하나의 모터로 구동된다. 또한 그리퍼는 움켜잡기와 평행 파지, 두 가지 형태가 가능하며, 파지 안정성을 확인하기 위해 파지 완료 상태에서 일반적인 형상에 대한 파지력을 분석하였다. 또한, 형상이 서로 다른 5가지 소형 가전에 대한 파지 실험을 통해 그리퍼의 파지 안정성을 검증하였다. 이를 통해, 기존 선별 시스템과 차이점을 가지는 소형 폐가전을 선별하는 시스템을 구축하는데 기여할 수 있다.

Grippers used in waste sorting systems employ two-finger grippers and suction grippers depending on the shape of the objects. In the case of sorting small-sized electronic waste, which exhibits complex shapes and diverse types, it is challenging to apply grippers that are suitable for certain specific shapes. In this study, a versatile gripper capable of handling a variety of shapes grasped by both two-finger and suction grippers was designed for sorting small-sized electronic waste. The developed gripper has three spring-driven fingers and is powered by a single motor, ensuring a simplified control. Moreover, the gripper can perform both parallel and encompassing grasping. Its grasping stability was verified by analyzing the grasping force for each posture of two common shapes. Additionally, the grasping stability was verified through experiments on five small appliances having different shapes. These findings can aid in developing a novel small-sized electronic waste sorting system.