KR100451158B1

KR100451158B1 - 로봇 관절의 조인트구조

Info

Publication number: KR100451158B1
Application number: KR10-2001-0080280A
Authority: KR
Inventors: 단병주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2004-10-02
Also published as: KR20030049933A

Abstract

본 발명의 로봇 관절의 조인트구조는 구동측 관절(100)과 종동측 관절(200)이 연결되는 로봇 관절에서, 구동측 관절(100)의 모터에 연결된 연결기어(102)에 조인트 기어(103)가 기어결합되어 있고, 그 조인트 기어(103)는 조인트 축(105)에 회전가능하게 결합되어 있으며, 상기 조인트 기어(103)에 일단부가 고정되고 타단부가 케이스(101)의 외부로 돌출되어 종동측 관절(200)에 연결되도록 연결플레이트(106)가 결합되도록 구성되어, 구동측 관절(100)의 동력이 연결플레이트(106)를 통하여 종동측 관절(200)에 전달되도록 함으로써, 각기 연결특성에 따라 연결플레이트(106)의 형상을 변경하거나 알맞는 형상의 연결플레이트(106)를 선택하여 용이하게 적용할 수 있다.

Description

로봇 관절의 조인트구조{JOINT STRUCTURE OF ROBOT}

본 발명은 로봇 관절의 조인트구조에 관한 것으로, 특히 조인트의 특성에 따라 여러 형태의 로봇 관절에 용이하게 적용할 수 있도록 한 로봇 관절의 조인트구조에 관한 것이다.

최근에는 다수의 관절을 갖는 가정용 로봇과 완구가 소개되고, 그 종류도 다양하게 소개되고 있다.

로봇이나 완구에서 가장 중요한 점은 동작을 사용자에게 보여준다는 점이다. 그러기 위하여 어떠한 동작을 만들기 위해서는 관절과 관절 사이의 연결부위인 조인트에 회전을 발생시키고, 그 회전들의 조합을 이용하게 된다.

일반적으로 관절의 수가 많을수록, 로봇이나 완구의 동작이 자연스럽고 그 표현이 다양하다. 하지만, 관절수의 증가는 구동기와 조인트의 증가로 이어지며, 그 제품을 구성하기 위한 부품의 수가 증가하며, 동작의 신뢰성에 문제가 발생하고, 원가가 상승되는 문제점이 있다.

예를들어 4족형태의 로봇이나 완구의 경우, 각 다리의 관절이 3개라 하면, 각 관절에 1개의 구동기가 필요함에 따라 모두 12개의 구동기가 필요하다. 또한 관절사이에 조인트를 설치하여야 하며, 조인트는 각 관절특성이 반영되어 있어야 한다.

즉, 조인트는 그 특성에 맞는 구조를 유지하여야 하고, 각 관절사이의 조인트 위치에 정확히 위치하여야 하며, 주어진 회전영역을 만족시켜야 하고, 관절들을 신뢰성이 있게 연결시켜 주어야 한다.

종래 가정용 완구 로봇이 도 1과 도 2에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래의 가정용 완구 로봇은 몸체(1)의 양측에 각각 한쌍씩 4개의 다리(2)를 가지고 있다.

그리고, 각 다리(2)는 하측의 제1관절(11)과 상측의 제2관절(12)이 제1조인트(13)에 의하여 화살표로 표시된 제1회전영역(14)을 회동할 수 있도록 연결되어 있고, 그리고, 제2관절(12)과 제3관절(15)은 제2조인트(16)에 의하여 화살표로 표시된 제2회전영역(17)을 회동할 수 있도록 연결되어 있는 동시에 제3조인트(18)에 의하여 제3회전영역(19)을 회동할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 각각의 조인트(13)(16)(18)들은 각 관절안에 내장된 구동기(20)에 의하여 동작되는데, 도 3을 참고로 구동기의 구조를 살펴보면, 모터(21)의 회전력이 제1기어(22)와 아이들 기어(23) 및 제2기어(24)를 통하여 조인트(13)(16)(18)에 전달되도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 있는 종래의 로봇 관절의 조인트구조는 조인트 부위에 일체로 구성되는 구성부위에 연결되는 다른 관절이 연결되도록 되어 있어서 여러 형태의 관절특성에 따라 조인트구조를 변경하는 것이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 관절의 특성에 따라 용이하게 조인트구조를 변경할 수 있도록 하는데 적합한 로봇 관절의 조인트구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 가정용 완구 로봇의 구조를 보인 측면도.

도 2는 도 1의 정면도.

도 3은 종래 구동기의 구조를 보인 구성도.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 관절의 조인트구조를 보인 측면도.

도 5은 도 4의 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 보인 측면도.

도 7은 도 6의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 구동측 관절 101 : 케이스

102 : 연결기어 103 : 조인트 기어

105 : 조인트 축 106 : 연결플레이트

200 : 종동측 관절 300 : 보조물

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구동측 관절과 종동측 관절이 연결되어 있는 로봇 관절의 조인트구조에 있어서, 상기 구동측 관절의 케이스 내부에 조인트 축이 회전가능하게 결합되고, 그 조인트 축에는 조인트 기어가 결합되며, 그 조인트 기어의 하측에는 모터에 의하여 회전하는 연결기어가 기어결합되고, 상측에는 연결플레이트의 하단부가 고정되며, 그 연결플레이트의 상단부에는 케이스의 외측에 위치되는 종동측 관절이 결합되는 것을 특징으로 로봇 관절의 조인트구조가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 로봇 관절의 조인트구조를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 관절의 조인트구조를 보인 측면도이고, 도 5은 도 4의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 로봇 관절의 조인트구조는 구동측 관절(100)의 케이스(101) 내부에 모터(미도시)에 의하여 정,역회전하는 연결기어(102)가 회전가능하게 설치되어 있고, 그 연결기어(102)의 상측에는 조인트 기어(103)가 기어결합되어 있는데, 그 조인트 기어(103)는 케이스(101)의 내주면 양측에 고정된 볼 베어링(104)에 회전가능하게 결합된 조인트 축(105)에 결합되어 있다.

그리고, 상기 조인트 기어(103)에는 연결플레이트(106)의 하단부가 나사(107)에 의하여 고정되는데, 그 연결플레이트(106)의 상단부는 케이스(101)에 형성된 통공(101a)을 통하여 외부로 돌출되어 종동측 관절(200)의 측면에 나사(201)로 고정되어있다.

또한, 상기 연결플레이트(106)는 조인트 기어(103)에 고정될때에 보조물(300)에 의하여 지지되는 상태로 나사(107)에 의하여 조인트 기어(103), 보조물(300), 연결플레이트(106)가 동시에 고정되도록 되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 로봇 관절의 조인트구조는 모터의 회전력이 연결기어(102)에 의하여 조인트 기어(103)에 전달되면, 조인트 기어(103)에 연결된 연결플레이트(106)가 회동을 하며 단부에 연결된 종동측 관절(200)을 동작시키게 된다.

도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 구동측 관절(100)의 외측으로 돌출되는 연결플레이트(106)를 종동측 관절(200)의 하면에 나사(201)로 고정되어 있다.

즉, 상기의 실시예들에서와 같이 연결플레이트(106)의 형상을 필요에 맞게 구성하여 구동측 관절(100)과 종동측 관절(200)을 연결함으로써, 다양한 관절특성을 반영할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 로봇 관절의 조인트구조는 구동측 관절의 모터에 연결된 연결기어에 조인트 기어가 기어결합되어 있고, 그 조인트 기어는 조인트 축에 회전가능하게 결합되어 있으며, 그 조인트 기어에 일단부가 고정되고 타단부가 케이스의 외부로 돌출되어 종동측 관절에 연결되도록 연결플레이트가 결합되어 구성되어, 구동측 관절의 동력이 연결플레이트를 통하여 종동측 관절에 전달되게 되도록 함으로써, 각기 연결특성에 따라 연결플레이트의 형상을 변경하거나 알맞는 형상의 연결플레이트를 선택하여 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

구동측 관절과 종동측 관절이 연결되는 로봇 관절의 조인트구조에 있어서, 상기 구동측 관절의 케이스 내부에 조인트 축이 회전가능하게 결합되고, 그 조인트 축에는 조인트 기어가 결합되며, 그 조인트 기어의 하측에는 모터에 의하여 회전하는 연결기어가 기어결합되어 있고, 상측에는 연결플레이트의 하단부가 고정됨과 아울러 연결플레이트의 상단부는 케이스의 외측에 위치되는 종동측 관절의 측면 또는 하면에 결합되데, 상기 연결플레이트의 하단부는 보조물에 의하여 지지되는 상태로 나사에 의하여 연결플레이트, 조인트 기어, 보조물이 일체화되게 고정된 것을 특징으로 하는 로봇 관절의 조인트구조.
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