KR100538548B1 - 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스와시 플레이트(swash plate)를 이용한 로봇안구장치에 관한 것이다.

본 발명은 유니버셜 조인트(universial joint)의 특성을 가지는 스와시 플레이트와; 상기의 스와시 플레이트를 지지할 수 있는 원통형 축과; 상기의 스와시 플레이트를 동작시키는 링크와 모터를 포함하도록 구성하여, 인간의 안구 운동 메커니즘과 같은 상하(pitch), 좌우(yaw), 회전(roll) 운동과 안구의 시선축으로의 병진 운동이 가능하게 할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 인간의 생리학적인 안구 운동 메커니즘을 모사한 인공적인 로봇안구를 개발하기 위해 스와시 플레이트(swash plate)를 도입하여 이를 가능하게 하였다.

Description

스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치 {Robot eye-ball device using swash plate}

본 발명은 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유니버설 조인트의 특성을 가지는 스와시 플레이트(swash plate)를 도입하여 인간의 안구 운동 메커니즘과 동일한 운동 메커니즘을 표현할 수 있는 로봇안구장치에 관한 것이다.

종래의 로봇안구는 인간의 안구 운동 메커니즘에 기반하지 않고 일반적으로 회전 중심점을 조심스럽게 한 점에 일치시켜 카메라의 상하(pitch), 좌우(yaw) 운동만이 가능하게 하는 구조로 개발해 왔다.

이러한 기구부적인 제약으로 인해 기구부 제작이 어렵고 회전 중심점이 일치하지 않았을 경우에는 제어가 복잡해지는 단점이 있다.

또한, 종래의 로봇안구는 인간의 안구 운동을 모사할 수 없고 로봇안구 운동이 상하, 좌우 운동 밖에 표현할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서 본 발명의 목적은, 로봇안구의 기구부에 스와시 플레이트를 도입하여 로봇 안구의 운동이 인간의 안구 운동을 모두 모사할 수 있도록 하는 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 카메라와 유니버설 조인트의 특성을 갖는 스와시 플레이트로 구성되는 인공적인 시각장치와;

상기 스와시 플레이트와 카메라에 끼워져 스와시 플레이트의 틀어짐을 방지하는 고정축과;

상기 스와시 플레이트를 구동시키는 모터와, 상기 모터와 스와시 플레이트를 서로 연결하는 링크로 구성되는 인공근육장치를 포함하는 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치를 제공하고자 한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 인간의 안구 운동 메커니즘을 나타내는 예시도이다.

이는 생리학적인 측면에서 인간의 안구 운동 메커니즘을 살펴보기 위한 예시도이다.

인간의 눈은 빛을 측정하는 안구(눈동자)가 있고, 안구를 상하(pitch)로 움직일 수 있도록 하는 안구의 상하 운동담당 근육(10A,10B), 안구를 좌우(yaw)로 움직일 수 있도록 하는 안구의 좌우 운동담당 근육(11A,11B) 그리고 안구를 회전(roll)할 수 있도록 하는 안구의 회전 운동담당 근육(12)이 안구에 부착된다.

이러한 근육들이 독립적으로 수축, 팽창하면서 안구의 운동을 생성해내게 된다.

이러한 운동 메커니즘에 의해 인간의 안구는 상하(pitch), 좌우(yaw)로 움직일 수 있고 회전(roll)도 할 수 있다.

또한 안구의 상하 운동담당 근육(10A,10B)과 안구의 좌우 운동담당 근육(11A,11B)이 동시에 팽창되면 눈동자가 병진운동을 하여 앞으로 나오게 되고, 상기 근육들(10A,10B,11A,11B)이 동시에 수축되면 눈동자가 병진운동을 하여 들어가게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 카메라(20)와 유니버설 조인트의 특성을 갖는 스와시 플레이트(21)로 구성되는 인공적인 시각장치와;

상기 스와시 플레이트(21)와 카메라(20)에 끼워져 스와시 플레이트(21)의 틀어짐을 방지하는 고정축(22)과;

상기 스와시 플레이트(21)를 구동시키는 모터와, 상기 모터와 스와시 플레이트(21)를 서로 연결하는 링크(40A,40B,41A,41B,42A,42B)로 구성되는 인공근육장치를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 상기 모터로는 RC 서보(30A,30B,31A,31B,32A,32B)가 사용된다.

상기 RC 서보는 로봇 안구의 상하 운동을 담당하는 2개의 RC 서보(30A,30B)와, 로봇 안구의 좌우 운동을 담당하는 2개의 RC 서보(31A,31B)와, 로봇 안구의 회전 운동을 담당하는 2개의 RC 서보(32A,32B)로 구성된다.

따라서 링크도 로봇 안구의 상하 운동을 담당하는 2개의 링크(40A,40B)와, 로봇 안구의 좌우 운동을 담당하는 2개의 링크(41A,41B)와, 로봇 안구의 회전 운동을 담당하는 2개의 링크(42A,42B)로 구성된다.

상기 스와시 플레이트(21)와 각 링크(40A,40B,41A,41B,42A,42B)의 일단은, 상기 스와시 플레이트(21)의 외부에 형성된 볼(23)과, 상기 링크의 일단에 결합되고 볼(23)에 회전가능하게 끼워지는 볼 앤드(43B)로 연결된다.

상기 링크(40A,40B,41A,41B,42A,42B)의 타단과 RC 서보(30A,30B,31A,31B,32A,32B)는, 상기 링크의 타단에 결합되고 서보 혼(33)을 통해 RC 서보에 나사 볼(50)로 회전 가능하게 결합되는 링크 앤드(43A)로 연결된다.

좀 더 상세히 설명하면, 본 발명은 종래의 상하(pitch), 좌우(yaw) 운동만 가능하고 기구부 제작시 회전의 중심점을 일치시켜야 하는 제작의 복잡성을 해결하기 위해서 스와시 플레이트(21)를 이용하여 회전축을 자연스럽게 한점에 일치시켜 제작의 편의성을 도모하였고, 스와시 플레이트(21) 내부의 유니버셜 조인트(universial joint)의 특성으로 인해 자유로운 회전 운동이 가능하며 스와시 플레이트(21)가 회전축을 따라 병진운동이 가능하다는 점을 이용하여 본 발명에 의한 장치가 인간의 안구 운동 메커니즘을 모두 모사할 수 있다.

또한, 스와시 플레이트(21)는 6개의 링크(40A,40B,41A,41B,42A,42B)를 통해 6개의 RC 서보(30A,30B,31A,31B,32A,32B)와 연결되고, 이때의 링크와 RC 서보는 도 1의 인간의 눈동자를 움직이는데 필요한 근육들10A,10B,11A,11B,12)에 해당되고 근육의 수축, 팽창의 기능을 RC 서보가 링크를 당기고 미는 작용으로 대치하여 본 발명에 의한 장치가 인간 안구의 운동 메커니즘을 표현할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 단지 예시의 목적으로 본 명세서에 기술되어 있고, 이를 바탕으로 한 변경이나 변화들이 가능하다는 것은 본 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

따라서, 첨부된 특허 청구범위 내에는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는 모든 변경들 및 변화들이 포함된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 인간의 안구와 같은 운동 메커니즘을 가지는 인공적인 로봇안구장치를 제작할 수 있으며 기존의 로봇안구 제작에서 요구되었던 제작의 정밀성, 복잡성을 스와시 플레이트(swash plate)를 도입하여 인공적인 로봇안구를 제작할 때 편의성을 제공할 수 있다.

도 1은 인간의 안구 운동 메커니즘을 나타내는 예시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 스와시 플레이트(swash plate)를 이용한 로봇안구장치의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10A,10B,11A,11B,12 : 안구의 운동담당 근육

20 : 카메라 21 : 스와시 플레이트(swash plate)

22 : 고정축, 23 : 볼

30A,30B,31A,31B,32A,32B : RC 서보

33 : 서보 혼(servo horn) 40A,40B,41A,41B,42A,42B : 링크

43A : 링크 앤드 43B : 볼 앤드

50 : 나사 볼

Claims (5)

1. 카메라와 유니버설 조인트의 특성을 갖는 스와시 플레이트로 구성되는 인공적인 시각 장치와;

   상기 스와시 플레이트와 카메라에 끼워져 스와시 플레이트의 틀어짐을 방지하는 고정축과;

   상기 스와시 플레이트를 구동시키는 모터와, 상기 모터와 스와시 플레이트를 서로 연결하는 링크로 구성되는 인공근육장치를 포함하되,

   상기 스와시 플레이트와 각 링크의 일단은 상기 스와시 플레이트의 외부에 형성된 볼과, 상기 링크의 일단에 결합 되고 볼에 회전가능하게 끼워지는 볼 앤드로 연결됨을 특징으로 하는 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 인공근육장치의 모터는 RC 서보인 것을 특징으로 하는 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 RC 서버는,

   로봇 안구의 상하 운동을 담당하는 RC 서보 2개, 로봇 안구의 좌우 운동을 담당하는 RC 서보 2개, 로봇 안구의 회전 운동을 담당하는 RC 서보 2개, 총 6개로 구성되어 6개의 링크에 의해 상기 스와시 플레이트에 연결됨을 특징으로 하는 스와시 플레이트를 이용한 로봇안구장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 각 링크의 타단과 각 RC 서보는,

   상기 링크의 타단에 결합되고 서보 혼을 통해 RC 서보에 회전 가능하게 결합되는 링크 앤드로 연결됨을 특징으로 하는 플레이트를 이용한 로봇안구장치.