KR100675057B1 - 로봇용 부가적 지지 구조 - Google Patents

Abstract

로봇 (1) 의 팔 (2) 의, 손 (3) 이 설치된 선단부의 관절 (2c) 에, 로봇 (1) 을 지지하는 바닥면 등의 면에 맞닿는 맞닿음 부재 (7) 와, 팔 (2) 의, 맞닿음 부재 (7) 가 설치된 부위로부터 기단부까지의 부분을 구비하는 로봇용 부가적 지지 구조를 설치한다.

로봇, 부가적 지지구조

Description

로봇용 부가적 지지 구조 {ADDITIONAL SUPPORT STRUCTURE FOR ROBOT}

본 발명은 로봇의 몸을 지지하는 다리와 발 또는 차륜 등의 지지 구조 외에 부가적으로 설치되어 로봇이 쓰러졌을 때나 일어날 때 등에 그 로봇의 몸을 지지하는 부가적 지지 구조에 관한 것이다.

인간형 로봇 등의 로봇에서는 일반적으로, 팔의 선단부에 물체를 쥐는 그립퍼나 가공을 하는 툴 등인 손이 설치되어 있고, 로봇이 쓰러졌을 때나 일어날 때에는, 종래에는 그 손이, 그 로봇을 지지하는 바닥면이나 지면 등의 면에 맞닿아 팔과 함께 움직여 그 로봇의 몸을 지지한다. 따라서 종래의 로봇에서는 손과 팔이 부가적 지지 구조로서 기능하고 있다.

그러나 상기 종래의 부가적 지지 구조에서는, 물체를 쥐거나 가공을 하거나 하는 손의 기능을 손상시키지 않도록 하기 위해, 손에 그 기능상 필요 이상의 강도를 부여하거나, 손이 구비하는 센서를 위한 보호부재를 설치하거나 할 필요가 있어, 손의 중량이 증가되어 손이나 팔의 구동계에 필요 이상의 부담이 가해짐과 동시에, 손의 형상이나 기능 설계의 자유도가 손상된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 유리하게 해결한 지지 구조를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 로봇용 부가 지지 구조는 로봇의 몸을 지지하는 부가적 지지 구조에 있어서, 상기 로봇의 팔의 선단부 혹은 중간부의 관절 또는 다리의 중간부의 관절에 설치되어, 그 로봇을 지지하는 면에 맞닿는 맞닿음 부재와, 상기 팔 또는 다리의, 상기 맞닿음 부재가 설치된 부위로부터 기단부까지의 부분을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 있어서는, 로봇이 쓰러질 때에는, 그 로봇이 쓰러지는 방향으로 팔 또는 다리를 내밀음과 동시에 맞닿음 부재의 관절을 작동시켜, 그 관절보다도 끝에 위치하는, 손이나 선단부 가까이의 팔 부분 또는 다리 부분을, 그 로봇을 지지하는 바닥면이나 지면 등의 면에서 떨어지는 방향으로 절곡하여 퇴피시킴으로써, 맞닿음 부재가 바닥면이나 지면 등의 면에 맞닿아, 손목이나 팔꿈치나 무릎을 짚는 상태로 되어, 그 맞닿음 부재와, 그 맞닿음 부재가 설치된 부위로부터 기단부 까지의 팔 부분 또는 다리 부분이 같이 작용하여 로봇의 몸을 지지한다. 그리고 그 후에 일어날 때에는, 그 지지 구조에 의한 지지상태에서 로봇이, 다리와 발 혹은 다른 수단을 작동시킴으로써 몸을 일으킨다.

또 로봇이 자립할 수 있는 각도 이상으로 몸을 기울여 작업하는 경우에도, 몸을 기울이는 방향으로 팔 또는 다리를 내밀음과 동시에 맞닿음 부재의 관절을 작동시켜, 그 관절보다도 끝에 위치하는, 손이나 선단부 등의 팔 부분 또는 다리 부분을, 그 로봇을 지지하는 벽면이나 받침대의 측면 등의 면에서 떨어지는 방향으로 절곡하여 퇴피시킴으로써, 맞닿음 부재가 벽면이나 받침대의 측면 등의 면에 맞닿아, 손목이나 팔꿈치나 무릎을 짚은 상태로 되어, 그 맞닿음 부재와, 그 맞닿음 부재의 관절부터 기단부까지의 팔 부분이 같이 작동하여 로봇의 몸을 지지한다. 그리고 그 후의 일어날 때에는, 그 지지 구조에 의한 지지 상태에서 로봇이, 다리와 발 혹은 다른 수단을 작동시킴으로써 몸을 일으킨다.

따라서 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 손에 그 기능상 필요 이상의 강도를 부여하거나, 손이 구비하는 센서를 위한 보호부재를 설치하지 않아도 손의 기능을 발휘시킬 수 있으므로, 손의 중량 증가를 회피하여 손이나 팔의 구동계의 필요 이상의 부담을 없애 구동계를 간단하고 소형인 것으로 할 수 있음과 동시에, 손의 형상이나 기능설계의 자유도를 높여 로봇의 기능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 있어서는, 상기 맞닿음 부재는, 상기 팔의 선단부의 관절에 설치되어 있으면 바람직하다. 당해 맞닿음 부재가 팔의 선단부의 관절에 설치되어 있으면, 로봇을 지지하는 면에 맞닿음 부재가 맞닿을 때까지의 몸의 낙하 높이를 줄여 충격력을 감소시켜, 지지 구조의 고강성화에 의한 중량 증가를 작게 할 수 있기 때문이다.

또, 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 있어서는, 상기 맞닿음 부재는, 미끄럼 방지 부재를 구비하고 있으면 바람직하다. 맞닿음 부재가 미끄럼 방지 부재를 구비하고 있으면, 쓰러진 후 또는 몸을 크게 기울인 후에 일어날 때에, 로봇을 지지하는 면에 대해 맞닿음 부재가 미끄러지는 것을 방지하여, 다리와 팔을 함께 사용하여 일어나는 동작을 보다 용이한 것으로 할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 있어서는, 상기 지지 구조는, 완충수단을 구비하고 있으면 바람직하다. 지지 구조가 완충수단을 구비하고 있으면, 쓰러졌을 때 등의 충격력을 흡수하여 몸의 각 부의 손상을 방지할 수 있기 때문이다.

도 1 은 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조의 일 실시예를 구비하는 로봇을 나타내는 사시도이다.

도 2A 및 도 2B 는 그 로봇의 팔의 선단부의 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조를 손목을 구부린 손과 함께 나타내는 정면도 및 측면도이다.

도 3 은 상기 로봇의 팔의 선단부를 손목을 구부린 손과 함께 나타내는 사시도이다.

도 4 는 상기 로봇의 팔의 선단부의 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조를 손목을 편 손과 함께 나타내는 측면도이다.

도 5 는 상기 로봇의 팔의 선단부를 손목을 편 손과 함게 나타내는 사시도이다.

도 6 은 상기 로봇의 부가적인 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조의 준비 상태를 나타내는 사시도이다.

도 7 은 상기 로봇의 부가적인 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조의 상태를 나타내는 사시도이다.

도 8 은 상기 로봇의 부가적인 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조의 상 태를 나타내는 측면도이다.

도 9 는 도 8 의 맞닿음 부재를 확대하여 나타내는 설명도이다.

도 10 은 상기 로봇이 일어날 때의 상태를 나타내는 측면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에 본 발명의 실시형태를 실시예에 의해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기에 도 1 은 본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조의 일 실시예를 구비하는 로봇을 나타내는 사시도, 도 2A, 도 2B 는 그 로봇의 팔의 선단부의 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조를 손목을 구부린 손과 함께 나타내는 정면도 및 측면도, 도 3 은 상기 로봇용 팔의 선단부를 손목을 구부린 손과 함께 나타내는 사시도, 도 4 는 상기 로봇의 팔의 선단부의 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조를 손목을 편 손과 함께 나타내는 측면도, 도 5 는 상기 로봇의 팔의 선단부를 손목을 편 손과 함께 나타내는 사시도이고, 도면 중, 부호 1 은 상기 로봇, 2 는 그 로봇 (1) 의 팔, 3 은 그 팔 (2) 의 선단부에 설치된 손, 4 는 그 로봇 (1) 의 다리, 5 는 그 팔 (4) 의 선단부에 설치된 발, 6 은 그 로봇의 몸통, 그리고 7 은 상기 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조의 맞닿음 부재를 각각 나타낸다.

이 로봇 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이 팔 (2) 의 기단부와 중간부와 선단부에 관절 (2a, 2b, 2c) 을 각각 가짐과 동시에, 다리 (4) 의 기단부와 중간부와 선단부에 관절 (4a, 4b, 4c) 을 각각 갖고, 물체를 쥐는 그립퍼로서 기능하는 손 (3) 은 관절 (2c) 을 통해 팔 (2) 의 선단부에 결합되고, 발 (5) 은 관절 (4c) 을 통해 다리 (4) 의 선단부에 결합되고, 팔 (2) 의 기단부는 관절 (2a) 을 통해 몸통 (6) 의 어깨부에 결합되고, 다리 (4) 의 기단부는 관절 (4a) 을 통해 몸통 (6) 의 허리부에 결합되어 있고, 상기 각 관절은 적어도 1 자유도의 회전 구동이 가능하도록 구동수단이 설치되어 구성되어 있다.

그리고 이 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조는 그 구성 부재로서 상기 맞닿음 부재 (7) 를, 도 2A, 2B 에 나타내는 바와 같이, 양방의 팔 (2) 의 선단부의 관절 (2c) 의, 대략 팔 (2) 의 축선 상의 부위에 고착되어 구비되어 있고, 그 맞닿음 부재 (7) 는, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 손목을 편 상태로 하면, 손 (3) 으로 가려지도록 되어 있다.

여기에서의 맞닿음 부재 (7) 는, 가는 밭고랑 형상으로 요철이 형성된 고무판에 의해 형성되어 있고, 그 고무판의 마찰계수의 크기에 의해 미끄럼 방지 부재로도 기능하고, 또 그 고무판의 탄성적 성상에 의해 완충수단으로도 기능한다.

또한 이 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조는, 맞닿음 부재 (7) 가 양방의 팔 (2) 의 선단부에 설치되어 있는 점에서, 양방의 팔 (2) 의 전체를 그 지지 구조의 구성 부재로서 구비하고 있다.

이와 같은 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조에 있어서는, 로봇 (1) 이 쓰러졌을 때에는, 그 로봇 (1) 이 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 쓰러지는 방향으로 양방의 팔 (2) 을 내밀음과 동시에 맞닿음 부재 (7) 의 관절 (2c) 을 작동시켜, 그 관절 (2c) 보다도 끝에 위치하는 손 (3) 을, 그 로봇 (1) 을 지지하는 바닥면이나 지면 등의 면 (8) 으로부터 떨어지는 방향으로 절곡하여 퇴피시킴으로써, 도 8 및 그 도 8 의 맞닿음 부재 (7) 를 확대한 도 9 에 나타내는 바와 같이, 양방의 팔 (2) 의 맞닿음 부재 (7) 가 바닥면이나 지면 등의 면 (8) 에 맞닿아, 손목을 짚는 상태로 되어, 그 맞닿음 부재 (7) 와, 그 맞닿음 부재 (7) 의 관절 (2c) 부터 기단부까지의 팔 부분인 양 팔 (2) 전체가 함께 작동하여 그 로봇 (1) 의 몸을 지지한다.

그리고 그 후의 일어날 때에는, 그 지지 구조에 의한 지지상태에서, 로봇 (1) 이 도 10 에 나타내는 바와 같이 관절 (4a∼4c) 의 작동에 의해 다리 (4) 및 발 (5) 을 굴곡시키고, 이어서 이들을 몸통 (6) 앞에서 펴 감으로써 몸을 일으킨다.

또 도시하지 않지만 로봇 (1) 이, 자립할 수 있는 각도 이상으로 몸을 기울여 손 (3) 으로 작업을 하는 등의 경우에도, 몸을 기울이는 방향으로 팔 (2) 을 내밀음과 동시에 맞닿음 부재 (7) 의 관절 (2c) 을 작동시켜, 그 관절 (2c) 보다도 끝에 위치하는 손 (3) 을, 그 로봇 (1) 을 지지하는 벽면이나 받침대의 측면 등의 면에서 떨어지는 방향으로 절곡하여 퇴피시킴으로써, 맞닿음 부재 (7) 가 벽면이나 받침대의 측면 등의 면에 맞닿아, 손목을 짚는 상태로 되어, 그 맞닿음 부재 (7) 와, 그 맞닿음 부재 (7) 의 관절 (2c) 로부터 기단부까지의 팔 부분인 양 팔 (2) 전체가 함께 작동하여 로봇 (1) 의 몸을 지지한다. 그리고 그 후에 일어날 때에는, 그 지지 구조에 의한 지지 상태에서 로봇 (1) 이 상기와 마찬가지로 다리 (4) 와 발 (5) 을 작동시킴으로써 몸을 일으킨다.

따라서 이 실시에의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 손 (3) 에 그 기능상 필요 이상의 강도를 부여하거나, 손 (3) 에 구비하는 도시하지 않은 촉각 센서 등의 센서를 위한 보호부재를 설치하거나 하지 않아도 손 (3) 의 그립퍼로서의 기능을 발휘할 수 있기 때문에, 손 (3) 의 중량 증가를 회피하여 손이나 팔의 구동계의 필요 이상의 부담을 없애 구동계를 간단하고 소형인 것으로 할 수 있음과 동시에, 손 (3) 의 형상이나 기능 설계의 자유도를 높여 로봇 (1) 의 기능을 향상시킬 수 있다.

게다가 이 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 맞닿음 부재 (7) 가, 팔 (2) 의 선단부의 관절 (2c) 에 설치되어 있기 때문에, 팔 (2) 을 쓰러지는 방향이나 몸을 기울이는 방향으로 내밀음으로써, 로봇 (1) 을 지지하는 면 (8) 에 맞닿음 부재 (7) 가 맞닿을 때까지의 몸의 낙하 높이를 줄여 충격력을 감소시켜, 지지 구조의 고강성화에 의한 중량 증가를 적게 할 수 있다.

또, 이 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 맞닿음 부재 (7) 가, 미끄럼 방지 부재를 겸하고 있기 때문에, 쓰러진 후나 몸을 크게 기울인 후 일어날 때에 로봇 (1) 을 지지하는 면 (8) 에 대해 맞닿음 부재 (7) 가 미끄러지는 것을 방지하여, 다리 (4) 와 팔 (2) 을 함께 사용하여 일어나는 동작을 보다 용이하게 할 수 있다.

또한, 이 실시예의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 맞닿음 부재 (7) 가, 완충수단을 겸하고 있으므로, 쓰러질 때 등의 충격력을 흡수하여 로봇 (1) 의 몸 각 부의 손상을 방지할 수 있다.

이상, 도시한 예에 기초하여 설명하였는데, 본 발명은 전술한 예에 한정되지 않고, 예컨대 맞닿음 부재 (7) 는 팔 (2) 의 중간부의 관절 (2b) 이나 다리 (4) 의 중간부의 관절 (4b) 에 설치되어 있을 수도 있고, 이들 경우에 맞닿음 부재 (7) 는, 상기 실시예의 경우에 손 (3) 을 절곡하는 것과 동일하게, 팔 (2) 의 관절 (2b) 보다도 선단부에 가까운 부분이나 다리 (4) 의 관절 (4b) 보다도 선단부에 가까운 부분을 이들 관절에서 절곡하면 나타나도록 할 수도 있다. 또 맞닿음 부재는 별도의 관절 수단으로 커버를 열면 나타나도록 할 수도 있다.

또한, 손 (3) 은 가공을 행하는 툴 등의 기능을 갖는 것이어도 된다. 또, 미끄럼 방지 부재는 맞닿음 부재와 별개로 팔이나 다리에 예컨대 출입 가능하게 설치할 수도 있고, 완충수단도 맞닿음 부재와 별개로 예컨대 맞닿음 부재의 이측 혹은 팔이나 다리의 기단부 등에 설치할 수도 있다. 그리고 본 발명에서의 로봇은, 본래의 지지 구조로서 다리와 발이 아니라 차륜이나 크롤러 등을 갖는 것이어도 된다.

본 발명의 로봇용 부가적 지지 구조에 의하면, 손에 그 기능상 필요 이상의 강도를 부여하거나, 손이 구비하는 센서를 위한 보호부재를 설치하지 않아도 손의 기능을 발휘시킬 수 있기 때문에, 손의 중량 증가를 회피하여 손이나 팔의 구동계의 필요 이상의 부담을 없애 구동계를 간단하고 소형인 것으로 할 수 있음과 동시에, 손의 형상이나 기능설계의 자유도를 높여 로봇의 기능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 로봇의 몸을 지지하는 부가적 지지 구조에 있어서,

   상기 로봇의 팔 (2) 의 선단부 혹은 중간부의 관절 (2c, 2b) 또는 다리 (4) 의 중간부의 관절 (4b) 에 설치되어, 그 로봇을 지지하는 면에 맞닿는 맞닿음 부재 (7) 와,

   상기 팔 (2) 또는 다리 (4) 의, 상기 맞닿음 부재 (7) 가 설치된 부위로부터 기단부까지의 부분을 구비하여 이루어지며,

   상기 맞닿음 부재 (7) 는 그 맞닿음 부재 (7) 를 설치하는 관절 (2c, 2b, 4c) 로부터 선단 가까운 부분(손목 관절 (2c) 로부터 팔의 선단 가까운 부분인 손 (3), 팔 (2) 의 팔꿈치 관절 (2b) 로부터 선단 가까운 부분인 팔의 앞쪽, 무릎 관절 (4b) 로부터 다리의 선단 가까운 부분인 정강이)를 관절 (2c, 2b, 4c) 에서 절곡하면 나타나도록 하는 것을 특징으로 하는, 로봇용 부가적 지지 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 맞닿음 부재 (7) 는, 상기 팔 (2) 의 선단부의 관절 (2c) 에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 로봇용 부가적 지지 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 맞닿음 부재 (7) 는 미끄럼 방지 부재를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 로봇용 부가적 지지 구조.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 구조는, 완충수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 로봇용 부가적 지지 구조.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 지지 구조는, 완충수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 로봇용 부가적 지지 구조.

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