KR100788787B1 - 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇 - Google Patents

다축 구동장치와 이를 이용한 로봇 Download PDF

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KR100788787B1
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박용식
박종훈
윤성용
안기탁
조정산
서진호
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재단법인 포항지능로봇연구소
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    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears

Abstract

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 본 발명의 로봇은 암을 가진 상체, 상기 상체에 결합되며 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 1다축 구동부와, 상기 제 1다축 구동부에 결합되며 상기 제 1다축 구동부와 별도로 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 2다축 구동부를 포함하는 허리부를 구비하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇은 로봇 상체의 보다 정밀한 동작과 다양한 동작, 그리고 이들 동작들의 복합적인 구동이 가능하기 때문에 보다 인간화된 로봇 상체의 움직임을 구현하도록 함으로써 로봇의 동작 정밀도를 보다 향상시키고, 로봇의 동작 범위를 보다 다양하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

다축 구동장치와 이를 이용한 로봇{Multiple axis driving apparatus and robot using the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 허리부를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 허리 구동부를 구성하는 다축 구동장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 허리 구동부를 구성하는 다축 구동장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 피칭 동작(pitching motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 롤링 운동(rolling motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 뒤틀림 방향 운동(twisting motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허리의 전후 방향, 측면 방향 그리고 뒤틀림 방향 운동이 복합적으로 이루어질 수 있도록 한 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇에 관한 것이다.
로봇은 기계적, 전기적 동작으로 인간의 동작과 유사한 동작이 가능하도록 한 자동 기계장치이다. 근래까지 로봇은 대부분 산업용으로 사용되는 것이 대부분이었다. 하지만 최근에는 인간형 로봇에 대한 개발이 이루어지고 있다. 인간형 로봇은 산업용 로봇이 수행할 수 없는 다양한 작업을 수행할 수 있다. 하지만 현재까지 개발되고 있고, 공지된 인간형 로봇에 대한 공지된 기술들은 상체의 운동이 회전과 전후 그리고 좌우 방향으로의 동작만이 가능하게 되어 있다.
이러한 인간형 로봇에 대한 선행한 기술로는 "Yuichi"등에 허여된 미국등록특허 "6,917,175", "ROBOT AND JOINT DEVICE FOR THE SAME", "주식회사 유진로보틱스"에 허여된 한국 등록특허"10-0520317", "동력전달과 지지를 일체화한 로봇용 관절 및 이를 이용한 3차원 관절"등이 있다. 상기 등록특허들은 2족 보행용 인간형 로봇에 관한 것이다. 상기 등록특허들에서의 로봇은 상체를 전후 방향, 측면 방향, 그리고 회전 방향으로 동작 가능하게 한다. 따라서 로봇 상체의 3차원 동작이 가능하다.
하지만, 선행한 기술들에서는 로봇 상체를 인간의 움직임과 보다 유사하고, 자연스럽게 구현할 수는 없다. 예를 든다면 로봇 상체의 상부와 하부를 각각 다른 회전각도로 트위스트 시키거나. 트위스트 시킨 상태에서 상체를 다단으로 굽혀서 보다 자연스러운 굽힘 동작을 수행하도록 하는 등의 동작이 이루어지지 않는다.
본 발명의 목적은 회전 방향, 전후 방향, 좌우 방향의 동작이 가능한 다축 구동장치와, 이 다축 구동장치를 이용하여 다축으로의 복합적인 동작이 가능하도록 한 로봇을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다축 구동장치는 지지유닛; 상기 지지유닛의 일측에 설치되며 동력을 제공하는 동력원; 상기 지지유닛에 설치되며 상기 동력원에서 제공된 동력으로 상기 지지유닛에서 회전하는 회전유닛; 상기 회전유닛 상에 설치되며 상기 동력원에 의하여 동작하는 동력용 베벨기어부를 가지는 동력 제공부; 상기 동력 제공부의 상기 동력 제공용 베벨기어부와 치합되는 구동용 베벨기어부를 구비하고, 상기 동력 제공용 베벨기어부와 상기 구동용 베벨기어부의 치합에 의하여 상기 회전유닛에 지지되며 상기 동력 제공용 베벨기어부의 동작 방향에 따라 피칭 동작과 롤링 동작이 이루어지는 구동부를 구비한다.
상기 동력 제공용 베벨기어부는 서로 마주하는 제 1동력 제공용 베벨기어와 제 2동력 제공용 베벨기어를 구비하고, 상기 구동용 베벨기어부는 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 1구동용 베벨기어 와 상기 제 1구동용 베벨기어와 마주하는 위치에 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 2구동용 베벨기어를 포함할 수 있다.
상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어가 동일한 방향으로 회전하면 상기 구동부는 피칭 동작하고, 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어가 다른 방향으로 회전하면 상기 구동부는 롤링 동작할 수 있다.
상기 회전유닛은 회전대, 상기 회전대의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 1동력 제공용 풀리가 설치된 제 1측판, 상기 회전대의 타측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 2동력 제공용 풀리가 설치된 제 2측판을 구비할 수 있다.
상기 동력원은 상기 제 1측판의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 1모터와, 상기 제 2측판의 일측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 2모터를 포함할 수 있다.
구동부는 상기 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 2구동용 베벨기어를 함께 지지하는 연결대를 구비할 수 있다.
상기 지지유닛은 베이스, 상기 베이스에 결합되며 상기 회전유닛의 회전축과 연결된 회전용 풀리와, 상기 회전용 풀리를 회전시키는 상기 동력원에 포함되는 회전용 모터를 구비할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇은 암을 가진 상체; 상기 상체에 결합되며 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 1다축 구동 부와, 상기 제 1다축 구동부에 결합되며 상기 제 1다축 구동부와 별도로 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 2다축 구동부를 포함하는 허리부를 구비한다.
상기 제 1다축 구동부와 상기 제 2다축 구동부 각각은 지지유닛, 상기 지지유닛에 설치되며 상기 지지유닛에서 회전동작이 가능하도록 된 회전유닛, 상기 회전유닛에 설치되는 동력 제공부, 상기 회전유닛에 지지되며 상기 동력 제공부의 동력 제공 방향에 따라 피칭 동작과 롤링 동작이 이루어지는 구동부를 구비할 수 있다.
상기 동력 제공부는 서로 마주하는 제 1동력 제공용 베벨기어와 제 2동력 제공용 베벨기어를 구비하고, 상기 구동부는 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 마주하는 위치에 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 2구동용 베벨기어를 포함할 수 있다.
상기 회전유닛은 회전대, 상기 회전대의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 1동력 제공용 풀리가 설치된 제 1측판, 상기 회전대의 타측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 2동력 제공용 풀리가 설치된 제 2측판을 구비할 수 있다.
상기 제 1측판에는 상기 제 1동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 1모터가 설치되고, 상기 제 2측판에는 상기 제 2동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 2모터가 설치될 수 있다.
상기 구동부는 상기 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 2구동용 베벨기어를 함께 지지하는 연결대를 포함할 수 있다.
상기 지지유닛은 베이스, 상기 베이스에 결합되며 상기 회전유닛에 설치된 회전용 풀리를 회전시키는 회전용 모터를 구비할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇을 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 로봇은 상체(20)와 이 상체(20)의 양측에 각각 설치된 좌측암(30a)과 우측암(30b)을 구비하고, 상체(20)의 상측에는 머리(10)가 구비된다. 상체(20)는 대략 "+"형태의 프레임 구조로 되어 있다. 그리고 각각의 암(30a)(30b)은 다수의 관절운동으로 동작이 가능하게 되어 있다. 그리고 머리(10)는 적어도 하나 이상의 카메라(미도시)를 구비하여 화상의 촬상과 인식이 가능하게 할 수 있다.
상체(20)의 하부에는 허리부(40)가 구비된다. 그리고 허리부(40)의 하부에는 도면에 도시되지 않았지만, 무한궤도, 바퀴 그리고 2족 보행용 다리가 구비될 수 있다. 허리부(40)는 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 상하로 층을 이루면서 서로 결합된다. 그리고 이 각각의 다축 구동장치(50)(60)는 각각이 피칭 동작, 롤링 동작 그리고 회전 동작이 개별적으로 또는 복합적으로 상호 연동하여 이루어지도록 되어 있다. 그리고 이 각각의 다축 구동장치는 동일하게 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 허리부를 확대 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 다축 구동장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 다축 구동장치를 도시한 분해 사시도이다. 이하에서는 도 2, 3 그리고 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다축 구동장치에 대한 실시예를 설명한다.
제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)는 이미 언급한 바와 같이 동일한 구성이므로 이하에서는 제 1다축 구동장치(50)의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 다축 구동장치는 지지유닛(500), 회전유닛(510), 그리고 구동부를 구비한다.
지지유닛(500)은 제 1베이스(501)를 구비한다. 제 1베이스(501)의 하부에는 회전용 풀리(512)가 노출 설치된다. 그리고 제 1베이스(501)의 상부에는 회전유닛(510)에 보다 큰 동력이 전달되도록 하기 위한 회전용 감속기(503)가 설치된다. 회전용 감속기(503)의 상부에는 제 1베이스(501)에 결합되며 중앙에는 관통홀(502a)이 형성된 제 2베이스(502)가 설치된다. 이 관통홀(502a)에는 회전유닛(510)에 구비된 회전축부(513)가 관통 위치한다.
회전유닛(510)은 제 1베이스(501) 상에 회전 가능하게 설치되는 회전대(511)를 구비한다. 회전대(511)의 하부에는 전술한 회전축부(513)가 결합된다. 그리고 회전축부(513)의 하단에는 전술한 회전용 풀리(512)가 제 1베이스(501)의 하측으로 노출되어 결합된다. 이 회전축부(513)는 회전축, 베어링, 와셔 등으로 구성되어 있다.
회전유닛(510)의 상부 좌측에는 제 1측판(514)이 설치되고, 상부 우측에는 제 2측판(515)이 설치된다. 제 1측판(514)과 제 2측판(515)의 사이는 이격되어 있다. 제 1측판(514)은 회전유닛(510)에 결합된 제 1내측판(514a)과 이 제 1내측판(514a)에 결합되어 후방으로 연장된 제 1외측판(514b)을 포함한다. 그리고 제 2측판(515)은 회전유닛(510)에 결합된 제 2내측판(515a)과 이 제 2내측판(515a)에 결합되어 후방으로 연장된 제 2외측판(515b)을 포함한다.
그리고 제 1내측판(514a)과 제 1외측판(514b)의 사이에는 제 1감속기(516)가 설치되고, 제 2내측판(515a)과 제 2외측판(515b)의 사이에는 제 2감속기(517)가 설치된다. 또한 제 1외측판(514b)과 제 2외측판(515b)의 후단은 측판 연결대(518)에 의하여 서로 연결된다.
그리고 이들 측판(514)(515)에는 동력 제공부가 구비된다. 동력 제공부는 제 1측판(514)을 관통하여 설치되는 회전축부(528)와 이 회전축부(528)의 우측단에 결합되는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)를 구비한다. 또한 동력 제공부는 제 2측판(515)에 관통하여 설치되는 회전축부(529)와 이 회전축부(529)의 우측단에 결합되는 제 2동력 제공용 베벨기어(522)를 구비한다. 또한 동력 제공부는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)로 동력 전달을 위하여 회전축부(528)의 좌측단에 결합된 제 1동력 제공용 풀리(523)를 구비하고, 제 2동력 제공용 베벨기어(522)로 동력 전달을 위하여 회전축부(529)의 우측단에 결합되는 제 2동력 제공용 풀리(524)를 구비한다.
그리고 제 1외측판(515b)의 후단에는 동력원인 제 1모터(525)가 설치되고, 제 2외측판의 후단에는 동력원인 제 2모터(526)가 설치된다. 제 1모터(525)는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)를 회전시키기 위하여 제 1동력 제공용 풀리(523)와 벨트(580)로 연결된다. 그리고 제 2모터(526)는 제 2동력 제공용 베벨기어(522)를 회전시키기 위하여 제 2동력 제공용 풀리(524)와 벨트(580)로 연결된다.
그리고 제 1베이스(501)의 후방에는 회전용 모터(527)가 설치된다. 이 회전용 모터(527)는 회전용 풀리(512)와 벨트(미도시)로 연결되어 회전대(511)를 회전시킨다. 이 제 1모터(525), 제 2모터(526) 그리고 회전용 모터(527)들은 BLDC(Brushless DC) 모터를 사용할 수 있다.
한편, 제 1측판(514)과 제 2측판(515)의 사이에는 지지 프레임(531)과 함께 구동부가 구비된다. 여기서 지지 프레임(531)은 상하로 개구되어 있고, 좌우와 전후로 모두 개구된 대략 육면체 형태의 골격으로 형성된다. 이 지지 프레임(531)의 좌우로는 전술한 제 1동력 제공용 베벨기어(521)가 지지 프레임(531)의 내부로 삽입되어 위치하도록 하는 제 1지지홀(532)과, 제 2동력 제공용 베벨기어(522)가 삽입되어 위치하도록 제 1지지홀(532)과 마주하는 위치에 형성된 제 2지지홀(533)이 형성된다. 그리고 지지 프레임(520)의 전후 방향에는 제 3지지홀(534)과 이 제 3지지홀(534)과 마주하는 제 4지지홀(535)이 형성된다. 그리고 이 각각의 지지홀(532)(533)(534)(535)에는 베어링(561)이 설치된다.
그리고 구동부는 지지 프레임(520) 내부로 삽입되어 위치하는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522), 그리고 후술하는 제 1구동용 베벨기어(542)와 제 2구동용 베벨기어(543)를 직교하는 축상에서 지지하는 베벨기 어 지지축(536)을 구비한다. 이 베벨기어 지지축(536)과 각각의 베벨기어(521)(522)(542)(543)들은 베어링(미부호)에 의하여 베벨기어 지지축(536)에서 회전이 자유롭게 지지된다.
또한, 구동부는 지지 프레임(531)의 전방으로 설치되는 제 1구동판(540)을 구비하고, 지지 프레임(531)의 후방으로 설치되는 제 2구동판(541)을 구비한다. 제 1구동판(540)에는 제 1구동용 베벨기어(542)가 설치되고, 제 2구동판(541)에는 제 1구동용 베벨기어(543)가 설치된다.
제 1구동판(540)은 제 1구동용 베벨기어(542)와 함께 지지 프레임(531)의 제 3지지홀(534)에 베어링(560)에 의하여 회전이 자유롭게 설치된다. 그리고 제 2구동판(541)은 제 2구동용 베벨기어(543)에 결합되어 지지 프레임(531)의 제 4지지홀(535)에 위치한다.
따라서 제 1구동판(540)은 제 1구동용 베벨기어(542)와 별도로 회전이 자유롭게 지지되고, 제 2구동판(541)은 제 2구동용 베벨기어(543)에 결합되어 제 2구동용 베벨기어(543)와 함께 회전하게 되어 있다.
그리고 구동부는 제 1구동판(540)과 제 2구동판(541)의 상부를 연결하는 구동판 연결대(545)를 구비한다. 따라서 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)는 서로 다른 위치에서 제 1구동용 베벨기어(542)와 제 1구동용 베벨기어(543)에 함께 치합된다.
한편, 이와 같은 구성된 제 1다축 구동장치(50)인 제 1다축 구동부에 대하여 제 2다축 구동장치(60)인 제 2다축 구동부는 제 1다축 구동장치(50) 상부의 제 1구 동판(540)과 제 2구동판(541)에 제 2다축 구동장치(60)의 제 1베이스(미부호)가 결합되어 허리부(40)를 구성한다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 허리동작에 대하여 설명한다.
먼저 로봇 상체(20)의 피칭 동작(pitching motion)에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 피칭 동작(pitching motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이 피칭 동작은 로봇의 상체(20)를 전방으로 구부리거나 펴는 동작이다. 피칭 동작을 위하여 허리부(40)는 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 이루어진다. 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 피칭 동작이 이루어지는 경우 동작 자체가 다단으로 자연스럽게 이루어진다.
피칭 동작을 위하여 제 1모터(525)와 제 2모터(526)가 동일한 방향으로 회전력을 발생시킨다. 물론 실제적으로 제 1모터(525)와 제 2모터(526)는 서로 반대하는 방향에 위치하기 때문에 사실적으로는 서로 반대방향으로 회전한다. 하지만 로봇의 동작에 대해서는 동일한 방향으로 회전력을 발생시킨다고 볼 수 있다.
계속해서 제 1모터(525)와 제 2모터(526)가 동일한 방향으로 회전력을 발생시키면, 각각의 제 1동력 제공용 풀리(523)와 제 2동력 제공용 풀리(524)에 동일한 방향으로 회전력이 전달되고, 동시에 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)는 동일한 방향으로 회전한다.
이때 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)에 각 각 치합된 제 1구동용 베벨기어(542)와 제 2구동용 베벨기어(543)는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)의 회전 방향으로 회전을 하지는 않는다. 하지만 이들 제 1구동용 베벨기어(542)와 제 2구동용 베벨기어(543)에는 동시에 동력 제공용 베벨기어(521)(522)들의 회전 방향으로 힘을 받게 되고, 이때의 힘은 구동부에 전달된다. 따라서 구동부는 피칭 동작을 위하여 지지 프레임(531)과 함께 회전하게 된다. 그리고 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)의 회전 방향에 따라 구동부는 전방, 또는 후방으로 각각의 피칭 동작이 이루어지게 된다. 이러한 동작으로 로봇 상체의 굽히거나 펴는 동작이 이루어진다.
다음으로 로봇의 허리를 좌우 방향으로 움직이는 롤링 동작에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 롤링 동작(rolling motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
롤링 동작은 로봇의 상체(20)를 측방으로 움직이는 동작이다. 롤링 동작을 위하여 허리부(40)는 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 이루어진다. 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 롤링 동작이 이루어지는 경우 동작 자체가 다단으로 자연스럽게 이루어진다. 그러나 어느 하나의 다축 구동장치만으로 롤링 동작이 이루어질 수 있다.
롤링 동작은 제 1모터(525)와 제 2모터(526)가 서로 반대하는 방향으로 회전력을 발생시킨다. 물론 실제적으로 제 1모터(525)와 제 2모터(526)는 서로 반대하는 방향으로 위치하기 때문에 사실적으로는 서로 동일한 방향으로 회전한다. 하지 만 로봇의 동작에 대해서는 반대하는 방향으로 회전력을 발생시킨다고 볼 수 있다.
제 1모터(525)와 제 2모터(526)가 반대하는 방향으로 회전력을 발생시키면, 각각의 제 1동력 제공용 풀리(523)와 제 2동력 제공용 풀리(524)에 반대하는 방향으로 회전력이 전달되고, 동시에 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)는 반대하는 방향으로 회전한다.
이에 따라 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)에 각각 치합된 제 1구동용 베벨기어(542)와 제 2구동용 베벨기어(543)는 제 1동력 제공용 베벨기어(521)와 제 2동력 제공용 베벨기어(522)의 회전 방향으로 회전한다.
그리고 이때 제 2구동용 베벨기어(543)에 결합된 제 2구동판(541)은 제 2구동용 베벨기어(543)가 회전하는 방향으로 회전한다. 반면에 제 1구동판(540)에는 제 1구동용 베벨기어(542)가 회전이 자유롭게 결합되어 있으므로 제 1구동용 베벨기(542)로부터 동력을 제공받지 못한다. 하지만 제 1구동판(540)은 제 2구동판(541)과 연결된 구동판 연결대(545)로부터 회전력을 전달받아 제 2구동판(541)과 함께 회전한다.
이에 따라 구동부는 롤링 동작하게 된다. 따라서 로봇의 허리부(40)는 측면 방향으로 기울어지게 된다. 그리고 이러한 동작은 두개의 다축 구동장치가 함께 동작함으로써 보다 자연스러운 동작이 이루어진다. 그리고 이 제 1모터(525)와 제 2모터(526)를 다른 방향으로 회전시키면 다시 로봇의 상체(20)는 롤링 상태에서 펴지게 되고, 다시 반대하는 방향으로 롤링 동작을 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 트위스트 동작(twisting motion) 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 트위스트 동작은 로봇의 상체를 좌측 또는 우측으로 뒤틀림 시키는 동작이다. 트위스트 동작을 위하여 허리부(40)는 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 이루어질 수 있다. 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)가 서로 연동하여 트위스트 동작이 이루어지는 경우 동작 자체가 자연스럽게 이루어진다. 그러나 어느 하나의 다축 구동장치만으로 트위스트 동작이 이루어질 수 있다.
트위스트 동작은 제 1모터(525)와 제 2모터(526)는 모두 정지한 상태고, 회전용 모터(527)만을 원하는 방향으로 회전시킨다. 회전용 모터(527)가 회전력을 발생시키면, 회전용 풀리(512)를 통하여 동력이 회전대(511)에 전달되고, 이에 따라 회전대(511) 상측이 회전하게 된다. 따라서 제 1다축 구동장치(50)와 제 2다축 구동장치(60)의 회전 각도를 제어하게 되면 자연스러운 트위스트 동작이 이루어진다.
한편, 두개의 다축 구동장치를 이용하여 피칭 동작, 트위스트 동작을 함께 동작시킬 수 있고, 또는 롤링 동작과 트위스트 동작을 함께 동작시킬 수 있다. 따라서 이러한 복합적인 동작이 이루어지면 로봇 상체의 동작이 보다 인간의 움직임에 가깝게 이루어지게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇에 대하여 당업자는 구성요소의 일부를 변형하여 다르게 실시할 수 있을 것이다. 그러나 변형된 다른 실시예가 본 발명의 필수구성요소를 포함하는 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 다축 구동장치와 이를 이용한 로봇은 로봇 상체의 보다 정밀한 동작과 다양한 동작, 그리고 이들 동작들의 복합적인 구동이 가능하기 때문에 보다 인간화된 로봇 상체의 움직임을 구현하도록 함으로써 로봇의 동작 정밀도를 보다 향상시키고, 로봇의 동작 범위를 보다 다양하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 지지유닛;
    상기 지지유닛의 일측에 설치되며 동력을 제공하는 동력원;
    상기 지지유닛에 설치되며 상기 동력원에서 제공된 동력으로 상기 지지유닛에서 회전하는 회전유닛;
    상기 회전유닛 상에 설치되며 상기 동력원에 의하여 동작하는 동력 제공용 베벨기어부를 가지는 동력 제공부;
    상기 동력 제공부의 상기 동력 제공용 베벨기어부와 치합되는 구동용 베벨기어부를 구비하고, 상기 동력 제공용 베벨기어부와 상기 구동용 베벨기어부의 치합에 의하여 상기 회전유닛에 지지되며 상기 동력 제공용 베벨기어부의 동작 방향에 따라 피칭 동작과 롤링 동작이 이루어지는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동력 제공용 베벨기어부는 서로 마주하는 제 1동력 제공용 베벨기어와 제 2동력 제공용 베벨기어를 구비하고, 상기 구동용 베벨기어부는 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 1구동용 베벨기어와 마주하는 위치에 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 2구동용 베벨기어 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어가 동일한 방향으로 회전하면 상기 구동부는 피칭 동작하고, 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어가 다른 방향으로 회전하면 상기 구동부는 롤링 동작하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 회전유닛은 회전대, 상기 회전대의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 1동력 제공용 풀리가 설치된 제 1측판, 상기 회전대의 타측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 2동력 제공용 풀리가 설치된 제 2측판을 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 동력원은 상기 제 1측판의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 1모터와, 상기 제 2측판의 일측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 2모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  6. 제 2항에 있어서, 구동부는 상기 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 2구동용 베벨기어를 함께 지지하는 연결대를 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 지지유닛은 베이스, 상기 베이스에 결합되며 상기 회전유닛의 회전축과 연결된 회전용 풀리와, 상기 회전용 풀리를 회전시키는 상기 동력원에 포함되는 회전용 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 구동장치.
  8. 삭제
  9. 암을 가진 상체;
    상기 상체에 결합되며 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 1다축 구동부와, 상기 제 1다축 구동부에 결합되며 상기 제 1다축 구동부와 별도로 피칭 동작과 롤링 동작과 회전 동작이 이루어지는 제 2다축 구동부를 포함하는 허리부를 구비하고, 상기 제 1다축 구동부와 상기 제 2다축 구동부 각각은 지지유닛, 상기 지지유닛에 설치되며 상기 지지유닛에서 회전동작이 가능하도록 된 회전유닛, 상기 회전유닛에 설치되는 동력 제공부, 상기 회전유닛에 지지되며 상기 동력 제공부의 동력 제공 방향에 따라 피칭 동작과 롤링 동작이 이루어지는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 동력 제공부는 서로 마주하는 제 1동력 제공용 베벨기어와 제 2동력 제공용 베벨기어를 구비하고, 상기 구동부는 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 마주하는 위치에 상기 제 1동력 제공용 베벨기어와 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 치합된 제 2구동용 베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 회전유닛은 회전대, 상기 회전대의 일측에 설치되며 상기 제 1동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 1동력 제공용 풀리가 설치된 제 1측판, 상기 회전대의 타측에 설치되며 상기 제 2동력 제공용 베벨기어에 연결된 제 2동력 제공용 풀리가 설치된 제 2측판을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 1측판에는 상기 제 1동력 제공용 풀리를 회전시키는 제 1모터가 설치되고, 상기 제 2측판에는 상기 제 2동력 제공용 풀리를 회전 시키는 제 2모터가 설치되는 특징으로 하는 로봇.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 구동부는 상기 제 1구동용 베벨기어와 상기 제 2구동용 베벨기어를 함께 지지하는 연결대를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 지지유닛은 베이스, 상기 베이스에 결합되며 상기 회전유닛에 설치된 회전용 풀리를 회전시키는 회전용 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012975B1 (ko) 2008-08-01 2011-02-10 이수종 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치
WO2011037960A2 (en) * 2009-09-22 2011-03-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Humanoid robot
WO2013036054A2 (ko) * 2011-09-09 2013-03-14 고려대학교 산학협력단 토크 프리 로봇 팔
KR101270031B1 (ko) 2011-05-16 2013-05-31 한국과학기술연구원 중력 보상 기구 및 이를 이용하는 로봇암
KR101274560B1 (ko) 2010-12-24 2013-06-13 충남대학교산학협력단 서비스 로봇
KR101649108B1 (ko) 2015-03-30 2016-08-30 한국과학기술연구원 관절 구조체 및 이를 구비한 로봇
CN106182071A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 北京理工大学 二自由度旋转柔性差分驱动关节模块
CN107963146A (zh) * 2017-12-22 2018-04-27 华南理工大学广州学院 清洁爬壁机器人的腰部结构
KR20180125840A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 네이버랩스 주식회사 관절전환장치 및 이를 포함하는 로봇
US10537999B2 (en) 2013-10-22 2020-01-21 Korea University Research And Business Foundation Multi-degree of freedom torque-free linkage unit
EP3715061A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-30 Cloudminds (Beijing) Technologies Co., Ltd. Robot wrist structure and robot
CN112894783A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 深圳技术大学 一种二自由度差分式机械臂关节模块
CN113601517A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 光华临港工程应用技术研发(上海)有限公司 一种护士机器人
CN113978569A (zh) * 2021-12-29 2022-01-28 北京钢铁侠科技有限公司 一种机器人二自由度踝关节结构模块
WO2023107501A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-15 Apptronik, Inc. Humanoid robot
USD993296S1 (en) 2021-12-21 2023-07-25 Apptronik, Inc. Robotic upper body

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010050355A (ko) * 1999-09-07 2001-06-15 이데이 노부유끼 로보트 및 로보트용 관절 장치
JP2003079961A (ja) * 2001-08-24 2003-03-18 Xerox Corp ロボット玩具モジュラーシステム
KR100460083B1 (ko) 2003-10-31 2004-12-08 주식회사 세진아이지비 교차축을 구비하는 다축 로봇 모듈
KR20060095266A (ko) * 2005-02-28 2006-08-31 주식회사 세진아이지비 로봇 모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010050355A (ko) * 1999-09-07 2001-06-15 이데이 노부유끼 로보트 및 로보트용 관절 장치
JP2003079961A (ja) * 2001-08-24 2003-03-18 Xerox Corp ロボット玩具モジュラーシステム
KR100460083B1 (ko) 2003-10-31 2004-12-08 주식회사 세진아이지비 교차축을 구비하는 다축 로봇 모듈
KR20060095266A (ko) * 2005-02-28 2006-08-31 주식회사 세진아이지비 로봇 모듈

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012975B1 (ko) 2008-08-01 2011-02-10 이수종 인간형 로봇을 위한 모듈형 몸체 장치
US8511964B2 (en) 2009-09-22 2013-08-20 GM Global Technology Operations LLC Humanoid robot
WO2011037960A2 (en) * 2009-09-22 2011-03-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Humanoid robot
WO2011037960A3 (en) * 2009-09-22 2011-09-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Humanoid robot
KR101274560B1 (ko) 2010-12-24 2013-06-13 충남대학교산학협력단 서비스 로봇
US8794099B2 (en) 2011-05-16 2014-08-05 Korea Institute Of Science And Technology Weight compensation mechanism and robot arm using the same
KR101270031B1 (ko) 2011-05-16 2013-05-31 한국과학기술연구원 중력 보상 기구 및 이를 이용하는 로봇암
WO2013036054A2 (ko) * 2011-09-09 2013-03-14 고려대학교 산학협력단 토크 프리 로봇 팔
WO2013036054A3 (ko) * 2011-09-09 2013-05-10 고려대학교 산학협력단 토크 프리 로봇 팔
US9610686B2 (en) 2011-09-09 2017-04-04 Korea Universal Research And Business Foundation Torque-free robot arm
US10537999B2 (en) 2013-10-22 2020-01-21 Korea University Research And Business Foundation Multi-degree of freedom torque-free linkage unit
KR101649108B1 (ko) 2015-03-30 2016-08-30 한국과학기술연구원 관절 구조체 및 이를 구비한 로봇
CN106182071A (zh) * 2016-08-05 2016-12-07 北京理工大学 二自由度旋转柔性差分驱动关节模块
KR20180125840A (ko) * 2017-05-16 2018-11-26 네이버랩스 주식회사 관절전환장치 및 이를 포함하는 로봇
KR102046990B1 (ko) * 2017-05-16 2019-11-20 네이버랩스 주식회사 방향전환장치 및 이를 포함하는 로봇
CN107963146A (zh) * 2017-12-22 2018-04-27 华南理工大学广州学院 清洁爬壁机器人的腰部结构
CN107963146B (zh) * 2017-12-22 2023-12-08 华南理工大学广州学院 清洁爬壁机器人的腰部结构
EP3715061A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-30 Cloudminds (Beijing) Technologies Co., Ltd. Robot wrist structure and robot
US11541555B2 (en) 2019-03-01 2023-01-03 Cloudminds (Beijing) Technologies Co., Ltd. Robot wrist structure and robot
CN112894783A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 深圳技术大学 一种二自由度差分式机械臂关节模块
CN113601517A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 光华临港工程应用技术研发(上海)有限公司 一种护士机器人
WO2023107501A1 (en) * 2021-12-06 2023-06-15 Apptronik, Inc. Humanoid robot
USD993296S1 (en) 2021-12-21 2023-07-25 Apptronik, Inc. Robotic upper body
CN113978569A (zh) * 2021-12-29 2022-01-28 北京钢铁侠科技有限公司 一种机器人二自由度踝关节结构模块

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