KR100806364B1 - 지능로봇용 목 관절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능로봇용 목 관절장치에 관한 것으로서, 사람의 목 기능과 유사한 구조의 관절 운동이 이루어질 수 있게 한 지능로봇용 목 관절장치를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 내부에 각종 제어장치 및 배터리가 내장된 몸체(2)와, 몸체(2) 하측에 적용되는 이동수단(4)과, 몸체(2) 상측으로 설치되는 머리부(5) 및 몸체(2)의 상부 좌우측 어깨부재(6)와 관절장치(7)로 결합되는 한 쌍의 팔(8)을 구비한 지능로봇(1)에 있어서,

상기 몸체(2)와 머리부(5)는 목 관절장치(10)로 연결되며, 상기 목 관절장치(10)는 몸체(2) 상부에 고정된 서포터(11)에 결합 고정되는 베어링(12)을 내장한 하우징(13)과; 내부가 비어 있고 상부에 대향하는 브래킷(14a)을 형성하며 하부에 베어링(14)에 결합되는 축지부(14b)를 형성한 회전체(14)와; 상단이 브래킷(14a) 내측에 위치하도록 회전체(14) 내측으로 내입 설치되며 서포터(11)에 하단을 고정한 지지대(15)와; 브래킷(14a)의 상부에 고정한 모터설치판(17) 및 모터설치판(17)에 고정 설치한 정역모터(18)와; 구동축(18a)과 지지대(15) 상단을 연결한 커플링(19)과; 커플링(19)의 외주에 설치한 풀리(20)와 모터설치판(17)의 일측에 베어링(22)에 지지되도록 설치된 피동축(21)에 결합되어 있는 피동풀리(23) 및 이들을 연결하는 벨트(24)와; 회전체(14)의 양측 브래킷(14a) 바깥쪽으로 고정 설치한 축봉(26)과; 양측 축봉(26)에 설치되는 베어링(27)이 내장된 풀리(28)와; 모터설치판(17) 하측으로 고정된 보조판(29) 및 보조판(29)에 결합된 감속기 일체형 정역모터(30)와, 상기 일측 축봉(26)에 설치된 풀리(28)와 벨트(32)로 연결되도록 구동축(30a)에 결합한 풀리(31)와; 상기 양측 풀리(28)에 고정되는 연결패널(34) 및 머리부(5)의 내부 하단과 연결부재(34)에 고정되는 결합판(35)과; 피동축(21)과 구동축(30a)의 단부에 위치하도록 모터설치판(17)과 보조판(29)에 설치되며, 피동축(21)과 구동축(30a)의 회전각을 감지하여 정역모터(18)(30)를 전기적으로 제어하는 센서가 내장 구성된 모터제어수단(25)(33)을 포함하는 것으로서, 구성이 간단하면서도 인간의 목 관절과 유사한 작동이 가능하여 머리를 끄덕이거나, 머리를 좌우로 돌리고 도리질 동작이 가능하므로 각종 산업용 로봇, 관공서의 도움이 사용되는 지능로봇 등 다양하게 적용할 수 있으며, 목의 움직임이 사람의 것과 흡사함으로 친근감을 제공할 수 있는 것이다.

로봇, 지능로봇, 목 관절장치, 정역모터, 머리부

Description

지능로봇용 목 관절장치{Neck joint apparatus for intelligent robot}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 정단면도

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 측단면도

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 평단면도

도 4는 본 발명의 사용상태 예시도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:로봇 2:몸체

5:머리부 10:목 관절장치

11:서포터 12,22,27:베어링

13:하우징 14:회전체

14a:브래킷 14b:축지부

15:지지대 16:가압구

17:모터설치판 18,30:정역모터

18a,30a:구동축 19:커플링

20,23,28:풀리 21:피동축

24,32:벨트 25,33:모터제어수단

26:축봉 29:보조판

34:연결패널 35:결합판

본 발명은 지능로봇용 목 관절장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사람의 목 기능과 유사한 구조의 관절 운동이 이루어질 수 있게 한 지능로봇용 목 관절장치를 제공코자 하는 것이다.

인간의 음성을 이해하고 인간에 가까운 인식·판단 기능을 가진 일반적으로 알려져 있는 지능로봇은 산업분야에서 부품 조립, 의료, 서비스 분야 따위에 널리 이용되고 있다.

이들 지능로봇은 대부분 인간에 가까운 인식·판단에 주안점을 두고 소프트웨어 등의 개발에 의해 기능성이 점차 향상되고 있다.

그라나 팔, 다리, 목 등의 관절부분을 사람과 유사한 동작을 구현할 수 있는 기술이 미비하며, 대부분의 지능로봇들은 팔 및 다리와는 달리 목 관절을 사용하지 않고 머리를 형식적으로 고정 설치하고 있어 친근감 있는 동작을 구현할 수 있는 지능로봇을 제공하는데 많은 어려움이 있었다.

이에 본 발명자는 종래 지능로봇과는 달리 몸체와 머리를 목 관절장치로 상호 연결하여 그 움직임이 사람의 목과 같은 다양한 동작을 제공할 수 있게 함으로 해서, 인간에 가까운 인식·판단 기능을 가지면서도 친근감을 동시에 제공할 수 있는 지능로봇을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 연구 개발한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 정단면도이고, 도 2, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 측단면도 및 평단면도 등을 도시한 것으로서, 이하에서 본 발명의 구성을 설명한다.

본 발명은 몸체(2) 내부에 각종 제어장치 및 배터리가 내장되며, 몸체(2) 하측에 구동력이 전달되는 바퀴(3)가 적용되거나 혹은 관절타입의 이동수단(4)이 적용되며, 몸체(2) 상측으로 연결되는 머리부(5) 및 몸체(2)의 상부 좌우측 어깨부재(6)와 관절장치(7)로 결합되는 한 쌍의 팔(8)을 구비한 로봇(1)을 구성함에 있어서, 몸체(2)와 머리부(5)를 목 관절장치(10)로 상호 연결하여 인간의 목과 같은 유연성 있는 동작이 구현될 수 있게 구성한 것이다.

즉, 본 발명에서 제공코자 하는 상기 목 관절장치(10)는 도시된 바와 같이 몸체(2) 상부에 고정된 서포터(11) 상측으로 베어링(12)이 내장된 하우징(13)을 결 합 고정하고, 베어링(12)의 내륜에는 내부가 비어 있으며 상부에 대향하는 브래킷(14a)이 형성되고 하부에 축지부(14b)가 형성된 회전체(14)의 축지부(14b)를 결합한다.

회전체(14) 내측으로는 서포터(11)에 하단이 고정되며 상단이 회전체(14)의 브래킷(14a) 사이에 위치하는 지지대(15)를 내입 설치한다. 이때 회전체(14)의 하단에는 베어링(12)의 내륜을 가압 고정하는 가압구(16)가 고정 설치되어 있다.

상기 브래킷(14a)의 상부에는 모터설치판(17)이 결합 고정되며, 모터설치판(17) 상부에는 지지대(15)와 동축상에 위치하도록 감속기 일체형 정역모터(18)를 설치하고, 구동축(18a)과 지지대(15) 상단을 커플링(19)으로 상호 연결하며, 커플링(19)의 외주에는 풀리(20)를 설치한다.

상기 풀리(20)에는 베어링(22)에 지지되도록 모터설치판(17)의 일측에 설치된 피동축(21)에 결합되어 있는 풀리(23)와 벨트(24)로 연결하며, 피동축(21)의 단부에는 피동축(21)의 회전각을 감지하여 정역모터(18)의 회전을 전기적으로 제어하는 센서가 내장 구성되어 있는 모터제어수단(25)을 설치한다.

회전체(14)의 양측 브래킷(14a) 바깥쪽으로는 각각 축봉(26)을 고정 설치하고 이들 축봉(26)에는 각각 베어링(27)이 내장된 풀리(28)를 설치하며, 일측 풀리(28)에는 상기 모터설치판(17) 하측으로 고정되어 있는 보조판(29)에 결합되어 있는 감속기 일체형 정역모터(30)의 구동축(30a)에 결합되어 있는 풀리(31)와 벨트(32)로 연결하여 정역모터(30)의 동력이 전달될 수 있게 한다.

구동축(30a)의 단부에는 구동축(30a)의 회전각을 감지하여 정역모터(30)의 회전을 전기적으로 제어하는 센서가 내장 구성되어 있는 모터제어수단(33)을 배치하여 보조판(29)에 설치한다.

그리고 상기 축봉(26)에 결합되어 있는 양측 풀리(28)에는 각각 연결패널(34)을 고정하고, 이 연결패널(34)에는 머리부(5)의 내부 하단에 고정되는 결합판(35)을 결합한다.

상기 정역모터(18)(30)들은 몸체(2) 내부에 내장 설치되는 제어장치 및 배터리에 의해 전력공급 및 제어되며, 정역모터(18)(30)와 구동축(18a)(30b) 사이에는 토크리미터(18b)(30b)를 부가 설치할 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 9는 각 구성부재를 결합 고정하는 볼트를 도시한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 지능로봇(1)용 목 관절장치(10)를 사용할 경우 인간의 목과 유사한 동작 즉, 머리를 끄덕이거나 혹은 머리를 좌우로 흔드는 도리질 등 다양한 동작 구현이 이루어 질 수 있는 것으로서, 이하에서 본 발명의 작동 례를 설명한다.

본 발명에서 제공하는 목 관절장치(10)는 머리를 좌우로 돌리거나 혹은 흔드는 도리질 동작 및 머리를 끄덕이는 동작을 행할 수 있다.

먼저 머리를 좌우로 돌리거나 혹은 흔드는 도리질 동작의 경우 모터설치판(17)에 고정되어 있는 정역모터(18)를 구동하면 된다.

즉, 정역모터(18)를 좌측 혹은 우측으로 구동할 경우 구동축(18a)이 서포 터(11)에 고정되어 있는 지지대(15)와 커플링(19)으로 연결되어 있으므로 구동축(18a)을 중심으로 모터설치판(17) 및 머리부(5)가 고정되어 있는 결합판(35) 등의 부재들이 회전체(14)와 함께 회동되어 로봇(1)의 머리를 좌우로 회동시키거나 혹은 도리질을 하게 되는 것이며, 정역모터(18)는 커플링(19)에 고정 설치되어 있는 풀리(20)와 벨트(24)로 연결되는 풀리(23)가 결합되도록 모터설치판(17)의 일측에 설치한 피동축(21)의 단부에 설치된 모터제어수단(25)이 피동축(21)의 회전을 감지하게 되고 회전각이 몸체(2) 내부에 설치되어 있는 제어장치에 미리 설정해 둔 피동축(21)의 회전각과 일치하면 정역모터(18)의 전원이 차단되면서 정지되는 것이다.

그리고 머리를 끄덕이는 동작의 경우 보조판(29)에 설치되어 있는 정역모터(30)를 구동하면 된다. 즉, 보조판(29)에 설치되어 있는 정역모터(30)를 구동할 경우 구동축(30a)에 결합되어 있는 풀리(31)와 벨트(32)로 연결되며 회전체(14)의 상단 브래킷(14a) 바깥쪽에 고정된 축봉(26)에 회전 자재되게 결합되어 있는 풀리(28)에 전달되고, 풀리(28)가 회동할 때 연결패널(34)이 호 운동하여 머리부(5)가 결합되어 있는 결합판(35)을 흔들어 로봇(1)의 머리가 상하로 끄덕이는 작동을 하게 되는 것이며, 정역모터(30)는 구동축(30a)의 단부에 설치되어 있는 모터제어수단(33)이 구동축(30a)의 회전을 감지하게 되고 회전각이 몸체(2) 내부에 설치되어 있는 제어장치에 미리 설정해 둔 구동축(30a)의 회전각과 일치하면 전원이 차단되면서 정역모터(30)가 정지되는 것이다.

또한 본 발명에 적용된 정역모터(18)(30)와 구동축(18a)(30a)을 토리리미 터(18b)(30b)로 연결 구성할 경우 작동과 무관하게 외력이 전달되더라고 과도한 비틀림이나 과부하로부터 구성부재 및 구동축(18a)(30a)이 파손되는 것을 보호할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 지능로봇(1)용 목 관절장치(10)는 몸체(2) 상측으로 서포터(11)를 형성하고 그 상측에 회전체(14)를 설치하여 정역모터(18)로 구동되게 하고, 회전체(14)의 상단에 형성된 브래킷(14a)에 축봉(26)을 고정하고 이에 정역모터(30)로 구동되는 풀리(28)를 결합하며, 이 풀리(28)에 머리부(5)가 고정되는 결합판(35)과 결합되어 있는 연결패널(34)을 고정한 것으로서, 본 발명에 의하면 구성이 간단하면서도 인간의 목 관절과 유사한 작동이 가능하여 머리를 끄덕이거나, 머리를 좌우로 돌리고 도리질 동작이 가능하므로 각종 산업용 로봇, 관공서의 도움이 사용되는 지능로봇 등 다양하게 적용할 수 있으며, 목의 움직임이 사람의 것과 흡사함으로 친근감을 제공할 수 있는 우수한 발명이다.

Claims (1)

1. 내부에 각종 제어장치 및 배터리가 내장된 몸체(2)와, 몸체(2) 하측에 적용되는 이동수단(4)과, 몸체(2) 상측으로 설치되는 머리부(5) 및 몸체(2)의 상부 좌우측 어깨부재(6)와 관절장치(7)로 결합되는 한 쌍의 팔(8)을 구비한 지능로봇(1)에 있어서,

   상기 몸체(2)와 머리부(5)는 목 관절장치(10)로 연결되며,

   상기 목 관절장치(10)는 몸체(2) 상부에 고정된 서포터(11)에 결합 고정되는 베어링(12)을 내장한 하우징(13)과;

   내부가 비어 있고, 상부에 대향하는 브래킷(14a)을 형성하며, 하부에 베어링(14)에 결합되는 축지부(14b)를 형성한 회전체(14)와;

   상단이 브래킷(14a) 내측에 위치하도록 회전체(14) 내측으로 내입 설치되며, 서포터(11)에 하단을 고정한 지지대(15)와;

   브래킷(14a)의 상부에 고정한 모터설치판(17) 및 모터설치판(17)에 고정 설치한 정역모터(18)와;

   구동축(18a)과 지지대(15) 상단을 연결한 커플링(19)과;

   커플링(19)의 외주에 설치한 풀리(20)와 모터설치판(17)의 일측에 베어링(22)에 지지되도록 설치된 피동축(21)에 결합한 풀리(23) 및 이들을 연결하는 벨트(24)와;

   회전체(14)의 양측 브래킷(14a) 바깥쪽에 고정 설치한 축봉(26) 및 이에 설치한 풀리(28)와;

   모터설치판(17) 하측에 고정된 보조판(29) 및 보조판(29)에 결합된 정역모터(30)와,

   상기 일측 축봉(26)에 설치된 풀리(28)와 벨트(32)로 연결되도록 구동축(30a)에 결합한 풀리(31)와;

   상기 양측 풀리(28)에 고정되는 연결패널(34) 및 머리부(5)의 내부 하단과 연결부재(34)에 고정되는 결합판(35)과;

   피동축(21)과 구동축(30a)의 단부에 위치하도록 모터설치판(17)과 보조판(29)에 설치되며, 피동축(21)과 구동축(30a)의 회전각을 감지하여 정역모터(18)(30)를 전기적으로 제어하는 센서가 내장 구성된 모터제어수단(25)(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능로봇용 목 관절장치.

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