KR100848170B1 - Yaw device of multi-finger hand and multi-finger hand device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 - 본 발명에 따른 다지핸드의 내, 외전장치 및 다지핸드장치의 제1실시예를 도시한 부분정단면도1-A partial front cross-sectional view showing a first embodiment of an internal, abduction apparatus and a dodge hand apparatus of a dodge hand according to the present invention.
<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>
10 : 손가락부재 20 : 손바닥부재 10: finger member 20: palm member
100 : 구동원 200 : 회동기어 100: drive source 200: rotating gear
210 : 구동기어 220 : 피동기어 210: drive gear 220: driven gear
300 : 기어박스 400 : 아이들러 베벨기어 300: gearbox 400: idler bevel gear
500 : 베벨기어 600 : 웜 500: Bevel Gear 600: Worm
700 : 웜휠700: Worm Wheel
본 발명은 다지핸드의 내, 외전장치 및 이를 포함한 다지핸드장치에 관한 것으로, 로봇의 손가락 다수를 좌우로 펴고 오므리는 내, 외전 동작을 하나의 액추에이터에 의해 구현하는 다지핸드의 내, 외전장치 및 이를 포함한 다지핸드장치에 관 한 것이다.The present invention relates to a dodge hand internal and abduction device, and a dodge hand device including the same. An internal and abduction device of a dodge hand which implements an internal and abduction operation by spreading and retracting a large number of fingers of a robot from side to side, and It is about the Dodge Hand device.
일반적으로 로봇의 핸드 장치는 물체를 파지하는 등의 작업을 행하기 위해서 사람의 손가락에 상당하는 복수의 손가락 기구를 손바닥에 상당하는 수상부나 완체로부터 뻗어 설치한 형태를 가지며, 각 손가락 기구는 복수의 마디사이 부재가 관절부재를 통하여 연접되고, 각 관절에서의 마디사이 부재의 회전운동에 의해 굴신 가능한 구조로 되어 있다.In general, a hand device of a robot has a form in which a plurality of finger mechanisms corresponding to a human finger are extended from an upper part or a body corresponding to a palm in order to perform an operation such as gripping an object. The joint member of the joint is connected through the joint member, and the structure is extensible by the rotational movement of the joint member at each joint.
이러한 종래의 로봇 핸드 장치는 각 손가락 기구마다 각 손가락 기구의 손가락 관절을 구동하기 위한 액추에이터를 수상부나 완체 등에 설치하고, 와이어나 풀리를 통해서 각 손가락 기구에 접속하여 굴신동작을 행하도록 하고 있으며, 좌우로 펼쳐지고 오므리는 내, 외전 동작 또한 각 손가락 기구마다 별도의 액추에이터가 설치되어 이루어지고 있다.Such a conventional robot hand device is provided with an actuator for driving the finger joint of each finger mechanism for each finger mechanism, and is connected to each finger mechanism through wire or pulley to perform the stretching operation. The internal and abduction movements that are extended and retracted are also provided with separate actuators for each finger mechanism.
상기와 같은 다지 핸드 장치는 각 손가락 기구마다 액추에이터를 구비하기 때문에 각 손가락 기구의 굴신 및 내,외전 동작을 각각 독립적으로 제어할 수 있지만, 다수의 액추에이터를 탑재하기에 충분한 설치공간부 및 구조강도가 요구될 뿐 아니라, 각 손가락 기구와 액추에이터를 접속하는 연결부재의 추가로 구조가 복잡해지고 중량이 더욱 증가되어 손가락의 움직임 동작을 추가하거나 소형화하는데 한계가 있고 그 적용범위가 좁다는 문제점이 있었다.Since the dodge hand device is provided with an actuator for each finger mechanism, the expansion and internal and abduction operations of each finger mechanism can be independently controlled, but the installation space and structural strength sufficient to mount a plurality of actuators are sufficient. In addition to the demand, there is a problem in that the addition of the connecting member connecting each finger mechanism and the actuator is complicated and the weight is further increased, thereby limiting the addition or miniaturization of the movement of the finger and its application range.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 하나의 액추에이터에 의해 다수의 손가락 기구의 원활한 내, 외전 동작을 행할 수 있는 다지핸드 의 내, 외전장치 및 이를 포함한 다지핸드장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention devised to solve the problems described above provides a dodge hand and an abduction device of a dodge hand and a dodge hand device including the same which can perform smooth inner and abduction operation of a plurality of finger mechanisms by a single actuator. For the purpose of
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 구동원에 연동회전되는 회동기어와; 일정한 내부공간부를 구비하여 상기 회동기어 측면에 고정결합되며, 결합된 상기 회동기어와 함께 동축회전되는 기어박스와; 상기 기어박스 내부에 수용되며, 상기 기어박스의 회전중심에 수직되는 축방향으로 회동가능하게 결합된 아이들러 베벨기어와; 상기 기어박스 내부에 수용되며, 상기 아이들러 베벨기어에 수직방향으로 접속되어 상기 아이들러 베벨기어와 연동회전되는 베벨기어와; 나선형의 기어치를 가지고 상기 기어박스 외부에서 상기 베벨기어에 연동회전되는 웜과; 손가락 몸체부의 일측에 결합되며, 상기 웜에 직교되게 접속되어 상기 웜의 회전방향과 수직되는 방향으로 연동회전되는 웜휠;을 포함하여 구성되는 다지핸드의 내, 외전장치를 기술적 요지로 한다.The present invention for achieving the object as described above is a rotating gear that is interlocked with the drive source; A gear box having a predetermined inner space and fixedly coupled to the side of the rotating gear and coaxially rotated with the rotating gear; An idler bevel gear accommodated inside the gearbox and rotatably coupled in an axial direction perpendicular to the center of rotation of the gearbox; A bevel gear accommodated inside the gearbox and connected to the idler bevel gear in a vertical direction and interlocked with the idler bevel gear; A worm having a helical gear tooth and interlocked with the bevel gear outside the gear box; A worm wheel coupled to one side of the finger body portion and connected orthogonally to the worm and interlocked in a direction perpendicular to the direction of rotation of the worm includes an internal and external device of the dodge hand.
여기서, 상기 회동기어는, 구동원에 연동회전되는 구동기어와, 상기 구동기어에 맞물려 연동회전되며 상기 기어박스가 결합가능한 접속면을 제공하는 피동기어로 구성되고, 상기 아이들러 베벨기어와 베벨기어는, 상호 대응되는 위치에 각각 한쌍이 구비되어 상호 접속됨이 바람직하다.Here, the rotation gear is composed of a drive gear which is interlocked with the drive source, and a driven gear which is interlocked with the drive gear and provides a connection surface to which the gear box can be coupled, wherein the idler bevel gear and the bevel gear are: It is preferable that a pair is provided at mutually corresponding positions and connected to each other.
그리고, 하나의 웜에 다수의 웜휠이 접속되거나, 상기 웜이 일축상에 다수가 연결 결합되고 각각에 웜휠이 접속되는 실시예를 포함함이 바람직하다.In addition, a plurality of worm wheels may be connected to one worm, or the worm may include an embodiment in which a plurality of worm wheels are connected and coupled on one axis, and a worm wheel is connected to each worm.
또한, 상기와 같은 구성을 가지는 다지핸드의 내, 외전장치에, 일측부가 상기 웜휠에 결합되어 좌, 우측으로 기울어지고 복귀되는 회전변위를 가지는 손가락 부재;를 더 포함하여 구성되는 다지핸드 장치를 다른 기술적 요지로 한다.In addition, the dodge hand device is configured to further include; a finger member having a rotational displacement of one side portion is inclined to the left and right side and coupled to the worm wheel, the inner and outer abduction apparatus of the dodge hand having the above configuration; It is a technical point.
따라서, 차동장치와 웜기어를 이용해 하나의 액추에이터에 의해 다수의 손가락부재의 내, 외전 동작을 원활하게 행할 수 있으며, 그 제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.Therefore, it is possible to smoothly perform the internal and external operations of the plurality of finger members by one actuator using a differential device and a worm gear, and there is an advantage that the control can be made more easily.
또한, 보다 간단하고 경량화된 구조로 구현가능하여 손가락의 복합적인 동작수행이나 소형화시킴에 있어 로봇의 다지핸드 장치에의 적용범위를 확대시킬 수 있으며, 제작이 용이하고, 저렴한 단가로 제작할 수 있다는 다른 이점이 있다.In addition, it is possible to implement a simpler and lighter structure, which can expand the scope of application of the robot to the multi-handed device in performing complex operations and miniaturization of the fingers, and is easy to manufacture and can be manufactured at low cost. There is an advantage.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 다지핸드의 내, 외전장치 및 다지핸드장치의 제1실시예를 도시한 부분정단면도이다.The present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the following drawings. 1 is a partial front cross-sectional view showing a first embodiment of an internal, abduction apparatus and a dodge hand apparatus of a dodge hand according to the present invention.
본 발명에 따른 다지핸드의 내, 외전장치는 크게 회동기어(200), 기어박스(300), 아이들러 베벨기어(400), 베벨기어(500), 웜(600), 웜휠(700)로 구성되며, 상기 회동기어(200)의 회동에 의해 상기 기어박스(300) 내부에서 상기 아이들러 베벨기어(400)와 베벨기어(500)가 접속회동되고, 상기 베벨기어(500)에 연결된 상기 웜(600)과 상기 웜(600)에 접속된 웜휠(700)이 회동조정되며 로봇의 손가락 다수를 동시에 좌우로 펴고 오므리는 내, 외전 동작을 행하게 된다.Internal and external device of the dodge hand according to the present invention is largely composed of a
상기 회동기어(200)는 모터 등의 구동원(100)으로부터 본 발명에 따른 다지핸드의 내, 외전장치의 동작수행을 관장하는 회전구동력을 전달받아 상기 기어박스(300)를 회동시키는 구성요소로, 도 1에 도시된 본 발명의 제1실시예에서는 구동원(100)의 회전속도를 일정하게 감속 내지 가속조정하며 정밀제어할 수 있도록 구 동기어(210)와 피동기어(220)로 이루어진 구조를 가진다.The
상기 구동기어(210)는 상기 구동원(100)의 회동출력부에 직접 접속되어 연동회전되며, 상기 피동기어(220)는 상기 구동원(100)의 고속회동 출력에 대해 감속을 행하도록 상기 구동기어(210) 보다 큰 직경을 가지고 상기 구동기어(210)에 맞물려 연동회전되고, 상기 피동기어(220)의 평평한 측면부는 상기 기어박스(300)가 결합가능한 접속면을 제공한다.The
본 발명은 상기 회동기어(200)를 구비함에 있어, 상기 기어박스(300)를 일반적인 출력특성을 가지는 구동원(100)의 출력단에 직접 연결하여 회동시키는 것이 정밀제어상 적합하지 못한 특성을 보완하기 위한 것으로, 정밀제어가 가능한 특수 모터를 사용할 시에는 상기와 같은 구조로 한정할 필요없이 다른 구조로 대체가능한 바, 상기 회동기어(200)는 동일한 효과를 얻을 수 있는 회동접속구조 전반에 대응되는 기술내용을 포함한다고 보아야 할 것이다.In the present invention, the
상기 기어박스(300)는 상기 아이들러 베벨기어(400)와 베벨기어(500)를 수용할 수 있는 일정한 내부공간부를 구비하여 상기 회동기어(200) 측면상에 고정결합됨에 따라, 결합면을 제공하는 상기 회동기어(200)와 함께 동축회전되고 내부에 설치된 상기 아이들러 베벨기어(400)나 베벨기어(500)로 회전력을 전달하게 된다.The
상기 아이들러 베벨기어(400)는 상기 기어박스(300) 내부에 설치됨에 있어서, 상기 기어박스(300)의 회전을 상기 기어박스(300)와 동일한 회전중심을 가지는 상기 베벨기어(500)로 전달하는 가이드역할을 하도록 상기 기어박스(300)의 회전중심에 수직되는 축방향으로 베어링 등에 의해 회동가능하게 결합된다.The
상기 베벨기어(500)는 상기 기어박스(300) 내부에서 상기 아이들러 베벨기어(400)에 수직방향으로 접속되어, 상기 아이들러 베벨기어(400)는 상기 기어박스(300)의 회전중심과 직교되는 회전중심을 가지는 방향으로, 상기 베벨기어(500)는 상기 기어박스(300)와 동일한 회전중심을 가지는 방향으로 상기 아이들러 베벨기어(400)와 함께 회전하게 된다.The
본 발명의 제1실시예에서 상기 아이들러 베벨기어(500)는 상기 기어박스(300)의 상, 하부측에 상호 대응되는 위치에 한쌍이 구비되고, 상기 베벨기어(500)는 상기 아이들러 베벨기어(500)에 상, 하단부가 각각 접속되며 상기 기어박스(300)의 좌, 우측에 상호 대응되는 위치에 한쌍이 구비된다.In the first embodiment of the present invention, the
상기와 같은 아이들러 베벨기어(400)와 베벨기어(500)의 접속구조를 적용하면, 상기 베벨기어(500) 중 어느 일측에도 부하가 걸리지 않고 원활한 회전이 이루어질 시에는 상기 한쌍의 베벨기어(500)가 동일한 회전속도를 가지나, 상기 베벨기어(500) 중 일측에 부하가 걸리는 등 원활한 회전이 저해되어 감속 내지 정지될 시에는 상기 기어박스(300) 및 아이들러 베벨기어(400)가 일정한 회전속도를 가짐에 따라 타측의 베벨기어(500)가 그만큼 빨리 가속되어 회전이 이루어지게 된다.When the connection structure of the
본 발명은 아이들러 베벨기어(400)와 베벨기어(500)를 이용하여 상기와 같은 차동작동구조를 도출하고 있으나, 이러한 아이들러 베벨기어(400)와 베벨기어(500)의 접속구조는 차동장치의 일예로써 적용시킨 것인바, 상기와 같은 구조로만 한정하지 않고 동일한 효과를 얻을 수 있는 차동구조 전반에 대응되는 기술내용을 포함하고자 하는 의도이다.Although the present invention derives the differential operation structure as described above using the
상기 웜(600)은 나선형의 기어치를 가지고 상기 기어박스(300) 외부에서 상기 베벨기어(500)에 연동회전되고, 상기 웜휠(700)은 최종적으로 손가락부재(10)의 일측에 결합되어 상기 손가락부재(100)의 내, 외전 방향으로의 회전력을 제공하게 되는 구성요소로 상기 웜(600)의 기어치상에 직교되게 접속되어 상기 웜(600)의 회전방향과 수직되는 방향으로 연동회전된다.The
상기와 같은 웜기어 접속구조에서는 상기 웜(600)에서 상기 웜휠(700)로만 동력전달이 가능하므로 상기 웜휠(700)의 변동이 상기 웜(600)으로 전달되지 않아, 상기 웜휠(700)에 걸리는 부하로 인해 상기 웜(600)이 연결설치된 동력장치에 이상 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.In the worm gear connection structure as described above, since power transmission is possible only from the
또한, 상기 웜(600)을 회동시키는 동력이 중단되었을 때 상기 웜휠(700)이 외부의 움직임에 대해 저항할 수 있는 브레이크의 역할도 하게되어 동력이 전달되지 않을 시에도 손가락부재(10)가 쳐지지 않고 최종형태를 그대로 유지하게 되며, 상기 웜(600)이 1회전할 때 상기 웜휠(700)은 기어치 몇 개 정도의 회전밖에 이루어지지 않아 기어의 크기를 상대적으로 크게 만들지 않아도 큰 회전비 감속효과를 얻을 수 있다.In addition, when the power to rotate the
본 발명의 제1실시예와 같이 중지에 해당되는 손가락부재를 기준으로 좌우 한쌍의 베벨기어(500)를 구비하면 각각의 베벨기어(500)는 서로 반대방향으로 회전되고, 각각의 베벨기어(500)에 연결된 상기 웜휠(700)의 회전방향 또한 반대가 되어, 좌, 우측에 위치한 손가락부재(10)가 서로 반대방향으로 동시에 회전하게 되면서 손가락을 펼치는 외전 동작과 오므리는 내전동작이 자연스럽게 이루어지게 된 다.As in the first embodiment of the present invention, when the left and right pairs of
그리고, 도 1에서는 3개의 손가락을 가진 핸드장치에 대해 도시하고 있으나, 이보다 많은 손가락부재를 구비할 시에는 상기 웜(600)을 보다 연장된 길이로 형성하고 하나의 상기 웜(600)에 다수의 웜휠(700)을 접속시킴으로써, 하나의 웜(500)이 회동될 시 다수개의 웜휠(700)이 동시에 같은 방향으로 회전되면서 내,외전이 이루어질 수 있다.In addition, although FIG. 1 illustrates a hand device having three fingers, when a finger member is provided with more than this, the
상기와 같은 구조에서 상기 웜휠(700)의 직경을 서로 달리하면 하나의 웜(500)에 결합된 다수개의 웜휠(700)이 다른 회전속도로 펼쳐질 수 있어 외측에 위치한 손가락부재를 내측에 위치한 손가락부재보다 더 빠르게 펼쳐지도록 하여 자연스러운 내, 외전동작이 가능하며, 상기 웜(600)을 다수개 연결 결합시키고 각각에 상기 웜휠(700)을 접속시킴으로써 상기와 같은 동작을 구현할 수도 있다.When the diameter of the
본 발명은 차동장치와 웜기어를 이용해 하나의 구동원(100) 만으로 다수의 손가락부재의 자연스러운 내, 외전 동작을 행할 수 있으며, 상기 하나의 구동원(100)을 온오프 조정시킴으로써 그 제어가 보다 안정되고 용이하게 이루어질 수 있다The present invention can perform the natural internal and external operation of a plurality of finger members using only one
그리고, 상기 손가락부재(10)의 관절구조, 굴곡 및 신장구조와 무관하게 어떠한 손가락부재(10) 구조에도 독립적으로 적용가능하므로, 상기와 같은 구성의 다지핸드의 내, 외전장치에, 일측부가 상기 웜휠(700)에 결합되어 상기 웜휠(700)의 회전조정에 의해 좌, 우측으로의 회전변위를 가지는 손가락부재(10)를 더 포함한 다지핸드장치 또한 별도의 부가설명 없이 본 발명에 포함할 수 있다.In addition, since the
본 발명은 보다 간단하고 경량화된 구조를 가짐에 따라, 제작이 용이할 뿐만 아니라, 다른 제어장치나 구동장치와 조합되기에도 용이하여 다지핸드의 동작기능을 보다 복합적으로 수행가능하도록 하고, 소형 로봇의 다지핸드장치도 유용하여 적용범위를 더욱 확대시킬 수 있으며, 보다 저렴한 단가로 제작할 수 있다.As the present invention has a simpler and lighter structure, it is not only easy to manufacture, but also easy to be combined with other control devices or driving devices, so that the operation function of the dodge hand can be more complex. The Dodge Hand device is also useful, allowing for a wider range of applications and lower cost.
또한, 다수의 손가락부재(10) 중 일측에 부하가 걸리게 되어도 그 손가락부재(10)로 회전동력을 전달하는 웜(600)에는 부하가 전달되지 않아 상기 구동원(100)에서 상기 웜(600)까지의 연결부를 손상시키지 않으며, 다수의 상기 베벨기어(500)나 웜(600) 중 일측에 부하가 걸리게 되더라도 타측의 손가락부재(10)는 신속하게 움직임이 진행되어 보완적으로 내, 외전 동작이 이루어질 수 있다.In addition, even when a load is applied to one side of the plurality of
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 균등한 기술범위를 당연히 포함한다고 보아야 할 것이다.In the above description of the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments and the equivalent technical scope that can be modified and used by those skilled in the art to which the present invention pertains in the claims and the detailed description. Of course it should be considered to include.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 차동장치와 웜기어를 이용해 하나의 액추에이터에 의해 다수의 손가락부재의 내, 외전 동작을 원활하게 행할 수 있으며, 그 제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to smoothly perform internal and external abduction operations of a plurality of finger members by one actuator using a differential device and a worm gear, and the control can be made more easily. .
또한, 보다 간단하고 경량화된 구조로 구현가능하여 손가락의 복합적인 동작수행이나 소형화시킴에 있어 로봇의 다지핸드 장치에의 적용범위를 확대시킬 수 있으며, 제작이 용이하고, 저렴한 단가로 제작할 수 있다는 다른 효과가 있다.In addition, it is possible to implement a simpler and lighter structure, which can expand the scope of application of the robot to the multi-handed device in performing complex operations and miniaturization of the fingers, and is easy to manufacture and can be manufactured at low cost. It works.
Claims (6)
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