KR100895692B1 - 착용형 다관절 로봇암 및 착용형 다관절의 로봇암의 위치 이동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체의 입력 힘을 사용하는 착용형 다관절 로봇암을 제공한다. 본 발명에 따른 착용형 다관절 로봇암은, ⅰ) 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하며 제3 단부가 제2 단부에 회전 가능하게 결합되는 제2 로봇암을 포함하는 복수의 로봇암들과, ⅱ) 제1 단부에 설치되어 제1 로봇암을 구동시키는 제1 구동부 및 제3 단부에 설치되어 제2 로봇암을 구동시키는 제2 구동부를 포함하는 복수의 구동부들과, ⅲ) 제4 단부에 설치되며, 인체가 동작함에 따라 인체와 제1, 2 로봇암들과의 사이에서 발생하는 상대적인 외력에 대해 3축 방향에 따른 힘의 크기와 방향을 측정하는 힘센서와, ⅳ) 제1, 2 로봇암들의 초기 위치 정보를 산출하는 초기 위치 산출부와, ⅴ) 힘센서에 외력이 입력되면 초기 위치 정보를 사용하여 제4 단부의 이동 위치 정보를 예측하는 이동 위치 산출부와, ⅵ) 제1, 2 구동부로 이동 위치 정보를 전송하여 제1, 2 로봇암들을 일정 위치로 이동시키는 제어부를 포함한다.

Description

착용형 다관절 로봇암 및 착용형 다관절의 로봇암의 위치 이동 방법 {WEARABLE ROBOT ARM AND POSITION MOVING METHOD OF WEARABLE ROBOT ARM}

도 1은 본 발명의 다관절 로봇암을 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따르는 힘센서의 장착상태를 보여주는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 로봇암을 통한 본 발명의 위치 산출 장치의 동작원리에 대한 제1예를 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 다관절 로봇암을 보여주는 측면도이다.

도 5는 본 발명의 로봇암 위치 및 자세 산출 장치의 동작원리에 대한 제2예를 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 로봇암 위치 및 자세 산출 장치를 보여주는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 다관절 로봇암의 위치 이동방법을 보여주는 흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따르는 제1 단계를 보여주는 흐름도이다.

도 9는 본 발명에 따르는 제2 단계를 보여주는 흐름도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 로봇암 200 : 구동부

300 : 힘센서 400 : 위치 산출 장치

410 : 초기 위치 산출부 411 : 각도 측정 수단

412 : 좌표 측정 수단 420 : 이동 위치 산출부

421 : 좌표 예측 수단 422 : 역변환 처리부

423 : 변환 각도 산출 수단 430 : 제어부

본 발명은 착용형 로봇암에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 입력 힘을 사용하는 착용형 다관절 로봇암의 위치 및 자세 산출 장치와 이를 갖는 착용형 다관절 로봇암 및 이를 사용한 다관절의 로봇암의 위치 이동 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인체 착용형 근력지원로봇은 이를 착용한 사용자가 움직이고자 하는 위치로 로봇을 동작시키기 위한 동기 신호 획득 방법에 따라 생체신호 입력형 로봇과, 힘센서 입력형 로봇으로 나눌 수 있다.

상기 생체신호 입력형 로봇의 경우에, 사용자 동기 신호 입력의 측면에서 고려하여 보면, 상기 생체신호 입력형 로봇은 사용자의 직접적인 근육신호를 사용한다. 따라서, 이에 대한 응답성이 빠르다. 그러나, 일반적으로 외골격로봇 착용시 생체신호 취득을 위한 부착물들을 추가로 착용해야하는 번거로움이 있는 문제점이 있다.

또한, 사용자 동기 신호 입력의 측면에서 사용자의 직접적인 근육신호를 이용하기 때문에 빠른 응답성을 기대할 수 있으나 같은 동작을 반복적으로 측정하는 경우에, 측정되는 신호가 일정하지 않고, 각 근육마다 활성화 높이가 다른 문제점이 있다.

그리고, 종래에는 하나의 관절이 동작하는 경우에 많은 근육이 복잡하게 작용하기 때문에 실시간 동작 생성이 어렵고, 일부 근육들은 다른 관절의 움직임에 대해 영향을 받는다는 점에서 신호 획득이 어렵다는 문제점을 갖는다.

반면에, 힘센서 입력형 로봇은 사용자가 가하는 힘과 방향에 비례하여 전기신호를 발생시키는 힘 센서를 이용하는 방법으로서, 신호 검출이 용이하고, 측정된 신호의 신뢰성이 높은 장점이 있다.

그러나, 상기 힘센서 입력형 로봇은 작동 공간상에서의 모든 정보를 획득하기 위해서 6축 힘 센서가 필요하고, 6축 힘 센서가 사용되는 경우에 상기 센서에 부수적으로 설치되는 관련 부가 장비의 가격이 고가인 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 인체의 손목에 해당하는 착용형 다관절 로봇암의 타단 에 설치된 힘센서로 인체의 동작에 의해 로봇과 인체의 사이에서 발생하는 상대적인 외력을 입력 받아 외력의 3축으로의 힘의 방향과 크기를 사용하여 로봇암의 이동위치를 예측함과 아울러 로봇암을 예측 위치로 이동시킬 수 있는 로봇암의 위치 산출 장치 및 이를 갖는 다관절의 로봇암, 이를 사용한 다관절의 로봇암의 위치 이동 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 제2 목적은 인체의 상지에 장착되는 다관절 로봇암의 손목 부분에 3축의 힘 센서를 장착하여 힘의 크기와 방향을 측정함으로써, 6축 힘 센서를 사용함에 따른 관련 부가 장비로 인한 고가의 문제를 해결할 수 있는 로봇암의 위치 산출 장치 및 이를 갖는 다관절의 로봇암, 이를 사용한 다관절 로봇암의 위치 이동 방법을 제공함에 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 로봇암은, ⅰ) 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하며 제3 단부가 제2 단부에 회전 가능하게 결합되는 제2 로봇암을 포함하는 복수의 로봇암들과, ⅱ) 제1 단부에 설치되어 제1 로봇암을 구동시키는 제1 구동부 및 제3 단부에 설치되어 제2 로봇암을 구동시키는 제2 구동부를 포함하는 복수의 구동부들과, ⅲ) 제4 단부에 설치되며, 인체가 동작함에 따라 인체와 제1, 2 로봇암들과의 사이에서 발생하는 상대적인 외력에 대해 3축 방향에 따른 힘의 크기와 방향을 측정하는 힘센서와, ⅳ) 제1, 2 로봇암들의 초기 위치 정보를 산출하는 초기 위치 산출부와, ⅴ) 힘센서에 외력이 입력되면 초기 위치 정보를 사용하여 제4 단부의 이동 위치 정보를 예측하는 이동 위치 산출부와, ⅵ) 제1, 2 구동부로 이동 위치 정보를 전송하여 제1, 2 로봇암들을 일정 위치로 이동시키는 제어부를 포함한다.
초기 위치 산출부는 제1 단부를 기준으로 제1, 2 로봇암들의 초기 각도값을 측정하는 각도 측정 수단과, 초기 각도값을 사용하여 제4 단부에 대한 초기 위치 좌표값을 측정하는 좌표 측정 수단을 구비하며, 초기 위치 정보는 초기 각도값과 초기 위치 좌표값을 포함할 수 있다.

삭제

이동 위치 산출부는 힘센서로 입력되는 상대적인 외력의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값을 예측하는 좌표 예측 수단과, 이동 위치 좌표값을 역변환하여 외력이 가해진 이후에 일정 위치로 이동하기 위해 제1, 2 로봇암들의 이동 각도값을 산출하는 역변환 처리부와, 이동 각도값과 초기 각도값을 차분하여 변환 각도값을 산출하는 변환 각도값 산출수단을 구비할 수 있다. 이동 위치 정보는 이동 위치 좌표값과 이동 각도값 및 변환 각도값을 포함하고, 변환 각도값은 전기적 신호로 변환되어 제1, 2 구동부로 전송될 수 있다.

이동 위치 좌표값은 초기 위치 좌표값에서 힘센서에 가해지는 외력의 방향을 따르는 선 상에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 다관절 로봇암의 위치 이동 방법은, ⅰ) 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하며 제3 단부가 제2 단부에 회전 가능하게 결합되는 제2 로봇암의 초기 위치 정보를 취득하는 제1 단계와, ⅱ) 제4 단부에 설치된 힘센서로 인체의 동작에 의해 제1, 2 로봇암들과 인체의 사이에서 발생하는 외력이 입력되면 초기 위치 정보를 사용하여 제4 단부의 이동 위치 정보를 예측하는 제2 단계와, ⅲ) 제1 로봇암을 구동시키는 제1 구동부 및 제2 로봇암을 구동시키는 제2 구동부에 이동 위치 정보를 전송하여 제1, 2 로봇암들을 일정 위치로 이동시키는 제3 단계를 포함한다.

제1 단계는 제1 단부를 기준으로 제1, 2 로봇암들의 초기 각도값을 산출하는 단계와, 초기 각도값을 이용하여 제4 단부의 초기 위치 좌표값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 초기 위치 정보는 초기 각도값과 초기 위치 좌표값을 포함할 수 있다.

제2 단계는 힘센서를 통하여 측정되는 외력의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값을 예측하는 단계와, 이동 위치 좌표값과 초기 각도값을 역변환하여 외력이 가해진 이후에 일정 위치로 이동하기 위한 제1, 2 로봇암들의 이동 각도값을 산출하는 단계와, 이동 각도값과 초기 각도값을 차분하여 변환 각도값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 이동 위치 정보는 이동 위치 좌표값과 이동 각도값 및 변환 각도값을 포함하고, 변환 각도값은 제1, 2 로봇암을 일정 위치로 이동시키도록 사용될 수 있다.

이동 위치 좌표값은 초기 위치 좌표값에서 힘센서에 가해지는 외력의 방향을 따르는 선 상에 위치할 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여 본 발명의 로봇암의 위치 산출 장치와, 이를 갖는 다관절의 로봇암을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 다관절 로봇암을 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따르는 힘센서의 장착상태를 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 로봇암을 통한 본 발명의 위치 산출 장치의 동작원리에 대한 제1예를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 다관절의 로봇암을 보여주는 측면도이다. 도 5는 본 발명의 로봇암의 위치 및 자세 산출 장치의 동작원리에 대한 제2예를 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명의 로봇암의 위치 및 자세 산출 장치를 보여주는 블록도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 로봇암은 인체의 상지에 장착되는 다관절의 로봇암이다.

다관절 로봇암(100)은 그 일단이 인체(10)의 어깨부분에서 중심축(C)을 이루고, 타단이 인체(10)의 손목 부분에 위치되고 자유단을 이룬다. 2개의 다관절 로봇암(100)은 서로 회전되도록 연결된다. 다관절 로봇암(100)은 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암(100, 도 2의 상부에 위치하는 로봇암)과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하는 제2 로봇암(100, 도 2의 하부에 위치하는 로봇암)을 포함한다. 이때, 제3 단부는 제2 단부에 회전 가능하게 결합된다.

로봇암들(100)에는 구동부(200)가 설치된다. 구동부(200)는 외부로부터 전원을 인가 받아 로봇암들(100)을 각각 구동시킬 수 있다. 구동부(200)는 제1 단부에 설치되어 제1 로봇암(100)을 구동시키는 제1 구동부(도시하지 않음)와, 제3 단부에 설치되어 제2 로봇암(100)을 구동시키는 제2 구동부(200)를 포함한다.

제2 로봇암(100)의 타단에는 힘센서(300)가 장착된다. 힘센서(300)는 인체(10)의 손목에 해당하는 위치에 설치되며, 사람의 동작에 의해 로봇과 사람 사이에서 발생하는 상대적인 외력에 대한 3축의 힘(F)의 크기와 방향을 인지할 수 있다.

또한, 도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 로봇암(100)은 힘센서(300)를 통하여 인지된 힘(F)의 크기와 방향을 통하여 이동하고자 하는 위치를 추정하여 구동부(200)로 신호를 전송하여 로봇암(100)을 구동시킬 수 있는 위치 산출 장치(400)를 구비한다.

위치 산출 장치(400)는 로봇암들(100)의 초기 위치 정보를 산출하는 초기 위치 산출부(410)와, 제2 로봇암(100)의 제4 단부에 외력이 가해지면 초기 위치 정보를 사용하여 제2 로봇암(100)의 제4 단부의 이동 위치 정보를 산출하는 이동 위치 산출부(420)와, 이동 위치 정보를 통하여 구동부(200)로 전기적 신호를 전송하여 로붓암들(100)을 일정 위치로 이동시키는 제어부(430)를 구비한다.

여기서, 초기 위치 산출부(410)는 중심축(C)과 로봇암들(100)과 이루는 초기 각도값(θ2, θ3)을 측정하는 각도 측정 수단(411)과, 초기 각도값(θ2, θ3)을 사용하여 로봇암(100)의 끝단에 대한 초기 위치 좌표값(A, P)을 측정하는 좌표 측정 수단(412)을 구비한다.

초기 위치 정보는 초기 각도값(θ2, θ3)과 초기 위치 좌표값(A, P)이다.

그리고, 이동 위치 산출부(420)는 힘센서(300)를 통하여 측정되는 힘(F)의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값(A', P')을 측정하는 좌표 예측 수단(421)과, 초기 위치 좌표값에 외력의 힘의 크기와 방향에 따라 이동한 위치 좌표값(A', P')을 역변환하여 외력이 가해진 이후에 일정 위치로 이동된 로봇암들(100)과 중심축(C)과 이루는 이동 각도값(θ2', θ3')을 산출하는 역변환 처리부(422)와, 이동 각도값(θ2', θ3')과 초기 각도값(θ2, θ3)을 차분하여 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)을 산출하는 변환 각도 산출 수단(423)을 구비한다.

이동 위치 정보는 이동 위치 좌표값(A', P')과 이동 각도값(θ2', θ3')과 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)을 포함한다.

변환 각도값(Δθ2, Δθ3)은 구동부(200)로 전송되는 전기적 신호인 것이 바람직하다.

또한, 이동 위치 좌표값(A', P')는 초기 위치 좌표값(A, P)에서의 외력에 의하여 형성되는 힘(F)의 방향을 따르는 선 상에 위치한다.

상기에서 미 설명 부호인 '20'은 제2 로봇암(100)과 인체(10)의 손목 부분을 체결하는 인터페이스이고, 이 인터페이스는 제2 로봇암(100)의 제4 단부에 장착된다.

다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 착용형 로봇암의 위치 산출 장치와, 이를 갖는 다관절의 로봇암의 작용 및 효과와, 이를 통하여 본 발명의 로봇암의 위치 산출 장치를 사용한 다관절의 로봇암 위치 이동방법을 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 로봇암의 위치 및 자세 산출 장치를 사용한 다관절의 로봇암 위치 이동방법을 보여주는 흐름도이다. 도 8은 본 발명에 따르는 제1 단계를 보여주는 흐름도이다.

도 2 내지 도 6 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 그 일단이 중심축(C)을 이루고 타단이 자유단을 이루며 서로 회전하도록 연결되는 제1, 2 로봇암들(100)의 초기 위치 정보를 취득하는 제1 단계를 거친다(S100).

본 발명의 로봇암(100)은 인체(10)의 상지에 착용된다.

이때, 본 발명에 따르는 초기 위치 산출부(410)는 로봇암(100)의 초기 위치 정보를 산출할 수 있다.

즉, 도 3 및 도 4를 참조하면, 로봇암들(100)에는 구동부(200)가 설치되는 O point 및 A point와 인체(10)의 손목 부분에 해당하는 제2 로봇암(100)의 제4 단부인 P point로 구분된다. O point는 인체(10)의 어깨에 해당하고 로봇암(100)의 중심축(C)이다.

이때, 인체(10)는 상지를 일정 위치로 이동하기 위하여 힘(F)을 발생시킬 수 있다.

이어, 본 발명에 따르는 초기 위치 산출부(410)는 로봇암들(100)의 초기 위치 정보를 산출한다.

즉, 본 발명에 따르는 각도 측정 수단(411)은 로봇암들(100)과 중심축(C)과의 초기 각도값인 θ2와 θ3를 산출한다(S10).

또한, 본 발명에 따르는 좌표 측정 수단(412)은 초기 각도값과 로봇암(100)의 길이를 사용하여 제2 로봇암(100)의 제4 단부의 초기 위치 좌표값인 A(YA,ZA), P(YP,ZP)를 산출한다(S120).

이어, 힘센서(300)에 힘이 가해지면 초기 위치 정보를 사용하여 제2 로봇암(100)의 제4 단부가 이동해야 할 이동 위치 정보를 산출하는 제2 단계를 거친다(S200).

도 4를 참조하면, 인체(10)로부터 입력된 힘(F)은 초기 위치인 P 위치에서 힘(F)을 나타낼 수 있다. 또한, 힘(F)의 방향과 동일 선 상의 이동위치인 P'을 결정할 수 있다. 이때 k는 힘(F)을 위치의 값으로 변경 시켜주는 상수이다. k의 크기에 따라 P'의 크기가 달라진다.

이때, 인체(10)의 손목에 해당하는 제2 로봇암(100)의 제4 단부에 설치된 힘센서(300)는 인체(10)의 동작에 의해 로봇과 사람 사이에서 발생하는 상대적인 힘을 입력받고, 입력된 힘(F)의 크기와 방향을 인지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 좌표 예측 수단(421)은 힘센서(300)를 통하여 측정되는 힘(F)의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값(A', P')을 산출하여 인체(10)의 상지의 동작을 추정할 수 있다(S210).

이어, 본 발명에 따르는 역변환 처리부(422)는 이동 위치 좌표값인 P'를 역변환 함으로 외력 입력에 의해 로봇암(100)이 이동하게 될 P'의 위치로 이동하기 위한 로봇암들(100)의 중심축(C)으로부터 이동 각도값인 θ2', θ3'을 산출할 수 있다(S220).

이어, 본 발명에 따르는 변환 각도 산출 수단(423)은 산출된 이동 각도값(θ2', θ3')과 초기 각도값(θ2, θ3)을 차분하여 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)을 산출 할 수 있다(S230).

따라서, 산출된 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)은 전기적 신호의 형태로 본 발명에 따르는 제어부(430)로 전송된다.

여기서, 본 발명에 따르는 역변환 처리부(422) 및 변환 각도 산출 수단(423)에서 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)을 산출하는 구체적인 방법으로는 전형적으로 역변환 또는 역기구학이라 칭하여지는 변환식을 사용한다.

이는 통상 로봇암(100)의 손끝의 툴위치와 자세에서 각 관절의 각도를 구하는 변환식이다. 변환식에 대해서는 다양한 문헌(예컨대, "로봇기초이론" : 요시카와 츠네오 저)에 기재되어 있기 때문에 이하에서는 생략하기로 한다.

다음, 본 발명에 따르는 제어부(430)는 변환 각도값(Δθ2, Δθ3)인 이동 위치 정보를 사용하여 로붓암들(100)을 일정 위치로 이동시키는 제3 단계를 거친다(S300).

즉, 제어부(430)는 구동부(200)로 전기적 신호를 전송한다. 구동부(200)는 로봇암들(100)을 초기 각도값인 θ2, θ3에서 Δθ2, Δθ3 만큼 회전되도록 구동시키어 위치시킬 수 있다.

한편, 도 5에는 본 발명의 착용형 다관절 로봇암(100)이 3차원 공간에서 인체(10)의 손목 부분과 로봇암(100) 사이의 힘센서(300)로 측정된 외력에 의해 초기 위치(P)에서 이동 위치(P')로 이동하는 것을 보여주고 있다.

이러한 경우에도, 본 발명의 위치 산출 장치(400)를 통하여 상기와 같은 정보를 산출하는 방법은 동일하다. 다만, X,Y,Z의 3축을 이루기 때문에 좌표값이 3축에 대한 좌표값을 갖는다.

즉, 본 발명에 따르는 각도 측정 수단(411)은 θ1, θ2, θ3를 측정할 수 있고, 좌표 측정 수단(412)은 P(XP, YP, ZP)를 산출할 수 있다.

이어, 좌표 예측 수단(421)은 P'(XP', YP', ZP')를 산출할 수 있고, 역변환 처리부(422)는 θ1', θ2', θ3'를 산출할 수 있고, 변환 각도 산출 수단(423)은 Δθ1, Δθ2, Δθ3를 산출할 수 있다.

변환 각도 산출 수단(423)은 Δθ1, Δθ2, Δθ3을 전기적 신호의 형태로 제어부(430)로 전송한다.

따라서, 제어부(430)는 구동부(200)로 전기적 신호를 전송한다. 구동부(200)는 로봇암들(100)을 초기 각도값인 θ1, θ2, θ3에서 Δθ1, Δθ2, Δθ3 만큼 회전되도록 구동시키어 위치시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 인체의 상지에 장착되는 착용형 다관절 로봇암의 손목부분에 인체로부터 외력이 가해지면 외력의 3축으로의 힘의 방향과 크기를 사용하여 로봇암이 인체의 상지인 사람의 팔의 이동위치를 추정함과 아울러 로봇암을 이동 위치로 이동시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 인체의 상지에 장착되는 다관절 로봇암의 손목부분에 3축의 힘 센서를 장착하여 힘의 크기와 방향을 측정함으로써, 공간상의 모든 정보 획득을 위해 필요한 6축 힘 센서를 사용함에 따른 관련 부가 장비로 인한 고가를 현저하게 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하며 상기 제3 단부가 상기 제2 단부에 회전 가능하게 결합되는 제2 로봇암을 포함하는 복수의 로봇암들;

   상기 제1 단부에 설치되어 상기 제1 로봇암을 구동시키는 제1 구동부 및 상기 제3 단부에 설치되어 상기 제2 로봇암을 구동시키는 제2 구동부를 포함하는 복수의 구동부들;

   상기 제4 단부에 설치되며, 인체가 동작함에 따라 인체와 상기 제1, 2 로봇암들과의 사이에서 발생하는 상대적인 외력에 대해 3축 방향에 따른 힘의 크기와 방향을 측정하는 힘센서;

   상기 제1, 2 로봇암들의 초기 위치 정보를 산출하는 초기 위치 산출부;

   상기 힘센서에 외력이 입력되면 상기 초기 위치 정보를 사용하여 상기 제4 단부의 이동 위치 정보를 예측하는 이동 위치 산출부; 및

   상기 제1, 2 구동부로 상기 이동 위치 정보를 전송하여 상기 제1, 2 로봇암들을 일정 위치로 이동시키는 제어부

   를 포함하는 착용형 다관절 로봇암.
6. 제5항에 있어서,

   상기 초기 위치 산출부는 상기 제1 단부를 기준으로 상기 제1, 2 로봇암들의 초기 각도값을 측정하는 각도 측정 수단과, 상기 초기 각도값을 사용하여 상기 제4 단부에 대한 초기 위치 좌표값을 측정하는 좌표 측정 수단을 구비하되,

   상기 초기 위치 정보는 상기 초기 각도값과 상기 초기 위치 좌표값을 포함하는 착용형 다관절 로봇암.
7. 제6항에 있어서,

   상기 이동 위치 산출부는 상기 힘센서로 입력되는 상대적인 외력의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값을 예측하는 좌표 예측 수단과, 상기 이동 위치 좌표값을 역변환하여 외력이 가해진 이후에 일정 위치로 이동하기 위해 상기 제1, 2 로봇암들의 이동 각도값을 산출하는 역변환 처리부와, 상기 이동 각도값과 상기 초기 각도값을 차분하여 변환 각도값을 산출하는 변환 각도값 산출수단을 구비하되,

   상기 이동 위치 정보는 상기 이동 위치 좌표값과 상기 이동 각도값 및 상기 변환 각도값을 포함하고, 상기 변환 각도값은 전기적 신호로 변환되어 상기 제1, 2 구동부로 전송되는 착용형 다관절 로봇암.
8. 제7항에 있어서,

   상기 이동 위치 좌표값은 상기 초기 위치 좌표값에서 상기 힘센서에 가해지는 외력의 방향을 따르는 선 상에 위치하는 착용형 다관절 로봇암.
9. 인체의 어깨에 대응하는 제1 단부 및 인체의 팔꿈치에 대응하는 제2 단부를 구비하는 제1 로봇암과, 인체의 팔꿈치에 대응하는 제3 단부 및 인체의 손목에 대응하는 제4 단부를 구비하며 상기 제3 단부가 상기 제2 단부에 회전 가능하게 결합되는 제2 로봇암의 초기 위치 정보를 취득하는 제1 단계;

   상기 제4 단부에 설치된 힘센서로 인체의 동작에 의해 상기 제1, 2 로봇암들과 인체의 사이에서 발생하는 외력이 입력되면 상기 초기 위치 정보를 사용하여 상기 제4 단부의 이동 위치 정보를 예측하는 제2 단계; 및

   상기 제1 로봇암을 구동시키는 제1 구동부 및 상기 제2 로봇암을 구동시키는 제2 구동부에 상기 이동 위치 정보를 전송하여 상기 제1, 2 로봇암들을 일정 위치로 이동시키는 제3 단계

   를 포함하는 착용형 다관절 로봇암의 위치 이동 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 단계는 상기 제1 단부를 기준으로 상기 제1, 2 로봇암들의 초기 각도값을 산출하는 단계와, 상기 초기 각도값을 이용하여 상기 제4 단부의 초기 위치 좌표값을 산출하는 단계를 포함하되,

    상기 초기 위치 정보는 상기 초기 각도값과 상기 초기 위치 좌표값을 포함하는 착용형 다관절 로봇암의 위치 이동 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제2 단계는 상기 힘센서를 통하여 측정되는 외력의 크기와 방향에 따라 이동 위치 좌표값을 예측하는 단계와, 상기 이동 위치 좌표값과 상기 초기 각도값을 역변환하여 외력이 가해진 이후에 일정 위치로 이동하기 위한 상기 제1, 2 로봇암들의 이동 각도값을 산출하는 단계와, 상기 이동 각도값과 상기 초기 각도값을 차분하여 변환 각도값을 산출하는 단계를 포함하되,

    상기 이동 위치 정보는 상기 이동 위치 좌표값과 상기 이동 각도값 및 상기 변환 각도값을 포함하고, 상기 변환 각도값은 상기 제1, 2 로봇암을 일정 위치로 이동시키도록 사용되는 착용형 다관절 로봇암의 위치 이동 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 이동 위치 좌표값은 상기 초기 위치 좌표값에서 상기 힘센서에 가해지는 외력의 방향을 따르는 선 상에 위치하는 착용형 다관절 로봇암의 위치 이동 방법.

Images