KR100963633B1

KR100963633B1 - Shoulder Jointing Actuator for Robot

Info

Publication number: KR100963633B1
Application number: KR1020080068171A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 신동익; 임성진; 황순웅; 이용철
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-06-15
Also published as: KR20100007515A

Abstract

본 발명은 로봇용 어깨 관절 액츄에이터에 관한 것으로, 하우징부재(30)에 장착되는 피치 모션 회전체부재(40)와, 요 모션 회전체부재(60), 상기 피치 모션 회전체부재(40)를 피치 모션으로 작동하는 제 1 회전 모터(10)와, 상기 요 모션 회전체 부재(60)를 요 모션으로 작동하는 제 2 회전 모터(20)와, 제 1, 2 회전 모터(10, 20)의 작동을 제어하는 제어기기(80)를 포함하여 하나로 모듈화한 것이다.The present invention relates to a shoulder joint actuator for a robot, and pitches a pitch motion rotating body member (40), a yaw motion rotating body member (60), and the pitch motion rotating body member (40) mounted to the housing member (30). Operation of the first rotary motor 10 operating in motion, the second rotary motor 20 operating the yaw motion rotating member 60 in yaw motion, and the first and second rotary motors 10, 20. Including the controller 80 to control the one is modular.

본 발명은 로봇을 구성하는 어깨 관절 액츄에이터를 하나의 모듈로 개발함으로써, 로봇을 구성하는 각 부분을 패키지화하는 효과가 있는 것이다.The present invention has the effect of packaging each part constituting the robot by developing the shoulder joint actuator constituting the robot as a module.

또한 본 발명은 어깨 관절 액츄에이터를 독립적으로 제어하는 분산 제어 시스템으로 로봇 관절 동작의 구현 유연성을 높이고, 다자유도 로봇을 구현하는데 있어 공간적, 동시성의 한계를 극복하는 효과가 있는 것이다.In addition, the present invention is to increase the flexibility of the implementation of the robot joint operation as a distributed control system to independently control the shoulder joint actuator, and has the effect of overcoming the limitations of spatial and concurrency in implementing a multi-degree of freedom robot.

Description

Shoulder Jointing Actuator for Robot

본 발명은 로봇용 어깨 관절 액츄에이터에 관한 것으로, 더 상세하게는 어깨 관절 액츄에이터를 독립 모듈화하도록 발명된 것이다.The present invention relates to a shoulder joint actuator for a robot, and more particularly, to the independent modularization of the shoulder joint actuator.

일반적으로 근래의 산업현장에서는 사람의 인력을 대신하여 고난이도의 작업을 정확하게 수행하기 위한 산업용 로봇이 사용되고 있다In general, industrial robots are used to accurately perform high-level tasks on behalf of human resources.

또한 로봇은 점차적으로 다양하게 개발되어 산업용 로봇뿐만 아니라 회사의 안내용 로봇 등과 같은 서비스용 로봇으로 사용되고 있으며, 그리고, 인간과 같이 2발 직립 보행을 하는 휴머노이드 로봇이 개발되고 있다.In addition, robots are gradually developed in various ways, and are used not only for industrial robots, but also for service robots such as company-guided robots, and humanoid robots that walk two-upright like humans have been developed.

상기 산업용 로봇, 서비스용 로봇, 휴머 노이드 로봇은 팔 관절을 이루는 로봇 암이 기본적으로 구비되며, 이러한 로봇 암은 통상 모터와 독립형 구동 드라이버 형태로써 여러 개의 단일 구동체로 이루어지는데, 상기 로봇 암에서 각 관절부를 작동시키는 모터는 단순히 직렬로 배치되어 각 관절 부분이 연결된 상태로만 작동 가능하도록 구성되는 것이다.The industrial robot, a service robot, and a humanoid robot are basically provided with a robot arm constituting an arm joint, and the robot arm is usually composed of a plurality of single driving bodies in the form of a motor and an independent drive driver, each joint part of the robot arm. The motor for operating the motor is simply arranged in series and configured to be operable only with each joint part connected.

그러나, 상기한 종래의 로봇 암에 적용되는 다 자유도 관절은 기술 개발에서의 상이한 구형 메커니즘과 그에 따른 부품의 상이성으로 인해 구동 모듈의 구현에 많은 어려움이 존재하기 때문에, 이러한 로봇용 다 자유도 관절 메카니즘은 모터와 독립형 구동 드라이버 형태로 되어 있는 여러개의 단일 구동체의 조합으로 구성되는데, 상기 단일 구동체의 모터가 단순한 직렬형 모터 배치에 의존하고 있어 공간적, 동시성에 한계가 있는 문제점이 있었던 것이다.However, the multi-degree of freedom joint applied to the above-described conventional robotic arm has many difficulties in the implementation of the drive module due to the different spherical mechanisms in the technology development and the difference in the parts thereof. The joint mechanism consists of a combination of a motor and several single drives in the form of a standalone drive driver. The single drive motor has a problem in that there is a limitation in space and concurrency since the motor of the single drive depends on a simple series motor arrangement. .

본 발명의 목적은 피치와 요 모션을 하는 모터를 포함하여 일체로 모듈화함으로써 개별 제어없이 로봇 관절 동작의 구형 유연성을 높일 수 있는 로봇용 어깨 관절 액츄에이터를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a shoulder joint actuator for a robot that can increase the spherical flexibility of robot joint motion without individual control by integrally modularizing the motor including pitch and yaw motion.

이러한 본 발명의 과제는 전기 전원을 공급받아 작동되어 제 1 샤프트를 회전시키는 제 1 회전 모터와,The object of the present invention is a first rotary motor to operate by receiving electric power to rotate the first shaft,

전기 전원을 공급받아 작동되어 제 2 샤프트를 회전시키는 제 2 회전 모터와;A second rotary motor operated by electric power to rotate the second shaft;

상기 제 1, 2 회전 모터의 제 1, 2 샤프트가 서로 반대편으로 돌출되게 상기 제 1, 2 회전 모터가 장착 고정되는 하우징부재와;A housing member to which the first and second rotary motors are mounted and fixed so that the first and second shafts of the first and second rotary motors protrude to opposite sides;

상기 제 1 회전 모터의 제 1 샤프트가 돌출된 상기 하우징부재의 일면에 구비되며, 제 1 회전 모터의 제 1 샤프트에 연결되어 제 1 샤프트의 회전 방향과 대응되게 회전하는 피치 모션 회전체부재와;A pitch motion rotary member provided on one surface of the housing member from which the first shaft of the first rotary motor protrudes and connected to the first shaft of the first rotary motor to rotate corresponding to the rotational direction of the first shaft;

상기 제 2 회전 모터의 제 2 샤프트부가 돌출된 하우징부재의 타면에 구비되며, 제 2 샤프트부의 회전 방향과 수직 방향으로 회전하는 힌지부를 구비한 고정부재와;A fixing member provided on the other surface of the housing member protruding from the second shaft portion of the second rotary motor, the fixing member having a hinge portion rotating in a direction perpendicular to the rotation direction of the second shaft portion;

상기 고정부재의 힌지부에 회전 가능하게 힌지 결합하는 요 모션 회전체부재와;A yaw motion rotating body member rotatably hinged to the hinge portion of the fixing member;

상기 제 2 샤프트의 회전력을 요 모션 회전체부재로 전달하여 요 모션 회전체부재를 제 2 샤프트의 회전방향과 수직방향으로 회전시키는 동력 전달 기어부재와;A power transmission gear member for transmitting the rotational force of the second shaft to the yaw motion rotator member to rotate the yaw motion rotator member in a direction perpendicular to the rotational direction of the second shaft;

상기 하우징부재에 구비되며, 제 1, 2 회전 모터의 작동을 제어하는 제어기기를 포함한 로봇용 어깨 관절 액츄에이터를 제공함으로써 해결되는 것이다.It is solved by providing a shoulder joint actuator for the robot, which is provided in the housing member and includes a controller for controlling the operation of the first and second rotary motors.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 분해 사시도로서, 본 발명의 구성을 각각 분해하여 상세히 나타내고 있다.1 is an exploded perspective view of the present invention, in which the constitution of the present invention is shown in detail.

도 2는 본 발명을 도시한 사시도로서, 도 1에서 분해된 것을 조립하여 완성된 본 발명을 나타내고 있다.2 is a perspective view showing the present invention, showing the present invention completed by assembling the disassembled in FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 단면도로서, 피치 모션 회전체부재의 구성을 나타내고 있다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, showing the configuration of the pitch motion rotating member.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 하모닉 드라이버를 도시한 개략도로서, 하모닉 드라이버의 작동 상태를 예시하고 있다.4A to 4B are schematic diagrams showing the harmonic driver of the present invention, illustrating an operating state of the harmonic driver.

이하, 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명의 제 1, 2 회전 모터(10, 20)는 각각 전기 전원을 공급받아 회전력을 발생시키는 것으로, 발생된 회전력을 출력하는 출력축으로 제 1, 2 샤프트(11, 21)를 각각 구비한다.Hereinafter, as shown in FIG. 1, the first and second rotary motors 10 and 20 of the present invention generate electric torque by receiving electric power, respectively, and output first and second shafts as output shafts for outputting the generated rotary force. 11 and 21), respectively.

또, 상기 제 1, 2 회전 모터(10, 20)는 각각 제 1, 2 샤프트(11, 21)가 각각 서로 반대편을 향하도록 하우징부재(30)에 장착되는 것을 기본으로 하며, 각각 상, 하부를 향하도록 하우징부재(30)에 장착되는 것을 기본으로 하여 설명한다.In addition, the first and second rotary motors 10 and 20 are basically mounted on the housing member 30 such that the first and second shafts 11 and 21 face the opposite sides, respectively, and the upper and lower portions are respectively. It will be described on the basis of being mounted to the housing member 30 so as to face.

상기 하우징부재(30)는 제 1 회전 모터(10)의 제 1 샤프트(11)가 관통되어 결합하는 제 1 샤프트 결합구멍(31a)을 구비하며, 제 1 회전 모터(10)의 단부가 장착되고, 제 2 회전 모터(20)의 반대측 단부가 장착되는 제 1 하우징부(31)와;The housing member 30 has a first shaft coupling hole 31a through which the first shaft 11 of the first rotary motor 10 penetrates and is coupled thereto, and an end of the first rotary motor 10 is mounted. A first housing part 31 on which an opposite end of the second rotary motor 20 is mounted;

제 2 회전 모터(20)의 제 2 샤프트(21)가 관통되어 결합하는 제 2 샤프트 결합구멍(32a)을 구비하며, 제 2 회전 모터(20)의 단부가 장착되고, 제 2 회전 모터(20)의 반대측 단부가 장착되는 제 2 하우징부(32)를 포함한다.The second shaft 21 of the second rotary motor 20 has a second shaft coupling hole 32a through which the second shaft 21 is coupled, and an end of the second rotary motor 20 is mounted, and the second rotary motor 20 is mounted. And a second housing portion 32 to which the opposite end of the mount is mounted.

즉, 제 1 회전 모터(10)의 일단부는 제 1 샤프트(11)가 제 1 샤프트 결합구멍(31a)을 통해 결합하여 제 1 하우징부(31)에 장착되고, 반대측 단부는 제 2 하우징부(32)에 장착 고정되는 것이다.That is, one end of the first rotary motor 10 is coupled to the first housing portion 31 by coupling the first shaft 11 through the first shaft coupling hole 31a, and the opposite end portion is connected to the second housing portion ( 32) is fixed to the mounting.

또 제 2 회전 모터(20)의 일단부는 제 2 샤프트(21)가 제 2 샤프트 결합구멍(32a)을 통해 결합하여 제 2 하우징부(32)에 장착되고, 반대측 단부는 상기 제 1 하우징부(31)에 장착 고정되는 것이다.In addition, one end of the second rotary motor 20 is coupled to the second housing portion 32 by coupling the second shaft 21 through the second shaft coupling hole 32a, and the opposite end thereof is the first housing portion ( 31) will be fixed to the mounting.

상기 제 1, 2 회전 모터(10, 20)는 제 1, 2 하우징부(31, 32)에 각각 볼트로 볼팅되어 장착되는 것을 기본으로 하여 볼트를 풀어 해제함으로써 분해 가능한 것이다.The first and second rotary motors 10 and 20 may be disassembled by releasing and releasing the bolts based on bolts mounted to the first and second housing parts 31 and 32, respectively.

또 상기 하우징부재(30)에는 제 1, 2 회전 모터(10, 20)의 작동을 제어하는 제어기기(80)가 구비되며, 상기 제어기기(80)는 외부로부터 작동 신호를 인가받아 모터의 회전 속도 및 방향 등을 제어하는 것으로, 제 1, 2 회전 모터(10, 20) 중 어느 하나의 모터 케이싱 내에 내장되어 구비되는 것을 기본으로 하며, 제 1, 2 회전 모터(10, 20)를 장착하고 남은 하우징부재(30)의 내부 공간을 이용하여 하우징부재(30)에 장착될 수도 있는 것이다.In addition, the housing member 30 is provided with a controller 80 for controlling the operation of the first and second rotary motors 10 and 20, the controller 80 is applied to the operating signal from the outside to rotate the motor By controlling the speed and direction, etc., it is basically built in the motor casing of any one of the first and second rotary motors 10 and 20, and the first and second rotary motors 10 and 20 are mounted. It may be mounted to the housing member 30 by using the internal space of the remaining housing member 30.

한편, 상기 제 1 회전 모터(10)의 제 1 샤프트(11)가 돌출된 상기 하우징부재(30)의 일면 즉, 제 1 하우징부(31)의 하부면에는 제 1 회전 모터(10)의 제 1 샤프트(11)에 연결되어 회전력을 전달받아 제 1 샤프트(11)의 회전 방향과 대응되게 회전하는 피치 모션 회전체부재(40)가 구비된다.On the other hand, one surface of the housing member 30 from which the first shaft 11 of the first rotary motor 10 protrudes, that is, the lower surface of the first housing part 31, is formed on the first surface of the first rotary motor 10. A pitch motion rotary member 40 is connected to the first shaft 11 to receive a rotational force and rotate corresponding to the rotational direction of the first shaft 11.

상기 피치 모션 회전체부재(40)는 제 1 회전 모터(10)의 회전력을 전달받아 모터 하우징의 중심에서 회전하여 회전력을 출력하는 피치 모션 출력부(41)와; The pitch motion rotating member 40 includes a pitch motion output unit 41 which receives the rotational force of the first rotary motor 10 and rotates at the center of the motor housing to output the rotational force;

상기 하우징부재(30)의 중심에 결합되어 상기 피치 모션 출력부(41)에 연결되는 입력 축(100)을 구비하여 상기 제 1 회전 모터(10)의 회전력을 피치 모션 출력부(41)로 전달하는 기어부(42)를 포함한다.The input shaft 100 coupled to the center of the housing member 30 and connected to the pitch motion output unit 41 transmits the rotational force of the first rotary motor 10 to the pitch motion output unit 41. It includes a gear portion 42.

상기 기어부(42)는 제 1 회전 모터(10)의 제 1 샤프트(11)에 결합하는 제 1 스퍼어 기어(42a)와;The gear unit 42 includes a first spur gear 42a coupled to the first shaft 11 of the first rotary motor 10;

상기 피치 모션 출력부(41)로 회전력을 전달하는 입력 축(100)이 구비되며, 입력 축(100)에 결합하여 제 1 스퍼어 기어(42a)에 맞물리려 회전하는 제 2 스퍼어 기어(42b)를 포함한다.An input shaft 100 for transmitting rotational force to the pitch motion output unit 41 is provided, and is coupled to the input shaft 100 to be engaged with the first spur gear 42a to rotate to the second spur gear 42b. ).

또 상기 피치 모션 출력부(41)는 도 4a에서 도시한 바와 같이 링 형상으로 형성되며 상기 하우징부재(30)의 일면에 장착되고, 내주면에 치가 형성된 서큘러 스플라인(Circular Spline)(91)과;In addition, the pitch motion output unit 41 is formed in a ring shape as shown in FIG. 4A, is mounted on one surface of the housing member 30, and a circular spline 91 having teeth formed on an inner circumferential surface thereof;

외주면에 상기 서큘러 스플라인(91)의 치에 맞물리는 치가 형성되고, 출력 축에 연결되며 금속 탄성체로 컵 형상으로 형성된 플렉스 스플라인(Flex Spline)(92)과;A flex spline 92 formed on an outer circumferential surface thereof and engaging teeth of the circular spline 91 and connected to an output shaft and formed in a cup shape with a metal elastic body;

상기 기어부(42)의 입력 축(100)에 연결되는 타원형상의 캠(93a) 외주면에 볼 베어링(93b)을 매개로 회전하며 탄성 변형하는 외륜(93c)이 구비되는 웨이브 제너레이터(Wave Generator)(93)를 포함한 하모닉 드라이브(90)를 사용하는 것이 바람직하다.Wave generator (Wave Generator) is provided on the outer peripheral surface of the elliptical cam (93a) connected to the input shaft (100) of the gear unit 42, the outer ring (93c) to rotate and elastically deform through the ball bearing (93b) ( It is preferred to use a harmonic drive 90 including 93).

또 상기 하모닉 드라이브(90)는 서큘러 스플라인(91)의 내치를 플렉스 스플라인(92)의 외치보다 많게 형성하여 감속하는 것이다.In addition, the harmonic drive 90 decelerates by forming more internal values of the circular splines 91 than external values of the flex spline 92.

상기 웨이브 제너레이터(93)는 상기 기어부(42)의 입력 축(100)이 결합하여 고정되는 타원형 캠(93a)과, 상기 캠(93a)의 외주면에 구비되는 볼 베어링(93b)과, 상기 볼 베어링(93b)의 볼을 매개로 탄성 변형하는 외륜(93c)을 구비한 것이다.The wave generator 93 includes an elliptical cam 93a to which the input shaft 100 of the gear unit 42 is coupled and fixed, a ball bearing 93b provided on an outer circumferential surface of the cam 93a, and the ball. The outer ring 93c which elastically deforms through the ball of the bearing 93b is provided.

즉, 상기 하모닉 드라이브(90)의 플렉스 스플라인(92)은 웨이브 제너레이터(93)에 의해 탄성적으로 타원형상을 가지도록 변형되는데, 타원 형상의 장축에서 외치가 서큘러 스플라인(91)의 내치와 맞물리고, 단축에서는 치가 분리된 상태로 유지되는 것이다.That is, the flex spline 92 of the harmonic drive 90 is deformed to have an elliptical shape elastically by the wave generator 93. In the long axis of the ellipse shape, the external teeth engage with the internal teeth of the circular spline 91. In the short axis, the teeth remain separated.

그리고 입력 축(100)을 통해 웨이브 제너레이터(93)를 회전시키면 도 4b에서 도시한 바와 같이 플렉스 스플라인(92)은 탄성 변형하여 타원 형상에서 장축 부분이 회전하게 되는데, 이와 함께 플렉스 스플라인(92)의 외치와 서큘러 스플라인(91)의 내치가 맞물린 위치가 순차적으로 이동해 가면서 플렉스 스플라인(92)이 회전하게 되는 것이다.When the wave generator 93 is rotated through the input shaft 100, as shown in FIG. 4B, the flex spline 92 is elastically deformed so that the long axis portion rotates in an ellipse shape, together with the flex spline 92. The flex spline 92 is rotated while the position where the inner tooth of the outer tooth and the circular spline 91 are engaged moves sequentially.

이렇게 회전되는 플렉스 스플라인(92)의 회전력을 출력으로 하여 사용하는 것이다.The rotation force of the flex spline 92 rotated as described above is used as an output.

한편, 하우징부재(30)에서 상기 제 2 회전 모터(20)의 제 2 샤프트(21)가 돌출된 타면에는 제 2 샤프트(21)의 회전 방향과 수직 방향으로 회전하는 힌지부를 구비한 고정부재(50)가 구비된다.On the other hand, the other side of the housing member 30 protruding from the second shaft 21 of the second rotating motor 20, the fixing member having a hinge portion that rotates in a direction perpendicular to the rotation direction of the second shaft 21 ( 50).

상기 고정부재(50)는 힌지부에 요 모션의 회전력을 전달하는 입력 축(100)이 결합하는 베어링을 구비하여 입력 축(100)이 원활히 회전되도록 안내하며, 제 2 하우징부(32)의 상부면에서 중앙부분에 돌출되게 볼트로 체결되어 장착되어 일 측에는 힌지부에 회전 가능하게 힌지 결합하여 요 모션으로 작동하는 요 모션 회전체부재(60)가 구비되고, 반대 측에는 상기 제 2 샤프트(21)의 회전력을 요 모션 회전체부재(60)로 전달하여 요 모션 회전체부재(60)를 제 2 샤프트(21)의 회전방향과 수직방향으로 회전시키는 동력 전달 기어부재(70)가 구비되는 것이다.The fixing member 50 is provided with a bearing coupled to the input shaft 100 for transmitting the rotational force of the yaw motion to the hinge portion to guide the input shaft 100 to rotate smoothly, the upper portion of the second housing portion 32 The bolt is fastened to the center portion from the surface is mounted, the one side is provided with a yaw motion rotating member 60 is rotatably coupled to the hinge portion to operate in the yaw motion, the opposite side the second shaft 21 The power transmission gear member 70 for transmitting the rotational force of the yaw motion rotating member 60 to rotate in the direction perpendicular to the rotation direction of the second shaft 21 by transmitting to the yaw motion rotating member 60.

상기 요 모션 회전체부재(60)는 상기 고정부재(50)의 힌지부에 회전 가능하 게 결합하여 상기 동력 전달 기어부재(70)를 통해 회전력을 전달받아 회전하는 입력 축(100)을 구비하며, 입력 축(100)으로 입력된 회전을 감속하여 출력하는 모션 감속부(61)와;The yaw motion rotating member 60 is rotatably coupled to the hinge portion of the fixing member 50 has an input shaft 100 that is rotated by receiving a rotational force through the power transmission gear member 70 and A motion reduction unit 61 which decelerates and outputs the rotation input to the input shaft 100;

상기 모션 감속부(61)의 출력 축에 연결되며 회전하는 연결 링크부(62)를 포함한다.And a connecting link portion 62 connected to the output shaft of the motion reduction portion 61 and rotating.

상기 연결 링크부(62)는 본 발명인 로봇용 어깨 관절 액츄에이터가 장착되는 로봇 암 몸체에 결합하여 고정되는 부분으로, 결합되는 로봇 암 몸체에 따라 변형되어 다양하게 실시될 수 있음을 밝혀둔다.The connecting link 62 is a part fixed to the robot arm body to which the shoulder joint actuator for the robot is mounted according to the present invention, and it can be found that various modifications can be made depending on the robot arm body to be coupled.

또 상기 모션 감속부(61)는 도 4a에서 도시한 바와 같이 링 형상으로 형성되며 상기 하우징부재(30)의 일면에 장착되고, 내주면에 치가 형성된 서큘러 스플라인(Circular Spline)(91)과;In addition, the motion reduction unit 61 is formed in a ring shape as shown in Figure 4a is mounted on one surface of the housing member 30, a circular spline (91) having a tooth formed on the inner peripheral surface;

상기 하모닉 드라이브(90)의 상세한 구성 및 작동은 상기에서 설명하였으므로 생략함을 밝혀둔다.Detailed configuration and operation of the harmonic drive 90 has been described above, and thus will be omitted.

한편, 상기 요 모션 회전체부재(60)로 제 2 회전 모터(20)의 회전력을 전달하는 동력 전달 기어부재(70)는 제 2 회전 모터(20)의 제 2 샤프트(21)에 결합하는 제 1 베벨 기어(71)와;On the other hand, the power transmission gear member 70 which transmits the rotational force of the second rotary motor 20 to the yaw motion rotating member 60 is coupled to the second shaft 21 of the second rotary motor 20. 1 bevel gear 71;

상기 요 모션 회전체부재(60)의 입력 축(100)에 결합하며, 제 1 베벨 기어(71)에 맞물려 회전하는 제 2 베벨 기어(72)를 포함한다.A second bevel gear 72 is coupled to the input shaft 100 of the yaw motion rotating member 60 and engaged with the first bevel gear 71 to rotate.

즉, 상기 동력 전달 기어부재(70)는 제 1, 2 베벨 기어(71, 72)를 통해 제 2 회전 모터(20)의 회전력을 수직 방향으로 변환해 요 모션 회전체부재(60)가 요 모션으로 작동할 수 있도록 하는 것이다.That is, the power transmission gear member 70 converts the rotational force of the second rotary motor 20 in the vertical direction through the first and second bevel gears 71 and 72 so that the yaw motion rotating member 60 is yaw motion. To make it work.

본 발명은 상기한 바와 같이 피치 모션으로 작동하는 피치 모션 회전체부재(40)와, 요 모션으로 작동하는 요 모션 회전체부재(60), 및 이 두 모션을 제어하는 제어기기(80)까지 포함하여 하나로 모듈화한 어깨 관절 액츄에이터를 제공하는 것이다.The present invention includes a pitch motion rotary member 40 that operates in pitch motion, a yaw motion rotary member 60 that operates in yaw motion, and a controller 80 that controls the two motions as described above. By providing a modular shoulder joint actuator in one.

따라서, 본 발명은 어깨 관절 액츄에이터를 독립적으로 제어하는 분산 제어 시스템으로 로봇 관절 동작의 구현 유연성을 높이고, 다자유도 로봇을 구현하는데 있어 공간적, 동시성의 한계를 극복하는 것이다.Accordingly, the present invention is to increase the flexibility of the implementation of robot joint motion with a distributed control system that independently controls the shoulder joint actuator, and overcome the limitations of spatial and concurrency in implementing a multi-degree of freedom robot.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

도 1은 본 발명의 분해 사시도1 is an exploded perspective view of the present invention

도 2는 본 발명을 도시한 사시도2 is a perspective view of the present invention

도 3은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 단면도3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 하모닉 드라이버를 도시한 개략도4A-4B are schematic diagrams showing the harmonic driver of the present invention;

*도면 중 주요 부호에 대한 설명** Description of the major symbols in the drawings *

10 : 제 1 회전 모터 11 : 제 1 샤프트10: first rotating motor 11: first shaft

20 : 제 2 회전 모터 21 : 제 2 샤프트20: second rotary motor 21: second shaft

30 : 하우징부재 31 : 제 1 하우징부30 housing member 31 first housing part

32 : 제 2 하우징부 40 : 피치 모션 회전체부재32: second housing portion 40: pitch motion rotating member

41 : 피치 모션 출력부 42 : 기어부 41: pitch motion output 42: gear

50 : 고정부재 51 : 힌지부50: fixing member 51: hinge portion

60 : 요 모션 회전체부재 60: yaw motion rotating member

Claims

A first rotating motor operated by electric power to rotate the first shaft;

A second rotary motor operated by electric power to rotate the second shaft;

A housing member to which the first and second rotary motors are mounted and fixed so that the first and second shafts of the first and second rotary motors protrude to opposite sides;

A pitch motion rotary member provided on one surface of the housing member from which the first shaft of the first rotary motor protrudes and connected to the first shaft of the first rotary motor to rotate corresponding to the rotational direction of the first shaft;

A fixing member provided on the other surface of the housing member protruding from the second shaft portion of the second rotary motor, the fixing member having a hinge portion rotating in a direction perpendicular to the rotation direction of the second shaft portion;

A yaw motion rotating body member rotatably hinged to the hinge portion of the fixing member;

A power transmission gear member for transmitting the rotational force of the second shaft to the yaw motion rotator member to rotate the yaw motion rotator member in a direction perpendicular to the rotational direction of the second shaft;

Shoulder housing actuator for a robot, characterized in that provided in the housing member, including a controller for controlling the operation of the first and second rotary motors.

The method according to claim 1,

The housing member includes a first shaft coupling hole through which the first shaft of the first rotary motor passes through and is coupled thereto, the first housing having an end of the first rotary motor mounted thereon and an opposite end of the second rotary motor mounted thereon. Wealth;

And a second shaft engaging hole through which the second shaft of the second rotary motor is coupled, and including a second housing portion to which an end of the second rotary motor is mounted and an opposite end of the second rotary motor is mounted. A shoulder joint actuator for a robot.

The method according to claim 1,

The controller is a shoulder joint actuator for a robot, characterized in that provided in the motor casing of any one of the first, second rotary motor.

The method according to claim 1,

The pitch motion rotating member includes: a pitch motion output unit configured to receive the rotational force of the first rotating motor and rotate at the center of the motor housing to output the rotational force;

And a gear part coupled to a center of the housing member and connected to the pitch motion output part to transmit a rotational force of the first rotating motor to the pitch motion output part.

The method according to claim 4,

The gear unit comprises a first spur gear coupling to a first shaft of a first rotary motor;

And an input shaft for transmitting rotational force to the pitch motion output unit, the second shaft gear coupled to the input shaft to rotate in engagement with the first spur gear.

The method according to claim 5,

A circular spline formed in a ring shape and mounted on one surface of the housing member and having teeth formed on an inner circumferential surface thereof;

A flex spline formed on an outer circumferential surface thereof to be engaged with teeth of the circular spline 91, connected to an output shaft, and formed into a cup shape by a metal elastic body;

Shoulder joint actuator for the robot, characterized in that using a harmonic drive including a wave generator (Wave Generator) is provided on the outer peripheral surface of the elliptical cam connected to the input shaft of the gear unit via a ball bearing and elastically deformed.

The method according to claim 1,

The yaw motion rotating member has an input shaft rotatably coupled to the hinge portion of the fixing member to receive and rotate a rotational force through the power transmission gear member, and decelerate and output a rotation inputted to the input shaft. Wealth;

And a connecting link portion connected to the output shaft of the motion reduction unit and rotating.

The method of claim 7,

A flex spline formed on an outer circumferential surface thereof and engaging teeth of the circular spline, connected to an output shaft, and formed into a cup shape with a metal elastic body;

The method according to claim 1,

The power transmission gear member includes a first bevel gear coupled to the second shaft of the second rotary motor;

And a second bevel gear coupled to the input shaft of the yaw motion rotating member and engaged with the first bevel gear to rotate.