KR101010528B1 - 로봇의 외피 - Google Patents

Abstract

로봇의 외피에 있어서, 베이스(500) 상에 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서(52)와, 촉각 센서의 상방에 배치됨과 아울러, 촉각 센서에 대향하는 면에 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기(50b1)가 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재(50b)와, 제1 부재의 상방에 배치됨과 아울러, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제2 부재(50c)를 구비하도록 구성하였다. 이에 따라 제2 부재를 부드러운 표피로서 구비함과 아울러, 그 표피를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다.

촉각 센서, 코팅재, 감속 기구, 엔코더, 도전성 고무, 절연성 고무, 관절축, 전동 모터, 전극부

Description

로봇의 외피{OUTER COAT OF ROBOT}

본 발명은 로봇의 외피에 관한 것이다.

종래, 하기의 특허 문헌 1에 개시한 바와 같이, 베이스 상에 서로 간격을 두고 이산적으로 배치된 촉각 센서와, 촉각 센서의 전체를 덮도록 그 상방에 배치된 고강성의 소재로 이루어지는 내부 피부(제1 부재)와, 내부 피부를 덮도록 그 상방에 배치된 저강성이고 고마찰 계수를 가지는 소재로 이루어지는 외부 피부(제2 부재)를 구비하며, 외계와의 접촉에 의해 발생하는 하중을 내부 피부를 통하여 촉각 센서에서 검출하도록 한 로봇의 외피가 제안된 바 있다.

또한, 하기의 특허 문헌 2에 개시한 바와 같이, 외측 표면(베이스) 상에 배치된 매트릭스 형태의 촉각 센서와, 그 상방에 배치된 실리콘제의 의사 피부막(제1 부재)을 구비하고, 외계와의 접촉에 의해 발생하는 하중을 정전 용량의 변화로부터 검출하도록 한 로봇의 외피가 제안된 바 있다. 특허 문헌 2에 기재된 기술에 있어서는, 의사 피부막의 촉각 센서의 콤형(빗형상) 전극이 교차하는 검출점의 상방에 해당하는 부위에 단면 볼록형의 관통구멍을 뚫어 거기에 동일 형상의 누름 핀을 수용함과 아울러, 누름 핀의 선단을 의사 피부막의 표면으로부터 돌출시켜 외계에 접촉시킴으로써 외계로부터의 하중을 누름 핀에 의해 검출점에 작용시키도록 구성되 어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공고 평 7-8477호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 2004-230532호 공보

(발명이 해결하고자 하는 과제)

로봇 외피에 있어서는, 외부 피부 또는 의사 피부막으로 이루어지는 표피는 부드러울 것이 요구되는 한편, 그 표피를 통하여 인가되는 하중을 확실하게 검출할 수 있을 것이 요구된다. 그러나, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에 있어서는, 내부 피부가 베이스 상에 이산적으로 배치된 촉각 센서의 전체를 덮도록 배치되므로, 외계와의 접촉에 의해 발생하는 하중이 분산되어 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출할 수 없고, 그 결과, 외계와의 접촉점의 추정 정밀도도 충분하지 않다는 문제가 있었다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 종래 기술에 있어서도, 검출점의 사이가 불감대(不感帶)로 되어 동일한 문제점을 벗어날 수 없는 것이었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하여, 부드러운 표피를 구비함과 아울러, 그 표피를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있도록 한 로봇의 외피를 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 1항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 베이스 상에 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 상기 촉각 센서의 상방에 배치됨과 아울러, 상기 촉각 센서에 대향하는 면에 상기 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 상방에 배치됨과 아울러, 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제2 부재를 구비하도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 2항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 베이스에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 상기 촉각 센서에 대향하는 면에 상기 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 상기 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재와, 상기 제2 부재를 상기 베이스에 고정하는 고정구를 구비하도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 3항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 상기 돌기는 각각 상기 촉각 센서의 각각의 전극의 면적 이상의 면적을 가지는 누름 부위를 그 선단에 구비하도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 4항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 상기 돌기는 각각 원뿔체 형상 또는 반구 형상이 되도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 5항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 상기 제1 부재와 상기 촉각 센서 사이에 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제3 부재를 구비하도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 6항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 상기 제2 부재의 상면에 상기 제2 부재와 마찰 계수에 있어서 서로 다른 코팅재가 도포되도록 구성하였다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 청구 범위 7항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 상기 돌기의 누름 부위가 도전 고무재로 이루어지도록 구성하였다.

(발명의 효과)

청구 범위 1항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 베이스 상에 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 촉각 센서의 상방에 배치됨과 아울러, 촉각 센서에 대향하는 면에 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 제1 부재의 상방에 배치됨과 아울러, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제2 부재를 구비하도록 구성하였으므로, 제2 부재를 부드러운 표피로서 구비함과 아울러, 그 표피를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다.

즉, 제2 부재(부드러운 표피)에 인가되는 하중을 확실하게 검출하기 위해서는 하중을 분산시키지 않고 촉각 센서의 검출점(전극)에 작용시킬 필요가 있는데, 청구 범위 1항에 있어서는 촉각 센서의 상방에 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 형성된 제1 부재를 구비하도록 구성하였으므로, 제1 부재 상에 배치된 제2 부재에 하중이 인가될 때, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서의 검출점에 집중시킬 수 있다.

또한, 현실적으로는, 촉각 센서를 무수하게 배치할 수는 없으며, 유한 개의 센서를 이산적, 즉 부득이하게 서로 어느 정도의 간격을 두고 배치할 수밖에 없는데, 불감대가 발생하면 검출 정밀도가 저하한다. 그러나, 청구 범위 1항에 있어서는 직경이 축소된 돌기가 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성되도록 구성하였으므로, 촉각 센서와 촉각 센서 사이에 인가된 하중을 그들에 분배할 수 있음과 아울러, 분배의 정도에 따라 양 센서 사이의 어느 변에 하중이 인가되었는지를 검출할 수 있다.

이상으로부터, 청구 범위 1항에 따른 로봇 외피에 있어서는, 제2 부재(표피)를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다. 또한 제2 부재(표피)를 구비하도록 구성하였으므로, 외계와의 접촉에 의한 충격을 완화함과 아울러, 접촉 면적을 확대할 수 있고, 로봇이 사람의 형상을 본뜬 휴머노이드형의 로봇이며, 외피가 그 핸드의 외피일 때 등 워크(외계)의 파지를 용이하게 할 수 있다.

청구 범위 2항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 베이스에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 촉각 센서에 대향하는 면에 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재와, 제2 부재를 베이스에 고정하는 고정구를 구비하도록 구성하였으므로, 청구 범위 1항과 마찬가지로 제2 부재에 하중이 인가될 때, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 형성된 제1 부재를 통하여 촉각 센서의 검출점에 집중시킬 수 있고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다.

또한, 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재와, 제2 부재를 베이스에 고정하는 고정구를 구비하도록 구성하였으므로, 제2 부재를 베이스에 확실하게 고정할 수 있음과 아울러, 제1 부재에는 베이스에 대하여 어느 정도의 자유도를 줄 수 있다.

더욱이, 청구 범위 1항과 마찬가지로 제2 부재를 구비하도록 구성하였으므로, 외계와의 접촉에 의한 충격을 완화함과 아울러, 접촉 면적을 확대할 수 있고, 로봇이 사람의 형상을 본뜬 휴머노이드형의 로봇이며, 외피가 그 핸드의 외피일 때 등 워크(외계)의 파지를 용이하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 워크가 큰 경우에는 그 면을 따르도록 함으로써, 작은 경우에는 그것을 감싸안음으로써 워크를 확실하게 파지할 수 있다. 나아가, 제2 부재는 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지도록 구성하였으므로, 접촉 면적을 증가시켜 훨씬 확실하게 파지할 수 있다.

청구 범위 3항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 돌기는 각각 촉각 센서의 각각의 전극의 면적 이상의 면적을 가지는 누름 부위를 그 선단에 구비하도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여 위치 어긋남이 다소 발생하여도 촉각 센서의 전극의 전체를 누를 수 있고, 하중을 훨씬 확실하게 검출할 수 있다.

청구 범위 4항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 돌기는 각각 원뿔체 형상 또는 반구 형상이 되도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 제1 부재 상에 배치된 제2 부재에 하중이 인가될 때, 응력이 부분적으로 집중하는 능선이 존재하지 않으므로, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서에 훨씬 확실하게 집중시킬 수 있다.

청구 범위 5항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 제1 부재와 촉각 센서 사이에 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제3 부재를 구비하도록 구성하였으므로, 돌기를 통한 응력(하중) 집중을 훨씬 확실하게 할 수 있다. 또한, 제2 부재를 제3 부재로서 기능시킬 수도 있다.

청구 범위 6항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 제2 부재의 상면에 제2 부재와 마찰 계수에 있어서 서로 다른 코팅재가 도포되도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 외피의 외측 표면의 마찰 계수를 간이하게 변경하는 것도 가능해진다.

청구 범위 7항에 따른 로봇의 외피에 있어서는, 돌기의 누름 부위가 도전 고무재로 이루어지도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 외피의 높이를 낮출 수 있고, 그 만큼 외피의 구조를 컴팩트하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇의 외피가 적용 가능한 로봇의 정면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 로봇의 우측면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 핸드를 손바닥측에서 본 평면도이다.

도 4는 도 3에 도시한 제2 손가락 부분의 확대 분해 사시도이다.

도 5는 도 3 등에 도시한 외피의 구조를 모식적으로 도시한 단면도 및 평면도이다.

도 6은 도 4에 도시한 손가락 부분의 손끝 부분 부근의 외피의 외관을 도시한 사시도이다.

도 7은 도 5에 도시한 촉각 센서의 전극의 구조를 모식적으로 도시한 설명도이다.

도 8은 도 7에 도시한 전극을 이용한 촉각 센서의 검출 회로의 회로도이다.

도 9는 도 5에 도시한 외피의 돌기의 구성을 모식적으로 도시한 설명도이다.

도 10은 마찬가지로 도 5에 도시한 외피의 돌기 등의 구성을 모식적으로 도시한 설명도이다.

도 11은 도 5 등에 도시한 외피에 롤러로 일정한 하중을 인가하면서 롤러를 이동시킨 상태를 도시한 설명도이다.

도 12는 도 11에 도시한 상태에서의 센서의 출력 전압과 그로부터 추정되는 접촉점의 추정을 나타내는 표이다.

도 13은 도 12에 도시한 값을 플롯한 그래프이다.

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇의 외피를 도시한 것으로서, 도 5와 동일한 외피의 모식적인 단면도이다.

도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇의 외피를 도시한 것으로서, 도 5 와 동일한 외피의 모식적인 단면도이다.

도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇의 외피의 모식적인 사시도이다.

도 17은 도 16에 도시한 제4 실시예에 따른 로봇의 외피의 단면도이다.

도 18은 도 17과 동일한 로봇의 외피의 단면도이다.

도 19는 도 16에 도시한 촉각 센서에 인가된 외력으로부터 실제의 가압점(접촉점)의 추정을 설명하기 위한 설명도이다.

도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇의 외피의 모식적인 사시도이다.

도 21은 제4, 제5 실시예에 있어서 촉각 센서의 상호의 거리와 제1 부재 등의 경도의 관계를 나타내는 그래프도 등이다.

도 22는 도 6과 동일한 외피의 사시도로서, 그 변형예를 도시한 설명도이다.

도 23은 도 22와 동일한 외피의 변형예를 도시한 설명도이다.

도 24는 도 22와 동일한 외피의 변형예를 도시한 설명도이다.

이하, 첨부 도면에 입각하여 본 발명에 따른 로봇의 외피를 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇의 외피가 적용 가능한 로봇의 정면도이고, 도 2는 그 우측면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 로봇(10)은 2개의 다리부(12)를 구비함과 아울러, 그 상방에는 베이스체(상체)(14)가 연결된다. 베이스체(14)의 더 상방에는 머리부(16)가 연결됨과 아울러, 상체(14)의 양측에는 2개의 암부(18)가 연결된다. 좌우의 암부(18)의 선단에는 핸드(20)가 연결된다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스체(14)의 등 부분에는 격납부(22)가 설치되며, 그 내부에는 ECU(Electronic Control Unit. 전자 제어 유닛)(24) 및 배터리(26) 등이 수용된다.

또한, 로봇(10)은 좌우의 다리부(12)의 각각에 대하여 6개의 자유도를 부여받으며, 이들 6×2=12개의 관절을 구동하는 전동 모터를 ECU(24)에서 산출된 제어값에 기초하여 동작시킴으로써 발 전체에 원하는 움직임을 줄 수 있고, 로봇(10)을 임의로 3차원 공간을 이동시킬 수 있다. 또한 좌우의 암부(18)의 각각에 대해서도 5개의 자유도를 부여받으며, 이들 5×2=10개의 관절을 구동하는 전동 모터를 ECU(24)에서 산출된 제어값에 기초하여 동작시킴으로써 암부(18)에 원하는 움직임을 줄 수 있다.

더욱이, 좌우의 핸드(20)의 각각에 대해서도 후술하는 바와 같이 14개의 자유도를 부여받으며, 이들 14×2=28개의 관절을 구동하는 전동 모터를 ECU(24)에서 산출된 제어값에 기초하여 동작시킴으로써 핸드(20)에 워크(외계)의 파지 등의 원하는 움직임을 줄 수 있다. 이와 같이 로봇(10)은 사람의 형상을 본뜬 자율 보행이 가능한 휴머노이드형 로봇으로서 구성된다.

도 3은 핸드(20)를 손바닥측에서 본 평면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 핸드(20)는 손바닥부(30)와, 손바닥부(30)에 접속된 제1 내지 제5 손가락부(32 내지 40)와, 손바닥측의 면을 구성하는 손바닥 형성 부(42)와, 손등측을 형성하는 손등 형성부(44)로 구성된다. 핸드(20)의 기단부는 상기한 암부(18)에 접속된다. 제1 내지 제5 손가락부(32∼40)는 각각 사람의 손의 엄지, 검지, 중지, 약지 및 소지에 해당한다. 손바닥부(30)는 손바닥측의 면을 형성하는 손바닥 형성 부재(42)와, 손등 측의 면을 형성하는 손등 형성부(44)로 이루어진다.

제1 내지 제5 손가락부(32 내지 40)는 복수개의 손가락 링크와, 그들을 연접하는 손가락 관절로 이루어진다. 구체적으로는, 제1 손가락부(32)(엄지)는 말절(末節) 링크(32a)와, 기절(基節) 링크(32b)와, 그들을 접속하는 제1 관절(32A)과, 기절 링크(32b)를 손바닥부(30)에 고정된 중수(中手) 링크(32c)에 접속하는 제2 관절(32B)로 이루어진다. 또한 제2 손가락부(34)(검지)는 말절 링크(34a)와, 중절(中節) 링크(34b)와, 기절 링크(34c)와, 말절 링크(34a)와 중절 링크(34b)를 접속하는 제1 관절(34A)과, 중절 링크(34b)와 기절 링크(34c)를 접속하는 제2 관절(34B)과, 기절 링크(34c)를 손바닥부(30)에 고정된 중수 링크(34d)에 접속하는 제3 관절(34C)로 이루어진다. 제3 손가락부(36), 제4 손가락부(38) 및 제5 손가락부(40)도 제2 손가락부(34)와 동일하게 구성된다.

도 4는 제2 손가락부(34)의 확대 분해 사시도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 중수 링크(34d)에는 제1 전동 모터(34d1)와, 그 출력을 감속하는 유성 기어 감속기 등으로 이루어지는 제1 감속 기구(34d2)와, 제3 관절(34C)의 회전 각도(관절 각도)를 검출하는 제1 엔코더(34d3)가 배치된다. 제1 전동 모터(34d1)의 출력축과, 제1 감속 기구(34d2)의 입력축과, 제1 엔코더(34d3) 의 회전축은 제1 벨트(34d4)를 통하여 접속된다.

제1 감속 기구(34d2)의 회전 출력부(34d5)에는 결합부(34d6)가 설치되며, 도시하지 않은 볼트에 의해 기절 링크(34c)에 고정된다. 이와 같이 중수 링크(34d)와 기절 링크(34c)는 제3 관절(34C)의 관절축(34CS)을 통하여 상대 각도 변화 가능하게 연결된다.

또한, 기절 링크(34c)에는 제2 전동 모터(34c1)와, 그 출력을 감속하는 유성 기어 감속기 등으로 이루어지는 제2 감속 기구(34c2)와, 제2 관절(34B)의 회전 각도(관절 각도)를 검출하는 제2 엔코더(34c3)가 배치된다. 제2 전동 모터(34c1)의 출력축과, 제2 감속 기구(34c2)의 입력축과, 제2 엔코더(34c3)의 회전축은 제2 벨트(34c4)를 통하여 접속된다.

제2 감속 기구(34c2)의 회전 출력부(34c5)에는 결합부(34c6)가 설치되며, 도시하지 않은 볼트에 의해 중절 링크(34b)에 고정된다. 이와 같이 기절 링크(34c)와 중절 링크(34b)는 제2 관절(34B)의 관절축(34BS)을 통하여 상대 각도 변화 가능하게 연결된다.

중절 링크(34b)에는 제3 전동 모터(34b1)와, 그 출력을 감속하는 유성 기어 감속기 등으로 이루어지는 제3 감속 기구(34b2)와, 제1 관절(34A)의 회전 각도(관절 각도)를 검출하는 제3 엔코더(34b3)가 배치된다. 제3 전동 모터(34b1)의 출력축과, 제3 감속 기구(34b2)의 입력축과, 제3 엔코더(34b3)의 회전축은 제3 벨트(34b4)를 통하여 접속된다.

제3 감속 기구(34b2)의 회전 출력부(34b5)에는 핀홀(34b6)이 뚫린다. 말절 링크(34a)에는 핀홀(34b6)에 대응하는 핀홀(34a1)이 뚫리며, 그들에 도시하지 않은 핀을 삽입 통과함으로써 중절 링크(34b)와 말절 링크(34a)가 연결된다.

중절 링크(34b)와 말절 링크(34a)는 암(34a2)을 통하여 접속된다. 암(34a2)은 그 일단이 말절 링크(34a)의 적당한 위치에 회전 가능하게 부착되는 한편, 타단이 중절 링크(34b)의 적당한 위치에 회전 가능하게 부착되며, 제2 손가락부(34)의 길이 방향에 대하여 경사진 자세로 배치된다. 중절 링크(34b)와 말절 링크(34a)는 제1 관절(34A)을 구성하는 2개의 관절축(34AS1과 34AS2)을 통하여 상대 각도 변화 가능하게 접속된다.

또한, 말절 링크(34a)의 선단에는 손끝부(34a3)가 부착된다. 손끝부(34a3) 자체는 각종 수지계 재료 또는 알루미늄 등의 금속 재료로 제작된다. 손끝부(34a3)의 표피는 우레탄 또는 실리콘 고무 등으로 제작된다.

제1 전동 모터(34d1)의 회전 출력은 제1 벨트(34d4)를 통하여 제1 감속 장치(34d2)에 전달되고, 제3 관절(34C)을 그 관절축(34CS) 둘레로 회전시켜 기절 링크(34c)와 중수 링크(34d)의 상대 각도를 변화시킨다. 제2 전동 모터(34c1)의 회전 출력은 제2 벨트(34c4)를 통하여 제2 감속 장치(34c2)에 전달되며, 제2 관절(34B)을 그 관절축(34BS) 둘레에 회전시켜 중절 링크(34b)와 기절 링크(34c)의 상대 각도를 변화시킨다. 제3 전동 모터(34b1)의 회전 출력은 제3 벨트(34b4)를 통하여 제3 감속 장치(34b2)에 전달되며, 제1 관절(34A)을 어느 하나의 관절축(34AS1) 둘레로 회전시켜 말절 링크(34a)와 중절 링크(34b)의 상대 각도를 변화시킨다.

제3 손가락부(36), 제4 손가락부(38) 및 제5 손가락부(40)도 제2 손가락부(34)와 동일하게 구성되며, 각각의 손가락부에 3개씩 배치된 전동 모터(도시하지 않음)를 구동함으로써 제1 내지 제3 관절을 그들의 관절축 둘레로 회전시켜 각 링크의 상대 각도를 변화시킨다. 제1 손가락부(32)는 제3 관절과 중절 링크를 구비하지 않는 것을 제외하고 제2 손가락부(34)와 동일하게 구성되며, 중수 링크(32a)와 기절 링크(32b)에 배치된 2개의 전동 모터(도시하지 않음)를 구동함으로써 제1 및 제2 관절을 회전시켜 각 링크의 상대 각도를 변화시킨다. 이상과 같이 핸드(20)에 있어서는, 각 손가락부에 3개 또는 2개씩 배치된 전동 모터를 구동함으로써 각 손가락부를 굴곡·신전시켜 워크 등(외계)의 파지 동작 등을 행할 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 외피에 대하여 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 핸드(20)의 손바닥 형성부(42)와 제1 내지 제5 손가락부(32∼40)의 손바닥 형성면측은 외피(50)로 전면에 걸쳐 피복된다.

도 5(a)는 외피(50)의 구조를 모식적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 외피(50)는, 베이스(50a) 상에 부설된 복수개(1군의) 도시예에서 설명하면 8개의 촉각 센서(52)와, 촉각 센서(52)의 상방에 배치되는 제1 부재(50b)와, 제1 부재(50b)의 상방에 배치되는 제2 부재(50c)와, 제1 부재(50b)와 촉각 센서(52) 사이에 배치되는 제3 부재(50d)를 구비한다.

베이스(50a)는, 도 3에 도시한 예에서 설명하면, 손끝부, 손가락부의 중절 링크 또는 기절 링크 등의 손바닥(지복)측, 또는 손바닥면(손바닥 형성부(42)) 등에 해당한다. 제2 부재(50c)의 상면에는 코팅재(50e)가 도포된다. 촉각 센서(52) 는 도전성 고무(52a)와 전극부(52b)로 이루어진다.

도 5(a)에 도시한 구조를 상방측부터 층마다 설명하면, 외피(50)는 제1 층(코팅재(50e)), 제2 층(제2 부재(50c)), 제3 층(제1 부재(50b)), 제4 층(제3 부재(50d)), 제5 층(촉각 센서(52)의 도전성 고무(52a)) 및 제6 층(촉각 센서(52)의 전극부(52b))으로 이루어진다. 인체에 입각하여 설명하면, 제1 층이 각질층, 제2 층이 표피, 제4 층이 진피, 제5 층과 제6 층이 수용기에 해당한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 로봇(10)의 외피(50)는 사람의 피부 조직이나 수용기를 본뜬 구조를 구비한다. 도시한 바와 같이, 제2 층은 2mm, 제3층(과 제4 층)도 2mm, 제5 층은 0.5mm, 제6 층은 약 0.1mm 정도의 두께를 구비하며, 외피(50) 전체에서 4.6mm 정도의 두께를 가진다.

제6 층(촉각 센서(52)의 전극부(52b))은, 구체적으로는 가요성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit)로 제작된 콤형 전극과 배선으로 이루어진다. 도 5(b)는 그 평면도이다. 동 도면에서, 부호 52b1은 전극, 52b2는 전극(52b1)이 노출된 영역, 바꾸어 말하면 절연층이 없는 영역을 나타낸다.

이하 개별적으로 설명하면, 제3 층을 형성하는 제1 부재(50b)는 촉각 센서(52)에 대향하는 면, 즉 베이스(50a)에 가까운 면에 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된, 보다 구체적으로는 서서히 직경이 축소된 1군의 돌기(50b1)가 형성되어 이루어진다.

돌기(50b1)는 촉각 센서(52)의 개수와 동일 개수인 8개로 이루어지며, 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 형상을 구비함과 아울러, 촉각 센서(52)의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된다. 구체적으로는, 돌기(50b1)는 각각 뿔체 형상(보다 구체적으로는 원뿔체 형상)을 이룸과 아울러, 도 5(a)(b)에 도시한 바와 같이, 촉각 센서(52)의 전극부(52b)의 전극(52b1)의 면적 이상의 면적(S)를 가지는 누름 부위(50b11)를 그 선단에 구비한다.

이어서, 소재 또는 재질을 설명하면, 코팅재(50e)(제1 층)에는 예컨대 "사람 피부의 겔용 표면 코팅제"(상품명)를 사용한다. 제2 부재(50c)(제2 층)에는 예컨대 폴리우레탄, 보다 구체적으로는 "사람 피부의 겔 경도 O"(상품명)로 이루어지는 우레탄 원액에서 ShoreA0의 경도를 가지는 수지(초연질 우레탄 수지)를 사용한다. 코팅재(50e)의 마찰 계수는 제2 부재(50c)를 형성하는 소재의 그것과 다르다.

도 6은 손가락부(34)의 손끝부(34a) 부근의 외피(50)의 외관을 도시한 사시도이다. 도시한 바와 같이, 외피(50)의 표면은 매끈매끈한 외관을 이룬다. 또한 도시는 생략하였으나, 손바닥부(30)의 손바닥 형성부(42) 등의 외피(50)도 마찬가지로 매끈매끈한 표면을 구비한다.

제1 부재(50b)(제3 층)에는 예컨대 폴리우레탄, 보다 구체적으로는 "하이캐스트 3400"(상품명)이며, 예컨대 ShoreA90의 경도를 가지는 수지로서, 저점도임과 아울러 경화성이 뛰어난 수지를 사용한다.

제3 부재(50d)(제4 층)에는 예컨대 폴리우레탄, 보다 구체적으로는 제2 부재(50c)(제2 층)와 마찬가지로 ShoreA0의 경도를 가지는 수지를 사용한다. 바꾸어 말하면, 제1 부재(50b)(제3 층)와 촉각 센서(52)(제5, 6층) 사이에 배치되는 제3 부재(50d)(제4 층)는 제1 부재(50b)(제3 층)를 형성하는 수지(소재)보다 강성에 있 어서 낮은 수지(소재)로 이루어진다.

제5 층, 즉 촉각 센서(52)의 도전성 고무(52a)의 소재로는 절연성 고무 중에 탄소 분말 등의 도전 분말을 혼입하여 된 소재를 사용한다. 도전성 고무재는 하중에 따라 압축되면, 내부의 도전 분말의 밀도가 변화하여 저항값이 저하한다.

또한, 외피(50)로서 도 5에 도시한 바와 같이, 촉각 센서(52)를 횡방향으로 일렬만 병렬시킨 것을 개시하였으나, 그에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 즉, 도 5에 도시한 구성을 종방향으로 연속시키고, 촉각 센서(52)가 도 5에 있어서 좌우 및 상하로 매트릭스 형태로 연속하도록 구성할 수도 있다. 그에 대해서는 후술한다.

이어서, 촉각 센서(52)의 검출 동작에 대하여 설명한다.

도 7은 촉각 센서(52)의 전극(52b1)의 구조를 모식적으로 도시한 설명 단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 전극(52b1)은 미소 거리를 두고 배치된 2개의 전선(52b11, 52b12)으로 이루어진다. 전선(52b11)은 접지됨과 아울러, 전선(52b12)은 전원(Ve)에 저항(R)을 통하여 접속된다.

도 8은 도 7의 전극을 이용한 촉각 센서(52)의 검출 회로의 회로도이다.

도시한 검출 회로에 있어서는, 인가된 하중에 따라 돌기(50b1)의 누름 부위(50b11)에 의해 도전성 고무(52a)가 눌려 그 저항값이 저하함에 따라, 2개의 전선(52b11, 52b12) 사이를 흐르는 전류값이 변화되고, 그 양단 전압이 변화된다. 따라서, 그것을 출력 전압으로서 꺼냄으로써 워크 등의 외계와의 접촉에 의해 발생하는 하중 또는 하중 분포를 확실하게 검출할 수 있고, 이에 의해 외계와의 접촉점 을 확실하게 추정할 수 있다. 출력 전압(V)은 이하의 식을 따라 산출된다.

V=Ve×{Rx/(R+Rx)}[V]

상기에 있어서 분압 저항(R)이 클수록 검출 감도가 향상된다. 본 실시예에 있어서는, 1[N] 정도의 하중까지 검출 가능하게 함과 아울러, 내노이즈성을 고려하여 제1 부재(50b)의 소재를 상기한 바와 같이 선택하고, 그 저항값을 예컨대 33[kΩ]으로 하였다. 또한 검출 감도는 제1 부재(50b)(제3 층) 이외에, 제2 부재(50c)(제2 층) 또는 제3 부재(50d)(제4 층)의 경도에 따라서도 달라지므로 그들의 소재에 대해서도 검출 감도를 고려하여 상기와 같이 선택하였다.

이어서, 본 실시예에 따른 촉각 센서(52)의 검출 정밀도에 대하여 설명한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 부드러운 제2 부재(50c)(제2 층)에 인가되는 하중을 확실하게 검출하기 위해서는, 하중을 분산시키지 않고 촉각 센서(52)에 작용시킬 필요가 있는데, 본 실시예에 있어서는 촉각 센서(52)의 상방에(단면으로 보아 직경이 축소된) 원뿔체로 이루어지는 돌기(50b1)가 형성된 제1 부재(50b)(제3 층)를 구비하도록 구성하였으므로, 하중이 인가될 때, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서(52)에 집중시킬 수 있다.

그것에 대하여 설명하면, 도 9에 있어서, 원뿔체의 상면의 면적을 A, 하면의 면적을 a, 하중을 F라고 하면, 면적(A)가 받는 면압(P)은 P=F/A가 되고, 면적(a)이 받는 면압(p)은 p=F/a가 된다. 예컨대 A=5×a라고 하면, p=F/(A/5)=(5·F)/A가 된다. 즉, a에서는 A의 5배의 면압이 되고, 하중(F)에 의해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서(52)의 전극(52b1)에 확실하게 집중시킬 수 있다.

또한, 현실적으로는, 촉각 센서(52)를 무수하게 배치할 수는 없으며, 유한 개의 센서를 이산적, 즉, 부득이하게 서로 어느 정도의 간격을 두고 배치할 수밖에 없는데, 불감대가 발생하면 검출 정밀도가 저하된다. 그러나, 본 실시예에 있어서는, 직경이 축소된 돌기(50b1)가 촉각 센서(52)의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성되도록 구성하였으므로, 도 10에 도시한 바와 같이, 촉각 센서(52)와 촉각 센서(52) 사이에 인가된 하중(F)을 그들에 하중(f1, f2)으로서 분배할 수 있다. 예컨대 하중(F)을 100%라 하면, f1, f2를 50%씩 등으로 분배할 수 있다.

또한, 분배의 정도에 따라 양 센서 사이의 어느 변에 하중이 인가되었는지를 검출할 수 있다. 특히, 균일한 하중(압력)이 인가될 때에는, 촉각 센서(52)의 출력 전압으로부터 접촉점을 확실하게 또는 정밀하게 추정할 수 있다.

그것에 대하여 설명하면, 도 11에 도시한 바와 같이, 외피(50)에 지름 16mm의 롤러(60)로 일정한 하중 2[N]을 인가하면서, 롤러(60)를 지면에 있어서 좌에서 우로 이동시킨 경우를 상정한다. 도 12는 그 출력 전압과 그로부터 추정되는 접촉점의 추정을 보인 표이다.

도 11에 있어서 롤러(60)가 왼쪽에서부터 7개째의 촉각 센서(52-7)에서 8개째의 촉각 센서(52-8)로 이동하는 상황을 생각해 보자. 촉각 센서(52-7)의 출력 전압을 V7, 촉각 센서(52-8)의 그것을 V8이라 하면, 촉각 센서(52)의 이동 방향의 폭은 4mm이므로 롤러(60)의 위치(x[mm])는 도 12의 하부에 도시한 식으로부터 산출할 수 있다.

따라서, 산출값으로부터 롤러(60)가 촉각 센서(52-7) 위에 있는지, 촉각 센 서(52-8) 위에 있는지, 또는 그들의 가운데점(중간)에 있는지를 추정할 수 있다. 또한, 그들 이외의 접촉점은 보간으로 산출할 수 있다. 도 13은 도 12에 도시한 값을 플롯한 그래프이다.

본 실시예에 따른 로봇(10)의 외피(50)는 상기와 같이, 베이스(50a) 상에 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서(52)와, 상기 촉각 센서의 상방에 배치됨과 아울러, 상기 촉각 센서에 대향하는 면에, 상기 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기(50b1)가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재(50b)와, 상기 제1 부재의 상방에 배치됨과 아울러, 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제2 부재(50c)를 구비하도록 구성하였으므로, 제2 부재(50c)를 부드러운 표피로서 구비함과 아울러, 그 표피를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다.

또한, 제2 부재(표피)(50c)를 구비하도록 구성하였으므로, 외계와의 접촉에 의한 충격을 완화함과 아울러, 접촉 면적을 확대할 수 있고, 핸드(20)의 외피일 때 등에는 워크(외계)의 파지를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 돌기(50b1)는 각각 상기 촉각 센서(52)의 각각의 전극(52b1)의 면적 이상의 면적(S)을 가지는 누름 부위(50b11)를 그 선단에 구비하도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여 위치 어긋남이 다소 발생하였다고 해도 촉각 센서(52)의 전극(52b1) 전체를 누를 수 있고, 하중을 훨씬 확실하게 검출할 수 있다.

또한, 상기 돌기(50b1)는 각각 단면으로 보아서 원뿔체 형상이 되도록 구성 하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 제1 부재(50b) 상에 배치된 제2 부재(50c)에 하중이 인가될 때, 응력이 부분적으로 집중하는 능선이 존재하지 않으므로, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서(52)에 훨씬 확실하게 집중시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 부재(50b)와 상기 촉각 센서(52) 사이에 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제3 부재(50d)를 구비하도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 돌기의 각각의 대응하는 촉각 센서에의 누름을 방해하지 않음으로써 돌기를 통한 응력(하중) 집중을 훨씬 확실하게 할 수 있다.

또한, 상기 제2 부재(50c)의 상면에 상기 제2 부재와 마찰 계수에 있어서 서로 다른 코팅재(50e)가 도포되도록 구성하였으므로, 상기한 효과에 더하여, 외피(50)의 외측 표면의 마찰 계수를 간이하게 변경하는 것도 가능해진다.

(실시예 2)

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇의 외피를 도시한, 도 5와 동일한 외피의 모식적인 단면도이다.

제1 실시예에 있어서는 제1 부재(50b)의 돌기(50b1)의 형상을 뿔체 형상, 보다 구체적으로는 원뿔체 형상으로 하였으나, 제2 실시예에 있어서는 그 대신 반구 형상으로 하였다. 이에 따라, 제1 부재(50b) 상에 배치된 제2 부재(50c)에 하중이 인가될 때, 응력이 부분적으로 집중하는 능선이 존재하지 않으므로, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서(52)에 훨씬 확실하게 집중시킬 수 있다.

나머지 구성 및 효과는 제1 실시예와 다르지 않다. 또한, 돌기(50b1)의 형 상은 그에 한정되지 않으며, 요는 단면으로 보아서 능선을 갖지 않고 직경이 축소되는 형상이라면 어떠한 형상일 수도 있다. 나머지 구성 및 효과는 제1 실시예와 다르지 않다.

(실시예 3)

도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇의 외피를 확대하여 도시한, 도 5와 동일한 외피의 모식적인 단면도이다.

종전의 실시예와 다른 점에 초점을 두고 설명하면, 제3 실시예에 따른 로봇의 외피(50)에 있어서는, 제1 부재(50b)의 돌기(50b1)의 누름 부위(50b11), 보다 정확하게는 누름 부위(50b11)를 포함하는 부위가 도전 고무재(도전성 고무(52))로 이루어지도록 구성하였다. 또한, 그 이외의 구성은 종전의 실시예와 다르지 않다.

제3 실시예에 따른 외피(50)는, 이에 따라, 종전의 실시예에서 설명한 효과에 더하여, 외피(50)의 높이를 낮출 수 있고, 그 만큼 외피(50)의 구조를 컴팩트하게 할 수 있다. 또한, 누름 부위(50b11)를 포함하는 부위만을 도전성 고무(52)로 구성하였으나, 돌기(50b1) 전체를 도전성 고무(52)로 구성할 수도 있고, 또는 제1 부재(50b) 전체를 도전성 고무(52)로 구성할 수도 있다.

(실시예 4)

도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇의 외피의 모식적인 사시도, 도 17은 그 단면도이다.

외피(50)는 평탄한 곳에 한정되지 않으며, 곡면 또는 만곡되어 있는 곳에도 배치 가능하다. 상기한 바와 같이, 손끝부, 손가락부의 중절 링크, 즉 지복부 등에 외피(50)를 배치할 때, 만곡하는 지복부의 형상에 따라 촉각 센서(52)가 종횡으로 매트릭스 형태로 연속된 외피(50)를 배치하게 된다.

제4 실시예는 그러한 외피에 관한 것으로서, 구체적으로는 도 4에 도시한 제2 손가락부(34)의 중절 링크(34b) 등에 배치하도록 하였다. 또한, 도 16과 도 17에 있어서, 표피의 방향은 도 5와 반대로 하방으로 도시하였다.

도시한 바와 같이, 외피(50)는 제1 실시예와 마찬가지로 베이스(50a)에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서(52)와, 촉각 센서(52)에 대향하는 면에 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기(50b1)가 촉각 센서(52)의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재(50b)(제3 층)와, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재(50c)(제2 층)와, 제2 부재(50c)를 베이스(50a)에 고정하는 고정구(64)를 구비하도록 구성하였다. 제1 부재(50b)의 상방에는 도전성 고무(52a)와 전극부(52b)가 배치된다. 또한, 도 16 등에서 코팅재(제1 층)의 도시는 생략하였다.

제4 실시예에 따른 외피(50)에 있어서는, 외피(50)와 베이스(50a)는 측면으로 보았을 때 곡면이며, 따라서 제1 부재(50b) 등도 측면으로 보았을 때 곡면을 이룬다. 또한, 제1 부재(50b)에 형성되는, 누름 부위(50b11)를 구비한 돌기(50b1), 즉 촉각 센서(52)는 서로 소정의 간격을 두고 이산적으로 형성된다.

더욱이, 제2 부재(50c)는, 제1 부재(50b)를 포위하여 지지, 보다 구체적으로 는 돌기(50b1)의 누름 부위(50b11)를 제외한 부위를 포위하여 지지함과 아울러, 제2 부재(50c)는 고정구(64)를 통하여 베이스(50a)에 고정된다. 즉, 고정구(64)는 리브(64a)와 구멍(64b)을 구비하며, 그 리브(64a)가 제2 부재(50c)에 매설됨과 아울러, 구멍(64b)을 통하여 고정구(64)를 베이스(50a)에 나사고정함으로써 베이스(50a)에 고정된다.

제1 부재(50b), 제2 부재(50c)의 소재는 제1 실시예의 제1 부재(50b)와 제2 부재(50c)의 그것과 다르지 않다. 고정구(64)는 예컨대 폴리카보네이드로 제작된다. 또한, 제4 실시예에 있어서도, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 부재(50b)의 돌기(50b1)측을 제1 실시예와 마찬가지로 제3 부재(50d)로 할 수도 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 촉각 센서(52)는 종횡으로 매트릭스 형태로 연속적으로 배치된다. 그들 촉각 센서(52)에 인가된 외력으로부터 실제의 가압점(접촉점)을 추정하는 경우를 설명한다.

촉각 센서(52)의 각각의 위치를 좌표(Pi, Pj)로 나타냄과 아울러, 그 출력을 Fij라고 하면, 실제의 가압점(Xp, Yp)은, 주지와 같이, 도 19의 하부에 도시한 식에 따라 산출할 수 있다. 즉, 위치(P)와 힘(F)의 곱을 힘(F)으로 나누어 얻은 몫으로부터 실제의 압력이 작용하는 점(위치)을 산출할 수 있다.

제4 실시예에 따른 외피(50)는 상기와 같이, 베이스(50a)에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서(52)와, 촉각 센서(52)에 대향하는 면에 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기(50b1)가 촉각 센서(52)의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재(50b)와, 제1 부재(50b)보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 제1 부재(50b)를 포위하여 지지하는 제2 부재(50c)와, 제2 부재(50c)를 베이스에 고정하는 고정구(64)를 구비하도록 구성하였으므로, 제1 실시예와 마찬가지로 제2 부재(50c)에 하중이 인가될 때, 이로 인해 발생하는 내부 응력을 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 형성된 제1 부재(50b)를 통하여 촉각 센서(52)의 검출점에 집중시킬 수 있고, 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다.

또한, 제1 부재(50b)를 포위하여 지지하는 제2 부재(50c)와, 제2 부재(50c)를 베이스(50a)에 고정하는 고정구(64)를 구비하도록 구성하였으므로, 제2 부재(50c)를 베이스(50a)에 확실하게 고정할 수 있음과 아울러, 제1 부재(50b)에는 베이스(50a)에 대하여 어느 정도의 자유도를 줄 수 있다.

더욱이, 제1 실시예와 마찬가지로 제2 부재(50b)를 구비하도록 구성하였으므로, 외계와의 접촉에 의한 충격을 완화함과 아울러, 접촉 면적을 확대할 수 있고, 로봇(10)이 사람의 형상을 본뜬 휴머노이드형의 로봇이고, 외피가 그 핸드(20)의 외피일 때 등 워크(외계)의 파지를 용이하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 워크가 큰 경우에는 그 면을 따르도록 함으로써, 작은 경우에는 그것을 감싸안음으로써 워크를 확실하게 파지할 수 있다. 더욱이, 제2 부재(50c)는 제1 부재(50b)보다 강성이 작은 소재로 이루어지도록 구성하였으므로, 접촉 면적을 증가시켜 더욱 확실하게 파지할 수 있다.

(실시예 5)

도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇의 외피의 모식적인 사시도이다.

제5 실시예는 제1 실시예와 마찬가지로 평탄한 외피(50)에 관한 것이며, 도시한 바와 같이 외피(50)는 제4 실시예와 마찬가지로 베이스(도시하지 않음)에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서(52)와, 촉각 센서(52)에 대향하는 면에 촉각 센서(52)의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기(50b1)가 촉각 센서(52)의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재(50b)(제3 층)와, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재(50c)(제2 층)와, 제2 부재(50c)를 베이스(50a)에 고정하는 고정구(64)를 구비하도록 구성하였다. 제1 부재(50b)의 상방에는 도전성 고무(52a)와 전극부(52b)가 배치된다.

제5 실시예는 제1 부재(50b) 등이 평판인 점을 제외하면 제4 실시예와 구성이 동일하고 효과도 제4 실시예와 동일하다.

또한, 제4, 제5 실시예에 있어서 촉각 센서(52)를 서로 소정의 간격을 두고 이산적으로 배치하였으나, 그것과 촉각 센서(52)의 형상에 대하여 부연한다.

도 21(a)는 촉각 센서(52)의 상호의 간격(이간 거리)에 대한 제1 부재(50b) 등의 경도의 관계를 도시한 그래프이며, 제4, 제5 실시예에 있어서는 도시한 바와 같이, 촉각 센서(52)의 상호의 간격이 증가함에 따라 제1 부재(50b)의 강도를 증가시키기 때문에 경도를 증가시키는 것이 바람직하다. 제2 부재(50c)의 경도를 증가시킴으로써도 동일한 목적을 달성할 수 있으나, 제1 부재(50b)의 경도를 증가시킴으로써 제2 부재(50c)는 소기의 경도에 멈출 수 있다.

또한, 동 도면 (b)에 도시한 바와 같이, 경도 대신 촉각 센서(52)의 상호의 간격이 증가함에 따라 제1 부재(50b)의 돌기(50b1)를 접속하는 부위의 두께(d)를 증가시킬 수도 있다.

더욱이, 제1 내지 제5 실시예에 있어서, 외피(50)의 표면을 평탄하게 하였으나, 도 22에 도시한 바와 같이, 요철(딤플)이 형성되도록 할 수도 있다. 즉, 제2 부재(50c)의 표면(상면)을 요철 형상으로 하고, 그 위에 코팅재(50e)를 도포함으로써 외피(50)의 외관으로서 요철 형상을 이루도록 할 수도 있다. 이에 따라 마찰 계수가 높아져서 워크 등의 파지가 훨씬 용이해진다.

나아가서는, 요철(딤플) 대신, 도 23에 도시한 바와 같이 직선의 홈부를 등간격으로 다수 개 형성하여 줄무늬 형상으로 할 수도 있고, 또는 도 24에 도시한 바와 같이 곡선의 홈부를 다수 개 형성하여 사람의 지문 형상으로 할 수도 있다. 나아가서는, 외피(50)의 표면은 널(knurl) 형상 등 다른 요철 형상으로 할 수도 있다.

또한, 상기에 있어서, 외피(50)의 소재 및 경도에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 그들은 예시이며, 다른 소재나 경도를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기에 있어서, 로봇(10)의 예로서 2족 보행의 다리식 이동 로봇을 예로 들었으나, 로봇은 그에 한정되지 않는다.

본 발명에 따르면, 로봇의 외피에 있어서, 베이스 상에 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 촉각 센서의 상방에 배치됨과 아울러, 촉각 센서에 대향하 는 면에, 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 제1 부재의 상방에 배치됨과 아울러, 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제2 부재를 구비하도록 구성하였으므로, 제2 부재를 부드러운 표피로서 구비함과 아울러, 그 표피를 통하여 인가되는 하중의 작용점 또는 하중 분포를 확실하게 검출하고, 이에 의해 외계와의 접촉점을 확실하게 추정할 수 있다. 또한 제2 부재(표피)를 구비하도록 구성하였으므로, 외계와의 접촉에 의한 충격을 완화함과 아울러, 접촉 면적을 확대할 수 있고, 로봇이 사람의 형상을 본뜬 휴머노이드형의 로봇이고, 외피가 그 핸드의 외피일 때 등 워크(외계)의 파지를 용이하게 할 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 베이스에 대하여 이산적으로 부설된 복수개의 촉각 센서와, 상기 촉각 센서에 대향하는 면에 상기 촉각 센서의 각각을 향하여 단면으로 보아 직경이 축소된 돌기가 상기 촉각 센서의 각각을 누를 수 있게 연속적으로 형성된 제1 부재와, 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어짐과 아울러, 상기 제1 부재를 포위하여 지지하는 제2 부재와, 상기 제2 부재에 설치됨과 아울러, 상기 제2 부재를 상기 베이스에 고정하는 고정구를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 돌기는 각각 상기 촉각 센서의 각각의 전극의 면적 이상의 면적을 가지는 누름 부위를 그 선단에 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 돌기는 각각 원뿔체 형상 또는 반구 형상인 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 촉각 센서 사이에 상기 제1 부재보다 강성이 작은 소재로 이루어지는 제3 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 부재의 상면에 상기 제2 부재와 마찰 계수가 다른 코팅재가 도포되는 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 돌기의 누름 부위가 도전 고무재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇의 외피.

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