KR101012918B1

KR101012918B1 - 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치

Info

Publication number: KR101012918B1
Application number: KR1020080081591A
Authority: KR
Inventors: 이수종
Original assignee: 이수종
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR20100022877A

Abstract

본 발명은 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 손가락부를 구성하는 각 마디를 분할하지 않고 일체로 형성하고, 마디간 결합은 조립 분해가 간단한 핀 결합으로 수행하고, 링크구조도 단순화하여 컴팩트하면서 경량인 손가락 모듈을 구현하였으며, 이러한 손가락 모듈을 이용하여 각 손가락을 구동하는 구동장치를 균일하게 규격화하여 부품 수를 줄이며, 인공피부를 씌우는 것을 가능하도록 하는 로봇 핸드 장치를 구성하였으며, 이를 통해 생산, 조립, 분해의 편의성을 도모하여 제작 및 유지보수가 용이하고, 내구성을 구비하는 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치에 관한 것이다.

인간형 로봇, 손가락 모듈, 로봇손, 다지 로봇 핸드

Description

손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치 {A finger module and a multi-finger hand device for a humnanoid robot thereof}

최근에 정형화된 공장환경뿐만 아니라 사무실이나 가정과 같이 인간생활 환경에서 인간이 수행하는 작업을 대신할 수 있는 로봇에 대한 요구가 증가되면서 많은 과학자 및 공학자들은 굴곡지고 요철이 있고 계단 등이 존재하는 인간생활 환경에서 인간의 형태를 가지면서 어려움없이 작업을 수행할 수 있을 것으로 기대되는 인간형 로봇(humannoid; android)에 대한 연구를 매우 다양하고 심도있게 수행하고 있다.

인간형 로봇은 인간형 로봇은 로봇의 외형, 작동구조, 또는 사고 구조가 인간과 유사할 로봇을 의미하며, 다른 형태의 로봇에 비해 자유도 및 호환성이 월등하며 인간의 환경에 가장 친화적이기 때문에 인간 도우미로써 가장 적합한 대안으로 평가되고 있다.

그런데 이러한 인간형 로봇이 다양한 작업을 수행하기 위해서는 임의의 물체를 유연하게 파지하고 조작할 수 있는 인간의 손을 모방한 다지 로봇 핸드가 필수적이다. 이러한 다지 로봇 핸드는 불특정 환경 및 도구에 쉽게 적응할 수 있고, 비교적 강력한 파지를 가지면서 정밀조작이 가능하며, 외형상 사람에게 거부감이 적은 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 다지 로봇 핸드에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

다지 로봇 핸드에 대한 대표적인 종래 기술로는 공개특허공보 제10-2008-44930호(공개일 2008.05.22) 및 첨부된 도1에 기재된 바와 같이 몸체부(100)는 베이스 플레이트(110); 상기 베이스 플레이트(110) 위에 설치되어 회전동력을 발생하는 복수의 소형모터(120); 상기 소형모터(120)의 회전동력을 전달하는 구동벨트(130); 및 상기 베이스 플레이트(110)의 선단에 설치되어 구동벨트(130)와 연동되는 회전동력을 전달받고, 상기 회전동력이 손가락 관절부(200)에 전달되도록 축 결합하는 관절 결합부(140);를 포함하고, 손가락 관절부(200)는 관절 결합부(140)에 축 결합되어 구동벨트(130)의 회전력을 전달받아 회전하는 제1회동관절(210); 상기 제1회동관절(210)에 일단이 고정된 상태로 함께 회전되는 제1링크(220); 상기 제1링크(220)의 끝단의 제2피봇점(222)과 제2회동관절(212)로 연결되는 제2링크(230); 상기 제2링크(230)의제2피봇점(232)과 상기 관절 결합부(140) 사이를 링크 연결시켜, 제1링크(220)의 회전운동과 연동하여 제2링크(230)의 회전이 이루어지도록 작용하는 제1보조링크(240); 상기 제2링크(230)의 끝단의 제3피봇점(233)과 제3회동관절(213)로 연결되는 제3링크(250); 및 상기 제3링크(250)의 제2피봇점(252)과 상기 제1링크(220) 끝단의 제3피봇점(223) 사이를 링크 연결시켜, 제2링크(230)의 회전운동과 연동하여 제3링크(250)의 회전이 이루어지도록 작용하는 제2보조링크(260);를 포함하는 다지 로봇 핸드가 제안되고 있다.

그러나 이러한 종래 기술의 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드는 좁은 공간에서 작은 치수를 가지면서 각 마디가 분할되는 구조에, 각 관절에 베어링을 사용하는 등 복잡한 형상을 가지는 회동관절 및 링크 구조를 채택하여 가공이 어려워서 제작 단가가 높아지고, 조립 및 분해가 쉽지 않으며, 불필요하게 많은 부품을 사용하였다. 또한, 복잡한 구조로 인하여 몸통구조에 비해 비정상적으로 큰 손가락 구조가 형성하며, 인조피부 등을 상기 다지 로봇 핸드에 씌우는 것이 어렵다는 단점이 있었다. 특히, 동력장치의 경우는 각 손가락별로 규격화 및 표준화가 되어 있지 않아 제작비가 급격히 상승하고, 내구성이 떨어져서 유지 보수 비용도 많이 소요된다는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 손가락부를 구성하는 각 마디를 분할하지 않고 일체로 형성하고, 마디간 결합은 조립 분해가 간단한 핀 결합으로 수행하고, 링크구조도 단순화하여 컴팩트하면서 경량인 손가락 모듈을 구현하였으며, 이러한 손가락 모듈을 이용하여 각 손가락을 구동하는 구동장치를 균일하게 규격화하여 부품 수를 줄이며, 인공피부를 씌우는 것을 가능하도록 하는 로봇 핸드 장치를 구성하였으며, 이를 통해 생산, 조립, 분해의 편의성을 도모하여 제작 및 유지보수가 용이하고, 내구성을 구비하는 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈은 상기 손가락 모듈의 형태를 유지하고 하중을 지지하는 손가락하우징부를 구비하고, 상기 손가락하우징부에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고, 상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고, 상기 손가락하우징부에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락 모듈의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 구동장치는 모터; 및 상기 모터에 연결되어 전달력을 증대시키는 감속기; 상기 감속기의 출력축에 체결수단에 의해 고정되고, 외부에 수나사부가 형성되어 상기 출력축과 일체로 회전하는 리드스크류; 내부에는 상기 리드스크류의 수나사부가 맞물려서 상기 리드스크류의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하는 암나사부가 관통하여 형성되고, 일측에는 상기 링크 구조와 연결되어 상기 링크 구조를 밀거나 당기는 구동링크가 체결수단에 의해 고정결합되는 이송너트;를 포함하고, 상기 손가락하우징부는 내부에는 상기 이송너트가 직선왕복운동하도록 상기 이송너트를 수용하면서 가이드 기능을 제공하는 이송너트가이드부가 형성되고, 일측에는 상기 모터 및 감속기가 모터플랜지를 통해 체결수단에 의해 고정 지지되고, 상부에는 상기 제1마디를 지지하면서 회동가능하도록 관절운동을 제공하는 손가락프레임부가 체결수단에 의해 고정결합되는 것을 포함할 수 있다.

특히, 상기 손가락 모듈을 구성하는 마디와 링크는 분할되지 않고 일체로 형성하도록 방전가공에 의해 가공되는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 손가락 모듈의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿이 형성될 수 있다.

또한, 손가락하우징부에는 상기 이송너트가이드부의 안내에 따라 이동하는 상기 이송너트의 위치를 탐지하여 손가락 모듈의 제어에 사용하기 위한 변위센서부를 추가로 구비할 수 있다.

그리고 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치는 베이스플레이트와 상기 베이스플레이트에 설치되는 다수의 손가락부를 구비하되, 손가락부는 상기에 기재 된 손가락 모듈을 이용하여 모듈화하여 구성할 수 있다.

상기 손가락 모듈이 사람의 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈은 다수의 마디로 상기 제1마디와, 상기 제1마디에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디, 상기 제2마디에 핀 결합되어 관절운동하는 제3마디를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크, 제2링크, 제3링크를 구비하되, 상기 제1링크는 그 중앙부가 상기 제1마디의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크의 일단은 상기 제2마디의 후단에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크의 일단은 상기 제3마디 후단에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크의 타단은 상기 제2마디의 전단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하되, 상기 제2링크의 운동영역에 방해되지 않도록 상기 제2링크의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈은 엄지부를 형성하고, 상기 엄지부는 다수의 마디로 상기 제1마디와, 상기 제1마디에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크 및 제2링크를 구비하되, 상기 제1링크는 그 중앙부가 상기 제1마디의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크의 일단은 상기 제2마디의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 엄지부는 엄지연결브라켓을 통해 상기 베이스플레이트와 연결되되, 상기 엄지연결브라켓은 다른 손가락부에 대하여 교차되도록 그 위치를 결정하기 위해 상기 베이스플레이트 상의 소정의 위치에 체결수단에 의해 결합되는 베이스플레이트 연결부와 상기 엄지부(20)에 체결수단에 의해 결합되는 엄지연결부를 형성할 수 있다.

이러한 해결수단을 구비한 본 발명에 따른 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치는 손가락부를 구성하는 각 마디를 분할하지 않고 일체로 형성하고, 마디간 결합은 조립 분해가 간단한 핀 결합으로 수행하고, 링크구조도 단순화하여 컴팩트하면서 경량인 손가락 모듈을 구현하였으며, 이러한 손가락 모듈을 이용하여 각 손가락을 구동하는 구동장치를 균일하게 규격화하여 부품 수를 줄이며, 인공피부를 씌우는 것을 가능하도록 하는 로봇 핸드를 구성하였기 때문에 부품 수 및 조립 공정이 감소되고 생산, 조립, 분해, 정비 등의 편의성이 향상되어 비용 절감이 가능하고 내구성이 향상될 수 있다.

구체적으로 다수의 마디 관절들이 하나의 자유도를 움직이도록 링크 장치를 구현하였기 때문에 모터의 수를 최소화하면서도 손가락 기능에 필요한 필수 기능을 수행할 수 있게 하였다.

특히 로봇 핸드의 연구 개발 과정에서 수없이 많은 분해 조립이 이루어지는 것을 고려할 때 호환성이 확보되고, 고장 난 부분을 쉽게 분해 조립할 수 있고, 규격화된 구동 장치를 신속하게 교체하여 유지보수의 간편성을 확보하는 것은 제품의 개발기간을 앞당기고, 개발 비용을 절감하며, 신뢰성을 향상시킬 것으로 예상된다.

그리고 이러한 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치는 불특정 환경 및 도구에 쉽게 적응할 수 있고, 비교적 강력한 파지를 가지면서 정밀조작이 가능하며, 인간의 손을 모방하여 임의의 물체를 유연하게 파지하고 조작하는 데 적용될 수 있기 때문에 향후 산업용 로봇뿐만 아니라 인간 생활 환경에서 인간에게 편리함을 제공하는 서비스 로봇으로 활용될 수 있어 로봇의 사업화 및 상업화에 기여할 것으로 전망된다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(30) 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(30)에 대한 단면도이며, 도 4는 도 2의 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(30)에 대한 분해 사시도를 나타내고 있다. 상기 도 2 내지 도4를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(30)은 상기 손가락 모듈(30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하는 손가락하우징부(35)를 구비하고, 상기 손가락하우징부(35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단 에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고, 상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고, 상기 손가락하우징부(35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락 모듈(30)의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서 자유도(degree of freedom)란 역학계에서 운동을 기술하는 데 필요한 물체의 위치를 가리키는 변수의 수를 말한다. 즉, 역학계에서 그 위치를 정하는 좌표로서 임의로 독립적 변동을 할 수 있는 것의 수를 말한다. 그러므로 1자유도로 상기 손가락 모듈(30)이 굴신운동을 한다는 것은 상기 제1마디를 밀거나 당기는 직선운동에 의해 상기 손가락 모듈의 마디들이 굽혀지거나 펴지는 것이 동시에 실시됨을 의미한다. 이를 통해 본 발명에서는 다수의 마디 관절들이 하나의 자유도를 움직이도록 링크 장치를 구현하였기 때문에 모터의 수를 최소화하면서도 손가락 기능에 필요한 필수 기능을 수행할 수 있게 하였다.

특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 구동장치는 모터(32); 및 상기 모터(32)에 연결되어 전달력을 증대시키는 감속기(32a); 상기 감속기(32a)의 출력축(32b)에 체결수단에 의해 고정되고, 외부에 수나사부(33b)가 형성되어 상기 출력축(32b)과 일체로 회전하는 리드스크류(33); 내부에는 상기 리드스크류(33)의 수나사부(33b)가 맞물려서 상기 리드스크류(33)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하 는 암나사부(33b)가 관통하여 형성되고, 일측에는 상기 링크 구조와 연결되어 상기 링크 구조를 밀거나 당기는 구동링크(37)가 체결수단에 의해 고정결합되는 이송너트(36);를 포함하고, 상기 손가락하우징부(35)는 내부에는 상기 이송너트(36)가 직선왕복운동하도록 상기 이송너트(36)를 수용하면서 가이드 기능을 제공하는 이송너트가이드부(35a)가 형성되고, 일측에는 상기 모터(32) 및 감속기(32a)가 모터플랜지(34)를 통해 체결수단에 의해 고정 지지되고, 상부에는 상기 제1마디(31a)를 지지하면서 회동가능하도록 관절운동을 제공하는 손가락프레임부(30a)가 체결수단에 의해 고정결합될 수 있다.

더불어 상기 손가락하우징부(35)에는 상기 이송너트가이드부(35a)의 안내에 따라 이동하는 상기 이송너트의 위치를 탐지하여 손가락 모듈(30)의 제어에 사용하기 위한 변위센서부(30b)를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 변위센서부(30b)는 물체가 이동한 거리 또는 위치 변화를 아나로그 값으로 취할 수 있는 센서를 말하는 데, 차동 트랜스, 포텐시오미터, 스케일(전자유도식, 자기식, 광학식), 로터리 엔코더 등과 같은 접촉식 방식, 와전류식, 광학식(LED, LASER), 초음파식, 정전용량식 등과 같은 비접촉 방식 등이 포함되며, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용용도, 설치공간, 성능 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는 도 4의 분해도에서처럼 변위센서프로브(30b1)를 가지는 접촉식 방식의 리니어 센서가 사용될 수 있다. 상기 변위센서프로브(30b1)는 상기 이송너트(36)의 변위센서프로브 걸림홈(36c) 상에 끼워맞춤되어 상기 이송너트(36)의 정확한 직선왕복운동을 탐지할 수 있게 한다.

이러한 손가락 모듈(30)의 구성으로 인해 도 5의 (a)(b)(c)에 기재된 손가락 모듈(30)에 대한 작용상태도에서 나타낸 바와 같이 간단한 구성을 가진 내구성 있는 손가락 모듈은 비교적 높은 파지력으로 원하는 물체를 자연스럽게 집을 수 있도록 굽혀지거나 펴질 수 있다.

만약에 상기 손가락 모듈(30)이 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)를 구성할 때, 상기 손가락 모듈(30)이 사람의 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(30)은 상기 도 2 내지 도 5에 기재된 바와 같이 다수의 마디로 상기 제1마디(31a)와, 상기 제1마디(31a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(31b), 상기 제2마디(31b)에 핀 결합되어 관절운동하는 제3마디(31c)를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크(38a), 제2링크(38b), 제3링크(38c)를 구비하되, 상기 제1링크(38a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(31a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(38b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크(38b)의 일단은 상기 제2마디(31b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 일단은 상기 제3마디(31c) 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 타단은 상기 제2마디(31b)의 전단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하되, 상기 제2링크(38b)의 운동영역에 방해되지 않도록 상기 제2링크(38b)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.

구체적으로 마디 및 링크 간의 연결관계를 살펴보면, 도 3 및 도 4에서 도면부호 30a1은 상기 손가락프레임부(30a)의 전단에 형성된 제1관절공(30a1)으로, 상기 제1마디(31a)의 후단에 형성된 제1관절공(31a1)과 제1관절핀(31aa)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다. 또한, 도면부호 31a2는 상기 제1마디(31a)의 전단에 형성된 제2관절공(31a2)으로, 상기 제2마디(31b)의 후단에 형성된 제2관절공(31b1)과 제2관절핀(31ba)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다. 그리고 도면부호 31b2는 상기 제2마디(31b)의 전단에 형성된 제3관절공(31b2)으로, 상기 제3마디(31c)의 후단에 형성된 제3관절공(31c1)과 제3관절핀(31ca)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다.

또한, 도 3 및 도 4에서 도면부호 38a1,38a2,38a3는 상기 제1링크(38a)의 중앙부, 후단부, 전단부에 각각 형성되어 있는 제1링크중앙피봇공(38a1), 제1링크후단피봇공(38a2), 제1링크전단피봇공(38a3)를 지시하며, 상기 제1링크중앙피봇공(38a1)은 상기 제1마디(31a)의 후단에 형성된 제1링크중앙피봇공(31a3)과 제1링크중앙피봇핀(38aa)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있고, 상기 제1링크후단피봇공(38a2)은 상기 구동링크(37)의 전단에 형성된 제1링크후단피봇연결공(37b)과 구동링크-제1링크후단 연결피봇핀(8ab)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있고, 상기 제1링크전단피봇공(38a3)은 상기 제2링크(38b)의 후단에 형성된 제2링크후단피봇공(38b1)과 제1링크전단-제2링크후단 피봇핀(38ac)를 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다.

그리고 도 3 및 도 4에서 도면부호 38b2는 제2링크(38b)의 전단에 형성된 제 2링크전단피봇공(38b2)으로 제2마디(31b)의 후단에 형성된 제2링크전단피봇공(31b3)과 제2링크전단피봇핀(38ba)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다. 도면부호 38c1는 제3링크(38c)의 후단에 형성된 제3링크후단피봇공(38c1)으로 제1마디(31a)의 전단형 형성된 제3링크후단피봇공(31a4)과 제3링크후단피봇핀(38ca)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다. 도면부호 38c2는 제3링크(38c)의 전단에 형성된 제3링크전단피봇공(38c2)으로 제3마디(31c)의 후단에 형성된 제3링크전단피봇공(31c2)과 제3링크전단피봇핀(38cb)을 통해 핀 결합으로 회동 가능하도록 결합되어 있다.

또한, 상기 손가락 모듈(20)이 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)를 구성할 때, 상기 손가락 모듈(20)이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(20)은 상기 도 6에 기재된 바와 같이 엄지부(20)를 형성하고, 이러한 엄지부(20)에서 모터(22), 감속기(22a), 리드스크류(23), 이송너트(26)를 주요 구성으로 하는 구동 장치와 이송너트가이드부 및 손가락프레임부(20a)를 주요 구성으로 하는 손가락하우징부(25)는 상기 손가락 모듈(30)에 대해 기술한 구성과 동일한 구성을 갖는다. 다만, 3개의 마디가 2개의 마디로 됨에 따라 링크가 하나 줄어든 것에서 차이가 있다.

이러한 상기 엄지부(20)는 다수의 마디로 상기 제1마디(21a)와, 상기 제1마디(21a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(21b)를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크(28a) 및 제2링크(28b)를 구비하되, 상기 제1링크(28a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(21a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하 고, 상기 제1링크(28a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(28b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크(28b)의 일단은 상기 제2마디(21b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하는 것이 바람직하다. 이러한 엄지부(20)는 도 3 내지 도 5에서 기술된 3개의 마디를 가진 손가락 모듈에서 마디가 하나 줄어들고, 이에 따라 링크로 하나 줄어든 것으로 훨씬 간단한 구성을 가진다.

여기서 마디나 링크간 결합은 간단한 구성을 이루는 핀 결합으로 이루어지는 것이 바람직하며, 관절 운동 간에 풀리지 않도록 적절한 공차를 부여하여야 하며, 필요에 따라서는 핀의 접촉면 중 하나를 접착제 등으로 고정할 수도 있다. 물론, 필요에 따라 핀 결합을 대신하여 복잡한 구성을 가지는 베어링이나 이와 동등한 수단을 사용하는 것도 가능하다.

더불어 상기 손가락 모듈(20,30)의 마지막 마디(21b,31c) 끝단에는 인공피부 혹은 손톱을 결합하기 위한 돌출부가 형성된 피부결합고정구(21d,31d)가 추가로 설치될 수 있다.

특히, 상기 손가락 모듈(20,30)을 구성하는 마디와 링크는 분할되지 않고 일체로 형성하도록 방전가공에 의해 가공될 수 있으며, 이를 위해 도 7에 기재된 바와 같이 상기 손가락 모듈(20,30)의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿(70)이 형성될 수 있다. 마디가 일체로 형성되기 위해서는 원통형 형상이나 원형형 형상을 기초로 하여 상기 마디에 필요 한 부분을 방전가공으로 절단할 수 있도록 하고, 링크의 움직이는 경로가 방해되지 않도록 마디 상에서 절개한 절개부도 방전가공이 가능하도록 형상을 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 손가락 모듈은 도 8에서 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)의 사시도(a) 및 분해도(b)를 나타낸 것처럼 엄지부(20), 검지부(30), 중지부(40), 약지부(50), 소지부(60)를 포함하는 다수의 손가락부에 적용되어 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)를 구현할 수 있다. 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 검지부(30), 중지부(40), 약지부(50), 소지부(60) 등은 손 모양에 따라 마디와 링크의 치수만 미소한 차이가 있을 뿐 도 2 내지 도 5에 기재된 상기 손가락 모듈(30)과 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 더욱이 구동장치는 모두 동일한 것을 사용하여 규격화 및 표준화를 이루며, 엄지부(20)에도 동일하게 적용될 수 있다. 이를 통해 부품 수 및 조립 공정이 감소되고 생산, 조립, 분해, 정비 등의 편의성이 향상되어 비용 절감이 가능하고 내구성이 향상될 수 있다.

구체적으로 본 발명에 따른 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)는 도 8 및 상기 도 2 내지 도 7에서 기재된 바와 같이 베이스플레이트(10)와 상기 베이스플레이트(10)에 설치되는 다수의 손가락부를 구비하되, 손가락부는 상기에 기재된 손가락 모듈을 이용하여 모듈화하여 구성할 수 있다. 구체적으로 상기 손가락 모듈은 상기 손가락 모듈(20,30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하며, 상기 베이스플레이트(10) 상에 체결수단에 의해 고정설치되는 손가락하우징부(25,35)를 구비하 고, 상기 손가락하우징부(25,35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고, 상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고, 상기 손가락하우징부(25,35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(25,35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디(21a,31a)에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락부의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 구동장치는 모터(22,32); 및 상기 모터(22,32)에 연결되어 전달력을 증대시키는 감속기(22a,32a); 상기 감속기(22a,32a)의 출력축(22b,32b)에 체결수단에 의해 고정되고, 외부에 수나사부(33b)가 형성되어 상기 출력축(22b,32b)과 일체로 회전하는 리드스크류(23,33); 내부에는 상기 리드스크류(23,33)의 수나사부(33b)가 맞물려서 상기 리드스크류(23,33)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하는 암나사부(36b)가 관통하여 형성되고, 일측에는 상기 제1마디에 연결된 링크와 연결되어 상기 링크를 구동시키는 구동링크(27,37)가 체결수단에 의해 고정결합되는 이송너트(26,36);를 포함하고, 상기 손가락하우징부(25,35)는 내부에는 상기 이송너트(26,36)가 직선왕복운동하도록 상기 이송너트(26,36)를 수용하면서 가이드 기능을 제공하는 이송너트가이드부(35a)가 형성되고, 일측에는 상기 모터(22,32) 및 감속기(22a,32a)가 모터플랜지(24,34)를 통해 체결수단에 의해 고정 지지되고, 하부에는 상기 베이스플레이트(10)와 체결수단에 의해 고정결합되고, 상부에는 상기 제1마디(21a,31a)를 지지하면서 회동가능하도록 관절운동을 제공하는 손가락프레임부(20a,30a)가 체결수단에 의해 고정결합될 수 있다.

더욱이 상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈은 엄지부(20)를 형성하고, 상기 엄지부(20)는 엄지연결브라켓(11)을 통해 상기 베이스플레이트(10)와 연결되되, 상기 엄지연결브라켓(11)은 다른 손가락부에 대하여 교차되도록 그 위치를 결정하기 위해 상기 베이스플레이트(10) 상의 소정의 위치에 체결수단에 의해 결합되는 베이스플레이트 연결부(11a)와 상기 엄지부(20)에 체결 수단에 의해 결합되는 엄지연결부(11b)를 형성할 수 있다.

구체적으로 본 발명에 따른 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 도 2 내지 도 7에 기재된 바와 같이 검지부(30), 중지부(40), 약지부(50), 소지부(60)에 적용되는 손가락 모듈, 엄지부(20)에 적용되는 손가락 모듈, 피부결합고정구(21d,31d)를 추가로 구비하는 손가락 모듈, 분할되지 않고 일체로 방전가공에 의해 형성되는 손가락 모듈, 상기 손가락 모듈의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿(70)이 형성된 것, 상기 손가락하우징부(25,35)가 변위센서부(20b,30b)를 추가로 구비하는 것 등은 앞에서 손가락 모듈에 대해 기술한 것과 동일하다.

즉, 상기 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 상기 손가락 모듈이 사람의 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(30)은 다수의 마디로 상기 제1마디(31a)와, 상기 제1마디(31a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(31b), 상기 제2마디(31b)에 핀 결합되어 관절운동하는 제3마디(31c)를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크(38a), 제2링크(38b), 제3링크(38c)를 구비하되, 상기 제1링크(38a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(31a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(38b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크(38b)의 일단은 상기 제2마디(31b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 일단은 상기 제3마디(31c) 후단에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 타단은 상기 제2마디(31b)의 전단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하되, 상기 제2링크(38b)의 운동영역에 방해되지 않도록 상기 제2링크(38b)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(20)은 엄지부(20)를 형성하고, 상기 엄지부(20)는 다수의 마디로 상기 제1마디(21a)와, 상기 제1마디(21a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(21b)를 구비하고, 상기 링크 구조는 제1링크(28a) 및 제2링크(28b)를 구비하되, 상기 제1링크(28a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(21a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(28b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고, 상기 제2링크(28b)의 일단은 상기 제2마디(21b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에는 도 8에 기재된 바와 같이 일단이 상기 베이스플레이트(10) 상의 소정의 위치(핸드프레임연결부 10f)에 체결수단에 의해 결합되는 베이스플레이트 연결부(12a)를 형성하고, 타단이 체결수단에 의해 상기 다지 로봇 핸드 장치 전체에 대한 회전운동을 제공하는 손목구동부에 연결되는 손목연결부(12b)를 포함하는 핸드프레임(12)을 추가로 구비할 수 있다.

지금까지 살펴본 바와 같이 베이스플레이트(10)는 다지 로봇 핸드 장치의 전체 형태를 유지하는 기본 프레임 역할을 하고 있으며, 도 8(b)에 도시된 바와 같이 상기 핸드프레임(12)을 체결수단에 의해 고정결합하는 핸드프레임연결부(10f), 엄지부(20)를 고정시키고 그 위치를 결정하는 엄지연결브라켓(11)을 체결수단에 의해 고정결합하는 엄지연결브라켓연결부(10a), 검지부(30)를 체결수단에 의해 고정결합하는 검지연결부(10b), 중지부(40)를 체결수단에 의해 고정결합하는 중지연결부(10c), 약지부(50)를 체결수단에 의해 고정결합하는 약지연결부(10d), 소지부(60)를 체결수단에 의해 고정결합하는 소지연결부(10e) 등을 구비하고 있다.

그리고 상기 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 상기 손가락 모듈(20,30)의 마지막 마디(21b,31c) 끝단에는 인공피부 혹은 손톱을 결합하기 위한 돌출부가 형성된 피부결합고정구(21d,31d)가 추가로 설치할 수 있다.

특히, 상기 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에서 상기 손가락 모듈(20,30)을 구성하는 마디와 링크는 분할되지 않고 일체로 형성하도록 방전가공에 의해 가공되는 것이 바람직하다. 이를 위해 도 7에 기재된 바와 같이 상기 손가락 모듈(20,30)의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿(70)이 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 컴팩트한 손가락 모듈(20,30)과 상기에 기술한 피부결합고정구(21d,31d)의 구성을 이용하여 첨부된 도 9(b)에 기재된 것과 같은 인공피부를 결합하는 것이 가능하다.

도 9(a)에서는 도8의 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)가 주먹을 쥐었을 때를 나타내는 사시도이다.

이와 같이 본 발명에 따른 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)는 손가락부를 구성하는 각 마디를 분할하지 않고 일체로 형성하고, 마디간 결합은 조립 분해가 간단한 핀 결합으로 수행하고, 링크구조도 단순화하여 컴팩트하면서 경량인 손가락 모듈을 구현하였으며, 이러한 손가락 모듈을 이용하여 각 손가락을 구동하는 구동장치를 균일하게 규격화하여 부품 수를 줄일 수 있었다. 그리하여 이러한 손가락 모듈을 이용하여 부품 수 및 조립 공정이 감소되고 생산, 조립, 분해, 정비 등의 편의성이 향상되어 비용 절감이 가능한 내구성이 있고 컴팩트한 로봇 핸드 장치를 구현할 수 있으며, 이를 통해 첨부된 도 9(b)에 기재된 것과 같은 인공피부를 씌우는 것이 가능한 로봇 핸드를 구성할 수 있다.

그리고 본 출원서에서 기술된 체결 수단은 통상적으로 사용되는 나사, 볼트/너트/와셔, 리벳, 용접, 키 결합, 핀 결합, 고정링 결합, 코더 결합 등을 포함하는 다양한 수단이 사용될 수 있으며, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용 용도, 사용 효과, 기능, 설치 공간 등에 따라 적절한 수단을 선택할 수 있다.

또한, 감속기는 회전 속도의 변경, 전달력의 증가, 전달방향의 변경의 역할을 수행하며, 이 발명에서 사용되는 모터 및 감속기는 손가락부라는 제한된 공간 안에 사용되어야 하므로 감속기가 일체로 형성된 DC 서보 모터를 사용하여 소형이면서도 각종 링크부를 충분히 움직일 수 있는 토크를 제공하고, 펄스 폭 제 어(pulse width control) 등을 이용하여 정확한 운동을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 물론, 이러한 모터 및 감속기는 값 비싼 서보 모터를 사용하지 않고 통상의 기어드 모터에 상기에 기술된 변위센서부(20b,30b)를 이용하여 폐루프를 구성하여 위치 제어 등에 사용될 수 있으며, 이와 동등한 수단으로 공압 모터, 유압 모터, 리니어 모터, 압전 모터 등 다양한 공지의 구동 수단을 이용하여 구현될 수도 있다.

더욱이 본 발명에 따른 손가락 모듈 및 이를 이용하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)는 불특정 환경 및 도구에 쉽게 적응할 수 있고, 비교적 강력한 파지를 가지면서 정밀조작이 가능하며, 인간의 손을 모방하여 임의의 물체를 유연하게 파지하고 조작하는 데 적용될 수 있기 때문에 향후 산업용 로봇뿐만 아니라 인간 생활 환경에서 인간에게 편리함을 제공하는 서비스 로봇으로 활용될 수 있어 로봇의 사업화 및 상업화에 기여할 것으로 전망된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

도 1은 종래 기술인 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드의 사시도(a) 및 손가락 관절운동을 설명하기 위한 작용상태도(b)

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈 사시도(a)(b)

도 3은 도 2의 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈에 대한 단면도

도 4는 도 2의 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈에 대한 분해 사시도

도 5는 도 2의 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈에 대한 작용상태도(a)(b)(c)

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈이 로봇 핸드의 엄지부에 적용된 단면도

도 7은 도 2 및 도 6에서 방전가공을 위한 슬릿이 형성된 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈에 대한 입체도(a)(b)

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치의 사시도(a) 및 분해도(b)

도 9는 도 9의 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치가 주먹을 쥔 것을 나타내는 사시도(a) 및 상기 다지 로봇 핸드 장치에 씌워질 인공피부에 대한 사시도(b)

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 다지 로봇 핸드 장치 10 베이스플레이트

10a 엄지연결브라켓연결부 10b 검지연결부 10c 중지연결부

10d 약지연결부 10e 소지연결부

10f 핸드프레임연결부 11 엄지연결브라켓

11a 베이스플레이트 연결부 11b 엄지연결부

12 핸드프레임 12a 베이스플레이트 연결부

12b 손목연결부

20 엄지부(손가락 모듈) 20a 손가락프레임부 20b 변위센서부

20b1 변위센서프로브 21a 제1마디 21aa 제1관절핀

21b 제2마디 21ba 제2관절핀

21d 피부결합고정구

22 모터 22a 감속기 22b 출력축

23 리드스크류 23e 고정나사 24 모터플랜지

25 손가락하우징부 26 이송너트

26c 변위센서프로브 걸림홈 27 구동링크 28a 제1링크

28aa 제1링크중앙피봇핀 28ab 구동링크-제1링크후단 연결피봇핀

28ac 제1링크전단-제2링크후단 피봇핀

28b 제2링크 28ba 제2링크전단피봇핀

30 검지부(손가락 모듈) 30a 손가락프레임부 30a1 제1관절공

30b 변위센서부 30b1 변위센서프로브 30c 고정나사

31a 제1마디 31a1 제1관절공 31a2 제2관절공

31a3 제1링크중앙피봇공 31a4 제3링크후단피봇공 31aa 제1관절핀

31b 제2마디 31b1 제2관절공 31b2 제3관절공

31b3 제2링크전단피봇공 31ba 제2관절핀 31c 제3마디

31c1 제3관절공 31c2 제3링크전단피봇공 31ca 제3관절핀

31d 피부결합고정구 32 모터 32a 감속기

32b 출력축 33 리드스크류 33a 고정나사공

33b 수나사부 33e 고정나사 34 모터플랜지

34a 모터플랜지 중공부 34e 손가락하우징고정나사

34f 모터고정나사

35 손가락하우징부 35a 이송너트가이드부

35b 손가락프레임 결합부 35c 모터플랜지 결합부 36 이송너트

36a 암나사부 36b 이송너트가이드면

36c 변위센서프로브 걸림홈 36e 이송너트고정나사 37 구동링크

37a 이송너트결합공 37b 제1링크후단피봇연결공

38a 제1링크 38a1 제1링크중앙피봇공

38a2 제1링크후단피봇공 38a3 제1링크전단피봇공

38aa 제1링크중앙피봇핀 38ab 구동링크-제1링크후단 연결피봇핀

38ac 제1링크전단-제2링크후단 피봇핀

38b 제2링크 38b1 제2링크후단피봇공

38b2 제2링크전단피봇공 38ba 제2링크전단피봇핀

38c 제3링크 38c1 제3링크후단피봇공

38c2 제3링크전단피봇공 38ca 제3링크후단피봇핀

38cb 제3링크전단피봇핀

40 중지부(손가락 모듈) 50 약지부(손가락 모듈)

60 소지부(손가락 모듈) 70 슬릿

Claims

로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30)에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하는 손가락하우징부(25,35)를 구비하고,

상기 손가락하우징부(25,35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고,

상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고,

상기 손가락하우징부(25,35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(25,35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디(21a,31a)에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락 모듈의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하고,

상기 구동장치는

모터(22,32); 및 상기 모터(22,32)에 연결되어 전달력을 증대시키는 감속기(22a,32a);

상기 감속기(22a,32a)의 출력축(22b,32b)에 체결수단에 의해 고정되고, 외부에 수나사부(33b)가 형성되어 상기 출력축(22b,32b)과 일체로 회전하는 리드스크류(23,33);

내부에는 상기 리드스크류(23,33)의 수나사부(33b)가 맞물려서 상기 리드스크류(23,33)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하는 암나사부(36b)가 관통하여 형성되고, 일측에는 상기 링크 구조와 연결되어 상기 링크 구조를 밀거나 당기는 구동링크(27,37)가 체결수단에 의해 고정결합되는 이송너트(26,36);를 포함하고,

상기 손가락하우징부(25,35)는

내부에는 상기 이송너트(26,36)가 직선왕복운동하도록 상기 이송너트(26,36)를 수용하면서 가이드 기능을 제공하는 이송너트가이드부(35a)가 형성되고, 일측에는 상기 모터(22,32) 및 감속기(22a,32a)가 모터플랜지(24,34)를 통해 체결수단에 의해 고정 지지되고, 상부에는 상기 제1마디(21a,31a)를 지지하면서 회동가능하도록 관절운동을 제공하는 손가락프레임부(20a,30a)가 체결수단에 의해 고정결합되는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
삭제
제 1항에 있어서,

상기 손가락 모듈이 사람의 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(30)은

다수의 마디로 상기 제1마디(31a)와, 상기 제1마디(31a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(31b), 상기 제2마디(31b)에 핀 결합되어 관절운동하는 제3마디(31c)를 구비하고,

상기 링크 구조는 제1링크(38a), 제2링크(38b), 제3링크(38c)를 구비하되,

상기 제1링크(38a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(31a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(38b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고,

상기 제2링크(38b)의 일단은 상기 제2마디(31b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하고,

상기 제3링크(38c)의 일단은 상기 제3마디(31c) 후단에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 타단은 상기 제2마디(31b)의 전단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하되, 상기 제2링크(38b)의 운동영역에 방해되지 않도록 상기 제2링크(38b)의 상부에 위치하는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
제 1항에 있어서,

상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(20)은 엄지부(20)를 형성하고, 상기 엄지부(20)는

다수의 마디로 상기 제1마디(21a)와, 상기 제1마디(21a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(21b)를 구비하고,

상기 링크 구조는 제1링크(28a) 및 제2링크(28b)를 구비하되,

상기 제1링크(28a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(21a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(28b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고,

상기 제2링크(28b)의 일단은 상기 제2마디(21b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
제 3항 또는 제4항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)의 마지막 마디(21b,31c) 끝단에는 인공피부 혹은 손톱을 결합하기 위한 돌출부가 형성된 피부결합고정구(21d,31d)가 추가로 설치되는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
제 1항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)을 구성하는 마디와 링크는 분할되지 않고 일체로 형성하도록 방전가공에 의해 가공되는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
제 6항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿(70)이 형성된 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
제 1항에 있어서,

상기 손가락하우징부(25,35)에는

상기 이송너트가이드부(35a)의 안내에 따라 이동하는 상기 이송너트(26,36)의 위치를 탐지하여 손가락 모듈(20,30)의 제어에 사용하기 위한 변위센서부(20b,30b)를 추가로 구비하는 것을

특징으로 하는 로봇 핸드를 위한 손가락 모듈(20,30).
삭제
베이스플레이트(10)와 상기 베이스플레이트(10)에 설치되는 다수의 손가락부를 구비하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에 있어서,

상기 각각의 손가락부는 손가락 모듈(20,30)로 이루어지되,

상기 손가락 모듈(20,30)은

상기 손가락 모듈(20,30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하며, 상기 베이스플레이트(10) 상에 체결수단에 의해 고정설치되는 손가락하우징부(25,35)를 구비하고,

상기 손가락하우징부(25,35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고,

상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고,

상기 손가락하우징부(25,35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(25,35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디(21a,31a)에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락부의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하고,

상기 구동장치는

모터(22,32); 및 상기 모터(22,32)에 연결되어 전달력을 증대시키는 감속기(22a,32a);

상기 감속기(22a,32a)의 출력축(22b,32b)에 체결수단에 의해 고정되고, 외부에 수나사부(33b)가 형성되어 상기 출력축(22b,32b)과 일체로 회전하는 리드스크류(23,33);

내부에는 상기 리드스크류(23,33)의 수나사부(33b)가 맞물려서 상기 리드스크류(23,33)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환하는 암나사부(36b)가 관통하여 형성되고, 일측에는 상기 제1마디에 연결된 링크와 연결되어 상기 링크를 구동시키는 구동링크(27,37)가 체결수단에 의해 고정결합되는 이송너트(26,36);를 포함하고,

상기 손가락하우징부(25,35)는

내부에는 상기 이송너트(26,36)가 직선왕복운동하도록 상기 이송너트(26,36)를 수용하면서 가이드 기능을 제공하는 이송너트가이드부(35a)가 형성되고, 일측에는 상기 모터(22,32) 및 감속기(22a,32a)가 모터플랜지(24,34)를 통해 체결수단에 의해 고정 지지되고, 하부에는 상기 베이스플레이트(10)와 체결수단에 의해 고정결합되고, 상부에는 상기 제1마디(21a,31a)를 지지하면서 회동가능하도록 관절운동을 제공하는 손가락프레임부(20a,30a)가 체결수단에 의해 고정결합되는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 10항에 있어서,

상기 손가락 모듈이 사람의 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(30)은

다수의 마디로 상기 제1마디(31a)와, 상기 제1마디(31a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(31b), 상기 제2마디(31b)에 핀 결합되어 관절운동하는 제3마디(31c)를 구비하고,

상기 링크 구조는 제1링크(38a), 제2링크(38b), 제3링크(38c)를 구비하되,

상기 제1링크(38a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(31a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(38b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(38a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고,

상기 제2링크(38b)의 일단은 상기 제2마디(31b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하고,

상기 제3링크(38c)의 일단은 상기 제3마디(31c) 후단에 핀결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제3링크(38c)의 타단은 상기 제2마디(31b)의 전단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)에 핀결합으로 고정되어 회동하되, 상기 제2링크(38b)의 운동영역에 방해되지 않도록 상기 제2링크(38b)의 상부에 위치하는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 10항에 있어서,

상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(20)은 엄지부(20)를 형성하고, 상기 엄지부(20)는

다수의 마디로 상기 제1마디(21a)와, 상기 제1마디(21a)에 핀 결합되어 관절운동하는 제2마디(21b)를 구비하고,

상기 링크 구조는 제1링크(28a) 및 제2링크(28b)를 구비하되,

상기 제1링크(28a)는 그 중앙부가 상기 제1마디(21a)의 후단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀 결합으로 고정되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 일단(손가락프레임부를 배향하는 쪽)은 상기 제2링크(28b)의 타단(손가락프레임부를 향하는 쪽)에 핀으로 피봇되어 회동하고, 상기 제1링크(28a)의 타단은 상기 구동장치에 피봇되고,

상기 제2링크(28b)의 일단은 상기 제2마디(21b)의 후단에 핀 결합으로 고정되어 회동하는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 11항 또는 제 12항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)의 마지막 마디(21b,31c) 끝단에는 인공피부 혹은 손톱을 결합하기 위한 돌출부가 형성된 피부결합고정구(21d,31d)가 추가로 설치되는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 10항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)을 구성하는 마디와 링크는 분할되지 않고 일체로 형성하도록 방전가공에 의해 가공되는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 14항에 있어서,

상기 손가락 모듈(20,30)의 마디에 형성된 핀 결합을 위한 핀 구멍들은 방전가공 공구의 접근을 가능하게 하는 슬릿(70)이 형성된 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
제 10항에 있어서,

상기 손가락하우징부(25,35)에는

상기 이송너트가이드부(35a)의 안내에 따라 이동하는 상기 이송너트(26,36)의 위치를 탐지하여 손가락 모듈(20,30)의 제어에 사용하기 위한 변위센서부(20b,30b)를 추가로 구비하는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
베이스플레이트(10)와 상기 베이스플레이트(10)에 설치되는 다수의 손가락부를 구비하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에 있어서,

상기 각각의 손가락부는 손가락 모듈(20,30)로 이루어지되,

상기 손가락 모듈(20,30)은

상기 손가락 모듈(20,30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하며, 상기 베이스플레이트(10) 상에 체결수단에 의해 고정설치되는 손가락하우징부(25,35)를 구비하고,

상기 손가락하우징부(25,35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고,

상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고,

상기 손가락하우징부(25,35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(25,35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디(21a,31a)에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락부의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하고,

상기 손가락 모듈이 사람의 엄지를 모사하는 경우 상기 손가락 모듈(20)은 엄지부(20)를 형성하고, 상기 엄지부(20)는 엄지연결브라켓(11)을 통해 상기 베이스플레이트(10)와 연결되되,

상기 엄지연결브라켓(11)은

다른 손가락부에 대하여 교차되도록 그 위치를 결정하기 위해 상기 베이스플레이트(10) 상의 소정의 위치에 체결수단에 의해 결합되는 베이스플레이트 연결부(11a)와 상기 엄지부(20)에 체결수단에 의해 결합되는 엄지연결부(11b)를 형성하는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).
베이스플레이트(10)와 상기 베이스플레이트(10)에 설치되는 다수의 손가락부를 구비하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1)에 있어서,

상기 각각의 손가락부는 손가락 모듈(20,30)로 이루어지되,

상기 손가락 모듈(20,30)은

상기 손가락 모듈(20,30)의 형태를 유지하고 하중을 지지하며, 상기 베이스플레이트(10) 상에 체결수단에 의해 고정설치되는 손가락하우징부(25,35)를 구비하고,

상기 손가락하우징부(25,35)에 직렬로 연결되는, 분할되지 않고 일체로 형성된 마디가 다수 구비되고, 상기 마디의 양단에는 핀 구멍이 형성되어 핀 결합에 의해 마디 상호간에 관절운동이 가능하도록 연결되고,

상기 마디 상호간의 관절운동을 위해 인접한 마디 간에 링크가 연결되어 상기 마디들을 1자유도로 움직이는 일련의 기구학적 링크 구조가 형성되고,

상기 손가락하우징부(25,35)에는 상기 링크 구조를 움직이는 구동장치가 설치되고, 상기 구동장치의 직선왕복운동에 의해 상기 손가락하우징부(25,35)에 연결된 첫 번째 마디인 제1마디(21a,31a)에 연결된 링크를 밀거나 당겨서 상기 손가락부의 굴신운동이 1자유도로 이루어지도록 하고,

일단이 상기 베이스플레이트(10) 상의 소정의 위치에 체결수단에 의해 결합되고, 타단이 체결수단에 의해 상기 다지 로봇 핸드 장치 전체에 대한 회전운동을 제공하는 손목구동부에 연결되는 핸드프레임(12)을 추가로 구비하는 것을

특징으로 하는 인간형 로봇을 위한 다지 로봇 핸드 장치(1).