KR101193203B1 - 다관절 이동 시스템의 균형유지장치 - Google Patents

Abstract

최소한의 모터를 사용하여 시스템의 보행 중 간단한 제어를 통해 시스템의 무게중심을 조절할 수 있는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치가 개시된다. 본 발명에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치는 상기 시스템상에 구비된 가이드부, 상기 가이드부에 이동 가능하게 결합된 질량부, 상기 질량부가 상기 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 질량부에 구동력을 전달하는 구동부, 그리고, 상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 질량부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 이동 시스템의 무게중심을 제어하는데 있어서, 최소한의 개수로 구비된 모터를 사용하는바 제어가 간편하고 제어에 따른 오차를 최소한으로 줄일 수 있다.

Description

다관절 이동 시스템의 균형유지장치{BALANCING DEVICE OF MULTIPLE-JOINTED MOVINGING SYSTEM}

본 발명은 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 최소한의 모터를 사용하여 시스템의 보행 중 간단한 제어를 통해 시스템의 무게중심을 조절할 수 있는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 관한 것이다.

다양한 시스템들이 자동화됨으로 인하여, 오래 전부터 사람으로서는 하기 힘든 무거운 물건을 운반하는 작업이나 다양한 이동을 필요로 하는 업무영역에 자동이동시스템이 사용 되어오고 있다. 특히 이러한 시스템은 주로 이동 로봇 또는 보행 로봇의 형태로서 여러 환경에서 활용되고 있다. 더욱이 이러한 이동 시스템은 산업용으로 이용될 뿐만 아니라 애완용로봇, 인명구조로봇, 휴먼(human)로봇 등의 비산업형 로봇에도 활용되고 있다.

로봇의 형태로 나타나는 이동 시스템은, 특히 다관절 시스템의 경우에는, 각 관절을 이용하여 자세를 조절하고 무게중심을 잡아 넘어지지 않고 이동해야 한다. 이러한 이동에는 자세제어, 중심제어 등의 상당한 기술을 필요로 한다.

일반적으로 다관절 시스템에 있어서 무게를 잡는 경우, 각 관절마다 모터가 구비되고 센서에 의해 무게중심이 어느 쪽으로 이동하는지를 센싱한 후, 각각의 모터가 센싱값에 따라 구동하여 무게중심이 조절되었다. 즉 각각의 관절에 구비된 모터가 관절의 회전을 위한 구동뿐만 아니라 시스템의 자세를 바로잡기 위한 회전 구동까지 같이 수행하였다.

이러한 방법은 우선 무게중심 제어를 위한 다수의 모터가 쓰여야 한다는 문제점이 발생하고, 모터의 수가 증가함에 따라, 오차의 폭도 커지는 문제점이 발생하였다.

또한, 각각의 관절에 구비된 모터를 조절해야 하는바 그 제어에 있어서도 상당히 복잡한 과정과 계산을 거칠 수 밖에 없었다.

따라서, 이동 시스템에 있어서 이동 중 무게중심을 잡기 위해 최소한의 모터를 사용하면서 간단한 방법으로 제어할 수 있는 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 이동 시스템의 무게중심을 제어하는데 있어서 최소한의 개수의 모터를 사용하여 제어가 간편하고 제어에 따른 오차를 최소한으로 줄일 수 있는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 이동 시스템의 질량 중심을 변화시켜 보행을 안정화 하고 효율적인 보행 자세를 유도할 수 있는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다관절 이동 시스템의 각 관절에 들어가는 모터의 크기를 최소화 할 수 있는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치는 상기 시스템상에 구비된 가이드부, 상기 가이드부에 이동 가능하게 결합된 질량부, 상기 질량부가 상기 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 질량부에 구동력을 전달하는 구동부, 그리고, 상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 질량부를 제어하는 제어부를 포함한다.

이때, 상기 구동부는 이동자부와 고정자부로 구성된 리니어모터를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 질량부는 상기 이동자부와 일체로 형성되거나, 상기 이동자부상에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 질량부는 가이드돌기를 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 질량부 또는 상기 이동자부는 상기 가이드부상에서 이동하는 동안 이동이 원활하게 이루어지고 높이방향 위치가 유지될 수 있도록 하는 위치 조절 롤러를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 구동부는 회전모터를 포함하고, 상기 회전모터의 회전에 의해 상기 가이드부가 회전할 수 있다. 이 경우 상기 가이드부는 상기 질량부와 나사선 방식으로 결합된 것이 바람직하다.

한편, 상기 구동부는 회전모터를 포함하고, 상기 질량부와 상기 구동부가 와이어 연결될 수 있다.

실시예에 따르면 상기 다관절 이동 시스템의 기운 정도를 감지하는 센서부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치는 상기 시스템상에 구비된 제 1 가이드부, 상기 제 1 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 1 질량부, 상기 제 1 질량부와 결합되되 상기 제 1 가이드부의 교차 방향으로 길게 형성된 제 2 가이드부, 상기 제 2 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 2 질량부, 상기 제 1 질량부가 상기 제 1 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 1 질량부에 구동력을 전달하는 제 1 구동부, 상기 제 2 질량부가 상기 제 2 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 2 질량부에 구동력을 전달하는 제 2 구동부, 그리고, 상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 제 1 질량부 및 상기 제 2 질량부를 제어하는 제어부를 포함한다.

이때 상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 이동자부와 고정자부로 구성된 리니어모터를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제 1 질량부 또는 제 2 질량부는 가이드돌기를 더 포함하고, 상기 제 1 가이드부 또는 제 2 가이드부는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 제 1 질량부, 제 2 질량부 또는 이동자부 중 적어도 어느 하나는 이동하는 동안 이동이 원활하게 이루어지고 높이방향 위치가 유지될 수 있도록 하는 위치 조절 롤러를 포함하는 것이 바람직하다.

실시예에 따르면, 상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 회전모터를 포함하고, 상기 회전모터의 회전에 의해 상기 제 1 가이드부 또는 제 2 가이드부가 회전할 수 있다.

이때, 상기 제 1 가이드부 또는 상기 제 2 가이드부는 상기 제 1 질량부 또는 상기 제 2 질량부와 나사선 방식으로 결합된 것이 바람직하다.

한편, 상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 회전모터를 포함하고, 상기 제 1 질량부 또는 상기 제 2 질량부는 상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부와 와이어 연결될 수도 있다.

실시예에 따르면, 상기 다관절 이동 시스템의 기운 정도를 감지하는 센서부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 이동 시스템의 무게중심을 제어하는데 있어서, 최소한의 개수로 구비된 모터를 사용하는바 제어가 간편하고 제어에 따른 오차를 최소한으로 줄일 수 있다.

둘째, 질량중심의 변화에 따라 간편하게 시스템의 보행의 안정화를 도모할 수 있고, 효율적인 보행 자세를 유도할 수 있다.

셋째, 다관절 이동 시스템에서 각각의 관절에 사용되는 모터를 무게중심을 제어하는 데에 사용하지 않아도 되는바 각각의 모터의 크기를 최소화할 수 있다.

넷째, 시스템을 간단히 모듈화하여 이동 시 균형을 잡는 것이 필요한 다양한 기기에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치가 다관절 이동 시스템에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 다관절 이동 시스템의 균형유지장치의 사시도,
도 3은 도 2의 측단면도
도 4는 도 3에서 구동부를 ‘A’ 방향으로 바라본 도면,
도 5는 회전모터를 구비한 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치의 작동을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치가 다관절 이동 시스템에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 도 7에 도시된 다관절 이동 시스템의 균형유지장치의 사시도, 그리고,
도 9는 회전모터를 구비한 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치는 다관절 이동 시스템이 이동하는 동안에 안정적인 이동을 할 수 있도록 균형을 유지시켜주는 장치로 예시된다. 그러나 이러한 균형유지장치는 다관절 이송 시스템뿐만 아니라 바퀴를 구비한 이동 시스템의 균형을 유지할 때에도 적용될 수 있다. 즉, 이동간에 균형유지를 필요로 하는 다양한 시스템에 채용될 수 있다.

이러한 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)는 가이드부(110), 질량부(120), 구동부(130), 그리고 제어부(140)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위하여 도 1 내지 도 3을 제시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)가 다관절 이동 시스템(S)에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 측단면도이다.

가이드부(110)는 다관절 이동 시스템(S)상에 구비되어 질량부(120)가 이동할 수 있는 길(path)을 제공한다. 이러한 가이드부(110)는 형상에 제한이 있는 것은 아니나 질량부(120)가 이동 가능한 방향으로 길게 바(bar)의 형상을 취하는 것이 바람직하다.

가이드부(110)는 수평부재(111)와, 수평부재(111)의 상부에서 수평부재(111)의 길이방향으로 길게 마련되는 가이드부재(112)를 포함한다.

수평부재(111)는, 본 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)를 전체적으로 지지하는 역할을 하며, 다관절 이동 시스템(S)에 대하여 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)의 고정이 용이하게 이루어질 수 있도록 설치되는 위치의 형상에 맞는 형상을 취한다. 이때 수평 부재(111)는 다관절 이동 시스템(S)에 스크루 결합될 수 있고, 그 외 다양한 결합방법이 채용될 수 있다.

가이드부재(112)는 수평부재(111)의 상부에서 수평부재(111)의 길이 방향을 따라 길게 마련된다. 가이드부재(112)의 형상은 제한이 없이 구동부(130) 또는 질량부(120)의 형상에 따라 다양한 형상이 채용될 수 있다. 이러한 가이드부재(112)는 후술할 질량부(120)가 이동할 수 있는 직접적인 가이드 역할을 한다.

질량부(120)는 가이드부(110)상에서 이동 가능하도록 가이드부(110)상에 결합된다. 이때 결합되는 형태는 질량부(120)의 구동 형태에 따라 다양한 형태가 가능하고 자세한 행태의 예는 후술한다.

질량부(120)는 일정한 질량을 가진 질량체로 이루어지는바, 가이드부(110)상에서 질량부(120)가 이동을 하면, 결과적으로 다관절 이동 시스템(S)의 질량 중심이 변하게 된다. 이러한 질량중심의 변화로 인해 다관절 이동 시스템(S)의 무게중심을 조절할 수 있으며, 시스템의 안정된 이동이 가능해 지는 것이다.

질량부(120)의 자세한 구성은 뒤에서 구동부(130)와 함께 설명한다.

구동부(130)는 질량부(120)가 가이드부(110)상에서 이동할 수 있도록 질량부(120)에 구동력을 전달하는 역할을 한다. 이러한 구동부(130)는 다양한 형태의 모터를 포함할 수 있다. 이하 실시예 에서는 구동부(130)가 리니어모터를 포함하는 경우와 회전모터를 포함하는 경우를 나누어 설명한다.

먼저, 구동부(130)는 이동자부(131)와 고정자부(134)로 구성된 리니어모터를 포함할 수 있다. 보다 자세한 설명을 위해 도 4를 제시한다. 도 4는 도 3에서 구동부(130)를 ‘A’ 방향으로 바라본 도면이다.

이동자부(131)는 영구자석 또는 코일이 권치된 코어 중 어느 하나로 이루어진다. 이하 실시예에서는 이동자부(131)는 코일(133)이 권치된 코어(132)로 이루어지는 것으로 예시한다. 코일(133)에는 후술할 제어부(140)의 제어에 의해 전류가 인가된다. 따라서 인가되는 전류량 또는 방향에 따라 이동자부(131)에서 발생하는 자력의 세기 및 방향이 결정된다.

한편, 이 경우 질량부(120)는 가이드부(110)를 부분적으로 감싸는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 질량부(120)는 가이드부(110)의 상부에 배치되는 제 1 파트(121)와 제 1 파트에 연결되어 가이드부(110)을 측면에서 감싸는 형상을 하면서 내측으로 연장 형성되는 제 2 파트(122)를 포함할 수 있다. 이때 제 1 파트(121)와 제 2 파트(122)는 일체로 형성될 수 있다.

제 2 파트(122)의 일 단에는 이동자부(131)가 장착될 수 있다. 또는 이와 다르게 이동자부(131)와 질량부(120)이 일체로 형성될 수 있다. 일체로 형성된 경우에는 이동자부(131)의 질량을 조절해가며 질량부(120)의 효과를 얻을 수 있다.

고정자부(134)는 이동자부(131)과 마찬가지로 영구자석 또는 코일이 권치된 코어 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이하 실시예에서는 고정자부(134)는 영구자석으로 이루어진 것으로 예시한다.

한편, 가이드부재(112)의 형상은 T자를 이룰 수 있다. 그리고 가이드부재(112)의 밖으로 연장된 부분에 고정자부(134)가 결합되는 것이 바람직하다. 이때 고정자부(134)와 이동자부(131)는 상호 자기적으로 작용하도록 마주보게 된다.

영구자석으로 이루어진 고정자부(134)는 가이드부재(112)의 길이방향을 따라 길게 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니고 복수개의 영구자석이 가이드부재(112)를 따라 일정한 간격을 사이에 두고 배치될 수도 있다.

이동자부(131)는 필요한 자력의 세기에 따라 코일(133)이 권치된 코어(132)를 1 세트(set)로 하여 복수의 세트가 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여 코일(133)에 전류가 인가되면, 코어(132)에 자력이 발생되고, 코어(132)에 발생되는 자력과 고정자부(134)의 영구자석간에 자력이 상호 작용한다. 따라서 후술할 제어부(140)를 통한 전류의 방향 또는 세기를 조절함으로 인해 이동자부(131)와 연결된 질량부(120)가 가이드부(110)상에 선형적인 이동을 하게 되고 질량부(120)의 위치를 조절할 수 있다.

한편, 질량부(120)의 제 1 파트(121)의 저면에는 가이드돌기(123)이 형성될 수 있다. 이때, 질량부(120)와 이동자부(131)가 일체로 형성된 경우에는 이동자부(131)가 가이드돌기(123)을 포함할 수 있다. 그리고 가이드부(110)의 가이드부재(112)는 가이드돌기(123)가 삽입될 수 있도록 일정 공간이 함몰된 가이드홈(113)이 형성될 수 있다.

이렇게 가이드돌기(123)와 가이드홈(113)이 상호 대응되는 형상으로 마련됨으로써, 가이드부(110)에 대한 질량부(120)의 고정력을 강화할 수 있을 뿐만 아니라 가이드 효과를 향상시킬 수 있다.

질량부(120)는 위치 조절 롤러(124)를 더 포함할 수 있다. 이때, 질량부(120)와 이동자부(131)가 일체로 형성된 경우에는 이동자부(131)에 위치 조절 롤러(124)가 구비될 수 있다.

위치 조절 롤러(124)는 질량부(120)가 가이드부(110)를 따라 이동할 때 이동이 원활하게 이루어지도록 하면서도, 또한 가이드부(110)에 대한 질량부(120)의 위치를 유지시켜주는 역할을 한다. 이러한 위치 조절 롤러(124)는 복수개 구비될 수 있고, 질량부(120)의 제 1 파트(121)의 저면, 또는 제 2 파트(122)의 내면에 각각 구비될 수 있으며, 다만, 그 개수 및 구비 위치는 제한되지 않는다.

이렇게 위치 조절 롤러(124)가 가이드부재(112)의 상하좌우에 밀착되면서 질량부(120)가 슬라이딩 이동을 함에 따라, 이동 방향으로의 슬라이딩이 원활하게 이루어지고, 높이방향의 위치 또한 유지된다. 이는 다관절 이동 시스템(S)이 외력에 따른 진동을 나타낼 경우, 질량부(120)의 위치제어가 영향을 받는 것을 제거할 수 있다.

한편, 위치 조절 롤러(124)는 충격 흡수가 가능한 고무 재질로 마련되는 것이 바람직하다. 따라서 외부의 충격으로 인해 다관절 이동 시스템(S)에 충격력이 전달되더라도 위치 조절 롤러(124)가 충격을 흡수할 수 있어 외부 충격 등에 의한 파손을 방지할 수 있다.

위에서 설명한 것과는 다르게, 구동부(130)는 회전모터를 포함할 수 있다. 보다 자세한 설명을 위해 도 5를 제시한다. 도 5는 회전모터를 구비한 다관절 이동 시스템의 균형유지장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

구동부(130)가 회전모터를 포함하는 경우에는 회전모터의 회전에 의한 회전력을 질량부(120))에 전달한다. 질량부(120)에 회전력이 전달되기 위해서는 구동부(130)가 회전하면서 구동부(130)와 연결된 가이드부(110)가 회전하는 것이 바람직하다.

이를 좀더 자세히 설명하면 가이드부(110)는 앞에서 설명한 것처럼 수평부재(111)와 가이드부재(112)를 포함할 수 있고, 가이드부재(112)의 일단에 구동부(130)가 위치한다. 그리고, 구동부(130)의 회전모터의 회전자에 가이드부재(112)가 연결된다. 따라서 회전모터가 회전하면 그에 연결된 가이드부재(112)가 회전한다.

이때, 가이드부재(112)와 질량부(120)는 나사선방식으로 연결될 수 있다. 즉, 볼 스크루(ball screw) 장치가 사용될 수 있다. 따라서 회전모터의 회전에 의해 질량부(120)는 가이드부(110)상에서 이동이 가능하다.

한편, 도시하지는 않았으나, 구동부(130)가 회전모터를 포함하는 경우에는 질량부(120)와 구동부(130)가 와이어로 연결되어 회전모터의 회전에 의하여 와이어에 미는 힘 또는 당기는 힘이 작용하여 질량부(120)가 가이드부(110)상에서 이동 가능하도록 구성될 수도 있다.

제어부(140)는 다관절 이동 시스템(S)이 이동하는 동안 균형을 유지할 수 있도록 질량부(120)가 가이드부(110)의 일정한 위치로 이동하게끔 질량부(120)의 위치를 제어하는 역할을 한다. 이러한 제어 과정은 제어부(140)가 다관절 이동 시스템(S)의 기울어짐에 따라, 리니어 모터의 경우에는 코일(133)에 인가되는 전류의 크기 및 방향을 결정하거나 회전모터의 경우에는 회전속도 및 회전방향을 결정하는 것으로 이루어진다.

따라서, 바람직하게는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)는 다관절 이동 시스템(S)의 기운 정도를 감지하는 센서부(미도시)를 포함할 수 있다. 이로 인해 센서부에서 다관절 이동 시스템(S)의 기울어진 정도를 감지하면 그 정보를 제어부(140)에 전달하고, 전달된 정보를 받은 제어부(140)는 상기와 같은 제어를 하는 것이다.

제어부(140)는 다관절 이동 시스템(S)의 내부에 위치되는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고, 다관절 이동 시스템(S)과 떨어져 위치할 수도 있고, 구동부(130)와 일체를 이루어 형성될 수도 있다.

한편, 도 2의 도시와 같이, 다관절 이동 시스템(S)이 이동하지 않거나, 질량부(120)의 이동이 필요 없어 질량부(120)가 가이드부(110)의 중앙에서 대기하는 경우에, 질량부(120)가 가이드부(110)상에서 고정 위치될 수 있도록 고정 브라켓(150)을 더 포함할 수 있다. 다만, 구동부(130)가 회전모터를 포함하는 경우, 질량부(120)와 가이드부(110)가 나사선 방식의 볼 스크루를 사용하여 결합된 경우에는 이러한 고정 브라켓(150)이 구비되지 않아도 무방하다.

고정 브라켓(150)이 질량부(120)를 고정시키는 방법은 다양하게 고려될 수 있는데, 질량부(120)에 고정 브라켓(150)의 일부분이 착탈 가능하게 결합되는 결합홈(미도시)을 마련하고, 이러한 결합홈에 고정 브라켓(150)을 선택적으로 결합시킴으로써 질량부(120)의 고정이 수행될 수 있다. 그 외 다양한 방법이 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)의 작동에 대하여 도 6을 참고하여 설명한다.

다관절 이동 시스템(S)이 이동 중에 일 방향으로 기울어지는 경우, 센서부에서 지면에 대한 경사각(α)을 감지한다. 이렇게 감지된 정보는 제어부(140)로 전송된다. 제어부(140)는 전송 받은 정보에 기초하여 구동부(130)를 통해 구동력을 제공하는데, 리니어 모터의 경우에는 코일(133)에 인가되는 전류의 세기와 방향을 조절하고, 회전모터의 경우에는 회전속도 및 회전방향을 조절한다. 이러한 제어를 통하여 질량부(120)가 가이드부(110)상에서 이동한다. 즉, 다관절 이동 시스템(S)이 일 방향으로 기울어진 경우, 질량부(120)는 타 방향으로 이동하여 다관절 이동 시스템(S)의 질량 중심이 기울어진 방향과 반대방향에 위치되도록 한다.

이러한 구동을 통하여 다관절 이동 시스템(S), 또는 이동시 균형을 잡을 필요가 있는 다양한 이동 시스템이 외부의 요인 또는 자체적인 요인에 의하여 일 방향으로 기울어지더라도 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(100)를 이용함으로써, 정밀 제어를 통한 균형 유지와 시스템의 안정감 있는 이동이 가능해진다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(200)는 제 1 가이드부(210), 제 1 질량부(220), 제 1 구동부(230), 제어부(240), 제 2 가이드부(260), 제 2 질량부(270), 제 2 구동부(280)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위하여 도 7 및 도 8을 제시한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(200)가 다관절 이동 시스템(S)에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 다관절 이동 시스템의 균형유지장치(200)의 사시도이다.

이때 제 1 가이드부(210), 제 1 질량부(220), 제 1 구동부(230), 제어부(240) 각각은 앞의 실시예에서 설명했던 가이드부(110), 질량부(120), 구동부(130), 그리고 제어부(140)와 실질적으로 동일한 구성을 가지며 그 역할 또한 실질적으로 동일한바, 설명은 생략한다.

또한 제 2 가이드부(260), 제 2 질량부(270), 제 2 구동부(280) 또한 각각이 제 1 가이드부(210), 제 1 질량부(220), 그리고 제 1 구동부(230)와 실질적으로 동일한 구성을 가지는바 설명을 생략한다.

다만, 상기 실시예에 따르면, 제 1 가이드부(210)와 제 2 가이드부(220)는 서로 교차방향으로 형성되는 것이 바람직하고, 따라서 종방향 균형유지와 횡방향 균형유지가 모두 가능해진다. 즉, 보다 자세하게 설명하면, 제 1 가이드부(210)가 다관절 이동 시스템(S)상에서 횡방향으로 장착되면, 제 1 질량부(220)는 횡방향으로 제 1 가이드부(210)상에서 이동함에 따라 다관절 이동 시스템(S)이 횡방향으로 기울어지는 경우에 횡방향으로의 균형을 유지한다. 이때, 제 2 가이드부(260)은 제 1 질량부(220)와 결합되되 제 1 가이드부(210)와 교차방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하다. 즉 종방향으로 길게 형성되는 것이다. 따라서 다관절 이동 시스템(S)이 종방향으로 기울어지는 경우에는 제 2 질량부(270)가 제 2 가이드부(260)를 따라 이동함으로써 종방향으로의 균형도 유지될 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성에 의하면 다관절 이동 시스템(S)의 횡방향과 종방향 균형을 동시에 유지시킬 수 있다. 또한 다관절 이동 시스템(S)이 전진하는 경우에는 제 2 질량부(270)가 전진하는 방향으로 약간 쏠리게 위치될 수 있는데, 이로 인해 이동의 효율이 높아지고 시스템의 이동을 위한 구동력을 최소화 할 수 있다.

한편, 제 1 구동부(230)와 제 2 구동부(280)는 도 8의 도시와 같이 둘 다 리니어 모터일 수 있으며, 도 9의 도시와 같이 둘 다 회전모터일 수 있고, 또는 도시하지는 않았으나 둘 중 하나는 리니어 모터 다른 하나는 회전모터일 수 있다.

각각의 구동부의 형태에 따른 각각의 가이드부 또는 질량부의 구성은 앞의 실시예에서 설명한 것과 그 구성이 동일한바 설명을 생략한다.

종방향과 횡방향의 균형을 동시에 유지시킬 수 있는 본 실시예에서도 앞에서 설명한 것과 같이 센서부(미도시)가 더 포함되어, 다관절 이동 시스템(S)의 기운 정도를 상기 센서부가 감지하고, 그 정보를 제어부(240)에 전송하며 제어부(240)는 전송된 데이터를 기본 정보로 하여 제 1 구동부(230)와 제 2 구동부(280)가 제공하는 구동력을 조절한다. 이러한 제어방법은 기본적으로 앞의 실시예에서 설명한 것과 일치한다. 따라서 자세한 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 200: 다관절 이동 시스템의 균형유지장치 110: 가이드부
120: 질량부 130: 구동부
140, 240: 제어부 150: 고정 브라켓
210: 제 1 가이드부 220: 제 1 질량부
230: 제 1 구동부 260: 제 2 가이드부
270: 제 2 질량부 280: 제 2 구동부

Claims (17)

1. 삭제
2. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
   상기 시스템상에 구비된 가이드부;
   상기 가이드부에 이동 가능하게 결합된 질량부;
   상기 질량부가 상기 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 질량부에 구동력을 전달하는 구동부; 및
   상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 질량부를 제어하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 구동부는 이동자부와 고정자부로 구성된 리니어모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 질량부는 상기 이동자부와 일체로 형성되거나, 상기 이동자부상에 구비되는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 질량부는 가이드돌기를 더 포함하고,
   상기 가이드부는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 질량부 또는 상기 이동자부는 상기 가이드부상에서 이동하는 동안 이동이 원활하게 이루어지고 높이방향 위치가 유지될 수 있도록 하는 위치 조절 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
6. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
   상기 시스템상에 구비된 가이드부;
   상기 가이드부에 이동 가능하게 결합된 질량부;
   상기 질량부가 상기 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 질량부에 구동력을 전달하는 구동부; 및
   상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 질량부를 제어하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 구동부는 회전모터를 포함하고,
   상기 회전모터의 회전에 의해 상기 가이드부가 회전하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 질량부와 나사선 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
8. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
   상기 시스템상에 구비된 가이드부;
   상기 가이드부에 이동 가능하게 결합된 질량부;
   상기 질량부가 상기 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 질량부에 구동력을 전달하는 구동부; 및
   상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 질량부를 제어하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 구동부는 회전모터를 포함하고,
   상기 질량부와 상기 구동부가 와이어 연결된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
9. 제2, 6, 8항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
   상기 다관절 이동 시스템의 기운 정도를 감지하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
10. 삭제
11. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
    상기 시스템상에 구비된 제 1 가이드부;
    상기 제 1 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 1 질량부;
    상기 제 1 질량부와 결합되되 상기 제 1 가이드부의 교차 방향으로 길게 형성된 제 2 가이드부;
    상기 제 2 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 2 질량부;
    상기 제 1 질량부가 상기 제 1 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 1 질량부에 구동력을 전달하는 제 1 구동부;
    상기 제 2 질량부가 상기 제 2 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 2 질량부에 구동력을 전달하는 제 2 구동부; 및
    상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 제 1 질량부 및 상기 제 2 질량부를 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 이동자부와 고정자부로 구성된 리니어모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제 1 질량부 또는 제 2 질량부는 가이드돌기를 더 포함하고,
    상기 제 1 가이드부 또는 제 2 가이드부는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치
13. 제11에 있어서,
    상기 제 1 질량부, 제 2 질량부 또는 이동자부 중 적어도 어느 하나는 이동하는 동안 이동이 원활하게 이루어지고 높이방향 위치가 유지될 수 있도록 하는 위치 조절 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
14. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
    상기 시스템상에 구비된 제 1 가이드부;
    상기 제 1 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 1 질량부;
    상기 제 1 질량부와 결합되되 상기 제 1 가이드부의 교차 방향으로 길게 형성된 제 2 가이드부;
    상기 제 2 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 2 질량부;
    상기 제 1 질량부가 상기 제 1 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 1 질량부에 구동력을 전달하는 제 1 구동부;
    상기 제 2 질량부가 상기 제 2 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 2 질량부에 구동력을 전달하는 제 2 구동부; 및
    상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 제 1 질량부 및 상기 제 2 질량부를 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 회전모터를 포함하고,
    상기 회전모터의 회전에 의해 상기 제 1 가이드부 또는 제 2 가이드부가 회전하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 가이드부 또는 상기 제 2 가이드부는 상기 제 1 질량부 또는 상기 제 2 질량부와 나사선 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
16. 다관절 이동 시스템의 균형유지장치에 있어서,
    상기 시스템상에 구비된 제 1 가이드부;
    상기 제 1 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 1 질량부;
    상기 제 1 질량부와 결합되되 상기 제 1 가이드부의 교차 방향으로 길게 형성된 제 2 가이드부;
    상기 제 2 가이드부에 이동 가능하게 결합된 제 2 질량부;
    상기 제 1 질량부가 상기 제 1 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 1 질량부에 구동력을 전달하는 제 1 구동부;
    상기 제 2 질량부가 상기 제 2 가이드부상에서 이동할 수 있도록 상기 제 2 질량부에 구동력을 전달하는 제 2 구동부; 및
    상기 다관절 이동 시스템의 이동에 따라 균형을 유지하도록 상기 제 1 질량부 및 상기 제 2 질량부를 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부는 회전모터를 포함하고,
    상기 제 1 질량부 또는 상기 제 2 질량부는 상기 제 1 구동부 또는 상기 제 2 구동부와 와이어 연결된 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.
17. 제11, 14, 16항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 다관절 이동 시스템의 기운 정도를 감지하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 이동 시스템의 균형유지장치.

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