KR101296860B1

KR101296860B1 - 로봇 손가락기구

Info

Publication number: KR101296860B1
Application number: KR1020110044466A
Authority: KR
Inventors: 노태성; 이수영; 최동희
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2013-08-14
Also published as: WO2012153930A2; KR20120126574A; WO2012153930A3

Abstract

본 발명은 물체와의 접촉 여부에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동이 가능한 로봇의 손가락기구에 관한 것으로, 본 발명의 로봇의 손가락기구는 제1마디(11)와 제2마디(12)를 갖는 손가락 케이스(10)와; 손가락 케이스(10)의 제1마디(11)와 연결되어 제1마디(11)를 틸트운동시키는 제1조인트기구(20)와; 손가락 케이스(10)의 제1마디(11)와 제2마디(12)에 연결되어 제2마디(12)를 틸트운동시키는 제2조인트기구(30)와; 제1조인트 기구와 연결되어 손가락 케이스(10)를 회전시키는 손가락 회전기구(40)로 구성되어 틸트나 회전운동을 가능하도록 함으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있도록 하는데 있다.

Description

로봇 손가락기구{Finger mechanism for robot}

본 발명은 로봇 손가락기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 틸트나 회전운동이 가능하도록 함으로써 물체와의 접촉 위치를 가변시킬 수 있는 로봇의 손가락기구에 관한 것이다.

인간형 로봇(humanoid)은 인간과 유사한 행동을 가질 수 있도록 개발된다. 인간형 로봇은 인간과 유사한 행동할 수 있도록 개발됨으로 정밀한 동작을 위해 로봇 손이 개발되고 있으며, 이러한 로봇 손은 정밀한 동작을 위해 보다 정밀하게 동작되는 로봇 손가락기구가 요구된다.

종래의 로봇 손가락기구를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이 로봇 손가락기구는 제1마디(1), 제2마디(2), 제3마디(3) 및 조인트기구(4)로 구성되며, 조인트기구(4)는 베벨 기어(4a,4b), 와이어(4d) 및 힌지(4c,4e)로 이루어진다. 제1마디(1), 제2마디(2) 및 제3마디(3)는 각각 조인트기구(4)에 의해 연결되며, 조인트기구(4)의 힌지(4c,4e)는 각각 제1마디(1)와 제2마디(2)에 연결된다. 베벨 기어(4a,4b)는 제1마디(1)에 연결된 힌지(4c)와 제1마디(1)의 내측에 설치된 모터(도시 않음)에 연결된다. 와이어(4d)는 힌지(4c,4e)와 교차되도록 연결된다.

모터는 회전력을 베벨 기어(4a,4b)로 전달하며, 베벨 기어(4a,4b)는 제1마디(1)에 연결된 힌지(4c)의 회전축(도시 않음)을 회전시킨다. 힌지(4c)의 회전축이 회전되면 회전축에 연결된 제2마디(2)가 회전함과 아울러 힌지(4c)의 회전축과 제3마디(3)의 힌지(4e)의 회전축(도시 않음)에 각각 교차되도록 연결된 와이어(4d)가 화살표 방향으로 회전된다. 와이어(4d)가 회전되면 제2마디(2)와 힌지(4e)의 회전축에 연결되는 제3마디(3)가 회전되어 틸트운동 즉, 사람의 손가락과 같은 굽힘과 폄 동작을 할 수 있게 된다.

종래의 로봇 손가락기구와 같이 베벨 기어와 와이어를 통해 제2마디와 제3마디의 틸트운동만이 가능함으로써 로봇 손가락기구와 물체 사이의 접촉 위치를 가변시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 틸트나 회전운동이 가능하도록 함으로써 물체와의 접촉 위치를 가변시킬 수 있는 로봇의 손가락기구를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 틸트나 회전운동이 가능하도록 하여 물체와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있는 로봇의 손가락기구를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 또 다른 목적은 마디마다 회전구동원을 적용함으로써 정교한 동작을 할 수 있는 로봇의 손가락기구를 제공함에 있다.

본 발명의 로봇의 손가락기구는 제1마디와 제2마디를 갖는 손가락 케이스와; 상기 손가락 케이스의 제1마디와 연결되어 제1마디를 틸트운동시키는 제1조인트기구와; 상기 손가락 케이스의 제1마디와 제2마디 사이에 연결되어 제2마디를 틸트운동시키는 제2조인트기구와; 상기 제1조인트 기구와 연결되어 상기 손가락 케이스를 회전시키는 손가락 회전기구로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇의 손가락기구는 틸트나 회전운동이 가능하도록 하여 물체와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있는 이점을 제공하고, 각 마디마다 회전구동원을 적용함으로써 정교한 동작을 할 수 있는 이점을 제공한다.

도 1은 종래의 로봇 손가락기구의 사시도,
도 2는 본 발명의 로봇 손가락기구의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 로봇 손가락기구의 부분 분해 조립사시도,
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2조인트기구의 분해 조립 사시도,
도 5는 및 도 6은 각각 도 3에 도시된 틸트운동기구의 확대 사시도,
도 7은 본 발명의 로봇 손가락기구의 틸트 및 회전운동 상태를 나타낸 도.

이하, 본 발명의 로봇 손가락기구의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로봇 손가락기구는 도 2에서와 같이 손가락 케이스(10), 제1조인트기구(20), 제2조인트기구(30) 및 손가락 회전기구(40)로 구성된다.

손가락 케이스(10)는 제1마디(11)와 제2마디(12)를 갖도록 구성되며, 제1조인트기구(20)는 손가락 케이스(10)의 제1마디(11)와 연결되어 제1마디(11)를 틸트운동시킨다. 제2조인트기구(30)는 손가락 케이스(10)의 제1마디(11)와 제2마디(12)사이에 연결되어 제2마디(12)를 틸트운동시키며, 손가락 회전기구(40)는 제1조인트기구(20)와 연결되어 손가락 케이스(10)를 회전시킨다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 로봇 손가락기구를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

손가락 케이스(10)는 도 3 및 도 4에서와 같이 제1마디(11)와 제2마디(12)를 갖는다. 제1마디(11)는 제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30) 사이에 설치되며, 제2마디(12)는 제2조인트기구(30)와 손가락 회전기구(40) 사이에 설치되며 끝단은 사람의 손가락 끝마디와 같이 둥근 형상으로 이루어진다.

제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30)는 각각 도 3 및 도 4에서와 같이 요크형 원통부재(21,31)와 틸트운동기구(22,32)로 구성된다.

요크형 원통부재(21,31)는 각각 제1마디(11)에 연결되며, 회전구동원(110)이 삽입되는 삽입공(211a)이 형성된다. 이러한 요크형 원통부재(21,31)는 중공부재(211)와 한 쌍의 돌기부재(212)로 이루어진다. 중공부재(211)는 나사, 볼트나 스크류 등의 체결부재(도시 않음)로 제1마디(11)와 연결되어 설치되며, 회전구동원(110)이 삽입 설치되는 삽입공(211a)이 형성된다. 한 쌍의 돌기부재(212)는 중공부재(211)의 일측에 마주대하도록 형성되며 각각 다수개의 안내공(212a)이 형성된다. 다수개의 안내공(212a)은 각각 경사부재(120)가 베어링(B)을 개재하여 설치된다. 베어링(B)은 나사, 볼트나 스크류와 같은 체결부재(C)를 이용하여 체결되어 안내공(212a)에 삽입되어 설치된다.

틸트운동기구(22,32)는 도 3 및 도 4에서와 같이 회전구동원(110), 경사부재(120), 틸트운동부재(130) 및 운동방향 변환부재(140)로 구성된다.

회전구동원(110)은 모터(111)와 감속기(112)로 구성된다. 모터(111)는 회전력을 발생시키며, 감속기(112)는 모터(111)와 경사부재(120) 사이에 연결되어 모터(111)의 회전력을 감속하여 경사부재(120)로 전달한다.

경사부재(120)는 회전구동원(110)에 의해 회전되도록 연결되며, 회전판(121), 제1안내돌기(122), 제2안내돌기(123) 및 원운동부재(124)로 구성된다.

회전판(121)은 회전구동원(110)에서 발생된 회전력을 전달받아 회전되며, 제1안내돌기(122)는 회전판(121)의 하측에 형성되며 회전구동원(110)에 연결된다. 제2안내돌기(123)는 회전판(121)의 상측에 제1안내돌기(122)와 이격되도록 형성되며, 원운동부재(124)는 제2안내돌기(123)에 삽입 설치되어 회전판(121)의 회전운동에 의해 회전판(121)의 둘레를 따라 원운동한다. 이러한 원운동부재(124)는 안내공(124a)이 형성되며, 안내공(124a)은 회전판(121)을 기준으로 경사지도록 형성되어 운동방향 변환부재(140)가 원운동부재(124)의 원운동에 의해 틸트운동되도록 한다. 틸트운동부재(130)는 경사부재(120)의 상측에 설치되며, 틸트운동 케이스부재(131)와 안내부재(132)로 구성된다. 틸트운동 케이스부재(131)는 운동방향 변환부재(140)에 의해 틸트운동을 하며, 안내부재(132)와 교차되는 방향의 양측에 운동방향 변환부재(140)가 삽입 설치되는 안내공(131a)이 형성된다. 안내부재(132)는 틸트운동 케이스부재(131)의 양측면에 각각 형성되며 요크형 원통부재(31)의 안내공(30b)에 베어링(B)이 개재되어 설치된다.

운동방향 변환부재(140)는 경사부재(120)와 틸트운동부재(130)에 연결되어 틸트운동부재(130)를 틸트운동시키며, 제1샤프트부재(141)와 제2샤프트부재(142)로 구성된다. 제1샤프트부재(141)는 원운동부재(124)에 형성된 안내공(124a)에 경사지도록 삽입 설치되어 원운동부재(124)의 회전에 의해 원뿔운동을 하며, 제2샤프트부재(142)의 중앙에 위치되도록 형성된다. 제2샤프트부재(142)는 제1샤프트부재(141)의 끝단에 형성되어 제1샤프트부재(141)의 원뿔운동에 의해 틸트운동 케이스부재(131)를 틸트운동시킨다. 제2샤프트부재(142)는 틸트운동 케이스부재(131)의 안내공(131a)에 베어링(B)이 개재되어 설치되며, 베어링(B)이 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 베어링(B)의 상측에 위치되도록 스톱퍼부재(D)가 틸트운동 케이스부재(131)에 설치된다.

손가락 회전기구(40)는 도 2 및 도 3에서와 같이 연결 케이스(41), 수납블럭(42) 및 회전구동원(43)으로 구성된다. 연결 케이스(41)는 제1조인트 기구(20)의 요크형 원통부재(21,31)의 중공부재(211)와 연결되며, 수납블럭(42)은 연결케이스(41)의 저면에 설치되며 삽입공(42a)이 형성된다. 회전구동원(43)은 수납블럭(42)의 삽입공(42a)에 삽입 설치되어 연결 케이스(41)를 회전시킴에 의해 손가락 케이스(10)를 회전시키며, 모터(111)와 감속기(112)로 구성된다. 모터(111)는 회전력을 발생시키며, 감속기(112)는 모터(111)와 수납블럭(42) 사이에 연결되어 모터(111)의 회전력을 감속하여 수납블럭(42)으로 전달함에 의해 연결 케이스(41)를 회전시킨다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 로봇 손가락기구의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로봇 손가락기구는 손가락 케이스(10)가 제1마디(11)와 제2마디(12) 즉, 2마디로 이루어지는 것으로 사람 손가락의 엄지에 해당되며, 틸트나 회전 운동을 한다.

본 발명의 로봇 손가락기구의 운동 중 먼저 틸트운동을 설명하면 다음과 같다. 제1마디(11)와 제2마디(12)를 각각 틸트시켜 손가락 케이스(10)가 도 7에 도시된 화살표(a3) 방향으로 틸트운동되도록 하기 위해 먼저, 제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30)를 각각 구동시킨다. 제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30)는 각각 손가락 케이스(10)의 제1마디(11)와 제2마디(12)와 연결되어 제1마디(11)와 제2마디(12)를 각각 틸트운동시킨다. 제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30)는 제1마디(11)와 제2마디(12)를 각각 틸트운동시키기 위해 회전구동원(110)을 구동시켜 회전력을 발생시킨다.

회전구동원(110)에서 회전력이 발생되면 경사부재(120)의 회전판(121)은 이 회전력을 전달받아 회전하게 되고, 이 회전에 의해 원운동부재(124)는 도 5 및 도 6에 도시된 화살표(a1) 방향으로 원운동을 실시하게 된다. 원운동부재(124)가 원운동을 실시하면 원운동부재(124)에 경사지게 설치된 운동방향 변환부재(140)의 제1샤프트부재(141)는 원뿔운동을 하게 된다. 제1샤프트부재(141)의 원뿔운동에 의해 제2샤프트부재(142)는 틸트운동을 하게 된다.

제2샤프트부재(142)는 틸트운동 케이스부재(131)에 설치된 상태에서 안내부재(132)가 요크형 원통부재(31)의 안내공(30b)에 베어링(B)이 개재되어 설치되어 구속됨으로 인해 틸트운동을 한다. 제2샤프트부재(142)가 틸트운동을 하게 되면 제2샤프트부재(142)에 연결되는 틸트운동 케이스부재(131)는 도 5 및 도 6에 도시된 화살표(a2) 방향으로 틸트운동을 하게 된다.

제1조인트기구(20)와 제2조인트기구(30)는 틸트운동 케이스부재(131)를 틸트 시켜 제1마디(11)와 제2마디(12)를 각각 틸트운동시킴으로써 손가락 케이스(10)가 도 7에 도시된 화살표(a3) 방향으로 틸트운동을 하게 되다.

손가락 케이스(10)는 각각 제1조인트기구(20) 및 제2조인트기구(30)에 의해 도 7에 도시된 화살표(a3) 방향으로 틸트운동함과 동시에 화살표(a4) 방향으로 회전운동을 한다.

손가락 케이스(10)의 회전운동은 손가락 회전기구(40)에 의해 실시된다. 손가락 회전기구(40)는 손가락 케이스(10)를 회전시키기 위해 회전구동원(43)을 구동시켜 회전력을 발생시킨다. 회전구동원(43)에서 회전력이 발생되면 이를 수납블럭(42)에 연결된 연결 케이스(41)를 회전되고, 연결케이스(41)의 회전에 의해 연결케이스(41)에 연결된 제1조인트기구(20)가 연결되어 회전됨으로써 손가락 케이스(10)가 도 7에 도시된 화살표(a4) 방향으로 회전하게 된다.

이상과 같이 본 발명의 로봇 손가락기구는 제1마디(11)와 제2마디(12)로 이루어지는 손가락 케이스(10)를 제1조인트기구(20), 제2조인트기구(30) 및 손가락 회전기구(40)에 의해 틸트나 회전운동시킴으로써 물체(도시 않음)와의 접촉위치를 가변시킬 수 있어 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있으며, 제1마디(11) 및 제2마디(12)에 각각 회전구동원(110)을 적용함으로써 정교한 동작을 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 로봇의 손가락기구는 자동화 기기나 로봇 산업 분야에 적용할 수 있다.

10: 마디몸체 11: 제1마디
12: 제2마디 20: 제1조인트기구
21,31: 요크형 원통부재 22,32: 틸트운동기구
40: 손가락 회전기구 41: 연결 케이스
42: 수납블럭 43: 회전구동원

Claims

제1마디와 제2마디를 갖는 손가락 케이스와;
상기 손가락 케이스의 제1마디와 연결되어 제1마디를 틸트운동시키는 제1조인트기구와;
상기 손가락 케이스의 제1마디와 제2마디 사이에 연결되어 제2마디를 틸트운동시키는 제2조인트기구와;
상기 제1조인트 기구와 연결되어 상기 손가락 케이스를 회전시키는 손가락 회전기구로 구성되며,
상기 제1 및 제2 조인트기구는 각각 요크형 원통부재와 상기 요크형 원통부재에 삽입 설치되어 제2마디를 틸트운동시키는 틸트운동기구로 구성되며,
상기 요크형 원통부재는 중공부재와, 상기 중공부재의 일측에 마주대하도록 형성되며 각각 다수개의 안내공이 형성되는 한 쌍의 돌기부재로 이루어지며,
상기 틸트운동기구는 회전구동원과, 상기 회전구동원에 의해 회전되도록 연결되는 경사부재와, 상기 경사부재의 상측에 설치되는 틸트운동부재와, 상기 경사부재와 틸트운동부재에 연결되어 틸트운동부재를 틸트운동시키는 운동방향 변환부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 회전구동원은 회전력을 발생시키는 모터와;
상기 모터와 상기 경사부재 사이에 연결되어 모터의 회전력을 감속하여 경사부재로 전달하는 감속기로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.
제1항에 있어서, 상기 경사부재는 회전판과;
상기 회전판의 하측에 형성되며 회전구동원에 연결되는 제1안내돌기와;
상기 회전판의 상측에 상기 제1안내돌기와 이격되도록 형성되는 제2안내돌기와;
상기 제2안내돌기에 삽입 설치되어 회전판의 회전운동에 의해 회전판의 둘레를 따라 원운동하는 원운동부재로 구성되며,
상기 원운동부재는 안내공이 형성되며, 상기 안내공은 회전판을 기준으로 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.
제1항에 있어서, 상기 틸트운동부재는 틸트운동 케이스부재와;
상기 틸트운동 케이스부재의 양측면에 각각 형성되며 베어링이 삽입 설치되는 안내부재로 구성되며,
상기 틸트운동 케이스부재는 상기 안내부재와 교차되는 방향의 양측에 운동방향 변환부재가 삽입 설치되는 안내공이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.
제1항에 있어서, 상기 운동방향 변환부재는 원운동부재에 형성된 안내공에 경사지도록 삽입 설치되어 원운동부재의 회전에 의해 원뿔운동하는 제1샤프트부재와;
상기 제1샤프트부재의 끝단에 형성되어 제1샤프트부재의 원뿔운동에 의해 틸트운동 케이스부재를 틸트운동시키는 제2샤프트부재로 구성되며,
상기 제1샤프트부재는 상기 제2샤프트부재의 중앙에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.
제1항에 있어서, 상기 손가락 회전기구는 상기 제1조인트 기구와 연결되는 연결 케이스와;
상기 연결케이스의 저면에 설치되며 삽입공이 형성되는 수납블럭과;
상기 수납블럭에 삽입 설치되어 연결 케이스를 회전시킴에 의해 손가락 케이스를 회전시키는 회전구동원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락기구.