KR101421124B1

KR101421124B1 - Manipulator control apparatus

Info

Publication number: KR101421124B1
Application number: KR1020130001734A
Authority: KR
Inventors: 이호정; 김경수; 김수현; 구동한; 박예석; 김경록
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-07-22
Also published as: KR20140089826A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 매니퓰레이터 조작장치는, 사용자의 등에 장착될 수 있게 형성되는 지지부와, 제1축을 기준으로 회전가능하게 상기 지지부에 결합되는 제1 관절부와, 제2축을 기준으로 회전가능하게 상기 제1 관절부에 결합되는 제2 관절부와, 상기 제2 관절부에 대하여 왕복이동할 수 있도록 결합되고, 서로 다른 두개의 축을 기준으로 회전가능하게 형성되는 복합 관절부와, 상기 복합 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 제3 관절부와, 상기 제3 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 제4 관절부 및 상기 제4 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 암(arm)부를 포함하여, 총 7개의 자유도를 갖는다.A manipulator manipulating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a support portion configured to be mounted on a back of a user, a first joint portion coupled to the support portion so as to be rotatable about a first axis, A second joint part coupled to the first joint part to reciprocate with respect to the second joint part and configured to be rotatable about two different axes, A fourth joint portion rotatably coupled to the third joint portion, and an arm portion rotatably coupled to the fourth joint portion, and has a total of seven degrees of freedom.

Description

[0001] MANIPULATOR CONTROL APPARATUS [0002]

본 발명의 일실시예들은 사용자가 착용할 수 있는 매니퓰레이터를 조작하는 장치에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to an apparatus for manipulating a manipulator that can be worn by a user.

최근 UGV(Unmanned Ground Vehicle)의 군사적 활용은 정찰, 공격 등의 임무 뿐 아니라 다양한 임무장비를 탑재하여 그 기능이 확대되고 있다. 특히 다자유도의 매니퓰레이터를 탑재한 UGV를 이용해 폭발물 제거, 인명구조 등 다양한 임무를 수행 할 수 있게 되었다. 사람의 팔은 공간상의 정교하고 유연한 동작이 가능하도록 여유자유도를 가지고 있다.Recently, UGV (Unmanned Ground Vehicle) military use has been expanded by using various mission equipment as well as reconnaissance and attack. In particular, UGV equipped with a multi-degree-of-freedom manipulator enables us to carry out various tasks such as removing explosives and lifesaving. The human arm has a degree of freedom to allow for sophisticated and flexible operation in space.

이에 사람팔과 동일한 기구학을 갖는 매니퓰레이터를 UGV에 탑재하여 정교한 작업을 수행할 수 있는 매니퓰레이터가 제안 되었다. Therefore, a manipulator capable of performing elaborate work by mounting a manipulator having the same kinematics as a human arm on a UGV has been proposed.

현재까지 매니퓰레이터를 조작하기 위한 조종기는 조이스틱, 조이패드 같은 형태를 갖고 있지만, 3차원 공간상의 6자유도 (위치 3자유도, 방위 3자유도)를 다루기에는 매우 어렵다. 다자유도의 매니퓰레이터를 조작하려면 상당한 시간의 훈련이 필요하며 숙련된 조종자라 하더라도 빠른 조종이 힘들다. 따라서 사람팔과 같은 기구학(Kinematics)을 가진 매니퓰레이터를 원격조종하기 위해 사람팔과 같은 기구학을 갖는 매니퓰레이터 조작장치가 필요하다.Until now, the manipulator for manipulating the manipulator has a form such as a joystick or a joypad, but it is very difficult to deal with 6 degrees of freedom (three positions of freedom and three degrees of freedom of orientation) in three dimensional space. Manipulation of multi-degree-of-freedom manipulators requires a significant amount of training and is difficult to maneuver even for experienced pilots. Therefore, a manipulator manipulator with kinematics such as a human arm is needed to remotely manipulate a manipulator with kinematics such as a human arm.

본 발명의 일 목적은 사람팔과 같은 기구학을 갖는 매니퓰레이터 조작장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a manipulator manipulating apparatus having a kinematics such as a human arm.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 매니퓰레이터 조작장치는, 사용자의 등에 장착될 수 있게 형성되는 지지부와, 제1축을 기준으로 회전가능하게 상기 지지부에 결합되는 제1 관절부와, 제2축을 기준으로 회전가능하게 상기 제1 관절부에 결합되는 제2 관절부와, 상기 제2 관절부에 대하여 왕복이동할 수 있도록 결합되고, 서로 다른 두개의 축을 기준으로 회전가능하게 형성되는 복합 관절부와, 상기 복합 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 제3 관절부와, 상기 제3 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 제4 관절부 및 상기 제4 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 암(arm)부를 포함하여, 총 7개의 자유도를 갖도록 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a manipulator manipulation apparatus comprising: a support unit configured to be mounted on a back of a user; A second joint part coupled to the first joint part to be rotatable about a second axis and a second joint part coupled to the second joint part so as to be capable of reciprocating movement and rotatable with respect to two different axes A third joint part rotatably coupled to the complex joint part; a fourth joint part rotatably coupled to the third joint part; and an arm part rotatably coupled to the fourth joint part, And a total of seven degrees of freedom.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 암부는, 상기 제4 관절부에 대하여 왕복이동 가능하게 결합될 수 있다.According to an example of the present invention, the arm portion may be coupled to the fourth joint portion so as to be reciprocally movable.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 암부는, 상기 제4 관절부에 대하여 회전가능하게 결합되는 제1 암 멤버와, 상기 제1 암 멤버가 가이드부를 따라 회동할 수 있도록 상기 제1 암 멤버가 결합되는 제1 가이드 멤버와, 상기 제1 가이드 멤버에 대하여 회전가능하게 결합되는 제2 가이드 멤버 및 상기 제2 가이드 멤버의 가이드부를 따라 회동할 수 있도록 결합되는 제2 암 멤버를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the arm portion includes a first arm member rotatably coupled to the fourth joint portion, and a second arm member rotatably coupled to the fourth joint portion, wherein the first arm member is coupled A second guide member rotatably coupled to the first guide member, and a second arm member coupled to be rotatable along the guide portion of the second guide member.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 암 멤버는 서로 다른 두 축을 기준으로 회전가능하게 형성되어, 총 13개의 자유도를 가질 수 있다.According to an example of the present invention, the second arm member is rotatable about two different axes, and can have a total of 13 degrees of freedom.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 관절부와 상기 복합 관절부는 제1 탄성 멤버에 의해 서로 연결될 수 있다.According to an example of the present invention, the second joint part and the composite joint part may be connected to each other by a first elastic member.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제4 관절부와 상기 암부는 제2 탄성 멤버에 의해 서로 연결될 수 있다.According to an example of the present invention, the fourth joint part and the arm part may be connected to each other by a second elastic member.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 매니퓰레이터 조작장치는 7자유도 매니퓰레이터의 빠르고 직관적인 조종이 가능하다. 그리고, 매니퓰레이터에 1:1로 대응하는 7자유도의 능동관절에 6자유도의 수동관절을 추가하는 기구학을 채택함으로써 자동 정렬이 가능하고, 접이식 구조로서 휴대가 간편하다. The manipulator manipulating apparatus according to at least one embodiment of the present invention configured as above is capable of rapid and intuitive manipulation of a 7-degree-of-freedom manipulator. And it adopts the kinematics that adds 6 degrees of freedom passive joint to the active joint of 7 degrees of freedom corresponding 1: 1 to the manipulator, so it can be automatically aligned and it is easy to carry as a folding structure.

또한, 매니퓰레이터 조작장치를 양팔 착용이 가능하도록 구성함으로써, 왼손 잡이나 오른손 잡이의 경우에도 보다 쉽게 사용이 가능하다.Further, since the manipulator operating device can be worn in both arms, it is possible to use the manipulator in the case of left hand or right hand.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 매니퓰레이터 조작장치의 전면 사시도들.
도 2a 내지 도 2b는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치의 후면 사시도들.
도 3은 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치의 자동 정렬 상태를 도시한 개념도.
도 4a는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치의 양팔 착용 상태를 도시한 개념도이고, 도 4b는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치의 접이식 기능을 도시한 상태도.
도 5는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치의 상세 도면.
도 6a 내지 도 6d는 각각 도 5의 전면, 후면, 측면 및 평면을 도시한 도면들.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGURES 1A-1B are front perspective views of a manipulator manipulation apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are rear perspective views of the manipulator manipulating apparatus shown in FIG. 1A; FIG.
3 is a conceptual view showing an automatic alignment state of the manipulator operating device shown in FIG.
FIG. 4A is a conceptual diagram showing the state where the manipulator manipulating apparatus shown in FIG. 1A is worn by both arms, and FIG. 4B is a state diagram showing the folding function of the manipulator manipulating apparatus shown in FIG. 1A.
5 is a detailed view of the manipulator manipulating apparatus shown in Fig.
Figures 6A-6D are front, back, side and plane views, respectively, of Figure 5;

이하, 본 발명에 관련된 매니퓰레이터 조작장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Hereinafter, a manipulator operating apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

매니퓰레이터 조작장치(100)는 사람이 옷처럼 입는 것이기 때문에 착용시 저항감이 없어야 한다. 착용시 저항감이 없으려면 외골격 구조의 기구학이 사람의 기구학을 모사하여야 한다. 기구학의 불일치는 매니퓰레이터 조작장치(100)와 착용자의 회전축 불일치로 이어져 저항감을 주게된다. The manipulator manipulating device 100 should be resistant to wear when it is worn because it is worn by people. To avoid resistance when worn, the kinematics of the exoskeleton structure should simulate human kinematics. The inconsistency of the kinematics leads to the inconsistency of the rotation axis of the manipulator manipulating device 100 and the wearer, thereby giving resistance.

사람의 팔은 손을 제외하고 어깨 3자유도 ,팔꿈치 1자유도, 손목 3자유도 로 총 7자유도로 표현해왔지만 실제 사람의 어깨는 견갑대에 의해 많은 자유도를 갖는다. 7자유도를 갖는 매니퓰레이터에 명령(Command)을 내리려면 7자유도의 입력장치(Master device)면 충분하지만 외골격 구조가 7자유도만 갖는 다면 사람과 외골격 구조의 Closed kinematic chain에 의해 제한된 작업가능범위 (Workspace)를 갖는다. A person's arm has expressed a total of seven degrees of freedom, with three degrees of freedom on the shoulder, one degree of freedom of the elbow, and three degrees of freedom of the wrist, except for the hand. If a 7-degree-of-freedom master device is sufficient to issue a command to a 7-degree-of-freedom manipulator, the workspace limited by the closed kinematic chain of human and exoskeletal structures, if the exoskeleton structure has only 7 degrees of freedom, .

본 발명에서는 추가의 수동 관절(Passive joint)을 이용하여 매니퓰레이터 조작장치(100)가 사람팔의 kinematics를 모사하면서도 군사용에 적합하도록 휴대성 강화, 양팔 착용 등의 장점을 갖는 기구학을 제안하고자 한다.The present invention proposes a kinematics which has advantages of enhancing portability and wearing both arms so that the manipulator manipulating apparatus 100 simulates the kinematics of a human arm while using additional passive joints, so that it is suitable for military use.

사람 팔은 전통적으로 어깨를 3자유도를 갖는 Ball and Socket joint로, 팔꿈치는 1자유도를 갖는 Hinge joint로, 3자유도를 갖는 손목으로 모델링해왔다. 하지만 사람의 어깨는 견갑대(Shoulder girdle)라는 구조와 연결되어 있으며 어깨의 움직임은 견갑대의 움직임에 제한을 받는다. 견갑대는 흉쇄관절, 견쇄관절, 견흉관절로 이루어져 있으며 견갑대의 움직임에 의해 상완관절 중심이 이동하게 된다. 사람팔을 7자유도로 모델링 할 경우 상완관절 중심이 움직이지 않는다고 가정하였기 때문에 매니퓰레이터 조작장치의 모델로는 적합하지 않다. 견갑대의 흉쇄관절과 견쇄관절은 각 3 자유도를 가지고 견흉관절은 5자유도를 가진다. 흉쇄관절과 견쇄관절, 견흉관절의 움직임에 따라 상완관절의 중심(CGH : Center of Glenohumeral Joint)이 움직이게 된다.The human arm has traditionally been modeled as a ball and socket joint with three degrees of freedom in shoulder, and a hinge joint with one degree of freedom in elbow, with wrists with three degrees of freedom. However, the human shoulder is connected to the structure called shoulder girdle, and the movement of the shoulder is limited by the movement of the shoulder arm. The scapula consists of the sternoclavicular joint, the clavicular joint, and the clavicular joint, and the center of the shoulder joint moves due to the movement of the shoulder arm. It is not suitable as a model of the manipulator manipulator because it is assumed that the center of the humeral joint does not move when the human arm is modeled by 7 degrees of freedom. The sternoclavicular and clavicular joints of the scapula have three degrees of freedom, and the pelvic joints have five degrees of freedom. The Center of Glenohumeral Joint (CGH) moves according to the movement of the sternoclavicular joint, the clavicular joint, and the pelvic joint.

이하, 도면을 참조하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a more detailed description will be given with reference to the drawings.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 매니퓰레이터 조작장치(100)의 전면 사시도들이고, 도 2a 내지 도 2b는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치(100)의 후면 사시도들이고, 도 3은 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치(100)의 자동 정렬 상태를 도시한 개념도이다. FIGS. 1A to 1B are front perspective views of a manipulator manipulating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A to 2B are rear perspective views of the manipulator manipulating apparatus 100 shown in FIG. 1A, Fig. 2 is a conceptual diagram showing an automatic alignment state of the manipulator manipulation apparatus 100 shown in Fig.

그리고, 도 4a는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치(100)의 양팔 착용 상태를 도시한 개념도이고, 도 4b는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치(100)의 접이식 기능을 도시한 상태도이다. 그리고, 도 5는 도 1a에 도시된 매니퓰레이터 조작장치(100)의 상세 도면이고, 도 6a 내지 도 6d는 각각 도 5의 전면, 후면, 측면 및 평면을 도시한 도면들이다.FIG. 4A is a conceptual diagram showing the state in which the manipulator manipulating apparatus 100 shown in FIG. 1A is worn by both arms, and FIG. 4B is a state diagram showing the folding function of the manipulator manipulating apparatus 100 shown in FIG. 1A. 5 is a detailed view of the manipulator manipulation apparatus 100 shown in FIG. 1A, and FIGS. 6A to 6D are views showing the front, rear, side, and plan views of FIG. 5, respectively.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 매니퓰레이터 조작장치(100)는 지지부(110)와 관절부들(120, 130, 140, 150, 160) 및 암부(170)를 포함한다.1 to 5, the manipulator manipulation apparatus 100 includes a support 110, joints 120, 130, 140, 150, 160, and a arm 170. [

지지부(110)는 사용자의 척추와 평행하도록 형성될 수 있다. 지지부(110)는 사용자의 등에 장착되는 데, 이 때, 사용자에게 고정될 수 있도록 하나 이상의 고정 유닛들을 포함할 수 있다.The support 110 may be formed to be parallel to the user's spine. The support 110 may be mounted on the back of the user, which may include one or more fixed units to be fixed to the user.

관절부들(120, 130, 140, 150, 160)은 지지부(110)에서 암부(170)까지 연결되는데, 암부(170)를 제외한 나머지 부분의 자유도가 최대 8개가 되도록 이루어질 수 있다.The joint parts 120, 130, 140, 150 and 160 are connected from the support part 110 to the arm part 170. The remaining parts except for the arm part 170 may have a maximum of eight degrees of freedom.

관절부들(120, 130, 140, 150, 160)은 제1축을 기준으로 회전가능하게 상기 지지부(110)에 결합되는 제1 관절부(120)와, 제2축을 기준으로 회전가능하게 상기 제1 관절부(120)에 결합되는 제2 관절부(130)와, 상기 제2 관절부(130)에 대하여 왕복이동할 수 있도록 결합되고, 서로 다른 두개의 축을 기준으로 회전가능하게 형성되는 복합 관절부(140)와, 상기 복합 관절부(140)에 대하여 회전가능하게 결합되는 제3 관절부(150) 및 상기 제3 관절부(150)에 대하여 회전가능하게 결합되는 제4 관절부(160)를 포함할 수 있다. The joint parts 120, 130, 140, 150, and 160 include a first joint part 120 coupled to the support part 110 so as to be rotatable about a first axis, A complex joint part 140 coupled to the second joint part 130 so as to reciprocate relative to the second joint part 130 and rotatable with respect to two different axes, A third joint part 150 rotatably coupled to the complex joint part 140 and a fourth joint part 160 rotatably coupled to the third joint part 150. [

복합 관절부(140)는 제2 관절부(130)에 대하여 왕복이동할 수 있도록 결합되는데, 제1 탄성 멤버(131)에 의해 서로 연결될 수 있다. 탄성 멤버는 일 예로, 스프링과 같은 탄성 수단을 들 수 있다. 이로 인해, 사용자마다 어깨의 길이가 다르더라도 이를 보상할 수 있다. The composite joint part 140 is coupled to the second joint part 130 so as to reciprocate, and may be connected to each other by the first elastic member 131. The elastic member may be, for example, an elastic means such as a spring. This makes it possible to compensate for the difference in shoulder length for each user.

그리고, 탄성 멤버의 복원력에 의해 사용하지 않는 경우 매니퓰레이터 조작장치(100)가 자동으로 정렬될 수 있다. The manipulator operating device 100 can be automatically aligned if it is not used due to the restoring force of the elastic members.

암부(170)는 제4 관절부(160)에 대하여 회전가능하게 결합될 수 있으며, 암부(170)는 제4 관절부(160)에 대하여 왕복이동 가능하게 결합된다. 암부(170)는 제4 관절부(160)와 제2 탄성 멤버(161)에 의해 서로 연결될 수 있다. 탄성 멤버는 일 예로, 스프링과 같은 탄성 수단을 들 수 있다. 이로 인해 자유도가 1만큼 늘어난다. 또한, 사용자마다 팔의 길이가 다르더라도 이를 보상할 수 있으며, 탄성 멤버의 복원력에 의해 매니퓰레이터 조작장치(100)가 자동으로 정렬될 수 있다. The arm 170 is rotatably coupled to the fourth joint 160 and the arm 170 is coupled to the fourth joint 160 in a reciprocating manner. The arm portion 170 may be connected to each other by the fourth joint 160 and the second elastic member 161. The elastic member may be, for example, an elastic means such as a spring. This increases the degree of freedom by one. Further, even if the arms are different in length from one user to another, it can be compensated, and the manipulator manipulating apparatus 100 can be automatically aligned by the restoring force of the elastic members.

그리고, 제4 관절부(160)의 양단에는 액츄에이터(151만 도시됨)를 형성될 수 있으며, 매니퓰레이터에서 감지된 암부(170)와 제3 관절부(150)의 회전에 의한 반력이 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 암부(170), 제3 관절부(150) 및 제4 관절부(160)는 능동 관절이 될 수 있다.A reaction force due to the rotation of the arm 170 and the third joint 150 sensed by the manipulator may be transmitted to the user. The actuator 170 may be provided at both ends of the fourth joint 160, have. That is, the arm portion 170, the third joint portion 150, and the fourth joint portion 160 may be active joints.

제2 관절부(130)는 사용자의 어깨 위치와 동일한 위치에서 좌측 또는 우측을 향하여 회전가능하게 형성된다. 제2 관절부(130)를 사용자의 좌측 어깨에 근접시키면 암부(170)를 사용자의 왼팔에 착용시킬 수 있으며, 제2 관절부(130)를 사용자의 우측 어깨에 근접시키면 암부(170)를 사용자의 오른팔에 착용시킬 수 있다. 이로 인해, 사용자가 왼손잡이나 오른손잡이 이더라도 매니퓰레이터 조작장치(100)를 착용할 수 있다.The second joint part 130 is rotatably formed to the left or right at the same position as the shoulder position of the user. When the second joint part 130 is brought close to the user's right shoulder, the arm part 170 can be worn on the user's right arm. . Thus, the manipulator operating device 100 can be worn even if the user is left-handed or right-handed.

그리고 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 관절부(120) 내지 제4 관절부(160)가 각각 회전가능하게 형성됨으로써, 매니퓰레이터 조작장치(100)의 접이식 구조를 가능하게 한다.As shown in FIG. 4B, the first to fourth joints 120 to 160 are rotatably formed, thereby enabling the foldable structure of the manipulator operating device 100.

암부(170)는 상기 제4 관절부(160)에 대하여 회전가능하게 결합되는 제1 암 멤버(171)와, 상기 제1 암 멤버(171)가 가이드(172a)를 따라 회동할 수 있도록 상기 제1 암 멤버(171)가 결합되는 제1 가이드 멤버(172)와, 상기 제1 가이드 멤버(172)에 대하여 회전가능하게 결합되는 제2 가이드 멤버(173) 및 상기 제2 가이드 멤버(173)의 가이드를 따라 회동할 수 있도록 결합되는 제2 암 멤버(174)를 포함할 수 있다.The arm portion 170 includes a first arm member 171 rotatably coupled to the fourth joint portion 160 and a second arm member 171 rotatably coupled to the first arm member 171 so that the first arm member 171 can rotate along the guide 172a. A first guide member 172 to which the arm member 171 is coupled, a second guide member 173 rotatably coupled to the first guide member 172, And a second arm member 174 coupled to be pivotable along the first arm member 174.

그리고, 제2 암 멤버(174)는 서로 다른 두 축을 기준으로 회전가능하게 형성되는데, 이로 인해 매니퓰레이터 조작장치(100)는 총 13 자유도를 가질 수 있다.In addition, the second arm member 174 is rotatable about two different axes, whereby the manipulator manipulating apparatus 100 can have a total of 13 degrees of freedom.

제1 암 멤버(171), 제1 가이드 멤버(172)와 제2 가이드 멤버(173)의 양단에 액츄에이터(172c만 도시함)를 형성될 수 있으며, 이로 인해, 매니퓰레이터에서 감지된 반력이 사용자에게 전달될 수 있다. 즉, 제1 암 멤버(171), 제2 암 멤버(174), 제1 가이드 멤버(172)와 제2 가이드 멤버(173)는 각각 능동 관절이 된다.An actuator 172c may be formed at both ends of the first arm member 171 and the first guide member 172 and the second guide member 173 so that the reaction force detected by the manipulator is transmitted to the user Lt; / RTI > That is, the first arm member 171, the second arm member 174, the first guide member 172, and the second guide member 173 become active joints, respectively.

제1 가이드 멤버(172)와 제2 가이드 멤버(173)는 각각 반원형으로 형성되는 가이드부(172a만 도시함)와 가이드부(172a)의 양단에서 연장되는 지지프레임(172b만 도시함)을 포함할 수 있다. 그리고, 지지프레임(172b)에 암부(170)를 구성하는 멤버들이 결합될 수 있다.The first guide member 172 and the second guide member 173 each include a guide portion 172a formed only in a semicircular shape and a support frame 172b extending from both ends of the guide portion 172a can do. Members constituting the arm portion 170 may be coupled to the support frame 172b.

가이드부(172a)에는 다른 멤버들(일 예로, 제1 암 멤버(171)나 제2 암 멤버(174))이 결합되는데, 가이드부(172a)는 홈(1723)을 구비하여 다른 멤버들이 홈(1723)에 삽입될 수 있다. 홈(1723)은 가이드부(172a)를 따라 반원형으로 연장되어 다른 멤버들(171, 174)이 홈(1723)을 따라 이동할 수 있다. 이러한 이동에 의해 다른 멤버들(171, 174)이 회전할 수 있다.Other members (e.g., first arm member 171 or second arm member 174) are coupled to the guide portion 172a. The guide portion 172a has a groove 1723, (Not shown). The groove 1723 extends in a semicircular shape along the guide portion 172a so that the other members 171 and 174 can move along the groove 1723. [ This movement allows the other members 171, 174 to rotate.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르는 매니퓰레이터 조작장치(100)는 총 13자유도로 구성되어 있으며 각각 능동 관절(Active joint)과, 능동 관절이 아닌 수동관절(Passive joint)을 포함할 수 있다. 매니퓰레이터 조작장치(100)에서 능동 관절은 원격 조종시 slave인 매니퓰레이터가 느끼는 반력을 착용자에게 전달하여 사실적인 원격조종이 가능하도록 하며, 수동 관절은 착용자와 입력장치 사이의 회전축을 자동으로 일치시켜 저항감을 없애고 작업가동범위를 증대시키는 동시에 양팔 사용이 가능하고 접이식 구조를 갖게 함으로써 휴대성을 높여 군사용에 적합하도록 하였다.As described above, the manipulator manipulating apparatus 100 according to the present invention is composed of 13 degrees of freedom and can include an active joint and a passive joint, which are not active joints. In the manipulator control apparatus 100, the active joint transmits a reaction force felt by the manipulator, which is a slave during remote control, to the wearer to enable realistic remote control. The passive joint automatically synchronizes the rotation axis between the wearer and the input device, It is possible to use both arms at the same time while increasing the working range, and by having a folding structure, it is made to be suitable for military use by enhancing portability.

상기와 같이 설명된 매니퓰레이터 조작장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The manipulator manipulation apparatus described above can be applied to a configuration and a method of the embodiments described above in a limited manner, but the embodiments can be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

Claims

A support formed to be mountable on the back of the user;
A first joint part rotatably coupled to the support part about a first axis;
A second joint coupled to the first joint rotatably about a second axis;
A complex joint part coupled to the second joint part so as to be reciprocable and rotatable with respect to two different axes;
A third joint part rotatably coupled to the complex joint part;
A fourth joint part rotatably coupled to the third joint part;
And an arm portion rotatably coupled to the fourth joint portion, wherein the joint portion has a total of seven degrees of freedom,
The composite joint part is rotatable with respect to the second joint part so that the third joint part, the fourth joint part and the arm part are moved on the other side on one side of the support part so that the arm part can be disposed behind the back of the user A manipulator operating device characterized by.

The method according to claim 1,
The arm portion
And is coupled to the fourth joint part so as to be capable of reciprocating movement.

3. The method of claim 2,
The arm portion
A first arm member rotatably coupled to the fourth joint;
A first guide member to which the first arm member is coupled so that the first arm member can rotate along the guide portion;
A second guide member rotatably coupled to the first guide member; And
And a second arm member rotatably coupled to the guide portion of the second guide member.

The method of claim 3,
The second arm member is rotatably formed with respect to two different axes,
Wherein the manipulator has a total of 13 degrees of freedom.

The method according to claim 1,
And the second joint part and the composite joint part,
Wherein the second joint member is connected to the second joint member by a first elastic member movably pulling the composite joint along the second joint so as to compensate for a variation in shoulder length for each user.

3. The method of claim 2,
The fourth joint part and the arm part,
Wherein the arm is connected to each other by a second elastic member which is disposed at the fourth joint part and pulls the arm part movably along the fourth joint part so as to compensate for a variation in arm length per user.