KR101467505B1

KR101467505B1 - 로봇 손

Info

Publication number: KR101467505B1
Application number: KR1020130044895A
Authority: KR
Inventors: 임진환; 최종섭
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-12-01
Also published as: KR20140126563A

Abstract

본 발명은 로봇 손에 관한 것으로, 브라켓과; 브라켓의 일측에 각각 수평공간좌표의 제1수평방향으로 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부가 구비되어 제1구동부에 의해 수평공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과; 브라켓의 타측에 수평공간좌표에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표의 제1경사방향으로 배치되며, 제2구동부가 구비되어 제2구동부에 의해 경사공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 제2로봇 손가락 모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 손{Robot hand}

본 발명은 로봇 손에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 설치하여 독립적으로 동작하도록 구성하고, 손바닥 역할을 하는 브라켓에 서로에 대해 경사지는 두 개의 공간좌표와 평행이 되도록 로봇 손가락모듈을 개별적으로 연결함에 의해 인간의 손과 유사한 동작을 구현할 수 있는 로봇 손에 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 손의 정밀한 동작을 위해 정밀한 동작이 가능한 로봇 손가락 모듈기구가 요구된다.

한국등록특허 제637956호(특허문헌 1)는 로봇 손가락 모듈 구조에 관한 것으로, 모터, 베벨 기어, 와이어 링, 제3마디, 제2마디, 손끝마디 및 와이어로 이루어져 모터의 회전력에 의해 제2마디와 손끝마디가 연동되어 구부러지거나 펴지도록 한다. 즉, 모터는 손가락을 이동시키기 위한 회전력을 제공하며, 베벨 기어는 모터에 연결되어 수평방향 회전을 수직방향 회전으로 변경시킨다. 와이어 링은 베벨 기어에 결합되어 회전하며, 제3마디는 모터를 내재하고 와이어링이 상부의 힌지부에 배치된다. 제2마디는 제3마디의 상단의 힌지부에 결합되며, 손끝마디는 제2마디의 상단에 결합되며 물체와 접촉하며, 와이어는 손끝마디와 와이어 링을 X자로 연결하여 모터의 회전에 의하여 제2마디와 손끝마디가 연동되도록 한다.

특허문헌 1과 같은 종래의 로봇 손가락 모듈이 적용된 로봇 손은 로봇 손가락 모듈이 베벨 기어와 와이어를 통해 제2마디와 제3마디의 틸트운동만이 가능함으로써 이러한 손가락을 이용해 로봇 손을 구현하는 경우에 사람 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현할 수 없는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 한국등록특허 제637956호(등록일:2006.10.17.17)

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성하고, 손바닥 역할을 하는 브라켓에 서로에 대해 경사지는 두 개의 공간좌표와 평행이 되도록 로봇 손가락모듈을 단순 고정하거나 연결하는 조립만으로 인간의 손과 유사한 동작을 구현할 수 있는 로봇 손을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성함으로써 조립이 용이한 로봇 손을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)에 부합하도록 인간 손의 엄지손가락 작용을 하는 로봇 손가락 모듈을 손바닥 작용을 하는 브라켓에 경사지게 배치함으로써 사람 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현할 수 있는 로봇 손을 제공함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 손은 브라켓과; 상기 브라켓의 일측에 각각 수평공간좌표의 제1수평방향으로 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부가 구비되어 제1구동부에 의해 수평공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과; 상기 브라켓의 타측에 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표의 제1경사방향으로 배치되며, 제2구동부가 구비되어 제2구동부에 의해 경사공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 제2로봇 손가락 모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 손은 브라켓과; 상기 브라켓의 타측에 경사지게 배치되는 경사부재와; 상기 브라켓의 일측에 각각 수평공간좌표의 제1수평방향으로 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부가 구비되어 제1구동부에 의해 수평공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과; 상기 경사부재의 일측에 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표의 제1경사방향으로 배치되며, 제2구동부가 구비되어 제2구동부에 의해 경사공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 제2로봇 손가락 모듈로 구성되며, 상기 수평공간좌표와 상기 경사공간좌표는 서로에 대해 경사지게 설정되고, 상기 수평공간좌표는 상기 브라켓과 평행이 되도록 설정되며, 상기 경사공간좌표는 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 상기 제2로봇 손가락 모듈이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들의 교집합으로 정해지는 직선과 평행이 되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇 손은 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성하고, 손바닥 역할을 하는 브라켓에 서로에 대해 경사지는 두 개의 공간좌표와 평행이 되도록 로봇 손가락모듈을 단순 고정하거나 연결하는 조립만으로 인간의 손과 유사한 동작을 구현할 수 있는 이점이 있고, 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성함으로써 조립이 용이한 이점이 있으며, 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)에 부합하도록 인간 손의 엄지손가락 작용을 하는 로봇 손가락 모듈을 손바닥 작용을 하는 브라켓에 경사지게 배치함으로써 사람 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 로봇 손의 조립 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 로봇 손의 가반지 테스트 동작 상태를 나타낸 도,
도 3은 도 2에 도시된 제2로봇 손가락 모듈의 동작을 개략적으로 나타낸 도,
도 4는 도 1에 도시된 로봇 손의 분해 조립 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 제1로봇 손가락 모듈의 분해 조립 사시도,
도 6은 도 4에 도시된 제2로봇 손가락 모듈의 분해 조립 사시도,
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 제2마디부재의 분해 조립 사시도,
도 8은 도 6에 도시된 제3마디부재의 분해 조립 사시도,
도 9는 도 6 내지 도 8에 각각 도시된 제1 내지 제4 액츄에이터 모듈의 분해 조립 사시도.

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

도 1 내지 도 3에서와 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 손은 브라켓(110), 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 및 하나의 제2로봇 손가락 모듈(140)로 구성된다.

브라켓(110)은 인간 손의 손바닥 부분에 해당되고, 본 발명의 제1 및 제2 로봇 손가락 모듈(120,130)을 전반적으로 지지하게 구성된다.

상기 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)은 각각 인간 손 중지, 검지나 약지로 사용되고, 브라켓(110)의 일측에 각각 수평공간좌표(X,Y,Z)의 제1수평방향(X)에 서로 간격을 두고 평행하게 배치된다. 그리고, 제1로봇 손가락 모듈(130)은 각각 제1구동부(133,134,135,136,137: 도 5 및 도 8에 도시됨)를 구비하고 제1구동부(133,134,135,136,137)의 동작에 상응하여 수평공간좌표(X,Y,Z)를 기준으로 독립적으로 팬틸트운동을 수행하게 된다.

상기 제2로봇 손가락 모듈(140)은 인간 손의 엄지로 사용되고, 브라켓(110)의 타측에 수평공간좌표(X,Y,Z)에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표(U,V,W)의 제1경사방향(U)에 배치된다. 그리고, 제2로봇 손가락 모듈(140)은 제2구동부(143,144,145,146,147: 도 6 내지 도 8에 도시됨)를 구비하고 제2구동부(143,144,145,146,147)의 동작에 상응하여 경사공간좌표(U,V,W)를 기준으로 독립적으로 팬틸트운동을 수행하게 된다.

다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 제2로봇 손가락 모듈(140)이 배치되는 수평공간좌표(X,Y,Z)와 경사공간좌표(U,V,W)는 각각 서로에 대해 경사지게 설정되고, 수평공간좌표(X,Y,Z)는 브라켓(110)에 대하여 평행이 되도록 설정된다. 여기서, 수평공간좌표(X,Y,Z)는 수평공간좌표(X,Y,Z)에 구비되는 하나의 제1수평방향(X)이 브라켓(110)에 평행이 되도록 설정하게 된다.

경사공간좌표(U,V,W)는 수평공간좌표(X,Y,Z)에 대해 경사지도록 배치되며, 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들(TS1,TS2)의 교집합으로 정해지는 직선(PL)과 평행이 되도록 설정된다. 여기서, 경사공간좌표(U,V,W)는 경사공간좌표(U,V,W)에 구비되는 하나의 경사방향(U)이 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들(TS1,TS2)의 교집합으로 정해지는 직선(PL)과 평행이 되고, 이 직선(PL) 상에 경사공간좌표(U,V,W)의 원점이 위치되도록 설정된다.

다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)이 배치되는 수평공간좌표(X,Y,Z)는 3개의 축이 서로 직교하는 제1수평방향(X)과 제2수평방향(Y)과 제3수평방향(Z)으로 배치되어 이루어지는 직교좌표계가 사용된다. 여기서, 제1수평방향(X)은 브라켓(110)의 하나의 측면(111)과 평행이 되도록 설정되어 제1로봇 손가락 모듈(130)의 배치기준방향으로 사용되며, 제2수평방향(Y)은 제1수평방향(X)과 직교되어 제1로봇 손가락 모듈(130)의 팬운동의 회전중심으로 사용되며, 제3수평방향(Z)은 제2수평방향(Y)과 직교되며 제1로봇 손가락 모듈(130)의 길이방향이 제1수평방향(X)과 일치 할 때 즉, 제1로봇 손가락 모듈(130)의 길이방향이 제1수평방향(X)과 평행하게 배치 시 틸트운동의 회전중심으로 사용된다. 여기서, 제1로봇 손가락 모듈(130)의 길이방향은 제1로봇 손가락 모듈(130)에 구비되는 손가락부재(131)의 길이를 나타낸다.

하나의 제2로봇 손가락 모듈(140)이 배치되는 경사공간좌표(U,V,W)는 3개의 축이 서로 직교하는 제1경사방향(U)과 제2경사방향(V)과 제3경사방향(W)으로 배치되어 이루어지는 직교좌표계가 사용된다. 경사공간좌표(U,V,W) 중 제1경사방향(U)은 제3경사방향(W)과 직교되고 제2로봇 손가락 모듈(140)의 배치 기준방향으로 사용되고, 제2경사방향(V)은 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들(TS1,TS2)이 교집합으로 정해지는 직선(PL)의 방향으로 제2로봇 손가락 모듈(140)의 팬운동의 회전중심으로 사용되며, 제3경사방향(W)은 제2경사방향(V)과 직교되며 제2로봇 손가락 모듈(140)의 길이방향이 제1경사방향(U)과 일치할 때, 즉, 2로봇 손가락 모듈(140)의 길이방향이 제1경사방향(U)과 평행하게 배치 시 틸트운동의 회전중심으로 사용된다. 여기서, 제2로봇 손가락 모듈(140)의 길이방향은 제2로봇 손가락 모듈(140)에 구비되는 손가락부재(141)의 길이를 나타내며, 경사공간좌표(U,V,W)의 원점은 제2로봇 손가락 모듈(140)의 팬틸트운동의 중심 역할을 한다.

경사공간좌표(U,V,W)에서 제2경사방향(V)은 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)를 기준으로 결정된다. 가반지 테스트는 인간 손의 동작을 시험하는 표준 방법으로, 일반적으로 로봇 손의 설계 시 기준이 된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 인간 손의 엄지손가락에 해당하는 제2로봇 손가락 모듈(140)은 가반지 테스트 시 이루어지는 틸트운동평면들(TS1,TS2) 내에서 제3경사방향(W)을 틸트 회전중심축 즉, 제3경사방향(W)이 회전되어 이루어진 틸트 회전축을 회전중심축으로 틸트운동한다. 틸트운동평면들(TS1,TS2) 내에서 제2로봇 손가락 모듈(140)이 틸트운동함에 따라 팬운동의 회전중심으로 사용되는 제2경사방향(V)은 틸트운동평면들(TS1,TS2)의 교집합으로 정해지는 직선(PL)의 방향으로 설정된다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 손의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

브라켓(110)은 도 4에서와 같이 베이스 브라켓(111)과 브릿지 케이스(112) 로 구성된다.

베이스 브라켓(111)은 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 제2로봇 손가락 모듈(140)을 전반적으로 지지하며, 브릿지 케이스(112)는 베이스 브라켓(111)의 타측에 삽입되어 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 일측 즉, 제1마디부재(131a)를 감싸도록 체결되어 제1로봇 손가락 모듈(130)이 베이스 브라켓(111)에 고정된 상태에서 지지하게 된다.

다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)은 각각 도 4, 도 5 및 도 7에서와 같이 손가락부재(131)와 마디연결부재(132)와 제1구동부(133,134,135,136,137)가 구비된다.

손가락부재(131)는 제1마디부재(131a)와 제2마디부재(131b)와 제3마디부재(131c)와 제4마디부재(131d)와 다수개의 틸트운동축(T1,T2,T3: 도 5 및 도 9에 도시됨)과 하나의 팬운동축(P: 도 5 및 도 9에 도시됨)이 구비된다.

제1마디부재(131a)는 도 5에서와 같이 손허리 연결판(11a), 손허리판(11b) 및 한 쌍의 시소운동블럭(11c)으로 구성된다. 손허리 연결판(11a)은 마디연결부재(132)와 팬운동축(P)으로 연결되며, 팬운동축(P)으로 연결되기 위해 손허리 연결판(11a)과 마디연결부재(132)는 각각 삽입공(CH)이 형성된다.

손허리판(11b)은 손허리 연결판(11a)의 타측에 형성되며 일측에 제3액츄에이터 모듈(137)이 배치된다. 한 쌍의 시소운동블럭(11c)은 손허리판(11b)의 일측에 각각 위치되도록 배치되어 제3액츄에이터 모듈(137)과 연결되며, 제3액츄에이터 모듈(137)에 의해 회전되어 제1링크(133)를 시소운동시킨다.

시소운동하는 한 쌍의 시소운동블럭(11c) 중 하나는 제3액츄에이터 모듈(137)의 출력단(22a)과 볼트나 나사와 같은 체결부재(F)로 체결되어 제3액츄에이터 모듈(137)의 회전력을 전달받아 시소운동되며, 다른 하나는 제3액츄에이터 모듈(137)의 감속기(22: 도 9에 도시됨)와 연결된 연결축(CS)에 삽입된 베어링(CB: 도 9에 도시됨)이 삽입되어 배치되도록 중앙에 삽입공(CH)가 형성된다.

제2마디부재(131b)는 도 7에서와 같이 제1반원통형 부재(12a), 제2반원통형 부재(12b) 및 사각통형 첫마디부재(12c)로 구성되며, 제1반원통형 부재(12a)와 제2반원통형 부재(12b)는 대향되도록 배치되며 사각통형 첫마디부재(12c)는 제1반원통형 부재(12a)와 제2반원통형 부재(12b) 사이에 배치되며, 내측에 제1액츄에이터 모듈(135)과 제2액츄에이터 모듈(136)이 볼트나 나사와 같은 체결부재(F)로 체결되어 배치된다.

제3마디부재(131c)는 도 5에서와 같이 틸트운동축(T2,T3)으로 제2마디부재(131b)와 제4마디부재(131d)에 각각 베어링(CB: 도 9에 도시됨)을 개재하여 연결되며, 제2마디부재(131b)의 내측에 배치된 제2액츄에이터 모듈(136)의 출력단(22a)과 출력연결부재(CA)로 연결되며, 틸트운동축(T2)이 삽입되는 삽입공(CH)이 출력연결부재(CA)와 대향되도록 형성되어 제2액츄에이터 모듈(136)에 의해 회전됨에 틸트운동축(T2)을 중심으로 틸트운동한다.

제4마디부재(131d)는 도 5에서와 같이 타측에 제2링크(134)가 핀(CP)을 개재하여 삽입되도록 한 쌍의 삽입공(CH)이 형성되어 제3마디부재(131c)의 틸트운동에 의해 회동되는 제2링크(134)에 연동되어 틸트운동하며, 내측에 6축 토크 센서(131e)가 배치된다. 6축 토크 센서(131e)는 제4마디부재(131d)가 물체(도시되지 않음)로 가하는 힘과 물체를 가압하는 위치를 측정한다.

마디연결부재(132)는 도 5에서와 같이 제1마디부재(131a)와 팬운동축(P)으로 연결되고 제2마디부재(131b)와 다수개의 틸트운동축(T1,T2,T3) 중 하나의 틸트운동축(T1)과 제1액츄에이터 모듈(135)의 출력단(22a)과 각각 출력연결부재(CA)를 통해 연결된다. 이러한 손가락부재(131)의 팬운동축(P)은 제1마디부재(131a)의 일측과 마디연결부재(132)의 타측이 연결되도록 수평공간좌표(X,Y,Z)의 제1수평방향(X)과 직교되는 제2수평방향(Y)으로 제1마디부재(131a)와 마디연결부재(132)에 연결된다.

다수개의 틸트운동축(T1,T2,T3)은 각각 마디연결부재와 제2마디부재(131b)와 제3마디부재(131c)와 제4마디부재(131d)의 각각 일측과 타측이 서로 연결되도록 수평공간좌표(X,Y,Z)의 제2수평방향(Y)과 직교되는 제3수평방향(Z)으로 마디연결부재와 제2마디부재(131b)와 제3마디부재(131c)와 제4마디부재(131d)에 각각 베어링(CB: 도 9에 도시됨)을 개재하여 연결된다.

제1구동부(133,134,135,136,137)는 도 5 및 도 7에서와 같이 손가락부재(131)의 내측이나 외측에 배치되어 제1마디부재(131a)가 고정된 상태에서 마디연결부재(132)와 제2마디부재(131b)와 제3마디부재(131c)와 제4마디부재(131d)를 각각 제1수평방향(X)과 각각 직교되는 제2수평방향(Y)과 제3수평방향(Z)을 기준으로 팬틸트운동시키며, 한 쌍의 제1링크(133), 제2링크(134), 제1액츄에이터 모듈(135), 제2액츄에이터 모듈(136) 및 제3액츄에이터 모듈(137)로 구성된다.

한 쌍의 제1링크(133)는 도 5에서와 같이 제1마디부재(131a)와 마디연결부재(132) 사이 즉, 제1마디부재(131a)의 한 쌍의 시소운동블럭(11c)과 마디연결부재(132)를 핀(CP)으로 연결하여 제1마디부재(131a)에 마디연결부재(132)가 지지되도록 하며, 한 쌍의 시소운동블럭(11c)의 시소운동에 의해 연동되어 마디연결부재(132)를 팬운동축(P)을 중심으로 회동시켜 손가락부재(131)를 팬운동시킨다.

이러한 한 쌍의 제1링크(133)는 각각 도 5에서와 같이 연결판(133a), 한 쌍의 제1돌출부재(133b) 및 한 쌍의 제2돌출부재(133c)로 구성된다.

연결판(133a)은 팬운동축(P)과 평행이 되도록 제1마디부재(131a)와 마디연결부재(132)에 배치되며, 한 쌍의 제1돌출부재(133b)는 각각 연결판(133a)의 일측에 서로 이격되도록 형성되어 마디연결부재(132)와 각각 핀(CP)으로 연결된다. 한 쌍의 제2돌출부재(133c)는 연결판(133a)의 타측에 서로 이격되도록 형성되며 제1마디부재(131a)의 시소운동블럭(11c)과 각각 핀(CP)으로 연결되어 시소운동블럭(11c)의 회전에 의해 연결판(133a)을 시소운동시킨다.

제2링크(134)는 도 5에서와 같이 제2마디부재(131b)와 제4마디부재(131d) 사이를 연결하여 제3마디부재(131c)의 틸트운동에 의해 연동되어 제3마디부재(131c)와 제4마디부재(131d)에 연결되는 틸트운동축(T3)을 회전중심축으로 하여 제4마디부재(131d)가 제3수평방향(Z)을 기준으로 틸트운동되도록 한다. 이러한 제2링크(134)의 타측은 제2마디부재(131b)의 틸트운동축(T2)과 이격되도록 제2마디부재(131b)에 연결되어 제2마디부재(131b)의 틸트운동에 연동되어 회동된다.

이러한 제2링크(134)는 제3마디부재(131c)에 내측에 위치되도록 배치되며, 일측이 제4마디부재(131d)와 핀(CP)으로 연결되며, 타측은 제2마디부재(131b)와 제3마디부재(131c)를 연결하는 틸트운동축(T2)과 이격되도록 제2마디부재(131b)의 일측에 연결되어 제3마디부재(131c)의 틸트운동에 회동되어 제4마디부재(131d)를 틸트운동시킨다.

제1액츄에이터 모듈(135)은 도 7에서와 같이 제2마디부재(131b)의 내측에 배치되어 마디연결부재(132)의 일측과 제2마디부재(131b)의 타측을 연결하는 틸트운동축(T1)을 회전중심축으로 하여 제2마디부재(131b)를 제3수평방향(Z)을 기준으로 틸트운동시킨다. 즉, 제1액츄에이터 모듈(135)은 출력단(22a)과 틸트운동축(T1)이 출력연결부재(CA)에 연결된 상태에서 출력연결부재(CA)가 마디연결부재(132)의 내측에 형성된 삽입홈(132a)에 고정되면 마디연결부재(132)가 틸트운동축으로 고정되며, 이 상태에서 틸트운동축(T1)을 회전중심축으로 하여 제2마디부재(131b)를 제3수평방향(Z)을 기준으로 틸트운동시킨다.

제2액츄에이터 모듈(136)은 도 7에서와 같이 제2마디부재(131b)의 내측에 제2마디부재(131b)의 길이방향으로 제1액츄에이터 모듈(135)과 일렬로 배열되도록 배치된다. 즉, 제2액츄에이터 모듈(136)은 틸트운동축(T2)과 동일축 선상에 배치되는 출력단(22a)이 제2마디부재(131b)의 내측에 연결되는 출력연부재(CA)로 연결되어 제2마디부재(131b)의 일측과 제3마디부재(131c)의 타측을 연결하는 틸트운동축(T2)을 회전중심축으로 하여 제3마디부재(131c)를 제3수평방향(Z)을 기준으로 틸트운동시킨다.

제3액츄에이터 모듈(137)은 한 쌍의 시소운동블럭(11c)을 통해 한 쌍의 제1링크(133)와 연결되어 제1링크(133)를 시소운동시킴에 의해 마디연결부재(132)가 팬운동축(P)을 회전중심축으로 하여 제2수평방향(Y)을 기준으로 팬운동되도록 한다. 제1링크(133)를 시소운동시키는 제3액츄에이터 모듈(137)은 한 쌍의 시소운동블럭(11c) 중 하나와 출력단(22a)이 연결되어 시소운동블럭(11c)을 시소운동시킴에 의해 제1링크(133)를 시소운동시켜 마디연결부재(132)가 팬운동축(P)을 회전중심축으로 하여 제2수평방향(Y)을 기준으로 팬운동되도록 한다. 제3액츄에이터 모듈(137)은 또한 연결축(CB)이 베어링(CB: 도 9에 도시됨)을 개재하여 제1마디부재(131a,141a)의 손허리판(11b)에 삽입되어 연결된다.

제2로봇 손가락 모듈(140)은 도 6 내지 도 8에서와 같이 손가락부재(141)와 마디연결부재(142)와 제2구동부(143,144,145,146,147)가 구비된다.

손가락부재(141)는 제1마디부재(141a)와 제2마디부재(141b)와 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)와 다수개의 틸트운동축과 팬운동축이 구비되고, 마디연결부재(142)는 제1마디부재(141a)와 팬운동축으로 연결되고 제2마디부재(141b)와 다수개의 틸트운동축 중 하나로 연결된다. 제2구동부(143,144,145,146,147)는 손가락부재(141)의 내측이나 외측에 배치되어 제1마디부재(141a)가 고정된 상태에서 마디연결부재(142)와 제2마디부재(141b)와 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)를 각각 경사공간좌표(U,V,W)의 제1경사방향(U)과 각각 직교되는 제2경사방향(V)과 제3경사방향(W)을 기준으로 팬틸트운동시킨다.

손가락부재(141)는 제1마디부재(141a)와 제2마디부재(141b)와 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)와 다수개의 틸트운동축(T1,T2,T3)과 팬운동축(P)이 구비된다. 팬운동축(P)은 제1마디부재(141a)의 일측과 마디연결부재(142)의 타측이 연결되도록 제2경사방향(V)으로 제1마디부재(141a)와 마디연결부재(142)에 연결되며, 다수개의 틸트운동축(T1,T2,T3)은 각각 마디연결부재(142)와 제2마디부재(141b)와 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)의 각각 일측과 타측이 서로 연결되도록 제3경사방향(W)으로 마디연결부재(142)와 제2마디부재(141b)와 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)에 각각 연결된다.

제2로봇 손가락 모듈(140)의 손가락부재(141) 중 제1마디부재(141a)와 제2마디부재(141b)는 제1로봇 손가락 모듈(130)의 손가락부재(131) 중 제1마디부재(131a)와 제2마디부재(131b)와 동일함으로 상세한 설명을 생략하며, 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3마디부재(141c)는 도 8에서와 같이 마디연결블럭(13a), 반원통형 부재(13b) 및 사각형 통부재(13c)로 구성된다.

마디연결블럭(13a)은 제2마디부재(141b)에 배치된 제2액츄에이터 모듈(146)의 출력단(22a)에 연결되는 출력연결부재(CA)가 일측에 구비되어 제2액츄에이터 모듈(146)에 의해 회전되어 틸트운동되며, 틸트운동은 출력연결부재(CA)와 대향되도록 형성된 삽입공(CH)에 삽입된 틸트운동축(T2)을 회전중심축으로 하여 틸트운동된다. 반원통형 부재(13b)는 마디연결블럭(13a)의 타측에 배치되며 중앙에 제4액츄에이터 모듈(144)의 틸트운동축(T3)가 삽입되는 삽입공(CH)이 형성된다. 제4액츄에이터 모듈(144)의 틸트운동축(T3)과 동일축 선상에 제4액츄에이터 모듈(144)의 출력단(22a)이 배치되며, 제4액츄에이터 모듈(144)의 출력단(22a)은 제4마디부재(141d)에 구비되는 출력연결부재(CA)와 연결되어 제4액츄에이터 모듈(144)에 의해 제4마디부재(141d)가 틸트운동되도록 한다. 사각형 통부재(13c)는 마디연결블럭(13a)과 반원통형 부재(13b) 사이에 연결된다.

제4마디부재(141d)는 도 6에서와 같이 타측에 제3마디부재(141c)에 배치된 제4액츄에이터 모듈(144)의 출력단(22a)과 연결되는 출력연결부재(CA)가 일측에 연결되어 출력단(22a)의 회전에 의해 출력연결부재(CA)와 대향되도록 형성된 삽입공(CA)에 삽입되는 틸트운동축(T3)를 회전중심축으로 하여 틸트운동하며, 내측에 6축 토크 센서(131e)가 배치된다. 6축 토크 센서(131e)는 제4마디부재(131d)가 물체(도시 않음)로 가하는 힘과 물체를 가압하는 위치를 측정한다.

제2구동부(143,144,145,146,147)는 도 6 내지 도 8에서와 같이 한 쌍의 제1링크(143), 제4액츄에이터 모듈(144), 제1액츄에이터 모듈(145), 제2액츄에이터 모듈(146) 및 제3액츄에이터 모듈(147)로 구성된다.

한 쌍의 제1링크(143)는 제1마디부재(141a)와 마디연결부재(142) 사이를 연결하여 제1마디부재(141a)에 마디연결부재(142)가 지지하며, 제1액츄에이터 모듈(145)은 제2마디부재(141b)의 내측에 배치되어 마디연결부재(142)의 일측과 제2마디부재(141b)의 타측을 연결하는 틸트운동축(T1: 도 6 및 도 7에 도시됨)을 회전중심축으로 하여 제2마디부재(141b)를 제3경사방향(W)을 기준으로 틸트운동시킨다. 제2액츄에이터 모듈(146)은 제2마디부재(141b)의 내측에 제2마디부재(141b)의 길이방향으로 제1액츄에이터 모듈(145)과 일렬로 배열되도록 배치되어 마디연결부재(142)의 일측과 제3마디부재(141c)의 타측을 연결하는 틸트운동축(T2)을 회전중심축으로 하여 제3마디부재(141c)를 제3경사방향(W)을 기준으로 틸트운동시킨다. 제3액츄에이터 모듈(147)은 시소운동블럭(11c)에 연결되어 한 쌍의 제1링크(143)를 시소운동시킴에 의해 마디연결부재(142)가 팬운동축(P)을 회전중심축으로 하여 제2경사방향(V)을 기준으로 팬운동되도록 한다. 이러한 제2로봇 손가락 모듈(140)의 한 쌍의 제1링크(143), 제1액츄에이터 모듈(145), 제2액츄에이터 모듈(146) 및 제3액츄에이터 모듈(147)의 구성과 작용은 제1로봇 손가락 모듈(130)의 제1링크(133), 제1액츄에이터 모듈(135), 제2액츄에이터 모듈(136) 및 제3액츄에이터 모듈(137)과 동일함으로 상세한 설명을 생략한다.

제4액츄에이터 모듈(144)은 제3마디부재(141c)에 내측에 배치되어 제3마디부재(141c)와 제4마디부재(141d)에 연결되는 틸트운동축(T3)을 회전중심축으로 하여 제4마디부재(141d)를 제3경사방향(W)을 기준으로 틸트운동시킨다.

제1로봇 손가락 모듈(130)과 제2로봇 손가락 모듈(140)에 적용되는 제1 내지 제4액츄에이터 모듈(135,144,145,136,146,137,147)은 도 9에서와 같이 모터(21), 감속기(22), 한 쌍 기어(23), 하우징(24), 연결링(25), 다수개의 연결바(26), 다수개의 토크 센서(27) 및 엔코더(28)로 구성된다.

모터(21)는 회전력을 발생시키며, 감속기(22)는 모터(21)의 상측에 위치되어 모터(21)의 회전력을 감속하여 출력한다. 즉, 감속기(22)는 모터(21)의 회전력을 전달받아 감속시킴으로써 회전력의 토크를 증가시켜 출력한다. 한 쌍 기어(23)는 모터(21)와 감속기(22)에 각각 연결되며 서로 치합되어 모터(21)의 회전력을 감속기(22)로 전달한다. 한 쌍 기어(23) 중 감속기(22)와 연결되는 하나는 감속기(22)의 출력단(22a)과 동축으로 배치되고 감속기(22)에 연결되는 틸트운동축(T1,T2,T3)이나 연결축(CS)에 고정되도록 연결되며, 한 쌍 기어(23) 중 모터(21)와 연결되는 다른 하나는 모터(21)와 동축으로 배치되어 연결되고 일측에 베어링(CB)이 구비된다. 모터(21)의 일측에 구비되는 베어링(CB)은 모터(21)의 회전축(21a)의 일측에 삽입되어 체결되며, 하우징(24)이나 제1마디부재(131a,141a)의 손허리판(11b)에 삽입되어 각각이 모터(21)의 회전축(21a)과 간섭없이 회동되도록 한다.

감속기(22)에 삽입되어 연결되는 틸트운동축(T1,T2,T3)이나 연결축(CS)은 각각의 기어(23)의 회전에 연동되어 모터(21)의 회전력을 감속기(22)로 전달하며, 각각의 일측에 베어링(CB)이 삽입되어 체결된다. 틸트운동축(T1,T2T3)이나 연결축(CS)에 체결되는 베어링(CB)은 각각 제1마디부재(131a,141a)의 시소운동블럭(11c), 제2마디부재(131b,141b)의 제1반원통형 부재(12a)와 제2반원통형 부재(12b), 제3마디부재(141c)의 마디연결블럭(13a)과 반원통형 부재(13b)나 제4마디부재(141d)에 각각 체결되어 각각이 틸트운동축(T1,T2,T3)이나 연결축(CS)과 간섭없이 회동되도록 한다.

하우징(24)은 모터(21)와 감속기(22)가 서로 이격되도록 삽입되어 배치되어 제1액츄에이터 모듈(135,145)과 제2액츄에이터 모듈(136,146)과 제3액츄에이터 모듈(137,147) 및 제4액츄에이터 모듈(144)을 전반적으로 지지하며, 연결링(25)은 하우징(24)의 일측에 배치되어 감속기(22)의 출력단(22a)을 지지한다. 다수개의 연결바(26)는 각각 하우징(24)과 연결링(25) 사이를 각각 연결하며, 하우징(24)과 연결링(25)에 일체로 형성된다. 즉, 다수개의 연결바(26)는 각각 하우징(24)과 연결링(25)을 연결하여, 함께 일체로 형성된다. 다수개의 토크 센서(27)는 각각 연결바(26)의 표면에 각각 배치되어 다수개의 연결바(26)의 비틀림을 감지하여 토크를 측정하며, 엔코더(28)는 모터(21)의 일측을 연결하여 모터(21)의 회전속도를 감지하여 본 발명의 로봇 손가락 모듈을 전반적으로 제어하는 제어기(도시 않음)로 전달하여 본 발명의 로봇 손가락 모듈의 팬이나 틸트운동을 제어하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 손은 도 1 및 도 4에서와 같이 브라켓(110), 경사부재(120), 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 및 제2로봇 손가락 모듈(140)로 구성된다.

브라켓(110)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 손을 전반적으로 지지하며, 경사부재(120는 브라켓(110)의 타측에 경사지게 배치되며, 연결판(121), 경사판(122) 및 마디 홀더(123)로 구성된다.

연결판(121)은 브라켓(110)의 타측에 수평공간좌표(X,Y,Z)에 평행이 되도록 연결되며, 경사판(122)은 연결판(121)의 일측에서 경사지게 경사공간좌표(U,V,W)와 수평이 되도록 연장되어 형성된다. 이러한 경사판(122)은 도 4에 확대된 도에서와 같이 연결판(121)의 일측면(121a)과 경사판(122)의 일측면(122a) 사이의 각도(θ1)가 60 내지 70도(degree)가 되도록 연결판(121)과 경사지게 형성됨과 아울러 연결판(121)의 일측면(121a)의 끝단(121b)을 기준으로 경사판의 일측면(122a)의 끝단(122b) 사이의 각도(θ2)가 40 내지 50도로 틀어지도록 형성된다. 마디 홀더(123)는 경사판(122)의 일측에 경사판(122)과 수평이 되도록 연장되어 형성되며 제2로봇 손가락 모듈(140)이 연결된다.

다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)은 브라켓(110)의 일측에 각각 수평공간좌표(X,Y,Z)의 제1수평방향(X)에 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부(133,134,135,136,137)가 구비되어 제1구동부(133,134,135,136,137)에 의해 수평공간좌표(X,Y,Z)를 기준으로 팬틸트운동하며, 제2로봇 손가락 모듈(140)은 경사부재(120)의 일측에 수평공간좌표(X,Y,Z)에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표(U,V,W)의 제1경사방향(U)에 배치되며, 제2구동부(143,144,145,146,147)가 구비되어 제2구동부(143,144,145,146,147)에 의해 경사공간좌표(U,V,W)를 기준으로 팬틸트운동한다. 여기서, 수평공간좌표(X,Y,Z)와 경사공간좌표(U,V,W)는 서로에 대해 경사지게 설정되고, 수평공간좌표(X,Y,Z)는 브라켓(110)과 평행이 되도록 설정되며, 경사공간좌표(U,V,W)는 수평공간좌표(X,Y,Z)에 대해 경사지도록 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들의 교집합으로 정해지는 직선과 평행이 되도록 설정된다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로봇 손은 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)에 각각 제1구동부(133,134,135,136,137)를 적용하고, 제2로봇 손가락 모듈(140)에 제2구동부(143,144,145,146,147)를 적용하여 각각이 독립적으로 구동된다. 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 제2로봇 손가락 모듈(140)이 각각 독립적으로 구동됨에 따라 인간의 손과 같은 자연스러운 동작을 구현하기 위한 로봇 손의 조립을 용이하게 한다.

본 발명의 로봇 손의 조립은 독립적으로 구동되는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 하나의 제2로봇 손가락 모듈(140)을 브라켓(110)에 볼트, 나사나 걸림부재(도시 않음) 등을 이용하여 고정하거나 연결하는 단순 조립만으로 인간의 손과 같은 자연스러운 동작을 구현하기 위한 로봇 손을 조립하게 된다.

본 발명의 로봇 손의 조립 시 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)은 브라켓(110)과 평행이 되도록 설정된 수평공간좌표(X,Y,Z)에 배치하며, 제2로봇 손가락 모듈(140)은 수평공간좌표(X,Y,Z)에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표(U,V,W)와 평행이 되도록 배치함으로써 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)에 부합되도록 인간 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현한다.

수평공간좌표(X,Y,Z)는 브라켓(110)과 평행이 되도록 설정되지만 경사공간좌표(U,V,W)는 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들(TS1,TS2)의 교집합으로 정해지는 직선(PL)을 산출한 후 산출된 직선(PL)과 평행이 되도록 설정한다.

직선(PL)의 산출방법은 먼저 도 1에서와 같이 본 발명의 로봇 손의 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)이 펼쳐진 상태에서 도 2에서와 같이 움켜지는 동작을 한다. 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130)이 팬틸트운동하여 움켜지면 제2로봇 손가락 모듈(140)을 도 2에 실선으로 도시된 제2로봇 손가락 모듈(140)과 같이 정렬시킨 후 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 중 하나와 접촉시키기 위해 틸트운동시킨다. 제2로봇 손가락 모듈(140)의 틸트운동은 도 3에 실선으로 도시된 제2로봇 손가락 모듈(140)의 손가락부재(141b,141c,141d)를 각각의 틸트운동축(T1,T2,T3)를 중심회전축으로 하여 점선으로 도시된 손가락부재(141a,141b,141c,141d)와 같이 화살표방향(A)으로 이동시키고, 이러한 틸트운동의 최대범위를 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 중 하나와 접촉하기 위한 틸트운동면(TS1)으로 설정한다.

틸트운동면(TS1)이 설정되면 제2로봇 손가락 모듈(140)을 도 2에 일점쇄선으로 도시된 제2로봇 손가락 모듈(140) 또한 전술한 방법과 동일한 방법을 이용하여 틸트운동의 최대범위를 제2로봇 손가락 모듈(140)이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈(130) 중 다른 하나와 접촉하기 위한 틸트운동면(TS2)으로 설정한다. 이러한 틸트운동면들(TS1,TS2)의 설정 방법은 캐드 시물레이션 프로그램 등을 이용하여 산출하여 설정한다.

틸트운동면들(TS1,TS2)이 설정되면 틸트운동면들(TS1,TS2)의 교집합으로 정해지는 직선(PL)을 산출한 후 산출된 직선(PL)과 평행이 되도록 제2로봇 손가락 모듈(140)의 팬운동축(P)을 설정한다. 직선(PL)의 산출방법은 틸트운동면들(TS1,TS2)의 설정 방법과 동일하게 캐드 시물레이션 프로그램 등을 이용하여 산출한다. 팬운동축(P)이 설정되면 팬운동축(P)을 제2경사방향(V)로 설정하고, 팬운동축(P)과 직교하는 방향을 제3경사방향(U)으로 설정하며, 제3경사방향(U)과 직교하는 방향을 제1경사방향(W)을 설정하여 제1경사방향(W)으로 제2로봇 손가락 모듈(140)를 배치함에 의해 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)에 부합되도록 인간 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 로봇 손은 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성하고, 손바닥 역할을 하는 브라켓에 서로에 대해 경사지는 두 개의 공간좌표와 평행이 되도록 로봇 손가락모듈을 단순 고정하거나 연결하는 조립만으로 인간의 손과 유사한 동작을 구현할 수 있고, 다수개의 로봇 손가락 모듈에 각각 구동부를 구비하여 독립적으로 동작하도록 구성함으로써 조립이 용이하며, 인간 손관절의 동작을 측정하는 방법인 가반지 테스트(kapandji test)에 부합하도록 인간 손의 엄지손가락 작용을 하는 로봇 손가락 모듈을 손바닥 작용을 하는 브라켓에 경사지게 배치함으로써 사람 손과 같은 자연스러운 움직임을 구현할 수 있다.

본 발명의 로봇 손은 자동화나 로봇 제조산업 분야에 적용할 수 있다.

110: 브라켓 120: 경사부재
121: 연결판 122: 경사판
123: 마디 홀더 130: 제1로봇 손가락 모듈
140: 제2로봇 손가락 모듈 131,141: 손가락부재
132,142: 마디연결부재 133,143: 제1링크
134: 제2링크 144: 제4액츄에이터 모듈
135,145: 제1액츄에이터 모듈 136,146: 제2액츄에이터 모듈
137,147: 제3액츄에이터 모듈

Claims

브라켓과;
상기 브라켓의 일측에 각각 수평공간좌표의 제1수평방향으로 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부가 구비되어 제1구동부에 의해 수평공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과;
상기 브라켓의 타측에 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표의 제1경사방향으로 배치되며, 제2구동부가 구비되어 제2구동부에 의해 경사공간좌표을 기준으로 팬틸트운동하는 제2로봇 손가락 모듈로 구성되고,
상기 수평공간좌표와 경사공간좌표는 서로에 대해 경사지게 설정되고, 상기 수평공간좌표는 브라켓과 평행이 되도록 설정되며, 상기 경사공간좌표는 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 배치되며 제2로봇 손가락 모듈이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들의 교집합으로 정해지는 직선과 평행이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
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제1항에 있어서, 상기 수평공간좌표는 서로 직교하는 제1수평방향과 제2수평방향과 제3수평방향으로 이루어지는 직교좌표계가 사용되고, 상기 제1수평방향은 상기 브라켓의 하나의 측면과 평행이 되도록 설정되어 제1로봇 손가락 모듈의 배치기준방향으로 사용되며, 상기 제2수평방향은 상기 제1수평방향과 직교되어 제1로봇 손가락 모듈의 팬운동의 회전중심으로 사용되며, 상기 제3수평방향은 상기 제2수평방향과 직교되며 제1로봇 손가락 모듈의 길이방향이 제1수평방향과 일치할 때 틸트운동의 회전중심으로 사용되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제1항에 있어서, 상기 경사공간좌표는 서로 직교하는 제1경사방향과 제2경사방향과 제3경사방향으로 이루어지는 직교좌표계가 사용되고, 제2경사방향은 제2로봇 손가락 모듈이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들이 교집합으로 정해지는 직선의 방향으로 제2로봇 손가락 모듈의 팬운동의 회전중심으로 사용되며, 상기 제3경사방향은 상기 제2경사방향과 직교되며 제2로봇 손가락 모듈의 길이방향이 제1경사방향과 일치할 때 틸트운동의 회전중심으로 사용되며, 상기 제1경사방향은 상기 제3경사방향과 직교되며 제2로봇 손가락 모듈의 배치기준방향으로 사용되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제1항에 있어서, 상기 다수개의 제1로봇 손가락 모듈은 각각 손가락부재와 마디연결부재와 제1구동부가 구비되며,
상기 손가락부재는 제1마디부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재와 다수개의 틸트운동축과 하나의 팬운동축이 구비되고, 상기 마디연결부재는 상기 제1마디부재와 상기 팬운동축으로 연결되고 상기 제2마디부재와 상기 다수개의 틸트운동축 중 하나로 연결되며, 상기 제1구동부는 상기 손가락부재의 내측이나 외측에 배치되어 제1마디부재가 고정된 상태에서 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재를 각각 상기 제1수평방향과 각각 직교되는 제2수평방향과 제3수평방향을 기준으로 팬틸트운동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제5항에 있어서, 상기 손가락부재는 제1마디부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재와 다수개의 틸트운동축과 팬운동축이 구비되고,
상기 팬운동축은 제1마디부재의 일측과 마디연결부재의 타측이 연결되도록 수평공간좌표의 제1수평방향과 직교되는 제2수평방향으로 제1마디부재와 마디연결부재에 연결되며, 상기 다수개의 틸트운동축은 각각 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재의 각각 일측과 타측이 서로 연결되도록 수평공간좌표의 제2수평방향과 직교되는 제3수평방향으로 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제5항에 있어서, 상기 제1구동부는 제1마디부재와 마디연결부재 사이를 연결하여 제1마디부재에 마디연결부재가 지지되도록 하는 한 쌍의 제1링크와;
제2마디부재와 제4마디부재 사이를 연결하여 제3마디부재의 틸트운동에 의해 연동되어 제3마디부재와 제4마디부재에 연결되는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제4마디부재가 제3수평방향을 기준으로 틸트운동되도록 하는 제2링크와;
제2마디부재의 내측에 배치되어 마디연결부재의 일측과 제2마디부재의 타측을 연결하는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제2마디부재를 제3수평방향을 기준으로 틸트운동시키는 제1액츄에이터 모듈과;
제2마디부재의 내측에 제2마디부재의 길이방향으로 제1액츄에이터 모듈과 일렬로 배열되도록 배치되어 마디연결부재의 일측과 제3마디부재의 타측을 연결하는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제3마디부재를 제3수평방향을 기준으로 틸트운동시키는 제2액츄에이터 모듈과;
상기 제1링크와 연결되어 제1링크를 시소운동시킴에 의해 상기 마디연결부재가 팬운동축을 회전중심축으로 하여 제2수평방향을 기준으로 팬운동되도록 하는 제3액츄에이터 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제1항에 있어서, 상기 제2로봇 손가락 모듈은 손가락부재와 마디연결부재와 제2구동부가 구비되며,
상기 손가락부재는 제1마디부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재와 다수개의 틸트운동축과 팬운동축이 구비되고, 상기 마디연결부재는 상기 제1마디부재와 팬운동축으로 연결되고 상기 제2마디부재와 다수개의 틸트운동축 중 하나로 연결되며, 상기 제2구동부는 손가락부재의 내측이나 외측에 배치되어 제1마디부재가 고정된 상태에서 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재를 각각 경사공간좌표의 제1경사방향과 각각 직교되는 제2경사방향과 제3경사방향을 기준으로 팬틸트운동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제8항에 있어서, 상기 손가락부재는 제1마디부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재와 다수개의 틸트운동축과 팬운동축이 구비되고,
상기 팬운동축은 제1마디부재의 일측과 마디연결부재의 타측이 연결되도록 제2경사방향으로 제1마디부재와 마디연결부재에 연결되며, 상기 다수개의 틸트운동축은 각각 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재의 각각 일측과 타측이 서로 연결되도록 제3경사방향으로 마디연결부재와 제2마디부재와 제3마디부재와 제4마디부재에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제6항 또는 제9항에 있어서, 상기 제4마디부재는 내측에 6축 토크센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제8항에 있어서, 상기 제2구동부는 제1마디부재와 마디연결부재 사이를 연결하여 제1마디부재에 마디연결부재가 지지되도록 하는 한 쌍의 제1링크와;
제2마디부재의 내측에 배치되어 마디연결부재의 일측과 제2마디부재의 타측을 연결하는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제2마디부재를 제3경사방향을 기준으로 틸트운동시키는 제1액츄에이터 모듈과;
제2마디부재의 내측에 제2마디부재의 길이방향으로 제1액츄에이터 모듈과 일렬로 배열되도록 배치되어 제2마디부재의 일측과 제3마디부재의 타측을 연결하는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제3마디부재를 제3경사방향을 기준으로 틸트운동시키는 제2액츄에이터 모듈과;
상기 제1링크와 연결되어 제1링크를 시소운동시킴에 의해 상기 마디연결부재가 팬운동축을 회전중심축으로 하여 제2경사방향을 기준으로 팬운동되도록 하는 제3액츄에이터 모듈과;
제3마디부재에 내측에 배치되어 제3마디부재와 제4마디부재에 연결되는 틸트운동축을 회전중심축으로 하여 제4마디부재를 제3경사방향을 기준으로 틸트운동시키는 제4액츄에이터 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제5항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1마디부재는 마디연결부재와 팬운동축으로 연결되는 손허리 연결판과;
상기 손허리 연결판의 타측에 형성되며 일측에 제3액츄에이터 모듈이 배치되는 손허리판과;
상기 손허리판의 일측에 각각 위치되도록 배치되어 제3액츄에이터 모듈과 연결되며 제3액츄에이터 모듈에 의해 회전되어 제1링크를 시소운동시키는 한 쌍의 시소운동블럭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손가락 손.
제7항 또는 제11항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1링크는 각각 팬운동축과 평행이 되도록 제1마디부재와 상기 마디연결부재에 배치되는 연결판과;
상기 연결판의 일측에 서로 이격되도록 형성되어 마디연결부재와 각각 핀으로 연결되는 한 쌍의 제1돌출부재와;
상기 연결판의 타측에 서로 이격되도록 형성되며 제1마디부재의 시소운동블럭과 각각 핀으로 연결되어 시소운동블럭의 회전에 의해 연결판을 시소운동시키는 한 쌍의 제2돌출부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제7항에 있어서, 상기 제2링크는 제3마디부재에 내측에 위치되도록 배치되며, 일측이 제4마디부재와 핀으로 연결되며 타측이 상기 제2마디부재와 제3마디부재를 연결하는 틸트운동축과 이격되도록 제2마디부재의 일측에 연결되어 제3마디부재의 틸트운동에 회동되어 제4마디부재를 틸트운동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제7항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1액츄에이터 모듈과 상기 제2액츄에이터 모듈과 상기 제3액츄에이터 모듈은 각각 모터와;
상기 모터의 회전력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 감속기와;
상기 모터와 감속기에 각각 연결되며, 모터의 회전력을 감속기로 전달하는 한 쌍의 기어와;
상기 모터와 감속기가 서로 이격되어 배치되는 하우징과;
상기 하우징의 일측에 배치되어 상기 감속기의 출력축을 지지하는 연결링과;
상기 하우징과 연결링을 각각 연결하는 다수개의 연결바와;
상기 다수개의 연결바의 표면에 각각 배치되어 다수개의 연결바의 비틀림을 감지하여 토크를 측정하는 다수개의 토크 센서와;
상기 모터의 일측에 배치되어 모터의 회전속도를 감지하는 엔코더로 구성되며,
상기 다수개의 연결바는 각각 상기 하우징과 연결링과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
브라켓과;
상기 브라켓의 타측에 경사지게 배치되는 경사부재와;
상기 브라켓의 일측에 각각 수평공간좌표의 제1수평방향으로 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 각각 제1구동부가 구비되어 제1구동부에 의해 수평공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과;
상기 경사부재의 일측에 상기 수평공간좌표에 대해 경사지도록 설정된 경사공간좌표의 제1경사방향으로 배치되며, 제2구동부가 구비되어 제2구동부에 의해 경사공간좌표를 기준으로 팬틸트운동하는 제2로봇 손가락 모듈로 구성되며,
상기 수평공간좌표와 경사공간좌표는 서로에 대해 경사지게 설정되고, 상기 수평공간좌표는 브라켓과 평행이 되도록 설정되며, 상기 경사공간좌표는 수평공간좌표에 대해 경사지도록 상기 제2로봇 손가락 모듈이 다수개의 제1로봇 손가락 모듈과 접촉하기 위한 틸트운동 시 기준이 되는 틸트운동면들의 교집합으로 정해지는 직선과 평행이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제16항에 있어서, 상기 경사부재는 브라켓의 타측에 상기 수평공간좌표에 평행이 되도록 연결되는 연결판과;
상기 연결판의 일측에서 경사지게 경사공간좌표와 수평이 되도록 연장되어 형성되는 경사판과;
상기 경사판의 일측에 경사판과 수평이 되도록 연장되어 형성되며, 제2로봇 손가락 모듈이 연결되는 마디 홀더로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.
제17항에 있어서, 상기 경사판은 연결판의 일측면과 경사판의 일측면 사이가 60 내지 70도(degree)가 되도록 연결판과 경사지게 형성됨과 아울러 상기 연결판의 일측면의 끝단을 기준으로 경사판의 일측면의 끝단 사이가 40 내지 50도로 틀어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 손.