KR101490627B1

KR101490627B1 - 근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇

Info

Publication number: KR101490627B1
Application number: KR20130128594A
Authority: KR
Inventors: 한경룡; 유호; 최일섭
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-02-05

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛은 손잡이, 상기 손잡이와 연결되어, 상기 손잡이가 움직이는 방향으로 근력을 전달하게 근력탄성체를 제공하는 근력전달부 및 근력지원 로봇의 출력을 조절토록, 상기 손잡이와 연결되어 상기 손잡이의 움직임을 센싱하고, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되며, 상기 근력탄성체보다 탄성계수가 작은 센싱탄성체를 제공하는 센싱조종부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원 로봇은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛이 결합되며, 로드가 발생하는 로드발생부가 형성되는 바디유닛 및 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에 연결되어, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 센싱조종부에서 센싱한 측정값에 의해 출력을 발생시켜 상기 로드발생부에 제공하는 출력발생유닛을 포함하며, 상기 바디유닛은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에서 인가된 근력을 상기 로드발생부로 전달할 수 있다.

Description

근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇{Handle unit for assist muscular robot and assist muscular robot having thereof}

본 발명은 근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근력지원 로봇의 조종자의 근력에 의해 상기 근력지원 로봇의 출력을 조정하는 것과 동시에, 조종자의 근력도 근력지원 로봇의 출력에 더해져서 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.

근력지원 로봇의 경우 근력지원 로봇을 조종하는 조종자의 의도 인지가 상기 근력지원 로봇을 제어하는데 중요하다. 따라서 각종 센서를 통해 사람의 움직임이 의도하는 바를 추정하여 제어에 이용한다. 일례로써, 리모트 컨트롤 로봇의 경우 조정기를 조정하는 것이 이러한 의도 인지라고 할 수 있다.

그러나 도 1에 도시한 바와 같이, 근력지원 로봇의 경우 조종자와 근력지원 로봇 사이를 연결하는 손잡이(110')가 있기 마련이고, 이를 통해 조종자의 의도를 인지하게 된다. 즉, 상기 손잡이(110')와 연결되며, 근력지원 로봇의 바디유닛(200')에 결합되는 센서 등의 센싱조종부(130')에 의해서 조종자가 상기 근력지원 로봇을 어떻게 조종하려는지를 파악하게 되는 것이다.

한편, 조종자가 상기 손잡이(110')를 통해서 상기 근력지원 로봇을 조종하는 것에 더 나아가, 조종자가 손잡이(110')를 통해 제공한 근력과 상기 근력지원 로봇이 발생한 출력이 협력하여 작업을 위한 힘을 제공하는 것은 조종자가 공급한 근력과 이에 의한 조종자의 의도를 파악해야 하므로 구현이 어려운 기술로 간주되고 있다.

즉, 이러한 경우에는 조종자가 로봇을 통해 작업 대상물에 힘을 전달하게 되고, 이러한 조종자가 주는 힘의 의도를 근력지원 로봇이 인지하고 그에 부합하도록 로봇이 힘을 더해주어야 하는데, 하나의 경로를 통하여 힘을 주고, 이에서 의도를 인지하고자 할 경우, 조종자가 작업 대상물에 힘을 주면 이 힘이 작업 대상물에 가해지기는 하지만, 의도하는 방향을 센싱하는 센서 입장에서는 힘의 왜곡이 발생하게 되어, 의도를 제대로 인지하지 못하는 문제가 발생하는 것이다.

따라서, 현재는 사람의 의도만 센서를 통해 근력지원 로봇에 전달하는, 100% 근력지원 로봇의 힘을 이용하여 작업을 하면는 근력지원 로봇이 주로 사용되고 있다.

일례로써, 조이스틱(joy stick)을 이용하여 움직이는 근력지원 로봇은 조종자의 의도만을 파악하여 근력지원 로봇의 출력만을 이용하여 작업을 위한 힘을 제공하게 되는 것이다. 이러한 조이스틱에서는 토크와 힘을 모두 측정할 수 있는 6축 Force/Torque Sensor가 주로 사용되었다.

이에 따라, 조종자가 제공하는 힘의 경로와 상기 조종자의 조종 의도를 파악하는 센싱의 경로를 분리하여 전술한 문제를 개선할 수 있는 근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇에 대한 연구가 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 조종자의 힘의 경로와 조종 의도 경로를 분리하여, 근력지원 로봇의 출력과 조종자의 근력이 협력하여 작업을 수행할 수 있는 근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛은 손잡이, 상기 손잡이와 연결되어, 상기 손잡이가 움직이는 방향으로 근력을 전달하게 근력탄성체를 제공하는 근력전달부 및 근력지원 로봇의 출력을 조절토록, 상기 손잡이와 연결되어 상기 손잡이의 움직임을 센싱하고, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되며, 상기 근력탄성체보다 탄성계수가 작은 센싱탄성체를 제공하는 센싱조종부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 상기 근력전달부는 일단부는 상기 손잡이와 고정결합되고, 타단부는 상기 근력탄성체에 연결되는 근력결합봉을 더 포함하고, 상기 센싱조종부는 상기 근력결합봉의 일단부와 수직하게 고정결합되는 연결봉 및 일단부는 상기 근력결합봉과 수평한 방향으로 상기 연결봉에 고정결합되고, 타단부는 상기 센싱탄성체의 상단부에 연결되는 센싱결합봉을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 상기 센싱조종부는 상기 센싱탄성체의 하단부에 연결되며, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되는 조종센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛은 상기 근력전달부와 상기 센싱조종부가 결합되어 지지되고, 상기 근력지원 로봇과 연결되어, 상기 근력지원 로봇으로 상기 근력을 전달하게 제공되는 베이스부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 상기 베이스부는 상기 근력전달부가 일단부에 결합되는 하부플레이트, 상기 하부플레이트에 수직하게 상기 하부플레이트의 타단부에 결합되며, 상기 근력지원 로봇과 연결되는 결합플레이트 및 상기 결합플레이트의 양단부에서 돌출되어 형성되어 상기 하부플레이트에 결합되는 보강플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원 로봇은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛이 결합되며, 로드가 발생하는 로드발생부가 형성되는 바디유닛 및 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에 연결되어, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 센싱조종부에서 센싱한 측정값에 의해 출력을 발생시켜 상기 로드발생부에 제공하는 출력발생유닛을 포함하며, 상기 바디유닛은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에서 인가된 근력을 상기 로드발생부로 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원 로봇은 내화물을 흡착하게 제공되며, 상기 바디유닛에 결합되어, 상기 로드발생부를 형성하는 흡착유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛 및 이를 포함하는 근력지원 로봇은 탄성계수가 다른 근력탄성체와 센싱탄성체를 이용하여, 조종자의 근력이 제공되는 경로와 조종 의도가 제공되는 경로를 분리할 수 있는 효과가 있다.

즉, 조종자가 제공하는 근력에 의해서 근력지원 로봇이 작업을 위해 발생시킬 출력을 조정할 수 있는 것과 동시에, 조종자의 상기 근력을 상기 근력지원 로봇이 발생시키는 출력과 협력하여 작업할 수 있도록 제공할 수 있는 이점이 있는 것이다.

따라서, 근력지원 로봇의 출력만으로 작업을 수행하는 경우보다 더 많은 힘을 발생시킬 수 있어, 효율적인 작업을 실시할 수 있는 이점이 발생하게 된다.

또한, 조종자의 조종 의도가 왜곡되는 것도 방지할 수 있어, 근력지원 로봇의 출력제어를 정확하게 할 수 있는 이점도 발생하게 된다.

도 1은 종래의 근력지원 로봇을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛을 도시한 평면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 작동상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 근력지원 로봇을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 근력지원 로봇을 도시한 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100) 및 이를 포함하는 근력지원 로봇은 근력지원 로봇을 조종하는 조종자의 근력에 의해 상기 근력지원 로봇의 출력을 조정하는 것과 동시에, 상기 조종자의 근력도 상기 근력지원 로봇의 출력에 더해져서 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100) 및 이를 포함하는 근력지원 로봇은 탄성계수가 다른 근력탄성체(121)와 센싱탄성체(131)를 이용하여, 조종자의 근력이 제공되는 경로와 조종 의도가 제공되는 경로를 분리할 수 있어, 조종자가 제공하는 근력에 의해서 근력지원 로봇이 작업을 위해 발생시킬 출력을 조정할 수 있는 것과 동시에, 조종자의 상기 근력을 상기 근력지원 로봇이 발생시키는 출력과 협력하여 작업할 수 있도록 제공할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 근력지원 로봇의 출력만으로 작업을 수행하는 경우보다 더 많은 힘을 발생시킬 수 있어, 효율적인 작업을 실시할 수 있으며, 조종자의 조종 의도가 왜곡되는 것도 방지할 수 있어, 근력지원 로봇의 출력제어를 정확하게 할 수 있게 된다.

구체적으로, 도 2는 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)을 도시한 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)은 손잡이(110), 상기 손잡이(110)와 연결되어, 상기 손잡이(110)가 움직이는 방향으로 근력을 전달하게 근력탄성체(121)를 제공하는 근력전달부(120) 및 근력지원 로봇의 출력을 조절토록, 상기 손잡이(110)와 연결되어 상기 손잡이(110)의 움직임을 센싱하고, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되며, 상기 근력탄성체(121)보다 탄성계수가 작은 센싱탄성체(131)를 제공하는 센싱조종부(130)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 상기 근력전달부(120)는 일단부는 상기 손잡이(110)와 고정결합되고, 타단부는 상기 근력탄성체(121)에 연결되는 근력결합봉(122)을 더 포함하고, 상기 센싱조종부(130)는 상기 근력결합봉(122)의 일단부와 수직하게 고정결합되는 연결봉(132) 및 일단부는 상기 근력결합봉(122)과 수평한 방향으로 상기 연결봉(132)에 고정결합되고, 타단부는 상기 센싱탄성체(131)의 상단부에 연결되는 센싱결합봉(133)을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)은 상기 근력전달부(120)와 상기 센싱조종부(130)가 결합되어 지지되고, 상기 근력지원 로봇과 연결되어, 상기 근력지원 로봇으로 상기 근력을 전달하게 제공되는 베이스부(140)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 상기 베이스부(140)는 상기 근력전달부(120)가 일단부에 결합되는 하부플레이트(141), 상기 하부플레이트(141)에 수직하게 상기 하부플레이트(141)의 타단부에 결합되며, 상기 근력지원 로봇과 연결되는 결합플레이트(142) 및 상기 결합플레이트(142)의 양단부에서 돌출되어 형성되어 상기 하부플레이트(141)에 결합되는 보강플레이트(143)를 포함할 수 있다.

상기 손잡이(110)는 조종자의 손(hand)과 같이 인체에서 근력을 제공하는 부위에 연결되어 근력이 이동되어 전달되는 역할을 한다. 즉, 상기 손잡이(110)는 인체의 근력을 후술할 근력전달부(120) 내지 센싱조종부(130)에 전달하기 위한 링커(linker)로써의 역할을 할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 손잡이(110)는 손 이외에 다리, 허리, 머리 등의 인체의 근력을 제공하는 다른 부위와도 연결되어 근력을 전달할 수 있는 것은 물론이다.

상기 근력전달부(120)는 상기 손잡이(110)를 통하여 제공되는 근력을 작업을 위해 힘이 필요한 부분으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 후술할 근력지원 로봇에서 발생시키는 출력에 더하여 조종자의 근력을 작업에 투입할 수 있도록 전달하는 역할을 할 수 있는 것이다.

이를 위해, 상기 근력전달부(120)는 근력탄성체(121), 근력결합봉(122), 근력부브라켓(123)을 포함할 수 있다.

상기 근력탄성체(121)는 상기 손잡이(110)와 연결되어 상기 손잡이(110)를 통하여 제공되는 근력을 작업이 필요한 부분으로 전달하게 된다. 즉, 상기 근력탄성체(121)는 후술할 센싱조종부(130)의 센싱탄성체(131)보다 탄성계수가 큰 탄성소재로 제공됨으로써, 상기 손잡이(110)에 근력이 제공되면 상기 근력탄성체(121)와 상기 센싱탄성체(131) 중에서 근력에 대한 저항력은 탄성계수가 큰 근력탄성체(121)로 대부분 제공되기 때문에, 상기 손잡이(110)에 제공되는 근력은 대부분 상기 근력탄성체(121)로 이동하게 된다.

이에 의해, 상기 근력탄성체(121)는 공급받은 근력을 작업이 필요한 부분에 제공할 수 있게 되는 것이고, 후술할 센싱탄성체(131)는 근력에 대한 저항력을 거의 발생시키지 않아, 상기 근력의 크기 및 방향만을 인지할 수 있는 것이다.

상기 근력탄성체(121)는 탄성체로써 제공되기 위해서, 스프링 등과 같이 탄성 소재를 탄성을 발생시키는 형상으로 제공하여 구성할 수도 있고, 소재 자체로 탄성을 발생시키는 고무판과 같은 구조로 제공될 수도 있다.

일례로써, 상기 근력탄성체(121)는 실린더 모양의 플렉시블(flexible) 하우징에 둘레 방향으로 스프링을 일정 간격으로 제공하여 구성될 수도 있고, 실린더 모양의 푸딩(pudding)과 같은 구조로 제공될 수도 있는 것이다.

더하여, 상기 근력탄성체(121)의 일단부에는 근력부브라켓(123)이 제공되어, 상기 근력탄성체(121)를 지지할 수 있도록 제공할 수도 있다.

상기 근력결합봉(122)은 상기 손잡이(110)와 상기 근력탄성체(121) 사이를 연결하여 상기 손잡이(110)에서 공급된 근력을 상기 근력탄성체(121)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 근력결합봉(122)은 일단부는 상기 손잡이(110)에 고정되고, 타단부는 상기 근력탄성체(121)에 결합될 수 있는 것이다.

또한, 상기 근력결합봉(122)은 후술할 센싱조종부(130)의 연결봉(132)과도 연결되어, 상기 손잡이(110)에서 공급된 근력이 상기 센싱조종부(130)에도 영향을 미치도록 제공할 수 있다.

상기 센싱조종부(130)는 상기 손잡이(110)에서 공급되는 근력의 크기 및 방향을 감지하여, 조종자의 의도를 파악하여, 근력지원 로봇의 출력을 조정하는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 상기 센싱조종부(130)는 상기 손잡이(110)와 연결될 수 있으며, 센싱탄성체(131), 연결봉(132), 센싱결합봉(133), 조종센서(134), 센싱부브라켓(135)을 포함할 수 있다.

상기 센싱탄성체(131)는 상기 손잡이(110)의 움직임을 센싱하여 후술할 조종센서(134)로 전달하는 역할을 하며, 이를 위해 상기 센싱탄성체(131)는 상기 손잡이(110)와 연결될 수 있다.

특히, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 근력탄성체(121)보다 탄성계수가 작은 탄성 소재를 사용하여, 상기 손잡이(110)를 통해 공급되는 근력이 소모되지 않고, 상기 근력탄성체(121)로 유도될 수 있도록 제공되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 근력탄성체(121)에 대한 설명에서 전술한 바와 같이, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 근력탄성체(121)와 비교하여 상기 근력에 대한 저항력이 작기 때문에, 상기 손잡이(110)를 통해 공급된 근력은 대부분 상기 근력탄성체(121)로 유도될 수 있는 것이다.

한편, 상기 센싱탄성체(131)도 상기 근력탄성체(121)에서 설명한 바와 같이, 탄성체로써 제공되기 위해서, 스프링 등과 같이 탄성 소재를 탄성을 발생시키는 형상으로 제공하여 구성될 수도 있고, 고무판과 같이 소재 자체로 탄성을 발생시키는 구조로 제공될 수도 있다. 여기서, 상기 센싱탄성체(131)를 지지하기 위한 센싱부브라켓(135)이 상단부 내지 하단부에 제공될 수도 있다.

상기 연결봉(132)은 상기 손잡이(110)와 상기 센싱결합봉(133)을 연결하여, 상기 손잡이(110)의 근력이 상기 센싱결합봉(133)으로 작용하도록 제공되는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 상기 연결봉(132)의 일단부는 상기 손잡이(110)와 연결된 상기 근력결합봉(122)에 결합되어 제공될 수 있다. 여기서, 상기 연결봉(132)은 제작의 용이성을 위해서, 상기 근력결합봉(122)에 수직하게 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 손잡이(110)에 공급되는 근력을 상기 센싱결합봉(133)으로 전달할 수 있다면 그 형상이 제한되지는 않는다.

상기 센싱결합봉(133)은 상기 손잡이(110)와 연결될 연결봉(132)에서 전달될 근력을 상기 센싱탄성체(131)에 작용시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 센싱결합봉(133)의 일단부는 상기 연결봉(132)에 고정되고, 타단부는 상기 센싱탄성체(131)에 연결되게 제공될 수 있다.

상기 조종센서(134)는 상기 센싱탄성체(131)에서 센싱한 상기 손잡이(110)의 움직임을 감지하여 상기 근력지원 로봇의 출력을 조종하는 역할을 할 수 있다.

즉, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 센싱결합봉(133)을 통하여 상기 손잡이(110)에 작용하는 근력을 감지하고, 상기 조종센서(134)는 상기 센싱탄성체(131)가 상기 근력을 감지하여 변형한 형상을 감지하여 상기 근력의 크기 및 방향에 대한 데이터를 산출하여 상기 근력지원 로봇의 출력을 조종하게 되는 것이다.

이와 같은 조종센서(134)에 대한 자세한 설명은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술한다.

상기 베이스부(140)는 상기 근력전달부(120)와 상기 센싱조종부(130)를 지지하며, 상기 근력지원 로봇과 연결하는 역할을 할 수 있다.

이를 위해, 상기 베이스부(140)에는 상기 근력전달부(120)와 상기 센싱조종부(130)가 결합될 수 있고, 상기 근력지원 로봇과 결합되어 제공될 수 있으며, 하부플레이트(141), 결합플레이트(142), 보강플레이트(143)를 제공할 수 있다.

상기 하부플레이트(141)에는 상기 근력전달부(120) 내지 상기 센싱조종부(130)가 결합되어 제공될 수 있으며, 이에 의해 상기 근력전달부(120)와 상기 센싱조종부(130)를 지지할 수 있게 된다.

상기 결합플레이트(142)는 상기 하부플레이트(141)를 상기 근력지원 로봇에 결합시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 결합플레이트(142)는 상기 하부플레이트(141)에 수직하게 결합되어 상기 근력지원 로봇과 연결될 수 있으며, 특히 상기 하부플레이트(141)에 결합되는 근력전달부(120)로부터 근력을 전달받아, 상기 근력지원 로봇으로 전달할 수 있게 된다.

상기 보강플레이트(143)는 상기 결합플레이트(142)가 상기 하부플레이트(141)에 수직하게 결합되는 경우에, 강도를 보강하기 위한 역할을 한다. 즉, 상기 보강플레이트(143)는 상기 결합플레이트(142)의 양단부에서 돌출되어 상기 하부플레이트(141)와 결합되기 때문에, 상기 결합플레이트(142)의 면부와는 수직한 면부를 제공하여 수직한 방향에 대한 강도를 보강할 수 있게 되는 것이다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 작동상태를 도시한 사시도로써, 도 4a는 손잡이(110)에 근력이 작용하지 않는 상태를 도시한 것이고, 도 4b는 손잡이(110)에 근력이 작용한 상태를 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 상기 센싱조종부(130)는 상기 센싱탄성체(131)의 하단부에 연결되며, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되는 조종센서(134)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 센싱조종부(130)에서 근력을 감지하여 상기 근력지원 로봇의 출력을 조정하기 위하여 상기 조종센서(134)가 제공될 수 있는 것이다.

다시 말해, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 센싱결합봉(133)을 통하여 상기 손잡이(110)에 작용하는 근력을 감지하고, 상기 조종센서(134)는 상기 센싱탄성체(131)가 상기 근력을 감지하여 변형한 형상을 감지하여 상기 근력의 크기 및 방향에 대한 데이터를 산출하여 상기 근력지원 로봇의 출력을 조종하게 되는 것이다. 이를 위해, 상기 조종센서는 상기 근력지원 로봇과 전선(line: L)으로 연결될 수 있다.

일례로써, 상기 조종센서(134)가 상기 센싱탄성체(131)의 하단부에 접촉하게 제공되는 경우에, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 센싱결합봉(133)이 상기 손잡이(110)와 연결되어 일정방향으로 밀려지면, 상기 센싱탄성체(131)도 일체물인 탄성체로써 형상이 변형되게 되며, 이때의 변형으로 하면부도 변형시켜 상기 조종센서(134)를 가압하여 가압 부위의 분포 및 크기를 감지하여 근력의 크기 및 방향에 대한 데이터를 도출할 수 있게 된다.

이렇게 도출된 데이터를 이용하여 상기 근력지원 로봇에 전달하여 출력을 조종하게 될 수 있는 것이다.

특히, 상기 센싱탄성체(131) 자체가 센서로써의 역할을 할 수도 있으나, 이러한 경우에는 상기 센싱탄성체(131)의 탄성계수를 선택할 수 있는 폭이 감소하기 때문에, 상기 센싱탄성체(131)와 별도로 상기 조종센서(134)를 더 제공하는 것이 바람직하다.

상기 조종센서(134)는 압전센서 등의 압력을 측정하는 센서로 제공되는 것이 바람직하고, 가압되는 위치를 측정하기 위해서 복수 개의 센서로 구성되어 제공될 수도 있다.

또한, 상기 조종센서(134)는 여러 축의 토크와 힘을 측정할 수 있는 Force/Torque 센서, 특히 6축 Force/Torque 센서가 사용될 수도 있다.

한편, 여기서는 작업에 적용되는 상기 손잡이(110)를 통하여 전달된 근력의 전달과 상기 근력을 통한 출력 조정에 대하여 종합적으로 설명하면, 상기 손잡이(110)가 일정 방향으로 근력의 작용에 의해 이동하면, 이와 연결된 근력결합봉(122), 센싱결합봉(133)도 동일한 방향으로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 근력결합봉(122)은 상기 근력탄성체(121)를 가압하고, 상기 센싱결합봉(133)은 상기 센싱탄성체(131)를 가압하게 되는데, 여기서 중요한 것은 상기 근력탄성체(121)가 상기 센싱탄성체(131)보다 탄성계수가 크기 때문에, 가압되는 근력에 대한 저항력의 대부분을 상기 근력탄성체(121)가 발생시키게 된다.

즉, 상기 센싱탄성체(131)는 상기 근력탄성체(121)에 비교하여 탄성계수가 작은 무른(soft) 소재이므로, 상기 근력이 작용하여도 영향력이 거의 없는 것이다.

이를 힘에 대한 것으로 설명하면, 상기 손잡이(110)에 작용하는 근력의 대부분인 메인포스(MF)는 상기 근력탄성체(121)에 작용하고, 상기 메인포스(MF)를 제외한 서브포스(SF)는 상기 센싱탄성체(131)에 작용하는 것이다.

다만, 상기 센싱탄성체(131)도 변형은 하게 되므로, 상기 근력의 크기 및 방향은 전술한 바와 같은 조종센서(134)가 감지하게 되고, 이렇게 감지된 데이터를 이용하여 상기 근력지원 로봇의 출력을 조종하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 근력지원 로봇을 도시한 정면도이며, 도 6은 본 발명의 근력지원 로봇을 도시한 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원 로봇은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100), 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)이 결합되며, 로드가 발생하는 로드발생부(210)가 형성되는 바디유닛(200) 및 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)에 연결되어, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 센싱조종부(130)에서 센싱한 측정값에 의해 출력을 발생시켜 상기 로드발생부(210)에 제공하는 출력발생유닛(300)을 포함하며, 상기 바디유닛(200)은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)에서 인가된 근력을 상기 로드발생부(210)로 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력지원 로봇은 내화물을 흡착하게 제공되며, 상기 바디유닛(200)에 결합되어, 상기 로드발생부(210)를 형성하는 흡착유닛(400)을 더 포함할 수 있다.

즉, 전술한 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)을 포함하여 근력지원 로봇을 구성함으로써, 상기 근력지원 로봇의 출력을 제어하는 동시에, 조종자의 근력도 작업에서 사용할 수 있는 것이다.

상기 바디유닛(200)은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)이 결합되어 지지되는 바디로써의 역할을 하는 것으로써, 작업 대상물에 의해 로드가 발생되는 로드발생부(210)를 제공하며, 후술할 출력발생유닛(300)도 결합되어 발생된 출력을 상기 로드발생부(210)로 제공할 수 있게 된다. 이를 위해, 상기 바디유닛(200)은 로드발생부(210), 지지바디부(220)를 제공할 수 있다.

상기 지지바디부(220)는 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)이 결합되는 부분이고, 상기 로드발생부(210)는 작업을 위한 물건의 무게가 작용하는 부분이다.

상기 출력발생유닛(300)은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)과 전기적으로 연결되어, 출력을 발생시켜 상기 바디유닛(200)의 로드발생부(210)를 이동시키는 등의 작업을 하는 역할을 할 수 있다.

즉, 상기 출력발생유닛(300)은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛(100)의 센싱조종부(130)와 전기적으로 연결되어, 상기 근력의 크기 및 방향에 대한 데이터에 따른 조종자의 의도에 의해 출력을 발생시켜, 상기 로드발생부(210)에 제공하는 것이다.

이에 의해서, 조종자의 근력과 협력하여 작업을 위한 힘을 증가시켜 작용할 수 있게 된다.

상기 흡착유닛(400)은 작업을 위한 로드발생부(210)의 구체적 실시예로 적용시킨 것으로, 내화물 등의 중량의 작업 대상물을 흡입하여 고정하는 역할을 하게 된다.

이에 따라, 상기 흡착유닛(400)에 고정된 상기 작업 대상물은 상기 출력발생유닛(300)에서 발생시킨 출력과 상기 근력전달부(120)에서 전달된 근력에 의해서 이동될 수 있게 되는 것이다.

100: 근력지원 로봇용 손잡이유닛 110: 손잡이
120: 근력전달부 121: 근력탄성체
122: 근력결합봉 123: 근력부브라켓
130: 센싱조종부 131: 센싱탄성체
132: 연결봉 133: 센싱결합봉
134: 조종센서 135: 센싱부브라켓
140: 베이스부 141: 하부플레이트
142: 결합플레이트 143: 보강플레이트
200: 바디유닛 210: 로드발생부
220: 지지바디부 300: 출력발생유닛
400: 흡착유닛

Claims

손잡이;
상기 손잡이와 연결되어, 상기 손잡이가 움직이는 방향으로 근력을 전달하게 근력탄성체를 제공하는 근력전달부; 및
근력지원 로봇의 출력을 조절토록, 상기 근력전달부와 연결되어 상기 손잡이와 연계되며, 상기 손잡이의 움직임을 센싱하고, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되며, 상기 근력탄성체보다 탄성계수가 작은 센싱탄성체를 제공하는 센싱조종부;
를 포함하는 근력지원 로봇용 손잡이유닛.
제1항에 있어서,
상기 근력전달부는,
일단부는 상기 손잡이와 고정결합되고, 타단부는 상기 근력탄성체에 연결되는 근력결합봉;
을 더 포함하고,
상기 센싱조종부는,
상기 근력결합봉의 일단부와 수직하게 고정결합되는 연결봉; 및
일단부는 상기 근력결합봉과 수평한 방향으로 상기 연결봉에 고정결합되고, 타단부는 상기 센싱탄성체의 상단부에 연결되는 센싱결합봉;
을 더 포함하는 근력지원 로봇용 손잡이유닛.
제2항에 있어서,
상기 센싱조종부는,
상기 센싱탄성체의 하단부에 연결되며, 상기 근력지원 로봇과 전기적으로 연결되는 조종센서;
를 더 포함하는 근력지원 로봇용 손잡이유닛.
제1항에 있어서,
상기 근력전달부와 상기 센싱조종부가 결합되어 지지되고, 상기 근력지원 로봇과 연결되어, 상기 근력지원 로봇으로 상기 근력을 전달하게 제공되는 베이스부;
를 더 포함하는 근력지원 로봇용 손잡이유닛.
제4항에 있어서,
상기 베이스부는,
상기 근력전달부가 일단부에 결합되는 하부플레이트;
상기 하부플레이트에 수직하게 상기 하부플레이트의 타단부에 결합되며, 상기 근력지원 로봇과 연결되는 결합플레이트; 및
상기 결합플레이트의 양단부에서 돌출되어 형성되어 상기 하부플레이트에 결합되는 보강플레이트;
를 포함하는 근력지원 로봇용 손잡이유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 근력지원 로봇용 손잡이유닛;
상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛이 결합되며, 로드가 발생하는 로드발생부가 형성되는 바디유닛; 및
상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에 연결되어, 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛의 센싱조종부에서 센싱한 측정값에 의해 출력을 발생시켜 상기 로드발생부에 제공하는 출력발생유닛;
을 포함하며,
상기 바디유닛은 상기 근력지원 로봇용 손잡이유닛에서 인가된 근력을 상기 로드발생부로 전달하는 근력지원 로봇.
제6항에 있어서,
내화물을 흡착하게 제공되며, 상기 바디유닛에 결합되어, 상기 로드발생부를 형성하는 흡착유닛;
을 더 포함하는 근력지원 로봇.