KR101514364B1 - Multi DOF Robot Arm Apparatus - Google Patents

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KR101514364B1
KR101514364B1 KR1020130124120A KR20130124120A KR101514364B1 KR 101514364 B1 KR101514364 B1 KR 101514364B1 KR 1020130124120 A KR1020130124120 A KR 1020130124120A KR 20130124120 A KR20130124120 A KR 20130124120A KR 101514364 B1 KR101514364 B1 KR 101514364B1
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KR
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axis
joint
cell
pair
connection
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KR1020130124120A
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Inventor
권동수
신원호
황민호
박용만
Original Assignee
한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a multi-degree of freedom (MDOF) robot arm apparatus, which comprises: a gripping unit which rotates on a first axis; a first connecting unit whose one side is couple to the gripping unit; a second connecting unit whose one side is coupled to a joint unit, and which rotates on a second axis in order to rotate the joint unit on the second axis; a central rotary body which is installed inside of the first connecting unit, the joint unit, and the second connecting unit, some part of which is placed in a first axis direction in order to rotate on the first axis, and the other part of which is placed in a second axis direction in order to rotate on the second axis; and a wire which is installed by penetrating the first connecting unit, the joint unit, and the second connecting unit, and controls the operation of the gripping unit, the first connecting unit, the joint unit, the second connecting unit, and the central rotary body.

Description

다 자유도 로봇암 장치{Multi DOF Robot Arm Apparatus}{Multi DOF Robot Arm Apparatus}

본 발명의 실시예는, 비교적 간단한 구조를 가지면서 복잡하고 정밀한 동작을 수행할 수 있는 다 자유도 로봇암 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a multi-degree of freedom robot arm apparatus capable of performing a complicated and precise operation while having a relatively simple structure.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiment of the present invention and do not constitute the prior art.

로봇기술이 발전함에 따라 의료, 산업 등 다양한 분야에서 로봇의 적용이 큰 관심을 받고 있으며, 이에 따라 다양한 로봇 플랫폼이 개발되어 의료, 산업분야에 적용되고 있다.As robotic technology develops, the application of robots in various fields such as medical care and industry has received great interest, and various robot platforms have been developed and applied to medical and industrial fields.

특히, 의료분야에서 로봇장치를 이용한 로봇수술은 많은 이점이 있다. 제한된 공간에서 수술시 시술자는 움직임의 한계를 가지게 되는데 로봇을 이용할 경우 이러한 문제를 극복하고 높은 자유도를 가지고 수술을 진행할 수 있다. 또한, 장기간의 수술시 시술자와 보조자에게 심한 노동을 요구하여 피로가 축적될 수 있으므로 시술자와 보조자의 집중력과 능률이 떨어지는데, 로봇수술의 경우 시술자와 수술자의 반복된 노동을 줄이고, 손떨림 등을 방지할 수 있다.In particular, robotic surgery using robotic devices in the medical field has many advantages. In a limited space, the surgeon has a limitation of movement at the time of surgery. When the robot is used, the surgeon can overcome such a problem and proceed with surgery with a high degree of freedom. In addition, since fatigue can accumulate due to the heavy labor required for the operator and assistant during long-term operation, the concentration and efficiency of the operator and assistant are inferior. In the case of robot surgery, it is necessary to reduce the repeated labor of the operator and operator, .

하나의 관절을 가지는 로봇암 장치는 관절의 2축을 중심으로 회전하는 것에 관한 2 자유도, 관절의 중심축을 중심으로 회전하는 것에 관한 1 자유도, 로봇암 장치에 구비되는 집게의 회전에 관한 1 자유도 등 대략 4 자유도를 가지는 것이 일반적이다. 이러한 제한적인 자유도는 로봇암 장치의 움직임을 제한할 수 있다. 이러한 제한적인 자유도를 가지는 로봇암 장치는 정밀하고 복잡한 작업이 요구되는 복강경 수술 등에서 사용하기에 부적절할 수 있다.The robot arm device having one joint has two degrees of freedom relating to rotation about the two axes of the joint, one degree of freedom about the rotation about the central axis of the joint, and one freedom about the rotation of the forceps provided on the robot arm device It is common to have approximately four degrees of freedom, such as degrees. This limited degree of freedom can limit the motion of the robotic arm device. Such a robot arm device with limited degrees of freedom may be unsuitable for use in laparoscopic surgery or the like requiring precise and complex operation.

따라서, 일반적인 수술용 로봇암 장치는 여러 개의 관절을 이용한다. 로봇암 장치의 관절수가 많을수록 자유도가 높아져 복잡하고 다양한 동작이 가능하기 때문이다. 그러나, 로봇암 장치에서 관절의 수가 많아지면 각 관절의 제어가 복잡해 질 수 있고, 제작비용이 증가할 수 있다. 또한, 복잡한 관절구조는 로봇암 장치 전체의 동작성능을 떨어트릴 수도 있다.Therefore, a general surgical robot arm device uses several joints. The greater the number of joints of the robot arm device, the higher the degree of freedom and complex and diverse operations are possible. However, if the number of joints increases in the robot arm device, the control of each joint may become complicated, and the manufacturing cost may increase. In addition, a complicated joint structure may deteriorate the operation performance of the entire robot arm device.

따라서, 본 발명의 실시예는, 비교적 간단한 구조를 가지면서 복잡하고 정밀한 동작을 수행할 수 있는 다 자유도 로봇암 장치를 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a multi-degree-of-freedom robot arm device capable of performing a complicated and precise operation while having a relatively simple structure.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

로봇암 장치의 일 실시예는, 제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 파지부; 일측이 상기 파지부와 결합하는 제1연결부; 일측이 상기 제1연결부와 결합하되, 일부는 상기 제1축을 중심으로 회전하고 다른 일부는 상기 제1축과 일치하거나 소정의 각도를 두고 형성되는 제2축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 관절부; 일측이 상기 관절부와 결합하되 상기 제2축을 중심으로 회전하여 상기 관절부를 상기 제2축을 중심으로 회전시킬 수 있도록 구비되는 제2연결부; 상기 제1연결부, 상기 관절부 및 상기 제2연결부 내부에 설치되고, 일부는 상기 제1축 방향으로 놓여 상기 제1축을 중심으로 회전하며 다른 일부는 상기 제2축 방향으로 놓여 상기 제2축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 중심회전체; 상기 제1연결부, 관절부 및 제2연결부를 관통하여 설치되되, 상기 파지부, 제1연결부, 관절부, 제2연결부 및 중심회전체의 동작을 조절하는 와이어; 및 상기 제2연결부, 중심회전체 및 와이어와 연결되되, 상기 제2연결부 및 중심회전체를 상기 제2축을 중심으로 회전시키고, 상기 와이어의 동작을 조절하는 액추에이터를 포함할 수 있다.One embodiment of the robot arm device comprises: a gripper provided to be rotatable about a first axis; A first connection part having one side engaged with the grip part; A joint part that is rotatable about a second axis, one side of which is engaged with the first connection part, and a part of which is rotated around the first axis and the other part is coincident with the first axis or formed at an angle; A second connection part coupled to one side of the joint part and rotatable about the second axis to rotate the joint part about the second axis; And a second connection portion provided inside the first connection portion, the joint portion, and the second connection portion, and a portion of the first connection portion is located in the first axis direction and rotates about the first axis, A center rotating body provided to rotate; A wire extending through the first connection portion, the joint portion, and the second connection portion, the wire controlling the operation of the grip portion, the first connection portion, the joint portion, the second connection portion, And an actuator connected to the second connection portion, the center rotator, and the wire, and rotating the second connection portion and the center rotator about the second axis, and controlling an operation of the wire.

상기 파지부는, 일측이 상기 제1연결부와 결합하는 파지부제1셀; 상기 제1축과 실질적으로 수직하게 형성되는 제3축 중심으로 회전하는 파지부제2셀; 상기 파지부제1셀 및 파지부제2셀과 각각 힌지결합하는 파지부조인트; 및 일측이 상기 파지부제2셀과 힌지결합하되, 상기 제1축 및 제3축과 실질적으로 수직하게 형성되는 제4축을 중심으로 회전가능하도록 구비되는 집게를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the gripping part comprises a gripping part 1 cell having one side engaged with the first connecting part; A second grasping member rotating about a third axis formed substantially perpendicular to the first axis; A grip part joint hinged to the one cell of the gripping part and the two cells of the gripping part; And a grip that is hinged to one of the two holding units and rotatable about a fourth axis that is substantially perpendicular to the first and third shafts.

상기 파지부조인트는 상기 파지부제1셀과 힌지결합하는 파지부제1핀과 상기 파지부제2셀과 힌지결합하는 파지부제2핀을 구비하고, 상기 파지부제1핀에는 상기 파지부조인트 양측에 각각 위치하여 상기 파지부제1핀에 결합하는 한 쌍의 파지부제1풀리(pulley)가 구비되며, 상기 파지부제2핀에는 상기 파지부조인트 양측에 각각 위치하여 상기 파지부제2핀에 결합하는 한 쌍의 파지부제2풀리가 구비되는 것일 수 있다.Wherein the grip portion joint comprises a first gripping pin for hinging with the first gripping portion cell and a second gripping portion for hinging with the second gripping portion cell, And a pair of gripper-side first pulleys coupled to the first gripper-side pin, wherein the second gripper-side pin is provided with a pair of grippers, which are respectively located on both sides of the gripper joint, It may be equipped with a secondary pulley.

상기 한 쌍의 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리에는 한 쌍의 상기 와이어가 감기어 회전하되, 한 쌍의 상기 와이어는 상기 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리 사이에서 교차하도록 감기어, 상기 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리는 서로 반대방향으로 회전하는 것일 수 있다.Wherein a pair of the wires are wound and rotated in the pair of first holding means and second holding means so that the pair of wires are wound so as to intersect between the first holding means and the second holding means, Sub-pulley 1 and pulley 2 The pulleys may be rotating in opposite directions.

상기 집게는, 한 쌍의 피스로 구비되고 상기 각각의 피스는 상기 제4축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 구비되는 것일 수 있다.The forceps may be provided as a pair of pieces, and each of the pieces may be provided so as to rotate in opposite directions about the fourth axis.

상기 집게는, 상기 상기 파지부제2셀과 힌지결합하는 집게결합핀을 구비하고, 상기 집게결합핀에는 한 쌍의 상기 집게와 상기 파지부제2셀 사이에서 상기 한 쌍의 집게를 중심으로 서로 대칭되도록 위치하여 상기 집게결합핀에 결합하는 한 쌍의 집게풀리가 구비되며, 상기 한 쌍의 집게풀리에는 한 쌍의 상기 와이어가 각각 감기어 회전하는 것일 수 있다.Wherein the forceps includes a forceps coupling pin that is hinged to the forceps cell, and wherein the forceps pivot pin is pivotally coupled to the pair of forceps pads And a pair of clamping pulleys coupled to the clamping pins are provided, and the pair of clamping wires may be wound around the pair of clamping wires.

상기 중심회전체는, 상기 액추에이터로부터 회전구동력을 전달받음에 따라, 상기 액추에이터로부터 상기 관절부까지는 오직 상기 제2축을 중심으로 회전하고, 상기 관절부로부터 상기 파지부까지는 오직 상기 제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것일 수 있다.The central rotating body rotates only from the actuator to the joint part while receiving the rotational driving force from the actuator and rotates from the joint part to the grip part only around the first axis .

상기 파지부는, 상기 중심회전체의 일측과 연결되되, 상기 중심회전체로부터 회전구동력을 전달받음에 따라 오직 상기 제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것일 수 있다.The grip portion may be connected to one side of the center rotating body so as to be rotatable only about the first axis as the rotational driving force is transmitted from the center rotating body.

상기 제1연결부는, 상기 제1축 및 상기 제2축의 교차점에서 상기 제1축 및 제2축과 실질적으로 수직한 방향으로 형성되는 제5축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것일 수 있다.The first connection portion may be provided so as to be rotatable about a fifth axis formed in a direction substantially perpendicular to the first axis and the second axis at an intersection of the first axis and the second axis.

상기 관절부는, 일측이 상기 제1연결부와 결합하는 관절부제1셀; 일측이 상기 제2연결부와 결합하는 관절부제2셀; 양측이 각각 상기 관절부제1셀 및 관절부제2셀에 힌지결합하는 제1링크; 및 상기 관절부제1셀, 관절부제2셀 및 제1링크를 서로 연결하되, 상기 제1연결부가 상기 제5축을 중심으로 회전하는 범위를 제한하는 제2링크를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the joint part comprises: a joint part 1 cell having one side engaged with the first connection part; A joint subassembly 2 cell having one side coupled with the second connection; A first link hinged to both the joint sub-assembly 1 cell and the joint sub-assembly 2 cell on both sides; And a second link for connecting the first joint, the second joint, and the first link to each other, the first link limiting a range of rotation of the first joint about the fifth axis.

상기 제1링크는 중앙부에 형성되는 슬라이딩 슬롯을 구비하고, 상기 슬라이딩 슬롯에는 가이드핀이 구비되며, 상기 제2링크는, 일측이 상기 관절부제1셀과 힌지결합하고 타측이 상기 가이드핀과 힌지결합하는 제1피스; 및 일측이 상기 관절부제2셀과 힌지결합하고 타측이 상기 가이드핀과 힌지결합하는 제2피스를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the first link is provided with a sliding slot formed at a central portion thereof and the sliding slot is provided with a guide pin, the second link is hinged on one side of the joint sub-unit 1 cell and the other side is hinge- ; And a second piece having one side hinged to the joint sub-assembly 2 cell and the other side hinged to the guide pin.

전술한 실시예의 다 자유도 로봇암 장치는, 비교적 간단한 구조를 가지면서 복잡하고 정밀한 동작을 수행할 수 있으며, 관절의 수가 적으므로 장치 전체의 제어가 용이하고, 제작비용이 저렴하고, 장치 전체의 동작성능이 우수하다.The multi-degree of freedom robot arm apparatus of the above-described embodiment can perform a complicated and precise operation while having a relatively simple structure, has a small number of joints, and thus is easy to control the entire apparatus, The operation performance is excellent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 파지부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 파지부를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 관절부를 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 관절부를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 중심회전체를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a grip portion of a multi-degree-of-freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view illustrating a grip portion of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a joint part of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are side views illustrating joints of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a center rotating body of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms specifically defined in consideration of the constitution and operation of the present invention are only for explaining the embodiments of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.

로봇암 장치는 파지부(100), 제1연결부(200), 관절부(300), 제2연결부(400), 와이어(600, 도 3 참조) 및 액추에이터(700)를 포함한다. 한편, 각 구성은 제1축(X), 제2축(Y), 제3축(Z), 제4축(A) 및 제5축(B)을 중심으로 회전한다.The robot arm device includes a grip part 100, a first connection part 200, a joint part 300, a second connection part 400, a wire 600 (see FIG. 3), and an actuator 700. On the other hand, each configuration rotates about the first axis X, the second axis Y, the third axis Z, the fourth axis A, and the fifth axis B, respectively.

제2축(Y)은 액추에이터(700)와 연결된 제2연결부(400)가 회전하는 중심축이다. 제1축(X)은 제2축(Y)과 일치하거나 소정의 각도를 두고 형성된다. 제3축(Z)은 제1축(X)과 실질적으로 수직하게 형성된다. 제4축(A)은 제1축(X) 및 제3축(Z)과 실질적으로 수직하게 형성된다. 제5축(B)은 제1축(X) 및 제2축(Y)의 교차점에서 제1축(X) 및 제2축(Y)과 실질적으로 수직한 방향으로 형성된다.The second axis Y is a central axis through which the second connection portion 400 connected to the actuator 700 rotates. The first axis X coincides with the second axis Y or is formed at a predetermined angle. The third axis (Z) is formed substantially perpendicular to the first axis (X). The fourth axis A is formed substantially perpendicular to the first axis X and the third axis Z. [ The fifth axis B is formed in a direction substantially perpendicular to the first axis X and the second axis Y at the intersections of the first axis X and the second axis Y. [

파지부(100)는, 제1축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되고, 집게(140)가 구비되어 외부의 물체를 잡고 다양한 작업을 할 수 있다.The gripper 100 is provided to be able to rotate about the first axis X and is equipped with a gripper 140 to hold an external object and perform various operations.

제1연결부(200)는, 일측이 파지부(100)와 결합하고, 타측이 관절부(300)와 결합하고 관절부(300)가 제2축(Y)을 중심으로 회전하는 경우 관절부(300)와 함께 제2축(Y)을 중심으로 회전한다. 또한, 제1연결부(200)는 제1축(X) 및 제2축(Y)의 교차점에서 제1축(X) 및 제2축(Y)과 실질적으로 수직한 방향으로 형성되는 제5축(B)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비된다.The first connection part 200 is connected to the joint part 300 when one side is coupled to the grip part 100 and the other side is coupled to the joint part 300 and the joint part 300 is rotated about the second axis Y And rotates about the second axis Y together. The first connection part 200 is connected to the first axis X and the second axis Y at a point of intersection of the first axis X and the second axis Y, (B).

관절부(300)는, 일측이 제1연결부(200)와 결합하되, 일부는 제1축(X)을 중심으로 회전하고 다른 일부는 제2축(Y)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비된다.The joint part 300 is provided so that one side is coupled to the first connection part 200 and the other part is rotatable about the first axis X and the other part is rotatable about the second axis Y. [

제2연결부(400)는, 일측이 관절부(300)와 결합하되 제2축(Y)을 중심으로 회전하여 관절부(300)를 제2축(Y)을 중심으로 회전시킬 수 있도록 구비되고, 타측은 액추에이터(700)와 연결되어 액추에이터(700)로부터 회전구동력을 전달받는다.The second connection part 400 is provided so that one side of the second connection part 400 is coupled to the joint part 300 and rotates about the second axis Y to rotate the joint part 300 about the second axis Y, Is connected to the actuator 700 and receives rotational driving force from the actuator 700.

와이어(600)는, 제1연결부(200), 관절부(300) 및 제2연결부(400)를 관통하여 설치되되, 파지부(100), 제1연결부(200), 관절부(300), 제2연결부(400) 및 중심회전체(500, 도 4 참조)의 동작을 조절한다. 와이어(600)는 액추에이터(700)에 연결되고, 액추에이터(700)에 의해 동작이 조절된다.The wire 600 is installed through the first connection part 200, the joint part 300 and the second connection part 400 and includes a grip part 100, a first connection part 200, a joint part 300, Thereby controlling the operation of the connecting portion 400 and the center rotary body 500 (see Fig. 4). The wire 600 is connected to the actuator 700, and its operation is controlled by the actuator 700.

액추에이터(700)는, 제2연결부(400), 중심회전체(500) 및 와이어(600)와 연결되되, 제2연결부(400) 및 중심회전체(500)를 제2축(Y)을 중심으로 회전시키고, 와이어(600)의 동작을 조절한다.The actuator 700 is connected to the second connecting portion 400, the center rotating body 500 and the wire 600. The second connecting portion 400 and the center rotating body 500 are connected to the center of the second axis Y, And adjusts the operation of the wire 600.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 파지부(100)를 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 파지부(100)를 나타낸 측면도이다.2 is a perspective view illustrating a grip unit 100 of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side view showing a grip unit 100 of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.

파지부(100)는 파지부제1셀(110), 파지부제2셀(120) 및 파지부조인트(130)를 포함한다.The grip portion 100 includes a grip portion 1 cell 110, a grip portion 2 cell 120, and a grip portion joint 130.

파지부제1셀(110)은 일측이 제1연결부(200)와 결합하고, 제5축(B)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비된다. 또한, 파지부제1셀(110)은 중심회전체(500)와 연결되어 중심회전체(500)로부터 회전구동력을 전달받으며, 제2연결부(400)가 회전하지 않고 중심회전체(500)만 회전하는 경우 오직 제1회전축을 중심으로 회전할 수 있고, 파지부제1셀(110)을 포함하는 파지부(100) 전체도 오직 제1회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서, 파지부(100)는 중심회전체(500)의 일측과 연결되되, 중심회전체(500)로부터 회전구동력을 전달받음에 따라 오직 제1축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비될 수 있다.The first holding part 110 of the holding part 110 is coupled to the first connecting part 200 on one side and is rotatable about the fifth axis B. The first holding unit 110 is connected to the center rotating body 500 to receive rotational driving force from the center rotating body 500 and rotate only the center rotating body 500 without rotating the second connecting unit 400. [ The grip portion 100 including the grasping unit 1 cell 110 can rotate only about the first rotation axis. Accordingly, the grip unit 100 is connected to one side of the center rotating body 500 and is provided to be able to rotate around the first axis X only when receiving the rotational driving force from the center rotating body 500 .

파지부제2셀(120)은 제3축(Z)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되고, 파지부조인트(130)와 집게(140)가 힌지결합한다.The gripping part 2 cell 120 is provided so as to be rotatable around the third axis Z and the grip part joint 130 and the gripper 140 are hinged to each other.

파지부조인트(130)는 파지부제1셀(110) 및 파지부제2셀(120)과 각각 힌지결합하여 파지부제2셀(120) 및 집게(140)가 제3축(Z)을 중심으로 회전할 수 있도록 하고, 파지부제1핀(131), 파지부제2핀(132), 파지부제1풀리(133) 및 파지부제2풀리(134)를 포함한다.The grip part joint 130 is hinged to the grip part 1 cell 110 and the grip part 2 cell 120 so that the grip part 2 cell 120 and the gripper 140 rotate about the third axis Z And includes a grip 1 pin 131, a grip 2 pin 132, a gripper 1 pulley 133, and a gripper 2 pulley 134.

파지부제1핀(131)은 파지부조인트(130)와 파지부제1셀(110)을 힌지결합시키고, 파지부제2핀(132)은 파지부조인트(130)와 파지부제2셀(120)을 힌지결합시킨다.The gripping part 1 pin 131 is hinged to the gripping part joint 130 and the gripping part 1 cell 110 and the gripping part 2 pin 132 is engaged with the grip part joint 130 and the gripping part 2 cell 120 Hinged.

파지부제1풀리(133)는 한 쌍으로 구비되고, 파지부조인트(130) 양측에 각각 위치하여 파지부제1핀(131)에 결합한다. 파지부제2풀리(134)는 한 쌍으로 구비되고, 파지부조인트(130) 양측에 각각 위치하여 파지부제2핀(132)에 결합한다.The first pulleys 133 are provided on both sides of the grip part joint 130 and are coupled to the first pin 131 of the grip part. The gripping part two pulleys 134 are provided as a pair and are respectively located on both sides of the grip part joint 130 and are coupled to the gripping part 2 pin 132.

한 쌍의 파지부제1풀리(133) 및 파지부제2풀리(134)에는 제1와이어(610)와 제2와이어(620)로 구성되는 한 쌍의 와이어(600)가 감기어 회전하되, 제1와이어(610)와 제2와이어(620)는 파지부제1풀리(133) 및 파지부제2풀리(134) 사이에서 교차하도록 감긴다. 따라서, 제1와이어(610)와 제2와이어(620)의 동작 시 파지부제1풀리(133) 및 파지부제2풀리(134)는 서로 반대방향으로 회전한다.A pair of wires 600 composed of a first wire 610 and a second wire 620 are wound and rotated in a pair of the first and second pulleys 133 and 134, The wire 610 and the second wire 620 are wound so as to intersect between the first holding pulley 133 and the second holding pulley 134. [ Accordingly, when the first wire 610 and the second wire 620 are operated, the first and second pulleys 133 and 134 rotate in opposite directions to each other.

집게(140)는 일측이 파지부제2셀(120)과 힌지결합하되, 제4축(A)을 중심으로 회전가능하도록 구비되고 집게결합핀(141) 및 집게풀리(142)를 포함한다.The tongue 140 is hinged on one side of the grip unit 2 cell 120 and is rotatable around a fourth axis A and includes a tongue coupling pin 141 and a tongue pulley 142.

집게결합핀(141)은 집게(140)와 파지부제2셀(120)을 힌지결합시킨다. 집게풀리(142)는 한 쌍의 집게(140)와 파지부제2셀(120) 사이에서 한 쌍의 집게(140)를 중심으로 서로 대칭되도록 위치하여 집게결합핀(141)에 결합하고, 한 쌍의 집게풀리(142)에는 한 쌍의 상기 와이어(600)가 각각 감기어 회전한다.The tongue coupling pin 141 hinges the gripper 140 and the gripper 2 cell 120. The clamping pulley 142 is disposed to be symmetrical with respect to a pair of clamps 140 between the pair of clamps 140 and the clamping two cells 120 and is coupled to the clamping coupling pin 141, A pair of the wires 600 are wound around the twist pulleys 142 of the wire harness.

집게(140)는 집게풀리(142)가 회전함으로써 외부의 물체를 잡고 다양한 작업을 할 수 있다. 집게(140)는 제4축(A)을 중심으로 회전가능하도록 구비되고, 외부 물체를 잡을 수 있도록, 한 쌍의 피스로 구비되고 각각의 피스는 제4축(A)을 중심으로 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 구비된다.The forceps 140 can rotate the forceps pulley 142 to hold an external object and perform various operations. The tongue 140 is provided so as to be rotatable around the fourth axis A and is provided with a pair of pieces so as to hold an external object, As shown in Fig.

제1와이어(610)와 제2와이어(620)는 액추에이터(700)에 의해 동작이 조절되고, 그 동작에 따라 파지부(100) 전체의 동작이 조절된다.The operation of the first wire 610 and the second wire 620 is controlled by the actuator 700, and the operation of the entire gripper 100 is adjusted according to the operation.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 관절부(300)를 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 관절부(300)를 나타낸 측면도이다.4 is a perspective view illustrating a joint 300 of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 and 6 are side views showing a joint 300 of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.

관절부(300)는 관절부제1셀(310), 관절부제2셀(320), 제1링크(330) 및 제2링크(340)를 포함한다.The joint part 300 includes a joint part 1 cell 310, a joint part 2 cell 320, a first link 330, and a second link 340.

관절부제1셀(310)은 일측이 상기 제1연결부(200)와 결합하고, 제1연결부(200)와 함께 제5축(B)을 중심으로 회전한다. 관절부제2셀(320)은 일측이 상기 제2연결부(400)와 결합하고 제2연결부(400)와 함께 제2축(Y)을 중심으로 회전한다.The first joint 310 of the joint part 1 is engaged with the first joint 200 and the first joint 200 rotates about the fifth axis B. The joint subassembly 2 cell 320 is coupled to the second connection part 400 on one side and rotates about the second axis Y together with the second connection part 400.

제1링크(330)는 한 쌍으로 구비되고, 양측이 각각 관절부제1셀(310) 및 관절부제2셀(320)에 힌지결합하며, 한 쌍의 제1링크(330) 중 적어도 하나에 슬라이딩 슬롯(331) 및 가이드핀(332)이 구비될 수 있다.The first links 330 are paired with each other and are hinged to the joint sub-assembly 1 cell 310 and the joint sub-assembly 2 cell 320, respectively. The first link 330 is slidably coupled to at least one of the pair of first links 330, A slot 331 and a guide pin 332 may be provided.

슬라이딩 슬롯(331)은 제1링크(330)의 중앙부에 가이드핀(332)이 왕복운동할 수 있도록 제1링크(330)의 횡방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성된다. 가이드핀(332)은 슬라이딩 슬롯(331)에 구비되어 슬라이딩 슬롯(331)이 형성하는 길이의 제한을 받으며 슬라이딩 슬롯(331)을 따라 왕복운동한다.The sliding slot 331 is formed to have a predetermined length in the transverse direction of the first link 330 so that the guide pin 332 reciprocates at the center of the first link 330. The guide pin 332 is provided in the sliding slot 331 and reciprocates along the sliding slot 331 under the restriction of the length formed by the sliding slot 331.

제2링크(340)는 관절부제1셀(310), 관절부제2셀(320) 및 제1링크(330)를 서로 연결하되, 제1연결부(200)가 제5축(B)을 중심으로 회전하는 범위를 제한하며, 제1피스(341)와 제2피스(342)를 포함한다.The second link 340 connects the first joint 310 with the second joint 320 and the first link 330 such that the first joint 200 is centered on the fifth axis B, And includes a first piece 341 and a second piece 342. As shown in FIG.

제1피스(341)는 일측이 관절부제1셀(310)과 힌지결합하고 타측이 가이드핀(332)과 힌지결합한다. 제2피스(342)는 일측이 상기 관절부제2셀(320)과 힌지결합하고 타측이 상기 가이드핀(332)과 힌지결합한다. 제1연결부(200)가 제5축(B)을 중심으로 회전하는 경우 제1피스(341)와 제2피스(342)는 가이드핀(332)을 중심으로 회전하여 제1피스(341)와 제2피스(342)의 사이각이 커진다. 제1피스(341)와 제2피스(342)의 회전범위는 슬라이딩 슬롯(331)에 의해 제한되고, 제1연결부(200)의 제5축(B)을 중심으로 회전하는 범위는 제1피스(341)와 제2피스(342)의 회전범위가 제한됨에 따라 함께 제한된다.One side of the first piece 341 is hinged to the joint sub-assembly 1 cell 310 and the other side is hinged to the guide pin 332. One side of the second piece 342 is hinged to the joint part 2 cell 320 and the other side is hinged to the guide pin 332. The first piece 341 and the second piece 342 are rotated around the guide pin 332 to rotate the first piece 341 and the second piece 342 about the fifth axis B, The angle between the second pieces 342 becomes larger. The range of rotation of the first piece 341 and the second piece 342 is limited by the sliding slot 331 and the range of rotation of the first connection part 200 about the fifth axis B is the first piece 341, Are limited together as the range of rotation of the first piece 341 and the second piece 342 is limited.

제2연결부(400)의 제5축(B)을 중심으로 회전하는 동작은 제1와이어(610)와 제2와이어(620)의 동작에 의해 조절된다.The operation of rotating the second connection part 400 about the fifth axis B is controlled by the operation of the first wire 610 and the second wire 620.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다 자유도 로봇암 장치의 중심회전체(500)를 나타낸 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view showing a center rotating body 500 of a multi-degree of freedom robot arm apparatus according to an embodiment of the present invention.

중심회전체(500)는 벤딩 변형은 발생하지만 비틀림 변형은 거의 없는 재질로 형성된다. 액추에이터(700)가 중심회전체(500)를 회전시키면, 중심회전체(500)는 관절부(300) 부위에서 반경방향을 따라 일부는 신장되고 일부는 압축되는 벤딩이 연속적으로 발생하지만, 제1축(X)이 실질적으로 고정된 상태에서 제1축(X)을 중심으로 회전할 수 있다.The center rotary body 500 is formed of a material which causes bending deformation but has little torsional deformation. When the actuator 700 rotates the central rotating body 500, the central rotating body 500 continuously bends along the radial direction at the joint 300 in the radial direction and partially compresses. However, Can rotate about the first axis (X) in a state where the first axis (X) is substantially fixed.

따라서, 중심회전체(500)는 액추에이터(700)로부터 회전구동력을 전달받음에 따라, 액추에이터(700)로부터 관절부(300)까지는 오직 상기 제2축(Y)을 중심으로 회전하고, 관절부(300)로부터 파지부(100)까지는 오직 제1축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 구비될 수 있다.The central rotating body 500 rotates about the second axis Y from the actuator 700 to the joint 300 only by receiving the rotational driving force from the actuator 700, The grip portion 100 can be rotated around the first axis X only.

따라서, 중심회전체(500)와 직접 연결되는 파지부(100)는 제1축(X)이 실질적으로 고정된 상태에서 제1축(X)을 중심으로 회전하는 동작을 할 수 있다.Therefore, the gripper 100 directly connected to the center rotary body 500 can rotate about the first axis X in a state where the first axis X is substantially fixed.

본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.While only a few are described above in connection with the embodiments of the present invention, various other forms of implementation are possible. The technical contents of the embodiments described above may be combined in various forms other than the mutually incompatible technologies, and may be implemented in a new embodiment through the same.

X: 제1축 Y: 제2축
Z: 제3축 A: 제4축
B: 제5축 100: 파지부
110: 파지부제1셀 120: 파지부제2셀
130: 파지부조인트 131: 파지부제1핀
132: 파지부제2핀 133: 파지부제1풀리
134: 파지부제2풀리 140: 집게
141: 집게결합핀 142: 집게풀리
200: 제1연결부 300: 관절부
310: 관절부제1셀 320: 관절부제2셀
330: 제1링크 331: 슬라이딩 슬롯
332: 가이드핀 340: 제2링크
341: 제1피스 342: 제2피스
400: 제2연결부 500: 중심회전체
600: 와이어 610: 제1와이어
620: 제2와이어 700: 액추에이터X: 1st axis Y: 2nd axis
Z: 3rd axis A: 4th axis
B: fifth axis 100: grip section
110: Finger part 1 cell 120: Finger part 2 cell
130: grip part joint 131: gripping part 1 pin
132: Finger part 2 Pin 133: Finger part 1 Pulley
134: Finger part 2 Pulley 140: Tongs
141: Tongue coupling pin 142: Tongue pulley
200: first connection part 300: joint part
310: joint sub-assembly 1 cell 320: joint sub-assembly 2 cell
330: first link 331: sliding slot
332: guide pin 340: second link
341: first piece 342: second piece
400: second connection part 500:
600: wire 610: first wire
620: second wire 700: actuator

Claims (11)

제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 파지부;
일측이 상기 파지부와 결합하는 제1연결부;
일측이 상기 제1연결부와 결합하되, 일부는 상기 제1축을 중심으로 회전하고 다른 일부는 상기 제1축과 일치하거나 소정의 각도를 두고 형성되는 제2축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 관절부;
일측이 상기 관절부와 결합하되 상기 제2축을 중심으로 회전하여 상기 관절부를 상기 제2축을 중심으로 회전시킬 수 있도록 구비되는 제2연결부;
상기 제1연결부, 상기 관절부 및 상기 제2연결부 내부에 설치되고, 일부는 상기 제1축 방향으로 놓여 상기 제1축을 중심으로 회전하며 다른 일부는 상기 제2축 방향으로 놓여 상기 제2축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 중심회전체;
상기 제1연결부, 관절부 및 제2연결부를 관통하여 설치되되, 상기 파지부, 제1연결부, 관절부, 제2연결부 및 중심회전체의 동작을 조절하는 와이어; 및
상기 제2연결부, 중심회전체 및 와이어와 연결되되, 상기 제2연결부 및 중심회전체를 상기 제2축을 중심으로 회전시키고, 상기 와이어의 동작을 조절하는 액추에이터
를 포함하되,
상기 제1연결부는,
상기 제1축 및 상기 제2축의 교차점에서 상기 제1축 및 제2축과 수직한 방향으로 형성되는 제5축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.A grasping portion rotatable about a first axis;
A first connection part having one side engaged with the grip part;
A joint part that is rotatable about a second axis, one side of which is engaged with the first connection part, and a part of which is rotated around the first axis and the other part is coincident with the first axis or formed at an angle;
A second connection part coupled to one side of the joint part and rotatable about the second axis to rotate the joint part about the second axis;
And a second connection portion provided inside the first connection portion, the joint portion, and the second connection portion, and a portion of the first connection portion is located in the first axis direction and rotates about the first axis, A center rotating body provided to rotate;
A wire extending through the first connection portion, the joint portion, and the second connection portion, the wire controlling the operation of the grip portion, the first connection portion, the joint portion, the second connection portion, And
An actuator that is connected to the second connection unit, the center rotation unit, and the wire, rotates the second connection unit and the center rotation unit around the second axis,
, ≪ / RTI &
The first connection part
And a fifth axis formed in a direction perpendicular to the first axis and the second axis at an intersection of the first axis and the second axis. 제1항에 있어서,
상기 파지부는,
일측이 상기 제1연결부와 결합하는 파지부제1셀;
상기 제1축과 실질적으로 수직하게 형성되는 제3축 중심으로 회전하는 파지부제2셀;
상기 파지부제1셀 및 파지부제2셀과 각각 힌지결합하는 파지부조인트; 및
일측이 상기 파지부제2셀과 힌지결합하되, 상기 제1축 및 제3축과 수직하게 형성되는 제4축을 중심으로 회전가능하도록 구비되는 집게
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.The method according to claim 1,
The gripping portion includes:
A first holding part having one side engaged with the first connecting part;
A second grasping member rotating about a third axis formed substantially perpendicular to the first axis;
A grip part joint hinged to the one cell of the gripping part and the two cells of the gripping part; And
And a second shaft rotatably coupled to the first and second shafts, the first and second shafts being hingedly coupled to the first and second shafts,
The robot arm device comprising: 제2항에 있어서,
상기 파지부조인트는 상기 파지부제1셀과 힌지결합하는 파지부제1핀과 상기 파지부제2셀과 힌지결합하는 파지부제2핀을 구비하고,
상기 파지부제1핀에는 상기 파지부조인트 양측에 각각 위치하여 상기 파지부제1핀에 결합하는 한 쌍의 파지부제1풀리(pulley)가 구비되며,
상기 파지부제2핀에는 상기 파지부조인트 양측에 각각 위치하여 상기 파지부제2핀에 결합하는 한 쌍의 파지부제2풀리가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the grip part joint comprises a pin 1 of a grip part hinged to the grip part 1 cell and a grip part 2 pin hinged to the grip part 2 cell,
The first pin of the gripper unit is provided with a pair of gripper pulleys which are respectively located on both sides of the gripper joint and are coupled to the pin of the gripper unit,
And a pair of gripping part two pulleys, which are respectively located on both sides of the gripping part joint and engage with the two gripping parts of the gripping part, are provided on the two gripping parts of the gripping part. 제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리에는 한 쌍의 상기 와이어가 감기어 회전하되, 한 쌍의 상기 와이어는 상기 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리 사이에서 교차하도록 감기어, 상기 파지부제1풀리 및 파지부제2풀리는 서로 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.The method of claim 3,
Wherein a pair of the wires are wound and rotated in the pair of first holding means and second holding means so that the pair of wires are wound so as to intersect between the first holding means and the second holding means, And the pulleys of the first sub-pulley and the second pulley are rotated in opposite directions to each other. 제2항에 있어서,
상기 집게는,
한 쌍의 피스로 구비되고 상기 각각의 피스는 상기 제4축을 중심으로 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.3. The method of claim 2,
The tongue
Wherein each of the pieces is provided so as to be rotatable in opposite directions about the fourth axis. 제5항에 있어서,
상기 집게는,
상기 상기 파지부제2셀과 힌지결합하는 집게결합핀을 구비하고,
상기 집게결합핀에는 한 쌍의 상기 집게와 상기 파지부제2셀 사이에서 상기 한 쌍의 집게를 중심으로 서로 대칭되도록 위치하여 상기 집게결합핀에 결합하는 한 쌍의 집게풀리가 구비되며,
상기 한 쌍의 집게풀리에는 한 쌍의 상기 와이어가 각각 감기어 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.6. The method of claim 5,
The tongue
And a jaw coupling pin hinged to the second holder cell,
Wherein the clamping pin includes a pair of clamping pulleys positioned to be symmetrical with respect to the pair of clamping members between a pair of clamping members and the clamping member and coupled to the clamping coupling pin,
And a pair of the wires are wound around the pair of gripper pulleys to rotate. 제1항에 있어서,
상기 중심회전체는,
상기 액추에이터로부터 회전구동력을 전달받음에 따라, 상기 액추에이터로부터 상기 관절부까지는 오직 상기 제2축을 중심으로 회전하고, 상기 관절부로부터 상기 파지부까지는 오직 상기 제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.The method according to claim 1,
Wherein the center rotating body includes:
Wherein the first and second shafts are rotatable about the second axis only from the actuator to the joint as the rotational driving force is transmitted from the actuator and the first shaft is rotatable only from the joint to the grip. . 제7항에 있어서,
상기 파지부는,
상기 중심회전체의 일측과 연결되되, 상기 중심회전체로부터 회전구동력을 전달받음에 따라 오직 상기 제1축을 중심으로 회전할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.8. The method of claim 7,
The gripping portion includes:
Wherein the robot arm is rotatably connected to one side of the central rotating body so as to rotate only about the first axis when a rotational driving force is transmitted from the center rotating body. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 관절부는,
일측이 상기 제1연결부와 결합하는 관절부제1셀;
일측이 상기 제2연결부와 결합하는 관절부제2셀;
양측이 각각 상기 관절부제1셀 및 관절부제2셀에 힌지결합하는 제1링크; 및
상기 관절부제1셀, 관절부제2셀 및 제1링크를 서로 연결하되, 상기 제1연결부가 상기 제5축을 중심으로 회전하는 범위를 제한하는 제2링크
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.The method according to claim 1,
The joint part
A joint subassembly 1 cell having one side engaged with the first connection;
A joint subassembly 2 cell having one side coupled with the second connection;
A first link hinged to both the joint sub-assembly 1 cell and the joint sub-assembly 2 cell on both sides; And
A second link for limiting the range in which the first connecting portion rotates about the fifth axis, and a second link for connecting the first joint, the second joint,
The robot arm device comprising: 제10항에 있어서,
상기 제1링크는 중앙부에 형성되는 슬라이딩 슬롯을 구비하고, 상기 슬라이딩 슬롯에는 가이드핀이 구비되며,
상기 제2링크는,
일측이 상기 관절부제1셀과 힌지결합하고 타측이 상기 가이드핀과 힌지결합하는 제1피스; 및
일측이 상기 관절부제2셀과 힌지결합하고 타측이 상기 가이드핀과 힌지결합하는 제2피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암 장치.11. The method of claim 10,
The first link includes a sliding slot formed at a central portion thereof. The sliding slot is provided with a guide pin,
Wherein the second link comprises:
A first piece having one side hinged to the joint sub-assembly 1 cell and the other side hinged to the guide pin; And
And a second piece having one side hinged to the joint sub-assembly 2 cell and the other side hinged to the guide pin.
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