KR101559695B1

KR101559695B1 - 로봇 손가락 기구

Info

Publication number: KR101559695B1
Application number: KR1020150007372A
Authority: KR
Inventors: 최혁렬; 유원석; 이영훈; 김용범; 강기태; 이건규; 김안나
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2015-10-27

Abstract

본 발명은 로봇 손가락 기구에 관한 것으로, 지지대, 상기 지지대와 제1 관절에 의해 연결되는 제1 마디 및 상기 제1 마디와 제2 관절에 의해 연결되는 제2 마디로 구성되는 마디부; 및 제1 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 시계방향으로 회전될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하며, 제2 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 반시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 반시계방향으로 회정될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하는 관절 구동부; 를 포함할 수 있다.

Description

로봇 손가락 기구{Finger mechanism for robot}

본 발명은 로봇 손가락 기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 근위지절관절이 회동할 수 없는 상태에서도 원위지절관절이 움직일 수 있는 로봇 손가락 기구에 관한 것이다.

일반적으로 유인원의 엄지손가락을 제외한 나머지 손가락들은 각각 3개의 손가락뼈들로 구성된다. 유인원 중 사람의 손가락뼈를 지절이라고 한다. 사람의 몸체로부터 가장 가까운 위치에 있는 지절을 기절골, 가운데 지절을 중절골 및 맨 끝 지절을 말절골이라 한다. 말절골과 중절골 사이의 관절을 원위지절관절(DIP joint : distal interpharyngeal joint)이라고 한다. 또한, 중절골과 기절골 사이의 관절은 근위지절관절(PIP joint : proximal interpharyngeal joint) 이라고 한다.

한편, 인간형 로봇은 인간과 유사한 행동을 가질 수 있도록 개발되고 있다. 인간형 로봇은 인간과 유사한 행동을 하기 위해 보다 정밀한 동작을 위한 로봇 손이 개발되고 있으며, 이러한 로봇 손은 보다 정밀한 동작을 위해 정교한 동작을 할 수 있는 로봇 손가락 기구가 요구된다. 종래의 로봇 손가락 기구를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 로봇 손가락 기구의 예시도이다. 종래의 로봇 손가락 기구는 도 1에 도시된바와 같이 기절골(1), 중절골(2), 말절골(3) 및 관절운동기구(4a,4b,4c,4d,4e)로 구성된다.

기절골(1)은 상측에 힌지부(도면부호 미기재)가 형성되고 관절을 구동시키기 위한 구동력을 발생하는 모터(미도시)가 내측에 설치된다. 힌지부는 핀축(도면부호 미기재)이 설치되며, 이 핀축과 모터에 관절운동기구(4a,4b,4c,4d,4e) 중 원위지절관절을 구성하는 다수개의 베벨 기어(4a,4b)가 설치된다. 다수개의 베벨 기어(4a,4b)는 서로 교차되도록 설치되어 모터에서 발생된 구동력을 전달받는다. 이러한 다수개의 베벨 기어(4a,4b) 중 베벨 기어(4a)는 모터와 연결되어 모터에서 발생된 구동력을 전달받으며, 베벨 기어(4b)는 기절골(1)의 핀축에 설치되어 기절골(1)의 핀축을 회전시킨다. 기절골(1)의 핀축이 회전되면 이 핀축의 양측에 각각 설치된 와이어링(wire ring)(4c)이 베벨 기어(4b)와 연동되어 회전된다.

중절골(2)은 기절골(1)의 핀축과 말절골(3)의 핀축(도면부호 미기재)에 설치되어 제1마디(1)의 핀축의 회전에 연동되어 회동된다.

말절골(3)은 핀축의 양측에 각각 회전부(4e)가 설치되며, 회전부(4e)는 와이어(4d)로 와이어링(4c)과 연결되며, 와이어(4d)는 회전력을 올바른 방향으로 전달하기 위하여 어긋난 형태로 연결된다. 와이어(4d)는 베벨 기어(4b)에 연동되어 회전되는 와이어링(4c)의 회전에 의해 회전되어 말절골(3)을 회동시킨다.

더욱 상세하게는, 말절골(3)은 회전부(4e)에 연결된 와이어(4d)가 당겨지는 방향으로 회동되며, 말절골(3)은 회전부(4e)와 힌지부의 핀축에 설치되어 중절골(2)의 회동에 따라 종속적으로 이동하여 물체를 잡거나 해제하기 위한 굽힘과 펴짐 운동을 하게 된다.

이와 같이 종래의 로봇 손가락 기구와 같이 기절골(1), 중절골(2) 및 말절골(3)이 관절운동기구의 베벨 기어와 와이어로 연결되는 경우, 베벨 기어의 회전에 따라 중절골(2)이 회동되어 이동됨과 아울러 베벨 기어의 회전에 따라 와이어링과 회전부 사이를 회전하는 와이어가 연동되어 회전됨으로써, 말절골(3)이 회동되어 이동하게 된다.

도 1에서와 같이 종래의 로봇 손가락 기구는 원위지절관절의 회동과 근위지절관절의 회동이 서로 연동되는 구조를 갖도록 형성되므로, 각 관절은 독립적으로 회동할 수 없다. 물체에 의해 근위지절관절이 회동하지 못하는 경우, 원위지절관절은 근위지절관절의 회동에 의해 동작하므로 회동할 수 없다. 사용자가 원위지절관절을 강제로 회동시키기 위해 구동력을 강제로 제공하여도 로봇 손가락은 정지된 상태의 근위지절관절과 소정 각도 이상 굽혀질 수 없는 원위지절관절에 의해 대상체를 불완전한 상태로 파지하게 된다. 상기와 같은 경우 파지된 대상체가 로봇 손가락에서 이탈할 수 있으며, 강제로 공급되는 구동력에 의해 로봇 손가락의 구성부들이 파손될 수 있다.

이에, 로봇 손가락의 근위지절관절이 회동하지 못하는 경우에도 원위지절관절이 독립적으로 회동할 수 있는 로봇 손가락 기구의 개발이 필요하다.

KR

1020130051357

A

본 발명의 목적은 로봇 손가락의 근위지절관절이 회동하지 못하는 경우에도 원위지절관절이 독립적으로 회동할 수 있는 로봇 손가락 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구는, 지지대, 상기 지지대와 제1 관절에 의해 연결되는 제1 마디 및 상기 제1 마디와 제2 관절에 의해 연결되는 제2 마디로 구성되는 마디부; 및 제1 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 시계방향으로 회전될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하며, 제2 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 반시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 반시계방향으로 회정될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하는 관절 구동부; 를 포함할 수 있다.

상기 관절 구동부는, 상기 지지대의 외면에 각각 위치하며, 상기 지지대의 길이 방향을 따라 이동 가능하며, 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 시계방향으로 회전시키는 제1 움직 풀리 및 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 반시계방향으로 회전시키는 제2 움직 풀리를 포함하고, 상기 제1 구동 동작에 의해 상기 제1 움직 풀리가 상기 제1 관절로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 제2 구동 동작에 의해 상기 제2 움직 풀리가 상기 제1 관절로부터 멀어지는 방향으로 이동한다.

상기 관절 구동부는, 제1 견인 링크에 의해 상기 제1 움직 풀리와 연결되며, 제2 견인에 의해 상기 제2 움직 풀리와 연결된 회전 구동부를 더 포함하고, 상기 회전 구동부가 일방향으로 회전할 때 상기 제1 견인 링크가 상기 제1 움직 풀리를 당기고, 상기 회전 구동부가 타방향으로 회전할 때 상기 제2 견인 링크가 상기 제2 움직 풀리를 당기며, 상기 회전 구동부의 일방향 회전이 상기 제1 구동 동작이며, 상기 회전 구동부의 타방향 회전이 상기 제2 구동 동작이다.

상기 관절 구동부는, 상기 제1 견인 링크에 의해 상기 제1 움직 풀리와 연결된 제1 회전 구동부; 및 상기 제2 견인 링크에 의해 상기 제2 움직 풀리와 연결된 제2 회전 구동부; 를 더 포함하고, 상기 제1 회전 구동부가 회전할 때 상기 제1 견인 링크가 상기 제1 움직 풀리를 당기고, 상기 제2 회전 구동부가 회전할 때 상기 제2 견인 링크가 상기 제2 움직 풀리를 당기며, 상기 제1 회전 구동부의 회전이 상기 제1 구동 동작이며, 상기 제2 회전 구동부의 회전이 상기 제2 구동 동작이다.

상기 제1 견인 링크는 일단이 상기 제1 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 회전 구동부에 일방향으로 감긴 상태로 타단이 상기 회전 구동부에 고정되어 있고, 상기 제2 견인 링크는 일단이 상기 제2 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 회전 구동부에 타방향으로 감긴 상태로 타단이 상기 회전 구동부에 고정되어 있다.

상기 제1 견인 링크는 일단이 상기 제1 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 제1 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 상기 제1 회전 구동부에 고정되어 있고, 상기 제2 견인 링크는 일단이 상기 제2 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 제2 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 상기 제2 회전 구동부에 고정되어 있다.

일단이 상기 제1 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제1 관절의 회전 홈을 반시계방향으로 감으며, 상기 제1 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 타단이 상기 제2 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제2 관절의 회전 홈을 반시계방향으로 감는 제1 링크; 및 일단이 상기 제1 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제1 관절의 회전 홈을 시계방향으로 감으며, 상기 제2 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 타단이 상기 제2 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제2 관절의 회전 홈을 시계방향으로 감는 제2 링크; 를 포함할 수 있다.

상기 제1 관절을 관통하는 관통홀을 더 포함하고, 상기 제1 링크는 상기 제1 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 상기 제2 관절로 이어지는 부분이 상기 관통홀을 통과하며, 상기 제2 링크는 상기 제2 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 상기 제2 관절로 이어지는 부분이 상기 관통홀을 통과할 수 있다.

상기 관통홀은, 상기 제1 관절의 회전 홈의 폭 이하의 직경으로 형성될 수 있다.

상기 관통홀은, 상기 관통홀의 내부에 형성된 격벽에 의해 상기 제1 링크가 관통하는 제1 공간과 상기 제2 링크가 관통하는 제2 공간으로 나뉘어져 있다.

상기 제1 관절의 회전 홈은, 상기 제1 링크가 위치하는 제1 회전 홈과 상기 제2 링크가 위치하는 제2 회전 홈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 로봇 손가락의 근위지절관절이 회동하지 못하는 경우에도 원위지절관절이 독립적으로 회동할 수 있다.

도 1은 종래의 로봇 손가락 기구를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구의 제1 관절을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구의 제1 관절의 관통구를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구가 근위지절관절이 회전하지 못하는 경우, 원위지절관절이 독립적으로 회전하는 모습을 도시한 예시도.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구를 하기 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구를 도시한 예시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구는 마디부와 관절 구동부를 포함할 수 있다.

마디부는 지지대(111), 지지대(111)와 제1 관절(121)에 의해 연결되는 제1 마디(112) 및 제1 마디(112)와 제2 관절(122)에 의해 연결되는 제2 마디(113)를 포함할 수 있다.

제1 관절(121)과 제2 관절(122)은 하기 설명될 제1 링크(151)와 제2 링크(152)가 감길 수 있는 적어도 하나의 회전 홈(미도시)을 각각 구비할 수 있으며, 제1 관절(121)과 제2 관절(122)은 제1 링크(151) 또는 제2 링크(152)의 이동에 따라 회동할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제1 관절(121)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구의 제1 관절(121)을 도시한 예시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구의 제1 관절의 관통구를 도시한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 제1 관절(121)에는 회전 홈(미도시)과 관통구(121-4)가 구비될 수 있다.

제1 관절(121)의 회전 홈에는 제1 링크(151)가 감길 수 있는 제1 링크 회전 홈(121-2)과 제2 링크(152)가 감길 수 있는 제2 링크 회전 홈(121-3)이 포함될 수 있다. 여기서 제1 링크 회전 홈(121-2)과 제2 링크 회전 홈(121-3)은 제1 관절(121)의 회전 홈의 외면에 돌출되어 형성된 격벽(121-1)에 의해 서로 구분될 수 있다.

또한, 제1 관절(121)의 회전 홈(미도시)에는 제1 링크(151)의 일단 또는 제2 링크(152)의 일단이 고정될 수 있는 고정부(미도시)가 구비될 수 있다.

고정부는 제1 링크(151)의 일단이 고정되는 제1 링크 고정부(미도시)와 제2 링크(152)의 일단이 고정되는 제2 링크 고정부(미도시)를 포함할 수 있다.

관통구(121-4)는 제1 링크(151) 및 제2 링크(152)가 이동할 수 있는 내부 공간을 구비할 수 있다.

또한, 관통구(121-4)는 제1 관절(121)의 회전 홈의 폭 이하의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

관통구(121-4)의 내부 공간은 서로 구분되는 제1 공간과 제2 공간으로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 도 4를 참조하면, 제1 링크(151)의 관통구(121-4)의 내부 공간에는 내부 공간에 형성된 격벽(121-1)에 의해 서로 구분되는 제1 링크(151)가 관통하여 이동할 수 있는 제1 공간(121-4a)과 제2 링크(152)가 관통하여 이동할 수 있는 제2 공간(121-4b)이 구비될 수 있다.

제2 관절(122)의 회전 홈(미도시)은 제1 링크(151)가 감길 수 있는 제1 링크 회전 홈(미도시)과 제2 링크(152)가 감길 수 있는 제2 링크 회전 홈(미도시)으로 구성될 수 있다. 여기서 제1 링크 회전 홈과 제2 링크 회전 홈은 제2 관절(122)의 회전 홈의 외면에 돌출되어 형성된 격벽(미도시)에 의해 서로 구분될 수 있다.

또한, 제2 관절(122)의 구비된 회전 홈에는 제1 링크(151)의 일단 또는 제2 링크(152)의 일단이 고정될 수 있는 고정부(미도시)가 구비될 수 있다.

또한, 제2 관절(122)의 회전 홈에 구비된 고정부는 제1 링크(151)의 일단이 고정될 수 있는 제1 링크 고정부(미도시)와 제2 링크(152)의 일단이 고정될 수 있는 제2 링크 고정부(미도시)를 각각 포함할 수 있다.

관절 구동부는 제1 구동 동작에 의해 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 시계방향으로 회전시키되 제1 관절(121)이 더 이상 시계방향으로 회전될 수 없는 상태인 경우, 제2 관절(122)만 회전되도록 구동할 수 있으며, 관절 구동부는 제2 구동 동작에 의해 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 반시계방향으로 회전시키되 제1 관절(121)이 더 이상 반시계방향으로 회전될 수 없는 상태인 경우, 제2 관절(122)만 회전되도록 구동할 수 있다.

이는 본원발명의 관절 구동부는 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 서로 연결하되, 제1 관절(121)의 회동에 의해 종속적으로 제2 관절(122)의 회동되지 않도록 연결하기 때문에 가능하다. 관절 구동부는 제2 관절(122)이 제1 관절(121)의 회동 여부와 상관없이 능동적으로 회동할 수 있도록 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 서로 연결할 수 있다.

관절 구동부는 움직 풀리부(미도시), 링크부(미도시) 및 회전 구동부(140)를 포함할 수 있다.

움직 풀리부는 지지대(111)의 외면에 각각 위치한 제1 움직 풀리(131) 및 제2 움직 풀리(132)를 포함할 수 있다.

제1 움직 풀리(131)는 지지대(111)의 외면에 위치하고, 회전 구동부(140)의 일방향 또는 타방향의 회전에 의해 지지대(111)의 길이 방향에 따라 이동 가능하며, 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 시계방향으로 회전시킬 수 있다.

또한, 제1 움직 풀리(131)는 하기 설명될 제1 견인 링크(161)의 일단이 고정될 수 있는 고정부(미도시)와 제1 링크(151)가 감길 수 있는 회전 홈(미도시)을 구비할 수 있다.

또한, 제1 움직 풀리(131)의 몸체에는 하기 설명될 제1 견인 링크(161)의 일단이 고정될 수 있는 고정부가 구비될 수 있다.

더욱 상세하게는, 제1 움직 풀리(131)는 회전 구동부(140)의 일방향의 회전에 의해 지지대(111)의 길이 방향을 따라 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당겨지며, 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈에 감긴 제1 링크(151)의 이동에 의해 제1 관절(121) 또는 제2 관절(122)은 시계방향으로 회전할 수 있다.

제2 움직 풀리(132)는 지지대(111)의 외면에 위치하고, 회전 구동부(140)의 타방향의 회전에 의해 지지대(111)의 길이 방향에 따라 이동 가능하며, 제1 관절(121)과 제2 관절(122)을 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.

또한, 제2 움직 풀리(132)는 하기 설명될 제2 견인 링크(162)의 일단이 고정될 수 있는 고정부(미도시)와 제2 링크(152)가 감길 수 있는 회전 홈(미도시)을 구비할 수 있다.

또한, 제2 움직 풀리(132)의 몸체에는 하기 설명될 제2 견인 링크(162)의 일단이 고정될 수 있는 고정부가 구비될 수 있다.

더욱 상세하게는, 제2 움직 풀리(132)는 회전 구동부(140)의 타방향의 회전에 의해 지지대(111)의 길이 방향을 따라 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당겨지며, 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈에 감긴 제2 링크(152)의 이동에 의해 제1 관절(121) 또는 제2 관절(122)은 반시계방향으로 회전할 수 있다. 즉, 회전 구동부(140)는 제1 견인 링크(161)를 통해 제1 움직 풀리(131)와 서로 연결되며, 제2 견인 링크(162)를 통해 제2 움직 풀리(132)와 서로 연결될 수 있다. 회전 구동부(140)는 회전 방향에 따라 제1 움직 풀리(131) 및 제2 움직 풀리(132) 중 어느 하나를 선택적으로 당겨 제1 관절(121) 또는 제2 관절(122)을 회동시킬 수 있다. 회전 구동부(140)의 일방향 회전이 제1 구동 동작이며, 회전 구동부(140)의 타방향 회전이 제2 구동 동작이다.

또한, 회전 구동부(140)는 지지대(111)의 외면에서 움직 풀리부의 하부 방향에 위치할 수 있다. 회전 구동부(140)는 움직 풀리부가 이동할 수 있는 공간을 확보하기 위해 제1 관절(121)로부터 소정 길이의 이격된 위치에 설치될 수 있다.

또한, 회전 구동부(140)에는 제1 견인 링크(161)의 타단과 제2 견인 링크(162)의 타단이 고정될 수 있는 고정부(미도시)가 구비될 수 있다.

또한, 회전 구동부(140)의 고정부는 제1 견인 링크(161)의 타단이 고정될 수 있는 제1 견인 링크 고정부(미도시)와 제2 견인 링크(162)의 타단이 고정될 수 있는 제2 링크 고정부(미도시)를 포함할 수 있다.

또한, 회전 구동부(140)는 제1 회전 구동부(미도시) 및 제2 회전 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

제1 회전 구동부는 제1 견인 링크(161)에 의해 제1 움직 풀리(131)와 서로 연결될 수 있다. 제1 회전 구동부가 회전하면, 제1 견인 링크(161)가 제1 움직 풀리(131)를 지지대(111)의 길이 방향을 따라 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당기며, 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈에 감긴 제1 링크(151)의 이동에 의해 제1 관절(121) 또는 제2 관절(122)은 시계방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제1 회전 구동부의 회전이 제1 구동 동작이다.

제2 회전 구동부는 제2 견인 링크(162)에 의해 제2 움직 풀리(132)와 서로 연결될 수 있다. 제2 회전 구동부가 회전하면, 제2 견인 링크(162)가 제2 움직 풀리(132)를 지지대(111)의 길이 방향을 따라 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당기며, 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈에 감긴 제2 링크(152)의 이동에 의해 제1 관절(121) 또는 제2 관절(122)은 반시계방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제2 회전 구동부의 회전이 제2 구동 동작이다.

링크부는 제1 견인 링크(161), 제2 견인 링크(162), 제1 링크(151) 및 제2 링크(152)를 포함할 수 있다.

제1 견인 링크(161)는 제1 움직 풀리(131)와 회전 구동부(140)를 서로 연결하며, 회전 구동부(140)의 일방향의 회전에 따라 제1 움직 풀리(131)를 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 지지대(111)의 길이 방향에 따라 이동시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 제1 견인 링크(161)는 일단이 제1 움직 풀리(131)의 몸체에 구비된 고정부에 고정되고, 회전 구동부(140)에 일방향으로 감긴 상태로 타단이 회전 구동부(140)에 고정될 수 있다.

또한, 회전 구동부(140)가 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부로 구성된 경우, 제1 견인 링크(161)는 일단이 제1 움직 풀리(131)의 몸체에 구비된 고정부에 고정되고, 제1 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 제1 회전 구동부에 고정될 수 있다.

제2 견인 링크(162)는 제2 움직 풀리(132)와 회전 구동부(140)를 서로 연결하여, 회전 구동부(140)의 타방향의 회전에 따라 제2 움직 풀리(132)를 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 지지대(111)의 길이 방향에 따라 이동시킬 수 있다.

더욱 상세하게는, 제2 견인 링크(162)는 일단이 제2 움직 풀리(132)의 몸체에 구비된 고정부에 고정되고, 회전 구동부(140)에 타방향으로 감긴 상태로 타단이 회전 구동부(140)에 고정될 수 있다.

또한, 회전 구동부(140)가 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부로 구성된 경우, 제2 견인 링크(162)는 일단이 제2 움직 풀리(132)의 몸체에 구비된 고정부에 고정되고, 제2 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 제2 회전 구동부에 고정될 수 있다.

제1 링크(151)는 제1 관절(121), 제1 움직 풀리(131) 및 제2 관절(122)을 서로 연결할 수 있다.

더욱 상세하게는, 제1 링크(151)는 일단이 제1 관절(121)의 회전 홈에 고정된 상태로 제1 관절(121)의 회전 홈을 반시계 방향으로 감으며, 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈을 거쳐 타단이 제2 관절(122)의 회전 홈에 고정된 상태로 제2 관절(122)의 회전 홈을 반시계 방향으로 감을 수 있다.

또한, 상기 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈을 거쳐 제2 관절(122)의 회전 홈에 고정되는 제1 링크(151)의 타단은 제1 관절(121)에 구비된 관통구(121-4)를 통과할 수 있다.

제2 링크(152)는 제1 관절(121), 제2 움직 풀리(132) 및 제2 관절(122)을 타 방향으로 서로 연결할 수 있다.

더욱 상세하게는, 제2 링크(152)는 일단이 제1 관절(121)의 회전 홈에 고정된 상태로 제1 관절(121)의 회전 홈을 시계 방향으로 감으며, 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈을 거쳐 타단이 제2 관절(122)의 회전 홈에 고정된 상태로 제2 관절(122)의 회전 홈을 시계 방향으로 감을 수 있다.

또한, 상기 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈을 거쳐 제2 관절(122)의 회전 홈에 고정되는 제2 링크(152)의 타단은 제1 관절(121)에 구비된 관통구(121-4)를 통과할 수 있다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)는 회전 구동부(140)의 회전 방향과 제1 관절(121) 및 제2 관절(122)의 회전 방향이 동일한 방향인 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 회전 구동부(140)의 회전 방향과 제1 관절(121) 및 제2 관절(122)의 회전 방향이 서로 다른 방향인 구조로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구가 근위지절관절이 회전하지 못하는 경우, 원위지절관절이 독립적으로 회전하는 모습을 도시한 예시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)는 사람의 근위지절관절에 해당하는 제1 관절(121)이 회전될 수 없는 상태인 경우, 근위지절관절에 해당하는 제2 관절(122)이 회전되도록 구동 가능하여 굽혀지거나 펴질 수 있다. 이는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)가 상기 도 2 내지 4를 참조하여 상세히 설명된 구조로 형성되기 때문이다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)의 제1 관절(121)과 제2 관절(122)이 대상체를 파지하기 위하여 굽혀지는 경우와 펴지는 경우를 각각 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)가 대상체를 파지하기 위하여 굽혀지는 경우에 대하여 설명한다.

로봇 손가락 기구(100)의 회전 구동부(140)가 타방향으로 회전하면, 회전 구동부(140)에 타단이 고정되며, 회전 구동부(140)의 회전 홈에 위치하는 제2 견인 링크(162)가 감겨지게 된다. 제2 견인 링크(162)의 일단은 제2 움직 풀리(132)의 고정부에 고정되어 있다.

제2 움직 풀리(132)는 제2 견인 링크(162)가 회전 구동부(140)의 회전 홈에 감겨짐에 따라 지지대(111)의 길이 방향을 따라 회전 구동부(140)쪽으로 견인된다.

제2 움직 풀리(132)가 이동하면, 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈(미도시)에 위치하는 제2 링크(132)가 위치 이동하게 되고, 제2 링크(152)의 일단이 고정된 제1 관절(121) 또는 제2 링크(132)의 타단이 고정된 제2 관절(122)이 회동하여 로봇 손가락 기구(100)는 굽혀질 수 있다. 즉, 회전 구동부(140)의 회전에 따라 제1 관절(121)과 제2 관절(122)이 동시에 회전하여 로봇 손가락 기구(100)가 굽혀지거나 제2 관절(122)이 제1 관절(121)의 회전 여부와 상관없이 능동적으로 회전하여 굽혀질 수 있다.

더욱 상세하게는, 제1 관절(121)이 더 이상 시계방향으로 회전 할 수 없는 상태인 경우, 회전 구동부(140)가 타방향으로 회전하면, 제2 견인 링크(162)와 연결된 제2 움직 풀리(132)가 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당겨지게 되고, 제2 움직 풀리(132)가 당겨지면, 제2 움직 풀리(132)의 회전 홈에 감겨진 제2 링크(152)도 이동하게 된다. 즉, 타단이 제2 관절(122)의 고정부에 고정되어 제2 관절(122)의 회전 홈에 감겨진 제2 링크(152)는 제1 관절(121)의 회전 여부와 상관없이 제2 관절(122)을 회전 구동부(140)의 회전에 따라 시계방향으로 회전시킬 수 있다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)의 제1 관절(121)과 제2 관절(122)이 펴지는 경우에 대하여 설명한다.

로봇 손가락 기구(100)의 회전 구동부(140)가 일방향으로 회전하면, 회전 구동부(140)에 타단이 고정되며, 회전 구동부(140)의 회전 홈에 위치하는 제1 견인 링크(161)가 감겨지게 된다. 제1 견인 링크(161)의 일단은 제1 움직 풀리(131)의 고정부에 고정되어 있다.

제1 움직 풀리(131)는 제1 견인 링크(161)가 회전 구동부(140)의 회전 홈에 감겨짐에 따라 지지대(111)의 길이 방향을 따라 회전 구동부(140)쪽으로 견인된다.

제1 움직 풀리(131)가 이동하면, 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈(미도시)에 위치하는 제1 링크(151)가 위치 이동하게 되고, 제1 링크(151)의 일단이 고정된 제1 관절(121)와 제1 링크(151)의 타단이 고정된 제2 관절(122)이 회전하여 로봇 손가락 기구(100)는 펴질 수 있다. 즉, 회전 구동부(140)의 회전에 따라 제1 관절(121)과 제2 관절(122)이 동시에 회전하여 로봇 손가락 기구(100)가 펴지거나 제2 관절(122)이 제1 관절(121)의 회동 여부와 상관없이 능동적으로 회동하여 펴질 수 있다.

더욱 상세하게는, 제1 관절(121)이 더 이상 반시계방향으로 회전 할 수 없는 상태인 경우, 회전 구동부(140)가 일방향으로 회전하면, 제1 견인 링크(161)와 연결된 제1 움직 풀리(131)가 제1 관절(121)과 멀어지는 방향으로 당겨지게 되고, 제1 움직 풀리(131)가 당겨지면, 제1 움직 풀리(131)의 회전 홈에 감겨진 제1 링크(151)도 이동하게 된다. 즉, 타단이 제2 관절(122)의 고정부에 고정되어 제2 관절(122)의 회전 홈에 감겨진 제1 링크(151)는 제1 관절(121)의 회전 여부와 상관없이 제2 관절(122)을 회전 구동부(140)의 회전에 따라 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.

상기 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명된 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)는 종래의 로봇 손가락 기구와 달리 사람의 근위지절관절에 해당하는 제1 관절(121)이 회전할 수 없는 경우에도, 원위지절관절에 해당하는 제2 관절(122)이 제2 움직 풀리(132)와 제2 링크(152)에 의해 서로 연결되어 회동이 가능한 구조로 가지므로, 도 5에 도시된 바와 같이 굽혀질 수 있다. 이는 근위지절관절의 회전으로부터 에너지를 전달받아 원위지절관절이 회전하는 종래의 로봇 손가락 기구에서는 불가능한 동작이다.

또한, 설명된 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구(100)의 관절 구동부는 종래의 로봇 손가락 기구의 구동부보다 작은 공간을 차지한다. 이는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 손가락 기구는 기존 한정된 로봇 손가락 기구 내부의 공간을 효율적으로 사용하기 위해 제1 및 제2 링크(151, 152)가 제1 관절(121)에 구비된 관통구(121-4)를 통과하는 구조를 사용하며, 제1 및 제2 움직 풀리(131, 132)를 사용하므로 종래의 로봇 손가락 기구의 회전 구동부보다 토크 힘이 작은 회전 구동부(140)를 사용할 수 있기 때문이다. 일반적으로 토크 힘이 작은 회전 구동부는 토크 힘이 큰 회전 구동부보다 그 크기가 소형화될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 로봇 손가락 기구는 종래의 로봇 손가락 기구보다 더 소형화된 형태로 제작될 수 있다.

일반적으로 본 명세서에서 사용된 용어는, 특히 청구항에서(예를 들어, 청구항의 본문) 일반적으로 "개방적인" 용어로 의도된다(예를 들어, "포함하는"은 "포함하나 이에 제한되지 않는"으로, "가지다"는 "적어도 그 이상으로 가지다"로, "포함하다"는 "포함하나 이에 제한되지 않는다"로 해석되어야 함). 도입된 청구항 기재에 대하여 특정한 개수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 해당 청구항에서 명시적으로 기재되며, 이러한 기재가 부재하는 경우 이러한 의도는 존재하지 않는 것으로 이해된다.

100 : 로봇 손가락 기구 111 : 지지대
112 : 제1 마디 113 : 제2 마디
121 : 제1 관절 121-1 : 격벽
121-2 : 제1 링크 회전 홈 121-3 : 제2 링크 회전 홈
121-4 : 관통구 121-4a : 제1 공간
121-4b : 제2 공간 122 : 제2 관절
131 : 제1 움직 풀리 132 : 제2 움직 풀리
140 : 회전 구동부 151 : 제1 링크
152 : 제2 링크 161 : 제1 견인 링크
162 : 제2 견인 링크

Claims

지지대, 상기 지지대와 제1 관절에 의해 연결되는 제1 마디 및 상기 제1 마디와 제2 관절에 의해 연결되는 제2 마디로 구성되는 마디부; 및
제1 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 시계방향으로 회전될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하며, 제2 구동 동작에 의해 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 반시계방향으로 회전시키되 상기 제1 관절이 더 이상 반시계방향으로 회정될 수 없는 상태인 경우, 상기 제2 관절만 회전되도록 구동하는 관절 구동부;를 포함하고,
상기 관절 구동부는,
상기 지지대의 외면에 각각 위치하며, 상기 지지대의 길이 방향을 따라 이동 가능하며, 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 시계방향으로 회전시키는 제1 움직 풀리 및 상기 제1 관절과 상기 제2 관절을 반시계방향으로 회전시키는 제2 움직 풀리를 포함하고, 상기 제1 구동 동작에 의해 상기 제1 움직 풀리가 상기 제1 관절로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 제2 구동 동작에 의해 상기 제2 움직 풀리가 상기 제1 관절로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 로봇 손가락 기구.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 관절 구동부는,
제1 견인 링크에 의해 상기 제1 움직 풀리와 연결되며, 제2 견인 링크에 의해 상기 제2 움직 풀리와 연결된 회전 구동부를 더 포함하고,
상기 회전 구동부가 일방향으로 회전할 때 상기 제1 견인 링크가 상기 제1 움직 풀리를 당기고, 상기 회전 구동부가 타방향으로 회전할 때 상기 제2 견인 링크가 상기 제2 움직 풀리를 당기며,
상기 회전 구동부의 일방향 회전이 상기 제1 구동 동작이며, 상기 회전 구동부의 타방향 회전이 상기 제2 구동 동작인 로봇 손가락 기구.
제1 항에 있어서, 상기 관절 구동부는,
상기 제1 견인 링크에 의해 상기 제1 움직 풀리와 연결된 제1 회전 구동부; 및
상기 제2 견인 링크에 의해 상기 제2 움직 풀리와 연결된 제2 회전 구동부; 를 더 포함하고,
상기 제1 회전 구동부가 회전할 때 상기 제1 견인 링크가 상기 제1 움직 풀리를 당기고, 상기 제2 회전 구동부가 회전할 때 상기 제2 견인 링크가 상기 제2 움직 풀리를 당기며,
상기 제1 회전 구동부의 회전이 상기 제1 구동 동작이며, 상기 제2 회전 구동부의 회전이 상기 제2 구동 동작인 로봇 손가락 기구.
제3 항에 있어서,
상기 제1 견인 링크는 일단이 상기 제1 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 회전 구동부에 일방향으로 감긴 상태로 타단이 상기 회전 구동부에 고정되어 있고,
상기 제2 견인 링크는 일단이 상기 제2 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 회전 구동부에 타방향으로 감긴 상태로 타단이 상기 회전 구동부에 고정되어 있는 로봇 손가락 기구.
제4 항에 있어서,
상기 제1 견인 링크는 일단이 상기 제1 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 제1 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 상기 제1 회전 구동부에 고정되어 있고,
상기 제2 견인 링크는 일단이 상기 제2 움직 풀리의 몸체에 고정되고, 상기 제2 회전 구동부에 감긴 상태로 타단이 상기 제2 회전 구동부에 고정되어 있는 로봇 손가락 기구.
제3 항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
일단이 상기 제1 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제1 관절의 회전 홈을 반시계방향으로 감으며, 상기 제1 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 타단이 상기 제2 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제2 관절의 회전 홈을 반시계방향으로 감는 제1 링크; 및
일단이 상기 제1 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제1 관절의 회전 홈을 시계방향으로 감으며, 상기 제2 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 타단이 상기 제2 관절의 회전 홈에 고정된 상태로 상기 제2 관절의 회전 홈을 시계방향으로 감는 제2 링크; 를 포함하는 로봇 손가락 기구.
제7 항에 있어서,
상기 제1 관절을 관통하는 관통홀을 더 포함하고,
상기 제1 링크는 상기 제1 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 상기 제2 관절로 이어지는 부분이 상기 관통홀을 통과하며,
상기 제2 링크는 상기 제2 움직 풀리의 회전 홈을 거쳐 상기 제2 관절로 이어지는 부분이 상기 관통홀을 통과하는 로봇 손가락 기구.
제8 항에 있어서, 상기 관통홀은,
상기 제1 관절의 회전 홈의 폭 이하의 직경으로 형성되는 로봇 손가락 기구.
제8 항에 있어서, 상기 관통홀은,
상기 관통홀의 내부에 형성된 격벽에 의해 상기 제1 링크가 관통하는 제1 공간과 상기 제2 링크가 관통하는 제2 공간으로 나뉘어져 있는 로봇 손가락 기구.
제7 항에 있어서, 상기 제1 관절의 회전 홈은,
상기 제1 링크가 위치하는 제1 회전 홈과 상기 제2 링크가 위치하는 제2 회전 홈을 포함하는 로봇 손가락 기구.