KR101714505B1 - Actuating Device And Multi-Joint Walking Robot Having The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구동장치 및 이를 포함하는 다관절 주행로봇에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 동일한 회전축을 통하여 복수 개의 구동 대상을 구동할 수 있으며, 서로 다른 크기의 구동력을 동시에 제공할 수 있는 구동장치 및 이를 포함하는 다관절 주행로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a driving apparatus and a multi-joint traveling robot including the same. More particularly, the present invention relates to a driving apparatus capable of driving a plurality of driven objects through the same rotation axis and capable of simultaneously providing driving forces of different sizes, and a multi-joint traveling robot including the driving apparatus.
로봇이란 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미하며, 최근 다양한 영역에서 광범위하게 사용되고 있다.A robot is a machine that automatically processes or operates a given task by its own abilities, and is widely used in various fields in recent years.
이러한 로봇 중, 다양한 목적의 다족 주행로봇이 소개되고 있다. 이러한 다족 주행로봇은, 바퀴 굴림 방식으로 이동 기능을 구비한 종래의 로봇과 달리 산악지역 등과 같은 험로 등에서 빠른 주행이 가능하며, 최근에는 다족 주행로봇이 복수개의 관절을 포함하여 보다 다양한 환경에서 주행 가능한 기술도 소개되고 있다.Among these robots, multi-purpose traveling robots for various purposes are being introduced. Unlike conventional robots having a moving function in a wheel-rolling manner, such a multi-band traveling robot is capable of traveling at a high speed such as in a mountainous area. Recently, a multi-band traveling robot has been able to travel in a variety of environments including a plurality of joints Technology is also being introduced.
이러한 다관절 구조를 갖는 주행 로봇은, 각각의 관절의 움직임 제어를 위해 모든 관절 부위에 구동장치를 장착해야 하므로 상기 주행로봇의 무게 및 부피가 증가될 수 있으며, 배터리 등에 의하여 공급되는 전력 소모량이 증대되며, 각각의 관절을 연결하는 전기적 배선 등이 복잡해 지는 문제점이 있었다.Since the traveling robot having such a multi-joint structure needs to install a driving device on all the joints for controlling the motion of each joint, the weight and volume of the traveling robot can be increased, and the amount of power consumed by the battery, And the electrical wiring connecting the joints is complicated.
또한, 상기 주행 로봇에 구비되는 관절 중 보다 높은 구동력을 필요로 하는 관절이 있을 경우, 해당 관절의 구동을 위해서는 보다 크고 무거운 구동장치를 장착해야 하므로 상기 주행로봇의 무게 및 부피가 증가되는 문제점이 있었다.In addition, if there is a joint requiring a higher driving force than the joint provided in the traveling robot, a larger and heavier driving device must be mounted for driving the corresponding joint, thereby increasing the weight and volume of the traveling robot .
따라서, 하나의 구동장치가 복수 개의 관절을 동시에 구동함과 동시에, 복수 개의 관절 각각에 요구되는 구동력에 맞게 선택적으로 구동력 제공이 가능한 기술이 절실히 요구된다.Therefore, there is a desperate need for a technique in which one driving device simultaneously drives a plurality of joints, and at the same time, a driving force can be selectively provided in accordance with a driving force required for each of a plurality of joints.
본 발명은 동일한 회전축 상에 복수개의 구동력 출력단이 독립적으로 구동하여 복수 개의 구동 대상을 동시에 구동할 수 있으며, 구동력을 제공하는 복수개의 구동력 출력단 각각이 서로 다른 구동력을 제공할 수 있으므로 장착되는 장치의 폭넓은 응용이 가능한 구동장치 및 이를 포함하는 다관절 주행로봇을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention can drive a plurality of driving objects simultaneously by driving a plurality of driving force output stages on the same rotation axis independently. Since each of a plurality of driving force output stages providing driving force can provide different driving forces, There is provided a driving apparatus capable of wide application and a multi-joint traveling robot including the same.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 모터 샤프트를 갖는 중심모터, 상기 중심모터를 중심으로 배치되며, 상기 중심모터의 모터 샤프트와 평행한 모터 샤프트를 갖는 복수 개의 위성모터, 복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 기어부, 복수 개의 상기 기어부의 회전에 따라 회전 구동하는 링기어 형태의 내접기어, 상기 내접기어에 장착되어 회전 구동하며, 중심에 상기 중심모터의 모터 샤프트가 관통하여 외부로 돌출되는 구동 디스크를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor control apparatus for a vehicle, comprising: a center motor having a motor shaft; a plurality of satellite motors disposed around the center motor and having a motor shaft parallel to the motor shaft of the center motor; An internal gear in the form of a ring gear which is rotationally driven in accordance with the rotation of the plurality of gears, a gear train which is mounted on the internal gear and is rotationally driven, and a motor shaft It is possible to provide a driving disk that penetrates and protrudes to the outside.
또한, 상기 구동 디스크는 상기 중심모터의 모터 샤프트를 중심으로 상기 중심모터의 모터 샤프트와 독립적으로 회전 구동할 수 있다.The driving disc may be driven to rotate independently of the motor shaft of the center motor about the motor shaft of the center motor.
그리고, 복수 개의 상기 위성모터는 상기 중심모터를 중심으로 등간격 이격되어 배치될 수 있다.The plurality of satellite motors may be disposed at equal intervals around the center motor.
여기서, 복수 개의 상기 기어부는 감속구조를 포함할 수 있다.Here, the plurality of gear portions may include a deceleration structure.
이 경우, 복수 개의 상기 기어부 각각은 서로 다른 평행축 상에서 서로 연결되어 회전하는 복수 개의 기어를 포함할 수 있다.In this case, each of the plurality of gear portions may include a plurality of gears connected to rotate on different parallel axes.
또한, 상기 내접기어는 복수 개의 상기 기어부 각각을 구성하는 적어도 하나의 기어와 내접하여 복수 개의 상기 기어부에 의하여 구동될 수 있다.Also, the internal gear may be driven by a plurality of gears in contact with at least one gear constituting each of the plurality of gears.
그리고, 상기 구동 디스크는 내측이 상기 내접기어의 외주면을 감싸도록 상기 내접기어에 체결될 수 있다.The driving disc may be fastened to the internal gear so that the inner side thereof surrounds the outer peripheral surface of the internal gear.
여기서, 상기 중심모터의 모터 샤프트 및 복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트가 관통되어 돌출되며, 복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 상기 기어부를 수용하는 모듈 하우징을 포함할 수 있다.Here, the module housing may include a motor shaft of the center motor, a module housing protruding through the motor shaft of the plurality of satellite motors, and accommodating a plurality of the gear portions driven by motor shafts of the plurality of satellite motors, respectively .
이 경우, 상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터의 하우징 외측을 감싸도록 구비되어 상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터를 방열하는 방열부를 포함할 수 있다.In this case, the center motor and the heat dissipation unit may be provided to surround the outside of the housing of the plurality of the satellite motors and radiate heat to the center motor and the plurality of the satellite motors.
또한, 상기 방열부는, 상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터 각각의 외측에서 냉각 유로를 형성하고, 상기 냉각 유로에 냉각 유체가 유동하는 워터자켓, 상기 워터자켓 내의 상기 냉각 유체를 냉각하기 위하여 상기 워터자켓의 외측면에 흡열면이 장착되는 열전소자를 포함할 수 있다.In addition, the heat dissipating unit may include a water jacket for forming a cooling channel on the outside of each of the center motor and the plurality of satellite motors, a cooling jacket for cooling the cooling fluid in the cooling channel, And a thermoelectric element in which a heat absorbing surface is mounted on the outer surface of the jacket.
그리고, 상기 열전소자의 발열면에 설치되는 방열판 및 상기 방열판의 상부에 장착되는 방열팬을 더 포함할 수 있다.The heat sink may further include a heat sink provided on a heating surface of the thermoelectric element and a heat dissipation fan mounted on the heat sink.
여기서, 상기 방열부는, 방열팬 및 상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터를 둘러싸며, 상기 방열팬을 통해 내측으로 송풍되는 방열 하우징을 포함할 수 있다.The heat dissipation unit may include a heat dissipation fan, a heat dissipation housing surrounding the center motor, and a plurality of the satellite motors and blowing inward through the heat dissipation fan.
한편, 본 발명은 바디부, 상기 바디부에 장착되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 구동장치, 상기 구동 디스크에 일단이 연결되어 상기 구동 디스크의 회전 구동에 따라 회전 구동하는 대퇴부재, 상기 대퇴부재의 타단에 연결되는 무릎 관절부재, 상기 중심모터의 모터 샤프트에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재에 타단이 연결되어, 상기 중심모터의 구동에 따라 상기 무릎 관절부재를 상기 대퇴부재에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 링크부재 및 상기 무릎 관절 부재에 일단이 장착되어 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따라 구동하는 하퇴부재를 포함하는 다관절 주행로봇을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus comprising a body, a driving device according to any one of claims 1 to 12 mounted on the body, a thigh member connected to the driving disc at one end thereof, A knee joint member connected to the other end of the thigh member, one end connected to the motor shaft of the center motor, and the other end connected to the knee joint member, and the knee joint member is connected to the thigh member A knee joint link member for rotationally driving the knee joint member, and a hip member which is mounted at one end of the knee joint member and driven in accordance with rotational driving of the knee joint member.
또한, 상기 무릎 관절 링크부재는, 상기 중심모터의 모터 샤프트에 일단이 연결되어 상기 중심모터의 구동에 따라 회전 구동하는 관절 구동부재 및 상기 관절 구동부재의 타단에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재에 타단이 연결되며, 상기 관절 구동부재의 회전 구동에 따라 견인 구동되어 상기 무릎 관절부재를 상기 대퇴부재에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 견인부재를 포함할 수 있다.The knee joint link member may include a joint driving member having one end connected to the motor shaft of the center motor and rotationally driven by the driving of the center motor and one end connected to the other end of the joint driving member, And a knee joint pulling member connected to the other end of the knee joint member and driven by rotation of the joint driving member to rotate the knee joint member about the femoral component.
그리고, 상기 무릎 관절 링크부재는 상기 대퇴부재의 측면을 따라 구비되며, 상기 무릎 관절 링크부재 및 상기 대퇴부재는 동일한 회전축을 통해 각각의 구동력을 전달받을 수 있다.The knee joint link member is provided along a side surface of the femur member, and the knee joint link member and the femoral member can receive respective driving forces through the same rotation axis.
그리고, 상기 대퇴부재에 장착되고, 상기 무릎 관절부재에 연결되어 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따라 내부에서 피스톤 운동하는 피스톤 로드를 구비하여, 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따른 댐핑(damping) 기능을 제공하는 실린더를 더 포함할 수 있다.And a piston rod mounted on the femoral member and connected to the knee joint member and piston-driven in accordance with rotation of the knee joint member, wherein the damping function according to the rotational drive of the knee joint member And a cylinder for supplying the gas.
본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치는 동일한 회전축 상에서 독립적으로 회전 구동하는 복수 개의 구동력 출력단을 포함하므로, 장착되는 장치의 부피 및 무게 최소화를 제공하면서도 상기 장치를 효율적으로 구동시킬 수 있다.Since the driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of driving force output stages that are independently driven to rotate on the same rotation axis, the apparatus can be efficiently driven while minimizing the volume and weight of the apparatus to be mounted.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치는 구동력을 제공하는 복수 개의 출력단 각각이 서로 다른 구동력을 제공하도록 구성될 수 있으므로, 장착되는 장치의 폭넓은 응용을 가능하게 할 수 있다.Further, the driving apparatus according to an embodiment of the present invention can be configured such that each of the plurality of output stages providing the driving force provides different driving forces, thereby enabling wide application of the mounted device.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치를 포함하는 다관절 주행로봇은, 최소한의 상기 구동장치를 포함하면서도 복수 개의 관절 영역을 구동시킬 수 있으므로, 구비되는 구동장치의 개수를 최소화하여, 무게 및 부피가 감소될 수 있으며, 상기 다관절 주행로봇의 제작비용 또한 감소시킬 수 있다.In addition, since the articulated robot including the driving device according to an embodiment of the present invention can drive a plurality of articulated regions including the minimum driving device, the number of driving devices provided is minimized, And the volume can be reduced, and the production cost of the articulated robot can also be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치의 분해 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성모터, 감속 구조를 포함하지 않는 기어부, 및 내접기어 간의 결합도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성모터, 감속 구조를 포함하는 기어부, 및 내접기어 간의 결합도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 하우징을 통해 외관이 제공된 구동장치를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치에서 구동 디스크가 분리된 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부를 포함하는 구동장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부를 포함하는 구동장치에서 상기 방열부를 분해한 사시도 이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부의 내부 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공랭식 방열부를 포함하는 구동장치를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공랭식 방열부를 포함하는 구동장치에서 상기 방열부를 분해한 사시도 이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇의 다리 구조를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇의 다리 구조의 내부를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치의 구동에 따른 다관절 주행로봇의 구동 형태를 도시한다.1 shows a driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows an exploded perspective view of a driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 shows a coupling between a satellite motor, a gear portion not including a reduction gear structure, and an internal gear according to an embodiment of the present invention.
4 shows a coupling diagram between a satellite motor, a gear portion including a reduction gear structure, and an internal gear according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a drive device provided with an exterior through a module housing according to an embodiment of the invention.
6 shows a configuration in which a driving disk is separated in a driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a driving apparatus including a water-cooled heat dissipating unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of the heat dissipating unit of the driving apparatus including the water-cooled heat dissipating unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows an internal cross-sectional view of a water-cooled heat dissipating unit according to an embodiment of the present invention.
10 shows a driving apparatus including an air-cooled heat-radiating portion according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of the heat dissipating unit of the driving apparatus including the air-cooled heat dissipating unit according to the embodiment of the present invention.
12 shows a bridge structure of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 illustrates the inside of a leg structure of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 illustrates a driving mode of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치를 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치의 분해 사시도를 도시한다.FIG. 1 shows a driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an exploded perspective view of a driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)는, 모터 샤프트(110)를 갖는 중심모터(100), 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)와 평행한 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)를 갖는 복수 개의 위성모터(200a, 200b, 200c), 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 기어부(300a, 300b, 300c), 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)의 회전에 따라 회전 구동하는 링기어 형태의 내접기어(400), 및 상기 내접기어(400)에 장착되어 회전 구동하며, 중심 상기 중심모터(100) 모터 샤프트(110)가 관통하여 외부로 돌출되는 구동 디스크(500)를 포함할 수 있다.The
상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 각각의 모터 샤프트(110, 210a, 210b, 210c)를 회전 구동시키며, 각각의 상기 모터 샤프트(110, 210a, 210b, 210c)를 통해 구동 대상에 구동력을 제공할 수 있다.The
상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 회전축의 회전을 통하여 구동력을 구동 대상에 전달할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 일 예로, 반도체 소자를 이용한 스위칭을 통해 구동하는 BLDC 모터(Brush-less direct Current motor)가 사용될 수 있다.The
여기서, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 동일하거나 다른 종류가 채택되어 사용될 수 있는데, 본 발명에서 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 구분하는 기준은 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 종류가 아닌, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)간의 배치 구조에 따라 결정될 수 있다.Here, the
즉, 각각의 명칭을 통해서도 이해될 수 있듯이, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 하나의 상기 중심모터(100)를 중심으로 배치될 수 있으며, 바람직하게, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 상기 중심모터(100)를 중심으로 등간격 이격되어 배치될 수 있다.That is, as can be understood from the respective names, the plurality of
복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)가 상기 중심모터(100)를 중심으로 등간격 이격된다 함은, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)가 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)를 중심으로 동일한 거리 이격되어 배치된다는 것을 의미함과 동시에, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 간의 거리 또한 동일한 간격을 유지한다는 것으로 이해될 수 있다.The plurality of
복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 제공되는 구동력은 취합되어 증폭될 수 있는데, 취합되기 전 별도의 증폭과정을 거치지 않고 취합될 수 도 있으며, 취합되기 전 사전 증폭과정을 거친 후 취합되어 보다 큰 구동력을 생성시킬 수 있다.The driving force provided from each of the plurality of
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성모터, 감속 구조를 포함하지 않는 기어부, 및 내접기어 간의 결합도를 도시한다.3 shows a coupling between a satellite motor, a gear portion not including a reduction gear structure, and an internal gear according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)는 각각 하나의 기어(310a, 310b, 310c)로 구성된 상기 기어부(300a, 300b, 300c)와 연결되며, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)를 통해 회전하는 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 상기 내접기어(400)의 내측과 맞물려 상기 내접 기어를 회전시킬 수 있다.3, the
즉, 상기한 예에서, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 동시에 회전하여 상기 내접기어(400)를 회전시킴으로써, 이를 통해 각각의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 통해 제공받는 구동력을 상기 내접기어(400)를 통해 취합시킬 수 있으나, 각각의 구동력을 상기 내접기어(400)에 제공하기 전 별도의 구동력 증폭과정은 거치지 않는다.That is, in the above-described example, the plurality of
이와 다른 실시예에 따르면, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 감속구조를 포함하여, 각각의 증폭된 구동력을 통해 상기 내접기어(400)를 구동시킬 수 있으며, 따라서, 상기 내접기어(400)를 통해 취합되는 구동력의 크기가 더욱 증가될 수 있다.According to another embodiment, the plurality of
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성모터, 감속 구조를 포함하는 기어부, 및 내접기어 간의 결합도를 도시한다.4 shows a coupling diagram between a satellite motor, a gear portion including a reduction gear structure, and an internal gear according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)는 각각 복수 개의 상기 기어(310a, 310b, 310c)를 포함하는 기어부(300a, 300b, 300c)를 구동시킬 수 있는데, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 복수 개의 상기 기어(310a, 310b, 310c)는 서로 연결된 구조를 통해 감속구조를 형성할 수 있다.4, the
여기서, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각은 서로 다른 평행축 상에서 서로 연결되어 회전하는 복수 개의 기어(300a, 300b, 300c)를 포함할 수 있다.The plurality of
도 2 및 도 4를 참조하면, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 복수 개의 상기 기어(300a, 300b, 300c)는, 구동력을 제공하는 각각의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 및 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)와 평행하게 배치되는 적어도 하나의 기어축(311a, 311b, 311c) 각각에 구비어 서로 맞물릴 수 있으며, 이를 통해, 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 감속 구조를 형성할 수 있다.2 and 4, a plurality of
여기서, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 및 상기 기어축(311a, 311b, 311c) 각각에 구비되는 상기 기어(310a, 310b, 310c)는 도 2 및 도 4에서 도시하듯이 상기 기어축(311a, 311b, 311c) 상에 복수 개가 적층되어 동일한 회전축으로 회전하도록 구비될 수 있는데, 이는, 본 발명의 일 실시에에 따른 구동장치(1000)를 설계함에 있어서, 상기 구동장치(1000)가 구현할 수 있는 구동력을 조절하기 위한 다양한 실시 예 중 하나일 수 있으며, 따라서, 상기 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 및 상기 기어축(311a, 311b, 311c)을 통한 상기 기어부(300a, 300b, 300c)의 조합 형태에 관한 자세한 설명은 논외로 할 수 있다.The
상술한 바로, 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 감속구조를 포함하지 않을 수 도, 또는 포함할 수 도 있으며, 상기 기어부(300a, 300b, 300c)의 상기 감속구조 채택 유무는 상기 구동장치(1000)의 설계자 또는 제3자에 의한 선택사항일 수 있다.The
그러나, 본 발명의 이해를 보다 수월하게 하기 위해, 본 발명의 도면 및 상세한 설명을 통하여 설명하게 될 이하의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 도 2 및 4에 도시된 바와 같은 감속구조를 채택한 구조일 수 있으며, 이는 감속구조를 채택하지 않은 기어부(300a, 300b, 300c)에 대해서도 적용되어 이해될 수 있다.However, in order to facilitate understanding of the present invention, the
복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 상기 내접기어(400)를 회전 구동시킬 수 있으며, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)를 통해 회전하는 상기 내접기어(400)의 회전 구동에 따라 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 제공되는 구동력은 취합되어 증폭될 수 있다.The plurality of
여기서, 상기 내접기어(400)는 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 적어도 하나의 기어와 내접하여 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)에 의하여 구동될 수 있다.The
구체적으로, 상기 내접기어(400)는 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 적어도 하나의 상기 기어와 내접할 수 있는데, 이를 통해, 상기 내접 기어는 복수 개의 상기 기어와 모두 연결될 수 있으며, 복수 개의 상기 기어가 회전할 경우, 이에 따라 회전 구동될 수 있다.Specifically, the
상기 내접기어(400)는 도 2 내지 4에서도 도시하듯이, 내측에 톱니를 형성하고, 중심으로부터 둘레의 모든 영역까지의 거리가 일정한 원 형태의 링기어일 수 있는데, 따라서, 상기 내접기어(400)는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 회전에 따라 일정한 회전축으로 회전 구동될 수 있다.As shown in Figs. 2 to 4, the
만약, 상기 내접기어(400)의 형태가 상기한 바와 다른, 타원이나 또는 다른 형태의 도형일 경우, 회전축으로부터 외곽 둘레까지의 거리가 회전함과 동시에 지속적으로 불규칙하게 변경되어 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 와의 맞물림 및 이를 통한 회전 구동이 불가능할 수 있다.If the shape of the
따라서, 상기 내접기어(400)는, 중심으로부터 둘레의 모든 영역까지의 거리가 일정한 원 형태로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.Therefore, it is preferable that the
상기 내접기어(400)는 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)와 연결되어 일정한 회전축으로 회전해야 하므로, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 상기 기어의 회전축으로 구비될 수 있는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 및/또는 상기 기어축(311a, 311b, 311c)은 상기 내접기어(400)의 회전축과 평행할 수 있으며, 또한, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각을 구성하는 상기 기어(310a, 310b, 310c) 중 상기 내접기어(400)의 내측면과 맞물려 연결되는 상기 기어(310a, 310b, 310c)는 상기 내접 기어와 동일한 높이로서 구성될 수 있다.Since the
복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 제공된 구동력은 상기 기어부(300a, 300b, 300c)를 통해 상기 내접기어(400)에 전달되어 상기 내접기어(400)를 회전시킬 수 있고, 상기 내접기어(400)는 상기 구동 디스크(500)를 회전 구동시킬 수 있다.The driving force provided from the plurality of
상기 구동 디스크(500)는 내측이 상기 내접기어(400)의 외주면을 감싸도록 상기 내접기어(400)에 체결될 수 있다.The
상기 구동 디스크(500)는 상기 내접기어(400)와 대응되는 형상으로서, 상기 내접기어(400)와 같이 측면 둘레의 형상이 원형일 수 있으며, 내측면에 상기 내접기어(400)가 안착되게 상기 내접기어(400)의 외주면을 감싸도록 상기 내접기어(400)에 체결될 수 있다.The
따라서, 상기 구동 디스크(500)는 상기 내접기어(400)의 회전 구동에 의해, 상기 내접기어(400)와 동일한 회전축으로 회전할 수 있다.Accordingly, the
하지만, 상기 구동 디스크(500)는 상기한 형상에 한정되지 않으며, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)가 중심을 관통하면서도 상기 내접기어(400)의 회전 구동에 의해 상기 내접기어(400)와 동일한 회전축으로 회전 구동할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.However, the
상기 구동 디스크(500)를 회전 구동시키는 구동력을 제공하는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 상기 중심모터(100)를 중심으로 배치되므로, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 간의 중심 영역에는 빈 공간이 형성될 수 있으며, 상기 빈 공간에 상기 중심모터(100)가 위치할 수 있으므로, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 간의 중심 영역으로부터 상기 내접기어(400)의 중심으로 연장된 선상에 위치할 수 있는 상기 구동 디스크(500)의 중심을 관통하도록 구성될 수 있다.The plurality of
상기 구동 디스크(500)의 중심에 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)가 관통되는 형상은 상기 구동 디스크(500) 자체의 회전 구동에 따른 구동력 및 상기 구동 디스크(500)를 관통하여 돌출된 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110) 각각의 회전에 따른 서로 다른, 또는, 동일한 구동 대상을 구동을 가능하게 할 수 있다.The shape in which the
즉, 상기 구동 디스크(500)는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 제공되고 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)를 거쳐 상기 내접기어(400)를 통해 취합되어 증폭된 구동력을 통해 구동하며, 상기 구동 디스크(500)의 중심을 관통하여 돌출되는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)와 독립된 상기 중심모터(100)로부터 제공된 구동력을 통해 구동하므로, 상기 구동 디스크(500)는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)와 독립적으로 회전 구동할 수 있다.That is, the
여기서, 상기 구동 디스크(500) 및 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 동일한 구동 대상을 구동 시킬 수 도 있지만, 동일한 회전축을 통하여 독립적으로 회전 구동하는 상기 구동 디스크(500) 및 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)를 통해 하나의 구동 대상을 구동시키는 것은 본 발명을 통한 구동장치(1000)에 적합한 효과를 도출할 수 없으며, 하나의 증폭된 구동력을 통해 구동 대상을 회전시키는 것 보다 전력소비 및 구조 설계적인 측면에서 효율적이지 못하므로, 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 구동 디스크(500) 및 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 각각 서로 다른 구동 대상을 구동시키도록 적용되는 것이 바람직하다.Here, the
이상에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000) 중 핵심 구성요소, 즉, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 제공된 구동력이 취합되어 상기 구동 디스크(500)를 구동하게 하는 구성과, 상기 중심모터(100)로부터 제공된 구동력을 통해 구동하며, 상기 구동 디스크(500)의 중심을 관통하여 상기 구동 디스크(500)와 동일한 회전축을 갖고, 상기 구동 디스크(500)와 독립적으로 회전 구동하는 상기 모터(100)의 모터 샤프트(110)에 대해서 살펴 보았다.In the above, driving force provided from the core components of the
이하에서는, 앞서 설명한 상기 구동장치(1000)의 구성의 골격을 제공하여 상기 구동장치(1000)를 구동 대상에 적용이 가능하게 하는 모듈 하우징(600) 및, 방열기능을 제공하여 상기 구동장치(1000)를 효율을 향상시킬 수 있는 방열부에 대해서 살펴볼 수 있다.Hereinafter, a
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 하우징(600)을 통해 외관이 제공된 구동장치를 도시한다.FIG. 5 illustrates a drive apparatus provided with an exterior through a
앞선 설명에서 참고되었던 도 1 및 2와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 다른 구동장치(1000)는, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)가 관통되어 돌출되며, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 기어부(300a, 300b, 300c)를 수용하는 모듈 하우징(600)을 포함할 수 있다.1 and 2 and FIG. 5, the
상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 상기 모듈 하우징(600)에 고정될 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(600)은 중심부에 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)가 관통되어 돌출될 수 있는 중심모터 샤프트 관통부(610) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 각각이 관통될 수 있는 위성모터 샤프트 관통부(620)를 포함할 수 있다.The
따라서, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)가 상기 모듈 하우징(600)에 관통되어 돌출됨에 따라 상기 모듈 하우징(600)에 지지되어 고정될 수 있다.The
여기서, 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c) 각각도 상기 모듈 하우징(600)에서 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)가 관통되어 돌출된 동일 면 상에 구비되어 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)와 연결될 수 있다.Each of the plurality of
복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)는 각각의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)에 구비되거나 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)와 다른 평행선 상에 배치되는 상기 기어축(311a, 311b, 311c)상에 구비되는 기어(310a, 310b, 310c)를 포함할 수 있는데, 상기 기어(310a, 310b, 310c)가 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c) 상에 구비되는 경우, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 각각의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)를 상기 모듈 하우징(600)의 위성모터 샤프트 관통부(620)를 통해 관통한 상태로 상기 모듈 하우징(600)에 고정되므로, 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)에 구비되는 상기 기어(310a, 310b, 310c) 또한 상기 모듈 하우징(600)을 통해 안정적인 회전축 상에 위치하여 정상적인 회전 구동을 구현할 수있다.The plurality of
하지만, 상기 기어부(300a, 300b, 300c)를 구성하는 상기 기어(310a, 310b, 310c)가 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 모터 샤프트(210a, 210b, 210c)가 아닌 상기 기어축(311a, 311b, 311c)에 구비되는 경우, 상기 기어축(311a, 311b, 311c)은 상기 기어(310a, 310b, 310c)가 정상적으로 회전 구동되도록 상기 모듈 하우징(600)에 고정되어야 할 필요성이 있다.The
따라서, 상기 모듈 하우징(600)은 복수 개의 상기 기어축(311a, 311b, 311c)이 고정될 수 있는 기어축 하부 고정홀(652)을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 상기 기어축 하부 고정홀(652)에 일단이 고정된 상기 기어축(311a, 311b, 311c)에 구비되는 상기 기어는 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 샤프트에 의해 정상적인 회전 구동이 가능할 수 있다.Accordingly, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치에서 구동 디스크가 분리된 구성을 도시한다.6 shows a configuration in which a driving disk is separated in a driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
여기서, 일단이 상기 기어축 하부 고정홀(652)을 통해 상기 모듈 하우징(600)에 고정된 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단 역시 고정될 수 있으며, 이를 통해 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 더욱 완전한 고정 및 이를 통한 상기 기어축(311a, 311b, 311c)에 구비되는 상기 기어(310a, 310b, 310c)의 안정적인 회전 구동을 가능하게 할 수 있다.The other ends of the
따라서, 일단이 상기 모듈 하우징(600)의 상기 기어축 하부 고정홀(652)에 고정된 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단은 상기 모듈 하우징(600)에서 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 샤프트가 돌출된 면과 대향되는 면으로 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단을 고정하는 기어 고정판(350)을 포함할 수 있다.The other ends of the
상기 기어 고정판(350)은 도 2 및 도 6을 참조하여 알 수 있듯이, 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단을 고정할 수 있는 기어축 상부 고정홀(352)을 포함할 수 있으며, 이를 통해, 상기 모듈 하우징(600)의 상기 기어축 하부 고정홀(652)을 통해 일단이 고정되고, 상기 기어 고정판(350)의 상기 기어축 상부 고정홀(352)을 통해 타단이 고정된 상기 기어축(311a, 311b, 311c)은 일단 및 타단이 안정적으로 고정되어 상기 기어축(311a, 311b, 311c) 상에 구비될 수 있는 상기 기어(310a, 310b, 310c)를 안정적이고 정상적으로 회전 구동시키는 축으로서 작용할 수 있다.2 and 6, the
상기 기어축(311a, 311b, 311c)은 일단이 상기 기어축 하부 고정홀(652)을 통해 고정되고 타단이 상기 기어축 상부 고정홀(352)을 통해 고정됨에 있어서 베어링(312a, 312b, 312c)을 매개로 각각 고정되어 상기 기어축(311a, 311b, 311c)에 구비되는 상기 기어(310a, 310b, 310c)의 회전 구동을 더욱 원활하게 할 수 있으나, 일반적으로 회전축을 통해 구동 또는 회전 구동하는 장치에 있어서 상기 베어링(312a, 312b, 312c)은 필수적이고 보편적인 사항이므로 이에 대한 설명은 생략할 수 있다.The
상기 기어 고정판(350)은 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단을 고정할 수 있으므로, 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 일단이 고정되는 상기 기어축(311a, 311b, 311c) 하단 고정홀을 포함하는 상기 하우징과 상기 기어 고정판(350) 사이에는 상기 기어부(300a, 300b, 300c)가 위치할 수 있는 소정 공간이 존재할 수 있다.The
따라서, 상기 모듈 하우징(600) 및 상기 기어 고정판(350) 사이 소정 공간에는 복수 개의 상기 기어부(300a, 300b, 300c)가 연결된 상기 내접기어(400)가 위치할 수 있다.Accordingly, the
여기서, 상기 기어 고정판(350)은 상기 내접기어(400) 및 상기 내접기어(400)에 체결하는 상기 구동 디스크(500) 사이에 위치할 수 있는데, 만약, 상기 기어 고정판(350)이 상기 내접기어(400) 및 상기 구동 디스크(500) 사이에서 상기 내접기어(400) 및/또는 상기 구동 디스크(500)와 체결할 경우, 상기 구동 디스크(500) 및 상기 내접기어(400)가 회전함에 있어서, 상기 구동 디스크(500) 및 상기 내접기어(400) 외의 다른 구성들도 모두 회전되어 상기 구동장치(1000)의 구동 자체가 불가능해지는 문제점이 발생할 수 있다.The
따라서, 상기 구동 디스크(500)는 서로 체결되는 상기 내접기어(400) 및 상기 구동 디스크(500) 사이에 위치하되, 상기 내접기어(400) 및/또는 상기 구동 디스크(500)와 체결하지 않은 상태로 위치할 수 있으며, 상기 기어축(311a, 311b, 311c)의 타단에 상기 기어축 상부 고정홀(352)을 통해 고정된 상태로 위치할 수 있다.Therefore, the
이상에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)를 상기 구동장치(1000)의 구성을 수용하며, 상기 구동장치(1000)에 골격을 제공하여 상기 구동장치(1000)의 구동 대상으로의 적용을 가능하게 하는 상기 모듈 하우징(600)과 함께 살펴 보았다.The
상기 구동장치(1000)는 상술한 구성에서 알 수 있듯이 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 제공된 구동력을 통해 구동하므로, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)가 구동하여 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 과정에서 에너지의 손실이 발생될 수 있으며, 이러한 손실로 인해 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)에서 열이 발생될 수 있다.Since the
이러한 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)에서의 열손실은 그 기능을 저하시키는 원인이 되므로, 상기 구동장치(1000)는 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 방열하는 구성을 포함할 수 있다.Since the heat loss in the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부를 포함하는 구동장치를 도시하고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부를 포함하는 구동장치에서 상기 방열부를 분해한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수냉식 방열부의 내부 단면도를 도시한다.FIG. 7 is a perspective view of a driving apparatus including a water-cooled heat dissipating unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the heat dissipating unit in a driving apparatus including a water-cooled heat dissipating unit according to an embodiment of the present invention. 9 shows an internal cross-sectional view of a water-cooled heat dissipating unit according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)는, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 하우징 외측을 감싸도록 구비되어 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 방열하는 방열부(700, 800)를 포함할 수 있다.More specifically, the
일반적으로, 상기 방열부(700, 800)는 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 방열하는 냉각 매체로서 액체를 사용하는지 또는 공기를 사용하는지에 따라서 수냉식 또는 공랭식으로 분류될 수 있다.Generally, the
우선, 수냉식 구조의 상기 방열부(700)에 대해서 살펴보면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 방열부를 포함하는 상기 구동장치(1000)는, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 각각의 외측에서 냉각 유로(715)를 형성하고, 상기 냉각 유로(715)에 냉각 유체가 유동하는 워터자켓(710), 및 상기 워터자켓(710) 내의 상기 냉각 유체를 냉각하기 위하여 상기 워터자켓(710)의 외측면에 흡열면이 장착되는 열전소자(720)를 포함할 수 있다.The
구체적으로, 상기 워터자켓(710)은 상기 중심모터(100) 및 상기 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 각각이 위치할 수 있는 중공부를 포함할 수 있으며, 상기 중공부의 외주면, 즉, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 각각의 외측을 따라 냉각 유체가 유동하는 냉각 유로(715)를 형성할 수 있다.Specifically, the
상기 냉각유체는 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 열을 흡수할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 일 예로, 높은 열효율과 비용이 저럼한 물(H2O)가 사용될 수 있다.The cooling fluid is not particularly limited as long as it can absorb heat from the
도 9를 참조하면, 상기 냉각 유체는 상기 워터자켓(710)의 외측면에 구비되는 냉각 유체 주입구(711)를 통해 주입되어 상기 워터자켓(710) 내부에 형성된 상기 냉각 유로(715)를 유동할 수 있으며, 상기 냉각 유로(715)를 유동하면서 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 흡열한 상기 냉각 유체는 상기 워터자켓(710)의 외측면에 구비되는 냉각 유체 배출구(712)를 통해 배출될 수 있다.9, the cooling fluid is injected through the cooling
상기 냉각 유로(715)에 주입되는 상기 냉각 유체는 일반적으로 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)의 온도보다 낮으므로, 상기 냉각 유체를 통한 흡열 만으로도 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 방열될 수 있다.Since the cooling fluid injected into the
하지만, 상기 구동장치(1000)가 사용되는 시간이나, 외부의 기후 조건, 또는 상기 구동장치(1000)에 부여되는 구동력의 설계에 따라서, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)는 발열이 월등히 많아질 수 있다.The
따라서, 상기 방열부(700)는 보다 높은 방열 성능을 구현할 수 있도록, 상기 워터자켓(710)의 외측면에 흡열면이 장착되는 상기 열전소자(720)를 포함할 수 있다.Accordingly, the
상기 열전소자(720)는 전류 인가에 따라 서로 다른 측면이 발열 및 흡열하는 소자로서, 흡열하는 면이 상기 워터자켓(710)의 외측면에 장착되어 상기 워터자켓(710) 내부의 상기 냉각 유로(715)를 유동하는 상기 냉각유체를 냉각하여, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)와 상기 냉각유체 간의 열교환 효율을 극대화 하기 위해 구비될 수 있다.The
따라서, 상기 열전소자(720)를 통해 냉각된 상기 냉각 유체는 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)에 더욱 신속하게 효과적으로 방열할 수 있다.Accordingly, the cooling fluid cooled through the
여기서, 상기 냉각 유체를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체로부터 상기 열전소자(720)의 흡열면으로 흡수된 열은 상기 열전소자(720)의 발열면으로 전도될 수 있다.The heat absorbed by the heat absorbing surface of the
따라서, 상기 열전소자(720)의 발열면에는, 상기 발열면을 방열하여 상기 냉각유체, 상기 열전소자(720)의 흡열면 및 상기 열전소자(720)의 발열면으로 이어지는 열전달 경로를 활발하게 하기 위한 구성인 방열판(730)이 장착될 수 있으며, 상기 방열판(730) 상부에는 상기 방열판(730)을 송풍하여 상기 방열판(730)을 통한 열방출을 극대화 하는 방열팬(740)이 장착될 수 있다.Accordingly, the heat-generating surface of the
상술한 수냉식 구조를 갖는 상기 방열부(700)는 냉각 매체로 사용되는 상기 냉각 유체가 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 주변으로 형성된 상기 냉각 유로(715)를 이동하여 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 방열하며, 상기 냉각 유체를 냉각시키는 상기 열전소자(720)를 포함하여, 냉각 유체만을 통해 방열 대상을 방열하는 종래의 방식보다 더욱 신속하고 효과적인 방열 성능을 제공할 수 있다.The
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공랭식 방열부를 포함하는 구동장치를 도시하고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공랭식 방열부를 포함하는 구동장치(1000)에서 상기 방열부를 분해한 사시도이다.FIG. 10 is a perspective view of a
본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)는 상기 방열부(800)로서 상기한 수냉식 구조 말고도 공랭식 구조를 사용할 수 도 있다.The
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)에 방열기능을 제공하는 상기 방열부(800)는, 방열팬(820), 및 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 둘러싸며, 상기 방열팬(820)을 통해 내측으로 송풍되는 방열 하우징(810)을 포함할 수 있다.The
상기 방열부(800)는 상기 방열 하우징(810)의 일 측면에 장착된 상기 방열팬(820)을 통하여 상기 방열 하우징(810) 내부에 위치하는 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c) 주위에 공기를 공급하여 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 냉각시키므로, 별도의 냉각 유체의 사용이 필요하지 않으므로 보다 경제적인 방열방식을 제공할 수 있다.The
수냉식 및 공랭식 구조를 채택하여 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 방열할 수 있는 상기 방열부(700, 800)는 각각의 외측면, 즉, 수랭식 구조를 채택한 상기 방열부(700)에서는 상기 워터자켓(710)의 외측면, 그리고 공랭식 구조를 채택한 상기 방열부(800)에서는 상기 방열 하우징(810)의 외측면에, 외부 공기와의 접촉면적을 향상시킴으로써, 냉각 효과를 증대시켜주는 적어도 하나의 방열핀(미도시)를 포함할 수 있다.The
이상에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)의 구성 및 이들의 결합관계와 상기 구동장치(1000)의 구동 효율을 증대시켜줄 수 있는 부가적인 구성에 대해서 살펴보았다.As described above, the structure of the
상기 구동장치(1000)는, 동일한 회전축 상에서 독립적으로 회전 구동하는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110) 및 상기 구동 디스크(500)를 포함함으로써, 하나의 상기 구동장치(1000)를 통하여 복수 개의 구동 대상을 구동할 수 있으며, 또한, 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)로부터 제공될 수 있는 구동력의 취합 제공이 가능하므로 상대적으로 높은 구동력을 필요로 하는 구동 대상에 선택적으로 효율적인 구동력을 제공할 수 있다.The
또한, 상기 중심모터(100) 및 복수 개의 상기 위성모터(200a, 200b, 200c)를 효과적으로 방열할 수 있는 구조의 방열부(700, 800)를 포함함으로써, 상기 구동장치(1000)의 수명을 길게 하고, 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, by including the
이러한, 상기 구동장치(1000)는 구동력을 필요로 하는 어떤 장치에라도 유용하게 적용될 수 있으며, 바람직하게는, 다 회전축이나 복수 개의 관절, 즉, 복수 개의 구동 대상을 포함하는 장치나, 공간이나 환경에 제약을 받기 쉬워서 작은 무게 및 부피의 구동장치를 필요로하는 장치에 적용이 유용하다.The
일 예로, 상기 구동장치(1000)는 복수 개의 관절을 포함하여 각각의 관절 움직임의 제어를 통해 구동하는 다관절 주행로봇에 적용될 수 있는데, 종래의 상기 다관절 주행로봇은 각각의 관절 움직임을 제어하기 위해, 각각의 관절에 장착된 구동장치를 구동하여 필요한 회전 토크를 발생시켜 관절을 회전 구동시키는 방식으로 주행되었다.For example, the
하지만, 상기한 종래의 상기 다관절 주행로봇은 각각의 관절 부위에 구동장치를 장착하여 관절 부위의 무게 및 부피가 증가되므로, 배터리 등에 의하여 공급되는 전력 소모량이 증대되며, 각각의 관절을 연결하는 전기적 배선 등이 복잡해 지는 문제점이 있었다.However, in the above-described conventional articulated robot, since the weight and the volume of joints are increased by attaching a driving device to each joint, power consumption supplied by a battery or the like is increased, Wiring and the like become complicated.
또한, 구비되는 관절에 따라서, 필요로하는 구동력의 차이가 있으며, 높은 구동력을 필요로 하는 관절 영역에는 고출력의 구동력을 제공하기 위하여 부피가 큰 구동장치를 구비해야 하므로 상기 다관절 주행로봇의 부피가 증대되며 상기 다관절 주행로봇의 설계가 복잡해 진다는 문제점이 있었다.Further, since a large driving apparatus is required to provide a driving force with high output in a joint region requiring a high driving force in accordance with the joints provided, there is a problem that the volume of the articulated- And the design of the multi-joint traveling robot is complicated.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치(1000)는 상기 다관절 주행로봇에 장착될 수 있으며, 이를 통해, 종래의 상기 다관절 주행로봇에서 문제시 되었던 상기한 문제점들을 해결할 수 있다.Therefore, the
이하에서는 상기 구동장치(1000)를 포함하는 상기 다관절 주행로봇에 대해 구체적으로 살펴볼 수 있다.Hereinafter, the multi-joint traveling robot including the
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇의 다리 구조를 도시하며, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇의 다리 구조의 내부를 도시한다.FIG. 12 shows a bridge structure of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows an interior of a bridge structure of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇은, 바디부, 상기 바디부에 장착되는 상기 구동장치(1000), 상기 구동 디스크(500)에 일단이 연결되어 상기 구동 디스크(500)의 회전 구동에 따라 구동하는 대퇴부재(10), 상기 대퇴부재(10)의 타단에 연결되는 무릎 관절부재(20), 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재(20)에 타단이 연결되어, 상기 중심모터(100)의 구동에 따라 상기 무릎 관절부재(20)를 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 링크부재(30), 및 상기 무릎 관절부재(20)에 일단이 장착되어 상기 무릎 관절부재(20)의 회전 구동에 따라 구동하는 하퇴부재(40)를 포함할 수 있다.The articulated robot according to an embodiment of the present invention includes a body part, the
상기 다관절 주행로봇은 2개 또는 그 이상의 다리를 갖고 각각의 상기 다리에 복수 개의 관절을 포함하여 주행하는 주행로봇으로서, 재난현장에 투입되거나 군사 작전에 투입되는 등 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 이와 같이 사용자를 통한 원격 조종 또는 자율적인 제어에 따라 기능하는 로봇 이외에도 하체의 기능을 상실하거나 하체의 기능이 저하되어 보행 거동이 불편한 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 신체 거동을 직접적으로 보조하는 주행로봇일 수 도 있다.The multi-joint traveling robot may be used for various purposes such as a traveling robot that has two or more legs and includes a plurality of joints on each leg and is put into a disaster scene or put into military operations. In addition to the robots functioning according to the remote control or the autonomous control by the user, the robots which are directly supported by the body of the user worn on the body of the user who has lost the functions of the lower body or lowered the function of the lower body, There is also water.
따라서, 상기 바디부(미도시)는 상기 다관절 주행로봇을 제어할 수 있는 제어부(미도시)나 상기 다관절 주행 로봇을 구동하기 위한 전력을 제공하는 배터리(미도시) 등이 포함될 수 있으며, 상기 다관절 주행로봇이 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 신체 거동을 보조하는 로봇일 경우에는, 사용자의 신체에 지지되도록 사용자의 신체에 안착되는 신체 안착수단(미도시)를 포함할 수 도 있다.Therefore, the body part (not shown) may include a controller (not shown) for controlling the articulated robot, a battery (not shown) for providing electric power for driving the articulated robot, In the case where the articulated robot is a robot that is worn on the body of the user and assists the body movement of the user, the robot may include body seating means (not shown) that is seated on the body of the user to be supported by the body of the user.
이와 같이, 상기 바디부는 상기 다관절 주행로봇의 사용 목적 및 설계에 따라 그 구조(형태)가 상이할 수 있으며, 상기한 바디부의 특징은 일반적인 로봇에 있어서도 보편적으로 적용되므로 상기 바디부에 대한 자세한 설명은 논외로 할 수 있으며, 이하에서는, 상기 구동장치(1000)가 적용된 상기 다관절 주행로봇에서 상기 다관절 주행로봇을 주행 이동하게 하는 다리 구조에 대해 중점적으로 살펴봄으로써 상기 다관절 주행로봇을 설명하기로 한다.As described above, the body part may be different in structure (form) according to the purpose and design of the articulated robot, and since the characteristic of the body part is universally applied to a general robot, a detailed description of the body part And the following description will be focused on a leg structure for causing the articulated robot to travel on the articulated robot in which the
본 발명의 일 실시 예에 따른 다관절 주행로봇은 상기 바디부에 장착된 상기 구동장치(1000)를 포함할 수 있다.The multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention may include the
상기 구동장치(1000)는 상기 다관절 주행로봇의 다리 구조에 포함되는 각각의 관절을 구동하는 기능을 하며, 상기 배터리(미도시)와 같이 상기 바디부나 상기 다관절 주행로봇의 다른 영역에 장착된 내부 전력 공급수단 또는 상기 다관절 주행로봇 외에 구비된 외부 전력 공급수단으로부터 전력을 제공받아 구동될 수 있다.The
상기 구동장치(100)는 상기 다관절 주행로봇의 다리 구조를 구동시킴으로써, 상기 다관절 주행로봇을 주행시킬 수 있다.The driving
일반적으로, 상기 다관절 주행로봇의 자연스러운 주행이라 함은 사람 또는 동물의 관절 구조를 모방한, 이른바, 생체모방기술이 적용된 상기 다리 구조를 갖고, 상기 다리 구조 각각의 관절을 별도로 제어하여 다양한 상황 및 환경에서 사람과 같은 거동을 할 수 있는 것으로 정의될 수 있다.In general, the natural running of the articulated robot includes the leg structure to which a so-called biomimetic technique is applied, which mimics a joint structure of a person or an animal. The joints of the leg structures are separately controlled, It can be defined as being able to behave like a person in an environment.
따라서, 상기 다관절 주행 로봇의 다리 구조는 도 12 및 13에서 도시하듯이, 사람 또는 동물의 다리구조의 고관절 영역, 무릎 영역, 대퇴부 영역 및 하퇴부 영역에 대응되는 구성인 상기 구동 디스크(500), 상기 무릎 관절부재(20), 상기 대퇴부재(10) 및 상기 하퇴부재(40)를 포함할 수 있다.Therefore, as shown in FIGS. 12 and 13, the leg structure of the articulated robot includes the
여기서, 상기 구동장치(1000)를 구성하는 상기 구동 디스크(500) 및 상기 구동 디스크(500)의 중심을 관통하여 외부로 돌출된 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 상술한 바와 같이, 동일한 회전축으로 독립적으로 회전 구동하여 각각 상기 대퇴부재(10) 및 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동시킬 수 있다.Here, the
구체적으로, 상기 구동 디스크(500)는 상기 대퇴부재(10)와 직접 체결되어 상기 대퇴부재(10)를 직접적으로 구동하고, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 상기 무릎 관절부재(20)와 상기 무릎 관절 링크부재(30)를 매개로 상기 무릎 관절부재(20)와 연결될 수 있다.Specifically, the
여기서, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)는 상기 무릎 관절 링크부재(30)를 구동시키고, 이에 따라, 상기 무릎 관절 링크부재(30)와 연결된 상기 무릎 관절부재(20)는 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동할 수 있다.Here, the
이와 같이, 상기 구동장치(1000)는 상기 다관절 주행로봇의 고관절 영역인 상기 대퇴부재(10)의 영역에 장착되어, 상기 구동 디스크(500)의 회전 구동에 따른 상기 대퇴 부재의 회전 구동을 통해 상기 다관절 주행로봇에서 고관절 영역의 회전을 구현할 수 있으며, 또한, 상기 다관절 주행로봇의 무릎 영역인 상기 무릎 관절부재(20)와 상기 무릎 관절 링크부재(30)를 통해 연결되는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)의 회전 구동에 따라 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동을 통해 상기 다관절 주행로봇의 무릎 영역의 회전을 구현할 수 있다.As described above, the
이와 같이, 상기 구동장치(1000)는 상기 다관절 주행로봇의 고관절 영역에만 장착되면서도, 상기 다관절 주행로봇의 고관절 영역 및 무릎 영역을 동시에 구동 시킬 수 있으므로, 상기 다관절 주행로봇의 상기 구동장치(1000)의 구비 개수를 최소화하여 상기 다관절 주행로봇의 경량화 및 부피 감소 효과를 제공할 수 있다.As described above, since the
이하에서, 상기 다관절 주행로봇의 다리 구조를 형성하는 상기 대퇴부재(10), 상기 무릎 관절부재(20), 상기 무릎 관절 링크부재(30) 및 상기 하퇴부재(40)의 결합 관계 및 상기 구동장치(1000)를 통한 상기 다관절 주행로봇의 구동 형태에 대해서 더욱 자세히 살펴볼 수 있다.Hereinafter, the engagement relationship between the
상기 대퇴부재(10)는 상기 구동장치(1000)를 구성하는 상기 구동 디스크(500)에 일단이 연결될 수 있는데, 상기 구동 디스크(500)에서 상기 구동 디스크(500)의 회전축과 수직한 면에 연결되어 상기 구동 디스크(500)의 회전 구동에 따라 상기 구동 디스크(500)의 회전축과 동일한 회전축으로 회전 구동될 수 있다.One end of the
따라서, 상기 구동 디스크(500)에 일단이 연결된 상기 대퇴부재(10)의 일단으로부터 타단은 상기 다관절 주행로봇의 대퇴부 영역을 형성할 수 있으며, 상기 대퇴부재(10)의 일단 및 상기 대퇴부재(10)의 일단과 연결된 상기 구동 디스크(500)는 상기 다관절 주행로봇의 고관절 영역을 형성할 수 있다.One end of the
상기 대퇴부재(10)의 타단에는 상기 무릎 관절부재(20)가 연결될 수 있다.The knee joint member (20) may be connected to the other end of the femoral member (10).
여기서, 상기 무릎 관절부재(20)는 좌판(21) 및 우판(22)의 결합으로 형성될 수 있는데, 상기 좌판(21) 및 우판(22)을 사이를 관통하여 연장된 상기 무릎 관절부재(20)의 회전축 상기 대퇴부재(10)와 결합하여 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동 가능하게 할 수 있다.The knee
상기 무릎 관절부재(20)는 상기 대퇴부재(10)의 타단에 회전 가능하게 연결되어 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동이 가능할 수 있는데, 상기 무릎 관절부재(20)는 상기 대퇴부재(10)와 같이 상기 구동장치(1000)가 직접적으로 연결되지 않으므로, 상기 구동장치(1000)에서 제공된 구동력을 상기 무릎 관절부재(20)로 전달할 수 있는 수단이 필요하다.The knee
따라서, 상기 무릎 관절 링크부재(30)는, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재(20)에 타단이 연결되어, 상기 중심모터(100)의 구동에 따라 상기 무릎 관절부재(20)를 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동시킬 수 있다.One end of the
구체적으로, 상기 무릎 관절 링크부재(30)는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)에 일단이 연결되어 상기 중심모터(100)의 구동에 따라 회전 구동하는 관절 구동부재(31) 및 상기 관절 구동부재(31)의 타단에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재(20)에 타단이 연결되며, 상기 관절 구동부재(31)의 회전 구동에 따라 견인 구동되어 상기 무릎 관절부재(20)를 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 견인부재(32)를 포함할 수 있다.Specifically, the knee
여기서, 상기 무릎 관절 링크부재(30)를 구성하는 상기 관절 구동부재(31)는 상기 일단이 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)에 연결되어 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)를 통해 회전 구동하며, 상기 관절 구동부재(31)의 타단에 일단이 연결되는 상기 무릎 관절 견인부재(32)는 상기 관전 구동부재의 회전 구동에 따라 상하 방향을 지향하도록 견인 구동될 수 있다.The
따라서, 상기 무릎 관절 견인부재(32)의 타단과 연결되는 상기 무릎 관절부재(20)는 상기 무릎 관절 견인부재(32)의 견인 구동에 따라 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동할 수 있다.Therefore, the knee
상기 무릎 관절 견인부재(32)의 타단은 상기 무릎 관절부재(20)의 좌판(21) 및 우판(22) 사이에서 회전축을 통해 결합할 수 있으며, 상기 무릎 관절 견입부재(32) 타단의 상기 무릎 관절부재(20)에서의 회전축은 상기 대퇴부재(10)에 결합된 상기 무릎 관절부재(20)의 회전축과 평행할 수 있다.The other end of the knee
따라서, 상기 무릎 관절부재(20)는 상기 대퇴부재(10)와 결합하는 회전축을 중심으로 상기 무릎 관절 견인부재(32)로부터 구동력을 전달받아 회전 구동하는 것이 가능할 수 있다.Therefore, the knee
여기서, 상기 무릎 관절 링크부재(30)는 상기 대퇴부재(10)의 측면을 따라 구비될 수 있으며, 이를 통해 상기 무릎 관절 링크부재(30) 및 상기 대퇴부재(10)가 동일한 회전축을 통해 각각의 구동력을 전달받을 수 있다.Here, the knee
즉, 상술한 바와 같이, 상기 대퇴부재(10)에 구동력을 제공하는 상기 구동 디스크(500)는, 상기 무릎 관절 링크부재(30)에 구동력을 제공하여 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동시키는 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)와 동일한 회전축으로 각각의 구동력을 전달할 수 있으며, 이를 통해 상기 무릎 관절부재(20)는 상기 구동 디스크(500) 및 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110)와 평행한 회전축으로 상기 대퇴부재(10)에 대하여 회전 구동하므로, 상기 다관절 주행로봇의 전방 및 후방 주행이 가능할 수 있다.That is, as described above, the
이어서, 상기 무릎 관절부재(20)의 일단에는 상기 하퇴부재(40)가 장착될 수 있으며, 상기 하퇴부재(40)는 상기 무릎 관절부재(20)의 회전 구동에 따라 구동하여 상기 다관절 주행로봇의 하퇴 영역을 구성할 수 있다.The hip
상기 다관절 주행로봇은 안정적인 주행 및 자세유지를 위해서, 지면에 접촉된 상기 다관절 주행로봇의 상기 하퇴부재(40)가 상기 다관절 주행로봇의 하중을 충분히 지지할 수 있어야 하며, 상기 지면으로부터 상기 하퇴부재(40)로 전달되어 상기 다관절 주행로봇의 안정적인 주행에 악영향을 미칠 수 있는 외부 충격을 최소화할 수 있어야 한다.In order to maintain stable running and posture, the articulated robot needs to be able to sufficiently support the load of the articulated robot so that the
따라서, 상기 다관절 주행로봇은, 상기 대퇴부재(10)에 장착되고, 상기 무릎 관절부재(20)에 연결되어 상기 무릎 관절부재(20)의 회전 구동에 따라 내부에서 피스톤 운동하는 피스톤 로드(51)를 구비하여, 상기 무릎 관절부재(20)의 회전 구동에 따른 댐핑(damping) 기능을 제공하는 실린더(50)를 더 포함할 수 있다.Therefore, the articulated robot includes a
상기 실린더(50)는 도 13에서 도시하는 바와 같이, 상기 대퇴부재(10)를 따라 상기 무릎 관절 링크부재(30)와 나란한 형태로 구비되며, 상기 무릎 관절부재(20)의 회전 구동에 저항하는 적절한 크기의 힘을 제공할 수 있으며, 이를 통해 상기 지면으로부터 상기 하퇴부재(40)를 통해 상기 무릎 관절부재(20)에 전달될 수 있는 외부 충격을 최소화할 수 있으며, 또한, 지면으로부터 상기 다관절 주행로봇의 하중을 충분히 지지할 수 있는 힘을 상기 무릎 관절부재(20)를 통해 제공할 수 있다.As shown in FIG. 13, the
상술한 바로, 상기 구동장치 및 상기 구동장치가 장착되어 구동하는 상기 다관절 주행로봇에 대해 살펴보았다.The above-described driving apparatus and the articulated traveling robot on which the driving apparatus is mounted and driven have been described.
이하에서는, 상기 구동장치의 구동에 따른 상기 다관절 주행로봇의 구동 형태의 일 실시 예를 살펴볼 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the driving method of the articulated robot according to the driving of the driving device will be described.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동장치의 구동에 따른 다관절 주행로봇의 구동 형태를 도시한다.FIG. 14 illustrates a driving mode of a multi-joint traveling robot according to an embodiment of the present invention.
상기 다관절 주행로봇은 구비하는 복수 개의 다리 구조 및 이들에 구비되는 복수 개의 관절 영역을 각각 제어하여 상황 및 환경에 맞는 주행을 할 수 있다.The articulated robot can control a plurality of leg structures and a plurality of articulated regions provided in the leg structures to suit a situation and an environment.
사람의 보행형태와 마찬가지로, 상기 다관절 주행로봇이 주행하기 위해서는, 상기 다관절 주행로봇을 구성하는 복수 개의 다리 구조 중 일부는 지면을 지지하여 상기 다관절 주행로봇이 주행방향으로 나아갈 수 있는 지지대 역할을 해야 하며, 또 다른 일부 다리 구조는 상기 다관절 주행로봇이 이동하도록 주행방향으로 나아가야 한다.In order for the multi-joint traveling robot to travel, a part of a plurality of leg structures constituting the multi-joint traveling robot supports the ground, so that the multi-joint traveling robot can move in the traveling direction And some other leg structures must go in the running direction so that the articulated robot moves.
우선 상기 다관절 주행로봇이 전방으로 나아갈 수 있는 지지대 역할을 하기 위해 지면을 지지하는 다리 구조를 형성하기 위해서는 상기 대퇴부재(10)가 후방으로 회전 구동되어야 하며, 상기 무릎 관절부재(20) 또한 상기 하퇴부재(40)의 끝단이 지면상에서 상기 다관절 주행로봇의 후방 방향으로 이동할 수 있도록 회전 구동되어야 한다.In order to form a leg structure for supporting the ground in order to serve as a support for the forward movement of the articulated robot, the
따라서, 상기 구동 디스크(500)는 반시계 방향(도 14 (b)의 구동 디스크 상(500)의 실선 화살표)로 회전 구동되어 상기 대퇴부재(10)를 상기 구동 디스크(500)에 대하여 후방 방향으로 회전 구동시키며, 상기 중심모터(100)의 모터 샤프트(110) 또한 반시계 방향(도 14 (b)의 관절 구동부재(31) 상의 실선 화살표)으로 회전 구동되어 상기 하퇴부재(40)가 상기 다관절 로봇이 전방으로 나아갈 수 있도록 지면을 더욱 강하게 밀도록 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동시킬 수 있다.Therefore, the
또한, 상기 다관절 주행로봇이 전방으로 이동하기 위해 앞으로 나아가는 다리 구조를 형성하기 위해서는, 상기 대퇴부재(10)가 전방으로 회전 구동되어야 하며, 상기 무릎 관절부재(20) 또한 상기 하퇴부재(40)의 끝단이 상기 다관절 주행로봇이 나아가게 될 만큼의 거리를 나아가도록 회전 구동되어야 한다.The knee
따라서, 상기 구동 디스크(500)는 시계 방향(도 14 (b)의 구동 디스크(500) 상의 점선 화살표)으로 구동되어 상기 대퇴부재(10)를 상기 구동 디스크(500)에 대하여 전방 방향으로 회전 구동시키며, 상기 중심모터의 모터 샤프트 또한 시계 방향(도 14 (b)의 관절 구동부재(31) 상의 점선 화살표)으로 회전 구동되어 상기 하퇴부재(40)가 상기 다관절 로봇이 전방으로 이동할 만큼의 거리를 나아가도록 상기 무릎 관절부재(20)를 회전 구동시킬 수 있다.The
상기 다관절 주행로봇의 다리 구조는 상기 대퇴부재(10), 상기 무릎부재(20), 상기 무릎 링크부재(30), 및 상기 하퇴부재(40)의 연결구조에 따라서 매우 상이해질 수 있으며, 또한, 동일한 다리 구조를 구비하는 경우라 하더라도, 상기 다관절 주행로봇이 2족 주행로봇인지 4족 주행로봇인지 또는 사용자에게 장착되는 신체 착탈 로봇인지에 따라서 보행 주기 중의 고관절 영역 및 무릎 영역의 회전이 상이해질 수 있다.The leg structure of the articulated robot can be greatly differentiated according to the connection structure of the
더 나아가 상기 다관절 주행로봇이 주행하고 있는 지면의 형태, 즉, 경사면, 하향면, 평면, 산악지역, 자갈지역 등에 따라서도 상이해질 수 있다.Furthermore, the shape of the ground running on the multi-joint traveling robot, that is, the slopes, the downward planes, the planes, the mountainous areas, the gravel areas, and the like can be different.
따라서, 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 구동장치의 구동에 따른 상기 다관절 로봇의 주행 형태는, 상기 구동장치(1000)를 구성하여 동일한 회전축으로 독립적으로 회전 구동하는 상기 구동 디스크(500) 및 상기 중심모터(100)의 샤프트(110)의 회전 구동을 통해, 상기 다관절 주행로봇의 상기 대퇴부재(10) 및 상기 무릎 관절부재(20)가 회전 구동되고, 이를 통해 상기 다관절 주행로봇이 주행되는 것을 설명하기 위한 하나의 실시 예로 이해되어야 할 것이다.Therefore, the driving type of the articulated robot according to the driving of the driving apparatus according to the embodiment of the present invention is not limited to the
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. . It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.
100 : 중심모터 110 : 중심모터의 모터 샤프트
200a, 200b, 200c : 위성모터 210a, 210b, 210c : 위성모터의 모터 샤프트
300a, 300b, 300c : 기어부 400 : 내접기어
500 : 구동 디스크100: center motor 110: motor shaft of center motor
200a, 200b, 200c:
300a, 300b, 300c: gear portion 400: internal gear
500: Driving disk
Claims (16)
상기 중심모터를 중심으로 배치되며, 상기 중심모터의 모터 샤프트와 평행한 모터 샤프트를 갖는 복수 개의 위성모터;
복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 기어부;
복수 개의 상기 기어부의 회전에 따라 회전 구동하는 링기어 형태의 내접기어; 및
상기 내접기어에 장착되어 회전 구동하며, 중심에 상기 중심모터의 모터 샤프트가 관통하여 외부로 돌출되는 구동 디스크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.A center motor having a motor shaft;
A plurality of satellite motors disposed around the center motor and having a motor shaft parallel to the motor shaft of the center motor;
A plurality of gears each driven by a motor shaft of the plurality of satellite motors;
An internal gear in the form of a ring gear that rotates and drives in accordance with the rotation of the plurality of gears; And
And a drive disc mounted on the internal gear and rotationally driven, the motor shaft of the center motor passing through the center of the drive shaft and projecting to the outside.
상기 구동 디스크는 상기 중심모터의 모터 샤프트를 중심으로 상기 중심모터의 모터 샤프트와 독립적으로 회전 구동하는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving disc is rotatably driven independently of a motor shaft of the center motor about a motor shaft of the center motor.
복수 개의 상기 위성모터는 상기 중심모터를 중심으로 등간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of satellite motors are arranged at equal intervals around the center motor.
복수 개의 상기 기어부는 감속구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
And the plurality of gear portions include a deceleration structure.
복수 개의 상기 기어부 각각은 서로 다른 평행축 상에서 서로 연결되어 회전하는 복수 개의 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.5. The method of claim 4,
Wherein each of the plurality of gear portions includes a plurality of gears connected to each other on different parallel axes and rotated.
상기 내접기어는 복수 개의 상기 기어부 각각을 구성하는 적어도 하나의 기어와 내접하여 복수 개의 상기 기어부에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the internal gear is in contact with at least one gear constituting each of the plurality of gear portions, and is driven by the plurality of gear portions.
상기 구동 디스크는 내측이 상기 내접기어의 외주면을 감싸도록 상기 내접기어에 체결되는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the drive disc is fastened to the internal gear so that an inner side thereof surrounds an outer peripheral surface of the internal gear.
상기 중심모터의 모터 샤프트 및 복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트가 관통되어 돌출되며, 복수 개의 상기 위성모터의 모터 샤프트에 의하여 각각 구동되는 복수 개의 상기 기어부를 수용하는 모듈 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
And a module housing which houses a plurality of gears each of which is driven by a motor shaft of a plurality of the satellite motors, the motor shaft of the center motor and the motor shaft of the plurality of satellite motors being protruded, Driving device.
상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터의 하우징 외측을 감싸도록 구비되어 상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터를 방열하는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.The method according to claim 1,
And a heat dissipation unit which surrounds the center motor and a plurality of the housings of the plurality of satellite motors and radiates heat to the center motor and a plurality of the satellite motors.
상기 방열부는,
상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터 각각의 외측에서 냉각 유로를 형성하고, 상기 냉각 유로에 냉각 유체가 유동하는 워터자켓; 및
상기 워터자켓 내의 상기 냉각 유체를 냉각하기 위하여 상기 워터자켓의 외측면에 흡열면이 장착되는 열전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.10. The method of claim 9,
The heat-
A water jacket in which a cooling channel is formed outside each of the center motor and the plurality of satellite motors, and a cooling fluid flows in the cooling channel; And
And a thermoelectric element mounted on the outer surface of the water jacket to cool the cooling fluid in the water jacket.
상기 열전소자의 발열면에 설치되는 방열판 및 상기 방열판의 상부에 장착되는 방열팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.11. The method of claim 10,
Further comprising: a heat sink provided on a heating surface of the thermoelectric element; and a heat dissipation fan mounted on an upper portion of the heat sink.
상기 방열부는,
방열팬; 및
상기 중심모터 및 복수 개의 상기 위성모터를 둘러싸며, 상기 방열팬을 통해 내측으로 송풍되는 방열 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동장치.10. The method of claim 9,
The heat-
Heat radiating fan; And
And a heat dissipation housing surrounding the center motor and a plurality of the satellite motors and blowing inward through the heat dissipation fan.
상기 바디부에 장착되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 구동장치;
상기 구동 디스크에 일단이 연결되어 상기 구동 디스크의 회전 구동에 따라 회전 구동하는 대퇴부재;
상기 대퇴부재의 타단에 연결되는 무릎 관절부재;
상기 중심모터의 모터 샤프트에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재에 타단이 연결되어, 상기 중심모터의 구동에 따라 상기 무릎 관절부재를 상기 대퇴부재에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 링크부재; 및
상기 무릎 관절 부재에 일단이 장착되어 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따라 구동하는 하퇴부재;를 포함하는 다관절 주행로봇.Body part;
A driving device according to any one of claims 1 to 12 mounted on the body part;
A femoral member having one end connected to the driving disc and rotationally driven in accordance with rotation of the driving disc;
A knee joint member connected to the other end of the thigh member;
A knee joint link member having one end connected to the motor shaft of the center motor and the other end connected to the knee joint member to drive the knee joint member to rotate with respect to the femoral component in accordance with the driving of the center motor; And
And a hip member which is installed at one end of the knee joint member and driven in accordance with rotational driving of the knee joint member.
상기 무릎 관절 링크부재는,
상기 중심모터의 모터 샤프트에 일단이 연결되어 상기 중심모터의 구동에 따라 회전 구동하는 관절 구동부재; 및
상기 관절 구동부재의 타단에 일단이 연결되고, 상기 무릎 관절부재에 타단이 연결되며, 상기 관절 구동부재의 회전 구동에 따라 견인 구동되어 상기 무릎 관절부재를 상기 대퇴부재에 대하여 회전 구동시키는 무릎 관절 견인부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 주행로봇.14. The method of claim 13,
The knee joint link member includes:
A joint driving member having one end connected to a motor shaft of the center motor and rotationally driven by the driving of the center motor; And
A knee joint traction unit having one end connected to the other end of the joint driving member and the other end connected to the knee joint member and traction driven by the rotation drive of the joint driving member to rotate the knee joint member about the femoral member Wherein the robot comprises: a body;
상기 무릎 관절 링크부재는 상기 대퇴부재의 측면을 따라 구비되며, 상기 무릎 관절 링크부재 및 상기 대퇴부재는 동일한 회전축을 통해 각각의 구동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 다관절 주행로봇.14. The method of claim 13,
Wherein the knee joint link member is provided along a side surface of the thigh member, and the knee joint link member and the femoral member receive respective driving forces through the same rotation axis.
상기 대퇴부재에 장착되고, 상기 무릎 관절부재에 연결되어 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따라 내부에서 피스톤 운동하는 피스톤 로드를 구비하여, 상기 무릎 관절부재의 회전 구동에 따른 댐핑(damping) 기능을 제공하는 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 주행로봇.14. The method of claim 13,
And a piston rod which is mounted on the thigh member and connected to the knee joint member and which performs a piston movement in response to the rotation drive of the knee joint member, thereby providing a damping function according to the rotational drive of the knee joint member And a cylinder for driving the multi-joint traveling robot.
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KR1020150159495A KR101714505B1 (en) | 2015-11-13 | 2015-11-13 | Actuating Device And Multi-Joint Walking Robot Having The Same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11185992B2 (en) | 2019-02-19 | 2021-11-30 | Hyundai Motor Company | Drive mechanism and service robot having the same |
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2015
- 2015-11-13 KR KR1020150159495A patent/KR101714505B1/en active IP Right Grant
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