KR101740704B1 - 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체 - Google Patents

마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체 Download PDF

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KR101740704B1
KR101740704B1 KR1020160069059A KR20160069059A KR101740704B1 KR 101740704 B1 KR101740704 B1 KR 101740704B1 KR 1020160069059 A KR1020160069059 A KR 1020160069059A KR 20160069059 A KR20160069059 A KR 20160069059A KR 101740704 B1 KR101740704 B1 KR 101740704B1
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손민기
조승현
박현우
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Abstract

본 발명은 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 관절 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 회전관절 조립체에 마그네틱 조인트를 설치하여 로봇의 회전관절 간의 조립 및 분해를 용이하게 하는 조립체에 관한 것이다.
마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체는, 서로 연결되어 동력전달 및 관절부를 형성하는 제 1 조립체 및 제 2 조립체로 구성된다. 상기 제 1 조립체는, 단면이 원형인 제 1 돌출케이스, 상기 제 1 돌출케이스가 안착·결합되는 내부공간을 가진 제 1 케이스, 상기 제 1 돌출 케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 PCB, 상기 제 1 PCB의 주변부를 관통하며 제 1 돌출케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 마그넷, 상기 제 1 PCB의 주변부에 설치되는 제 1 PCB 커넥터를 포함하고, 제 1 돌출케이스, 제 1 케이스 및 제 1 PCB를 함께 체결시키는 제 1 포고핀을 포함한다. 그리고, 상기 제 2 조립체는, 상기 제 1 돌출 케이스와 대응하는 제 2 홈케이스, 상기 제 1 홈케이스가 안착·결합되는 내부공간을 가진 제 2 케이스, 상기 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 PCB, 상기 제 2 PCB의 주변부를 관통하며 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 마그넷, 상기 제 2 PCB 주변부에 설치되는 제 2 PCB 커넥터를 포함하고, 제 2 홈케이스, 제 2 케이스 및 제 2 PCB를 함께 체결시키는 제 2 포고핀을 포함한다.

Description

마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체{ROTATION ARTICULATION ASSEMBLY OF ROBOT HAVING A MAGNETIC JOINT}
본 발명은 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 관절 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 회전관절 조립체에 마그네틱 조인트를 설치하여 로봇의 회전관절 간의 조립 및 분해를 용이하게 하는 조립체에 관한 것이다.
최근 로봇에 대한 수요는 산업용뿐만 아니라 가정용에 대한 수요도 증대되고 있으며, 이에 따라 로봇 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 소정작업을 수행하는 산업용 로봇뿐만 아니라, 인간형상의 휴머노이드와, 안내로봇과 같은 서비스로봇 등이 개발되고 있다.
상기 휴머노이드와 같은 로봇은 인간의 몸통과 같은 로봇의 본체와, 로봇 본체에 결합 되어 소정 동작을 수행하는 가동유닛을 갖는다. 여기서 가동유닛은 인간의 머리와 같은 헤드부와, 인간의 팔과 같은 아암유닛과, 인간의 다리와 같이 한 쌍으로 마련되는 레그부 등을 갖는다. 로봇은 로봇 본체와 헤드부를 연결하는 목부분이나, 로봇 본체와 아암유닛을 연결하는 어깨부분과 같이 인간의 관절에 해당하는 로봇 관절을 갖는다.
이러한 기계적 장치들은 통상 산업 설비뿐만 아니라 일상생활까지 활용범위를 넓혀가고 있다. 등록특허 10-1457147 호를 참조하면, 종래의 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리를 설명하면 스크류-너트 매커니즘을 이용해 제 3 조인트브라켓을 구동하여 어깨관절을 회전하는 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 이것은 스크류-너트 매커니즘을 이용하기 때문에 다수의 체결부품 또는 브라켓과 같은 부품들이 요구되어 구성품의 수가 증가 되며, 로봇의 관절 간의 결합 및 분해가 번거로우며, 이로인해 로봇의 수리 및 보수가 어렵고, 무게가 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상기 로봇 이외에 전시용 대형 종이 로봇에서의 관절 구조는 작동 가능한 간단한 연결부재를 사용하거나, 단순하게 종이를 서로 붙이거나 연결하여 간단하게 접혀지기만 한다. 이러한 관절 구조는 회전 등과 같은 작동이 불가능하고, 또한 관절 간의 결합 및 분해가 용이하지 않으며, 한번 분해하면 원 상태로 복원하는 것이 어려운 문제가 있다.
선행문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-1457147호(2014.10.27 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 마그네틱 조인트 방식을 적용함으로써 로봇의 관절 간의 결합 및 분해를 간단히 할 수 있으며, 이로 인해 로봇의 관절 조립체뿐만 아니라 로봇의 외관의 수리 및 보수가 용이하다. 또한, 로봇의 관절 조립체 내부에 포고핀(pogo pin)을 설치하여 로봇의 회전관절 간의 체결과 동시에 PCB를 통해 전기적인 연결을 하여 전원 및 신호를 전달받아 회전운동을 할 수 있는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체에 있어서, 관절 조립체는, 서로 연결되어 동력전달 및 관절부를 형성하는 제 1 조립체 및 제 2 조립체로 구성된다.
상기 제 1 조립체는, 단면이 원형인 제 1 돌출케이스, 상기 제 1 돌출케이스가 안착·결합되는 내부공간을 가진 제 1 케이스, 상기 제 1 돌출 케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 PCB, 상기 제 1 PCB의 주변부를 관통하며 제 1 돌출케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 마그넷, 상기 제 1 PCB의 주변부에 설치되는 제 1 PCB 커넥터를 포함하고, 상기 제 1 돌출케이스, 제 1 케이스 및 제 1 PCB를 함께 체결시키는 제 1 포고핀을 포함한다.
그리고, 상기 제 2 조립체는, 상기 제 1 돌출 케이스와 대응하는 제 2 홈케이스, 상기 제 1 홈케이스가 안착·결합되는 내부공간을 가진 제 2 케이스, 상기 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 PCB, 상기 제 2 PCB의 주변부를 관통하며 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 마그넷, 상기 제 2 PCB 주변부에 설치되는 제 2 PCB 커넥터를 포함하고, 제 2 홈케이스, 제 2 케이스 및 제 2 PCB를 함께 체결시키는 제 2 포고핀을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1 돌출케이스는, 그 일측에 수직부와 수평부가 교차하여 십자형태로 돌출 형성된 제 1 돌출부, 상기 제 1 돌출부 주변에 형성된 제 1 고정부, 상기 제 1 돌출부의 수평부에 형성된 복수의 제 1 핀홀, 상기 제 1 고정부에 형성되어 제 1 마그넷이 삽입되는 제 1 마그넷공 및 상기 제 1 돌출부의 수직부의 양단에 형성된 지렛대홈을 포함하며, 타측에는 제 1 PCB공이 형성된다.
바람직하게는, 상기 제 1 케이스는, 제 1 마그넷공과 대응하며, 제 1 마그넷공에 삽입된 제 1 마그넷의 일단이 안착되도록 형성된 제 1 마그넷안착부, 상기 제 1 케이스의 주변부 양측에 형성되어 제 1 PCB에 설치되는 제 1 PCB 커넥터의 본체가 안착되는 제 1 PCB 커넥터안착부 및 상기 제 1 돌출부에 형성된 제 1 핀홀과 대응하는 복수의 제 1 케이스 핀홀을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 1 PCB에는, 제 1 PCB커넥터의 단자가 삽입되는 제 1 PCB삽입홀이 형성되며, 상기 제 1 PCB삽입홀은 제 1 돌출케이스에 형성된 제 1 PCB공과 대응한다.
바람직하게는, 상기 제 1 포고핀은, 상기 제 1 PCB 및 상기 제 1 돌출케이스를 함께 고정시키며, 상기 PCB 커넥터로부터 송신되는 전원 및 신호를 모터로 전달한다.
바람직하게는, 상기 제 1 조립체는, 모터로부터 동력을 전달받기 위해 제 1 케이스의 타측에 연결되어 설치되는 제 1 동력전달부재를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수의 제 1 마그넷안착부는, 상기 제 1 마그넷이 견고히 안착될 수 있도록 자성을 띠는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 2 홈케이스는, 그 일측에 상기 제 1 돌출케이스의 제 1 돌출부와 대응하며 수직부와 수평부가 교차하여 십자형태로 이루어진 제 2 홈부, 상기 제 1 돌출부의 제 1 고정부와 대응하여, 제 2 홈부 주변에 돌출형성되어 제 1 고정부에 삽입 결합되는 제 2 걸림턱, 제 1 돌출케이스의 제 1 고정부에 형성된 제 1 마그넷공과 대응하여 형성되어 제 2 마그넷이 삽입되는 제 2 마그넷공, 상기 제 2 홈부의 수직부에 소정의 간격으로 이격되어 제 2 홈부를 관통하여 형성된 복수의 제 2 핀홀, 제 2 홈부의 중심부에 서로 인접하여 형성되는 복수의 체결공을 포함하며, 타측에는 상기 체결공과 대응하게 형성된 체결공을 지니며 돌출형성된 제 2 체결부, 상기 제 2 체결부의 주변에 돌출형성된 제 2 결합부 및 상기 제 2 홈케이스의 양측 주변주, 즉 제 2 결합부 사이에 형성된 PCB공을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 2 케이스는, 제 2 마그넷공과 대응하며, 제 2 마그넷공에 삽입되는 제 2 마그넷의 일단이 안착되도록 형성된 제 2 마그넷안착부, 제 2 케이스 주변부의 양측에 형성되어 제 2 PCB에 설치되는 제 2 PCB커넥터의 본체가 안착되는 제 2 PCB커넥터안착부, 상기 제 2 마그넷안착부의 중앙부를 관통하여 형성되는 제 2 통공, 제 2 홈케이스의 제 2 체결부에 대응하는 제 2 체결홈, 상기 제 2 체결홈의 중심에 인접하게 형성된 제 2 체결구 및 상기 제2 PCB와 대응하며 제 2 PCB가 안착되는 제 2 PCB 안착부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 2 PCB에는, 제 2 PCB커넥터의 단자가 삽입되는 PCB공이 형성되며, 상기 PCB공은 제 2 홈케이스의 PCB공과 대응한다.
바람직하게는, 상기 제 2 포고핀은, 상기 제 2 PCB 및 상기 제 2 홈케이스를 함께 고정시키며, 상기 제 2 PCB 커넥터로부터 송신되는 전원 및 신호를 모터로 전달한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체는, 로봇의 회전관절부에 마그네틱 조인트 방식을 적용함으로써, 로봇의 관절 간의 결합 및 분해를 간단히 할 수 있으며, 더불어 부품의 수가 감소되어 관절의 무게가 줄어든다. 또한, 로봇의 관절 조립체 내부에 포고핀을 설치함으로써, 각각의 부품들을 체결함과 동시에 PCB를 통해 전기적인 연결을 하여 전원 및 신호를 모터 또는 기구로 전달할 수 있다. 또한, 로봇의 관절 조립체에 지렛대홈을 형성함으로써, 마그네틱 조인트를 통해 결합된 로봇의 관절 간의 분해를 더욱 간편하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체를 나타낸 조립사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 조립체를 나타낸 조립사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 조립체를 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 돌출케이스를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 돌출케이스를 나타낸 배면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 케이스를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 케이스를 나타낸 배면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 동력전달부재를 나타낸 정면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 조립체를 나타낸 조립사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 조립체를 나타낸 분해사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 홈케이스를 나타낸 정면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 홈케이스를 나타낸 배면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 케이스를 나타낸 정면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 케이스를 나타낸 배면도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다. 여기서, 상하좌우, 우측, 좌측, 저면 등 방향과 관련된 표현은 특별한 한정이 없는 한 모두 제시한 도면을 기준으로 기재하고 있음을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체(S10)는, 로봇의 회전관절부에 마그네틱 조인트 방식을 적용함으로써, 로봇의 관절 간의 결합 및 분해를 간단히 할 수 있으며, 더불어 부품의 수가 감소되어 관절을 무게가 줄어든다. 또한, 로봇의 관절 조립체 내부에 포고핀을 설치함으로써, 각각의 부품들을 체결함과 동시에 PCB를 통해 전기적인 연결을 하여 전원 및 신호를 모터 또는 기구로 전달할 수 있다. 또한, 로봇의 관절 조립체에 지렛대홈을 형성함으로써, 마그네틱 조인트를 통해 결합된 로봇의 관절 간의 분해를 더욱 간편하게 할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체(S10)는, 도 1 내지 15를 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체를 나타낸 조립사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체를 나타낸 분해사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 조립체를 나타낸 조립사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 조립체를 나타낸 분해사시도이다. 도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 돌출케이스를 나타낸 정면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 돌출케이스를 나타낸 배면도이다. 도 7은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 케이스를 나타낸 정면도이다. 도 8은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 케이스를 나타낸 배면도이다. 도 9는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 1 동력전달부재를 나타낸 정면도이다. 도 10은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 조립체를 나타낸 조립사시도이다. 도 11은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 조립체를 나타낸 분해사시도이다. 도 12는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 홈케이스를 나타낸 정면도이다. 도 13은 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 홈케이스를 나타낸 배면도이다. 도 14는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 케이스를 나타낸 정면도이다. 도 15는 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 제 2 케이스를 나타낸 배면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체(S10)는, 서로 연결되어 동력전달 및 관절부를 형성하는 제 1 조립체(100) 및 제 2 조립체(200)로 구성된다. 상기 제 1 조립체(100)는, 단면이 원형인 제 1 돌출케이스(110), 상기 제 1 돌출케이스(110)가 안착·결합되는 내부공간을 가진 제 1 케이스(120), 상기 제 1 돌출 케이스(110) 및 제 1 케이스(120) 사이에 설치되는 제 1 PCB(130), 상기 제 1 PCB(130)의 주변부를 관통하며 제 1 돌출케이스(110) 및 제 1 케이스(120) 사이에 설치되는 제 1 마그넷(140), 상기 제 1 PCB(130)의 주변부에 설치되는 제 1 PCB 커넥터(150) 및 제 1 돌출케이스(110), 제 1 케이스(120) 및 제 1 PCB(130)를 함께 체결시키는 제 1 포고핀(160)을 포함한다.
또한, 상기 제 2 조립체(200)는, 제 1 돌출 케이스(110)와 대응하는 제 2 홈케이스(210), 상기 제 2 홈케이스(210)가 안착, 결합되는 내부공간을 가진 제 2 케이스(220), 상기 제 2 홈케이스(210) 및 제 2 케이스(220) 사이에 설치되는 제 2 PCB(230), 상기 제 2 PCB(230)의 주변부를 관통하며 제 2 홈케이스(210) 및 제 2 케이스(220) 사이에 설치되는 제 2 마그넷(240), 상기 제 2 PCB(230) 주변부에 설치되는 제 2 PCB 커넥터(250)를 포함하고, 제 2 홈케이스(210), 제 2 케이스(220) 및 제 2 PCB(230)를 함께 체결시키는 제 2 포고핀(260)을 포함한다.
도시된 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 상기 제 1 조립체(100)에 대해 설명하면, 상기 제 1 돌출케이스(110)는, 그 일측(전면측)에 상기 제 2 홈케이스(210)의 일측(전면측)과 대응되는 형태로 제 1 돌출부(111) 형성된다. 더 상세하게는, 제 1 돌출부(111)는 수직부와 수평부가 교차하여 이루어진 십자형으로 형성된다. 여기에서 제 1 돌출부(111)는 십자형으로 형성되나, 예컨대, 사다리꼴, 다각형, 육각형과 같은 다른 형태로 돌출된 돌출부 일 수도 있다.
또한, 상기 제 1 돌출케이스(110)의 내주연에 인접하게 상기 제 2 홈케이스(210)의 일측과 대응되는 형태로 제 1 고정부(112)가 형성된다. 여기서, 상기 제 1 고정부(112)는 직각삼각형의 형태로 형성되되 상기 제 1 돌출케이스(110)의 주연을 따라 원형의 면을 갖는다.
또한, 상기 제 1 돌출부(111)의 일측에 일렬로 복수의 제 1 핀홀(113)이 관통되게 형성된다. 더 나아가, 상기 제 1 돌출케이스(110)의 주연에 인접하게 상기 제 1 마그넷(140)이 삽입되도록 복수의 제 1 마그넷공(114)이 형성되며, 상기 제 1 돌출부(111)의 양단부에 상기 제 1 돌출케이스(110)와 상기 제 2 홈케이스(210)가 분리 가능하도록 지렛대홈(115)이 형성된다. 여기서 상기 지렛대홈(115)은 제 1돌출케이스(110) 및 상기 제 2 홈케이스(210)가 복수의 마그네틱(140, 240)에 의해 부착된 상태에서, 용이하게 분리할 수 있도록 반원의 형상으로 형성된다. 게다가, 상기 제 1 돌출케이스(110)의 타측의 주연의 양측에 인접하게 형성되는 제 1 PCB공(116)이 형성되는데, 이는 상기 PCB 커넥터(150)의 핀이 삽입되었을 시, 핀의 고정과 동시에 제 1 조립체(100)의 회전력을 전달하는 기능을 한다.
도시된 도 7 및 도 8을 참조하여, 상기 제 1 케이스(120)는, 그 내주연에 인접하게 상기 제 1 마그넷(140)이 안착되도록 복수의 제 1 마그넷안착부(121)가 형성된다. 여기서 복수의 제 1 마그넷 안착부(121)는 상기 복수의 제 1 마그넷(140)과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 자성에 의해 상기 복수의 제 1 마그넷(140)이 상기 복수의 제 1 마그넷 안착부(121)에 안착된다.
또한, 상기 제 1 케이스(120)의 주연의 양측에 제 1 PCB 커넥터(150)에 연결되는 전선이 상기 제 1 조립체(100)이 회전할 시에 선의 꼬임을 방지할 수 있도록 제 1 PCB 커넥터안착부(122)가 관통되게 형성된다. 또한, 상기 제 1 케이스(120)는 그 일측에 일렬로 복수의 제 1 케이스핀홀(123)이 관통되게 형성된다. 이는 상기 복수의 제 1 핀홀(123)과 복수의 제 1 케이스핀홀(123)에 상기 포고핀(160)을 설치했을 시, 상기 제 1 조립체(100)를 체결함과 동시에 전기적 신호와 전원을 전달하는 기능을 할 수 있다. 더 나아가, 상기 제 1 케이스(120)는 후술되는 와셔(180) 및 제 1 동력전달부재(170)를 체결하기 위해서, 그 중심으로부터 인접하게 복수의 체결공(미부호)이 형성된다.
도시된 도 5 내지 8을 참조하면, 상기 제 1 PCB(130)는, 상기 제 1 돌출케이스(110) 및 상기 제 1 케이스(120)의 내부(일측) 형상에 대응되게 형성된다. 이때, 상기 제 1 PCB(130)는 상기 제 1 돌출케이스(110)와 상기 제 1 케이스(120)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 십자형의 모양을 갖는다. 더 나아가, 상기 제 1 PCB(130)는 상기 제 1 PCB 커넥터(150)이 삽입될 수 있도록 내주연의 양측에 복수의 제 1 PCB 삽입홀(미부호)이 형성되며, 더불어 상기 제 1 PCB(130)는 그 중심에 일렬로 제 1 포고핀(160)이 삽입되는 제 1 포고핀삽입홀(미부호)이 형성되어 상기 제 1 포고핀(160)이 삽입되었을 때, 상기 제 1 포고핀(160)이 상기 제 1 PCB 커넥터(150)로부터 전달받는 전기적신호 및 전원을 모터로 전달시키는 것과 동시에 상기 제 1 조립체(100)를 체결하는 기능을 한다.
또한, 상기 제 1 포고핀(160)은, 상기 제 1 PCB(130) 및 제 1 돌출케이스(110)를 고정하는 한편 상기 PCB 커넥터(150)로부터 송신되는 전원 및 신호를 모터로 전달하는 것뿐만 아니라, 상기 제 1 포고핀(160)의 내부에는 스프링이 삽입되어 있어 제 1 조립체(100) 및 제 2 조립체(200)의 결합시에 발생되는 압축하중을 완충하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 제 1 포고핀(160)의 내부에 삽입된 스프링은 통상적인 기술자들이 이해할 수 있는바 이하 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 도시된 도 4 및 도 9를 참조하면, 상기 제 1 케이스(120)의 타측(후면측)에 내접기어(A)를 가진 제 1 동력전달부재(170)가 설치되도록 상기 제 1 케이스(120)의 원심에 원형의 관통구(미부호)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 동력전달부재(170)의 돌출된 내접기어(A)가 삽입됨으로써, 후술되는 서보모터(미도시)의 또 다른 동력전달장치(미도시)의 동력을 전달받아 구동된다.
도시된 도 10 내지 도 15를 참조하여, 본 발명에 따른 상기 제 2 조립체(200)에 대해 설명하면, 상기 제 2 홈케이스(210)는, 그 일측에 상기 제 1 돌출케이스(110)의 일측과 대응되는 형태로 제 2 홈부(211)가 십자형으로 형성된다. 또한, 상기 제 2 홈케이스(210)의 내주연에 인접하게 제 2 걸림턱(212)이 형성된다. 이는 상기 제 1 고정부(112)의 모양과 크기에 대응되게 형성되어 상기 제 1 돌출케이스(110) 및 상기 제 2 홈케이스(210)가 결합된다.
게다가, 상기 복수의 제 2 마그넷(240)이 제 2 조립체(200)의 내부에 삽입되도록 상기 제 2 걸림턱(212)의 내부와 상기 제 2 홈케이스(210)의 내주연에 인접하게 제 2 마그넷공(213)이 형성된다. 더 나아가, 상기 제 2 홈부(211)에 소정의 간격으로 이격되어 일렬로 복수의 제 2 핀홀(214)이 관통되게 형성된다. 이를 통해, 상기 복수의 제 2 포고핀(260)이 상기 복수의 제 2 핀홀(214)에 안착되며, 상기 제 1 조립체(100) 및 상기 제 2 조립체(200)이 결합되었을 때, 상기 제 1 포고핀(160) 및 상기 제 2 포고핀(260)이 서로 마주보게 되어 전기적신호를 전달받게 된다.
더 나아가, 상기 제 2 홈케이스(210)는 그 중심에 인접하게 복수의 제 2 체결공(215)이 형성되며, 이는 상기 제 2 조립체(200) 간의 결합성을 더욱 높이는 기능을 할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 홈케이스(210)의 타측의 중심에 제 2 체결부(216)가 돌출되게 형성되며, 그 가장자리는 상기 제 2 조립체(200)가 회전할 때, 그 회전력에 의해 가장자리에 발생되는 응력을 최소화하도록 라운드가 형성된다. 더불어 상기 제 2 홈케이스(210)의 타측의 내주연에 인접하게 복수의 제 2 결합부(217)가 돌출되게 형성되는데, 더 상세하게는, 상기 제 2 걸림턱(212)의 후면에 후술되는 상기 제 2 케이스(220)의 제 2 마그넷안착부(222)의 형상과 대응되게 형성된다. 그리고, 상기 제 2 홈케이스(210)의 타측 내주연의 양측에 인접하게 제 2 PCB공(218)이 형성되는데, 이는 상기 제 2 PCB 커넥터(250)의 핀이 삽입되었을 시, 핀의 고정과 동시에 제 2 조립체(200)의 회전력을 전달하는 기능을 한다.
도시된 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 제 2 케이스(220)는, 그 내주연에 상기 제 2 PCB(230)에 대응되게 제 2 PCB 안착부(221)가 십자형으로 형성된다. 또한, 상기 제 2 케이스(220)의 내주연에 인접하게 상기 제 2 마그넷(240)이 안착되도록 복수의 제 2 마그넷안착부(222)가 형성된다. 이때, 상기 복수의 제 2 마그넷안착부(222)의 중심에 관통되게 제 2 통공(223)이 형성되는데. 상기 제 2 통공(223)은 상기 제 2 케이스(220)의 타측에 추가적인 부품(미도시)이 자성에 의해 결합될 때, 자성력을 높이는 기능을 한다.
더 나아가, 상기 제 2 홈케이스(220)의 내주연의 양측에 상기 제 2 PCB 커넥터(250)에 연결되는 전선이 상기 제 2 조립체(200)가 회전할 때, 선의 꼬임을 방지하도록 상기 제 2 PCB(230)와 대응되는 형태로 제 2 PCB 커넥터안착부(224)가 관통되게 형성된다.
또한, 상기 제 2 케이스(220)에는 상기 제 2 홈케이스(210)의 제 2 체결부(216)에 대응되게 제 2 체결홈(225)이 형성됨으로써, 상기 제 2 체결부(216)와 결합된다. 게다가, 상기 제 2 체결홈(225)의 중심에 인접하게 소정의 간격으로 복수의 제 2 체결구(226)가 관통되게 형성된다. 이는 상기 제 2 홈케이스(210)에 형성된 복수의 제 2 체결공(215)에 대응되게 형성됨으로써, 상기 제 2 조립체(200) 간에 결합하도록 별도의 결합부재를 통해 결합될 수 있다.
도시된 도 11 및 도 14를 참조하면, 상기 제 2 PCB(230)는, 상기 제 2 홈케이스(210) 및 상기 제 2 케이스(220)의 내부 형상에 대응되게 형성된다. 이때, 상기 제 2 PCB(230)는 상기 제 2 홈케이스(210) 및 제 2 케이스(220)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 십자형의 모양을 갖는다. 더 나아가, 상기 제 2 PCB(230)는 상기 제 2 PCB 커넥터(260)이 삽입될 수 있도록 내주연의 양측에 복수의 제 2 PCB 삽입홀(미부호)이 형성되며, 더불어 상기 제 2 PCB(230)는 그 중심에 일렬로 제 2 포고핀(260)이 안착되는 제 2 포고핀삽입홀(미부호)이 형성됨으로써 상기 제 2 포고핀(260)이 상기 제 2 홈케이스(210)의 제 2 핀홀(214)에 안착되었을 때, 상기 제 2 포고핀삽입홀(미부호)에 안착되어 상기 제 1 조립체(100)의 제 1 포고핀(160)으로부터 전원 및 전기적인 신호를 전달받게 된다.
상기 제 1 조립체(100)의 제 1 돌출케이스(110) 및 제 1 케이스(120), 상기 제 2 조립체(200)의 제 2 홈케이스(210) 및 제 2 케이스(220)의 재질은 금속재질이 바람직하다. 특히, 상기 회전관절부 조립체(S10)을 이루는 제 1 및 제 2 조립체(100, 200)의 중량을 감소시키기 위해서는 알루미늄 재질이 바람직하다. 추가적으로는, 적합한 강도의 합성수지재를 사용하는 것도 가능하다.
이하, 도시된 도 3, 그리고 도 4를 참조하여, 전술된 본 발명에 따른 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 관절 조립체(S10)의 구성을 통해서 상기 제 1 조립체(100) 및 상기 제 2 조립체(200)간의 결합관계 및 작동원리를 설명하면, 상기 제 1 조립체(100)의 상기 제 1 돌출케이스(110)에 형성된 제 1 돌출부(111)와 상기 제 2 조립체(200)의 상기 제 2 홈케이스(210)에 형성된 제 2 홈부(211)를 통해서 결합되며, 더불어, 상기 제 1 조립체(100)의 제 1 마그넷(140) 및 상기 제 2 조립체(200)의 제 2 마그넷(240)의 자성에 의해 부착된다. 더 나아가, 상기 제 1 PCB 커넥터(150) 중 하나는 외부 전원과 연결되며, 또 다른 상기 제 1 PCB 커넥터(150)는 서보모터와 연결된다. 또한, 상기 제 2 조립체(200)의 제 2 PCB 커넥터(250)는 외부 서보모터에 연결되어, 상기 제 1 PCB 커넥터(150)에 연결된 전원으로부터 송신된 전원을 제 1 포고핀(160)으로부터 상기 제 2 포고핀(260)으로 전달하여 제 2 PCB 커넥터(250)에 연결된 서보모터에 전원을 공급하게 된다. 여기서, 상기 전원에 연결된 제 1 조립체(100)가 회전함에 따라서 상기 제 2 조립체(200)이 함께 회전하게 된다.
또한, 본 발명에서 도시되진 않았지만, 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체(S10)를 구성하는 제 1 조립체(100) 및 제 2 조립체(200)와 일체로 모듈화된 액추에이터(actuator)를 구비한 회전관절 조립체를 구성할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S10 : 관절 조립체 100 : 제 1 조립체
110 : 제 1 돌출케이스 120 : 제 1 케이스
130 : 제 1 PCB 140 : 복수의 제 1 마그넷
150 : 제 1 PCB 커넥터 160 : 제 1 포고핀
170 : 제 1 동력전달부재 111 : 제 1돌출부
112 : 제 1 고정부 113 : 복수의 제 1핀홀
114 : 복수의 제 1 마그넷공 115 : 지렛대홈
116 : 제 1 PCB공 121 : 복수의 제 1 마그넷안착부
122 : 제 1 PCB 커넥터안착부 123 : 복수의 제 1 케이스핀홀
200 : 제 2 조립체 210 : 제 2 홈케이스
220 : 제 2 케이스 230 : 제 2 PCB
240 : 복수의 제 2 마그넷 250 : 제 2 PCB 커넥터
260 : 제 2 포고핀 211 : 제 2 홈부
212 : 제 2 걸림턱 213 : 제 2 마그넷공
214 : 복수의 제 2 핀홀 215 : 복수의 제 2 체결공
216 : 제 2 체결부 217 : 제 2 결합부
218 : 제 2 PCB공 221 : 제 2 PCB 안착부
222 : 제 2 마그넷안착부 223 : 제 2 통공
224 : 제 2 PCB 커넥터안착부 225 : 제 2 체결홈
226 : 복수의 제 2 체결구

Claims (11)

  1. 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체에 있어서,
    상기 관절 조립체는, 서로 연결되어 동력전달 및 관절부를 형성하는 제 1 조립체 및 제 2 조립체로 구성되는데,
    상기 제 1 조립체는,
    단면이 원형인 제 1 돌출케이스;
    상기 제 1 돌출케이스가 안착, 결합되는 내부공간을 가진 제 1 케이스;
    상기 제 1 돌출 케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 PCB;
    상기 제 1 PCB의 주변부를 관통하며 제 1 돌출케이스 및 제 1 케이스 사이에 설치되는 제 1 마그넷;
    상기 제 1 PCB의 주변부에 설치되는 제 1 PCB 커넥터; 및
    상기 제 1 돌출케이스, 제 1 케이스 및 제 1 PCB를 함께 체결시키는 제 1 포고핀을 포함하며,
    상기 제 2 조립체는,
    상기 제 1 돌출 케이스와 대응하는 제 2 홈케이스;
    상기 제 1 홈케이스가 안착, 결합되는 내부공간을 가진 제 2 케이스;
    상기 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 PCB;
    상기 제 2 PCB의 주변부를 관통하며 제 2 홈케이스 및 제 2 케이스 사이에 설치되는 제 2 마그넷;
    상기 제 2 PCB 주변부에 설치되는 제 2 PCB 커넥터; 및
    상기 제 2 홈케이스, 제 2 케이스 및 제 2 PCB를 함께 체결시키는 제 2 포고핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출케이스는, 그 일측에 수직부와 수평부가 교차하여 십자형태로 돌출 형성된 제 1 돌출부, 상기 제 1 돌출부 주변에 형성된 제 1 고정부, 상기 제 1 돌출부의 수평부에 형성된 복수의 제 1 핀홀, 상기 제 1 고정부에 형성되어 제 1 마그넷이 삽입되는 제 1 마그넷공 및 상기 제 1 돌출부의 수직부의 양단에 형성된 지렛대홈을 포함하며, 타측에는 제 1 PCB공이 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 케이스는, 제 1 마그넷공과 대응하며, 제 1 마그넷공에 삽입된 제 1 마그넷의 일단이 안착되도록 형성된 제 1 마그넷안착부, 상기 제 1 케이스의 주변부 양측에 형성되어 제 1 PCB에 설치되는 제 1 PCB 커넥터의 본체가 안착되는 제 1 PCB 커넥터안착부 및 상기 제 1 돌출부에 형성된 제 1 핀홀과 대응하는 복수의 제 1 케이스핀홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 PCB에는, 제 1 PCB커넥터의 단자가 삽입되는 제 1 PCB삽입홀이 형성되며, 상기 제 1 PCB삽입홀은 제 1 돌출케이스에 형성된 제 1 PCB공과 대응하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 포고핀은, 상기 제 1 PCB 및 상기 제 1 돌출케이스를 함께 고정시키며, 상기 제 1 PCB 커넥터로부터 송신되는 전원 및 신호를 모터로 전달하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조립체는, 모터로부터 동력을 전달받기 위해 제 1 케이스의 타측에 연결되어 설치되는 제 1 동력전달부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 마그넷안착부는, 상기 제 1 마그넷이 견고히 안착될 수 있도록 자성을 띠는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 홈케이스는, 그 일측에 상기 제 1 돌출케이스의 제 1 돌출부와 대응하며 수직부와 수평부가 교차하여 십자형태로 이루어진 제 2 홈부, 상기 제 1 돌출부의 제 1 고정부와 대응하여 제 2 홈부 주변에 돌출형성되어 제 1 고정부에 삽입 결합되는 제 2 걸림턱, 제 1 돌출케이스의 제 1 고정부에 형성된 제 1 마그넷공과 대응하여 형성되어 제 2 마그넷이 삽입되는 제 2 마그넷공, 상기 제 2 홈부의 수직부에 소정의 간격으로 이격되어 제 2 홈부를 관통하여 형성된 복수의 제 2 핀홀, 제 2 홈부의 중심부에 서로 인접하여 형성되는 복수의 체결공을 포함하며, 타측에는 상기 체결공과 대응하게 형성된 체결공을 지니며 돌출형성된 제 2 체결부, 상기 제 2 체결부의 주변에 돌출형성된 제 2 결합부 및 상기 제 2 홈케이스의 양측 주변부, 즉 제 2 결합부 사이에 형성된 제 2 PCB공을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 케이스는, 제 2 마그넷공과 대응하며, 제 2 마그넷공에 삽입되는 제 2 마그넷의 일단이 안착되도록 형성된 제 2 마그넷안착부, 제 2 케이스 주변부의 양측에 형성되어 제 2 PCB에 설치되는 제 2 PCB커넥터의 본체가 안착되는 제 2 PCB커넥터안착부, 상기 제 2 마그넷안착부의 중앙부를 관통하여 형성되는 제 2 통공, 제 2 홈케이스의 제 2 체결부에 대응하는 제 2 체결홈, 상기 제 2 체결홈의 중심에 인접하게 형성된 제 2 체결구 및 상기 제2 PCB와 대응하며 제 2 PCB가 안착되는 제 2 PCB 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB에는, 제 2 PCB커넥터의 단자가 삽입되는 제 2 PCB 삽입홀이 형성되며, 상기 제 2 PCB 삽입홀은 제 2 홈케이스의 제 2 PCB공과 대응하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 포고핀은, 상기 제 2 PCB 및 상기 제 2 홈케이스를 함께 고정시키며, 상기 제 2 PCB 커넥터로부터 송신되는 전원 및 신호를 모터로 전달하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 조인트를 구비한 로봇의 회전관절 조립체.
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