KR101740979B1 - 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터 - Google Patents

역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인간의 상지(上肢)와 유사한 기능을 수행하는 양팔 매니퓰레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 매니퓰레이터를 이용하여 인체 하중 이상의 고중량 핸들링이 가능하고 안정적으로 운반이 가능하도록 역구동 방지 기능을 갖는 양팔 매니퓰레이터에 관한 것이다.

Description

역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터{High payload dual arm manipulator with anti backdrivability}
본 발명은 인간의 상지(上肢)와 유사한 기능을 수행하는 양팔 매니퓰레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 매니퓰레이터를 이용하여 인체 하중 이상의 고중량 핸들링이 가능하고 안정적으로 운반이 가능하도록 역구동 방지 기능을 갖는 양팔 매니퓰레이터에 관한 것이다.
매니퓰레이터란, 인간의 상지(上肢)와 유사한 기능을 보유하고, 그 선단부위에 해당하는 기계 손(mechanical hand) 등에 의해 물체를 파지하여 공간(空間)적으로 이동시키는 작업 또는 그 선단부위에 부착된 도장용 스프레이 건(spray gun), 용접 토치 등의 공구에 의한 도장, 용접 등의 작업을 실시할 수 있는 것을 말한다.
특히 한 쌍의 매니퓰레이터를 이용한 양팔 로봇 개발 분야는 크게 생산 공정에 적용하기 위한 공업용 양팔 로봇 기술과, 가사 및 공공 분야 등에서 인간의 보조 역할을 수행할 수 있는 서비스 양팔 로봇 기술로 나눠진다.
최근에는 생산 현장이나 가정과 같이 예측 가능한 구조와 조건을 가지고 있는 실내 환경에서 적용할 수 있는 양팔 로봇의 개발이 활발히 진행되고 있다. 위와 같은 통상의 작업용 양팔 로봇은 일정한 동작을 반복 수행하여 생산성을 향상시키기 위해 고속으로 운행되며, 한 팔당 10Kg 정도의 페이로드를 감당할 수 있는 소형 로봇이 주류를 이루고 있다.
그러나 다양한 돌발 조건을 포함하는 필드환경(실외환경)에서 이동 형 플랫폼에 탑재되어 인체 하중과 유사한 60Kg 이상의 부하를 안정적으로 운송할 수 있는 구난형 양팔형 로봇의 개발은 전무한 실정이다.
특히 유압 장치를 이용해 구동되며 이동형 로봇에 탑재 가능한 고중량 양팔 로봇 시스템의 개발은 시도되고 있으나, 역구동으로 인해 고중량의 부하를 안정적으로 지지하지는 못하는 실정이며, 이에 따라 인체와 같은 60Kg 이상의 고중량 부하를 안정적으로 운송하기 위해 역구동 방지 기능을 갖는 고중량 양팔 로봇의 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0032417호(2016.03.24. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 다양한 돌발 조건을 갖는 필드환경에서 중량물을 들어 올리거나, 인명 구조와 같은 고중량의 인체를 핸들링할 수 있고, 역구동 방지 기능을 통해 고중량의 인체를 안정적으로 지지하고 운송할 수 있는 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터를 제공함에 있다.
특히 인명 구조 작업이나, 폭발물 등을 핸들링 하는 경우, 중력에 의한 역구동을 방지하기 위해 하모닉 감속기와 감속비를 극대화시킨 웜앤휠이 결합된 구동모듈을 적용하여 별도의 브레이킹 수단 없이 고가반 하중을 안정적으로 지지하고, 운송할 수 있는 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터를 제공함에 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터는, 몸체; 및 상기 몸체의 양측에 각각 결합되는 팔부; 를 포함하되, 상기 팔부는, 역구동 방지 기능을 갖도록 웜앤휠 기어를 포함하는 구동 모듈; 을 단수 또는 복수 개 포함한다.
또한, 상기 팔부는, 상기 몸체와 연결되는 상부관절부와, 상부관절부의 하측에 연결되는 하부관절부로 구성되며, 상기 구동 모듈은, 상기 상부관절부에 구비된 조인트에 적용된다.
이때, 상기 구동 모듈은, 동력원을 포함하는 제1 동력부와 상기 동력원에 의해 회전하는 제1 구동부로 구성되고, 상기 구동 모듈은, 상기 제1 동력부에 구비되는, 모터; 상기 제1 동력부에 구비되며, 상기 모터 회전축에 연결되어 회전하는 스플라인 샤프트; 상기 제1 동력부에 구비되며, 상기 스플라인 샤프트 상에 구비되는 웜기어; 상기 제1 구동부에 구비되며, 상기 웜기어와 맞물려 회전하며 상기 웜기어의 회전축과 수직한 방향을 회전축으로 회전하는 휠 기어; 및 상기 제1 구동부에 구비되며, 상기 휠 기어에 연결되어 상기 모터의 회전력을 제1 구동부에 전달하는, 제1 회전축; 을 포함한다.
또한, 상기 상부관절부는, 일측이 상기 몸체와 연결되는 어깨부와, 상기 어깨부의 타측에 연결되는 상팔부로 구성되며, 상기 구동 모듈은, 상기 어깨부가 상기 몸체의 좌우 폭 방향을 따라 형성된 제1 축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 몸체에 구비되는 제1 동력부와 상기 어깨부에 구비되는 제1 구동부를 포함하는, 제1 조인트; 를 포함한다.
또한, 상기 어깨부에 구비된 상기 웜기어의 회전축은 지면을 향하도록 형성된다.
또한, 상기 구동 모듈은, 상기 상팔부가 상기 제1 축에 수직한 제2 축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 어깨부에 구비되는 제1 동력부와 상기 상팔부에 구비되는 제1 구동부를 포함하는, 제2 조인트; 를 포함한다.
또한, 상기 상팔부의 하단은 상기 하부관절부와 연결되며, 상기 구동 모듈은, 상기 하부관절부가 상기 제2 축에 수직한 제3 축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 상팔부에 구비되는 제1 동력부와, 상기 하부관절부의 상단에 구비되는 제1 구동부를 포함하는, 제3 조인트; 를 포함한다.
또한, 상기 구동 모듈은, 상기 모터 회전축 회전 시 상기 회전축의 회전속도는 줄이고 회전토크는 늘리도록 상기 회전축 상에 설치되는 하모닉 드라이브; 를 더 포함한다.
또한, 상기 하부관절부는, 밸트와 풀리를 포함하는 보조 구동 모듈; 을 단수 또는 복수 개 포함한다.
또한, 상기 보조 구동 모듈은, 동력원을 포함하는 제2 동력부와, 상기 동력원에 의해 회전하는, 제2 구동부로 구성되며, 상기 보조 구동 모듈은, 상기 제2 동력부에 구비되는, 모터; 상기 제2 동력부에 구비되며, 모터 회전축에 구비되는 모터 풀리; 상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 모터 회전축과 평행하게 형성되되 상기 모터 회전축에서 일정거리 이격 배치되는 제2-1 회전축; 상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 제2-1 회전축의 타단에 구비되는 타이밍 풀리; 상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 모터 풀리와 타이밍 풀리를 연결하는 타이밍 벨트; 상기 제2 구동부에 구비되며, 일단이 상기 제2-1 회전축과 수직하게 배치되며, 타단이 구동부에 고정되는 제2-2 회전축; 및 상기 제2 동력부와 상기 제2 구동부의 결합부 상에 구비되며, 상기 제2-1 회전축과 상기 제2-2 회전축을 연결하는, 베벨기어; 를 포함한다.
또한, 상기 보조 구동 모듈은, 상기 하부관절부가 상기 팔부의 길이방향을 따라 형성된 제4 축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 상부관절부의 하단에 구비되는 제2 동력부와, 상기 하부관절부의 상단에 구비되는 제2 동력부를 포함하는 제4 조인트; 를 포함한다.
또한, 상기 하부관절부는, 상기 상부관절부와 연결되는 팔뚝부와, 상기 팔뚝부의 하측에 연결되는 손목부로 구성되며, 상기 보조 구동 모듈은, 상기 손목부가 상기 제4 축에 수직한 제5 축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 팔뚝부의 하단과, 상기 손목부의 상단 사이에 구비되는 제5 조인트; 를 포함한다.
아울러, 상기 보조 구동 모듈은, 상기 모터 회전축 회전 시 상기 제2-2 회전축의 회전속도는 줄이고 회전토크는 늘리도록 상기 제2-2 회전축 상에 설치되는 하모닉 드라이브; 를 더 포함한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터는, 필드 환경에서 중력방향에 반하여 인체 하중 이상을 들어 올릴 수 있으며 역구동 방지 기능을 통해 고가반 하중의 안정적인 지지 및 운송이 가능하여 사람이 접근하기 힘든 재난 지역의 인명 구조용 로봇 또는 폭발물 제거 로봇에 적용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 양팔 매니퓰레이터 정면도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 팔부의 5 자유도를 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 구동모듈 단면사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 보조구동모듈 단면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 양팔 매니퓰레이터의 지지 자세에 대한 사시도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 양팔 매니퓰레이터의 지지 자세에 대한 측면도
도 7은 도 4의 주요 구성 결합관계 개략도
본 발명의 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터(1000, 이하 "유닛")는 상부관절에 모터, 웜앤휠 및 하모닉감속기를 포함하는 구동모듈(J1)을 적용하여 고파워 및 역구동 방지구조를 실현하였고, 하부관절에 모터, 하모닉감속기, 베벨기어 및 벨트를 포함하는 보조구동모듈(J2)을 적용하여 콤팩트한 구조를 실현하였다. 또한, 상부관절에 적용된 구동모듈(J1)은 인체와 맞먹는 60Kg 이상의 고가반 하중을 지지해야하기 때문에 기어비를 낮게 구성하여 구동력을 키우고, 하부관절에 적용된 보조구동모듈(J2)은 신속한 작업을 위해 구동모듈(J1)보다 기어비를 높게 구성하여 구동력을 낮춘 대신 빠른 속도를 구현하였다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 유닛(1000)의 정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본실시 예에 따른 유닛(1000)은 상하 방향이 Z방향, 전후 방향이 X방향, 좌우 방향을 Y 방향으로 정의하여 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 유닛(1000)은 몸체(100), 목부(200) 및 팔부(Arm)로 구분되며, 팔부(Arm)는 다시 상부관절부(UA) 및 하부관절부(LA)로 구분되고, 상부관절부(UA)는 다시 어깨부(300), 상팔부(400)로 나뉘고, 하부관절부(LA)는 다시 팔뚝부(500)와 손목부(600)로 나뉜다. 어깨부, 상팔부, 팔뚝부 및 손목부(300~600)는 일측 팔부(Arm)와 타측 팔부(Arm)가 서로 대칭으로 동일하게 형성되기 때문에 본실시 예에서는 타측(도면상의 오른쪽) 팔부에 대해 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 구성의 유닛(1000)은 3개의 구동모듈(J1, 도 2 참조)과, 2개의 보조구동모듈(J2, 도 2 참조)의 구성을 통해 팔부(Arm)가 5 자유도를 갖도록 구성된다.
도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 팔부(Arm)의 5 자유도를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
이하 팔부의 5 자유도를 실현하기 위한 구성에 대하여 간단히 설명하면, 구동모듈(J1)은 제1 내지 제3 조인트부(J11, J12, J13)를 포함하며, 보조구동모듈(J2)은 제4 및 제5 조인트부(J21, J22)를 포함한다.
팔부(Arm)는, 몸체(100) 측단과 어깨부(300) 일측단을 연결하는 제1 조인트(J11)를 통해 어깨부(300)가 Y방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성되며, 어깨부(300) 하단과 상팔부(400) 상단을 연결하는 제2 조인트(J12)를 통해 상팔부(400)가 X방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성된다.
또한, 상팔부(400)의 하단과 팔뚝부(500)의 상단은 제3 조인트(J13) 및 제4 조인트(J21)로 연결되어 제3 조인트(J13)를 통해 팔뚝부(500)가 Y방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성되며, 제4 조인트(J21)를 통해 팔뚝부(500)가 팔부의 길이 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성된다.
아울러 팔뚝부(500)의 하단과 손목부(600)의 상단을 연결하는 제5 조인트(J22)를 통해 손목부(600)가 Y방향을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 구성된다.
이하 상기와 같은 팔부의 자유도를 구현하기 위한 구동모듈(J1)과, 보조구동모듈(J2)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 구동모듈(J1)의 단면사시도가 도시되어 있다. 제1 내지 제3 조인트(J11, J12, J13)는 적용된 위치만 다를 뿐, 세부 구성 요소는 모두 구동모듈(J1)의 구성요소와 동일하므로, 이하 구동모듈(J1)의 세부 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 구동모듈(J1)은, 제1 동력부(J1a)와, 제1 구동부(J1b)를 포함하여 이루어진다. 즉 제1 동력부(J1a)는 제1 구동부(J1b)를 회전시키기 위한 동력을 제공하고, 제1 구동부(J1b)는 제1 동력부(J1a)의 동력에 의해 회전하게 된다. 도 1을 참조하면, 제1 조인트(J11)의 경우 제1 동력부(J1a)가 몸체(100)가 되고, 제1 구동부(J1b)가 어깨부(300)가 될 수 있다. 제2 조인트(J12)의 경우 제1 동력부(J1a)가 어깨부(300)가 되고, 제1 구동부(J1b)가 상팔부(400)가 될 수 있다. 아울러 제3 조인트(J13)의 경우 제1 동력부(J1a)가 상팔부(400)가 되고, 제1 구동부(J1b)가 팔뚝부(500)가 될 수 있다.
이때 제1 조인트(J11)는 어깨부(300)가 x축을 기준으로 하는 제1 축을 따라 회전 가능하도록 구비되며, 제2 조인트(J12)는 상팔부(400)가 제1 축에 수직한 제2 축을 기준으로 회전 가능하도록 구비되고, 제3 조인트(J13)는 팔뚝부(500)가 제2 축에 수직한 제3 축을 기준으로 회전 가능하도록 구비될 수 있다.
도면을 참조하면, 구동모듈(J1)은, 모터(11), 스플라인 샤프트(12), 웜기어(13), 휠 기어(14), 제1 회전축(15) 및 하모닉드라이브(16)를 포함하여 구성된다.
모터(11)는 제1 동력부(J1a) 내부에 삽입되어 모터(11)의 상측에 형성된 모터회전축(11a)이 회전 가능하게 구비된다. 스플라인 샤프트(12)는 모터(11)의 상측에 구비되며, 모터 회전축(11a)에 연결되어 모터 회전축(11a) 방향을 따라 회전 가능하게 구비된다. 웜기어(13)는 스플라인 샤프트(12) 상에 구비되어 스플라인 샤프트(12)의 회전에 의해 회전 가능하게 구비된다. 이때 웜기어(13)에 맞물린 휠 기어(14)는 웜기어(13)회전 시 웜기어(13)의 회전축 방향에 직교하는 회전축을 기준으로 회전 가능하게 구비된다. 일예로 웜기어(13)가 x축 방향을 기준으로 회전하게 되면, 휠 기어(14)는 y축 방향 또는 z축 방향을 기준으로 회전하게 된다.
제1 회전축(15)은 제1 동력부(J1b)에 삽입되며 휠 기어(14)에 맞물려 제1 동력부(J1b)를 휠 기어(14)의 축방향으로 회전시키도록 구비된다. 하모닉 드라이브(16)는 제1 회전축(15) 상에 설치되어 제1 회전축(15)의 회전속도는 줄이고 회전토크는 늘리도록 구성된다.
상기와 같은 구성의 구동모듈(J1)은 제1 내지 제3 조인트(J11, J12, J13)에 적용될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 보조구동모듈(J2)이 적용된 제4 및 제5 조인트(J21, J22) 각각의 단면도가 도시되어 있다. 도면상의 도면부호 210번대가 제4 조인트(J21)이고, 도면부호 220번대가 제5 조인트(J22)이다.
도면을 참조하면, 보조구동모듈(J2)은, 제2 동력부(J2a)와, 제2 구동부(J2b)를 포함하여 이루어진다. 즉 제2 동력부(J2a)는 제2 구동부(J2b)를 회전시키기 위한 동력을 제공하고, 제2 구동부(J2b)는 제2 동력부(J2a)의 동력에 의해 회전하게 된다. 도 1을 참조하면, 제4 조인트(J21)의 경우 제2 동력부(J2a)가 팔뚝부(500)가 되고, 제2 구동부(J2b)가 상팔부(400)가 될 수 있다. 제5 조인트(J22)의 경우 제2 동력부(J2a)가 팔뚝부(500)가 되고, 제2 구동부(J2b)가 손목부(600)가 될 수 있다.
이때 제4 조인트(J21)는 팔뚝부(500)가 팔부(Arm)의 길이 방향을 따라 형성된 제4 축을 기준으로 회전 가능하도록 구비되며, 제5 조인트(J22)는 손목부(600)가 상기 제4 축에 수직한 제5 축을 기준으로 회전 가능하도록 구비된다.
도면을 참조하면, 제4 조인트(J21)는 모터(211), 제2-1 회전축(212), 타이밍 풀리(213), 타이밍 벨트(214), 제2-2 회전축(215), 베벨기어(216) 및 하모닉 드라이브(217)를 포함하여 구성된다.
모터(211)는 제2 동력부(J2a) 내부에 삽입되어 모터 회전축(211a)이 축방향으로 회전 가능하게 구비된다. 모터 회전축(211a)에는 모터 풀리(211b)가 구비된다. 제2-1 회전축(212)은 모터 회전축(211a)과 평행하게 형성되되 모터 회전축(211a)에서 상방으로 일정거리 이격 배치되며, 모터 회전축(211a)과 평행한 방향을 회전축으로 회전 가능하게 구비된다. 제2-1 회전축(212)의 타단에는 타이밍 풀리(213)가 구비된다. 이때 모터 풀리(211b)와 타이밍 풀리(213)는 타이밍 벨트(214)로 연결되어 모터 회전축(211a) 회전 시 제2-1 회전축(212)이 회전하도록 구성된다. 이를 위해 제2-1 회전축(212)의 일단과 제2-2 회전축(215)의 하단은 베벨기어(216)를 통해 연결되어 제2-1 회전축(212)이 회전 시 제2-2 회전축(215)은 제2-1 회전축(212)의 축방향에 직교하는 축방향을 회전축으로 회전하게 된다. 즉 제2-1 회전축(212)이 x방향을 회전축으로 회전할 경우 제2-2 회전축(215)은 y방향 또는 z방향을 회전축으로 회전하게 된다. 따라서 제2-2 회전축(215)을 통해 제2 구동부(J2b)가 제2-2 회전축(215)의 축방향을 따라 회전하게 된다. 하모닉 드라이브(217)는 제2-2 회전축(215) 상에 설치되어 제2-2 회전축(215)의 회전속도는 줄이고 회전토크는 늘리도록 구성된다.
도면을 참조하면, 제5 조인트(J22)는 모터(221), 제2-1 회전축(222), 타이밍 풀리(223), 타이밍 벨트(224), 제2-2 회전축(225) 및 베벨기어(226)를 포함하여 구성된다.
제5 조인트(J22)는 제4 조인트(J21)와 유사한 구성요소 및 결합구조를 갖고 그 위치만 대칭을 이루고 있으므로, 상세 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6에는 상기와 같은 구성을 갖는 유닛(1000)의 지지 자세에 대한 사시도 및 측면도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 제1 조인트(J1)를 이용해 어깨부(300)를 y방향을 회전축으로 하여 회전 시켜 상팔부(400)와 몸체(100)가 45도 각도를 이루도록하고, 제3 조인트(J3)를 이용해 팔뚝부(500)를 y방향을 회전축으로 하여 회전 시켜 상팔부(400)와 팔뚝부(500)가 90도 각도를 이루도록 구성하게 되면, 고중량의 하중을 지지하기 위한 자세가 완성된다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 양팔 매니퓰레이터
100 : 몸체부
200 : 목부
300 : 어깨부
400 : 상팔부
500 : 팔뚝부
600 : 손목부
J1 : 구동모듈
J2 : 보조구동모듈
J11~J13 : 제1 내지 제3 조인트
J21, J22 : 제4 및 제5 조인트

Claims (12)

  1. 몸체; 및
    상기 몸체의 양측에 각각 결합되는 팔부; 를 포함하며,
    상기 팔부는, 상기 몸체와 연결되는 상부관절부와, 상기 상부관절부의 하측에 연결되는 하부관절부로 구성되되,
    상기 상부관절부는 역구동 방지 기능을 갖도록 웜앤휠 기어를 포함하는 구동 모듈; 을 단수 또는 복수 개 포함하며,
    상기 하부관절부는, 모터와 하모닉 드라이브를 포함하는 보조 구동 모듈; 을 단수 또는 복수 개 포함하고,
    상기 구동 모듈은, 동력원을 포함하는 제1 동력부와 상기 동력원에 의해 회전하는 제1 구동부로 구성되고, 상기 구동 모듈은,
    상기 제1 동력부에 구비되는, 모터;
    상기 제1 동력부에 구비되며, 상기 모터 회전축에 연결되어 회전하는 스플라인 샤프트;
    상기 제1 동력부에 구비되며, 상기 스플라인 샤프트 상에 구비되는 웜기어;
    상기 제1 구동부에 구비되며, 상기 웜기어와 맞물려 회전하며 상기 웜기어의 회전축과 수직한 방향을 회전축으로 회전하는 휠 기어; 및
    상기 제1 구동부에 구비되며, 상기 휠 기어에 연결되어 상기 모터의 회전력을 제1 구동부에 전달하는, 제1 회전축; 을 포함하되,
    상기 상부관절부는, 일측이 상기 몸체와 연결되는 어깨부를 포함하며, 상기 어깨부에 구비된 상기 웜기어의 회전축은 지면을 향하도록 형성되고,
    상기 구동모듈은, 상기 보조구동모듈과 기어비를 다르게 구성하여 속도 대비 큰 구동력을 구현하며, 상기 보조구동모듈은, 구동력 대비 빠른 속도를 구현한, 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 모듈은,
    상기 모터 회전축 회전 시 상기 회전축의 회전속도는 줄이고 회전토크는 늘리도록 상기 회전축 상에 설치되는 하모닉 드라이브; 를 더 포함하는, 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 보조 구동 모듈은, 동력원을 포함하는 제2 동력부와, 상기 동력원에 의해 회전하는, 제2 구동부로 구성되며,
    상기 보조 구동 모듈은,
    상기 제2 동력부에 구비되는, 모터;
    상기 제2 동력부에 구비되며, 모터 회전축에 구비되는 모터 풀리;
    상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 모터 회전축과 평행하게 형성되되 상기 모터 회전축에서 일정거리 이격 배치되는 제2-1 회전축;
    상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 제2-1 회전축의 타단에 구비되는 타이밍 풀리;
    상기 제2 동력부에 구비되며, 상기 모터 풀리와 타이밍 풀리를 연결하는 타이밍 벨트;
    상기 제2 구동부에 구비되며, 일단이 상기 제2-1 회전축과 수직하게 배치되며, 타단이 구동부에 고정되는 제2-2 회전축;
    상기 제2 동력부와 상기 제2 구동부의 결합부 상에 구비되며, 상기 제2-1 회전축과 상기 제2-2 회전축을 연결하는, 베벨기어;
    를 포함하는, 역구동 방지 기능을 갖는 고가반 하중용 양팔 매니퓰레이터.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113400329A (zh) * 2021-07-09 2021-09-17 卢枫 一种便携智能交互机器人

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410245B1 (ko) * 2013-03-22 2014-06-20 주식회사 로보스타 16축 산업용 양팔 로봇

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410245B1 (ko) * 2013-03-22 2014-06-20 주식회사 로보스타 16축 산업용 양팔 로봇

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113400329A (zh) * 2021-07-09 2021-09-17 卢枫 一种便携智能交互机器人
CN113400329B (zh) * 2021-07-09 2024-05-17 广州其晖计算机科技有限公司 一种便携智能交互机器人

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