KR101914990B1 - 모듈형 양팔 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몸통; 및 상기 몸통의 양측에 결합되며, 단부에 하박 모듈이 장착되는 하박 모듈 장착부가 형성된 한 쌍의 상박 모듈; 을 포함하며, 상기 하박 모듈 장착부에는 하박 모듈이 결합되어 고정될 수 있는 결합부 및 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결되는 연결부가 형성되어, 요구되는 각 작업에 특화된 하박 모듈을 공통으로 활용할 수 있는 로봇의 상박 모듈에 탈부착이 가능하도록 함으로써, 다양한 작업에 있어서 효과적인 임무를 수행할 수 있으며 로봇의 작업성을 향상시킬 수 있는 모듈형 양팔 로봇에 관한 것이다.

Description

모듈형 양팔 로봇 {Modular type dual arm robot}
본 발명은 각종 위험 지역 및 재난 지역 등에서 인간을 대신하여 다양한 작업을 수행할 수 있는 모듈형 양팔 로봇에 관한 것이다.
최근 다양한 분야에서 양팔 로봇에 대한 필요성이 급증하고 있다. 특히 각종 위험 지역 등에서 인간을 대신하여 구난 및 수색 등 다양한 작업을 할 수 있는 고 가반하중 로봇에 대한 필요성이 대두되고 있다.
이러한 야외 환경 하에서 사용되는 로봇의 경우, 대부분 모바일 플랫폼(이동 수단)에 설치되며 배터리를 통해 구동되므로, 충분한 임무 수행 시간을 확보하기 위해서는 에너지 소모를 최소화 할 수 있는 경량화 설계가 필수적이다. 그러나 대부분의 경우 로봇에 요구되는 임무의 특성이 매우 상이하므로, 다양한 임무를 수행하기 위해서 로봇의 팔은 매우 고 사양 및 고 중량으로 설계되므로 구동시간 확보가 어려울 뿐만 아니라, 이동성 및 충돌에 대한 안전성 확보도 어려운 실정이다.
일례로 구난 작업 시 안전성과 고 가반하중이 필요하며, 물체의 파지 시에는 고 강성과 높은 자유도가 필요하다. 즉, 로봇 팔의 사양 향상은 로봇 팔의 무게 증가로 이어지므로 모바일 플랫폼에 큰 부담을 인가하게 되며, 이로 인해 작업 수행 시간 및 주행성 등에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 각각의 임무를 분석하여 이에 맞는 효과적인 로봇의 설계가 필요하다.
JP 2005-193335 A (2005.07.21.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 요구되는 작업의 특성에 따라 수행 임무에 특화된 하박 모듈을 공통으로 사용할 수 있는 로봇의 상박 모듈에 탈부착 가능하도록 함으로써 효과적인 임무 수행이 가능하며, 로봇의 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 모듈형 양팔 로봇을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모듈형 양팔 로봇은, 몸통; 상기 몸통의 양측에 결합되며, 단부에 탈부착 가능하도록 하박 모듈이 장착되어 결합 및 고정될 수 있는 결합부와 상기 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결부가 형성된 하박 모듈 장착부를 포함하는 한 쌍의 상박 모듈; 및 상기 한 쌍의 상박 모듈에 각각 결합된 구난용 하박 모듈; 을 포함하며, 상기 구난용 하박 모듈은, 일단이 상기 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결될 수 있도록 형성된 제1링크, 일측이 상기 제1링크에 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제1관절을 형성하는 제2링크, 및 상기 제2링크의 타측에 결합되되 상기 제2링크의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합되는 핸드부를 포함하여 이루어지고, 상기 제2링크와 핸드부 사이에는 일단이 상기 제2링크에 지지되고 타단이 핸드부에 지지되는 탄성수단이 개재되어, 상기 핸드부는 제2링크를 따라 슬라이딩되는 길이방향으로 작용하는 외력에 대해, 상기 핸드부가 제2링크쪽으로 밀려들어올 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며, 상기 제2링크와 핸드부 사이에 변위측정수단이 구비되어, 상기 제2링크와 핸드부 사이의 길이방향으로 서로 이격된 거리를 측정할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 핸드부는 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2링크는 제1관절을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2링크는 부상자를 누를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 모듈형 양팔 로봇은, 몸통; 상기 몸통의 양측에 결합되며, 단부에 탈부착 가능하도록 하박 모듈이 장착되어 결합 및 고정될 수 있는 결합부와 상기 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결부가 형성된 하박 모듈 장착부를 포함하는 한 쌍의 상박 모듈; 및 상기 한 쌍의 상박 모듈에 각각 결합되는 하박 모듈; 을 포함하고, 상기 한 쌍의 상박 모듈에는 구난용 하박 모듈과 작업용 하박 모듈이 선택적으로 장착되되, 상기 구난용 하박 모듈은, 일단이 상기 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결될 수 있도록 형성된 제1링크, 일측이 상기 제1링크에 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제1관절을 형성하는 제2링크, 및 상기 제2링크의 타측에 결합되되 상기 제2링크의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합되는 핸드부를 포함하여 이루어지고, 상기 제2링크와 핸드부 사이에는 일단이 상기 제2링크에 지지되고 타단이 핸드부에 지지되는 탄성수단이 개재되어, 상기 핸드부는 제2링크를 따라 슬라이딩되는 길이방향으로 작용하는 외력에 대해, 상기 핸드부가 제2링크쪽으로 밀려들어올 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며, 상기 제2링크와 핸드부 사이에 변위측정수단이 구비되어, 상기 제2링크와 핸드부 사이의 길이방향으로 서로 이격된 거리를 측정할 수 있도록 형성되며, 상기 작업용 하박 모듈은, 일단이 상기 상박 모듈의 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결되고, 타단에는 그리퍼가 장착되는 그리퍼 장착부가 형성되며, 5자유도 이상의 자유도를 갖도록 복수의 링크 및 관절로 연결되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 작업용 하박 모듈은, 상기 복수의 링크 및 관절에 회전될 수 있는 방향으로 작용하는 외력에 대해 변형하는 수동 컴플라이언스가 없도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 구난용 하박 모듈의 상기 핸드부는 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 구난용 하박 모듈의 상기 제2링크는 제1관절을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2링크는 부상자를 누를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 모듈형 양팔 로봇은, 요구되는 각 작업에 특화된 하박 모듈을 공통으로 활용할 수 있는 로봇의 상박 모듈에 탈부착이 가능하도록 함으로써, 다양한 작업에 있어서 효과적인 임무를 수행할 수 있으며 로봇의 작업성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 로봇 팔의 무게를 최소화 하거나 가반하중을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 작업용 하박 모듈이 장착된 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 작업용 하박 모듈을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 구난용 하박 모듈이 장착된 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도.
도 6 및 도 7은 구난 로봇을 이용해 부상자를 구난하는 과정에서, 로봇의 양팔로 부상자를 누르는 상황 및 부상자를 찌르는 상황을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난용 하박 모듈을 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 제2링크에 상측방향으로 외력이 작용하는 경우 제1관절을 중심으로 제2링크가 시계방향으로 회전될 수 있음을 나타낸 정면도.
도 10은 본 발명에 따른 핸드부에 후방쪽으로 외력이 작용하는 경우 핸드부가 이동될 수 있음을 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난용 하박 모듈의 하측이 보이도록 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 제2링크와 핸드부가 결합된 부분을 나타낸 부분단면도.
도 13은 본 발명에 따른 제2링크에 외력이 작용하는 경우 제2관절을 중심으로 제2링크가 회전될 수 있음을 나타낸 제1링크에서 제2링크쪽으로 바라본 것을 나타낸 도면.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 모듈형 양팔 로봇을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[실시예 1 - 모듈형 양팔 로봇]
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 모듈형 양팔 로봇(2000)은, 몸통(1100); 및 상기 몸통(1100)의 양측에 결합되며, 단부에 하박 모듈이 장착되는 하박 모듈 장착부(1230)가 형성된 한 쌍의 상박 모듈(1200); 을 포함하며, 상기 하박 모듈 장착부(1230)에는 하박 모듈이 결합되어 고정될 수 있는 결합부(1231) 및 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결되는 연결부(1232)가 형성될 수 있다.
즉, 몸통(1100)의 폭방향 양측에 어깨관절로 연결된 형태로 상박 모듈(1200)이 장착되어 결합될 수 있으며, 이때 상박 모듈(1200)은 모듈 형태로 형성되어 몸통(1100)에 결합 및 연결될 수 있다. 그리고 일례로 상박 모듈(1200)은 상측의 상박 제1링크(1210)와 하측의 상박 제2링크(1220)가 연결되어 모듈 형태의 일체로 형성될 수 있다. 이때, 상박 제1링크(1210)의 상단은 몸통(1100)에 연결되되 상박 제1링크(1210)가 피치방향 회전축인 제3관절(J3)로 몸통(1100)에 연결될 수 있으며, 상박 제1링크(1210)와 상박 제2링크(1220)가 요 방향 회전축인 제4관절(J4)로 연결될 수 있다. 또한, 상박 모듈(1200)들의 상박 제2링크(1220) 하단에는 하박 모듈이 장착될 수 있도록 하박 모듈 장착부(1230)가 형성될 수 있으며, 하박 모듈 장착부(1230)에는 하박 모듈이 결합되어 고정될 수 있는 결합부(1231) 및 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결되는 연결부(1232)가 형성될 수 있다. 이때, 결합부(1231)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 볼트와 같은 체결수단으로 결합될 수 있도록 체결공이 형성될 수 있으며, 플랜지 형태로 형성되어 체결공이나 관통공이 형성될 수도 있다. 그리고 연결부(1232)는 전원선의 연결 및 제어 신호선의 연결을 위한 커넥터나 슬립링 등으로 형성될 수 있다.
그리하여 상박 모듈(1200)의 단부인 하박 모듈 장착부(1230)에 하박 모듈을 장착하여 사용할 수 있도록 함으로써, 요구되는 임무에 맞도록 특화된 하박 모듈을 선택하여 상박 모듈에 장착하여 효과적으로 임무를 수행할 수 있다. 즉, 요구되는 각 작업에 특화된 하박 모듈을 공통으로 활용할 수 있는 로봇의 상박 모듈에 탈부착이 가능하도록 함으로써, 다양한 작업에 있어서 효과적인 임무를 수행할 수 있으며 로봇의 작업성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 요구되는 임무에 맞는 하박 모듈을 장착하여 사용할 수 있으므로, 로봇 팔의 무게를 최소화 하거나 가반하중을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
[실시예 2 - 작업용 하박 모듈]
도 3은 본 발명에 따른 작업용 하박 모듈이 장착된 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 작업용 하박 모듈을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 모듈형 양팔 로봇(2000)은, 상기 상박 모듈(1200)들에 각각 장착되어 결합 및 연결되는 작업용 하박 모듈(1000a)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 작업용 하박 모듈(1000a)은, 복수의 링크(100a) 및 관절(Ja)로 연결되어 5자유도 이상으로 형성되고, 일단이 상기 상박 모듈(1200)의 결합부(1231)에 결합 및 연결부(1232)에 연결되며, 타단에 그리퍼가 장착되는 그리퍼 장착부(200a)가 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 모듈 형태로 작업용 하박 모듈(1000a)이 형성되어 상박 모듈(1200)들에 각각 결합 및 연결될 수 있다. 이때, 작업용 하박 모듈(1000a)은 복수의 링크(100a) 및 관절(Ja)로 연결되어 5자유도 이상을 갖도록 형성될 수 있으며, 일단이 상박 모듈(1200)의 결합부(1231)에 결합되어 고정되고 연결부(1232)에 전원선 및 제어 신호선이 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 타단에는 그리퍼 장착부(200a)가 형성되어 다양한 형태의 그리퍼를 장착하여 사용할 수 있으며, 그리퍼 장착부에는 그리퍼와의 결합을 위한 결합부 및 전기적인 연결을 위한 연결부가 형성될 수 있다. 그리하여 작업용 하박 모듈(1000a)이 다양하고 정밀한 자세로 제어될 수 있어, 포탄 등을 파지하는 경우에 적용할 수 있다. 또한, 물건을 파지하는 경우 큰 가반하중이 필요 없으므로 작업용 하박 모듈(1000a)의 무게를 상대적으로 가볍게 형성하여 장착 및 사용할 수 있다.
또한, 상기 작업용 하박 모듈(1000a)은, 상기 복수의 링크(100a) 및 관절(Ja)에 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스가 없도록 형성될 수 있다.
즉, 포탄과 같은 물건을 핸들링하는 경우, 수동 컴플라이언스가 없도록 고 강성으로 형성된 작업용 하박 모듈(1000a)을 이용함으로써 정밀한 위치 제어가 가능할 수 있다.
[실시예 3 - 구난용 하박 모듈]
도 5는 본 발명에 따른 구난용 하박 모듈이 장착된 모듈형 양팔 로봇을 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구난용 하박 모듈을 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 모듈형 양팔 로봇(2000)은, 상기 상박 모듈(1200)들에 각각 장착되어 결합 및 연결되는 구난용 하박 모듈(1000)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 구난용 하박 모듈(1000)은, 일단이 상기 하박 모듈(1200)의 결합부(1231)에 결합 및 연결부(1232)에 연결된 제1링크(100); 제1링크(100)에 일측이 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제1관절(J1)을 형성하는 제2링크(200); 및 상기 제2링크(200)의 타측에 결합되되, 상기 제2링크(200)의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합되는 핸드부(300); 를 포함하여 이루어지며, 상기 제1링크(100)를 기준으로 상기 제2링크(200)는 제1관절(J1)을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며, 상기 핸드부(300)는 제2링크(200)를 따라 슬라이딩되는 길이방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
우선, 제1링크(100)는 로봇의 상박 모듈(1200)에 결합되는 부분으로, 일측에 장착부(110)가 형성되어 상기 장착부(110)가 상박 모듈(1200)의 하박 모듈 장착부(1230)에 결합되어 제1링크(100)가 고정될 수 있다. 그리고 제1링크(100)의 타측은 제1관절(J1)로 제2링크(200)와 결합될 수 있다. 이때, 장착부(110)는 일례로 플랜지 형태로 형성될 수 있으며, 플랜지에 다수개의 관통공이 형성되어 볼트 등의 체결수단을 이용해 상박 모듈(1200)에 결합되도록 할 수 있다. 이때, 장착부(110)는 하박 모듈 장착부(1230)의 결합부(1231) 및 연결부(1232)에 대응되어 결합 및 연결되도록 형성될 수 있다.
제2링크(200)는 구난 대상인 부상자를 받칠 수 있도록 지지하는 부분이며, 제2링크(200)는 제1링크(100)와 연결되어 제1링크(100)가 고정된 상태에서 제1관절(J1)의 회전축을 중심으로 회전될 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 제2링크(200)는 일측이 상기 제1링크(100)에 제1관절(J1)로 연결되며, 제1관절(J1)은 피치방향 회전축으로 형성되어 제1링크(100)가 고정된 상태에서 제2링크(200)가 피치방향 회전축을 중심으로 하여 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 구성될 수 있다.
핸드부(300)는 지면과 부상자 사이로 제2링크(200)를 밀어넣을 수 있도록 하는 손의 역할을 하는 부분으로, 제2링크(200)의 타측에 핸드부(300)가 결합될 수 있다. 이때, 핸드부(300)는 일례로 쐐기형태로 형성되어 지면과 부상자 사이로 핸드부(300)가 용이하게 삽입되도록 할 수 있다. 또한, 그리고 핸드부(300)는 제2링크(200)의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있다.
여기에서 제1링크(100)를 기준으로 상기 제2링크(200)는 제1관절(J1)을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며, 상기 핸드부(300)는 제2링크(200)를 따라 슬라이딩되는 길이방향 중 일측 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 도 6과 같이 부상자를 구난하는 과정에서 로봇 팔의 일부에 해당되는 제2링크(200) 또는 제2링크(200)에 결합된 핸드부(300)가 부상자를 누를 수 있기 때문에, 이러한 경우에 제2링크(200)가 제1관절(J1)을 중심으로 하여 특정한 각도만큼 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다. 그리하여 제2링크(200) 또는 제2링크(200)에 결합된 핸드부(300)가 부상자를 누르더라도 제2링크(200)가 회전되어 부상자에게 큰 힘이 가해지지 않을 수 있다. 또한, 도 7과 같이 부상자를 구난하는 과정에서 로봇 팔의 일부에 해당되는 핸드부(300)가 부상자를 찌를 수 있기 때문에, 이러한 경우에 핸드부(300)가 제2링크(200)의 길이방향으로 슬라이딩 되어 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다. 핸드부(300)가 부상자를 찌르더라도 핸드부(300)가 제2링크(200)쪽으로 밀려들어가면서 부상자에게 큰 힘이 가해지지 않을 수 있다. 여기에서 컴플라이언스는 외력이 가해질 때 변형되기 쉬운 정도를 나타내는 것이며, 수동 컴플라이언스를 갖는다는 것은 특정한 강성을 갖되 외력이 가해지면 변형될 수 있는 것을 의미한다. 이때, 제2링크(200)는 수동 컴플라이언스를 갖되 외력이 가해지면 회전되었다가 외력이 제거되면 원래의 위치로 복귀될 수 있도록 형성되며, 핸드부(300)도 수동 컴플라이언스를 갖되 외력이 가해지면 이동되었다가 외력이 제거되면 원래의 위치로 복귀될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2링크(200)는 부상자를 누를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 일반적으로 부상자는 지면에 누워 있는 상태로 있으므로 로봇이 구난 과정에서 제2링크(200)의 하측이 지면에 닿도록 한 후 부상자를 안아서 들어올려야 하므로, 이때 도 9와 같이 제2링크(200) 또는 핸드부(300)가 부상자를 누를 수 있는 방향의 반대방향인 상측방향(시계방향)으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다. 여기에서 부상자를 안아서 들어올린 상태에서는 제2링크(200)가 하측방향(반시계방향)으로 회전되지 않는 것이 바람직하므로, 제2링크(200)가 반시계방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스는 없도록 형성될 수 있다.
또한, 일측이 제1링크(100)에 연결되고 타측이 제2링크(200)에 연결되어 상기 제2링크(200)가 수동 컴플라이언스를 갖도록 하는 컴플라이언스 기구(120)가 상기 제1관절(J1)에 구비될 수 있다.
즉, 컴플라이언스 기구(120)가 제1관절(J1)에 구비되어 제2링크(200)가 수동 컴플라이언스를 갖도록 할 수 있으며, 도시되지는 않았으나 컴플라이언스 기구(120)는 일측이 제1링크(100)에 연결되고 타측이 제2링크(200)에 연결될 수 있다. 그리고 컴플라이언스 기구(120)는 다양하게 형성될 수 있으며, 일례로 코일 스프링이나 태엽 스프링 등이 이용될 수도 있다.
또한, 상기 핸드부(300)는 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 일반적으로 부상자는 지면에 누워 있는 상태로 있으므로 로봇이 구난 과정에서 제2링크(200)의 하측이 지면에 닿도록 한 후 부상자와 지면 사이로 핸드부(300)를 밀어넣게 되므로, 도 10과 같이 핸드부(300)가 부상자를 찌를 수 있는 방향의 반대방향인 제2링크(200)의 길이방향으로 후방인 제2링크(200) 또는 제1관절(J1)을 향하는 방향으로 이동될 수 있도록 수동 컴플라이언스를 갖게 형성될 수 있다. 여기에서 핸드부(300)는 전방으로 이동되도록 할 수 있는 수동 컴플라이언스는 없도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2링크(200)의 상면에는 회전롤러(210)들이 길이방향으로 배열되어 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제2링크(200)의 상면에 회전롤러(210)들이 형성되되, 회전롤러(210)들이 길이방향으로 배열되어 부상자가 핸드부(300)에서 제1링크(J1)쪽으로 이동되기 용이할 수 있다. 이때, 도시되지는 않았으나 핸드부(300)의 경사면(311)에도 회전롤러들이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2링크(200)에 일단이 지지되고 핸드부(300)에 타단이 지지되어 상기 핸드부(300)가 수동 컴플라이언스를 갖도록 하는 탄성수단(320)이 상기 제2링크(200)와 핸드부(300) 사이에 개재될 수 있다.
즉, 도 11 및 도 12와 같이 제2링크(200)와 핸드부(300)가 결합된 부분에서 서로 마주보는 제2링크(200)의 결합홈(220)의 측면(222)과 핸드부(300)의 측면(313)에 양단이 지지되도록 탄성수단(320)이 개재되어, 핸드부(300)가 제2링크(200)쪽으로 밀려들어올 수 있도록 수동 컴플라이언스를 갖되 탄성수단의 탄성에 의해 외력이 제거되면 원래의 위치로 복귀되도록 할 수 있다. 그리고 일례로 탄성수단(320)은 도시된 바와 같이 코일스프링으로 형성될 수 있다. 또한, 코일스프링은 복수개로 형성되어 핸드부(300)가 제2링크(200)의 길이방향으로 원활하게 이동되도록 길이방향 또는 폭방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 코일스프링이 이탈되지 않도록 가이드 로드의 일측이 제2링크(200)의 결합홈(220) 측면(222)쪽에 고정되도록 하고 핸드부(300)에는 가이드 로드가 삽입될 수 있는 공간인 홈이 형성되도록 할 수 있으며, 가이드 로드의 외측에 코일스프링이 끼워지도록 결합될 수 있다. 또한, 가이드 로드에 의해 핸드부(300)의 길이방향으로의 이동이 안내되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 제2링크(200) 및 핸드부(300)가 길이방향으로 서로 이격된 거리를 측정할 수 있는 변위측정수단(330)이 구비될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 리니어 엔코더 등의 변위측정수단(330)이 구비되어, 제2링크(200)를 기준으로 핸드부(300)가 길이방향으로 이동되는 직선 변위를 측정할 수 있다. 그리하여 변위측정수단(330)에서 측정되는 값을 통해 핸드부(300)가 얼마나 밀려들어왔는지를 알 수 있으므로, 변위측정수단(330)을 통해 측정되는 값이 특정한 값 이상이 되는 경우에는 로봇의 작동을 중지시킬 수 있다. 이와 같이 변위측정수단을 통해 위험성을 산정하여 로봇을 제어할 수 있어 구난 작업 시의 안전성을 향상시킬 수 있다.
그리고 핸드부(300)는 제2링크(200)에 결합되되, 도시된 바와 같이 제2링크(200)의 타측 하부에는 오목하게 결합홈(220)이 형성되어 결합홈(220)에 핸드부(300)의 일측이 안치되도록 결합될 수 있다. 이때, 결합홈(220)의 상면(221)이 제2링크(200)의 하면과 나란하도록 형성되고 핸드부(300)의 상면(312)이 상기 결합홈(220)의 상면(221)과 접촉되어, 핸드부(300)가 제2링크(200)의 길이방향으로 이동될 수 있되 제2링크(200)의 하면과 나란한 방향으로 이동되도록 할 수 있다. 또한, 핸드부(300)의 하면은 제2링크(200)의 하면과 일치하도록 형성되어, 지면에 제2링크(200)와 핸드부(300)의 하면이 밀착되도록 한 후 부상자와 지면 사이로 핸드부(300)를 밀어넣기 용이하도록 할 수 있다.
또한, 핸드부(300)는 고무 또는 우레탄과 같이 탄성을 갖으면서 변형될 수 있는 재질로 형성되어 부상자를 보다 안전하게 구난할 수 있다.
또한, 제2링크(200)는, 제1링크(100)에 제1관절(J1)로 연결되는 제2-1링크(201) 및 상기 제2-1링크(201)에 요방향 회전축인 제2관절(J2)로 연결되는 제2-2링크(202)로 형성되어, 제2-2링크(202)에 핸드부(300)가 결합될 수 있다. 그리고 2-2링크(202)의 상면에 회전롤러가 형성될 수 있다. 그리하여 핸드부(300) 및 제2-2링크(202)가 요방향 회전축을 중심으로 회전되도록 할 수 있다. 이때, 도 13과 같이 제2-1링크(201)를 기준으로 제2-2링크(202)는 제2관절(J2)을 중심으로 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성될 수도 있다. 그리하여 부상자를 안고 있을 때 제2-2링크(202) 위에 부상자의 움직임이나 안겨있는 형태에 따라 제2-2링크(202)가 회전될 수 있도록 하여 부상자를 보다 안전하게 안아서 지지할 수 있다.
또한, 상기 몸통(1100)의 하측이 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제5관절(J5)을 형성하는 이동 플랫폼(1300)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 이동 플랫폼(1300)은 로봇의 하체에 해당되며, 포탄 등의 물체를 그리퍼로 파지하여 이동하거나 부상자를 안아서 이동할 수 있도록 이동 플랫폼(1300)이 몸통(1100)에 결합될 수 있다. 이때, 몸통(1100)은 이동 플랫폼(1300)에 결합되되 피치방향 회전축인 제5관절(J5)로 결합되어, 몸통(1100)을 앞으로 숙이거나 그 상태에서 몸통(1100)을 세우도록 할 수 있다. 그리하여 물체를 파지하거나 다양한 작업 시 몸통(1100)을 앞뒤로 기울이거나 상측으로 세울 수 있으며, 부상자를 구난하기 위해 몸통(1100)을 앞으로 숙여 제2링크(200) 및 핸드부(300)가 지면에 닿도록 한 후 앞으로 이동하여 부상자가 제2링크(200)의 상측에 지지되도록 할 수 있으며, 이 상태에서 몸통(1100)을 세워 이동 플랫폼(1300)의 상측에 부상자가 위치하도록 할 수 있다.
그리고 이동 플랫폼(1300)은 다양하게 형성될 수 있으며, 일례로 원활하고 빠른 이동을 위해 바퀴 형태로 형성될 수도 있고 험지를 안정적으로 주행할 수 있도록 무한궤도 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 이동 플랫폼(1300)은 배경기술 또는 본 발명에 도시된 바와 같이 상부 레그 어셈블리와 하부 레그 어셈블리가 결합되어 한 조의 레그 어셈블리로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 레그 어셈블리가 몸통에 결합되도록 구성하여 이동, 방향전환, 물건 파지 및 구난을 위한 다양한 동작이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나 몸통(1100)은 상하방향인 롤방향 회전축을 중심으로 회전될 수 있도록 회전관절이 형성되어, 이동 플랫폼(1300)을 기준으로 하여 원하는 방향을 바라볼 수 있게 몸통(1100)을 돌릴 수 있도록 형성될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
2000 : 모듈형 양팔 로봇
1100 : 몸통
1200 : 상박 모듈
1210 : 상박 제1링크 1220 : 상박 제2링크
1230 : 하박 모듈 장착부
1231 : 결합부 1232 : 연결부
1300 : 이동 플랫폼
1000a : 작업용 하박 모듈
100a : 링크 Ja : 관절
200a : 그리퍼 장착부
1000 : 구난용 하박 모듈
100 : 제1링크
110 : 장착부 120 : 컴플라이언스 기구
200 : 제2링크
201 : 제2-1링크 202 : 제2-2링크
210 : 회전롤러 220 : 결합홈
221 : 상면 222 : 측면
300 : 핸드부
311 : 경사면 312 : 상면
313 : 측면
320 : 탄성수단 330 : 변위측정수단
J1 : 제1관절 J2 : 제2관절
J3 : 제3관절 J4 : 제4관절
J5 : 제5관절

Claims (9)

  1. 몸통;
    상기 몸통의 양측에 결합되며, 단부에 탈부착 가능하도록 하박 모듈이 장착되어 결합 및 고정될 수 있는 결합부와 상기 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결부가 형성된 하박 모듈 장착부를 포함하는 한 쌍의 상박 모듈; 및
    상기 한 쌍의 상박 모듈에 각각 결합된 구난용 하박 모듈; 을 포함하며,
    상기 구난용 하박 모듈은,
    일단이 상기 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결될 수 있도록 형성된 제1링크, 일측이 상기 제1링크에 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제1관절을 형성하는 제2링크, 및 상기 제2링크의 타측에 결합되되 상기 제2링크의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합되어 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 핸드부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제2링크와 핸드부 사이에는 일단이 상기 제2링크에 지지되고 타단이 핸드부에 지지되는 탄성수단이 개재되어, 상기 핸드부는 제2링크를 따라 슬라이딩되는 길이방향으로 작용하는 외력에 대해, 상기 핸드부가 제2링크쪽으로 밀려들어와 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며,
    상기 제2링크와 핸드부 사이에 변위측정수단이 구비되어, 상기 제2링크와 핸드부 사이의 길이방향으로 서로 이격된 거리를 측정할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2링크는 제1관절을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2링크는 부상자를 누를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  5. 몸통;
    상기 몸통의 양측에 결합되며, 단부에 탈부착 가능하도록 하박 모듈이 장착되어 결합 및 고정될 수 있는 결합부와 상기 하박 모듈과 전기적으로 연결될 수 있는 연결부가 형성된 하박 모듈 장착부를 포함하는 한 쌍의 상박 모듈; 및
    상기 한 쌍의 상박 모듈에 각각 결합되는 하박 모듈; 을 포함하고,
    상기 한 쌍의 상박 모듈에는 구난용 하박 모듈과 작업용 하박 모듈이 선택적으로 장착되되,
    상기 구난용 하박 모듈은,
    일단이 상기 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결될 수 있도록 형성된 제1링크, 일측이 상기 제1링크에 회동 가능하게 연결되어 피치방향 회전축인 제1관절을 형성하는 제2링크, 및 상기 제2링크의 타측에 결합되되 상기 제2링크의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합되어 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 핸드부를 포함하여 이루어지고,
    상기 제2링크와 핸드부 사이에는 일단이 상기 제2링크에 지지되고 타단이 핸드부에 지지되는 탄성수단이 개재되어, 상기 핸드부는 제2링크를 따라 슬라이딩되는 길이방향으로 작용하는 외력에 대해, 상기 핸드부가 제2링크쪽으로 밀려들어와 부상자를 찌를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 이동될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성되며,
    상기 제2링크와 핸드부 사이에 변위측정수단이 구비되어, 상기 제2링크와 핸드부 사이의 길이방향으로 서로 이격된 거리를 측정할 수 있도록 형성되며,
    상기 작업용 하박 모듈은,
    일단이 상기 상박 모듈의 하박 모듈 장착부에 결합 및 연결되고, 타단에는 그리퍼가 장착되는 그리퍼 장착부가 형성되며, 5자유도 이상의 자유도를 갖도록 복수의 링크 및 관절로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 작업용 하박 모듈은,
    상기 복수의 링크 및 관절에 회전될 수 있는 방향으로 작용하는 외력에 대해 변형하는 수동 컴플라이언스가 없도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 구난용 하박 모듈의 상기 제2링크는 제1관절을 중심으로 하여 회전될 수 있는 방향으로 외력이 작용하면 변형될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2링크는 부상자를 누를 수 있는 방향에 대해 반대방향으로 회전될 수 있는 수동 컴플라이언스를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 모듈형 양팔 로봇.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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