KR101927005B1 - 복수의 휴머노이드 로봇 메커니즘을 구동하기 위한 키 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 외부로부터 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘(70)을 포함하는 휴머노이드형 로봇 및 키(60)를 포함하는 설비 기기에 관한 것으로서, 메커니즘(70) 각각은 키(60)가 삽입될 수 있는 접속 인터페이스(72)를 포함하고, 메커니즘(70) 각각의 접속 인터페이스(72)는 키(60)의 삽입에 의해 메커니즘(70)을 구동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 유리하게는, 키(60)는 2개의 종방향 오리피스(73a, 73b) 내로 동시에 삽입되도록 의도되는 2개의 가느다란 핑거(61a, 61b)를 포함한다.

Description

복수의 휴머노이드 로봇 메커니즘을 구동하기 위한 키 {KEY FOR ACTUATING A PLURALITY OF HUMANOID ROBOT MECHANISMS}

본 발명은 로봇 외부로부터 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘을 포함하는 로봇에 의해 형성되고, 단일의 키에 의해 로봇의 메커니즘 각각을 구동할 수 있는 설비 기기에 관한 것이다. 본 발명은 휴머노이드형 로봇의 운반 및 유지 보수를 위해 특히 유용하다.

휴머노이드 로봇 공학은 하나의 기계에서 가장 많은 수의 인간과 같은 특성을 조합하고자 추구한다. 제1 목적은 외관, 형태 또는 움직임에서 인간에 근사하게 하는 것이다. 휴머노이드 로봇은 일반적으로 전기 모터에 의해 하나의 사지를 서로에 대해 움직일 수 있는 복수 개의 동력화된 관절을 포함한다. 따라서 가장 진보된 휴머노이드 로봇은 다리, 팔 또는 손을 포함한다. 이들은 인간의 방식으로 걷거나 또는 춤출 수 있다. 이들은 그들의 손으로 다양한 형태의 물체를 조작할 수 있다. 다른 목적은 행동 및 지능에서 인간에 근사하게 하는 것이다. 로봇의 인공 지능은 점점 성공적이고, 인간 사용자와 점점 복잡한 상호 작용을 가능케 한다.

휴머노이드 로봇에 대한 많은 가능한 적용이 존재한다. 산업계에서 예컨대 인간에게 위험을 주는 오염된 구역에 대한 접근에 적용이 고려되었다. 또한 건강 분야에서 예컨대 결핍을 나타내는 사람을 돌보는데 많은 적용이 고려된다. 가정적 목적을 위해 광범위한 대중에 의한 사용이 또한 고려된다.

가장 광범위한 대중을 위해 의도되는 대규모 배포의 상정은 새로운 제한, 예컨대 산업적 제한, 규제적 제한 또는 신뢰성 관련한 제한을 발생하고 있다. 가장 최근 세대의 로봇의 디자인은 이제 최근 생겨난 규제를 충족하기 위해 일련의 제한을 포함한다. 예컨대, 소비자를 위해 의도된 로봇은 정상 작동의 경우 그리고 고장의 경우 모두에서 임의의 안정성 위험을 나타내어서는 안 된다. 경험이 있는 작동자 또는 단순히 사용자에 의해 유지 보수 동작이 행해질 수 있어야 한다. 예컨대 용이한 진단 및 간단하고 신속한 수리 가능성을 허용하도록, 로봇의 디자인에서 판매후 관련된 제한을 고려할 목적이 존재한다. 로봇은 또한 손상의 위험 없이 기계적 또는 진동적 스트레스를 견디면서, 예컨대 제작 장소로부터 작동 장소로 운반될 수 있어야 한다.

이를 위해, 본 발명의 주제는 로봇 외부로부터 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘을 포함하는 휴머노이드형 로봇 및 키를 포함하는 설비 기기에 있어서, 메커니즘 각각은 키가 삽입될 수 있는 접속 인터페이스를 포함하고, 메커니즘 각각의 접속 인터페이스는 키의 삽입에 의해 메커니즘을 구동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 설비 기기이다.

설비 기기의 특별한 구성에서:

· 키는 서로 실질적으로 평행한 축의 2개의 가느다란 핑거를 포함하고,

· 메커니즘 각각의 접속 인터페이스는 서로 실질적으로 평행한 축의 2개의 관형의 오리피스를 포함하고, 메커니즘을 구동하도록 2개의 오리피스 내로 키의 2개의 핑거의 동시 삽입을 허용하도록 구성된다. 핑거 및 오리피스는 각 핑거가 2개의 오리피스 중 하나 또는 다른 하나 내로 삽입될 수 있도록 대칭으로 구성된다.

유리하게는, 메커니즘 중 하나는 클립에 의해 로봇에 대항하여 유지되는 제거 가능한 외측 쉘이고, 쉘의 접속 인터페이스는 핑거가 오리피스 내로 삽입됨으로써 클립의 변형 가능한 요소를 변위시켜, 쉘을 로봇으로부터 해제시키도록 구성된다.

설비 기기의 특별한 구성에서:

· 키의 핑거는 그 단부에 베벨을 포함하고,

· 클립은 측방향 변형 가능한 요소 및 축방향 변형 가능한 요소를 포함하고,

· 쉘의 접속 인터페이스는 키가 접속 인터페이스 내로 삽입 시 핑거의 베벨이 측방향 변형 가능한 요소 그 후 축방향 변형 가능한 요소를 변위시키도록 구성된다.

유리하게는, 메커니즘 중 하나는 관절을 스프링 효과에 의해 제 위치에 유지하도록 구성되는 브레이크를 포함하는 동력화된 관절이고, 관절의 접속 인터페이스는 핑거가 관형 오리피스 내로 삽입됨으로써 스프링 효과에 반대함으로써 브레이크를 변위시켜, 관절을 제 위치에 유지하는 것을 해제하도록 구성된다.

설비 기기의 특별한 구성에서:

· 키의 핑거는 그 단부에서 베벨을 포함하고,

· 브레이크는 경사면을 포함하고,

관절의 접속 인터페이스는 키가 접속 인터페이스 내로 삽입 시 핑거의 베벨이 경사면과 접촉하게 되어, 오리피스의 축에 평행한 키의 삽입축을 따라 가해진 힘을 브레이크의 변위축으로 리턴시킨다.

설비 기기의 특별한 구성에서:

· 키의 핑거는 노치를 포함하고,

· 접속 인터페이스는 키가 삽입될 때 핑거의 노치와 협동하도록 구성되는 러그를 포함하여, 접속 인터페이스 내로 삽입된 키를 미리 결정된 힘 임계값까지 제 위치에 유지하고, 러그는 미리 결정된 임계값보다 큰 제거힘이 키에 인가될 때 노치를 러그로부터 해제하도록 변형 가능하다.

유리하게는, 핑거 및 오리피스의 가로방향 섹션은 난형이다.

유리하게는, 핑거는 알루미늄 기반 재료로 이루어진다.

유리하게는, 키는 키의 그립핑을 용이하게 하도록 의도되는 개구가 제공된 2개의 핑거를 결합하는 중앙 부분을 포함한다.

유리하게는, 키의 중앙 부분은 실리콘 기반 재료로 이루어진다.

이하의 도면에서 예로서 제공되는 실시예의 상세한 설명을 참조할 때 본 발명은 보다 양호하게 이해될 것이고 다른 장점들이 명확해질 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따라 키에 의해 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘을 포함하는 휴머노이드 로봇의 2개의 예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 키에 의해 해제될 수 있는 브레이크를 포함하는 동력화된 관절의 예를 도시한다.
도 3은 휴머노이드 로봇용 본 발명에 따른 키의 예를 3개의 관점에서 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 제1 실시예에서 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 헤드에 장착된 제거 가능한 외측 쉘을 해제시키는 것을 가능하게 한다.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예에서 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 동력화된 관절의 브레이크를 해제시키는 것을 가능하게 한다.
도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예에서 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 동력화된 관절의 브레이크를 해제시키는 것을 가능하게 한다.

명확성을 위해, 여러 도면들에서 동일한 요소는 동일한 참조 부호를 갖는다.

도 1a 및 도 1b는 회사 알데바란 로보틱스에 의해 개발된 휴머노이드 로봇의 2개의 예를 도시한다. 도 1a에 도시된 휴머노이드 로봇(10)은 헤드(1), 몸통(2), 2개의 팔(3), 2개의 손(4), 2개의 다리(5) 및 2개의 발(6)을 포함한다. 도 1b에 도시된 휴머노이드 로봇(10')은 헤드(1), 몸통(2), 2개의 팔(3), 2개의 손(4) 및 스커트(7)를 포함한다. 이들 2개의 로봇은 인간의 형태 및 움직임을 재현하도록 로봇의 상이한 사지의 상대적 움직임을 허용하는 복수 개의 관절을 포함한다. 로봇(10, 10')은 예컨대 몸통(2)과 각 팔(3) 사이의 관절(11)을 포함한다. 관절(11)은 2개의 회전축 주위로 동력화되어, 인간의 어깨가 움직임이 가능한 방식으로 몸통(2)에 대해 팔(3)을 움직이는 것을 가능하게 한다.

휴머노이드 로봇(10)은 또한 로봇의 다리를 움직여서 워킹 움직임을 재현하는 복수 개의 관절, 특히 몸통과 각 허벅지 사이의 엉덩이, 허벅지와 다리 사이의 무릎, 및 다리와 발 사이의 발목에 비유될 수 있는 관절을 포함한다. 복수 개의 형태의 동력화되는 관절이 구현되어, 하나 이상의 회전 자유도 주위로 사지 중 하나를 움직인다.

휴머노이드 로봇(10')은 다른 아키텍처를 갖는다. 로봇의 안정성을 향상시키고 무게 중심을 낮추기 위해, 로봇은 임의의 다리가 아닌, 로봇을 움직일 수 있는 삼각대(14)를 그 베이스에 포함하는 스커트(7)를 포함한다. 스커트는 또한 다리(7a)와 허벅지(7b) 사이의 무릎과 같은 제1 관절(12)을 포함한다. 엉덩이와 같은 제2 관절(13)은 몸통(2)과 허벅지(7b) 사이에 장착된다. 이들 2개의 관절(12, 13)은 회전축 주위로 동력화되어 선회 결합한다. 관절(12)의 회전축(Xa) 및 관절(13)의 회전축(Xb)은 로봇의 2개의 어깨를 결합하는 축에 실질적으로 평행하고, 로봇을 전방 또는 후방으로 경사지게 하는 것을 가능케 한다. 도 2a 및 도 2b는 휴머노이드 로봇(10')에 구현되는 동력화된 관절의 예를 상세히 설명한다.

휴머노이드 로봇은 로봇에게 미적인 외관을 제공하는 소정의 많은 외부 부품을 포함한다는 것을 또한 알아야 한다. 이들 부품은 내부 구조에 확실히 또는 제거 가능하게 고정되어 로봇의 다양한 시스템 및 메커니즘에 대한 액세스를 허용한다. 휴머노이드 로봇(10')은 예컨대 제거 가능한 외측 쉘을 헤드(1)의 후방 부분에 포함한다(도 1b에 도시되지 않음). 쉘은 헤드에 대항하여 유지되고, 클립 유형의 장치에 의해 분리될 수 있다.

본 발명의 일반적인 사상은 휴머노이드 로봇의 복수 개의 메커니즘을 구동하도록 단일의 키를 구현하는 것이다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 예컨대 로봇의 관절을 기계적으로 로킹 또는 언로킹하거나, 또는 심지어 외측 쉘을 언로킹하여 로봇의 내부 부품에 대한 액세스를 마련하는(free) 키를 사용하는 것이 고려된다. 메커니즘에 대한 액세스를 키의 소유자만으로 한정하도록, 키 및 키에 의해 구동되는 메커니즘의 접속 인터페이스의 한정은 구체적이다.

본 발명은 이하에서 단일의 키에 의해 구동될 수 있는, 피벗 링크 유형의 자유도를 갖는 동력화된 관절 및 제거 가능한 외측 쉘을 포함하는 휴머노이드 로봇(10')과 유사한 큰 크기의 휴머노이드 로봇에 대해 설명된다. 명백하게는, 본 발명은 휴머노이드 로봇 또는 이러한 유형의 구동 가능한 메커니즘에 한정되지 않는다. 보다 일반적으로, 본 발명은 키와, 키가 삽입될 수 있는 접속 인터페이스가 제공되고, 키의 삽입이 메커니즘을 구동하도록 구성되는, 로봇 외부로부터 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘을 포함하는 로봇으로 이루어지는 설비 기기에 관한 것이다. 로봇은 휴머노이드형 로봇 또는 동물형 로봇일 수 있고, 이들 모두는 모바일 로봇이라는 일반적 명칭으로 커버된다. 본 발명은 또한 산업계 로봇에도 적용될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 동력화된 관절의 예에 따라, 각각 고정 위치 및 작동 위치를 도시한다. 관절(20)은 도면에 도시되지 않은 제1 및 제2 사지 사이에 장착되도록 의도된다. 관절(20)은 이하를 포함한다:

· 제1 사지에 대해 제2 사지를 이동시킬 수 있고, 제1 사지에 결합되도록 의도되는 고정 부품과, 고정 부품에 대해 이동될 수 있고 제2 사지에 결합되도록 의도되는 가동 부품을 포함하는 모터(21),

· 고정 부품에 대한 가동 부품의 이동을 방지하도록, 스프링 효과에 의해 모터(21)의 가동 부품에 힘을 가할 수 있는 브레이크(22),

· 브레이크의 힘으로부터 모터(21)의 가동 부품을 해제시키고 모터(21)가 고정 부품에 대해 가동 부품을 이동시키게 할 수 있도록, 스프링 효과에 반대함으로써 브레이크(22)를 변위시킬 수 있는 액추에이터(23).

모터(21)는 양호하게는 모터 베이스플레이트(25) 및 축(X) 주위로 베이스플레이트(25)에 대해 회전 구동될 수 있는 샤프트를 포함하는 회전 전기 모터이다. 모터 베이스플레이트(25)는 모터의 고정 부품을 형성하고, 베이스플레이트의 베이스 주위로 각지게 분포된 6개의 고정탭(25a)에 의해 로봇의 제1 사지로 고정되도록 의도되는 디스크 형태의 베이스를 포함한다. (도면에 도시되지 않은) 샤프트는 모터의 가동 부품을 형성하고, 실질적으로 원통형 형상의 모터 벨 하우징(26)에 고정된다. 샤프트는 모터 베이스플레이트를 통과하고, 양호하게는 (도시되지 않은) 기어 장치를 통해 제2 사지에 결합되도록 의도된다. 이와 같이 구성되어, 전기 모터(21)는 샤프트를 베이스플레이트에 대해 회전 구동하는 것을 가능하게 하여, 제2 사지를 제1 사지에 대해 회전 구동한다.

관절(20)은 또한 브레이크(22)를 포함한다. 도 2a에서, 관절은 고정 위치에 도시되는데, 이 고정 위치에서 브레이크는 샤프트가 회전 구동되는 것을 방지하도록 모터의 가동 부품에 힘을 가한다. 도 2b에서, 관절은 작동 위치로 도시되는데, 이 작동 위치에서 브레이크는 변위되어 모터를 브레이킹 힘으로부터 해제하여 샤프트가 회전 구동되는 것을 허용한다. 고정 위치에서, 브레이크(22)는 방사상 섹션을 따라 원통형 벨 하우징과 접촉하게 되는, 양호하게는 엘라스토머 재료로 이루어지는 슈(shoe)를 통해, 양호하게는 금속 재료로 이루어지는 모터 벨 하우징(26) 상에 힘을 가한다. 슈는 모터 벨 하우징 상에 힘을 가하여, 마찰에 의해 베이스플레이트에 대한 샤프트의 회전을 방지한다.

도시된 예에서, 브레이크(22)는 모터 베이스플레이트(25)에 고정된 고정 아암(27) 및 가동 아암(28)을 포함한다. 가동 아암(28)은 제1 단부(50a)와 제2 단부(50b) 사이에서 반달 형상을 갖고, 모터 벨 하우징을 부분적으로 커버하는 세미-커버를 형성한다. 가동 아암(28)은 제1 단부(50a)에 의해, 샤프트의 회전 축(X)에 실질적으로 평행한 축(X')의 피벗 링크(29)에 의해 고정 아암(27)에 결합된다. 슈는 가동 아암의 내부 표면에 고정되어, 축(X') 주위로 가동 아암의 회전 시, 벨 하우징(26)의 방사상 표면과 접촉하게 된다. 슈는 가동 아암(28)의 제1 단부(50a) 및 제2 단부(50b)로부터 실질적으로 등거리에 고정된다. 브레이크(22)는 또한 양호하게는 축(X') 주위에 권취되고 고정 아암(27) 및 가동 아암(28) 상에 지지되어 가동 아암 및 고정 아암을 분리하는 경향이 있는 힘을 가하는 헬리컬 스프링(45)을 구비하는 스프링 메커니즘을 포함한다. 가동 아암과 고정 아암 사이에서 스프링에 의해 가해진 힘은 벨 하우징과 접촉하는 슈로 전달되어, 샤프트의 회전을 차단하는 것을 가능하게 한다. 자동적으로, 관절의 회전이 차단된다.

관절은 또한 스프링 효과에 반대함으로써 브레이크를 변위시킬 수 있는 액추에이터(23)를 포함하여, 모터를 브레이크의 힘으로부터 해제시키고 모터가 샤프트를 회전 구동하는 것을 허용한다. 도시된 예에서, (도면에 도시되지 않은) 선형 액추에이터는 고정 아암(27)과 가동 아암(28)의 제2 단부(50b) 사이에 장착된다. 선형 액추에이터는 시스(sheath) 내에서, 축(Y)을 따른 2개의 위치 사이에서 병진 이동하는 로드를 포함한다. 시스는 고정 아암(27)에 고정된 지지부(31)에 고정된다. 로드는 그 단부에, 가동 아암(28)에 형성된 구형 임프린트(32)와 협동하는 구형 형상부를 구비한다. 그 2개의 위치 사이의 로드의 이동은 고정 위치와 작동 위치 사이의 가동 아암의 이동을 한정한다. 자동적으로, 예컨대 관절에 전력이 제공되지 않으면, 로드는 그 가장 연장된 위치에 스프링의 효과에 의해 유지된다. 반대로, 관절에 전력이 제공되면, 액추에이터는 스프링 효과에 반대하는 힘을 가함으로써 로드를 시스 내로 집어넣도록 제어될 수 있다. 선형 액추에이터의 다양한 실시예가 고려될 수 있는데, 특히 전자석으로 구동될 수 있는 선형 액추에이터가 고려될 수 있다.

관절은 또한 2개의 사지의 회전 이동을 마련하도록 브레이크를 수동으로 변위시키기 위한 수단을 포함한다. 특히, 경사면(40)이 가동 아암 상에서 그 제2 단부(50b) 근처에 형성되어, 샤프트의 회전 축(X)에 평행하게 이 경사면(40)에 대항하여 변위된 공구는 스프링 효과를 반대함으로써 가동 아암을 고정 위치로부터 작동 위치로 변위시킬 수 있다. 제2 경사면(41)은 또한 가동 아암의 반달 형상의 중앙 근처에 형성된다. 실제로, 도면에 도시된 동력화된 관절은 로봇 상에서, 로봇에 그 외부의 미적 외관을 제공하는 도 1a 및 도 1b에 도시된 외측 재킷에 병합된다.

이하의 도면들은 2개 또는 3개의 자유도에 대해 동력화된 관절의 특정 예를 설명하지만, 이해해야 할 것은 본 발명은 원칙적으로 임의의 유형의 관절, 예컨대 1개, 2개 또는 3개의 회전 자유도를 갖는 관절, 또는 심지어 하나 이상의 이동 자유도(degrees of freedom in translation)를 갖는 관절에도 적용된다는 것을 알아야 한다.

따라서, 동력화된 관절(20)은 자동적으로 스프링 메커니즘에 의해 활성화되는 브레이크와, 스프링의 힘에 반대함으로써 모터를 브레이크의 그립으로부터 해제시키는 수단을 모터에 제공함으로써 고정된다. 브레이크 메커니즘을 비활성화시키는 수단은 액추에이터의 역할인 전자 구동될 수 있는 수단과, 경사면의 역할인 수동 수단을 포함한다. 이러한 동력화된 관절은 특히 도 1b에 설명된 휴머노이드 로봇(10')의 엉덩이(13) 및 무릎(12)의 관절에 대해 구현될 수 있다.

도 3은 3개의 관점에 따라, 휴머노이드 로봇에 대한 본 발명에 따른 키의 예를 도시한다. 키(60)는 중앙 부분(62)에 의해 결합된 2개의 가느다란 핑거(61a, 61b)를 포함한다. 2개의 핑거(61a, 61b)는 실질적으로 서로 평행한 2개의 축(Za, Zb)을 따라 연장된다. 중앙 부분(62)은 2개의 핑거(61a, 61b)를 지지하는 단부에 대향하는 단부에 형성된 개구(63)를 포함한다. 개구(63)는 키의 그립을 용이하게 하도록 의도된다. 예컨대 후자는 잘 알려진 키 홀더의 방식으로 키 링에 링에 의해 결합될 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 핑거(61a, 61b)는 알루미늄에 기반하는 재료로 이루어지고, 중앙 부분(62)은 실리콘에 기반한 재료로 이루어진다.

핑거의 가로방향 섹션은 원형 또는 양호하게는 난형일 수 있다. 핑거(61a, 61b)는 서로 대칭이므로 키는 일 방향으로 또는 다른 방향으로 독립적으로 삽입될 수 있다. 이하의 도면에서 설명되는 바와 같이, 키의 2개의 핑거는 접속 인터페이스의 2개의 관형 오리피스 내로 삽입되도록 의도되어 로봇의 메커니즘을 구동한다. 이를 위해, 관형 오리피스의 축들 사이의 분리가 핑거(61a, 61b)의 축(Za, Zb) 사이의 분리와 실질적으로 동일하다. 유사하게, 관형 오리피스의 가로방향 섹션은 키의 핑거 각각의 삽입을 허용하도록 구성된다. 즉, 축 및 섹션의 분리 - 핑거의 그리고 오리피스의 - 는 키의 삽입을 허용하도록 구성되고, 메커니즘에 대한 액세스를 방지하거나 또는 적어도 한정하는 것을 가능하게 하는 폴러라이저로서 작용한다. 중앙 대 중앙 거리 및 섹션의 한정은 메커니즘에 대한 액세스를 보장하는 간단하고 효율적인 방법이다. 비-원형인 난형의 섹션의 선택은 특히 사용자가 일반적인 디자인의 스크류 드라이버로 메커니즘을 구동하는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 핑거 및 오리피스는 각 핑거가 2개의 오리피스의 하나 또는 다른 하나에 삽입될 수 있도록 대칭을 구성된다.

2개의 핑거(61a, 61b) 각각은 또한 상부 종방향 부분에서 중앙 부분 근처에 형성된 참조 번호 65a, 65b로 각각 지칭되는 노치를 포함한다. 노치(65a, 65b)의 목적은 키가 이하에서 설명되는 바와 같이 접속 인터페이스 내의 제 위치에 유지되는 것을 보장하는 것이다.

핑거(61a, 61b) 각각은 또한 그 단부에, 참조 번호 66a, 66b로 각각 지칭되는 측방향 베벨과, 참조 번호 67a, 67b로 각각 지칭되는 종방향 베벨을 포함한다. 이들 베벨의 기능한 이하의 도면에서 설명될 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 헤드 상에 장착된 제거 가능한 외측 쉘을 해제하는 것을 가능하게 한다. 도 4a에서 단면도로 도시되는 로봇의 헤드는 도 1b에 도시된 로봇의 헤드(1)와 유사하다. 헤드는 후방 부분에, 클립 유형의 제거 가능한 고정 수단(71)에 의해 로봇에 대항하여 유지되는 제거 가능한 외측 쉘(70)을 포함한다. 클립 위치에서, 쉘은 헤드에 고정된다; 클립 해제(unclipped) 위치에서, 쉘은 다양한 기능적 장치에 대한 액세스를 마련한다. 또한 로봇의 헤드는 메커니즘을 구동하도록 키의 삽입을 허용하도록 의도되는, 즉 쉘을 클립 해제하여 이를 로봇의 헤드로부터 해제하도록 의도되는 접속 인터페이스(72)를 포함한다. 접속 인터페이스(72)는 실질적으로 서로 평행한 축의 2개의 관형 오리피스(73a, 73b)를 포함한다. 오리피스의 섹션 및 그 축들 사이의 분리는 키의 2개의 핑거의 동시 삽입을 허용하도록 구성된다. 도 4a 및 도 4b는 키(60)가 접속 인터페이스(72) 내로 부분적으로 삽입되는 상황을 도시한다.

본 발명의 특별한 실시예에서, 클립(71)은 각각 73a, 73b인 관형 오리피스를 적어도 부분적으로 차단하여 위치되는 도면 부호가 74a, 74b로 각각 지칭되는 2개의 측방향 변형 가능한 요소를 포함한다. 클립은 또한 2개의 관형의 오리피스 각각의 단부를 차단하도록 위치된 축방향 변형 가능한 요소(75)를 포함한다. 인터페이스의 키의 삽입 시, 핑거(61a, 61b)의 측방향 베벨(66a, 66b)은 측방향 변형 가능한 요소(72a, 72b)와 접촉하게 되고, 작동자에 의해 가해진 삽입력은 이들 측방향 요소들을 변위시킨다. 여기서 핑거의 단부들은 접촉하게 되고, 축방향 측방향 요소(75)를 변위시킨다. 클립의 변형 가능한 요소의 탄성 변형에 의한 변위는 제거 가능한 쉘을 해제시키는 것을 가능하게 한다. 클립은 수 밀리미터만큼 쉘을 변위시키도록 구성된다. 여기서 작동자에 의한 수동 간섭이 쉘을 제거하는 것을 가능하게 한다.

도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 동력화된 관절의 브레이크를 해제하는 것을 가능하게 한다. 도 5는 도 1b에 도시된 휴머노이드 로봇(10')의 관절(12)이 부분을 단면도로 도시한다. 관절(12)은 도 2a 및 도 2b에 설명된 것과 유사한 동력화된 관절(20)을 구현한다. 관절은 고정 아암과 가동 아암 사이의 스프링 메커니즘에 의해 모터 벨 하우징(26) 상에 브레이크 힘을 가하는 가동 아암(28) 및 고정 아암에 의해 형성되는 브레이크(22)를 포함한다. 경사면(41)은 도 2b에 도시된 바와 같이 가동 아암(28) 상에 형성된다.

관절(12)은 관절을 브레이크의 그립으로부터 해제하도록 키의 삽입을 허용하도록 의도되는 접속 인터페이스(82)를 포함한다. 이전과 같이, 접속 인터페이스(82)는 키(60)의 2개의 핑거(61a, 61b)의 동시 삽입을 허용하도록 구성된 2개의 관형의 오리피스(83a, 83b)를 포함한다. 접속 인터페이스(82)는 관절이 고정 위치에 있을 때, 즉, 브레이크가 모터 벨 하우징과 접촉할 때 경사면(41)이 관형의 오리피스(83a, 83b) 중 하나를 적어도 부분적으로 차단하도록 구성된다. 키의 삽입 시, 핑거(61a, 61b)의 종방향 베벨(67a, 67b) 중 적어도 하나가 경사면(41)과 접촉하게 된다. 작동자에 의해 가해진 삽입력은 스프링의 복귀력에 반대함으로써 가동 아암의 변위를 구동한다. 도 5는 키(60)가 접속 인터페이스(82) 내로 삽입되고, 관절이 브레이크의 그립으로부터 해제되는 상황을 도시한다. 따라서, 인터페이스 내로 키를 삽입함으로써 관절을 해제하여 사지의 상대적 배향을 변형할 수 있다. 로봇의 사지는 예컨대 운반 또는 저장 단계를 위해 절첩될 수 있다. 이러한 제2 실시예에서, 접속 인터페이스는 관형 오리피스의 축들이 관절의 회전축에 대해 실질적으로 평행하도록 구성된다. 경사면(41) 및 종방향 베벨은 브레이크의 가동 아암을 변위시키도록 회전축에 직각인 삽입력을 리턴시키는 것을 가능하게 한다. 즉, 관절의 접속 인터페이스는 키가 인터페이스 내로 삽입될 때 핑거의 베벨이 경사면과 접촉하게 되어, 브레이크의 변위축쪽으로 오리피스의 축에 평행한 키의 삽입축을 따라 가해진 힘을 리턴시키도록 구성된다.

도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예에서 키를 도시하고, 휴머노이드 로봇의 동력화된 관절의 브레이크를 해제하는 것을 가능하게 한다. 도 6은 도 1b에 도시된 휴머노이드 로봇(10')의 관절(13)의 부분을 단면도로 도시한다. 관절(13)은 도 2a 및 도 2b에 설명된 것과 유사하게 동력화된 관절(20)을 구현한다. 이전과 같이, 관절은 고정 아암과 가동 아암 사이의 스프링 메커니즘에 의해 모터 벨 하우징(26) 상에 브레이킹 힘을 가하는 가동 아암(28) 및 고정 아암에 의해 형성된 브레이크(22)를 포함한다. 평면(40)은 도 2b에 도시된 바와 같이 가동 아암(28) 상에서 그 단부(50b) 근처에 형성된다.

관절(13)은 키의 삽입에 의해 관절을 브레이크의 그립으로부터 해제하게 할 수 있도록 의도되는 접속 인터페이스(92)를 포함한다. 접속 인터페이스(92)는 2개의 관형의 오리피스(93a, 93b)를 포함하고, 상기 오리피스의 중앙 대 중앙 거리 및 섹션은 키(60)의 2개의 핑거(61a, 61b)의 동시 삽입을 허용하도록 구성된다. 접속 인터페이스(92)는 관절이 고정 위치에 있을 때, 즉, 브레이크가 모터 벨 하우징과 접촉할 때 브레이크면(40)이 관형의 오리피스(93a, 93b) 중 하나를 적어도 부분적으로 차단하도록 구성된다. 키의 삽입 시, 핑거(61b)의 측방향 베벨(66b)은 경사면(40)과 접촉하게 된다. 작동자에 의해 가해진 삽입력은 스프링의 복귀력을 반대함으로써 가동 아암(28)의 변위를 구동한다. 도 5는 키(60)가 접속 인터페이스(92) 내로 삽입되고, 관절이 브레이크의 그립으로부터 해제되는 상황을 도시한다. 이전과 같이, 키가 인터페이스 내로 삽입되면 관절을 해제시키는 것을 가능하게 하여 사지의 상대적 배향을 변형시킨다.

이러한 제3 실시예에서, 접속 인터페이스(92)는 또한 관형의 오리피스(93a, 93b)를 부분적으로 차단하는 2개의 러그(94a, 94b)를 포함하고, 핑거(61a, 61b)의 노치(65a, 65b)와 협동하도록 구성된다. 따라서, 키가 접속 인터페이스(92) 내로 삽입되면 러그를 탄성 변형에 의해 밀치게 된다. 핑거의 측방향 베벨(66a, 66b)은 유리하게는 핑거의 삽입 및 러그의 점진적인 변위를 용이하게 할 수 있다. 키가 완전히 삽입될 때, 러그는 그 위치로 복귀됨으로써 노치에 결합되고, 삽입된 위치에서 키를 유지하는 것을 가능하게 한다. 키의 제거는 러그를 변형하도록 더 많은 힘이 가해지는 것을 필요로 한다. 즉, 접속 인터페이스는 접속 인터페이스 내로 삽입된 키를 미리 결정된 힘 임계값까지 제 위치에 유지하도록 구성되고, 미리 결정된 임계값보다 큰 제거힘이 키에 인가될 때 러그는 노치를 러그로부터 해제하도록 변형 가능하다. 이 임계값은 노치 및 러그의 디자인에 의해, 특히 러그와 노치 사이의 챔퍼각 및 재료의 선택에 의해 결정될 수 있다.

키를 제 위치에 유지함으로써 작동자의 개입 없이 관절을 회전 이동 가능하게 유지할 수 있다. 이러한 기능성은 특히 로봇의 운반 단계에서 이용될 수 있다. 관절이 자유롭게 회전하도록 유지되므로, 예컨대 운반과 관련된 상당한 진동 스트레스를 견딜 수 있다.

10: 휴머노이드 로봇
1: 헤드
2: 몸통
3: 팔
4: 손

Claims (11)

1. 로봇(10') 외부로부터 구동될 수 있는 복수 개의 메커니즘(70, 12, 13)을 포함하는 휴머노이드형 로봇(10') 및 키(60)를 포함하는 설비 기기에 있어서,
   메커니즘(70, 12, 13) 각각은 키(60)가 삽입될 수 있는 접속 인터페이스(72, 82, 92)를 포함하고, 메커니즘(70, 12, 13) 각각의 접속 인터페이스(72, 82, 92)는 키(60)의 삽입에 의해 메커니즘(70, 12, 13)을 구동하도록 구성되고,
   · 키(60)는 서로 평행한 축(Za, Zb)의 2개의 가느다란 핑거(61a, 61b)를 포함하고,
   · 메커니즘(70)의' 접속 인터페이스(72)는 서로 평행한 축의 2개의 관형의 오리피스(73a, 73b)를 포함하고, 메커니즘(70)을 구동하도록 2개의 오리피스(73a, 73b) 내로 키(60)의 2개의 핑거(61a, 61b)의 동시 삽입을 허용하도록 구성되고,
   핑거(61a, 61b) 및 오리피스(73a, 73b)는 각 핑거(61a, 61b)가 2개의 오리피스(73a, 73b) 중 하나 또는 다른 하나 내로 삽입될 수 있도록 대칭으로 구성되고,
   상기 메커니즘 중 하나는 클립(71)에 의해 로봇(10')에 대항하여 유지되는 제거 가능한 외측 쉘(70)이고, 상기 외측 쉘(70)의 접속 인터페이스(72)는 핑거(61a, 61b)가 오리피스(73a, 73b) 내로 삽입됨으로써 클립의 변형 가능한 요소(74a, 74b, 75)를 변위시켜, 상기 외측 쉘(70)을 로봇(10')으로부터 해제시키도록 구성되고,
   · 키(60)의 핑거(61a, 61b)는 그 단부에 측방향 베벨(66a, 66b)을 포함하고,
   · 클립(71)은 측방향 변형 가능한 요소(74a, 74b) 및 축방향 변형 가능한 요소(75)를 포함하고,
   · 상기 외측 쉘(70)의 접속 인터페이스(72)는 키(60)가 접속 인터페이스(72) 내로 삽입 시 핑거(61a)의 측방향 베벨(66a)이 측방향 변형 가능한 요소(74a) 그 후 축방향 변형 가능한 요소(75)를 변위시키도록 구성되는, 설비 기기.
2. 제1항에 있어서, 메커니즘 중 하나는 관절(12, 13)을 스프링 효과에 의해 제 위치에 유지하도록 구성되는 브레이크(22)를 포함하는 동력화된 관절(12, 13)이고, 관절(12, 13)의 접속 인터페이스(82, 92)는 핑거(61b)가 관형 오리피스(83a, 93b) 내로 삽입됨으로써 스프링 효과에 반대함으로써 브레이크(22)를 변위시켜, 관절(12, 13)을 제 위치에 유지하는 것을 해제하도록 구성되는, 설비 기기.
3. 제2항에 있어서,
   · 키(60)의 핑거(61a, 61b)는 그 단부에서 종방향 베벨(67a, 67b)을 포함하고,
   · 브레이크(22)는 경사면(41)을 포함하고,
   · 관절(12)의 접속 인터페이스(82)는 키(60)가 접속 인터페이스(82) 내로 삽입 시 핑거(61b)의 종방향 베벨(67b)이 경사면(41)과 접촉하게 되어, 오리피스(83a, 83b)의 축에 평행한 키(60)의 삽입축을 따라 삽입된 힘을 브레이크(22)의 변위축으로 리턴시키는, 설비 기기.
4. 제1항에 있어서,
   · 키(60)의 핑거(61a, 61b)는 노치(65a, 65b)를 포함하고,
   · 접속 인터페이스(92)는 키(60)가 삽입될 때 핑거(61a, 61b)의 노치(65a, 65b)와 협동하도록 구성되는 러그(94a, 94b)를 포함하여, 접속 인터페이스(92) 내로 삽입된 키(60)를 미리 결정된 힘 임계값까지 제 위치에 유지하고, 러그(94a, 94b)는 미리 결정된 임계값보다 큰 제거힘이 키(60)에 인가될 때 노치(65a, 65b)를 러그(94a, 94b)로부터 해제하도록 변형 가능한, 설비 기기.
5. 제1항에 있어서, 핑거(61a, 61b) 및 오리피스(73a, 73b)의 가로방향 섹션은 타원형인, 설비 기기.
6. 제1항에 있어서, 핑거(61a, 61b)는 알루미늄 기반 재료로 이루어지는, 설비 기기.
7. 제1항에 있어서, 키(60)는 키(60)의 그립핑을 용이하게 하도록 의도되는 개구(63)가 제공된 2개의 핑거(61a, 61b)를 결합하는 중앙 부분(62)을 포함하는, 설비 기기.
8. 제7항에 있어서, 키(60)의 중앙 부분(62)은 실리콘 기반 재료로 이루어지는, 설비 기기.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images