KR101969208B1 - 휴머노이드 로봇용 충격 흡수 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴머노이드 로봇용 충격 흡수 장치에 관한 것이고, 휴머노이드 로봇에 결합된 강성 구조와, 변형 가능한 외측 쉘(21; 23)과, 충격 흡수기(22; 24)를 포함한다. 충격 흡수기(22; 24)는 메인 방향(X)으로 형성되는 셀 세트를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어지고, 강성 구조(20)에 메인 방향(X)으로 제1 단부에서 고정되고 변형 가능한 외측 쉘(21; 23)에 메인 방향(X)으로 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 결합된다. 유리하게는 외측 쉘(21)은 또한 강성 구조에 직접 사일런트 블록 유형의 적어도 하나의 흡수 고정물에 의해 결합된다. 본 발명은 또한 휴머노이드 로봇에 관한 것이고, 특히 이러한 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇의 헤드에 관한 것이다.
Description
일반적으로 본 발명은 특히 예컨대 전자 부품(기판, 부품 등)을 포함하는 장치의 낙하와 관련되는 충격에 대해 전자 부품을 고정 및 보호하기 위한 충격 흡수 장치에 관한 것이다. 본 발명은 휴머노이드 로봇에 내장된 전자 부품을 상기 로봇의 낙하에 대항하여 보호하기 위해 특히 유용하고, 상기 낙하는 이러한 로봇의 사용의 개발에 특히 해로운 사건이다.
로봇은 인간의 외관 및 기능성에 있어서의 소정의 특질을 갖는 순간부터 휴머노이드로 정량화될 수 있다: 헤드, 몸통, 2개의 아암, 2개의 핸드, 2개의 레그 또는 2개의 풋. 휴머노이드 로봇은 팔다리로 또는 헤드로 걷고, 제스처를 취할 수 있다. 이들이 행할 수 있는 제스처의 복잡성은 일정하게 증가하고 있다. 이러한 진보에도 불구하고, 휴머노이드 로봇은 낙하에 취약한 상태로 유지되고 있다. 이러한 낙하는 로봇 디버깅 테스트 동안에 발생할 수 있지만, 불가피한 장애물 또는 외부 간섭으로 인해 또한 이후의 로봇의 사용 단계에서도 발생할 수 있다. 소비자 응용을 허용하기 위해, 휴머노이드 로봇은 이러한 낙하를 반복적으로 견뎌낼 수 있을 필요가 있다.
특별한 어려움은 휴머노이드 로봇의 중력 중심의 상대적으로 높은 위치로부터 기인한다. 예컨대 70㎝ 크기의 로봇이 낙하할 때, 지면에 부딪히는 헤드의 부품들이 겪게 되는 감속은 70G 정도의 값에 도달할 수 있다. 이러한 바람직하지 않지만 불가피한 낙하에 의해 현재의 로봇에서 전자 장치 또는 센서 및 액추에이터와 같은 부서지기 쉬운 부품들은 손상되기 쉽다.
알려진 접근 방법에서, 중력 중심을 낮춤으로써 이러한 어려움을 회피하기 위한 시도가 있었다. 예컨대 스커트 형상의 하부가 가장 무거운 장비 항목들을 내장하는 로봇이 알려져 있다. 그러나 이러한 접근 방법은 로봇의 상부, 특히 아암 및 헤드의 움직임 및 기능성을 제한하는 단점을 갖는다. 로봇의 낙하에 대한 저항성을 개선시키기 위해, 로봇의 낙하가 감지될 때 트리거되도록 구성되는 보호 메커니즘이 또한 고려되었다. 이러한 접근 방법은 또한 한계점, 특히 로봇의 움직임 동안 시기적으로 부적절한 보호 메커니즘의 트리거링을 노출한다.
따라서 휴머노이드 로봇의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고 로봇에 대한 반복적인 충격을 견뎌내게 할 수 있는 해결책을 갖는 것이 바람직하다. 명백하게는, 이러한 해결책은 로봇의 기능적 및 구조적 환경에 적합화될 필요가 있다.
이를 위해, 본 발명의 주제는 이동 로봇용 충격 흡수 장치에 관한 것으로서,
휴머노이드 로봇에 결합되도록 의도된 강성 구조와,
변형 가능한 외측 쉘과,
충격 흡수기를 포함하고,
충격 흡수기는 메인 방향을 따라 통로들을 형성하는 복수의 벽들을 포함하는 셀 세트를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어지고, 강성 구조에 메인 방향으로 제1 단부에서 고정되고 변형 가능한 외측 쉘에 메인 방향으로 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 결합된다.
유리하게는, 외측 쉘은 또한 강성 구조에 사일런트 블록(silent block) 유형의 적어도 하나의 흡수 고정물에 의해 직접 결합된다.
유리하게는, 충격 흡수기는 실질적으로 메인 방향에 직각인 시일 평면을 포함하도록 구성된다.
유리하게는, 충격 흡수기는 천연 고무, 4-폴리이소프렌, 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소부틸렌, 이소부틸렌-이소프렌, 클로로프렌, 네오프렌, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 터폴리머, 폴리에테르 블록 아미드, 엘라스토머 열가소성 수지, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 올레핀, 폴리설파이드, 엘라스틴 단백질, 실리콘 엘라스토머, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리아크릴릭 엘라스토머, 에틸렌-아크릴릭 공중합체, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 에피클로로하이드린 엘라스토머를 포함하는 리스트로부터 선택된 재료로 이루어진다.
유리하게는, 장치는 강성 구조에 고정된 전자 모듈을 포함하고, 충격 흡수기는 메인 방향으로 양 단부에서 드러나는 침니(chimney)를 포함하여, 전자 모듈에 의해 방열되는 열을 로봇으로부터 방출하는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 장치는 충격 흡수기에 고정되고 전자 모듈 근처에서 침니를 통해 공기 유동을 발생시킬 수 있는 팬을 포함한다.
유리하게는, 장치는 강성 구조에 결합된 적어도 하나의 광원을 포함하고, 충격 흡수기는 로봇으로부터 광원에 의해 발광된 광을 가이드하도록 구성된 이머전트 덕트(emergent ducts)를 포함한다.
유리하게는, 장치는 강성 구조에 결합된 적어도 하나의 음원을 포함하고, 충격 흡수기는 로봇으로부터 음원에 의해 발해지는 음파를 가이드하도록 구성된 이머전트 덕트를 포함한다.
유리하게는, 장치는 외측 쉘의 내부 벽에 고정된 적어도 하나의 마이크로폰을 포함하고, 충격 흡수기는 음성 차단을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 상술된 특징을 포함하는 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇에 관한 것이다.
본 발명은 또한 충격 흡수 장치를 포함하고, 강성 구조가 로봇의 몸통에 결합되는 휴머노이드 로봇의 헤드에 관한 것이다. 유리하게는, 헤드는 헤드의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치와, 헤드의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치를 포함하고, 2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향의 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치에 공통되는 강성 구조의 양 측에 배치된다.
최종적으로 본 발명은 휴머노이드 로봇의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치와, 로봇의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치를 포함하고, 2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향의 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치에 공통되는 강성 구조의 양 측에 배치되는 휴머노이드 로봇의 몸통에 관한 것이다.
이하의 도면에 예로서 제공되는 실시예에 대한 상세한 설명을 참조할 때 본 발명은 보다 양호하게 이해될 것이고 다른 장점들도 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 출원인에 의해 개발된 휴머노이드 로봇의 2개의 예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇의 헤드의 예를 각각 사시도 및 평면도로 도시한다.
도 3은 휴머노이드 로봇의 헤드를 지지하는 칼럼에 결합된 전방 충격 흡수 장치 및 후방 충격 흡수 장치의 분해도를 도시한다.
도 4는 전방 장치의 충격 흡수기 및 후방 장치의 충격 흡수기를 3개의 도면으로 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 각각 전방 장치 및 후방 장치 각각의 충격 흡수기를 3개의 도면으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇의 헤드의 예를 각각 사시도 및 평면도로 도시한다.
도 3은 휴머노이드 로봇의 헤드를 지지하는 칼럼에 결합된 전방 충격 흡수 장치 및 후방 충격 흡수 장치의 분해도를 도시한다.
도 4는 전방 장치의 충격 흡수기 및 후방 장치의 충격 흡수기를 3개의 도면으로 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 각각 전방 장치 및 후방 장치 각각의 충격 흡수기를 3개의 도면으로 도시한다.
명확성을 위해, 상이한 도면들에서 동일한 요소는 동일한 참조 부호를 가질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 알데바란 로보틱스TM 회사에 의해 개발된 휴머노이드 로봇의 2개의 예를 도시한다. 휴머노이드 로봇(1)은 도 1a에서 헤드(10), 몸통(2), 2개의 아암(3), 2개의 핸드(4), 2개의 레그(5) 및 2개의 풋(6)을 포함한다. 휴머노이드 로봇(1’)은 도 1b에서 헤드(10), 몸통(2), 2개의 아암(3), 2개의 핸드(4) 및 스커트(7)를 포함한다. 본 발명에 따른 충격 흡수 장치는 이러한 예의 휴머노이드 로봇을 특히 로봇이 낙하하는 경우에 충격으로부터 보호하도록 의도된다.
본 발명에 따른 충격 흡수 장치는 특히 휴머노이드 로봇의 헤드에 내장될 수 있는 부서지기 쉬운 부품들의 보호에 적합하다. 이하에서 설명될 실시예는 2개의 충격 흡수 장치가 제공된 휴머노이드 로봇 헤드에 관한 것이다. 이 실시예는 상당한 크기, 예컨대, 70cm 이상 정도의 로봇의 헤드를 낙하로부터 보호하는 것을 효과적으로 가능하게 한다. 그럼에도 불구하고 본 발명은 2개의 충격 흡수 장치가 제공된 이러한 특정한 실시예의 휴머노이드 로봇 헤드에 제한되지 않는다는 것은 명백하다. 오히려, 본 발명은 일반적으로 휴머노이드 로봇의 헤드 또는 휴머노이드 로봇의 임의의 다른 부품의 보호를 보장하도록 단독으로 또는 조합되어 구현될 수 있는 충격 흡수 장치에 관한 것이라는 것을 이해할 것이다. 보다 더 일반적으로, 본 장치는 로봇에 있어서 낙하의 위험에 이르게 되는 지면과 접촉하는 적어도 하나의 관절 연결된 다리(lower limb)를 포함하는 이동 로봇에 적용될 수 있다. 본 명세서에서, 표현 “이동 로봇”은 로봇의 몸통에 대해 대략 적어도 1도의 회전 자유도로 관절 연결된 적어도 하나의 다리를 포함하는 로봇을 의미한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇의 헤드의 예를 각각 사시도 및 평면도로 도시한다. 예에서, 휴머노이드 로봇의 헤드(10)는 전방 충격 흡수 장치(11), 후방 충격 흡수 장치(12) 및 상단 캡(13)을 포함한다. 전방 충격 흡수 장치(11)에는, 로봇의 눈을 나타내는 2개의 측방향 오리피스(14, 15)가 형성되고, 로봇의 입을 나타내는 중앙 오리피스(16)가 형성된다. 전방(11) 및 후방(12) 충격 흡수 장치는 로봇의 전방 부분과 후방 부분 사이를 분리하는 2개의 공통된 측방향 에지를 포함한다. 도면 부호 17의 우측 공통 에지는 도 2a 및 도 2b에 도시된다. 각 충격 흡수 장치, 전방(11) 및 후방(12)에서, 실질적으로 반원 형상의 개구가 2개의 측방향 에지 각각을 따라 형성된다. 전방 충격 흡수 장치의 반원 개구는 후방 충격 흡수 장치의 반원 개구를 대면하여, 2개의 공통된 측방향 에지를 따라 로봇의 귀를 나타내는 실질적으로 원 형상의 개구(18)를 형성한다.
도 2b에서, 상단 캡(13)은 로봇의 헤드(10) 내부의 부품들이 보여질 수 있도록 도시되지 않는다. 로봇의 헤드(10)는 로봇의 몸통(2)에 강성 지지 칼럼(20)에 의해 연결된다. 지지 칼럼은 도 3에 도시된 바와 같이 함께 고정된 수 개의 구조적 부품의 조립체로 이루어진다. 이들 부품은 강성 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 전자 모듈, 센서 및/또는 액추에이터와 같은 다양한 품목의 장지가 지지 칼럼에 고정될 수 있다.
각 충격 흡수 장치는 변형 가능한 외측 쉘 및 충격 흡수기를 포함한다. 전방 충격 흡수 장치(11)는 외측 쉘(21) 및 충격 흡수기(22)를 포함한다. 후방 충격 흡수 장치(12)는 외측 쉘(23) 및 충격 흡수기(24)를 포함한다. 이들 요소는 아래에서 상세히 설명된다.
도 3은 전방 충격 흡수 장치, 후방 충격 흡수 장치 및 지지 칼럼의 분해도를 도시한다. 지지 칼럼(20)은 여기서 구조적 부품(20a, 20b, 20c)의 분해도로 도시되는 조립체로 이루어진다. 조립 후, 이들 부품은 로봇의 몸통에 결합되는 지지 칼럼(20)을 형성한다. 도시된 예에서, 로봇의 헤드에는 서로 대면하여 지지 칼럼의 양측 상에 배치되는 2개의 충격 흡수 장치가 제공된다. 일반적으로 본 발명에 따른 충격 흡수 장치는 변형 가능한 외측 쉘, 충격 흡수기 및 강성 구조를 포함한다. 충격 흡수 장치의 목적은 충격 시 발생되는 에너지를 흡수 및 소멸시켜, 강성 구조에 고정될 수 있는 부서지기 쉬운 부품을 보호하는 것이다. 도시된 예에서, 지지 칼럼(20)은 2개의 충격 흡수 장치(11, 12)에 공통되는 강성 구조를 구성한다. 또는, 달리 표현하면, 각 충격 흡수 장치의 강성 구조는 로봇의 헤드가 그 몸통에 대해 유지되는 것을 보장하는 지지 칼럼에 고정된다.
도 4는 전방(11) 및 후방(12) 충격 흡수 장치의 충격 흡수기(22, 24)를 3개의 관점에 따라 도시한다. 이들 2개의 충격 흡수기, 전방 충격 흡수기(22) 및 후방 충격 흡수기(24)는 각각 또한 도 5a 및 도 5b에 3개의 관점에 따라 도시된다.
도시된 예에서, 휴머노이드 로봇의 헤드는 2개의 충격 흡수 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 충격 흡수 장치는 휴머노이드 로봇에 결합된 강성 구조(20)와, 변형 가능한 외측 쉘과, 메인 방향(X)으로 형성되는 셀 세트를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어지는 충격 흡수기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 충격 흡수기는 강성 구조에 메인 방향(X)의 제1 단부에서 고정되어 유지되고, 변형 가능한 외측 쉘에 메인 방향(X)의 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 결합된다.
변형 가능한 외측 쉘의 제조를 위해 다양한 재료가 고려된다. 예컨대, 폴리스티렌이 구현될 수 있다. 또한 그 외관을 개선하거나 또는 이를 터치업(touch up)하도록 변형 가능한 외측 쉘의 외부 벽에 코팅 또는 표면 처리를 인가하는 것도 고려된다.
충격 흡수기는 메인 방향(X)으로 형성되는 셀 세트를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어진다. 특히, 전방 충격 흡수기(22)의 셀룰러 구조는 도 5a에 도시된다. 셀룰러 구조는 메인 방향에 실질적으로 평행한 복수의 벽(30)을 포함한다. 벽은 메인 방향으로 형성되는 셀 세트(31)를 한정한다. 탄성 변형이 가능한 다양한 재료가 충격 흡수기의 제조를 위해 고려된다. 실리콘, 폴리우레탄 또는 스펀지 유형의 식물 재료가 특히 고려된다. 양호하게는, 충격 흡수기는 천연 고무, 4-폴리이소프렌, 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소부틸렌, 이소부틸렌-이소프렌, 클로로프렌, 네오프렌, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 터폴리머, 폴리에테르 블록 아미드, 엘라스토머 열가소성 수지, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 올레핀, 폴리설파이드, 엘라스틴 단백질, 실리콘 엘라스토머, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리아크릴릭 엘라스토머, 에틸렌-아크릴릭 공중합체, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 에피클로로하이드린 엘라스토머를 포함하는 리스트로부터 선택된 재료로 이루어진다.
충격 흡수기는 지지 칼럼(20)에 메인 방향의 제1 단부에서 고정되고, 변형 가능한 외측 쉘에 메인 방향의 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 결합된다. 도 4는 전방 충격 흡수 장치(22)에 대해 지지 칼럼에 고정된 제1 단부(40) 및 변형 가능한 외측 쉘(21)에 결합된 제2 단부(41)를 도시한다. 제1 단부는 지지 아암에 다양한 고정 수단에 의해 특히 본딩에 의해 고정될 수 있다. 유사하게, 제2 단부는 변형 가능한 외측 쉘에 다양한 결합 수단에 의해 결합될 수 있다. 특히 본딩에 의해 외측 쉘에 고정될 수 있다.
특별한 구현예에서, 충격 흡수기는 지지 칼럼 상에 간단한 피팅에 의해 유지되고, 또한 간단한 피팅에 의한 외측 쉘의 유지를 보장한다. 이러한 구현예에서, 전방 및 후방 충격 흡수 장치의 외측 쉘은 함께 그들의 공통 측방향 에지(17)에서 결합될 수 있다. 외측 쉘이 충격 흡수기 상으로 간단하게 장착되고, 그 자체가 지지 칼럼 상으로 장착되어, 쉘은 지지 칼럼에 대해 움직이게 된다.
변형 가능한 외측 쉘 및 충격 흡수기로 이루어지는 충격 흡수 장치의 이러한 구성은 강성 구조 상에 고정된 민감한 부품을 보호하는데 특히 유리하다. 예컨대, 로봇이 전방 또는 후방으로 넘어지는 경우, 헤드는 메인 방향에 가까운 방향으로 지면에 부딪히게 된다. 외측 쉘은 변형에 의해 충격을 부분적으로 흡수하고, 이를 부분적으로 충격 흡수기로 전달한다. 이러한 충격은 이 때 충격 흡수기에 의해 2단계로 흡수된다. 최초에, 이는 셀룰러 구조의 벽의 찌그러지는(buckling) 변형을 야기한다. 메인 방향에 대한 직각으로 벽이 이와 같이 변형될 때, 상대적으로 약한 스트레스에 대한 저항이 이루어진다. 그 후, 제2 단계에서, 벽의 찌그러짐이 모든 충격을 흡수하기에 충분하지 않다면, 이는 충격 흡수기를 형성하는 탄성 재료의 탄성 변형에 의해 흡수된다. 보다 구체적으로, 다양한 벽들이 찌그러짐 후에 서로에 대해 지지되고 그 후 충격 흡수기는 실질적으로 균일하게 탄성 변형함으로써 작용한다.
따라서, 로봇의 헤드에 내장되어 지지 칼럼 상에 고정된 민감한 부품들은 보다 점진적인 감속을 겪게 된다. 외측 쉘로부터 지지 칼럼으로 전달되는 충격파는 쉘 및 충격 흡수기의 연속적인 변형에 의해 실질적으로 감소된다.
본 발명의 유리한 구현예에서, 충격 흡수 장치의 외측 쉘은 또한 사일런트 블록 유형의 적어도 하나의 흡수 고정물에 의해 지지 칼럼에 직접 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사일런트 블록 유형의 복수의 흡수 고정물(43)에 의해 전방 충격 흡수 장치(11)의 외측 쉘(21)을 고정하는 것이 고려된다. 흡수 고정물(43)은 지지 칼럼을 외측 쉘에 결합하는데, 이들 2개의 요소 사이의 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 탄성 재료의 수 개의 블록에 의해 결합한다. 충격이 발생하는 경우, 이들 흡수 고정물은 따라서 충격 흡수기와 동시에 변형되고, 또한 외측 쉘에 대항하여 충격을 흡수하는데 기여한다. 따라서, 이러한 구성은 예컨대 로봇의 얼굴의 라인과 같은 로봇의 외측 표면으로부터 돌출하는 요소들이 외측 쉘의 변형 및 충격 흡수기의 벽의 찌그러짐에 의해 변형되게 하고, 지지 칼럼으로 충격파가 전파되는 것에 기여하지 않는다. 흡수 고정물 및 충격 흡수기의 탄성 변형에 의해, 이러한 제1 변형 후에 충격은 흡수되어 소멸된다.
충격 흡수기의 셀룰러 구조는 큰 설계 유연성을 제공하고, 충격 흡수 장치를 로봇의 구조적 기능적 환경에 유리하게 적합화시키는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 로봇의 헤드는 로봇의 눈을 나타내도록 지지 칼럼에 결합된 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다. 여기서 전방 충격 흡수 장치의 충격 흡수기는 도 5a에서 도면 부호 50 및 51로 도시되는 하나 이상의 이머전트 덕트를 포함하여, 광원 또는 광원들에 의해 로봇의 헤드로부터 예컨대 도 2a 및 도 2b에 도시되는 오리피스(14, 15)를 통해 발광되는 광을 가이드하는 것을 가능하게 한다. 이머전트 덕트(50, 51)는 일 단부에 의해 지지 칼럼에 고정되고, 제2 단부에 의해 외측 쉘의 내부 벽에 고정된다. 이들은 광 가이드 기능을 보장한다. 유리하게는, 이들은 광원에 의해 발광되는 광을 집중시키고 충격이 발생하는 경우에 이 광원을 보호하는 것을 가능하게 한다.
로봇의 헤드는 또한 지지 칼럼에 결합된 하나 이상의 음원(58)을 포함할 수 있다. 동일한 원리에 따르면, 여기서 충격 흡수 장치의 충격 흡수기는 로봇의 헤드로부터 음원 또는 음원들에 의해 발해지는 음파를 가이드하는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 이머전트 덕트(52)를 포함한다. 상기와 같이, 이들 이머전트 덕트(52)는 일 단부에서 지지 칼럼에 고정되고, 제2 단부에서 외측 쉘의 내부 벽에 고정될 수 있고, 헤드로부터의 음파를 가이드하고 충격이 발생하는 경우 음원을 보호하는 것을 모두 가능하게 한다.
마이크로폰(53)을 충격 흡수 장치의 외측 쉘의 내부 벽에 고정하는 것도 본 발명에 따르면 고려된다. 쉘은 지지 칼럼에 충격 흡수기에 의해 그리고 가능하게는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 흡수 고정물에 의해 결합된다. 마이크로폰을 변형 가능한 외측 쉘에 고정하는 것은 유리하게는 예컨대 로봇의 움직임에 결합된 진동으로부터 발생하는 소음을 제한하는 것을 가능하게 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 셀룰러 구조는 또한 로봇의 헤드의 냉각을 보장하도록 구성될 수도 있다. 로봇의 헤드의 전자 부품에 의해 발열되는 열, 또는 보다 일반적으로는 충격 흡수 장치의 강성 구조에 고정된 전자 모듈(54)에 의해 방열되는 열을 방출하기 위해, 충격 흡수기의 셀룰러 구조는 메인 방향으로 양 단부에 드러나는 침니(60)를 한정하도록 구성되어, 로봇으로부터 전자 모듈에 의해 방열되는 열을 방출하는 것을 가능하게 한다. 즉, 셀룰러 구조의 셀들 중 하나는 침니(60)를 형성한다. 정상 동작에서, 셀룰러 구조는 열을 방출하는 것을 가능하게 한다. 충격이 발생하는 경우, 셀룰러 구조의 찌그러짐으로 인해, 열의 전달이 방해될 수 있다. 이러한 방해는 순간적으로 유지된다. 사실상, 충격 시 그 탄성 도메인으로 작동하는 셀룰러 구조는 충격이 종료되는 즉시 그 원래 형상으로 되돌아가고, 또한 침니(60)를 통한 열 전달의 기능을 재개한다.
도 5b는 후방 충격 흡수 장치(12)의 충격 흡수기(24)에 형성된 침니(60)를 도시한다. 충격 흡수 장치는 전자 모듈 근처에서 침니(60)를 통한 공기 유동을 발생하는 것을 가능하게는 충격 흡수기에 고정된 팬을 포함할 수 있다. 이를 위해, 충격 흡수기(24)는 팬의 베이스의 4개의 코너에 팬 및 고정 수단을 수용하도록 구성된 임프린트(61)를 포함한다. 팬을 충격 흡수기에 고정하는 것은 또한 매우 유리한데, 지지 칼럼 상으로 고정된 부품들로 전달되기 쉬운 팬의 블레이드의 회전에 결합된 소음 및 진동을 없애는 것이 가능하기 때문이다.
도면에 도시된 예에서, 침니 및 팬은 동일한 충격 흡수 장치, 후방 충격 흡수 장치 상에 형성된다. 2개의 상이한 충격 흡수 장치 상에 침니 및 팬을 형성하는 것도 또한 고려된다.
침니(60)는 충격 흡수기의 이머전트 셀 세트의 하나의 셀을 구성한다. 침니는 다른 셀들보다 더 큰 메인 방향으로의 길이를 갖는다. 실질적으로 원통형 형상의 침니는 지지 칼럼의 원형 섹션을 통과한다. 이는 메인 방향의 그 단부들 중 하나에 의해 전방 충격 흡수 장치의 충격 흡수기와 접촉하는데, 이는 도 4에 도시된다. 지지 칼럼을 통해 장착된 침니는 충격 흡수기를 지지 칼럼 상에 중력에 의해 지지하는 것을 가능하게 한다. 이러한 중력에 의한 지지는 본딩에 의해 지지 칼럼 상에 충격 흡수기의 고정을 보완한다.
충격 흡수 장치의 충격 흡수기는 유리하게는 단일 부품으로 이루어진다. 충격 흡수기는 몰딩 슬라이드 없이 몰딩 방법에 의해 제작될 수 있다. 이를 위해, 충격 흡수기는 유리하게는 실질적으로 메인 방향에 직각인 시일 평면을 포함한다; 셀룰러 구조는 셀들이 메인 방향에 있어서 시일 평면으로부터의 거리가 감소되도록 구성된다. 충격 흡수기는 가요성이고 크게 변형 가능한 재료로 이루어지므로, 충격 흡수기를 몰드 스트립핑 단계에서 변형시키는 것이 가능하다는 것을 또한 알아야 한다. 이에 따라 메인 방향으로 몰드 스트립핑에 대항하는 작은 치수의 벽의 존재가 용인될 수 있다.
도면에 도시된 예에서, 헤드는 2개의 충격 흡수 장치를 포함한다. 본 발명의 이러한 양호한 구현예에서, 헤드 및 몸체를 포함하는 휴머노이드 로봇이 고려되고, 헤드는
- 로봇의 몸체에 결합된 지지 칼럼(20)과,
- 전방 충격 흡수 장치(11) 및 후방 충격 흡수 장치(12)를 포함하고;
각 충격 흡수 장치는 변형 가능한 외측 쉘(21, 23), 충격 흡수기(22, 24) 및 지지 칼럼(20)에 고정된 강성 구조를 각각 포함한다.
2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향으로 서로 대면하여 지지 칼럼(20)의 양 측에 배치된다. 2개의 충격 흡수 장치(11, 12)의 충격 흡수기는 메인 방향으로 형성되는 셀 세트를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어지고, 메인 방향으로 제1 단부에서 지지 칼럼(20)에 고정되고, 메인 방향으로 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 변형 가능한 외측 쉘(21, 23)에 각각 결합된다. 전방 충격 흡수 장치(11)의 외측 쉘(21)은 또한 지지 칼럼(20)에 사일런트 블록 유형의 적어도 하나의 흡수 고정물에 의해 직접 결합된다.
후방 충격 흡수 장치(12)의 충격 흡수기(24)는 메인 방향으로 2개의 단부에서 드러나는 침니(60)를 포함하여, 지지 칼럼(20)에 고정된 전자 모듈에 의해 방열되는 열을 헤드로부터 방출하는 것을 가능하게 한다. 후방 충격 흡수 장치(12)는 또한, 충격 흡수기(24)에 고정되고 전자 모듈 근처에서 후방 충격 흡수 장치(12)의 침니(60)를 통한 공기 유동을 발생시킬 수 있는 팬을 포함한다.
전방 충격 흡수 장치(11)의 충격 흡수기(22)는 지지 칼럼(20)에 고정된 2개의 광원(56, 57)에 의해 각각 발광된 광을 헤드로부터 가이드하는 것을 가능하게 하는 2개의 이머전트 덕트(50, 51)를 포함한다. 충격 흡수기(22)는 또한 지지 칼럼(20)에 고정된 음원(58)에 의해 발해지는 음파를 가이드하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 이머전트 덕트를 포함한다. 마지막으로, 전방 충격 흡수 장치(11)는 또한 외측 쉘(21)의 내부 벽에 고정된 적어도 하나의 마이크로폰을 포함한다.
본 발명은 일반적으로 충격 흡수 장치에 관한 것이다. 충격 흡수 장치는 특히 예컨대 휴머노이드 로봇과 같은 이동 로봇에 적합하다. 따라서 본 발명은 또한 상술된 특징을 갖는 충격 흡수기가 제공된 휴머노이드 로봇에 관한 것이다. 헤드가 헤드의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치 및 헤드의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치를 포함하는 로봇이 고려된다; 2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치에 공통되는 강성 구조의 양 측에 배치된다.
몸통이 휴머노이드 로봇의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치와, 로봇의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 특징의 로봇이 또한 고려된다; 2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치에 공통되는 강성 구조의 양 측에 배치된다.
1: 휴머노이드 로봇
2: 몸통
3: 아암
4: 핸드
10: 헤드
2: 몸통
3: 아암
4: 핸드
10: 헤드
Claims (12)
- 이동 로봇(1)용 충격 흡수 장치에 있어서,
이동 로봇(1)에 결합된 강성 구조(20)와,
변형 가능한 외측 쉘(21; 23)과,
충격 흡수기(22; 24)와,
강성 구조(20)에 고정된 전자 모듈(54)을 포함하고,
충격 흡수기(22; 24)는 메인 방향(X)을 따라 통로들을 형성하는 복수의 벽들(30)을 포함하는 셀 세트(31)를 포함하는 가요성 셀룰러 구조로 이루어지고, 강성 구조(20)에 메인 방향(X)으로 제1 단부에서 고정되고 변형 가능한 외측 쉘(21; 23)에 메인 방향(X)으로 제1 단부에 대향하는 제2 단부에서 결합되며,
충격 흡수기(24)는 메인 방향(X)으로 양 단부에서 드러나는 침니(60)를 포함하여, 전자 모듈(54)에 의해 방열되는 열을 로봇(1)으로부터 방출하는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치. - 제1항에 있어서, 외측 쉘(21)은 또한 강성 구조(20)에 사일런트 블록 유형의 적어도 하나의 흡수 고정물(43)에 의해 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 충격 흡수기(22; 24)는 실질적으로 메인 방향(X)에 직각인 시일 평면을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
충격 흡수기(22; 24)는 천연 고무, 4-폴리이소프렌, 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리이소부틸렌, 이소부틸렌-이소프렌, 클로로프렌, 네오프렌, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 터폴리머, 폴리에테르 블록 아미드, 엘라스토머 열가소성 수지, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 올레핀, 폴리설파이드, 엘라스틴 단백질, 실리콘 엘라스토머, 플루오로엘라스토머, 퍼플루오로엘라스토머, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리아크릴릭 엘라스토머, 에틸렌-아크릴릭 공중합체, 클로로설포네이티드 폴리에틸렌, 에피클로로하이드린 엘라스토머를 포함하는 리스트로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 충격 흡수기(24)에 고정되고 전자 모듈(54) 근처에서 침니(60)를 통해 공기 유동을 발생시킬 수 있는 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 강성 구조(20)에 결합된 적어도 하나의 광원(56; 57)을 포함하고, 충격 흡수기(22)는 로봇(1)으로부터 광원(56; 57)에 의해 발광된 광을 가이드하도록 구성된 이머전트 덕트(50; 51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 강성 구조(20)에 결합된 적어도 하나의 음원(58)을 포함하고, 충격 흡수기(22)는 로봇(1)으로부터 음원(58)에 의해 발해지는 음파를 가이드하도록 구성된 이머전트 덕트(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 외측 쉘(21)의 내부 벽에 고정된 적어도 하나의 마이크로폰(53)을 포함하고, 충격 흡수기(22)는 음성 차단을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수 장치.
- 제1항 또는 제2항에 따른 충격 흡수 장치를 포함하는 휴머노이드 로봇.
- 제1항 또는 제2항에 따른 충격 흡수 장치(11; 12)를 포함하고, 강성 구조(20)가 로봇(1)의 몸통(2)에 결합되는 휴머노이드 로봇(1)의 헤드.
- 제10항에 있어서, 헤드(10)의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치(11)와, 헤드(10)의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치(12)를 포함하고, 2개의 충격 흡수 장치(11; 12)는 메인 방향(X)의 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치(11; 12)에 공통되는 강성 구조(20)의 양 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇의 헤드.
- 제9항에 따른 휴머노이드 로봇의 몸통에 있어서,
휴머노이드 로봇의 전방 부분에 배치된 제1 충격 흡수 장치와, 로봇의 후방 부분에 배치된 제2 충격 흡수 장치를 포함하고, 2개의 충격 흡수 장치는 메인 방향(X)의 방향으로 서로 대면하여 양 충격 흡수 장치에 공통되는 강성 구조의 양 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇의 몸통.
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