KR101979731B1 - 그립퍼 및 이를 포함하는 형상 가변 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그립퍼 및 이를 포함하는 로봇을 개시한다. 본 발명은, 바디부와, 복수개의 관절부를 구비하며, 상기 바디부에 회동 가능하도록 연결되고, 상기 바디부를 보행시키는 복수개의 레그 어셈블리와, 상기 복수개의 레그 어셈블리 중 적어도 하나의 끝단에 배치되어 지면을 지지하거나 물건을 파지 가능한 그립퍼를 포함한다.

Description

그립퍼 및 이를 포함하는 형상 가변 로봇{Gripper and transforming robot having the same}

본 발명은 그립퍼 및 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 환경에 따라 형상을 가변하는 그립퍼 및 형상 가변 로봇에 관한 것이다.

로봇은 다양한 지형을 이동하기 위하여 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 로봇은 사람과 같이 직립 보행하도록 두개의 레그 어셈블리를 구비할 수 있다. 다른 실시예로써 로봇은 동물과 같이 보행하도록 네개의 레그 어셈블리를 구비하는 것도 가능하다. 또 다른 실시예로써 로봇은 곤충과 같이 보행하도록 복수개의 레그 어셈블리를 구비할 수 있다. 또 다른 실시예로써 로봇은 바퀴를 구비하여 도로와 같은 평지를 신속하게 이동하는 것도 가능하다.

상기와 같은 각 로봇은 서로 독립적으로 구성되어 다양한 장소에서 활용될 수 있다. 이러한 경우 각 로봇은 주행하는 환경이 변화하는 경우 변화된 환경에 대응되는 주행 구조를 갖지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

종래의 로봇은 형상 변환이 불가능하거나 형상 변환을 위하여 많은 시간을 소요됨으로써 다양한 환경에서 주행이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 형상이 가변함으로써 다양한 외부 환경에 따라 주행이 가능한 그립퍼 및 형상 가변 로봇을 제공하고자 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 바디부와, 복수개의 관절부를 구비하며, 상기 바디부에 회동 가능하도록 연결되고, 상기 바디부를 보행시키는 복수개의 레그 어셈블리와, 상기 복수개의 레그 어셈블리 중 적어도 하나의 끝단에 배치되어 지면을 지지하거나 물건을 파지 가능한 그립퍼를 포함하는 로봇을 제공할 수 있다.

또한, 상기 바디부에 배치되며, 상기 복수개의 레그 어셈블리와 연결되어 상기 각 레그 어셈블리의 방향을 전환시키는 방향전환장치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 레그 어셈블리는, 상기 방향전환장치에 연결되며, 제1 방향을 기준으로 상기 레그 어셈블리를 회전시키는 제1 관절부와, 상기 제1 관절부의 제1 회전축에 연결되며, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 기준으로 상기 레그 어셈블리를 회전시키는 제2 관절부와, 상기 제2 관절부의 제2 회전축과 연결되는 제3 관절부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 레그 어셈블리는, 상기 제3 관절부에 연결되는 제1 지지프레임과, 상기 제1 지지프레임과 회동 가능하도록 연결되며, 상기 제3 관절부와 연결되어 상기 제3 관절부의 작동에 따라 상기 제1 지지프레임과 각도를 형성하는 제2 지지프레임을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 관절부는, 제3 관절모터와, 상기 제3 관절모터에 연결되는 제3 관절메인감속기와, 상기 제3 관절메인감속기와 대향하도록 배치되어 상기 제3 관절메인감속기와 연결되는 제3 관절서브감속기와, 상기 제3 관절메인감속기와 상기 제3 관절서브감속기 사이에 배치되며, 상기 제3 관절서브감속기와 연결되어 상기 제3 관절모터의 구동력을 전달하는 제3 관절출력부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 관절출력부는, 상기 제3 관절서브감속기의 출력단에 연결되는 구동스프라켓과, 상기 구동스프라켓에 설치되어 상기 구동스프라켓의 회전력을 전달하는 체인부와, 상기 체인부와 연결되며, 상기 체인부의 회전에 따라 회전하는 회전스프라켓을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 관절출력부는, 상기 체인부의 외면 일부에 배치되는 체인가이드부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 구동력생성부는, 상기 체인부의 외측에 배치되어 상기 체인부의 장력을 유지하는 장력유지부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 그립퍼는, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제1 파지부와, 상기 제1 파지부에 대향하도록 배치되며, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제2 파지부와, 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 사이에 배치되어 선형 운동하는 선현운동블록과, 상기 선형운동블록과 상기 제1 파지부를 연결하며, 상기 선형운동블록과 상기 제2 파지부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 그립퍼는, 상기 선형운동블록과 연결되며, 상기 선형운동블록을 선형 운동시켜 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부를 서로 이격시키거나 근접시키는 그립퍼구동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 중 적어도 하나의 운동방향과 상기 선형운동블록의 운동방향은 서로 상이할 수 있다.

또한, 상기 그립퍼는, 상기 선형운동블록에 회전 가능하게 배치되는 제1 회전기어와, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제1 회전기어와 치합하여 회전하는 제2 회전기어와, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제2 회전기어와 연결되는 마찰저감휠부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 하나는 걸림부를 포함하고, 상기 제1 파지부 또는 상기 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 다른 하나는 상기 걸림부를 고정시키는 고정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 바디부에 배치되는 보조휠부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방향전환장치는, 방향전환구동부와, 상기 방향전환구동부와 연결되어 회전하며, 상기 바디부에 배치되는 가이드부와, 상기 가이드부에 선형 운동 가능하도록 배치되는 선형운동부와, 상기 바디부에 회전 가능하도록 배치되어 상기 레그 어셈블리가 결합하고, 상기 선형운동부의 운동에 따라 회전하는 회전부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나는 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나의 외면으로부터 돌출되는 돌기부와, 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 다른 하나는 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나에 배치되며, 상기 돌기부에 삽입되어 상기 돌기부 내부를 선형 운동하는 삽입부를 포함하고, 상기 회전부는, 상기 돌기부 또는 상기 삽입부 하나와 연결되며, 상기 바디부에 회전 가능하도록 배치되어 상기 삽입부의 선형 운동 시 회전하는 운동하는 캠부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌기부에는 상기 삽입부가 삽입되는 장공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 바디부에 배치되며, 구동휠을 구비하여 상기 구동휠이 선택적으로 지면에 접촉하여 상기 바디부를 주행시키는 주행부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 로봇의 레그 어셈블리의 끝단에 설치되는 그립퍼에 있어서, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제1 파지부와, 상기 제1 파지부에 대향하도록 배치되며, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제2 파지부와, 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 사이에 배치되어 선형 운동하는 선현운동블록과, 상기 선형운동블록과 상기 제1 파지부를 연결하며, 상기 선형운동블록과 상기 제2 파지부를 연결하는 연결부를 포함하는 그립퍼를 제공할 수 있다.

또한, 상기 선형운동블록과 연결되며, 상기 선형운동블록을 선형 운동시켜 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부를 서로 이격시키거나 근접시키는 그립퍼구동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 선형운동블록에 회전 가능하게 배치되는 제1 회전기어와, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제1 회전기어와 치합하여 회전하는 제2 회전기어와, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제2 회전기어와 연결되는 마찰저감휠부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 하나는 걸림부를 포함하고, 상기 제1 파지부 또는 상기 파지부 중 하나와 상기 마찰저감부 중 다른 하나는 상기 걸림부를 고정시키는 고정부를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들은 다양한 지형을 이동하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 특정 지형에 적합한 모드로 변신함으로써 이동 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 레그 어셈블리를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 관절부를 보여주는 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제2 관절부를 보여주는 분해사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제3 관절부, 제1 지지프레임, 제2 지지프레임 및 제4 관절부를 보여주는 분해사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 그립퍼를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다.
도 9는 도 8의 걸림부와 고정부를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다.
도 11은 도 1에 도시된 로봇의 방향전환장치를 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 방향전환장치를 보여주는 정면도이다.
도 13은 도 1에 도시된 로봇의 제1 모드를 보여주는 사시도이다.
도 14는 도 11에 도시된 로봇의 제1 모드의 다른 형태를 보여주는 사시도이다.
도 15는 도 1에 도시된 로봇의 제2 모드를 보여주는 사시도이다.
도 16은 도 1에 도시된 로봇의 제3 모드를 보여주는 사시도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 보여주는 사시도이다.

도 1을 참고하면, 로봇(10)은 바디부(100), 주행부(200), 복수개의 레그 어셈블리(300), 보조휠부(400), 방향전환장치(미도시), 전원부(600), 센서부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

바디부(100)는 서로 연결되는 복수개의 프레임을 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 프레임은 서로 연결되어 내부에 공간을 형성할 수 있으며, 다른 장치들을 설치할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

주행부(200)는 바디부(100)에 고정되도록 설치될 수 있다. 주행부(200)는 로봇(10)이 제1 모드로 구현되는 경우 지면에 일부가 접촉하여 로봇(10)을 주행시킬 수 있다. 이때, 주행부(200)는 복수개 구비될 수 있다. 특히 주행부(200)는 한쌍이 구비되어 서로 대향하도록 바디부(100)에 배치될 수 있다. 또한, 주행부(200)는 인접하는 레그 어셈블리(300) 사이에 배치될 수 있다.

주행부(200)는 주행휠(210) 및 주행구동부(220)를 포함할 수 있다. 이때, 주행휠(210)은 선택적으로 지면에 접촉할 수 있다. 주행휠(210)은 금속 재질 등과 같은 단단한 재질로 형성되는 주행휠바디부(211)와 주행휠바디부(211) 외면을 감싸도록 배치되며, 고무, 실리콘 등과 같은 연성의 재질로 형성된 주행휠외피부(212)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 주행휠(210)의 일부는 바디부(100)의 저면으로부터 지면측으로 돌출될 수 있다. 이러한 경우 주행휠(210)은 바디부(100)의 저면을 지면으로부터 이격하여 지지하는 것이 가능하다. 주행구동부(220)는 주행휠(210)과 연결되어 주행휠(210)을 회전시킬 수 있다. 이때, 주행구동부(220)는 모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 주행구동부(220)는 모터와, 모터 및 주행휠(210)을 연결하는 감속기(또는 변속기))를 포함하는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 주행구동부(220)는 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

복수개의 레그 어셈블리(300)는 바디부(100)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 복수개의 레그 어셈블리(300)는 관절 구조를 가짐으로써 로봇(10)이 보행하는 제2 모드를 구현할 수 있다. 이러한 경우 복수개의 레그 어셈블리(300)는 서로 독립적으로 작동할 수 있다.

상기와 같은 복수개의 레그 어셈블리(300)는 서로 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 레그 어셈블리(300) 중 적어도 하나는 그립퍼(360)를 포함할 수 있다. 또한, 복수개의 레그 어셈블리(300) 중 그립퍼(360)가 설치되는 않는 레그 어셈블리(300)에는 제2 마찰저감휠(380)이 설치되는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 복수개의 레그 어셈블리(300) 중 하나의 레그 어셈블리(300)만 그립퍼(360)를 포함하고, 다른 레그 어셈블리(300)는 제2 마찰저감휠(380)을 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

제2 마찰저감휠(380)은 레그 어셈블리(300)에 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 마찰저감휠(380)은 선택에 따라 회전하거나 회전하지 않을 수 있다. 특히 제2 마찰저감휠(380)은 제2 마찰저감휠(380)의 회전을 방지하는 브레이크를 구비할 수 있다.

복수개의 레그 어셈블리(300)는 로봇(10)이 보행하는 제2 모드를 구현할 수 있다. 이때, 레그 어셈블리(300)는 4개가 구비되어 바디부(100)의 측면에 각각 2개가 구비될 수 있다. 이러한 레그 어셈블리(300)는 제2 모드에서 제1 모드로 변환하거나 제1 모드에서 제2 모드로 변환하기 위하여 작동할 수 있다. 또한, 레그 어셈블리(300)는 로봇(10)의 보행 시 작동할 수 있다.

보조휠부(400)는 바디부(100)와 연결될 수 있다. 이때, 보조휠부(400)는 한쌍이 구비될 수 있으며, 한쌍의 보조휠부(400)는 서로 대향하도록 바디부(100)에 배치될 수 있다. 특히 한쌍의 보조휠부(400)와 한쌍의 주행부(200)는 일정각도를 형성할 수 있다. 예를 들면, 한쌍의 보조휠부(400) 사이를 연결하는 가상의 선과 한쌍의 주행부(200) 사이를 연결하는 가상의 선은 서로 직교할 수 있다.

보조휠부(400)는 바디부(100)와 연결되는 연결부(미도시), 상기 연결부에 회전 가능하도록 설치되는 보조휠바디부(미표기) 및 상기 보조휠바디부를 감싸도록 배치되는 보조휠외피부(미표기)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결부는 바디부(100)로 연장되어 형성될 수 있으며, 일부가 절곡되도록 형성될 수 있다. 상기 보조휠바디부는 금속, 나무, 합성수지 등과 같은 단단한 재질을 포함할 수 있으며, 상기 보조휠외피부는 고무, 실리콘 등과 같은 유연한 재질을 포함할 수 있다.

상기 방향전환장치는 바디부(100)의 내부에 배치되어 각 레그 어셈블리(300)와 연결될 수 있다. 이때, 상기 방향전환장치는 각 레그 어셈블리(300)를 바디부(100)를 중심으로 일정 각도로 회전시킬 수 있다. 특히 상기 방향전환장치는 바디부(100)의 전면이나 후면에서 바디부(100)의 측면으로 각 레그 어셈블리(300)의 방향을 전환시킬 수 있다.

전원부(600)는 바디부(100)에 배치되어 주행부(200), 레그 어셈블리(300), 상기 방향전환장치, 상기 센서부 및 상기 제어부와 연결될 수 있다. 이때, 전원부(600)는 이차 전지 형태로 형성될 수 있다.

상기 센서부는 바디부(100)에 배치되어 다양한 정보를 감지할 수 있다. 예를 들면, 상기 센서부는 적외선 센서, 초음파 센서, 광센서, 이미지센서, 카메라, 라이다 등과 같이 외부의 환경을 감지할 수 있는 모든 형태를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 바디부(100)에 설치되거나 바디부(100)의 외부에 구비되는 것도 가능하다. 이때, 상기 제어부가 단말기, 회로기판, 컴퓨터, 휴대폰 등을 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 제어부가 바디부(100) 외부에 배치되는 경우 로봇(10)은 상기 제어부의 통신을 위하여 별도의 송수신부를 포함하는 것도 가능하다.

한편, 이하에서는 레그 어셈블리(300)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 레그 어셈블리를 보여주는 사시도이다.

도 2를 참고하면, 레그 어셈블리(300)는 제1 관절부(310), 제2 관절부(320), 제3 관절부(330), 제1 지지프레임(340), 제2지지프레임(350), 그립퍼(360) 및 제4 관절부(370)를 포함할 수 있다.

제1 관절부(310)는 바디부(100)에 설치될 수 있으며, 제2 관절부(320)와 연결되어 제2 관절부(320)를 제1 방향을 기준으로 회전시킬 수 있다. 제2 관절부(320)는 제1 관절부(310)의 제1 회전축(미도시)에 연결되어 회전할 수 있으며, 제3 관절부(330)와 연결되어 제3 관절부(330)를 제2 방향을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 방향과 제2 방향을 서로 상이한 방향일 수 있다. 예를 들면, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직일 수 있다. 제3 관절부(330)는 제2 관절부(320)의 제2 회전축(미도시)과 연결될 수 있다. 또한, 제3 관절부(330)는 제1 지지프레임(340) 및 제2지지프레임(350)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 지지프레임(340)은 제3 관절부(330)에 고정될 수 있으며, 제2지지프레임(350)은 제3 관절부(330)의 작동에 따라 제1 지지프레임(340)과 각도를 형성할 수 있다. 그립퍼(360)는 제2지지프레임(350)의 끝단에 배치될 수 있다. 이때, 그립퍼(360)는 레그 어셈블리(300)의 작동에 따라 물건을 파지하거나 지면과 접촉하여 로봇(10)을 지지할 수 있다. 제4 관절부(370)는 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)을 서로 상대 운동 가능하도록 연결할 수 있다.

이하에서는 제1 관절부(310), 제2 관절부(320), 제3 관절부(330)에 대해서 순차적으로 설명하기로 한다.

도 3은 도 2에 도시된 제1 관절부를 보여주는 분해사시도이다.

도 3을 참고하면, 제1 관절부(310)는 제1 관절모터(311), 제1 관절메인감속기(312), 제1 관절서브감속기(313), 제1 관절출력부(314), 제1 엔코더(315) 및 제1 관절하우징(316)을 포함할 수 있다.

제1 관절모터(311)는 제1 관절모터하우징(311a), 제1 관절모터하우징(311a)에 고정되는 제1 고정자(311b), 제1 고정자(311b)에 회전 가능하도록 연결되는 제1 회전자(311c), 제1 회전자(311c)와 연결되는 제1 회전축(311d), 제1 관절모터하우징(311a)과 연결되며, 제1 회전축(311d)이 외부로 돌출되도록 홀이 형성된 제1 관절모터커버(311e)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 회전자(311c) 또는 제1 고정자(311b) 중 하나는 전자석 형태일 수 있으며, 제1 회전자(311c) 또는 제1 고정자(311b) 중 다른 하나는 영구자석 형태일 수 있다.

제1 관절메인감속기(312)는 제1 회전축(311d)에 연결된 제1 메인선기어(312a), 제1 메인선기어(312a)와 치합하여 제1 메인선기어(312a)의 회전 시 회전하는 제1 메인위성기어(312b), 제1 메인위성기어(312b)가 회전 가능하도록 설치되는 제1 메인캐리어(312c), 제1 메인위성기어(312b)의 외주면에 설치되며, 제1 관절모터커버(311e)에 고정되는 제1 메인링기어(312d)를 포함할 수 있다.

제1 관절서브감속기(313)는 제1 메인캐리어(312c)에 설치되는 제1 서브선기어(313a), 제1 서브선기어(313a)의 외면에 치합하도록 배치되어 제1 서브선기어(313a)의 회전 시 회전하는 제1 서브위성기어(313b), 제1 서브위성기어(313b)가 회전 가능하도록 설치되는 제1 서브캐리어(313c), 제1 서브위성기어(313b)의 외면을 감싸도록 배치되며, 제1 관절하우징(316)에 고정되는 제1 서브링기어(313d)를 포함할 수 있다.

제1 관절출력부(314)는 제1 서브캐리어(313c)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 관절출력부(314)는 관절출력바디부(314a)와, 관절출력바디부(314a)와 연결되며, 제2 관절부(320)가 연결되는 출력연결부(314b)를 포함할 수 있다. 이때, 관절출력바디부(314a)와 출력연결부(314b)는 일정 각도를 형성하도록 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 관절출력바디부(314a)와 출력연결부(314b)는 서로 직각을 형성할 수 있다.

제1 엔코더(315)는 제1 관절모터하우징(311a)에 배치될 수 있다. 이때, 제1 엔코더(315)는 제1 회전축(311d)와 연결되어 제1 회전축(311d)의 위치를 감지할 수 있다.

제1 관절하우징(316)은 제1 메인링기어(312d)와 제1 서브링기어(313d)가 고정되는 제1 관절지지하우징(316a) 및 제1 관절지지하우징(316a)과 결합하는 제1 관절지지하우징커버(316b)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 관절지지하우징(316a)은 바디부(100)와 연결되어 고정될 수 있다. 또한, 제1 관절지지하우징커버(316b)는 제1 관절모터커버(311e)와 결합하여 제1 관절모터(311)를 지지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 제1 관절부(310)의 작동을 살펴보면, 제1 관절모터(311)에 전류가 인가되는 경우 제1 회전자(311c)가 회전하여 제1 회전축(311d)을 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 회전축(311d)과 연결된 제1 메인선기어(312a)가 회전하고, 제1 메인선기어(312a)와 치합된 제1 메인위성기어(312b)가 회전함으로써 제1 메인캐리어(312c)를 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 메인위성기어(312b)는 제1 메인링기어(312d)의 내주면을 따라 일주할 수 있다.

제1 메인캐리어(312c)의 회전에 따라 제1 서브선기어(313a)가 회전하고, 제1 서브선기어(313a)는 제1 서브위성기어(313b)를 회전시키고 제1 서브위성기어(313b)는 제1 서브링기어(313d)의 내주면을 따라 일주할 수 있다. 제1 서브위성기어(313b)의 회전에 따라 제1 서브캐리어(313c)가 회전하고, 제1 서브캐리어(313c)의 회전은 제1 관절출력부(314)로 전달되어 제2 관절부(미도시)를 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 관절부(310)는 제1 방향(예를 들면, 제1 회전축(311d)의 길이 방향과 평행한 방향)을 기준으로 제2 관절부(320)를 회전시키는 것이 가능하다.

상기에서는 상세히 설명하지는 않았지만 도면에 도시된 바와 같이 제1 관절부(310)는 고정된 요소와 회전하는 요소 사이 또는 서로 상대 운동하는 요소 사이에는 베어링이 설치될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 제2 관절부를 보여주는 분해사시도이다.

도 4를 참고하면, 제2 관절부(320)는 제2 관절모터(321), 제2 관절메인감속기(322), 제2 관절서브감속기(323), 제2 관절출력부(324), 제2 엔코더(325) 및 제2 관절하우징(326)을 포함할 수 있다.

제2 관절모터(321)는 제2 관절모터하우징(321a), 제2 고정자(321b), 제2 회전자(321c), 제2 회전축(321d) 및 제2 관절모터커버(321e)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 관절모터하우징(321a), 제2 고정자(321b), 제2 회전자(321c), 제2 관절모터커버(321e) 및 제2 회전축(321d)는 상기 도 3에서 설명한 제1 관절모터하우징(311a), 제1 고정자(311b), 제1 회전자(311c), 제1 관절모터커버(311e) 및 제1 회전축(311d)과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 관절메인감속기(322)는 제2 메인선기어(322a), 제2 메인위성기어(322b), 제2 메인캐리어(322c) 및 제2 메인링기어(322d)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 메인선기어(322a), 제2 메인위성기어(322b), 제2 메인캐리어(322c) 및 제2 메인링기어(322d)는 상기 도 3에서 설명한 제1 메인선기어(312a), 제1 메인위성기어(312b), 제1 메인캐리어(312c) 및 제1 메인링기어(312d)와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 관절서브감속기(323)는 제2 서브선기어(323a), 제2 서브위성기어(323b), 제2 서브캐리어(323c) 및 제2 서브링기어(323d)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 서브선기어(323a), 제2 서브위성기어(323b), 제2 서브캐리어(323c) 및 제2 서브링기어(323d)는 상기 도 3에서 설명한 제1 서브선기어(313a), 제1 서브위성기어(313b), 제1 서브캐리어(313c) 및 제1 서브링기어(313d)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 서브링기어(313d)의 외면은 요철이 형성될 수 있다. 특히 제1 서브링기어(313d)의 외면은 돌출되는 부분과 인입되는 부분이 교번하여 형성될 수 있다.

제2 관절출력부(324)는 제2 서브캐리어(323c)와 연결될 수 있다. 이때, 제2 관절출력부(324)는 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 제3 관절부(330)와 연결될 수 있다.

제2 엔코더(325)는 제2 관절모터(321)에 연결되어 제2 관절모터(321)의 작동을 감지할 수 있다. 또한, 제2 관절하우징(326)은 제2 관절모터하우징(321a), 제2 메인링기어(322d) 및 제2 서브링기어(323d)와 결합하는 제2 관절지지하우징(326a)과, 제2 서브링기어(323d)과 결합하는 제2 관절지지하우징커버(326b)를 포함할 수 있다.

상기와 같은 제2 서브링기어(323d), 제2 관절지지하우징(326a) 및 제2 관절지지하우징커버(326b)는 서로 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 관절지지하우징(326a) 및 제2 관절지지하우징커버(326b)는 제2 서브링기어(323d)와 같이 외면이 돌출되거나 인입되도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 서브링기어(323d)의 돌출된 부분, 제2 관절지지하우징(326a)의 돌출된 부분 및 제2 관절지지하우징커버(326b)의 돌출된 부분이 서로 결합하여 제2 관절서브감속기(323)를 고정시킬 수 있다. 또한, 제2 서브링기어(323d)의 인입된 부분, 제2 관절지지하우징(326a)의 인입된 부분 및 제2 관절지지하우징커버(326b)의 인입된 부분을 통하여 제3 관절부(미도시)를 제2 관절출력부(324)에 결합시키는 것이 가능하다. 특히 이러한 경우 제2 관절출력부(324)의 일부는 제2 서브링기어(323d)의 인입된 부분, 제2 관절지지하우징(326a)의 인입된 부분 및 제2 관절지지하우징커버(326b)의 인입된 부분을 통하여 외부로 노출될 수 있다.

한편, 상기와 같은 제2 관절부(320)의 작동을 살펴보면, 제2 관절모터(321)가 작동하는 경우 제2 회전축(321d)이 회전할 수 있다. 제2 회전축(321d)은 제2 메인선기어(322a), 제2 메인위성기어(322b) 및 제2 메인캐리어(322c)를 회전시킬 수 있다. 이때, 제2 메인캐리어(322c)에 배치된 제2 서브선기어(323a)는 제2 메인캐리어(322c)의 회전에 따라 같이 회전할 수 있다.

제2 서브선기어(323a)는 제2 서브위성기어(323b)를 회전시키고, 제2 서브위성기어(323b)는 제2 서브링기어(323d)의 내면을 일주할 수 있다. 이때, 제2 서브캐리어(323c)는 제2 서브위성기어(323b)의 운동에 따라 회전할 수 있으며, 제2 서브캐리어(323c)에 연결된 제2 관절출력부(324)를 회전시킬 수 있다.

상기에서는 상세히 설명하지는 않았지만 도면에 도시된 바와 같이 제2 관절부(320)는 고정된 요소와 회전하는 요소 사이 또는 서로 상대 운동하는 요소 사이에는 베어링이 설치될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 제3 관절부, 제1 지지프레임, 제2 지지프레임 및 제4 관절부를 보여주는 분해사시도이다.

도 5를 참고하면, 제3 관절부(330)는 제3 관절모터(331), 제3 관절메인감속기(332), 제3 관절서브감속기(333), 제3 관절출력부(334) 및 제3 엔코더(335)를 포함할 수 있다.

제3 관절모터(331)는 제3 관절모터하우징(331a), 제3 고정자(331b), 제3 회전자(331c), 제3 회전축(331d), 제3 관절모터커버(331e)를 포함할 수 있다. 이때, 제3 관절모터하우징(331a)은 제1 지지프레임(340)에 고정될 수 있다. 또한, 제3 고정자(331b)는 제3 관절모터하우징(331a)에 고정될 수 있으며, 제3 회전자(331c)는 제3 고정자(331b)와 대향하도록 배치되어 회전할 수 있다. 이때, 제3 고정자(331b)와 제3 회전자(331c)는 상기에서 설명한 제1 고정자(311b)와 제1 회전자(311c)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 제3 회전축(331d)은 제3 회전자(331c)에 연결될 수 있다. 제3 관절모터커버(331e)는 제3 회전축(331d)이 삽입되도록 가운데 부분에 홀이 형성될 수 있다. 또한, 제3 관절모터커버(331e)는 제1 지지프레임(340)과 결합할 수 있다.

제3 관절메인감속기(332)는 제3 메인선기어(332a), 제3 메인위성기어(332b), 제3 메인캐리어(332c) 및 제3 메인링기어(332d)를 포함할 수 있다. 제3 메인선기어(332a)는 제3 회전축(331d)에 고정될 수 있다. 이때, 제3 메인선기어(332a)는 제3 회전축(331d)와 함께 회전할 수 있다. 제3 메인위성기어(332b)는 제3 메인선기어(332a)의 외측에 배치될 수 있다. 이러한 경우 제3 메인위성기어(332b)는 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 제3 메인위성기어(332b)는 제3 메인선기어(332a)를 기준으로 서로 일정각도를 형성하도록 배치될 수 있다. 제3 메인캐리어(332c)는 제3 메인위성기어(332b)를 회전 가능하도록 지지할 수 있다. 이때, 제3 메인캐리어(332c)는 제3 메인위성기어(332b)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 제3 메인링기어(332d)는 제1 지지프레임(340)과 결합하여 고정될 수 있다. 이때, 제3 메인링기어(332d)는 제3 메인위성기어(332b)가 회전 시 제3 메인위성기어(332b)와 내면이 접촉하여 제3 메인위성기어(332b)의 운동을 가이드할 수 있다. 특히 제3 메인위성기어(332b)는 제3 메인링기어(332d)의 내면을 일주함으로써 제3 메인캐리어(332c)를 회전시킬 수 있다.

제3 관절서브감속기(333)는 제3 서브선기어(333a), 제3 서브위성기어(333b), 제3 서브캐리어(333c) 및 제3 서브링기어(333d)를 포함할 수 있다. 제3 서브선기어(333a)는 제2 메인캐리어(322c)와 결합할 수 있다. 또한, 제3 서브위성기어(333b)는 제3 서브선기어(333a)의 외면에 배치되어 제3 서브선기어(333a)와 치합될 수 있다. 이때, 제3 서브위성기어(333b)는 복수개 구비될 수 있으며, 복수개의 제3 서브위성기어(333b)는 제3 서브선기어(333a)를 기준으로 서로 일정각도를 형성하도록 제3 서브선기어(333a)의 외면에 배치될 수 있다. 제3 서브캐리어(333c)는 제3 서브위성기어(333b)가 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 제3 서브캐리어(333c)는 제3 서브위성기어(333b)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 이러한 경우 제3 서브캐리어(333c)는 제3 관절출력부(334)와 연결될 수 있다. 제3 서브링기어(333d)는 제1 지지프레임(340)과 결합할 수 있다.

제3 관절출력부(334)는 제3 메인링기어(332d)와 제3 서브링기어(333d) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제3 관절출력부(334)는 제3 서브캐리어(333c)와 연결되어 제3 서브캐리어(333c)의 출력에 따라 작동할 수 있다.

제3 관절출력부(334)는 구동스프라켓(334a), 체인부(334b), 회전스프라켓(334c), 체인가이드부(334d) 및 장력유지부(334e)를 포함할 수 있다.

구동스프라켓(334a)은 제1 지지프레임(340) 내부에 배치되어 제3 서브캐리어(333c)에 결합할 수 있다. 이때, 구동스프라켓(334a)은 제3 서브캐리어(333c)의 회전에 따라 제3 서브캐리어(333c)와 함께 회전할 수 있다.

체인부(334b)는 구동스프라켓(334a)의 외면을 감싸도록 설치되어 구동스프라켓(334a)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 이때, 체인부(334b)는 제1 지지프레임(340)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.

회전스프라켓(334c)은 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)의 연결되는 제4 관절부(370)에 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 이때, 체인부(334b)는 회전스프라켓(334c)의 외면을 감싸도록 배치될 수 있으며, 구동스프라켓(334a)의 회전력을 회전스프라켓(334c)으로 전달할 수 있다.

체인가이드부(334d)는 제1 지지프레임(340) 내부에 배치되어 체인부(334b)의 운동을 가이드할 수 있다. 이때, 체인가이드부(334d)는 제1 지지프레임(340)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 또한, 체인가이드부(334d)는 길이 방향과 수직한 방향으로 일부가 도출될 수 있으며, 체인가이드부(334d)의 돌출된 부분은 제1 지지프레임(340)과 결합할 수 있다. 체인가이드부(334d)의 폭은 구동스프라켓(334a)의 지름보다 작게 형성될 수 있다.

장력유지부(334e)는 체인가이드부(334d)에 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 이때, 장력유지부(334e)는 체인부(334b)를 절곡시킴으로써 체인부(334b)의 장력을 유지시킬 수 있다. 예를 들면, 장력유지부(334e)는 체인가이드부(334d)의 모서리 부분에 배치되는 적어도 하나 이상의 장력유지스프로켓(미표기)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 장력유지스프로켓은 복수개 구비될 수 있으며, 상기 복수개의 장력유지스프로켓은 체인가이드부(334d)의 각 모서리에 하나씩 배치될 수 있다. 이러한 경우 체인부(334b)는 적어도 한번 이상 절곡됨으로써 작동 시 장력이 유지될 수 있다. 또한, 체인부(334b)가 반복되는 구동으로 느슨해지는 경우에도 장력유지부(334e)는 체인부(334b)의 장력을 일정 수준 이상으로 유지시키는 것이 가능하다.

제1 지지프레임(340)은 제1 메인지지프레임(341), 제2 메인지지프레임(342), 제3 메인지지프레임(343) 및 지지프레임커버(344)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 메인지지프레임(341)은 일부가 개구되도록 형성될 수 있으며, 개구된 부분에는 지지프레임커버(344)가 결합할 수 있다. 또한, 제1 메인지지프레임(341)은 제3 서브링기어(333d) 및 체인가이드부(334d)가 부착될 수 있다. 제2 메인지지프레임(342)은 제3 회전축(331d)이 관통하도록 홀이 형성될 수 있다. 이때, 제2 메인지지프레임(342)에는 제3 관절모터(331)가 고정될 수 있으며, 제3 메인링기어(332d) 및 체인가이드부(334d)가 고정될 수 있다. 제3 메인지지프레임(343)은 제1 메인지지프레임(341) 및 제2 메인지지프레임(342) 사이에 배치되어 제3 메인링기어(332d) 및 제3 서브링기어(333d)와 결합할 수 있다. 이때, 제3 메인지지프레임(343)의 일부는 개구되도록 형성될 수 있으며, 개구된 제3 메인지지프레임(343) 부분에는 체인가이드부(334d) 및 체인부(334b)가 외부로 인출될 수 있다.

제2지지프레임(350)은 제1 지지프레임(340)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 제2지지프레임(350)은 서로 대향하도록 배치되는 제1 서브지지프레임(351) 및 제2 서브지지프레임(352)을 포함할 수 있다. 또한, 제2지지프레임(350)의 끝단에는 그립퍼(미도시)가 연결될 수 있다.

제4 관절부(370)는 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)을 회전 가능하도록 연결할 수 있다. 또한, 제4 관절부(370)는 회전스프라켓(334c)과 결합하여 회전할 수 있다. 구체적으로 제4 관절부(370)는 회전스프라켓(334c)이 삽입되도록 설치되는 회전샤프트(371)를 포함할 수 있다. 또한, 제4 관절부(370)는 회전스프라켓(334c)과 결합하며, 회전샤프트(371)가 삽입되는 고정하우징(372)을 포함할 수 있다. 또한, 제4 관절부(370)는 제1 메인지지프레임(341) 및 제1 서브지지프레임(351) 사이 및 제2 메인지지프레임(342) 및 제2 서브지지프레임(352) 사이에 배치되는 쓰러스트니들롤러베어링(373)을 포함할 수 있다.

한편, 상기와 같은 제3 관절부(330), 제1 지지프레임(340), 제2지지프레임(350) 및 제4 관절부(370)의 작동을 살펴보면, 제1 지지프레임(340)을 회전시키기 위하여 제2 관절부(미도시)가 작동할 수 있다.

상기 제2 관절부(320)가 작동하는 경우 지지프레임커버(344)로 회전력이 전달되고, 지지프레임커버(344)의 회전에 따라 제1 메인지지프레임(341), 제2 메인지지프레임(342), 제3 메인지지프레임(343), 제3 메인링기어(332d) 및 제3 서브링기어(333d)가 회전할 수 있다. 이러한 경우 제1 지지프레임(340) 및 제2지지프레임(350)은 상기 제2 관절부의 제2 회전축을 기준으로 회전할 수 있다. 이때, 제3 관절모터(331)는 제2 메인지지프레임(342)과 함께 회전할 수 있다. 제3 메인링기어(332d) 및 제3 서브링기어(333d)가 회전하는 경우 제3 메인위성기어(332b) 및 제3 서브위성기어(333b)가 회전하면서 제3 메인캐리어(332c) 및 제3 서브캐리어(333c)를 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제2지지프레임(350)의 위치가 가변할 수 있다. 이러한 것을 방지하기 위하여 제3 관절모터(331)는 상기 제2 관절부의 작동에 동기화되도록 제어됨으로써 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)이 형성하는 각도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

상기의 경우 이외에도 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350) 사이의 각도를 조절하는 것도 가능하다. 구체적으로 제3 관절모터(331)가 회전하는 경우 제3 회전축(331d)은 제3 메인선기어(332a)를 회전시키고, 제3 메인선기어(332a)는 제3 메인위성기어(332b)를 회전시킬 수 있다. 제3 메인위성기어(332b)는 제3 메인링기어(332d)의 내면을 따라 일주할 수 있으며, 제3 메인캐리어(332c)는 제3 메인위성기어(332b)의 일주로 인하여 회전할 수 있다. 제3 서브선기어(333a)는 제3 메인캐리어(332c)와 함께 회전할 수 있으며, 제3 서브선기어(333a)는 제3 서브위성기어(333b)를 회전시킬 수 있다. 이때, 제3 서브캐리어(333c)는 제3 서브선기어(333a)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 이러한 경우 제3 서브캐리어(333c)는 구동스프라켓(334a)을 회전시킬 수 있다. 구동스프라켓(334a)의 회전에 따라 체인부(334b)는 회전하고, 체인부(334b)는 회전스프라켓(334c)을 회전시킬 수 있다. 이때, 회전스프라켓(334c)에 연결된 고정하우징(372)가 회전하고, 고정하우징(372)에 연결된 제2지지프레임(350)이 회전할 수 있다. 이러한 경우 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350) 사이의 각도가 가변할 수 있다. 이때, 장력유지부(334e)는 체인부(334b)를 절곡시키면서 가력함으로써 체인부(334b)의 장력을 유지시킬 수 있다.

한편, 상기에서는 상세히 설명하지는 않았지만 도면에 도시된 바와 같이 제3 관절부(330) 및 제4 관절부(370)는 고정된 요소와 회전하는 요소 사이 또는 서로 상대 운동하는 요소 사이에는 베어링이 설치될 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 그립퍼를 보여주는 사시도이다.

도 6을 참고하면, 그립퍼(360)는 제2지지프레임(350)의 끝단에 배치될 수 있다. 특히 그립퍼(360)는 로봇(미도시)의 모드에 따라 지면에 접촉하거나 물건을 파지할 수 있다.

그립퍼(360)는 제1 파지부(361), 제2 파지부(362), 선형운동블록(363), 연결부(364), 그립퍼구동부(365), 제1 회전기어(366), 제2 회전기어(367) 및 마찰저감휠부(368)를 포함할 수 있다.

제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)는 제2지지프레임(350)의 끝단에 회전 가능하도록 설치되며, 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 중 적어도 하나는 일부가 절곡되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 파지부(361)의 끝단과 제2 파지부(362)의 끝단 사이의 간격은 선형운동블록(363)의 운동에 따라 상이해질 수 있다. 일 실시예로써 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나는 중앙 부분에 홈이 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 다른 하나의 일부는 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나의 중앙 부분으로 선택에 따라 삽입될 수 있다. 다른 실시예로써 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나가 한쌍이 구비되어 서로 이격되도록 배치되는 것도 가능하다. 이러한 경우 한쌍의 제1 파지부(361) 또는 한쌍의 제2 파지부(362)는 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 서로 연결될 수 있다. 이때, 한쌍의 제1 파지부(361) 또는 한쌍의 제2 파지부(362)는 제2지지프레임(350)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 또 다른 실시예로써 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 각각 복수개 구비되는 경우도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 파지부(361) 및 제2 파지부(362) 각각이 한쌍씩 구비되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

선형운동블록(363)은 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 선형운동블록(363)은 제2지지프레임(350)의 길이 방향으로 선형 운동할 수 있다.

연결부(364)는 선형운동블록(363)과 제1 파지부(361) 및 선형운동블록(363)과 제2 파지부(362)를 연결할 수 있다. 이때, 연결부(364)는 선형운동블록(363)과 제1 파지부(361)를 연결하는 제1 연결부(364a)와 선형운동블록(363)과 제2 파지부(362)를 연결하는 제2 연결부(364b)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제1 연결부(364a)는 선형운동블록(363) 및 제1 파지부(361)와 회전 가능하도록 연결되며, 제2 연결부(364b)는 선형운동블록(363) 및 제2 파지부(362)와 회전 가능하도록 연결될 수 있다.

그립퍼구동부(365)는 선형운동블록(363)과 연결되어 선형운동블록(363)을 선형 운동시킬 수 있다. 그립퍼구동부(365)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 그립퍼구동부(365)는 선형운동블록(363)과 연결되는 리니어모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 그립퍼구동부(365)는 선형운동블록(363)과 연결되는 실린더를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로써 그립퍼구동부(365)는 선형운동블록(363)과 연결되는 볼스크류(365a)와 볼스크류(365a)와 연결되는 그립퍼구동모터(365b)를 포함할 수 있다. 이때, 그립퍼구동부(365)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 선형운동블록(363)과 연결되어 선형운동블록(363)을 선형 운동시키는 모든 구조 및 장치를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 그립퍼구동부(365)가 볼스크류(365a)와 그립퍼구동모터(365b)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 그립퍼구동부(365)는 선형운동블록(363)를 지면(예를 들면, 제1 파지부와 제2 파지부가 접촉하는 지면)에 수직한 방향으로 이동시킴과 동시 선형운동블록(363)을 지지함으로써 로봇(10)의 하중으로 인하여 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)가 움직이거나 벌어지는 것을 방지할 수 있다.

제1 회전기어(366)는 선형운동블록(363)에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 제1 회전기어(366)는 제1 연결부(364a) 또는 제2 연결부(364b) 중 하나의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 제1 회전기어(366)는 선형운동블록(363)의 선형 운동 시 회전할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 회전기어(366)는 제1 연결부(364a) 내부에 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

제2 회전기어(367)는 제1 회전기어(366)와 치합하여 제1 회전기어(366)의 회전 시 같이 회전할 수 있다. 이때, 제2 회전기어(367)는 제1 회전기어(366)와 같이 제1 연결부(364a) 또는 제2 연결부(364b) 중 하나의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 제2 회전기어(367)는 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나에 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 회전기어(367)가 제1 연결부(364a) 내부에 배치되며, 제1 파지부(361)에 회전 가능하도록 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

마찰저감휠부(368)는 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나에 회전 가능하도록 설치될 수 있으며, 제2 회전기어(367)와 연결될 수 있다. 이러한 경우 마찰저감휠부(368)는 제2 회전기어(367)의 회전에 따라 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나를 기준으로 회전할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 마찰저감휠부(368)가 제1 파지부(361)에 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

마찰저감휠부(368)는 제1 파지부(361)에 회전 가능하게 연결되는 링크(368a)와, 링크(368a)에 회전 가능하게 연결되는 제1 마찰저감휠(368b)을 포함할 수 있다. 이때, 링크(368a)는 제2 회전기어(367)와 연결될 수 있다. 또한, 제1 마찰저감휠(368b)은 상기에서 설명한 주행힐(미도시)와 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.

제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 하나와 마찰저감휠부(368) 중 하나는 걸림부(362a)를 포함하고, 제1 파지부(361) 또는 제2 파지부(362) 중 다른 하나와 마찰저감휠부(368) 중 다른 하나는 걸림부(362a)를 고정시키는 고정부(338b-1)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마찰저감휠부(368)가 제1 파지부(361)에 설치되는 경우 걸림부(362a)는 마찰저감휠부(368) 또는 제2 파지부(362) 중 하나에 배치되고, 고정부(338b-1)는 마찰저감휠부(368) 또는 제2 파지부(362) 중 다른 하나에 배치될 수 있다. 다른 실시예로써 마찰저감휠부(368)가 제2 파지부(362)에 설치되는 경우 걸림부(362a)는 마찰저감휠부(368) 또는 제1 파지부(361) 중 하나에 배치되고, 고정부(338b-1)는 마찰저감휠부(368) 또는 제1 파지부(361) 중 하나에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 파지부(362)가 고정부(338b-1)를 포함하고, 마찰저감휠부(368)는 고정부(338b-1)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 걸림부(362a)는 고정부(338b-1)와 결합함으로써 제1 마찰저감휠(368b)의 회전을 방지할 수 있다. 이러한 경우 걸림부(362a)와 고정부(338b-1)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예로써 상기와 같은 걸림부(362a)는 돌기 또는 볼 플린져 등의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 고정부(338b-1)는 걸림부(362a)가 삽입되는 홈 형태로 형성될 수 있다. 이때, 고정부(338b-1)는 마찰저감휠부(368)의 외주면에 서로 이격되도록 복수개가 구비될 수 있다. 다른 실시예로써 걸림부(362a)와 고정부(338b-1)는 각각 전자석과 자석 형태로 형성되는 것도 가능하다. 이때, 걸림부(362a)와 고정부(338b-1)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 걸림부(362a)와 고정부(338b-1)가 서로 결합하여 제1 마찰저감휠(368b)이 회전하지 않도록 고정시킬 수 있는 모든 장치 및 구조를 포함할 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다.

도 7을 참고하면, 하기에서 설명할 로봇(미도시)이 제1 모드로 주행하는 경우 그립퍼(360)는 물건을 파지할 수 있다.

구체적으로 그립퍼구동모터(365b)가 작동하면, 볼스크류(365a)가 작동하면서 선형운동블록(363)을 제2지지프레임(350)으로부터 제1 파지부(361)의 끝단 및 제2 파지부(362)의 끝단 방향으로 선형운동시킬 수 있다.

선형운동블록(363)은 선형 운동하면서 제1 연결부(364a)와 제2 연결부(364b)가 일 방향으로 회전하여 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)를 제2지지프레임(350)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 파지부(361)의 끝단과 제2 파지부(362)의 끝단은 서로 이격될 수 있다.

상기와 같이 제1 파지부(361)의 끝단과 제2 파지부(362)의 끝단이 이격된 상태에서 물건을 파지하는 경우 그립퍼구동모터(365b)가 상기와 반대로 작동할 수 있다. 이때, 볼스크류(365a)는 상기와 반대로 회전할 수 있으며, 선형운동블록(363)은 볼스크류(365a)의 회전에 따라 상기와 반대로 선형 운동할 수 있다. 이러한 경우 선형운동블록(363)의 운동에 따라 제1 연결부(364a) 및 제2 연결부(364b)가 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)를 잡아당길 수 있다. 따라서 제1 파지부(361)의 끝단과 제2 파지부(362)의 끝단은 서로 근접하면서 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)는 물건을 파지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 그립퍼(360)가 물건을 파지할 수 있는 범위는 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)의 거리, 선형운동블록(363)의 이동 범위 등을 통하여 정해질 수 있다. 이때, 그립퍼(360)가 파지할 수 있는 물건 중 가장 작은 범위는 제1 마찰저감휠(368b)의 위치에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 제1 마찰저감휠(368b)의 적어도 일부분이 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 사이로 진입하지 않는 범위내에서 그립퍼(360)는 물건을 파지할 수 있다.

도 8은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다. 도 9는 도 8의 걸림부와 고정부를 보여주는 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 하기에서 설명할 로봇(미도시)의 제2 모드 하에서는 그립퍼(360)는 지면을 지지할 수 있다. 이러한 경우 그립퍼구동모터(365b)는 정지한 상태일 수 있으며, 선형운동블록(363)은 지면으로부터 가장 거리가 먼 지점에 배치될 수 있다. 구체적으로 상기 로봇이 제1 모드에서 제2 모드로 변환하거나 제3 모드에서 제2 모드로 변환한 경우 선형운동블록(363)은 상기와 같은 위치에 배치될 수 있다. 이때, 그립퍼구동모터(365b)가 회전하는 경우 선형운동블록(363)은 제2지지프레임(350) 측으로 이동할 수 있으며, 제1 연결부(364a) 및 제2 연결부(364b)를 잡아당김으로써 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)를 근접시킬 수 있다. 이때, 제1 회전기어(366)와 제2 회전기어(367)가 회전함으로써 제1 마찰저감휠(368b)은 제1 파지부(361) 내부로 진입할 수 할 수 있다. 또한, 제1 마찰저감휠(368b)은 제1 파지부(361)를 통과하여 제2 파지부(362) 내부로 진입할 수 있다.

상기와 같은 과정이 계속해서 진행되면, 걸림부(362a)는 제1 마찰저감휠(368b)의 외면에 접촉할 수 있다. 또한, 제1 마찰저감휠(368b)이 제2 파지부(362)에 더 삽입되어 제1 마찰저감휠(368b)의 일부가 제2 파지부(362)를 통과하면, 걸림부(362a)는 고정부(338b-1) 내부로 삽입되어 고정될 수 있다. 이러한 경우 제1 마찰저감휠(368b)은 링크(368a)를 중심으로 더 이상 회전하지 않을 수 있다. 따라서 상기 로봇이 보행하는 경우 제1 마찰저감휠(368b)이 회전하지 않음으로써 상기 로봇의 자세 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 로봇은 제1 마찰저감휠(368b)을 고정시킴으로써 제1 마찰저감휠(368b)의 회전에 따른 제어를 별도로 수행하지 않아도 되므로 조작이 간편해질 수 있다.

도 10은 도 6에 도시된 그립퍼의 작동을 보여주는 정면도이다.

도 10을 참고하면, 로봇(미도시)이 하기에서 설명할 제2 모드에서 제3 모드로 변환하거나 제3 모드로 보행하는 경우, 제3 모드에서 제2 모드로 변한하는 경우 그립퍼(360)는 상기 로봇을 지지할 수 있다. 이러한 경우 그립퍼(360)는 제1 마찰저감휠(368b)을 회전 가능하도록 할 수 있다.

구체적으로 그립퍼구동모터(365b)가 작동하여 선형운동블록(363)을 도 9의 위치보다 제2지지프레임(350)의 끝단으로부터 더 멀리 위치시킬 수 있다. 이러한 경우 선형운동블록(363)이 선형 운동하고, 제1 연결부(364a)와 제2 연결부(364b)를 밀어냄으로써 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 사이의 간격을 이격시킬 수 있다. 이때, 선형운동블록(363)의 선형 운동에 따라 제1 회전기어(366)와 제2 회전기어(367)가 회전하고, 제1 마찰저감휠(368b)은 제2 파지부(362)로부터 살짝 이격되어 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362) 사이에 배치될 수 있다.

상기와 같이 제1 파지부(361), 제2 파지부(362) 및 제1 마찰저감휠(368b)이 배치되면, 걸림부(미도시)는 고정부(미도시)로부터 이탈될 수 있다. 따라서 제1 마찰저감휠(368b)은 자유롭게 회전할 수 있는 상태를 유지할 수 있다.

이러한 경우 상기 로봇은 제2 모드에서 제3 모드로 변환 시 또는 제3 모드에서 제2 모드로 변환 시 지면과 그립퍼(360) 사이에 발생할 수 있는 마찰을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 로봇은 제3 모드로 보행 시 지면과 마찰을 최소화시킨 상태에서 이동하는 것이 가능하다.

도 11은 도 1에 도시된 로봇의 방향전환장치를 보여주는 사시도이다. 도 12는 도 11에 도시된 방향전환장치를 보여주는 정면도이다.

도 11 및 도 12를 참고하면, 방향전환장치(500)는 바디부(100)에 배치될 수 있다. 이때, 방향전환장치(500)는 선형운동을 회전운동으로 변환함으로써 레그 어셈블리(300)의 방향을 전환시킬 수 있다.

방향전환장치(500)는 방향전환구동부(510), 가이드부(520), 선형운동부(530), 회전부(541,542), 방향전환부(551,552) 및 경로안내부(561,562)를 포함할 수 있다.

방향전환구동부(510)는 방향전환모터(511), 제1 기어(512), 제2 기어(513)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 기어(512)와 제2 기어(513)는 베벨 기어 형태로 형성될 수 있다. 특히 제1 기어(512)와 제2 기어(513)는 서로 수직하게 배열될 수 있다. 또한, 제2 기어(513)는 2개가 구비될 수 있으며, 2개의 제2 기어(513)는 서로 대향하도록 배치될 수 있다.

가이드부(520)는 바디부(100) 내부에 회전 가능하도록 배치되며, 제2 기어(513)와 연결되어 제2 기어(513)의 회전 시 회전할 수 있다. 이때, 가이드부(520)는 볼스크류 형태로 형성될 수 있다. 또한, 가이드부(520)는 제2 기어(513)와 같이 2개가 구비되어 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 2개의 가이드부(520)는 서로 대향하도록 배치되는 제1 가이드부(521)와 제2 가이드부(522)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 가이드부(521)는 바디부(100)의 전면에 배치되는 레그 어셈블리(미도시)의 방향을 전환시킬 수 있으며, 제2 가이드부(522)는 바디부(100)의 후면에 배치되는 레그 어셈블리(미도시)의 방향을 전환시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 가이드부(521)와 제2 가이드부(522)는 하나의 방향전환모터(511)에 의하여 회전할 수 있다.

선형운동부(530)는 가이드부(520)에 배치되어 가이드부(520)의 회전에 따라 가이드부(520)의 길이 방향으로 선형 운동할 수 있다. 이때, 선형운동부(530)는 제1 가이드부(521)에 배치되는 제1 선형운동부(531) 및 제2 가이드부(522)에 배치되는 제2 선형운동부(532)를 포함할 수 있다.

회전부(541,542)는 바디부(100)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 회전부(541,542)는 선형운동부(530)와 연결되어 선형운동부(530)의 운동시 회전할 수 있다.

상기와 같은 선형운동부(530) 또는 회전부(541,542) 중 하나는 외면으로부터 돌출되는 돌기부(531a,532a)를 포함할 수 있다. 또한, 선형운동부(530) 또는 회전부(541,542) 중 다른 하나는 돌기부(531a,532a)에 일부가 삽입되어 선형 운동하는 삽입부(541b,542b)를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 선형운동부(530)는 돌기부(531a,532a)를 포함하고, 회전부(541,542)는 삽입부(541b,542b)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 돌기부(531a,532a)는 제1 선형운동부(531)로부터 돌출되도록 형성된 제1 돌기부(531a)와 제2 선형운동부(532)로부터 돌출되는 제2 돌기부(532a)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 돌기부(531a)와 제2 돌기부(532a)는 서로 동일 또는 유사하므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 돌기부(531a)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 돌기부(531a)는 제1 선형운동부(531)의 외면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 돌기부(531a) 내부에는 제1 가이드홀(531b)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 가이드홀(531b)은 장공 형태로 형성될 수 있다.

이러한 회전부(541,542)는 제1 선형운동부(531)의 운동에 따라 회전하는 제1 회전부(541)와 제2 선형운동부(532)의 운동에 따라 회전하는 제2 회전부(542)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 회전부(541)와 제2 회전부(542)는 동일 또는 유사하게 형성되므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 회전부(541)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 회전부(541)는 바디부(100)에 회전 가능하도록 설치되는 제1 캠부(541a)와, 제1 캠부(541a)로부터 연장되는 제1 삽입부(541b)를 포함할 수 있다. 제1 캠부(541a)는 일부가 돌출되도록 형성될 수 있으며, 돌출된 부분에 제1 삽입부(541b)가 연결될 수 있다. 이때, 제1 삽입부(541b)와 제1 캠부(541a)는 서로 직각을 형성할 수 있다. 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b)에 삽입되어 제1 가이드홀(531b)을 따라 제1 가이드홀(531b) 내부에서 선형 운동할 수 있다.

방향전환부(551,552)는 바디부(100)에 회전 가능하도록 연결될 수 있으며, 회전부(541,542)와 연결될 수 있다. 이때, 방향전환부(551,552)는 제1 회전부(541)와 연결되는 제1 방향전환부(551) 및 제2 회전부(542)와 연결되는 제2 방향전환부(552)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 방향전환부(551)와 제2 방향전환부(552)는 서로 동일 또는 유사하게 형성되므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 방향전환부(551)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

제1 방향전환부(551)는 제1 캠부(541a) 및 레그 어셈블리(미도시)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 방향전환부(551)는 바디부(100)를 기준으로 제1 캠부(541a)와 반대측 바디부(100)에 배치될 수 있다. 또한, 제1 방향전환부(551)는 일부는 원형으로 형성되고, 다른 일부는 원형으로 형성된 일부의 외면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 방향전환부(551)는 상기 레그 어셈블리와의 접촉 면적을 증대시킴으로써 상기 레그 어셈블리를 견고하게 고정시키는 것이 가능하다.

경로안내부(561,562)는 선형운동부(530)와 연결되어 선형운동부(530)의 선형운동을 가이드할 수 있다. 이때, 경로안내부(561,562)는 제1 선형운동부(531)가 선형 운동 가능하도록 배치되는 제1 경로안내부(561)와, 제2 선형운동부(532)가 선형 운동 가능하도록 배치되는 제2 경로안내부(562)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 경로안내부(561)과 제2 경로안내부(562)는 리니어 모션 가이드 형태로 형성될 수 있다. 이러한 제1 경로안내부(561)과 제2 경로안내부(562)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 제1 선형운동부(531)와 제2 선형운동부(532)의 운동을 각각 가이드하는 형태의 모든 구조 및 장치를 포함할 수 있다.

한편, 상기와 같은 방향전환장치(500)는 로봇(미도시)이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하거나 제3 모드에서 제2 모드로 변환하는 경우 작동할 수 있다. 이러한 경우 제1 선형운동부(531)와 제2 선형운동부(532)의 위치는 각 모드에 따라 상이할 수 있다. 예를 들면, 상기 로봇이 제2 모드로 보행하는 경우 제1 선형운동부(531)는 제1 가이드부(521) 상에서 도 12의 왼쪽에 배치될 수 있고, 제2 선형운동부(532)는 제2 가이드부(522) 상에서 도 12의 오른쪽에 배치될 수 있다. 반면, 상기 로봇이 제3 모드로 보행하는 경우 제1 선형운동부(531)는 제1 가이드부(521) 상에서 도 12의 오른쪽에 배치될 수 있고, 제2 선형운동부(532)는 제2 가이드부(522) 상에서 도 12의 왼쪽에 배치될 수 있다. 이때, 제1 선형운동부(531)와 제2 선형운동부(532)의 위치는 상기에 한정되는 것은 아니며, 각 모드에서 상기와 반대로 배치되는 것도 가능하다.

상기와 같이 상기 로봇이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하거나 제3 모드에서 제2 모드로 변환하는 경우 상기 레그 어셈블리는 바디부(100)를 중심으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 로봇이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하거나 제3 모드에서 제2 모드로 변환하는 경우 유사하게 동작하므로 이하에서는 상기 로봇이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

구체적으로 상기 로봇이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하는 경우 방향전환모터(511)가 작동할 수 있다. 방향전환모터(511)의 작동으로 제1 기어(512)가 회전하면, 서로 대향하도록 배치되어 제1 기어(512)와 각각 치합하는 제2 기어(513)가 회전할 수 있다. 제2 기어(513)는 제1 가이드부(521)와 제2 가이드부(522)를 각각 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 선형운동부(531)와 제2 선형운동부(532)는 각각 제1 가이드부(521) 및 제2 가이드부(522)를 따라 선형운동할 수 있다. 이때, 제1 선형운동부(531)와 제2 선형운동부(532)의 구동에 따라 상기 레그 어셈블리의 방향이 전환되는 방법은 서로 동일 또는 유사하므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 선형운동부(531)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

구체적으로 방향전환모터(511)가 작동하여 제1 선형운동부(531)가 제1 가이드부(521)를 따라 제1 가이드부(521)의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 경우 제1 돌기부(531a)는 제1 선형운동부(531)와 동일한 방향으로 선형운동할 수 있다. 이때, 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b) 내부에서 선형 운동할 수 있다. 예를 들면, 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b)을 따라 상승하거나 하강할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 선형운동부(531)가 도 9의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 경우 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b)을 따라 하강하고, 반대의 경우 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b)을 따라 상승하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같이 제1 삽입부(541b)가 제1 가이드홀(531b)을 따라 하강하는 경우 제1 삽입부(541b)는 제1 삽입부(541b)와 연결된 제1 캠부(541a)를 바디부(100)를 중심으로 회전시킬 수 있다. 제1 캠부(541a)가 회전하는 경우 제1 캠부(541a)에 연결된 제1 방향전환부(551)를 회전시킬 수 있다. 이때, 상기 레그 어셈블리의 관절부의 방향이 전환될 수 있다.

한편, 상기 로봇이 제3 모드에서 제2 모드로 변환하는 경우 상기와 반대로 수행될 수 있다. 예를 들면, 방향전환모터(511)가 작동하는 경우 방향전환모터(511)의 작동에 따라 제1 가이드부(521) 및 제2 가이드부(522)가 상기와 반대로 회전할 수 있다. 이때, 제1 선형운동부(531)는 도 12의 오른쪽에서 왼쪽으로 제1 가이드부(521)를 따라 이동하고, 제2 선형운동부(532)는 도 12의 왼쪽에서 오른쪽으로 제2 가이드부(522)를 따라 이동할 수 있다. 이러한 경우 제1 돌기부(531a)와 제2 돌기부(532a)도 선형 운동하고, 제1 삽입부(541b)와 제2 삽입부(542b)는 제1 돌기부(531a)와 제2 돌기부(532a) 내부를 선형 운동할 수 있다. 이때, 제1 캠부(541a)와 제2 캠부(542a)가 회전함으로써 제1 방향전환부(551)와 제2 방향전환부(552)를 회전시킬 수 있다.

상기와 같은 경우 제1 가이드홀(531b) 및 제2 가이드홀(532b)은 제1 삽입부(541b)와 제2 삽입부(542b)의 이동 경로를 제한할 수 있다. 구체적으로 제1 삽입부(541b)가 제1 가이드홀(531b)의 상단이나 하단에 배치되는 경우 제1 방향전환모터(511)가 지속적으로 작동하는 경우에도 제1 삽입부(541b)는 제1 가이드홀(531b)의 상단이나 하단에 걸려 더 이상 상승하거나 하강하지 못할 수 있다. 이러한 경우 제1 삽입부(541b)와 연결된 제1 캠부(541a)는 회전하지 않을 수 있다. 이때, 제1 가이드홀(531b)은 상기에서 설명한 바와 같이 장공 형태로 형성됨으로써 제1 캠부(541a)의 회전을 대략 90도 정도로 한정할 수 있다. 제2 가이드홀(532b)은 제1 가이드홀(531b)과 동일하게 제2 삽입부(542b)의 경로를 한정할 수 있다.

따라서 방향전환장치(500)는 간단한 구조를 통하여 레그 어셈블리(미도시)의 방향을 전환시키는 것이 가능하다. 또한, 방향전환장치(500)는 상기 레그 어셈블리의 회전 각도를 별도의 센서를 구비하지 않고도 일정 범위내에서 회전시키는 것이 가능하다. 방향전환장치(500)는 복수개의 상기 레그 어셈블리의 방향을 동시에 전환시키는 것이 가능하다.

도 13은 도 1에 도시된 로봇의 제1 모드를 보여주는 사시도이다.

도 13을 참고하면, 로봇(10)은 하기에서 설명할 제2 모드 또는 제3 모드로 보행하다가 제1 모드로 주행하는 것이 가능하다. 이때, 제1 모드는 평지, 도로, 건물 내부 등과 같이 평평한 지면이 있는 곳에서 로봇(10)이 이동하는 모드일 수 있다.

이러한 경우 레그 어셈블리(300)가 작동하여 주행부(200) 및 보조휠부(400)를 지면에 접촉시킬 수 있다. 구체적으로 제2 관절부(320)와 제3 관절부(330)가 작동하여 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이러한 경우 바디부(100)와 주행부(200)는 지면으로 하강할 수 있다. 이후 레그 어셈블리(300)는 주행부(200)를 지면에 접촉시키도록 상기와 같이 지속적으로 작동할 수 있다. 이때, 보조휠부(400)는 주행부(200)와 함께 지면에 접촉할 수 있다.

주행부(200)와 보조휠부(400)가 지면에 접촉하면, 레그 어셈블리(300)는 접철될 수 있다. 구체적으로 제2 관절부(320)는 제1 지지프레임(340)을 바디부(100)의 측면측으로 회전시킬 수 있으며, 제3 관절부(330)는 제2지지프레임(350)을 제1 지지프레임(340) 측으로 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 지지프레임(340)은 바디부(100)의 저면과 평행하도록 배열될 수 있다.

상기의 과정이 완료되면, 주행부(200)를 통하여 로봇(10)을 주행시킬 수 있다. 이때, 주행부(200)와 보조휠부(400)는 바디부(100)의 서로 상이한 부분에 배치됨으로써 로봇(10)의 주행 안정성을 확보할 수 있으며, 로봇(10)은 빠른 속도로 이동할 수 있다.

주행부(200)가 작동하는 경우 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)은 접철된 상태일 수 있다. 이때, 레그 어셈블리(300)는 지면으로부터 이격된 상태일 수 있다.

도 14는 도 13에 도시된 로봇의 제1 모드의 다른 형태를 보여주는 사시도이다.

도 14를 참고하면, 로봇(10)은 제1 모드로 주행하는 동안 그립퍼(360)를 통하여 물건을 파지할 수 있다. 또한, 로봇(10)은 제1 모드로 주행하는 동안 그립퍼(360)를 통하여 버튼 등을 누르는 것도 가능하다.

이러한 경우 상기 도 10에서 설명한 것과 같이 로봇(10)이 주행하는 동안 센서부(미도시)에서는 외부의 물건 및 버튼 등을 감지할 수 있다. 이때, 사용자로부터 신호가 입력되거나 기 설정된 데이터가 있는 경우 이에 따라 외부의 물건을 파지하거나 버튼을 누를 수 있다.

상기와 같이 그립퍼(360)를 작동시키기 위하여 그립퍼(360)가 배치된 레그 어셈블리(300)를 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 관절부(320)를 작동시켜 제1 지지프레임(340)을 회전시킬 수 있다. 또한, 제3 관절부(330)를 작동시켜 제2지지프레임(350)을 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)은 서로 일정 각도를 형성할 수 있으며, 다양한 위치에 배치될 수 있다.

상기와 같은 작동은 각 레그 어셈블리(300)에서 독립적으로 구현될 수 있다.

따라서 로봇(10)은 지면이 평평한 곳에서 신속하게 이동하는 것이 가능하며, 다양한 물건을 파지하여 이동시키거나 버튼을 조작하는 것이 가능하다. 또한, 로봇(10)은 주행함과 동시에 다양한 작업을 자유롭게 수행하는 것이 가능하다.

도 15는 도 1에 도시된 로봇의 제2 모드를 보여주는 사시도이다.

도 15를 참고하면, 로봇(10)은 제1 모드로 진행하다가 계단, 단차진 지형 등과 같이 험지를 만나는 경우 제2 모드로 작동하여 보행하는 것이 가능하다. 이때, 제2 모드는 4족보행 타입(mammal type)일 수 있다.

상기와 같이 로봇(10)이 제2 모드로 작동하기 위하여 상기에서 설명한 제1 모드에서 제2 모드로 변환할 수 있다. 구체적으로 제1 모드의 경우 레그 어셈블리(300)가 지면으로부터 이격된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제2 모드로 변환하기 위하여 레그 어셈블리(300)가 작동할 수 있다. 또한, 그립퍼(360)는 제1 파지부(361)와 제2 파지부(362)가 근접한 상태를 유지시킬 수 있다. 특히 그립퍼(360)는 상기 도 8과 동일한 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제1 마찰저감휠(368b)은 회전하지 않을 수 있다. 또한, 제2 마찰저감휠(380)도 브레이크에 의하여 회전하지 않는 상태를 유지할 수 있다.

레그 어셈블리(300)의 작동을 살펴보면, 제2 관절부(320)와 제3 관절부(330)를 작동시켜 제2지지프레임(350)의 끝단 또는 그립퍼(360)의 끝단을 지면에 접촉시킬 수 있다. 이후 제2 관절부(320)와 제3 관절부(330)를 작동시켜 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350) 사이의 각도를 조절함으로써 주행부(200) 및 바디부(100)를 지면으로부터 이격시킬 수 있다.

상기와 같이 바디부(100)가 지면으로부터 이격되면, 로봇(10)은 보행을 수행할 수 있다. 이때, 제2 관절부(320) 및 제3 관절부(330)는 기 설정된 값으로 제어됨으로써 로봇(10)의 이동을 구현할 수 있다. 상기와 같은 경우 마찰저감휠부(368)는 상기 도 9에서 설명한 바와 같이 고정될 수 있다.

도 16은 도 1에 도시된 로봇의 제3 모드를 보여주는 사시도이다.

도 16을 참고하면, 로봇(10)은 제2 모드에서 제3 모드로 변환하여 보행하는 것도 가능하다. 이때, 제3 모드는 곤충 등과 같은 타입과 같이 보행하는 동작일 수 있다. 예를 들면, 제3 모드는 스프러링 타입(sprawling type)의 보행을 구현하는 동작일 수 있다. 다른 실시예로써 제2 모드는 레그 어셈블리(300)를 스윙함으로써 보행하는 동작일 수 있다. 이때, 제3 모드는 상기에 한정되는 것은 아니며, 레그 어셈블리(300)가 바디부(100)의 측면으로부터 배치되어 로봇(10)이 보행하는 모든 형태를 포함할 수 있다.

한편, 로봇(10)이 제2 모드에서 제3 모드로 변환하여 보행하는 경우 방향전환장치(미도시)가 작동할 수 있다. 구체적으로 상기에서 설명한 바와 같이 방향전환모터(미도시)가 작동하여 제1 선형운동부(미도시)와 제2 선형운동부(미도시)를 선형 운동시키면 제1 방향전환부(미도시)와 제2 방향전환부(미도시)가 회전하여 각 레그 어셈블리(300)를 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 관절부(310)의 제1 회전축(미도시)는 바디부(100)의 전면 방향에서 바디부(100)의 하면 방향(또는 지면을 바라보는 방향)으로 배치될 수 있다.

이때, 제1 관절부(310)가 작동하여 제2 관절부(320)를 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제1 지지프레임(340)과 제2지지프레임(350)은 바디부(100)의 전면에서 바디부(100)의 측면으로 이동할 수 있다. 상기와 같은 경우 제2지지프레임(350)은 지면을 따라 이동할 수 있다. 이때, 제2지지프레임(350)의 끝단이 지면에 직접 접촉하는 경우 지면과 제2지지프레임(350) 사이의 마찰이 발생함으로써 제2지지프레임(350)이 쉽게 움직이지 못할 수 있다. 뿐만 아니라 제2지지프레임(350)과 지면 사이의 마찰력으로 인하여 제2지지프레임(350)에 과도한 부하가 발생함으로써 제1 관절부(310) 내지 제3 관절부(330)에 과부하가 발생하거나 레그 어셈블리(300) 자체가 뒤틀리는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우 상기에서 설명한 바와 같이 제1 마찰저감휠(368b)이 지면과 제2지지프레임(350) 사이에 배치됨으로써 제2지지프레임(350)의 이동 시 지면과의 마찰을 최소화할 수 있다. 특히 이러한 경우 그립퍼(360)는 상기 도 9에서 설명한 것과 같이 작동하여 제1 마찰저감휠(368b)가 자유롭게 회전하도록 할 수 있다. 또한, 제2 마찰저감휠(380)는 상기 브레이크가 해제됨으로써 자유롭게 회전할 수 있다.

상기와 같이 레그 어셈블리(300)의 배치가 완료되면, 제1 관절부(310)를 작동시켜 로봇(10)을 이동시키는 것이 가능하다. 이러한 경우 제1 마찰저감휠(368b)은 레그 어셈블리(300)의 작동 시 지면과의 마찰을 최소화시킴으로써 로봇(10)이 원활히 이동하도록 할 수 있다. 상기와 같은 경우 제1 마찰저감휠(368b)은 상기 도 10에서 설명한 바와 같이 자유롭게 회전하는 것이 가능하다.

상기와 같이 로봇(10)이 이동하는 경우 제2 관절부(320)와 제3 관절부(330)를 통하여 상기에서 설명한 제1 모드와 유사하게 로봇(10)이 보행하는 것도 가능하다. 이때, 제1 관절부(310), 제2 관절부(320) 및 제3 관절부(330)의 구동이 서로 연동됨으로써 로봇(10)의 보행 안정성을 확보할 수 있다.

상기와 같은 로봇(10)은 제3 모드에서 제2 모드로 변환하는 것도 가능하다. 이러한 경우 방향전환장치(500)는 상기와 반대로 작동할 수 있다. 예를 들면, 상기 방향전환모터가 작동하여 상기 제1 선형운동부와 상기 제2 선형운동부를 선형 운동시키면 상기 레그 어셈블리는 상기에서 설명한 것과 반대로 회전할 수 있다. 이때, 제1 관절부(310)의 제1 회전축은 바디부(100)의 하면으로부터 전면으로 배치될 수 있다. 또한, 상기와 같은 경우 그립퍼(360)의 제1 마찰저감휠(368b)이 지면에 떨어지지 않도록 제1 관절부(310) 내지 제3 관절부(330)가 기 설정된 구동을 구현하도록 작동할 수 있다. 이때, 제1 마찰저감휠(368b)은 상기에서 설명한 바와 같이 자유롭게 회전할 수 있다.

따라서 로봇(10)은 지형에 따라 적합한 모드로 변환함으로써 이동을 신속하게 할 수 있다. 또한, 로봇(10)은 모드 변환 시 지면과의 마찰력을 저감시킴으로써 로봇(10)에 가해지는 외력을 최소화할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10: 로봇 400: 보조휠부
100: 바디부 500: 방향전환장치
200: 주행부 510: 방향전환구동부
210: 주행휠 520: 가이드부
220: 주행구동부 530: 선형운동부
300: 레그 어셈블리 541: 제1 회전부
310: 제1 관절부 542: 제2 회전부
320: 제2 관절부 551: 제1 방향전환부
330: 제3 관절부 552: 제2 방향전환부
340: 제1 지지프레임 561: 제1 경로안내부
350: 제2지지프레임 562: 제2 경로안내부
360: 그립퍼 600: 전원부
370: 제4 관절부

Claims (22)

1. 바디부;
   복수개의 관절부를 구비하며, 상기 바디부에 회동 가능하도록 연결되고, 상기 바디부를 보행시키는 복수개의 레그 어셈블리;
   상기 복수개의 레그 어셈블리 중 적어도 하나의 끝단에 배치되어 지면을 지지하거나 물건을 파지 가능한 그립퍼; 및
   상기 바디부에 배치되며, 상기 복수개의 레그 어셈블리와 연결되어 상기 각 레그 어셈블리의 방향을 전환시키는 방향전환장치;를 포함하는
   상기 방향전환장치는,
   방향전환구동부;
   상기 방향전환구동부와 연결되어 회전하며, 상기 바디부에 배치되는 가이드부;
   상기 가이드부에 선형 운동 가능하도록 배치되는 선형운동부; 및
   상기 바디부에 회전 가능하도록 배치되어 상기 레그 어셈블리가 결합하고, 상기 선형운동부의 운동에 따라 회전하는 회전부;를 포함하는 로봇.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 레그 어셈블리는,
   상기 방향전환장치에 연결되며, 제1 방향을 기준으로 상기 레그 어셈블리를 회전시키는 제1 관절부;
   상기 제1 관절부의 제1 회전축에 연결되며, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 기준으로 상기 레그 어셈블리를 회전시키는 제2 관절부; 및
   상기 제2 관절부의 제2 회전축과 연결되는 제3 관절부;를 포함하는 로봇.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 각 레그 어셈블리는,
   상기 제3 관절부에 연결되는 제1 지지프레임; 및
   상기 제1 지지프레임과 회동 가능하도록 연결되며, 상기 제3 관절부와 연결되어 상기 제3 관절부의 작동에 따라 상기 제1 지지프레임과 각도를 형성하는 제2 지지프레임;을 더 포함하는 로봇.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제3 관절부는,
   제3 관절모터;
   상기 제3 관절모터에 연결되는 제3 관절메인감속기;
   상기 제3 관절메인감속기와 대향하도록 배치되어 상기 제3 관절메인감속기와 연결되는 제3 관절서브감속기; 및
   상기 제3 관절메인감속기와 상기 제3 관절서브감속기 사이에 배치되며, 상기 제3 관절서브감속기와 연결되어 상기 제3 관절모터의 구동력을 전달하는 제3 관절출력부;를 포함하는 로봇.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제3 관절출력부는,
   상기 제3 관절서브감속기의 출력단에 연결되는 구동스프라켓;
   상기 구동스프라켓에 설치되어 상기 구동스프라켓의 회전력을 전달하는 체인부; 및
   상기 체인부와 연결되며, 상기 체인부의 회전에 따라 회전하는 회전스프라켓;을 포함하는 로봇.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제3 관절출력부는,
   상기 체인부의 외면 일부에 배치되는 체인가이드부;를 더 포함하는 로봇.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제3 관절출력부는,
   상기 체인부의 외측에 배치되어 상기 체인부의 장력을 유지하는 장력유지부;를 더 포함하는 로봇.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 그립퍼는,
   상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제1 파지부;
   상기 제1 파지부에 대향하도록 배치되며, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제2 파지부;
   상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 사이에 배치되어 선형 운동하는 선형운동블록; 및
   상기 선형운동블록과 상기 제1 파지부를 연결하며, 상기 선형운동블록과 상기 제2 파지부를 연결하는 연결부;를 포함하는 로봇.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그립퍼는,
    상기 선형운동블록과 연결되며, 상기 선형운동블록을 선형 운동시켜 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부를 서로 이격시키거나 근접시키는 그립퍼구동부;를 더 포함하는 로봇.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 중 적어도 하나의 운동방향과 상기 선형운동블록의 운동방향은 서로 상이한 로봇.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 그립퍼는,
    상기 선형운동블록에 회전 가능하게 배치되는 제1 회전기어;
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제1 회전기어와 치합하여 회전하는 제2 회전기어; 및
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제2 회전기어와 연결되는 마찰저감휠부;를 더 포함하는 로봇.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 하나는 걸림부;를 포함하고,
    상기 제1 파지부 또는 상기 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 다른 하나는 상기 걸림부를 고정시키는 고정부;를 포함하는 로봇.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부에 배치되는 보조휠부;를 더 포함하는 로봇.
15. 삭제
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나는 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나의 외면으로부터 돌출되는 돌기부;
    상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 다른 하나는 상기 선형운동부 또는 상기 회전부 중 하나에 배치되며, 상기 돌기부에 삽입되어 상기 돌기부 내부를 선형 운동하는 삽입부;를 포함하고,
    상기 회전부는,
    상기 돌기부 또는 상기 삽입부 하나와 연결되며, 상기 바디부에 회전 가능하도록 배치되어 상기 삽입부의 선형 운동 시 회전하는 운동하는 캠부;를 포함하는 로봇.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 돌기부에는 상기 삽입부가 삽입되는 장공이 형성된 로봇.
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부에 배치되며, 구동휠을 구비하여 상기 구동휠이 선택적으로 지면에 접촉하여 상기 바디부를 주행시키는 주행부;를 더 포함하는 로봇.
19. 로봇의 레그 어셈블리의 끝단에 설치되는 그립퍼에 있어서,
    상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제1 파지부;
    상기 제1 파지부에 대향하도록 배치되며, 상기 레그 어셈블리에 회전 가능하도록 연결되는 제2 파지부;
    상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부 사이에 배치되어 선형 운동하는 선형운동블록;
    상기 선형운동블록과 상기 제1 파지부를 연결하며, 상기 선형운동블록과 상기 제2 파지부를 연결하는 연결부;
    상기 선형운동블록에 회전 가능하게 배치되는 제1 회전기어;
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제1 회전기어와 치합하여 회전하는 제2 회전기어; 및
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나에 회전 가능하도록 배치되며, 상기 제2 회전기어와 연결되는 마찰저감휠부;를 포함하는 그립퍼.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 선형운동블록과 연결되며, 상기 선형운동블록을 선형 운동시켜 상기 제1 파지부와 상기 제2 파지부를 서로 이격시키거나 근접시키는 그립퍼구동부;를 더 포함하는 그립퍼.
21. 삭제
22. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 파지부 또는 상기 제2 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 하나는 걸림부;를 포함하고,
    상기 제1 파지부 또는 상기 파지부 중 하나와 상기 마찰저감휠부 중 다른 하나는 상기 걸림부를 고정시키는 고정부;를 포함하는 그립퍼.

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