KR102465725B1 - Rotary actuator - Google Patents

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KR102465725B1
KR102465725B1 KR1020220001729A KR20220001729A KR102465725B1 KR 102465725 B1 KR102465725 B1 KR 102465725B1 KR 1020220001729 A KR1020220001729 A KR 1020220001729A KR 20220001729 A KR20220001729 A KR 20220001729A KR 102465725 B1 KR102465725 B1 KR 102465725B1
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KR
South Korea
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flexible
holder
flexible chamber
rotary actuator
Prior art date
Application number
KR1020220001729A
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Korean (ko)
Inventor
구자춘
이영민
이무헌
한민국
문형필
최혁렬
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
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    • B25J9/146—Rotary actuators
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Abstract

The present invention relates to a rotary actuator comprising: a lower holder part; an upper holder part arranged to face the lower holder part; a rotation part inserted into the lower holder part and passing through the upper holder part; a lower clutch part for connecting the lower holder part to the rotation part and allowing to rotation part to rotate in one direction; an upper clutch part for connecting the upper holder part to the rotation part and allowing the rotation part to rotate in the other direction; a flexible chamber part mounted on the lower holder part and the upper holder part and providing a rotational force while spirally expanding or contracting; and a supply part for deforming the flexible chamber part by adjusting the internal air pressure of the flexible chamber part. Therefore, the rotation of the rotation part in one direction can be maintained.

Description

회전 액추에이터{ROTARY ACTUATOR}Rotary actuator {ROTARY ACTUATOR}

본 발명은 회전 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 공급 유무에 따라 형상이 변형되면서 대상물의 일방향 회전을 유도하는 회전 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary actuator, and more particularly, to a rotary actuator that induces rotation of an object in one direction while changing its shape depending on whether fluid is supplied or not.

일반적으로 공압 인공 근육(Pneuamtic Artificial Muscle)은 직선 운동에 특화되어 있다. 공압 인공 근육을 사용하여 회전 운동을 만들어내기 위해서는 통상적으로 길항근(antagonistic) 배열을 사용하지만, 공압 인공 근육을 서로 연결하기 위해 쓰는 줄의 비선형성과 공간과 환경 등의 제약으로 실제 산업에서 쓰이기에 적절치 않다. 또한, 기존 공압 근육의 격자 무늬로 배열된 메쉬(mesh)를 한 방향의 사선 무늬로만 배치하여 회전 가능하도록 만든 공압 근육이 있다.In general, pneuamtic artificial muscles are specialized for linear motion. In order to create rotational motion using pneumatic artificial muscles, an antagonistic arrangement is usually used, but it is not suitable for use in the actual industry due to the non-linearity of the string used to connect the pneumatic artificial muscles and the limitations of space and environment. . In addition, there is a pneumatic muscle that is rotatable by arranging a mesh arranged in a grid pattern of the existing pneumatic muscle only in a diagonal pattern in one direction.

그러나, 종래의 액추에이터는 유체가 공급되면 유연체의 형상이 변형되면서 일방향으로 회전력을 제공하고, 유체가 제거되면 유연체가 원상 복귀되면서 타방향으로 회전력을 제공한다. 이로 인해 대상물을 일방향으로만 회전시키기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.However, conventional actuators provide rotational force in one direction while the shape of the flexible body is deformed when fluid is supplied, and provide rotational force in the other direction while returning the flexible body to its original state when the fluid is removed. Due to this, there is a problem that it is difficult to rotate the object in only one direction. Therefore, there is a need to improve this.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1639520호(2016.07.07 등록, 발명의 명칭: 공압식 인공근육 구동기)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1639520 (registered on July 7, 2016, title of the invention: pneumatic artificial muscle actuator).

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 유체의 공급 유무에 따라 형상이 변형되면서 대상물의 일방향 회전을 유도하는 회전 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary actuator that induces one-way rotation of an object while the shape is deformed according to the presence or absence of fluid supply.

본 발명에 따른 회전 액추에이터는: 하부홀더부; 상기 하부홀더부와 마주보도록 배치되는 상부홀더부; 상기 하부홀더부에 삽입되고, 상기 상부홀더부를 관통하는 회전부; 상기 하부홀더부와 상기 회전부를 연결하고, 상기 회전부의 일방향 회전을 허용하는 하부클러치부; 상기 상부홀더부와 상기 회전부를 연결하고, 상기 회전부의 타방향 회전을 허용하는 상부클러치부; 상기 하부홀더부와 상기 상부홀더부에 장착되고, 나선형으로 팽창되거나 수축되면서 회전력을 제공하는 유연챔버부; 및 상기 유연챔버부의 내부 공압을 조절하여 상기 유연챔버부를 변형시키는 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A rotary actuator according to the present invention includes: a lower holder part; an upper holder portion disposed to face the lower holder portion; a rotation unit inserted into the lower holder unit and penetrating the upper holder unit; a lower clutch unit connecting the lower holder unit and the rotation unit and allowing rotation of the rotation unit in one direction; an upper clutch unit connecting the upper holder unit and the rotation unit and allowing rotation of the rotation unit in another direction; flexible chambers mounted on the lower holder part and the upper holder part and providing rotational force while expanding or contracting spirally; And a supply unit for adjusting the internal air pressure of the flexible chamber unit to deform the flexible chamber unit; characterized in that it comprises a.

상기 하부홀더부는 상기 회전부가 안착되는 하부받침부; 상기 하부받침부에서 상방으로 연장되고, 상기 하부클러치부를 감싸는 하부지지부; 상기 하부지지부의 상측 개구된 부분을 커버하는 하부덮개부; 상기 하부덮개부와, 상기 하부지지부와, 상기 하부클러치부를 연결하는 하부고정부; 상기 하부받침부에서 하방으로 연장되는 하부돌기부; 및 상기 하부돌기부와 나사 결합되고, 상기 유연챔버부를 구속하는 하부결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The lower holder part includes a lower supporting part on which the rotating part is seated; a lower support portion extending upward from the lower support portion and surrounding the lower clutch portion; a lower cover covering an upper open portion of the lower support; a lower fixing portion connecting the lower cover portion, the lower support portion, and the lower clutch portion; a lower protrusion extending downward from the lower supporting portion; and a lower coupling portion screwed to the lower protrusion and restraining the flexible chamber portion.

상기 하부받침부와 상기 하부결합부에는 동심원을 갖도록 돌출되어 상기 유연챔버부와 밀착되는 하부압박부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it further comprises; the lower support portion and the lower coupling portion protrudes to have a concentric circle and is in close contact with the flexible chamber portion.

상기 상부홀더부는 상기 회전부가 관통되는 상부받침부; 상기 상부받침부에서 하방으로 연장되고, 상기 상부클러치부를 감싸는 상부지지부; 상기 상부지지부의 하측 개구된 부분을 커버하는 상부덮개부; 상기 상부덮개부와, 상기 상부지지부와, 상기 상부클러치부를 연결하는 상부고정부; 상기 상부받침부에서 상방으로 연장되는 상부돌기부; 및 상기 상부돌기부와 나사 결합되고, 상기 유연챔버부를 구속하는 상부결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The upper holder portion includes an upper supporting portion through which the rotating portion passes; an upper support portion extending downward from the upper support portion and surrounding the upper clutch portion; an upper cover portion covering the lower open portion of the upper support portion; an upper fixing portion connecting the upper cover portion, the upper support portion, and the upper clutch portion; an upper protrusion extending upward from the upper supporting portion; and an upper coupling portion screwed to the upper protrusion and restraining the flexible chamber portion.

상기 상부받침부와 상기 상부결합부에는 동심원을 갖도록 돌출되어 상기 유연챔버부와 밀착되는 상부압박부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it further comprises; the upper supporting portion and the upper coupling portion protrudes to have a concentric circle and is in close contact with the flexible chamber portion.

상기 유연챔버부는 상기 하부홀더부와 상기 상부홀더부에 고정되고, 유체가 주입됨에 따라 팽창되는 제1유연부; 및 상기 제1유연부에 방사상으로 와선형을 이루도록 배치되고, 상기 제1유연부의 팽창시 상기 제1유연부를 회전시키는 복수의 제2유연부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flexible chamber part includes a first flexible part fixed to the lower holder part and the upper holder part and expanded as fluid is injected; and a plurality of second flexible parts arranged radially on the first flexible part to form a spiral shape, and rotating the first flexible part when the first flexible part expands.

상기 공급부는 상기 유연챔버부에 연결되는 공급라인부; 및 상기 공급라인부에 연결되고, 공압을 조절하는 공급조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The supply unit includes a supply line unit connected to the flexible chamber unit; and a supply control unit connected to the supply line unit and adjusting air pressure.

본 발명에 따른 회전 액추에이터는: 상기 회전 액추에이터가 직렬로 연결되어 연속적인 회전력을 제공하는 것을 특징으로 한다.The rotary actuator according to the present invention is characterized in that the rotary actuators are connected in series to provide continuous rotational force.

본 발명에 따른 회전 액추에이터는 하부클러치부와 상부클러치부가 방향에 따라 회전부의 회전을 선택적으로 허용함으로써, 공급부를 통해 유연챔버부 내부가 팽창하거나 수축됨에 따라 회전부가 일방향으로 회전될 수 있다.The rotary actuator according to the present invention selectively allows rotation of the rotation unit according to the direction of the lower clutch unit and the upper clutch unit, so that the rotation unit can be rotated in one direction as the inside of the flexible chamber unit expands or contracts through the supply unit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부홀더부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부홀더부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연챔버부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공급부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터에서 유연챔버부가 팽창되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터에서 유연챔버부가 수축되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 액추에이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a lower holder according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing an upper holder part according to an embodiment of the present invention.
4 is a view schematically showing a flexible chamber unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing a supply unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a view schematically showing a state in which the flexible chamber unit expands in the rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing a state in which the flexible chamber part is contracted in the rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically illustrating a rotary actuator according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 회전 액추에이터의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a rotary actuator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)는 하부홀더부(10), 상부홀더부(20), 회전부(30), 하부클러치부(40), 상부클러치부(50), 유연챔버부(60), 공급부(70)를 포함한다.1 is a diagram schematically illustrating a rotary actuator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the rotary actuator 1 according to an embodiment of the present invention includes a lower holder part 10, an upper holder part 20, a rotating part 30, a lower clutch part 40, and an upper clutch part ( 50), a flexible chamber unit 60, and a supply unit 70.

하부홀더부(10)는 고정체인 베이스부(100)에 결합되고, 상부홀더부(20)는 하부홀더부(10)와 마주보도록 배치된다. 일예로, 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)는 상하로 마주보도록 배치될 수 있다.The lower holder part 10 is coupled to the fixed base part 100, and the upper holder part 20 is disposed to face the lower holder part 10. For example, the lower holder part 10 and the upper holder part 20 may be arranged to face each other vertically.

회전부(30)는 하부홀더부(10)에 삽입되고, 상부홀더부(20)를 관통한다. 일예로, 회전부(30)는 하부가 하부홀더부(10)에 안착되고, 상부가 상부홀더부(20)를 관통하여 외부로 노출될 수 있다. 이러한 회전부(30)의 상단부는 출력단이 될 수 있다.The rotating part 30 is inserted into the lower holder part 10 and passes through the upper holder part 20 . For example, the lower part of the rotating part 30 may be seated on the lower holder part 10 and the upper part may pass through the upper holder part 20 and be exposed to the outside. The upper end of the rotation unit 30 may be an output end.

하부클러치부(40)는 하부홀더부(10)와 회전부(30)를 연결하고, 회전부(30)의 일방향 회전을 허용한다. 일예로, 하부클러치부(40)는 하부홀더부(10)와 회전부(30) 사이에 배치될 수 있다. 하부클러치부(40)는 하부홀더부(10)에 결합되고, 회전부(30)에 선택적으로 맞물릴 수 있다. 이로 인해, 회전부(30)의 일방향 회전시 하부클러치부(40)와 회전부(30)가 맞물리지 않아 회전부(30)의 일방향 회전을 허용할 수 있다. 그리고, 회전부(30)의 타방향 회전시 하부클러치부(40)와 회전부(30)가 맞물리므로 회전부(30)의 타방향 회전을 제한할 수 있다. 하부클러치부(40)로는 원웨이 클러치 베어링이 사용될 수 있으며, 그 외, 일방향 회전력을 전달하기 위한 다양한 부품이 채택될 수 있다.The lower clutch part 40 connects the lower holder part 10 and the rotating part 30 and allows the rotating part 30 to rotate in one direction. For example, the lower clutch part 40 may be disposed between the lower holder part 10 and the rotating part 30 . The lower clutch part 40 is coupled to the lower holder part 10 and can be selectively engaged with the rotating part 30 . Due to this, when the rotation unit 30 rotates in one direction, the lower clutch unit 40 and the rotation unit 30 do not engage, allowing the rotation unit 30 to rotate in one direction. In addition, since the lower clutch part 40 and the rotating part 30 are engaged when the rotating part 30 rotates in another direction, rotation of the rotating part 30 in another direction can be restricted. A one-way clutch bearing may be used as the lower clutch unit 40, and other various parts for transmitting one-way rotational force may be employed.

상부클러치부(50)는 상부홀더부(20)와 회전부(30)를 연결하고, 회전부(30)의 타방향 회전을 허용한다. 일예로, 상부클러치부(50)는 상부홀더부(20)와 회전부(30) 사이에 배치될 수 있다. 상부클러치부(50)는 상부홀더부(20)에 결합되고, 회전부(30)에 선택적으로 맞물릴 수 있다. 이로 인해, 상부클러치부(50)와 회전부(30)가 맞물리지 않는 경우, 상부클러치부(50)는 회전부(30)와 간섭되지 않고 상부홀더부(20)와 일방향 회전될 수 있다. 그리고, 상부클러치부(50)와 회전부(30)가 맞물리는 경우, 상부홀더부(20)와 상부클러치부(50)가 타방향 회전될 때 회전부(30)도 타방향 회전될 수 있다. 상부클러치부(50)로는 원웨이 클러치 베어링이 사용될 수 있으며, 그 외, 일방향 회전력을 전달하기 위한 다양한 부품이 채택될 수 있다.The upper clutch part 50 connects the upper holder part 20 and the rotating part 30 and allows the rotating part 30 to rotate in another direction. For example, the upper clutch part 50 may be disposed between the upper holder part 20 and the rotating part 30 . The upper clutch part 50 is coupled to the upper holder part 20 and can be selectively engaged with the rotating part 30 . Due to this, when the upper clutch part 50 and the rotating part 30 do not engage, the upper clutch part 50 can be rotated in one direction with the upper holder part 20 without interfering with the rotating part 30 . Also, when the upper clutch part 50 and the rotating part 30 are engaged, when the upper holder part 20 and the upper clutch part 50 are rotated in another direction, the rotating part 30 may also be rotated in another direction. A one-way clutch bearing may be used as the upper clutch unit 50, and other various parts for transmitting rotational force in one direction may be employed.

유연챔버부(60)는 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)에 장착되고, 나선형으로 팽창되거나 수축되면서 회전력을 제공한다. 그리고, 공급부(70)는 유연챔버부(60)의 내부 공압을 조절하여 유연챔버부(60)를 변형시킨다. 일예로, 유연챔버부(60)는 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)를 감싼 상태를 유지하고, 공압이 제거되면 수축되면서 회전력을 제공하고, 공압이 공급되면 팽창되면서 회전력을 제공할 수 있다.The flexible chamber part 60 is mounted on the lower holder part 10 and the upper holder part 20, and provides rotational force while expanding or contracting in a spiral manner. In addition, the supply unit 70 deforms the flexible chamber unit 60 by adjusting the internal air pressure of the flexible chamber unit 60 . For example, the flexible chamber part 60 maintains a state of wrapping the lower holder part 10 and the upper holder part 20, contracts when air pressure is removed, provides rotational force, and expands when air pressure is supplied, providing rotational force. can do.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부홀더부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하부홀더부(10)는 하부받침부(11)와, 하부지지부(12)와, 하부덮개부(13)와, 하부고정부(14)와, 하부돌기부(15)와, 하부결합부(16)를 포함한다.2 is a view schematically showing a lower holder according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the lower holder part 10 according to an embodiment of the present invention includes a lower support part 11, a lower support part 12, a lower cover part 13, and a lower fixing part 14. and a lower protrusion 15 and a lower coupling part 16.

하부받침부(11)는 원판 형상을 하고 회전부(30)가 안착된다. 하부지지부(12)는 하부받침부(11)에서 상방으로 연장되고, 하부클러치부(40)를 감싼다. 일예로, 하부지지부(12)는 단면이 링 형상을 하여 상측이 개구된 형상을 할 수 있다.The lower supporting part 11 has a disk shape and the rotating part 30 is seated thereon. The lower support portion 12 extends upward from the lower support portion 11 and surrounds the lower clutch portion 40 . For example, the lower support portion 12 may have a ring shape in cross section and an open top.

하부덮개부(13)는 하부지지부(12)의 상측 개구된 부분을 커버한다. 일예로, 하부덮개부(13)의 가장자리는 하부지지부(12)의 외측을 커버하도록 연장될 수 있다.The lower cover part 13 covers the upper open part of the lower support part 12 . For example, the edge of the lower cover portion 13 may extend to cover the outside of the lower support portion 12 .

하부고정부(14)는 하부덮개부(13)와, 하부지지부(12)와, 하부클러치부(40)를 연결한다. 일예로, 하부고정부(14)는 볼트 체결 방식으로 하부덮개부(13)와, 하부지지부(12)와, 하부클러치부(40)를 일체로 연결할 수 있다.The lower fixing part 14 connects the lower cover part 13, the lower support part 12, and the lower clutch part 40. For example, the lower fixing part 14 may integrally connect the lower cover part 13, the lower support part 12, and the lower clutch part 40 by a bolt fastening method.

하부돌기부(15)는 하부받침부(11)에서 하방으로 연장된다. 일예로, 하부돌기부(15)는 원통 형상을 하고, 베이스부(100)에 결합되어 고정될 수 있다.The lower protrusion 15 extends downward from the lower supporting portion 11 . For example, the lower protrusion 15 may have a cylindrical shape and be coupled to and fixed to the base portion 100 .

하부결합부(16)는 하부돌기부(15)와 나사 결합되고, 유연챔버부(60)를 구속한다. 일예로, 하부결합부(16)는 중앙부에 홀이 형성되는 원판 형상을 하고, 중앙부는 하부돌기부(15)와 나사 결합될 수 있다. 하부결합부(16)는 하부판부(11)와 마주보도록 배치되고, 이들 사이에 유연챔버부(60)가 압입되어 고정될 수 있다.The lower coupling portion 16 is screwed to the lower protrusion 15 and constrains the flexible chamber portion 60 . For example, the lower coupling portion 16 has a disk shape in which a hole is formed in the central portion, and the central portion may be screwed to the lower protrusion 15 . The lower coupling part 16 is disposed to face the lower plate part 11, and the flexible chamber part 60 may be press-fitted and fixed therebetween.

이때, 유연챔버부(60)에 대한 구속력을 향상시키기 위해 하부받침부(11)와 하부결합부(16)에는 동심원을 갖도록 돌출되는 하부압박부(17)가 형성될 수 있다. 이러한 하부압박부(17)는 단면이 톱니 형상을 하여 지름방향으로 유연챔버부(60)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.At this time, in order to improve the binding force for the flexible chamber portion 60, the lower support portion 11 and the lower coupling portion 16 may be formed with a lower compression portion 17 protruding to have a concentric circle. The lower pressing portion 17 has a sawtooth cross section and can prevent the flexible chamber portion 60 from escaping in the radial direction.

그리고, 하부지지부(12)와 회전부(30) 사이에는 하부베어링부(18)가 추가 장착되어 하중을 지지할 수 있다. 일예로, 하부베어링부(18)는 하부클러치부(40)를 받쳐줄 수 있다.In addition, a lower bearing part 18 is additionally mounted between the lower support part 12 and the rotating part 30 to support a load. For example, the lower bearing part 18 may support the lower clutch part 40 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부홀더부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부홀더부(20)는 상부받침부(21)와, 상부지지부(22)와, 상부덮개부(23)와, 상부고정부(24)와, 상부돌기부(25)와, 상부결합부(26)를 포함한다.3 is a view schematically showing an upper holder part according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the upper holder part 20 according to an embodiment of the present invention includes an upper support part 21, an upper support part 22, an upper cover part 23, and an upper fixing part 24 And, it includes an upper protrusion 25 and an upper coupling portion 26.

상부받침부(21)는 원판 형상을 하고 회전부(30)가 관통된다. 상부지지부(22)는 상부받침부(21)에서 하방으로 연장되고, 상부클러치부(50)를 감싼다. 일예로, 상부지지부(22)는 단면이 링 형상을 하여 하측이 개구된 형상을 할 수 있다.The upper supporting portion 21 has a disk shape and the rotating portion 30 penetrates. The upper support portion 22 extends downward from the upper support portion 21 and surrounds the upper clutch portion 50 . For example, the upper support portion 22 may have a ring shape in cross section and an open lower side.

상부덮개부(23)는 상부지지부(22)의 하측 개구된 부분을 커버한다. 일예로, 상부덮개부(23)의 가장자리는 상부지지부(22)의 외측을 커버하도록 연장될 수 있다.The upper cover part 23 covers the lower open part of the upper support part 22 . For example, the edge of the upper cover portion 23 may extend to cover the outside of the upper support portion 22 .

상부고정부(24)는 상부덮개부(23)와, 상부지지부(22)와, 상부클러치부(50)를 연결한다. 일예로, 상부고정부(24)는 볼트 체결 방식으로 상부덮개부(23)와, 상부지지부(22)와, 상부클러치부(50)를 일체로 연결할 수 있다.The upper fixing part 24 connects the upper cover part 23, the upper support part 22, and the upper clutch part 50. For example, the upper fixing part 24 may integrally connect the upper cover part 23, the upper support part 22, and the upper clutch part 50 by a bolt fastening method.

상부돌기부(25)는 상부받침부(21)에서 상방으로 연장된다. 일예로, 상부돌기부(25)는 파이프 형상을 하여 회전부(30)를 통과시킬 수 있다.The upper protrusion 25 extends upward from the upper supporting portion 21 . For example, the upper protrusion 25 may have a pipe shape and pass the rotation unit 30 therethrough.

상부결합부(26)는 상부돌기부(25)와 나사 결합되고, 유연챔버부(60)를 구속한다. 일예로, 상부결합부(26)는 중앙부에 홀이 형성되는 원판 형상을 하고, 중앙부는 상부돌기부(25)와 나사 결합될 수 있다. 상부결합부(26)는 상부판부(21)와 마주보도록 배치되고, 이들 사이에 유연챔버부(60)가 압입되어 고정될 수 있다.The upper coupling portion 26 is screwed to the upper protrusion 25 and constrains the flexible chamber portion 60 . For example, the upper coupling portion 26 has a disk shape in which a hole is formed in the central portion, and the central portion may be screwed to the upper protrusion 25 . The upper coupling portion 26 is disposed to face the upper plate portion 21, and the flexible chamber portion 60 may be press-fitted and fixed therebetween.

이때, 유연챔버부(60)에 대한 구속력을 향상시키기 위해 상부받침부(21)와 상부결합부(26)에는 동심원을 갖도록 돌출되는 상부압박부(27)가 형성될 수 있다. 이러한 상부압박부(27)는 단면이 톱니 형상을 하여 지름방향으로 유연챔버부(60)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.At this time, in order to improve the restraining force for the flexible chamber unit 60, the upper support portion 21 and the upper coupling portion 26 may be formed with an upper compression portion 27 protruding to have a concentric circle. The upper pressing portion 27 has a serrated cross section and can prevent the flexible chamber portion 60 from escaping in the radial direction.

그리고, 상부지지부(22)와 회전부(30) 사이에는 상부베어링부(28)가 추가 장착되어 회전 하중을 지지할 수 있다. 일예로, 상부베어링부(28)는 상부클러치부(50)의 상방에 배치되고, 상부베어링부(28)와 상부클러치부(50) 사이에는 공압 누출을 방지하기 위한 상부실링부(29)가 배치될 수 있다.In addition, an upper bearing part 28 is additionally mounted between the upper support part 22 and the rotating part 30 to support the rotational load. For example, the upper bearing part 28 is disposed above the upper clutch part 50, and between the upper bearing part 28 and the upper clutch part 50 there is an upper sealing part 29 for preventing air pressure leakage. can be placed.

한편, 회전부(30)는 단일 형태로 제작되거나 복수개가 조립될 수 있다. 일예로, 회전부(30)는 하부홀더부(10)에 삽입되는 하부회전부(31)와, 상부홀더부(20)에 삽입되는 상부회전부(32)와, 하부회전부(31)와 상부회전부(32) 사이를 연결하고, 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)간의 간섭을 방지하기 위해 이들을 이격시키는 중간회전부(33)와, 상부회전부(32)에 연결되고 외부로 노출되어 회전력을 제공하는 출력회전부(34)를 포함할 수 있다. 중간회전부(33)는 하부클러치부(40)와 상부클러치부(50)를 지지할 수 있다.On the other hand, the rotation unit 30 may be manufactured in a single form or assembled in plurality. For example, the rotating part 30 includes a lower rotating part 31 inserted into the lower holder part 10, an upper rotating part 32 inserted into the upper holder part 20, a lower rotating part 31 and an upper rotating part 32 ), and to prevent interference between the lower holder part 10 and the upper holder part 20, it is connected to the middle rotating part 33 and the upper rotating part 32 that separate them, and is exposed to the outside to provide rotational force. It may include an output rotation unit 34 to. The intermediate rotation unit 33 may support the lower clutch unit 40 and the upper clutch unit 50 .

본 발명의 일 실시예에 따른 유연챔버부(60)는 제1유연부(61)와 제2유연부(62)를 포함한다. 이러한 유연챔버부(60)는 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)에 고정 설치되고, 유체가 주입됨에 따라 팽창되면서 회전된다. 이로 인해 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)에 회전력을 제공할 수 있다.The flexible chamber unit 60 according to an embodiment of the present invention includes a first flexible unit 61 and a second flexible unit 62 . The flexible chamber part 60 is fixedly installed to the lower holder part 10 and the upper holder part 20, and expands and rotates as fluid is injected. Due to this, it is possible to provide rotational force to the lower holder part 10 and the upper holder part 20 .

제1유연부(61)는 하부홀더부(10)와 상부홀더부(20)에 고정되고, 유체가 주입됨에 따라 팽창된다. 일예로, 유연라인부(61)는 압력에 의해 탄성적으로 팽창될 수 있는 엘라스토머(elastomer)로 형성될 수 있으며, 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 실리콘, 아미드 또는 나일론 등을 적어도 1종 이상 포함할 수 있다. The first flexible part 61 is fixed to the lower holder part 10 and the upper holder part 20, and expands as fluid is injected. For example, the flexible line part 61 may be formed of an elastomer that can be elastically expanded by pressure, and includes at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone, amide, or nylon. can include

복수개의 제2유연부(62)는 제1유연부(61)에 방사상으로 와선형을 이루도록 배치되고, 제1유연부(61)의 팽창시 제1유연부(61)를 회전시킨다. 일예로, 제2유연부(62)는 탄소섬유, 그래핀, 탄소나노튜브 및 탄소 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 복수의 제2유연부(62)가 제1유연부(61)를 와선형으로 지지하므로, 제1유연부(61)가 제2유연부(62)의 와선 형상을 따라 스파이럴 형태(spiral)로 회전되면서 팽창될 수 있다. The plurality of second flexible parts 62 are radially disposed on the first flexible part 61 in a spiral shape, and rotate the first flexible part 61 when the first flexible part 61 expands. For example, the second flexible part 62 may include at least one of carbon fiber, graphene, carbon nanotube, and carbon. Since the plurality of second flexible portions 62 support the first flexible portion 61 in a spiral shape, the first flexible portion 61 follows the spiral shape of the second flexible portion 62 in a spiral shape. It can expand as it rotates.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공급부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공급부(70)는 공급라인부(71)와 공급조절부(72)를 포함한다.5 is a view schematically showing a supply unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , a supply unit 70 according to an embodiment of the present invention includes a supply line unit 71 and a supply control unit 72 .

공급라인부(71)는 유연챔버부(60)에 연결되고, 공급조절부(72)는 공급라인부(71)에 연결되어 공압을 조절한다. 일예로, 공급라인부(71)의 일단부는 공급조절부(72)에 연결되고, 공급라인부(71)의 타단부는 유연챔버부(60)에 연결될 수 있다. 공급조절부(72)가 구동되면서 유연챔버부(60)에 유체가 주입되거나 배출될 수 있다. 유연챔버부(60)에 유체가 공급되면 유연챔버부(60)는 팽창하고, 유연채버부(60)에서 유체가 배출되면 유연챔버부(60)는 수축할 수 있다.The supply line part 71 is connected to the flexible chamber part 60, and the supply control part 72 is connected to the supply line part 71 to adjust the pneumatic pressure. For example, one end of the supply line unit 71 may be connected to the supply control unit 72 and the other end of the supply line unit 71 may be connected to the flexible chamber unit 60 . As the supply control unit 72 is driven, fluid may be injected into or discharged from the flexible chamber unit 60 . When the fluid is supplied to the flexible chamber unit 60, the flexible chamber unit 60 expands, and when the fluid is discharged from the flexible chamber unit 60, the flexible chamber unit 60 may contract.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터에서 유연챔버부가 팽창되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하여 유연챔버부(60)가 팽창될 때 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.Figure 6 is a view schematically showing a state in which the flexible chamber unit expands in the rotary actuator according to an embodiment of the present invention. An operating state when the flexible chamber unit 60 is inflated is described with reference to FIG. 6 as follows.

공급부(70)를 통해 유체가 유연챔버부(60)에 공급되면, 유연챔버부(60)가 팽창된다. 팽창되는 유연챔버부(60)는 평면에서 볼 때 시계반대방향으로 회전된다.When fluid is supplied to the flexible chamber unit 60 through the supply unit 70, the flexible chamber unit 60 is inflated. The expandable flexible chamber part 60 is rotated counterclockwise when viewed from the top.

유연챔버부(60)의 회전력은 상부홀더부(20)에 전달되어 상부홀더부(20)를 시계반대방향으로 회전시킨다. 이때, 상부클러치부(50)는 회전부(30)와 맞물리고, 하부클러치부(40)는 회전부(30)와 간섭되지 않는다. 이로 인해 회전부(30)는 상부클러치부(50)와 연동되어 시계반대방향으로 회전되고, 외부로 회전력을 출력할 수 있다.The rotational force of the flexible chamber unit 60 is transmitted to the upper holder unit 20 to rotate the upper holder unit 20 in a counterclockwise direction. At this time, the upper clutch part 50 is engaged with the rotating part 30, and the lower clutch part 40 does not interfere with the rotating part 30. Due to this, the rotation unit 30 is interlocked with the upper clutch unit 50 to be rotated in a counterclockwise direction, and rotational force can be output to the outside.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터에서 유연챔버부가 수축되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하여 유연챔버부(60)가 수축될 때 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.7 is a view schematically showing a state in which the flexible chamber part is contracted in the rotary actuator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, an operating state when the flexible chamber unit 60 is contracted will be described.

공급부(70)를 통해 유체가 유연챔버부(60)에서 배출되면, 유연챔버부(60)가 수축된다. 수축되는 유연챔버부(60)는 평면에서 볼 때 시계방향으로 회전된다.When the fluid is discharged from the flexible chamber unit 60 through the supply unit 70, the flexible chamber unit 60 is contracted. The flexible chamber part 60 to be contracted is rotated clockwise when viewed from the top.

유연챔버부(60)의 회전력은 상부홀더부(20)에 전달되어 상부홀더부(20)를 시계방향으로 회전시킨다. 이때, 상부클러치부(50)는 회전부(30)와 간섭되지 않고, 하부클러치부(40)는 회전부(30)와 맞물린다. 이로 인해 상부홀더부(20)가 유연챔버부(60)에 의해 시계방향으로 회전되더라도 회전부(30)에 회전력이 전달되지 않는다. 한편, 베이스부(100)에 고정된 하부홀더부(10)는 하부클러치부(40)를 통해 회전부(30)의 회전을 제한한다. 따라서, 회전부(30)는 유연챔버부(60)의 팽창시 회전된 상태를 유지할 수 있다.The rotational force of the flexible chamber unit 60 is transmitted to the upper holder unit 20 to rotate the upper holder unit 20 clockwise. At this time, the upper clutch part 50 does not interfere with the rotating part 30, and the lower clutch part 40 is engaged with the rotating part 30. Due to this, even if the upper holder portion 20 is rotated clockwise by the flexible chamber portion 60, rotational force is not transmitted to the rotating portion 30. Meanwhile, the lower holder part 10 fixed to the base part 100 limits the rotation of the rotating part 30 through the lower clutch part 40 . Therefore, the rotation unit 30 can maintain a rotated state when the flexible chamber unit 60 is inflated.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)는 공급부(70)를 통해 유체 공급 및 배출을 반복함에 따라 회전부(30)를 일방향으로 회전시키는 과정을 반복 수행할 수 있다.The rotary actuator 1 according to an embodiment of the present invention may repeatedly perform a process of rotating the rotating part 30 in one direction by repeating fluid supply and discharge through the supply part 70 .

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 액추에이터를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 액추에이터(2)는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)가 직렬로 연결되어 연속적인 회전력을 제공한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)는 2개가 서로 연결되고, 필요에 따라 3개 이상이 직렬로 연결될 수 있다.8 is a diagram schematically illustrating a rotary actuator according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8 , the rotational actuator 2 according to another embodiment of the present invention provides continuous rotational force by connecting the rotational actuator 1 according to one embodiment of the present invention in series. At this time, two rotary actuators 1 according to an embodiment of the present invention are connected to each other, and three or more may be connected in series as needed.

보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 액추에이터(2)는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)가 상하로 연결된다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)의 상세한 구조는 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.More specifically, the rotary actuator 2 according to another embodiment of the present invention is vertically connected to the rotary actuator 1 according to one embodiment of the present invention. At this time, since the detailed structure of the rotary actuator 1 according to an embodiment of the present invention is the same as described above, a description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 액추에이터(2)는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)가 상하로 한 쌍이 배치되므로, 각각의 회전 액추에이터(1)에 대한 공압 조절을 통해 회전부(30)가 멈추지 않고 연속적으로 회전될 수 있다. 즉, 하방에 배치되는 회전 액추에이터(1)에 구비된 유연챔버부(60)와 상방에 배치되는 회전 액추에이터(1)에 구비된 유연챔버부(60)가 번갈아 팽창 및 수축되는 과정을 반복함으로써, 회전부(30)의 연속적인 회전을 유도할 수 있다.On the other hand, since the rotary actuator 2 according to another embodiment of the present invention is disposed vertically, the rotary actuator 1 according to the embodiment of the present invention is arranged vertically, so that each rotary actuator 1 can be controlled by pneumatic pressure. The rotating part 30 can be continuously rotated without stopping. That is, by repeating the process of alternately expanding and contracting the flexible chamber unit 60 provided in the rotary actuator 1 disposed below and the flexible chamber unit 60 provided in the rotary actuator 1 disposed above, Continuous rotation of the rotating part 30 may be induced.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전 액추에이터(1)는 하부클러치부(40)와 상부클러치부(50)가 방향에 따른 회전부(30)의 회전을 선택적으로 허용함으로써, 공급부(70)를 통해 유연챔버부(60) 내부가 팽창하거나 수축됨에 따라 회전부(30)가 일방향으로 회전될 수 있다.The rotary actuator 1 according to an embodiment of the present invention is flexible through the supply part 70 by selectively allowing the rotation of the rotation part 30 according to the direction of the lower clutch part 40 and the upper clutch part 50. As the inside of the chamber unit 60 expands or contracts, the rotating unit 30 may rotate in one direction.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

10 : 하부홀더부 11 : 하부받침부
12 : 하부지지부 13 : 하부덮개부
14 : 하부고정부 15 : 하부돌기부
16 : 하부결합부 17 : 하부압박부
20 : 상부홀더부 21 : 상부받침부
22 : 상부지지부 23 : 상부덮개부
24 : 상부고정부 25 : 상부돌기부
26 : 상부결합부 27 : 상부압박부
30 : 회전부 40 : 하부클러치부
50 : 상부클러치부 60 : 유연챔버부
61 : 제1유연부 62 : 제2유연부
70 : 공급부 71 : 공급라인부
72 : 공급조절부10: lower holder part 11: lower supporting part
12: lower support 13: lower cover
14: lower fixing part 15: lower protrusion
16: lower coupling part 17: lower compression part
20: upper holder part 21: upper supporting part
22: upper support part 23: upper cover part
24: upper fixing part 25: upper protrusion
26: upper coupling part 27: upper compression part
30: rotating part 40: lower clutch part
50: upper clutch part 60: flexible chamber part
61: first flexible part 62: second flexible part
70: supply unit 71: supply line unit
72: supply control unit

Claims (8)

하부홀더부;
상기 하부홀더부와 마주보도록 배치되는 상부홀더부;
상기 하부홀더부에 삽입되고, 상기 상부홀더부를 관통하는 회전부;
상기 하부홀더부와 상기 회전부를 연결하고, 상기 회전부의 일방향 회전을 허용하는 하부클러치부;
상기 상부홀더부와 상기 회전부를 연결하고, 상기 회전부의 타방향 회전을 허용하는 상부클러치부;
상기 하부홀더부와 상기 상부홀더부에 장착되고, 나선형으로 팽창되거나 수축되면서 회전력을 제공하는 유연챔버부; 및
상기 유연챔버부의 내부 공압을 조절하여 상기 유연챔버부를 변형시키는 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
lower holder;
an upper holder portion disposed to face the lower holder portion;
a rotation unit inserted into the lower holder unit and penetrating the upper holder unit;
a lower clutch unit connecting the lower holder unit and the rotation unit and allowing rotation of the rotation unit in one direction;
an upper clutch unit connecting the upper holder unit and the rotation unit and allowing rotation of the rotation unit in another direction;
flexible chambers mounted on the lower holder part and the upper holder part and providing rotational force while expanding or contracting spirally; and
A rotary actuator comprising a; supply unit for adjusting the internal air pressure of the flexible chamber unit to deform the flexible chamber unit.
 제 1항에 있어서, 상기 하부홀더부는
상기 회전부가 안착되는 하부받침부;
상기 하부받침부에서 상방으로 연장되고, 상기 하부클러치부를 감싸는 하부지지부;
상기 하부지지부의 상측 개구된 부분을 커버하는 하부덮개부;
상기 하부덮개부와, 상기 하부지지부와, 상기 하부클러치부를 연결하는 하부고정부;
상기 하부받침부에서 하방으로 연장되는 하부돌기부; 및
상기 하부돌기부와 나사 결합되고, 상기 유연챔버부를 구속하는 하부결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the lower holder part
a lower supporting part on which the rotating part is seated;
a lower support portion extending upward from the lower support portion and surrounding the lower clutch portion;
a lower cover covering an upper open portion of the lower support;
a lower fixing portion connecting the lower cover portion, the lower support portion, and the lower clutch portion;
a lower protrusion extending downward from the lower supporting portion; and
A rotary actuator comprising a; lower coupling portion screwed to the lower protrusion and restraining the flexible chamber portion.
 제 2항에 있어서,
상기 하부받침부와 상기 하부결합부에는 동심원을 갖도록 돌출되어 상기 유연챔버부와 밀착되는 하부압박부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
According to claim 2,
The rotary actuator further comprises a; the lower support portion and the lower coupling portion protrudes to have a concentric circle and is in close contact with the flexible chamber portion.
 제 1항에 있어서, 상기 상부홀더부는
상기 회전부가 관통되는 상부받침부;
상기 상부받침부에서 하방으로 연장되고, 상기 상부클러치부를 감싸는 상부지지부;
상기 상부지지부의 하측 개구된 부분을 커버하는 상부덮개부;
상기 상부덮개부와, 상기 상부지지부와, 상기 상부클러치부를 연결하는 상부고정부;
상기 상부받침부에서 상방으로 연장되는 상부돌기부; 및
상기 상부돌기부와 나사 결합되고, 상기 유연챔버부를 구속하는 상부결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the upper holder part
an upper supporting portion through which the rotating portion passes;
an upper support portion extending downward from the upper support portion and surrounding the upper clutch portion;
an upper cover portion covering the lower open portion of the upper support portion;
an upper fixing portion connecting the upper cover portion, the upper support portion, and the upper clutch portion;
an upper protrusion extending upward from the upper supporting portion; and
A rotary actuator comprising a; upper coupling portion screwed to the upper protrusion and restraining the flexible chamber portion.
 제 4항에 있어서,
상기 상부받침부와 상기 상부결합부에는 동심원을 갖도록 돌출되어 상기 유연챔버부와 밀착되는 상부압박부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
According to claim 4,
The rotary actuator further comprises: an upper pressing part protruding to have a concentric circle at the upper support part and the upper coupling part and being in close contact with the flexible chamber part.
 제 1항에 있어서, 상기 유연챔버부는
상기 하부홀더부와 상기 상부홀더부에 고정되고, 유체가 주입됨에 따라 팽창되는 제1유연부; 및
상기 제1유연부에 방사상으로 와선형을 이루도록 배치되고, 상기 제1유연부의 팽창시 상기 제1유연부를 회전시키는 복수의 제2유연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the flexible chamber part
a first flexible part that is fixed to the lower holder part and the upper holder part and expands as fluid is injected; and
and a plurality of second flexible parts arranged radially on the first flexible part to form a spiral shape, and rotating the first flexible part when the first flexible part expands.
 제 1항에 있어서, 상기 공급부는
상기 유연챔버부에 연결되는 공급라인부; 및
상기 공급라인부에 연결되고, 공압을 조절하는 공급조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the supply unit
a supply line unit connected to the flexible chamber unit; and
A rotary actuator comprising a; supply control unit connected to the supply line unit and adjusting air pressure.
 제 1항에 있어서,
상기 회전 액추에이터가 직렬로 연결되어 연속적인 회전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 회전 액추에이터.
According to claim 1,
A rotary actuator, characterized in that the rotary actuators are connected in series to provide a continuous rotational force.
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