KR102485764B1 - Driving system based on thermal actuator and robot joint using the driving system and robot hand using the driving system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열구동기 기반의 구동 시스템 및 상기 열구동기 기반의 구동 시스템을 이용한 로봇관절 및 로봇손에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템은 풀리, 상기 풀리의 외주면에 장착되는 텐던 및 상기 텐던의 양단에 각각 연결되어 상기 텐던을 이동시키는 구동기를 포함하며 상기 구동기의 동작에 의해 상기 풀리를 회전시키는 구동 시스템에 있어서, 상기 텐던의 일단에 연결되는 제 1 구동기와 상기 텐던의 타단에 연결되는 제 2 구동기는 폴리머 파이버를 일 방향으로 감아 코일을 형성하여 인가되는 열에 의해 구동하는 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 와이어를 감아 코일을 형성하여 인가되는 열에 의해 구동하는 형상기억합금 기반 열구동기의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a thermal actuator-based drive system and a robot joint and a robot hand using the thermal actuator-based drive system. In a driving system including actuators connected to both ends of the tendon to move the tendon and rotating the pulley by operation of the actuator, a first actuator connected to one end of the tendon and connected to the other end of the tendon The second actuator is a polymer-based thermal actuator driven by heat applied by winding a polymer fiber in one direction to form a coil and a shape memory alloy-based thermal actuator driven by heat applied by winding a shape memory alloy wire to form a coil. It is characterized by being formed in combination.
Description
본 발명은 열구동기 기반의 구동 시스템 및 상기 열구동기 기반의 구동 시스템을 이용한 로봇관절 및 로봇손에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기를 조합하여 구동하는 열구동기 기반의 구동 시스템 및 상기 열구동기 기반의 구동 시스템을 이용한 로봇관절 및 로봇손에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal actuator-based driving system and a robot joint and a robot hand using the thermal actuator-based driving system, and more particularly, to a thermal actuator driving a combination of a polymer-based thermal actuator and a shape memory alloy-based thermal actuator. It relates to a robot joint and a robot hand using a drive system based on a base and a drive system based on the thermal actuator.
가열 및 냉각에 의해 동작하는 열구동기로 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기가 대표적으로 알려져 있다. As thermal actuators that operate by heating and cooling, polymer-based thermal actuators and shape memory alloy-based thermal actuators are representatively known.
폴리머 기반 열구동기는 폴리머 파이버를 꼬아서 코일을 만들어 열에 의해 구동하는 것으로 가벼운 무게로 큰 출력을 낼 수 있다. 또한, 폴리머 기반 열구동기는 가열 과정과 냉각 과정에서 히스테리시스가 작아 제어가 용이하다는 장점이 있다. 하지만, 제작 기술과 폴리머 특성의 한계로 응답 특성이 낮아 빠른 구동을 기대하기 힘들다는 단점이 있다. Polymer-based thermal actuators are made by twisting polymer fibers into coils and driven by heat, and can produce large output with light weight. In addition, the polymer-based thermal actuator has an advantage of easy control due to a small hysteresis in heating and cooling processes. However, there is a disadvantage in that it is difficult to expect fast operation due to low response characteristics due to limitations in manufacturing technology and polymer properties.
형상기억합금은 고온에서 어닐링(annealing)을 통해 형상을 기억하며 일정 온도 이상에서 기억된 형상으로 돌아가려는 성질을 가지고 있다. 이를 코일 형태로 감아 제작하면 열에 의해 큰 변위, 큰 힘을 낼 수 있는 형상기억합금 기반 열구동기로 활용할 수 있다. 또한, 형상기억합금 기반 열구동기는 금속의 특성에 의해 빠른 응답 특성을 가진다. 하지만, 코일 형태로 감아 제작하면 큰 변위를 출력할 수 있으나 히스테리시스가 커서 제어가 힘들다는 단점이 있다. Shape memory alloys have the property of memorizing their shapes through annealing at high temperatures and returning to their memorized shapes at a certain temperature or higher. If it is manufactured by winding it in the form of a coil, it can be used as a shape memory alloy-based thermal actuator that can generate large displacement and large force by heat. In addition, the shape memory alloy-based thermal actuator has a fast response characteristic due to the characteristics of the metal. However, if manufactured by winding in the form of a coil, a large displacement can be output, but there is a disadvantage in that control is difficult due to large hysteresis.
이와 같이, 상기 두 가지 종류의 열구동기는 여러 장점이 있음에도 불구하고 재료가 가지고 있는 특성에 의해 발생하는 필연적인 단점들이 있어서 로봇 등에 있어서 실제로 적용되어 활용되기가 어려웠다. As described above, although the above two types of thermal actuators have various advantages, they have inevitable disadvantages caused by the characteristics of materials, making it difficult to actually apply and utilize them in robots and the like.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기를 조합하여 구동 시스템을 형성하여 각각의 열구동기가 가지고 있는 장점을 살리되 단점을 보완하도록 하는 열구동기 기반의 구동 시스템 및 상기 열구동기 기반의 구동 시스템을 이용한 로봇관절 및 로봇손을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve such conventional problems, and to form a driving system by combining a polymer-based thermal actuator and a shape memory alloy-based thermal actuator to utilize the advantages of each thermal actuator while supplementing the disadvantages. It is to provide a thermal actuator-based driving system and a robot joint and a robot hand using the thermal actuator-based driving system.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 풀리, 상기 풀리의 외주면에 장착되는 텐던 및 상기 텐던의 양단에 각각 연결되어 상기 텐던을 이동시키는 구동기를 포함하며 상기 구동기의 동작에 의해 상기 풀리를 회전시키는 구동 시스템에 있어서, 상기 텐던의 일단에 연결되는 제 1 구동기와 상기 텐던의 타단에 연결되는 제 2 구동기는 폴리머 파이버를 일 방향으로 감아 코일을 형성하여 인가되는 열에 의해 구동하는 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 와이어를 감아 코일을 형성하여 인가되는 열에 의해 구동하는 형상기억합금 기반 열구동기의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열구동기 기반의 구동 시스템에 의해 달성될 수 있다. According to the present invention, a drive system comprising a pulley, a tendon mounted on an outer circumferential surface of the pulley, and a driver connected to both ends of the tendon to move the tendon and rotating the pulley by the operation of the driver In the above, the first actuator connected to one end of the tendon and the second actuator connected to the other end of the tendon form a coil by winding a polymer fiber in one direction, and a polymer-based thermal actuator and shape memory alloy driven by applied heat It can be achieved by a thermal actuator-based drive system characterized in that it is formed by a combination of a shape memory alloy-based thermal actuator driven by heat applied by winding a wire to form a coil.
여기서, 상기 제 1 구동기는 상기 폴리머 기반 열구동기로 형성되고, 상기 제 2 구동기는 상기 형상기억합금 기반 열구동기로 형성될 수 있다. Here, the first actuator may be formed as the polymer-based thermal actuator, and the second actuator may be formed as the shape memory alloy-based thermal actuator.
여기서, 상기 형상기억합금 기반 열구동기는 상기 풀리의 구동방향에 배치될 수 있다. Here, the shape memory alloy-based thermal actuator may be disposed in the driving direction of the pulley.
여기서, 상기 제 1 구동기는 상기 폴리머 기반 열구동기와 상기 형상기억합금 기반 열구동기가 병렬로 배치되어 형성될 수 있다. Here, the first actuator may be formed by arranging the polymer-based thermal actuator and the shape memory alloy-based thermal actuator in parallel.
여기서, 상기 제 2 구동기는 상기 폴리머 기반 열구동기와 상기 형상기억합금 기반 열구동기가 병렬로 배치되어 형성될 수 있다. Here, the second actuator may be formed by arranging the polymer-based thermal actuator and the shape memory alloy-based thermal actuator in parallel.
여기서, 상기 제 1 구동기는 상기 형상기억합금 기반 열구동기의 코일 내부에 상기 폴리머 기반 열구동기가 배치되는 형태로 형성될 수 있다. Here, the first actuator may be formed in a form in which the polymer-based thermal actuator is disposed inside the coil of the shape memory alloy-based thermal actuator.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 전술한 열구동기 기반의 구동 시스템; 일단에 상기 풀리가 고정되며 상기 구동기와 나란하게 고정 배치되는 제 1 링크; 및 상기 풀리에 고정되어 상기 풀리의 회전에 따라서 구동하는 제 2 링크를 포함하는 로봇 관절에 의해 달성될 수 있다. In addition, the above object, according to the present invention, the above-described thermal actuator-based drive system; a first link fixed to one end of the pulley and arranged in parallel with the driver; And it can be achieved by a robot joint including a second link fixed to the pulley and driven according to the rotation of the pulley.
여기서, 상기 풀리의 회전 각도를 측정하는 엔코더를 더 포함할 수 있다. Here, an encoder for measuring a rotational angle of the pulley may be further included.
여기서, 상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다. Here, a cooling unit for cooling the first actuator and the second actuator may be further included.
여기서, 상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기에 각각 고정되어 상기 제 1 구동기 및 상기 제 2 구동기에 작용하는 힘을 측정하는 로드셀을 더 포함할 수 있다. Here, a load cell fixed to the first actuator and the second actuator may be further included to measure forces applied to the first actuator and the second actuator.
여기서, 상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기의 일측에 배치되어 적외선으로 온도를 측정하는 적외선 온도센서를 더 포함할 수 있다. Here, an infrared temperature sensor disposed on one side of the first driver and the second driver to measure temperature with infrared light may be further included.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수의 손가락 마디부 및 상기 손가락 마디부 사이를 연결하는 손가락 구동 텐던의 움직임으로 각 손가락 마디부를 한꺼번에 구동시키는 로봇손의 손가락 기구; 및 전술한 열구동기 기반의 구동 시스템을 포함하며, 상기 손가락 구동 텐던은 상기 제 1 구동기 또는 상기 제 2 구동기 중 어느 하나에 연결되어 동작하는 로봇손에 의해 달성될 수 있다. In addition, the above object, according to the present invention, the finger mechanism of the robot hand for driving each knuckle at once by the movement of a plurality of knuckles and finger drive tendons connecting between the knuckles; and the above-described thermal actuator-based drive system, wherein the finger-driven tendon can be achieved by a robot hand connected to and operating either the first actuator or the second actuator.
상기한 바와 같은 본 발명의 열구동기 기반의 구동 시스템에 따르면 폴리머 기반 열구동기가 가지고 있는 응답 특성의 문제 및 형상기억합금 기반 구동기가 있는 제어 문제를 보완하여 구동하는 열기반의 구동 시스템을 구현할 수 있다는 장점이 있다. According to the thermal actuator-based drive system of the present invention as described above, the advantage of being able to implement a heat-based drive system that compensates for the problem of response characteristics of the polymer-based thermal actuator and the control problem of the shape memory alloy-based actuator. there is
또한, 기존에 모터와 펌프에 의해 무겁고 소음이 심한 기존의 의수/바이오닉암이 가지고 있는 문제를 해결할 수 있다는 장점도 있다. In addition, it has the advantage of being able to solve the problems of existing prosthetic arms/bionic arms that are heavy and noisy due to motors and pumps.
또한, 열기반 구동 시스템을 다양한 형태로 변형하여 실제 로봇 등에 적용할 수 있다는 장점도 있다. In addition, there is an advantage that the heat-based drive system can be transformed into various forms and applied to actual robots.
도 1과 도 2는 폴리머 기반 열구동기로만 구성된 구동 시스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 형상기억합금 기반 열구동기로만 구성된 구동 시스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 구동기를 실제 제작한 모습을 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 및 로봇 관절에 장착되는 구동 시스템의 개념도를 함께 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 구동기 구성을 보다 상세히 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손을 도시한 도면이다. 1 and 2 are diagrams illustrating an example of a driving system composed of only polymer-based thermal actuators.
3 is a diagram illustrating an example of a driving system composed of only shape memory alloy-based thermal actuators.
4 is a diagram showing a drive system based on a thermal actuator according to a first embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a drive system based on a thermal actuator according to a second embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a drive system based on a thermal actuator according to a third embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing a state in which the actuator of FIG. 6 is actually manufactured.
8 is a diagram showing a conceptual diagram of a robot joint and a driving system mounted on the robot joint according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating the driver configuration of FIG. 8 in more detail.
10 is a diagram showing a robot hand according to an embodiment of the present invention.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The specific details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 열구동기 기반의 구동 시스템 및 상기 열구동기 기반의 구동 시스템을 이용한 로봇관절 및 로봇손을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to drawings for explaining a thermal actuator-based driving system and a robot joint and a robot hand using the thermal actuator-based driving system according to embodiments of the present invention.
폴리머 기반 열구동기(도 1 내지 도 6에서 a로 표시)는 폴리우레탄 파이버와 같은 폴리머 파이버를 일방향으로 감아 꼬아서 코일 형태로 형성되는 구동기로, 폴리머 파이버에 열을 가하면 폴리머 파이버가 길이 방향으로는 수축하고 반경 방향으로는 확장하는 성질을 가져 상기 폴리머 파이버의 열변형에 의해 코일 형태의 폴리머 기반 열구동기는 수축하게 된다. 다시 냉각되면 코일 형태의 폴리머 기반 열구동기는 다시 신장하게 된다. The polymer-based thermal actuator (shown as a in FIGS. 1 to 6) is an actuator formed by winding and twisting a polymer fiber such as polyurethane fiber in one direction to form a coil. When heat is applied to the polymer fiber, the polymer fiber moves in the longitudinal direction. The polymer-based thermal actuator in the form of a coil contracts due to thermal deformation of the polymer fiber because it contracts and expands in the radial direction. When cooled again, the coil-shaped polymer-based thermal actuator will stretch again.
이때, 폴리머 기반 열구동기 외측에 배치되어 열을 발산하는 가열부를 구비하여 폴리머 기반 열구동기에 열을 가할 수 있다. 또는, 폴리머 기반 열구동기를 제작할 때 폴리머 파이버와 전기전도성 와이어를 함께 꼬아 제작하고 전기전도성 와이어에 전기를 공급하여 저항에 의한 발열에 의해 열을 발생하여 폴리머 기반 열구동기에 열을 가할 수도 있다. In this case, heat may be applied to the polymer-based thermal actuator by including a heating unit disposed outside the polymer-based thermal actuator to dissipate heat. Alternatively, when manufacturing the polymer-based thermal actuator, the polymer fiber and the electrically conductive wire may be twisted together, and electricity may be supplied to the electrically conductive wire to generate heat by heat generated by resistance, thereby applying heat to the polymer-based thermal actuator.
폴리머 기반 열구동기의 구성 및 동작 등과 관련하여서는 대한민국 등록특허 제2004931호에 상세히 설명되어 있으므로, 이에 관한 상세 설명은 생략하기로 한다. Since the configuration and operation of the polymer-based thermal actuator are described in detail in Korean Patent Registration No. 2004931, a detailed description thereof will be omitted.
다음, 본 발명에서 사용되는 형상기억합금 기반 열구동기(도 1 내지 도 6에서 b로 표기)는 형상기억합금 와이어를 감아 코일 형태로 형성되는 구동기로, 상기와 같이 제작된 형상기억합금 기반 열구동기에 열이 가해지면 코일 형태의 형상기억합금 기반 열구동기가 수축하게 된다. 다시 냉각되면 코일 형태의 형상기억합금 기반 열구동기는 다시 신장하게 된다. Next, the shape memory alloy-based thermal actuator (indicated by b in FIGS. 1 to 6) used in the present invention is an actuator formed in the form of a coil by winding a shape memory alloy wire, and the shape memory alloy-based thermal actuator manufactured as described above. When heat is applied to the coil, the shape memory alloy-based thermal actuator contracts. When cooled again, the shape memory alloy-based thermal actuator in the form of a coil elongates again.
전술한 형상기억합금 기반 열구동기의 구성 및 동작 등과 관련된 기술 내용도 공지된 기술이므로 이에 관한 상세 설명은 생략하기로 한다. Since the technical contents related to the configuration and operation of the above-described shape memory alloy-based thermal actuator are also known technologies, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템의 설명에 앞서, 이와 대비될 수 있는 열구동기 기반의 구동 시스템을 도 1 내지 도 3을 참조로 먼저 설명하기로 한다. Prior to the description of the thermal actuator-based driving system according to the present invention, a thermal actuator-based driving system that can be compared thereto will be first described with reference to FIGS. 1 to 3 .
도 1과 도 2는 폴리머 기반 열구동기로만 구성된 구동 시스템의 일 예를 도시하는 도면이고, 도 3은 형상기억합금 기반 열구동기로반 구성된 구동 시스템의 일 예를 도시하는 도면이다.1 and 2 are diagrams showing an example of a drive system composed of only polymer-based thermal actuators, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a drive system composed of a shape memory alloy-based thermal actuator.
도 1에 도시된 열구동기 시스템은 풀리(140), 텐던(130), 폴리머 기반 열구동기(110a, 120a)를 포함하여 구성된다. The thermal actuator system shown in FIG. 1 includes a
풀리(140)의 외주면에 텐던(130)이 장착되고, 텐던(130)의 양단에는 각각 폴리머 기반 열구동기(110a, 120a)가 연결된다. 폴리머 기반 열구동기(110a, 120a)의 상단은 고정된다. 이하의 설명에서는 풀리(140)를 중심으로 왼쪽에 있는 열구동기를 제 1 구동기(110)라하고 오른쪽에 있는 열구동기를 제 2 구동기(120)라 칭하며 설명하기로 한다. A
도면에서 제 1 구동기(110a)와 제 2 구동기(120a)는 단일 코일로 형성되어 있는 것을 도시하나, 제 1 구동기(110a)와 제 2 구동기(120a) 각각은 폴리머 기반 열구동기 번들로 구성될 수도 있다. In the drawing, the
제 1 구동기(110a) 또는 제 2 구동기(120a)가 압축 또는 신장되도록 동작시킬 때 제 1 구동기(110a) 및 제 2 구동기(120a)에 연결되는 텐던(130)이 이동하므로 텐넌(130)과 풀리(140) 사이의 마찰력에 의해 풀리(140)를 회전시킬 수가 있다. When the
도 1에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 구동기(110a)는 코일이 압축된 상태로 제 2 구동기(120a)는 코일이 신장된 상태로 초기 장착될 수 있는데, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 제 2 구동기(120a)에 열을 가하면 제 2 구동기(120a)가 압축되어 텐던(130)을 당기게 되고, 텐던(130)의 장력에 의해 제 1 구동기(110a)의 코일은 신장하게 된다. 이때, 텐던(130)이 이동함에 따라서 풀리(140)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.As shown in FIG. 1, the
반대로, 신장된 제 1 구동기(110a)에 열을 가하고 제 2 구동기(120a)를 냉각시키면 제 1 구동기(110a)가 압축되어 텐던(130)을 반대 방향으로 당기게 되고, 텐던(130)의 장력에 의해 압축된 제 2 구동기(120a)의 코일은 다시 도 1과 같이 신장하여 풀리(140)는 시계 방향으로 회전하여 원래 위치로 복귀할 수 있다. Conversely, when heat is applied to the stretched
이와 같이, 제 1 구동기(110a) 및 제 2 구동기(120a)의 동작으로 텐던(130)을 이동시켜 풀리(140)를 반시계 방향으로 회전시키거나 다시 최초 위치로 복귀시킬 수가 있다. In this way, the
도 1에서와 같이 제 1 구동기(110a)와 제 2 구동기(120a)를 모두 폴리머 기반 열구동기로 제작하는 경우 매우 가볍고 저렴하며 유연하지만 매우 큰 힘을 낼 수 있다는 장점이 있다. 또한, 히스테리시스가 비교적 적어 제어 성능이 뛰어나다는 장점도 있다. As shown in FIG. 1, when both the
하지만, 폴리머는 금속에 비해 열전도성이 현저히 낮아서 가열시키거나 가열되었던 열을 식히는데 시간이 많이 걸려 응답 특성이 낮다는 단점이 있다. 폴리머 파이버를 일방향으로 감아서 제작되는 폴리머 기반 열구동기는 일정한 성능으로 구동기를 제작하기가 어려워 다량으로 사용(번들 형태로 사용)하는 경우 제어 성능이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 도 1의 제 2 구동기(120a)와 같이 초기에 코일을 신장시키기 위한 장력이 크게 필요하며 번들로 다량으로 사용하는 경우 더 큰 장력이 필요하다. 따라서, 코일을 신장시키기 위해 필요한 힘은 구동에 방해를 하게 되며 풀리(140)에 큰 힘이 가해진다는 단점이 있다. However, the polymer has a disadvantage in that it has a low response characteristic because it takes a long time to heat or cool the heated heat because its thermal conductivity is significantly lower than that of metal. Polymer-based thermal actuators manufactured by winding polymer fibers in one direction have a disadvantage in that control performance is poor when used in large quantities (used in a bundle form) because it is difficult to manufacture actuators with constant performance. In addition, as in the
도 3의 구동 시스템은 도 1과 비교하여 제 1 구동기(110b)와 제 2 구동기(120b)가 모두 형상기억합금 기반 열구동기로 형성되는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 도 1과 동일하다. The driving system of FIG. 3 differs from that of FIG. 1 in that both the
형상기억합금 기반 열구동기는 온도 변화에 따라 상이 변화할 때 초기에 어닐링을 통해 만들어진 형상으로 돌아가려는 특성을 가진다. The shape memory alloy-based thermal actuator has a characteristic of returning to the shape initially created through annealing when the phase changes with temperature change.
형상기억합금 기반 열구동기는 가볍고 내구성이 뛰어나며 매우 큰 힘을 낼 수 있다는 장점이 있다. 비교적 일정한 특성을 가진 와이어를 감아 일정하게 열구동기를 제작할 수 있어서 제작이 용이하다. 또한, 금속의 높은 열전도 특징을 가지고 있으므로 온도 변화에 따른 반응이 빠르다는 장점도 있다. 또한, 초기에 코일을 신장시키기 위한 장력이 작아 구동을 방해하는 힘이 작다는 장점이 있다. Shape memory alloy-based thermal actuators have the advantage of being lightweight, durable, and capable of generating very large forces. It is easy to manufacture because it is possible to manufacture a thermal actuator uniformly by winding a wire with relatively constant characteristics. In addition, since it has the characteristics of high heat conduction of metal, there is also an advantage that the reaction according to the temperature change is fast. In addition, there is an advantage in that the force to hinder the driving is small because the tension for initially extending the coil is small.
하지만, 상변화를 이용한 구동 특성 때문에 히스테리시스가 커 제어가 어렵다는 문제가 있다. 또한, 열을 가하지 않으면 다시 돌아가려는 힘이 없어서 늘어진 상태를 유지하게 된다. 따라서, 양쪽의 구동기가 모두 신장되어 늘어지는 경우 텐던(130)이 늘어져 풀리(140)로부터 이탈하거나 양쪽의 구동기(110b, 120b)가 서로 닿아 통전하는 등의 문제가 발생할 수 있다. However, there is a problem in that control is difficult due to a large hysteresis due to driving characteristics using a phase change. In addition, if heat is not applied, there is no power to go back, so it remains in a stretched state. Therefore, when both actuators are stretched and stretched, problems such as the
따라서, 정밀한 제어를 위해서는 도 1의 구동 시스템이 적합하며, 정밀하지 않지만 큰 힘이 필요할 때에는 도 2의 구동 시스템이 적합하다. 하지만, 각각의 구동 시스템은 전술한 문제점을 가지게 된다. Therefore, the driving system of FIG. 1 is suitable for precise control, and the driving system of FIG. 2 is suitable when a large force is required although it is not precise. However, each driving system has the aforementioned problems.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조로 본 발명에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 설명하기로 한다. Hereinafter, a thermal actuator-based driving system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7 .
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템을 도시하는 도면이고, 도 7은 도 6의 구동기를 실제 제작한 모습을 보여주는 사진이다.4 is a diagram showing a drive system based on a thermal actuator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a drive system based on a thermal actuator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a thermal actuator-based drive system according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a photograph showing a state in which the actuator of FIG. 6 is actually manufactured.
본 발명에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템은 풀리(140), 텐던(130), 및 텐던(130)의 양단에 연결되는 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 풀리(140), 텐던(130), 제 1 구동기(110) 및 제 2 구동기(120)의 구성 및 동작은 도 1 내지 도 3을 참고로 전술한 내용과 동일하므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 단, 본 실시예에서 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)는 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기의 조합으로 형성된다. The thermal actuator-based drive system according to the present invention may include a
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템(100-1)을 도시하는데, 제 1 구동기(110a)는 폴리머 기반 열구동기로 형성되고 제 2 구동기(120b)는 형상기억합금 기반 열구동기로 형성된다. 4 shows a thermal actuator-based drive system 100-1 according to a first embodiment of the present invention, in which the
이때, 형상기억합금 기반 열구동기는 풀리(140)의 구동방향에 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 풀리(140)의 구동방향이라고 하면 일측 구동기는 압축된 상태로 타측 구동기는 신장된 상태로 초기에 배치된 상태에서 신장된 구동기가 압축되어 풀리(140)가 회전하는 방향을 의미한다. 도 4는 구동 시스템(100-1)의 초기 상태를 도시하는데, 우측의 제 2 구동기(120b)가 압축될 때 풀리(140)가 회전하는 반시계 방향이 풀리(140)의 구동방향이 된다. At this time, it is preferable that the shape memory alloy-based thermal actuator is disposed in the driving direction of the
이와 같이, 풀리(140)의 구동방향에 위치하는 제 2 구동기(120b)는 형상기억합금 기반 열구동기로 형성되고 반대쪽 제 1 구동기(110a)는 폴리머 기반 열구동기로 형성되는 것이 바람직하다. 형상기억합금 기반 열구동기는 코일을 신장시키기 위해 큰 힘이 필요하지 않으므로 풀리(140)에 가해지는 힘의 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 반대쪽의 폴리머 기반 열구동기의 개수(번들로 형성하는 경우)를 줄일 수 있어 구동시 방해받는 힘 또한 작아진다. 또한, 폴리머 기반 열구동기에 의한 탄성으로 양 방향으로 항상 힘이 가해져 있어서 형상기억합금 기반 구동기가 늘어져 텐던(130)이 풀리(140)를 이탈하는 문제 또한 보완될 수 있다. 나아가, 형상기억합금 기반 구동기의 히스테리시스에 의한 제어 문제는 반대측의 폴리머 기반 열구동기의 구동으로 보완하여 보다 정밀한 제어가 가능할 수 있다. As such, it is preferable that the
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열구동기 기반의 구동 시스템(100-2)을 도시하는데, 제 1 구동기(110a, 110b)는 폴리머 기반 열구동기(110a)와 형상기억합금 기반 열구동기(110b)가 병렬로 배치된 형태로 형성된다. 또한, 제 2 구동기(120a, 120b)도 제 1 구동기(110a, 110b)와 마찬가지로 폴리머 기반 열구동기(120a)와 형상기억합금 기반 열구동기(120b)가 병렬로 배치된 형태로 형성될 수 있다. 5 shows a thermal actuator-based drive system 100-2 according to a second embodiment of the present invention, wherein the
제 1 구동기(110a, 110b)와 제 2 구동기(120a, 120b)를 동작시킬 때 각 구동기를 구성하는 형상기억합금 기반 열구동기와 폴리머 기반 열구동기를 함께 동작시켜 형상기억합금 기반 열구동기의 힘을 보조 받으며 폴리머 기반 열구동기로 안정적인 제어를 수행할 수가 있다. When the
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열구동 기반의 구동 시스템(100-3)을 도시하는데, 본 실시예에서 제 1 구동기(110c)는 형상기억합금 기반 열구동기(110b)의 코일 내부에 폴리머 기반 열구동기(110a)가 배치되는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 구동기(120c)도 제 1 구동기(110c)와 마찬가지로 형상기억합금 기반 열구동기(120b)의 코일 내부에 폴리머 기반 열구동기(120a)가 배치되는 형태로 형성될 수 있다.6 shows a thermal drive-based drive system 100-3 according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
이와 같이 제 1 구동기(110c) 또는 제 2 구동기(120c)를 배치시키는 경우, 전술한 제 2 실시예와 같이 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기를 병렬로 배치시키는 효과를 달성함과 동시에 구동기(110c, 120c)의 집적도를 향상시킬 수가 있다. 나아가, 인접하는 폴리머 기반 열구동기와 형상기억합금 기반 열구동기 사이에 열교환이 용이해서 구동 효율 또한 향상시킬 수 있다. In this way, when the
이하, 도 4 내지 도 7을 참조로 전술한 본 발명의 열구동기 기반의 구동 시스템(100-1, 100-2, 100-3)을 이용한 로봇 관절(200) 및 로봇손(300)을 설명하기로 한다. Hereinafter, to describe the robot joint 200 and the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 및 로봇 관절에 장착되는 구동 시스템의 개념도를 함께 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 구동기 구성을 보다 상세히 설명하는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손을 도시한 도면이다. 8 is a diagram showing a conceptual diagram of a robot joint and a driving system mounted on the robot joint according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram explaining the actuator configuration of FIG. 8 in more detail, and FIG. It is a drawing showing a robot hand according to an embodiment of the invention.
도 8에 도시되어 있는 것과 같이 본 발명에 따른 로봇 관절(200)은 관절 운동을 하는 로봇팔, 로봇 다리 등에 응용되어 사용될 수 있다. As shown in FIG. 8, the robot joint 200 according to the present invention may be applied and used to a robot arm or a robot leg performing joint motion.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(200)은 도 4 내지 도 7을 참조로 전술한 열구동기 기반 구동 시스템(100-1, 100-2, 100-3), 제 1 링크(210) 및 제 2 링크(220)를 포함하여 구성될 수 있다. The robot joint 200 according to an embodiment of the present invention includes the above-described thermal actuator-based drive systems 100-1, 100-2, and 100-3 with reference to FIGS. 4 to 7, the
제 1 링크(210)는 일단은 고정되고 타단에는 열구동기 기반 구동 시스템(100-1, 100-2, 100-3)을 구성하는 풀리(140)가 회전 가능하게 장착된다. 이때, 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)는 제 1 링크(210)를 사이에 두고 양측에 나란하게 배치될 수 있다.One end of the
제 2 링크(220)는 풀리(140)에 고정되어 풀리(140)가 회전함에 따라서 풀리(140)의 중심을 기준으로 회전 운동을 한다. 따라서, 전술한 바와 같이 제 2 구동기(120)가 압축될 때 풀리(140)가 반시계 방향으로 회전하여 풀리(140)에 연결된 제 2 링크(220)를 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 반대로, 제 1 구동기(110)를 압축시키고 제 2 구동기(120)를 신장시켜 풀리(140)를 시계 방향으로 회전시켜 원래 위치로 복귀시킬 수가 있다. 따라서, 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)의 동작에 따라서 소정의 각도 범위로 제 2 링크(220)를 양방향으로 구동시킬 수 있다. 도면에서는 도 4의 열구동기 기반 구동 시스템(100-1)을 이용한 구성을 도시하나, 전술한 도 5 및 도 6의 열구동기 기반 구동 시스템(100-2, 100-3)을 사용할 수도 있다. The
도시되어 있지 않지만, 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)를 동작시키는 가열부가 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 제 1 구동기(110) 및 제 2 구동기(120) 일측에 별도의 발열 수단을 부가하거나 제 1 구동기(110) 및 제 2 구동기(120)에 전기를 가하여 저항에 의한 발열로 열을 가하는 방법을 사용할 수 있다. Although not shown, a heating unit for operating the
또한, 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)의 일측에는 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)를 냉각시키는 냉각부(150)가 형성될 수 있다. 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)는 자연 냉각되도록 형성될 수도 있으나, 별도의 냉각부(150)를 구비하여 압축된 구동기를 보다 빠르게 이완시킬 수 있다. 상기 냉각부(150)는 쿨링팬으로 형성될 수 있다. In addition, a
또한, 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)에는 제 1 구동기(110) 및 제 2 구동기(120)에 작용하는 힘의 크기를 측정하는 로드셀(170)이 각각 형성될 수 있다. 도시되어 있는 것과 같이 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)의 고정단 쪽에 로드셀(170)이 배치될 수 있다. In addition, the
또한, 풀리(140)의 회전 각도를 측정하는 엔코더가 형성되어 제 2 링크(220)의 위치를 파악할 수 있다. In addition, an encoder for measuring the rotational angle of the
또한, 구동기(110, 120)의 온도를 측정하는 온도 센서(160)가 배치될 수 있는데, 예를 들어 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)의 일측에 적외선 온도 센서를 배치하여 이격된 위치에서 제 1 구동기(110)와 제 2 구동기(120)의 온도를 측정할 수 있다. In addition, a
제어부는 상기 엔코더, 로드셀(170), 적외선 온도 센서(160)로부터 측정된 값을 입력받아 이를 기초로 가열부 또는 냉각부(150)를 동작시켜 로봇 관절(200)을 동작을 제어할 수 있다. The control unit receives the measured value from the encoder, the
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손(300)은 도 4 내지 도 7을 참조로 전술한 열구동기 기반 구동 시스템(100-1, 100-2, 100-3) 및 로봇손의 손가락 기구(310)를 포함하여 구성될 수 있다. The
도시되어 있는 것과 같이 로봇손의 손가락 기구(310)는 링크 복수의 손가락 마디부(312)가 링크 형태로 복수 개 형성되고, 링크 연결되는 복수의 손가락 마디부(312)에 손가락 구동 텐던(320)이 연결된다. 이때, 손가락 구동 텐던(320)의 끝단은 끝단에 위치하는 손가락 마디부(312)에 고정된다. 이와 같이 구성되는 로봇손의 손가락 기구(310)에 대하여 손가락 구동 텐던(320)을 당기면 손가락 구동 텐던(320)의 끝단에 고정되는 손가락 마디부(312)가 움직이며 링크 연결되는 나머지 손가락 마디부(312)도 순차적으로 움직여 손가락이 굽혀지는 형태로 동작시킬 수가 있다. 또한, 각각의 손가락 마디부(312) 사이는 탄성 연결되도록 하여, 손가락 구동 텐던(320)을 다시 이완시키면 손가락 마디부(312) 사이의 탄성력에 의해 손가락이 다시 펴지는 형태로 동작시킬 수가 있다. As shown, in the
복수의 손가락 마디부(312) 및 손가락 마디부(312)를 연결하는 손가락 구동 텐던(320)에 의해 로봇손의 손가락 기구(310)를 동작시키는 구성은 종래 공지된 기술이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다. Since the configuration of operating the
이때, 도면에서는 로봇손의 손가락 기구(310)는 실제 사람 손과 마찬가지로 5개 형성되어 있으나, 손가락 기구(310)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. At this time, in the drawing, the
손가락 구동 텐던(320)은 제 1 구동기(110) 또는 제 2 구동기(120) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 이때, 손가락 구동 텐던(320)은 전술한 바와 같이 풀리(140)의 구동방향 측에 연결되는 것이 바람직하다. The
도시되어 있는 것과 같이 제 2 구동기(120)에 열을 가하여 압축시키면 제 2 구동기(120)에 연결된 손가락 구동 텐던(320)을 당겨서 손가락 기구(310)를 구부릴 수 있다. 반대로, 제 1 구동기(110)를 압축시켜 제 2 구동기(120)를 원래 위치로 이완시키면 손가락 구동 텐던(320)이 다시 초기 위치로 이동하여 손가락이 펴지는 것과 같이 로봇손의 손가락 기구(310)를 다시 펼칠 수가 있다. As shown, when heat is applied to the
이때, 복수의 손가락 기구(310)에 대하여 각각 열구동기 기반의 구동 시스템(110-1, 110-2, 110-3)을 배치시켜 각 손가락 기구(310)를 개별적으로 구동시킬 수 있으나, 도면에 도시되어 있는 것과 같이 엄지, 검지를 제외한 나머지 세 손가락을 동시에 구부리거나 펴지게 구성시킬 수도 있다. At this time, each of the
로봇손(300)의 핸드부에는 세 개의 움직 도드레(330)가 배치되고, 손가락 구동 텐던(320)을 도시된 것과 같이 연결시키는 경우 열구동기 기반의 구동 시스템(100-1, 100-2, 100-3)의 동작에 따라서 세 개의 손가락 기구(310)를 한꺼번에 동작시킬 수가 있다. 움직 도르레(330)가 배치되므로, 세 개의 손가락 기구(310) 중 어느 하나의 손가락 기구(310)가 장애물에 의해 움직임에 제한이 가해지더라도 나머지 손가락 기구(310) 굽히거나 펼치는 동작을 구현할 수가 있다. In the case where the three movement guides 330 are disposed in the hand part of the
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Anyone with ordinary knowledge in the art to which the invention pertains without departing from the subject matter of the invention claimed in the claims is considered to be within the scope of the claims of the present invention to various extents that can be modified.
100-1, 100-2, 100-3: 열구동기 기반의 구동 시스템
110: 제 1 구동기
120: 제 2 구동기
130: 텐던
140: 풀리
150: 냉각부
160: 온도 센서
170: 로드셀
200: 로봇 관절
300: 로봇손
310: 손가락 기구
312: 손가락 마디부
320: 손가락 구동 텐던
330: 움직 도르레100-1, 100-2, 100-3: drive system based on thermal actuator
110: first driver
120: second actuator
130: tendon
140: pulley
150: cooling unit
160: temperature sensor
170: load cell
200: robot joint
300: robot hand
310: finger mechanism
312: finger joints
320: finger driven tendon
330: moving pulley
Claims (12)
상기 텐던의 일단에 연결되는 제 1 구동기와 상기 텐던의 타단에 연결되는 제 2 구동기는, 온도 변화에 따른 반응 속도와 히스테리시스에 따른 제어 성능이 서로 다른 폴리머 기반 열구동기와, 형상기억합금 기반 열구동기의 조합으로 형성되며,
상기 제 1 구동기는 수축되고, 상기 제 2 구동기는 신장된 상태로 초기 배치된 상태에서, 상기 제 2 구동기가 수축되면서 상기 풀리가 회전되는 구동을 구현 시,
상기 제 1 구동기는 상기 형상기억합금 기반 열구동기보다 히스테리시스에 따른 늘어짐이 적은 상기 폴리머 기반 열구동기로 형성되고, 상기 제 2 구동기는 상기 폴리머 기반 열구동기보다 반응 속도가 빠른 상기 형상기억합금 기반 열구동기로 형성되는 것을 특징으로 하는 열구동기 기반의 구동 시스템.
A driving system including a pulley, a tendon mounted on an outer circumferential surface of the pulley, and a driver connected to both ends of the tendon to move the tendon, and rotating the pulley by operation of the driver,
The first actuator connected to one end of the tendon and the second actuator connected to the other end of the tendon are polymer-based thermal actuators and shape memory alloy-based thermal actuators having different reaction rates according to temperature changes and control performance according to hysteresis. is formed by a combination of
When the first actuator is contracted and the second actuator is initially arranged in an extended state, when implementing driving in which the pulley is rotated while the second actuator is contracted,
The first driver is formed of the polymer-based thermal actuator having less sagging due to hysteresis than the shape memory alloy-based thermal actuator, and the second actuator is the shape memory alloy-based thermal actuator having a faster reaction rate than the polymer-based thermal actuator. A thermal actuator-based drive system, characterized in that formed by.
상기 텐던의 일단에 연결되는 제 1 구동기와 상기 텐던의 타단에 연결되는 제 2 구동기는, 온도 변화에 따른 반응 속도와 히스테리시스에 따른 제어 성능이 서로 다른 폴리머 기반 열구동기와, 형상기억합금 기반 열구동기의 조합으로 형성되며,
상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기 중 적어도 일측은,
상기 폴리머 기반 열구동기보다 반응 속도가 빠른 상기 형상기억합금 기반 열구동기와, 상기 형상기억합금 기반 열구동기보다 히스테리시스에 따른 늘어짐이 적은 상기 폴리머 기반 열구동기가 함께 수축되거나 함께 신장되는 것에 의해, 상기 형상기억합금 기반 열구동기의 힘을 보조받으면서, 상기 폴리머 기반 열구동기로 제어를 수행가능하게, 상기 폴리머 기반 열구동기와 상기 형상기억합금 기반 열구동기가 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 열구동기 기반의 구동 시스템.
A driving system including a pulley, a tendon mounted on an outer circumferential surface of the pulley, and a driver connected to both ends of the tendon to move the tendon, and rotating the pulley by operation of the driver,
The first actuator connected to one end of the tendon and the second actuator connected to the other end of the tendon are polymer-based thermal actuators and shape memory alloy-based thermal actuators having different reaction rates according to temperature changes and control performance according to hysteresis. is formed by a combination of
At least one side of the first driver and the second driver,
The shape memory alloy-based thermal actuator, which has a faster response rate than the polymer-based thermal actuator, and the polymer-based thermal actuator, which has less sagging due to hysteresis than the shape memory alloy-based thermal actuator, are contracted together or stretched together, so that the shape The polymer-based thermal actuator and the shape memory alloy-based thermal actuator are arranged in parallel so that control can be performed by the polymer-based thermal actuator while receiving power from the memory alloy-based thermal actuator. system.
상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기 중 적어도 일측은,
병렬로 배치되되, 상기 형상기억합금 기반 열구동기와 상기 폴리머 기반 열구동기 사이에 열교환이 가능하게 상기 형상기억합금 기반 열구동기의 코일 내부에 상기 폴리머 기반 열구동기가 배치되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 열구동기 기반의 구동 시스템.
According to claim 2,
At least one side of the first driver and the second driver,
Arranged in parallel, characterized in that the polymer-based thermal actuator is disposed inside the coil of the shape memory alloy-based thermal actuator to enable heat exchange between the shape memory alloy-based thermal actuator and the polymer-based thermal actuator. a thermal actuator-based drive system.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 열구동기 기반의 구동 시스템을 포함하며,
상기 손가락 구동 텐던은 상기 제 1 구동기 또는 상기 제 2 구동기 중 어느 하나에 연결되어 동작하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
a finger mechanism of a robot hand that simultaneously drives each knuckle by movement of a plurality of knuckles and a finger driving tendon connecting the knuckles; and
It includes a drive system based on any one of the thermal actuators of claims 1 to 3,
The robot hand, characterized in that the finger drive tendon is operated by being connected to any one of the first actuator and the second actuator.
상기 손가락 구동 텐던과 연결되고, 상기 구동 시스템에 동작에 따라 복수개의 상기 손가락 기구를 한꺼번에 동작시키는 움직 도르래;를 더 포함하며,
상기 움직 도르래는,
상기 손가락 구동 텐던의 제1부분과 연결되고, 상기 손가락 구동 텐던의 제2부분이 외주면에 장착되는 제 1 움직 도르래; 및
상기 손가락 구동 텐던의 제2부분의 양단에 각각 연결되고, 상기 손가락 구동 텐던의 제3부분과 제4부분이 각각 외주면에 장착되는 한 쌍의 제 2 움직 도르래;를 포함하고,
상기 손가락 구동 텐던의 제3부분은 복수개의 상기 손가락 기구 중 하나 또는 2개와 연결되고, 상기 손가락 구동 텐던의 제4부분은 상기 손가락 구동 텐던의 제3부분이 연결되지 않은 상기 손가락 기구 중 하나 또는 2개와 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
According to claim 4,
A moving pulley connected to the finger drive tendon and operating the plurality of finger mechanisms at once according to the operation of the drive system; further comprising,
The moving pulley,
a first movable pulley connected to a first portion of the finger-driven tendon and mounted on an outer circumferential surface of a second portion of the finger-driven tendon; and
A pair of second moving pulleys respectively connected to both ends of the second portion of the finger drive tendon and mounted on outer circumferential surfaces of the third and fourth portions of the finger drive tendon,
The third portion of the finger drive tendon is connected to one or two of the plurality of finger mechanisms, and the fourth portion of the finger drive tendon is one or two of the finger mechanisms to which the third portion of the finger drive tendon is not connected. A robot hand characterized in that connected to the dog.
일단에 상기 풀리가 고정되며 상기 구동기와 나란하게 고정 배치되는 제 1 링크; 및
상기 풀리에 고정되어 상기 풀리의 회전에 따라서 구동하는 제 2 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 관절.
A drive system based on the thermal actuator of any one of claims 1 to 3;
a first link fixed to one end of the pulley and arranged in parallel with the driver; and
A robot joint comprising a second link fixed to the pulley and driven according to rotation of the pulley.
상기 풀리의 회전 각도를 측정하는 엔코더를 더 포함하는 로봇 관절.According to claim 7,
A robot joint further comprising an encoder for measuring a rotation angle of the pulley.
상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 로봇 관절.According to claim 7,
The robot joint further comprising a cooling unit for cooling the first actuator and the second actuator.
상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기에 각각 고정되어 상기 제 1 구동기 및 상기 제 2 구동기에 작용하는 힘을 측정하는 로드셀을 더 포함하는 로봇 관절.According to claim 7,
The robot joint further comprising a load cell fixed to the first actuator and the second actuator, respectively, to measure forces acting on the first actuator and the second actuator.
상기 제 1 구동기와 상기 제 2 구동기의 일측에 배치되어 적외선으로 온도를 측정하는 적외선 온도센서를 더 포함하는 로봇 관절.According to claim 7,
The robot joint further comprising an infrared temperature sensor disposed on one side of the first actuator and the second actuator to measure temperature with infrared light.
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KR1020210021001A KR102485764B1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Driving system based on thermal actuator and robot joint using the driving system and robot hand using the driving system |
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