KR102538402B1 - Joint actuating module for robot - Google Patents

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KR102538402B1 KR1020210096122A KR20210096122A KR102538402B1 KR 102538402 B1 KR102538402 B1 KR 102538402B1 KR 1020210096122 A KR1020210096122 A KR 1020210096122A KR 20210096122 A KR20210096122 A KR 20210096122A KR 102538402 B1 KR102538402 B1 KR 102538402B1
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Abstract

본 발명은 로봇의 관절 구동모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터와, 제1 및 제2 회전모터의 로터에 일단이 연결된 제1 및 제2 주동 링크와, 제1 및 제2 회전관절의 외측면에 일단이 연결된 제3 및 제4 주동 링크와, 제3 및 제4 회전모터의 로터에 일단이 연결된 제5 및 제6 주동 링크와, 제1 및 제2 주동 링크의 타단에 일단이 연결된 제1 및 제2 탄성 링크와, 제3 및 제4 주동 링크의 타단에 일단이 연결된 제1 및 제2 연결 링크와, 제5 및 제6 주동 링크의 타단에 일단이 연결된 제3 및 제4 탄성 링크와, 제1 연결 링크의 타단이 연결된 제1 연결부와 제1 연결부에 일단이 연결된 제1 로드 및 제2 연결 링크의 타단이 연결된 제2 연결부와 제2 연결부에 일단이 연결되고 타단은 제1 로드의 타단에 연결된 제2 로드를 포함하는 로봇의 관절 구동모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 모션의 회전 중심이 관절의 회전 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션을 가능하게 할 수 있다.The present invention relates to a joint driving module of a robot, and more particularly, a first rotary motor, a second rotary motor, a first rotary joint, a second rotary joint, and a third rotary motor sequentially stacked from the front to the rear. and a fourth rotational motor, first and second driving links having ends connected to the rotors of the first and second rotational motors, and third and fourth driving links having ends connected to outer surfaces of the first and second rotational joints. And, the fifth and sixth driving links, one end of which is connected to the rotor of the third and fourth rotation motors, the first and second elastic links, one end of which is connected to the other end of the first and second driving links, and the third and third 4 first and second connecting links having one end connected to the other end of the main link, third and fourth elastic links having one end connected to the other end of the fifth and sixth main link, and first connecting the other end of the first connecting link A first rod having one end connected to the connection part and the first connection part, and a second connection part having one end connected to the second connection link and a second rod having one end connected to the second connection part and the other end connected to the other end of the first rod. It relates to a joint drive module.
According to the present invention, a natural motion can be made possible by positioning the center of rotation of the motion at the center of rotation of the joint.

Description

로봇의 관절 구동모듈{Joint actuating module for robot}Joint actuating module for robot

본 발명은 로봇의 관절 구동모듈에 관한 것으로, 특히 모션의 회전 중심이 관절의 회전 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션을 가능하게 할 수 있는 로봇의 관절 구동모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a joint drive module of a robot, and more particularly, to a joint drive module of a robot capable of enabling natural motion by positioning the rotation center of motion at the center of rotation of a joint.

일반적으로 휴머노이드와 같은 로봇은 인간의 움직임을 모사하기 위해 다관절로 구성된다. 이러한 로봇의 관절에는 모터가 구비되는데, 모터의 구동을 통해 관절의 피치, 요 및 롤 모션을 생성하게 된다.In general, robots such as humanoids are composed of multi-joints to simulate human movements. A motor is provided at the joint of the robot, and pitch, yaw, and roll motions of the joint are generated through driving of the motor.

그러나, 실제 인간의 관절의 경우, 관절의 회전 중심이 관절의 내부에 있으나, 휴머노이드 등의 경우 복합 모션의 생성을 위해 복수의 모터가 개입되는데, 복수의 모터의 회전 중심을 관절의 중심으로 일치시키는 과정이 쉽지 않을 뿐더러 관절의 중심을 일치시킨다 하더라도 레이 아웃이 거대하여 적용이 어려운 문제가 있다.However, in the case of an actual human joint, the center of rotation of the joint is inside the joint, but in the case of a humanoid, a plurality of motors are intervened to create a complex motion. Not only is the process not easy, but even if the center of the joint is aligned, the layout is huge, making it difficult to apply.

한편, 종래에는 로봇의 관절을 구현할 경우 모션을 위해 1개의 모터 만을 사용하고 있는 바, 모터의 용량의 문제로 인하여 구현하고자 하는 토크가 부족한 문제가 있고, 이로 인해 중량의 증가가 어려워 로봇의 구현이 쉽지 않은 문제가 있었다.On the other hand, conventionally, when implementing a joint of a robot, only one motor is used for motion, and there is a problem in that the torque to be implemented is insufficient due to the problem of the capacity of the motor, which makes it difficult to increase the weight and implement the robot. There was a difficult problem.

한국 등록특허공보 제10-2196483호(2020년 12월 30일 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-2196483 (published on December 30, 2020) 한국 등록특허공보 제10-2196484호(2020년 12월 30일 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-2196484 (published on December 30, 2020)

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 무거운 구동부를 상부에 집중시키고, 제3 회전축과 관절 중심을 연결하는 가상의 출력 링크로 하여금 3 자유도 구조로 이루어진 관절의 회전 움직임과 길이의 변화를 통해 4 자유도의 구조를 갖을 수 있는 로봇의 관절 구동모듈을 제공하는 데 있다.The problem of the present invention, which has been devised to solve the above problems, is to concentrate the heavy driving unit on the upper part, and to allow a virtual output link connecting the third rotational axis and the center of the joint to allow the rotational movement and length of the joint composed of a three-degree-of-freedom structure. It is to provide a joint drive module of a robot that can have a structure of 4 degrees of freedom through the change of.

또한, 본 발명의 과제는, 제1 탄성 링크, 제2 탄성 링크, 제3 탄성 링크 및 제4 탄성 링크의 변형량을 측정하여 4 자유도에 대한 힘을 측정할 수 있는 로봇의 관절 구동모듈을 제공하는 데 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a joint drive module for a robot capable of measuring forces for four degrees of freedom by measuring the amount of deformation of the first elastic link, the second elastic link, the third elastic link, and the fourth elastic link. there is

또한, 본 발명의 과제는, 일부 관절을 구형 관절로 교체하고 모터 축과 관절 축의 불일치를 이용하여 가변 종감속비를 얻을 수 있는 로봇의 관절 구동모듈을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a joint drive module for a robot capable of obtaining a variable final reduction ratio by replacing some joints with spherical joints and using a mismatch between a motor axis and a joint axis.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 로봇의 관절 구동모듈로서, 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터, 상기 제1 및 제2 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 주동 링크와, 상기 제1 및 제2 회전관절의 외측면에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 주동 링크와, 상기 제3 및 제4 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 주동 링크, 상기 제1 및 제2 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 탄성 링크와, 제3 및 제4 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 연결 링크와, 제5 및 제6 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 탄성 링크, 상기 제1 연결 링크의 타단이 연결된 제1 연결부와 상기 제1 연결부에 일단이 연결된 제1 로드 및 상기 제2 연결 링크의 타단이 연결된 제2 연결부와 상기 제2 연결부에 일단이 연결되고 타단은 상기 제1 로드의 타단에 연결된 제2 로드를 포함하며, 상기 제1 연결부에는, 상기 제1 탄성 링크의 타단이 연결되는 제1 종동 링크와 상기 제3 탄성 링크의 타단이 연결되는 제2 종동 링크가 구비되고, 상기 제2 연결부에는, 상기 제2 탄성 링크의 타단이 연결되는 제3 종동 링크와 상기 제4 탄성 링크의 타단이 연결되는 제4 종동 링크가 구비되는 것을 특징으로 한다.The present invention, devised to achieve the above object, is a joint drive module of a robot, a first rotation motor, a second rotation motor, a first rotation joint, a second rotation joint, and a third rotation joint sequentially stacked from the front to the rear. First and second driving links, one end of which are respectively connected to the rotors of the rotary motor and the fourth rotary motor, and the first and second rotary motors, and third ends of which are connected to outer surfaces of the first and second rotary joints, respectively. And a fourth main link, and fifth and sixth main links, one ends of which are respectively connected to the rotors of the third and fourth rotation motors, and first and second ends of which are connected to the other ends of the first and second main links, respectively. An elastic link, first and second connecting links having one ends connected to the other ends of the third and fourth main links, and third and fourth elastic links having one ends connected to the other ends of the fifth and sixth main links, respectively; A first connection part to which the other end of the first connection link is connected, a first rod having one end connected to the first connection part, and a second connection part to which the other end of the second connection link is connected, and one end connected to the second connection part and the other end to the second connection part. It includes a second rod connected to the other end of one rod, and the first connection part includes a first driven link to which the other end of the first elastic link is connected and a second driven link to which the other end of the third elastic link is connected. And, the second connection portion is characterized in that the third driven link to which the other end of the second elastic link is connected and the fourth driven link to which the other end of the fourth elastic link is connected is provided.

상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터는 회전축이 동일한 직선 상에 위치되는 것을 특징으로 한다.The first rotational motor, the second rotational motor, the first rotational joint, the second rotational joint, the third rotational motor, and the fourth rotational motor are characterized in that the rotation axis is positioned on the same straight line.

상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터의 회전 중심을 연결하는 직선의 중앙 지점이 관절 중심인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the center point of the straight line connecting the rotation centers of the first rotation motor, the second rotation motor, the first rotation joint, the second rotation joint, the third rotation motor, and the fourth rotation motor is the center of the joint.

상기 제1 연결 링크의 일단은 상기 제3 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제1 연결 링크의 타단은 상기 제1 연결부의 베어링에 연결되며, 상기 제1 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 한다.One end of the first connecting link is connected to the bearing of the third main link, the other end of the first connecting link is connected to the bearing of the first connecting part, and the rotation center of the bearing of the first connecting part is the center of the joint. It is characterized by orientation.

상기 제2 연결 링크의 일단은 상기 제4 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제2 연결 링크의 타단은 상기 제2 연결부의 베어링에 연결되며, 상기 제2 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 한다.One end of the second connecting link is connected to the bearing of the fourth main link, the other end of the second connecting link is connected to the bearing of the second connecting part, and the rotation center of the bearing of the second connecting part is the center of the joint. It is characterized by orientation.

상기 제1 주동 링크의 타단과 상기 제5 주동 링크의 타단과 상기 제1 종동 링크의 단부와 상기 제2 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 한다.The other end of the first driving link, the other end of the fifth driving link, the end of the first driven link, and the end of the second driven link are characterized in that each form a spherical joint.

상기 제2 주동 링크의 타단과 상기 제6 주동 링크의 타단과 상기 제3 종동 링크의 단부와 상기 제4 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 한다.The other end of the second driving link, the other end of the sixth driving link, the end of the third driven link, and the end of the fourth driven link are characterized in that each form a spherical joint.

상기 제1 로드는 제1 회전축으로 연결된 제1 상부 로드와 제1 하부 로드로 구성되고, 상기 제2 로드는 제2 회전축으로 연결된 제2 상부 로드와 제2 하부 로드로 구성되며, 상기 제1 하부 로드와 상기 제2 하부 로드는 제3 회전축으로 연결된 것을 특징으로 한다.The first rod is composed of a first upper rod and a first lower rod connected by a first rotation shaft, the second rod is composed of a second upper rod and a second lower rod connected by a second rotation shaft, and the first lower rod The rod and the second lower rod are characterized in that connected to the third rotation shaft.

상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축의 축 방향은 서로 평행한 것을 특징으로 한다.Axial directions of the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the third rotation shaft are parallel to each other.

또한, 본 발명은, 로봇의 관절 구동모듈로서, 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터와, 상기 제2 회전모터 및 제3 회전모터의 외측을 감싸는 중공의 형태로 전후에서 상호 결합된 제1 회전관절 및 제2 회전관절, 상기 제1 및 제2 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 주동 링크와, 상기 제1 및 제2 회전관절의 외측면에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 주동 링크와, 상기 제3 및 제4 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 주동 링크, 상기 제1 및 제2 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 연결 링크와, 제3 및 제4 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 연결 링크와, 제5 및 제6 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 연결 링크, 상기 제3 연결 링크의 타단이 연결된 제1 연결부와 상기 제1 연결부에 일단이 연결된 제1 로드 및 상기 제4 연결 링크의 타단이 연결된 제2 연결부와 상기 제2 연결부에 일단이 연결되고 타단은 상기 제1 로드의 타단에 연결된 제2 로드를 포함하며, 상기 제1 연결부에는, 상기 제1 연결 링크의 타단이 연결되는 제1 종동 링크와 상기 제6 연결 링크의 타단이 연결되는 제2 종동 링크가 구비되고, 상기 제2 연결부에는, 상기 제2 연결 링크의 타단이 연결되는 제3 종동 링크와 상기 제5 연결 링크의 타단이 연결되는 제4 종동 링크가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a joint driving module of a robot, a first rotation motor, a second rotation motor, a third rotation motor, and a fourth rotation motor sequentially stacked from the front to the rear, the second rotation motor and the second rotation motor. 3 First and second rotational joints coupled to each other from the front and rear in a hollow form surrounding the outside of the rotational motor, first and second driving links having one end connected to the rotors of the first and second rotational motors, respectively; third and fourth driving links, one ends of which are respectively connected to outer surfaces of the first and second rotary joints, and fifth and sixth driving links, one ends of which are respectively connected to the rotors of the third and fourth rotary motors; First and second connecting links, one ends of which are respectively connected to the other ends of the first and second main links; third and fourth connecting links, one ends of which are respectively connected to the other ends of the third and fourth main links; The fifth and sixth connecting links, one end of which is connected to the other end of the main link, the first connecting part to which the other end of the third connecting link is connected, a first rod having one end connected to the first connecting part, and the other end of the fourth connecting link A first follower comprising a second connecting part and a second rod having one end connected to the second connecting part and the other end connected to the other end of the first rod, and to which the other end of the first connecting link is connected to the first connecting part. A second driven link to which the link and the other end of the sixth connection link are connected is provided, and a third driven link to which the other end of the second connection link is connected is connected to the second connection part, and the other end of the fifth connection link is connected. It is characterized in that the fourth driven link is provided.

상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터는 회전축이 동일한 직선 상에 위치되는 것을 특징으로 한다.The rotation axis of the first rotation motor, the second rotation motor, the third rotation motor, and the fourth rotation motor is positioned on the same straight line.

상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터의 회전 중심을 연결하는 직선의 중앙 지점이 관절 중심인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the center point of the straight line connecting the rotation centers of the first rotation motor, the second rotation motor, the third rotation motor and the fourth rotation motor is the center of the joint.

상기 제3 연결 링크의 일단은 상기 제3 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제3 연결 링크의 타단은 상기 제1 연결부의 베어링에 연결되며, 상기 제1 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 한다.One end of the third connecting link is connected to the bearing of the third main link, the other end of the third connecting link is connected to the bearing of the first connecting part, and the rotation center of the bearing of the first connecting part is the center of the joint. It is characterized by orientation.

상기 제4 연결 링크의 일단은 상기 제4 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제4 연결 링크의 타단은 상기 제2 연결부의 베어링에 연결되며, 상기 제2 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 한다.One end of the fourth connecting link is connected to the bearing of the fourth main link, the other end of the fourth connecting link is connected to the bearing of the second connecting part, and the rotation center of the bearing of the second connecting part is the center of the joint. It is characterized by orientation.

상기 제1 주동 링크의 타단과 상기 제5 주동 링크의 타단과 상기 제1 종동 링크의 단부와 상기 제2 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 한다.The other end of the first driving link, the other end of the fifth driving link, the end of the first driven link, and the end of the second driven link are characterized in that each form a spherical joint.

상기 제2 주동 링크의 타단과 상기 제6 주동 링크의 타단과 상기 제3 종동 링크의 단부와 상기 제4 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 한다.The other end of the second driving link, the other end of the sixth driving link, the end of the third driven link, and the end of the fourth driven link are characterized in that each form a spherical joint.

상기 제1 로드는 제1 회전축으로 연결된 제1 상부 로드와 제1 하부 로드로 구성되고, 상기 제2 로드는 제2 회전축으로 연결된 제2 상부 로드와 제2 하부 로드로 구성되며, 상기 제1 하부 로드와 상기 제2 하부 로드는 제3 회전축으로 연결된 것을 특징으로 한다.The first rod is composed of a first upper rod and a first lower rod connected by a first rotation shaft, the second rod is composed of a second upper rod and a second lower rod connected by a second rotation shaft, and the first lower rod The rod and the second lower rod are characterized in that connected to the third rotation shaft.

상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축의 축 방향은 서로 평행한 것을 특징으로 한다.Axial directions of the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the third rotation shaft are parallel to each other.

본 발명은 무거운 구동부를 상부에 집중시키고, 제3 회전축과 관절 중심을 연결하는 가상의 출력 링크로 하여금 3 자유도 구조로 이루어진 관절의 회전 움직임과 길이의 변화를 통해 4 자유도의 구조를 갖을 수 있는 효과가 있다.The present invention concentrates the heavy driving part on the upper part, and allows the virtual output link connecting the third rotational axis and the center of the joint to have a four-degree-of-freedom structure through the rotational movement and change in length of the joint made of a three-degree-of-freedom structure. It works.

또한, 본 발명은, 제1 탄성 링크, 제2 탄성 링크, 제3 탄성 링크 및 제4 탄성 링크의 변형량을 측정하여 4 자유도에 대한 힘을 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of measuring the force for four degrees of freedom by measuring the amount of deformation of the first elastic link, the second elastic link, the third elastic link, and the fourth elastic link.

또한, 본 발명은, 일부 관절을 구형 관절로 교체하고 모터 축과 관절 축의 불일치를 이용하여 가변 종감속비를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of obtaining a variable final reduction ratio by replacing some joints with spherical joints and using mismatch between the motor axis and the joint axis.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타낸 사시도 및 작동 상태도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타낸 사시도 및 작동 상태도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예 따른 로봇의 관절 구동모듈의 모터를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 모터의 회전중심과 관절의 회전중심을 나타내는 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 작동 상태를 나타낸 예시도이다.
도 10 내지 도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타내는 도면,
도 13 및 도 14는 또 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 작동 상태를 나타낸 예시도이다.1 and 2 are a perspective view and an operating state diagram showing a joint drive module of a robot according to an embodiment of the present invention;
3 to 5 are perspective views and operating state diagrams showing a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view showing a motor of a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention;
7 is a view showing the center of rotation of a motor and the center of rotation of a joint of a joint driving module of a robot according to another embodiment of the present invention;
8 and 9 are exemplary diagrams showing an operating state of a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention.
10 to 12 are views showing a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention;
13 and 14 are exemplary diagrams showing an operating state of a joint driving module of a robot according to another embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a joint driving module of a robot according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타낸 사시도 및 작동 상태도이다.1 and 2 are a perspective view and an operating state diagram showing a joint drive module of a robot according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈은, 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제1 회전관절(21), 제2 회전관절(22), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the joint driving module of the robot according to a preferred embodiment of the present invention includes a first rotation motor 11, a second rotation motor 12, and a first rotation motor 11 sequentially stacked from the front to the rear. It is configured to include a first rotational joint 21, a second rotational joint 22, a third rotational motor 31 and a fourth rotational motor 32.

여기서, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제1 회전관절(21), 제2 회전관절(22), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)는 회전축이 동일한 직선(L) 상에 위치하게 된다.Here, the first rotational motor 11, the second rotational motor 12, the first rotational joint 21, the second rotational joint 22, the third rotational motor 31, and the fourth rotational motor 32 The axis of rotation is located on the same straight line (L).

이때, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제1 회전관절(21), 제2 회전관절(22), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 회전 중심을 연결하는 직선(L)의 중앙 지점이 관절 중심(LC)을 구성하게 된다. 즉, 직선(L)의 중심이 관절 전체의 중심을 이루게 된다.At this time, the first rotational motor 11, the second rotational motor 12, the first rotational joint 21, the second rotational joint 22, the third rotational motor 31 and the fourth rotational motor 32 The central point of the straight line L connecting the center of rotation constitutes the joint center LC. That is, the center of the straight line L forms the center of the entire joint.

그리고, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)에는 각각 로터가 구비되는데, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)에 각각 구비된 로터는 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 구동 방향과 동일 방향으로 회전된다.In addition, rotors are provided in the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, the third rotation motor 31, and the fourth rotation motor 32, respectively. The rotors provided in the rotation motor 12, the third rotation motor 31, and the fourth rotation motor 32 are the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, and the third rotation motor 31 And it is rotated in the same direction as the driving direction of the fourth rotation motor 32 .

그리고, 제1 회전모터(11)의 로터에 일단이 연결된 제1 주동 링크(11a) 및 제2 회전모터(12)의 로터에 일단이 연결된 제2 주동 링크(12a)와, 제1 회전관절(21)의 외측면에 일단이 연결된 제3 주동 링크(21a) 및 제2 회전관절(22)의 외측면에 일단이 연결된 제4 주동 링크(22a)와, 제3 회전모터(31)의 로터에 일단이 제5 주동 링크(31a) 및 제4 회전모터(32)의 로터에 일단이 연결된 제6 주동 링크(32a)를 포함하여 구성된다.In addition, the first main link 11a having one end connected to the rotor of the first rotary motor 11 and the second main link 12a having one end connected to the rotor of the second rotary motor 12, and the first rotary joint ( 21) to the fourth main link 22a, one end of which is connected to the outer surface of the third main link 21a and the outer surface of the second rotary joint 22, and the rotor of the third rotary motor 31 One end is configured to include a sixth main link (32a), one end of which is connected to the rotor of the fifth main link (31a) and the fourth rotary motor (32).

그리고, 제1 주동 링크(11a)의 타단에 일단이 연결된 제1 탄성 링크(41) 및 제2 주동 링크(12a)의 타단에 일단이 연결된 제2 탄성 링크(42)와, 제3 주동 링크(21a)의 타단에 일단이 연결된 제1 연결 링크(51) 및 제4 주동 링크(22a)의 타단에 일단이 연결된 제2 연결 링크(52)와, 제5 주동 링크(31a)의 타단에 일단이 연결된 제3 탄성 링크(61) 및 제6 주동 링크(32a)의 타단에 일단이 연결된 제4 탄성 링크(62)를 포함하여 구성된다.And, the first elastic link 41 having one end connected to the other end of the first main link 11a and the second elastic link 42 having one end connected to the other end of the second main link 12a, and the third main link ( 21a) has one end connected to the other end of the first connecting link 51 and the second connecting link 52 having one end connected to the other end of the fourth main link 22a, and one end connected to the other end of the fifth main link 31a. It is configured to include a fourth elastic link 62, one end of which is connected to the other end of the connected third elastic link 61 and the sixth main link 32a.

여기서, 제1 탄성 링크(41), 제2 탄성 링크(42), 제3 탄성 링크(61) 및 제4 탄성 링크(62)는, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)에 가해지는 충격력을 감소시켜 감속기를 구성하는 고가 부품의 수명이 저하되는 것을 억제하게 된다.Here, the first elastic link 41, the second elastic link 42, the third elastic link 61 and the fourth elastic link 62, the first rotation motor 11, the second rotation motor 12 , By reducing the impact force applied to the third rotation motor 31 and the fourth rotation motor 32, the reduction in the lifespan of expensive parts constituting the reducer is suppressed.

그리고, 제1 연결 링크(51)의 타단이 연결된 제1 연결부(70)와, 제1 연결부(70)에 일단이 연결된 제1 로드(80) 및 제2 연결 링크(52)의 타단이 연결된 제2 연결부(90)와, 제2 연결부(90)에 일단이 연결되고 타단은 제1 로드(80)의 타단에 연결된 제2 로드(100)를 포함하여 구성된다.In addition, the first connecting portion 70 to which the other end of the first connecting link 51 is connected, the first rod 80 having one end connected to the first connecting portion 70, and the other end of the second connecting link 52 are connected to the first connecting portion 70. It is configured to include two connection parts 90 and a second rod 100 having one end connected to the second connection part 90 and the other end connected to the other end of the first rod 80.

이때, 제1 연결부(70)에는, 제1 탄성 링크(41)의 타단이 연결되는 제1 종동 링크(71)와 제3 탄성 링크(61)의 타단이 연결되는 제2 종동 링크(72)가 구비된다.At this time, the first connection part 70 has a first driven link 71 to which the other end of the first elastic link 41 is connected and a second driven link 72 to which the other end of the third elastic link 61 is connected. are provided

또한, 제2 연결부(90)에는, 제2 탄성 링크(42)의 타단이 연결되는 제3 종동 링크(91)와 제4 탄성 링크(62)의 타단이 연결되는 제4 종동 링크(92)가 구비된다.In addition, the second connection part 90 has a third driven link 91 to which the other end of the second elastic link 42 is connected and a fourth driven link 92 to which the other end of the fourth elastic link 62 is connected. are provided

부연하면, 제1 회전관절(21), 제2 회전관절(22), 제3 주동 링크(21a)의 베어링(21b) 및 제4 주동 링크(22a)의 베어링(22b)의 회전량 측정을 통해 제1 연결부(70) 및 제2 연결부(90)의 위치를 구하고, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 회전각 측정을 통해 제1 주동 링크(11a)의 구형 관절, 제5 주동 링크(31a)의 구형 관절, 제2 주동 링크(12a)의 구형 관절 및 제6 주동 링크(32a)의 구형 관절의 위치를 구하면 제1 탄성 링크(41), 제2 탄성 링크(42), 제3 탄성 링크(61) 및 제4 탄성 링크(62)의 변형량을 측정할 수 있다. 이를 통해 말단 출력에서 발생하는 힘을 계산할 수 있다.In other words, the rotation amount of the bearing 21b of the first rotary joint 21, the second rotary joint 22, the bearing 21b of the third main link 21a and the bearing 22b of the fourth main link 22a is measured. The positions of the first connection part 70 and the second connection part 90 are obtained, and the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, the third rotation motor 31 and the fourth rotation motor 32 Positions of the spherical joint of the first main link 11a, the spherical joint of the fifth main link 31a, the spherical joint of the second main link 12a and the spherical joint of the sixth main link 32a through the rotation angle measurement If is obtained, the amount of deformation of the first elastic link 41, the second elastic link 42, the third elastic link 61 and the fourth elastic link 62 can be measured. This allows the calculation of the forces occurring at the distal output.

그리고, 제1 로드(80)는 제1 회전축(A1)으로 연결된 제1 상부 로드(81)와 제1 하부 로드(82)로 구성되고, 제2 로드(100)는 제2 회전축(A2)으로 연결된 제2 상부 로드(101)와 제2 하부 로드(102)로 구성되며, 제1 하부 로드(82)와 상기 제2 하부 로드(102)는 제3 회전축(A3)으로 연결된다.And, the first rod 80 is composed of a first upper rod 81 and a first lower rod 82 connected by a first rotational axis A1, and the second rod 100 is connected by a second rotational axis A2. It consists of a connected second upper rod 101 and a second lower rod 102, and the first lower rod 82 and the second lower rod 102 are connected by a third rotation shaft A3.

이때, 제1 회전축(A1)과 제2 회전축(A2) 및 제3 회전축(A3)의 축 방향은 서로 평행하게 이루어진다.At this time, the axis directions of the first rotation axis A1, the second rotation axis A2, and the third rotation axis A3 are parallel to each other.

한편, 제1 연결 링크(51)의 일단은 제3 주동 링크(21a)의 베어링(21b)에 연결되고, 제1 연결 링크(51)의 타단은 제1 연결부(70)의 베어링(70a)에 연결되게 된다. 여기서, 제1 연결부(70)의 베어링(70a)의 회전 중심은 관절 중심(LC)을 향하게 된다.On the other hand, one end of the first connecting link 51 is connected to the bearing 21b of the third main link 21a, and the other end of the first connecting link 51 is connected to the bearing 70a of the first connecting portion 70. will be connected Here, the rotation center of the bearing 70a of the first connection part 70 is directed toward the joint center LC.

또한, 제2 연결 링크(52)의 일단은 제4 주동 링크(22a)의 베어링(22b)에 연결되고, 제2 연결 링크(52)의 타단은 제2 연결부(90)의 베어링(90a)에 연결되며, 제2 연결부(90)의 베어링(90a)의 회전 중심은 관절 중심(LC)을 향하게 된다.In addition, one end of the second connecting link 52 is connected to the bearing 22b of the fourth main link 22a, and the other end of the second connecting link 52 is connected to the bearing 90a of the second connecting part 90. connected, and the center of rotation of the bearing 90a of the second connection part 90 is directed toward the joint center LC.

한편, 제1 탄성 링크(41), 제2 탄성 링크(42), 제3 탄성 링크(61) 및 제4 탄성 링크(62)의 변형에 대응하기 위해 제1 주동 링크(11a)의 타단과 제5 주동 링크(31a)의 타단과 제1 종동 링크(71)의 단부와 제2 종동 링크(72)의 단부는 각각 구형 관절 또는 실린더 관절을 형성할 수 있고, 제2 주동 링크(12a)의 타단과 제6 주동 링크(32a)의 타단과 제3 종동 링크(91)의 단부와 제4 종동 링크(92)의 단부는 각각 구형 관절 또는 실린더 관절을 형성할 수 있다.On the other hand, in order to respond to the deformation of the first elastic link 41, the second elastic link 42, the third elastic link 61 and the fourth elastic link 62, the other end of the first main link 11a and the second 5 The other end of the main link 31a, the end of the first driven link 71, and the end of the second driven link 72 may form a spherical joint or a cylinder joint, respectively, and the other end of the second main link 12a The end and the other end of the sixth driving link 32a, the end of the third driven link 91, and the end of the fourth driven link 92 may form a spherical joint or a cylinder joint, respectively.

본 발명은 무거운 구동부를 상부에 집중시키고, 제3 회전축(A3)과 관절 중심(LC)을 연결하는 가상의 출력 링크로 하여금 3 자유도(Degree Of Freedom : DOF)를 갖는 관절의 회전 움직임과 길이의 변화, 즉 총 4 자유도(DOF)를 갖게 된다. 제1 탄성 링크(41), 제2 탄성 링크(42), 제3 탄성 링크(61) 및 제4 탄성 링크(62)의 변형량을 측정하여 4 자유도(DOF)에 대한 힘 측정이 가능하다.The present invention concentrates the heavy driving part on the upper part, and the virtual output link connecting the third rotational axis (A3) and the joint center (LC) causes the rotational movement and length of the joint having three degrees of freedom (DOF). , that is, it has a total of 4 degrees of freedom (DOF). It is possible to measure force for four degrees of freedom (DOF) by measuring deformation amounts of the first elastic link 41 , the second elastic link 42 , the third elastic link 61 , and the fourth elastic link 62 .

도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타낸 사시도 및 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예 따른 로봇의 관절 구동모듈의 모터를 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 모터의 회전중심과 관절의 회전중심을 나타내는 도면이다. 3 to 5 are perspective views and operating state diagrams showing a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a motor of a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention. 7 is a diagram showing the center of rotation of the motor and the center of rotation of the joint of the joint driving module of the robot according to another embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈은, 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)와, 제2 회전모터(12) 및 제3 회전모터(31)의 외측을 감싸는 중공의 형태로 전후에서 상호 결합된 제1 회전관절(21) 및 제2 회전관절(22)을 포함하여 구성된다.3 to 7, the joint drive module of the robot according to another preferred embodiment of the present invention includes a first rotation motor 11, a second rotation motor 12 sequentially stacked from the front to the rear, A first rotational joint ( 21) and a second rotary joint 22.

여기서, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)는 회전축이 동일한 직선(L) 상에 위치하게 된다.Here, the rotation axis of the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, the third rotation motor 31, and the fourth rotation motor 32 is positioned on the same straight line L.

이때, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 회전 중심을 연결하는 직선(L)의 중앙 지점이 관절 중심(LC)을 구성하게 된다. 즉, 직선(L)의 중심이 관절 전체의 중심을 이루게 된다.At this time, the center point of the straight line L connecting the rotation centers of the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, the third rotation motor 31 and the fourth rotation motor 32 is the joint center ( LC) will be formed. That is, the center of the straight line L forms the center of the entire joint.

반면에 제1 회전관절(21) 및 제2 회전관절(22)의 회전축은 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 회전축과 비일치하게 된다.On the other hand, the rotational axes of the first rotational joint 21 and the second rotational joint 22 are the first rotational motor 11, the second rotational motor 12, the third rotational motor 31 and the fourth rotational motor 32 ) is not coincident with the axis of rotation of

또한, 제1 회전관절(21) 및 제2 회전관절(22)의 회전 중심을 연결하는 직선의 중앙 지점과 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 회전 중심을 연결하는 직선(L)의 중앙 지점은 서로 비일치하게 된다.In addition, the center point of the straight line connecting the rotation centers of the first rotational joint 21 and the second rotational joint 22 and the first rotational motor 11, the second rotational motor 12, and the third rotational motor 31 ) and the central point of the straight line L connecting the center of rotation of the fourth rotary motor 32 do not coincide with each other.

그리고, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)에는 각각 로터가 구비되는데, 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)에 각각 구비된 로터는 제1 회전모터(11), 제2 회전모터(12), 제3 회전모터(31) 및 제4 회전모터(32)의 구동 방향과 동일 방향으로 회전된다.In addition, rotors are provided in the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, the third rotation motor 31, and the fourth rotation motor 32, respectively. The rotors provided in the rotation motor 12, the third rotation motor 31, and the fourth rotation motor 32 are the first rotation motor 11, the second rotation motor 12, and the third rotation motor 31 And it is rotated in the same direction as the driving direction of the fourth rotation motor 32 .

그리고, 제1 회전모터(11)의 로터에 일단이 연결된 제1 주동 링크(11a) 및 제2 회전모터(12)의 로터에 일단이 연결된 제2 주동 링크(12a)와, 제1 회전관절(21)의 외측면에 일단이 연결된 제3 주동 링크(21a) 및 제2 회전관절(22)의 외측면에 일단이 연결된 제4 주동 링크(22a)와, 제3 회전모터(31)의 로터에 일단이 제5 주동 링크(31a) 및 제4 회전모터(32)의 로터에 일단이 연결된 제6 주동 링크(32a)를 포함하여 구성된다.In addition, the first main link 11a having one end connected to the rotor of the first rotary motor 11 and the second main link 12a having one end connected to the rotor of the second rotary motor 12, and the first rotary joint ( 21) to the fourth main link 22a, one end of which is connected to the outer surface of the third main link 21a and the outer surface of the second rotary joint 22, and the rotor of the third rotary motor 31 One end is configured to include a sixth main link (32a), one end of which is connected to the rotor of the fifth main link (31a) and the fourth rotary motor (32).

그리고, 제1 주동 링크(11a)의 타단에 일단이 연결된 제1 연결 링크(51) 및 제2 주동 링크(12a)의 타단에 일단이 연결된 제2 연결 링크(52)와, 제3 주동 링크(21a)의 타단에 일단이 연결된 제3 연결 링크(53) 및 제4 주동 링크(22a)의 타단에 일단이 연결된 제4 연결 링크(54)와, 제5 주동 링크(31a)의 타단에 일단이 연결된 제5 연결 링크(55) 및 제6 주동 링크(32a)의 타단에 일단이 연결된 제6 연결 링크(56)를 포함하여 구성된다.And, the first connecting link 51 having one end connected to the other end of the first main link 11a and the second connecting link 52 having one end connected to the other end of the second main link 12a, and the third main link ( 21a) the third connecting link 53 having one end connected to the other end and the fourth connecting link 54 having one end connected to the other end of the fourth main link 22a, and one end to the other end of the fifth main link 31a It is configured to include a sixth connecting link 56, one end of which is connected to the other end of the connected fifth connecting link 55 and the sixth main link 32a.

그리고, 제3 연결 링크(53)의 타단이 연결된 제1 연결부(70)와, 제1 연결부(70)에 일단이 연결된 제1 로드(80) 및 제4 연결 링크(54)의 타단이 연결된 제2 연결부(90)와, 제2 연결부(90)에 일단이 연결되고 타단은 제1 로드(80)의 타단에 연결된 제2 로드(100)를 포함하여 구성된다.In addition, the first connecting portion 70 to which the other end of the third connecting link 53 is connected, the first rod 80 having one end connected to the first connecting portion 70, and the other end of the fourth connecting link 54 are connected to the first connecting portion 70. It is configured to include two connection parts 90 and a second rod 100 having one end connected to the second connection part 90 and the other end connected to the other end of the first rod 80.

이때, 제1 연결부(70)에는, 제1 연결 링크(51)의 타단이 연결되는 제1 종동 링크(71)와 제6 연결 링크(56)의 타단이 연결되는 제2 종동 링크(72)가 구비된다.At this time, the first connection part 70 has a first driven link 71 to which the other end of the first connection link 51 is connected and a second driven link 72 to which the other end of the sixth connection link 56 is connected. are provided

또한, 제2 연결부(90)에는, 제2 연결 링크(52)의 타단이 연결되는 제3 종동 링크(91)와 제5 연결 링크(55)의 타단이 연결되는 제4 종동 링크(92)가 구비된다.In addition, the second connection part 90 has a third driven link 91 to which the other end of the second connecting link 52 is connected and a fourth driven link 92 to which the other end of the fifth connecting link 55 is connected. are provided

그리고, 제1 로드(80)는 제1 회전축(A1)으로 연결된 제1 상부 로드(81)와 제1 하부 로드(82)로 구성되고, 제2 로드(100)는 제2 회전축(A2)으로 연결된 제2 상부 로드(101)와 제2 하부 로드(102)로 구성되며, 제1 하부 로드(82)와 상기 제2 하부 로드(102)는 제3 회전축(A3)으로 연결된다.And, the first rod 80 is composed of a first upper rod 81 and a first lower rod 82 connected by a first rotational axis A1, and the second rod 100 is connected by a second rotational axis A2. It consists of a connected second upper rod 101 and a second lower rod 102, and the first lower rod 82 and the second lower rod 102 are connected by a third rotation shaft A3.

이때, 제1 회전축(A1)과 제2 회전축(A2) 및 제3 회전축(A3)의 축 방향은 서로 평행하게 이루어진다.At this time, the axis directions of the first rotation axis A1, the second rotation axis A2, and the third rotation axis A3 are parallel to each other.

한편, 제3 연결 링크(53)의 일단은 제3 주동 링크(21a)의 베어링(21b)에 연결되고, 제3 연결 링크(53)의 타단은 제1 연결부(70)의 베어링(70a)에 연결되게 된다. 여기서, 제1 연결부(70)의 베어링(70a)의 회전 중심은 관절 중심(LC)을 향하게 된다.On the other hand, one end of the third connecting link 53 is connected to the bearing 21b of the third main link 21a, and the other end of the third connecting link 53 is connected to the bearing 70a of the first connecting part 70. will be connected Here, the rotation center of the bearing 70a of the first connection part 70 is directed toward the joint center LC.

또한, 제4 연결 링크(54)의 일단은 제4 주동 링크(22a)의 베어링(22b)에 연결되고, 제4 연결 링크(54)의 타단은 제2 연결부(90)의 베어링(90a)에 연결되며, 제2 연결부(90)의 베어링(90a)의 회전 중심은 관절 중심(LC)을 향하게 된다.In addition, one end of the fourth connecting link 54 is connected to the bearing 22b of the fourth main link 22a, and the other end of the fourth connecting link 54 is connected to the bearing 90a of the second connecting part 90. connected, and the center of rotation of the bearing 90a of the second connection part 90 is directed toward the joint center LC.

한편, 제1 주동 링크(11a)의 타단과 제5 주동 링크(31a)의 타단과 제1 종동 링크(71)의 단부와 제2 종동 링크(72)의 단부는 각각 구형 관절 또는 실린더 관절을 형성할 수 있고, 제2 주동 링크(12a)의 타단과 제6 주동 링크(32a)의 타단과 제3 종동 링크(91)의 단부와 제4 종동 링크(92)의 단부는 각각 구형 관절 또는 실린더 관절을 형성할 수 있다.On the other hand, the other end of the first driving link 11a, the other end of the fifth driving link 31a, the end of the first driven link 71, and the end of the second driven link 72 form a spherical joint or a cylinder joint, respectively. The other end of the second main link 12a, the other end of the sixth main link 32a, the end of the third driven link 91, and the end of the fourth driven link 92 are each a spherical joint or a cylinder joint. can form

본 발명은 일부 관절을 구형 관절로 교체하고 모터 축과 관절 축의 불일치를 이용하여 가변 종감속비를 얻을 수 있다.In the present invention, a variable final reduction ratio can be obtained by replacing some joints with spherical joints and using mismatch between the motor axis and the joint axis.

도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 작동 상태를 나타낸 예시도이다. 8 and 9 are exemplary diagrams showing an operating state of a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9에는 도 3 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈 2개가 서로 결합된 로봇의 관절 구동모듈의 길이변화, 피칭 방향 구동, 요 방향 구동, 롤링 방향 구동의 모습이 도시된다.8 and 9 show changes in length, pitching direction drive, yaw direction drive, and rolling direction drive of the joint drive module of the robot in which two joint drive modules of the robot according to the embodiment shown in FIGS. 3 to 7 are coupled to each other. this is shown

본 실시예에서도 상술한 제1 내지 제4 연결 링크(51, 52, 53, 54)에 대한 설명이 원용될 수 있다. The description of the first to fourth connection links 51, 52, 53, and 54 described above may also be used in this embodiment.

도 10 내지 도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈을 나타내는 도면이고, 도 13 및 도 14는 또 다른 실시예에 따른 로봇의 관절 구동모듈의 작동 상태를 나타낸 예시도이다.10 and 12 are diagrams showing a joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 13 and 14 are diagrams showing an operating state of the joint drive module of a robot according to another embodiment of the present invention. .

도 10 내지 도 14을 참조하면, 본 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈은 도 6 내지 도 10에 도시된 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈에 비하여 하나의 다리에서 피치(pitch) 축을 담당하는 두 모터가 각각 두 개의 브레이크로 대체되었다는 점에서 차이가 있다. 10 to 14, the joint drive module of the robot according to this embodiment is in charge of the pitch axis in one leg compared to the joint drive module of the robot according to the embodiment shown in FIGS. 6 to 10. The difference is that the two motors have been replaced by two brakes each.

즉, 본 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈은 도 6 내지 도 10에 도시된 실시예에 의한 로봇과 같은 메커니즘을 모터 대신, 외부 동력원을 통해 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 디스크에 제동력을 가해, 토크를 얻는 방식으로 구성한 실시예이다.That is, the joint driving module of the robot according to the present embodiment applies a braking force to a pair of disks rotating in opposite directions through an external power source instead of a motor for a mechanism such as the robot according to the embodiment shown in FIGS. 6 to 10 It is an embodiment configured in a way to apply and obtain torque.

구체적으로, 시계 방향으로 돌아가는 디스크를 브레이크로 잡는 경우, 작용-반작용의 관계로 디스크는 반시계 방향으로 토크를 받고, 브레이크는 시계 방향으로 토크를 받게 된다.Specifically, when a disc that rotates clockwise is held by a brake, the disc receives torque in a counterclockwise direction and the brake receives torque in a clockwise direction in an action-reaction relationship.

본 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈은 외부 동력으로 각각 정/역방향으로 회전하는 브레이크 디스크에 제동력을 가해 동력을 얻는다. 이러한 메커니즘에 의하여 가장 큰 힘이 필요한 피치축이 모두 하나의 축으로 정렬될 수 있으며, 컴팩트한 설계가 가능한 효과가 있다.The joint drive module of the robot according to the present embodiment obtains power by applying a braking force to a brake disk rotating in forward/reverse directions with external power. By this mechanism, all the pitch axes that require the greatest force can be aligned on one axis, and there is an effect of enabling a compact design.

한 쌍의 브레이크 중 하나에서 제동력을 발생시킬 시, 정방향의 힘을 얻을 수 있고, 다른 하나의 브레이크에 제동력을 발생시키면 역방향의 힘을 얻을 수 있다. 디스크 브레이크 또는 그에 종속 회전하는 로터 등에 충전되는 운동량은 브레이크에 의해 일시에 다리의 힘으로 전달될 수 있어, 순간적으로 높은 힘을 발휘할 수 있다. 브레이크 메커니즘은 전자기 모터를 발전기로 사용하는 방법을 포함하여, 기계식, 자기식, 전기식 등으로 설계될 수 있다.When braking force is generated from one of the pair of brakes, forward force can be obtained, and when braking force is generated from the other brake, reverse force can be obtained. Momentum charged by a disc brake or a rotor that rotates subordinate to it can be transferred to the power of the legs at once by the brake, so that high power can be instantaneously exerted. The brake mechanism can be of mechanical, magnetic, electric, etc. design, including methods using electromagnetic motors as generators.

도 10를 참조하면, 본 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈은 회전축의 일 측에 배치된 제1 디스크 및 상기 제1 디스크에 제동력을 가하는 제1 브레이크와, 회전축의 일 측에 배치된 제3 디스크 및 상기 제3 디스크에 제동력을 가하는 제3 브레이크와, 회전축의 타 측에 배치된 제2 디스크 및 상기 제2 디스크에 제동력을 가하는 제2 브레이크; 회전축의 타 측에 배치된 제4 디스크 및 상기 제4 디스크에 제동력을 가하는 제4 브레이크;를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, the joint drive module of the robot according to the present embodiment includes a first disk disposed on one side of a rotation shaft, a first brake for applying a braking force to the first disk, and a third disposed on one side of the rotation shaft. a third brake for applying a braking force to the disk and the third disk, and a second disk disposed on the other side of the rotating shaft and a second brake for applying a braking force to the second disk; It may include; a fourth disk disposed on the other side of the rotation shaft and a fourth brake for applying a braking force to the fourth disk.

또한, 본 실시예에 의한 로봇의 관절 구동모듈은 제1 디스크, 제2 디스크, 제3 디스크 및 제4 디스크의 각각의 로터에 일단이 각각 연결된 제1 링크, 제2 링크, 제3 링크 및 제4 링크; 제1 링크의 타단이 연결된 제1 전방연결부 및 제1 전방연결부에 일단이 연결된 제1 전방로드; 제2 링크의 타단이 연결된 제1 후방연결부 및 상기 제1 후방연결부에 일단이 연결된 제1 후방로드; 제3 링크의 타단이 연결된 제2 전방연결부 및 상기 제2 전방연결부에 일단이 연결된 제2 전방로드; 제4 링크의 타단이 연결된 제2 후방연결부 및 상기 제2 후방연결부에 일단이 연결된 제2 후방로드; 를 포함할 수 있고, 상기 제1 디스크, 제2 디스크, 제3 디스크 및 제4 디스크가 독립적으로 구동되면서 상기 제1 전방로드, 제1 후방로드, 제2 전방로드 및 제2 후방로드가 이동되어 로봇 관절의 피치(pitch), 요(yaw) 또는 롤(roll) 모션과 말단까지의 길이 변화 모션이 생성할 수 있다. In addition, the joint driving module of the robot according to the present embodiment includes a first link, a second link, a third link, and a first link having ends connected to respective rotors of the first disk, the second disk, the third disk, and the fourth disk, respectively. 4 links; A first front connecting portion connected to the other end of the first link and a first front rod having one end connected to the first front connecting portion; a first rear connection part connected to the other end of the second link and a first rear rod one end connected to the first rear connection part; a second front connecting part connected to the other end of the third link and a second front rod having one end connected to the second front connecting part; a second rear connection part connected to the other end of the fourth link and a second rear rod one end connected to the second rear connection part; It may include, while the first disk, the second disk, the third disk and the fourth disk are driven independently, the first front rod, the first rear rod, the second front rod and the second rear rod are moved Pitch, yaw, or roll motion of the robot joint and length change motion to the distal end can be created.

본 실시예에서도 상술한 제1 내지 제4 연결 링크(51, 52, 53, 54)에 대한 설명이 원용될 수 있다. The description of the first to fourth connection links 51, 52, 53, and 54 described above may also be used in this embodiment.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.In the above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the technical idea of the present invention is not limited thereto, and modifications or changes can be made within the scope described in the claims. Those skilled in the art to which the present invention belongs is obvious, and such modifications or alterations will fall within the scope of the appended claims.

11, 12, 31, 32: 제1 내지 제4 회전모터
11a, 12a, 21a, 22a, 31a, 32a: 제1 내지 제6 주동 링크
21: 제1 회전관절
21b, 22b, 70a, 90a: 베어링
22: 제2 회전관절
41, 42, 61, 62: 제1 내지 제4 탄성 링크
51: 제1 연결 링크 52: 제2 연결 링크
53: 제3 연결 링크 54: 제4 연결 링크
55: 제5 연결 링크 56: 제6 연결 링크
70: 제1 연결부 71: 제1 종동 링크
72: 제2 종동 링크 80: 제1 로드
81: 제1 상부 로드 82: 제1 하부 로드
90: 제2 연결부 91: 제3 종동 링크
92: 제4 종동 링크 100: 제2 로드
101: 제2 상부 로드 102: 제2 하부 로드
A1, A2, A3: 회전축 L: 직선
LC: 관절 중심11, 12, 31, 32: first to fourth rotation motors
11a, 12a, 21a, 22a, 31a, 32a: first to sixth main links
21: first rotational joint
21b, 22b, 70a, 90a: bearing
22: second rotational joint
41, 42, 61, 62: first to fourth elastic links
51: first connection link 52: second connection link
53: third connection link 54: fourth connection link
55: fifth connecting link 56: sixth connecting link
70: first connection portion 71: first driven link
72: second driven link 80: first rod
81: first upper rod 82: first lower rod
90: second connection part 91: third driven link
92: fourth driven link 100: second rod
101: second upper rod 102: second lower rod
A1, A2, A3: axis of rotation L: straight line
LC: joint center

Claims (27)

전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터;
상기 제1 및 제2 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 주동 링크와, 상기 제1 및 제2 회전관절의 외측면에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 주동 링크와, 상기 제3 및 제4 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 주동 링크;
상기 제1 및 제2 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 탄성 링크와, 제3 및 제4 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 연결 링크와, 제5 및 제6 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 탄성 링크;
상기 제1 연결 링크의 타단이 연결된 제1 연결부와 상기 제1 연결부에 일단이 연결된 제1 로드; 및
상기 제2 연결 링크의 타단이 연결된 제2 연결부와 상기 제2 연결부에 일단이 연결되고 타단은 상기 제1 로드의 타단에 연결된 제2 로드; 를 포함하며,
상기 제1 연결부에는, 상기 제1 탄성 링크의 타단이 연결되는 제1 종동 링크와 상기 제3 탄성 링크의 타단이 연결되는 제2 종동 링크가 구비되고, 상기 제2 연결부에는, 상기 제2 탄성 링크의 타단이 연결되는 제3 종동 링크와 상기 제4 탄성 링크의 타단이 연결되는 제4 종동 링크가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.A first rotation motor, a second rotation motor, a first rotation joint, a second rotation joint, a third rotation motor, and a fourth rotation motor sequentially stacked from the front to the rear;
First and second driving links, one end of which are respectively connected to the rotors of the first and second rotary motors, and third and fourth driving links, one end of which are connected to outer surfaces of the first and second rotary joints, respectively; fifth and sixth driving links, one ends of which are respectively connected to the rotors of the third and fourth rotation motors;
First and second elastic links, one end of which is connected to the other end of the first and second main link, and first and second connecting links, one end of which is respectively connected to the other end of the third and fourth main links; Third and fourth elastic links, one end of which is connected to the other end of the sixth main link;
a first connecting part to which the other end of the first connecting link is connected and a first rod having one end connected to the first connecting part; and
a second connection part to which the other end of the second connection link is connected, and a second rod having one end connected to the second connection part and the other end connected to the other end of the first rod; Including,
The first connection portion includes a first driven link to which the other end of the first elastic link is connected and a second driven link to which the other end of the third elastic link is connected, and the second connection portion includes the second elastic link. A joint drive module for a robot, characterized in that a third driven link to which the other end is connected and a fourth driven link to which the other end of the fourth elastic link is connected. 제1항에 있어서,
상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터는 회전축이 동일한 직선 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 1,
The first rotational motor, the second rotational motor, the first rotational joint, the second rotational joint, the third rotational motor, and the fourth rotational motor are joint drive modules of the robot, characterized in that the rotation axis is located on the same straight line. 제2항에 있어서,
상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제1 회전관절, 제2 회전관절, 제3 회전모터 및 제4 회전모터의 회전 중심을 연결하는 직선의 중앙 지점이 관절 중심인 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 2,
The center point of the straight line connecting the rotation centers of the first rotation motor, the second rotation motor, the first rotation joint, the second rotation joint, the third rotation motor, and the fourth rotation motor is the center of the robot. Joint drive module. 제3항에 있어서,
상기 제1 연결 링크의 일단은 상기 제3 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제1 연결 링크의 타단은 상기 제1 연결부의 베어링에 연결되며,
상기 제1 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 3,
One end of the first connecting link is connected to the bearing of the third main link, and the other end of the first connecting link is connected to the bearing of the first connecting part,
The joint drive module of the robot, characterized in that the center of rotation of the bearing of the first connection portion is directed toward the center of the joint. 제3항에 있어서,
상기 제2 연결 링크의 일단은 상기 제4 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제2 연결 링크의 타단은 상기 제2 연결부의 베어링에 연결되며,
상기 제2 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 3,
One end of the second connecting link is connected to the bearing of the fourth main link, and the other end of the second connecting link is connected to the bearing of the second connecting part,
The joint drive module of the robot, characterized in that the center of rotation of the bearing of the second connection is directed toward the center of the joint. 제1항에 있어서,
상기 제1 주동 링크의 타단과 상기 제5 주동 링크의 타단과 상기 제1 종동 링크의 단부와 상기 제2 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 1,
The joint drive module of the robot, characterized in that the other end of the first main link, the other end of the fifth main link, the end of the first driven link, and the end of the second driven link form a spherical joint, respectively. 제1항에 있어서,
상기 제2 주동 링크의 타단과 상기 제6 주동 링크의 타단과 상기 제3 종동 링크의 단부와 상기 제4 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 1,
The other end of the second main link, the other end of the sixth main link, the end of the third driven link, and the end of the fourth driven link form a spherical joint, respectively. 제1항에 있어서,
상기 제1 로드는 제1 회전축으로 연결된 제1 상부 로드와 제1 하부 로드로 구성되고, 상기 제2 로드는 제2 회전축으로 연결된 제2 상부 로드와 제2 하부 로드로 구성되며, 상기 제1 하부 로드와 상기 제2 하부 로드는 제3 회전축으로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 1,
The first rod is composed of a first upper rod and a first lower rod connected by a first rotation shaft, the second rod is composed of a second upper rod and a second lower rod connected by a second rotation shaft, and the first lower rod The joint drive module of the robot, characterized in that the rod and the second lower rod are connected to the third rotation axis. 제8항에 있어서,
상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축의 축 방향은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 8,
The joint drive module of the robot, characterized in that the axis directions of the first axis of rotation, the second axis of rotation and the third axis of rotation are parallel to each other. 전방에서 후방을 향해 순차적으로 적층된 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터와, 상기 제2 회전모터 및 제3 회전모터의 외측을 감싸는 중공의 형태로 전후에서 상호 결합된 제1 회전관절 및 제2 회전관절;
상기 제1 및 제2 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 주동 링크와, 상기 제1 및 제2 회전관절의 외측면에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 주동 링크와, 상기 제3 및 제4 회전모터의 로터에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 주동 링크;
상기 제1 및 제2 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제1 및 제2 연결 링크와, 제3 및 제4 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제3 및 제4 연결 링크와, 제5 및 제6 주동 링크의 타단에 각각 일단이 연결된 제5 및 제6 연결 링크;
상기 제3 연결 링크의 타단이 연결된 제1 연결부와 상기 제1 연결부에 일단이 연결된 제1 로드; 및
상기 제4 연결 링크의 타단이 연결된 제2 연결부와 상기 제2 연결부에 일단이 연결되고 타단은 상기 제1 로드의 타단에 연결된 제2 로드; 를 포함하며,
상기 제1 연결부에는, 상기 제1 연결 링크의 타단이 연결되는 제1 종동 링크와 상기 제6 연결 링크의 타단이 연결되는 제2 종동 링크가 구비되고, 상기 제2 연결부에는, 상기 제2 연결 링크의 타단이 연결되는 제3 종동 링크와 상기 제5 연결 링크의 타단이 연결되는 제4 종동 링크가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.The first rotation motor, the second rotation motor, the third rotation motor, and the fourth rotation motor sequentially stacked from the front to the rear, and the hollow shape surrounding the outside of the second rotation motor and the third rotation motor, from front to back. A first rotational joint and a second rotational joint coupled to each other;
First and second driving links, one end of which are respectively connected to the rotors of the first and second rotary motors, and third and fourth driving links, one end of which are connected to outer surfaces of the first and second rotary joints, respectively; fifth and sixth driving links, one ends of which are respectively connected to the rotors of the third and fourth rotation motors;
First and second connecting links, one end of which is connected to the other end of the first and second main links, and third and fourth connecting links, one end of which is connected to the other end of the third and fourth main links, respectively; fifth and sixth connecting links, one end of which is connected to the other end of the sixth main link;
a first connecting portion to which the other end of the third connecting link is connected, and a first rod having one end connected to the first connecting portion; and
a second connection part to which the other end of the fourth connection link is connected, and a second rod having one end connected to the second connection part and the other end connected to the other end of the first rod; Including,
The first connection unit includes a first driven link to which the other end of the first connection link is connected and a second driven link to which the other end of the sixth connection link is connected, and the second connection unit includes the second connection link. A joint drive module for a robot, characterized in that a third driven link to which the other end of is connected and a fourth driven link to which the other end of the fifth connecting link is connected. 제10항에 있어서,
상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터는 회전축이 동일한 직선 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 10,
The first rotational motor, the second rotational motor, the third rotational motor, and the fourth rotational motor are joint drive modules of the robot, characterized in that the rotation axis is located on the same straight line. 제11항에 있어서,
상기 제1 회전모터, 제2 회전모터, 제3 회전모터 및 제4 회전모터의 회전 중심을 연결하는 직선의 중앙 지점이 관절 중심인 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 11,
The joint drive module of the robot, characterized in that the center point of the straight line connecting the rotation centers of the first rotation motor, the second rotation motor, the third rotation motor and the fourth rotation motor is the joint center. 제12항에 있어서,
상기 제3 연결 링크의 일단은 상기 제3 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제3 연결 링크의 타단은 상기 제1 연결부의 베어링에 연결되며,
상기 제1 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 12,
One end of the third connecting link is connected to the bearing of the third main link, and the other end of the third connecting link is connected to the bearing of the first connecting part,
The joint drive module of the robot, characterized in that the center of rotation of the bearing of the first connection portion is directed toward the center of the joint. 제12항에 있어서,
상기 제4 연결 링크의 일단은 상기 제4 주동 링크의 베어링에 연결되고, 제4 연결 링크의 타단은 상기 제2 연결부의 베어링에 연결되며,
상기 제2 연결부의 베어링의 회전 중심은 상기 관절 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 12,
One end of the fourth connecting link is connected to the bearing of the fourth main link, and the other end of the fourth connecting link is connected to the bearing of the second connecting part,
The joint drive module of the robot, characterized in that the center of rotation of the bearing of the second connection is directed toward the center of the joint. 제10항에 있어서,
상기 제1 주동 링크의 타단과 상기 제5 주동 링크의 타단과 상기 제1 종동 링크의 단부와 상기 제2 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 10,
The joint drive module of the robot, characterized in that the other end of the first main link, the other end of the fifth main link, the end of the first driven link, and the end of the second driven link form a spherical joint, respectively. 제10항에 있어서,
상기 제2 주동 링크의 타단과 상기 제6 주동 링크의 타단과 상기 제3 종동 링크의 단부와 상기 제4 종동 링크의 단부는 각각 구형 관절을 형성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 10,
The other end of the second main link, the other end of the sixth main link, the end of the third driven link, and the end of the fourth driven link form a spherical joint, respectively. 제10항에 있어서,
상기 제1 로드는 제1 회전축으로 연결된 제1 상부 로드와 제1 하부 로드로 구성되고, 상기 제2 로드는 제2 회전축으로 연결된 제2 상부 로드와 제2 하부 로드로 구성되며, 상기 제1 하부 로드와 상기 제2 하부 로드는 제3 회전축으로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 10,
The first rod is composed of a first upper rod and a first lower rod connected by a first rotation shaft, the second rod is composed of a second upper rod and a second lower rod connected by a second rotation shaft, and the first lower rod The joint drive module of the robot, characterized in that the rod and the second lower rod are connected to the third rotation axis. 제17항에 있어서,
상기 제1 회전축과 제2 회전축 및 제3 회전축의 축 방향은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동모듈.According to claim 17,
The joint drive module of the robot, characterized in that the axis directions of the first axis of rotation, the second axis of rotation and the third axis of rotation are parallel to each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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