KR102565634B1 - 조화 감속 시스템 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템 및 로봇 시스템 - Google Patents

조화 감속 시스템 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템 및 로봇 시스템 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은, 제 1 축을 중심으로 회전하는 웨이브 제네레이터 상기 웨이브 제네레이터의 외주면의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 웨이브 제네레이터의 회전에 의해 회전 가능하도록 구성되고, 가요성인 동력 전달 부재 및 상기 동력 전달 부재의 외주면의 적어도 일부와 접촉하는 내주면을 갖는 서큘러 스플라인을 포함하고, 상기 웨이브 제네레이터와 상기 서큘러 스플라인 사이에는 상기 동력 전달 부재가 통과할 수 있는 개방부가 형성되고, 상기 동력 전달 부재는 상기 개방부를 통과해 연장되어 상기 제 1 축과는 다른 제 2 축에 동력을 전달 가능하도록 구성된다.

Description

조화 감속 시스템 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템 및 로봇 시스템{HARMONIC REDUCING SYSTEM, AND POWER TRANSMISSION SYSTEM AND ROBOT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 개시의 실시예들은 조화 감속 시스템 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템과 로봇 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 웨이브 제네레이터와 서큘러 스플라인 사이에 형성된 개방부를 통과해 연장되는 동력 전달 부재를 포함함으로써, 웨이브 제네레이터의 회전 축과 다른 축으로 용이하게 동력을 전달할 수 있는 조화 감속 시스템 및 이를 포함하는 동력 전달 시스템과 로봇 시스템에 관한 것이다.
종래의 동력 전달 시스템이나 로봇 시스템에 사용되는 감속기로서, RV 감속기, 유성 기어와 함께 조화 감속기가 사용된다. 특히, 조화 감속기는 금속의 탄성을 이용함으로써 감속된 출력을 획득할 수 있는데, 기존의 감속기(예를 들어, 기어)에 비해 소형, 경량화될 수 있다. 이러한 성질에 기초하여, 조화 감속기는 크기, 무게에 대한 제한이 있는 동력 시스템에 사용될 수 있다.
또한, 조화 감속기는 고 감속비, 높은 회전 정밀도, 제로(zero) 백래쉬의 장점을 가질 수 있어, 고 감속비, 높은 회전 정밀도 및 제로 백래쉬가 필요로 하는 정밀한 동력 전달 시스템이나 로봇 관절 시스템에 사용될 수 있다.
상술한 조화 감속기의 특성으로 인해, 조화 감속기는 산업용 로봇 시스템 뿐 아니라 보행이 가능한 로봇 시스템에서도 많이 사용된다. 다만, 조화 감속기를 로봇 시스템에 사용할 경우 과다한 비용이 소모될 수 있으며, 동력의 입력 축과 출력 축이 동일하다. 이는 조화 감속기가 사용되는 로봇 링크(예를 들어, 로봇 관절 중 팔 관절 및 다리 관절)의 관성 모멘트를 조절하기 어려운 결과를 초래할 수 있다. 또한, 조화 감속기의 구성 요소 중, 가요성의 금속 플렉스 스플라인은 충격에 상대적으로 취약하기 때문에 파손 또는 손상의 위험이 있다. 플렉스 스플라인의 파손 또는 손상의 위험은 조화 감속기의 내구성에 대한 문제점으로 이어질 수 있다.
최근의 경량화, 정밀화되고 있는 동력 전달 시스템에 적용되기 위해서 조화 감속기는 로봇 링크의 관성 모멘트를 조절하기 어려운 점 및 동력의 입력 축과 출력이 동일한 점 및 플렉스 스플라인이 손상 및 파손되기 쉬운 점 등과 같은 단점들을 해결할 필요성이 있다.
공개특허 제10-2018-0061530호
본 개시는 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은 종래의 조화 감속기의 단점들을 해결하는 것을 과제로 한다. 보다 상세하게, 일 실시예들에 따른 조화 감속 시스템은 기존 조화 감속기의 구성 요소 중 하나인 금속 플렉스 스플라인을 가요성의 동력 전달 부재로 대체한다. 가요성의 동력 전달 부재는 동력의 입력 축으로부터 동력의 출력 축까지 연장될 수 있다. 동력 전달 부재의 특징에 의해 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은 동력의 입력 축과 동력의 출력 축이 동일한 기존 조화 감속기의 단점을 해결할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템의 동력 전달 부재는 기존 조화 감속기의 플렉스 스플라인보다 외부 충격에 상대적으로 강하고, 교체가 용이하다. 따라서, 내구성이 약한 종래의 조화 감속기의 단점을 해결할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템의 동력 전달 부재는 상용품으로 존재하는 체인이나 벨트를 사용할 수 있다. 기존 조화 감속기의 플렉스 스플라인이 설계 및 제조 과정이 어렵다는 단점을 해결할 수 있다. 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은 동력 전달 부재로 플렉스 스플라인을 대체함으로써 제조원가를 크게 낮출 수 있다.
본 개시는 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템 및 일 실시예에 따른 로봇 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따른 동력 전달 시스템 및 일 실시예에 따른 로봇 시스템은 실시예에 따른 조화 감속 시스템을 포함한다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템 및 일 실시예에 따른 로봇 시스템은 종래의 조화 감속기를 포함함으로써 발생할 수 있는 단점들을 해결하는 것을 과제로 한다. 종래의 조화 감속기의 단점들은 상술한 바와 같으므로, 중복되는 범위에서의 상세한 설명은 생략한다.
과제 해결 수단으로서 본 개시의 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템이 제공된다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은, 제 1 축을 중심으로 회전하는 웨이브 제네레이터; 상기 웨이브 제네레이터의 외주면의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 웨이브 제네레이터의 회전에 의해 회전 가능하도록 구성되고, 가요성인 동력 전달 부재; 및 상기 동력 전달 부재의 외주면의 적어도 일부와 접촉하는 내주면을 갖는 서큘러 스플라인;을 포함하고, 상기 웨이브 제네레이터와 상기 서큘러 스플라인 사이에는 상기 동력 전달 부재가 통과할 수 있는 개방부가 형성되고, 상기 동력 전달 부재는 상기 개방부를 통과해 연장되어 상기 제 1 축과는 다른 제 2 축에 동력을 전달 가능하도록 구성된다.
상기 서큘러 스플라인은 상기 서큘러 스플라인의 내주면을 따라 형성된 함몰부를 포함하고, 상기 동력 전달 부재는 상기 동력 전달 부재의 외주면을 따라 형성된 돌기부를 포함하고, 상기 웨이브 제네레이터가 회전함에 따라, 상기 동력 전달 부재의 일 부분은 상기 웨이브 제네레이터에 의해 가압되며 회전하고, 상기 함몰부의 일 부분과 상기 돌기부의 일 부분은 가변하는 지점에서 서로 치합될 수 있다.
상기 함몰부의 제 1 치차 수와 상기 돌기부의 제 2 치차 수는 서로 상이할 수 있다.
상기 동력 전달 부재는 벨트(belt) 혹은 체인(chain) 형상일 수 있다.
상기 동력 전달 부재는 상기 제 2 축에 배치된 출력부와 접촉함으로써 동력 전달이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 서큘러 스플라인의 상기 제 1 축을 가로지르는 방향의 단면은 반원형일 수 있다.
상기 개방부는 제 1 개방부와 제 2 개방부를 포함하고, 상기 동력 전달 부재는 상기 제 1 개방부 및 상기 제 2 개방부를 통과하며 연장될 수 있다.
상기 조화 감속 시스템의 상기 웨이브 제네레이터, 상기 동력 전달 부재 및 상기 서큘러 스플라인 중 적어도 하나는 3D 프린터를 이용해 제조될 수 있다.
과제 해결 수단으로서 본 개시의 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템이 제공된다.
일 실시예에 따른 동력 전달 시스템은 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템; 동력을 생성하고, 생성된 동력을 상기 조화 감속 시스템에 전달하도록 구성된 동력부; 및 상기 조화 감속 시스템에 의해 감속된 동력을 전달받도록 구성된 출력부;를 포함한다.
과제 해결 수단으로서 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 시스템이 제공된다.
일 실시예에 따른 로봇 시스템은 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템 및 로봇 링크를 포함한다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템은 동력의 입력 축과 동력의 출력 축을 분리할 수 있다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템의 동력 전달 부재는 기존 조화 감속기의 플렉스 스플라인보다 외부 충격에 상대적으로 강하고, 교체가 용이함에 따라, 내구성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템의 동력 전달 부재는 설계 및 제조과정이 용이하며, 이에 따라 제조원가를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조화 감속 시스템의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 조화 감속 시스템의 일 양태에서의 모식도이다.
도 4는 도 1에 도시된 조화 감속 시스템의 다른 양태에서의 모식도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 모식도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 로봇 시스템의 모식도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 조화 감속 시스템(100)의 결합 사시도이다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)은 웨이브 제네레이터(110)를 포함할 수 있다.
웨이브 제네레이터(110)는 동력부(220; 도 4)에 연결될 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)는 동력부(220)에서 생성된 동력에 의해 회전할 수 있다. 동력부(220)는 예를 들어 모터일 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)는 소정의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)가 회전하는 소정의 축을 제 1 축(A1)으로 하여 이하에서 설명한다. 제 1 축(A1)은, 동력부(220)에 의해 생성된 동력이 전달되는 축과 동일할 수 있다.
웨이브 제네레이터(110)는 타원 형상의 캠(미도시)을 포함할 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)는 타원 형상의 캠 외주에 위치하는 볼 베어링(미도시)을 포함할 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)는 탄성 변형 운동함으로써 동력부(220)에 의해 생성된 동력, 즉 원형의 동력을 타원의 웨이브 형태의 동력으로 바꾸어 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)은 웨이브 제네레이터(110)의 외주면의 적어도 일부와 접촉하는 동력 전달 부재(120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)의 볼 베어링(미도시)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.
동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)의 회전에 의해 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)와 접촉한 채, 웨이브 제네레이터(110)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 웨이브 제네레이터(110)가 R1 방향으로 회전할 때, 동력 전달 부재(120) 또한 R1 방향으로 회전할 수 있다. 다른 예시로서, 웨이브 제네레이터가 R2 방향으로 회전하면, 동력 전달 부재(120) 또한 R2 방향으로 회전할 수 있음은 자명한 사실이다.
동력 전달 부재(120)는 가요성일 수 있다. 즉, 동력 전달 부재(120)는 외력에 의해 일부 형상이 변하는 플렉서블(flexible)한 재질을 포함할 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)는 웨이브 형태의 동력을 동력 전달 부재(120)로 전달할 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)가 웨이브 형태의 동력을 전달함에 따라, 동력 전달 부재(120) 중 웨이브 제네레이터(110)와 접촉하는 부분은 타원의 웨이브 형태로 움직일 수 있다. 즉, 동력 전달 부재(120) 중 웨이브 제네레이터(110)의 외주면과 접촉하는 부분은 웨이브 제네레이터(110)의 외주면이 회전하는 형태에 대응되도록 변위되며, 웨이브 제네레이터(110) 전체가 회전할 수 있다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)은 동력 전달 부재(120)의 외주면과 접촉하는 서큘러 스플라인(130)을 포함한다. 서큘러 스플라인(130)은 동력 전달 부재(120)의 외주면과 접촉하는 내주면을 가질 수 있다. 즉, 서큘러 스플라인(130)의 내주면 중 적어도 일부는 동력 전달 부재(120)의 외주면과 접촉할 수 있다.
서큘러 스플라인(130)은 동력 전달 부재(120)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 서큘러 스플라인(130)의 제 1 축(A1)을 가로지르는 방향의 단면은 반원형일 수 있다. 여기서, 제 1 축(A1)은 웨이브 제네레이터(110)가 회전하는 중심 축일 수 있다. 즉, 서큘러 스플라인(130)은 실린더의 소정 부분 형상일 수 있다. 서큘러 스플라인(130)은 동력 전달 부재(120)의 적어도 일부를 감싸는 한, 서큘러 스플라인(130)의 형상은 이에 제한되지 않고 변경될 수 있다.
서큘러 스플라인(130)은 강체일 수 있다. 서큘러 스플라인(130)은 동력 전달 부재(120) 중 웨이브 제네레이터(110)의 외주면과 접촉하는 부분, 즉 동력 전달 부재(120) 중 웨이브 제네레이터(110)의 외주면이 회전하는 형태에 대응되도록 변위되는 부분과 접촉할 수 있다. 서큘러 스플라인(130)과 동력 전달 부재(120)와의 접촉에 기초하여 감속비가 결정될 수 있다. 조화 감속 시스템(100)의 동력 전달 메커니즘에 대한 상세한 설명은 이하에서 보다 상세히 서술한다.
동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)와 서큘러 스플라인(130) 사이에 유지될 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)와 서큘러 스플라인(130) 사이에는 개방부(125)가 형성될 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 개방부(125)를 통과하여 연장될 수 있다. 예를 들어, 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)와 서큘러 스플라인(130) 사이에 형성된 개방부(125)를 통과하여 연장되는 타원의 링(ring) 형상일 수 있다. 다만 동력 전달 부재(120)가 연장됨으로써 형성하는 형상은 이에 제한되지 않고 필요에 따라 변경될 수 있다.
동력 전달 부재(120)는 개방부(125)를 통과하여 연장되어 아이들러(140)와 접촉할 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110) 및 아이들러(140)와 각각 접촉하도록 연장될 수 있다. 동력 전달 부재(120)의 일 측 단부는 웨이브 제네레이터(110)와 접촉하고 동력 전달 부재(120)의 타 측 단부는 아이들러(140)와 접촉하도록 연장될 수 있다. 웨이브 제네레이터(110)와 아이들러(140)는 서로 이격되어 소정 거리를 두고 위치할 수 있다.
동력 전달 부재(120)는 외측면 상에 치차가 형성된 벨트(belt) 혹은 체인(chain) 형상일 수 있다. 치차(121)는 예를 들어 외측면으로부터 소정 거리 돌출되는 돌기부일 수 있으나, 대응되는 부분이 돌기일 경우 돌기가 수용되는 오목부일 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)와 서큘러 스플라인(130) 사이에 형성된 개방부(125)를 통과하는 타이밍 벨트(timing belt)의 형상일 수 있다. 동력 전달 부재(120)의 길이는 동력이 입력되는 입력 축과 동력을 출력하기 위한 출력 축의 거리에 따라 변경될 수 있다.
동력 전달 부재(120)는 개방부(125)를 통과해 연장되어 제 1 축(A1)과 다른 축에 동력을 전달 가능하도록 구성될 수 있다. 여기서 다른 축을 제 2 축(A2)으로 하여 이하에서 설명하며, 제 2 축(A2)은 제 1 축(A1)과 다른 임의의 어느 한 축일 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 제 1 축(A1)에는 동력을 생성하는 동력부(220)가 위치할 수 있다. 제 2 축(A2)에는 동력을 전달받는 출력부(210)가 위치할 수 있다. 출력부(210)는 예를 들어 출력 기어일 수 있다. 출력부(210)는 이하에서 도 5를 참조하여 상세히 설명할 동력 전달 시스템(200)의 일 구성요소일 수 있다. 출력부(210)는 아이들러(140)의 인근에 위치할 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 제 2 축(A2)에 위치하는 출력부(210)와 접촉할 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 제 1 축(A1)에 위치하는 동력부(220)로부터 생성된 동력을 전달받아, 제 2 축(A2)에 위치하는 출력부(210)로 동력을 전달할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 조화 감속 시스템(100)의 일 양태에서의 모식도이다. 도 4는 도 1에 도시된 조화 감속 시스템(100)의 다른 양태에서의 모식도이다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)의 서큘러 스플라인(130)은 서큘러 스플라인(130)의 내주면을 따라 형성된 함몰부(131)를 포함한다. 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)의 동력 전달 부재(120)는 동력 전달 부재(120)의 외주면을 따라 형성된 돌기부(121)를 포함한다. 여기서, 함몰부(131) 및 돌기부(121)는 서로 대응되도록 형성된다. 한편, 동력 전달 부재(120)에 함몰부가, 서큘러 스플라인(130)에 돌기부가 형성될 수도 있음은 물론이다.
함몰부(131)의 총 치차 수(제 1 치차 수)와 돌기부(121)의 총 치차 수(제 2 치차 수)는 서로 상이하다. 제 1 치차 수와 제 2 치차 수의 차이로 인해 감속된 출력이 전달될 수 있다.
웨이브 제네레이터(110)가 회전함에 따라, 동력 전달 부재(120)의 일 부분은 웨이브 제네레이터(110)에 의해 가압되며 회전한다. 여기서, 함몰부(131)의 일 부분과 돌기부(121)의 일 부분은 가변하는 지점에서 서로 치합될 수 있다. 즉, 함몰부(131)와 돌기부(121)가 만나는 지점이 웨이브 제네레이터(110)의 회전에 따라 변경될 수 있다.
보다 상세히, 도 3에 도시된 바와 같이, 조화 감속 시스템(100)이 일 양태일 때, 웨이브 제네레이터(110)는 장 축(X1)이 도면에서의 세로 방향으로 정렬될 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)에 접촉하여 웨이브 제네레이터(110)가 정렬된 방향(장 축(X1)이 세로 방향으로 정렬된 방향)과 동일한 방향의 타원 형상으로 탄성 변형된다.
동력 전달 부재(120)가 타원 형상으로 탄성 변형됨에 따라, 동력 전달 부재(120)의 제 1 부분(120a)과 서큘러 스플라인(130)의 제 1 부분(130a)은 서로 접촉하게 된다. 여기서 동력 전달 부재(120)의 제 1 부분(120a)과 서큘러 스플라인(130)의 제 1 부분(130a)은 복수 일 수 있다. 서큘러 스플라인(130)의 제 1 부분(130a)에 형성된 함몰부(131)의 일 부분(131a)과 동력 전달 부재(120)의 제 1 부분(120a)에 형성된 돌기부(121) 의 일 부분(121a)은 서로 치합될 수 있다. 반면, 동력 전달 부재(120)의 제 2 부분(120b)과 서큘러 스플라인(130)의 제 2 부분(130b)은 서로 이격된 상태일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 조화 감속 시스템(100)이 다른 양태일 때, 웨이브 제네레이터(110)는 장 축(X1)이 도면에서의 가로 방향으로 정렬될 수 있다. 즉, 웨이브 제네레이터(110)는 조화 감속 시스템(100)의 일 양태에서 대략 직각으로 회전한 형상일 수 있다. 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)에 접촉하여 웨이브 제네레이터(110)가 정렬된 방향과 동일한 방향의 타원 형상(장 축(X1)이 가로 방향으로 정렬된 방향)으로 탄성 변형된다.
동력 전달 부재(120)가 타원 형상으로 탄성 변형됨에 따라, 동력 전달 부재(120)의 제 2 부분(120b)과 서큘러 스플라인(130)의 제 2 부분(130b)은 서로 접촉하게 된다. 여기서 동력 전달 부재(120)의 제 2 부분(120b)과 서큘러 스플라인(130)의 제 2 부분(130b)은 단수 일 수 있다. 서큘러 스플라인(130)의 제 2 부분(130b)에 형성된 함몰부(131)의 다른 일 부분(131b)과 동력 전달 부재(120)의 제 2 부분(120b)에 형성된 돌기부(121)의 다른 일 부분(121b)은 서로 치합될 수 있다. 반면, 동력 전달 부재(120)의 제 1 부분(120a)과 서큘러 스플라인(130)의 제 1 부분(130a)은 서로 이격된 상태일 수 있다.
서큘러 스플라인(130)은 동력 전달 부재(120)와의 상호 접촉에 의해 감속비를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, 동력 전달 부재(120)는 웨이브 제네레이터(110)에 의해 가압되어, 타원 형상으로 변형된다. 함몰부(131)의 일 부분과 돌기부(121)의 일 부분이 가변하는 지점에서 서로 치합됨에 따라 원하는 감속비를 제공할 수 있다.
조화 감속 시스템(100)의 웨이브 제네레이터(110), 동력 전달 부재(120) 및 서큘러 스플라인(130) 중 적어도 하나는 3D 프린터를 이용해 제조될 수 있다. 예를 들어, 웨이브 제네레이터(110)는 3D 프린터를 이용해 제조될 수 있으며, 3D 프린터를 이용해 제조된 웨이브 제네레이터(110)의 적어도 일부는 레진 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)의 동력 전달 부재(120)는 감속을 위한 기능 및 동력 전달을 위한 기능을 함께 수행할 수 있다. 이에 따라, 충분한 감속비와 함께 효과적으로 동력을 전달할 수 있다. 또한, 조화 감속 시스템(100)의 동력 전달 부재(120)는 벨트 또는 체인과 같은 부품을 포함할 수 있어, 제조 원가 절감 효과를 기대할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)의 동력 전달 부재(120)는 기존 조화 감속기의 대응 구성 요소(예를 들어, 플렉스 스플라인)보다 외부 충격에 강하고, 교체가 용이하다. 따라서, 조화 감속 시스템(100)의 내구성이 증대될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템(200)의 모식도이다.
동력 전달 시스템(200)은 상술한 일 실시예에 따른 조화 감속 시스템(100)을 포함한다. 동력 전달 시스템(200)은 동력을 생성하고, 생성된 동력을 조화 감속 시스템(100)에 전달하도록 구성된 동력부(220)를 포함한다. 동력부(220)는 조화 감속 시스템(100)과 연결될 수 있다. 동력부(220)는 예를 들어 모터일 수 있다. 동력부(220)는 회전 동력을 생성하여 조화 감속 시스템(100)에 전달할 수 있다. 동력부는 제 1 축(A1)을 중심으로 회전하는 회전 동력을 생성하여 조화 감속 시스템(100)에 전달할 수 있다.
동력 전달 시스템(200)은 조화 감속 시스템(100)에 의해 감속된 동력을 전달받도록 구성된 출력부(210)를 포함한다. 출력부(210)는 조화 감속 시스템(100)과 연결될 수 있다. 출력부(210)는 예를 들어 출력 기어일 수 있다. 예를 들어, 동력부(220)가 조화 감속 시스템(100)의 일 단부 측에 연결될 때, 출력부(210)는 조화 감속 시스템(100)의 타 단부 측에 연결될 수 있다. 출력부(210)는 제 2 축(A2)을 중심으로 회전하도록 배치될 수 있다.
동력 전달 메커니즘을 설명하면, 조화 감속 시스템(100)의 일 단부 측에 연결된 동력부(220)에서 생성된 동력은 조화 감속 시스템(100)으로 전달될 수 있다. 여기서 동력부(220)에서 생성된 동력은 제 1 축(A1)을 중심으로 회전하는 회전 동력일 수 있다. 조화 감속 시스템(100)으로 전달된 동력은 조화 감속 시스템(100)에 의해 감속될 수 있다. 감속된 동력은 조화 감속 시스템(100)의 타 단부 측에 연결된 출력부(210)에 전달될 수 있다. 여기서 출력부(210)는 제 2 축(A2)을 중심으로 회전하여 동력을 출력하도록 배치될 수 있다. 출력부(210)를 통하여 출력되는 출력(감속된 동력)은 예를 들어 로봇 팔 또는 로봇 다리의 움짐임일 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 로봇 시스템(300)의 모식도이다.
일 실시예에 따른 로봇 시스템(300)은 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템(200)을 포함할 수 있다.
로봇 시스템(300)은 상술한 일 실시예에 따른 동력 전달 시스템(200)을 포함한다. 로봇 전달 시스템은 동력 전달 시스템(200)과 연결된 로봇 링크(310)를 포함한다. 로봇 링크(310)는 동력 전달 시스템(200)으로부터 동력을 전달받음으로써 움직일 수 있다.
예를 들어, 로봇 링크(310)는 로봇 관절 중 하나일 수 있다. 일 예시로서 로봇 시스템(300)이 보행 로봇일 경우 다리 관절일 수 있다. 다리 관절은 동력 전달 시스템(200)으로부터 전달받은 동력을 이용하여 움직이고, 보행 로봇이 보행할 수 있도록 구성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 조화 감속 시스템
110: 웨이브 제네레이터
120: 동력 전달 부재
120a: 동력 전달 부재의 일 부분
120b: 동력 전달 부재의 다른 일 부분
121: 돌기부
121a: 돌기부의 일 부분
121b: 돌기부의 다른 일 부분
125: 개방부
130: 서큘러 스플라인
130a: 서큘러 스플라인의 일 부분
130b: 서큘러 스플라인의 다른 일 부분
131: 함몰부
131a: 함몰부의 일 부분
131b: 함몰부의 다른 일 부분
140: 아이들러
200: 동력 전달 시스템
210: 출력부
220: 동력부
300: 로봇 시스템
310: 로봇 링크

Claims (10)

  1. 제 1 축을 중심으로 회전하는 웨이브 제네레이터;
    상기 웨이브 제네레이터의 외주면의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 웨이브 제네레이터의 회전에 의해 회전 가능하도록 구성되고, 가요성인 동력 전달 부재; 및
    상기 동력 전달 부재의 외주면의 적어도 일부와 접촉하는 내주면을 갖는 서큘러 스플라인;을 포함하고,
    상기 웨이브 제네레이터와 상기 서큘러 스플라인 사이에는 상기 동력 전달 부재가 통과할 수 있는 개방부가 형성되고,
    상기 동력 전달 부재는 상기 개방부를 통과해 연장되어 상기 제 1 축과는 다른 제 2 축에 동력을 전달 가능하도록 구성되는,
    조화 감속 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서큘러 스플라인은 상기 서큘러 스플라인의 내주면을 따라 형성된 함몰부를 포함하고,
    상기 동력 전달 부재는 상기 동력 전달 부재의 외주면을 따라 형성된 돌기부를 포함하고,
    상기 웨이브 제네레이터가 회전함에 따라,
    상기 동력 전달 부재의 일 부분은 상기 웨이브 제네레이터에 의해 가압되며 회전하고,
    상기 함몰부의 일 부분과 상기 돌기부의 일 부분은 가변하는 지점에서 서로 치합되는,
    조화 감속 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 함몰부의 제 1 치차 수와 상기 돌기부의 제 2 치차 수는 서로 상이한,
    조화 감속 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 전달 부재는 벨트(belt) 혹은 체인(chain) 형상인,
    조화 감속 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동력 전달 부재는 상기 제 2 축에 배치된 출력부와 접촉함으로써 동력 전달이 가능하도록 구성되는,
    조화 감속 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서큘러 스플라인의 상기 제 1 축을 가로지르는 방향의 단면은 반원형인,
    조화 감속 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조화 감속 시스템의 상기 웨이브 제네레이터, 상기 동력 전달 부재 및 상기 서큘러 스플라인 중 적어도 하나는 3D 프린터를 이용해 제조되는, 조화 감속 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 조화 감속 시스템;
    동력을 생성하고, 생성된 동력을 상기 조화 감속 시스템에 전달하도록 구성된 동력부; 및
    상기 조화 감속 시스템에 의해 감속된 동력을 전달받도록 구성된 출력부;를 포함하는, 동력 전달 시스템
  10. 제 9 항에 따른 동력 전달 시스템; 및
    상기 동력 전달 시스템에 연결된 로봇 링크를 포함하는,
    로봇 시스템.
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