KR20000000063A

KR20000000063A - 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치

Info

Publication number: KR20000000063A
Application number: KR1019990035954A
Authority: KR
Inventors: 신대섭
Original assignee: 신대섭
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2000-01-15

Abstract

본 발명은 서보모터를 연결부재의 결합에 의해 일정 기능을 달성하는 로보블록에 있어서, 서보모터의 연결을 자유 자재로 할 수 있도록 하고 그 연결부재의 구조도 간단히 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치에 관한 것이다.

서보모터의 회전결합부에 일측이 결합되는 연결매개부재와, 상기 연결매개부재의 타측에 삽입 결합되어 너트로 고정할 수 있는 제1 연결부재를 포함하고, 상기 서보모터의 소정위치에 홀을 더 포함하고, 상기 홀과 너트로 결합될 수 있는 홀이 형성된 제2 연결부재를 더 포함하는 발명이 제시되어 종래의 연결부재에 비해 구조가 단순하여 제공공정의 어려움을 해결하고, 구조적으로 다양한 결합이 가능하기 때문에 다양한 기능의 로봇을 만들 수 있는 효과가 있다.

Description

서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치{Connecting apparatus of Roboblock using free connecting member of servo motor}

일반적으로 서보기구(Servomechanism)란 제어량이 기계적 위치에 있도록 하는 자동제어계 즉, 물체의 위치, 방위, 자세 등 목표값의 임의 변화에 추종하도록 구성된 피드백 제어계이며 기계를 명령대로 움직이는 장치로서 상기 서보기구에서 사용되는 전동기를 서보모터(Servo Moter)라 하며 진류 전동기와 교류 전동기가 있다.

특징적인 것으로는 정전(正轉), 역전(逆轉)이 가능하고, 저속에서의 운전이 원활하며 급가속, 급감속을 할 수 있다.

상기의 서보모터의 형태는 다양하게 존재하나 아동들의 지능계발 및 학습용으로 사용되는 로보블럭에서도 사용되어 지고 있다.

상기 아동들의 지능계발 및 학습용 로보블록은 상기 서보모터를 블럭으로 만들어 여러가지 모양의 연결부재를 사용하여 다양한 형태의 모양을 만들어 그 모양에 맞게끔 동작을 수행하도록 한다.

도 1은 종래의 서보모터 연결부재의 예시도이다.

도 1을 참조하여 종래의 서보모터 연결부재에 관하여 설명하면, 회전결합부(10a)와 상기 회전결합부(10a)의 중앙에 새겨진 암나사인 나사홈(10b)과 상기 회전결합부(10a)의 회전을 잘 전달되도록 하는 논슬립부(10c)가 형성되어 입력된 전류에 따라 회전구동되는 서보모터(10)에 결합되는 것으로서, 상기 서보모터(10)에 직접 결합되어 특정 고정수단에 의해 고정되거나 서보모터(10)의 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 고정부재(20)를 사용하여 너트(25)로 고정되어 타 서보모터(10)와 연결되는 연결부재(15)이다. 상기 연결부재(15)는 결합홈(15a)이 있어서, 상기 서보모터(10)와의 연결거리 또는 연결수에 따라 다수의 결합홈(15a)을 가질 수 있다.

상기의 서보모터(10) 및 연결부재(15), 고정부재(20), 너트(25)를 사용하여 물체를 잡는 로봇에 관하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 연결부재에 의해 연결된 서보모터를 사용한 로봇의 일실시예이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 로봇은 총 여섯개의 서보모터(10)와, 상기 서보모터(10)에 결합되거나 서로 연결시키는 것으로서 결합홈(15a)이 두개에서 다섯개 까지인 총 여덟개의 연결부재(15)와, 상기 연결부재(15)와 서보모터(10)를 결합시켜 상기 서보모터(10)의 회전결합부(10a)의 회전력이 전달되도록 하는 고정부재(20)와, 너트(25)로 구성된다.

상기의 구성으로 이루어진 본 로봇의 결합 및 작용에 관하여 설명하면, 상기 두개의 첫번째 서보모터(10)를 고정대(30)에 배치시킨후 두개의 결합홈(15a)을 가진 연결부재(15)를 고정대(30)에 배치된 첫번째 서보모터(10)의 나사홈(10b)에 결합시킨후 세개의 결합홈(15a)을 가진 연결부재(15)의 첫번째 결합홈(15a)에 상기 첫번째 서보모터(10)의 나사홈(10b)을 통과시켜 고정부재(20)와 너트(25)를 사용하여 결합시킨다. 또한, 두개의 두번째 서보모터(10)에서는 세개의 결합홈(15a)을 가진 연결부재(15)의 첫번째 결합홈(15a)을 두번재 서보모터(10)의 나사홈(10b)에 결합시킨후 상기 첫번째 서보모터(10)에 연결된 연결부재(15)의 세번째 결합홈(15a)을 상기 두번째 서보모터(10)의 나사홈(10b)을 통과시켜 고정부재(20)와 너트(25)를 사용하여 결합시킨다. 또한, 두개의 세번째 서보모터(10)에서는 다섯개의 결합홈(15a)을 가진 연결부재(15)의 첫번째 결합홈(15a)을 세번째 서보모터(10)의 나사홈(10b)에 결합시킨다. 그리고, 상기 두번째 서보모터(10)에 결합된 연결부재(15)의 세번째 결합홈(15a)과 상기 세번째 서보모터(10)에 결합된 연결부재(15)의 첫번째 결합홈(15a)을 고정부재(20)와 너트(25)를 사용하여 결합시킨다.

또한, 상기에서 연결부재(15)와 서보모터(10)의 결합을 더 보강하기 위해서 특정구조의 고정수단을 사용하기도 한다.

상기에 의해 본 로봇의 결합이 완료되면, 각 서보모터(10)는 제어된 명령에 따라 회전하게 되고 세번째 서보모터(10)에 연결된 연결부재(15)의 끝단은 물체(35)를 잡을 수 있으며, 각 서보모터(10)를 여러가지 방식으로 제어함에 따라 여러가지 다른 동작을 행할 수 있다.

상기와 같은 종래의 연결부재로 연결되는 로보블럭은 상기 연결부재의 구조가 단순하지 않기 때문에 제조공정이 복잡해 지는 문제점과 다양한 기능의 로봇을 만들기에는 그 구조의 활용도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 서보모터를 자유자재로 결합시켜 다양한 형태의 로봇을 만들 수 있는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 서보모터의 회전결합부에 일측이 결합되는 연결매개부재와, 상기 연결매개부재의 타측에 삽입 결합되어 너트로 고정할 수 있는 제1 연결부재를 포함하고, 상기 서보모터의 소정위치에 홀을 더 포함하고, 상기 홀과 너트로 결합될 수 있는 홀이 형성된 제2 연결부재를 더 포함하는 발명이 제시된다.

도 1은 종래의 서보모터 연결부재의 예시도

도 2는 도 1의 연결부재에 의해 연결된 서보모터를 사용한 로봇의 일실시예

도 3은 본 발명인 자유연결부재와 서보모터의 결합사시도

도 4는 본 발명인 서보모터 자유연결부재의 예시도

도 5는 본 발명인 서보모터 자유연결부재를 사용한 로봇의 일실시예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ~ 5 : 예 1~5 10 : 서보모터

10a: 회전결합부 10b, 40a, 50b: 나사홈

10c: 논슬립부 10d, 50c: 홀

15 : 연결부재 15a: 결합홈

20 : 고정부재 25 : 너트

30 : 고정대 35 : 물체

40 : 연결매개부재 40b: 날개부

45 : 볼트 50 : 제1 연결부재

50a: 장홈 55 : 제2 연결부재

이하에서는 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명인 자유연결부재와 서보모터의 결합사시도

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에서 사용되는 서보모터(10)는 회전결합부(10a)와, 상기 회전결합부(10a)의 중앙에 형성된 암사나인 나사홈(10b)과, 상기 회전결합부(10a)의 회전을 잘 전달되도록 원주상의 외주면에 형성된 논슬립부(10c)와, 상기 서보모터(10)의 몸체의 상측 및 하측 가장자리에 형성되어 서보모터(10) 사이를 후술하는 제1 연결부재(50), 제2 연결부재(55)를 사용하여 연결시키는 홀(10b)로 구성되고, 상기 회전결합부(10a)의 회전력을 전달하고, 후술하는 제1 연결부재(50), 제2 연결부재(55)와 결합이 가능하도록 서보모터(10)의 회전결합부(10a)를 수용하여 헛돌지 않도록 내측에 논슬립부(도시안됨)가 형성된 원통형의 제1 결합부와 상기 제1 결합부의 일측에 일체로 형성되고 양측에 소정길이만큼 절곡되어 날개부(40b)가 형성되고 중앙에 나사홈(40a)이 형성된 제2 결합부로 이루어진 연결매개부재(40)가 상기 회전결합부(10a)의 논슬립부(10c)에 결합된다.

상기에서 제1 연결부재(50)는 연결매개부재(40)의 날개부(40b) 및 나사홈(40a)과 너트(25)를 통하여 결합될 수 있는 나사홈(50b) 및 장홈(50a)이 형성되어져 있다. 또한, 제2 연결부재(55)는 상기 제1 연결부재(50)에 상기 서보모터(10)의 홀(10d)과 너트(25) 및 볼트(45)에 의해 결합될 수 있는 홀(50c)이 더 형성되어져 있다.

상기의 제1 연결부재(50) 및 제2 연결부재(55)는 각 서보모터(10)의 결합 형태에 따라서 다양한 형태를 가질 수 있는데 그 몇가지 예에 관하여 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명인 서보모터 자유연결부재의 예시도이다.

도 4를 참조하여 서보모터 자유연결부재의 5가지 예에 관하여 설명하면, 첫번째인 예1(1)은 제2 연결부재(55)로서 세쌍의 장홈(50a)과 세개의 나사홈(50b), 두개의 홀(50c)을 가진다. 상기 예1(1)의 제2 연결부재(55)의 세쌍의 장홈(50a) 중 사용자가 원하는 적당한 위치에 서보모터(10)의 연결매개부재(40)를 결합시키면 되고, 고정하기 위해 너트(25)를 사용하여 나사홈(50b)을 통해 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시키면 고정된다. 또한, 상기 제2 연결부재(55)에 또 다른 서보모터(10)를 결합하고 싶으면, 상기 세쌍의 장홈(50a) 중 이미 결합된 장홈(50a)을 제외하고 나머지 장홈(50a) 중 하나를 선택하여 너트(25)를 사용하여 결합하거나, 제2 연결부재(55)의 끝단에 직각으로 굴절되어 일정거리 진행 후 다시 직각으로 외측으로 돌출한 홀(50c)을 서보모터(10)의 홀(10c)에 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합시키면 된다.

두번째인 예2(2)는 제2 연결부재(55)로서 세쌍의 장홈(50a)과 세개의 너트통과홈(50b), 두개의 홀(50c)을 가진다. 상기 예2(2)의 제1 연결부재(50)의 세쌍의 장홈(50a) 중 사용자가 원하는 적당한 위치에 서보모터(10)의 연결매개부재(40)를 결합시키면 되고, 고정하기 위해 너트(25)를 사용하여 나사홈(50b)을 통해 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시키면 고정된다. 또한, 상기 제2 연결부재(55)에 또 다른 서보모터(10)를 결합하고 싶으면, 상기 세쌍의 장홈(50a) 중 이미 결합된 장홈(50a)을 제외하고 나머지 장홈(50a) 중 하나를 선택하여 너트(25)를 사용하여 결합하거나, 제2 연결부재(55)의 끝단에서 직각으로 굴절된 홀(50c)을 서보모터(10)의 홀(10c)에 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합시키면 된다. 상기에서 제2 연결부재(55)의 홀(50c)에 결합되는 서보모터(10)는 장홈(50a)에 결합된 서보모터(10)와 서로 직각으로 놓이게 된다.

세번째인 예3(3)은 제2 연결부재(55)로서 상기 예2(2)에서 제2 연결부재(55)의 나머지 한쪽 끝단에 직각으로 굴절된 홀(50c)을 더 가지는 것으로서 상기 예2(2)와 같이 결합된 상태에서 서보모터(10)를 상기 나머지 한쪽 끝단의 홀(50c)에 결합하고 싶은 경우 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합하면 된다. 상기에서 제2 연결부재(55)의 홀(50c)에 결합되는 서보모터(10)는 장홈(50a)에 결합된 서보모터(10)와 각각 서로 직각으로 놓이게 된다.

네번째인 예4(4)는 제1 연결부재(50)로서 네쌍의 장홈(50a)과 네개의 나사홈(50b)을 가진다. 상기 예4(4)의 제1 연결부재(50)의 네쌍의 장홈(50a) 중 사용자가 원하는 적당한 위치에 서보모터(10)의 연결매개부재(40)를 결합시키면 되고, 고정하기 위해 너트(25)를 사용하여 나사홈(50b)을 통해 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시키면 고정된다. 또한, 상기 제1 연결부재(50)에 또 다른 서보모터(10)를 결합하고 싶으면, 상기 네쌍의 장홈(50a) 중 이미 결합된 장홈(50a)을 제외하고 나머지 장홈(50a) 중 하나를 선택하여 너트(25)를 사용하여 결합하면 된다. 상기 예4(4)는 총 네쌍의 장홈(50a)을 가지고 있기 때문에 총 4개의 서보모터(10)의 결합이 가능하다.

다섯번째인 예5(5)는 상기 제2 연결부재(55)의 홀(50c) 만을 형성한 것으로서 총 다섯개의 홀(50c)을 가진다. 총 두개의 서보모터(10)를 홀(50c)을 통해 결합할 경우, 상기 예5(5)의 일측의 두개의 홀(50c)을 통해 서보모터(10)의 홀(10c)과 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합하고, 나머지 일측의 두개의 홀(50c)을 통해 다른 서보모터(10)의 홀(10c)과 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합한다. 상기에서 총 다섯개의 홀(50c)을 가지는 것은 각 서보모터(10) 사이의 간격에 따라 적당한 위치에 결합되도록 하기 위해서이다.

상기 총 5개의 예에서 나타난 것 이외에도 사용자의 필요에 따라 상기 장홈(50a) 및 나사홈(50b), 홀(50c)의 증설 및 감축을 할 수 있으며, 결합하는 각도도 상기 제1 연결부재(50), 제2 연결부재(55)의 자유로운 설계에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.

상기의 서보모터(10), 연결매개부재(40), 제1 연결부재(50), 제2 연결부재(55), 너트(25), 볼트(45)를 사용하여 도 2에 도시된 물체를 잡는 로봇을 도 5와 같이 다시 구성하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명인 서보모터 자유연결부재를 사용한 로봇의 일실시예이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 로봇은 총 여섯개의 서보모터(10)와, 상기 서보모터(10)에 결합되어 회전력을 전달하는 연결매개부재(40)와, 상기 서보모터(10)를 서로 연결시키는 것으로서 세쌍의 장홈(50a)과 세개의 나사홈(50b)이 형성된 두개의 제1 연결부재(50)와, 상기 예1(1)과 같이 세쌍의 장홈(50a)과 세개의 나사홈(50b), 한쌍의 홀(50c)이 형성된 네개의 제2 연결부재(55)와, 상기 제2 연결부재(55)와 서보모터(10)를 결합시키는 너트(25) 및 볼트(45)로 구성된다.

상기의 구성으로 이루어진 본 로봇의 결합 및 작용에 관하여 설명하면, 상기 총 여섯개의 서보모터(10)에 각각 연결매개부재(40)를 결합시킨 후, 두개의 첫번째 서보모터(10)를 고정대(30)에 배치시킨다. 상기 서보모터(10)가 고정대(30)에 배치되면, 세개의 장홈(50a)을 가진 제1 연결부재(50)의 첫번째 장홈(50a)에 상기 첫번째 서보모터(10)에 결합된 연결매개부재(40)의 날개부(40b)에 결합시키고 너트(25)를 사용하여 상기 연결매개부재(40)의 나사홈(40a)을 통과하여 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시킨다. 또한, 두개의 두번째 서보모터(10)에서는 상기 첫번째 서보모터(10)에 결합된 제1 연결부재(50)의 세번째 장홈(50a)에 상기 두번째 서보모터(10)에 결합된 연결매개부재(40)의 날개부(40b)에 결합시키고 너트(25)를 사용하여 상기 연결매개부재(40)의 나사홈(40a)을 통과하여 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시킨다. 그리고, 세쌍의 장홈(50a)과 한쌍의 홀(50c)을 가진 제2 연결부재(55)의 홀(50c)을 두번째 서보모터(10)의 홀(10c)에 너트(25)와 볼트(45)를 사용하여 결합시킨다. 또한, 두개의 세번째 서보모터(10)에서는 상기 두번째 서보모터(10)에 결합된 제2 연결부재(55)의 세번째 장홈(50a)에 상기 세번째 서보모터(10)에 결합된 연결매개부재(40)의 날개부(40b)에 결합시키고 너트(25)를 사용하여 상기 연결매개부재(40)의 나사홈(40a)을 통과하여 회전결합부(10a)의 나사홈(10b)에 결합시킨다. 그리고, 세쌍의 장홈(50a)과 한쌍의 홀(50c)을 가진 제2 연결부재(55)를 상기 세번째 서보모터(10)의 모터장홈(10c)에 볼트(45)와 너트(25)를 사용하여 연결시켜서 상기 제1 연결부재(50)의 각 끝단이 서로 작용하여 물체(35)를 잡을 수 있도록 한다.

상기에 의해 본 로봇의 결합이 완료되면, 각 서보모터(10)는 제어된 명령에 따라 회전하게 되고 세번째 서보모터(10)에 연결된 제2 연결부재(55)의 끝단은 물체(35)를 잡을 수 있으며, 각 서보모터(10)를 여러가지 방식으로 제어함에 따라 여러가지 다른 동작을 행할 수 있다.

상기에 나타난 실시예 이외에도 다양한 모양의 자유연결부재의 설계를 통하여 다양한 동작을 수행하는 로봇을 만들 수 있다.

상기의 모든 과정을 거쳐서 본 발명이 의도하는 대로 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치가 구현된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다수의 서보모터를 자유자재로 결합시켜 다양한 형태의 로봇을 만들 수 있도록 기존의 서보모터에 연결매개부재를 결합시킨후 상기 연결매개부재의 날개부에 결합될 수 있는 장홈과 서보모터의 몸체에 형성된 홀에 결합될 수 있는 홀이 필요에 따라 선택적으로 형성된 판형 구조의 자유연결부재를 사용하여 각 서보모터를 결합하여 종래의 연결부재에 비해 구조가 단순하여 제공공정의 어려움을 해결하고, 구조적으로 다양한 결합이 가능하기 때문에 다양한 기능의 로봇을 만들 수 있는 효과가 있다.

Claims

일측에 회전결합부가 돌출된 서보모터 복수개를 연결부재를 사용하여 다양한 형태로 연결함으로써, 제어부의 제어에 의해 움직임을 구현하는 소형로봇시스템에 있어서,

상기 서보모터(10)의 회전결합부(10a)에 일측이 결합되는 연결매개부재(40)와,

상기 연결매개부재(40)의 타측에 삽입 결합되어 너트(25)로 고정할 수 있는 제1 연결부재(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치.
청구항 1에 있어서, 상기 서보모터(10)의 소정위치에 홀(10d)을 더 포함하고,

상기 홀(10d)과 너트(25)로 결합될 수 있는 홀(50c)이 형성된 제2 연결부재(55)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치.
청구항 1에 있어서, 상기 서보모터(10)의 회전결합부(10a)는,

원주상의 외주면에 논슬립부(10c)가 형성되고 중앙에 나사홈(10b)이 형성된 것을 특징으로 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치.
청구항 1에 있어서, 상기 연결매개부재(40)는,

상기 서보모터(10)의 회전결합부(10a)를 수용하여 헛돌지 않도록 내측에 논슬립부가 형성된 원통형의 제1 결합부와,

상기 제1 결합부의 일측에 일체로 형성되고, 양측에 소정길이만큼 절곡되어 날개부(40b)가 형성되고, 중앙에 나사홈(40a)이 형성된 제2 결합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 및 제2 연결부재(50, 55)는 소정길이와 상기 서보모터(10)의 회전결합부(10a)가 돌출된 면의 폭과 대응하는 소정의 폭을 갖고, 중앙에 상기 회전결합부(10a) 및 연결매개부재(40)의 나사홈(40a)과 대응되는 나사홈(50b)과,

상기 나사홈(50b)의 양측에 상기 연결매개부재(40)의 날개부(40b)가 삽입될 수 있도록 장홈(50a)이 길이 방향으로 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서보모터 자유연결부재를 사용한 로보블록의 연결장치.