KR20030029554A

KR20030029554A - 레그식 보행 로봇및 로봇완구의 보행작동구조

Info

Publication number: KR20030029554A
Application number: KR1020030014961A
Authority: KR
Inventors: 박동기
Original assignee: 박동기
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2003-04-14

Abstract

본 발명은 레그식 보행로봇및 로봇완구의 레그 관절 구조에 관한것으로 곤충의 보행 동작과 유사하며 6개의 관절들은 상하 구동축의 운동 상태에의해 전진과 좌회전 우회전이 가능하고 구동축 가이더의 위치제어에 의해 보행각을 제어하여 로봇의 회전반경을 조절할수 있으며 구동모터의 속도제어에 의해 로봇의 진행 속도를 제어할 수 있다.

Description

레그식 보행 로봇및 로봇완구의 보행작동구조{Operation structure of leg walk robot and robot plaything}

본 발명은 레그식 보행로봇및 로봇완구의 레그 관절 구조에 관한 것으로 곤충의 보행동작과 유사하게 동작하며 6개의 레그는 상하 두개의 구동축에 의해 보행각의 변화를 주어 전진, 좌회전, 우회전이 가능한 작동 구조를 가진다.

이러한 관절구조를 이용하여 로봇은 돌출물이나 웅덩이등 바닥이 고르지 못한 곳을 보다 쉽게 진행이 가능하다.

통상적으로 로봇이나 로봇완구의 이동방법은 회전륜에의한 이동 방법이 주류이고 근래들어 서버모터에 의한 관절로봇들이 학습용이나 특수목적 로봇으로 이용되고 있다.

이러한 관절로봇은 서버모터의 특성에의해 이동속도가 저하되고 보행시 부자연스러운 형태가 나타난다.

회전륜의 경우 속도는 높으나 바닥면의 돌출물이나 웅덩이가 있는 고르지못한 바닥을 진행시에는 부적합하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기위해 보행시 레그본체에 연결되어있는 상,하 구동축을 상반되어 구동하여 로봇이 자세를 흐트리지 않고 진행하도록 구성되어 있으며 마이크로 콘트롤러나 무선송수신기에 의해 속도제어가 용이하여 지능형 로봇이나 로봇완구또는 특수목적 로봇으로 활용이 가능하다.

또한 로봇의 진행과정에서 보행각의 변화에 의해 레그의 폭이변화하므로 관절에 무리한 힘이가여지고 보행또한 부자연스러워 진다 이러한 것을 막기위해 레그관절에 완충기를 설치하였다.

도 1은 본 발명의 전체 사시도

도 2은 본 발명의 전체 평면도

도 3은 본 발명의 전체 정면도

도 4은 구동축과 레그의 연결상태를 도시한 일부사시도

도 5은 구동축 가이더의 이송을 위한 모터와 기어열 배치도

도 6은 본 발명의 작동원리를 설명하기위한 작동 설명도

도 7은 본 구동축 가이더 분해도

도 8은 본 다리관절의 회전각을 도시한 일부 정면도

도 9은 구동축 가이더의 위치에의한 다리관절의 보행각을 도시한 평면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉

1:몸체 2:구동축가이더

3~8:레그본체 9∼14:레그관절

15:구동축가이더 고정 핀 고정자

16:구동축가이더 고정 핀 17:구동축가이더 이송 스크류

18a,18b:구동축가이더 덮개우 19a.9b:구동축가이더 덮개좌

20,21:구동축상,하 22:구동축가이더 이송 모터

23:구동축가이더 이송 모터 가이더

24,25:고정핀,멈춤링 26:구동축가이더 덮개고정나사

27,28:구동기어상,하 29,30:연동절상,하

31:구동축 핀 32∼35:구동축가이더 이송기어 1,2,3,4,

36:레그본체 연결 조인트 37,38:레그본체 고정 나사1,와셔1

39:구동모터 40,41:구동기어1,2

42:구동축가이더 덮개 돌출부 43:저지구

44:저지구 고정 핀 45:저지구 고정 스프링

46:가이드공 47,48:레그본체 고정 나사2,와셔2

49,50:레그관절 고정핀,멈춤링 51:레그관절 완충 스프링

52:구동축가이더 좌우이동 범위

53a,53b:레그 좌우 보행각

54a,54b:구동축상,하의 앞뒤 운동범위

55a,55b:구동축상,하의 상하 운동범위

56a,56b;좌우 레그본체의 상하회전각

57a,57b:좌우 레그관절의 좌우 회전각

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 전체 사시도이고 도2와 도3은 그 평면도와 정면도이다.

도4은 레그본체(3)(4)(5)(6)(7)(8)과 몸체(1) 그리고 구동축상(20)과 구동축하(21)간의 연결 상태를 도시하고 있다.

각각의 레그본체(3)(4)(5)(6)(7)(8)는 몸체(1)에 연결되어 있는 조인트(36)를 중심축으로하여 연결되어 있으며 레그본체(3)(5)(7)은 구동축상(20)과 연결되어 있고 레그본체(4)(6)(8)은 구동축하(21)과 연결되어 있다.

도5은 몸체(1)과 구동축가이더핀 고정자(15)와 조인트(36)를 고정핀(24)과 멈춤링(25)를 이용하여 몸체(1)에 연결하였다.

또한 구동축가이더(2)를 좌우로 이송하기위하여 모터(22)에 의해 이송기어1(32)과 이송기어2(33), 이송기어3(34), 이송기어4(35)를 몸체(1)에 부착하였다.

도6은 본발명에서 로봇의 보행동작의 원리를 설명하기 위한 투시도이다.

구동모터(39)에 의해 전달되어진 동력은 구동기어1(40)과 구동기어2(41)에 의해 구동기어상(27)으로 전달되어지고 구동기어상(27)과 맞물려 있는 구동기어하(28)은 구동기어상(27)과 상반되어 회전한다.

또한 구동기어상(27)과 구동기어하(28)에 연결되어 있는 연동절상(29)과 연동절하(30)는 구동기어상(27)과 구동기어하(28)에 영향을 받아 구동축상(20)과 구동축하(21)로 동력을 전달한다.

구동축가이더(2)의 홈과 구동축가이더덮개(18)(18')(19)(19')의 돌출부(42)에 의해 가이드공(46)이 형성되고 연동절상(29)과 연동절하(30)에 의해 전달되어진 동력은 구동축핀(31)에 의해 가이드공(46)을 따라 이동한다.

이때 구동축가이더(2)에 설치되어 있는 다수의 저지구(43)는 구동축핀(31)의 이동방향을 전환하기 위해 스프링(45)에 의해 고정되어 졌다.

따라서 구동축상(20)과 구동축하(21)는 일정한 운동범위를 가진다.

가이드공(46)과 저지구(43)에 의해 구동축상(20)과 구동축하(21)는 일정한 방향 상,하(55a)(55b) 또는 앞뒤(54a)(54b)로 이동하며 구동축상(20)과 구동축하(21)에 연결되어진 각각의 레그본체는 구동축상(20)과 구동축하(21)의 상하(55a)(55b)운동시 도8에 도시된 레그본체의 상하 회전각(56a)(56b)으로 나타나고 구동축상(20)과 구동축하(21)의 앞뒤(54a)(54b) 운동시 도2에 도시된 레그의 보행각(53a)(53b)으로 나타난다.

보행각(53a)(53b)에 의해 좌우 레그관절에 가해지는 힘을 완화 하기위해 각각의 레그관절에는 다수의 완충용 스프링(51)을 설치하였다. 이때 레그관절의 회전각(57a)(57b)를 도8에 도시하였다.

도7은 구동축상(20)과 구동축하(21) 그리고 구동축가이더(2)의 분해도를 도시하였다.

도8은 보행동작에 따른 레그본체의 상하 회전각(56a)(56b)과 레그관절의 좌우 회전각(57a)(57b)를 도시한 것이다.

도9은 구동축가이더(2)가 좌우(52)로 이동하였을때 보행각(53a)(53b)의 변화를 도시한 평면도 이다.

구동축가이더 이동모터(22)에 의해 전달된 동력이 이송기어1(32)로부터 이송기어2(33), 이송기어3(34), 이송기어4(35) 까지 전달되어 구동축 가이더 이송스크류(17)을 회전시켜 구동축하이더(2)를 좌우(52)로 이동하였을때 보행각(53a)(53b)의 변화를 보면 보행각(53a)가 보행각(53b)보다 크므로 좌우 보폭 또한 변화한다.

따라서 로봇은 보폭이 작은 쪽으로 회전한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본발명은 레그식 보행 로봇및 로봇완구의 보행 작동구조를 나타낸것으로 로봇의 진행시 돌출물이나 웅덩이등 바닥이 고르지못한 지형을 보다 쉽게 통과할수 있으며 마이크로 프로세서나 무선송수신 장치에 의해 지능형 로봇이나 무선제어 로봇, 특수목적 로봇의 작동구조로 적합한 구조를 가지고 있다.

Claims

좌우로 이송이 가능한 구동축가이더(2)에 부착되어진 구동모터(39)와 기어열에 의해 동력을 전달하는 구동력 전달장치
구동축가이더(2)에 부착되어진 구동모터(39)에 의해 전달된 동력을 구동기어1(40)과 구동기어2(41)에 의해 구동기어상(27)으로 전달되고 구동기어상(27)과 맞물려 회전하는 구동기어하(28)는 구동기어상(27)과 반대방향으로 회전하여 연동절상(29)과 연동절하(30)에 의해 구동축상(20)과 구동축하(21)로 상반된 동력을 전달하는 레그식 보행로봇의 동력 전달장치
구동축가이더(2)의 홈과 다수의 구동축가이더 덮개(18a)(18b)(19a)(19b)의 돌출부(42)에 의해 행성된 가이더공(46)을 따라 구동축상(20), 하(21)을 이송하고 저지구(44)에 의해 구동축상(20),하(21)을 일정 방향(54a)(54b)(55a)(55b)로 만들어주는 레그식 보행장치
몸체(1)에 조인트(36)에 의해 연결된 각각의 레그본체(3)(4)(5)(6)(7)(8)는 구동축상(20)과 연결된 3개의 레그본체(3)(5)(7)과 구동축하(21)와 연결된 3개의 레그본체(4)(6)(8)에 의해 로봇은 3개의 레그가 동시에 교차하는 작동구조를 가지는 레그식 보행장치
구동축상(20),하(21)과 레그본체(3)(4)(5)(6)(7)(8)의 연결 구조에 의해 구동축가이더(2)가 좌우(52)로 이송이 가능한 형태를 가진 레그식 보행장치
구동축가이더(2)의 이송을 위한 구동축가이더 이송 모터(22)와 다수의 이송기어(32)(33)(34)(35)에 의해 전달되어진 동력이 이송스크류(17)를 회전시켜 구동축가이더(2)를 독립적으로 좌우(52)로 이송이 가능한 동작구조를 가진 레그식 보행장치
레그본체(3)(4)(5)(6)(7)(8)와 레그관절(9)(10)(11)(12)(13)(14)을 연결하는 관절의 형태로 레그관절이 독립적인 회전각(57a)(57b)을 가지는 레그식 보행장치