KR20060123015A

KR20060123015A - Multi-joint robot having universal architecture

Info

Publication number: KR20060123015A
Application number: KR1020050045316A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 하인용; 이정호
Original assignee: (주)로보티즈
Priority date: 2005-05-28
Filing date: 2005-05-28
Publication date: 2006-12-01

Abstract

A multi-joint robot having a universal architecture is provided to repeatedly assemble a wide variety types of robots by arranging fixing elements for coupling with joint members onto actuator modules and providing fixing elements to the joint members. A multi-joint robot comprises a plurality of actuator modules(200), a plurality of joint members(300), and a coupling member. The actuator modules have housings with side surfaces where one or more sets of first fixing elements are opposed with each other. The joint members have center plates with left and right sides where one or more sets of second fixing elements are arranged so that the second fixing elements are coupled to the first fixing elements of the actuator modules. The coupling member couples the actuator modules and the joint members.

Description

Multi-joint robot with universal coupling structure {MULTI-JOINT ROBOT HAVING UNIVERSAL ARCHITECTURE}

도 1은 본 발명의 만능결합구조를 가진 다관절 로봇의 일 실시예에 관한 도이다.1 is a view of an embodiment of a multi-joint robot having a universal coupling structure of the present invention.

도 2a 내지 도2d는 본 발명의 다관절 로봇의 다른 실시예에 관한 도이다.2A to 2D are views of another embodiment of the articulated robot of the present invention.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 다관절 로봇의 기본구성요소인 액츄에이터 모듈에 관한 도이다.3A to 3H are views of an actuator module which is a basic component of an articulated robot of the present invention.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 액츄에이터 모듈의 샤프트에 결합되는 혼에 관한 도이다.4A-4B are views of a horn coupled to the shaft of the actuator module of the present invention.

도 5a 내지 5g는 본 발명의 다관절 로봇의 기본구성요소인 연결부재들에 관한 도이다.Figures 5a to 5g is a view of the connecting members that are the basic components of the articulated robot of the present invention.

도 6a 내지 도 10b는 본 발명의 액츄에이터 모듈과 연결부재의 결합관계에 관한 도이다.6a to 10b is a view of the coupling relationship between the actuator module and the connecting member of the present invention.

도 11은 본 발명의 다관절 로봇의 주제어기를 장착한 메인블록에 관한 도이다.11 is a view of the main block equipped with the main controller of the articulated robot of the present invention.

도 12는 본 발명의 다관절 로봇의 선택적 구성요소인 센서 모듈에 관한 도이다.12 is a view of a sensor module that is an optional component of the articulated robot of the present invention.

도 13은 본 발명의 다관절 로봇의 주제어기의 내부구조도이다.13 is an internal structure diagram of the main controller of the articulated robot of the present invention.

도 14는 본 발명의 센서 모듈의 내부구조도이다.14 is an internal structural diagram of a sensor module of the present invention.

도 15는 본 발명의 액츄에이터 모듈의 내부구조도이다.15 is an internal structure diagram of the actuator module of the present invention.

본 발명은 만능으로 결합할 수 있는 구조를 가진 다관절 로봇에 관한 것으로, 상세하게는 복수개의 액츄에이터 모듈과 연결부를 원하는 방식대로 반복하여 상호결합함으로써 다관절 로봇을 구현할 수 있도록, 규격화된 방식의 반복적 결합을 지원하는 신규한 구조를 가진 다관절 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-joint robot having a structure that can be universally coupled, and in detail, it is possible to implement a multi-joint robot by repeatedly coupling a plurality of actuator modules and connecting parts in a desired manner. An articulated robot with a novel structure that supports coupling.

산업용 로봇과 달리 가정이나 의료기관, 개호시설 등에서 여러가지 서비스를 해 주는 로봇을 퍼스널 로봇이라 한다. 이러한 퍼스널 로봇의 한 종류로 엔터테인먼트 로봇이 있다. 엔터테인먼트 로봇은 놀이를 중심으로 하며, 자율적 이동이 가능하며, 사람이나 동물 등의 형상에 유사하고, 심리적 치유 효과를 가지는 등의 특징이 있다. 이러한, 엔터테인먼트 로봇은 놀이, 심리치유, 교육 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.Unlike industrial robots, robots that provide various services in homes, medical institutions, and nursing homes are called personal robots. One type of such personal robot is an entertainment robot. Entertainment robots are centered on play, are capable of autonomous movement, are similar in shape to humans and animals, and have psychological healing effects. Such an entertainment robot can be utilized in various fields such as play, psychological healing, and education.

엔터테인먼트 로봇의 대표적인 예가 일본 소니의 '아이보'이며, 심리 치유 로봇으로 유명한 해표 모양의 '파로'같은 로봇도 있으며, 그 외에도 매우 다양한 형태의 소형 엔터테인먼트 로봇들이 존재한다.A representative example of entertainment robots is Sony's Aibo, a robot like a wave-shaped 'Faro', which is famous for psychological healing robots, and there are also various types of small entertainment robots.

한편, 이와 같은 소형 엔터테인먼트 로봇들의 경우, 마치 TV나 냉장고와 같 은 가전제품과 같이, 제조업체에서 지정한 사양범위 내에서 하나의 고정된 형태를 가지고 지정된 종류의 기능을 구현하는 것이 일반적이다. 즉, 하나의 로봇을 구입할 때는 이미 그 로봇의 기능과 형태 상의 한계를 인정하고 구입하게 되는 것이므로, 이는 마치 TV를 사면서 냉장고의 기능과 형상을 기대하지 않고 사는 것과 마찬가지다.On the other hand, such small entertainment robots, such as home appliances such as TVs and refrigerators, it is common to implement a specified type of function with a fixed form within the specification range specified by the manufacturer. In other words, when purchasing a robot, it already recognizes the function and shape limitations of the robot and purchases it, as if buying a TV without expecting the function and shape of the refrigerator.

반면, 일종의 가전제품으로 여겨지는 PC는 특유의 자유도, 확장성과 호환성으로 인해 통상적인 가전제품과 매우 다른 역할을 수행하고 있다. 소프트웨어와 주변기기의 발달로 인해, 이제 PC는 TV, VCR, MP3, 커피메이커, 카메라 등 매우 다양한 역할을 소화해 낼 수 있게 되었다.On the other hand, a PC, considered a kind of home appliance, plays a very different role than a normal home appliance due to its unique freedom, scalability and compatibility. With the development of software and peripherals, PCs can now play a wide variety of roles, including TVs, VCRs, MP3s, coffee makers and cameras.

이와 마찬가지로 퍼스널 로봇에도 퍼스널 컴퓨터 즉, PC와 같은 자유도와 확장성과 호환성을 부여할 수 있다면, 사용자가 스스로 매우 다양한 형태로 변화하는 동시에 계속적으로 새로운 동작을 수행하는 로봇을 구현할 수 있을 것이다.Similarly, if a personal robot can be given the same degree of freedom and expandability and compatibility as a personal computer, that is, a PC, a user can implement a robot that continuously changes in various forms and simultaneously performs new operations.

본 발명은 앞서 언급한 바와 같은 요청에 부응하기 위해, 높은 자유도와 확장성과 호환성을 갖춘 로봇 솔루션을 제공함으로써 사용자 스스로 로봇을 변화시키고 업그레이드시켜 갈 수 있는 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a multi-joint robot that can change and upgrade the robot by the user by providing a robot solution with a high degree of freedom, expandability and compatibility in order to meet the above-mentioned request.

본 발명은 다수의 액츄에이터 모듈과 센서 모듈과 주제어기가 상호 관련성 있는 구조를 취함으로써, 이들 구성요소들의 상호결합이 매우 다이내믹하게 이루어지는 동시에 구성요소들의 반복적 상호결합을 통해 매우 다양한 형태의 로봇을 조립할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has a structure in which a plurality of actuator modules, a sensor module, and a main controller are interrelated so that the mutual coupling of these components becomes very dynamic, and at the same time, it is possible to assemble a wide variety of robots through the repeated mutual coupling of the components. An object of the present invention is to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure.

본 발명은 액츄에이터 모듈 자체에 연결부재와의 결합을 위한 고정편을 설치하고, 연결부재에는 상기 고정편에 대응하는 구조를 가진 다른 고정편을 제공함으로써, 통상적인 볼트와 너트 결합수단을 이용하여 매우 효과적인 반복결합구조를 형성할 수 있는 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a fixing piece for coupling with the connecting member in the actuator module itself, and by providing another fixing piece having a structure corresponding to the fixing piece, the connection member is very useful using a conventional bolt and nut coupling means. An object of the present invention is to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure capable of forming an effective repeat coupling structure.

본 발명은 액츄에이터 모듈의 하우징의 각 부분에 새로운 디자인을 다양하게 도입함으써, 액츄에이터 모듈과 연결부재의 조립과 결합을 용이하게 할 뿐 아니라, 구성요소들 간의 결합 시에 수반되는 배선처리 문제를 원만하게 해결할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention introduces a variety of new designs to each part of the housing of the actuator module, thereby facilitating the assembly and coupling of the actuator module and the connecting member, as well as the wiring problems involved in the coupling between the components. It is an object of the present invention to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure that can be solved easily.

본 발명은 액츄에이터 모듈들이 연결부재를 통해 다양한 형태로 상호결합하면서도 결합의 효율성을 잃지 않기 위해 각 액츄에이터 모듈들의 중심축이 적절하게 배치될 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure, in which the actuator modules can be appropriately arranged so that the actuator modules are mutually coupled in various forms without losing the coupling efficiency. It is done.

본 발명은 로봇의 동작시에 로봇 자체에 가해지는 외력을 물리적으로 견딜 수 있는 구성을 구비하고, 또 외력을 감지하여 자율적으로 대응할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure having a configuration capable of physically withstanding the external force applied to the robot itself during operation of the robot, and capable of autonomously responding by sensing the external force. do.

본 발명은 액츄에이터 모듈과 동일한 형태를 가진 센서 모듈 및 이들 기본 모듈과 용이하게 결합될 수 있도록 공통적 결합구조를 채택한 메인 블록을 구비한, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a multi-joint robot having a universal coupling structure having a sensor module having the same form as an actuator module and a main block adopting a common coupling structure so as to be easily combined with these basic modules.

본 발명은 액츄에이터 모듈, 센서 모듈, 메인 블록이 상호 네트워크 연결되어 있어서 메인 블록으로부터 전원과 프로그램이 액츄에이터 모듈과 센서 모듈에 공급될 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an articulated robot having a universal coupling structure in which an actuator module, a sensor module, and a main block are connected to each other so that power and programs can be supplied from the main block to the actuator module and the sensor module. .

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 만능결합구조를 가진 다관절 로봇의 일 실시예에 관한 도이다. 도 1에 도시된 다관절 로봇은 인간의 형상을 가진 휴머노이드이다. 도 1의 휴머노이드는 다수의 액츄에이터 모듈들(200)과 연결부재들(300)로 구성된다.1 is a view of an embodiment of a multi-joint robot having a universal coupling structure of the present invention. The articulated robot shown in FIG. 1 is a humanoid having a human shape. The humanoid of FIG. 1 is composed of a plurality of actuator modules 200 and connecting members 300.

도 2a 내지 도 2d는 각각 본 발명의 만능결합구조를 가진 다관절 로봇의 다른 실시예에 관한 도이다. 도 2a의 다관절 로봇은 공룡의 형상을 가지며, 도 2b의 다관절 로봇은 강아지의 형상을 가지며, 도 2c의 다관절 로봇은 포크레인의 형상을 가지며, 도 2d의 다관절 로봇의 꼬마 휴머노이드이다. 도 2a 내지 도 2d에 도시된 모든 다관절 로봇은, 제1 실시예의 휴머노이드와 동일한 종류의 액츄에이터 모듈들(200)과 연결부재들(300)로 구성될 수 있다.2A to 2D are diagrams illustrating another embodiment of the articulated robot having a universal coupling structure of the present invention, respectively. The articulated robot of FIG. 2A has a dinosaur shape, the articulated robot of FIG. 2B has a dog shape, the articulated robot of FIG. 2C has a shape of a fork lane, and is a little humanoid of the articulated robot of FIG. 2D. All articulated robots illustrated in FIGS. 2A to 2D may be configured of actuator modules 200 and connection members 300 of the same type as the humanoid of the first embodiment.

본 발명의 다관절 로봇의 만능결합기능은 다관절 로봇의 기본 구성요소인 액츄에이터 모듈(200)과 연결부재들(300)의 간편하고도 효과적인 결합구조에 기인한다. 이하에서는, 액츄에이터 모듈(200)과 다양한 연결부재들(300)의 구조를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The universal coupling function of the articulated robot of the present invention is due to the simple and effective coupling structure of the actuator module 200 and the connecting members 300 which are the basic components of the articulated robot. Hereinafter, the structure of the actuator module 200 and the various connection members 300 will be described with reference to the drawings.

도 3a 내지 도3h는 각각 본 발명의 다관절 로봇의 기본 구성요소인 액츄에티터 모듈의 정면도, 배면도, 측면도, 저면도, 제1사시도, 제2사시도, 제1내부도, 제2내부도이다. 액츄에이터 모듈의 본체는 제1하우징(210), 제2하우징(220), 제3하 우징(230)으로 구성되며, 제1하우징(210)은, 바람직하게는 4개의 하우징 결합볼트(211)를 통해 제2하우징(220) 및 제3하우징(230)과 결합된다. 각 도면에 걸쳐 동일한 구성요소에는 동일한 도면번호를 사용하였다.3A to 3H are a front view, a rear view, a side view, a bottom view, a first perspective view, a second perspective view, a first internal view, and a second internal view of an actuator module which is a basic component of the articulated robot of the present invention, respectively. It is also. The main body of the actuator module is composed of a first housing 210, a second housing 220, a third housing 230, and the first housing 210 preferably includes four housing coupling bolts 211. It is coupled to the second housing 220 and the third housing 230 through. Like reference numerals designate like elements throughout the drawings.

액츄에이터 모듈의 내부는 모터, 기어박스(226), 샤프트(212) 등을 포함하는 기구부와 센서, 마이크로프로세서, 네트워크 인터페이스 등을 포함하는 회로부로 대별되며, 기구부는 제2하우징(220)의 중심축표시선(224)을 기준으로 일측에 위치하고 회로부는 제2하우징(220)의 타측에 위치하는 구조를 가진다(도 3c, 3g 참조).The interior of the actuator module is roughly divided into a mechanical part including a motor, a gearbox 226, a shaft 212, and a circuit part including a sensor, a microprocessor, a network interface, etc., and the mechanical part is a central axis of the second housing 220. The circuit part may be positioned on one side of the display line 224 and the circuit part may be located on the other side of the second housing 220 (see FIGS. 3C and 3G).

제1하우징(210)은 액츄에이터 모듈의 기구부를 덮는 덮개 역할을 하며, 그 상단의 통공을 통해 기구부의 샤프트(212)를 수용하는 구조이다. 샤프트(212)는 그 외주면에 혼(Horn)(도 4a, 4b 참조)과의 결합을 위한 나사산을 구비하고 있으며, 그 상단에 혼과의 결합위치를 설정해 주는 결합돌기(214)를 구비하고 있다. 샤프트에 혼이 결합할 때 혼이 액츄에이터 모듈로부터 많이 돌출되지 않도록 하기 위해, 제1하우징(220)의 혼 수용면(216)이 제1하우징면(218)에 비해 낮은 구조를 취하고 있다. 한편, 혼(250)과 샤프트(212)를 결합할 때 두 부재의 결합각 설정이 용이하도록 혼 수용면(216)에는 중심표시선(217)이 표시되어 있다. 한편, 도시되어 있지는 않지만, 샤프트(212)에는 통상적으로 레이디얼 베어링이 결합되는데, 본 발명의 액츄에이터 모듈(200)의 경우 샤프트(212)에 인가되는 축방향 외력에 잘 견딜 수 있도록 스러스트 베어링이 추가적으로 장착되어 있다(도 3c, 3e 참조).The first housing 210 serves as a cover for covering the mechanism of the actuator module, and has a structure for receiving the shaft 212 of the mechanism through a through hole at an upper end thereof. The shaft 212 has a thread for engagement with a horn (see FIGS. 4A and 4B) on its outer circumferential surface, and a coupling protrusion 214 for setting the engagement position with the horn on its upper end. . In order to prevent the horn from protruding much from the actuator module when the horn is coupled to the shaft, the horn receiving surface 216 of the first housing 220 has a lower structure than the first housing surface 218. On the other hand, the center display line 217 is displayed on the horn receiving surface 216 to facilitate setting the coupling angle between the two members when the horn 250 and the shaft 212 are coupled. On the other hand, although not shown, the radial bearing is typically coupled to the shaft 212, in the case of the actuator module 200 of the present invention, the thrust bearing additionally to withstand the axial external force applied to the shaft 212 additionally (See FIGS. 3C and 3E).

제1하우징(210)과 제3하우징(230)의 가장자리에는 다수의 고정편들(240)이 위치한다. 제1 및 제3하우징은 각각, 바람직하게는 좌우측단에 각각 4개의 고정편 과 하단에 2개의 고정편을 갖는다. 고정편(240)의 측면은 직사각형과 원형이 혼합된 형태의 혼합통공(242)이 구비되어 있어, 혼합통공을 통해 볼트결합 및 배선연결이 이루어질 수 있는 구조를 제공한다. 고정편(240)의 내측에는 예컨대 육각형 너트를 장착할 수 있는 너트수용부(244)가 구비되어 있다. 또한, 혼합통공(242)을 통과하여 너트수용부(244)에 수용된 너트에 결합된 볼트의 말단부를 수용하기 위해, 제2하우징(220)의 좌우측단에는 각 너트수용부(244)에 대응되는 볼트가이드홈(222)이 마련되어 있다(도 3b, 3f 참조).A plurality of fixing pieces 240 are positioned at edges of the first housing 210 and the third housing 230. The first and third housings each have four fixing pieces at the left and right ends, respectively, and two fixing pieces at the bottom, respectively. The side of the fixing piece 240 is provided with a mixed through hole 242 of a rectangular and circular shape, it provides a structure that can be bolted and wire connection through the mixed through hole. Inside the fixing piece 240, for example, a nut accommodating part 244 to which a hexagon nut can be mounted is provided. In addition, in order to accommodate the distal end of the bolt coupled to the nut accommodated in the nut receiving portion 244 through the mixing hole 242, the left and right ends of the second housing 220 corresponding to each nut receiving portion 244 The bolt guide groove 222 is provided (refer FIG. 3B, 3F).

액츄에이터 모듈(200)의 제1, 2, 3 하우징에 구비된 고정편(240), 혼합통공(242), 너트수용부(244), 볼트가이드홈(222)의 구조는, 타 액츄에이터 모듈(200)이나 연결부재(300)와 같은 조립대상물에 별도의 탭가공이나 홀가공을 하지 않고도 하우징 외부에 구비된 너트수용부(244)를 이용하여 상기 액츄에이터 모듈을 타 액츄에이터 모듈이나 연결부재에 간단하고도 견고하게 결합할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 고정편(240) 측면의 혼합통공(242)은 볼트의 출입을 위한 원형 구멍과 배선의 출입을 위한 사각형 구멍을 혼합한 형태로서, 액츄에이터 모듈들과 연결부재들 간의 조립시에 수반되는 배선처리를 단순화시켜 준다.The structure of the fixing piece 240, the mixing hole 242, the nut accommodating part 244, and the bolt guide groove 222 provided in the first, second and third housings of the actuator module 200 is different from the other actuator module 200. The actuator module is easily connected to other actuator modules or connecting members by using the nut receiving portion 244 provided on the outside of the housing without a separate tap or hole processing on the assembly object such as the It offers the advantage of tight coupling. In addition, the mixing hole 242 on the side of the fixing piece 240 is a form of a mixture of a circular hole for the entry and exit of the bolt and a rectangular hole for the entry and exit of the wiring, the wiring accompanying the assembly between the actuator modules and the connecting members Simplify the process.

제3하우징의 상단에는 부싱연결부(238)가 형성되어, 액츄에이터 모듈(200)과 연결부재의 연결시 이용되는 부싱(370)을 수용한다. 부싱연결부(238)의 중앙에는 볼트구멍(239)이 형성되어 있어 연결부재를 액츄에이터 모듈(200)에 견고하게 결합시킬 수 있다. 또한, 부싱연결부(238)의 상부에는 액츄에이터 모듈의 동작상태를 표시하기 위한 LED조명(232)이 제공된다(도 3b, 3f 참조).A bushing connecting portion 238 is formed at an upper end of the third housing to accommodate the bushing 370 used when the actuator module 200 is connected to the connecting member. A bolt hole 239 is formed at the center of the bushing connecting portion 238 to firmly couple the connecting member to the actuator module 200. In addition, an upper part of the bushing connector 238 is provided with an LED light 232 for indicating an operating state of the actuator module (see FIGS. 3B and 3F).

제3하우징의 중단에는 2개의 직사각형 구멍 형태의 커넥터수용부(235)가 제공되며, 액츄에이터 간의 배선을 위한 커넥터(234)는 각 커넥터수용부(235) 내에서 액츄에이터에 일체형으로 형성되어 있어서, 배선플러그가 커넥터에 체결되더라도 배선플러그가 액츄에이터 외부로 돌출되는 것을 방지하도록 되어 있다. 또한, 제3하우징의 하단에는 배선가이드부(236)가 구비되어, 커넥터수용부(235)를 통과하여 배출되는 배선다발을 액츄에이터 모듈 외부로 돌출됨이 없이 제3하우징 하단으로 가지런하게 가이드할 수 있다(도 3b, 3f 참조).At the end of the third housing, two rectangular hole-shaped connector accommodation portions 235 are provided, and a connector 234 for wiring between actuators is formed integrally with the actuator in each connector accommodation portion 235, so that the wiring Even if the plug is fastened to the connector, the wiring plug is prevented from protruding out of the actuator. In addition, the lower end of the third housing is provided with a wiring guide portion 236, it is possible to guide the wire bundle discharged through the connector receiving portion 235 neatly to the lower end of the third housing without protruding to the outside of the actuator module. (See FIGS. 3B and 3F).

한편, 제3하우징의 뒷면에는, 부싱연결부(238)의 볼트구멍(239)를 통해 들어오는 볼트와 결합되는 너트(도시되지 않음), 및 LED(232)를 수용하기 위한 LED커버(233)가 구비되어 있다(도 3h 참조).On the other hand, the back of the third housing, a nut (not shown) coupled with the bolt coming through the bolt hole 239 of the bushing connecting portion 238, and an LED cover 233 for accommodating the LED 232 is provided (See FIG. 3H).

도 4a 및 도 4b는 액츄에이터 모듈(200)의 샤프트(212)에 결합될 수 있는 혼(250)의 상면과 하면을 각각 도시하고 있다. 혼의 상면과 측면에는 샤프트(212)와의 결합위치를 설정해 주는 결합기준선(256)이 표시되어 있으며, 혼의 하면에는 혼과 연결부재와의 볼트결합시에 너트를 수용하기 위한 너트수용부(258)가 구비되어 있다. 혼의 중앙에는 샤프트(212)를 수용하기 위한 샤프트결합구(252)가 형성되며 샤프트결합구(252)의 하단에는 샤프트(212)와의 결합을 위한 결합나사산(257)이 형성되어 있다. 특히, 원형통공의 형태인 샤프트결합구(252)의 외주면 상에는 예컨대 120도의 각으로 3개의 홈이 형성되어 있는데, 혼(250)과 샤프트(212)의 결합시 반드시 이 세개의 홈 중 하나와 샤프트의 결합돌기(214)가 결합되도록 함으로써, 혼과(250)과 샤프트(212)가 착오에 의해 임의의 각도로 결합되는 것을 방지해 준 다.4A and 4B show the top and bottom surfaces of the horn 250, which may be coupled to the shaft 212 of the actuator module 200, respectively. On the top and side of the horn is shown a coupling reference line 256 for setting the engagement position with the shaft 212, the bottom of the horn is a nut receiving portion 258 for accommodating the nut when bolting the horn and the connecting member It is provided. A shaft coupling hole 252 is formed in the center of the horn to accommodate the shaft 212, and a coupling screw thread 257 for coupling with the shaft 212 is formed at the lower end of the shaft coupling hole 252. In particular, three grooves are formed on the outer circumferential surface of the shaft coupling hole 252 in the form of a circular through hole at an angle of 120 degrees, for example, when the horn 250 and the shaft 212 are coupled, one of the three grooves and the shaft must be formed. By allowing the coupling protrusion 214 of the coupling, the horn 250 and the shaft 212 is prevented from being coupled at any angle by error.

도 5a, 5b는 제1연결부재(301)의 사시도들이며, 도 5c는 제2연결부재(302)의 사시도이며, 도 5d, 5e는 제3연결부재(303)의 사시도들이며, 도 5f, 5g는 제4연결부재(304)의 사시도들이다.5A and 5B are perspective views of the first connection member 301, FIG. 5C is a perspective view of the second connection member 302, and FIGS. 5D and 5E are perspective views of the third connection member 303, and FIGS. 5F and 5G. Are perspective views of the fourth connection member 304.

제1, 2, 3, 4연결부재는 모두 공통적으로 중앙과 좌우측단에 배선다발이 관통할 수 있는 후크(340)가 형성되어 있으며, 타 연결부재나 액츄에이터 모듈과의 결합시 볼트머리가 삽입될 수 있는 제1볼트구멍(310)이 형성된 고정편들이 연결부재의 좌우측면에 구비되어 있다. 한편, 배선다발의 통로인 후크(340)가 형성된 제1, 2, 3, 4연결부재의 좌우측단은 각기 소정의 거리와 각도로 경사지게 형성되어 후크(340)를 관통하는 배선다발이 연결부재의 측면에 밀착되어 외부로 많이 돌출되지 않도록 유지해 준다.The first, second, third, and fourth connection members are all formed with hooks 340 through which wire bundles can penetrate at the center and left and right ends thereof, and bolt heads can be inserted when the other connection members or actuator modules are coupled to each other. Fixing pieces having a first bolt hole 310 formed therein are provided at left and right sides of the connection member. On the other hand, the left and right ends of the first, second, third and fourth connecting members on which the hooks 340 which are passages of the wiring bundles are formed are inclined at predetermined distances and angles, respectively. Close to the side keeps it from protruding much outward.

또한, 제1, 2, 3, 4연결부재의 후크가 형성된 중앙판에는 타 연결부재와 액츄에이터 모듈과의 결합을 위한 제2볼트구멍(320)과 너트수용부(330)가 형성되어 있다. 특히, 제3연결부재(303)와 제4연결부재(304)의 좌우측 고정편에는 액츄에이터의 구동부인 샤프트의 연장선 상에서 액츄에이터와 결합하기 위한 액츄에이터 결합구(350)가 부가적으로 형성되어 있다.In addition, a second bolt hole 320 and a nut accommodating portion 330 are formed on the center plate on which the hooks of the first, second, third, and fourth connecting members are formed. In particular, an actuator coupler 350 is additionally formed on the left and right fixing pieces of the third connection member 303 and the fourth connection member 304 to engage the actuator on an extension line of the shaft which is the driving unit of the actuator.

이하, 각 연결부재(301, 302, 303, 304)와 타 연결부재 또는 액츄에이터 모듈(200) 사이의 결합관계를 도 6a 내지 10b를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a coupling relationship between each connection member 301, 302, 303, 304 and another connection member or actuator module 200 will be described with reference to FIGS. 6A to 10B.

도 6a에서, 제3연결부재(303)의 좌측 고정편에 형성된 제1볼트구멍(310)을 통과한 볼트들이 액츄에이터 혼(250)에 형성된 볼트구멍들(254)을 통과하여 혼의 내부에 형성된 너트수용부(258) 내의 너트와 결합됨으로써, 제3연결부재(303)의 좌측 고정편과 액츄에이터 혼(250)이 견고하게 결합된다.In FIG. 6A, the bolts passing through the first bolt hole 310 formed in the left fixing piece of the third connecting member 303 pass through the bolt holes 254 formed in the actuator horn 250 to form a nut formed inside the horn. By coupling with the nut in the receiving portion 258, the left fixing piece of the third connecting member 303 and the actuator horn 250 is firmly coupled.

또한, 제3연결부재(303)의 우측 고정편과 액츄에이터(200)를 결합하는 경우, 제3연결부재(303)의 우측 고정편에 형성된 액츄에이터 결합구(350)에 앵커(360)가 삽입되고, 우측 고정편과 액츄에이터의 부싱연결부(238) 사이에 부싱(370)이 삽입된다. 앵커(360), 액츄에이터 결합구(350), 부싱(370)을 차례로 통과한 볼트가 부싱연결부(238)의 중앙에 형성된 볼트구멍(239)을 거쳐 LED커버(233) 내에 수용된 너트에 결합됨으로써, 제3연결부재(303)의 우측 고정편과 액츄에이터가 견고하게 결합된다. 상기 부싱(570)은 기존의 강철(steel)계 미니어쳐 베어링을 플라스틱계 부싱으로 대체한 것으로서 액츄에이터 모듈을 경량화하는데 기여하기도 한다.In addition, when the right fixing piece of the third connecting member 303 and the actuator 200 are coupled, the anchor 360 is inserted into the actuator coupler 350 formed on the right fixing piece of the third connecting member 303. The bushing 370 is inserted between the right side fixing piece and the bushing connecting portion 238 of the actuator. The bolts passing through the anchor 360, the actuator coupler 350, and the bushing 370 in turn are coupled to the nuts accommodated in the LED cover 233 through the bolt holes 239 formed at the center of the bushing connecting portion 238. The right fixing piece of the third connection member 303 and the actuator are firmly coupled. The bushing 570 replaces an existing steel-based miniature bearing with a plastic-based bushing and contributes to the weight reduction of the actuator module.

이와 같이 결합된 제3연결부재(303)와 액츄에이터의 결합도가 도 6b에 도시되어 있다. 본 발명의 연결부재와 액츄에이터 모듈 간의 결합의 특징은, 샤프트(212)에 결합된 혼(250)이 연결부재와의 결합부 구실을 할 뿐 아니라, 반대면에서도 부싱연결부(238) 중앙에 형성된 볼트구멍(239)으로 인해 액츄에이터와 연결부재와의 결합이 가능하므로, 결국 샤프트의 연장선 양단에서 연결부재와 액츄에이터와 결합할 수 있기 때문에, 통상적으로 구동부가 형성된 일측면으로만 결합이 가능하던 기존의 액츄에이터 구조에 비해 훨씬 더 견고하고 안정적인 결합이 가능하다는 점이다.The coupling of the third connection member 303 and the actuator thus coupled is shown in FIG. 6B. The feature of the coupling between the connection member and the actuator module of the present invention is that the horn 250 coupled to the shaft 212 serves as a coupling part with the connection member, as well as a bolt formed at the center of the bushing connection part 238 on the opposite side. Since the actuator 239 can be coupled to the actuator due to the hole 239, the actuator can be combined with the actuator and the actuator at both ends of the shaft extension line. Compared to the structure, much stronger and more stable coupling is possible.

한편, 도 7a, 7b는 각각 제4연결부재(304)와 액츄에이터(200) 사이의 결합관계 및 완성된 결합구조를 도시하고 있다. 제4연결부재(304)의 각부와 액츄에이터 (200)의 각부 사이의 결합관계는, 제4연결부재(304)의 좌우측 고정편이 경사져 있는 점을 제외하고는, 도 6a, 6b에 도시된 제3연결부재(303)의 경우와 동일하므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.7A and 7B show a coupling relationship and a completed coupling structure between the fourth connection member 304 and the actuator 200, respectively. The coupling relationship between each part of the fourth connecting member 304 and each part of the actuator 200 is the third shown in FIGS. 6A and 6B except that the left and right fixing pieces of the fourth connecting member 304 are inclined. Since the same as the case of the connecting member 303, a detailed description thereof will be omitted.

도 8a, 8b는 하나의 제1연결부재(301)를 이용한 두 개의 액츄에이터 모듈(200)의 결합관계 및 완성된 결합구조를 도시하고 있다. 제1연결부재(301)의 좌우측 고정편의 내측부 사이의 거리는 액츄에이터 모듈의 제1하우징(210)과 제3하우징(230)의 가장자리에 형성된 대향하는 고정편들(240)의 외측부 사이의 거리와 거의 일치하여서, 제1연결부재(301)가 액츄에이터의 고정편(240)과 적절하게 결합될 수 있다. 또한, 제1연결부재(301)의 내측부와 중앙판 사이에 형성된 경사면은 제1, 3하우징에 형성된 고정편들(240)의 모서리의 경사면과 동일 각도로 형성되어, 제1연결부재(301)가 액츄에이터와 더욱 밀착되도록 함으로써 결합의 견고성을 증가시킨다. 또한, 도 8a에는 제1, 3하우징의 고정편(240) 내측에 형성된 너트수용부(244)에 너트가 결합되는 방식을 잘 도시하고 있다.8A and 8B illustrate a coupling relationship and a completed coupling structure of two actuator modules 200 using one first connection member 301. The distance between the inner parts of the left and right fixing pieces of the first connecting member 301 is substantially the distance between the outer parts of the opposing fixing pieces 240 formed at the edges of the first housing 210 and the third housing 230 of the actuator module. In agreement, the first connecting member 301 may be properly coupled with the fixing piece 240 of the actuator. In addition, the inclined surface formed between the inner portion and the central plate of the first connecting member 301 is formed at the same angle as the inclined surface of the corners of the fixing pieces 240 formed in the first, third housing, the first connecting member 301 The tighter the coupling by increasing the tighter contact with the actuator. In addition, FIG. 8A illustrates how the nut is coupled to the nut accommodating part 244 formed inside the fixing piece 240 of the first and third housings.

도 9a, 9b는 액츄에이터 결합시에 혼(250)을 이용하지 않고, 두 개의 제1연결부재를 이용하여 두 개의 액츄에이터 모듈(200)을 결합할 때의 결합관계 및 완성된 결합구조를 도시하고 있다. 제1연결부재(301)에는 3*3의 형태로 8개(후크(340)로 인해 1개 감소)의 너트수용부(330)가 정사각형 타입의 배치를 이루고 있어서, 타 연결부재와의 결합시 규격성을 부여하고 있다.9A and 9B show a coupling relationship and a completed coupling structure when coupling two actuator modules 200 using two first connection members without using the horn 250 when the actuator is coupled. . In the first connection member 301, eight nut receiving parts 330 in the form of 3 * 3 (reduced by one of the hooks 340) form a square type, and when combined with other connection members, The standard is given.

도 10a는 제1, 2, 3연결부재를 이용하여 3개의 액츄에이터 모듈(200)을 상호 직교하도록 조립한 예를 도시하고 있다. 제2연결부재(302)의 경우 하단에 형성된 5개의 너트수용부(330)는 제1연결부재(301)의 경우와 동일한 간격으로 배치되어 있지만, 상단에 형성된 6개의 너트수용부는 상이한 소정의 간격과 크기로 형성되어 있어 다양한 결합구조를 가능하게 한다.FIG. 10A illustrates an example in which three actuator modules 200 are assembled to be perpendicular to each other using first, second and third connection members. In the case of the second connection member 302, the five nut accommodation portions 330 formed at the bottom thereof are arranged at the same interval as in the case of the first connection member 301, but the six nut accommodation portions formed at the top thereof are different from each other. It is formed in the size and to enable a variety of coupling structure.

특히, 제2연결부재(302)의 상단 중앙에 형성된 너트수용부는 제3연결부재(303)나 제4연결부재(304)의 액츄에이터 결합구(350)에 결합될 수 있는 위치와 크기를 가져서, 액츄에이터 모듈(200)의 좌우측면과 제3, 4연결부재의 결합시에 양자 사이를 효과적으로 연결할 수 있다. 한편, 액츄에이터 모듈(200)의 전면과 후면이 제3, 4연결부재와 결합하는 경우는 도 6a 내지 7b에 도시된 것처럼, 액츄에이터 모듈(200)과 제3, 4연결부재가 직접결합될 수 있다. 또한, 제2연결부재(302)의 하단의 너트수용부가 동일한 간격의 2*3 직사각형 배치 방식을 따르고, 제3연결부재(303)와 제4연결부재(304)의 너트수용부도 이와 동일한 간격으로 5*3의 직사각형 배치 방식을 따르고 있어서, 제1, 2, 3, 4연결부재들과 액츄에이터 모듈(200)과의 결합이 규격화될 수 있다.In particular, the nut receiving portion formed at the center of the upper end of the second connecting member 302 has a position and size that can be coupled to the actuator coupler 350 of the third connecting member 303 or the fourth connecting member 304, When the left and right side surfaces of the actuator module 200 and the third and fourth connection members are coupled, both of them can be effectively connected. Meanwhile, when the front and rear surfaces of the actuator module 200 are coupled to the third and fourth connection members, as illustrated in FIGS. 6A to 7B, the actuator module 200 and the third and fourth connection members may be directly coupled to each other. . In addition, the nut receiving portion at the lower end of the second connecting member 302 follows a 2 * 3 rectangular arrangement of equal intervals, and the nut receiving portions of the third connecting member 303 and the fourth connecting member 304 are also disposed at the same interval. Following the rectangular arrangement of 5 * 3, the coupling of the first, second, third, and fourth connection members with the actuator module 200 can be standardized.

도 8b 및 도 9b에서, 하나의 액츄에이터 모듈(200)을 길이방향 즉, 세로방향으로 지나는 가상의 중심축과 다른 액츄에이터 모듈(200)을 길이방향 즉, 세로방향으로 지나는 가상의 중심축은 서로 직교하여 교차점을 형성한다. 또한, 도 10a에서, 세 개의 액츄에이터 모듈(200)에 관한 가상의 중심축(A, B, C)도 서로 직교하여 교차점을 형성한다. 이와 같이, 본 발명의 액츄에이터 모듈(200)과 제1, 2, 3, 4연결부재는, 항상 액츄에이터 모듈(200)의 가상의 중심축이 상호 직교하여 교차점을 형성하는 방식으로 결합될 수 있으며, 이러한 직교결합이 가능하기 때문에 결합 자체의 견고성이 증가할 뿐 아니라 액츄에이터 모듈(200)의 샤프트(212)에 경사 방향의 하중이 걸리지 않게 되어 액츄에이터 모듈(200)이 기능열화가 방지될 수 있으며, 액츄에이터 모듈(200) 설계도 효과적으로 이루어질 수 있다.8B and 9B, the virtual central axis passing one actuator module 200 in the longitudinal direction, that is, the longitudinal direction, and the virtual central axis passing the other actuator module 200 in the longitudinal direction, that is, the longitudinal direction are perpendicular to each other. Form an intersection. In addition, in FIG. 10A, the virtual center axes A, B, and C of the three actuator modules 200 are also orthogonal to each other to form intersection points. As such, the actuator module 200 and the first, second, third, and fourth connecting members of the present invention may be coupled in such a manner that the virtual center axes of the actuator module 200 are always perpendicular to each other to form an intersection point. Since the orthogonal coupling is possible, not only the rigidity of the coupling itself is increased but also the inclination load is not applied to the shaft 212 of the actuator module 200 so that the actuator module 200 can be prevented from functioning deteriorated. Module 200 design can also be accomplished effectively.

도 10b는 액츄에이터 모듈 하우징의 좌우측단과 하단의 고정편에 제1연결부재(301)가 결합된 형태를 도시하고 있다. 3개의 제1연결부(301)와 1개의 제3연결부(303)가 이용되어, 액츄에이터 모듈의 상하좌우 모든 방향에서 다른 구성요소와 결합된 상태이다. 도 10b에서 타원으로 표시된 바와 같이 다수의 고정편이 예컨대 90°의 각도로 또는 경사지게 인접하여 결합될 때는 상호간섭을 배제할 수 있도록 고정편의 단부가 형성되어야 하며, 예컨대 도 5a, 5c에 도시된 바와 같이 제1연결부재와 제2연결부재의 고정편의 단부가 경사지게 형성되면 직각 또는 인접결합시 상호간섭이 일어나지 않는다.FIG. 10B illustrates a form in which the first connection member 301 is coupled to the left and right ends and the lower ends of the actuator module housing. Three first connectors 301 and one third connector 303 are used, and are coupled to other components in all directions of up, down, left, and right of the actuator module. As indicated by the ellipses in FIG. 10B, when the plurality of fasteners are joined at an angle of 90 ° or obliquely adjacent, for example, the ends of the fasteners should be formed so as to exclude mutual interference, for example, as shown in FIGS. 5A and 5C. When the ends of the fixing piece of the first connecting member and the second connecting member are formed to be inclined, mutual interference does not occur at right angles or adjacent coupling.

한편, 도 1 및 도 2a 내지 2d에 도시된 다관절 로봇은 공통적으로, 대략적으로 로봇의 중심 위치에 제어기가 탑재된 메인블록을 구비하고 있다. 메인블록은 도 11에 상세히 도시되어 있다.Meanwhile, the articulated robot shown in FIGS. 1 and 2A to 2D has a main block in which a controller is mounted at a center position of the robot in common. The main block is shown in detail in FIG.

도 11에서, 메인블록(400)에는 주제어기(410)가 장착되어 있으며, 주제어기(410)의 상면에는 사용자 제어를 위한 제어패널(420)이 형성되어 있다. 주제어기(410)의 내부에는, 도시되어 있지 않지만, 메인프로세서를 포함하는 주제어부와 전원공급을 위한 충전지가 내장되어 있다. 메인블록(400)의 4개의 측면에는 상단과 하단에 액츄에이터 모듈(200)의 제1, 3하우징에 형성된 것과 동일한 규격의 고정편들(240)이 배열되어 있다. 이 고정편들(240)의 형상과 기능은 액츄에이터 모듈 (200)에서와 동일하다. 따라서, 예컨대 다관절 로봇의 조립시에 메인블록을 중심으로 다수의 연결부재들을 이용하여 액츄에이터 모듈들을 결합시켜가면서, 원하는 형상을 다관절 로봇을 조립할 수 있다.In FIG. 11, a main controller 410 is mounted on the main block 400, and a control panel 420 for user control is formed on an upper surface of the main controller 410. Although not shown, the main controller 410 includes a main controller including a main processor and a rechargeable battery for power supply. The four sides of the main block 400 are arranged on the top and bottom of the fixing piece 240 of the same size as that formed in the first, third housing of the actuator module 200. The shape and function of these fixing pieces 240 are the same as in the actuator module 200. Thus, for example, when assembling the actuator module using a plurality of connection members around the main block when assembling the articulated robot, the articulated robot can be assembled in a desired shape.

도 12는 외부상황을 인식하여 자율적으로 동작하는 다관절 로봇을 구성하는데 필요한 센서 모듈(500)을 도시하고 있다. 본 발명의 센서 모듈(500)은 하우징에 다수의 센서들(510)이 장착된 것을 제외하고는, 전체적 외관이 액츄에이터 모듈(200)과 유사하다. 하우징의 가장자리에 볼트-너트결합을 위한 고정편이 구비되어 있으며, 고정편의 상세구조는 액츄에이터 모듈의 고정편과 동일하므로, 제1, 2, 3, 4연결부재를 이용하여 액츄에이터 모듈(200)이나 메인블록(400) 또는 타 센서 모듈(500)에 용이하게 결합될 수 있다.FIG. 12 illustrates a sensor module 500 required to configure an articulated robot that operates autonomously by recognizing an external situation. The sensor module 500 of the present invention is similar in appearance to the actuator module 200 except that a plurality of sensors 510 are mounted in the housing. A fixing piece for bolt-nut coupling is provided at the edge of the housing, and the detailed structure of the fixing piece is the same as the fixing piece of the actuator module, so that the actuator module 200 or the main body is formed by using the first, second, third and fourth connecting members. It may be easily coupled to the block 400 or other sensor module 500.

도 13은 메인블록(400)에 장착된 주제어기(410)의 내부구조도이다. 주제어기(410)의 메인프로세서(CPU, 430)는 사용자와의 인터페이스를 위한 다수의 입력스위치를 구비한 제어패널(420), PC와의 인터페이스를 위한 PC연결부(440), 리모콘 또는 무선단말과의 인터페이스를 위한 무선통신부(442), 액츄에이터 모듈(200)이나 센서 모듈(500)과 같은 로봇의 타 구성요소와의 인터페이스를 위한 로봇 내부 네트워크부(444) 등과 연결되어 있다. 또한, 다관절 로봇이나 주제어기(410)의 상태를 외부로 시각적 또는 청각적으로 표시하기 위해 LED 등으로 구성되는 상태표시부(460)와 소리출력부(461) 등의 출력부를 구비하고 있다.FIG. 13 is a diagram illustrating an internal structure of the main controller 410 mounted on the main block 400. The main processor (CPU) 430 of the main controller 410 has a control panel 420 having a plurality of input switches for interfacing with a user, a PC connection unit 440 for interfacing with a PC, a remote control or a wireless terminal. It is connected to the internal communication unit 444 for interfacing with other components of the robot such as the wireless communication unit 442, the actuator module 200 or the sensor module 500 for the interface. In addition, in order to visually and audibly display the state of the articulated robot or main controller 410 to the outside, an output unit such as a state display unit 460 composed of LEDs and a sound output unit 461 is provided.

한편, 외부전원이 입력되지 않는 동안 외부전원 입력감지부(457)는 충전지 단자로부터의 전원이 주제어기에 공급되도록 전원스위치(458)를 설정하지만, 전원 포트(도시되지 않음)를 통해 다관절 로봇에 외부전원이 입력되면, 외부전원 입력감지부(457)에서는 외부전원입력모드에서 로봇이 동작하도록 전원스위치(458)를 절환하고, 전압측정부에서는 외부전원전압을 측정하여 이를 메인프로세서(430)에 통지한다. 통상적으로 충전지 전압에 비해 고전압인 외부전원이 인가되었음을 통지받은 메인프로세서(430)는 로봇 내부 네트워크부(444)를 통해 액츄에이터 모듈(200)의 최대허용토크를 낮추는 등의 방법으로 액츄에이터 모듈(200)을 제어하여 액츄에이터 모듈(200)이 전압변화에 상관없이 안정적으로 동작하도록 한다.On the other hand, while the external power is not input, the external power input detection unit 457 sets the power switch 458 so that power from the rechargeable battery terminal is supplied to the main controller, but through the power port (not shown) to the articulated robot. When the external power is input, the external power input detecting unit 457 switches the power switch 458 to operate the robot in the external power input mode, and the voltage measuring unit measures the external power voltage to the main processor 430. Notify. Typically, the main processor 430 that is notified that an external power source having a high voltage compared to the rechargeable battery voltage is applied, the actuator module 200 by lowering the maximum allowable torque of the actuator module 200 through the robot internal network unit 444. By controlling the actuator module 200 to operate stably regardless of the voltage change.

전원스위치(458)를 거친 전력은 정전압 레귤레이터(459)를 통해 주제어기(410) 내부의 각 구성요소에 공급되며, 한편으로는 주제어기(410)와 전기적으로 연결된 다수의 액츄에이터 모듈(200)과 센서 모듈(500)에 전력을 공급하는 기능을 겸비한 로봇 내부 네트워크부(444)로 직접 공급된다.The power passing through the power switch 458 is supplied to each component inside the main controller 410 through the constant voltage regulator 459, and on the other hand, a plurality of actuator modules 200 electrically connected to the main controller 410. It is directly supplied to the robot internal network unit 444 having a function of supplying power to the sensor module 500.

도 14는 센서 모듈(500)의 내부구조도이다. 메인프로세서(520)는 사용자와의 인터페이스를 위한 다수의 입력스위치(560), 액츄에이터 모듈(200)이나 주어제기(410)와의 인터페이스를 위한 센서 네트워크부(530), 영상카메라, 초음파센서, 리모콘센서, 적외선센서 등으로 구성된 센서부(510)와 연결되어 있다. 또한, 센서 모듈(500)의 상태를 외부로 시각적 또는 청각적으로 표시하기 위해 LED 등으로 구성되는 상태표시부(550)와 소리출력부(551) 등의 출력부를 구비하고 있다.14 is a diagram illustrating an internal structure of the sensor module 500. The main processor 520 is a plurality of input switch 560 for interfacing with the user, the sensor network unit 530 for interfacing with the actuator module 200 or the controller 410, an image camera, an ultrasonic sensor, a remote control sensor The sensor unit 510 is configured with an infrared sensor. In addition, in order to display the state of the sensor module 500 to the outside visually or audibly, it is provided with an output unit such as a state display unit 550 and a sound output unit 551 composed of LEDs and the like.

한편, 센서 모듈(500)의 센서 네트워크부(530)로 전송된 전력은 정전압 레귤레이터(540)를 통해 센서 모듈(500) 내부의 각 구성요소에 공급된다.Meanwhile, the power transmitted to the sensor network unit 530 of the sensor module 500 is supplied to each component inside the sensor module 500 through the constant voltage regulator 540.

도 15는 액츄에이터 모듈(200)의 내부구조도이다. 메인프로세서(260)는 센 서 모듈(500)이나 주어제기(410)와의 인터페이스를 위한 액츄에이터 네트워크부(262), 온도센서, 위치센서, 속도센서 등을 포함하는 센서부(280), 및 모터, 모터드라이버, 기어박스 등으로 구성된 기구부(270)와 연결되어 있다. 또한, 액츄에이터 모듈(200)의 상태를 외부로 표시하기 위해 LED 등으로 구성되는 상태표시부(290) 등의 출력부를 구비하고 있다.15 is a diagram illustrating an internal structure of the actuator module 200. The main processor 260 may include an actuator network unit 262 for interfacing with the sensor module 500 or the subject controller 410, a sensor unit 280 including a temperature sensor, a position sensor, a speed sensor, and a motor; It is connected to a mechanism 270 composed of a motor driver, a gear box, and the like. In addition, in order to display the state of the actuator module 200 to the outside, it is provided with an output unit such as a state display unit 290 made of an LED or the like.

한편, 액츄에이터 모듈(200)의 액츄에이터 네트워크부(262)로 전송된 전력은 정전압 레귤레이터(264)를 통해 액츄에이터 모듈(200) 내부의 각 구성요소에 공급된다.Meanwhile, the power transmitted to the actuator network unit 262 of the actuator module 200 is supplied to each component inside the actuator module 200 through the constant voltage regulator 264.

센서부(280)는 모터의 회전속도나 위치뿐만 아니라, 과전류의 발생여부, 모터의 온도, 액츄에이터에 걸리는 외부하중 등을 감지하여 이를 메인프로세서(260)로 통지하고, 메인프로세서(260)는 이상발생시 기구부(270)를 제어하여 모터의 동작을 중지하는 등의 방법으로 이상상황에 대처하는 동시에 상태표시부를 통해 이를 사용자에게 알릴 수 있다.The sensor unit 280 detects not only the rotational speed or the position of the motor, but also whether an overcurrent is generated, the temperature of the motor, an external load applied to the actuator, and notifies the main processor 260 to the main processor 260. In the event of occurrence, an abnormal situation can be coped with by controlling the mechanism 270 to stop the operation of the motor, and at the same time, the user can be notified of the situation.

도 13, 14, 15를 종합하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 주제어기(410)와 액츄에이터 모듈(200) 및 센서 모듈(500)은 서로 로봇 내부 네트워크 연결을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 주제어기(410)의 PC연결부(440), 무선통신부(442) 등을 통해 새로운 동작명령이나 업그레이드된 소프트웨어 프로그램을 다관절 로봇에 전달할 수 있으며, 이렇게 주제어기(410)의 메인프로세서(430)에 전달된 새로운 동작명령이나 업그레이드된 소프트웨어 프로그램은 로봇 내부 네트워크부(444), 및 모듈(200)의 액츄에이터 네트워크부(262)나 센서 모듈(500)의 센서 네트 워크부(530)를 통해 액츄에이터 모듈(200)과 센서 모듈(500)에 전달될 수 있고, 그에 따라 액츄에이터 모듈(200)과 센서 모듈(500)은 새로운 명령과 프로그램에 따라 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다관절 로봇은 하드웨어적으로 액츄에이터 모듈(200)이나 센서 모듈(500)의 메인프로세서나 메모리를 교환하지 않고도, 소프트웨어적으로 다관절 로봇을 업그레이드 시키고 새로운 기능을 부과할 수 있다.13, 14, and 15, the main controller 410, the actuator module 200, and the sensor module 500 of the present invention are electrically connected to each other through a robot internal network connection. Therefore, a new operation command or an upgraded software program can be transmitted to the articulated robot through the PC connection unit 440, the wireless communication unit 442 of the main controller 410, and the main processor 430 of the main controller 410. The new operation command or the upgraded software program transmitted to the actuator is transmitted through the robot internal network unit 444 and the actuator network unit 262 of the module 200 or the sensor network unit 530 of the sensor module 500. The module 200 and the sensor module 500 may be transmitted, and accordingly, the actuator module 200 and the sensor module 500 may operate according to new commands and programs. Therefore, the articulated robot of the present invention can upgrade the articulated robot and impose new functions in software without replacing the main processor or the memory of the actuator module 200 or the sensor module 500 in hardware.

이상에서 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 규격화되고 모듈화된 구조를 갖는 기본구성요소들을 결합함으로써 다양한 형태를 가진 다관절 로봇을 구현할 수 있다는 것과 다관절 로봇의 기본 모듈에 연결부재와의 결합을 위한 결합수단을 형성함으로써 공지의 결합방법으로 기본 모듈과 연결부재를 결합할 수있다는 것에 기초하는 본 발명의 사상이 예컨대, 하우징의 개수를 특정하고 볼트-너트 결합과 같은 공지의 결합수단의 일부만을 개시한 상기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의거하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described through the preferred embodiments, it is possible to implement a multi-joint robot having various forms by combining the basic components having a standardized and modular structure, and combining the connecting member with the basic module of the articulated robot. The idea of the present invention based on the fact that it is possible to couple the base module and the connecting member by a known coupling method by forming a coupling means for the purpose of specifying the number of housings and for example only a part of the known coupling means such as bolt-nut coupling It is not intended to be limited to the embodiments disclosed above, the scope of the invention should be defined based on the appended claims.

본 발명에 따라, 높은 자유도와 확장성과 호환성을 갖춘 로봇 솔루션을 제공함으로써 사용자 스스로 로봇을 변화시키고 업그레이드시켜갈 수 있는 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, by providing a robot solution with a high degree of freedom and expandability and compatibility is provided a multi-joint robot that can change and upgrade the robot by yourself.

본 발명에 따라, 다수의 액츄에이터 모듈과 센서 모듈과 주제어기가 상호 관련성 있는 구조를 취함으로써, 이들 구성요소들의 상호결합이 매우 다이내믹하게 이루어지는 동시에 구성요소들의 반복적 상호결합을 통해 매우 다양한 형태의 로봇 을 조립할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, a structure in which a plurality of actuator modules, a sensor module, and a main controller are interrelated makes the mutual coupling of these components very dynamic, and at the same time, it is possible to assemble a wide variety of robots through the repeated mutual coupling of the components. There is provided an articulated robot having a universal coupling structure.

본 발명에 따라, 액츄에이터 모듈 자체에 연결부재와의 결합을 위한 고정편을 설치하고, 연결부재에는 상기 고정편에 대응하는 구조를 가진 다른 고정편을 제공함으로써, 통상적인 볼트와 너트 결합수단을 이용하여 매우 효과적인 반복결합구조를 형성할 수 있는 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, by installing a fixing piece for coupling with the connecting member in the actuator module itself, and providing the other fixing piece having a structure corresponding to the fixing piece in the connection member, using a conventional bolt and nut coupling means Thus, a multi-joint robot having a universal coupling structure capable of forming a highly effective repeat coupling structure is provided.

본 발명에 따라, 액츄에이터 모듈의 하우징의 각 부분에 새로운 디자인을 다양하게 도입함으써, 액츄에이터 모듈과 연결부재의 조립과 결합을 용이하게 할 뿐 아니라, 구성요소들 간의 결합 시에 수반되는 배선처리 문제를 원만하게 해결할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, by introducing a variety of new designs to each part of the housing of the actuator module, not only facilitates the assembly and coupling of the actuator module and the connecting member, but also the wiring problems involved in the coupling between the components There is provided a multi-joint robot having a universal coupling structure that can solve the problem smoothly.

본 발명에 따라, 액츄에이터 모듈들이 연결부재를 통해 다양한 형태로 상호결합하면서도 결합의 효율성을 잃지 않기 위해 각 액츄에이터 모듈들의 중심축이 적절하게 배치될 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, there is provided a multi-joint robot having a universal coupling structure, in which the actuator modules can be mutually coupled in various forms through a connecting member while the central axes of the respective actuator modules can be appropriately arranged so as not to lose the coupling efficiency. .

본 발명에 따라, 로봇의 동작시에 로봇 자체에 가해지는 외력을 물리적으로 견딜 수 있는 구성을 구비하고, 또 외력을 감지하여 자율적으로 대응할 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, there is provided a multi-joint robot having a universal coupling structure having a configuration capable of physically withstanding the external force applied to the robot itself during operation of the robot, and capable of autonomously responding by sensing the external force.

본 발명에 따라, 액츄에이터 모듈과 동일한 형태를 가진 센서 모듈 및 이들 기본 모듈과 용이하게 결합될 수 있도록 공통적 결합구조를 채택한 메인 블록을 구비한, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, there is provided a multi-joint robot having a universal coupling structure having a sensor module having the same form as an actuator module and a main block adopting a common coupling structure so as to be easily coupled with these basic modules.

본 발명에 따라, 액츄에이터 모듈, 센서 모듈, 메인 블록이 상호 네트워크 연결되어 있어서 메인 블록으로부터 전원과 프로그램이 액츄에이터 모듈과 센서 모 듈에 공급될 수 있는, 만능결합구조를 가진 다관절 로봇이 제공된다.According to the present invention, an actuator module, a sensor module, and a main block are connected to each other so that power and a program can be supplied from the main block to the actuator module and the sensor module.

Claims

A plurality of actuator modules, at least one first set of fixing pieces having a structure facing each other, formed on a side of the housing;

A plurality of connecting members having at least one second set of fixing pieces on the left and right sides of a central plate to be coupled to the first set of fixing pieces of the actuator module; And

And a coupling means for coupling the plurality of actuator modules and the plurality of connection members to each other.

The method of claim 1,

The coupling means is a multi-joint robot having a universal coupling structure, characterized in that known coupling means including a bolt-nut coupling means.

The method of claim 2,

The first set of fixing pieces are formed in a structure protruding on the side of the housing, the through hole for the passage of the bolt is formed on the side of each of the first fixing piece, the nut receiving portion is formed inside the first fixing piece Articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that.

The method of claim 3, wherein

The through-hole is a multi-joint robot having a universal coupling structure, characterized in that the mixed through-hole having a circular and rectangular mixed form.

The method of claim 2,

A through hole is formed in the side surface of each second fixing piece of the connecting member, and at least one nut receiving portion is formed on the inner surface of the central plate of the connecting member. Articulated robot.

The method of claim 3 or 5,

It further comprises a horn that can be coupled to the drive shaft of the actuator module, the center of the horn through the shaft coupling hole for coupling with the shaft, the shaft end is formed with a coupling protrusion, the outer peripheral surface of the shaft coupling sphere The articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that at least one shaft coupling sphere that can be coupled to the engaging projection of the shaft end is formed.

The method of claim 6,

A coupling reference line may be formed on an upper surface of the horn to be a reference when the shaft is coupled to the shaft, at least one bolt hole is formed through the horn, and at least one nut receiving portion is formed on the lower surface of the horn. Articulated robot with universal coupling structure.

The method of claim 6,

The housing of the actuator module includes a front housing and a rear housing, and the front housing of the actuator module is formed with a through hole for receiving the drive shaft, a portion of the front housing in which the through hole is formed compared to the other portion of the front housing Multi-joint robot with a universal coupling structure, characterized in that having a low recessed structure.

The method of claim 8,

A through-hole is formed in the rear housing of the actuator module for the bolt to pass through the housing, the inner side of the rear housing is a multi-joint robot having a universal coupling structure, characterized in that the nut receiving portion is formed.

The method of claim 9,

The actuator module includes at least one connector to which at least one wire plug can be connected, and at least one through hole is provided at the rear housing of the actuator module so that a wire bundle coupled to the at least one connector can come out of the rear housing. Articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that formed on.

The method of claim 10,

In the rear housing of the actuator module, one wire guide portion is formed on each of the left and right sides of the path through which the wire bundle passes, so that the wire bundle passing through the through hole is not protruded from the rear housing. Articulated robot with coupling structure.

The method of claim 8,

The articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that the front or rear housing of the actuator module is provided with a light emitting unit for displaying the operating state of the actuator module.

The method of claim 6,

The first fixing piece set formed on the side of the housing of the actuator module is formed on both sides and the bottom side except the upper side of the housing, the articulated robot having a universal coupling structure.

The method of claim 13,

The housing of the actuator module includes a first housing facing the front side and a second housing facing the rear side, wherein a first row of the first set of fixing pieces is formed on both sides and the bottom side of the first housing. The second row of the fixing piece set is a multi-joint robot having a universal coupling structure, characterized in that formed on both sides and the bottom side of the second housing.

The method of claim 14,

And a third housing disposed between the first housing and the second housing, wherein both side and bottom surfaces of the third housing have bolt guides at positions corresponding to the first fixing pieces of the first set of fixing pieces. Multi-joint robot having a universal coupling structure characterized in that the groove is formed.

The method of claim 14,

The second housing of the actuator module has two accommodating spaces based on an inner partition, one accommodating space accommodates a circuit portion of the actuator module, and another accommodating space accommodates a mechanism portion of the actuator module. Articulated robot with universal coupling structure.

The method of claim 5,

The nut accommodating part formed on the inner side surface of the center plate of the connecting member is composed of a plurality, and the nut accommodating part consisting of a plurality of joints having a universal coupling structure, characterized in that formed on the inner side of the central plate in a rectangular or square shape robot.

The method of claim 5,

The length of the second set of fixing pieces of the connecting member is greater than 1/2 of the length of the center plate, the actuator coupling so that the second set of fixing pieces rotatably coupled to both ends of the drive unit of the actuator module A multi-joint robot having a universal coupling structure, wherein a sphere is formed for each second fixing piece.

The method of claim 15,

When a plurality of the actuator modules are combined to form a multi-joint robot having the universal coupling structure, virtual central axes passing through the top and bottom surfaces of each actuator module are orthogonal to each other. Articulated robot.

The method of claim 6,

The articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that the drive shaft is coupled to the radial bearing and the thrust bearing.

The method of claim 15,

The distance between the inner surfaces of the respective fixing pieces of the second set of fixing pieces provided on the left and right sides of the center plate of the connecting member substantially coincides with the distance between the outer surfaces of the first set of fixing pieces formed on the side of the housing of the actuator module. And an inclined surface formed on the inner side of each of the fixing pieces of the second set of fixing pieces and an angle of the inclined surface formed on the outer side of the fixing pieces of the first set of fixing pieces substantially coincide.

The method of claim 21,

In the case of the first housing and the second housing of the actuator module, a first number of first fixing pieces are formed on both sides, and a second number of first fixing pieces is formed on the bottom side, and the first number and the second number are different from each other. And a bolt guide groove corresponding to each of the first fixing pieces is formed on both side surfaces and the bottom surface of the third housing, respectively.

The method of claim 6,

And a main block for receiving a main controller for controlling the articulated robot and a rechargeable battery for supplying power to the articulated robot, wherein a side of the main block has a first fixing piece having the same spacing and shape as the actuator module. Articulated robot having a universal coupling structure characterized in that the set is provided.

The method of claim 23, wherein

And a sensor module having a housing shape and a first fixing piece having the same shape as that of the actuator module.

The method of claim 24,

A multi-joint robot having a universal coupling structure, characterized in that the plurality of the actuator module and the plurality of sensor modules are coupled using a plurality of connecting members around the main block.

The method of claim 25,

The main controller accommodated in the main block includes a robot internal network unit for interfacing with the actuator module and the sensor module, and the actuator module includes an actuator network for interfacing with the main controller, the sensor module and / or another actuator module. The sensor module includes an actuator network unit for interfacing with the main controller, the actuator module and / or another sensor module, and transmits power and signals in both directions through an electrical connection between the network units. Articulated robot with universal coupling structure.

The method of claim 26,

The main controller is a multi-joint robot having a universal coupling structure characterized in that the program can be supplied to the actuator module and or the sensor module through the robot internal network unit.

The method of claim 25,

Due to the mutual appearance of the main block, the actuator module, and the sensor module, the main block, the actuator module, and the sensor module are mutually coupled by using a predetermined number of connecting members. Multi-joint robot with a universal coupling structure, characterized in that to implement a coupling structure of the form.

The method of claim 5,

Universal coupling structure characterized in that the end of the second fixing piece of the connecting member is formed so that the connection member does not interfere with each other or even when the two or more connecting members are mutually adjacent to each other or at right angles to be coupled to the actuator module Articulated robot with light.

The method of claim 29,

The articulated robot having a universal coupling structure, characterized in that the end of the second fixing piece of the connecting member is formed inclined.

At least one first fixing piece set having a structure opposite to each other and a plurality of actuator modules formed on the side of the housing and at least one on the left and right sides of the central plate to be coupled to the first fixing piece set of the actuator module A plurality of connecting members having a second set of fixing pieces, and bolt and nut coupling means for mutually coupling the plurality of actuator modules and the plurality of connecting members;

The first set of fixing pieces are formed in a structure protruding on the side of the housing, each side of each of the first fixing piece is formed with a mixed through hole having a mixed form of a circular and rectangular, the inside of each of the first fixing piece nuts A receiving portion is formed, a through hole for passing a bolt is formed at a side of each second fixing piece of the connecting member, and at least one nut receiving portion is formed at an inner surface of the central plate of the connecting member;

A horn is coupled to the drive shaft of the actuator module, a shaft coupling hole for coupling with the shaft is formed in the center of the horn, a coupling protrusion is formed at the shaft end, and an outer circumferential surface of the shaft coupling hole of the shaft end At least one shaft coupling hole is formed to be coupled to the coupling protrusion, at least one bolt hole is formed through the horn, and at least one nut receiving portion is formed at the bottom of the horn.

The housing of the actuator module includes a front housing and a rear housing, and a through hole is formed in the front housing of the actuator module to receive the drive shaft, and a portion of the front housing where the through hole is formed is compared with the other part of the front housing. It has a low recessed structure, the rear housing of the actuator module is formed with a through hole for the bolt to pass through the housing, the inner side of the rear housing is formed with a nut receiving portion;

The actuator module includes at least one connector to which at least one wire plug can be connected, and at least one through hole is provided at the rear housing of the actuator module so that a wire bundle coupled to the at least one connector can come out of the rear housing. A wire guide portion formed at each of left and right sides of a path through which the wire bundle passes, such that the wire bundle passing through the through hole is not protruded from the rear housing;

The rear housing of the actuator module is provided with a light emitting unit for displaying the operating state of the actuator module;

The first set of fixing pieces formed on the side of the housing of the actuator module are formed on both sides and the bottom side except the upper side of the housing;

First rows of the set of first fixing pieces are formed on both side surfaces and bottom sides of the front housing, and second rows of the first set of fixing pieces are formed on both sides and bottom sides of the rear housing;

And a third housing disposed between the first housing and the second housing, wherein both side and bottom surfaces of the third housing have bolt guides at positions corresponding to the first fixing pieces of the first set of fixing pieces. A groove is formed, and the second housing of the actuator module has two accommodation spaces based on an inner partition, one accommodating space accommodates a circuit portion of the actuator module, and another accommodating space of the actuator module. A mechanism part is received;

When a plurality of the actuator modules are combined to form a multi-joint robot having a universal coupling structure, virtual central axes passing through the top and bottom surfaces of each actuator module are perpendicular to each other;

The method of claim 31, wherein

And a main block for receiving a main controller for controlling the articulated robot and a rechargeable battery for supplying power to the articulated robot, wherein a side of the main block has a first fixing piece having the same spacing and shape as the actuator module. A set is provided;

And a sensor module having a housing shape and a first fixing piece having the same shape as the actuator module;

A plurality of the actuator modules and a plurality of the sensor modules are coupled using a plurality of connecting members around the main block;

The main controller accommodated in the main block includes a robot internal network unit for interfacing with the actuator module and the sensor module, and the actuator module includes an actuator network for interfacing with the main controller, the sensor module and / or another actuator module. A sensor network including an actuator network unit for interfacing with the main controller, the actuator module and / or another sensor module, wherein power and signals are transmitted in both directions through an electrical connection between the network units;

The main controller may supply a program to the actuator module and / or the sensor module through the robot internal network unit;

Due to the mutual appearance of the main block, the actuator module, and the sensor module, the main block, the actuator module, and the sensor module are mutually coupled by using a predetermined number of connection members. Multi-joint robot with a universal coupling structure, characterized in that to implement a coupling structure of the form.