KR20070009542A - 손가락 유닛 및 다지형 파지기구 - Google Patents

Abstract

다지형 파지기구(300)는, 3개의 2관절형 손가락 유닛(1-1~1-3)을 구비하고 있다. 각 2관절형 손가락 유닛은, 손가락 기단부(2), 손가락 기단측 관절부(5), 손가락 중간부(3), 손가락 선단측 관절부(6) 및 손가락 선단부(4)를 구비하고, 손가락 기단측 관절부(5)의 관절축선(5a)을 중심으로 하여 손가락 중간부(3)가 선회 가능하고, 손가락 선단측 관절부(6)의 관절축선(6a)을 중심으로 하여 손가락 선단부(4)가 선회 가능하다. 손가락 선단부(4)는 그 중심축선을 중심으로 하여 회전 가능하다. 볼트W를 손가락 선단부(4)로 협지하여 각 손가락 선단부(4)를 회전시키면 볼트W의 체결작업을 할 수 있다.

Description

손가락 유닛 및 다지형 파지기구{FINGER UNIT AND MULTI-FINGER TYPE HOLDING MECHANISM}

본 발명은, 각종 형상, 재질로 이루어지는 부품(部品)의 파지(把持) 및 다양한 종류의 작업을 하는 데에도 적당한 로봇 핸드 등에 이용되는 손가락 유닛 및 복수 개의 손가락 유닛을 구비하는 다지형 파지기구(多指型把持機構)에 관한 것이다.

로봇 핸드의 파지기구는 일반적으로 다관절(多關節) 구조의 손가락 유닛을 복수 구비하는 구조로 되어 있다. 각 손가락 유닛을 동시 혹은 개별적으로 구동함으로써 부품의 파지, 부품의 이동, 부품의 설치 작업 등을 하는 것이 가능하다.

그러나 종래의 파지기구는, 미리 정해진 특정 형상 혹은 특정 재질의 부품의 취급을 전제로 하고 있어, 범용성이 없다고 하는 결점이 있다. 또한 처리 가능한 작업이 한정되어 있고, 작업의 종류별로 전용의 파지기구로 교환할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 이러한 점을 감안하여 범용성이 높은 파지기능을 갖춘 파지기구를 제안하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은, 범용성이 높은 작업기능을 갖춘 파지기구를 제안하는 것에 있다.

또한 본 발명의 목적은, 범용성이 높은 파지기구 및 작업기능을 갖춘 파지기구에 사용하는 데에도 적당한 손가락 유닛을 제안하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 손가락 유닛은, 손가락 기단부와, 손가락 선단부와, 상기 손가락 기단부 및 손가락 선단부를 연결하고 있는 관절부(關節部)를 구비하고, 상기 관절부는, 상기 손가락 선단부를 당해 손가락 선단부의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능하게 지지하고 있고, 상기 손가락 기단부는, 상기 손가락 선단부를 상기 관절축선(關節軸線)을 중심으로 하여 선회시키기 위한 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고, 상기 손가락 선단부는, 상기 관절부에 의하여 선회 가능한 상태로 지지되어 있는 선회부재와, 이 선회부재에 의하여 당해 손가락 선단부의 중심축선을 중심으로 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 회전부재와, 이 회전부재를 회전시키기 위한 회전 구동용 액추에이터를 구비하고, 이 회전 구동용 액추에이터는 상기 선회부재에 지지되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서 상기 관절부는, 당해 관절부를 통하여 전달되는 토크를 검출하는 왜곡 게이지 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 손가락 기단부는, 상기 관절 구동용 액추에이터와, 당해 관절 구동용 액추에이터가 부착되어 있는 부착용 플랜지를 구비하는 구성으로 할 수 있다.

상기 관절부는, 상기 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와, 상기 부착용 플랜지의 전면(前面)으로부터 상기 구동측 베벨 기어의 양측 위치를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과, 각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과, 이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과, 이 관절축과 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와, 상기 관절축에 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하는 구성으로 할 수 있다.

이 경우에는, 상기 손가락 선단부의 상기 선회부재를 상기 연결부재에 연결해 두면 좋다. 또한 상기 관절축은, 배선용의 중공부를 구비하는 중공 관절축인 것이 바람직하다.

또한 상기 연결부재의 측면에 당해 연결부재를 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 왜곡 게이지를 부착하면, 상기 관절부를 통하여 전달되는 토크를 검출할 수 있다.

본 발명의 손가락 유닛에 있어서는, 상기 손가락 선단부의 상기 회전부재를 당해 손가락 선단부의 외통으로 할 수 있다. 또한 상기 손가락 선단부의 상기 회전부재에 동축상태로 드릴, 드라이버 비트 등의 작업용 공구를 부착할 수 있다.

다음에 본 발명은 다관절형의 손가락 유닛에 관한 것으로서, 손가락 기단부와, 손가락 중간부와, 손가락 선단부와, 상기 손가락 기단부 및 손가락 중간부를 연결하고 있는 손가락 기단측 관절부와, 상기 손가락 중간부 및 손가락 선단부를 연결하고 있는 손가락 선단측 관절부를 구비하고,

상기 손가락 기단측 관절부는, 상기 손가락 중간부를 당해 손가락 중간부의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능한 상태로 지지하고 있고,

상기 손가락 기단부는, 상기 손가락 중간부를 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

상기 손가락 선단측 관절부는, 상기 손가락 선단부를 당해 손가락 선단부의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능하게 지지하고 있고,

상기 손가락 중간부는, 상기 손가락 선단부를 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

상기 손가락 선단부는, 상기 손가락 선단측 관절부에 의하여 선회 가능한 상태로 지지되어 있는 선회부재와, 이 선회부재에 의하여 당해 손가락 선단부분의 중심축선을 중심으로 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 회전부재와, 이 회전부재를 회전시키기 위한 회전 구동용 액추에이터를 구비하고, 이 회전 구동용 액추에이터는 상기 선회부재에 지지되는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서 상기 손가락 선단측 관절부 및 상기 손가락 기단측 관절부는, 각각을 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 왜곡 게이지 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한 3개 이상의 관절을 구비하는 손가락 유닛을 구성하기 위하여는, 상기 손가락 중간부로서, 복수의 손가락 중간부분과 이들 손가락 중간부분의 사이를 연결하고 있는 중간 관절부를 구비하는 구성의 것을 채용하고, 상기 중간 관절부에 의하여 손가락 선단측의 상기 손가락 중간부분을 당해 손가락 중간부분의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능한 상태로 지지하고, 손가락 기단측의 상기 손가락 중간부분으로서, 손가락 선단측의 상기 손가락 중간부분을 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 중간관절 구동용 액추에이터를 구비하는 구성의 것을 채용하면 좋다.

이 경우에는, 상기 중간 관절부도 당해 중간 관절부를 통하여 전달되는 토크를 검출하는 왜곡 게이지 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

여기에서 상기 손가락 기단부는, 부착용 플랜지와 이 부착용 플랜지에 부착된 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하는 구성으로 할 수 있다.

상기 손가락 기단측 관절부는, 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와, 상기 부착용 플랜지의 전면으로부터 상기 구동측 베벨 기어의 양측 위치를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과, 각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과, 이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과, 이 관절축의 외주면에 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와, 상기 관절축으로 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에는, 상기 손가락 중간부의 상기 선회부재가 상기 연결부재에 연결된다. 또한 상기 연결부재의 측면에는 당해 연결부재를 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 왜곡 게이지가 부착되어 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 관절축은, 배선용의 중공부를 구비하는 중공 관절축인 것이 바람직하다.

다음에 상기 손가락 선단측 관절부는, 상기 손가락 중간부로부터 손가락 선단측으로 돌출하고 있는 상기 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와, 상기 손가락 중간부의 상기 선회부재에 연결되어 상기 구동측 베벨 기어의 양측위치를 통하여 손가락 선단측으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과, 각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과, 이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과, 이 관절축의 외주면에 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와, 상기 관절축으로 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 상기 손가락 선단부의 상기 선회부재가 상기 연결부재에 연결된다. 또한 상기 연결부재의 측면에 당해 연결부재를 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 왜곡 게이지를 부착하면 좋다. 또한 상기 관절축은, 배선용의 중공부를 구비하는 중공 관절축으로 할 수 있다.

여기에서 상기 손가락 선단부의 상기 회전부재를 당해 손가락 선단부의 외통으로 할 수 있다. 또한 상기 회전부재에 동축상태로 드릴, 드라이버 비트 등의 작업용 공구를 부착할 수 있다.

한편 본 발명은 다지형 파지기구에 관한 것으로서, 상기 구성의 손가락 유닛을 복수 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서 본 발명의 다지형 파지기구는, 적어도 3개의 상기 손가락 유닛과, 각 손가락 유닛을 지지하고 있는 공통의 손가락 유닛 부착판을 구비하는 구성으로 할 수 있다.

이 구성에 있어서, 복수의 손가락 유닛의 손가락 선단부의 외통이 회전하는 경우에는, 이들 손가락 선단부에 의하여 나사나 볼트 등의 부재를 파지하여 나사 구멍이나 볼트 구멍에 체결하는 작업을 할 수 있다. 또한 손가락 선단부의 회전부재에 드릴이 부착되어 있는 경우에는, 구멍을 뚫는 작업을 할 수 있다. 또한 손가락 선단부의 회전부재에 드라이버 비트가 부착되어 있는 경우에는, 예를 들면 1개의 손가락 유닛을 제외하는 복수 개의 손가락 유닛을 사용하여 나사, 볼트 등을 파지하여 나사 구멍, 볼트 구멍 등에 위치결정 하고, 이 상태에서 1개의 손가락 유닛의 손가락 선단부에 부착된 드라이버 비트를 사용하여 나사, 볼트 등의 체결작업을 할 수 있다.

도1A, 1B 및 1C는, 각각 본 발명을 적용한 2관절형 손가락 유닛을 나타내는 측면도, 평면도 및 개략적인 단면도이다.

도2A∼2D는, 각각 도1의 2관절형 손가락 유닛의 일례를 나타내는 평면도, 정면도, 이면도 및 측면도이다.

도3A 및 3B는, 각각 도2의 Ａ-A선으로 절단하였을 경우의 단면도 및 도2의 Ｂ-B선으로 절단하였을 경우의 단면도이다.

도4A는 1관절형 손가락 유닛의 일례를 나타내는 평면도이며, 도4B는 3관절이상의 관절을 구비하는 다관절형 손가락 유닛의 일례를 나타내는 평면도이다.

도5A 및 5B는, 도1의 2관절 손가락 유닛을 3개 구비하는 다지형 파지기구의 일례를 나타내는 사시도 및 평면도이다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

(2관절 손가락 유닛)

도1A∼1C는, 각각 본 발명을 적용한 2관절 손가락 유닛의 측면도, 평면도 및 개략적인 단면도이다. 본 예의 2관절 손가락 유닛1은, 손가락 기단부2와, 손가락 중간부3과, 손가락 선단부4와, 손가락 기단부2 및 손가락 중간부3을 연결하고 있는 손가락 기단측 관절부5와, 손가락 중간부3 및 손가락 선단부4를 연결하고 있는 손가락 선단측 관절부6으로 구성되어 있다.

손가락 기단측 관절부5는, 손가락 중간부3을 당해 손가락 중간부의 중심축선3a와 직교하는 관절축선5a를 중심으로 하여 화살표a로 나타내는 바와 같이 소정의 각도범위에 걸쳐서 선회 가능한 상태로 지지하고 있다. 마찬가지로, 손가락 선단측 관절부6은, 손가락 선단부4를 당해 손가락 선단부4의 중심축선4a와 직교하는 관절축선6a를 중심으로 하여 화살표b로 나타내는 소 정의 각도범위에 걸쳐서 선회 가능한 상태로 지지하고 있다. 본 예에서는, 관절축선5a 및 6a가 수선(垂線)으로서, 손가락 중간부3 및 손가락 선단부4는 동일 수평면 상을 개별로 좌우방향으로 선회 가능하다.

손가락 기단부2는, 손가락 중간부3을 관절축선5a를 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7을 구비하고 있다. 손가락 중간부3은, 손가락 선단부4를 관절축선6a를 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터8을 구비하고 있다.

본 예의 손가락 선단부4는, 손가락 선단측 관절부6에 의하여 선회 가능한 상태로 지지되어 있는 선회통9(선회부재)를 구비하고 있어, 이 선회통9의 외주면에 의하여 당해 손가락 선단부4의 중심축선4a를 중심으로 하여 화살표c로 나타내는 바와 같이 회전 가능한 상태에서 손가락 선단 외통(회전부재)10이 지지되어 있다. 또한 이 손가락 선단 외통10의 내부에는 동축상태에서 당해 손가락 선단 외통10을 회전시키기 위한 회전 구동용 액추에이터11이 배치되어, 당해 회전 구동용 액추에이터11이 선회통9의 내부에 동축상태로 부착되어 있다.

또한 손가락 선단측 관절부5 및 손가락 기단측 관절부6에는, 각각을 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 토크 검출부가 배치되어 있다. 본 예에서는, 각 관절부5, 6에 왜곡 게이지(歪曲 gauge; strain gauge)12, 13이 부착되어 있다.

도2A∼2D는, 각각 2관절형 손가락 유닛1을 나타내는 평면도, 정면도, 이면도 및 측면도이다. 또한 도3A 및 3B는, 각각 도2의 Ａ-A선으로 절단하였을 경우의 단면도 및 도2의 Ｂ-B선으로 절단하였을 경우의 단면도이다. 이들 도면을 참조하여 2관절형 손가락 유닛1의 각 부재의 구조를 설명한다.

우선, 손가락 기단부2는, 그 전단(손가락 선단 측의 끝)에 부착용 플랜지21을 구비하고 있어, 이 부착용 플랜지21이 도면에 나타내지 않은 고정 측의 지지부재에 예를 들면 수직으로 부착되어 있다. 이 부착용 플랜지21에는 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7이 앞을 향한 자세로 수평으로 부착되어 있다. 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7의 회전 출력축7c는 부착용 플랜지21보다도 전방으로 돌출하고 있다.

손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7은, 예를 들면 동축상태로 연결된 모터7a와 감속기7b로 구성되어 있다. 감속기7b로서는 원환상(圓環狀)의 강성 내기어(剛性內gear)와, 이 내측에 배치된 가요성 외 기어(可撓性外gear)와, 이 내측에 삽입된 파동 발생기로 이루어지는 파동 기어 감속기(波動gear減速機)를 사용할 수 있다. 파동 발생기에 의하여 가요성 외기어가 반경방향으로 휠 수 있어서 강성 내기어에 부분적으로 맞물려 파동 발생기를 모터7a에 의하여 회전시키면, 양쪽 기어의 맞물림 위치가 원주방향으로 이동하여 양쪽 기어의 톱니(기어)의 수 차이에 따른 감속비로 감속된 감속 회전 출력이 회전 출력축7c로부터 출력된다. 파동 기어 감속기는 이미 알려져 있는 것으로서, 더 이상의 설명은 생략한다.

손가락 기단부2의 전단에 연결되어 있는 손가락 기단측 관절부5는, 회전 출력축7c의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어51과, 부착용 플랜지21의 전면으로부터 구동측 베벨 기어51의 상하를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징52, 53을 구비하고 있다. 베어링 하우징52, 53에는 각각 베어링54, 55가 부착되어 있어, 이들 베어링54, 55에 의하여 양단이 회전 가능한 상태에서 중공형(中空型)의 관절축56이 수직으로 지지되어 있다. 이 관절축56의 중심축선이 관절축선5a로서, 이 관절축선5a는 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7의 회전 출력축7c의 중심축선7d와 직교하고 있다. 관절축56의 상단부에는 종동측 베벨 기어57이 동축상태로 고정되어 구동측 베벨 기어51에 맞물려 있다. 또한 관절축56의 상하방향의 중간정도의 부위에는, 전방을 향하여 수평으로 연장되는 연결부재58의 후단부가 고정되어 있다. 또한 왜곡 게이지12는 연결부재58의 측면에 부착되어 있다. 연결부재58의 앞측 부분은 상하로 두 갈래로 나누어진 암부분58a로 되어 있다.

손가락 중간부3은, 연결축58의 상하의 암부분58a의 사이에 고정된 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터8의 후단부분을 구비하고 있다. 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터8도 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터7과 마찬가지로 모터8a와 감속기8b로 구성되어 있다. 연결축58의 암부분58a 및 액추에이터8을 덮는 상태에서 원통 모양의 손가락 중간부 외통32가, 이들 부재58a, 8에 부착되어 있다. 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터8의 전단으로부터는 회전 출력축8c가 전방으로 돌출하고 있다.

다음에 손가락 선단측 관절부6은, 상기한 손가락 기단측 관절부5로 같은 구조로 되어 있다. 즉 손가락 중간부3으로부터 손가락 선단측으로 돌출하고 있는 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터8의 회전 출력축8c의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어61과, 액추에이터8의 전단으로부터 구동측 베벨 기어61의 상하를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징62, 63을 구비하고 있다. 베어링 하우징62, 63에는 각각 베어링64, 65가 부착되어 있어, 이들 베어링64, 65에 의하여 양단이 회전 가능한 상태에서 중공형의 관절축66이 수직으로 지지되어 있다. 이 관절축66의 중심축선이 관절축선6a로서, 이 관절축선6a는 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터8의 회전 출력축8c의 중심축선(손가락 중간부3의 중심축선3a)과 직교하고 있다. 관절축66의 상단부에는 종동측 베벨 기어67이 동축상태로 고정되어 구동측 베벨 기어61에 맞물려 있다. 또한 관절축66의 상하방향의 중간정도의 부위에는 전방을 향하여 수평으로 연장되는 연결부재68의 후단부가 고정되어 있다. 왜곡 게이지13은 연결축68의 측면에 부착되어 있다.

손가락 선단부4의 선회통9은, 연결부재68의 앞측의 상하의 암부분68a에 부착되어 있다. 선회통9의 내부에 동축상태로 회전 구동용 액추에이터11이 고정되어 있다. 본 예의 손가락 선단 외통10은, 선회통9의 전체를 덮는 상태에서 당해 선회통9의 외주면에 의하여 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 원통부분10a와, 이 원통부분10a의 전단에 형성되어 있는 반구상 선단부분10b로 형성되어 있다. 반구상 선단부분10b에는 중심구멍10c가 형성되어 있 고, 여기에는 액추에이터11의 회전 출력축11c가 삽입되어서 고정되어 있다. 액추에이터11도 상기한 각 액추에이터7, 8과 동일한 모터11a와 감속기1lb로 구성되어 있다.

여기에서 도3에 있어서 가상선으로 나타나 있는 바와 같이 반구상 선단부분10b의 중심구멍10c에 전방으로부터 드릴이나 드라이버 비트 등의 회전식의 공구42를 삽입하여 회전 출력축11c에 연결 고정시킬 수도 있다.

(손가락 유닛의 다른 예)

도4A에는 1관절 손가락 유닛의 예를 나타내고 있다. 1관절 손가락 유닛100은, 손가락 기단부102와, 손가락 선단부104와, 손가락 기단부102 및 손가락 선단부104를 연결하고 있는 관절부106을 구비하고 있다. 손가락 기단부102는, 상기한 손가락 기단부2와 동일하게 구성할 수 있고, 손가락 선단부104는 상기한 손가락 선단부4와 동일하게 구성할 수 있고, 관절부106은 상기한 관절부6과 동일하게 구성할 수 있다.

도4B에는 3관절 이상의 관절을 구비하는 다관절 손가락 유닛의 예를 나타내고 있다. 다관절 손가락 유닛200은, 손가락 기단부202와, 손가락 중간부203과, 손가락 선단부204와, 손가락 기단측 관절부205와, 손가락 선단측 관절부206을 구비하고 있다. 또한 손가락 중간부203은, 복수의 손가락 중간부분213과, 이들 손가락 중간부분213의 사이를 연결하고 있는 중간 관절부223을 구비하고 있다. 손가락 기단부202는 상기한 손가락 기단부2와 동일하게 구성할 수 있고, 각 손가락 중간부분213은 상기한 손가락 중간부3과 동일하게 구성할 수 있고, 손가락 선단부204는 상기한 손가락 선단부4와 동일하게 구성할 수 있다. 또한 손가락 기단측 관절부204 및 각 중간 관절부223은 상기한 손가락 기단측 관절부5와 동일하게 구성할 수 있고, 손가락 선단측 관절부206은 상기한 손가락 선단측 관절부6과 동일하게 구성할 수 있다.

(다지형 파지기구)

도5A 및 5B는, 도1∼3에 나타내는 2관절 손가락 유닛을 3개 구비하는 다지형 파지기구의 일례를 나타내는 사시도 및 평면도이다. 본 예의 다지형 파지기구300은, 동일한 구조의 3개의 2관절 손가락 유닛1-1, 1-2, 1-3을 구비하고 있다. 이들 2관절 손가락 유닛1-1∼1-3은, 지주301을 구비하는 정삼각형의 공통 부착판302의 3개의 모퉁이에 고정되어 있다. 즉 각 2관절 손가락 유닛1-1∼1-3의 부착용 플랜지21이 공통 부착판302의 각 모퉁이에 고정되어 있다. 이 결과, 각 2관절 손가락 유닛1-1∼1-3의 손가락 선단부4를 개폐 가능하여 이들 간에 볼트, 나사 등의 부품W를 파지할 수 있다. 또한 각 손가락 선단부4를 평행하게 유지한 상태에서 부품W를 파지하고, 이 상태에서 각 손가락 선단부4를 회전시키면, 부품W를 그 중심축선을 중심으로 회전시킬 수 있다. 따라서 볼트, 나사 등을 볼트 구멍, 나사 구멍 등에 삽입하는 작업을 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 손가락 유닛은, 그 손가락 선단부를 중심축선을 중심으로 하여 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서 드릴, 드라이버 비트 등의 회전식의 공구를 선단에 부착하면, 구멍을 뚫는 작업이나 나사 체결작업 등을 할 수 있다. 또한 복수 개의 손가락 유닛을 구비하는 다지형 파지기구는, 각종 형상 혹은 재질의 부품을 파지할 수 있다. 또한 부품의 파지, 이송 작업은 물론, 볼트, 나사 등을 볼트 구멍, 나사 구멍에 위치결정 하여 거기에 체결하는 작업도 할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 범용성이 높은 파지기능 및 범용성이 높은 작업기구를 구비하는 손가락 유닛 및 다지형 파지기구가 실현된다.

또한 각 관절부에 부착되어 있는 왜곡 게이지 등의 토크 검출부에 의하여 검출되는 토크에 의거하여 각 손가락 유닛을 적절하게 구동시킬 수 있다.

Claims (19)

1. 손가락 기단부와, 손가락 선단부와, 상기 손가락 기단부 및 손가락 선단부를 연결하고 있는 관절부(關節部)를 구비하고,

   상기 관절부는, 상기 손가락 선단부를 당해 손가락 선단부의 중심축선과 직교하는 관절축선(關節軸線)을 중심으로 하여 선회 가능하게 지지하고 있고,

   상기 손가락 기단부는, 상기 손가락 선단부를 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

   상기 손가락 선단부는, 상기 관절부에 의하여 선회 가능한 상태로 지지되어 있는 선회부재와, 이 선회부재에 의하여 당해 손가락 선단부의 중심축선을 중심으로 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 회전부재와, 이 회전부재를 회전시키기 위한 회전 구동용 액추에이터를 구비하고, 이 회전 구동용 액추에이터는 상기 선회부재에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 손가락 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 관절부는, 당해 관절부를 통하여 전달되는 토크를 검출하는 왜곡 게이지 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 손가락 유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 손가락 기단부는, 부착용 플랜지와, 이 부착용 플랜지에 부착되어 있는 상기 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

   상기 관절부는, 상기 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와, 상기 부착용 플랜지의 전면(前面)으로부터 상기 구동측 베벨 기어의 양측 위치를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과, 각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과, 이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과, 이 관절축과 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와, 상기 관절축에 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하고 있어, 이 연결부재에 상기 손가락 선단부의 상기 선회부재가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 손가락 유닛.
4. 제3항에 있어서,

   상기 관절축은, 배선용(配線用)의 중공부(中空部)를 구비하는 중공 관절축인 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 손가락 선단부의 상기 회전부재는, 당해 손가락 선단부의 원통 모양의 외통(外筒)인 것을 특징으로 하는 손가락 유닛.
6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 손가락 선단부의 상기 회전부재에는 동축상태로 드릴, 드라이버 비트 등의 작업용 공구가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 손가락 유닛.
7. 손가락 기단부와, 손가락 중간부와, 손가락 선단부와, 상기 손가락 기단부 및 손가락 중간부를 연결하고 있는 손가락 기단측 관절부와, 상기 손가락 중간부 및 손가락 선단부를 연결하고 있는 손가락 선단측 관절부를 구비하고,

   상기 손가락 기단측 관절부는, 상기 손가락 중간부를 당해 손가락 중간 부의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능한 상태로 지지하고 있고,

   상기 손가락 기단부는, 상기 손가락 중간부를 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

   상기 손가락 선단측 관절부는, 상기 손가락 선단부를 당해 손가락 선단부의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능하게 지지하고 있고,

   상기 손가락 중간부는, 상기 손가락 선단부를 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

   상기 손가락 선단부는, 상기 손가락 선단측 관절부에 의하여 선회 가능한 상태로 지지되어 있는 선회부재와, 이 선회부재에 의하여 당해 손가락 선단부분의 중심축선을 중심으로 회전 가능한 상태로 지지되어 있는 회전부재와, 이 회전부재를 회전시키기 위한 회전 구동용 액추에이터를 구비하고, 이 회전 구동용 액추에이터는 상기 선회부재에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛(多關節型 finger-unit).
8. 제7항에 있어서,

   상기 손가락 선단측 관절부 및 상기 손가락 기단측 관절부는, 각각을 통하여 전달되는 토크를 검출하기 위한 왜곡 게이지(歪曲 gauge; strain gauge) 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
9. 제8항에 있어서,

   상기 손가락 중간부는, 복수의 손가락 중간부분과, 이들 손가락 중간부분의 사이를 연결하고 있는 중간 관절부를 구비하고 있고,

   상기 중간 관절부는, 손가락 선단측의 상기 손가락 중간부분을 당해 손가락 중간부분의 중심축선과 직교하는 관절축선을 중심으로 하여 선회 가능한 상태로 지지하고 있고,

   손가락 기단측의 상기 손가락 중간부분은, 손가락 선단측의 상기 손가락 중간부분을 상기 관절축선을 중심으로 하여 선회시키기 위한 중간관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
10. 제9항에 있어서,

    상기 중간 관절부는, 당해 중간 관절부를 통하여 전달되는 토크를 검 출하는 왜곡 게이지 등의 토크 검출부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
11. 제7항에 있어서,

    상기 손가락 기단부는, 부착용 플랜지와, 이 부착용 플랜지에 부착된 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터를 구비하고 있고,

    상기 손가락 기단측 관절부는, 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와, 상기 부착용 플랜지의 전면으로부터 상기 구동측 베벨 기어의 양측위치를 통하여 전방으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과, 각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과, 이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 손가락 기단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과, 이 관절축의 외주면에 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와, 상기 관절축에 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하고 있고, 이 연결부재에 상기 손가락 중간부의 상기 선회부재가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
12. 제11항에 있어서,

    상기 관절축은, 배선용의 중공부를 구비하는 중공 관절축인 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
13. 제7항에 있어서,

    상기 손가락 선단측 관절부는,

    상기 손가락 중간부로부터 손가락 선단측으로 돌출하고 있는 상기 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 선단부에 동축상태로 고정된 구동측 베벨 기어와,

    상기 손가락 중간부의 상기 선회부재에 연결되어 상기 구동측 베벨 기어의 양측위치를 통하여 손가락 선단측으로 돌출하는 한 쌍의 베어링 하우징과,

    각 베어링 하우징에 부착되어 있는 베어링과,

    이들 베어링에 의하여 양단이 회전하도록 지지되어 상기 손가락 선단측 관절 구동용 액추에이터의 회전 출력축의 중심축선에 대하여 직교하는 방향으로 배열되어 있는 관절축과,

    이 관절축의 외주면에 동축상태로 고정되어 상기 구동측 베벨 기어에 맞물려 있는 종동측 베벨 기어와,

    상기 관절축에 일단이 고정되어 당해 관절축과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 연결부재를 구비하고 있고,

    상기 연결부재에 상기 손가락 선단부의 상기 선회부재가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
14. 제13항에 있어서,

    상기 관절축은, 배선용의 중공부를 구비하는 중공 관절축인 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
15. 제7항 내지 제14항 중의 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 손가락 선단부의 상기 회전부재는, 당해 손가락 선단부의 원통 모양의 외통(外筒)인 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
16. 제7항 내지 제14항 중의 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 손가락 선단부의 상기 회전부재에는 동축상태로 드릴, 드라이버 비트 등의 작업용 공구가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 손가락 유닛.
17. 복수의 손가락 유닛을 구비하고,

    각 손가락 유닛은, 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항의 손가락 유닛인 것을 특징으로 하는 다지형 파지기구(多指型把持機構).
18. 복수의 다관절형 손가락 유닛을 구비하고,

    각 다관절형 손가락 유닛은, 제7항 내지 제16항 중의 어느 하나의 항의 다관절형 손가락 유닛인 것을 특징으로 하는 다지형 파지기구.
19. 제18항에 있어서,

    적어도 3개의 상기 다관절형 손가락 유닛과, 각 다관절형 손가락 유닛을 지지하고 있는 공통의 손가락 유닛 부착판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다지형 파지기구.

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