KR20090061390A

KR20090061390A - 인간형 로봇의 지능형 발

Info

Publication number: KR20090061390A
Application number: KR1020070128390A
Authority: KR
Inventors: 김갑순; 윤정원
Original assignee: 경상대학교산학협력단
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-16
Also published as: KR100920224B1; US20090146600A1

Abstract

본 발명은 인간형 로봇이 불규칙한 지면에서 안전하게 걸을 수 있게 한 인간형 로봇의 지능형 발에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 인간형 로봇의 지능형 발은 보행 가능한 로봇의 발에 있어서, 다리가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치와 ; 발꿈치연결대에 의해 상기 뒤꿈치장치의 전방에 회동 가능하게 연결된 앞꿈치장치를 포함하여 구성되며, 상기 뒤꿈치장치와 앞꿈치장치의 바닥에는 각각 6축힘/모멘트센서가 설치됨을 특징으로 하는 한다.

또한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 인간형 로봇의 지능형 발은 보행 가능한 로봇의 발에 있어서, 다리가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치와 ; 발꿈치연결대에 의해 상기 뒤꿈치장치의 전방에 회동 가능하게 연결된 두개 이상의 발가락를 포함하여 구성되며, 상기 뒤꿈치장치의 바닥에는 6축힘/모멘트센서가 설치되고, 상기 발가락의 바닥에는 단축센서가 설치됨을 특징으로 한다.

로봇, 발, 6축힘/모멘트센서, 단축센서, 앞꿈치, 뒤꿈치, 발가락

Description

인간형 로봇의 지능형 발{Intelligent foot of humanoid robot}

본 발명은 직립 보행하는 인간형 로봇의 발에 관한 것으로써, 상세하게는 평면뿐만 아니라 불규칙한 지면에서 보행시 발뒤꿈치로부터 앞꿈치로 순차적으로 가해지는 앞,뒤꿈치의 힘과 모멘트를 측정하여 뒤꿈치장치와 앞꿈치장치를 각각 좌우로 회전시킬 수 있게 함으로서, 불규칙한 지면에서도 로봇이 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있는 인간형 로봇의 지능형 발에 관한 것이다.

또한 앞꿈치장치 대신에 두 개 이상의 발가락을 설치하여 평면뿐만 아니라 불규칙한 지면에서 보행시 발뒤꿈치로부터 두개의 발가락으로 순차적으로 가해지는 발뒤꿈치의 힘과 모멘트 정보 및 두개의 발가락의 힘과 모멘트를 측정하여 제어장치가 뒤꿈치장치를 지면에 접촉하도록 좌우로 회전시키고, 우측발가락과 좌측발가락을 지면에 접촉하도록 상하로 동작시킴으로서, 불규칙한 지면에서도 로봇이 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있는 발가락을 가진 인간형 로봇의 지능형 발에 관한 것이다.

기술의 발달에 따라 산업용 로봇을 비롯한 다양한 로봇이 개발되고 있으며

이러한 로봇들 중에 직립한 상태에서 보행을 할 수 있는 로봇(이하, '인간형 로봇'이라 통칭한다.)이 개발되어 있다.

이러한 인간형 로봇은 다리가 구비되어 평지에서는 인간과 비슷하게 걸을 수 있지만 불규칙한 지면을 포함한 다양한 지면에서 사람과 같이 자연스럽게 걸을 수 없는 단점을 가지고 있다.

이러한 기존의 인간형 로봇의 발의 일예로 특허 제10-0499143호의 "보행 로봇의 지면 반력 측정 모듈 및 이를 장착한 로봇 발구조물"과 특허 제10-0695652호의 "볼 조인트를 이용한 보행 로봇의 발 센서 입력 장치"가 있다.

이러한 종래의 로봇의 발은 자연스런 걸음 패턴을 발생시키기 위해 압력센서들을 로봇 발에 부착하여 발의 ZMP(Zero Moment Point) 궤적을 측정하고 이를 이용하여 걸음 패턴 모델링 및 제어기를 개발하여 구성되었다.

그러나, 이와 같이 구성된 로봇의 발에 압력센서를 이용하여 구성할 경우 평지에서는 안전한 걸음패턴의 생성이 가능할지라도 불규칙한 지면에서는 걷는 것은 물론이고 서는 것조차 매우 어렵게 된다.

니시와키(Nishiwaki) 등은 로봇의 보행시 자체 무게의 몇 배나 작용하는 충격력을 지탱하기 위하여 병렬지지구조의 6축 힘 센서와 단일 플랫폼 등으로 로봇 발을 제작하였으며(A Six-axis Force Sensor with Parallel Support Mechanism to Measure the ground Reaction Force of Humanoid Robot, IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 2277-2282, 2002), 그 외 단일 플랫폼에 6축힘/모멘트센서 및 충격완화장치를 결합한 장치 등을 설치하여 구성된 것도 있다.

이러한 기술은 특허 제10-0571829호(구조체, 발 구조 및 이를 채용한 로봇)와, 특허 제10-0654759호(발가락 기능 구조에 의한 모터 부하 저감과 안정성을 지닌 이족 보행 로봇)에 구현되어 있다.

이러한 기존의 인간형 로봇 발의 문제점을 살펴보면, 압력센서를 이용한 로봇발의 경우 지면과의 반력 측정은 제한된 힘 정보의 획득만이 가능해 평지에서만 사용 가능한 단점이 있고, 6축힘센서와 단일 플랫폼으로 설계한 발은 인간 발과 같이 불규칙 지면에 기구적으로 대처하지 못해 평지 및 경사 등에는 적용할 수 있지만 불규칙한 지면에서는 안전적인 보행을 할 수 없는 단점을 가진다.

그 외, 자연스런 보행궤적 생성을 위해 로봇 발을 앞발과 뒤발로 분리하고 이것을 발가락 조인트로 연결한 기존 시스템은 불규칙한 지면인지를 위한 힘 및 모멘트의 공간 힘 정보획득이 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 평면뿐만 아니라 불규칙한 지면에서 로봇이 보행시 뒤꿈치로부터 앞꿈치로 순차적으로 가해지는 뒤꿈치와 앞꿈치의 3방향 힘(Fx, Fy, Fz)과 모멘트(Mx, My, Mz)를 측정하여 뒤꿈치장치와 앞꿈치장치를 각각 좌우로 회전시킴으로서, 불규칙한 지면에서도 로봇이 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있는 인간형 로봇의 지능형 발을 제공함에 목적이 있다.

또한, 앞꿈치 대신 두 개의 발가락을 설치하여 로봇의 보행시 뒤꿈치로부터 두개의 발가락으로 순차적으로 가해지는 뒤꿈치의 3방향 힘과 모멘트와 두개의 발가락의 한 방향 힘를 측정하여 뒤꿈치장치를 지면에 접촉하도록 좌우로 회전시키고, 두 발가락을 지면에 접촉하도록 상하로 동작시키므로서, 불규칙한 지면에서도 로봇이 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있는 발가락을 가진 인간형 로봇의 지능형 발을 제공함에 목적이 있다.

위와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 인간형 로봇의 지능형 발은 보행 가능한 로봇의 발에 있어서, 다리가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치와 ; 발꿈치연결대에 의해 상기 뒤꿈치장치의 전방에 회동 가능하게 연결된 앞꿈치장치를 포함하여 구성되며, 상기 뒤꿈치장치와 앞꿈치장치의 바닥에는 각각 6축힘/모멘트센서가 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명은 뒤꿈치와 압꿈치에 각각 6축힘/모멘트센서를 설치하여 평면뿐만 아니라 불규칙한 지면에서 로봇이 보행시 뒤꿈치로부터 앞꿈치로 순차적으로 가해지는 뒤꿈치와 앞꿈치의 3방향 힘(Fx, Fy, Fz)과 모멘트(Mx, My, Mz)를 측정하여 뒤꿈치장치와 앞꿈치장치를 각각 좌우로 회전되게 함으로서 로봇이 불규칙한 지면에서도 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있게 한 효과가 있다.

다른 일예로 제공되는 두 개의 발가락을 설치하여 구성된 발의 경우에는 로봇의 보행시 뒤꿈치로부터 두개의 발가락으로 순차적으로 가해지는 뒤꿈치의 3방향 힘과 모멘트와 두개의 발가락의 한 방향(상하 방향) 힘을 측정하여 뒤꿈치장치를 지면에 접촉하도록 좌우로 회전시키고, 두 발가락을 지면에 접촉하도록 상하로 동작시킴으로서, 불규칙한 지면에서도 로봇이 균형을 유지하고 안전하게 걸을 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 일예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 지능형 발의 일예를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 부분단면 측면도이고, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리에 설치된 근골격을 도시한 분해사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 근 골격의 일부를 절개하여 도시한 측면도이고, 도 8은 도 6에 도시한 근골격의 일부를 절개하여 도시한 정면도이고, 도 9는 도 6에 도시한 근골격에 구성된 회동연결구의 일부를 절개하여 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇의 발은 앞꿈치장치(2)와 뒤꿈치장치(1)를 포함하여 구성되고, 각각에는 6축힘/모멘트센서(11a, 21a)가 설치되어 있다.

이러한 본 발명의 로봇의 발은 다리(3)가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치(1)와 ; 발꿈치연결대(23)에 의해 상기 뒤꿈치장치(1)의 전방에 회동 가능하게 연결된 앞꿈치장치(2)를 포함하여 구성되며, 상기 뒤꿈치장치(1)와 앞꿈치장치(2)의 바닥에는 각각 6축힘/모멘트센서(11a, 21a)가 설치되어 있다.

상기 뒤꿈치장치(1)와 앞꿈치장치(2)는 도 2내지 도 5에 도시한 바와 같이 발꿈치연결대(23)에 의해 연결되어 있으며, 상기 발꿈치연결대(23)는 도시한 바와 같이 앞꿈치장치(2)와는 유동되지 않게 결합되고, 뒤꿈치장치(1)와는 회동연결구(45)에 의해 회동 가능하게 결합되어 있다.

즉, 상기 발꿈치연결대(23)의 앞꿈치장치(2)와 연결되는 단부에는 판체가 일체로 형성되어 이 판체를 앞꿈치장치(2)에 볼트로 고정하였고, 반대측 단부에는 회동연결구(45)를 설치하고 이를 뒤꿈치장치(1)의 뒤꿈치본체(11)에 형성된 연결홈(22a) 내부에 고정핀이나 고정 볼트로 고정시켜 압,뒤꿈치가 서로에 대하여 좌우 상하로 회동될 수 있게 하였다.

상기 다리(3)는 뒤꿈치장치(1) 및 앞꿈치장치(2)와 연결되어 있으며, 상기 뒤꿈치장치(1)를 구성하는 뒤꿈치본체(11)의 중앙에 회동연결구(45)에 의해 일측 단부가 회동 가능하게 연결된 다리연결대(44)의 타측 단부에 고정된 하판(33)과 ; 상기 하판(33)의 상부에 이격 설치된 상판(32)과 ; 상기 상,하판(32, 33)의 가장자리에 설치되어 상,하판(32, 33)을 연결하는 다수의 골격(31)을 포함하여 구성된다.

위와 같이 다리(3)와 앞,뒤꿈치장치(1, 2)를 상호 연결하여 앞, 뒤꿈치장치(1, 2)가 회동될 수 있게 하기 위한 구조는 도시한 바와 같으며 아래에서 설명한다.

먼저, 상기 뒤꿈치장치(1)와 앞꿈치장치(2)의 구성을 살펴보면, 상기 뒤꿈치장치(1)는 저면에 형성된 홈에 6축힘/모멘트센서(11a)가 설치되고, 상부면에 회동연결구(45)가 끼워져 설치되는 다수의 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a)이 형성된 뒤꿈치본체(11)와 ; 상기 뒤꿈치본체(11)의 저면에 설치되어 상기 6축힘/모멘트센서(11a)를 보호하는 바닥판(12)으로 구성되고, 상기 앞꿈치장치(2)는 저면에 형성된 홈에 6축힘/모멘트센서(21a)가 설치되고, 상부면에는 다수의 연결홈(42a)이 형성된 앞꿈치본체(21)와 ; 상기 앞꿈치본체(21)의 저면에 설치되어 상기 6축힘/모멘트센서(21a)를 보호하는 바닥판(22)으로 구성된다.

이렇게 구성된 상기 앞,뒤꿈치장치(1, 2)를 상기 다리(3)에 회동될 수 있게 연결하기 위하여 상기 다리(3)를 구성하는 상판(32)의 저면에는 다수의 힌지연결구(321, 322, 323)가 더 설치되어 있다.

아렇게 구성된 상기 다리(3)와 앞, 뒤꿈치장치(1)를 회동가능하게 연결하는 수단으로 상기 앞, 뒤꿈치본체(21, 12)에 형성된 연결홈(22a, 41a, 42a, 43a, 44a) 들과 상판(32)에 설치된 힌지연결구(321, 322, 323)사이에 설치된 근골격(41, 42, 43)이다.

상기 근골격(41, 42, 43)은 길이가 가변되어 앞, 뒤꿈치장치(1, 2)의 기울기를 조절할 수 있다.

상기 근골격(41, 42, 43)은 도 6내지 도 8에 도시한 바와 같이, 하부근골격(411), 상부근골격(412)을 포함하여 구성된다.

상기 하부근골격(411)은 하단에 상기 연결홈(22a, 41a, 42a, 43a, 44a)에 삽입되어 전후좌우로 회동되는 회동연결구(45)가 설치되고, 상단에는 본체부(411a)와 수직을 이루고 일측으로 굽혀져 절곡부(411b)가 형성되어 있고, 상기 상부근골격(412)은 상단에 상기 힌지연결구(321, 322, 323)에 전후로 회동 가능하게 연결되고 하단에 본체부(412a)와 수직으로 절곡된 절곡부(412b)에는 스크류축홀(412c)이 형성되어 있다.

이렇게 구성된 상,하부근골격(411, 412)은 서로의 다른 것으로부터 신축되어 전체 길이의 조절이 가능해야 앞, 뒤꿈치장치(1, 2)를 회동시킬 수 있으며, 이렇게 상, 하부근골격(411, 412)의 길이를 조절하기 위한 수단으로 모터(413)와, 스크류축(414)을 구비하고 있다.

상기 모터(413)는 회전축이 상기 하부근골격(411)의 절곡부(412b)에 형성된 축공을 관통하여 설치되어 있으며, 상기 스크류축(414)은 상기 모터(413)의 회전축에 연결되고 상기 상부근골격(412)의 절곡부(412b)에 형성된 스크류축홀(412c)에 형성된 나선형 홈과 치합되도록 설치되어 있어 모터(413)구 구동되어 스크류 축(414)이 회전하면 상부근골격(412)에 구성된 스크류축홀(412c)의 스크류홈이 상하로 이동하여 상,하부근골격(411, 412)의 전체길이가 조절된다.

이와 같이 구성된 근골격(41, 42, 43)에는 상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부근골격(412)을 향한 면에는 가이드수단(415)이 더 설치되고, 상기 가이드수단(415)은 상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부면에 고정되는 연결통체부(415b)와 ; 상기 연결통체부(415b)의 상단으로부터 연장되고 길이방향으로 가이드홈(415d)이 형성된 가이드대(415c)로 구성되며, 상기 상부근골격(412)의 본체(412a)의 상기 가이드대(415c)와 대향되는 면에는 도 6에 점선으로 도시한 바와 같이, 상기 가이드홈(415d)에 걸리는 걸림턱이 형성된 가이드판(412d)이 설치되어 있다.

상기 가이드수단(415)은 상,하부근골격(411, 412)의 길이 조절 방향이 일정하게 유지되게 하기 위한 수단이다.

위에서 상기 근골격(41, 42, 43)들은 서로 길이의 차이가 있으나 전체적으로 동일한 구성을 갖는 것이 사용될 수 있는 것으로 위의 설명으로 다른 것에 대한 설명은 생략한다.

위와 같이 구성된 로봇의 발에 있어서, 상기 근골격(41, 42, 43)의 하단과 다리연결대(44)의 하단은 도시한 바와 같이 전후좌우로 회동될 수 있게 앞, 뒤꿈치장치(1, 2)와 연결되어야 하며, 이렇게 회동될 수 있게 연결시키기 위한 수단으로 상기한 회동연결구(45)가 구비되어 있다.

상기 회동연결구(45)는 근골격(41, 42, 43)의 양단에 각각 연결되고 중앙에 구형 홈이 형성된 회전지지구(45a)와 : 상기 회전지지구(45a)에 형성된 구형 홈에 회전가능하게 설치되 고정핀이 삽입되는 구멍이 형성된 고정볼(45b)로 구성된다.

이렇게 구성된 회동연결구(45)는 상기 고정볼(45b)에 형성된 구멍을 관통하여 고정핀이나 볼트를 조여 앞, 뒤꿈치의 해당 연결홈에 고정시키며, 이렇게 고정된 고정볼(45b)의 외부를 감싸도록 설치된 회전지지구(45a)가 고정볼(45b)을 중심으로 전후좌우로 회동될 수 있으며, 이에 따라 상기 각 근골격(41, 42, 43) 및 다리연결대(44)가 회동될 수 있다.

본 발명이 또 다른 발 구조는 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 앞꿈치 대신 발가락들(2', 2")을 연결하여 구성된다.

이와 같이 발가락(2', 2")을 포함하여 구성된 로봇의 발은 다리(3)가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치(1)와 ; 발꿈치연결대(23', 23")에 의해 상기 뒤꿈치장치(1)의 전방에 회동 가능하게 연결된 두개 이상의 발가락(2', 2")를 포함하여 구성되며, 상기 뒤꿈치장치(1)의 바닥에는 6축힘/모멘트센서(11a)가 설치되고, 상기 발가락(2', 2")의 바닥에는 단축센서(21a', 21a")가 설치되어 있다.

즉, 위에서 설명한 앞꿈치를 구비한 로봇의 발과는 달리 두 개 이상의 발가락(21', 21")를 구비하고 있으므로 위의 앞꿈치장치를 구비한 것과 달리 발가락(21', 22")에 단축(單軸)센서(21a', 21a")가 구비되어 있으며, 이 단축센서들은 상하방향으로 가해지는 압력만을 감지하는 역할을 하는 것으로 로드셀(load cell)로 구성될 수 있다.

로드셀은 통상적으로 많이 이용되는 것을 선택하여 사용될 수 있으며 아주 소형으로 만들어진 것이 사용된다.

물론, 상기 단축센서(21a', 21a")를 대신하여 6축힘/모멘트센서를 사용할 수도 있다.

위와 같이 구성된 발가락을 구비한 로봇의 발의 다른 구성요소는 상기에서 설명한 바와 동일 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 도면 부호와 명칭이 달라진 점을 고려하여 발가락(2', 2")에 대한 설명을 다시하면, 상기 발가락(2', 2")은 저면에 형성된 홈에 단축센서(21a', 21a")가 설치되고, 상부면에는 다수의 연결홈(42a', 42a")이 형성된 발가락본체(21', 21")와 ; 상기 발가락본체(21', 21")의 저면에 설치되어 상기 단축센서(21a', 21")를 보호하는 바닥판(22', 22")으로 구성되며, 상기 다리(3)를 구성하는 상판(32)의 저면에는 다수의 힌지연결구(321, 322, 323)가 더 설치되어 있으며, 상기 뒤꿈치본체(11)와 발가락본체(21', 21")에 형성된 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a, 42a', 42a")들과 상판(32)에 설치된 힌지연결구(321, 322, 323)사이에는 길이가 가변되어 뒤꿈치장치(1)와 발가락(2')들의 기울기를 조절하는 근골격(41, 42, 43)이 연결되어 있다.

그러나 이러한 구성에 있어서, 발가락본체(21', 21")는 앞꿈치본체(21)와 대응되고, 바닥판(22', 22")은 발바닥(22)과 대응되고, 연결홈(42a', 42a")은 연결홈(42a)과 대응된다.

다만, 상기하고 도시한 바와 같이, 상기 발가락(2', 2")들은 앞꿈치장치(2) 보다 폭이 좁고 내부에 단축센서(21a', 21a")가 설치되어 있으나, 이 단축센서는 6축힘/모멘트센서로 대치될 수도 있다.

상기에서 수차례 기술된 6축힘/모멘트센서는 로봇이나 기계설비에 설치되어 3개 방향의 힘과 3개 방향의 모멘트를 동시에 측정하는 센서 중 어느 하나를 선택하여 구성할 수 있으며, 이러한 6축힘/모멘트센서는 이미 잘 알려진 기술로서 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

또한, 이러한 6축힘/모멘트센서는 본 출원인에 의해 개발되어 특허등록된 기술을 선택하여 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 일예를 도시한 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시한 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 지능형 발의 일예를 도시한 평면도이고,

도 4는 도 1에 도시한 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 부분단면 측면도이고,

도 5는 도 4의 A-A 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리에 설치된 근골격을 도시한 분해사시도이고,

도 7은 도 6에 도시한 근골격의 일부를 절개하여 도시한 측면도이고,

도 8은 도 6에 도시한 근골격의 일부를 절개하여 도시한 정면도이고,

도 9는 도 6에 도시한 근골격에 구성된 회동연결구의 일부를 절개하여 도시한 사시도이고,

도 10은 본 발명에 따른 지능형 발을 구비한 인간형 로봇의 다리의 다른 일예를 도시한 부분단면 측면도이고,

도 11은 도 10에 도시한 지능형 발의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 뒤꿈치장치

11 : 뒤꿈치본체 11a : 6축힘/모멘트센서

12 : 발바닥

2 : 앞꿈치장치

21, 21', 21" : 앞꿈치본체 21a : 6축힘/모멘트센서

22, 22', 22" : 발바닥

23, 23', 23" : 발꿈치연결대

2', 2" : 발가락장치

21', 21" : 발가락본체 21a, 21a" : 단축(單軸)센서

22', 22" : 바닥판 23', 23" : 발꿈치연결대

3 : 다리

31 : 골격 32 : 상판 33 : 하판 34 : 연결판

41, 42, 43 : 근골격 41a, 42a, 43a, 44a : 연결홈

411 : 하부근골격 411a : 본체부 411b : 절곡부

412 : 상부근골격 412a : 본체부 412b : 절곡부

412c : 스크류홀 412d : 가이드판

413 : 모터 414 : 스크류축

415 : 가이드수단 415b : 연결통체부 415c : 가이드대

415d : 가이드홈

44 : 다리연결대 44b : 다리고정볼트

45 : 회동연결구 45a : 회전지지구 45b : 고정볼

Claims

보행 가능한 로봇의 발에 있어서,

다리(3)가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치(1)와 ; 발꿈치연결대(23)에 의해 상기 뒤꿈치장치(1)의 전방에 회동 가능하게 연결된 앞꿈치장치(2)를 포함하여 구성되며,

상기 뒤꿈치장치(1)와 앞꿈치장치(2)의 바닥에는 각각 6축힘/모멘트센서(11a, 21a)가 설치됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 1 항에 있어서,

상기 다리(3)는

상기 뒤꿈치장치(1)를 구성하는 뒤꿈치본체(11)의 중앙에 회동연결구(45)에 의해 일측 단부가 회동 가능하게 연결된 다리연결대(44)의 타측 단부에 고정된 하판(33)과 ;

상기 하판(33)의 상부에 이격 설치된 상판(32)과 ;

상기 상,하판(32, 33)의 가장자리에 설치되어 상,하판(32, 33)을 연결하는 다수의 골격(31)을 포함하여 구성됨은 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 2 항에 있어서,

상기 뒤꿈치장치(1)는 저면에 형성된 홈에 6축힘/모멘트센서(11a)가 설치되 고, 상부면에는 회동연결구(45)가 끼워져 설치되는 다수의 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a)이 형성된 뒤꿈치본체(11)와 ; 상기 뒤꿈치본체(11)의 저면에 설치되어 상기 6축힘/모멘트센서(11a)를 보호하는 바닥판(12)으로 구성되고,

상기 앞꿈치장치(2)는 저면에 형성된 홈에 6축힘/모멘트센서(21a)가 설치되고, 상부면에는 다수의 연결홈(42a)이 형성된 앞꿈치본체(21)와 ; 상기 앞꿈치본체(21)의 저면에 설치되어 상기 6축힘/모멘트센서(21a)를 보호하는 바닥판(22)으로 구성되며,

상기 다리(3)를 구성하는 상판(32)의 저면에는 다수의 힌지연결구(321, 322, 323)가 더 설치되어 있으며,

상기 앞, 뒤꿈치본체(21, 12)에 형성된 연결홈(22a, 41a, 42a, 43a, 44a)들과 상판(32)에 설치된 힌지연결구(321, 322, 323)사이에는 길이가 가변되어 앞, 뒤꿈치장치(1, 2)의 기울기를 조절하는 근골격(41, 42, 43)이 연결됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 3 항에 있어서,

상기 근골격(41, 42, 43)은

하단은 상기 연결홈(22a, 41a, 42a, 43a, 44a)에 삽입되어 전후좌우로 회동되는 회동연결구(45)가 설치되고, 상단은 본체부(411a)와 수직을 이루고 일측으로 굽혀져 절곡부(411b)가 형성된 하부근골격(411)과 ;

상단은 상기 힌지연결구(321, 322, 323)에 전후로 회동 가능하게 연결되고, 하단에 본체부(412a)와 수직으로 절곡된 절곡부(412b)에는 스크류축홀(412c)이 형성된 상부근골격(412)과 ;

회전축이 상기 하부근골격(411)의 절곡부(412b)에 형성된 축공을 관통하여 설치된 모터(413)와 ;

상기 모터(413)의 회전축에 연결되고 상기 상부근골격(412)의 절곡부(412b)에 형성된 스크류축홀(412c)에 형성된 나선형 홈과 치합되는 스크류축(414)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 4 항에 있어서,

상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부근골격(412)을 향한 면에는 가이드수단(415)이 더 설치되고,

상기 가이드수단(415)은 상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부면에 고정되는 연결통체부(415b)와 ; 상기 연결통체부(415b)의 상단으로부터 연장되고 길이방향으로 가이드홈(415d)이 형성된 가이드대(415c)로 구성되며,

상기 상부근골격(412)의 본체(412a)의 상기 가이드대(415c)와 대향되는 면에는 상기 가이드홈(415d)에 걸리는 걸림턱이 형성된 가이드판(412d)이 설치됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 5 항에 있어서,

상기 회동연결구(45)는 근골격(41, 42, 43)의 양단에 각각 연결되고 중앙에 구형 홈이 형성된 회전지지구(45a)와 : 상기 회전지지구(45a)에 형성된 구형 홈에 회전가능하게 설치되 고정핀이 삽입되는 구멍이 형성된 고정볼(45b)로 구성됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
보행 가능한 로봇의 발에 있어서,

다리(3)가 중앙에 회동 가능하게 설치된 뒤꿈치장치(1)와 ; 발꿈치연결대(23', 23")에 의해 상기 뒤꿈치장치(1)의 전방에 회동 가능하게 연결된 두개 이상의 발가락(2', 2")를 포함하여 구성되며,

상기 뒤꿈치장치(1)의 바닥에는 6축힘/모멘트센서(11a)가 설치되고,

상기 발가락(2', 2")의 바닥에는 단축센서(21a', 21a")가 설치됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 7항에 있어서, 상기 단축센서(21a', 21a")는 로드셀임을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 7 항 또는 제 8항에 있어서,

상기 다리(3)는

상기 뒤꿈치장치(1)를 구성하는 뒤꿈치본체(11)의 중앙에 회동연결구(45)에 의해 일측 단부가 회동 가능하게 연결된 다리연결대(44)의 타측 단부에 고정된 하 판(33)과 ;

상기 하판(33)의 상부에 이격 설치된 상판(32)과 ;

상기 상,하판(32, 33)의 가장자리에 설치되어 상,하판(32, 33)을 연결하는 다수의 골격(31)을 포함하여 구성됨은 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 9 항에 있어서,

상기 뒤꿈치장치(1)는 저면에 형성된 홈에 6축힘/모멘트센서(11a)가 설치되고, 상부면에는 회동연결구(45)가 끼워져 설치되는 다수의 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a)이 형성된 뒤꿈치본체(11)와 ; 상기 뒤꿈치본체(11)의 저면에 설치되어 상기 6축힘/모멘트센서(11a)를 보호하는 바닥판(12)으로 구성되고,

상기 발가락(2', 2")은 저면에 형성된 홈에 단축센서(21a', 21a")가 설치되고, 상부면에는 다수의 연결홈(42a', 42a")이 형성된 발가락본체(21', 21")와 ; 상기 발가락본체(21', 21")의 저면에 설치되어 상기 단축센서(21a', 21")를 보호하는 바닥판(22', 22")으로 구성되며,

상기 다리(3)를 구성하는 상판(32)의 저면에는 다수의 힌지연결구(321, 322, 323)가 더 설치되어 있으며,

상기 뒤꿈치본체(11)와 발가락본체(21', 21")에 형성된 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a, 42a', 42a")들과 상판(32)에 설치된 힌지연결구(321, 322, 323)사이에는 길이가 가변되어 뒤꿈치장치(1)와 발가락(2')들의 기울기를 조절하는 근골격(41, 42, 43)이 연결됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 10 항에 있어서,

상기 근골격(41, 42, 43)은

하단은 상기 연결홈(22a, 41a, 43a, 44a, 42a', 42a")에 삽입되어 전후좌우로 회동되는 회동연결구(45)가 설치되고, 상단은 본체부(411a)와 수직을 이루고 일측으로 굽혀져 절곡부(411b)가 형성된 하부근골격(411)과 ;

상단은 상기 힌지연결구(321, 322, 323)에 전후로 회동 가능하게 연결되고, 하단에 본체부(412a)와 수직으로 절곡된 절곡부(412b)에는 스크류축홀(412c)이 형성된 상부근골격(412)과 ;

회전축이 상기 하부근골격(411)의 절곡부(412b)에 형성된 축공을 관통하여 설치된 모터(413)와 ;

상기 모터(413)의 회전축에 연결되고 상기 상부근골격(412)의 절곡부(412b)에 형성된 스크류축홀(412c)에 형성된 나선형 홈과 치합되는 스크류축(414)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 11 항에 있어서,

상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부근골격(412)을 향한 면에는 가이드수단(415)이 더 설치되고,

상기 가이드수단(415)은 상기 하부근골격(411)의 절곡부(411b)의 상부면에 고정되는 연결통체부(415b)와 ; 상기 연결통체부(415b)의 상단으로부터 연장되고 길이방향으로 가이드홈(415d)이 형성된 가이드대(415c)로 구성되며,

상기 상부근골격(412)의 본체(412a)의 상기 가이드대(415c)와 대향되는 면에는 상기 가이드홈(415d)에 걸리는 걸림턱이 형성된 가이드판(412d)이 설치됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.
제 12 항에 있어서,

상기 회동연결구(45)는 근골격(41, 42, 43)의 양단에 각각 연결되고 중앙에 구형 홈이 형성된 회전지지구(45a)와 : 상기 회전지지구(45a)에 형성된 구형 홈에 회전가능하게 설치되 고정핀이 삽입되는 구멍이 형성된 고정볼(45b)로 구성됨을 특징으로 하는 인간형 로봇의 지능형 발.