KR20090118541A - 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리 - Google Patents

인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리 Download PDF

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Abstract

인간의 다양한 동작과 제스처를 자연스럽게 모방할 수 있도록 한 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리를 개시한다. 본 발명의 인간형 로봇은 동체와 팔 사이에 배치되어 팔을 움직이는 제1어깨관절장치를 구비한다. 제1어깨관절장치는 동체에 대해 전체적으로 상대 운동할 수 있다. 이를 위해 동체와 제1어깨관절장치의 사이에는 제1어깨관절장치를 움직이기 위한 제2어깨관절장치가 설치될 수 있다.

Description

인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리{HUMANOID ROBOT AND SHOULDER JOINT ASSEMBLY THEREOF}
본 발명은 인간형 로봇에 관한 것으로, 특히 다양한 동작을 수행할 수 있도록 어깨관절의 자유도를 향상시킨 인간형 로봇에 관한 것이다.
로봇은 어떤 작업이나 조작을 자동적으로 수행하는 기계 장치로서, 다양한 분야에서 인간을 대신하거나 보조하는데 활용되고 있다.
로봇 중 활용도가 높은 것은 산업용 로봇이다. 산업용 로봇은 생산 라인을 자동화, 무인화하여 생산성을 향상시키고, 인간을 대신하여 위험한 작업을 수행함으로써 산업 재해로부터 인간을 보호하는데 기여하고 있다.
근래에는 인간과 유사한 외관을 가지고, 인간과 유사한 행동을 하는 인간형(humanoid) 로봇이 개발되고 있다. 인간형 로봇은 일반적인 산업용 로봇과 마찬가지로 각종 산업 현장에 투입되어 인간이 하기 힘든 작업을 대행하는데 이용될 수 있다. 그러나 인간형 로봇이 가지는 가장 큰 이점은 인간을 대신한다는 측면보다는 일상 생활에서 인간과 공존하며 다양한 서비스를 친근감있게 제공할 수 있다는 측면에서 찾을 수 있다.
로봇이 일상 생활에서 인간과 원활하게 교류하고 협업하기 위해서는 로봇이 인간의 다양한 동작과 제스처를 유사하게 모방할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 인간의 동작과 제스처에서 상당 부분은 팔을 이용하여 수행되므로 로봇의 팔 동작을 인간과 유사하게 구현하는 것은 로봇의 인간 친화성을 향상시키는 측면에서 중요한 과제라 할 수 있다.
대한민국 등록특허 제749878호에는 어깨관절부, 팔꿈치관절부와 손목관절부가 각각 3, 1, 3 자유도를 가지도록 하여 인간의 팔 동작을 일정 부분 모방할 수 있도록 한 인간형 로봇의 로봇 암이 개시되어 있다.
그러나 위와 같은 기존의 로봇 암은 어깨관절부가 세 회전자유도만을 가진 뿐이어서 인간의 다양한 동작과 제스처를 자연스럽게 표현하는데 한계가 있다.
또한 위와 같은 구조의 로봇 암에서는 어깨관절부가 로봇의 동체(胴體)에 고정된 상태에서 팔을 움직이기 때문에 로봇의 동체를 움직이지 않으면 팔의 가동 범위를 크게 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인간의 다양한 동작과 제스처를 자연스럽게 모방할 수 있도록 한 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 팔의 가동 범위를 넓힐 수 있도록 개선된 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인간형 로봇은 동체(胴體);와 팔;과 상기 동체와 팔 사이에 배치되어 상기 팔을 움직이는 제1어깨관절장치;를 구비하고, 상기 제1어깨관절장치는 상기 동체에 대해 전체적으로 상대 운동이 가능한 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 인간형 로봇은 상기 동체와 상기 제1어깨관절장치의 사이에 배치되어 상기 제1어깨관절장치를 움직이는 제2어깨관절장치를 구비할 수 있다.
상기 제1어깨관절장치는 3 자유도를 가질 수 있다.
상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 회전자유도를 가질 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 병진자유도를 가질 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 3 자유도를 가질 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 두 회전자유도와 하나의 병진자유도를 가질 수 있다.
상기 제2어깨관절장치는 롤(roll) 방향의 회전관절을 포함할 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 요(yaw) 방향의 회전관절을 포함할 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 상기 동체에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 인간형 로봇은 동체(胴體);와 팔과 연결되고, 3 자유도를 가지는 제1어깨관절장치;와 상기 동체와 상기 제1어깨관절장치를 연결하고, 상기 제1어깨관절장치를 움직이는 제2어깨관절장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 인간형 로봇은 동체(胴體);와 팔과 연결되는 제1어깨관절장치;와 상기 제1어깨관절장치와 연결되며, 상기 제1어깨관절장치를 병진 운동시키는 병진관절을 포함하는 제2어깨관절장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 병진관절은 상기 제1어깨관절장치를 상하 방향으로 움직일 수 있다.
상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 회전관절을 더 포함할 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치를 롤 방향으로 회전시키기 위한 제1회전관절을 더 포함할 수 있다.
또 상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치와 상기 제1회전관절을 요 방향으로 회전시키기 위한 제2회전관절을 더 포함할 수 있다.
상기 병진관절은 상기 제1회전관절과 제2회전관절을 병진 운동시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리는 적어도 4 자유도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리는 인간형 로봇의 팔 과 연결되는 제1어깨관절장치;와 인간형 로봇의 동체(胴體)와 상기 제1어깨관절장치에 연결되는 제2어깨관절장치;를 구비하고, 상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치를 롤 방향과 요 방향으로 각각 회전시키는 제1회전관절과 제2회전관절 및 상기 제1어깨관절장치를 병진 운동시키는 병진관절을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 팔을 움직이는 어깨관절장치가 동체에 대해 전체적으로 상대 운동할 수 있도록 구성됨으로써 어깨관절이 동체에 고정된 기존의 인간형 로봇보다 다양한 동작과 인간다운 제스처를 자연스럽게 표현할 수 있다.
또한 본 발명은 로봇의 동체를 움직이지 않고도 팔의 가동 범위를 크게 할 수 있으며, 어깨관절 어셈블리에 마련된 회전관절을 적절히 조합하여 팔을 움직임으로써 팔의 말단을 보다 빠르게 이동시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간형 로봇의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 인간형 로봇의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인간형 로봇(이하에서는 간단히 '로봇'이라 한다)(1)은 동체(胴體)(10)와, 동체(10)의 하부 양측에 연결되는 다리(20R, 20L)와, 동체(10)의 상부 양측에 연결되는 팔(30R, 30L)과, 동체(10)의 상단부에 연결되는 머리(40)를 구비한다. 양팔(30R, 30L)은 어깨(50R, 50L)를 통해 동체(10) 에 연결되고, 머리(40)는 목(60)을 통해 동체(10)에 연결된다. 참조 부호에서 "R", "L"은 각각 우측과 좌측을 나타낸다.
동체(10)의 내부는 커버(11)에 의해 보호된다. 동체(10)에는 제어유닛(12), 배터리(13) 및 경사센서(14, 도 2 참조)가 설치될 수 있다. 경사센서(14)는 연직축에 대한 동체(10)의 경사각도와 그 각속도 등을 검출한다.
동체(10)는 가슴부(10a)와 허리부(10b)로 분할될 수 있으며, 가슴부(10a)와 허리부(10b) 사이에는 가슴부(10a)가 허리부(10b)에 대해 상대 회전할 수 있도록 관절(15)이 설치될 수 있다. 도 2에서는 동체(10)를 동체링크로서 간략히 도시하였다.
양측 다리(20R, 20L)는 각각 대퇴링크(21), 하퇴링크(22) 및 발(23)을 구비한다. 대퇴링크(21)는 대퇴관절부(210)를 통해 동체(10)에 연결된다. 대퇴링크(21)와 하퇴링크(22)는 무릎관절부(220)를 통해 서로 연결되고, 하퇴링크(22)와 발(23)은 발목관절부(230)를 통해 서로 연결된다.
대퇴관절부(210)는 3 자유도를 가진다. 구체적으로 대퇴관절부(210)는 요(yaw) 방향(Z축 주위의 회전)의 회전관절(211)과, 피치(pitch) 방향(Y축 주위의 회전)의 회전관절(212)과, 롤(roll) 방향(X축 주위의 회전)의 회전관절(213)을 가질 수 있다.
무릎관절부(220)는 피치 방향의 회전관절(221)을 포함하여 1 자유도를 가진다. 발목관절부(230)는 피치 방향과 롤 방향의 회전관절(231)(232)을 포함하여 2자유도를 가진다.
이와 같이, 각각의 다리(20R, 20L)에는 세 관절부에 대해 6개의 회전관절이 마련되므로, 다리 전체에 대해서는 12개의 회전관절이 마련된다. 도면에 도시되지는 않았으나, 각각의 다리(20R, 20L)에는 각 회전관절을 구동하는 모터들이 설치된다. 제어유닛(12)은 다리(20R, 20L)에 마련된 모터들을 적절히 제어함으로써 로봇(1)의 보행을 비롯하여 다리(20R, 20L)의 다양한 동작을 구현할 수 있다.
한편, 양측 다리(20R, 20L)에서 발(23)과 발목관절부(230)의 사이에는 다축 F/T센서(Multi-Axis Force and Torque Sensor)(24)가 각각 설치된다. 다축 F/T센서(24)는 발(23)로부터 전달되는 힘의 3방향성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향성분(Mx, My, Mz)을 측정함으로써 발(23)의 착지 여부 및 발(23)에 가해지는 하중을 검출한다.
머리(40)에는 로봇(1)의 시각으로서 기능하는 카메라(41)와, 청각으로서 기능하는 마이크로폰(42)이 설치될 수 있다.
머리(40)는 목관절부(410)를 통해 동체(10)와 연결된다. 목관절부(410)는 요 방향의 회전관절(411), 피치 방향의 회전관절(412) 및 롤 방향의 회전관절(413)을 포함하여 3 자유도를 가질 수 있다.
목관절부(410)의 각각의 회전관절(411)(412)(413)에는 머리 회전용 모터들(미도시)이 연결된다. 제어유닛(12)은 각각의 모터들을 제어하여 회전관절들(411)(412)(413)을 적정 각도로 구동함으로써 머리(40)를 원하는 방향으로 움직일 수 있다.
양측 팔(30R, 30L)은 상박링크(31), 하박링크(32) 및 손(33)을 구비한다. 상 박링크(31)는 어깨관절 어셈블리(310)를 통해 동체(10)에 연결된다. 상박링크(31)와 하박링크(32)는 팔꿈치관절부(320)를 통해 서로 연결되고, 하박링크(32)와 손(33)은 손목관절부(330)를 통해 서로 연결된다.
팔꿈치관절부(320)는 피치 방향의 회전관절(321)과, 요 방향의 회전관절(322)을 포함하여 2 자유도를 가지고, 손목관절부(330)는 피치 방향의 회전관절(331)과 롤 방향의 회전관절(332)을 포함하여 2 자유도를 가질 수 있다.
손(33)에는 5개의 손가락(33a)이 설치된다. 각각의 손가락(33a)에는 모터에 의해 구동되는 다수의 관절(미도시)들이 설치될 수 있다. 손가락(33a)은 팔(30)의 움직임에 연동하여 물건을 파지하거나 특정 방향을 가리키는 것과 같은 다양한 동작을 실행한다.
어깨관절 어셈블리(310R, 310L)는 동체(10)의 양측에 장착되어 양팔(30R, 30L)을 동체(10)에 연결한다. 두 어깨관절 어셈블리(310R, 310L)는 그 구성이 동일하므로 이하에서는 우측 어깨관절 어셈블리(310R)를 예로 들어 설명한다.
도 3은 도 2에서 일부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 어깨관절 어셈블리(310R)는 제1어깨관절장치(500)를 포함한다. 제1어깨관절장치(500)는 로봇(1)의 동체(10)와 팔(30R) 사이에 배치되어 팔(30R)을 움직인다.
제1어깨관절장치(500)는 로봇 동체(10)에 대해 전체적으로 상대 운동이 가능하도록 로봇(1)에 장착된다. 여기서 "전체적으로" 상대 운동이 가능하다는 것은 팔을 움직이는 제1어깨관절장치(500)의 특정 부분만이 동체(10)에 대해 상대 운동할 수 있다는 것이 아니며, 제1어깨관절장치(500)의 모든 부분이 함께 움직이며 동 체(10)에 대해 상대 운동할 수 있다는 것을 의미한다.
제1어깨관절장치(500)와 이에 연결된 팔(30R)을 전체적으로 이동시킨 상태에서 제1어깨관절장치(500)를 통해 팔(30R)을 움직이면, 어깨관절이 동체에 고정되는 기존의 로봇보다 다양한 동작과 제스처를 표현할 수 있으며, 동체(10)를 움직이지 않고도 팔(30R)의 가동 범위를 크게할 수 있다.
제1어깨관절장치(500)가 동체(10)에 대해 전체적으로 상대 운동할 수 있도록 제1어깨관절장치(500)와 동체(10) 사이에는 제1어깨관절장치(500)를 움직이는 제2어깨관절장치(600)가 설치될 수 있다.
제1어깨관절장치(500)와 제2어깨관절장치(600)를 포함하는 어깨관절 어셈블리(310R)는 적어도 4 자유도를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1어깨관절장치(500)가 3 자유도를 가지고, 제2어깨관절장치(600)가 적어도 하나의 회전자유도를 가지거나 적어도 하나의 병진자유도를 가지도록 구성될 수 있다.
도 3에는 제1어깨관절장치(500)와 제2어깨관절장치(600)가 각각 3 자유도를 가져 어깨관절 어셈블리(310R)가 총 6 자유도를 가지는 예가 도시되어 있다. 도 3과 같이, 제1어깨관절장치(500)는 피치 방향의 회전관절(501), 롤 방향의 회전관절(502)과 요 방향의 회전관절(503)을 포함하여 세 회전자유도를 가질 수 있다.
제1어깨관절장치(500)의 각각의 회전관절(501)(502)(503)은 모터들(미도시)에 의해 개별적으로 구동된다. 제어유닛(12)은 제1어깨관절장치(500)에 마련된 모터들을 적절히 제어하여 팔(30R)을 원하는 위치로 이동시키거나 팔(30R)을 이용하는 다양한 동작 및 제스처를 표현할 수 있다.
제2어깨관절장치(600)는 두 회전자유도와 하나의 병진자유도를 가지도록 구성될 수 있다. 구체적으로 제2어깨관절장치(600)는 제1어깨관절장치(500)를 회전시키기 위한 롤 방향의 제1회전관절(601), 요 방향의 제2회전관절(602)과 제1어깨관절장치(500)를 병진 운동시키기 위한 병진관절(603)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)은 제1회전관절(601)을 통해 전체적으로 롤 방향으로 회전할 수 있다. 상기 제1회전관절(601), 제1어깨관절장치(500) 및 팔(30R)은 제2회전관절(602)을 통해 전체적으로 요 방향으로 회전할 수 있다. 또 상기 제2회전관절(602), 제1회전관절(601), 제1어깨관절장치(500) 및 팔(30R)은 병진관절(603)을 통해 상하 방향으로 병진 운동할 수 있다.
도 4는 제2어깨관절장치의 제1회전관절과 병진관절을 활용한 로봇의 동작예를 도시한 도면이고, 도 5는 제2어깨관절장치의 제2회전관절을 활용한 로봇의 동작예를 도시한 도면이다.
도 4와 같이, 로봇(1)은 제1회전관절(601)을 이용해 제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)을 위쪽으로 소정 각도 회전시킨 후 원래 위치로 복귀시키는 동작을 수행할 수 있다. 이와 동시에 로봇(1)은 병진관절(603)을 이용해 제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)을 전체적으로 상측으로 약간 이동시킨 후 원래 위치로 복귀시키는 동작을 수행할 수 있다. 로봇(1)의 이러한 동작은 인간이 어깨를 으쓱거리는 것과 매우 흡사하다.
다른 예로서 도 4에 도시된 것과는 반대로 제1회전관절(601)을 통해 제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)을 아래로 소정 각도 회전시키고, 병진관절(603)을 통해 제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)을 아래로 약간 이동시키면, 어깨가 처져 있는 제스처를 표현할 수도 있다.
또 다른 예로서 로봇(1)은 도 5와 같이, 제2회전관절(602)을 이용해 제1어깨관절장치(500)와 팔(30R)을 동체(10) 쪽으로 회전시킴으로써 로봇(1)의 상박(上膊)이 동체(10)의 전방에 위치되도록 할 수 있다. 로봇(1)은 이러한 동작을 활용하여 팔짱을 끼는 동작이나 포옹하는 동작을 모방할 수 있다.
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 로봇(1)이 수행할 수 있는 동작의 일례를 나타낸 것에 불과하다. 제1어깨관절장치(500)가 동체(10)에 대해 상대 운동할 수 있도록 하는 제2어깨관절장치(600)의 움직임을 적절히 제어하면 기존의 로봇이 표현하지 못했던 인간다운 제스처를 다양하게 표현할 수 있다.
또한 제2어깨관절장치(600)에 마련된 회전관절과 제1어깨관절장치(500)에 마련된 회전관절을 동시에 구동하면, 로봇(1)의 손을 보다 빠르게 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 제2어깨관절장치(600)의 제2회전관절(602)과 제1어깨관절장치(500)의 롤 방향 회전관절(502)을 동시에 구동하면, 로봇(1)의 손이 장착되어 있는 팔(30R)의 말단을 동체(10) 쪽으로 빠르게 회전시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제2어깨관절장치의 구체적인 실시예를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 어깨관절장치를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2어깨관절장치(600)는 롤 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제1조인트브라켓(610)과, 요 방향으로 회전 가능하게 설치되는 제2조인트브라켓(640)과, 로봇(1)의 동체(10, 도 2 및 도 3 참조)에 병진 운동 가능하게 설치되는 제3조인트브라켓(670)을 구비한다.
제1조인트브라켓(610)은 제1어깨관절장치(500, 도 3 참조)와 마주하는 지지패널(611)을 가지고, 이 지지패널(611)에는 제1어깨관절장치(500)가 연결된다. 따라서 제1어깨관절장치(500)는 제1조인트브라켓(610)에 연동하여 움직일 수 있다.
또 제1조인트브라켓(610)은 지지패널(611)의 전후 양측에서 로봇의 동체(10)를 향해 연장되는 제1힌지패널(612)과 제2힌지패널(613)을 가진다. 제1힌지패널(612)과 제2힌지패널(613)에는 각각 축결합부(612a)(613a)가 마련된다.
제2조인트브라켓(640)은 제1조인트브라켓(610)의 제1힌지패널(612)과 제2힌지패널(613) 사이에 배치된다. 제2조인트브라켓(640)은 제3힌지패널(641), 제4힌지패널(642), 전면패널(643)과 후면패널(644)을 구비한다. 제3힌지패널(641)에는 축결합부(641a)가 마련된다.
제3힌지패널(641)과 제4힌지패널(642)은 상하 방향으로 나란히 배치되고, 전면패널(643)과 후면패널(644)은 각각 제1조인트브라켓(610)의 제1힌지패널(612)과 제2힌지패널(613)에 마주하도록 배치된다.
제2조인트브라켓(640)에는 제1조인트브라켓(610)을 회전시키기 위한 제1구동모터(620)가 장착되고, 제1힌지패널(612)의 축결합부(612a)에는 제1구동모터(620)에 의해 구동되는 제1회전축(631)이 결합된다. 제1회전축(631)은 제2조인트브라켓(640)의 전면패널(643)을 관통하여 제1힌지패널(612)에 고정된다. 따라서 제1회전축(631)이 회전함에 따라 제1조인트브라켓(610)이 롤 방향으로 회전할 수 있다.
제2힌지패널(613)의 축결합부(613a)에는 제1회전축(631)과 동축으로 배치되 는 제2회전축(632)이 결합된다. 제2회전축(632)은 제2조인트브라켓(640)의 후면패널(644)에 마련되어 제1조인트브라켓(610)이 제2조인트브라켓(640)에 대해 상대 회전할 수 있도록 한다.
제3조인트브라켓(670)은 로봇(1)의 동체(10)에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 지지패널(671)과, 이 지지패널(671)의 상하 양측에 나란히 배치되는 상면패널(672)과 하면패널(673)을 구비힌다. 상면패널(672)은 제2조인트브라켓(640)의 제3힌지패널(641)의 상부에 배치되고, 하면패널(673)은 제4힌지패널(642)의 하부에 배치된다.
상면패널(672)의 상부에는 제2조인트브라켓(640)을 회전시키기 위한 제2구동모터(650)가 장착되고, 제3힌지패널(641)의 축결합부(641a)에는 제2구동모터(650)에 의해 구동되는 제3회전축(661)이 결합된다. 제3회전축(661)은 제3조인트브라켓(670)의 상면패널(672)을 관통하여 제3힌지패널(641)에 고정된다. 따라서 제3회전축(661)이 회전하면 제2조인트브라켓(640)이 요 방향으로 회전하고, 제1회전축(631)과 제2회전축(632)을 통해 제2조인트브라켓(640)과 연결된 제1조인트브라켓(610)도 요 방향으로 회전한다.
한편, 제2조인트브라켓(640)의 제4힌지패널(642)에는 제3회전축(661)과 동축을 이루는 제4회전축(662)이 마련되고, 이 제4회전축(662)은 제3조인트브라켓(670)의 하면패널(673)에 마련된 축결합부(673a)에 회전 가능하게 결합된다.
제3조인트브라켓(670)은 제3구동모터(680)에 의해 상하 방향으로 구동된다. 제3구동모터(680)에 의해 제3조인트브라켓(670)이 구동되면, 제3조인트브라켓(670) 에 연결된 제2조인트브라켓(640)과, 제2조인트브라켓(640)에 연결된 제1조인트브라켓(610)이 함께 상하 방향으로 움직인다.
제3조인트브라켓(670)은 지지패널(671)에서 로봇(1)의 동체(10) 쪽으로 연장되는 결합패널(674)을 가진다. 결합패널(674)에는 너트부(674a)과 마련되고, 이 너트부(674a)는 로봇(1)의 동체(10)에 설치되는 구동스크류(691)에 결합된다.
제3구동모터(680)는 로봇(1)의 동체(10)에 장착되고, 풀리들(692, 693)과 벨트(694)를 통해 구동스크류(691)로 동력을 전달한다.
한편, 로봇(1)의 동체(10)에는 가이드샤프트(695)가 설치된다. 가이드샤프트(695)는 결합패널(674)에 형성된 가이드공(674b)에 결합되어 제3조인트브라켓(670)의 움직임을 가이드한다.
도 6과 도 7에서는 스크류-너트 메커니즘을 이용해 제3조인트브라켓(670)을 구동하는 예를 도시하였으나, 제3조인트브라켓(670)을 병진 운동시킬 수 있는 것이라면 다양한 형태의 구동 메커니즘을 활용할 수 있다. 예를 들어, 랙기어를 이용하거나 선형모터를 이용하여 제3조인트브라켓을 병진 운동시킬 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인간형 로봇의 외관을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 인간형 로봇의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에서 일부분을 확대하여 도시한 도면.
도 4는 제2어깨관절장치의 제1회전관절과 병진관절을 활용한 로봇의 동작예를 도시한 도면.
도 5는 제2어깨관절장치의 제2회전관절을 활용한 로봇의 동작예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에서 제2어깨관절장치의 구체적인 실시예를 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 제2어깨관절장치를 분해하여 도시한 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1 : 인간형 로봇 10 : 동체
30R, 30L : 팔 310R, 310L : 어깨관절 어셈블리
500 : 제1어깨관절장치 600 : 제2어깨관절장치
601 : 제1회전관절 602 : 제2회전관절
603 : 병진관절

Claims (23)

  1. 동체(胴體);와
    팔;과
    상기 동체와 팔 사이에 배치되어 상기 팔을 움직이는 제1어깨관절장치;를 구비하고,
    상기 제1어깨관절장치는 상기 동체에 대해 전체적으로 상대 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동체와 상기 제1어깨관절장치의 사이에 배치되어 상기 제1어깨관절장치를 움직이는 제2어깨관절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1어깨관절장치는 3 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 회전자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 병진자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 3 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 두 회전자유도와 하나의 병진자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 롤(roll) 방향의 회전관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 요(yaw) 방향의 회전관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 상기 동체에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  11. 동체(胴體);와
    팔과 연결되고, 3 자유도를 가지는 제1어깨관절장치;와
    상기 동체와 상기 제1어깨관절장치를 연결하고, 상기 제1어깨관절장치를 움직이는 제2어깨관절장치;를
    구비하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  12. 동체(胴體);와
    팔과 연결되는 제1어깨관절장치;와
    상기 제1어깨관절장치와 연결되며, 상기 제1어깨관절장치를 병진 운동시키는 병진관절을 포함하는 제2어깨관절장치;를
    구비하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 병진관절은 상기 제1어깨관절장치를 상하 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 적어도 하나의 회전관절을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치를 롤 방향으로 회전시키기 위한 제1회전관절을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치와 상기 제1회전관절을 요 방향으로 회전시키기 위한 제2회전관절을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 병진관절은 상기 제1회전관절과 제2회전관절을 병진 운동시키는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇.
  18. 적어도 4 자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
  19. 제18항에 있어서,
    인간형 로봇의 팔과 연결되고, 세 회전자유도를 가지는 제1어깨관절장치;와
    인간형 로봇의 동체(胴體)와 연결되고, 상기 제1어깨관절장치를 움직이는 제2어깨관절장치;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 상기 동체에 대해 상하 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 두 회전자유도와 하나의 병진자유도를 가지는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제2어깨관절장치는 롤 방향의 제1회전관절과 요 방향의 제2회전관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
  23. 인간형 로봇의 팔과 연결되는 제1어깨관절장치;와
    인간형 로봇의 동체(胴體)와 상기 제1어깨관절장치에 연결되는 제2어깨관절장치;를 구비하고,
    상기 제2어깨관절장치는 상기 제1어깨관절장치를 롤 방향과 요 방향으로 각각 회전시키는 제1회전관절과 제2회전관절 및 상기 제1어깨관절장치를 병진 운동시키는 병진관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇의 어깨관절 어셈블리.
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