KR20100007203A

KR20100007203A - 서비스 로봇용 6축 아암 장치

Info

Publication number: KR20100007203A
Application number: KR1020080067724A
Authority: KR
Inventors: 홍영기; 권기찬
Original assignee: 주식회사 로보테크
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-22
Also published as: KR101012053B1

Abstract

개시된 내용은, 서비스 로봇(service robot)의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 다관절 아암장치에 있어서, 구동모터로부터 동력을 전달받는 구동축에 장착된 토오크 리미터(torque limiter)에 의해 설정된 토오크 이상의 과부하가 발생되거나 외력이 가해지는 경우, 구동모터로부터 구동축에 전달되는 동력을 단절시켜 구동모터를 보호할 수 있도록 한 것으로,

본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치는,

서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 6축 아암 장치에 있어서,

정,역 방향으로 구동되는 제1구동모터와, 제1구동모터의 회전방향에 따라 정,역 방향으로 구동되는 구동축을 포함하는 제1축 아암유닛과,

정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터와, 제1구동모터의 회전방향에 따라 제1축 아암유닛에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제2축 아암유닛과,

제2축 아암유닛에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터와, 제2구동모터의 회전방향에 따라 제2축 아암유닛에 대해 90도 직각방향으로 관절운동 가능하게 연결되는 제3축 아암유닛과,

제3축 아암유닛에 대해 회전가능하게 연결되고, 제3구동모터의 회전방향에 따라 소정방향으로 회전되는 제4축 아암유닛과,

정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터와, 제4구동모터의 회전방향에 따라 제4축 아암유닛에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제5축 아암유닛과,

정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터와, 제5구동모터의 회전방향에 따라 제5축 아암유닛에 대해 회전가능하게 연결되며, 끝단부에 착탈가능하게 장착되는 파지부를 포함하는 제6축 아암유닛을 포함한다.

서비스, 로봇, 6축 아암 장치

Description

서비스 로봇용 6축 아암 장치{6 axle arm apparatus of service robot}

본 발명은 서비스 로봇(service robot)의 몸체에 장착되어 인체의 팔과 유사한 구조 및 기능을 갖는 다관절 아암의 사용중 고장 또는 파손되는 것을 최소화시킬 수 있도록 한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 다관절 아암장치에 있어서, 구동모터로부터 동력을 전달받는 구동축에 장착된 토오크 리미터(torque limiter)에 의해 구동모터에 설정된 토오크 이상의 과부하가 발생되거나 외력이 가해지는 경우, 구동모터로부터 구동축에 전달되는 동력을 단절시켜 구동모터를 보호할 수 있도록 한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접 등과 같이 작업자를 대신하여 소정의 작업을 수행하는 산업용 로봇과, 외관이 인간 형상을 갖도록 형성되어 간단한 언어, 보행 동작이 가능한 휴머노이드(humanoid)와, 청소용 로봇 등과 같이 가정 등에서 쉽게 사용할 수 있는 서비스 로봇 등이 개발되고 있다.

전술한 휴머노이드와 같은 로봇은 사람의 몸통과 같은 로봇본체와, 로봇본체에 관절운동 가능하게 결합되어 소정의 동작을 수행하는 가동유닛을 포함한다. 가동유닛은 사람의 머리와 같은 헤드부와, 사람의 팔과 같은 아암유닛과, 사람의 다리와 같은 한 쌍의 레그부를 포함한다. 로봇은 로봇본체와 헤드부를 연결하는 목부분이나, 로봇본체와 아암유닛을 연결하는 어깨부분과 같이 사람의 관절에 해당하는 로봇관절을 구비한다.

전술한 로봇관절은 로봇본체에 대해 로봇본체의 수직방향 축선을 중심으로 좌우로 회전되는 스위블(swivel) 회전기능, 또는 로봇본체의 수직축에 가로방향 축선을 중심으로 상하로 회동되는 틸팅(tilting) 회동기능을 갖는다.

이때, 로봇관절은 관절의 자유도 및 유연성에 있어 한계에 직면하여 실용성이 떨어지는 문제점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 6축 아암유닛으로 이루어지는 다관절 아암장치에 있어서, 구동모터로부터 동력을 전달받는 구동축에 장착된 토오크 리미터에 의해 구동모터에 설정된 토오크 이상의 과부하가 발생되거나 외력이 가해지는 경우, 구동모터로부터 구동축에 전달되는 동력을 단절시켜 해당 부품의 파손 및 고장 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 서비스 로봇용 6축 아암 장치와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 서비스 로봇의 몸체에 장착되는 아암유닛의 작동중에 사용자 부주의 또는 제품의 결함 등에 의해 구동모터에 과부하가 발생되는 경우, 구동모터로부터 동력 전달되는 것을 단속하므로 소비자들의 불만을 해소하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 서비스 로봇용 6축 아암 장치와 관련된다.

본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치는,

제2축 아암유닛에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터와, 제2구 동모터의 회전방향에 따라 제2축 아암유닛에 대해 90도 직각방향으로 관절운동 가능하게 연결되는 제3축 아암유닛과,

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 제1축 아암유닛의 구동축에 장착되고 제1구동모터에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 구동축에 전달되는 동력을 단절시키는 제1토오크 리미터를 포함한다.

전술한 제3축 아암유닛을 회전가능하게 지지하는 구동축에 장착되고, 제2구동모터에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 구동축에 전달되는 동력을 단절시키는 제2토오크 리미터를 포함한다.

전술한 제3축 아암유닛에 장착되고, 제3구동모터 구동시 제3축 아암유닛에 대해 제4축 아암유닛을 회전시키는 동력연결장치를 포함한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치는 아래와 같은 이점을 갖는다.

6축 아암유닛으로 이루어지는 다관절 아암장치에 있어서, 구동모터로부터 동력을 전달받는 구동축에 장착된 토오크 리미터에 의해 구동모터에 설정된 토오크 이상의 과부하가 발생되거나 외력이 가해지는 경우, 구동모터로부터 구동축에 전달되는 동력을 단절시켜 해당 부품의 파손 및 고장 발생되는 것을 방지하므로, 아암장치의 내구성을 증대시킬 수 있다.

또한, 서비스 로봇의 몸체에 장착되는 아암유닛의 작동중에 사용자 부주의 또는 제품의 결함 등에 의해 구동모터에 과부하가 발생되는 경우, 구동모터로부터 동력 전달되는 것을 단속하므로 고가의 제품에 대한 소비자들의 불만을 해소할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치는,

정,역 방향으로 구동되는 제1구동모터(1)와, 제1구동모터(1)의 출력축에 장착되는 구동풀리(2)와, 구동풀리(2)에 결합되고 제1구동모터(1)의 동력을 전달하는 타이밍벨트(3)와, 제1구동모터(1)의 회전방향에 따라 정,역 방향으로 구동되고 타이밍벨트(3)를 지지하는 종동풀리(5)가 장착되는 구동축(4)과, 구동축(4)에 장착되고 제1구동모터(1)에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 구동축(4)에 전달되는 동력을 단절시켜 제1구동모터(1)를 보호하는 제1토오크 리미터(21)를 포함하는 제1축 아암유닛(6)과,

정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터(7)와, 제2구동모터(7)의 출력축에 장착되는 구동풀리(8)와, 구동풀리(8)에 결합되고 제2구동모터(7)의 동력을 전달하는 타이밍벨트(9)와, 제2구동모터(7)의 회전방향에 따라 정,역 방향으로 구동되고 타이밍벨트(9)를 지지하는 종동풀리(10)가 장착되는 구동축(11)과, 구동축(11)에 장착되고 제2구동모터(7)에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 구동축(11)에 전달되는 동력을 단절시키는 제2토오크 리미터(22)를 포함하며, 제1구동모터(1)의 회전방향에 따라 제1축 아암유닛(6)에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제2축 아암유닛(12)과,

제2축 아암유닛(12)에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터(13)와, 제3구동모터(13)의 출력축에 장착되는 구동풀리(14)와, 구동풀리(14)에 결합되고 제3구동모터(13)의 동력을 전달하는 타이밍벨트(15)와, 제2구동모터(7)의 회전방향에 따라 제2축 아암유닛(12)에 대해 90도 직각방향으로 관절운동 가능하게 연 결되는 제3축 아암유닛(16)과,

제3축 아암유닛(16)에 장착되는 동력연결장치(17)에 회전가능하게 연결되고, 제3구동모터(13)의 구동 방향에 따라 제3축 아암유닛(16)에 대해 소정방향으로 회전되는 제4축 아암유닛(18)과,

제4축 아암유닛(18)에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터(19)와, 제4구동모터(19)의 회전방향에 따라 제4축 아암유닛(18)에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제5축 아암유닛(20)과,

제5축 아암유닛(20)에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터(23)와, 제5구동모터(23)의 회전방향에 따라 제5축 아암유닛(20)에 대해 회전가능하게 연결되며, 끝단부에 착탈가능하게 장착되는 파지부(24)를 포함하는 제6축 아암유닛(25)을 포함한다.

도면중 미 설명부호 26은 제1축 아암유닛(6)이 장착되는 제1프레임이고, 27은 제2축 아암유닛(12)이 장착되는 제2프레임이며, 28은 제3축 아암유닛(16)이 장착되는 제3프레임이며, 29는 제4축 아암유닛(18)이 장착되는 제4프레임이며, 30은 제5축 아암유닛(20)이 장착되는 제5프레임이며, 31은 제6축 아암유닛(25)이 장착되는 제6프레임이다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치의 사용예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 제1프레임(26)에 장착된 제1구동모터(1)에 외부로부터 공급되는 전원에 의해 제1구동모터(1)가 구동된다. 제1구동모터(1)의 회전방향에 따라 타이밍벨트(3)를 통해 전달되는 회전력에 의해 구동축(4)이 정방향(시계 방향을 말함) 또는 역방향(반시계 방향을 말함)으로 구동된다. 이로 인해 구동축(4) 단부에 지지되는 제2축 아암유닛(12)을 소정 방향으로 회전시킬 수 있다.

이때, 제품의 결함 등에 의해 제1구동모터(1)에 설정된 토오크 이상의 과부하가 발생되거나, 또는 제품의 사용중에 사용자 부주의로 인해 제1구동모터(1)에 외력이 가해지는 경우, 구동축(4)에 장착된 제1토오크 리미터(21)에 의해 제1구동모터(1)로부터의 동력이 구동축(4)에 전달되는 것이 차단된다.

전술한 제2프레임(27)에 장착된 제2구동모터(7)의 구동시, 이의 회전방향에 따라 타이밍벨트(9)를 통해 전달되는 회전력에 의해 구동축(11)이 정방향 또는 역방향으로 구동된다. 이로 인해 구동축(11)에 지지되는 제3축 아암유닛(16)을 제2축 아암유닛(12)에 대해 90도 직각방향으로 관절운동시킨다.

전술한 제2프레임(27)에 장착된 제3구동모터(13)의 구동시, 이의 회전방향에 따라 타이밍벨트(15)를 통해 전달되는 회전력에 의해 동력연결장치(17)의 구동축이 회전된다. 이로 인해 동력연결장치(17)의 출력축에 커플링(미도시됨) 등에 의해 이 음연결되는 제4축 아암유닛(18)이 소정방향으로 회전된다. 즉 제3축 아암유닛(16)에 대해 제4축 아암유닛(18)을 구동시 구동모터의 사용이 불필요하게 된다.

전술한 제4프레임(29)에 장착된 제4구동모터(19)의 구동시, 이의 회전방향에 따라 제5축 아암유닛(20)이 소정 방향으로 관절운동을 하게 된다.

전술한 제5프레임(30)에 장착된 제5구동모터(23)의 구동시, 이의 회전방향에 따라 제6축 아암유닛(25)이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 된다. 이때 제6축 아암유닛(25)의 끝단부에 형성된 플랜지(32)에 착탈가능하게 장착되는 파지부(24)에 의해 물건을 파지(grip)하여 옮길 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치의 전체 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제1축 아암유닛에 대해 제2축 아암유닛의 회전되는 것을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제2축 아암유닛에 대해 제3축 아암유닛의 회전되는 것을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제3축 아암유닛에 대해 제4축 아암유닛의 회전되는 것을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제4축 아암유닛에 대해 제5축 아암유닛의 회전되는 것을 나타내는 도면,

도 6은 도 5에 도시된 제5축 아암유닛을 회전시키는 구동부의 단면도,

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제5축 아암유닛에 대해 제6축 아암유닛의 회전되는 것을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치의 개략적인 평면도,

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 서비스 로봇용 6축 아암 장치에서, 제1축 아암유닛과 제2축 아암유닛의 개략적인 측면도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

1; 제1구동모터

2,8,14; 구동풀리

3,9,15; 타미잉벨트

4,11; 구동축

5,10; 종동풀리

6; 제1축 아암유닛

7; 제2구동모터

12; 제2축 아암유닛

13; 제3구동모터

16; 제3축 아암유닛

17; 동력연결장치

18; 제4축 아암유닛

19; 제4구동모터

20; 제5축 아암유닛

21; 제1토오크 리미터

22; 제2토오크 리미터

23; 제5구동모터

24; 파지부

25; 제6축 아암유닛

Claims

서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 6축 아암 장치에 있어서:

정,역 방향으로 구동되는 제1구동모터와, 제1구동모터의 회전방향에 따라 정,역 방향으로 구동되는 구동축을 포함하는 제1축 아암유닛;

정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터와, 제1구동모터의 회전방향에 따라 상기 제1축 아암유닛에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제2축 아암유닛;

상기 제2축 아암유닛에 장착되고 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터와, 제2구동모터의 회전방향에 따라 제2축 아암유닛에 대해 90도 직각방향으로 관절운동 가능하게 연결되는 제3축 아암유닛;

상기 제3축 아암유닛에 대해 회전가능하게 연결되고, 제3구동모터의 회전방향에 따라 회전되는 제4축 아암유닛;

정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터와, 제4구동모터의 회전방향에 따라 제4축 아암유닛에 대해 관절운동 가능하게 연결되는 제5축 아암유닛; 및

정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터와, 제5구동모터의 회전방향에 따라 제5축 아암유닛에 대해 회전가능하게 연결되며, 끝단부에 착탈가능하게 장착되는 파지부를 포함하는 제6축 아암유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 로봇용 6축 아암 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1축 아암유닛의 구동축에 장착되고 상기 제1구동모터에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 상기 구동축에 전달되는 동력을 단절시키는 제1토오크 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 로봇용 6축 아암 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제3축 아암유닛을 회전가능하게 지지하는 구동축에 장착되고, 상기 제2구동모터에 설정된 토오크를 초과하는 과부하 발생시 구동축에 전달되는 동력을 단절시키는 제2토오크 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 로봇용 6축 아암 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제3축 아암유닛에 장착되고, 상기 제3구동모터 구동시 상기 제3축 아암유닛에 대해 제4축 아암유닛을 회전시키는 동력연결장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 로봇용 6축 아암 장치.