KR20100019495A - 회전식 구동장치를 이용하는 로봇 조종장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 구동 축에 관해 회전할 수 있는 제1 구동 부재(20)와, 상기 제1 구동 부재를 상기 제1 구동 축에 관해 회전시키도록 상기 제1 구동 부재에 연결된 제1 구동 부재(10)와, 상기 제1 구동 부재에 고정적으로 연결되는 링크 부재(70)와, 제2 구동 축에 관해 회전하도록 상기 링크 부재에 회전할 수 있게 장착된 제2 구동 부재(40)와, 상기 제2 구동 축은 일반적으로 상기 제1 구동 축에 평행하고, 상기 제2 구동 부재를 상기 제2 구동 축에 관해 회전시키기 위해 구동점에서 상기 제2 구동 부재에 연결되는 제2 드라이버 부재(30)를 포함하고, 상기 구동점은 일반적으로 상기 제1 구동 축에 일치하는, 2 자유도 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 장치의 3 자유도로의 확장을 제공한다. 상기 장치는 일 측면에서 위치 결정 및 조종 장치이고 또 다른 측면에서는 측정 장치가 된다.

Description

회전식 구동장치를 이용하는 로봇 조종장치{ROBOTIC MANIPULATOR USING ROTARY DRIVES}

본 발명은 3 자유도(degree of freedom)로의 확장은 물론, 2 자유도의 위치를 결정하고 조종하는(manipulating) 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 회전식 구동장치로부터 구성된 2 및 3 자유도의 조종하는 장치에 관한 것이다.

미국 특허 제5,429,015호와 제5,553,509호는 다른 디자인들과 비교하여 더 낮은 질량, 관성, 마찰 및 절리 조도(joint roughness)를 구현하는 회전식 구동장치로부터 구성된 2 및 3 자유도의 매니퓰레이터를 기술한다. 도 1은 상기 미국 특허 제5,429,015호에서 기술된 바와 같이 2 자유도 구성을 도시한다. 여기 사용된 방식의 회전식 구동장치들은 최소 부품들로 제조하는 것이 용이하기 때문에, 구성 요소가 많지 않아도 되는 특징이 있다. 또 고정 모터(stationary motor)부터 직렬 체인(serial chain) 내 제2 링크까지 동력을 전달하기 위한 어떤 보조 동력 전달(power transmission) 구성요소도 필요하지 않다. 상기 회전식 구동장치들은 매우 부드럽게 회전할 수 있고, 이동 부재들이 다수의 모터를 수반할 필요가 없기 때문에 가볍고 견고하게 만들 수 있다. 낮은 마찰, 낮은 관성 및 부드러운 작동은 빠르고 정확하며 구성하는데 경제적인 2 자유도의 매니퓰레이터를 만들 수 있게 해준다.

도 2는 미국특허 제5,553,509호에서 기술된 바와 같이 3 자유도를 갖는 장치를 도시한다. 상기 장치는 제3 회전식 구동장치에 수직으로 제2 자유도 구성을 장착함으로써, 단순성과 낮은 마찰 및 관성의 개념을 유지한다. 2 자유도 매니퓰레이터의 가장 무거운 구성요소인 구동 모터들은 관성 페널티(inertia penalty)를 최소화하도록 제3 구동장치의 회전축을 따라 위치해 있다.

클로스 피팅(colse-fitting) 조립체 또는 표면 마감에서 요구되는 것처럼, 매니퓰레이터가 주변 환경과의 상호 작용을 원활히 하기 위해서는, 낮은 관성 및 낮은 저항으로 엔드 이펙터(end-effector)를 제어하는 것이 중요하다. 따라서 마찰, 관성, 질량 등이 감소된 다중 자유도의 매니퓰레이터가 반드시 필요하다.

[발명의 요약]

본 발명은 빠르고 정확한 동작을 할 수 있고 엔드 이펙터에 가해지는 외부 힘에 동적으로 반응하는 2 및 3 자유도의 매니퓰레이터를 제공함으로써 전술한 종래 기술의 문제점을 해결한다.

보다 상세하게, 본 발명은 구성요소의 수와 크기를 줄이고, 구조적 견고함을 증가시키고, 이동 부재들의 관성을 줄이며, 필요한 모터 토크를 감소하는데 도움을 준다.

2 자유도의 로봇 조종장치는 주로 회전식 구동장치들에 의해 구성된다. 회전 식 구동장치는 지름이 큰 원통형(cylindrical)의 구동 부재에 연결된 상대적으로 지름이 작은 원통의 구동 부재로 이루어져 있다. 상기 구동 부재는 부분적으로만 회전하면 되므로, 분할원 섹터(partial circular sector)로서 이루어질 수 있어, 제2 회전식 구동장치가 연결 링크를 경유하여 제1 회전식 구동장치로부터 평행하게 치우쳐져(offset) 장착되게 한다. 제2 구동장치의 구동 부재는 회전축이 제1 구동장치의 구동 부재 회전축과 일치한 상태로 위치한다.

이 배열은 이동 부재들의 질량 및 관성을 감소시켜 더욱 고성능을 발휘하게 한다. 수직 배열에서, 제2 구동 부재가 직접적으로 제1 구동 부재 위에 위치한 채, 제1 구동 부재는 필요한 모터 토크를 감소시키면서 제2 구동 부재에 부분 평형추(partial counterweight)로서 작용한다. 매니퓰레이터는 더욱 소형이고 더욱 구조적으로 견고하며, 이전의 디자인들에 비해 고성능을 위해서도 작은 질량 및 관성이면 된다.

2 자유도의 매니퓰레이터는 추가적인 회전식 구동 부재에 직각을 이루도록 장착함으로써 3 자유도까지 확장될 수 있다. 2 자유도의 메커니즘에 동력을 전하는 모터는 질량 중심이 대략 수직인 회전축을 따른 상태로 장착된다. 2 자유도 메커니즘의 질량 중심은 또한 수직의 회전축에 가깝게 위치한다. 매니퓰레이터는 질량과 관성이 더욱 작아짐으로써 더욱 작고 구조적으로 견고하며, 고성능을 실현한다.

이동 부재들의 낮은 마찰 및 관성에 의해, 상기 장치는 엔드 이펙터를 원하는 측정 지점에 접촉하기 위해서 수동으로 배치될 수 있다. 상기 지점의 위치는 관절 위치들을 조사함으로써 계산될 수 있다. 이러한 타입의 장치는 보통 좌표 측정 기(Coordinate Measuring Machine, CMM)로 알려져 있고, 기능적으로 모터들 대신 각도 측정 센서들을 위치시킴으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 한 형태에서는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치가 제공된다. 이 장치는 제1 구동 축에 대해 회전 가능한 제1 구동 부재, 제1 구동 부재를 상기 제1 구동 축에 대해 회전시키기 위해 상기 제1 구동 부재에 연결되는 제1 드라이버(driver) 부재, 및 상기 제1 구동 부재에 고정적으로 연결되는 링크 부재를 포함한다. 상기 장치는 제2 구동 축이 일반적으로 상기 제1 구동 축에 평행하면서, 제2 구동 축에 대해 회전하기 위해 링크 부재에 회전 가능하게 장착되는 제2 구동 부재와, 제2 구동 부재를 제2 구동 축에 대해 회전시키기 위해 구동점(drive point)에서 제2 구동 부재로 연결되는 제2 드라이버(driver) 부재를 더 포함한다. 구동점은 일반적으로 제1 구동 축과 일치한다.

또 다른 형태에서, 제1 구동 부재는 대략 원통형인 몸체 또는 그 일부이고, 제2 구동 부재는 일반적으로 원통형 몸체 또는 그 섹터를 포함한다.

또 다른 형태에서, 제1 구동 축과 상기 제2 구동 축은 오프셋(offset)되어 있으며 대략 평행하다.

또 다른 형태에서, 상기 제1 및 제2 드라이버 부재들은 각각 개별적인 기계 회전 동력원으로부터 회전 입력을 받는다.

또 다른 형태에서, 장치는 고정된 기준 프레임(reference frame)을 포함하고, 상기 제1 기계적 회전 동력원은 상기 고정된 기준 프레임에 고정적으로 장착된다.

또 다른 형태에서, 제2 기계적 회전 동력원은 제1 구동 부재의 회전에 대해 고정적으로 장착된다.

또 다른 형태에서, 제2 기계적 회전 동력원의 회전하는 구성요소는, 제1 구동 부재의 회전에 관해 고정된 기준 프레임에, 회전 가능하게 장착된다.

또 다른 형태에서, 상기 장치는 제2 구동 부재에 고정적으로 결합되는 암(arm)을 포함한다.

또 다른 형태에서, 제1 드라이버 부재는 제1 케이블 수단에 의해 제1 구동 부재에 연결되고 제2 드라이버 부재는 제2 케이블 수단에 의해 제2 구동 부재에 연결된다.

또 다른 형태에서, 제1 및 제2 드라이버 부재들은 각각 개별적인 기계적 회전 동력원으로부터 개별적인 회전 입력을 받는다.

또 다른 형태에서, 상기 장치는 고정된 기준 프레임을 포함하며, 각 기계적 회전 동력원의 회전하는 구성요소는, 제1 구동 부재의 회전에 대해 고정된 기준 프레임에 회전 가능하게 장착된다.

또 다른 형태에서, 2 자유도의 측정 장치가 제공된다. 상기 장치는 대체로 원통형인 제1 구동 부재 및 대체로 원통형인 섹터 제1 드라이버 부재를 갖는 제1 회전식 구동장치를 포함하고, 제1 드라이버 부재는 제1 드라이버 축에 대해 회전 가능하고 제1 구동 부재에 연결되며, 제1 드라이버 부재의 회전은 제1 구동 부재를 제1 구동 축에 대해 회전시키며, 제1 드라이버 축과 제1 구동 축은 대체로 평행하다. 상기 장치는 대체로 원통형인 제2 구동 부재와 대체로 원통형 또는 원통의 일 부인 형상을 한 제2 드라이버 부재를 갖는 제2 회전식 구동장치를 포함하고, 제2 드라이버 부재는 제2 드라이버 축에 대해 회전 가능하며 제2 구동 부재에 연결되며, 제2 드라이버 부재의 회전은 제2 구동 축에 대해 제2 구동 부재를 회전시키고, 제2 드라이버 축과 제2 구동 축은 대체로 평행하다. 제2 드라이버 부재는 제2 드라이버 축에 대한 회전을 위해 제1 드라이버 부재에 고정된 링크에 회전 가능하게 장착되고, 제1 드라이버 축 및 제2 드라이버 축은 편심되어(offset) 있으며 대체로 평행하며, 제2 구동 축은 대략 제1 드라이버 축과 일치한다. 장치는 또한 제1 구동 부재에 연결되는 제1 측정 수단들과 상기 제2 구동 부재에 연결된 제2 측정 수단들을 포함한다.

또 다른 형태에서, 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치는 제3 구동 축에 대해 회전 가능한 제3 구동 부재와, 제3 구동 부재를 제3 구동 축에 대해 회전시키기 위해 제3 구동 부재에 연결되는 제3 드라이버 부재 및 제3 구동 부재에 장착되는 전술한 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치를 포함한다. 제1 및 제2 구동 축들의 회전축들은 제3 구동 부재의 회전축에 대해 대체로 직각을 이룬다.

또 다른 형태에서, 제3 구동 부재는 대략 원통형 몸체 또는 그 일부를 포함한다.

또 다른 형태에서, 제3 드라이버 부재는 케이블 수단에 의해 제3 구동 부재에 연결된다.

또 다른 형태에서, 제1, 제2 및 제3 드라이버 축들은 개별적인 기계적 회전 동력원들로부터 회전 입력을 받고, 제3 구동 축은 기계적 회전 동력원들의 몸체들 을 통과하여 제2 및 제3 드라이버 축들을 향한다.

또 다른 형태에서, 3 자유도의 측정 장치는 제1 회전식 구동장치를 포함하고, 제1 회전식 구동장치는 대략 원통형 또는 그 일부인 제1 드라이버 부재와 대략 원통형인 제1 구동 부재를 구비한다. 제1 드라이버 부재는 제1 드라이버 축에 대해 회전 가능하고 제1 구동 부재에 연결되며, 제1 드라이버 부재의 회전은 제1 구동 부재를 제1 구동 축에 대하여 회전시키고 제1 드라이버 축과 제1 구동 축은 대체로 평행하다. 상기 장치는 나아가 전술한 2 자유도의 측정 장치를 더 포함하며, 이 2 자유도의 측정 장치는 드라이버 부재에 고정적으로 연결되며, 드라이버 부재의 회전축은 2 자유도의 측정 장치의 회전식 구동장치 부재들의 회전축들에 대해 대략 직각을 이룬다. 측정 수단은 제1 구동 부재에 연결된다.

전술한 사항 및 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하 설명되는 청구항에서 특히 강죄는 특징을 포함한다. 다음의 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세하게 설명한다. 이러한 실시예들은 본 발명의 원리가 적용될 수 있는 다양한 방식 중 몇몇을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.

도 1은 종래 기술의 고성능 2 자유도의 매니퓰레이터를 나타낸다.

도 2는 종래 기술의 고성능 3 자유도의 매니퓰레이터의 사시도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 2 자유도의 매니퓰레이터의 사시도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 2 자유도의 매니퓰레이터의 평면도를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 도 4의 2 자유도의 매니퓰레이터의 단면도를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 3 자유도의 매니퓰레이터의 사시도를 나타낸다.

도 7은 암들(arms)이 수정된 자세를 갖는 도 6의 3 자유도의 매니퓰레이터의 사시도를 나타낸다.

도 8은 본 발명에 따른 도 6의 3 자유도의 매니퓰레이터의 측면도를 나타낸다.

도 9는 본 발명에 따른 도 8의 3 자유도의 매니퓰레이터의 단면도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 2 자유도의 매니퓰레이터(manipulator)의 구성 및 이점이 관련 미국 특허 제5,429,015호에 설명되어 있다. 구성 요소가 적고 단순함과 더불어, 이러한 2 자유도의 메커니즘은 고성능이고 경제적인 구성을 제공한다. 모터들은 구동되는 드럼들의 운동에 대해 움직이지 않는다. 따라서 빠른 가속을 달성하기 위해 큰 모터들을 사용함에 있어서 성능 저하가 존재하지 않는다. 모터 토크를 이동 부재들로 전달하도록 하는 벨트, 체인, 링크 장치들이 더 이상 필요하지 않다. 전달요소(transmission)를 줄이기 위해 어떠한 추가 메커니즘도 필요 없다. 모터에서부터 제어되는 출력 지점까지의 기계적 거리(mechanical distance)가 짧기 때문에, 다른 경합하는 디자인보다 더 높은 가속, 더 정확한 위치 결정, 더 정확한 힘과 토크가 얻어질 수 있다. 이러한 디자인은 SCARA(selective compliance articulated robot arm, 선택적 순응 다관절 로봇 팔) 산업용 로봇에서와 같은 빠르고 정확한 2 차원 운동이 필요한 애플리케이션에 적합하다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서 SCARA를 도시한다. 구동 모터(50)는 고정 스탠드 부재(5)에 장착되고, 원통 구동 캡스턴(10)을 회전시킨다. 상기 캡스턴(10)은 케이블(22)에 의해 구동 드럼(20)에 연결된다. 드럼(20)의 직경이 캡스턴(10)보다 상대적으로 더 크기 때문에 모터(50)에 기계적인 이점이 생긴다. 이 회전식 구동장치는 세이지브러쉬 테크놀로지사(Sagebrush Technology, Inc.)의 상표명 ROTO-LOK으로 알려져 있다. 도 1의 선행 기술에서의 구동 드럼들과는 달리, 드럼(20)은 완전한 원이 아니라, 바람직하게는 완전한 원의 2분의 1보다 작은 하나의 섹터(sector)를 이룬다. 상기 원호의 길이는 로봇 관절의 구현 가능하거나 필요한 회전 범위를 만족하기에 충분할 정도로 크면 된다. 꼭 필요한 원호 길이의 드럼(20)을 제조함으로써 질량 및 관성이 감소된다. 이에 따라 제2 링크의 장착과 관련해서도 개선이 이루어질 수 있다.

도 3 내지 도 5를 계속해서 참조하면, 드럼(20)은 허브(65)에 고정된다. 허브(65) 내부의 동심원 형태 베어링에 캡스턴(30)이 장착된다. 캡스턴(30)은 모터(60)에 의해 구동되고 케이블(67)을 경유하여 드럼(40)에 연결된다. 허브(65) 내에는 슬롯이 형성되어 있어 드럼(40)에 틈새를 제공하고, 내부에 장착된 캡스턴(30)을 케이블(67)이 통과할 수 있다. 허브(65)는 구성요소의 수와 질량을 최소로 하고 또 드럼(20)과 캡스턴(30)을 지지하는 이중 기능을 수행한다.

도 1에 도시된 선행 기술 구성에서, 말단에 장착된 드럼(40)은 근접 드럼(20)으로부터 방사 방향 및 축방향 모두에 대해 편심되어 있다. 도 3 내지 도 5에서 예시된 바와 같이 본 발명에 따라 분할된 실린더 형태로 제작된 드럼(20)과 함께, 드럼(40)은 드럼(20)으로부터 방사 방향으로만 편심되도록 장착될 수 있다. 이에 따라 고정 스탠드(5)부터 드럼(40)까지의 거리가 짧게 되어, 지지 구조의 강성을 높이고 질량을 감소시킨다.

드럼(40)은 샤프트(45)를 경유하여 링크 부재(70)에 회전 가능하게 장착된다. 링크(70)는 모터(60)에 고정되고, 모터(60)는 회전을 위해 고정된 구조 프레임 부재(5)에 장착되어 저널링 결합된다. 허브(65)는 모터(60)에 동심으로 고정된다. 따라서 드럼(20), 캡스턴(30) 및 모터(60) 모두는 하나의 공통 회전축을 공유한다.

모터(50)가 드럼(20)을 회전시킬 때, 링크(70), 드럼(40), 모터(60) 및 캡스턴(30) 모두는 상기 공통 축에 대해 회전할 것이다. 따라서 모터(60)는 드럼(20)의 자세와 관계 없이 드럼(40)을 구동시킬 수 있다. 링크 부재(80)는 엔드 이펙터(end-effector) 또는 도구(tool)를 장착하기 위해 드럼(40)의 외면에 고정된다.

선행 기술에 대한 이러한 개선점에 의해, 질량이 작고 구성요소 수가 적으며 구성요소 내 휘어짐이 작은 2 자유도의 매니퓰레이터를 얻게 된다. 이에 따라, 말단 링크에까지 토크를 전달하기 위해 보조적인 동력 전달 요소를 사용하는 데 따르는 질량, 마찰 및 거칠기의 문제를 피하면서도, 고정된 구조 부재(fixed structural member)에 상대적으로 질량이 큰 모터들을 장착함으로써 관성을 최소화시키는 종래 기술의 장점을 그대로 보유할 수 있다. 상기 이동 부재들은 매우 가벼운 무게로 제조되면서도, 신속한 움직임과 정확한 위치 결정을 제공할 정도로 충분히 견고할 수 있다.

도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 구성은 제3 회전식 구동장치에 장착함으로써 3 자유도로 확장될 수 있다. 이러한 배열에서, 2 자유도의 메커니즘에서 말단 링크는 SCARA에서만큼 많은 회전 자유도(freedom of rotation)가 필요하지 않다. 따라서 질량 및 관성을 최소화하기 위해 분할원 섹터로서 만들어진다.

도 6 내지 도 9에 도시된 상기 3 자유도의 매니퓰레이터에 있어서, 구성요소 10, 20, 22, 30, 40, 45, 50, 60, 65, 67, 70 및 80은 도 3 내지 도 5의 2 자유도 구성에서 설명된 각 구성요소들과 동일한 기능을 수행한다.

주요한 차이점은 이들 조립된 구성요소를, 고정된 구조적 프레임 부재(5)에 장착하는 대신에, 브라켓(72, 75)을 경유하여 직각의 샤프트(95)에 장착되는 것이다(도 9). 샤프트(95)는 회전을 위해 고정된 지지 부재(5)에 장착되어 저널 결합된다. 또한 드럼(90)은 샤프트(95)에 고정된다. 드럼(90)은 드럼(20)과 유사하게 분할원 섹터와 같은 형상이며, 모터(55)에 의해 구동된다. 보다 상세하게, 캡스턴(85)은 모터(55)에 의해 구동되며, 다른 관절들에 있어서 전술한 동일한 방식으로 케이블(87)을 경유하여 드럼(90)에 연결된다. 드럼(90)이 구동됨에 따라, 상기 샤프트(95)와 2 자유도의 메커니즘은 상기 샤프트(95) 축에 대해 회전한다.

2 자유도의 메커니즘에 있어서 모터(50, 60)는 관성을 최소화하기 위해 샤프트(95)의 회전축을 따라 직접 배치된다. 또한 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 샤프트(95)의 회전축이 수직으로 향하게 될 때, 드럼(20)은 말단 링크에 하나의 부분 평형추(partial counterweight)로서 작용한다. 이에 따라, 중력을 상쇄시키기 위해 모터(50)에 필요한 토크가 감소된다. 따라서, 매니퓰레이터 생산성이라는 관점에서 더 많은 토크가 얻어질 수 있거나, 관성이 더 작고 동적 응답성능이 향상된 보다 작은 모터를 얻을 수 있다.

도 2의 선행 기술과 비교하여, 이러한 3 자유도에 의해, 이동하는 구성요소들의 질량이 감소되고, 관성을 더욱 감소시키기 위해 구성요소들을 수직 회전축에 보다 가깝게 위치시킨다. 지지부재들의 길이가 짧아져, 구조적 강성 및 비틀림 강성이 증가된다. 로봇의 엔드 이펙터부터 고정 지지부까지의 기계적 경로(mechanical path)가 짧아져, 로봇의 강성과 정확도가 향상된다. 모터에 필요한 토크는 더 작아진다.

이러한 개선점들은 선행 기술의 장점, 즉 전달요소(transmission)를 줄이는 이점을 유지하면서 각 관절에 대해 짧은 직접 구동 방식의 액추에이션을 갖춘 3 자유도라는 장점을 유지하면서 이루어졌다. 따라서 최소 관성과 부드럽고 낮은 마찰 운동을 구비한 실질적 레벨의 출력이라는 경제성이 패키지로 얻어진다.

도 3 내지 도 5의 2 자유도 장치와 도 6 내지 도 9의 3 자유도 장치 모두는 모터(50, 60)(3 자유도 장치의 경우는 모터(55))를 각도 측정 센서들로 대체함으로써 좌표 측정 기계(coordinate measuring machine)로서 실시될 수 있다. 정밀 탐침(precision probe)이 부재(80)의 말단에 고정될 수 있고, 운전자가 수동으로 탐침을 원하는 측정 지점으로 유도할 수 있다. 상기 지점의 좌표들은 관절들의 각도로부터 계산된다.

이상 본 발명을 특정 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 당업자가 본 명세서를 읽고 이해함에 따라 균등물 및 수정물을 실시할 수 있음은 자명하다. 본 발명은 그러한 모든 균등물 및 수정물을 포함하며, 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (17)

1. 제1 구동 축에 대해 회전가능한 제1 구동 부재;

   상기 제1 구동 부재를 상기 제1 구동 축에 대해 회전시키기 위해 제1 구동 부재에 연결되는 제1 드라이버 부재;

   상기 제1 구동 부재에 고정적으로 연결되는 링크 부재;

   상기 제1 구동 축에 대체로 평행하고 상기 제2 구동 축에 대해 회전하기 위해 상기 링크 부재에 회전 가능하게 장착된 제2 구동 부재; 및

   상기 제2 구동 부재를 상기 제2 구동 축에 대해 회전시키기 위해 구동점에서 상기 제2 구동 부재에 연결되는 제2 드라이버 부재를 포함하고,

   상기 구동점이 상기 제1 구동 축에 대체로 일치하는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 구동 부재는 대략 원통형 몸체의 일부분이고, 상기 제2 구동 부재가 대략 원통형 몸체 또는 그 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 구동 축과 상기 제2 구동 축이 편심되어 있고 대체로 평행한 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 및 제2 드라이버 부재들이 각각 개별적인 기계적 회전 동력원으로부터 개별적인 회전 입력을 받는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   고정된 기준 프레임을 더 포함하고, 상기 제1 기계적 회전 동력원이 상기 고정된 기준 프레임에 고정적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제1 구동 부재가 회전하는데 대해 상기 제2 기계적 회전 동력원은 고정적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 제2 기계적 회전 동력원의 회전하는 구성요소는 상기 제1 구동 부재의 회전에 대해 상기 고정된 기준 프레임에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하 는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
8. 청구항 4에 있어서,

   상기 제2 구동 부재에 고정되는 암(arm)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
9. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 드라이버 부재는 제1 케이블 수단에 의해 상기 제1 구동 부재에 연결되고 상기 제2 드라이버 부재는 제2 케이블 수단에 의해 상기 제2 구동 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 제1 및 제2 드라이버 부재들이 각각 개별적인 기계적 회전 동력원으로부터 개별적인 회전 입력을 받는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
11. 청구항 10에 있어서,

    고정된 기준 프레임을 더 포함하고, 각 기계적 회전 동력원의 회전하는 구성요소가 상기 제1 구동 부재의 회전에 대해 상기의 고정되는 기준 프레임에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
12. 대체로 원통형인 제1 구동 부재와 대체로 원통형의 일부분인 제1 드라이버 부재를 포함하고, 상기 제1 드라이버 부재는 제1 드라이버 축에 대해 회전할 수 있고 상기 제1 구동 부재에 연결되며, 상기 제1 드라이버 부재의 회전은 제1 구동 축에 관해 상기 제1 구동 부재를 회전시키고, 상기 제1 드라이버 축과 상기 제1 구동 축이 대체로 평행한 제1 회전식 구동장치; 및

    대체로 원통형인 제2 구동 부재와 대체로 원통형 또는 그 일부의 형상을 한 제2 드라이버 부재를 포함하고, 상기 제2 드라이버 부재는 제2 드라이버 축에 대해 회전할 수 있고 상기 제2 구동 부재에 연결되며, 상기 제2 드라이버 부재의 회전은 제2 구동 축에 관해 상기 제2 구동 부재를 회전시키고, 상기 제2 드라이버 축과 상기 제2 구동 축은 대략 평행하며, 상기 제2 드라이버 부재는 상기 제2 드라이버 축에 대한 회전을 위해 상기 제1 드라이버 부재에 고정된 링크에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제1 드라이버 축과 상기 제2 드라이버 축은 편심되어 대체로 평행하며, 상기 제2 구동 축이 대체로 상기 제1 드라이버 축과 일치하는 제2 회전식 구동장치;

    상기 제1 구동 부재에 연결된 제1 측정 수단; 및

    상기 제2 구동 부재에 연결된 제2 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 2 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
13. 제3 구동 축에 관해 회전할 수 있는 제3 구동 부재;

    상기 제3 구동 부재를 상기 제3 구동 축에 관해 회전시키기 위해 상기 제3 구동 부재에 연결되는 제3 드라이버 부재;

    상기 제3 구동 부재에 장착되는 청구항 1의 장치를 포함하고,

    상기 제1 및 제2 구동 축들의 회전축들은 일반적으로 상기 제3 구동 부재의 회전축에 대해 직각인 것을 특징으로 하는 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
14. 청구항 16에 있어서,

    상기 제3 구동 부재는 대체로 원통형 몸체 또는 그 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
15. 청구항 17에 있어서,

    상기 제3 드라이버 부재는 케이블 수단에 의해 상기 제3 구동 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
16. 청구항 16에 있어서,

    상기 제1, 제2 및 제3 드라이버 축들은 개별적인 기계적 회전 동력원들로부터 회전 입력을 받고, 상기 제3 구동 축은 상기 제2 및 제3 드라이버 축들을 향해 상기 기계적 회전 동력원들의 몸체들을 통과하는 것을 특징으로 하는 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.
17. 대체로 원통형 또는 그 일부인 제1 드라이버 부재와 대체로 원통형인 제1 구동 부재를 포함하고, 상기 제1 드라이버 부재는 제1 드라이버 축에 대해 회전할 수 있고 상기 제1 구동 부재에 연결되며, 상기 제1 드라이버 부재의 회전이 제1 구동 축에 관해 상기 제1 구동 부재를 회전시키며, 상기 제1 드라이버 축과 상기 제1 구동 축은 일반적으로 평행한 상기 제1 회전식 구동장치; 및

    청구항 13에서와 같은 2 자유도의 측정 장치를 포함하며;

    상기 2 자유도의 측정 장치가 상기 드라이버 부재에 고정적으로 연결되며 상기 드라이버 부재의 회전축은 상기 2 자유도의 측정 장치에서 회전식 구동 부재들의 회전축들과 대략 직각을 이루며,

    상기 제1 구동 부재에 연결된 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 3 자유도의 위치 결정 및 조종 장치.

Images