KR20100064702A - 로봇 손 장치 - Google Patents

로봇 손 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100064702A
KR20100064702A KR1020080123261A KR20080123261A KR20100064702A KR 20100064702 A KR20100064702 A KR 20100064702A KR 1020080123261 A KR1020080123261 A KR 1020080123261A KR 20080123261 A KR20080123261 A KR 20080123261A KR 20100064702 A KR20100064702 A KR 20100064702A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
joint
pulley
link
pulleys
drive
Prior art date
Application number
KR1020080123261A
Other languages
English (en)
Inventor
조정산
염영일
신규식
Original Assignee
재단법인 포항지능로봇연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항지능로봇연구소 filed Critical 재단법인 포항지능로봇연구소
Priority to KR1020080123261A priority Critical patent/KR20100064702A/ko
Publication of KR20100064702A publication Critical patent/KR20100064702A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0233—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by chains, cables or ribbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

구동모터에 의해 동시에 회전하는 구동풀리를 구비하고, 메인 링크가 연장되는 구동유닛; 및 상기 메인 링크에 회전 가능하게 결합하고, 서로 이격되어 설치되어 조인트 링크에 의해 회전 가능하게 결합하는 다수의 조인트 유닛을 포함하며, 상기 다수의 조인트 유닛은 상기 구동풀리의 회전에 의해 동시에 회전하고, 회전 각도가 점차 증가하는 로봇 손 장치가 개시된다.
로봇, 핸드, 파지, 조인트, 벨트, 링크

Description

로봇 손 장치{Robot Hand Device}
본 발명은 로봇 손 장치에 관한 것으로, 특히 특정 크기의 대상물을 형상에 관계없이 잡을 수 있도록 동작하는 로봇 손 장치에 관련한다.
로봇 장치에 있어서, 손(hand)은 대상물을 파지하여 그 상태를 유지하도록 하는 것은 대상물을 이동하거나 대상물을 이용하여 특정 동작을 수행하는데 있어서 매우 유용하다.
이를 위해, 로봇 손은 인간의 손과 같이 먼저 대상물을 순차적으로 감아 쥐고, 그 다음에 힘을 가하여 파지하는 과정으로 동작해야 한다.
이러한 동작을 구현하기 위해서는 대상물과의 접촉을 감지하면서 손가락 관절을 중심으로 회전각도를 제어해야 하므로 로봇 손의 구조가 복잡해질 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 특정 크기의 대상물을 형상에 관계없이 잡을 수 있도록 동작하는 로봇 손 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 구동모터에 의해 동시에 회전하며, 관절들이 적절한 각도로 동시에 거동하기 위하여 직경이 서로 상이한 구동풀리를 구비하고, 메인 링크가 연장되는 구동유닛; 및 상기 메인 링크에 회전 가능하게 결합하고, 서로 이격되어 설치되어 조인트 링크에 의해 회전 가능하게 결합하는 다수의 조인트 유닛을 포함하며, 상기 다수의 조인트 유닛은 상기 구동풀리의 회전에 의해 동시에 회전하고, 회전 각도가 점차 증가하는 로봇 손 장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 구동 풀리는 직경이 서로 다른 다수의 풀리가 결합되어 각 풀리가 상기 조인트 유닛과 벨트 결합하며, 상기 구동풀리의 직경을 조절하여 상기 조인트 링크들의 회전 각도를 상기 구동 모터의 회전 각도에 비례하여 원하는 만큼 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 조인트 유닛은, 조인트 링크; 상기 조인트 링크의 일단에 설치되고 상기 구동풀리와 벨트 결합하여 연동하는 조인트 풀리; 및 상기 조인트 풀리의 회전력을 상기 조인트 링크에 탄성적으로 전달하는 토션 스프링을 포함하며, 상기 조인트 풀리는 말단으로 갈수록 직경이 감소한다.
바람직하게, 상기 메인 링크와 조인트 링크는 한 쌍의 바로 구성되고, 그 사이에 상기 조인트 풀리와 토션 스프링이 위치할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 하나의 구동 모터로 손가락 전체 관절을 동시에 움직일 수 있으며, 이러한 특징으로 특정 크기의 대상물을 형상에 관계없이 잡을 수 있다는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 로봇 손 장치를 개략적으로 나타내며, 도 2는 도 1의 조인트 유닛의 결합 상태를 나타낸다.
도 1과 2를 참조하면, 로봇 손 장치는 구동유닛(10)과 다수의 조인트 유닛(20, 30, 40)으로 이루어진다. 이 실시 예에서는 3개의 조인트 유닛(20, 30, 40)을 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않고 더 많은 조인트 유닛을 가질 수 있다.
구동유닛(10)은 구동모터(미도시)에 의해 동시에 회전하는 구동풀리(11, 12, 13)와, 메인 링크(14)로 이루어진다.
가령, 구동유닛(10)은 단일의 몸체를 이루고, 여기에 직경이 다른 구동풀리(11, 12, 13)를 형성하고, 몸체로부터 메인 링크(14)가 연장될 수 있다. 여기서, 구동풀리(11, 12, 13)의 직경이 상이한 이유는, 도 3과 4에 나타낸 바와 같이, 이 격된 조인트 풀리(21, 31, 41)를 원하는 각도로 동시에 거동하기 위해서이다.
조인트 유닛(20, 30, 40)은 조인트 링크(24, 34, 44)와, 조인트 링크(24, 34, 44)의 일단에 회전 가능하게 설치되는 조인트 풀리(21, 31, 41), 및 조인트 풀리(21, 31, 41)의 회전력을 조인트 링크(24, 34, 44)에 탄성적으로 전달하는 토션 스프링(36)을 포함한다.
조인트 링크(24, 34, 44)는 손가락의 마디에 해당하는 부분으로 메인 링크(14)와 함께 서로 이격된 한 쌍의 바로 구성되어 한 쌍의 바 사이에 조인트 풀리(21, 31, 41)와 토션 스프링(36)이 설치될 수 있다.
조인트 풀리(21, 31, 41)는 손가락의 관절에 해당하는 부분으로 각각 구동풀리(11, 12, 13) 중 대응하는 구동풀리에 연동하여 회전하도록 벨트(15, 25, 35)로 결합되며, 구동풀리(11, 12, 13)의 회전에 따라 각각 다른 회전각도로 회전되도록 각각의 조인트 풀리(21, 31, 41)의 직경을 달리할 수 있다.
이하, 상기한 구성을 갖는 로봇 손 장치의 동작에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에서 토션 스프링이 없는 상태에서 구동유닛의 회전에 따른 조인트 유닛의 회전을 설명하는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 로봇 손 장치의 동작을 설명하는 도식도이다.
도 3을 참조하면, 구동유닛(10)의 구동풀리(11, 12, 13)가 θm의 각도로 회전한 경우, 각 조인트 유닛(20, 30, 40)의 회전 상태를 나타낸다. 조인트 유닛(20)의 조인트 링크(24)는 메인 링크에 대해 θ1의 각도만큼 회전하며, 조인트 유닛(30) 의 조인트 링크(34)는 조인트 링크(24)에 대해 θ2의 각도만큼 회전하고, 조인트 유닛(40)의 조인트 링크(44)는 조인트 링크(34)에 대해 θ3의 각도만큼 회전한다.
즉, 조인트 링크(34, 44)가 각각 조인트 링크(24, 34)에 대해 더 회전하도록 할 수 있는데, 이는 상기한 바와 같이, 조인트 풀리(21, 31, 41)의 직경이 달리 하였기 때문이다. 이와 같이, 회전함으로써 로봇 손 장치 자체는 대상물을 파지할 있는 상태로 구부러진다.
여기서, 조인트 링크(24, 34, 44)의 회전각도는 다음과 같이 산출할 수 있다.
θ1 = rP01θm /rP1
θ2 = (rP02θm - rP4θ1)/rP2
θ3 = (rP03θm - rP4θ1 - rP4θ2)/rP3
여기서, rP01, rP02, rP03은 각각 구동풀리(13)(12) 및 (11)의 직경이고, rP1, rP2, rP3은 각각 조인트 풀리(21)(31), 및 (41)의 직경이며, θm은 구동 회전각을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 구동모터를 이용하여 구동풀리(11, 12, 13)를 회전시키면, 구동풀리(11, 12, 13)에 결합한 벨트(15, 25, 35)를 통하여 회전력이 전달되어 조인트 풀리(21, 31, 41)가 회전한다.
이때, 상기한 바와 같이, 각 조인트 풀리(21, 31, 41)의 직경이 작아지므로 회전각도가 점차 커지게 회전하여 구부러져서 도 4(a)와 같은 상태가 된다.
이때, 조인트 링크(24)가 대상물(100)에 닿게 되면 정지하면서 도 4(b)와 같은 상태가 되며, 조인트 풀리(21)은 구동풀리(11)에 맞추어서 계속 회전하고 이 회전은 토션스프링에서 힘으로 변환되어 조인트 링크(24)가 대상물(100)에 힘을 가하게 된다.
이때, 조인트 풀리(31)는 계속 회전하고 이 회전력은 토션 스프링(36)을 통하여 조인트 링크(34)에 전달되어 조인트 링크(34)는 회전을 계속한다.
도 4(c)와 같이, 조인트 링크(34)가 대상물(100)에 닿게 되면 정지하면서 도 4(c)와 같은 상태가 되며, 조인트 풀리(31)은 구동풀리(12)에 맞추어서 계속 회전하고 이 회전은 토션스프링에서 힘으로 변환되어 조인트 링크(34)가 대상물(100)에 힘을 가하게 된다.
마지막으로, 조인트 링크(44)가 대상물(100)에 닿으면 정지하면서 대상물(100)에 힘을 가하게 된다.
이와 같이, 3개의 조인트 링크(24, 34, 44)는 대상물(100)에 힘을 가하면서 접촉함으로써 결과적으로 대상물을 파지하게 된다.
구동모터가 회전을 계속하는 동안, 각 조인트 유닛(20, 30, 40)의 토션 스프링의 작용에 의해 대상물에 힘을 가하는 상태가 유지된다.
이때, 각 조인트 링크(24, 34, 44)에 걸리는 모멘트 힘은 구동모터의 회전 각도와 각 조인트 풀리(21, 31, 41) 회전 각도의 차이에 토션 스프링 상수를 곱하여 산출할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 로봇 손 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1의 조인트 유닛의 결합 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명에서 토션 스프링이 없는 상태에서 구동유닛의 회전에 따른 조인트 유닛의 회전을 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 로못 손 장치의 동작을 설명하는 도식도이다.

Claims (4)

  1. 구동모터에 의해 동시에 회전하는 구동 풀리를 구비하고, 메인 링크가 연장되는 구동 유닛; 및
    상기 메인 링크에 회전 가능하게 결합하고, 서로 이격되어 설치되어 조인트 링크에 의해 회전 가능하게 결합하는 다수의 조인트 유닛을 포함하며,
    상기 다수의 조인트 유닛은 상기 구동풀리의 회전에 의해 동시에 회전하고, 회전 각도가 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 로봇 손 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 풀리는 직경이 서로 다른 다수의 풀리가 결합되어 각 풀리가 상기 조인트 유닛과 벨트 결합하며,
    상기 구동풀리의 직경을 조절하여 상기 조인트 링크들의 회전 각도를 상기 구동 모터의 회전 각도에 비례하여 원하는 만큼 조절하는 것을 특징으로 하는 로봇 손 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조인트 유닛은,
    조인트 링크;
    상기 조인트 링크의 일단에 설치되고 상기 구동풀리와 벨트 결합하여 연동하는 조인트 풀리; 및
    상기 조인트 풀리의 회전력을 상기 조인트 링크에 탄성적으로 전달하는 토션 스프링을 포함하며,
    상기 조인트 풀리는 말단으로 갈수록 직경이 감소하는 것을 특징으로 하는 로봇 손 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메인 링크와 조인트 링크는 한 쌍의 바로 구성되고, 그 사이에 상기 조인트 풀리와 토션 스프링이 위치하는 것을 특징으로 하는 로봇 손 장치.
KR1020080123261A 2008-12-05 2008-12-05 로봇 손 장치 KR20100064702A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080123261A KR20100064702A (ko) 2008-12-05 2008-12-05 로봇 손 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080123261A KR20100064702A (ko) 2008-12-05 2008-12-05 로봇 손 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100064702A true KR20100064702A (ko) 2010-06-15

Family

ID=42364268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080123261A KR20100064702A (ko) 2008-12-05 2008-12-05 로봇 손 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100064702A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103624780A (zh) * 2013-12-03 2014-03-12 上海应用技术学院 基于扭力弹簧防松结构的机械手
KR102097487B1 (ko) * 2019-12-13 2020-04-06 주식회사 유닉테크노스 접촉감지벨트를 구비한 다관절 목재 가공기
KR102094441B1 (ko) * 2019-12-13 2020-05-15 주식회사 유닉테크노스 하강위치제어부가 구비된 다관절 목재 가공기

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103624780A (zh) * 2013-12-03 2014-03-12 上海应用技术学院 基于扭力弹簧防松结构的机械手
CN103624780B (zh) * 2013-12-03 2015-07-22 上海应用技术学院 基于扭力弹簧防松结构的机械手
KR102097487B1 (ko) * 2019-12-13 2020-04-06 주식회사 유닉테크노스 접촉감지벨트를 구비한 다관절 목재 가공기
KR102094441B1 (ko) * 2019-12-13 2020-05-15 주식회사 유닉테크노스 하강위치제어부가 구비된 다관절 목재 가공기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10537998B2 (en) Robot gripper
KR100997140B1 (ko) 인간형 로봇
JP6426685B2 (ja) ロボットに取り付けられる把持装置
US9643323B2 (en) Robot hand
JP5265635B2 (ja) 腱駆動型指作動システム
JP5286947B2 (ja) ロボット用ハンドおよびそれを備えたロボット
WO2016063314A1 (ja) ロボットハンド及びロボット
US8690212B2 (en) Robot hand
WO2013008310A1 (ja) ロボットハンドおよびロボット
JP7289616B2 (ja) ロボットハンド、ロボット装置、ロボットハンドの制御方法
WO2018180782A1 (ja) 指機構およびこの指機構を組み込んだ人間型ハンド
KR20100067275A (ko) 로봇
KR20100064702A (ko) 로봇 손 장치
CN111590620A (zh) 一种绳驱动欠驱五指机械手
JP5334166B2 (ja) ロボットハンド装置およびロボットハンドの把持方法
JP2018089752A5 (ja) 把持装置、ロボット装置、制御方法、制御プログラム、記録媒体、および物品の製造方法
KR20180008746A (ko) 전기 기기 부착 장치 및 방법
WO2003014000A3 (en) Edge gripping pre-aligner
KR101052519B1 (ko) 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치 및 이를 이용한 자동화 로봇
CN107234626B (zh) 流体自适应平夹耦合切换机器人手指装置
KR101316523B1 (ko) 근력지원 관절구동장치
JP2014054705A (ja) マルチジョイント機構及びマルチジョイント機構による配置パターン生成方法
KR102013519B1 (ko) 로봇암용 그리퍼
JP2015058519A (ja) ロボットハンド
Nomura et al. Development of multi joint gripper and its dexterous grasping

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application