KR20100076507A - 로봇핸드 그리퍼의 관절구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇핸드 그리퍼의 관절구조에 관한 것이다.

본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절구조는, 구동수단에 의해 회전하는 구동축이 설치된 기준 관절; 상기 기준 관절과 일단이 제1축으로 결합되고, 상기 구동축의 회전력을 전달받아 상기 기준 관절에 대해 회전하는 제1관절; 및 상기 제1관절의 다른쪽 단과 제3축으로 결합되고, 상기 제1관절의 회전에 연동되어 상기 제1관절에 대해 회전하되, 회전방향이 상기 제1관절과 같은 방향인 제2관절을 포함함으로써, 한 개의 구동수단에 의해 두 개의 관절이 같은 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

로봇핸드 그리퍼, 관절 구조

Description

로봇핸드 그리퍼의 관절구조{JOINT STRUCTURE OF GRIPPER FOR ROBOT HAND}

본 발명은 로봇핸드 그리퍼의 관절구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 한 개의 구동 모터로써 두 개의 관절을 움직일 수 있는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조에 관한 것이다.

일반적으로 로봇핸드 그리퍼의 관절구조는 각각의 관절마다 토크를 주어 구동하기 위해 각각의 관절을 구동시킬 수 있는 모터를 사용하여 설계되어 복잡하고 무게도 많이 나가 팔이나 구동부에서 제어하기 힘들고, 상용화하기 위해 많은 비용이 소요되기 때문에 용이하게 제작하여 사용하기 힘든 문제점을 가진다.

또한, 종래의 이러한 로봇핸드 그리퍼의 관절구조는 각각의 관절마다 모터를 장착하여야 하는 바, 로봇 핸드의 미관에도 영향을 미친다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들은 벨트와 풀리를 사용하여 한 개의 구동모터를 사용하여 로봇핸드 그리퍼의 두 개의 관절을 구동시킬 수 있는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조를 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 벨트와 풀리를 사용하여 한 개의 구동모터를 사용하여 로봇핸드 그리퍼의 두 개의 관절을 구동시킬 수 있는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절구조는, 구동수단에 의해 회전하는 구동축이 설치된 기준 관절; 상기 기준 관절과 일단이 제1축으로 결합되고, 상기 구동축의 회전력을 전달받아 상기 기준 관절에 대해 회전하는 제1관절; 및 상기 제1관절의 다른쪽 단과 제3축으로 결합되고, 상기 제1관절의 회전에 연동되어 상기 제1관절에 대해 회전하되, 회전방향이 상기 제1관절과 같은 방향인 제2관절을 포함함으로써, 한 개의 구동수단에 의해 두 개의 관절이 같은 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

하나의 구동수단에서 발생하는 회전을 두 번째 관절까지 전달하는 경우, 첫 번째 관절의 상대적인 움직임에 의하여 두 번째 관절의 회전축에는 반대방향의 회전이 걸리는 것이 일반적이나, 이러한 회전을 바꿔줄 수 있는 구조를 구비하는 경우 하나의 구동수단으로 두 개의 관절을 같은 방향으로 움직이는 것이 가능하다.

이를 위해, 상기 제1관절이 상기 제1축에 체결된 제1풀리를 포함하며, 상기 제1풀리는 상기 구동축에 설치된 풀리와 벨트로 연결되어, 상기 제1관절이 상기 구동축의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 제1축에 회전과 무관하게 체결되며 상기 기준 관절에 고정되어 있는 제2풀리와 상기 제1축과 상기 제3축의 사이에 자유롭게 회전하도록 형성된 제2축에 체결된 제3풀리가 벨트로 연결되어 상기 제1관절의 회전방향과 반대방향의 회전을 상기 제2축에 전달하며, 상기 제2축에 체결된 제1기어와 연동하는 제2기어가 상기 제3축에 체결되어, 상기 제2축의 회전방향과 반대방향의 회전을 상기 제3관절에 전달하는 구조가 가능하다.

기준관절에 고정되어 회전하지 않는 제2풀리와 자유롭게 회전하는 제2축에 체결된 제3풀리를 밸트로 연결하면, 제1관절의 회전과 함께 제3풀리의 상대적 위치가 변하면서 제3풀리가 회전한다. 이때, 제3풀리의 회전은 제1관절의 회전과 반대방향이기 때문에, 제2축의 회전을 기어구조를 통해 반대방향의 회전으로 바꾸어 제2관절이 제1관절과 같은 방향으로 회전하도록 할 수 있다.

이때, 상기 풀리들과 상기 기어들의 크기를 변경하여 로봇핸드 그리퍼의 동작 특성을 제어할 수 있다.

또 다른 본 발명의 로봇핸드 그리퍼는 상기한 로봇핸드 그리퍼의 관절구조를 적용한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 벨트와 풀리를 사용하여 한 개의 구동모터로써 두 개의 관절을 움직일 수 있기 때문에 간단하게 제작할 수 있다. 또 비용이 적게 소요되어 상용화가 용이한 로봇핸드 그리퍼의 관절구조를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절구조에 대해 도면을 참조하여 바람 직한 실시예를 통해 상세히 설명한다.

도 1은 하부에서 바라본 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조가 적용된 로봇핸드 그리퍼의 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조는 기준 관절(10), 제1관절(20) 및 제2관절(30)로 나눌 수 있다. 상기 기준 관절(10)에는 로봇핸드 그리퍼를 구동할 수 있는 구동모터(1)와 구동축(2)이 설치되어 제1관절(20)을 구동할 수 있는 구동력을 제공한다. 상기 제1관절(20)의 한쪽 단은 제1축(13)에 의해 기준 관절(10)과 연결되며, 상기 제1관절(20)은 상기 기준 관절(10)로부터 전달받은 구동력에 의해 기준 관절(10)로부터 각운동함으로써 제2관절(30)까지 연동시킬 수 있는 수단이 장착되어 있다. 따라서 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조는 하나의 구동모터에 의해 두 개의 관절을 구동시킬 수 있다.

보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

기준 관절(10)에는 구동축(2) 및 구동축과 함께 회전하는 풀리가 형성되며, 기준 관절(10)과 제1관절(20)은 제1축(13)을 기준으로 회전가능하도록 체결된다. 그리고 제1축(13)에 체결되어 제1축과 함께 회전하는 제1풀리(12)가 구동축의 풀리와 밸트(3)로 연결되기 때문에, 구동 모터(1)의 구동력이 전달되는 경우 제1축(13) 회전하게 된다. 이때, 제1축(13)이 제1관절(20)에 고정되어 있어서, 제1관절(20)이 기준 관절(10)로부터 각운동하게 된다.

제1관절(20)에는 제1축(13)의 반대편 끝에 제3축(16)이 형성되고, 제1축(13) 과 제3축(16)의 사이에 제2축(15)이 설치된다. 그리고 제2풀리(11)는 제1축(13)에 체결되나 제1축의 회전과는 무관하게 기준 관절(10) 일측면에 고정되어 있다. 제2축(15)에는 제3풀리(18)가 체결되어 함께 회전하며, 제3풀리는 벨트(14)에 의해 제2풀리(11)와 연결된다.

제1관절(20)이 각운동하는 경우, 고정된 제2풀리(11)로 인해 벨트(14)가 제1관절(20)의 운동방향과 반대방향으로 회전한다. 이러한 벨트(14)의 회전을 구동력으로 하여 제3풀리(18)와 제2축(15)이 회전한다. 한편, 제2축(15)에는 제1기어(17)가 체결되어 벨트(14)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 된다.

또 제1기어(17)와 맞물린 제2기어(19)가 제3축(16)에 체결되어 있어, 제3축(16)은 제1기어(17)와 반대방향으로 회전한다. 이러한 제1기어(17)의 회전방향은 제1관절(20)의 회전방향과 반대이므로, 제3축(16)에 고정된 제2관절(30)은 제1관절(20)과 동일한 방향으로 회전한다.

이러한 구조에 의하여, 제3축(16)에 고정된 제2관절(30)은 제1관절(20)과 동일한 방향으로 각운동하게 된다. 상기 제1풀리(12), 제2풀리(11) 및 제3풀리(18)는 로봇핸드 그리퍼의 관절 동작 특성에 따라 크기가 변경되어 적용될 수 있다.

도 2를 참조하며 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 작동을 구체적으로 설명한다.

기준 관절(10)에 설치된 구동 모터(1)가 구동축(2)의 풀리와 제1축(13)에 결합된 제1풀리(12)를 연결하는 벨트(3)를 시계 반대 방향으로 회전시킴으로써, 제1축(13)에 고정된 제1관절(20)이 기준 관절(10)로부터 시계 반대 방향으로 각운동한 다. 이와 같이 제1관절(20)이 시계 반대 방향으로 각운동하게 됨으로써, 제2축(15)에 결합된 제3풀리(18)와 기준 관절(10)에 고정된 제2풀리(11)를 연결하는 벨트(14)가 시계 방향으로 회전한다.

따라서 제3풀리(18)와 함께 제2축(15)에 결합된 제1기어(17)도 시계 방향으로 회전하고, 제1기어(17)와 연동되는 제2기어(18)는 시계 반대 방향을 회전하게 된다. 제3축(16)이 제2기어(18)와 함께 시계 반대 방향으로 회전하면서, 제3축(16)에 고정된 제2관절(30)을 시계 반대 방향으로 회전시킨다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 상기 특정 실시예에 한정되지 않으며, 당업자라면 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다. 따라서 본 발명 사상의 범위는 특정 실시예가 아닌 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 하부에서 바라본 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 로봇핸드 그리퍼의 관절 구조가 적용된 로봇핸드 그리퍼의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 구동모터 2: 구동축

3, 14: 벨트 10: 기준 관절

11: 제2풀리 12: 제1풀리

13: 제1축 15: 제2축

16: 제3축 17: 제1기어

18: 제3풀리 19: 제3기어

20: 제1관절 30: 제2관절

Claims (4)

1. 구동수단에 의해 회전하는 구동축이 설치된 기준 관절;

   상기 기준 관절과 일단이 제1축으로 결합되고, 상기 구동축의 회전력을 전달받아 상기 기준 관절에 대해 회전하는 제1관절; 및

   상기 제1관절의 다른쪽 단과 제3축으로 결합되고, 상기 제1관절의 회전에 연동되어 상기 제1관절에 대해 회전하되, 회전방향이 상기 제1관절과 같은 방향인 제2관절을 포함함으로써,

   한 개의 구동수단에 의해 두 개의 관절이 같은 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1관절이 상기 제1축에 체결된 제1풀리를 포함하며, 상기 제1풀리는 상기 구동축에 설치된 풀리와 벨트로 연결되어, 상기 제1관절이 상기 구동축의 회전력을 전달받아 회전하고,

   상기 제1축에 회전과 무관하게 체결되며 상기 기준 관절에 고정되어 있는 제2풀리와 상기 제1축과 상기 제3축의 사이에 자유롭게 회전하도록 형성된 제2축에 체결된 제3풀리가 벨트로 연결되어 상기 제1관절의 회전방향과 반대방향의 회전을 상기 제2축에 전달하며,

   상기 제2축에 체결된 제1기어와 연동하는 제2기어가 상기 제3축에 체결되어, 상기 제2축의 회전방향과 반대방향의 회전을 상기 제3관절에 전달하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 풀리들과 상기 기어들의 크기를 변경하여 로봇핸드 그리퍼의 동작 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇핸드 그리퍼의 관절구조.
4. 제1항 내지 제3항의 로봇핸드 그리퍼의 관절구조가 적용된 것을 특징으로 하는 로봇핸드 그리퍼.

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