KR20110111873A

KR20110111873A - 로봇 핸드

Info

Publication number: KR20110111873A
Application number: KR1020100031177A
Authority: KR
Inventors: 김성태; 임진환
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-10-12
Also published as: KR101167239B1

Abstract

본 발명은 물체와의 접촉 여부 즉, 부하의 크기에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동이 가능한 로봇 핸드에 관한 것으로, 손가락체결부재(1100)와; 손가락체결부재(1100)에 배열되어 설치되는 다수개의 제1로봇 손가락(1200)과; 다수개의 제1로봇 손가락(1200) 중 하나의 일측에 위치되도록 손가락체결부재(1100)에 설치되는 제2로봇 손가락(1300)으로 구성되며, 다수개의 제1로봇 손가락(1200)은 각각 제1마디(10)와, 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결되는 핀축(R)와, 핀축(R)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 종동링크(40)로 연결되는 제3마디(30)와, 제3마디(30)와 핀축(R)으로 연결되며 핀축(R)와 탄성링크(55)로 연결되는 마디 구동부(50)로 이루어지고, 제2로봇 손가락은 제1마디(10)와, 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결되는 핀축(R)와, 핀축(R)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 탄성링크(55)로 연결되는 마디 구동부(50)로 이루어지며, 마디 구동부(50)는 탄성링크(55)로 가해지는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 선택적으로 회동시켜 핀축(R)나 제1마디(10)가 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 핸드{Robotic hand}

본 발명은 로봇 핸드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체와의 접촉 여부 즉, 부하의 크기에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동(adaptive motion)이 가능한 로봇 핸드에 관한 것이다.

인간형 로봇(humanoid)은 인간과 유사한 행동을 가질 수 있도록 개발되고 있다. 인간형 로봇은 인간과 유사한 행동을 하기 위해 보다 정밀한 동작을 위한 로봇 핸드가 개발되고 있으며, 이러한 로봇 핸드는 보다 정밀한 동작을 위해 정교한 동작을 할 수 있는 로봇 손가락이 요구된다.

종래의 로봇 손가락을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이 종래의 로봇 손가락은 제1마디(1), 제2마디(2), 제3마디(160) 및 관절운동기구(4a,4b,4c,4d,4e)로 구성된다.

제1마디(110)는 상측에 힌지부(부재번호 미기재)가 형성되고 관절을 구동시키기 위한 구동력을 발생하는 모터(도시 않음)가 내측에 설치된다. 힌지부는 핀축(도면부호 미기재)이 설치되며, 이 핀축과 모터에 관절운동기구(4a,4b,4c,4d,4e)의 다수개의 베벨 기어(4a,4b)가 설치된다. 다수개의 베벨 기어(4a,4b)는 서로 교차되도록 설치되어 모터에서 발생된 구동력을 전달받는다. 이러한 다수개의 베벨 기어(4a,4b) 중 베벨 기어(4a)는 모터와 연결되어 모터에서 발생된 구동력을 전달받으며, 베벨 기어(4b)는 제1마디(1)의 핀축에 설치되어 제1마디(1)의 핀축을 회전시킨다. 제1마디(1)의 핀축이 회전되면 이 핀축의 양측에 각각 설치된 와이어링(wire ring)(2)이 베벨 기어(4b)와 연동되도록 회전된다.

제2마디(2)는 제1마디(1)의 핀축과 제3마디(3)의 핀축(도면부호 미기재)에 설치되어 제1마디(1)의 핀축의 회전에 연동되어 회동된다.

제3마디(3)는 핀축의 양측에 각각 회전부(4e)가 설치되며, 회전부(4e)는 와이어(4d)로 와이어링(4c)과 연결되며, 와이어(4d)는 회전력을 올바른 방향으로 전달하기 위하여 어긋난 형태로 연결된다. 와이어(4d)는 베벨 기어(4b)에 연동되어 회전되는 와이어링(4c)의 회전에 의해 회전되어 손끝 마디인 제3마디(3)를 회동시킨다. 즉, 제3마디(3)는 회전부(4e)에 연결된 와이어(4d)가 당겨지는 방향으로 회동되며, 제2마디(2)는 회전부(4e)와 힌지부의 핀축에 설치되어 제3마디(3)의 회동에 따라 종속적으로 이동하여 물체를 잡거나 해제하기 위한 굽힘과 펴짐 운동을 하게 된다.

로봇 핸드는 상기 동작을 하는 로봇 손가락이 다수개가 구비되어 이루어진다. 이러한 로봇 핸드는 다수개의 로봇 손가락을 구동하기 위해 각각의 로봇 손가락을 구동하기 위한 모터가 구비된다. 즉, 종래의 로봇 핸드는 서로 인접되는 로봇 손가락의 사이를 벌리거나 좁아지는 방향으로 회동시키기 위해 각각의 로봇 손가락에 구비되는 모터를 구동하여 물체를 파하거나 해제하게 된다.

상기 종래의 로봇 핸드는 로봇 손가락이 관절운동기구에 의해 제2마디와 제3마디가 연속적으로 회동됨으로 인해 물체와 로봇 손가락 기구 사이의 접촉 위치에 따라 손가락 기구의 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동(adaptive motion)이 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물체와의 접촉 여부 즉, 부하의 크기에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동(adaptive motion)이 가능한 로봇 핸드를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 적응형 운동이 가능하도록 함으로써 정밀한 동작이 가능한 로봇 핸드를 제공함에 있다.

본 발명의 로봇 핸드는 손가락체결부재와; 상기 손가락체결부재에 배열되어 설치되는 다수개의 제1로봇 손가락과; 상기 다수개의 제1로봇 손가락 중 하나의 일측에 위치되도록 상기 손가락체결부재에 설치되는 제2로봇 손가락으로 구성되며, 상기 다수개의 제1로봇 손가락은 각각 제1마디와, 상기 제1마디와 핀축으로 연결되는 제2마디와, 상기 제2마디와 핀축으로 연결되며 상기 제1마디와 종동링크로 연결되는 제3마디와, 상기 제3마디와 핀축으로 연결되며 상기 제2마디와 탄성링크로 연결되는 마디 구동부로 이루어지고, 상기 제2로봇 손가락은 제1마디와, 상기 제1마디와 핀축으로 연결되는 제2마디와, 상기 제2마디와 핀축으로 연결되며 상기 제1마디와 탄성링크로 연결되는 마디 구동부로 이루어지며, 상기 마디 구동부는 상기 탄성링크로 가해지는 부하의 크기에 따라 상기 제3마디나 상기 탄성링크를 선택적으로 회동시켜 상기 제2마디나 상기 제1마디가 각각 핀축을 중심으로 회동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇 핸드는 물체와의 접촉 여부 즉, 부하의 크기에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동이 가능하도록 함으로써 보다 정밀한 동작이 가능한 이점을 제공한다.

도 1은 종래의 로봇 손가락의 사시도,
도 2는 본 발명의 로봇 핸드의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 제1로봇 손가락의 분해 조립사시도,
도 4는 도 3에 도시된 마디 구동부의 분해 조립사시도,
도 5는 도 2에 도시된 제2로봇 손가락의 분해 조립사시도,
도 6은 도 5에 도시된 마디 구동부의 분해 조립사시도,
도 7 내지 도 11은 제1로봇 손가락의 동작 상태도.

이하, 본 발명의 로봇 핸드의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로봇 핸드는 도 2 및 도 3에서와 같이 손가락체결부재(1100), 다수개의 제1로봇 손가락(1200) 및 제2로봇 손가락(1300)으로 구성된다.

손가락체결부재(1100)는 본 발명의 로봇 핸드을 전반적으로 지지하며, 로봇 팔(도시 않음)과 연결된다. 다수개의 제1로봇 손가락(1200)은 각각 손가락체결부재(1100)에 배열되어 삽입되도록 설치되며, 제2로봇 손가락(1300)은 다수개의 제1로봇 손가락(1200) 중 하나의 일측에 위치되도록 손가락체결부재(1100)에 삽입되도록 설치되어 물체와의 접촉 여부 즉, 부하의 크기에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동을 하게 된다.

적응형 운동이 가능한 본 발명의 로봇 핸드의 각 구성을 보다 상세히 설명하면 다음가 같다.

손가락체결부재(1100)는 도 2에서와 같이 손바닥하우징(1110)과 손등부재(1120)로 구성된다. 손바닥하우징(1110)은 다수개의 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)이 배열되어 설치되며, 손등부재(1120)는 손바닥하우징(1110)에 체결되어 다수개의 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)을 커버하여 외부의 충격 등으로부터 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)을 보호하게 된다.

다수개의 제1로봇 손가락(1200)은 각각 3개의 마디(10,20,30)로 이루어져 사람 손의 엄지를 제외한 나머지 기능을 한다. 이러한 다수개의 제1로봇 손가락(1200)은 각각 제1마디(10), 제2마디(20), 제3마디(30) 및 마디 구동부(50)로 이루어진다. 제1마디(10)는 제1로봇 손가락(1200)의 끝단에 위치되도록 설치되며, 제2마디(20)는 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결되며, 제3마디(30)는 제2마디(20)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 종동링크(40)로 연결된다. 마디 구동부(50)는 제3마디(30)와 핀축(R)으로 연결되며 제2마디(20)와 탄성링크(55)로 연결되어 탄성링크(55)로 가해지는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 선택적으로 회동시켜 제2마디(20)와 종동링크(40)로 연결되는 제1마디(10)가 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 한다. 여기서, 부하는 본 발명의 로봇 손가락 기구가 잡을 물체를 지지하는 힘을 나타낸다.

제2로봇 손가락(1300)은 2개의 마디(10,30)로 이루어져 사람 손의 엄지의 기능을 하며, 다수개의 제1로봇 손가락(1200)을 바라보는 방향으로 설치된다. 이러한 제2로봇 손가락(1300)은 제1마디(10), 제3마디(30) 및 마디 구동부(50)로 이루어진다. 제1마디(10)는 제2로봇 손가락(1300)의 끝단에 설치되며, 제3마디(30)는 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결된다. 마디 구동부(50)는 제3마디(30)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 탄성링크(55)로 연결되어 탄성링크(55)로 가해지는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 선택적으로 회동시켜 제1마디(10)가 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 한다.

다수개의 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)에 각각 구비되는 제1마디(10), 제2마디(20), 제3마디(30) 및 마디 구동부(50)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1마디(10)는 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)의 끝단에 위치되도록 설치되는 것으로 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제2마디(20)에 핀축(R)으로 연결되며, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제3마디(30)에 핀축(R)으로 연결된다. 이러한 제1마디(10)는 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제3마디(30)와 종동링크(40)로 연결되어 종동링크(40)의 이동에 의해 연동되어 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동된다.

제2마디(20)는 제1로봇 손가락(1200)에 구비되는 것으로 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결되어 제3마디(30)의 회동이나 탄성링크(55)의 회동에 의해 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동된다. 제3마디(30)는 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제2마디(20)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 종동링크(40)로 연결되어 마디 구동부(40)에 의해 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동되며, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제3마디(30)는 제1마디(10)와 핀축(R)으로 연결되어 마디 구동부(50)에 의해 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동된다.

마디 구동부(50)는 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제3마디(30)와 핀축(R)으로 연결되며 제2마디(20)와 탄성링크(55)로 연결되어 제1마디(10), 제2마디(20) 및 제3마디(30)가 각각의 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동되도록 한다. 즉, 마디 구동부(50)는 탄성링크(55)로 가해지는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 선택적으로 회동시켜 제2마디(20)와 종동링크(40)로 연결되는 제1마디(10)가 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 한다. 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 마디 구동부(50)는 제3마디(30)와 핀축(R)으로 연결되며 제1마디(10)와 탄성링크(55)로 연결되어 제1마디(10) 및 제3마디(30)가 각각의 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동되도록 한다. 즉, 마디 구동부(50)는 탄성링크(55)로 가해지는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 선택적으로 회동되도록 한다. 여기서, 부하는 본 발명의 로봇 손가락 기구가 잡을 물체를 지지하는 힘을 나타낸다.

제1마디(10), 제2마디(20) 및 제3마디(30)가 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)에 적용 시 다소 차이가 있으므로 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)으로 나누어 상세한 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다수개의 제1로봇 손가락(1200)에 각각 적용되는 제1마디(10), 제2마디(20) 및 제3마디(30)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1마디(10)는 제1마디부재(11)와 제1조인트부재(12)로 구성된다. 제1마디부재(11)는 본 발명의 로봇 손가락 기구의 끝단에 위치되도록 설치되며, 제1조인트부재(12)는 제1마디부재(11)와 연장되도록 형성된다. 이러한 제1조인트부재(12)는 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(12a)이 형성되며, 안내홀(12a)의 일측에 종동링크(40)가 연결되는 연결홀(12b)이 형성된다. 제1조인트부재(12)는 핀축(R)으로 제2마디(20)와 연결된 상태에서 제3마디(30)와 종동링크(40)로 연결됨으로 인해 제2마디(20)가 회동하게 되면 이 회동에 의해 종동링크(40)에 의해 규제되어 핀축(R)을 중심으로 회동하게 된다.

제2마디(20)는 제2마디부재(21), 제2커버부재(22) 및 제2조인트부재(23)로 구성된다. 제2마디부재(21)는 핀축(R)이 삽입되어 설치되는 안내홈(21a)이 형성되고, 제2커버부재(22)는 핀축(R)이 삽입되어 설치되는 안내홈(22a)이 형성되며, 볼트와 같은 체결부재(B)에 의해 제2마디부재(21)에 체결된다. 제2마디부재(21) 및 제2커버부재(22)에 각각 형성되는 안내홈(21a,22a)은 서로 대향되도록 형성되어 핀축(R)이 삽입된다. 이 핀축(R)은 제1마디(10)가 연결된다. 제2조인트부재(23)는 제2마디부재(21)와 제2커버부재(22) 사이에 설치되도록 제2마디부재(21)에 연장되도록 형성된다.

제1조인트부재(23)는 제2마디부재(21)에 일체로 형성되며, 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(23a)이 형성된다. 안내홀(23a)에는 제3마디(30)가 연결되는 핀축(R)이 삽입 설치된다. 또한 안내홀(23a)의 일측에는 탄성링크(55)가 연결되는 연결홀(23b)이 형성되고 타측에는 종동링크(40)를 가이드하기 위한 캠홀(23c)이 형성된다. 캠홀(23c)은 종동링크(40)가 회동 시 종동링크(40)의 끝단을 안내하여 제1마디(10)의 회동을 안내한다.

제2마디부재(21)와 제2커버부재(22)는 각각에 핀축(R)이 삽입되어 설치되는 안내홈(21a,22a)이 형성되며, 제1조인트부재(23)는 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(23a)이 형성되어 각각의 핀축(R)을 통해 제1마디(10)와 제3마디(30)에 연결된다. 핀축(R)을 통해 제3마디(30)와 연결되는 제2마디(20)는 제3마디(30)의 회동이나 탄성링크(55)의 회동에 의해 회동되어 제1마디(10)를 회동시키게 된다.

제3마디(30)는 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)로 구성된다. 제3마디부재(31)는 마디 구동부(50)와 핀축(R)으로 연결되며, 제3커버부재(32)는 제3마디부재(31)와 체결된다. 이러한 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)는 각각에 핀축(R)이 삽입되는 안내홈(31a,32a)과 안내홀(31b,32b)이 형성되며, 안내홈(31a,32a)의 양측에 종동링크(40)와 탄성링크(55)를 가이드하기 위한 캠홈(31c,32c)이 형성된다. 캠홈(31c,32c)은 제2마디(20)와 제3마디(30)가 핀축(R)으로 연결되는 위치에 대응되도록 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)에 형성되어 종동링크(40)와 탄성링크(55)의 회동 시 각각의 끝단을 안내하게 된다. 종동링크(40)는 요크부재(31)와 링크부재(32)로 구성되어 핀축(R)을 통해 제1마디(10)와 제3마디(30)에 설치되어 제2마디(20)의 회전력을 제1마디(10)로 전달한다.

제2로봇 손가락(1300)에 적용되는 제1마디(10)와 제3마디(30)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1마디(10)는 제1마디부재(11)와 제1조인트부재(12)로 구성된다. 제1마디부재(11)는 본 발명의 로봇 손가락의 끝단에 위치되도록 설치되며, 제1조인트부재(12)는 제1마디부재(11)와 연장되도록 형성된다. 이러한 제1조인트부재(12)는 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(12a)이 형성되며, 안내홀(12a)의 일측에 탄성링크(55)가 연결되는 연결홀(12b)이 형성된다. 제1조인트부재(12)는 핀축(R)으로 제3마디(30)와 연결된 상태에서 제3마디(30)가 회동하게 되면 이 회동에 의해 핀축(R)을 중심으로 회동하게 된다.

제3마디(30)는 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)로 구성된다. 제3마디부재(31)는 마디 구동부(50)와 핀축(R)으로 연결되며, 제3커버부재(32)는 제3마디부재(31)와 체결된다. 이러한 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)는 각각에 제2마디(20)와 연결되는 핀축(R)이 삽입되는 안내홈(31a,32a)과 핀축(R)으로 제3마디(30)를 연결하우징(56)과 지지부재(54a)에 각각 연결하기 위한 안내홀(31b,32b)이 형성되며, 안내홈(31a,32a)의 일측에 탄성링크(55)를 가이드하기 위한 캠홈(31c,32c)이 형성된다. 캠홈(31c,32c)은 제2마디(20)와 제3마디(30)가 핀축(R)으로 연결되는 위치에 대응되도록 제3마디부재(31)와 제3커버부재(32)에 형성되어 탄성링크(55)의 회동 시 탄성링크(55)의 끝단을 안내하게 된다.

제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)에 적용되는 마디 구동부(50)는 연결고리부재(51), 틸트운동기구(52), 구동링크(53), 적응형 운동기구(54) 및 연결하우징(56)으로 구성된다.

연결고리부재(51)는 제3마디(30)에 설치되며, 틸트운동기구(52)는 연결고리부재(51)에 삽입 설치되어 틸트(tilt)운동을 발생시킨다. 구동링크(53)는 틸트운동기구(52)와 연결되어 전진과 후진운동을 하며, 적응형 운동기구(54)는 연결고리부재(51)의 내측에 설치되며 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 구동링크(53)와 제2마디(20)와 연결되고 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제1마디(10)와 연결된다. 탄성링크(55)는 적응형 운동기구(54)와 제3마디(30)에 연결되며, 연결하우징(56)은 틸트운동기구(52)와 핀축(R)으로 연결된다. 적응형 운동기구(54)는 부하의 크기에 따라 제3마디(30)를 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 하거나 탄성링크(55)를 구동시켜 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제2마디(20) 및 제1마디(10)가 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 하고, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제1마디(10)가 핀축(R)을 중심으로 회동되도록 한다.

상기 마디 구동부(50)의 구성 중 틸트운동기구(52), 적응형 운동기구(54) 및 탄성링크(55)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

틸트운동기구(52)는 회전구동원(52a), 경사부재(52b), 틸트운동부재(52c) 및 운동방향전환부재(52d)로 구성된다.

회전구동원(52a)은 모터가 사용되어 회전력을 발생시킨다.

경사부재(52b)는 회전구동원(52a)에 연결되어 회전되며, 회전판(111), 안내돌기(112) 및 경사면돌기(113)로 구성된다. 회전판(111)은 회전구동원(52a)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되며, 안내돌기(112)는 회전판(111)에 연장되도록 형성되며 회전구동원(52a)과 연결되어 회전구동원(52a)에서 발생된 회전력을 회전판(111)으로 전달한다. 경사면돌기(113)는 회전판(111)에 경사지도록 형성되며 틸트운동부재(52c)가 삽입되는 안내홈(113a)이 형성된다.

틸트운동부재(52c)는 경사부재(52b)에 연결되며 연결고리부재(51)에 관통되도록 삽입 설치되어 경사부재(52b)에 의해 틸트운동을 하며, 안내돌기(121)와 안내홀부재(122)로 구성된다. 안내돌기(121)는 경사면돌기(113)에 형성된 안내홈(113a)에 삽입되며, 안내홀부재(122)는 안내돌기(121)에 형성되며 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(122a)이 형성된다.

운동방향전환부재(52d)는 틸트운동부재(52c)와 구동링크(53)가 각각 연결되어 틸트운동부재(52c)의 틸트운동을 구속시켜 구동링크(53)가 전진 및 후진운동되도록 하며, 박스형부재(131)와 요크부재(132)로 구성된다.

박스형부재(131)는 운동방향전환부재(52d)는 일단이 개방되며, 베이스부재(131a)와 베이스부재(131a)의 가장자리를 따라 형성되는 다수개의 측면부재(131b)로 이루어진다. 다수개의 측면부재(132b)는 각각 틸트운동부재(52c)와 연결하우징(56)이 연결되는 핀축(R)이 삽입되는 다수개의 안내홀(132c)이 형성되며, 다수개의 안내홀(132c)은 각각 다수개의 측면부재(132b)에 서로 교차되는 방향으로 형성된다. 요크부재(132)는 박스형부재(131)에 형성되며 구동링크(53)를 연결하기 위한 핀축(R)이 삽입되는 안내홀(132a) 형성된다.

박스형부재(131)의 사각형으로 이루어지는 베이스부재(131a)의 가장자리에 형성되는 측면부재(131b)는 4개 구비되며, 각각의 측면부재(131b)는 하나의 안내홀(132a)이 형성된다. 이와 같이 베이스부재(131a)가 사각형으로 이루어짐으로써 측면부재(131b)에 형성되는 안내홀(132a)은 서로 교차되는 방향으로 형성된다. 이와 같이 교차되는 방향으로 형성되는 4개의 안내홀(132a) 중 2개는 핀축(R)을 통해 연결하우징(56)에 형성된 안내홀(56a)과 연결되어 구속된다. 2개의 안내홀(132a)에 의해 박스형부재(131)는 틸트운동부재(52c)의 틸트운동을 구속하여 요크부재(132)에 연결된 구동링크(53)가 전진 및 후진운동되도록 운동방향을 변경시켜 준다.

적응형 운동기구(54)는 지지부재(54a)와 스톱퍼(54b)로 구성된다.

지지부재(54a)는 연결고리부재(51)의 내측에 설치되며 구동링크(53)와 탄성링크(55)가 각각 연결되고, 스톱퍼(54b)는 연결고리부재(51)의 내측에 설치되어 지지부재(54a)가 탄성링크(55)의 탄성력에 의해 이동되는 것을 방지한다. 스톱퍼(54b)에 의해 지지되는 지지부재(54a)는 탄성링크용 안내돌기(141), 제3마디용 안내돌기(142) 및 안내홀(143)이 형성된다.

탄성링크용 안내돌기(141)는 탄성링크부재(55a)가 연결되며, 제3마디용 안내돌기(142)는 탄성링크용 안내돌기(141)와 이격되도록 형성되며 제3마디(30)에 형성된 안내홀(31b,32b)에 핀축(R)으로 제3마디(30)가 연결된다. 탄성링크용 안내돌기(141)와 탄성링크부재(55a) 사이나 제3마디용 안내돌기(142)와 제3마디(30) 사이에는 각각의 탄성링크부재(55a)나 제3마디(30)가 원활하게 구름 회전운동되도록 베어링(R2)이 삽입 설치된다. 안내홀(143)은 탄성링크용 안내돌기(141)와 제3마디용 안내돌기(142) 사이에 형성되어 구동링크(53)가 연결되는 핀축(R)이 삽입되어 설치된다. 핀축(R)에 삽입 설치되는 구동링크(53)가 전전이나 후진운동을 하면 지지부재(54a)는 회동하게 된다.

지지부재(54a)는 부하가 없을 때 즉, 본 발명의 로봇 핸드가 물체를 잡지 않을 때 구동링크(53)의 전전이나 후진운동에 따라 회동되어 제3마디용 안내돌기(142)에 연결된 제3마디(30)를 회동시키게 된다. 제3마디(30)는 핀축(R)과 와셔(W)로 연결하우징(56)에 연결되며, 이 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동하여 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제2마디(20)와 제1마디(10)를 회동시키며, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제1마디(10)를 회동시키게 된다. 여기서, 제3마디(30)는 안내홀(31b,32b)에 연결되는 핀축(R)이 연결하우징(56)에 형성된 안내홀(도시 않음)에 연결되어 핀축(R)을 중심축으로 하여 회동하게 된다.

반대로, 부하가 있고 이 부하가 탄성링크(55)의 탄성부재(55b)의 탄성력 보다 큰 경우에 지지부재(54a)는 구동링크(53)의 전전이나 후진운동에 따라 제3마디용 안내돌기(142)를 중심축으로 회동하게 된다. 즉, 지지부재(54a)는 스톱퍼(54b)와 멀어지는 방향으로 이동하여 제3마디(30)의 회동은 정지된 상태에서 탄성링크용 안내돌기(141)에 연결된 탄성링크부재(55a)를 회동시켜 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 제2마디(20)와 제1마디(10)를 회동시키며, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에 제1마디(10)를 회동시키게 된다.

탄성링크(55)는 탄성링크부재(55a)와 탄성부재(55b)로 구성된다.

탄성링크부재(55a)는 적응형 운동기구(54)의 지지부재(54a)에 형성된 탄성링크용 안내돌기(141)에 삽입되어 설치되며, 탄성부재(55b)는 탄성링크부재(55a)와 제3마디(30)에 볼트와 같은 체결부재(B)로 연결되어 지지부재(54a)가 스톱퍼(54d)에 지지되도록 탄성력을 제공한다. 이러한 탄성부재(55b)는 압축 스프링이 사용되어 탄성링크부재(55a)가 연결된 지지부재(54a)를 스톱퍼(54d)와 접하는 방향으로 탄성력을 제공하여 지지하게 된다. 부하가 있고 이 부하가 탄성부재(55b)의 탄성력 보다 큰 경우 즉, 제3마디(30)가 회동을 못하는 경우에 구동링크(53)의 전전이나 후진운동에 따라 지지부재(54a)는 탄성부재(55b)의 탄성력을 이기고 스톱퍼(54d)로부터 멀어지는 방향으로 회동되어 탄성링크부재(55a)를 회동시킨다. 이상의 본 발명의 로봇 손가락 기구에 사용되는 와셔(W)는 스트러스 와셔가 사용된다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 로봇 핸드 동작을 첨부된 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 7 내지 도 11은 제1로봇 손가락(1200)의 동작 상태를 나타낸 도이며, 도 7은 제1로봇 손가락(1200)이 동작이 정지된 초기 동작 상태를 나타낸다.

초기 상태에서 본 발명의 로봇 핸드를 구동하기 위해 마디 구동부(50)의 틸트운동기구(52)에 구비되는 회전구동원(52a)을 구동시킨다. 회전구동원(52a)이 회전되면 회전구동원(52a)에 연결된 경사부재(52b)가 도 8에서와 같이 Z축을 회전 중심축으로 화살표(a1) 방향으로 회전된다. 경사부재(52b)는 경사면돌기(113)에 형성된 안내홈(113a)에 설치된 틸트운동부재(52c)를 도 8에 도시된 화살표(a2) 방향으로 틸트운동시킨다. 틸트운동부재(52c)는 운동방향전환부재(52d)와 연결되어 구동링크(53)와 구동시킨다. 운동방향전환부재(52d)는 틸트운동부재(52c)의 틸트운동을 구속시켜 운동방향전환부재(52d)에 연결된 구동링크(53)가 도 8에 도시된 화살표(b3) 방향으로 전진 및 후진운동되도록 한다. 구동링크(53)는 적응형 운동기구(54)는 지지부재(54a)에 연결되어 부하의 유무에 따라 제3마디(30)나 탄성링크(55)를 회동시키게 된다.

본 발명의 로봇 핸드가 물체를 잡지 않는 무부하인 경우에 다수개의 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)에 각각 구비되는 지지부재(54a)는 탄성부재(55b)의 탄성력에 의해 스톱퍼(54d)에 지지된 상태에서 도 8 및 도 9에 도시된 화살표(a4,a5) 방향을 따라 회동된다. 지지부재(54a)가 회동되면 지지부재(54a)와 연결된 제3마디(30)는 연결하우징(56)에 핀축(R)에 연결됨으로 인해 구동링크(53)의 이동방향에 따라 핀축(R) 즉, 도 8 및 도 9에 도시된 회전중심축(C)을 회전축으로 하여 회동하게 된다.

구동링크(53)를 후진시키는 방향으로 이동하게 되면 이에 따라 제3마디(30)가 회전하게 되고, 제3마디(30)가 회전되면 제3마디(30)의 회전에 의해 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 탄성링크부재(55a)로 연결되어 구속되는 제2마디(20)가 회동하게 되며, 제2마디(20)가 회동하게 되면 제2마디(20)와 제1마디(10) 사이에 연결되어 있는 종동링크(40)에 구속되는 제1마디(20)가 회동하게 된다. 제3마디(30)가 회전되는 경우에 제2로봇 손가락(1300)의 경우에는 제3마디(30)의 회전에 의해 탄성링크부재(55a)로 연결되어 구속되는 제1마디(10)가 회동하게 된다. 이러한 제3마디(30), 제2마디(20) 및 제1마디(10)는 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되어 본 발명의 로봇 핸드에 구비되는 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)이 오므려져 물체를 잡는 동작을 하게 된다. 반대로 펴는 동작은 구동링크(53)를 전진시키는 방향으로 이동하게 되면 제3마디(40), 제2마디(20) 및 제1마디(10)가 각각 펴져 물체를 놓게 된다.

본 발명의 로봇 핸드가 물체를 잡는 부하가 있는 상태, 즉, 제3마디(30)가 정지되는 상태일 때 구동링크(53)를 후진시키는 방향으로 이동하게 되면 탄성부재(55b)는 도 10 및 도 11에 각각 도시된 화살표(a6,a8) 방향으로 늘어나게 되고, 이 늘어난 길이만큼 지지부재(54a)는 도 10 및 도 11에 각각 도시된 화살표(a7,a9) 방향으로 이동하게 된다. 즉, 지지부재(54a)는 스톱퍼(54b)와 멀어지는 방향으로 이동하게 되고, 이 이동에 의해 지지부재(54a)는 제3마디용 안내돌기(142)를 중심축으로 회동하여 지지부재(54a)에 연결된 탄성링크부재(55a)를 회동시킨다.

탄성링크부재(55a)가 회동하게 되면 제1로봇 손가락(1200)의 경우에 탄성링크부재(55a)와 연결된 제2마디(20)가 탄성링크부재(55a)에 의해 구속되어 회동하게 된다. 제2마디(20)가 회동하게 되면 제2마디(20)와 제1마디(10) 사이에 연결되어 있는 종동링크(40)에 구속되는 제1마디(20)가 회동하게 된다. 또한, 제2로봇 손가락(1300)의 경우에는 탄성링크부재(55a)가 회동하게 되면 탄성링크부재(55a)와 연결된 제1마디(10)가 탄성링크부재(55a)에 의해 구속되어 회동하게 된다. 이러한 제3마디(30), 제2마디(20) 및 제1마디(10)는 각각 핀축(R)을 중심으로 회동되어 본 발명의 로봇 손가락 기구가 오므리는 동작을 하게 된다. 반대로 펴는 동작은 구동링크(53)를 전진시키는 방향으로 이동하게 되면 3마디(40), 제2마디(20) 및 제1마디(10)는 각각 회동되어 펴지게 된다.

이상과 같은 본 발명의 로봇 핸드는 다수개의 제1로봇 손가락(1200)과 제2로봇 손가락(1300)이 각각 물체가 있는 경우와 없는 경우 각 제1 내지 제3마디(10,20,40)가 다르게 동작되도록 함으로써 적응형 운동이 가능하게 되어 보다 정밀한 동작을 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 로봇 핸드는 자동화 기기나 인간형 로봇 산업 분야에 적용할 수 있다.

10: 제1마디 11: 제1마디부재
12: 제1조인트부재 20: 제2마디
21: 제2마디부재 22: 제2커버부재
23: 제2조인트부재 30: 제3마디
31: 제3마디부재 32: 제3커버부재
40: 종동링크 50: 마디 구동부
51: 연결고리부재 52: 틸트운동기구
53: 구동링크 54: 적응형 운동기구
55: 탄성링크 56: 연결하우징
1100: 손가락체결부재 1200: 제1로봇 손가락
1300: 제2로봇 손가락

Claims

손가락체결부재와;
상기 손가락체결부재에 배열되어 설치되는 다수개의 제1로봇 손가락과;
상기 다수개의 제1로봇 손가락 중 하나의 일측에 위치되도록 상기 손가락체결부재에 설치되는 제2로봇 손가락으로 구성되며,
상기 다수개의 제1로봇 손가락은 각각 제1마디와, 상기 제1마디와 핀축으로 연결되는 제2마디와, 상기 제2마디와 핀축으로 연결되며 상기 제1마디와 종동링크로 연결되는 제3마디와, 상기 제3마디와 핀축으로 연결되며 상기 제2마디와 탄성링크로 연결되는 마디 구동부로 이루어지고, 상기 제2로봇 손가락은 제1마디와, 상기 제1마디와 핀축으로 연결되는 제2마디와, 상기 제2마디와 핀축으로 연결되며 상기 제1마디와 탄성링크로 연결되는 마디 구동부로 이루어지며, 상기 마디 구동부는 상기 탄성링크로 가해지는 부하의 크기에 따라 상기 제3마디나 상기 탄성링크를 선택적으로 회동시켜 상기 제2마디나 상기 제1마디가 각각 핀축을 중심으로 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 손가락체결부재는 다수개의 제1로봇 손가락과 제2로봇 손가락이 배열되어 설치되는 손바닥하우징과,
상기 손바닥하우징에 체결되어 다수개의 제1로봇 손가락과 제2로봇 손가락을 커버하는 손등부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 마디 구동부는 상기 제3마디에 설치되는 연결고리부재와;
상기 연결고리부재에 삽입되어 설치되는 틸트운동기구와;
상기 틸트운동기구와 연결되어 전진과 후진운동을 하는 구동링크와;
상기 연결고리부재의 내측에 설치되며 상기 구동링크와 상기 제2마디나 상기 제1마디와 연결되는 적응형 운동기구와;
상기 적응형 운동기구와 상기 제3마디에 연결되는 탄성링크와;
상기 틸트운동기구와 핀축으로 연결되는 연결하우징으로 구성되며,
상기 적응형 운동기구는 부하의 크기에 따라 상기 제3마디를 핀축을 중심으로 회동되도록 하거나 상기 탄성링크를 구동시켜 상기 제2마디나 제1마디가 각각 핀축을 중심으로 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제3항에 있어서, 상기 틸트운동기구는 회전구동원과;
상기 회전구동원에 연결되어 회전하는 경사부재와,
상기 경사부재에 연결되며 상기 연결고리부재에 관통되도록 삽입 설치되어 틸트운동을 하는 틸트운동부재와;
상기 틸트운동부재와 상기 구동링크가 각각 연결되어 틸트운동부재의 틸트운동을 구속시켜 상기 구동링크가 전진 및 후진운동되도록 하는 운동방향전환부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제4항에 있어서, 상기 회전구동원은 모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제4항에 있어서, 상기 경사부재는 회전판과;
상기 회전판에 연장되도록 형성되며 회전구동원과 연결되는 안내돌기와;
상기 회전판에 경사지도록 형성되며 상기 틸트운동부재가 삽입되는 안내홈이 형성된 경사면돌기로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제4항에 있어서, 상기 틸트운동부재는 안내돌기와;
상기 안내돌기에 형성되며 핀축이 삽입되는 안내홀이 형성되는 안내홀부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제4항에 있어서, 상기 운동방향전환부재는 일단이 개방된 박스형부재와;
상기 박스형부재에 형성되며 상기 구동링크를 연결하기 위한 핀축이 삽입되는 안내홀이 형성되는 요크부재로 구성되며,
상기 박스형부재는 베이스부재와, 상기 베이스부재의 가장자리를 따라 형성되는 다수개의 측면부재로 이루어지며, 상기 측면부재는 상기 틸트운동부재와 연결하우징이 연결되는 핀축이 각각 삽입되는 다수개의 안내홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제3항에 있어서, 상기 적응형 운동기구는 상기 연결고리부재의 내측에 설치되며 구동링크와 탄성링크가 각각 연결되는 지지부재와;
상기 연결고리부재의 내측에 설치되어 상기 지지부재가 탄성링크의 탄성력에 의해 이동되는 것을 방지하는 스톱퍼로 구성되며,
상기 지지부재는 탄성링크부재가 연결되는 탄성링크용 안내돌기가 형성되고, 상기 탄성링크용 안내돌기와 이격되도록 제3마디에 연결되는 제3마디용 안내돌기가 형성되며, 상기 탄성링크용 안내돌기와 상기 제3마디용 안내돌기 사이에 구동링크가 연결되는 핀축이 삽입되는 안내홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제3항에 있어서, 상기 탄성링크는 적응형 운동기구의 지지부재에 형성된 탄성링크용 안내돌기에 삽입되어 설치되는 탄성링크부재와;
상기 탄성링크부재와 연결되어 지지부재가 스톱퍼에 지지되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.
제10항에 있어서, 상기 탄성부재는 압축 스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 로봇의 손가락 기구.