KR20110124925A - 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템 - Google Patents

로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템 Download PDF

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KR20110124925A
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Abstract

본 발명의 로봇용 관절 모듈은, 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크 중 하나의 링크에 결합되는 제1 하우징; 한 쌍의 링크 중 다른 하나의 링크에 결합되되 제1 하우징에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징; 및 일단부는 제1 하우징의 내측에 배치되고, 회전축이 회전 가능하게 배치되는 타단부는 제2 하우징의 내측에 배치되며, 회전축의 회전 시 제1 하우징에 대하여 제2 하우징을 상대 회전시키는 구동부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있고, 또한 제1 하우징 및 제2 하우징의 연결 부분에 구동부의 중앙 부분의 위치됨으로써 무게 밸런스를 전체적으로 맞출 수 있으며 이에 따라 백래쉬 등의 부작용이 발생되지 않아 관절 부분의 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있다.

Description

로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템{Joint module for robot and joint system for robot having the same}
본 발명은, 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있고 또한 무게 밸런스를 맞춤으로써 동작의 정밀성을 향상시킬 수 있는 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 산업용 로봇 및 서비스용 로봇 등이 개발되어 산업 분야 또는 서비스 분야 등에서 용도에 맞게 사용되고 있다. 로봇은 단순 작업뿐만 아니라 고도의 작업까지도 정확하면서도 신속하게 수행할 수 있어 사용이 점점 증가되고 있으며, 아울러 최근에는 지능을 구비한 지능 로봇에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있으며 어느 정도의 성과를 거두고 있는 실정이다.
한편 다양한 로봇의 종류 중 서비스용 로봇은 관절 메커니즘 설계 기술 분야에 속하며, 따라서 관절 메커니즘의 연구의 핵심이다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 구동 장치가 로봇의 관절 부분에 체결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 구동 장치가 로봇의 관절 부분에 체결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 일 실시예에 따른 로봇은, 링크(1, 2)들을 구비하며, 하나의 링크(1)에 대해 다른 하나의 링크(2)가 회전 동작할 수 있도록 구동부(3)가 장착된다. 여기서, 구동부(3)는 BLDC 모터(Brushless DC electric motor) 또는 DC 모터로 마련되는데, 이러한 모터들은 축 방향 길이가 상당히 길기 때문에 링크(1)의 측부로 돌출될 수 있으며, 이에 따라 로봇의 관절 부분의 무게 밸런스가 맞지 않을 뿐만 아니라 로봇 관절의 설계 시 관절 부분의 사이즈를 확대시키는 등의 구조적인 문제를 발생시킬 수 있다.
이에, 도 2에 도시된 바와 같이, 링크(11)와 링크(12)는 베벨 기어(13)에 의해 연결되고, 베벨 기어(13)와 맞물림 결합되는 모터(14)가 링크(11, 12)들 중 하나에서 링크(12)의 높이 방향(도 2 기준)으로 장착되도록 함으로써, 전술한 문제점을 해결하고자 하였다.
그런데, 이와 같이 로봇의 관절 부분을 연결하는 방법의 경우, 로봇 관절의 구동 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 설계가 용이하지 않으며, 이로 인해 설계 비용 또는 제작 비용이 늘어나는 문제점이 있다. 또한, 이러한 연결 방법이 경우, 백래쉬(backlash)가 증가되어 로봇의 동작 정밀도를 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 로봇의 관절 부분의 무게 밸런스를 유지시키면서, 사이즈가 확대되는 것을 저지할 수 있고, 또한 로봇의 관절 부분의 동작 정밀도를 향상시킬 수 있는 로봇용 관절 모듈의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있는 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 제1 하우징 및 제2 하우징의 연결 부분에 구동부의 중앙 부분의 위치됨으로써 무게 밸런스를 전체적으로 맞출 수 있으며, 이에 따라 백래쉬 등의 부작용이 발생되지 않아 관절 부분의 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있는 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 구동부가 제1 하우징 및 제2 하우징의 대응되는 사이즈를 가짐으로써 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있는 로봇용 관절 모듈 및 그를 구비한 로봇용 관절 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈은, 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크 중 하나의 링크에 결합되는 제1 하우징; 상기 한 쌍의 링크 중 다른 하나의 링크에 결합되되 상기 제1 하우징에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징; 및 일단부는 상기 제1 하우징의 내측에 배치되고, 회전축이 회전 가능하게 배치되는 타단부는 상기 제2 하우징의 내측에 배치되며, 상기 회전축의 회전 시 상기 제1 하우징에 대하여 상기 제2 하우징을 상대 회전시키는 구동부;를 포함하며, 이러한 구성에 의해서, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있고, 또한 제1 하우징 및 제2 하우징의 연결 부분에 구동부의 중앙 부분의 위치됨으로써 무게 밸런스를 전체적으로 맞출 수 있으며 이에 따라 백래쉬 등의 부작용이 발생되지 않아 관절 부분의 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있다.
상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 연결 부분과, 상기 구동부의 중앙 부분은 상호 대응되는 것이 바람직하다.
상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 사이에 배치되되 일부분이 상기 제2 하우징의 내부로 삽입되도록 마련되는 모터 수용부를 더 포함하며, 상기 모터 수용부 및 상기 제1 하우징의 내부 수용 공간에 상기 구동부가 장착되되 상기 회전축은 상기 모터 수용부로부터 노출되어 상기 제2 하우징의 내측에 배치될 수 있다.
상기 로봇용 관절 모듈은, 상기 제2 하우징의 내측에 마련되며, 상기 회전축과 상기 제2 하우징을 연결시켜 상기 회전축의 회전 시 상기 제2 하우징의 동시 회전이 가능하도록 하는 연결 샤프트를 더 포함할 수 있다.
상기 로봇용 관절 모듈은, 상기 연결 샤프트를 감싸도록 상기 제2 하우징의 내측에 마련되어 상기 연결 샤프트의 회전 동작을 지지하는 적어도 하나의 베어링; 및 상기 적어도 하나의 베어링을 감싸도록 상기 제2 하우징의 내측에 마련되되 상기 모터 수용부에 고정 결합되는 베어링 수용부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 베어링은, 볼 베어링(ball bearing); 및 상기 볼 베어링에 인접하게 마련되는 트러스트 베어링(thrust bearing)을 포함할 수 있으며, 따라서 회전축에 가해지는 횡방향(회전축의 길이 방향의 가로 방향) 또는 종방향(회전축의 길이 방향)의 외력을 견딜 수 있다.
상기 로봇용 관절 모듈은, 상기 구동부의 구동을 제어함으로써 상기 제1 하우징에 대한 상기 제2 하우징의 회전 동작을 제어하는 모터 컨트롤러; 및 외부의 메인 컨트롤러와의 교신을 통하여서 상기 모터 컨트롤러를 구동시키기 위한 정보를 전달하는 교신부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템은, 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크 중 하나의 링크에 결합되는 제1 하우징과, 상기 한 쌍의 링크 중 다른 하나의 링크에 결합되되 상기 제1 하우징에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징과, 일단부는 상기 제1 하우징의 내측에 배치되고 회전축이 회전 가능하게 배치되는 타단부는 상기 제2 하우징의 내측에 배치되며, 상기 회전축의 회전 시 상기 제1 하우징에 대하여 상기 제2 하우징을 상대 회전시키는 구동부를 각각 포함하는 복수의 로봇용 관절 모듈; 및 상기 복수의 로봇용 관절 모듈 중 상호 인접한 로봇용 관절 모듈끼리 상호 연결하는 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상호 결합되는 상기 로봇용 관절 모듈들 중 어느 하나에 마련되는 삽입홈; 및 상기 로봇용 관절 모듈들 중 다른 하나에 돌출 형성되어 상기 삽입홈에 삽입되는 돌출돌기를 포함할 수 있다.
또는, 상기 연결부는, 상기 로봇용 관절 모듈들 중 어느 하나에 고정 결합되는 결합 부분; 및 상기 결합 부분의 직교 방향으로 마련되어 다른 하나의 상기 로봇용 관절 모듈의 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 사이에 개재되되, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징 중 어느 하나에 결합되는 개재 부분을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 하우징 및 제2 하우징의 연결 부분에 구동부의 중앙 부분의 위치됨으로써 무게 밸런스를 전체적으로 맞출 수 있으며, 이에 따라 백래쉬 등의 부작용이 발생되지 않아 관절 부분의 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 구동부가 제1 하우징 및 제2 하우징의 대응되는 사이즈를 가짐으로써 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 구동 장치가 로봇의 관절 부분에 체결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 구동 장치가 로봇의 관절 부분에 체결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈의 개략적인 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 로봇용 관절 모듈의 내부 투영 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 구성 중 일부가 결합된 분해 사시도이다.
도 7은은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈이 복수 개 결합된 로봇용 관절 시스템의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다.
이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈의 개략적인 구성을 도시한 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 로봇용 관절 모듈의 내부 투영 사시도이고, 도 5는 도 4의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 구성 중 일부가 결합된 분해 사시도이고, 도 7은은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈이 복수 개 결합된 로봇용 관절 시스템의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈(110)은, 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크(101, 102, 도 3 참조) 중 하나의 링크(101)에 결합되는 제1 하우징(120)과, 한 쌍의 링크(101, 102) 중 다른 하나의 링크(102)에 결합되며 제1 하우징(120)에 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징(130)과, 일단부는 제1 하우징(120)의 내측에 배치되고 회전축(141)이 상대 회전 가능하게 배치되는 타단부는 제2 하우징(130)의 내측에 배치되며 회전축(141)의 회전 시 제1 하우징(120)에 대하여 제2 하우징(130)을 상대 회전시키는 구동부(140)를 포함한다.
이러한 구성에 의해서, 구동부(140)의 구동 시 제1 하우징(120)에 대하여 제2 하우징(130)은 상대 회전할 수 있으며, 이에 따라 로봇의 관절 부분을 형성하는 링크(101, 102)의 회전 동작이 이루어질 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저, 제1 하우징(120)은, 육면체 형상으로 마련되되 그 내측에는 구동부(140)가 부분적으로 삽입될 수 있도록 수용 공간이 형성되고, 제2 하우징(130)을 향하는 방향으로는 개구 부분이 형성되어 있다.
이러한 제1 하우징(120)에는 구동부(140)의 대략 절반 부분이 삽입되고, 또한 구동부(140)의 나머지 절반 부분은 제2 하우징(130)의 내측에 배치되는데, 이러한 결합 구조에 따라 무게 쏠림 현상이 발생되는 것을 저지할 수 있으며, 따라서 제1 하우징(120)에 대한 제2 하우징(130)의 회전 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있다.
제2 하우징(130)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 하우징(120)에 회전 가능하게 결합되어 구동부(140)의 구동 시 제1 하우징(120)에 대해 상대 회전할 수 있다. 이러한 제2 하우징(130)은 제1 하우징(120)의 형상에 대응되는 형상을 갖는다. 즉, 제1 하우징(120)을 향하는 방향으로 개구 부분이 형성되고 그에 반대되는 일벽에는 구동부(140)의 회전축(141)을 제2 하우징(130)에 고정시키기 위한 다수의 고정홀(133)들이 관통 형성되어 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 구동부(140)의 일단부는 제1 하우징(120)의 내측에 배치되고, 구동부(140)의 타단부는 제2 하우징(130)의 내측에 배치되는 구성을 갖되, 구동부(140)의 회전축(141)의 회전 시 제1 하우징(120)에 대해서 제2 하우징(130)이 회전되기 위해서는 구동부(140)를 제1 하우징(120)에 고정시키고, 또한 구동부(140)의 회전축(141)을 제2 하우징(130)에 고정시키기 위한 구성이 요구된다.
이에 본 실시예의 로봇용 관절 모듈(110)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)의 사이에 배치되되 일부분이 제2 하우징(130)의 내측으로 삽입되도록 마련되는 모터 수용부(150)와, 제2 하우징(130)의 내측에 배치되며 모터 수용부(150)를 관통한 회전축(141)과 제2 하우징(130)을 고정 연결시키며 이에 따라 회전축(141)의 회전 시 회전축(141)과 함께 제2 하우징(130)의 동시 회전이 가능하도록 하는 연결 샤프트(160)를 더 포함한다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연결 샤프트(160)를 감싸도록 제2 하우징(130)의 내측에 마련되어 연결 샤프트(160)의 회전 동작을 지지하는 한 쌍의 베어링(165)과, 베어링(165)들을 감싸도록 제2 하우징(130)의 내측에 마련되되 모터 수용부(150)에 고정 결합되는 베어링 수용부(170)를 더 포함할 수 있다.
전술한 각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저, 모터 수용부(150)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구동부(140)의 주요 부분인 본체(142)가 삽입되어 고정되는 부분으로서, 제1 하우징(120)에 고정 결합되는 고정부재(151)와, 고정부재(151)와 일체로 형성되며 제2 하우징(130)의 내측에 삽입되는 원통형의 삽입부재(153)를 포함한다.
고정부재(151)는 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)에 개재되는 부분으로서, 제2 하우징(130)에 스크루(157) 등을 이용하여 고정 결합된다.
삽입부재(153)는 구동부(140)의 본체(142) 중 대략 절반 부분이 삽입된다. 다만, 본체(142)의 일측에 회전 가능하게 마련된 회전축(141)은 삽입부재(143)에 관통 형성된 관통홀(154)에 관통 결합되어 제2 하우징(130)의 내측으로 노출된다.
이때, 모터 수용부(150) 및 제1 하우징(120) 내에서 구동부(140)의 위치가 견고히 유지되도록 하기 위하여, 삽입부재에는 다수의 스크루홀(156)이 형성되고 또한 구동부(140)의 본체(142)에는 스크루홀(156)에 대응되는 스크루홈(144)이 마련됨으로써 모터 수용부(150)와 구동부(140)는 스크루 결합될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 회전축(141)의 회전 시 제1 하우징(120) 및 그에 결합된 모터 수용부(150)는 그 상태를 그대로 유지하되 제2 하우징(130)은 제1 하우징(120)에 대해 상대 회전한다. 이를 위해, 회전축(141)과 제2 하우징(130)은 후술할 연결 샤프트(160)에 의해 연결된다.
본 실시예의 연결 샤프트(160)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(141)의 관통되어 고정 결합되는 축 결합홀(161)이 중앙에 관통 형성되고 제2 하우징(130)을 향하는 단부에는 제2 하우징(130)의 고정홀(133)을 관통한 스크루(135)가 고정 결합되는 고정홈(163)들이 형성되어 있다. 다시 말해, 연결 샤프트(160)는 회전축(141)의 회전 동작을 제2 하우징(130)에 전달하는 역할을 하는 부분이다.
따라서 회전축(141)이 회전할 때 회전축(141)의 회전 정도와 동일하게 제2 하우징(130)은 회전할 수 있으며, 이에 따라 로봇의 관절 부분을 형성하는 링크(101, 102)를 원하는 회전 각도만큼 회전 동작시킬 수 있다.
한편, 연결 샤프트(160)의 회전 동작이 원활하게 이루어지도록, 연결 샤프트(160)의 외면에는 한 쌍의 베어링(165)이 배치되고, 또한 한 쌍의 베어링(165)의 외측에는 베어링(165)을 감싸는 베어링 수용부(170)가 마련된다.
한 쌍의 베어링(165)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 볼 베어링(166, ball bearing)과, 트러스트 베어링(167, thrust bearing)으로 마련될 수 있다.
볼 베어링(165)은, 주요 베어링으로서, 회전축(141)의 길이 방향의 가로 방향으로 발생되는 힘을 견디는 역할을 함으로써 외력에 의한 변형이 발생되는 것을 저지할 수 있다. 그리고, 트러스트 베어링(167)은, 보조적인 베어링으로서, 회전축(141)의 길이 방향으로 발생되는 힘을 견디는 역할을 함으로써 외력에 의한 변형이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
베어링 수용부(170)는, 회전축(141)에 발생되는 외력을 견디는 한 쌍의 베어링(166, 167)들을 수용하는 부분으로서, 모터 수용부(150)의 삽입부재(153)에 스크루 결합된다. 이러한 베어링 수용부(170)는 회전축(141)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(166, 167)들의 위치를 견고히 유지시키기 때문에, 회전축(141)이 일측으로 편심되는 것을 저지할 수 있으며 이에 따라 회전축(141)의 동작이 정밀하게 이루어지도록 함으로써 본 실시예의 로봇용 관절 모듈(110)의 동작 정확성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 로봇용 관절 모듈(110)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 하우징(120)에 장착되어 구동부(140)의 구동 동작을 제어하는 모터 컨트롤러(180)와, 제1 하우징(120)에 장착되며 외부의 메인 컨트롤러(미도시)와의 교신을 통하여서 모터 컨트롤러(180)에 소정 신호를 전달하는 교신부(185)를 더 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 메인 컨트롤러로부터의 명령 신호가 교신부(185)를 통해 모터 컨트롤러(180)에 전달될 수 있으며, 모터 컨트롤러(180)는 전달받은 명령 신호에 따라 구동부(140)를 구동시킴으로써 제1 하우징(120)에 대한 제2 하우징(130)의 회전 속도 및 회전 각도 등을 정밀하게 조절할 수 있다.
이하에서는, 전술한 구성의 로봇용 관절 모듈(110)을 복수 개 구비한 로봇용 관절 시스템(100)의 개략적인 구성 및 동작에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 로봇 관절용 시스템(100)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 로봇용 관절 모듈(110) 복수 개와, 상호 인접한 로봇용 관절 모듈(110)을 상호 연결하는 연결부(미도시)를 포함한다. 그리고, 로봇용 관절 모듈(110)들 중 하나에는 직접적으로 작업을 하는 작업부(103)가 장착될 수 있다. 이러한 장착부(103)는 로봇용 관절 모듈(110)들의 동작에 의해 다양한 방향으로 움직여 정확한 작업 위치로 이동할 수 있다.
로봇용 관절 모듈(110)은, 사용 목적에 따라 다양한 형상으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 로봇용 관절 모듈(110a, 이하에서는, 제1 로봇용 관절 모듈이랑 명칭함)의 제2 하우징(130)에 대해 다른 하나의 로봇용 관절 모듈(110b, 이하에서는, 제2 로봇용 관절 모듈이라 명칭함)의 제1 하우징(120)이 가로 방향으로 고정 결합될 수 있는 것이다.
따라서, 제1 로봇용 관절 모듈(110a)의 동작에 따라, 제2 로봇용 관절 모듈(110b)은 전체적인 A 방향으로 회전 동작할 수 있으며, 또한 제2 로봇용 관절 모듈(110b)의 동작에 따라 그에 결합된 제3 로봇용 관절 모듈(110c)이 B 방향으로 회전 동작할 수 있는 것이다.
한편, 연결부는, 별도로 제작되어 로봇용 관절 모듈(110)들 사이에 개재될 수도 있지만, 본 실시예의 연결부는, 상호 결합되는 로봇용 관절 모듈(110)들 중 하나에 마련되는 삽입홈(미도시)과, 다른 하나의 로봇용 관절 모듈(110)에 마련되어 삽입홈에 삽입 결합되는 돌출돌기(미도시)를 구비함으로써, 로봇용 관절 모듈(110) 간의 결합을 용이하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈(110)에 따르면, 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)에 제1 하우징(120)에 대해서 제2 하우징(130)을 회전시키는 구동부(140)가 대략 절반씩 배치됨으로써 구동부(140)에 의한 무게 쏠림 현상이 방지될 수 있으며, 이에 따라 백래쉬 등의 부작용을 방지할 수 있을뿐더러 관절 부분의 동작이 원활하면서도 정밀하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 로봇의 관절 부분을 모듈화할 수 있어 제작의 용이성을 향상시킬 수 있으며, 또한 구동부(140)가 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)의 대응되는 사이즈를 가짐으로써 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있는 장점도 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 로봇용 관절 모듈(110)들을 원하는 형상으로 결합시킴으로써 로봇용 관절 시스템(100)을 구축할 수 있고, 이에 따라 작업의 정확성 및 신속성을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템에 대해 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 시스템(200)은, 복수 개의 로봇용 관절 모듈(210)과, 이들을 상호 연결하는 연결부(290)를 포함하되, 연결부(290)는 별도로 제작되어 로봇용 관절 모듈(210)에 결합되는 구성을 갖는다.
본 실시예의 연결부(290)는, 하나의 로봇용 관절 모듈(210)의 제2 하우징(230)이 결합되는 결합 부분(291)과, 결합 부분(291)과 가로 방향으로 마련되어 다른 하나의 로봇용 관절 모듈(210)의 제1 하우징(220) 및 제2 하우징(230) 사이에 개재되는 개재 부분(293)을 포함한다.
여기서, 연결부(290)는 로봇용 관절 모듈(210)에 각각 고정 결합되되 결합된 로봇용 관절 모듈(210)의 동작에 따라 회전 동작할 수 있으며, 이에 따라 로봇용 관절 시스템(200)의 일단에 결합된 작업부(203)를 원하는 작업 위치로 정확하게 이동시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 별도의 연결부(290)를 로봇용 관절 모듈(210)에 결합시킴으로써 로봇용 관절 모듈(210)의 동작을 인접한 로봇용 관절 모듈(210)로 전달할 수 있으며, 이에 따라 원하는 작업을 실행할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 로봇용 관절 시스템 110 : 로봇용 관절 모듈
120 : 제1 하우징 130 : 제2 하우징
140 : 구동부 141 : 회전축
150 : 모터 수용부 160 : 연결 샤프트
165 : 베어링 170 : 베어링 수용부
180 : 모터 컨트롤러 185 : 교신부

Claims (10)

  1. 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크 중 하나의 링크에 결합되는 제1 하우징;
    상기 한 쌍의 링크 중 다른 하나의 링크에 결합되되 상기 제1 하우징에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징; 및
    일단부는 상기 제1 하우징의 내측에 배치되고, 회전축이 회전 가능하게 배치되는 타단부는 상기 제2 하우징의 내측에 배치되며, 상기 회전축의 회전 시 상기 제1 하우징에 대하여 상기 제2 하우징을 상대 회전시키는 구동부;
    를 포함하는 로봇용 관절 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 연결 부분과, 상기 구동부의 중앙 부분은 상호 대응되는 로봇용 관절 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 사이에 배치되되 일부분이 상기 제2 하우징의 내부로 삽입되도록 마련되는 모터 수용부를 더 포함하며,
    상기 모터 수용부 및 상기 제1 하우징의 내부 수용 공간에 상기 구동부가 장착되되 상기 회전축은 상기 모터 수용부로부터 노출되어 상기 제2 하우징의 내측에 배치되는 로봇용 관절 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 하우징의 내측에 마련되며, 상기 회전축과 상기 제2 하우징을 연결시켜 상기 회전축의 회전 시 상기 제2 하우징의 동시 회전이 가능하도록 하는 연결 샤프트를 더 포함하는 로봇용 관절 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결 샤프트를 감싸도록 상기 제2 하우징의 내측에 마련되어 상기 연결 샤프트의 회전 동작을 지지하는 적어도 하나의 베어링; 및
    상기 적어도 하나의 베어링을 감싸도록 상기 제2 하우징의 내측에 마련되되 상기 모터 수용부에 고정 결합되는 베어링 수용부를 더 포함하는 로봇용 관절 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 베어링은,
    볼 베어링(ball bearing); 및
    상기 볼 베어링에 인접하게 마련되는 트러스트 베어링(thrust bearing)을 포함하는 로봇용 관절 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동부의 구동을 제어함으로써 상기 제1 하우징에 대한 상기 제2 하우징의 회전 동작을 제어하는 모터 컨트롤러; 및
    외부의 메인 컨트롤러와의 교신을 통하여서 상기 모터 컨트롤러를 구동시키기 위한 정보를 전달하는 교신부를 더 포함하는 로봇용 관절 모듈.
  8. 로봇의 관절 부분을 형성하는 한 쌍의 링크 중 하나의 링크에 결합되는 제1 하우징과, 상기 한 쌍의 링크 중 다른 하나의 링크에 결합되되 상기 제1 하우징에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 제2 하우징과, 일단부는 상기 제1 하우징의 내측에 배치되고 회전축이 회전 가능하게 배치되는 타단부는 상기 제2 하우징의 내측에 배치되며, 상기 회전축의 회전 시 상기 제1 하우징에 대하여 상기 제2 하우징을 상대 회전시키는 구동부를 각각 포함하는 복수의 로봇용 관절 모듈; 및
    상기 복수의 로봇용 관절 모듈 중 상호 인접한 로봇용 관절 모듈끼리 상호 연결하는 연결부;
    를 포함하는 로봇용 관절 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상호 결합되는 상기 로봇용 관절 모듈들 중 어느 하나에 마련되는 삽입홈; 및
    상기 로봇용 관절 모듈들 중 다른 하나에 돌출 형성되어 상기 삽입홈에 삽입되는 돌출돌기를 포함하는 로봇용 관절 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 로봇용 관절 모듈들 중 어느 하나에 고정 결합되는 결합 부분; 및
    상기 결합 부분의 직교 방향으로 마련되어 다른 하나의 상기 로봇용 관절 모듈의 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 사이에 개재되되, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징 중 어느 하나에 결합되는 개재 부분을 포함하는 로봇용 관절 시스템.
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