KR20110133313A

KR20110133313A - 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조

Info

Publication number: KR20110133313A
Application number: KR1020100052971A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 이정호
Original assignee: (주)로보티즈
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-12
Also published as: KR101200461B1; JP2011255367A; US20110298343A1

Abstract

본 발명은 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조에 관한 것이다. 본 발명은, 제 1 모터 및 제 2 모터에 의해 각각 구동되는 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트가 내부에 직교하여 형성되며, 외부면에 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 추가장착용홀을 포함하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈; 상기 제 1 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 1 혼과 상기 제 1 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 1 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 1 연결부재; 및 상기 제 2 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 2 혼과 상기 제 2 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 2 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 2 연결부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조{ACTUATOR MODULE HAVING TWO DEGREE OF FREEDOM POSITION AND ROBOT JOINT STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 다관절 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 다관절 로봇의 설계시 종래의 두 개의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 사용하던 것을 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 1개를 사용함으로써, 양방향성을 제공하기 위한 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조에 관한 것이다.

도 1은 종래의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 포함하는 다관절 로봇을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 한축(3a)과 다른 한축(3b)으로의 회전을 위해서는 설계시 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 2개를 이용해야 했다. 이에 따라, 도시된 구조체(3-3)와 구조체(3-4) 중 특히 발목 부분에 있어서는 부피가 커져 관절 회전시 무리한 동작으로 균형을 잡기 힘든 문제점이 있다. 보다 구체적으로, 기존의 다관절 로봇은, 설계시 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 사용함으로써 단방향성을 제공하므로, 하나의 관절에 있어서 양방향성을 제공하기 위해서는 두개의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 연동하여 사용해야 하며 이에 따라 부피와 하중이 증가하여 다관절 로봇의 설계에 많은 제약이 따른 문제점이 있어왔다.

이에 따라, 해당 기술분야에 있어서는 복수개의 액츄에이터 모듈과 연결부를 원하는 방식대로 반복하여 상호결합함으로써 다관절 로봇을 구현할 수 있도록, 규격화된 방식의 반복적 결합을 지원하는 구조 뿐만 아니라, 하나의 액츄에이터 모듈을 이용하여 양방향성을 제공하기 위한 구조에 대한 기술개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다관절 로봇의 설계시 종래의 두 개의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 사용하던 것을 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 1개를 사용함으로써, 양방향성을 제공하기 위한 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 다관절 로봇의 설계시 공간적 제약을 극복하고 하중을 감축하기 위한 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 다관절 로봇 설계에 있어서 부피에 따른 활동의 제약을 극복하고 다관절 로봇 자체를 슬림(Slim)하게 설계하도록 하기 위한 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조를 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈은, 제 1 구동샤프트와 제 2 구동샤프트가 직교하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈은, 내부에 상기 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트를 포함하며, 육면체로 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 제 1 추가장착용홀이 형성되는 제 1 하우징; 및 내부에 상기 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트를 각각 구동시키기 위한 제 1 모터 및 제 2 모터를 구비하며, 육면체로 상단에 상기 제 1 하우징과 연결되는 구조로 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 제 2 추가장착용홀이 형성되며, 육면체로 형성되는 하단하우징; 을 포함하며, 상기 제 1 모터로부터 상기 제 1 구동샤프트에 구동력을 전달하는 제 1 기어세트와, 상기 제 2 모터부로부터 상기 제 2 구동샤프트에 구동력을 전달하는 제 2 기어세트가 상기 제 1 하우징과 상기 하단하우징 사이의 내부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈은, 상기 제 1 하우징 상에, 상기 제 1 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되며, 제 1 부싱과의 연결을 통해 제 1 연결부재의 제 1 회전축을 수용하기 위한 제 1 부싱연결부; 상기 제 2 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되며, 제 2 부싱과의 연결을 통해 제 2 연결부재의 제 2 회전축을 수용하기 위한 제 2 부싱연결부; 상기 제 1 구동샤프트의 돌출된 끝 단에 형성되는 원판형의 제 1 혼; 및 상기 제 2 구동샤프트의 돌출된 끝 단에 형성되는 원판형의 제 2 혼; 을 포함하며, 상기 제 1 부싱연결부과 상기 제 1 혼, 그리고 상기 제 2 부싱연결부와 상기 제 2 혼은 각각 동축 상에 대칭되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈은, 상기 디지털 및 아날로그 신호의 입출력 기능이 있는 외부확장포트; 및 상기 2자유도 엑츄에이터 모듈을 위한 적어도 2개 이상의 전원 및 제어신호 포트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 구조는, 제 1 모터 및 제 2 모터에 의해 각각 구동되는 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트가 내부에 직교하여 형성되며, 외부면에 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 추가장착용홀을 포함하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈; 상기 제 1 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 1 혼과 상기 제 1 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 1 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 1 연결부재; 및 상기 제 2 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 2 혼과 상기 제 2 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 2 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 2 연결부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 구조에 있어서, 상기 제 1 연결부재는, 상기 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 상단면과 이격되어 형성된 제 1 외부 연결부재와 결합 가능하도록 다수개의 홀로 이루어진 제 1 외부연결용 추가장착용홀을 포함하며, 상기 제 2 연결부재는, 상기 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 하단면과 이격되어 형성된 제 2 외부 연결부재와 결합 가능하도록 다수개의 홀로 이루어진 제 2 외부연결용 추가장착용홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조는, 다관절 로봇의 설계시 종래의 두 개의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 사용하던 것을 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 1개를 사용함으로써, 양방향성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조는, 다관절 로봇의 설계시 공간적 제약을 극복하고 하중을 감축할 수 있는 효과를 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 22자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 이를 이용한 로봇 관절 구조는, 부피에 따른 활동의 제약을 극복하고 다관절 로봇 자체를 슬림(Slim)하게 설계하도록 할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 포함하는 다관절 로봇을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 구조를 상부에서 바라본 제 1 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 구조를 하부에서 바라본 제 2 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈에 대한 제 1 연결부재와 제 2 연결부재와의 결합상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 내부 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈에서 외장확장포트를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈에서 배선정리를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따란 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈이 제 1 연결부재와 제 2 연결부재를 통해 연결되어 로봇 관절 장치가 형성된 상태를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 포함하는 다관절 로봇을 나타내는 도면.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)의 구조를 상부에서 바라본 제 1 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)의 구조를 하부에서 바라본 제 2 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)에 대한 제 1 연결부재(200)와 제 2 연결부재(400)와의 결합상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)은 제 1 하우징(301), 외장확장포트(330), 제 1 상태표시부(341), 제 2 상태표시부(343), 제 1 추가장착용홀(350), 하단하우징(360) 및 제 2 추가장착용홀(370), 적어도 2개 이상의 전원 및 제어신호포트(도시된 도면부호 381, 383 참조)를 포함한다.

제 1 하우징(301)은 높이, 폭, 넓이의 길이가 하단하우징(360)보다 짧은 육면체로 형성되고, 그 하단에는 하단하우징(360)과 연결되는 구조로 형성되며, 제 1 부싱(215)과의 연결을 통해 제 1 연결부재(200)의 제 1 회전축(220)을 수용하기 위한 제 1 부싱연결부(311)와, 제 2 부싱(415)과의 연결을 통해 제 2 연결부재(400)의 제 2 회전축(420)을 수용하기 위한 제 2 부싱연결부(313)을 포함한다.

제 1 혼(321)은 원판형으로 형성되며, 타공된 4개의 제 1 연결구(322)에 제 1 볼트(270)가 체결되는 방식으로 제 1 연결부재(200)와 결합한다.

제 2 혼(323)은 도시된 바와 같이 타공된 4개의 제 2 연결구(324)에 제 2 볼트(470)가 체결되는 방식으로 제 2 연결부재(400)와 결합한다.

외부확장포트(330)는 외부로 디지털 및 아날로그 신호의 입출력 기능이 있는 외부로의 확장을 위한 포트이다.

제 1 상태표시부(341)는 제 2 부싱연결부(313) 및 제 2 혼(323)과 연결된 제 1 연결부재(200)의 구동상태 내지는 회전상태를 나타내며, LED 소자로 형성될 수 있다.

제 2 상태표시부(343)는 제 1 부싱연결부(311) 및 제 1 혼(321)과 연결된 제 2 연결부재(400)의 구동상태 내지는 회전상태를 나타내며, LED 소자로 형성될 수 있다.

제 1 추가장착용홀(350)는 제 1 하우징(301)의 외측면에 타공되어 다수개가 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하도록 하기 위한 홀이다.

하단하우징(360)은 제 1 하우징(301)의 하단에 연결된 구조로 직육면체로 형성될 수 있다.

제 2 추가장착용홀(370)은 하단하우징(360)의 외측면에 타공되어 다수개가 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하도록 하기 위한 홀이다.

전원 및 제어신호포트(도시된 도면부호 381, 383 참조)는 적어도 2개 이상형성되어 모듈(300)에 대한 전원을 공급하거나 제어신호 송수신하기 위한 포트이다.

도 4를 참조하여 제 1 연결부재(200)와 제 2 연결부재(400)의 결합 상태를 설명하면, 제 1 연결부재(200)는 제 1 연결부재하우징(201), 제 1a 결합구(210), 제 1 회전축(220), 제 1 회전축가이드부(230), 제 1b 결합구(250), 제 1 볼트홀(260) 및 제 1 볼트(270)를 포함한다.

제 1 연결부재하우징(201)은 "ㄷ" 자 형태의 양 끝단이 하향을 바라보는 형태로 형성되며, 양 끝단에 타공된 제 1a 결합구(210) 및 제 1b 결합구(250)가 형성된다.

제 1a 결합구(210)는 외부의 제 1 부싱연결부(311)와 일직선 상에 위치한 뒤, 제 1 회전축(220)에 의한 체결을 위해 타공되어 형성된다.

제 1 회전축(220)은 제 1 회전축가이드부(230)가 제 1a 결합구(210)에 체결된 뒤, 제 1 회전축가이드부(230)가 제공하는 통로를 통해 제 1a 결합구(210)를 통과하여 제 1 부싱연결부(311)에 체결되어 제 1 하우징(301)과 연결되는 구조로 형성된다.

제 1 회전축가이드부(230)는 중앙이 관통한 원동형 부재로 제 1a 결합구(210)에 체결되며, 제 1 회전축(220)과 함께 제 1 연결부재(200)에 대한 회전성을 제공한다.

제 1b 결합구(250)는 제 1 혼(321)과 제 1 하우징(301) 간의 연결을 제공하는 볼트와 일직선 상에 위치하여, 해당 볼트에 대한 분리와 체결을 용이하게 하도록 하기 위해 타공되어 형성된다.

제 1 볼트홀(260)은 제 1 혼(321)의 타공된 4개의 제 1 연결구(322)에 제 1 볼트(270)를 체결하기 위해 제 1 연결구(322)와 체결시 제 1 연결부재하우징(201)에서 제 1 연결구(322)와 동일한 일직선 상에 위치하여 4 개가 형성된다.

제 1 볼트(270)는 제 1b 결합구(260)와 체결되어 제 1 연결부재하우징(201)을 제 1 혼(321)과 체결하기 위한 유닛이다.

제 2 연결부재(400)는 제 2 연결부재하우징(402), 제 2a 결합구(410), 제 2 회전축(420), 제 2 회전축가이드부(430), 제 2b 결합구(450), 제 2 볼트홀(460) 및 제 2 볼트(470)를 포함한다.

제 2 연결부재하우징(402)은 자 형태의 양 끝단이 상향을 바라보는 형태로 형성되며, 양 끝단에 각각 타공된 제 2a 결합구(410), 제 2b 결합구(450)가 형성된다.

제 2a 결합구(410)는 외부의 제 2 부싱연결부(313)와 일직선 상에 위치한 뒤, 제 2 회전축(420)에 의한 체결을 위해 타공되어 형성된다.

제 2 회전축(420)은 제 2 회전축가이드부(430)가 제 2a 결합구(410)에 체결된 뒤, 제 2 회전축가이드부(430)가 제공하는 통로를 통해 제 2a 결합구(410)를 통과하여 제 2 부싱연결부(313)에 체결되어 제 1 하우징(301)과 연결되는 구조로 형성된다.

제 2 회전축가이드부(430)는 중앙이 관통한 원동형 부재로 제 2a 결합구(410)에 체결되며, 제 2 회전축(420)과 함께 제 2 연결부재(400)에 대한 회전성을 제공한다.

제 2b 결합구(450)는 제 2 혼(323)과 제 1 하우징(301) 연결을 제공하는 볼트와 일직선 상에 위치하여, 해당 볼트에 대한 분리와 체결을 용이하게 하도록 하기 위해 타공되어 형성된다.

제 2 볼트홀(460)은 제 2 혼(323)의 타공된 4개의 제 2 연결구(324)에 제 2 볼트(470)를 체결하기 위해 제 2 연결구(324)와 체결시 제 2 연결부재하우징(401)에서 제 2 연결구(324)와 동일한 일직선 상에 위치하여 형성된다.

제 2 볼트(470)는 제 2b 결합구(460)와 체결되어 제 2 연결부재하우징(401)을 제 2 혼(323)과 체결하기 위한 유닛이다.

한편, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)과 제 1 연결부재(200) 및 제 2 연결부재(400)와의 결합 상태를 나타내는 도 4에 도시된 도면은 예시적인 것에 불과하며, 다양한 연결부재와 여러 방식으로 결합할 수 있음은 당업자에 의해 자명하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)의 내부 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)의 내부는, 제 1 모터(11), 제 1 회전축기어(12), 제 2 모터(13), 제 2 회전축기어(14), 제 1 감속기어(15), 제 2 감속기어(17), 제 1 구동연결부(21), 제 2 구동연결부(25), 제 1 혼기어(31), 제 2 혼기어(33)를 포함한다. 여기서, 제 1 회전축기어(12), 제 1 평기어(15), 제 1 구동연결부(21)가 제 1 기어세트로 형성되며, 제 2 회전축기어(14), 제 2 평기어(17), 제 2 구동연결부(25)가 제 2 기어세트로 형성된다.

제 1 모터(11)는 제 1 혼(321)과 연결된 제 1 구동샤프트(32)를 회전시키기 위한 구동력을 전달하기 위한 유닛이다.

제 1 회전축기어(12)는 제 1 모터(11)의 회전축에 형성되며, 제 1 모터(11)의 구동력을 제 1 감속기어(15)로 전달한다.

제 2 모터(13)는 제 2 혼(324)과 연결된 제 2 구동샤프트(34)를 회전시키기 위한 구동력을 전달하기 위한 유닛이다.

제 2 회전축기어(14)는 제 2 모터(13)의 회전축에 형성되며, 제 2 모터(13)의 구동력을 제 2 감속기어(17)로 전달한다.

제 1 감속기어(15)는 제 1 모터(11)로부터의 구동력을 제 1 구동연결부(21)를 통해 제 1 혼(321)과 연결된 제 1 구동샤프트(31)로 전달한다.

제 2 감속기어(17)는 제 2 모터(13)로부터의 구동력을 제 2 구동연결부(25)를 통해 제 2 혼(324)과 연결된 제 2 구동샤프트(34)로 전달한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)에서 외장확장포트(330)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 도 6을 참조하면, 외장확장포트(330)는 외부로 전력 및/또는 시그널을 공급하기 위한 독립 포트로 도시된 바와 같이, 외부와 연결을 위한 포트커넥터(330)와 연결되어 외부LED(503)로 전력 및/또는 시그널을 공급할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구조 중 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)에서 배선정리를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 도 7을 참조하면, 제 1 하부포트(381)에 결합되는 배선 정리 상태를 위해, 커넥터결합부(391), 제 1 고정바(392), 제 1 볼트부(393), 제 2 고정바(394), 제 2 볼트부(395), 제 3 고정바(396) 및 제 3 볼트부(397)를 필요로 한다.

커넥터결합부(391)는 제 1 하부포트(381)와 결합하기 위해 내부에 배선처리가 되어 있다.

제 1 고정바(392)는 커넥터결합부(391)가 제 1 하부포트(381)로 삽입된 뒤, 커넥터결합부(391)를 고정시키기 위한 고정 유닛으로 양단에 제 1 볼트부(393)를 관통시키기 위한 두 개의 타공된 홀을 포함한다.

제 1 볼트부(393)는 제 1 고정바(392)에 형성된 타공된 홀을 통해 하단하우징(360)에 형성된 제 2 추가장착용홀(370)에 고정된다.

제 2 고정바(394)는 하단하우징(360)에서 제 1 혼(321)이 형성된 면에 수평의 바(Bar) 형태로 형성되며, 커넥터결합부(391)와 연결된 배선을 고정시키기 위한 고정 유닛으로 양단에 제 2 볼트부(395)를 관통시키기 위한 두 개의 타공된 홀을 포함한다.

제 2 볼트부(395)는 제 2 고정바(394)에 형성된 타공된 홀틀 통해 하단하우징(360)의 제 1 혼(321)이 형성된 면에 형성된 제 2 추가장착용홀(370)에 제 2 고정바(394)를 고정시킨다.

제 3 고정바(396)는 하단하우징(360)에서 제 1 혼(321)이 형성된 면에 수직의 바(Bar) 형태로 형성되며, 커넥터결합부(391)와 연결된 배선이 제 2 고정바(394)에서 나온 상태를 고정시키기 위한 고정 유닛으로 양단에 제 3 볼트부(397)를 관통시키기 위한 두 개의 타공된 홀을 포함한다.

제 3 볼트부(397)는 제 3 고정바(396)에 형성된 타공된 홀틀 통해 하단하우징(360)의 제 1 혼(321)이 형성된 면에 형성된 제 2 추가장착용홀(370)에 제 3 고정바(396)를 고정시킨다.

한편, 도 7에서는 제 2 하부포트(383)을 생략하고 제 1 하부포트(381)를 기준으로 설명하였지만, 제 2 혼(324)가 형성된 면의 하단에 형성된 하단하우징(360)의 면에 제 2 하부포트(383)를 위한 고정장치가 대응되게 생성될 수 있음은 당업자에 의해 자명하다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따란 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(100)이 제 1 연결부재(200)와 제 2 연결부재(400)를 통해 연결되어 로봇 관절 장치가 형성된 상태를 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 8을 참조하면, 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈(100)은 제 2 하우징(101), 제 3 부싱연결부(110), 제 3 혼(130), 고정편(150), 배선가이드부(170) 및 LED조명(190)을 포함하며, 도시되진 않았지만 도면상의 전면과 반대면에 각각 상술한 부싱연결부 또는 혼이 대칭적으로 또는 독립적으로 생성될 수도 있다.

제 2 하우징(101)은 높이가 넓이보다 긴 육면체 형상으로 형성되며, 상단면의 상부쪽에 제 3 부싱연결부(110)가 형성되며, 하단면의 하부쪽에 제 3 혼(130)이 형성된다.

제 3 부싱연결부(110)는 제 2 하우징(101)의 상단면 상부쪽에 형성되며, 액츄에이터모듈(100)과 외부의 연결부재의 연결시 이용되는 부싱을 수용하며, 부싱 내부에는 회전축이 관통하여 제 2 부싱연결부에 체결될 수 있다.

제 3 부싱연결부(110)의 중앙에는 볼트구멍이 형성되어 있어 연결부재를 액츄에이터 모듈(100)에 견고하게 결합시킬 수 있으며, 이러한 구조는 제 1 및 제 2 부싱연결부(311, 313)도 동일하게 형성된다.

제 3 혼(130)은 원판형으로 형성되며, 제 1 연결부재(200)의 타공된 4개의 제 1 연결구(미도시)에 제 1 볼트(270)가 체결되는 방식으로 제 1 연결부재(200)와 결합한다.

즉, 제 3 혼(130)은 타공된 4개의 제 3 연결구(미도시)가 제 3 결합구(290)를 관통하는 볼트에 의해 체결되는 방식으로 제 1 연결부재(200)와 결합되어 회전운동을 수행하며, 이를 위해 제 1 연결부재(200)의 제 2 추가장착용홀(370)이 사용될 수 있다.

고정편(150)은 상단의 좌우측단에 각각 4개의 고정편과 하단의 좌우측단에 각각 4개가 형성되며, 고정편(150)의 측면은 각각 통공이 구비되어 있어, 통공을 통해 볼트결합 및 배선연결이 이루어질 수 있는 구조를 제공한다.

배선가이드부(170)는 커넥터수용부(160)를 통과하여 배출되는 배선다발을 액츄에이터 모듈(100) 외부로 돌출됨이 없이 제 2 하우징(101)의 하단으로 가지런하게 가이드할 수 있다. LED조명(190)은 액츄에이터 모듈(100)의 동작 상태를 표시한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(300)을 포함하는 다관절 로봇을 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 9를 참조하면, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 장치는 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈a(100a), 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈b(100b), 제 1 연결부재a(200a), 제 1 연결부재b(200b), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈a(300a), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈b(300b), 제 2 연결부재a(400a), 제 2 연결부재b(400b), 제 2 연결부재c(400c) 및 제 2 연결부재d(400d)를 포함한다.

2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 장치는 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈a(100a), 제 1 연결부재a(200a), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈a(300a), 제 2 연결부재a(400a)가 하나의 구동 유닛을 형성하며, 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈b(100b), 제 1 연결부재b(200b), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈b(300b) 및 제 2 연결부재b(400b)가 하나의 구동 유닛을 형성한다.

즉, 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈a(100a), 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈b(100b)은 도 7에서 설명한 액츄에이터 모듈(100)과 동일한 구조를 갖는다. 또한, 제 1 연결부재a(200a)과 제 1 연결부재b(200b)는 도 3에서 설명한 제 1 연결부재(200)와 동일한 구조를 갖고, 제 2 연결부재a(400a)와 제 2 연결부재b(400b)는 도 3에서 설명한 제 2 연결부재(400)와 동일한 구조를 갖고, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈a(300a)와 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈b(300b)는 도 3에서 설명한 2자유도를 갖는 액츄에이터모듈(300)과 동일한 구조를 갖는다.

한편, 제 2 연결부재c(400c)는 제 2 연결부재a(400a)와 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈c(100c) 사이에 연결을 수행하기 위해 제 2 연결부재a(400a)에서 연장된 구조를 갖고, 제 2 연결부재d(400d)도 제 2 연결부재b(400b)와 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈b(100d) 사이에 연결을 수행하기 위해 제 2 연결부재(400b)에서 연장된 구조를 갖는다.

또한, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈 및 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 장치는 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈c(100c), 제 2 연결부재e(400e), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈c(300c) 및 제 1 연결부재c(200c)가 하나의 구동 유닛을 형성하며, 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈d(100d), 제 2 연결부재f(400f), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈d(300d) 및 제 1 연결부재d(200d)가 하나의 구동 유닛을 형성한다.

여기서, 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈c(100c)와 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈d(100d)가 놓인 방향성은 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈a(100a) 또는 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈b(100b)와 직교하게 형성된다. 또한, 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈c(300c), 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈d(300d)는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈a(300a) 또는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈b(300b)에 대비하여 상하가 반대로 형성됨으로 인해, 구조에 맞는 연결부재가 형성된다.

이러한 로봇 관절 장치에 있어서, 도 8의 종래의 단방향성을 갖는 1자유도를 갖는 액츄에이터 모듈(3a 및 3b)를 2개로 하여 양방향성을 제공하던 종래의 구성에 비해 하나의 액츄에이터 모듈이 사용하여 상하/좌우의 양방형성을 갖도록 구성하도록 할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 출원의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 개작, 변경, 수정이 가능할 것이다.

100: 만능결합구조를 갖는 액츄에이터 모듈
101: 제 2 하우징 110: 제 3 부싱연결부
130: 제 3 혼 150: 고정편
170: 배선가이드부 190: LED조명
300: 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈
301: 제 1 하우징 330: 외장확장포트
341: 제 1 상태표시부 343: 제 2 상태표시부
350: 제 1 추가장착용홀 360: 하단하우징
370: 제 2 추가장착용홀 200: 제 1 연결부재
201: 제 1 연결부재하우징 210: 제 1a 결합구
220: 제 1 회전축 230: 제 1 회전축가이드부
250: 제 1b 결합구 260: 제 1 볼트홀
270: 제 1 볼트 400: 제 2 연결부재
402: 제 2 연결부재하우징 410: 제 2a 결합구
420: 제 2 회전축 430: 제 2 회전축가이드부
450: 제 2b 결합구 460: 제 2 볼트홀
470: 제 2 볼트

Claims

제 1 구동샤프트와 제 2 구동샤프트가 직교하여 형성되는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈.
제 1 항에 있어서,
내부에 상기 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트를 포함하며, 육면체로 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 제 1 추가장착용홀이 형성되는 제 1 하우징; 및
내부에 상기 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트를 각각 구동시키기 위한 제 1 모터 및 제 2 모터를 구비하며, 육면체로 상단에 상기 제 1 하우징과 연결되는 구조로 형성되며, 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 제 2 추가장착용홀이 형성되며, 육면체로 형성되는 하단하우징; 을 포함하며,
상기 제 1 모터로부터 상기 제 1 구동샤프트에 구동력을 전달하는 제 1 기어세트와, 상기 제 2 모터부로부터 상기 제 2 구동샤프트에 구동력을 전달하는 제 2 기어세트가 상기 제 1 하우징과 상기 하단하우징 사이의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 하우징 상에,
상기 제 1 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되며, 제 1 부싱과의 연결을 통해 제 1 연결부재의 제 1 회전축을 수용하기 위한 제 1 부싱연결부;
상기 제 2 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되며, 제 2 부싱과의 연결을 통해 제 2 연결부재의 제 2 회전축을 수용하기 위한 제 2 부싱연결부;
상기 제 1 구동샤프트의 돌출된 끝 단에 형성되는 원판형의 제 1 혼; 및
상기 제 2 구동샤프트의 돌출된 끝 단에 형성되는 원판형의 제 2 혼; 을 포함하며,
상기 제 1 부싱연결부과 상기 제 1 혼, 그리고 상기 제 2 부싱연결부와 상기 제 2 혼은 각각 동축 상에 대칭되어 형성되는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈.
제 3 항에 있어서,
상기 디지털 및 아날로그 신호의 입출력 기능이 있는 외부확장포트; 및 상기 2자유도 엑츄에이터 모듈을 위한 적어도 2개 이상의 전원 및 제어신호 포트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈.
제 1 모터 및 제 2 모터에 의해 각각 구동되는 제 1 구동샤프트 및 제 2 구동샤프트가 내부에 직교하여 형성되며, 외부면에 케이블 고정 혹은 나사를 추가적으로 연결하는 다수개의 홀로 이루어진 추가장착용홀을 포함하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈;
상기 제 1 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 1 혼과 상기 제 1 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 1 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 1 연결부재; 및
상기 제 2 구동샤프트 돌출된 끝단에 형성되는 원판형의 제 2 혼과 상기 제 2 구동샤프트가 형성된 면과 대향되는 면에 형성되는 제 2 부싱연결부에 의해 체결되어 형성되는 제 2 연결부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 구조.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 연결부재는, 상기 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 상단면과 이격되어 형성된 제 1 외부 연결부재와 결합 가능하도록 다수개의 홀로 이루어진 제 1 외부연결용 추가장착용홀을 포함하며,
상기 제 2 연결부재는, 상기 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈의 하단면과 이격되어 형성된 제 2 외부 연결부재와 결합 가능하도록 다수개의 홀로 이루어진 제 2 외부연결용 추가장착용홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 2자유도를 갖는 액츄에이터 모듈을 이용한 로봇 관절 구조.