KR20120126576A

KR20120126576A - 로봇 핸드

Info

Publication number: KR20120126576A
Application number: KR1020110044468A
Authority: KR
Inventors: 노태성; 김성태; 최종섭
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-21
Also published as: KR101300079B1; WO2012153931A2; WO2012153931A3

Abstract

본 발명은 물체와의 접촉 여부에 따라 마디가 다르게 움직이는 적응형 운동이 가능한 로봇 핸드에 관한 것으로, 본 발명의 로봇 핸드는 제1베이스부재(100)와; 제1베이스부재(100)의 일측에 설치되는 제2베이스부재(200)와; 제1베이스부재(100)에 서로 이격되도록 각각 설치되어 팬이나 틸트운동을 하는 다수개의 제1로봇 손가락기구(300)와; 제2베이스부재(200)에 설치되어 틸트나 회전운동을 하는 제2로봇 손가락기구(400)와; 제1베이스부재(100)와 제2베이스부재(200) 사이에 설치되어 제2베이스부재(200)를 회전시켜 제1로봇 손가락기구(300)가 왕복운동되도록 하는 왕복운동기구(500)로 구성하여, 물체와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있도록 하고 정교한 동작을 할 수 있도록 하는데 있다.

Description

로봇 핸드{Robotic hand}

본 발명은 로봇 핸드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 로봇 손가락기구가 팬이나 틸트운동이 가능하도록 함으로써 물체와의 접촉 위치를 가변시킬 수 있는 로봇 핸드에 관한 것이다.

인간형 로봇(humanoid)은 인간과 유사한 행동을 가질 수 있도록 개발된다. 인간형 로봇은 인간과 유사한 행동할 수 있도록 개발됨으로 정밀한 동작을 위해 로봇 손이 구비되고 있으며, 이러한 로봇 손은 보다 정밀한 동작을 수행하는 로봇 손가락기구가 요구된다.

종래의 로봇 손가락기구를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이 로봇 손가락기구는 제1마디(1), 제2마디(2), 제3마디(3) 및 조인트기구(4)로 구성되며, 조인트기구(4)는 베벨 기어(4a,4b), 와이어(4d) 및 힌지(4c,4e)로 이루어진다. 제1마디(1), 제2마디(2) 및 제3마디(3)는 각각 조인트기구(4)에 의해 연결되며, 조인트기구(4)의 힌지(4c,4e)는 각각 제1마디(1)와 제2마디(2)에 연결된다. 베벨 기어(4a,4b)는 제1마디(1)에 연결된 힌지(4c)와 제1마디(1)의 내측에 설치된 모터(도시 않음)에 연결된다. 와이어(4d)는 힌지(4c,4e)와 교차되도록 연결된다.

모터는 회전력을 베벨 기어(4a,4b)로 전달하며, 베벨 기어(4a,4b)는 제1마디(1)에 연결된 힌지(4c)의 회전축(도시 않음)을 회전시킨다. 힌지(4c)의 회전축이 회전되면 회전축에 연결된 제2마디(2)가 회전함과 아울러 힌지(4c)의 회전축과 제3마디(3)의 힌지(4e)의 회전축(도시 않음)에 각각 교차되도록 연결된 와이어(4d)가 화살표 방향으로 회전된다. 와이어(4d)가 회전되면 제2마디(2)와 힌지(4e)의 회전축에 연결되는 제3마디(3)가 회전되어 로봇 손가락기구는 사람의 손가락과 같은 틸트운동 즉, 굽힘과 폄 동작을 할 수 있게 된다.

로봇 핸드는 전술한 로봇 손가락기구가 다수개가 구비되어 이루어진다. 이러한 로봇 핸드는 각 로봇 손가락기구가 물체와의 접축위치로 틸트운동을 하여 물체를 잡거나 해제하게 된다.

상기 종래의 로봇 핸드는 로봇 손가락기구가 틸트운동만이 가능하도록 구성됨으로써 물체의 형상이 크기에 따라 물체와 접촉 위치를 가변시킬 수 없어 물체와의 접촉이 유연하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각각의 로봇 손가락기구가 팬이나 틸트운동이 가능하도록 함으로써 물체와의 접촉 위치를 가변시킬 수 있는 로봇 핸드에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각각의 로봇 손가락기구가 팬이나 틸트운동을 가능하도록 하여 물체와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있는 로봇 핸드를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각각의 로봇 손가락기구의 마디마다 회전구동원을 적용함으로써 정교한 동작을 할 수 있는 로봇 핸드를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 로봇 손가락기구 중 하나의 로봇 손가락기구의 왕복운동 시 서로 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있는 로봇 핸드를 제공함에 있다.

본 발명의 로봇 핸드는 제1베이스부재와; 상기 제1베이스부재의 일측에 설치되는 제2베이스부재와; 상기 제1베이스부재에 서로 이격되도록 각각 설치되어 팬이나 틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락기구와; 상기 제2베이스부재에 설치되어 틸트나 회전운동하는 제2로봇 손가락기구와; 상기 제1베이스부재와 상기 제2베이스부재 사이에 설치되어 제2베이스부재를 회전시켜 제1로봇 손가락기구가 왕복운동되도록 하는 왕복운동기구로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇 핸드는 각각의 로봇 손가락기구가 팬이나 틸트운동이 가능하도록 하여 물체와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있는 이점이 있고, 각각의 로봇 손가락기구의 마디마다 회전구동원을 적용함으로써 정교한 동작을 할 수 있는 이점이 있으며, 다수개의 로봇 손가락기구 중 하나의 로봇 손가락기구의 왕복운동 시 서로 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점을 제공한다.

도 1은 종래의 로봇 손가락의 사시도,
도 2는 본 발명의 로봇 핸드의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 로봇 핸드를 다른 방향에서 바라본 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 로봇 핸드의 부분 분해 조립사시도,
도 5는 도 4에 도시된 로봇 핸드의 왕복운동기구의 부분 분해 조립사시도,
도 6은 도 4에 도시된 제1로봇 손가락기구의 부분 분해 조립 사시도,
도 7은 도 4에 도시된 제2로봇 손가락기구의 부분 분해 조립 사시도,
도 8은 도 6 및 도 7에 각각 도시된 틸트운동기구의 분해 조립 사시도,
도 9 및 도 10은 도 6 및 도 7에 각각 도시된 틸트운동기구의 동작 상태도, 도 11은 본 발명의 로봇 핸드의 동작 상태도.

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

본 발명의 로봇 핸드는 도 2 및 도 3에서와 같이 제1베이스부재(100), 제2베이스부재(200), 다수개의 제1로봇 손가락기구(300), 제2로봇 손가락기구(400) 및 왕복운동기구(500)로 구성된다.

제1베이스부재(100)는 본 발명의 로봇 핸드를 전반적으로 지지하며, 제2베이스부재(200)는 제1베이스부재(100)의 일측에 설치된다. 다수개의 제1로봇 손가락기구(300)는 제1베이스부재(100)에 서로 이격되도록 각각 설치되어 팬이나 틸트운동을 하며, 제2로봇 손가락기구(400)는 제2베이스부재(200)에 설치되어 틸트나 회전운동을 한다. 왕복운동기구(500)는 제1베이스부재(100)와 제2베이스부재(200) 사이에 설치되어 제2베이스부재(200)를 회전시켜 제1로봇 손가락기구(300)가 왕복운동되도록 한다.

본 발명의 로봇 핸드의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1베이스부재(100)는 도 4 및 도 5에서와 같이 사람의 손 중 손바닥에 해당되며, 사각형 플레이트부재(110)와 제1브라켓(120)으로 이루어진다. 사각형 플레이트부재(110)는 다수개의 사각형 홈(111)이 배열되도록 형성되고 일측에 요홈(112)이 형성된다. 다수개의 사각형 홈(111)은 제1로봇 손가락기구(300)를 사각형 플레이트부재(110)에 설치 시 제1조인트기구(430)에 구비되는 회전구동원(10)의 모터(11)의 설치 공간을 줄일 수 있도록 함과 아울러 사각형 홈(111)에 의해 견고하게 지지하기 위해 형성된다. 요홈(112)은 제2베이스부재(200)가 삽입되며, 제2베이스부재(200)의 삽입 설치 시 제2베이스부재(200)는 요홈(112)과 일정한 간격으로 이격된 상태로 설치된다. 제1브라켓(120)은 사각형 플레이트부재(110)의 일측에 설치되어 왕복운동기구(500)가 제1베이스부재(100)에 고정되도록 지지한다.

제2베이스부재(200)는 도 4 및 도 5에서와 같이 사람 손의 엄지근육 부분에 해당되며, 다각형 플레이트부재(210)와 제2브라켓(220)으로 이루어진다. 다각형 플레이트부재(210)는 사람 손의 엄지근육 부분에 해당되는 것으로, 제2로봇 손가락기구(400)가 설치된다. 이러한 다각형 플레이트부재(210)는 제1베이스부재(100)의 요홈(112)에 이격되어 삽입되도록 설치된다. 제2브라켓(220)은 다각형 플레이트부재(210)의 일측에 설치되어 제2로봇 손가락기구(400)가 제2베이스부재(200)에 고정되어 지지되도록 한다.

다수개의 제1로봇 손가락기구(300)는 각각 도 4 및 도 6에서와 같이 사람 손가락의 지문, 중지 및 약지에 해당하는 것으로, 제1손가락 케이스(310), 수납블록(320), 제1조인트기구(330), 제2조인트기구(340) 및 제1링크기구(350)로 구성된다.

제1손가락 케이스(310)는 제1마디(311)와 제2마디(312)와 제3마디(313)로 이루어져 팬이나 틸트운동을 하며, 제3마디(313)는 끝단이 사람의 손가락 끝마디와 같이 둥근 형상으로 이루어진다.

수납블록(320)은 제1베이스부재(100)에 설치되며, 일측에 요홈(321)이 형성되며, 이 요홈(321)을 기준으로 일면과 측면에 각각 삽입홈(322)이 형성된다. 삽입홈(322)에 제1조인트기구(330)와 팬운동기구(350)의 회전구동원(10,341)이 각각 삽입 설치됨으로 인해 제1조인트기구(330)와 팬운동기구(340)는 서로 교차되도록 설치된다.

제1조인트기구(330)는 수납블럭(320)에 설치되며, 제1손가락 케이스(310)의 제1마디(311)와 연결되어 제1마디(311)를 화살표(b1: 도 11에 도시됨) 방향으로 팬이나 화살표(b2: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시킨다. 이러한 제1조인트기구(330)는 틸트운동기구(331)와 팬운동기구(332)로 구성된다. 틸트운동기구(331)는 수납블록(320)의 일면에 설치되어 제1마디(311)를 화살표(b2: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시키며, 팬운동기구(332)는 틸트운동기구(331)와 교차되도록 수납블록(320)의 측면에 설치되어 제1마디(311)를 화살표(b1: 도 11에 도시됨) 방향으로 팬운동시킴에 의해 손가락 케이스(310)를 화살표(b1) 방향으로 팬운동시킨다.

틸트운동기구(331)의 상세한 구성의 설명은 후술하겠다. 팬운동기구(332)는 회전구동원(332a)과 그립퍼(332b)로 구성된다. 회전구동원(332a)은 수납블럭(320)의 측면에 제1조인트기구(330)와 직교되도록 설치되어 팬운동기구(332)를 구동시키기 위한 회전력을 발생하며, 모터(11)와 감속기(12)로 이루어진다. 모터(11)는 팬운동기구(332)를 구동시키기 위한 회전력을 발생하며, 감속기(12)는 모터(11)와 그립퍼(332b) 사이에 연결되어 모터(11)에서 발생된 회전력을 감속하여 그립퍼(332b)로 전달한다. 그립퍼(332b)는 일측에 안내공(332c)이 형성되며, 타측에 안내돌기(332d)가 형성된다. 그립퍼(332b)는 안내돌기(332d)에 의해 회전구동원(332a)과 연결되며, 회전구동원(332a)에 의해 회전되어 틸트운동부재(30: 도 8에 도시됨)를 팬운동시킴에 의해 손가락 케이스(310)가 화살표(b1: 도 11에 도시됨) 방향으로 팬운동되도록 한다. 틸트운동부재(30)는 베어링(B)이 개재되며, 그립퍼(332b)의 안내공(332c)에 삽입 설치된다.

제2조인트기구(340)는 제1손가락 케이스의 제1마디(311)와 제2마디(312) 사이에 연결되어 제2마디(312)를 화살표(b2: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시키며, 요크형 중공부재(341)와 틸트운동기구(342)로 구성된다. 요크형 중공부재(341)는 제2조인트기구(340)를 전반적으로 지지하며 제1마디(311)에 설치되며, 중공 원통부재(341a)와 한 쌍의 돌기부재(341b)로 이루어진다. 중공 원통부재(341a)는 회전구동원(10)이 삽입되어 설치되는 삽입공(341c)이 형성되며, 제1마디(311)와 볼트, 나사나 스크류와 같은 체결부재(도시 않음)로 체결되어 설치된다. 한 쌍의 돌기부재(341b)는 중공 원통부재(341a)의 일측에 마주대하도록 형성되며 각각 다수개의 안내공(341d)이 형성된다. 다수개의 안내공(341d)은 각각 틸트운동부재(40)나 한 쌍의 링크부재(351)가 각각 베어링(B)이 개재되어 설치된다. 틸트운동기구(342)는 요크형 중공부재(341)의 삽입공(341c)에 삽입 설치되어 제2마디(312)를 틸트운동시키며, 상세한 구성의 설명은 후술하겠다.

제1링크기구(350)는 제2조인트기구(340)와 제3마디(313)에 연결되며 제2조인트기구(340)에 연동되어 제3마디(313)를 틸트운동시키며, 링크블록(351)과 한 쌍의 링크부재(352)로 구성된다. 링크블록(351)은 제3마디(313)와 연결되며 중앙에 제2마디(312)가 설치되는 개방홈(351)이 형성된다. 개방홈(351)에 제2마디(312)를 설치 시 제2마디(312)는 핀(D)을 이용하여 설치되며, 링크블록(351)과 핀(D) 사이에는 베어링(도시 않음)이 설치되어 링크블록(351)이 핀(D)을 회전축으로 하여 틸트운동되도록 한다. 한 쌍의 링크부재(352)는 링크블록(351)과 요크형 중공부재(341)의 양측에 각각 설치되어 틸트운동 케이스부재(31)의 틸트운동에 연동되어 제3마디(313)를 틸트운동시킨다.

제2로봇 손가락기구(400)는 도 4 및 도 7에서와 같이 제2손가락 케이스(410), 제3조인트기구(420), 제4조인트기구(430) 및 손가락 회전기구(440)로 구성된다.

제2손가락 케이스(410)는 제1엄지마디(411)와 제2엄지마디(412)를 갖도록 구성되며, 제2엄지마디(412)는 끝단이 사람의 손가락 끝마디와 같이 둥근 형상으로 이루어진다.

제3조인트기구(420)는 제2손가락 케이스(410)의 제1엄지마디(411)와 연결되어 제1엄지마디(411)를 화살표(a1: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시키며, 제4조인트기구(430)는 제2손가락 케이스(410)의 제1엄지마디(411)와 제2엄지마디(412) 사이에 연결되어 제2엄지마디(412)를 화살표(a1: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시킨다. 제1엄지마디(411)와 제2엄지마디(412)를 틸트운동시키는 제3조인트기구(420)와 제4조인트기구(430)는 각각 요크형 중공부재(421,431)와 틸트운동기구(422,432)로 구성된다. 요크형 중공부재(421,431)는 제2조인트기구(340)의 요크형 원통부재(341)와 동일한 구성을 가짐으로 상세한 설명을 생략한다. 틸트운동기구(342)는 요크형 중공부재(341)에 삽입 설치되어 제2엄지마디(412)를 틸트운동시키며, 상세한 구성의 설명은 후술하겠다.

손가락 회전기구(440)는 제2베이스부재(200)에 설치되며, 제3조인트 기구(420)와 연결되어 제2손가락 케이스(410)를 회전시킨다. 이러한 손가락 회전기구(440)는 연결 케이스(441), 고정블럭(442) 및 회전구동원(443)으로 구성된다. 연결 케이스(441)는 제3조인트 기구(420)와 연결되며, 고정블럭(442)은 연결케이스(441)의 저면에 설치되며 삽입공(442a)이 형성된다. 회전구동원(443)은 고정블럭(442)의 삽입공(442a)에 삽입 설치되어 연결 케이스(441)를 회전시킴에 의해 제2손가락 케이스(410)를 화살표(b3: 도 11에 도시됨) 방향으로 회전시키며, 모터(11)와 감속기(12)로 구성된다. 모터(11)는 회전력을 발생하며, 감속기(12)는 모터(11)와 연결되어 모터(11)에서 발생된 회전력을 감속하여 고정블럭(442)을 회전시킨다.

왕복운동기구(500)는 도 4 및 도 5에서와 같이 경첩부재(510)와 제2링크기구(520)로 구성된다.

경첩부재(510)는 제1베이스부재(100)와 제2베이스부재(200) 사이에 설치되며, 제2링크기구(520)는 경첩부재(510)와 제1베이스부재(100) 사이에 설치되어 제2베이스부재(200)를 회전시킴에 의해 제2로봇 손가락기구(400)가 화살표(b4: 도 11에 도시됨) 방향으로 왕복운동시키며, 회전구동원(521), 제1고정링크(522), 제2고정링크(523) 및 구동링크(524)로 구성된다.

회전구동원(521)은 제1베이스부재(100)에 설치되며, 모터(11)와 감속기(12)로 구성된다. 모터(11)는 회전력을 발생하며, 감속기(12)는 모터(11)와 연결되어 모터(11)에서 발생된 회전력을 감속하여 제1고정링크(522)로 전달한다. 제1고정링크(522)는 회전구동원(521)에 연결되며, 제2고정링크(523)는 경첩부재(510)에 연결된다. 구동링크(524)는 제1고정링크(522)와 제2고정링크(523)와 핀(D)으로 연결되어 경첩부재(510)를 회전시킴에 의해 제2로봇 손가락기구(400)를 화살표(b4: 도 11에 도시됨) 방향으로 왕복운동시킨다.

미 설명된 제1조인트기구(330), 제2조인트기구(340) 제3조인트기구(420) 및 제4조인트기구(430)에 각각 구비되는 틸트운동기구(331,342,422,432)의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

틸트운동기구(331,342,422432)는 도 6 내지 도 10에서와 같이 회전구동원(10), 경사부재(20), 틸트운동부재(30) 및 운동방향 변환부재(40)로 구성된다.

회전구동원(10)은 회전력을 발생하며, 모터(11)와 감속기(12)로 구성된다. 모터(11)는 회전력을 발생시키며, 감속기(12)는 모터(11)와 경사부재(20) 사이에 연결되어 모터(11)의 회전력을 감속하여 경사부재(20)로 전달한다.

경사부재(20)는 회전구동원(10)에 의해 회전되도록 연결되며, 회전판(21), 안내돌기(22) 및 원운동부재(23)로 구성된다. 회전판(21)은 회전구동원(10)으로부터 회전력을 전달받아 회전되며, 안내돌기(22)는 회전구동원(10)과 연결되어 회전력을 회전판(21)으로 전달한다. 원운동부재(23)는 회전판(21)의 상측에 형성되어 회전판(21)의 둘레를 따라 원운동한다. 이러한 원운동부재(23)는 안내공(23a)이 형성되며, 안내공(23a)은 회전판(21)을 기준으로 경사지도록 형성되어 운동방향 변환부재(40)가 삽입 설치된다.

틸트운동부재(30)는 경사부재(20)의 상측에 설치되며, 틸트운동 케이스부재(31)와 안내부재(32)로 구성된다. 틸트운동 케이스부재(31)는 그립퍼(332b)나 요크형 중공부재(341,421,431)에 각각 설치된다. 안내부재(32)는 틸트운동 케이스부재(31)의 양측면에 각각 형성되며 베어링(B)이 삽입 설치된다. 베어링(B)은 안내부재(32)에 나사, 볼트나 스크류와 같은 체결부재(C)로 고정 설치된다. 틸트운동 케이스부재(31)는 안내부재(32)와 교차되는 방향의 양측에 운동방향 변환부재(40)가 삽입 설치되는 안내공(31a)이 형성된다.

운동방향 변환부재(40)는 경사부재(20)와 틸트운동부재(30)에 연결되어 틸트운동부재(30)를 틸트운동시키며, 제1샤프트부재(41)와 제2샤프트부재(42)로 구성된다. 제1샤프트부재(41)는 원운동부재(23)에 형성된 안내공(23a)에 경사지도록 삽입 설치되어 원운동부재(23)의 회전에 의해 원뿔 운동하며, 제1샤프트부재(41)는 제2샤프트부재(42)의 중앙에 위치되도록 형성된다. 제2샤프트부재(42)는 제1샤프트부재(41)의 끝단에 형성되어 제1샤프트부재(41)의 원뿔 운동에 의해 틸트운동 케이스부재(31)를 틸트운동시킨다. 즉, 제2샤프트부재(42)는 틸트운동 케이스부재(31)의 안내공(31a)에 베어링(B)을 개재하여 설치되어 제1샤프트부재(41)의 원뿔 운동에 의해 틸트운동을 하게 된다. 틸트운동을 하는 제2샤프트부재(42)는 틸트운동 케이스부재(31)의 안내공(31a)에 베어링(B)이 개재되어 설치되며, 베어링(B)이 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 베어링(B)의 상측에 위치되도록 스톱퍼부재(E)가 틸트운동 케이스부재(31)에 설치된다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 로봇 핸드의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 로봇 핸드는 사람 손가락의 지문, 중지 및 약지에 해당되는 3개의 제1로봇 손가락기구(300)와 엄지에 해당되는 하나의 제2로봇 손가락기구(400)로 구성된다. 이러한 본 발명의 로봇 핸드를 도 2에서 도 11에 도시된 로봇 핸드로 동작시키기 위해 먼저, 3개의 제1로봇 손가락기구(300)와 하나의 제2로봇 손가락기구(400)를 팬이나 틸트운동을 시킨다.

제1로봇 손가락기구(300)이나 제2로봇 손가락기구(400)를 화살표(b2: 도 11에 도시됨) 방향으로 틸트운동시키기 위해서 먼저, 제1로봇 손가락기구(300)의 제1조인트기구(330)와 제2조인트기구(340)나 2로봇 손가락기구(400)의 제3조인트기구(420)와 제4조인트기구(430)에 각각 구비되는 틸트운동기구(331,342,422,432)를 구동시킨다. 틸트운동기구(331,342,422,432)는 회전구동원(10)에서 회전력을 발생시킨다.

회전구동원(10)에서 회전력이 발생되면 경사부재(20)의 회전판(21)은 이 회전력을 전달받아 회전하게 되고, 이 회전에 의해 원운동부재(23)는 도 9 및 도 10에 도시된 화살표(a1) 방향으로 원운동을 실시하게 된다. 원운동부재(23)가 원운동을 실시하면 원운동부재(23)에 경사지게 설치된 운동방향 변환부재(40)의 제1샤프트부재(41)는 원뿔 운동을 하게 된다. 제1샤프트부재(41)의 원뿔 운동에 의해 제2샤프트부재(42)는 틸트운동을 하게 되며, 제2샤프트부재(42)는 안내부재(32)가 요크형 원통부재(341,421,431)나 그립퍼(332b)에 의해 구속됨으로 인해 틸트운동을 하게 된다.

제2샤프트부재(42)가 틸트운동을 하게 되면 제2샤프트부재(42)에 연결되는 틸트운동 케이스부재(31)는 도 9 및 도 10에 도시된 화살표(a2) 방향으로 틸트운동을 하게 된다. 틸트운동 케이스부재(31)가 틸트운동을 하게 되면 틸트운동 케이스부재(31)와 연결된 제1로봇 손가락기구(300)의 제마디(311)와 제2마디(312)나 제2로봇 손가락기구(400)의 제1엄지마디(411)와 제2엄지마디(412)가 틸트운동을 하게 된다. 제2로봇 손가락기구(400)의 제3마디(313)는 틸트운동 케이스부재(31)의 틸트운동에 의해 연동되는 제1링크기구(350)에 의해 틸트운동을 하게 된다.

제1로봇 손가락기구(300)의 팬운동은 팬운동기구(332)에 의해 실시된다. 팬운동기구(332)는 제1마디(311)를 화살표(b2: 도 11에 도시됨) 방향으로 팬운동시킴에 의해 손가락 케이스(310)를 팬 운동시킨다. 이를 위해 먼저, 팬운동기구(332)는 손가락 케이스(310)를 팬운동시키기 위한 회전력을 회전구동원(332a)에 발생시킨다. 회전구동원(332a)에서 회전력이 발생되면 이 회전력을 그립퍼(332b)에서 전달받는다. 그립퍼(332b)는 제1조인트기구(330)를 회전시킴에 의해 제1마디(311)를 팬 운동시켜 손가락 케이스(310)가 팬운동되도록 한다.

제2로봇 손가락기구(400)의 회전이나 왕복운동은 손가락 회전기구(440)와 왕복운동기구(500)에 의해 실시된다. 손가락 회전기구(440)의 회전운동은 회전구동원(443)에서 발생된 회전력을 연결 케이스(441)로 전달하고, 연결 케이스(441)는 전달된 회전력에 의해 제2손가락 케이스(410)를 화살표(b3: 도 11에 도시됨) 방향으로 회전시킨다.

왕복운동기구(500)는 회전구동원(521)에서 발생된 회전력에 의해 제1고정링크(522)를 회전시키고, 제1고정링크(522)의 회전에 의해 구동링크(524)를 구동시켜 제2고정링크(523)에 연결된 경첩부재(510)를 회전시킴에 의해 제2베이스부재(200)를 회전시켜 제2로봇 손가락기구(400)를 화살표(b4: 도 11에 도시됨) 방향으로 왕복운동시킨다. 제1베이스부재(100)와 제2베이스부재(200)를 서로 분리하고, 각각을 경첩부재(1510)로 연결한 후 제2베이스부재(200)에 제2로봇 손가락기구(400)를 설치하여 왕복운동기구(500)에 의해 제2로봇 손가락기구(400)를 왕복운동시킴으로써 제2로봇 손가락기구(400)와 제1로봇 손가락기구(300) 사이의 간섭을 줄일 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 로봇 핸드는 다수개의 제1로봇 손가락기구(300)나 하나의 제2로봇 손가락기구(400)를 팬이나 틸트운동시키고, 회전 및 왕복운동시켜 물체(도시 않음)와 접촉 위치를 가변시킴으로써 물체의 크기와 형상에 따라 접촉을 유연하게 할 수 있는 이점이 있으며, 각각의 마디(311,312,313,411,412)마다 회전구동원(10)을 적용함으로써 정교한 동작을 할 수 있다.

본 발명의 로봇 핸드는 하나의 제2로봇 손가락기구(400)의 왕복운동 시 제2로봇 손가락기구(400)가 제1베이스부재(100)와 분리된 제2베이스부재(200)에 설치되어 왕복운동함으로써 제2로봇 손가락기구(400)와 제1로봇 손가락기구(300) 사이에서 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

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

100: 제1베이스부재 110: 사각형 플레이트부재
120: 제1브라켓 200: 제2베이스부재
210: 다각형 플레이트부재 220: 제2브라켓
300: 제1로봇 손가락기구 310: 제1손가락 케이스
311: 제1마디 312: 제2마디
313: 제3마디 320: 수납블록
330: 제1조인트기구 332: 팬운동기구
340: 제2조인트기구 350: 제1링크기구
351: 링크블록 352: 링크부재
400: 제2로봇 손가락기구 410: 제2손가락 케이스
411: 제1엄지마디 412: 제2엄지마디
420: 제3조인트기구 430: 제4조인트기구
440: 손가락 회전기구 441: 연결 케이스
442: 고정블록 500: 왕복운동기구
510: 경첩부재 520: 제2링크기구
522: 제1고정링크 523: 제2고정링크
524: 구동링크 331,342,422,432: 틸트운동기구
341,421,431: 요크형 원통부재 443,521: 회전구동원

Claims

제1베이스부재와;
상기 제1베이스부재의 일측에 설치되는 제2베이스부재와;
상기 제1베이스부재에 서로 이격되도록 각각 설치되어 팬이나 틸트운동하는 다수개의 제1로봇 손가락기구와;
상기 제2베이스부재에 설치되어 틸트나 회전운동하는 제2로봇 손가락기구와;
상기 제1베이스부재와 상기 제2베이스부재 사이에 설치되어 제2베이스부재를 회전시켜 제1로봇 손가락기구가 왕복운동되도록 하는 왕복운동기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 제1베이스부재는 사각형 플레이트부재와, 상기 사각형 플레이트부재의 일측에 설치되어 왕복운동기구를 지지하는 제1브라켓으로 이루어지며,
상기 사각형 플레이트부재는 다수개의 사각형 홈이 배열되도록 형성되고 일측에 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 제2베이스부재는 다각형 플레이트부재와, 상기 다각형 플레이트부재의 일측에 설치되어 제2로봇 손가락기구를 지지하는 제2브라켓으로 이루어지며,
상기 다각형 플레이트부재는 제1베이스부재의 요홈에 이격되어 삽입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 다수개의 제1로봇 손가락기구는 각각 제1마디와 제2마디와 제3마디를 갖는 제1손가락 케이스와;
상기 제1베이스부재에 설치되는 수납블록과;
상기 수납블럭에 설치되며 상기 제1손가락 케이스의 제1마디와 연결되어 제1마디를 팬이나 틸트운동시키는 제1조인트기구와;
상기 제1손가락 케이스의 제1마디와 제2마디 사이에 연결되어 제2마디를 틸트운동시키는 제2조인트기구와;
상기 제2조인트기구와 제3마디에 연결되며 제2조인트기구에 연동되어 상기 제3마디를 틸트운동시키는 제1링크기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항에 있어서, 상기 제1조인트기구는 각각 상기 수납블록의 일면에 설치되어 상기 제1마디를 틸트운동시키는 틸트운동기구와;
상기 틸트운동기구와 교차되도록 상기 수납블록의 측면에 설치되어 상기 제1마디를 팬운동시키는 팬운동기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제5항에 있어서, 상기 틸트운동기구는 회전구동원과;
상기 회전구동원에 의해 회전되도록 연결되는 경사부재와;
상기 경사부재의 상측에 설치되는 틸트운동부재와;
상기 경사부재와 상기 틸트운동부재에 연결되어 틸트운동부재를 틸트운동시키는 운동방향 변환부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제5항에 있어서, 상기 팬운동기구는 수납블럭의 측면에 상기 제1조인트기구와 직교되도록 설치되는 회전구동원과;
상기 회전구동원과 연결되며 회전구동원에 의해 회전되어 틸트운동부재를 팬운동시키는 그립퍼로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항에 있어서, 상기 제2조인트기구는 요크형 중공부재와;
상기 요크형 중공부재에 삽입 설치되어 제2마디를 틸트운동시키는 틸트운동기구로 구성되며,
상기 요크형 중공부재는 중공 원통부재와, 상기 중공 원통부재의 일측에 마주대하도록 형성되며 각각 다수개의 안내공이 형성되는 한 쌍의 돌기부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제8항에 있어서, 상기 틸트운동기구는 회전구동원과;
상기 회전구동원에 의해 회전되도록 연결되는 경사부재와;
상기 경사부재의 상측에 설치되는 틸트운동부재와;
상기 경사부재와 상기 틸트운동부재에 연결되어 틸트운동부재를 틸트운동시키는 운동방향 변환부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항에 있어서, 상기 제1링크기구는 제3마디와 연결되며 중앙에 제2마디가 설치되는 개방홈이 형성되는 링크블록과;
상기 링크블록과 요크형 중공부재의 양측에 각각 설치되어 틸트운동 케이스부재의 틸트운동에 연동되어 제3마디를 틸트운동시키는 한 쌍의 링크부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 제2로봇 손가락기구는 제1엄지마디와 제2엄지마디를 갖는 제2손가락 케이스와;
상기 제2손가락 케이스의 제1엄지마디와 연결되어 제1엄지마디를 틸트운동시키는 제3조인트기구와;
상기 제2손가락 케이스의 제1엄지마디와 상기 제2엄지마디 사이에 연결되어 제2엄지마디를 틸트운동시키는 제4조인트기구와;
상기 제2베이스부재에 설치되며 상기 제1조인트 기구와 연결되어 상기 제2손가락 케이스를 회전시키는 손가락 회전기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제11항에 있어서, 상기 제3조인트기구와 상기 제4조인트기구는 각각 요크형 중공부재와;
상기 요크형 중공부재에 삽입 설치되어 제2엄지마디를 틸트운동시키는 틸트운동기구로 구성되며,
상기 요크형 중공부재는 중공부재와, 상기 중공부재의 일측에 마주대하도록 형성되며 각각 다수개의 안내공이 형성되는 한 쌍의 돌기부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제12항에 있어서, 상기 틸트운동기구는 회전구동원과;
상기 회전구동원에 의해 회전되도록 연결되는 경사부재와;
상기 경사부재의 상측에 설치되는 틸트운동부재와;
상기 경사부재와 상기 틸트운동부재에 연결되어 틸트운동부재를 틸트운동시키는 운동방향 변환부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항, 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전구동원은 회전력을 발생시키는 모터와;
상기 모터와 상기 경사부재 사이에 연결되어 모터의 회전력을 감속하여 경사부재로 전달하는 감속기로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항, 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사부재는 회전판과;
상기 회전구동원과 연결되어 회전력을 회전판으로 전달하는 안내돌기와;
상기 회전판의 상측에 형성되어 회전판의 둘레를 따라 원운동하는 원운동부재로 구성되며,
상기 원운동부재는 안내공이 형성되며, 상기 안내공은 회전판을 기준으로 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항, 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 틸트운동부재는 틸트운동 케이스부재와;
상기 틸트운동 케이스부재의 양측면에 각각 형성되며 베어링이 삽입 설치되는 안내부재로 구성되며,
상기 틸트운동 케이스부재는 상기 안내부재와 교차되는 방향의 양측에 운동방향 변환부재가 삽입 설치되는 안내공이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제4항, 제9항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운동방향 변환부재는 원운동부재에 형성된 안내공에 경사지도록 삽입 설치되어 원운동부재의 회전에 의해 원뿔 운동하는 제1샤프트부재와;
상기 제1샤프트부재의 끝단에 형성되어 제1샤프트부재의 원뿔 운동에 의해 틸트운동 케이스부재를 틸트운동시키는 제2샤프트부재로 구성되며,
상기 제1샤프트부재는 상기 제2샤프트부재의 중앙에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제11항에 있어서, 상기 손가락 회전기구는 상기 제3조인트 기구와 연결되는 연결 케이스와;
상기 연결케이스의 저면에 설치되며 삽입공이 형성되는 고정블럭과;
상기 고정블럭에 삽입 설치되어 연결 케이스를 회전시킴에 의해 제1손가락 케이스를 회전시키는 회전구동원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제1항에 있어서, 상기 왕복운동기구는 상기 제1베이스부재와 상기 제2베이스부재 사이에 설치되는 경첩부재와;
상기 경첩부재와 상기 제1베이스부재에 설치되어 상기 제2베이스부재를 회전시킴에 의해 제2로봇 손가락기구가 왕복운동시키는 제2링크기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제19항에 있어서, 상기 제2링크기구는 상기 제1베이스부재에 설치되는 회전구동원과;
상기 회전구동원에 연결되는 제1고정링크와;
상기 경첩부재에 연결되는 제2고정링크와;
상기 제1고정링크와 상기 제2고정링크와 핀으로 연결되어 상기 경첩부재를 회전시켜 제1로봇 손가락기구를 왕복 운동시키는 구동링크로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.