KR20120131370A - 7 degree of freedom robot arm - Google Patents

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KR20120131370A
KR20120131370A KR1020110049489A KR20110049489A KR20120131370A KR 20120131370 A KR20120131370 A KR 20120131370A KR 1020110049489 A KR1020110049489 A KR 1020110049489A KR 20110049489 A KR20110049489 A KR 20110049489A KR 20120131370 A KR20120131370 A KR 20120131370A
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Abstract

PURPOSE: An arm of a 7 degrees of freedom robot is provided to reduce a number of parts by compactly forming a structure of an arm unit and to reduce costs by reducing processes for assembling the arm unit. CONSTITUTION: An arm of a 7 degrees of freedom robot comprises 1-7th axis arm units(10,20,30,40,50,60,70). The 1-7th axis arm units comprise 1-7th driving motors(12,21,31,41,61,72), 1-7th axis arms(13,22,32,42,52,71), 1-7th encoders, respectively. The 1-7th driving motors are driven forward or backward. The 1-7th axis arms are connected to driving shafts which are rotated forward or backward by the driving direction of the 1-7th driving motors. The 1-7th encoders detect the rotating angle of the 1-7th driving motors.

Description

7자유도 로봇의 아암{7 degree of freedom robot arm}7 degree of freedom robot arm

본 발명은 7자유도 로봇의 아암에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 다관절 아암 장치에 있어서, 구동모터, 감속기, 엔코더 등을 포함하는 아암 유닛(제1축 아암 유닛 - 제7축 아암 유닛)의 구조 간단화로 인해 로봇 아암(robot arm) 자중을 줄여 페이로드(payload)를 증대시킬 수 있도록 한 7자유도 로봇의 아암에 관한 것이다.The present invention relates to an arm of a 7-degree-of-freedom robot, and more particularly, to an articulated arm device that is articulated to a body of a service robot, the arm unit including a driving motor, a reducer, an encoder, and the like (first Axial Arm Unit-The seventh degree of freedom of the robot arm is designed to increase payload by reducing robot arm weight due to the simplified structure of the seventh axis arm unit.

일반적으로, 자동차 조립라인 등에서와 같이 작업자를 대신하여 소정의 용접작업을 수행하는 산업용 로봇과, 아암 등이 사람의 팔 구조와 유사하도록 형성되어 간단한 언어, 보행 동작이 가능한 휴머노이드(humanoid)와, 청소용 로봇 등과 같이 가정 등에서 유용하게 사용할 수 있는 서비스 로봇 등이 개발되고 있다.In general, an industrial robot that performs a predetermined welding operation on behalf of an operator, such as an automobile assembly line, a humanoid formed with an arm, etc., similar to a human arm structure, and capable of simple language and walking operation, and for cleaning Service robots that can be usefully used in homes, such as robots, have been developed.

전술한 휴머노이드와 같은 로봇은 사람의 몸통과 유사한 로봇 본체와, 로봇본체에 관절운동 가능하게 결합되어 소정의 동작을 수행하는 가동유닛을 포함한다. 가동유닛은 사람의 머리와 같은 헤드부와, 사람의 팔과 같은 아암 유닛과, 사람의 다리와 같은 한 쌍의 레그부를 포함한다.The robot, such as the humanoid, includes a robot body similar to a human body and a movable unit coupled to the robot body so as to be articulated to perform a predetermined motion. The movable unit includes a head portion such as a human head, an arm unit such as a human arm, and a pair of leg portions such as a human leg.

로봇은 로봇 본체와 헤드부를 연결하는 목부분이나, 로봇 본체와 아암 유닛을 연결하는 어깨부분과 같이 사람의 관절에 해당하는 로봇관절을 구비한다. 로봇관절은 로봇 본체에 대해 로봇 본체의 수직방향 축선을 중심으로 좌,우 방향으로 회전되는 스위블(swivel)기능과, 로봇 본체의 수직축에 가로방향 축선을 중심으로 상,하 방향으로 회동되는 틸팅(tilting)기능을 갖는다.The robot has a robot joint corresponding to a human joint, such as a neck portion connecting the robot body and the head, or a shoulder portion connecting the robot body and the arm unit. The robot joint has a swivel function that is rotated in a left and right direction about the vertical axis of the robot body with respect to the robot body, and tilts rotated up and down about the horizontal axis on the vertical axis of the robot body ( tilting) function.

전술한 서비스 로봇을 구성하는 아암 유닛의 구조적인 복잡화로 부품수가 증가되어 이들의 자중이 증가되어 페이로드가 감소(일 예로서 로봇 체중의 1/10정도를 페이로드할 수 있다)되므로, 고가로 제작되는 로봇을 활용하여 가사를 도와주는 실용성이 떨어지는 문제점을 갖는다.Due to the structural complexity of the arm unit constituting the above-mentioned service robot, the number of parts is increased and their own weight is increased, so that the payload is reduced (for example, one-tenth of the robot's weight can be paid). Utilization of the robot to be produced has a problem that is not practical to help the housework.

또한, 아암 유닛의 구조적인 복잡화로 인한 부품수가 증가되어 원가비용 및 제작비용이 증가되므로 가격 경쟁력이 떨어지며, 이들을 조립하는 작업시간이 증가되어 작업능률이 떨어지는 문제점을 갖는다.In addition, the number of parts due to the structural complexity of the arm unit is increased, the cost cost and manufacturing cost is increased, so the price competitiveness is lowered, and the work time for assembling them is increased, which lowers the work efficiency.

또한, 다관절 아암 유닛 선단부에 형성된 홀더(holder)에 물건 등을 집어 들어올릴 수 있도록 사용되는 툴(tool)을 장착시킬 경우, 툴을 볼트로서 홀더에 고정하여 조립하게 되므로 툴을 탈부착하는 작업능률이 떨어지게 된다. 또한 툴의 사양 또는 모델명이 변경되는 경우에 툴 형상,구조에 맞는 홀더만을 사용하게 되므로 신뢰성이 떨어지는 문제점을 갖는다.In addition, when a tool used to pick up an object or the like is mounted on a holder formed at the distal end of the articulated arm unit, the tool is fixed to the holder as a bolt and assembled so that the tool can be easily removed. Will fall. In addition, when the specification or model name of the tool is changed, only the holder suitable for the shape and structure of the tool is used.

본 발명의 실시예는, 서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 다관절 아암 유닛의 구조 간단화로 인해 로봇 아암 자중을 줄이면서 페이로드를 증대시킴에 따라 실용성을 확보할 수 있도록 한 7자유도 로봇의 아암과 관련된다.Embodiment of the present invention, the seven-degree of freedom to ensure practicality by increasing the payload while reducing the robot arm weight due to the simplified structure of the articulated arm unit that is articulated to the body of the service robot It is associated with the arm of a robot.

본 발명의 실시예는, 아암 유닛의 구조 컴팩트화로 인해 부품수를 줄여 원가비용을 낮춤에 따라 가격 경쟁력이 높아지고, 아암 유닛을 조립하는 작업공정이 줄어들어 작업성 향상으로 대량생산할 수 있도록 한 7자유도 로봇의 아암과 관련된다.According to the embodiment of the present invention, due to the compact structure of the arm unit, the cost competitiveness is increased as the number of parts is reduced and the cost cost is reduced, and the work process of assembling the arm unit is reduced so that the mass production can be performed with improved workability. It is associated with the arm of a robot.

본 발명의 실시예는, 아암 유닛의 선단부 홀더에 툴을 장착시킬 경우 플러그인 방식으로 조립함에 따라 조립하는 작업시간이 단축되며, 다양한 형상,구조의 툴을 홀더에 장착시켜 사용할 수 있도록 한 7자유도 로봇의 아암과 관련된다.In the embodiment of the present invention, when the tool is mounted on the tip holder of the arm unit, the assembly time is shortened by assembling in a plug-in manner, and 7 degrees of freedom is provided so that tools of various shapes and structures can be mounted on the holder. It is associated with the arm of a robot.

본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암은,Arm of the 7 degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention,

서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 7자유도 로봇의 아암에 있어서,In the arm of the seven degree of freedom robot that is articulatedly mounted to the body of the service robot,

구동모터 장착판과, 구동모터 장착판에 장착되며 정,역 방향으로 구동되는 제1구동모터와, 제1구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제1축 아암과, 제1구동모터의 회전 각도를 검출하는 제1엔코더를 포함하는 제1축 아암 유닛과,A first shaft arm mounted to the drive motor mounting plate, the first drive motor mounted on the drive motor mounting plate and driven in the forward and reverse directions, and connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the first drive motor; A first axis arm unit including a first encoder detecting a rotation angle of the first driving motor,

제1축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터와, 제2구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제2축 아암과, 제2구동모터의 회전 각도를 검출하는 제2엔코더를 포함하며, 제1축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제2축 아암 유닛과,A second drive motor mounted on the first axis arm and driven in the forward and reverse directions, a second shaft arm connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the second drive motor, and the second drive motor A second encoder for detecting an angle of rotation of the second axis arm unit, the second axis arm unit being rotatably connected to the first axis arm unit,

제2축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터와, 제3구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제3축 아암과, 제3구동모터의 회전 각도를 검출하는 제3엔코더를 포함하며, 제2축 아암 유닛에 대해 회동가능하게 연결되는 제3축 아암 유닛과,A third drive motor mounted to the second axis arm and driven in the forward and reverse directions, a third axis arm connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the third drive motor, and the third drive motor A third encoder including a third encoder for detecting a rotation angle of the third axis arm unit, the third axis arm unit being rotatably connected to the second axis arm unit,

제3축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터와, 제4구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 한 쌍의 제4축 아암과, 제4구동모터의 회전 각도를 검출하는 제4엔코더를 포함하며, 제3축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제4축 아암유 닛과,A fourth drive motor mounted on the third axis arm and driven in the forward and reverse directions, a pair of fourth axis arms connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the fourth drive motor, and A fourth shaft arm unit including a fourth encoder detecting a rotation angle of the four drive motor, the fourth shaft arm unit being rotatably connected to the third axis arm unit,

제4축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터와, 제5구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제5축 아암과, 제5구동모터의 회전 각도를 검출하는 제5엔코더를 포함하며, 제4축 아암 유닛에 대해 회동가능하게 연결되는 제5축 아암 유닛과,A fifth drive motor mounted on the fourth axis arm and driven in the forward and reverse directions, a fifth axis arm connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the fifth drive motor, and the fifth drive motor A fifth axis arm unit including a fifth encoder detecting a rotational angle of the fifth axis arm, the fifth axis arm unit being rotatably connected to the fourth axis arm unit,

제5축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제6구동모터와, 제6구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 구동링크와, 구동링크 양단에 각각 링크운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 중간리크와, 중간링크에 링크운동 가능하게 연결되는 종동링크과, 제6구동모터의 회전 각도를 검출하는 제6엔코더를 포함하며, 제5축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제6축 아암 유닛과,A sixth drive motor mounted on the fifth axis arm and driven in the forward and reverse directions, a drive link connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the sixth drive motor, and connected to both ends of the drive link, respectively. A pair of intermediate leaks movably connected, a driven link operatively linked to the intermediate link, and a sixth encoder for detecting a rotation angle of the sixth drive motor, the rotary motion of the fifth axis arm unit A sixth axis arm unit which is possibly connected,

제5축 아암에 관절운동 가능하게 연결되며 종동링크 구동시 연동되는 제7축 아암과, 제7축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제7구동모터와, 제7구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되며 툴이 착탈가능하게 결합되는 홀더와, 제7구동모터의 회전 각도를 검출하는 제7엔코더를 포함하며, 제6축 아암 유닛에 대해 연동되어 회동가능하게 연결되는 제7축 아암 유닛을 구비한다.A seventh axis arm that is articulated to the fifth axis arm and linked to the driven link drive, the seventh drive motor mounted on the seventh axis arm and driven in the forward and reverse directions, and the driving direction of the seventh drive motor. And a seventh encoder detecting a rotation angle of the seventh driving motor, the holder connected to the driving shaft rotated in the forward and reverse directions, and the tool detachably coupled thereto. And a seventh axis arm unit which is possibly connected.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 홀더는,According to a preferred embodiment, the holder described above,

제7구동모터의 구동축에 연결되는 회동편과,A rotating piece connected to the drive shaft of the seventh drive motor,

회동편에 연결되며 환형의 나사부가 외측면에 형성되는 몸체와,A body connected to the rotating piece and having an annular threaded portion formed on an outer surface thereof;

몸체의 나사부에 대응되는 나사부가 내측면에 형성되며 몸체에 착탈가능하게 결합되는 덮개와,A cover part formed on an inner side of the screw part corresponding to the screw part of the body and detachably coupled to the body;

덮개에 의해 몸체에 장착되며, 툴을 고정할 수 있도록 고정공이 형성되는 고정편을 포함한다.It is mounted to the body by a cover, and includes a fixing piece is formed with a fixing hole for fixing the tool.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암은 아래와 같은 이점을 갖는다.The arm of a seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention configured as described above has the following advantages.

서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 다관절 아암 유닛의 구조 간단화로 인해 로봇 아암 자중을 줄이면서 페이로드를 증대시킴에 따라 실용성을 높이고, 고가의 로봇 아암 활용성을 극대화할 수 있다.By simplifying the structure of the articulated arm unit that is articulated on the body of the service robot, the payload is increased while reducing the robot arm weight, thereby increasing the practicality and maximizing the utilization of the expensive robot arm.

또한, 아암 유닛의 구조 컴팩트화로 인해 부품수를 줄이고, 아암 유닛을 조립하는 작업공정이 줄어들어 대량생산함에 따라, 원가비용을 낮출 수 있어 가격 경쟁력을 갖는다.In addition, due to the compact structure of the arm unit, the number of parts is reduced, and the work process for assembling the arm unit is reduced, resulting in mass production, thereby reducing the cost cost and thus having a competitive price.

또한, 아암 유닛의 선단부에 툴을 장착시키는 홀더가 플러그인 방식에 의해 원터치방식으로 조립되므로, 툴을 장착하는 작업시간이 단축되며, 호환성을 갖게 되므로 다양한 형상,구조의 툴을 홀더에 장착시키므로 신뢰성을 갖는다.In addition, since the holder for mounting the tool on the tip of the arm unit is assembled by the one-touch method by the plug-in method, the working time for mounting the tool is shortened and the compatibility is achieved, so that tools of various shapes and structures are mounted on the holder for reliability. Have

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암의 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제1축 아암 유닛에 대해 제2축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제2축 아암 유닛에 대해 제3축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제3축 아암 유닛에 대해 제4축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제4축 아암 유닛에 대해 제5축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제5축 아암 유닛에 대해 제6축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제6축 아암 유닛에 대해 제7축 아암 유닛의 구동됨을 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 있어서, 제7축 아암 유닛에 연결되어 툴이 착탈가능하게 고정되는 홀더의 분리사시도이다.1 is a perspective view of an arm of a seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a side view of the arm of the seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a view illustrating driving of a second axis arm unit with respect to a first axis arm unit in an arm of a seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention; FIG.
4 is a view showing that the third axis arm unit is driven with respect to the second axis arm unit in the arm of the seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view illustrating driving of a fourth axis arm unit with respect to a third axis arm unit in an arm of a seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a view illustrating driving of a fifth axis arm unit with respect to a fourth axis arm unit in an arm of a seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7 is a view illustrating driving of a sixth axis arm unit with respect to a fifth axis arm unit in an arm of a seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a view illustrating driving of a seventh axis arm unit with respect to a sixth axis arm unit in an arm of a seven degree of freedom robot according to one embodiment of the present invention;
9 is an exploded perspective view of a holder of a seven degree of freedom robot arm according to one embodiment of the present invention, connected to a seventh axis arm unit to which a tool is detachably fixed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, which are intended to illustrate the present invention in a manner that allows a person skilled in the art to easily carry out the invention. And does not mean that the technical idea and scope of the invention are limited.

도 1 내지 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암은,Arms of the seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention shown in Figures 1 to 9,

구동모터 장착판(11)과, 구동모터 장착판(11)에 장착되며 정방향(시계 방향) 또는 역방향(반시계 방향)으로 구동되는 제1구동모터(12) 및 감속기(미도시됨)와, 제1구동모터(12)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축(미도시됨)에 연결되는 제1축 아암(13)과, 제1구동모터(12)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부(로봇 몸체에 장착됨)에 전송하는 제1엔코더(14)를 포함하는 제1축 아암 유닛(10)과,A first drive motor 12 and a speed reducer (not shown) mounted on the drive motor mounting plate 11 and mounted on the drive motor mounting plate 11 and driven in a forward (clockwise) or reverse (counterclockwise) direction, The rotation angle of the first shaft arm 13 and the first driving motor 12 connected to the driving shaft (not shown) rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the first driving motor 12 is detected. A first axis arm unit 10 including a first encoder 14 for transmitting a detection signal to a control unit (mounted to the robot body);

제1축 아암(13)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터(21) 및 감속기(미도시됨)와, 제2구동모터(21)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제2축 아암(22)과, 제2구동모터(21)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제2엔코더(23)를 포함하며, 제1축 아암 유닛(10)에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제2축 아암 유닛(20)과,The second driving motor 21 and the reducer (not shown) mounted on the first shaft arm 13 and driven in the forward and reverse directions, and in the forward and reverse directions according to the driving directions of the second driving motor 21. A second shaft arm 22 connected to the rotating drive shaft and a second encoder 23 which detects a rotation angle of the second driving motor 21 and transmits a detection signal to the controller; A second shaft arm unit 20 rotatably connected with respect to 10;

제2축 아암(22)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터(31) 및 감속기(미도시됨)와, 제3구동모터(31)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제3축 아암(32)과, 제3구동모터(31)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제3엔코더(33)를 포함하며, 제2축 아암 유닛(20)에 대해 회동가능하게 연결되는 제3축 아암 유닛(30)과,The third drive motor 31 and the reducer (not shown) mounted on the second shaft arm 22 and driven in the forward and reverse directions and in the forward and reverse directions according to the driving directions of the third drive motor 31. And a third shaft arm 32 connected to the rotating drive shaft, and a third encoder 33 for detecting a rotation angle of the third driving motor 31 and transmitting a detection signal to the controller. A third shaft arm unit 30 rotatably connected with respect to 20,

제3축 아암(32)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터(41) 및 감속기(미도시됨)와, 제4구동모터(41)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 한 쌍의 제4축 아암(42)과, 제4구동모터(41)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제4엔코더(43)를 포함하며, 제3축 아암 유닛(30)에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제4축 아암 유닛(40)과,The fourth drive motor 41 and the reducer (not shown) mounted on the third axis arm 32 and driven in the forward and reverse directions, and in the forward and reverse directions according to the driving directions of the fourth drive motor 41. A pair of fourth shaft arms 42 connected to the rotating drive shaft, and a fourth encoder 43 for detecting a rotation angle of the fourth driving motor 41 and transmitting a detection signal to the control unit; A fourth shaft arm unit 40 rotatably connected with respect to the shaft arm unit 30,

제4축 아암(42)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터(51) 및 감속기(미도시됨)와, 제5구동모터(51)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제5축 아암(52)과, 제5구동모터(51)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제5엔코더(53)를 포함하며, 제4축 아암 유닛(40)에 대해 회동가능하게 연결되는 제5축 아암 유닛(50)과,The fifth drive motor 51 and the reducer (not shown) mounted on the fourth shaft arm 42 and driven in the forward and reverse directions and in the forward and reverse directions according to the driving directions of the fifth drive motor 51. A fifth axis arm 52 connected to the rotating drive shaft and a fifth encoder 53 which detects a rotation angle of the fifth drive motor 51 and transmits a detection signal to the controller; A fifth shaft arm unit 50 rotatably connected with respect to 40;

제5축 아암(52)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제6구동모터(61) 및 감속기(미도시됨)와, 제6구동모터(61)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 구동링크(62)와, 구동링크(62) 양단에 각각 링크운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 중간리크(63)와, 중간링크(63)에 링크운동 가능하게 연결되는 종동링크(64)과, 제6구동모터(61)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제6엔코더(65)를 포함하며, 제5축 아암 유닛(50)에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제6축 아암 유닛(60)과,The sixth drive motor 61 and the reducer (not shown) mounted on the fifth axis arm 52 and driven in the forward and reverse directions and in the forward and reverse directions according to the driving directions of the sixth drive motor 61. A drive link 62 connected to the rotating drive shaft, a pair of intermediate leaks 63 connected to both ends of the drive link 62 so that link movement is possible, and a follower connected to the intermediate link 63 so that the link movement is possible. And a sixth encoder (65) for detecting the rotational angle of the link (64) and the sixth driving motor (61) and transmitting the detection signal to the control unit. Sixth axis arm unit 60 to be connected,

제5축 아암(52)에 관절운동 가능하게 연결되며 종동링크(64) 구동시 연동되는 제7축 아암(71)과, 제7축 아암(71)에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제7구동모터(72) 및 감속기(미도시됨)와, 제7구동모터(72)의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되며 툴(미도시됨)(tool)이 착탈가능하게 결합되는 홀더(73)와, 제7구동모터(72)의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 제어부에 전송하는 제7엔코더(74)를 포함하며, 제6축 아암 유닛(60)에 대해 연동되어 회동가능하게 연결되는 제7축 아암 유닛(70)을 구비한다.A seventh axis arm 71 connected to the fifth axis arm 52 to be articulated and interlocked when the driven link 64 is driven, and mounted on the seventh axis arm 71 and driven in the forward and reverse directions; It is connected to a drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the seventh drive motor 72 and the reducer (not shown), and the seventh drive motor 72, the tool (not shown) (removable) And a seventh encoder 74 which detects the rotational angle of the seventh driving motor 72 and transmits a detection signal to the control unit, and is coupled to the sixth axis arm unit 60. And a seventh axis arm unit 70 which is rotatably connected.

이때, 전술한 홀더(73)는,At this time, the holder 73 described above,

제7구동모터(72)의 구동축에 연결되는 회동편(75)과,A rotation piece 75 connected to the drive shaft of the seventh drive motor 72;

회동편(75)에 일체형으로 연결되며 환형의 나사부(76a)(숫나사)가 외측면에 형성되는 몸체(76)와,A body 76 which is integrally connected to the pivot piece 75 and has an annular threaded portion 76a (male screw) formed on the outer side thereof;

몸체(76)의 나사부(76a)에 대응되는 나사부(77a)(암나사)가 내측면에 형성되며 몸체(76)에 착탈가능하게 결합되는 덮개(77)와,A cover 77 having a threaded portion 77a (female thread) corresponding to the threaded portion 76a of the body 76 is formed on the inner side and detachably coupled to the body 76;

덮개(77)에 의해 몸체(76)에 장착되며, 툴을 고정할 수 있도록 고정공(78a)이 형성되는 고정편(78)을 포함한다.It is mounted to the body 76 by the cover 77, and includes a fixing piece 78 is formed with a fixing hole 78a to fix the tool.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an example of the use of the arm of the seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3에서와 같이, 서비스 로봇의 몸체에 고정되는 구동모터 장착판(11)에 장착된 제1구동모터(12) 구동시, 이의 구동축에 연결된 제1축 아암(13)이 구동축과 동일 방향으로 회전되므로, 제1축 아암 유닛(10)에 대해 제2축 아암 유닛(20)이 설정각도 범위내에서 정방향(시계 방향) 또는 역방향(반시계 방향)으로 회전될 수 있다.1 to 3, when driving the first drive motor 12 mounted on the drive motor mounting plate 11 fixed to the body of the service robot, the first shaft arm 13 connected to the drive shaft of the drive shaft and Since it is rotated in the same direction, the second axis arm unit 20 with respect to the first axis arm unit 10 can be rotated in the forward (clockwise) or reverse (counterclockwise) direction within the set angle range.

도 1, 도 2 및 도 4에서와 같이, 전술한 제1축 아암(13)에 장착된 제2구동모터(21) 구동시, 이의 구동축에 회전운동 가능하게 연결된 제2축 아암(22)의 회동으로 인해 제2축 아암 유닛(20)에 대해 제3축 아암 유닛(30)이 설정각도 범위내에서 회동될 수 있다.As shown in FIGS. 1, 2 and 4, when the second driving motor 21 mounted on the first axis arm 13 is driven, the second shaft arm 22 is rotatably connected to the driving shaft thereof. Due to the rotation, the third axis arm unit 30 may be rotated with respect to the second axis arm unit 20 within a set angle range.

도 1, 도 2 및 도 5에서와 같이, 전술한 제2축 아암(22)에 장착된 제3구동모터(31) 구동시, 이의 구동축에 연결된 제3축 아암(32)이 구동축과 동일 방향으로 회전되므로, 제3축 아암 유닛(30)에 대해 제4축 아암 유닛(40)이 설정각도 범위내에서 정방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.1, 2 and 5, when driving the third drive motor 31 mounted on the second axis arm 22 described above, the third axis arm 32 connected to the drive shaft thereof is in the same direction as the drive shaft. The fourth axis arm unit 40 can be rotated in the forward or reverse direction within the set angle range with respect to the third axis arm unit 30.

도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이, 전술한 제3축 아암(32)에 장착된 제4구동모터(41) 구동시, 이의 구동축에 연결된 제4축 아암(42)의 회동으로 인해 제4축 아암유닛(40)에 대해 제5축 아암 유닛(50)이 설정각도 범위내에서 회동될 수 있다.As shown in FIGS. 1, 2, and 6, when the fourth driving motor 41 mounted on the third axis arm 32 is driven, the rotation of the fourth axis arm 42 connected to the driving shaft thereof causes the The fifth axis arm unit 50 can be rotated with respect to the four axis arm unit 40 within a set angle range.

도 1, 도 2 및 도 7에서와 같이, 전술한 제4축 아암(42)에 장착된 제5구동모터(51) 구동시, 이의 구동축에 연결된 제5축 아암(52)이 구동축과 동일 방향으로 회전되므로, 제5축 아암 유닛(50)에 대해 제6축 아암 유닛(60)이 설정각도 범위내에서 정방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.1, 2 and 7, when driving the fifth driving motor 51 mounted on the fourth axis arm 42 described above, the fifth axis arm 52 connected to the driving shaft thereof is in the same direction as the driving shaft. 6, the sixth axis arm unit 60 may be rotated in the forward or reverse direction within the set angle range with respect to the fifth axis arm unit 50.

도 1, 도 2 및 도 8에서와 같이, 전술한 제5축 아암(52)에 장착된 제6구동모터(61) 구동시, 이의 구동축에 연결된 구동링크(62)와, 구동링크(62)와 연결된 중간링크(63)와, 중간링크(63)에 연결된 종동링크(64)의 링크운동에 따라, 종동링크(64)에 일체형으로 연결되며 제5축 아암(52)에 회동가능하게 지지된 제7축 아암(71)을 회동시키므로, 제6축 아암 유닛(60)에 대해 제7축 아암 유닛(70)이 설정각도 범위내에서 회동될 수 있다.As shown in FIGS. 1, 2 and 8, when driving the sixth drive motor 61 mounted on the fifth axis arm 52 described above, the drive link 62 and the drive link 62 connected to the drive shaft thereof are connected. In accordance with the link movement of the intermediate link 63 and the driven link 64 connected to the intermediate link 63, integrally connected to the driven link 64 and rotatably supported on the fifth shaft arm 52. Since the seventh axis arm 71 is rotated, the seventh axis arm unit 70 can be rotated with respect to the sixth axis arm unit 60 within a set angle range.

전술한 제7축 아암(71)에 장착된 제7구동모터(72) 구동시, 이의 구동축에 연결된 회동편(75)이 구동축과 동일 방향으로 회전되므로, 회동편(75)에 일체형으로 고정된 몸체(76)의 나사부(76a)와 이와 대응되는 덮개(77)의 나사부(77a)를 나사결합시킨다. 이때 몸체(76)와 덮개(77)사이에 내설되는 고정편(78)의 고정공(78a)에 툴(미도시됨)을 고정함에 따라 다양한 사양의 툴을 간편하게 제7축 아암 유닛(70)에 탈,부착할 수 있다.When the seventh driving motor 72 mounted on the seventh axis arm 71 is driven, the rotating piece 75 connected to the driving shaft thereof is rotated in the same direction as the driving shaft, thereby being integrally fixed to the rotating piece 75. The screw portion 76a of the body 76 and the screw portion 77a of the cover 77 corresponding thereto are screwed together. At this time, as the tool (not shown) is fixed to the fixing hole 78a of the fixing piece 78 installed between the body 76 and the cover 77, the seven-axis arm unit 70 can be easily mounted with a tool having various specifications. It can be attached to or attached to.

한편, 제1축 아암유닛(10) 내지 제7아암 유닛(70)의 제1구동모터(12) 내지 제7구동모터(72)에 구비된 제1엔코더(14) 내지 제7엔코더(74)에 의해, 제1구모터(12) 내지 제7구동모터(72) 각각의 회전 각도를 검출하여 검출신호를 서비스 로봇의 몸체에 장착된 제어부에 실시간으로 전송한다. 이로 인해 제어부에서는 제1축 아암 유닛(10) 내지 제7축 아암 유닛(70)의 현재 위치(X축,Y축 좌표상의 위치를 말함)를 기억하여 제1구동모터(12) 내지 제7구동모터(72)를 구동시키도록 제어할 수 있다.On the other hand, the first encoder 14 to the seventh encoder 74 provided in the first driving motor 12 to the seventh driving motor 72 of the first axis arm unit 10 to the seventh arm unit 70. By detecting the rotation angle of each of the first drive motor 12 to the seventh drive motor 72, the detection signal is transmitted in real time to the control unit mounted on the body of the service robot. For this reason, the control unit stores the current position (that is, the position on the X-axis and Y-axis coordinates) of the first axis arm unit 10 to the seventh axis arm unit 70 to store the first drive motor 12 to the seventh drive. It can be controlled to drive the motor 72.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 7자유도 로봇의 아암에 의하면, 서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착된 아암 유닛의 구조 간단화로 인해 로봇 아암 자중을 줄여 페이로드를 증대시키고, 아암 유닛을 조립하는 작업공정이 줄어들어 대량생산함에 따라 원가비용을 낮출 수 있다. 아암 유닛의 선단부에 툴을 장착시키는 홀더가 플러그인 방식에 의해 원터치방식으로 조립되므로 툴을 장착하는 작업시간을 단축시키며 호환성을 갖게 되어 다양한 형상,구조의 툴(tool)을 홀더(holder)에 장착시킬 수 있다.According to the arm of the seven degree of freedom robot according to an embodiment of the present invention as described above, due to the simplified structure of the arm unit that is articulated to the body of the service robot to reduce the robot arm weight to increase the payload, The work process for assembling the arm unit is reduced, resulting in lower cost costs. The holder for mounting the tool on the tip of the arm unit is assembled in a one-touch manner by the plug-in method, which shortens the working time for mounting the tool and makes it compatible, so that tools of various shapes and structures can be mounted on the holder. Can be.

10; 제1축 아암 유닛
12; 제1구동모터
14; 제1엔코더
20; 제2축 아암 유닛
22; 제2축 아암
30; 제3축 아암 유닛
32; 제3축 아암
40; 제4축 아암 유닛
42; 제4축 아암
50; 제5축 아암 유닛
52; 제5축 아암
60; 제6축 아암 유닛
62; 구동링크
64; 종동링크
70; 제7축 아암 유닛
72; 제7구동모터
74; 제7엔코더
76; 몸체
78; 고정편10; 1st axis arm unit
12; 1st drive motor
14; 1st encoder
20; 2nd axis arm unit
22; 2nd axis arm
30; 3rd axis arm unit
32; 3rd axis arm
40; 4th axis arm unit
42; 4th axis arm
50; 5th axis arm unit
52; 5th axis arm
60; 6th axis arm unit
62; Drive link
64; Follower Link
70; 7th axis arm unit
72; 7th driving motor
74; 7th encoder
76; Body
78; Fixing piece

Claims (2)

서비스 로봇의 몸체에 관절운동 가능하게 장착되는 7자유도 로봇의 아암에 있어서:
구동모터 장착판과, 상기 구동모터 장착판에 장착되며 정,역 방향으로 구동되는 제1구동모터와, 제1구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제1축 아암과, 제1구동모터의 회전 각도를 검출하는 제1엔코더를 포함하는 제1축 아암 유닛;
상기 제1축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제2구동모터와, 제2구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제2축 아암과, 제2구동모터의 회전 각도를 검출하는 제2엔코더를 포함하며, 상기 제1축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제2축 아암 유닛;
상기 제2축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제3구동모터와, 제3구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제3축 아암과, 제3구동모터의 회전 각도를 검출하는 제3엔코더를 포함하며, 상기 제2축 아암 유닛에 대해 회동가능하게 연결되는 제3축 아암 유닛;
상기 제3축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제4구동모터와, 제4구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 한 쌍의 제4축 아암과, 제4구동모터의 회전 각도를 검출하는 제4엔코더를 포함하며, 상기 제3축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제4축 아암 유닛;
상기 제4축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제5구동모터와, 제5구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 제5축 아암과, 제5구동모터의 회전 각도를 검출하는 제5엔코더를 포함하며, 상기 제4축 아암 유닛에 대해 회동가능하게 연결되는 제5축 아암 유닛;
상기 제5축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제6구동모터와, 제6구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되는 구동링크와, 구동링크 양단에 각각 링크운동 가능하게 연결되는 한 쌍의 중간리크와, 중간링크에 링크운동 가능하게 연결되는 종동링크과, 제6구동모터의 회전 각도를 검출하는 제6엔코더를 포함하며, 상기 제5축 아암 유닛에 대해 회전운동 가능하게 연결되는 제6축 아암 유닛; 및
상기 제5축 아암에 관절운동 가능하게 연결되며 상기 종동링크 구동시 연동되는 제7축 아암과, 상기 제7축 아암에 장착되어 정,역 방향으로 구동되는 제7구동모터와, 제7구동모터의 구동 방향에 따라 정,역 방향으로 회전되는 구동축에 연결되며 툴이 착탈가능하게 결합되는 홀더와, 제7구동모터의 회전 각도를 검출하는 제7엔코더를 포함하며, 상기 제6축 아암 유닛에 대해 연동되어 회동가능하게 연결되는 제7축 아암 유닛을 구비하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 7자유도 로봇의 아암.In the arms of a seven degree of freedom robot mounted articulated to the body of a service robot:
A first shaft mounted to a driving motor mounting plate, the first driving motor mounted to the driving motor mounting plate and driven in the forward and reverse directions, and a first shaft connected to the driving shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the first driving motor; A first shaft arm unit including an arm and a first encoder for detecting a rotation angle of the first driving motor;
A second drive motor mounted to the first shaft arm and driven in a forward and reverse directions, a second shaft arm connected to a drive shaft rotated in a forward and reverse directions according to a driving direction of the second drive motor, and a second drive A second shaft arm unit including a second encoder detecting a rotation angle of the motor, the second shaft arm unit being rotatably connected to the first axis arm unit;
A third drive motor mounted to the second axis arm and driven in the forward and reverse directions, a third axis arm connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the third drive motor, and a third drive A third axis arm unit including a third encoder detecting a rotational angle of the motor, the third axis arm unit being rotatably connected to the second axis arm unit;
A fourth drive motor mounted to the third axis arm and driven in the forward and reverse directions, a pair of fourth axis arms connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the fourth drive motor; A fourth shaft arm unit including a fourth encoder detecting a rotation angle of the fourth driving motor, the fourth shaft arm unit being rotatably connected to the third shaft arm unit;
A fifth drive motor mounted on the fourth axis arm and driven in the forward and reverse directions, a fifth axis arm connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the fifth drive motor, and a fifth drive A fifth shaft arm unit including a fifth encoder detecting a rotational angle of the motor, the fifth shaft arm unit being rotatably connected to the fourth shaft arm unit;
A sixth drive motor mounted on the fifth axis arm and driven in a forward and reverse directions, a drive link connected to a drive shaft rotated in a forward and reverse directions according to a driving direction of the sixth drive motor, and at both ends of the drive link, respectively. And a sixth encoder detecting a rotation angle of the sixth driving motor, and a sixth encoder detecting a rotational angle of the sixth driving motor. A sixth axis arm unit rotatably connected; And
A seventh axis arm jointly connected to the fifth axis arm and interlocked when the driven link is driven, a seventh drive motor mounted to the seventh axis arm and driven in the forward and reverse directions, and a seventh drive motor A holder connected to the drive shaft rotated in the forward and reverse directions according to the driving direction of the tool and detachably coupled to the tool, and a seventh encoder detecting a rotation angle of the seventh drive motor, the sixth axis arm unit Arm of a seven degree of freedom robot, characterized in that it is provided with a seventh axis arm unit that is connected in rotation. 제1항에 있어서, 상기 홀더는,
상기 제7구동모터의 구동축에 연결되는 회동편과,
상기 회동편에 연결되며 환형의 나사부가 외측면에 형성되는 몸체와,
상기 몸체의 나사부에 대응되는 나사부가 내측면에 형성되며 상기 몸체에 착탈가능하게 결합되는 덮개와,
상기 덮개에 의해 상기 몸체에 장착되며, 툴을 고정할 수 있도록 고정공이 형성되는 고정편을 포함하는 것을 특징으로 하는 7자유도 로봇의 아암.The method of claim 1, wherein the holder,
A rotating piece connected to the drive shaft of the seventh driving motor;
A body connected to the rotating piece and having an annular threaded portion formed on an outer surface thereof;
A cover formed on an inner side of the screw portion corresponding to the screw portion of the body and detachably coupled to the body;
The arm of the seven-degree of freedom robot, which is mounted to the body by the cover, and comprising a fixing piece having a fixing hole for fixing the tool.
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