KR20120131975A

KR20120131975A - 로봇 관절체 메커니즘

Info

Publication number: KR20120131975A
Application number: KR1020110050507A
Authority: KR
Inventors: 최영진; 이호열
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-12-05
Also published as: KR101289985B1

Abstract

복수의 관절체; 상기 복수의 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 복수의 와이어; 및 상기 복수의 와이어를 구동시키기 위한 와이어 구동부;를 포함하고, 상기 복수의 관절체는 서로 이웃하는 제1 관절체와 제2 관절체를 포함하고, 상기 제2 관절체는 상기 제1 관절체보다 상기 와이어 구동부에 가깝게 배치되며, 상기 복수의 와이어 중에서 상기 제1 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 제1 와이어는, 상기 와이어 구동부에 의해 당겨지는 힘보다 상기 제1 관절체에 적용되는 힘이 커지도록 상기 제1 관절체와 상기 제2 관절체 사이에서 권취되는 로봇 관절체 매커니즘이 개시된다. 상기의 구성에 의하여 로봇 관절체 매커니즘이 구현되는 로봇의 소형화가 가능해진다.

Description

로봇 관절체 메커니즘{JOINT MECHANISM FOR ROBOT}

본 발명은 로봇 관절체 메커니즘에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 소형화가 가능한 로봇 관절체를 제공하는 로봇 관절체 메커니즘에 관한 것이다.

관절체를 구비한 소형 로봇의 경우 관절체의 구동을 위하여 모터를 사용해야 하는데 로봇의 크기가 너무 작기 때문에 구동 모터를 관절체에 직접 부착하지 못하는 경우가 많다. 이를 위하여 상기 각 관절체는 와이어로 연결되고, 외부에서 구동 모터를 이용하여 와이어를 당기는 힘에 의해 각 관절체가 구동하는 매커니즘으로 구성되어 있다.

상기 관절체의 메커니즘을 설명하기 위하여 도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 관절체를 구비한 소형 로봇의 메커니즘(10)은, 고정관절체(12), 구동관절체(15, 19), 상기 관절체(12, 15, 19)를 연결하는 스프링(13, 17), 구동관절체(15, 19)를 당기기 위한 와이어(14a, 14b, 18a, 18b) 및 와이어(14, 18)를 구동하는 와이어 구동부(미도시)를 구비한다.

여기서, 상측관절체(19)을 우측 방향으로 구동하기 위해 우측 와이어(18a)를 당기게 되면 실제 구동하기를 원하는 방향으로 수축력(F2)가 생성됨과 동시에 하측관절체(15)을 우측 방향으로 구동하는 수축력(F1)도 함께 생성된다. 이로 인하여 상측관절체(19)을 구동하고자 하는 방향으로 상측 및 하측관절체(15) 모두가 움직이게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 스프링(13, 17)의 강성을 다르게 마련한다. 예를 들어 하측관절체(15)과 고정관절체(12) 사이에 구비된 스프링 (13)은 상측관절체(19)과 하측관절체(15) 사이에 구비된 스프링(17)보다 비교적 높은 강성을 가진 스프링을 사용하여 상측관절체(19)을 특정 방향으로 구동하고자 할 때, 불필요하게 발생하는 힘(F1)에 의해 하측관절체(15)이 구동되는 것을 최대한 방지하도록 한다.

상기와 같은 방법으로는 관절체의 수가 적은 로봇의 즉, 자유도가 낮은 로봇의 경우 스프링의 강성을 달리하는 방법을 사용하고 있지만 관절체의 수가 많아질 경우에는 각 관절체들에서 발생하는 상호간의 힘의 간섭 때문에 로봇을 원하는 동작으로 조절하는 것이 어렵다.

또한, 상기와 같은 방법으로 로봇을 구현하면, 각 스프링(13, 17)의 두께가 달라지게 된다. 예를 들어 하측관절체(15)과 고정관절체(12) 사이에 구비된 스프링(13)의 두께가 상측관절체(19)과 하측관절체(15) 사이에 구비된 스프링(17)의 두께보다 두꺼워지기 때문에 로봇의 소형화에 어려움이 따른다.

본 발명에 따르면, 소형화가 가능한 로봇 관절체 메커니즘이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 다수의 관절체가 구비되는 로봇의 각 관절체 동작 및 회전 각도를 용이하게 제어할 수 있는 로봇 관절체 메커니즘이 제공된다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘은, 복수의 관절체; 상기 복수의 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 복수의 와이어; 및 상기 복수의 와이어를 구동시키기 위한 와이어 구동부;를 구비하고, 상기 복수의 관절체는 서로 이웃하는 제1 관절체와 제2 관절체를 포함하고, 상기 제2 관절체는 상기 제1 관절체보다 상기 와이어 구동부에 가깝게 배치되며, 상기 복수의 와이어 중에서 상기 제1 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 제1 와이어는, 상기 와이어 구동부에 의해 당겨지는 힘보다 상기 제1 관절체에 적용되는 힘이 커지도록 상기 제1 관절체와 상기 제2 관절체 사이에서 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 관절체는, 상기 와이어가 권취되는 적어도 2개의 제1 권취부를 포함하고, 상기 제2 관절체는 상기 와이어가 권취되는 적어도 1개의 제2 권취부를 포함하며, 상기 와이어는 상기 제1 및 제2 권취부에 교번하여 권취될 수 있다

즉, 상기 와이어의 일 단부는 제2 관절체에 고정되고, 타 단부는 와이어 구동부에 연결되어 상기 제2 관절체가 회전 운동하면 제1 관절체에 대해 독립적으로 운동할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 권취부는, 풀리로 마련되어 와이어가 여러 번 권취될 수 있으며, 다르게는 돌기로 형성되어 돌기를 따라 권취될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 권취부는 개구되어 개구된 공극을 따라 권취될 수도 있는데, 상기 돌기나 개구된 제1 및 제2 권취부는 별도의 부재를 구비하지 않아도 와이어를 권취시킬 수 있다는 장점이 있다.

이때, 개구된 제1 및 제2 권취부는 제1 와이어와 접하는 면이 곡면으로 형성되어 제1 와이어가 제1 및 제2 권취부와 접하는 면에서 발생하는 마찰력을 제거 할 수 있으며, 권치부와 접하는 면에 의해 와이어가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제1 및 제2 권취부는 하나의 모듈 형태로 제작되어 상기 제1 및 제2 관절체에 착탈 가능하게 결합될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 관절체 메커니즘에 의하면, 실제 구동하고자 하는 관절체에만 선택적으로 큰 힘을 제공할 수 있기 때문에 로봇 각각의 관절체를 비교적 독립적으로 구동시킬 수 있다.

예컨데, 로봇 각각의 관절체 사이에 구비되는 스프링의 강성 등을 일정하게 하여도 실제 구동을 원하는 관절체만 구동시킬 수 있기 때문에 로봇 관절체의 두께나 부피를 최소화하여 로봇의 소형화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 실제 구동을 원하는 관절체만 구동시킬 수 있기 때문에 관절체의 개수가 증가하여도 각 관절체들에서 발생하는 상호간의 힘의 간섭이 최소화된다. 이로써, 로봇의 자유도가 향상되고, 로봇을 원하는 동작으로 조절하기 용이해진다.

도 1은 종래의 로봇 관절체 메커니즘을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 로봇 관절체 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 종래의 로봇 관절체 메커니즘의 구동을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘을 구동을 설명하기 위한 개략도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이다.

도면을 설명하기에 앞서, 설명의 편의상 본 발명의 로봇 관절체 메커니즘의 사이에는 관절체 구동이 제한되지 않도록 유연한 재질의 연결체를 포함하며, 이하 본 실시예에서는 관절체의 구동이 제한되지 않도록 스프링을 예를 들기로 한다.

또한, 본 발명에서 설명되는 로봇 관절체 메커니즘은 의료용 수술 로봇, 폭탄 제거 로봇 등 협소한 공간에서 사용되는 소형 로봇에 적용될 수 있다. 더불어, 본 발명의 로봇 관절체 메커니즘은 소형 로봇 이외의 관절체를 구비한 다양한 로봇에도 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참고하면 본 발명의 실시예에 따른 관절체를 구비한 로봇 관절 메커니즘(100)은 복수의 관절체, 복수의 와이어, 관절체 사이를 연결하는 스프링 및 와이어 구동부를 포함한다.

상기 관절체(120, 140, 160)는 로봇의 구동 범위를 조절할 수 있으며, 본 실시예와 같이 관절체(120, 140, 160)는 세 개로 마련되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 관절체(120, 140, 160)는 서로 이웃할 수 있으며, 예시적으로 제2 관절체(140)는 제1 관절체(120)보다 와이어 구동부(180)에 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제2 관절체(140)의 구동 메커니즘은 동일한 구동 메커니즘으로 구동되기 때문에 이하 설명의 편의상 제1 관절체(120)의 구동 메커니즘을 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 관절체(120, 140, 160) 사이에는 스프링(130, 150)이 구비될 수 있다. 상기 스프링(130, 150)은 제1 및 제2 관절체(120, 140)의 회전 각도를 따라 로봇의 구동 방향을 가이드할 수 있다.

상기 복수의 와이어는 관절체(120, 140)의 회전 각도를 가이드하도록 구비되어 있으며, 특히 복수의 와이어 중에서 제1 관절체(120)의 회전 각도를 가이드하기 위한 제1 와이어(W1)는 와이어 구동부(180)에 의해 당겨지는 힘보다 제1 관절체(120)과 제2 관절체(140) 사이에 적용되는 힘이 커지도록 제1 관절체(120)와 제2 관절체(140) 사이에서 권취되어 있다.

이를 위하여 제1 관절체(120)는 적어도 2개의 제1 권취부(125)를 포함하고, 제2 관절체(140)는 제1 와이어(W1)가 권취되는 적어도 1개의 제2 권취부(145)를 포함한다. 여기서 상기 제1 와이어(W1)는 제1 및 제2 권취부(125, 145)에 교번하여 권취될 수 있다.

보다 상세하게 살펴보면, 제1 권취부(125)는 일정 간격 나란히 배치되는 2개의 좌측 권취부(124a)와 우측 권취부(124b)를 구비할 수 있다. 또한, 제2 권취부(145)는, 제2 관절체(140)에 구비되되, 좌측 및 우측 권취부(124a, 124b) 사이에 위치하도록 구비될 수 있다.

이때, 제1 와이어(W1)의 일 단부는 제2 관절체(140)에 고정되고, 타 단부는 와이어 구동부(180)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 와이어(W1)의 일 단부는 제2 관절체(140)에 고정된 뒤에 제1 관절체(120)의 좌측 제1 권취부(124a)에 권취된다. 이어서 좌측 권취부(124a)에 권취된 제1 와이어(W1)는 제2 관절체(140)의 제2 권취부(145)에 권취될 수 있다. 이후 제1 와이어(W1)는 제1 관절체(120)의 우측 권취부(124b)에 권취된 뒤에 와이어 구동부(180)에 연결되어 제1 관절체(120)를 구동시킬 수 있다. 이때, 제1 와이어(W1)는, 와이어 구동부(180)에서 제1 와이어(W1)를 당길 때 제1 와이어(W1)의 회전이 용이하도록 제1 및 제2 권취부(125, 145)에 한번 권취되는 것이 바람직하지만 발명의 조건에 따라 변경될 수 있다.

상기와 같이 구성된 메커니즘에 의하여 와이어 구동부(180)에 연결된 제1 와이어(W1)를 당기게 되면, 제1 와이어(W1)를 당기는 힘보다 제1 관절체(120)와 제 2관절체(140) 사이에 적용되는 힘이 커질 수 있다.

구체적으로, 와이어 구동부(180)가 제1 와이어(W1)를 당기면, 제1 관절체(120)는 정면 방향, 즉 도면에서 나오는 방향으로 굽혀지는데, 이때 제1 관절체(120)에 적용되는 힘은 제1 와이어(W1)를 당기는 힘보다 크게 적용될 수 있다. 예시적으로 제1 권취부(125)를 좌측 및 우측 권취부(124a, 124b)로 구비함으로써, 제1 관절체(120)에 적용되는 힘은 제1 와이어(W1)를 당기는 힘에 대해 4배 커질 수 있다. 보다 구체적으로 제1 와이어(W1)를 당기는 힘을 F라고 한다면, 제1 관절체(120)에 적용되는 힘은 4F가 될 수 있다. 이는 두 개의 제1 권취부(124a, 124b)가 실질적으로 두 개의 움직도르래의 역할을 하고 하나의 제2 권취부(145)가 실질적으로 하나의 고정도드래 역할을 하기 때문이다.

한편, 제1 권취부(125)의 개수를 증가시키면 제1 와이어(W1)를 당길 때 제1 관절체(120)에 적용되는 힘이 정수배 증가하여 제1 와이어(W1)를 당기는 힘의 크기를 줄일 수 있다. 예시적으로 제1 권취부가 3개, 제2 권취부가 2개 구비될 수 있으며, 이때 제1 와이어를 당기는 힘을 F라고 한다면, 제1 관절체에 적용되는 힘은 6F가 될 수 있다.

상기 제1 및 제2 권취부(125, 145)의 자세한 설명은 이하 도 4 내지 도 6을 참고하여 보다 자세하게 설명하기로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 제1 관절체(120)를 제2 관절체(140)에 대해 비교적 독립적으로 구동시키기 위해 제2 관절체(140)와 고정관절체(160) 사이의 제2 스프링(150)의 강성을 증가시키지 않고도 제1 관절체(120)를 제2 관절체(140)에 대해 비교적 독립적으로 구동시킬 수 있다.

즉, 종래의 관절체 로봇의 경우 각 관절체의 상대적 독립 구동을 위하여 와이어 구동부와 가깝게 구비된 관절체의 스프링의 강성을 상대적으로 와이어 구동부와 멀리 구비된 관절체의 스프링의 강성보다 크게 하여 상대적으로 와이어 구동부와 멀리 구비된 관절체를 구동시키고자 할 때 와이어 구동부와 가깝게 구비된 관절체를 덜 움직이게 한다. 이로 인하여 종래의 관절체 로봇의 경우 강성이 다른 스프링에 의해 로봇의 부피가 증가하기도 한다. 또한 종래의 관절체 로봇과 같이 강성이 다른 스프링의 사용은 비교적 자유도가 낮은 로봇에서는 사용이 용이하지만 높은 자유도를 구성하기 위해서는 구동부가 가까운 쪽의 스프링이 계속 커져야 하는 단점이 존재하기 때문에 높은 자유도의 로봇에 적용하는 것에는 어려움이 존재한다. 하지만 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 권취부(145)에 의하여 제1 와이어(W1)를 당겨도 제2 관절체(140)가 제1 관절체(120)에 대해 상대적으로 덜 움직임으로써, 제1 관절체(120)는 제2 관절체(140)에 대하여 독립적으로 구동할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 제1 및 제2 와이어(W1, W2) 의 로봇 관절체 메커니즘의 일 평면에 구비되어 구동되는 예를 들었지만, 제1 및 제2 와이어(W1, W2)는 로봇 관절체 메커니즘의 타 평면에도 구비될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는 설명의 편의 제1 관절체(120)의 구동에 한정하여 설명하였으나 제2 관절체(140)의 구동 역시 제1 관절체(120)와 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 제2 관절체(140)는 적어도 2개의 권취부를 구비하여 제1 관절체(120)에 구비된 제1 권취부(125)와 대응될 수 있으며, 고정관절체(160)에는 적어도 하나의 권취부가 구비되어 제2 관절체(140)에 구비된 제2 권취부(145)와 대응될 수 있다.

또한, 제2 관절체(140) 및 고정관절체(160)를 따라 권취되는 제2 와이어(W2)를 당김으로써, 제2 관절체(140)는 제1 관절체(120) 및 고정관절체(160)에 대해 상대적으로 독립적 구동이 가능해질 수 있으며, 제2 관절체(140)의 구동 메커니즘은 제1 관절체(120)를 구동하는 메커니즘과 대응될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 권취부(125, 145)는 제1 와이어(W1)가 풀어지거나 감기는 현상이 용이하도록 풀리로 마련될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 와이어(W1)는 제1 및 제2 권취부(125, 145)에 권취되어 있을 수 있으며, 와이어 구동부(180)에서 제1 와이어(W1)를 당기면 권취된 제1 와이어(W1)가 풀어지거나 감기면서 제1 관절체(120)의 회전 각도를 변경하게 된다. 상기와 같이 제1 및 제2 권취부는 제1 와이어(W1)의 관통 현상을 보다 용이하게 가이드하기 위하여 풀리(pulley)로 형성될 수 있다.

이때, 제1 및 제2 권취부(125, 145)는 풀리 본체(T)와 관절체에 고정되기 위한 축(S)으로 마련된다. 상기 풀리 본체(T)는 제1 와이어(W1)가 풀리 본체(T)에 감긴 상태를 유지할 수 있도록 구성될 수 있으며, 풀리의 종류 및 형태는 발명의 조건에 따라 변경될 수 있다.

또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참고하면, 제1 및 제2 권취부(125A, 145A)는 제1 및 제2 관절체에서 돌기로 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 권취부(125A, 145A)의 돌출된 축(S)에 제1 와이어(W1)가 권취될 수 있으며, 제1 및 제2 권취부(125A, 145A)는 권취된 제1 와이어(W1)가 제1 및 제2 권취부(125A, 145A)에서 풀리는 것을 방지하도록 단턱(P)이 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘의 권취부의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참고하면, 제1 및 제2 권취부(125B, 145B)는 제1 및 제2 관절체(120B, 140B)에 개구로 형성될 수도 있다. 즉, 제1 권취부(125B)는 도 3에 도시된 제1 권취부(125)와 대응되는 위치에 적어도 2개의 개구로 형성될 수 있고, 제2 권취부(145B)는 도 3에 도시된 제2 권취부(145)에 대응되는 위치에 적어도 하나 형성될 수 있다.

상기와 같이 형성된 제1 및 제2 권취부(125B, 145B)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 와이어(W1)의 일 단부를 제2 관절체(140B)에 고정시키고, 제1 권취부(125B)의 좌측 개구(124’a)에 제1 와이어(W1)를 관통시킬 수 있다. 이후, 제1 와이어(W1)는 제2 권취부(145B)에 관통되어 제1 권취부(125B)의 우측 개구(124’b)에 관통된 후 와이어 구동부(180)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 권취부(125B, 145B)와 제1 와이어(W1)가 접하는 면은 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 와이어 구동부(180)가 제1 와이어(W1)를 당길 때 제1 및 제2 관절체(120B, 140B)의 개구면과 제1 와이어(W1)가 접하는 면에 의하여 제1 와이어(W1)가 손상되는 것을 방지하기 위함이다. 여기서 제1 권취부(125B)의 개구면은 하부 방향을 향해 곡면으로 형성되며, 제2 권취부(145B)의 개구면은 상부 방향을 향해 곡면으로 형성될 수 있다. 이는 제1 와이어(W1)가 제1 및 제2 권취부(125B, 145B)를 관통하는 방향에 대응하여 제1 와이어(W1)가 제1 및 제2 권취부(125B, 145B)과 접촉하는 방향과 대응시키기 위함이다.

상기와 같이 제1 및 제2 권취부를 돌기나 개구로 형성함으로써, 별도의 장치를 사용하지 않고도 제1 및 제2 관절체에 제1 와이어(W1)를 권취함으로써, 관절체를 구비한 소형 로봇의 크기 및 부피 등을 더욱 최소화할 수 있다.

한편, 제1 및 제2 권취부는 하나의 모듈 형태로 제작되어 제1 및 제2 관절체에 착탈 가능하게 결합될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 권취부가 하나의 모듈 형태로 제작됨에 따라 사용자가 원하는 위치에 제1 및 제2 권취부를 장착하고 와이어를 권취할 수 있다.

이하 본 발명의 로봇 관절체 메커니즘의 작용 효과를 종래희 로봇 관절체 메커니즘들과 비교하여 더 상세히 설명한다.

도 7은 종래의 로봇 관절체 메커니즘의 구동을 설명하기 위한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절체 메커니즘을 구동을 설명하기 위한 개략도이다.

도 7(a)에 도시된 종래의 로봇 관절체 매커니즘에서 맨 위쪽에 배치된 관절체를 구동시키기 위해서 와이어를 당기면, 움직이고자 하는 맨 위쪽의 관절체 뿐만 아니라 다른 관절체들도 도 7(a)에 도시된 바와 같이 움직이게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 각 관절체 사이에 구비되는 스프링의 강성을 다르게 하거나, 다르게는 각 관절체의 크기 변화를 통해 각 관절체가 상대적으로 독립 구동이 가능하게 하였다.

하지만, 이 경우 스프링의 강성 차이에 의하여 와이어 구동부 측으로 갈수록 스프링의 두께가 점점 증대되거나 관절체의 크기가 커져야 하기 때문에 로봇 관절 메커니즘의 소형화에 어려움이 따른다.

본 발명은 위가 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 앞서 충분히 설명한 바와 같이, 실제 구동하고자 하는 관절체에만 선택적으로 큰 힘을 제공할 수 있기 때문에 도 8(a) 및 도 8 (b)에 도시된 바와 같이, 관절체 사이에 구비되는 스프링의 강성 등을 동일하게 하더라고 로봇 각각의 관절체를 독립적으로 구동시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 실제 구동하고자 하는 관절체에만 선택적으로 큰 힘을 제공할 수 있기 때문에 로봇 각각의 관절체를 비교적 독립적으로 구동시킬 수 있다.

즉, 로봇 각각의 관절체 사이에 구비되는 스프링의 두께를 일정하게 하여도 실제 구동을 원하는 관절체만 구동시킬 수 있기 때문에 로봇 관절체의 두께나 부피를 최소화하여 로봇의 소형화 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 로봇 관절체 메커니즘 120: 제1 관절체
125: 제1 권취부 140: 제2 관절체
145: 제2 권취부 160: 고정관절체
180: 와이어 구동부

Claims

복수의 관절체;
상기 복수의 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 복수의 와이어; 및
상기 복수의 와이어를 구동시키기 위한 와이어 구동부;를 포함하고,
상기 복수의 관절체는 서로 이웃하는 제1 관절체와 제2 관절체를 포함하고, 상기 제2 관절체는 상기 제1 관절체보다 상기 와이어 구동부에 가깝게 배치되며,
상기 복수의 와이어 중에서 상기 제1 관절체의 회전 각도를 가이드하기 위한 제1 와이어는, 상기 와이어 구동부에 의해 당겨지는 힘보다 상기 제1 관절체에 적용되는 힘이 커지도록 상기 제1 관절체와 상기 제2 관절체 사이에서 권취되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제1항에 있어서,
상기 제1 관절체는 상기 제1 와이어가 권취되는 적어도 2개의 제1 권취부를 포함하고,
상기 제2 관절체는 상기 제1 와이어가 권취되는 적어도 1개의 제2 권취부를 포함하며, 상기 와이어는 상기 제1 및 제2 권취부에 교번하여 권취되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 와이어의 일 단부는 상기 제2 관절체에 고정되고, 타 단부는 상기 와이어 구동부에 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 권취부는 풀리로 마련된 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 권취부는 돌기로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 권취부는 개구로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 권취부와 상기 제1 와이어가 접하는 면은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 권취부는 하나의 모듈 형태로 제작되어 상기 제1 및 제2 관절체에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절체 메커니즘.