KR20150124842A

KR20150124842A - 매니퓰레이터

Info

Publication number: KR20150124842A
Application number: KR1020140051952A
Authority: KR
Inventors: 주영도; 강정석; 박용균; 윤남일; 최형식; 하지훈
Original assignee: 주식회사 스맥; 한국해양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-11-06

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터는, 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)가 구비되는 베이스 바디(100); 상기 베이스 바디(100)에 일측(210)이 회전 가능하게 구비되는 제1링크(200); 상기 제1링크(200)의 일측(210)과 상기 제1구동부(110)를 연결하는 제1연결수단(500); 상기 제1링크(200)의 타측(220)에 일측(310)이 회전 가능하게 구비되는 제2링크(300); 상기 제2링크(300)의 일측(310)과 상기 제2구동부(120)를 연결하는 제2연결수단(600); 상기 제2링크(300)의 타측(320)에 일측(410)이 회전 가능하게 구비되는 제3링크(400); 및 상기 제3링크(400)의 일측(410)과 상기 제3구동부(130)를 연결하는 제3연결수단(700)를 포함한다.

Description

매니퓰레이터{manipulator}

본 발명은 매니퓰레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 링크로 구성된 매니퓰레이터의 내부로 침수가 되지 않게 방수설계 하면서도, 각 링크들의 동작을 정밀하게 제어할 수 있는 매니퓰레이터에 관한 것이다.

일반적으로 수중에서 사용되는 매니퓰레이터의 경우, 매니퓰레이터를 구성하는 복수개의 링크 사이에 방수구조가 채택되고, 각 링크를 구동하기 위한 구동부가 각 링크에 구비되게 설계된다.

이 경우, 각 링크는 방수구조와 각 링크를 구동하는 구동부의 하중에 의해서 각 링크에 걸리는 하중이 과다하게 걸리고, 이에 따라 각 링크를 구동시킬 때 필요한 요구동력이 늘어나게 되며, 각 링크의 하중에 의해 매니퓰레이터의 동작이 정밀하게 제어되지 못하게 된다.

특히, 매니퓰레이터의 말단에 연결된 링크를 구동시킬 경우에는, 이에 연결된 각 링크들과 각 구동부의 하중을 포함한 동력을 매니퓰레이터의 말단의 구동부에 전달해야 하므로, 요구동력의 낭비가 초래되며, 각 링크와 구동부의 하중에 의해 말단에 연결된 링크의 동작이 정밀하게 제어되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 매니퓰레이터가 종래와 같이 방수구조로 설계되면서도 각 링크의 구성을 간결하게 하여 요구동력을 최소화하고, 매니퓰레이터의 동작을 정밀하게 제어할 수 있는 매니퓰레이터를 설계할 필요가 있다.

한국 공개특허 제2013-0084488호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수개의 링크로 구성된 매니퓰레이터의 내부로 침수가 되지 않게 방수설계 하면서도, 각 링크들의 동작을 정밀하게 제어할 수 있는 매니퓰레이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터는, 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)가 구비되는 베이스 바디(100); 상기 베이스 바디(100)에 일측(210)이 회전 가능하게 구비되는 제1링크(200); 상기 제1링크(200)의 일측(210)과 상기 제1구동부(110)를 연결하는 제1연결수단(500); 상기 제1링크(200)의 타측(220)에 일측(310)이 회전 가능하게 구비되는 제2링크(300); 상기 제2링크(300)의 일측(310)과 상기 제2구동부(120)를 연결하는 제2연결수단(600); 상기 제2링크(300)의 타측(320)에 일측(410)이 회전 가능하게 구비되는 제3링크(400); 및 상기 제3링크(400)의 일측(410)과 상기 제3구동부(130)를 연결하는 제3연결수단(700); 을 포함한다.

또한, 상기 제3링크(400)의 타측(420)에는 카메라(430)가 구비된다.

또한, 상기 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 사이에는 방수 패킹(P)이 적어도 하나 이상 구비된다.

또한, 상기 제1연결수단(500)은, 상기 제1링크(200)의 일측(210)에 구비되어 상기 제1링크(200)를 회전시키는 제1하모닉 드라이브(510); 및 상기 제1하모닉 드라이브(510)와 상기 제1구동부(110)를 연결하는 제1풀리세트(520); 를 포함한다.

또한, 상기 제2연결수단(600)은, 상기 제2링크(300)의 일측(310)에 구비되어 상기 제2링크(300)를 회전시키는 제2하모닉 드라이브(610); 상기 제1링크(200)의 타측(220)을 관통하여 일측이 상기 제2하모닉 드라이브(610)에 연결되는 제2링크 외측로드(620); 상기 제1링크(200)의 일측(210)에 일측이 회전 가능하게 구비되는 제1링크 내측로드(630); 상기 제1링크 내측로드(630)의 일측과 상기 제2링크 외측로드(620)의 타측을 연결하는 제2풀리세트(640); 및 상기 제1링크 내측로드(630)의 타측과 상기 제2구동부(120)를 연결하는 제3풀리세트(650); 를 포함한다.

또한, 상기 제3연결수단(700)은, 상기 제3링크(400)의 일측(410)에 구비되어 상기 제3링크(400)를 회전시키는 제3하모닉 드라이브(710); 상기 제2링크(300)의 타측(320)을 관통하여 타측이 상기 제3하모닉 드라이브(710)에 연결되는 제3링크 연결로드(720); 상기 제2링크(300)의 일측(310) 내지 상기 제1링크(200)의 타측(220)을 관통하는 제2링크 내측로드(730); 상기 제3링크 연결로드(720)의 일측과 상기 제2링크 내측로드(730)의 일측을 연결하는 제4풀리세트(750); 상기 제1링크(200)의 일측(210)에 회전 가능하게 구비되고, 상기 제1링크 내측로드(630)의 외주면에 회전 가능하게 구비되는 제1링크 외측로드(740); 상기 제2링크 내측로드(730)의 타측과 상기 제1링크 외측로드(740)의 일측을 연결하는 제5풀리세트(760); 및 상기 제1링크 외측로드(740)의 타측과 상기 제3구동부(130)를 연결하는 제6풀리세트(770); 를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 매니퓰레이터에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 제1링크 내지 제3링크가 제1구동부 내지 제3구동부에 의해 독립적으로 제어되고, 각 링크들의 회전이 각 링크들에 연결된 하모닉 드라이브로 제어되므로 각 링크들이 정밀하게 제어될 수 있게 된다.

둘째, 제1링크 내지 제3링크들 사이에 방수 패킹이 구비되어, 각 링크들 사이로 침수가 발생하지 않게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 일측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 타측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 내부 구성을 단순화시킨 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 구성 중 제1링크(200) 및 제1연결수단(500)을 강조한 도면이다.
도 7은 제1링크(200)가 제1구동부(110)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 구정 중 제2링크(300) 및 제2연결수단(600)을 강조한 도면이다.
도 9는 제2링크(300)가 제2구동부(120)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.
도 10은 도 5에 도시된 구성 중 제3링크(400) 및 제3연결수단(700)을 강조한 도면이다.
도 11은 제3링크(400)가 제3구동부(130)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터가 구동된 일 예를 나타낸 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 일측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 타측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터는, 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)가 구비되는 베이스 바디(100)와, 베이스 바디(100)에 일측(210)이 회전 가능하게 구비되는 제1링크(200)와, 제1링크(200)의 일측(210)과 제1구동부(110)를 연결하는 제1연결수단(500)과, 제1링크(200)의 타측(220)에 일측(310)이 회전 가능하게 구비되는 제2링크(300)와, 제2링크(300)의 일측(310)과 제2구동부(120)를 연결하는 제2연결수단(600)과, 제2링크(300)의 타측(320)에 일측(410)이 회전 가능하게 구비되는 제3링크(400), 및 제3링크(400)의 일측(410)과 제3구동부(130)를 연결하는 제3연결수단(700)을 포함한다.

베이스 바디(100)는 외부 장치(미도시)에 결합될 수 있다. 베이스 바디(100)가 결합되는 외부 장치로는 수중에서 다양한 기능을 수행하는 차량, 로봇, 장치 등이 해당될 수 있다.

베이스 바디(100)에는 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)가 구비된다. 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)는 회전력을 제공하는 모터 등의 액추에이터(actuator)로 실시될 수 있다. 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)는 외부 장치로부터 전원을 공급받아 각 구동부가 독립적으로 구동되도록 제어될 수 있다.

베이스 바디(100)에는 후술하는 제1링크(200)를 지지하는 제1링크 지지부(101)가 돌출되게 형성될 수 있다. 제1링크(200)는 제1링크 지지부(101)에 의해 베이스 바디(100)로부터 상대 회전 가능하게 지지된다.

또한, 베이스 바디(100)에는 후술하는 제1링크 외측로드(740) 및 제1링크 내측로드(630)를 지지하는 로드결합부(103)가 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.

제1링크(200)는 베이스 바디(100)에 회전 가능하게 구비된다. 제1링크(200)의 일측(210)은 베이스 바디(100)에 상대 회전 가능하게 결합된다. 이 경우, 베이스 바디(100)에 형성된 제1링크 지지부(101)에 의해, 베이스 바디(100)로부터 회전 가능하게 지지된다. 제1링크(200)의 타측(220)은, 베이스 바디(100)에 회전 가능하게 결합된 제1링크(200)의 일측(210)을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전 가능하게 구비된다.

제1연결수단(500)은 제1링크(200)의 일측(210)과 제1구동부(110)를 연결한다. 제1연결수단(500)은 제1구동부(110)의 회전력을 제1링크(200)의 일측(210)으로 전달하여, 제1링크(200)가 베이스 바디(100)로부터 상대 회전되도록 한다. 이 경우, 제1링크(200)의 일측(210)은 회전 중심으로 작용하고, 제1링크(200)의 타측(220)은 전방 또는 후방으로 회전된다.

제1연결수단(500)은 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 중 제1링크(200)만 베이스 바디(100)로부터 독립적으로 회전되도록, 제1구동부(110)의 회전력을 제1링크(200)로 전달한다. 제1연결수단(500)의 상세구성에 대하여는 후술한다.

제2링크(300)는 제1링크(200)의 타측(220)에 회전 가능하게 구비된다. 제2링크(300)의 일측(310)은 제1링크(200)의 타측(220)에 상대 회전 가능하게 결합된다. 제2링크(300)의 타측(320)은, 제1링크(200)의 일측(210)에 회전 가능하게 결합된 제2링크(300)의 일측(310)을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전 가능하게 구비된다.

제2연결수단(600)은 제2링크(300)의 일측(310)과 제2구동부(120)를 연결한다. 제2연결수단(600)은 제2구동부(120)의 회전력을 제2링크(300)의 일측(310)으로 전달하여, 제2링크(300)가 제1링크(200)로부터 상대 회전되도록 한다. 이 경우, 제2링크(300)의 일측(310)은 회전 중심으로 작용하고, 제2링크(300)의 타측(320)은 전방 또는 후방으로 회전된다.

제2연결수단(600)은 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 중 제2링크(300)만 제1링크(200)로부터 독립적으로 회전되도록, 제2구동부(120)의 회전력을 제2링크(300)로 전달한다. 제2연결수단(600)의 상세구성에 대하여는 후술한다.

제3링크(400)는 제2링크(300)의 타측(320)에 회전 가능하게 구비된다. 제3링크(400)의 일측(410)은 제2링크(300)의 타측(320)에 상대 회전 가능하게 결합된다. 제3링크(400)의 타측(420)은, 제2링크(300)의 타측(320)에 회전 가능하게 결합된 제3링크(400)의 일측(410)을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전 가능하게 구비된다.

제3링크(400)의 타측(420)에는 카메라(430)가 구비될 수 있다. 제3링크(400)의 타측(420)은, 매니퓰레이터의 말단으로 기능하는 부분으로, 상술한 카메라(430) 이외에도 매니퓰레이터에 필요한 다양한 장치가 구비될 수 있다.

제3연결수단(700)은 제3링크(400)의 일측(410)과 제3구동부(130)를 연결한다. 제3연결수단(700)은 제3구동부(130)의 회전력을 제3링크(400)의 일측(410)으로 전달하여, 제3링크(400)가 제2링크(300)로부터 상대 회전되도록 한다. 이 경우, 제3링크(400)의 일측(410)은 회전 중심으로 작용하고, 제3링크(400)의 타측(420)은 전방 또는 후방으로 회전된다.

제3연결수단(700)은 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 중 제3링크(400)만 제2링크(300)로부터 독립적으로 회전되도록, 제3구동부(130)의 회전력을 제3링크(400)로 전달한다. 제3연결수단(700)의 상세구성에 대하여는 후술한다.

제1링크(200) 내지 제3링크(400) 사이에는 방수 패킹(P)이 적어도 하나 이상 구비된다. 제1링크(200) 내지 제3링크(400)가 연결되는 틈새에는 침수가 발생할 수 있으므로, 방수 패킹(P)이 각 링크가 연결되는 틈새에 하나 이상 구비된다. 방수 패킹(P)의 상세한 위치에 대하여는 후술한다.

방수 패킹(P)이 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 사이에 구비됨에 따라, 수중에서 매니퓰레이터를 구동하여도 침수의 문제가 없게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터의 내부 구성을 단순화시킨 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시된 구성 중 제1링크(200) 및 제1연결수단(500)을 강조한 도면이고, 도 7은 제1링크(200)가 제1구동부(110)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여, 제1링크(200)가 회전되는 결합관계에 대하여 구체적으로 설명한다.

제1링크(200)를 회전시키는 제1연결수단(500)은 제1링크(200)의 일측에 구비되어 제1링크(200)를 회전시키는 제1하모닉 드라이브(510), 및 제1하모닉 드라이브(510)와 제1구동부(110)를 연결하는 제1풀리세트(520)를 포함한다.

제1하모닉 드라이브(510)는 공지된 하모닉 드라이브(harmonic drive)로 실시될 수 있다. 하모닉 드라이브는 일반적인 기어 구조에 비해 소형, 경량, 고감속비, 초정밀의 특성을 가지도록 설계되어, 하모닉 드라이브에 연결된 링크의 회전을 정밀하게 제어한다.

제1하모닉 드라이브(510)는 제1링크(200)의 일측(210)에 구비되어, 제1링크(200)의 일측(210)에 고정된다. 이 경우, 제1링크(200)에는 제1하모닉 드라이브(510)의 일부가 삽입되도록 제1하모닉 드라이브 수용부(미도시)가 함몰되어 형성될 수 있다.

제1하모닉 드라이브(510)는 회전력을 전달받아 제1링크(200)를 회전시킨다. 제1하모닉 드라이브(510)가 제1링크(200)의 일측(210)에 회전력을 전달하면, 제1링크(200)의 일측(210)은 베이스 바디(100)에 결합된 상태로 상대 회전되고, 제1링크(200)의 타측(220)은 제1링크(200)의 일측(210)을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전된다.

제1풀리세트(520)는 제1하모닉 드라이브(510)와 제1구동부(110)를 연결한다. 제1풀리세트(520)는 제1구동부(110)의 회전력을 제1하모닉 드라이브(510)로 전달하여, 제1하모닉 드라이브(510)가 회전되도록 한다.

제1풀리세트(520)는 풀리와 벨트로 실시될 수 있다. 이 경우, 제1구동부(110)에 하나의 풀리가 구비되고, 제1하모닉 드라이브(510)의 일측에 다른 하나의 풀리가 구비되며, 두 개의 풀리가 하나의 벨트로 연결된다. 또한, 제1풀리세트(520)는 실시예에 따라 기어와 체인으로 실시될 수도 있으나, 이에 제1풀리세트(520)의 실시예가 한정되는 것은 아니다.

이하에서 상술한 구성요소들이 동작되는 것을 설명한다. 먼저, 제1구동부(110)가 회전되면 제1풀리세트(520)로 회전력이 전달되고, 제1풀리세트(520)는 제1하모닉 드라이브(510)로 회전력을 전달한다. 제1하모닉 드라이브(510)는 회전력을 전달받아 도 7에 도시된 것과 같이 제1링크(200)의 일측(210)을 상대 회전시킨다.

이 경우, 제1링크(200)의 타측(220)에 구비된 제2링크(300)는 제1링크(200)에 고정된 상태로 회전되고, 제2링크(300)의 타측(320)에 구비된 제3링크(400)는 제2링크(300)에 고정된 상태로 회전되며, 각 링크들은 상대 회전되지 않고, 제1링크(200)만 회전력을 전달받아 베이스 바디(100)로부터 회전된다.

방수 패킹(P)은 제1링크(200)의 내부에 구비된 제1하모닉 드라이브(510)의 양측에 각각 구비될 수 있다. 이 경우, 방수 패킹(P)은 제1링크(200)와 제1하모닉 드라이브(510)의 틈새에 구비되어, 제1링크(200) 내부로 침수되는 것을 방지한다.

도 8은 도 5에 도시된 구정 중 제2링크(300) 및 제2연결수단(600)을 강조한 도면이고, 도 9는 제2링크(300)가 제2구동부(120)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.

도 5, 도 8, 도 9를 참조하여, 제2링크(300)가 회전되는 결합관계에 대하여 구체적으로 설명한다.

제2링크(300)를 회전시키는 제2연결수단(600)은, 제2링크(300)의 일측(310)에 구비되어 제2링크(300)를 회전시키는 제2하모닉 드라이브(610)와, 제1링크(200)의 타측(220)을 관통하여 일측이 제2하모닉 드라이브(610)에 연결되는 제2링크 외측로드(620)와, 제1링크(200)의 일측(210)에 일측이 회전 가능하게 구비되는 제1링크 내측로드(630)와, 제1링크 내측로드(630)의 일측과 제2링크 외측로드(620)의 타측을 연결하는 제2풀리세트(640), 및 제1링크 내측로드(630)의 타측과 제2구동부(120)를 연결하는 제3풀리세트(650)를 포함한다.

제2하모닉 드라이브(610)는 제1하모닉 드라이브(510)와 동일하게 공지된 하모닉 드라이브(harmonic drive)로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

제2하모닉 드라이브(610)는 제2링크(300)의 일측(310)에 구비되어, 제2링크(300)의 일측(310)에 고정된다. 이 경우, 제2링크(300)에는 제2하모닉 드라이브(610)의 일부가 삽입되도록 제2하모닉 드라이브 수용부(미도시)가 함몰되어 형성될 수 있다.

제2하모닉 드라이브(610)는 회전력을 전달받아 제2링크(300)를 회전시킨다. 제2하모닉 드라이브(610)가 제2링크(300)의 일측(310)에 회전력을 전달하면, 제2링크(300)의 일측(310)은 제1링크(200)의 타측(220)에 결합된 상태로 상대 회전되고, 제2링크(300)의 타측(320)은, 제2링크(300)의 일측(310)을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전된다.

제2링크 외측로드(620)는 제1링크(200)의 타측(220)을 관통한다. 제2링크 외측로드(620)는 내부에 중공부가 형성된 중공 로드(hollow rod)로 실시된다. 이 경우, 제2링크 외측로드(620)의 중공부에는 후술하는 제2링크 내측로드(730)가 배치된다.

제2링크 외측로드(620)의 일측은 제2하모닉 드라이브(610)에 연결되어, 제2구동부(120)의 회전력을 제2하모닉 드라이브(610)로 전달하여, 제2하모닉 드라이브(610)가 회전되도록 한다.

제1링크 내측로드(630)는 제1링크(200)의 일측(210)에 회전 가능하게 구비된다. 이 경우, 제1링크 내측로드(630)의 일측이 제1링크(200)의 일측(210)에 회전 가능하게 결합된다. 제1링크(200)의 일측(210)에는 베어링(670)이 삽입 배치될 수 있고, 이 베어링(670)에 제1링크 내측로드(630)의 일측이 결합되어, 제1링크(200)의 일측(210)으로부터 제1링크 내측로드(630)가 회전된다.

베이스 바디(100)에는 제1링크 내측로드(630)를 지지하는 로드결합부(103)가 돌출되게 형성될 수 있다. 제1링크 내측로드(630)는 로드결합부(103)에 회전 가능하게 지지된다.

제2풀리세트(640)는 제1링크 내측로드(630)의 일측과 제2링크 외측로드(620)의 타측을 연결한다. 제2풀리세트(640)는 상술한 제1풀리세트(520)와 동일하게 풀리와 벨트로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

제3풀리세트(650)는 제1링크 내측로드(630)의 타측과 제2구동부(120)를 연결한다. 제3풀리세트(650)는 상술한 풀리세트와 마찬가지로 풀리와 벨트로 실시될 수 있다. 이 경우, 제2구동부(120)에 하나의 풀리가 구비되고, 제1링크 내측로드(630)의 타측에 다른 하나의 풀리가 구비되며, 두 개의 풀리가 하나의 벨트로 연결된다.

이하에서 상술한 구성요소들이 동작되는 것을 설명한다. 먼저, 제2구동부(120)가 회전되면, 제3풀리세트(650)로 회전력이 전달되고, 제3풀리세트(650)는 제1링크 내측로드(630)로 회전력을 전달한다. 제1링크 내측로드(630)는 제1링크(200)의 일측(210)에 상대 회전되면서 제1링크(200)를 회전시키지 않고, 제2풀리세트(640)로 회전력을 전달한다. 제2풀리세트(640)는 제2링크 외측로드(620)로 회전력을 전달하고, 제2링크 외측로드(620)는 제2하모닉 드라이브(610)로 회전력을 전달한다. 제2하모닉 드라이브(610)는 회전력을 전달받아 도 9에 도시된 것과 같이 제2링크(300)의 일측(310)을 상대 회전시킨다.

이 경우, 제1링크(200)는 베이스 바디(100)에 지지되어 고정된 상태로 존재하고, 제2링크(300)는 제1링크(200)의 타측(220)을 회전 중심으로 하여 회전된다. 제2링크(300)의 타측에 구비된 제3링크(400)는 제2링크(300)에 고정된 상태로 회전된다. 제1링크(200)는 베이스 바디(100)에 고정되고, 제2링크(300)만 제1링크(200)로부터 상대 회전되고, 제3링크(400)는 제2링크(300)로부터 상대 회전되지 않게 된다.

방수 패킹(P)은 제2링크(300)의 내부에 구비된 제2하모닉 드라이브(610)의 양측에 각각 구비될 수 있다. 이 경우, 방수 패킹(P)은 제2링크(300)와 제2하모닉 드라이브(610)의 틈새에 구비되어, 제2링크(300) 내부로 침수되는 것을 방지한다.

방수 패킹(P)은 제1링크(200)와 제2링크 외측로드(620) 사이의 틈새에 구비될 수도 있다. 방수 패킹(P)은 제1링크(200)의 틈새를 통해 제2하모닉 드라이브(610)가 침수되는 것을 방지한다.

도 10은 도 5에 도시된 구성 중 제3링크(400) 및 제3연결수단(700)을 강조한 도면이고, 도 11은 제3링크(400)가 제3구동부(130)에 의해 회전되는 동작이 도시된 도면이다.

도 5, 도 10, 도 11을 참조하여, 제3링크(400)가 회전되는 결합관계에 대하여 구체적으로 설명한다.

제3링크(400)를 회전시키는 제3연결수단(700)은, 제3링크(400)의 일측(410)에 구비되어 제3링크(400)를 회전시키는 제3하모닉 드라이브(710)와, 제2링크(300)의 타측(320)을 관통하여 타측이 제3하모닉 드라이브(710)에 연결되는 제3링크 연결로드(720)와, 제2링크(300)의 일측(310) 내지 제1링크(200)의 타측(210)을 관통하는 제2링크 내측로드(730)와, 제3링크 연결로드(720)의 일측과 제2링크 내측로드(730)의 일측을 연결하는 제4풀리세트(750)와, 제1링크(200)의 일측(210)에 상대 회전 가능하게 구비되고, 제1링크 내측로드(630)의 외주면에 상대 회전 가능하게 구비되는 제1링크 외측로드(740)와, 제2링크 내측로드(730)의 타측과 제1링크 외측로드(740)의 일측을 연결하는 제5풀리세트(760)와, 제1링크 외측로드(740)의 타측과 제3구동부(130)를 연결하는 제6풀리세트(770)를 포함한다.

제3하모닉 드라이브(710)는 제1하모닉 드라이브(510)와 동일하게 공지된 하모닉 드라이브(harmonic drive)로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

제3하모닉 드라이브(710)는 제3링크(400)의 일측(410)에 구비되어, 제3링크(400)의 일측(410)에 고정된다. 이 경우, 제3링크(400)에는 제3하모닉 드라이브(710)의 일부가 삽입되도록 제3하모닉 드라이브 수용부가 함몰되어 형성될 수 있다.

제3하모닉 드라이브(710)는 회전력을 전달받아 제3링크(400)를 회전시킨다. 제3하모닉 드라이브(710)가 제3링크(400)의 일측(410)에 회전력을 전달하면, 제3링크(400)의 일측(410)은 제2링크(300)의 타측(320)에 결합된 상태로 상대 회전되고, 제3링크(400)의 타측(320)은 제2링크(300)의 타측을 회전 중심으로 하여, 전방 또는 후방으로 회전된다.

제3링크 연결로드(720)는 제2링크(300)의 타측(320)을 관통한다. 제3링크 연결로드(720)의 타측은 제3하모닉 드라이브(710)에 연결되어, 제3구동부(130)의 회전력을 제3하모닉 드라이브(710)로 전달하여, 제3하모닉 드라이브(710)가 회전되도록 한다.

제2링크 내측로드(730)는 제2링크(300)의 일측(310) 내지 제1링크(200)의 타측(220)을 관통한다. 이 경우 제2링크 내측로드(730)는 제2링크 외측로드(620)에 형성된 중공부에 배치될 수 있다.

제4풀리세트(750)는 제3링크 연결로드(720)의 일측과 제2링크 내측로드(730)의 일측을 연결한다. 제4풀리세트(750)는 상술한 제1풀리세트(520)와 동일하게 풀리와 벨트로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

제1링크 외측로드(740)는 제1링크(200)의 일측(210)에 상대 회전 가능하게 구비된다. 베이스 바디(100)에는 제1링크 외측로드(740)를 지지하는 로드결합부(103)가 돌출되게 형성될 수 있다. 제1링크 외측로드(740)는 로드결합부(103)에 회전 가능하게 지지된다.

제1링크 외측로드(740)는 제1링크 내측로드(630)의 외주면에 구비되어, 제1링크 내측로드(630)과 상대 회전 가능하게 구비된다. 제1링크 외측로드(740)는 내부에 중공부가 형성되어, 이 중공부에 제1링크 내측로드(630)가 상대 회전 가능하게 배치된다. 중공부에는 제1링크 외측로드(740)가 제1링크 내측로드(630)로부터 상대 회전되게 하는 얇은 원주형의 베어링(미도시)이 구비될 수 있다.

제5풀리세트(760)는 제2링크 내측로드(730)의 타측과 제1링크 외측로드(740)의 일측을 연결한다. 제5풀리세트(760)는 상술한 제1풀리세트(520)와 동일하게 풀리와 벨트로 실시될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.

제6풀리세트(770)는 제1링크 외측로드(740)의 타측과 제3구동부(130)를 연결한다. 제6풀리세트(770)는 상술한 풀리세트와 마찬가지로 풀리와 벨트로 실시될 수 있다. 이 경우, 제3구동부(130)에 하나의 풀리가 구비되고, 제1링크 외측로드(740)의 타측에 다른 하나의 풀리가 구비되며, 두 개의 풀리가 하나의 벨트로 연결된다.

이하에서 상술한 구성요소들이 동작되는 것을 설명한다. 먼저, 제3구동부(130)가 회전되면, 제6풀리세트(770)로 회전력이 전달되고, 제6풀리세트(770)는 제1링크 외측로드(740)로 회전력을 전달한다. 제1링크 외측로드(740)는 제1링크 내측로드(630)로부터 상대 회전되면서, 제5풀리세트(760)로 회전력을 전달한다. 이 경우, 제1링크(200)와 제1링크 내측로드(630)는 모두 회전되지 않고 고정된다.

제5풀리세트(760)는 제2링크 외측로드(730)로 회전력을 전달하여, 제2링크 내측로드(620)의 중공부에서 상대 회전된다. 이 경우, 제2링크 내측로드(620)는 회전되지 않고 고정된다. 제2링크 외측로드(730)는 회전력을 제4풀리세트(750)로 전달한다. 제4풀리세트(750)는 회전력을 제3링크 연결로드(720)로 전달한다.

제3링크 연결로드(720)는 전달받은 회전력을 제3하모닉 드라이브(710)로 전달한다. 제3하모닉 드라이브(710)는 회전력을 전달받아 도 11에 도시된 것과 같이 제3링크(400)의 일측(410)을 상대 회전시킨다.

이 경우, 제1링크(200)는 베이스 바디(100)에 지지되어 고정된 상태로 존재하고, 제2링크(300)는 제1링크(200)에 고정된 상태로 존재하며, 제3링크(400)는 제2링크(300)의 타측(320)을 회전 중심으로 하여 회전된다.

방수 패킹(P)은 제3링크(400)의 내부에 구비된 제3하모닉 드라이브(710)의 양측에 각각 구비될 수 있다. 이 경우, 방수 패킹(P)은 제3링크(400)와 제3하모닉 드라이브(710)의 틈새에 구비되어, 제3링크(400) 내부로 침수되는 것을 방지한다.

방수 패킹(P)은 제2링크(300)와 제3링크 연결로드(720)의 틈새에 구비될 수도 있다. 이 경우, 방수 패킹(P)은 제2링크(300)의 틈새를 통해 제3하모닉 드라이브(710)가 침수되는 것을 방지한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니퓰레이터가 구동된 일 예를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 제1링크(200) 내지 제3링크(400)는, 각 링크에 연결된 제1연결수단(500) 내지 제3연결수단(700)에 의해 제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)로부터 회전력을 전달받아 각 링크들이 독립적으로 제어된다.

각 링크들은 각 구동부의 회전방향에 따라 서로 다른 방향으로 독립적으로 회전된다. 이에 따라, 사용자가 원하는 형태로 각 링크들의 동작이 제어될 수 있게 된다.

또한, 제1링크(200) 내지 제3링크(400)는 각 링크에 구비된 하모닉 드라이브로 제어되므로 각 링크들의 동작이 정밀하게 제어될 수 있게 된다.

또한, 제1링크(200) 내지 제3링크(400)들 사이에는 상술한 것과 같이 방수 패킹(P)이 하나 이상 구비되어, 각 링크들 사이로 침수가 발생하지 않게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 베이스 바디 200 : 제1링크
300 : 제2링크 400 : 제3링크

Claims

제1구동부(110) 내지 제3구동부(130)가 구비되는 베이스 바디(100);
상기 베이스 바디(100)에 일측(210)이 회전 가능하게 구비되는 제1링크(200);
상기 제1링크(200)의 일측(210)과 상기 제1구동부(110)를 연결하는 제1연결수단(500);
상기 제1링크(200)의 타측(220)에 일측(310)이 회전 가능하게 구비되는 제2링크(300);
상기 제2링크(300)의 일측(310)과 상기 제2구동부(120)를 연결하는 제2연결수단(600);
상기 제2링크(300)의 타측(320)에 일측(410)이 회전 가능하게 구비되는 제3링크(400); 및
상기 제3링크(400)의 일측(410)과 상기 제3구동부(130)를 연결하는 제3연결수단(700);
을 포함하는 매니퓰레이터.
제1항에 있어서,
상기 제3링크(400)의 타측(420)에는 카메라(430)가 구비되는 매니퓰레이터.
제1항에 있어서,
상기 제1링크(200) 내지 제3링크(400) 사이에는 방수 패킹(P)이 적어도 하나 이상 구비되는 매니퓰레이터.
제1항에 있어서,
상기 제1연결수단(500)은,
상기 제1링크(200)의 일측(210)에 구비되어 상기 제1링크(200)를 회전시키는 제1하모닉 드라이브(510); 및
상기 제1하모닉 드라이브(510)와 상기 제1구동부(110)를 연결하는 제1풀리세트(520);
포함하는 매니퓰레이터.
제1항에 있어서,
상기 제2연결수단(600)은,
상기 제2링크(300)의 일측(310)에 구비되어 상기 제2링크(300)를 회전시키는 제2하모닉 드라이브(610);
상기 제1링크(200)의 타측(220)을 관통하여 일측이 상기 제2하모닉 드라이브(610)에 연결되는 제2링크 외측로드(620);
상기 제1링크(200)의 일측(210)에 일측이 회전 가능하게 구비되는 제1링크 내측로드(630);
상기 제1링크 내측로드(630)의 일측과 상기 제2링크 외측로드(620)의 타측을 연결하는 제2풀리세트(640); 및
상기 제1링크 내측로드(630)의 타측과 상기 제2구동부(120)를 연결하는 제3풀리세트(650);
를 포함하는 매니퓰레이터.
제5항에 있어서,
상기 제3연결수단(700)은,
상기 제3링크(400)의 일측(410)에 구비되어 상기 제3링크(400)를 회전시키는 제3하모닉 드라이브(710);
상기 제2링크(300)의 타측(320)을 관통하여 타측이 상기 제3하모닉 드라이브(710)에 연결되는 제3링크 연결로드(720);
상기 제2링크(300)의 일측(310) 내지 상기 제1링크(200)의 타측(220)을 관통하는 제2링크 내측로드(730);
상기 제3링크 연결로드(720)의 일측과 상기 제2링크 내측로드(730)의 일측을 연결하는 제4풀리세트(750);
상기 제1링크(200)의 일측(210)에 회전 가능하게 구비되고, 상기 제1링크 내측로드(630)의 외주면에 회전 가능하게 구비되는 제1링크 외측로드(740);
상기 제2링크 내측로드(730)의 타측과 상기 제1링크 외측로드(740)의 일측을 연결하는 제5풀리세트(760); 및
상기 제1링크 외측로드(740)의 타측과 상기 제3구동부(130)를 연결하는 제6풀리세트(770);
를 포함하는 매니퓰레이터.