KR20160148228A - Robot arm having weight compensation mechanism - Google Patents

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KR20160148228A
KR20160148228A KR1020150084938A KR20150084938A KR20160148228A KR 20160148228 A KR20160148228 A KR 20160148228A KR 1020150084938 A KR1020150084938 A KR 1020150084938A KR 20150084938 A KR20150084938 A KR 20150084938A KR 20160148228 A KR20160148228 A KR 20160148228A
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한정헌
김용재
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삼성전자주식회사
한국기술교육대학교 산학협력단
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B25J18/002—Arms comprising beam bending compensation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia

Abstract

A load of a link contained in a robot arm is offset by a weight compensation mechanism to reduce a size of a driving source, and to realize a slim robot. A robot arm having a weight compensation mechanism comprises: a first link pivotally disposed; a first auxiliary link disposed parallel to the first link; a first pulley mounted on the first auxiliary link; a second pulley mounted on the first link; a wire connecting the first pulley to the second pulley; and an elastic member having one side mounted on the first link and the other side connected to the wire to provide an elastic force to compensate for the load of the first link.

Description

중력보상구조를 구비하는 로봇암{Robot arm having weight compensation mechanism}[0001] The present invention relates to a robot arm having a gravity compensation structure,

개시된 발명은 중력보상구조를 구비하는 로봇암에 관한 것이다.The disclosed invention relates to a robot arm having a gravity compensation structure.

로봇은 산업 현장에서 작업을 보조하기 위해 사용될 수 있다. 로봇은 관절(joint)을 중심으로 피봇가능하게 구비되는 암(arm)을 하나 이상 포함할 수 있다. 암은 고중량의 작업물을 이송하거나 지지할 수 있어야 한다. 암은 자중이나 작업물의 중량에 의해 토크를 받게 되고, 토크의 크기가 커질수록 암을 동작시키는 데에 필요한 모터와 같은 구동원의 크기가 커질 수 있다. 구동원의 크기가 커지면 슬림화된 로봇을 구현하기가 어려워진다.Robots can be used to assist in work in industrial settings. The robot may include at least one arm that is pivotable about a joint. The arm should be able to carry or support heavy workpieces. The arm is subjected to torque by its own weight or the weight of the workpiece, and as the magnitude of the torque increases, the size of the drive source, such as the motor, required to operate the arm, can be increased. As the size of the driving source increases, it becomes difficult to realize a slimmed robot.

개시된 일 실시예에 따르면, 로봇암의 하중을 상쇄시킬 수 있는 중력보상구조를 구비하는 로봇암을 제공한다.According to the disclosed embodiment, there is provided a robot arm having a gravity compensation structure capable of canceling the load of the robot arm.

일 실시에에 따른 중력보상구조를 구비하는 로봇암은, 피봇가능하게 구비되는 제1링크; 상기 제1링크와 평행하게 배치되는 제1보조링크; 상기 제1보조링크에 장착되는 제1풀리; 상기 제1링크에 장착되는 제2풀리; 상기 제1풀리와 상기 제2풀리를 연결하는 와이어; 및 일측이 상기 제1링크에 장착되고 타측이 상기 와이어에 연결되어, 상기 제1링크의 하중을 보상하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함한다.A robot arm having a gravity compensation structure according to one embodiment includes a first link pivotably provided; A first auxiliary link disposed parallel to the first link; A first pulley mounted on the first auxiliary link; A second pulley mounted on the first link; A wire connecting the first pulley and the second pulley; And an elastic member that is provided on one side of the first link and the other side of which is connected to the wire to provide an elastic force to compensate the load of the first link.

상기 제1링크가 피봇되더라도 상기 제1보조링크는 상기 제1링크와 평행한 상태를 유지한다.The first auxiliary link remains in parallel with the first link even if the first link is pivoted.

상기 와이어는, 일단부는 상기 제1풀리에 고정되고, 상기 제2풀리의 외측면 일부를 지나 상기 와이어의 타단부는 상기 탄성부재와 연결된다.One end of the wire is fixed to the first pulley, and the other end of the wire is connected to the elastic member through a part of the outer surface of the second pulley.

상기 제1풀리의 지름의 크기와 상기 제2풀리의 지름의 크기는 동일하다.The size of the diameter of the first pulley and the diameter of the second pulley are the same.

상기 제1링크가 피봇됨에 따라 상기 제1풀리와 상기 제2풀리 사이의 거리는 가변된다.As the first link is pivoted, the distance between the first pulley and the second pulley is variable.

상기 제2풀리의 중심은, 상기 제1링크의 중심을 지나고 상기 제1링크의 연장방향을 따라 연장된 중심선으로부터 소정 간격 이격되어 위치된다.The center of the second pulley is positioned at a predetermined distance from a center line extending along the extending direction of the first link, passing through the center of the first link.

상기 탄성부재는 상기 제1링크의 내부 공간에 수용된다.The elastic member is accommodated in the inner space of the first link.

상기 제1풀리의 중심은, 상기 제1보조링크의 중심을 지나고 상기 제1보조링크의 연장방향을 따라 연장된 중심선 상에 위치된다.The center of the first pulley is located on a center line extending through the center of the first auxiliary link and extending along the extending direction of the first auxiliary link.

상기 제1링크와 상기 제1보조링크를 연결하는 제2보조링크를 포함한다.And a second auxiliary link connecting the first link and the first auxiliary link.

상기 제1링크와 상기 제2보조링크는, 상기 제1링크가 피봇되더라도 상기 제2보조링크의 길이만큼 이격되어 평행한 상태를 유지한다.The first link and the second auxiliary link remain parallel to each other by the length of the second auxiliary link even if the first link is pivoted.

상기 제2보조링크는 상기 제1링크 및 상기 제1보조링크에 대해 각각 회전축을 중심으로 피봇가능하게 구비된다.And the second auxiliary link is pivotable about the rotation axis with respect to the first link and the first auxiliary link, respectively.

상기 탄성부재는 복수의 탄성부재들이 중첩되어 구비된다.The elastic member is provided so as to overlap a plurality of elastic members.

상기 복수의 탄성부재들은, 단부에 장착되는 캡에 의해 고정된다.The plurality of elastic members are fixed by a cap mounted on the end portion.

상기 캡의 내측면에는 나사산이 형성되고, 상기 나사산에 의해 상기 복수의 탄성부재들이 고정된다.A thread is formed on the inner surface of the cap, and the plurality of elastic members are fixed by the thread.

상기 캡에는 상기 탄성부재들이 삽입될 수 있는 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 개수는 상기 복수의 탄성부재의 개수에 대응되어 구비된다.The cap has a receiving portion into which the elastic members can be inserted, and the number of the receiving portions is provided corresponding to the number of the plurality of elastic members.

상기 수용부를 형성하는 상기 캡의 내측면에는, 상기 탄성부재를 고정시킬 수 있는 나사산이 형성된다.On the inner surface of the cap forming the accommodating portion, a screw thread capable of fixing the elastic member is formed.

상기 캡에는 상기 탄성부재의 장력을 조절하기 위한 조정장치가 구비된다.The cap is provided with an adjusting device for adjusting the tension of the elastic member.

상기 조정장치는 외주면에 나사산이 형성되고 상기 캡을 관통하는 샤프트이다.The adjustment device is a shaft having a thread formed on an outer circumferential surface thereof and passing through the cap.

상기 샤프트를 회전시켜 상기 탄성부재의 장력을 조절할 수 있다.The tension of the elastic member can be adjusted by rotating the shaft.

일 실시예에 따른 중력보상구조를 구비하는 로봇암은, 탄성부재의 탄성력에 의해 링크의 하중을 보상하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암으로서, 상기 로봇암은 평행하게 유지되는 제1링크 및 제2링크를 포함하고, 상기 중력보상구조는, 상기 제1링크에 장착되는 제1풀리; 상기 제1풀리와 동일한 직경을 갖도록 구비되고, 상기 제2링크에 장착되는 제2풀리; 상기 제1풀리 및 상기 제2풀리를 연결하는 와이어; 및 상기 제1링크의 연장방향을 따라 배치되고, 일측이 상기 제1링크에 고정되고 타측이 상기 와이어에 연결되는 탄성부재;를 포함한다.A robot arm having a gravity compensation structure according to an embodiment is a robot arm having a gravity compensation structure for compensating a load of a link by an elastic force of an elastic member, 2 link, the gravity compensation structure comprising: a first pulley mounted to the first link; A second pulley having a same diameter as the first pulley and mounted to the second link; A wire connecting the first pulley and the second pulley; And an elastic member disposed along the extending direction of the first link and having one side fixed to the first link and the other side connected to the wire.

개시된 일 실시예에 의하면, 중력보상구조에 의해 로봇암에 포함된 링크의 하중이 상쇄되어 구동원의 크기를 줄일 수 있고 슬림화된 로봇을 구현할 수 있다.According to the disclosed embodiment, the load of the link included in the robot arm is canceled by the gravity compensation structure, so that the size of the driving source can be reduced and a slim robot can be realized.

도 1은 일 실시예에 따른 중력보상구조의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 로봇암을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 로봇암의 중력보상구조를 도시한 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 로봇암이 제1위치에 있을 때의 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시에에 따른 로봇암이 제2위치에 있을 때의 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 중력보상구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 일 실시예에 따른 탄성부재를 도시한 도면이다.1 is a view for explaining the principle of a gravity compensation structure according to an embodiment.
2 is a view showing a robot arm according to an embodiment.
3 is a schematic view showing a gravity compensation structure of a robot arm according to an embodiment.
4 is a view showing a state in which the robot arm according to one embodiment is in the first position.
5 is a view showing a state in which the robot arm according to one embodiment is in the second position.
6 is a view for explaining a gravity compensation structure according to an embodiment.
7 to 10 are views showing an elastic member according to an embodiment.

이하, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 중력보상구조를 구비하는 로봇암에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a robot arm having a gravity compensation structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 중력보상구조의 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the principle of a gravity compensation structure according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 탄성부재(100)의 일단부는 기준면(g)의 a 에 고정되고, 링크(200)는 기준면(g)의 b에 고정될 수 있다. 탄성부재(100)의 타단부는 링크(200)의 고정부 c에 고정될 수 있다. 적절한 탄성계수(k)를 갖는 탄성부재(100)의 탄성력(f)에 의해 링크(200)의 하중(mg)이 상쇄되어 링크(200)가 고정된 b에서 링크(200)의 하중(mg)에 의한 토크가 0이 될 수 있다.Referring to Fig. 1, one end of the elastic member 100 is fixed to a of the reference plane g, and the link 200 can be fixed to b of the reference plane g. And the other end of the elastic member 100 may be fixed to the fixing portion c of the link 200. [ The load (mg) of the link 200 is canceled by the elastic force f of the elastic member 100 having the appropriate elastic modulus k and the load (mg) of the link 200 at b where the link 200 is fixed. The torque produced by the motor can be zero.

이하에서는 탄성부재(100)가 고정된 a와 링크(200)가 고정된 b 간의 거리를 h2라 하고, b로부터 링크(200)에서 탄성부재(100)가 결합된 고정부 c까지의 거리를 h1이라 할 수 있다. b로부터 링크(200)의 하중(mg)까지의 거리는 L이라 할 수 있다. 탄성부재(100)와 a,b가 위치하는 기준면(g) 사이의 각도는 θ라 할 수 있다.Hereinafter, a distance between a fixed member a and elastic member 100 is referred to as h2, and a distance from b to the fixed member c coupled with the elastic member 100 is represented as h1 . the distance from the b to the load (mg) of the link 200 may be L. [ An angle between the elastic member 100 and a reference surface g on which a and b are located may be?.

고정부 c에서, 탄성부재(100)의 탄성력(f)는 링크(200)의 길이 방향에 따른 f1과 링크(200)의 하중(mg)과 평행하고 방향이 반대인 f2 로 분해될 수 있다. f1 성분은 링크(200)의 길이 방향으로 작용되는 힘으로서 b 지점에서 토크를 발생시키지 않는다. 그러나 f2 성분의 경우 f2h1cosθ의 크기만큼 b에서 토크를 발생시킨다. In the fixing portion c, the elastic force f of the elastic member 100 can be disassembled into f2 which is parallel to the load f1 of the link 200 in the longitudinal direction and the load (mg) of the link 200 and is opposite in direction. The component f1 is a force acting in the longitudinal direction of the link 200 and does not generate torque at point b. However, in case of f2 component, torque is generated at b by the magnitude of f2h1cosθ.

링크(200)의 하중(mg)에 의한 토크의 크기는 mgLcosθ이다. 탄성부재(100)의 f2 성분과 의한 토크와 링크(200)의 하중(mg)에 의한 토크의 크기가 동일한 경우, 즉, mgLcosθ=f2h1cosθ(식 1)를 만족하는 경우에 탄성부재(100)에 의해 링크(200)의 하중(mg)이 상쇄될 수 있다. 한편, 도 1의 a,b,c가 형성하는 삼각형에서 f2=fh2/x (식 2)가 유도될 수 있다. 탄성부재(100)의 탄성계수를 k라 하면, 탄성부재(100)의 탄성력 f=kx (식 3)를 만족할 수 있다. The magnitude of the torque due to the load (mg) of the link 200 is mgLcos &thetas;. When the torque due to the f2 component of the elastic member 100 and the torque due to the load (mg) of the link 200 are the same, that is, when mgLcosθ = f2h1cosθ (Formula 1) The load (mg) of the link 200 can be canceled. On the other hand, in the triangle formed by a, b, c in Fig. 1, f2 = fh2 / x (equation 2) can be derived. When the elastic modulus of the elastic member 100 is k, the elastic force f = kx (Equation 3) of the elastic member 100 can be satisfied.

식 2, 식 3을 식 1에 대입하여 정리하면, k=mgL/(h1h2) 가 유도될 수 있다.By substituting Equation 2 and Equation 3 into Equation 1, k = mgL / (h1h2) can be derived.

이와 같이, 탄성부재(100)의 탄성계수 k가 k=mgL/(h1h2) 를 만족하도록 설정되면, 링크(200)에 대해 중력보상이 가능하다.Thus, when the elastic modulus k of the elastic member 100 is set so as to satisfy k = mgL / (h1h2), gravity compensation is possible for the link 200. [

이하에서는, 적절한 탄성계수를 갖는 탄성부재를 이용하여 로봇암의 하중을 상쇄시킬 수 있는 중력보상구조에 관하여 설명한다.Hereinafter, a gravity compensation structure capable of canceling the load of the robot arm using an elastic member having a suitable elastic modulus will be described.

도 2는 일 실시예에 따른 로봇암을 도시한 도면이다.2 is a view showing a robot arm according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 로봇암(1)은 복수의 링크가 피봇가능하게 연결되어 구비될 수 있다. 로봇암(1)은, 베이스(10), 베이스(10)에 피봇가능하게 연결된 제1링크(20)를 포함할 수 있다. 제1링크(20)의 일단부는 제1관절(11)을 통해 베이스(10)와 연결될 수 있다. 제1링크(20)의 타단부에는 다른 링크가 더 연결되거나, 제1링크(20)의 타단부에 직접 하중이 가해질 수도 있다. 제1링크(20)는 구동원(미도시)에 의해 제1관절(11)을 중심으로 피봇될 수 있다.Referring to FIG. 2, the robot arm 1 according to one embodiment may be provided with a plurality of links pivotally connected thereto. The robot arm 1 may include a base 10 and a first link 20 pivotally connected to the base 10. One end of the first link 20 may be connected to the base 10 through the first joint 11. Another link may be further connected to the other end of the first link 20 or a direct load may be applied to the other end of the first link 20. [ The first link 20 can be pivoted about the first joint 11 by a driving source (not shown).

로봇암(1)에는 제1링크(20)의 하중을 상쇄시킬 수 있는 중력보상구조가 구비될 수 있다. 로봇암(1)에 구비되는 중력보상구조에 의해, 제1링크(20)의 하중에 의한 제1관절(11)에서의 토크가 상쇄될 수 있다. 제1링크(20)의 하중에 의한 제1관절(11)에서의 토크가 상쇄됨으로써, 제1링크(20)를 구동시키기 위한 구동원의 사양을 최소화시킬 수 있다. The robot arm 1 may be provided with a gravity compensation structure capable of canceling the load of the first link 20. [ The torque at the first joint 11 due to the load of the first link 20 can be canceled by the gravity compensation structure provided in the robot arm 1. [ The torque of the first joint 11 due to the load of the first link 20 is canceled so that the specification of the driving source for driving the first link 20 can be minimized.

제1링크(20)에 대한 중력보상구조는, 제1보조링크(21), 제1보조링크(21)와 제1링크(20)를 연결하는 제2보조링크(22), 복수의 풀리(41,42), 복수의 풀리(41,42)를 연결하는 와이어(w) 및 탄성부재(51)를 포함한다. The gravity compensation structure for the first link 20 includes a first auxiliary link 21, a second auxiliary link 22 connecting the first auxiliary link 21 and the first link 20, a plurality of pulleys 41, 42, a wire (w) connecting the pulleys 41, 42, and an elastic member 51.

제1보조링크(21)는 제1링크(20)와 평행하게 위치될 수 있다. 제1보조링크(21)는 제1링크(20)가 제1관절(11)을 중심으로 피봇되더라도 제1링크(20)와 평행한 상태를 유지할 수 있다.The first auxiliary link 21 may be positioned parallel to the first link 20. [ The first auxiliary link 21 can maintain the parallel state with the first link 20 even if the first link 20 pivots about the first joint 11.

제2보조링크(22)는, 제1링크(20)의 타단부 측에서 제1링크(20)와 제1보조링크(21)를 연결할 수 있다. 제2보조링크(22)는 베이스(10)가 위치되는 기준면(G)과 평행하게 위치될 수 있다. 제2보조링크(22)는 제1링크(20)가 제1관절(11)을 중심으로 피봇되더라도 기준면(G)과 평행한 상태를 유지할 수 있다. 제1보조링크(21)의 타단부와 제2보조링크(22)는 제1회전축(220)을 중심으로 피봇가능하게 마련될 수 있다. 제2보조링크(22)와 제1링크(20)의 타단부 측은 제2관절(12)를 중심으로 피봇가능하게 마련될 수 있다.The second auxiliary link 22 can connect the first link 20 and the first auxiliary link 21 at the other end side of the first link 20. [ The second auxiliary link 22 may be positioned parallel to the reference plane G on which the base 10 is located. The second auxiliary link 22 can maintain a state parallel to the reference plane G even if the first link 20 is pivoted about the first joint 11. The other end of the first auxiliary link 21 and the second auxiliary link 22 may be pivotable about the first rotational shaft 220. The second auxiliary link 22 and the other end side of the first link 20 can be pivotable about the second joint 12.

제1보조링크(21)는 제3보조링크(23)에 의해 제1관절(11)과 연결될 수 있다. 제3보조링크(23)는 제1관절(11)을 중심으로 피봇가능하게 구비될 수 있다. 제3보조링크(21)는 제1관절(11)에 연결되지 않고 베이스(10)에 구비되는 다른 관절부와 연결될 수도 있다. 제1보조링크(21)와 제3보조링크(23)는 제2회전축(230)을 중심으로 피봇가능하게 마련될 수 있다.The first auxiliary link 21 may be connected to the first joint 11 by a third auxiliary link 23. [ The third auxiliary link 23 can be pivotably provided about the first joint 11. The third auxiliary link 21 may be connected to other joints provided on the base 10 without being connected to the first joint 11. [ The first auxiliary link 21 and the third auxiliary link 23 may be pivotable about the second rotational shaft 230.

복수의 풀리(41,42)는 제1링크(20) 및 제1보조링크(21)에 장착될 수 있다. 일례로 복수의 풀리(41,42)는 제1보조링크(21)에 장착되는 제1풀리(41) 및 제1링크(20)에 장착되는 제2풀리(42)를 포함할 수 있다. 제1풀리(41)는 제1보조링크(21)의 일측에 고정되고, 제2풀리(42)는 제1링크(20)의 길이 방향으로 연장된 중심선(C)으로부터 소정 간격 이격되어 위치될 수 있다. 제1풀리(41)와 제2풀리(42)는 동일한 지름(r)을 갖도록 구비될 수 있다.A plurality of pulleys 41 and 42 may be mounted on the first link 20 and the first auxiliary link 21. [ For example, the plurality of pulleys 41 and 42 may include a first pulley 41 mounted on the first auxiliary link 21 and a second pulley 42 mounted on the first link 20. The first pulley 41 is fixed to one side of the first auxiliary link 21 and the second pulley 42 is spaced apart from the center line C extending in the longitudinal direction of the first link 20 by a predetermined distance . The first pulley 41 and the second pulley 42 may be provided to have the same diameter r.

탄성부재(51)의 일측은 제1링크(20)에 고정될 수 있다. 탄성부재(51)의 타측은 와이어(w)에 연결될 수 있다. 와이어(w)는 제2풀리(42)를 지나 제1풀리(41)에 고정될 수 있다. One side of the elastic member 51 can be fixed to the first link 20. The other side of the elastic member 51 can be connected to the wire w. The wire w may be fixed to the first pulley 41 through the second pulley 42.

이러한 복수의 풀리(41,42), 탄성부재(51), 와이어(w)를 포함하는 중력보상구조에 의해 제1링크(20)의 하중은 상쇄될 수 있다. 또한, 탄성부재(51)는 제1링크(20) 내에 위치되므로 중력보상구조에 의해 로봇암(1)의 크기가 불필요하게 커지는 것을 방지할 수 있다. The load of the first link 20 can be canceled by the gravity compensation structure including the plurality of pulleys 41 and 42, the elastic member 51, and the wire w. Further, since the elastic member 51 is located in the first link 20, it is possible to prevent the size of the robot arm 1 from becoming unnecessarily large due to the gravity compensation structure.

일 실시예에 따른 중력보상구조는, 복수의 풀리의 지름과 무관하게 적절한 탄성계수를 갖는 탄성부재(51)를 통해 제1링크(20)의 하중을 상쇄시킬 수 있다. 이하에서는 일 실시예에 따른 중력보상구조에서 제1링크(20)의 하중을 상쇄시키는 것은 복수의 풀리의 지름과 무관하다는 점, 제1링크(20)의 하중을 상쇄시키기 위한 탄성부재(51)의 탄성계수의 설정에 관하여 설명한다.The gravity compensation structure according to the embodiment can cancel the load of the first link 20 through the elastic member 51 having a proper elastic modulus irrespective of the diameters of the plurality of pulleys. Hereinafter, in the gravity compensation structure according to the embodiment, the load of the first link 20 is offset by the diameter of the plurality of pulleys, the elastic member 51 for canceling the load of the first link 20, The setting of the modulus of elasticity will be described.

도 3은 일 실시예에 따른 로봇암의 중력보상구조를 도시한 개략도이다.3 is a schematic view showing a gravity compensation structure of a robot arm according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 중력보상구조를 설명하기 위해 로봇암(1)의 구조가 단순화되어 도시되고 있다. 도면부호 20a는 제1링크(20)의 연장방향을 따라 제1링크(20)의 중심을 지나는 직선을 의미한다. 도면부호 21a는 제1보조링크(21)의 연장방향을 따라 제1보조링크(21)의 중심을 지나는 직선을 의미한다. 도면부호 22a는 제2보조링크(22)의 연장방향을 따라 제2보조링크(22)의 중심을 지나는 직선을 의미한다.Referring to FIG. 3, the structure of the robot arm 1 is shown in a simplified form in order to explain a gravity compensation structure according to an embodiment. Reference numeral 20a denotes a straight line passing through the center of the first link 20 along the extending direction of the first link 20. Reference numeral 21a denotes a straight line passing through the center of the first auxiliary link 21 along the extension direction of the first auxiliary link 21. [ Reference numeral 22a denotes a straight line passing through the center of the second auxiliary link 22 along the extending direction of the second auxiliary link 22. [

제1보조링크(21)에 고정되는 제1풀리(41)의 중심(41a)은 제1보조링크(21)의 중심선(21a) 상에 위치될 수 있다. 제2풀리(42)의 중심(42a)은 제1링크(20)의 중심선(21a)과 소정 간격(h2) 이격되도록 위치될 수 있다. 제1풀리(41)와 제2풀리(42)는 동일한 지름(r)을 갖도록 구비될 수 있다. 제2풀리(42)의 중심(42a)과 제1링크(20)의 중심선(21a) 간의 간격(h2)은 도 1의 a,b 간의 거리 h2에 대응되는 것으로 볼 수 있다. The center 41a of the first pulley 41 fixed to the first auxiliary link 21 can be positioned on the center line 21a of the first auxiliary link 21. [ The center 42a of the second pulley 42 may be positioned to be spaced apart from the center line 21a of the first link 20 by a predetermined distance h2. The first pulley 41 and the second pulley 42 may be provided to have the same diameter r. The distance h2 between the center 42a of the second pulley 42 and the center line 21a of the first link 20 corresponds to the distance h2 between a and b in Fig.

와이어(w)의 일단부는 제1풀리(41)의 A 지점에 고정될 수 있다. 와이어(w)는 제1풀리(41)의 외주면 일부를 따라 감기고 제2풀리(42)를 지나고, 와이어(w)의 타단부는 제1링크(20)에 고정된 탄성부재(51)와 연결될 수 있다. 제1링크(20)의 중심선(20a)으로부터 제2풀리(42)의 중심(42a)을 최소 거리로 연결한 직선과 제2풀리(42)의 외주면이 만나는 점을 B라 할 수 있다. 제2풀리(42)의 중심(42a)으로부터 제1링크(20)의 중심선(20a)까지의 최소 거리는 h1이라 할 수 있다. 제2풀리(42)의 중심(42a)으로부터 제1링크(20)의 중심선(20a) 까지의 최소 거리(h1)는, 도 1의 b로부터 고정부 c까지의 거리 h1에 대응될 수 있다.One end of the wire (w) can be fixed at point A of the first pulley (41). The wire w is wound along a part of the outer circumferential surface of the first pulley 41 and passes through the second pulley 42 and the other end of the wire w is connected to the elastic member 51 fixed to the first link 20 . A point at which the straight line connecting the center 42a of the second pulley 42 with a minimum distance from the center line 20a of the first link 20 meets the outer circumferential surface of the second pulley 42 can be denoted by B. The minimum distance from the center 42a of the second pulley 42 to the center line 20a of the first link 20 may be h1. The minimum distance h1 from the center 42a of the second pulley 42 to the center line 20a of the first link 20 may correspond to the distance h1 from b to the fixed portion c in Fig.

제1링크(20)의 중심선(20a)은 제1기준점(11a)을 중심으로 피봇가능하게 구비되고, 제1보조링크(21)의 중심선(21a)은 제2기준점(23a)을 중심으로 피봇가능하게 구비될 수 있다. 제1링크(20)의 중심선(20a)의 일단부와 제1보조링크(21)의 중심선(21a)의 일단부는 제2보조링크(22)의 중심선(22a)에 의해 연결될 수 있다. 제1기준점(11a)과 제2기준점(23a)이 이격된 거리(h2)는 제2보조링크(22)의 길이와 동일할 수 있다. 제1링크(20)와 제1보조링크(21)는 각각 제1기준점(11a) 및 제2기준점(23a)을 중심으로 피봇되더라도 서로 평행한 상태를 유지할 수 있다. The center line 20a of the first link 20 is pivotable about the first reference point 11a and the center line 21a of the first sub link 21 is pivotally disposed about the second reference point 23a. . One end of the center line 20a of the first link 20 and one end of the center line 21a of the first auxiliary link 21 can be connected by the center line 22a of the second auxiliary link 22. [ The distance h2 between the first reference point 11a and the second reference point 23a may be the same as the length of the second auxiliary link 22. The first link 20 and the first auxiliary link 21 can keep parallel to each other even when pivoted about the first reference point 11a and the second reference point 23a.

도 4는 일 실시예에 따른 로봇암이 제1위치에 있을 때의 모습을 도시한 도면이고, 도 5는 일 실시에에 따른 로봇암이 제2위치에 있을 때의 모습을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a view showing a state in which the robot arm according to the embodiment is in the first position, and FIG. 5 is a view showing a state in which the robot arm according to one embodiment is in the second position.

도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 로봇암(1)은 기준면과 제1링크(20)가 수직할 때 제1위치에 있다고 할 수 있다. 이때 제1보조링크(21)는 제1기준점(23a)을 중심으로 피봇가능하게 위치되고, 제1링크(20)는 제2기준점(11a)을 중심으로 피봇가능하게 위치되는 것으로 볼 수 있다. 제1풀리(41)의 중심(41a)과 제2풀리(42)의 중심(42a)을 연결한 직선은 제1기준점(23a)과 제2기준점(11a)을 연결한 직선과 평행하다. 4 and 5, the robot arm 1 according to the embodiment may be said to be in a first position when the reference plane and the first link 20 are perpendicular to each other. At this time, the first auxiliary link 21 is positioned pivotally about the first reference point 23a, and the first link 20 is seen as being pivotally positioned about the second reference point 11a. A straight line connecting the center 41a of the first pulley 41 and the center 42a of the second pulley 42 is parallel to a straight line connecting the first reference point 23a and the second reference point 11a.

와이어(w)는 탄성부재(51)와 연결되어 제2풀리(42)와 B 지점에서 만나 제2풀리(42)의 일부 외주면과 제1풀리(41)의 일부 외주면을 지나 제1풀리(41)의 A 지점에 고정될 수 있다. 제1풀리(41)의 중심(41a)과 제2풀리(42)의 중심(42a)은 A와 B를 연결한 직선상에 위치될 수 있다.The wire w is connected to the elastic member 51 to come in contact with the second pulley 42 at the point B so as to pass through the outer circumferential surface of the second pulley 42 and a part of the outer circumferential surface of the first pulley 41, ) At point A. The center 41a of the first pulley 41 and the center 42a of the second pulley 42 can be positioned on a straight line connecting A and B. [

로봇암(1)이 제1위치에 있을 때 제1풀리(41)의 중심(41a)과 제2풀리(42)의 중심(42a) 간의 거리는 x(0)라 할 수 있다. 제2풀리(42)의 중심(42a)으로부터 제1풀리(20)의 중심선(20a)까지의 거리를 h1이라 하고, 제1풀리(41)의 중심(41a)으로부터 제1풀리(20)의 중심선(20a)까지의 거리를 h2라 하면, h2는 h1+x(0)와 같다.The distance between the center 41a of the first pulley 41 and the center 42a of the second pulley 42 when the robot arm 1 is in the first position may be x (0). The distance from the center 42a of the second pulley 42 to the center line 20a of the first pulley 20 is h1 and the distance from the center 41a of the first pulley 41 to the center line 20a of the first pulley 20 When the distance to the center line 20a is h2, h2 is equal to h1 + x (0).

로봇암(1)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1위치에 있을 때, 제1풀리(41)의 A 로부터 제2풀리(42)의 B까지 연장된 와이어(w)의 길이(WL)는 다음과 같이 표현될 수 있다.3, when the robot arm 1 is in the first position, the length WL of the wire w extending from A of the first pulley 41 to B of the second pulley 42 ) Can be expressed as follows.

(1)

Figure pat00001
(One)
Figure pat00001

제1링크(20)가 제2기준점(11a)을 중심으로 시계 방향으로 θ 만큼 회전하면, 제1보조링크(21)도 제1기준점(23a)을 중심으로 시계 방향으로 θ 만큼 회전하여 제1링크(20)와 평행한 상태를 유지한다. 이러한 상태를 로봇암(1)이 제2위치에 있다고 할 수 있다. 로봇암(1)이 제1위치에 있을 때와 비교하여, 제1풀리(41)에 감긴 와이어(w)의 길이는 중심각 φ를 갖는 부채꼴의 호의 길이만큼 길어지고, 제2풀리(42)에 감긴 와이어(w)의 길이는 중심각 φ를 갖는 부채꼴의 호의 길이만큼 짧아질 수 있다.When the first link 20 rotates clockwise about the second reference point 11a by θ, the first auxiliary link 21 also rotates clockwise about the first reference point 23a by θ, And maintains a state parallel to the link 20. This state can be said that the robot arm 1 is in the second position. The length of the wire w wound on the first pulley 41 becomes longer by the length of the arc of the sector having the central angle? And the length of the wire w wound on the second pulley 42 The length of the wound wire w can be made shorter by the length of the arc of the sector having the central angle?.

따라서 로봇암(1)이 제2위치에 있을 때 제1풀리(41)의 A로부터 제2풀리(42)의 B까지 연장된 와이어(w)의 길이(WL)은 다음과 같이 표현될 수 있다. The length WL of the wire w extending from A of the first pulley 41 to B of the second pulley 42 when the robot arm 1 is in the second position can be expressed as follows .

(2)

Figure pat00002
(2)
Figure pat00002

식 (1)과 식 (2)를 비교해보면, 와이어(w)의 길이(WL)는 πr이라는 상수항을 제외하면 제1풀리(41)의 중심(41a)과 제2풀리(42)의 중심(42a) 간의 거리에 대한 함수로 표현된다. 이를 통해, 와이어(w)의 길이는 풀리(41,42)의 지름과는 무관하다는 것을 알 수 있다. The length WL of the wire w can be calculated from the center 41a of the first pulley 41 and the center of the second pulley 42 42a. ≪ / RTI > It can be seen from this that the length of the wire w is independent of the diameter of the pulleys 41,

일 실시예에 따른 중력보상구조는 임의의 높이에 구비되어도 동일한 동작을 할 수 있다. 구체적으로, 제1풀리(41), 제2풀리(42) 및 탄성부재(51)의 기준면(G)으로부터의 높이와 무관하게 와이어(w)의 길이는 동일하게 x(θ)에 관한 함수를 가지며 동일한 중력보상기능을 할 수 있다.The gravity compensation structure according to one embodiment can perform the same operation even if it is provided at any height. Specifically, regardless of the height from the reference surface G of the first pulley 41, the second pulley 42 and the elastic member 51, the length of the wire w equals a function relating to x And can perform the same gravity compensation function.

도 6은 일 실시예에 따른 중력보상구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a gravity compensation structure according to an embodiment.

일 실시예에 따른 로봇암의 중력보상구조는, 도 6과 같이 도식화될 수 있다. a와 b 간의 거리는 h2이고, a와 제2풀리의 중심(42a) 간의 거리는 x, b와 제2풀리의 중심(42a) 간의 거리는 h1이다. b와 제2풀리의 중심(42a)을 연결한 직선은 제1링크(20)의 중심선(20a)과 수직하다. 제1링크(20)의 하중(mg)은 b로부터 소정 거리(L) 이격된 위치에 가해지는 것으로 볼 수 있다. The gravity compensation structure of the robot arm according to one embodiment can be schematically illustrated as in Fig. The distance between a and b is h2, the distance between a and the center 42a of the second pulley is x, and the distance between the center of the second pulley 42a and h is h1. b and the center 42a of the second pulley are perpendicular to the center line 20a of the first link 20. [ The load (mg) of the first link 20 can be seen to be applied at a position spaced a predetermined distance L from b.

도 6에 도시된 중력보상구조는 도 1에 도시된 구조와 실질적으로 동일한 구조라고 볼 수 있다. 상세히, b 지점을 기준으로, 도 6에서의 링크(20)의 하중(mg)에 의한 토크는 도 1에서의 링크(200)의 하중(mg)에 의한 토크와 실질적으로 동일한 것으로 볼 수 있다. 그밖의 a,b 간의 거리 h2, 탄성부재(51)의 길이 x, 제2풀리의 중심(42a)와 제1링크의 중심선(20a) 간의 거리 h1은 각각 도 1에 도시된 h2, x, h1에 대응될 수 있다.The gravity compensation structure shown in Fig. 6 can be regarded as substantially the same structure as that shown in Fig. Specifically, referring to point b, the torque due to the load (mg) of the link 20 in Fig. 6 can be seen to be substantially the same as the torque due to the load (mg) of the link 200 in Fig. The distance h1 between the other h2, x and h1 shown in Fig. 1, the distance h2 between the other links a and b, the length x of the elastic member 51, the center 42a of the second pulley, Lt; / RTI >

따라서 도 1의 구조에서 설명한 바와 같이, 도 6의 중력보상구조에서 탄성부재(51)의 탄성계수(k)가, 도 1에서와 같이, k=mgL/(h1h2)를 만족하도록 설정된 경우, 제1링크(20)의 하중이 상쇄될 수 있다.Therefore, as described in the structure of Fig. 1, when the elastic modulus k of the elastic member 51 in the gravity compensation structure of Fig. 6 is set to satisfy k = mgL / (h1h2) 1 link 20 can be canceled.

이와 같이, 일 실시예에 따른 탄성부재(51)의 탄성계수 k가 k=mgL/(h1h2)를 만족하도록 구비되면 제1링크(20)의 하중은 상쇄될 수 있다. 제1링크(20)의 하중이 상쇄됨에 따라 제1링크(20)를 구동하는 구동원은 제1링크(20)를 구동시키기 위한 구동력을 고려하지 않아도 되므로 중력보상구조가 구비되지 않은 경우에 비해 더 적은 용량으로 구비될 수 있다. Thus, if the elastic modulus k of the elastic member 51 according to the embodiment is provided so as to satisfy k = mgL / (h1h2), the load of the first link 20 can be canceled. As the load of the first link 20 is canceled, the driving source for driving the first link 20 does not need to consider the driving force for driving the first link 20, It can be provided with a small capacity.

종래의 경우, 중력보상구조는 로봇암의 외측에 별도의 부피를 차지하도록 구비되었다. 따라서 중력보상구조가 구비되는 경우 부피가 커지는 단점이 있었다. 또한 중력보상구조가 로봇암의 외측에 구비되는 경우, 도 1에 도시된 중력보상구조가 그대로 적용되기 힘들다는 단점이 있었다.In the conventional case, the gravity compensation structure is provided so as to occupy a separate volume outside the robot arm. Therefore, when the gravity compensating structure is provided, there is a disadvantage that the volume becomes large. Also, when the gravity compensation structure is provided outside the robot arm, the gravity compensation structure shown in FIG. 1 is not applied as it is.

일 실시예에 따른 중력보상구조에 포함된 탄성부재(51)는 제1링크(20) 내에 배치될 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 중력보상구조가 그대로 적용될 수 있어, 도 1에서 설명한 바와 같이 적절한 탄성계수를 갖는 탄성부재(51)에 의해 제1링크(20)의 하중이 상쇄될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 중력보상구조에 포함된 풀리(41,42), 탄성부재(51) 등은 로봇암의 외부에 위치되지 않으므로 로봇의 부피가 커지지 않을 수 있다.The elastic member 51 included in the gravity compensation structure according to an embodiment may be disposed in the first link 20. [ Therefore, the gravity compensation structure shown in FIG. 1 can be applied as it is, and the load of the first link 20 can be canceled by the elastic member 51 having a suitable elastic modulus as described with reference to FIG. In addition, since the pulleys 41 and 42, the elastic members 51 and the like included in the gravity compensation structure according to the embodiment are not located outside the robot arm, the volume of the robot may not be increased.

일 실시예에 따른 중력보상구조는 와이어(w)의 길이가 풀리(41,42)의 지름과 무관하고 제1풀리(41)의 중심과 제2풀리(42)의 중심 사이의 거리에 대한 함수로 표현되므로, 풀리(41,42)의 지름이 커지더라도 적절한 탄성계수를 갖는 탄성부재에 의해 제1링크(20)의 하중이 상쇄될 수 있다. 따라서 안정적으로 제1링크(20)를 지지하기 위해 지름이 큰 풀리(41,42)를 이용하여 중력보상구조를 구현할 수 있다.The gravity compensation structure according to an embodiment is such that the length of the wire w is independent of the diameter of the pulleys 41 and 42 and is a function of the distance between the center of the first pulley 41 and the center of the second pulley 42 The load of the first link 20 can be canceled by the elastic member having an appropriate elastic modulus even if the diameter of the pulleys 41 and 42 is increased. Therefore, the gravity compensating structure can be realized by using the pulleys 41 and 42 having large diameters in order to stably support the first link 20.

도 7 내지 도 10은 일 실시예에 따른 탄성부재를 도시한 도면이다.7 to 10 are views showing an elastic member according to an embodiment.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 중력보상구조에 구비되는 탄성부재(51)는 제1링크(20)의 내부에 마련되는 공간(20b)에 수용될 수 있다. 탄성부재(51)가 제1링크(20)의 내부에 수용됨으로서 중력보상구조가 차지하는 공간을 줄일 수 있고 중력보상구조를 구비하는 로봇암(1)을 슬림하게 구현할 수 있다. 필요에 따라 탄성부재(51)는 제1링크(20)의 외측에서 제1링크(20)의 연장방향을 따라 연장되도록 배치될 수도 있다.7 to 10, the elastic member 51 included in the gravity compensation structure according to the embodiment may be accommodated in the space 20b provided inside the first link 20. The elastic member 51 is accommodated in the first link 20 so that the space occupied by the gravity compensation structure can be reduced and the robot arm 1 having the gravity compensation structure can be slimly realized. The elastic member 51 may be disposed so as to extend along the extending direction of the first link 20 outside the first link 20 as needed.

탄성부재(51)는 복수의 탄성부재들이 중첩되어 구비될 수 있다. 하중이 큰 제1링크(20)를 지지할 수 있도록 큰 탄성계수를 갖는 탄성부재(51)를 구현하는 데에는 비용이 많이 들거나 구현하기가 용이하지 않을 수 있다. 따라서 큰 탄성계수를 갖는 탄성부재(51)는 작은 탄성계수를 갖는 탄성부재를 복수 개 중첩되도록 위치시켜 구현할 수 있다.The elastic member 51 may be provided by overlapping a plurality of elastic members. The elastic member 51 having a large elastic modulus to support the first link 20 having a large load may be expensive or not easy to implement. Therefore, the elastic member 51 having a large elastic modulus can be realized by placing a plurality of elastic members having a small elastic modulus so as to overlap each other.

일례로, 탄성부재(51)는, 제1탄성부재(511), 제1탄성부재(511)의 내부에 수용되는 제2탄성부재(512), 제2탄성부재(512)의 내부에 수용되는 제3탄성부재(513)를 포함할 수 있다. 제1탄성부재(511),제2탄성부재(512), 제3탄성부재(513)의 직경은 서로 상이하게 구비될 수 있다.For example, the elastic member 51 includes a first elastic member 511, a second elastic member 512 accommodated in the first elastic member 511, and a second elastic member 512 accommodated in the second elastic member 512 And may include a third elastic member 513. The diameters of the first elastic member 511, the second elastic member 512, and the third elastic member 513 may be different from each other.

탄성부재(51)의 양쪽 끝단에는 탄성부재(51)를 고정시킬 수 있는 캡(52)이 구비될 수 있다. 캡(52)의 내부에는 제1탄성부재(511)의 일부가 삽입되어 고정되는 제1수용부(521), 제2탄성부재(512)의 일부가 삽입되어 고정되는 제2수용부(522), 제3탄성부재(513)의 일부가 삽입되어 고정되는 제3수용부(523)가 구비될 수 있다.At both ends of the elastic member 51, a cap 52 for fixing the elastic member 51 may be provided. A first accommodating portion 521 in which a part of the first elastic member 511 is inserted and fixed and a second accommodating portion 522 in which a part of the second elastic member 512 is inserted and fixed, And a third accommodating portion 523 into which a part of the third elastic member 513 is inserted and fixed.

캡(52)은 제1탄성부재(511)의 외측 일부를 커버하는 제1캡(526), 제1캡(526)의 내부에 수용되어 제1캡(526)의 내측면과 함께 제1수용부(521)를 형성하는 제2캡(527), 제2캡(527)의 내부에 수용되어 제2캡(527)의 내측면과 함께 제2수용부(522)를 형성하는 제3캡(528), 제3캡(528)의 내부에 수용되어 제3캡(528)의 내측면과 함께 제3수용부(523)을 형성하는 제4캡(529)를 포함할 수 있다.The cap 52 includes a first cap 526 covering an outer portion of the first elastic member 511 and a second cap 526 accommodated in the interior of the first cap 526, A second cap 527 which forms a portion 521 and a third cap 527 which is received in the interior of the second cap 527 and forms a second receiving portion 522 with the inner surface of the second cap 527 And a fourth cap 529 received in the interior of the third cap 528 and forming a third receiving portion 523 with the inner surface of the third cap 528.

제1탄성부재(511), 제2탄성부재(512) 및 제3탄성부재(513)는 회전하면서 각각 제1수용부(521), 제2수용부(522) 및 제3수용부(523)에 삽입될 수 있다. 제1탄성부재(511), 제2탄성부재(512) 및 제3탄성부재(513)는 회전하면서 각각 제1수용부(521), 제2수용부(522) 및 제3수용부(523)에 삽입될 수 있다. The first elastic member 511, the second elastic member 512 and the third elastic member 513 are rotated while rotating the first receiving portion 521, the second receiving portion 522 and the third receiving portion 523, As shown in FIG. The first elastic member 511, the second elastic member 512 and the third elastic member 513 are rotated while rotating the first receiving portion 521, the second receiving portion 522 and the third receiving portion 523, As shown in FIG.

제1탄성부재(511), 제2탄성부재(512) 및 제3탄성부재(513)가 회전하면서 각각 제1수용부(521), 제2수용부(522) 및 제3수용부(523)에 삽입될 수 있도록, 각각의 수용부(521,522,523)를 형성하는 캡(52)의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있다. 상세히, 제2캡(527), 제3캡(528), 제4캡(529)의 외측면에는 오목한 나사산(521a, 522a, 523a)이 형성되어 제1탄성부재(511), 제2탄성부재(512) 및 제3탄성부재(513)가 장착될 수 있다.The first elastic member 511, the second elastic member 512 and the third elastic member 513 rotate while rotating the first accommodation portion 521, the second accommodation portion 522 and the third accommodation portion 523, A thread may be formed on the inner surface of the cap 52 forming each of the receiving portions 521, 522, and 523. [ Concave threads 521a, 522a and 523a are formed on the outer surfaces of the second cap 527, the third cap 528 and the fourth cap 529 to form the first elastic member 511, The first elastic member 512 and the third elastic member 513 may be mounted.

캡(52)에 복수의 탄성부재(51)가 장착된 후, 체결부재(53)에 의해 캡(52) 전체가 체결될 수 있다. 이로써 복수의 탄성부재(51)가 고정될 수 있다.After the plurality of elastic members 51 are mounted on the cap 52, the entire cap 52 can be fastened by the fastening member 53. As a result, a plurality of elastic members 51 can be fixed.

필요한 탄성계수를 갖는 탄성부재를 구현하기 위해 탄성부재의 개수는 이에 한정되지 않는다. 또한 복수의 탄성부재들을 고정하는 캡(52)의 형태는 상기 기재된 바에 한정되지 않는다. 제1탄성부재(511), 제2탄성부재(512), 제3탄성부재(513)를 고정시키는 캡(52)은 일체로 형성될 수도 있다.The number of the elastic members to implement the elastic member having the necessary elastic modulus is not limited thereto. The shape of the cap 52 for fixing the plurality of elastic members is not limited to that described above. The cap 52 for fixing the first elastic member 511, the second elastic member 512 and the third elastic member 513 may be integrally formed.

캡(52)에는 탄성부재(51)의 초기 장력을 조절하기 위한 조정장치(54)가 구비될 수 있다. 조정장치(54)는 캡(52)의 중심을 관통하는 샤프트의 형태로 구비될 수 있다. 캡(52)의 중심에는 중심홀(520)에 형성되고, 중심홀(520)을 형성하는 내측면에는 나사산(미도시)이 형성될 수 있다. 조정장치(54)의 외측면에는 중심홀(520)의 내측면에 형성된 나사산에 대응되는 나사산이 형성될 수 있다. 조정장치(54)는 중심홀(520)에 삽입되어 회전함으로써 탄성부재(51)의 장력을 조절할 수 있다.The cap 52 may be provided with an adjusting device 54 for adjusting the initial tension of the elastic member 51. [ The adjustment device 54 may be provided in the form of a shaft passing through the center of the cap 52. A screw hole (not shown) may be formed in the center hole 520 at the center of the cap 52 and at an inner side surface of the center hole 520. A screw thread corresponding to the thread formed on the inner surface of the center hole 520 may be formed on the outer surface of the adjusting device 54. The adjusting device 54 can be inserted into the center hole 520 and rotated to adjust the tension of the elastic member 51.

1: 로봇암 10: 베이스
11: 제1관절 12: 제2관절
20: 제1링크 21: 제1보조링크
22: 제2보조링크 23: 제3보조링크
41: 제1풀리 42: 제2풀리
51: 탄성부재 52: 캡
54: 조정장치 w: 와이어1: Robot arm 10: Base
11: first joint 12: second joint
20: first link 21: first auxiliary link
22: second auxiliary link 23: third auxiliary link
41: first pulley 42: second pulley
51: elastic member 52: cap
54: regulating device w: wire

Claims (20)

피봇가능하게 구비되는 제1링크;
상기 제1링크와 평행하게 배치되는 제1보조링크;
상기 제1보조링크에 장착되는 제1풀리;
상기 제1링크에 장착되는 제2풀리;
상기 제1풀리와 상기 제2풀리를 연결하는 와이어; 및
일측이 상기 제1링크에 장착되고 타측이 상기 와이어에 연결되어, 상기 제1링크의 하중을 보상하도록 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 포함하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.A first link pivotally mounted;
A first auxiliary link disposed parallel to the first link;
A first pulley mounted on the first auxiliary link;
A second pulley mounted on the first link;
A wire connecting the first pulley and the second pulley; And
And a resilient member for elastically supporting the first link and the second link so that one side of the elastic member is attached to the first link and the other side of the elastic member is connected to the wire to provide an elastic force to compensate the load of the first link. 제1항에 있어서,
상기 제1링크가 피봇되더라도 상기 제1보조링크는 상기 제1링크와 평행한 상태를 유지하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the first auxiliary link is in parallel with the first link even if the first link is pivoted. 제1항에 있어서,
상기 와이어는, 일단부는 상기 제1풀리에 고정되고, 상기 제2풀리의 외측면 일부를 지나 상기 와이어의 타단부는 상기 탄성부재와 연결되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the wire has a gravity compensating structure in which one end portion is fixed to the first pulley and a part of the outer side surface of the second pulley is connected to the elastic member at the other end portion of the wire. 제1항에 있어서,
상기 제1풀리의 지름의 크기와 상기 제2풀리의 지름의 크기는 동일한 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein a diameter of the first pulley and a diameter of the second pulley have the same gravity compensation structure. 제1항에 있어서,
상기 제1링크가 피봇됨에 따라 상기 제1풀리와 상기 제2풀리 사이의 거리는 가변되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the distance between the first pulley and the second pulley is variable as the first link is pivoted. 제1항에 있어서,
상기 제2풀리의 중심은, 상기 제1링크의 중심을 지나고 상기 제1링크의 연장방향을 따라 연장된 중심선으로부터 소정 간격 이격되어 위치되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the center of the second pulley has a gravity compensation structure that is located at a predetermined distance from a center line extending from the center of the first link and extending along the extending direction of the first link. 제1항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 제1링크의 내부 공간에 수용되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the elastic member has a gravity compensation structure accommodated in an inner space of the first link. 제1항에 있어서,
상기 제1풀리의 중심은, 상기 제1보조링크의 중심을 지나고 상기 제1보조링크의 연장방향을 따라 연장된 중심선 상에 위치되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the center of the first pulley has a gravity compensation structure that is located on a center line extending through the center of the first auxiliary link and extending along the extending direction of the first auxiliary link. 제1항에 있어서,
상기 제1링크와 상기 제1보조링크를 연결하는 제2보조링크를 포함하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
And a second auxiliary link connecting the first link and the first auxiliary link. 제9항에 있어서,
상기 제1링크와 상기 제2보조링크는, 상기 제1링크가 피봇되더라도 상기 제2보조링크의 길이만큼 이격되어 평행한 상태를 유지하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.10. The method of claim 9,
Wherein the first link and the second auxiliary link have a gravity compensation structure that maintains a parallel state spaced apart by a length of the second auxiliary link even when the first link is pivoted. 제9항에 있어서,
상기 제2보조링크는 상기 제1링크 및 상기 제1보조링크에 대해 각각 회전축을 중심으로 피봇가능하게 구비되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.10. The method of claim 9,
And the second auxiliary link has a gravity compensation structure provided pivotably about the rotation axis with respect to the first link and the first auxiliary link. 제1항에 있어서,
상기 탄성부재는 복수의 탄성부재들이 중첩되어 구비되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.The method according to claim 1,
Wherein the elastic member has a gravity compensation structure in which a plurality of elastic members are overlapped. 제12항에 있어서,
상기 복수의 탄성부재들은, 단부에 장착되는 캡에 의해 고정되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.13. The method of claim 12,
Wherein the plurality of elastic members have a gravity compensation structure fixed by a cap mounted on an end portion thereof. 제13항에 있어서,
상기 캡의 내측면에는 나사산이 형성되고, 상기 나사산에 의해 상기 복수의 탄성부재들이 고정되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.14. The method of claim 13,
And a gravity compensation structure in which a plurality of elastic members are fixed by the threads. 제13항에 있어서,
상기 캡에는 상기 탄성부재들이 삽입될 수 있는 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 개수는 상기 복수의 탄성부재의 개수에 대응되어 구비되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.14. The method of claim 13,
Wherein the cap has a receiving portion into which the elastic members can be inserted, and the number of the receiving portions is provided corresponding to the number of the plurality of elastic members. 제15항에 있어서,
상기 수용부를 형성하는 상기 캡의 내측면에는, 상기 탄성부재를 고정시킬 수 있는 나사산이 형성되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.16. The method of claim 15,
Wherein a gravity compensating structure is provided on an inner surface of the cap forming the accommodating portion to form a screw thread capable of fixing the elastic member. 제13항에 있어서,
상기 캡에는 상기 탄성부재의 장력을 조절하기 위한 조정장치가 구비되는 중력보상구조를 구비하는 로봇암. 14. The method of claim 13,
Wherein the cap has a gravity compensation structure having an adjusting device for adjusting a tension of the elastic member. 제17항에 있어서,
상기 조정장치는 외주면에 나사산이 형성되고 상기 캡을 관통하는 샤프트인 중력보상구조를 구비하는 로봇암.18. The method of claim 17,
Wherein the adjusting device has a gravity compensation structure which is a shaft having a thread formed on an outer peripheral surface thereof and passing through the cap. 제18항에 있어서,
상기 샤프트를 회전시켜 상기 탄성부재의 장력을 조절할 수 있는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.19. The method of claim 18,
And a gravity compensating structure capable of rotating the shaft to adjust the tension of the elastic member. 탄성부재의 탄성력에 의해 링크의 하중을 보상하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암으로서,
상기 로봇암은, 평행하게 유지되는 제1링크 및 제2링크를 포함하고,
상기 중력보상구조는, 상기 제1링크에 장착되는 제1풀리;
상기 제1풀리와 동일한 직경을 갖도록 구비되고, 상기 제2링크에 장착되는 제2풀리;
상기 제1풀리 및 상기 제2풀리를 연결하는 와이어; 및
상기 제1링크의 연장방향을 따라 배치되고, 일측이 상기 제1링크에 고정되고 타측이 상기 와이어에 연결되는 탄성부재;를 포함하는 중력보상구조를 구비하는 로봇암.A robot arm having a gravity compensation structure for compensating a load of a link by an elastic force of an elastic member,
Wherein the robot arm includes a first link and a second link held in parallel,
The gravity compensation structure comprising: a first pulley mounted on the first link;
A second pulley having a same diameter as the first pulley and mounted to the second link;
A wire connecting the first pulley and the second pulley; And
And a resilient member disposed along the extending direction of the first link and having one side fixed to the first link and the other side connected to the wire.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6564667B2 (en) * 2000-02-17 2003-05-20 Kuka Roboter Gmbh Device for compensating the weight of a robot arm

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