KR20170101549A - Robot Hand Assembly Having Wrist Unit - Google Patents

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KR20170101549A
KR20170101549A KR1020160024217A KR20160024217A KR20170101549A KR 20170101549 A KR20170101549 A KR 20170101549A KR 1020160024217 A KR1020160024217 A KR 1020160024217A KR 20160024217 A KR20160024217 A KR 20160024217A KR 20170101549 A KR20170101549 A KR 20170101549A
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김용재
전형석
이덕원
정용준
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

According to the present invention, a robot hand assembly having a wrist unit comprises: a wrist unit having a wrist drive unit, a rotating gear rotated by the wrist drive unit, and a fixing gear provided in a state of being fixated to a lower portion of the rotating gear; and a finger unit having a control gear selectively geared to at least any one of the rotating gear or the fixing gear, and controlling a displacement by rotation of the rotating gear in accordance with a geared state of the control gear. According to the present invention, provided is the robot hand assembly having a degree of freedom of the hand and wrist.

Description

리스트유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리{Robot Hand Assembly Having Wrist Unit}Robot Hand Assembly Having Wrist Unit < RTI ID = 0.0 > {Robot Hand Assembly Having Wrist Unit}

본 발명은 로봇 핸드 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소의 구동부만으로 핑거유닛의 구동을 제어할 수 있는 리스트유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot hand assembly, and more particularly, to a robot hand assembly including a list unit capable of controlling driving of a finger unit with only a minimum driving unit.

최초의 산업용 로봇인 Unimate가 1962년 자동차 조립에 사용된 이래로, 로봇공학은 빠른 기술발전과, 그 적용 분양의 확산에 힘입어 생산, 서비스, 의료, 탐사, 군사, 항공우주 분야 등에 필수적인 기술로 자리잡았다.Since Unimate was first used in automotive assembly in 1962, robotic engineering has become a vital technology in production, service, medical, exploration, military, and aerospace fields thanks to rapid technology development and the spread of its application offerings. I got it.

기존의 로봇은 단순 반복 작업을 고속으로 정밀하게 수행하는 것이 목적이었으나, 최근에는 원격으로 접속하여 사람과 활동공간을 공유하는 로봇, 복강경 수술 등 다양한 수술을 용이하게 하는 수술로봇, 인간과 안전한 신체적인 접촉을 가능하게 하는 산업용 로봇 등 다양한 방식 및 다양한 수준의 로봇이 개발되고 있다.Conventional robots were intended to perform simple repetitive tasks at high speed and precise precision. However, in recent years, there have been many researches on robots that can be remotely connected to share a space with people, surgical robots that facilitate various operations such as laparoscopic surgery, And various types of robots, such as industrial robots that enable contact, are being developed.

특히 최근 개발된 Baxtor로봇의 경우, 사람의 힘을 감지하고 순응하는 기능이 있어 직접 로봇을 움직이며 작업을 지시할 수 있으며, 사람과 로봇이 같은 작업공간에서 협력할 수 있는 차세대 로봇으로 주목을 받고 있다.Especially, recently developed Baxtor robot has ability to detect and adapt human force so that it can move robot directly and direct work, and it is attracted attention as next generation robot that can cooperate with robot in the same work space have.

하지만, Baxtor 로봇은 이와 같은 안전성을 확보하기 위해 강도, 강성, 정밀도 및 작업속도를 희생하게 되어 그 성능은 기존의 산업용 로봇에 비해 떨어지는 문제가 있다.However, Baxtor robots sacrifice robustness, rigidity, precision and operation speed in order to secure such safety, and their performance is lower than that of conventional industrial robots.

따라서 외력을 감지할 수 있으면서도 접촉 및 충돌 시 안전하고, 또한 높은 강도, 강성, 정밀도 및 작업속도를 만족시키는 로봇 기술이 요구되고 있는 상황이다.Therefore, there is a demand for a robot technology that can sense an external force, is safe in contact and collision, and satisfies high strength, rigidity, precision, and operation speed.

이를 위해 로봇의 관절을 자유도가 높은 인간의 팔과 유사한 구조를 가지도록 구현하는 기술이 핵심적인 연구 과제로 대두되고 있으며, 실제로 그 성과가 반영된 연구 결과들도 발표되고 있다.To accomplish this, the technology to realize the robot 's joint structure similar to that of the human arm with high degree of freedom is emerging as a core research task, and research results reflecting the achievement are also being announced.

특히 팔의 각 관절 중 손, 그리고 손목의 구조는 인간의 신체 구조와 유사하게 재현하는 것이 매우 힘든 것은 물론, 유사도를 높일수록 구동부의 수가 증가하게 되어 그 구조가 매우 복잡해지는 문제가 있다. 또한 이와 같은 경우, 제어 난이도가 급상승하게 되어 필드에 실제로 적용하기가 어렵다는 문제가 있다.Especially, it is very difficult to reproduce the structure of the hands and wrists of each arm in a similar manner to the human body structure, and the number of the driving parts increases as the degree of similarity increases. In such a case, there is a problem in that the control difficulty increases sharply and it is difficult to actually apply to the field.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving such problems is required.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 인간의 신체 구조에 근접한 손과 손목의 자유도를 가지는 로봇 핸드 어셈블리를 제공하기 위한 목적을 가진다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art and has as its object to provide a robot hand assembly having a freedom of hand and wrist close to a human body structure.

또한 그 구조를 단순화하여 제어가 용이하도록 할 수 있는 로봇 핸드 어셈블리를 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention also provides a robot hand assembly which can simplify the structure and simplify the control.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리스트유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리는, 리스트구동부와, 상기 리스트구동부에 의해 회전되는 회전기어와, 상기 회전기어의 하부에 고정된 상태로 구비된 고정기어를 포함하는 리스트유닛 및 상기 회전기어 또는 상기 고정기어 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 치합되는 조절기어를 포함하며, 상기 조절기어의 치합 상태에 따른 상기 회전기어의 회전에 의해 변위를 조절 가능한 복수의 핑거유닛을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a robot hand assembly including a list drive unit, a rotary gear rotated by the list drive unit, and a fixed gear fixed to a lower portion of the rotary gear, And a plurality of finger units capable of adjusting the displacement by rotation of the rotary gear in accordance with the meshing state of the regulating gear, .

그리고 상기 핑거유닛은, 상기 조절기어가 상기 회전기어에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 상기 회전기어의 둘레 방향으로 회전될 수 있다.The finger unit may be rotated in the circumferential direction of the rotary gear in accordance with rotation of the rotary gear in a state where the adjustment gear is engaged with the rotary gear.

또한 상기 핑거유닛은, 상기 조절기어가 상기 고정기어에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 다른 핑거유닛과의 이격 거리를 조절 가능할 수 있다.In addition, the finger unit may be capable of adjusting a separation distance from the other finger unit in accordance with rotation of the rotation gear in a state where the adjustment gear is engaged with the fixed gear.

그리고 상기 핑거유닛은, 상기 조절기어가 상기 회전기어 및 상기 고정기어에 동시에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 회전각을 조절 가능할 수 있다.The finger unit may be capable of adjusting the rotation angle in accordance with the rotation of the rotation gear while the adjustment gear is engaged with the rotation gear and the fixed gear at the same time.

또한 상기 리스트유닛은, 상기 회전기어의 중심으로부터 상측으로 연장되며, 상기 핑거유닛이 연결되는 지지부를 더 포함할 수 있다.The list unit may further include a support portion extending upward from a center of the rotary gear and connected to the finger unit.

그리고 상기 리스트유닛은, 상기 지지부의 상단에 구비되며, 물체가 안착되는 안착부를 더 포함할 수 있다.The list unit may further include a seating part provided at an upper end of the supporting part and on which an object is seated.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 리스트유닛을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리는 다음과 같은 효과가 있다.A robot hand assembly including a list unit of the present invention for solving the above-mentioned problems has the following effects.

첫째, 인간의 손과 손목의 자유도를 유사하게 재현할 수 있는 장점이 있다.First, there is an advantage that the degree of freedom of the human hand and wrist can be reproduced similarly.

둘째, 조절기어와 회전기어, 그리고 고정기어의 연동으로 핑거유닛의 다양한 구동을 제어할 수 있는 장점이 있다.Second, there is an advantage that various driving of the finger unit can be controlled by interlocking of the control gear, the rotary gear, and the fixed gear.

셋째, 구동부를 최소화하여 구조가 간단하다는 장점이 있다.Third, there is an advantage that the structure is simple by minimizing the driving part.

넷째, 이에 따라 제어가 용이함은 물론, 고장률을 최소화할 수 있는 장점이 있다.Fourth, there is an advantage in that the control is easy and the failure rate can be minimized.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛의 구조를 나타낸 도면;
도 5 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛의 구동 양태를 나타낸 도면;
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리를 이용하여 물체를 그래스핑하는 모습을 나타낸 도면;
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 리스트유닛과 핑거유닛의 연결 구조를 나타낸 도면;
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛의 회전 구동 방법을 나타낸 도면;
도 14 및 도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛의 회전각 변환 방법을 나타낸 도면; 및
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛의 상대 위치 변환 방법을 나타낸 도면이다.1 is a view illustrating a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 2 to 4 are views showing a structure of a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 to 7 are views showing driving modes of a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 8 and 9 illustrate a method of grafting an object using a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention; FIGS.
10 and 11 are views showing a connection structure of a list unit and a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention;
12 and 13 are views showing a method of rotating a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 14 and 15 are views showing a rotation angle converting method of a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention; FIG. And
16 and 17 are views showing a method of converting a relative position of a finger unit in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리의 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리는 핑거유닛(100)과 리스트유닛(200)을 포함한다. 상기 핑거유닛(100)은 인체의 손가락 움직임을 구현하며, 상기 리스트유닛(200)은 상기 핑거유닛(100)의 변위를 조절하는 역할을 수행한다.As shown in FIG. 1, a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention includes a finger unit 100 and a list unit 200. The finger unit 100 implements finger movements of the human body, and the list unit 200 controls the displacement of the finger unit 100.

그리고 상기 핑거유닛(100)은 핀칭부(110)와 그래스핑부(120)를 포함하고, 상기 리스트유닛(200)은 회전기어(210) 및 고정기어(220)를 포함한다. 이들에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The finger unit 100 includes a pinning unit 110 and a grinding unit 120. The list unit 200 includes a rotary gear 210 and a stationary gear 220. [ A detailed description thereof will be given later.

한편 본 실시예의 경우 상기와 같은 구조를 가지는 상기 핑거유닛(100)과 상기 리스트유닛(200)이 동시에 적용되는 것으로 하였으나, 이와 달리 상기 핑거유닛(100)과 상기 리스트유닛(200)은 서로 독립적으로 적용될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in the present embodiment, the finger unit 100 and the list unit 200 having the above-described structure are simultaneously applied. Alternatively, the finger unit 100 and the list unit 200 can be independently Of course, can be applied.

즉 상기 핑거유닛(100)은 상기 리스트유닛(200) 없이 독자적으로 구비될 수도 있으며, 또는 상기 리스트유닛(200)을 대체하는 다른 장치에 구비될 수도 있다. 또한 상기 리스트유닛(200) 역시, 본 실시예에 따른 핑거유닛(100) 외에도 인체의 손가락 움직임을 구현하는 다른 형태의 장치가 적용될 수 있을 것이다.That is, the finger unit 100 may be provided independently of the list unit 200, or may be provided in another device that replaces the list unit 200. In addition to the finger unit 100 according to the present embodiment, the list unit 200 may also be applied to other types of devices that implement finger movements of the human body.

이하에서는, 먼저 본 실시예에 따른 핑거유닛(100)의 구조를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure of the finger unit 100 according to the present embodiment will be described in detail.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛(100)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 핑거유닛(100)은 핑거구동부(130)와, 그래스핑부(120)와, 핀칭부(110)를 포함한다.2 to 4 are views showing a structure of a finger unit 100 in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention. 2 to 4, the finger unit 100 of the present embodiment includes a finger drive unit 130, a grazing unit 120, and a pinning unit 110. [

상기 핑거구동부(130)는 상기 그래스핑부(120) 및 상기 핀칭부(110)를 회전시키는 구동력을 제공한다. 본 실시예의 경우 상기 핑거구동부(130)에 연결된 구동력전달기어(132)가 구비되며, 이는 그래스핑부(120)의 회전베이스(122)의 기어 이와 치합되어 상기 그래스핑부(120) 및 상기 핀칭부(110)를 전후 방향으로 회전시킬 수 있다.The finger drive unit 130 provides a driving force for rotating the grinding unit 120 and the pinning unit 110. The driving force transmitting gear 132 connected to the finger driving unit 130 is engaged with the gear of the rotating base 122 of the grinding unit 120 so that the grinding unit 120 and the pinching unit 110 in the forward and backward directions.

여기서 전후 방향은, 도 1을 기준으로 각 핑거유닛(100)이 중심 측으로 회전되는 방향을 전방으로, 그 반대 방향을 후방으로 정의하도록 한다. 이는 설명의 편의를 위해 임의로 적용된 것으로, 이와 같은 방향의 정의가 본 발명을 한정하지는 않음은 물론이다.Here, the forward and backward directions define the direction in which each finger unit 100 is rotated toward the center side forward and the opposite direction backward, with reference to Fig. This is arbitrarily applied for convenience of description, and it goes without saying that the definition of such a direction does not limit the present invention.

상기 핀칭부(110)는 상기 그래스핑부(120)의 일단에 회전 가능하게 구비되며, 평행 핀칭 운동을 통해 물체를 고정하거나, 상기 그래스핑부(120)로부터 회전되어 물체를 감싸는 역할을 수행할 수 있다.The punching unit 110 is rotatably provided at one end of the grinding unit 120 and is capable of fixing an object through a parallel pinching motion or rotating the grinding unit 120 to enclose an object .

상기 그래스핑부(120)는 전술한 바와 같이 상기 핑거구동부(130)에 의해 회전 가능하게 형성되며, 적어도 일부가 유연성을 가지도록 형성된다.As described above, the grinding unit 120 is rotatably formed by the finger drive unit 130, and at least a part of the grinding unit 120 is formed to have flexibility.

보다 세부적으로 본 실시예에서 상기 그래스핑부(120)는, 상기 핑거구동부(130)에 의해 회전되는 회전베이스(122)와, 상기 회전베이스(122)에 연결되며, 유연성을 가지도록 형성된 그래스핑모듈(121)을 포함한다.More specifically, in the present embodiment, the grinding unit 120 includes a rotation base 122 rotated by the finger driving unit 130, a grinding module 122 connected to the rotation base 122, (121).

그리고 상기 그래스핑모듈(121)은, 제1프레임부재(121a), 제2프레임부재(121b) 및 제3프레임부재(121c)를 포함하고, 상기 회전베이스(122)는 제1베이스부재(122a) 및 제2베이스부재(122b)를 포함한다.The grinding module 121 includes a first frame member 121a, a second frame member 121b and a third frame member 121c, and the rotation base 122 includes a first base member 122a And a second base member 122b.

여기서 상기 제1베이스부재(122a) 상기 핑거구동부(130)에 의해 회전되고, 상기 제1프레임부재(121a) 및 상기 제2프레임부재(121b)와 연결된다. 그리고 상기 제2베이스부재(122b)는 상기 제1베이스부재(121a)에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제3프레임부재(121c)와 연결된 형태를 가진다.The first base member 122a is rotated by the finger drive unit 130 and is connected to the first frame member 121a and the second frame member 121b. The second base member 122b is rotatably connected to the first base member 121a and is connected to the third frame member 121c.

상기 제1프레임부재(121a)는 일단이 상기 핀칭부(110)에 회전 가능하게 연결되며, 타단이 상기 회전베이스(122)의 제1베이스부재(122a)와 제2베이스부재(122b)에 회전 가능하게 연결된다.One end of the first frame member 121a is rotatably connected to the pinning portion 110 and the other end of the first frame member 121a is rotated with respect to the first base member 122a and the second base member 122b of the rotation base 122 .

또한 상기 제2프레임부재(121b)는 상기 제1프레임부재(121a)의 후방에 이격된 상태로 구비되고, 일단이 상기 핀칭부(110)에 회전 가능하게 연결되며, 타단이 상기 회전베이스(122)의 제1베이스부재(122a)에 회전 가능하게 연결된다.The second frame member 121b is spaced apart from the rear of the first frame member 121a and has one end rotatably connected to the pinning unit 110 and the other end connected to the rotation base 122 The first base member 122a is rotatably connected to the first base member 122a.

그리고 상기 제3프레임부재(121c)는 일단이 상기 제1프레임부재(121a)와 상기 제2프레임부재(121b) 사이에 위치되어 상기 핀칭부(110)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 제2프레임부재(121b)보다 후방에 위치되어 상기 회전베이스(122)의 제2베이스부재(122b)에 회전 가능하게 연결된다. 즉 상기 제3프레임부재(121c)는 상기 제2프레임부재(121b)와 교차된 형태로 구비된다.One end of the third frame member 121c is positioned between the first frame member 121a and the second frame member 121b and is rotatably connected to the pinning unit 110, 2 frame member 121b and is rotatably connected to the second base member 122b of the rotation base 122. [ That is, the third frame member 121c is provided to cross the second frame member 121b.

이때 상기 제1프레임부재(121a)와 상기 제2프레임부재(121b) 사이에는, 일단이 상기 제1프레임부재(121a)와 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 제2프레임부재(121b)에 회전 가능하게 연결되는 제1연결부재(123a)가 구비되며, 상기 제1프레임부재(121a)와 상기 제3프레임부재(121c) 사이에는, 일단이 상기 제1프레임부재(121a)와 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 제3프레임부재(121c)에 회전 가능하게 연결되는 제2연결부재(123b)가 구비된다.One end of the first frame member 121a is rotatably connected to the first frame member 121a and the other end of the first frame member 121a is rotatably connected to the second frame member 121b between the first frame member 121a and the second frame member 121b. And a first connecting member 123a connected to the first frame member 121a so as to be rotatably connected to the first frame member 121a is provided between the first frame member 121a and the third frame member 121c And a second linking member 123b whose other end is rotatably connected to the third frame member 121c.

그리고 상기 제1프레임부재(121a), 상기 제2프레임부재(121b) 및 상기 제3프레임부재(121c)는 모두 유연성을 가지도록 형성되어, 서로 연동되어 회전될 수 있다.The first frame member 121a, the second frame member 121b, and the third frame member 121c are both formed to have flexibility and can be rotated in association with each other.

도 5 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛(100)의 구동 양태를 나타낸 도면이다.5 to 7 are views showing driving modes of the finger unit 100 in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 그래스핑부(120)의 전방에 외력이 가해지지 않는 상태로 상기 그래스핑부(120)가 회전될 경우, 상기 회전베이스(122)의 제1베이스부재(122a)와 제2베이스부재(122b)는 함께 동일 각도로 회전된다.5, when the grinding unit 120 is rotated in a state where no external force is applied to the front of the grinding unit 120, the first base member 122a of the rotating base 122 is rotated, And the second base member 122b are rotated at the same angle together.

이때 상기 핀칭부(110)는, 상기 그래스핑부(120)의 회전 변위와 독립적으로 다른 핑거유닛(100)의 핀칭부(110)에 대해 고정된 각도를 형성할 수 있다. 본 실시예에서 상기 핀칭부(110)는 다른 핑거유닛(100)의 핀칭부(110)와 핀칭면(112)이 서로 평행한 상태를 유지하도록 하였다. 따라서 핑거유닛(100)은 평행 핀칭 운동을 통해 물체를 고정시킬 수 있게 된다.At this time, the punching unit 110 may form a fixed angle with respect to the punching unit 110 of the other finger unit 100 independently of the rotational displacement of the grinding unit 120. In the present embodiment, the punching unit 110 maintains the punching unit 110 and the punching surface 112 of the other finger unit 100 in parallel with each other. Accordingly, the finger unit 100 can fix the object through the parallel pinching motion.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 물체 등에 의해 상기 그래스핑부(120)의 전방 측으로부터 외력이 가해질 경우, 지지 않는 상태로 상기 그래스핑부(120)가 회전될 경우, 상기 제1프레임부재(121a)가 휘어지게 되며, 이에 따라 상기 제2프레임부재(121b)와 상기 제3프레임부재(121c)의 연동 이동에 의해 상기 핀칭부(110)가 굽혀지게 된다.6, when an external force is applied from the front side of the grinding unit 120 by an object or the like, when the grinding unit 120 is rotated without being supported, the first frame member 121a The pinching portion 110 is bent by the interlocking movement of the second frame member 121b and the third frame member 121c.

또한 이 과정에서는, 상기 제3프레임부재(121c)의 이동에 따라 상기 회전베이스(122)의 제2베이스부재(122b)가 상기 제1베이스부재(122a)보다 큰 각도로 회전된다.Also, in this process, the second base member 122b of the rotation base 122 is rotated at a larger angle than the first base member 122a in accordance with the movement of the third frame member 121c.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2베이스부재(122b)는 복원모듈에 의해 원래 위치로 복원될 수 있다. 본 실시예에서 상기 복원모듈은 탄성와이어(134) 및 회전롤러(133)를 포함하며, 상기 탄성와이어(134)는 상기 회전롤러(133)와 상기 제2베이스부재(122b)의 둘레를 감싸는 형태로 상기 제2베이스부재(122b)에 일단이 고정되며, 타단은 하부로 연장된다.As shown in FIG. 7, the second base member 122b may be restored to its original position by a restoration module. In this embodiment, the restoration module includes an elastic wire 134 and a rotation roller 133, and the elastic wire 134 is configured to surround the rotation roller 133 and the second base member 122b One end is fixed to the second base member 122b, and the other end is extended downward.

이에 따라 상기 제3프레임부재(121c)의 이동에 의해 상기 제2베이스부재(122b)가 제1베이스부재(122a)에 대해 회전된 경우, 상기 탄성와이어(134)는 인장된 상태에서 복원되며 상기 제2베이스부재(122b)를 원래 위치로 복원시킬 수 있다. 또한 이와 같은 움직임에 의해 상기 그래스핑부(120) 역시 휘어진 상태로부터 직립한 상태로 복원될 수 있다.Accordingly, when the second base member 122b is rotated with respect to the first base member 122a by the movement of the third frame member 121c, the elastic wire 134 is restored in the tensioned state, The second base member 122b can be restored to its original position. Also, the grinding unit 120 can be restored from the bent state to the upright state.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리를 이용하여 물체를 그래스핑하는 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 8 and FIG. 9 are views showing a method of grafting an object using a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전술한 구조에 따라 복수의 핑거유닛(100) 사이에 물체가 위치될 경우, 상기 핑거유닛(100)은 물체의 표면 굴곡을 따라 휘어지며 안정적으로 그래스핑할 수 있다. 또한 상기 핀칭부(110) 역시 상기 그래스핑부(120)에 대해 굽혀지므로, 물체를 보다 안정적으로 고정시킬 수 있다.8 and 9, when an object is positioned between the plurality of finger units 100 according to the above-described structure, the finger unit 100 is bent along the surface curvature of the object, can do. Also, since the pinching portion 110 is also bent with respect to the grazing portion 120, the object can be more stably fixed.

이와 같이, 본 발명의 핑거유닛(100)은 핀칭부(110)에 의한 핀칭 모션과 그래스핑부(120)에 의한 그래스핑 모션이 물체가 접촉하는 위치에 따라 바뀌게 된다.As described above, the pinching motion by the pinning unit 110 and the grinding motion by the grinding unit 120 are changed according to the position where the object contacts with the finger unit 100 of the present invention.

해당 위치에 대한 분석을 위해, 아래와 같이 핑거유닛(100)의 구조를 간조화하여 나타내고, 가해지는 힘들을 표시하였다.In order to analyze the position, the structures of the finger unit 100 are shown in an interleaved manner and the forces to be applied are indicated as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 링크 1은 제1프레임부재(121a)를 나타내는 것이며, 링크 3은 제2프레임부재(121b)를, 링크 2는 제3프레임부재(121c)를 각각 나타낸다.Here, the link 1 represents the first frame member 121a, the link 3 represents the second frame member 121b, and the link 2 represents the third frame member 121c.

또한 F는 가하는 힘이고 f1, f2, f3은 구해야 할 출력 변수이다. 각각의 f는 각 링크에 가해지는 힘에 대하여 반발하는 힘으로 f1은 링크 1에 가해지는 인장력에 반발하는 힘이고, f2와 f3는 링크 2, 3에 가해지는 압축력에 반발하는 힘이다. 그리고 fS는 탄성와이어(134)의 힘이고 나머지 인자들은 상수이다.Also, F is the force to be applied, and f 1 , f 2 , and f 3 are output variables to be obtained. Each f is a force repulsing the force applied to each link, f 1 is the force repelling the tensile force applied to the link 1, and f 2 and f 3 are the forces repelling the compressive force applied to the links 2 and 3 . And f S is the force of the elastic wire 134 and the remaining factors are constants.

이들을 탄성와이어(134)의 힘이 없을 때와 없을 때의 조건으로 나누어 분석한다. 먼저 탄성와이어(134)의 힘이 없을 때 수식 전개는 아래와 같다.These are analyzed by dividing them by the conditions of when there is no force of the elastic wire 134 and when there is no force. First, the formula expansion when there is no force of the elastic wire 134 is as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

식(1) 은 ‘A에서의 모든 모멘트의 합은 0이다.’ 로부터 도출되었고 식(2)와 (3)은 각각 ‘x 축과 y 축에 대한 모든 힘의 합은 0이다.’ 로부터 도출되었다. 식(4)는 θ를 lL1과 lL2로 나타낼 수 있다는 것을 나타낸다. 식(1), (2), (3)을 연립하여 f1, f2, f3에 대한 식으로 풀면 아래와 같다.In equation (1), the sum of all moments in A is zero. (2) and (3), respectively, the sum of all forces on the x and y axes is zero. Lt; / RTI > Equation (4) shows that θ can be expressed as l L1 and l L2 . The following equations (1), (2), and (3) are solved for f 1 , f 2 and f 3 .

Figure pat00003
Figure pat00003

위의 세 식들 중에서 식(7)를 통해서 탄성와이어(134) 힘이 없을 때 그래스핑부(120)가 그래스핑 모션 동작을 하기 직전의 지점인 평형점을 구할 수 있다. 따라서 식 (7)의 ( )안의 수식이 0이 될 때를 구하면 아래와 같다.In Equation (7), the equilibrium point, which is a point immediately before the grappling section 120 performs the grazing motion operation when the elastic wire 134 is absent, can be obtained from the above equations. Therefore, when the formula in () of equation (7) becomes 0, the following is obtained.

Figure pat00004
Figure pat00004

식 (8)을 통해 la의 위치는 링크 2와 링크 1의 가상의 선이 만나는 지점과 같다. 다시 말해 가상의 직각삼각형의 끝점이고 이 점이 바로 평형점이다. lt와 θ을 조절하면 핀칭 모션에서 그래스핑 모션으로 넘어가는 위치를 조절할 수 있다.From Eq. (8), the position of l a is the same as the point where the imaginary line of link 2 and link 1 meet. In other words, it is the end point of a virtual right triangle and this point is the equilibrium point. Adjusting t and θ can adjust the position from pinching motion to grazing motion.

지금까지의 수식은 탄성와이어(134)가 없는 경우에 대한 것이며, 실제 모델과 같이 탄성와이어(134)의 힘이 존재할 경우 핀칭 모션에서 그래스핑 모션으로 전환되는 위치에 대한 수식을 도출하면 아래와 같다.The formula up to now is for the case where there is no elastic wire 134 and the equation for the position to be switched from pinching motion to grazing motion when the force of the elastic wire 134 exists as in the actual model is derived as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서 fs와 f3은 힘의 방향이 서로 반대이다. 이 두 인자가 크기가 같다면 위에서 설명했던 대로 인가된 F에 대해서 그래스핑부(120)는 움직이지 않는다. 따라서 식(9)는 식(7)에서의 f3가 fs(탄성와이어의 힘)와 같을 때 la에 대해 전개한 결과이다. 식(8)과 (9)를 비교해 보면 탄성와이어(134)가 핀칭 모션을 위한 역할도 하지만 평형점을 이동시키기도 한다. 만약 F가 -f3 보다 크게 되면 그래스핑 모션으로 전환될 것이다.Where f s and f 3 are in opposite directions of force. If these two factors are equal in magnitude, the grasping unit 120 does not move for the applied F as described above. Therefore, Eq. (9) is the result of expansion for l a when f 3 in Eq. (7) is equal to f s (force of elastic wire). Comparing equations (8) and (9), the elastic wire 134 also serves for pinching motion, but it also shifts the equilibrium point. If F is greater than -f 3 , it will switch to grazing motion.

이상으로 핑거유닛(100)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 리스트유닛(200)의 구조와, 상기 리스트유닛(200)에 의한 핑거유닛(100)의 구동을 설명하도록 한다.The structure of the list unit 200 and the driving of the finger unit 100 by the list unit 200 will now be described.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 리스트유닛(200)과 핑거유닛(100)의 연결 구조를 나타낸 도면이다.10 and 11 are views showing a connection structure of the list unit 200 and the finger unit 100 in the robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 리스트유닛(200)은 리스트구동부(미도시)와, 상기 리스트구동부에 의해 회전되는 회전기어(210)와, 상기 회전기어(210)의 하부에 고정된 상태로 구비된 고정기어(220)를 포함한다.10 and 11, in the present embodiment, the list unit 200 includes a list drive unit (not shown), a rotary gear 210 rotated by the list drive unit, And a fixed gear 220 fixed in the lower portion.

또한 본 실시예에서 상기 리스트유닛(200)은 상기 회전기어(210)의 중심으로부터 상측으로 연장되며, 상기 핑거유닛(100)의 연결부재(140)가 연결되는 지지부(230)와, 상기 지지부(230)의 상단에 구비되며, 물체가 안착되는 안착부(240)를 더 포함한다.The wrist unit 200 extends upward from the center of the rotary gear 210 and includes a support portion 230 to which the connection member 140 of the finger unit 100 is connected, 230, and a seat 240 on which an object is placed.

그리고 상기 핑거유닛(100)은, 상기 회전기어(210) 또는 상기 고정기어(220) 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 치합되는 조절기어(150)를 포함하며, 이에 따라 상기 조절기어(150)의 치합 상태에 따른 상기 회전기어(210)의 회전에 의해 변위를 조절 가능하게 형성된다.The finger unit 100 includes an adjusting gear 150 selectively engaged with at least one of the rotary gear 210 and the fixed gear 220, And the displacement is adjustable by the rotation of the rotary gear 210 according to the state.

본 실시예에서 상기 조절기어(150)는 상하 이동 가능하게 형성되어 상기 회전기어(210) 또는 상기 고정기어(220) 사이를 슬라이딩 이동하게 되며, 이때 상기 핑거유닛(100)은 상기 조절기어(150)로부터 연장된 조작부재(152)를 포함한다.The adjusting gear 150 is formed to be movable up and down so as to slide between the rotary gear 210 and the fixed gear 220. The finger unit 100 moves the adjusting gear 150 (Not shown).

상기 조작부재(152)는 상기 핑거유닛(100)의 상측으로 연장되며, 제1베이스부재(122a)의 후방 회전에 따라 가압되어 상기 조절기어(150)를 하향시킬 수 있다. 그리고 상기 제1베이스부재(122a)의 가압력이 제거될 경우, 상기 조작부재(152) 및 상기 조절기어(150)는 별도의 복원부에 의해 원래 위치로 복원될 수 있다.The operating member 152 extends upward from the finger unit 100 and can be pressed downward by the first base member 122a to downward the adjusting gear 150. [ When the pressing force of the first base member 122a is removed, the operating member 152 and the adjusting gear 150 may be restored to their original positions by a separate restoring unit.

이하에서는 이와 같은 구조에 의한 상기 핑거유닛(100)의 구동에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the driving of the finger unit 100 with such a structure will be described in detail.

도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛(100)의 회전 구동 방법을 나타낸 도면이다.12 and 13 are views showing a method of rotating the finger unit 100 in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 조절기어(150)가 상기 회전기어(210)에 치합된 상태에서, 상기 핑거유닛(100)은 도 13과 같이 상기 회전기어(210)의 회전에 따라 상기 회전기어(210)의 둘레 방향으로 회전된다.12, in a state where the adjusting gear 150 is meshed with the rotary gear 210, the finger unit 100 is rotated in accordance with the rotation of the rotary gear 210 as shown in FIG. 13, And is rotated in the circumferential direction of the gear 210.

즉 이와 같은 경우 핑거유닛(100)이 상기 회전기어(210)의 회전에 연동되어 함께 동일한 방향으로 회전하게 되며, 각 핑거유닛(100)의 포지션을 변경시킬 수 있다.That is, in this case, the finger unit 100 is rotated in the same direction in conjunction with the rotation of the rotary gear 210, and the position of each finger unit 100 can be changed.

도 14 및 도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛(100)의 회전각 변환 방법을 나타낸 도면이다.14 and 15 are views showing a rotation angle converting method of the finger unit 100 in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 조절기어(150)가 상기 회전기어(210) 및 상기 고정기어(220)에 동시에 치합된 상태에서, 상기 핑거유닛(100)은 도 15와 같이 상기 회전기어(210)의 회전에 따라 회전각을 조절할수 있다.14, the finger unit 100 is rotated in the state that the adjusting gear 150 is engaged with the rotary gear 210 and the fixed gear 220 at the same time, 210).

즉 이와 같은 상태에서는 조절기어(150)가 고정기어(220)에 치합된 상태이므로, 상기 회전기어(210)가 회전할 경우 상기 핑거유닛(100)은 동일한 포지션에서 회전각이 변경되도록 구동된다.That is, in this state, since the adjustment gear 150 is engaged with the fixed gear 220, when the rotation gear 210 rotates, the finger unit 100 is driven to change the rotation angle at the same position.

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 핸드 어셈블리에 있어서, 핑거유닛(100)의 상대 위치 변환 방법을 나타낸 도면이다.16 and 17 are views showing a relative position conversion method of the finger unit 100 in a robot hand assembly according to an embodiment of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, 상기 조절기어(150)가 상기 고정기어(220)에 치합된 상태에서, 상기 핑거유닛(100)은 상기 회전기어(210)의 회전에 영향받지 않고 고정된 포지션을 유지할 수 있다.16, in a state in which the adjusting gear 150 is engaged with the fixed gear 220, the finger unit 100 is rotated in a fixed position without being affected by the rotation of the rotating gear 210 .

이에 따라 도 17과 같이, 상기 고정기어(220)에 치합된 핑거유닛(100)은 상기 회전기어(210)에 치합되어 상기 회전기어(210)의 회전에 따라 회전되는 다른 핑거유닛(100)과 달리 해당 위치에 고정되므로, 다른 핑거유닛과(100)의 이격 거리를 조절할 수 있다.17, the finger unit 100 engaged with the stationary gear 220 includes another finger unit 100 coupled to the rotary gear 210 and rotated in accordance with rotation of the rotary gear 210, It is possible to adjust the separation distance between the finger unit and the other finger unit.

이와 같이, 본 발명은 구동부를 최소화하고, 회전기어(210), 고정기어(220) 및 조절기어(150)의 연동만으로 상기 핑거유닛(100)의 다양한 움직임을 구현할 수 있다.As described above, the present invention minimizes the driving unit and can realize various movements of the finger unit 100 by interlocking the rotation gear 210, the fixed gear 220, and the adjusting gear 150 alone.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

100: 핑거유닛 110: 핀칭부
120: 그래스핑부 121: 그래스핑모듈
122: 회전베이스 130: 핑거구동부
134: 탄성와이어 150: 조절기어
200: 리스트유닛 210: 회전기어
220: 고정기어 230: 지지부
240: 안착부100: finger unit 110:
120: GRASPING unit 121: GRASPING MODULE
122: rotation base 130: finger drive part
134: elastic wire 150: regulating gear
200: List unit 210: Rotary gear
220: Fixed gear 230: Support
240:

Claims (6)

리스트구동부와, 상기 리스트구동부에 의해 회전되는 회전기어와, 상기 회전기어의 하부에 고정된 상태로 구비된 고정기어를 포함하는 리스트유닛; 및
상기 회전기어 또는 상기 고정기어 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 치합되는 조절기어를 포함하며, 상기 조절기어의 치합 상태에 따른 상기 회전기어의 회전에 의해 변위를 조절 가능한 복수의 핑거유닛;
을 포함하는 로봇 핸드 어셈블리.A list drive unit including a rotary gear rotated by the list drive unit and a fixed gear fixed to a lower portion of the rotary gear; And
A plurality of finger units including an adjusting gear selectively engaged with at least one of the rotary gear and the fixed gear and capable of adjusting a displacement by rotation of the rotary gear according to a meshing state of the adjusting gear;
The robot hand assembly comprising: 제1항에 있어서,
상기 핑거유닛은,
상기 조절기어가 상기 회전기어에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 상기 회전기어의 둘레 방향으로 회전되는 로봇 핸드 어셈블리.The method according to claim 1,
The finger unit includes:
Wherein the adjusting gear is rotated in a circumferential direction of the rotating gear in accordance with rotation of the rotating gear in a state where the adjusting gear is engaged with the rotating gear. 제1항에 있어서,
상기 핑거유닛은,
상기 조절기어가 상기 고정기어에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 다른 핑거유닛과의 이격 거리를 조절 가능한 로봇 핸드 어셈블리.The method according to claim 1,
The finger unit includes:
Wherein the distance between the adjusting gear and the other finger unit can be adjusted according to the rotation of the rotating gear while the adjusting gear is engaged with the fixed gear. 제1항에 있어서,
상기 핑거유닛은,
상기 조절기어가 상기 회전기어 및 상기 고정기어에 동시에 치합된 상태에서 상기 회전기어의 회전에 따라 회전각을 조절 가능한 로봇 핸드 어셈블리.The method according to claim 1,
The finger unit includes:
Wherein the rotation angle of the adjusting gear is adjustable according to the rotation of the rotating gear while the adjusting gear is engaged with the rotating gear and the fixed gear at the same time. 제1항에 있어서,
상기 리스트유닛은,
상기 회전기어의 중심으로부터 상측으로 연장되며, 상기 핑거유닛이 연결되는 지지부를 더 포함하는 로봇 핸드 어셈블리.The method according to claim 1,
Wherein the list unit comprises:
And a support portion extending upward from a center of the rotary gear, the support portion being connected to the finger unit. 제5항에 있어서,
상기 리스트유닛은,
상기 지지부의 상단에 구비되며, 물체가 안착되는 안착부를 더 포함하는 로봇 핸드 어셈블리.6. The method of claim 5,
Wherein the list unit comprises:
And a seating part provided at an upper end of the supporting part and on which an object is seated.
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