KR20180061459A

KR20180061459A - Robot joint actuator

Info

Publication number: KR20180061459A
Application number: KR1020160159405A
Authority: KR
Inventors: 신동준; 한광현
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-06-08
Also published as: KR101980737B1

Abstract

The present invention relates to a robot joint actuator which comprises: a tube unit provided with at least one air supply unit to be supplied with air, and supplied with the air to expand; and a band unit provided with a fixing unit, and of which both ends are connected to the tube unit. The tube unit is configured to expand in a longitudinal direction.

Description

[0001] ROBOT JOINT ACTUATOR [0002]

실시예는 로봇 관절 구동기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공압에 의한 벨로우즈의 팽창 방향과 근육의 작용하는 힘 방향을 수직으로 배치하여 힘 전달효율 및 구동기의 작동거리를 증대시킨 로봇 관절 구동기에 관한 것이다.An embodiment relates to a robot joint actuator. More particularly, the present invention relates to a robot joint driver in which the expansion direction of a bellows by a pneumatic force and the direction of a force acting on a muscle are vertically arranged to increase the force transmission efficiency and the working distance of the actuator.

최근 로봇의 패러다임이 변화됨에 따라 로봇은 산업용 로봇뿐만 아니라 일반 가정에서 사용할 수 있는 로봇에 이르기까지 광범위하게 개발되고 있다. 로봇의 동작을 유발하는 구동기(actuator)는 로봇을 구성하는 핵심 구성요소이다.Recently, as the paradigm of robots is changed, robots are being widely developed not only for industrial robots but also for robots that can be used in ordinary households. Actuator that induces robot motion is a key component of robot.

최근에는 로봇의 기술 중 인간의 근육의 동작을 모사하는 인공근육(artificial muscle)에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 종래의 로봇의 구동기로는 전기모터와 유압구동기 등이 사용되고 있지만, 인공근육을 위한 구동기로서 구동기의 크기, 중량 대비 비출력 및 구동기의 제작비용 등에 많은 문제점이 있다.Recently, artificial muscle (artificial muscle), which simulates the motion of human muscles, has been actively studied in the technology of robots. Conventionally, electric motors and hydraulic actuators are used as actuators of conventional robots. However, there are many problems such as the size of actuators as a driver for artificial muscles, non-output relative to weight, and manufacturing cost of actuators.

예를 들어, 전기모터를 인공근육의 구동기로 사용할 경우, 보통의 전기모터는 높은 속도와 낮은 토크로 제작되므로 인공근육을 가동하기 위해 부수적으로 높은 기어 비를 가지는 구동전달 시스템의 설치가 요구된다. 따라서 전체 시스템에서는 추가 설치된 구동 전달시스템으로 인해 입력 에너지 대비 출력 에너지의 효율 저하, 전체 시스템의 중량의 증가, 생산 단가 증가 및 유지 보수의 어려움 등이 발생한다. For example, when an electric motor is used as a driver of an artificial muscle, since an ordinary electric motor is manufactured at a high speed and a low torque, it is required to install a drive transmission system having an incidentally high gear ratio in order to operate the artificial muscle. Therefore, in the whole system, due to the additional drive transmission system, the efficiency of the output energy relative to the input energy is decreased, the weight of the whole system is increased, the production cost is increased, and maintenance is difficult.

이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 공압식 구동기가 등장하고 있으나, 대부분의 공압기는 짧은 작동거리로 인해 제어 구간에 제약이 존재하며, 정확도의 손실이 발생할 수 있다.To solve this problem, various pneumatic actuators have appeared, but most pneumatic actuators have a restriction on the control range due to a short working distance and may cause a loss of accuracy.

또한, 기존의 공압 구동기 중에 긴 작동거리를 가진 구동기는 부피가 사방으로 커지면서 주변 사물들과 충돌을 야기할 수 있는 문제점이 있다.In addition, among the conventional pneumatic actuators, there is a problem that a driver having a long working distance causes a collision with surrounding objects as the volume increases in all directions.

대한민국 공개특허 제2016-0117658호.Korean Patent Publication No. 2016-0117658.

실시예는 공압에 따라서 길이방향으로 팽창하는 튜브부와 힘의 방향을 튜브부가 팽창하는 방향의 수직방향으로 바꾸는 밴드부를 포함하는 로봇 관절 구동기를 제공한다.The embodiment provides a robot joint actuator including a tube portion that expands in the longitudinal direction according to air pressure and a band portion that changes the direction of the force in a direction perpendicular to the direction in which the tube portion expands.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned here can be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 실시예는, 공기를 공급받기 위한 적어도 하나의 공기공급부가 구비되며, 상기 공기를 공급받아 팽창하는 튜브부; 및 고정부를 구비하고, 양측 단부가 상기 튜브부에 연결되는 밴드부;를 포함하며, 상기 튜브부는 길이방향으로 팽창하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a tube portion having at least one air supply portion for supplying air and expanding by receiving the air; And a band portion having both end portions connected to the tube portion, wherein the tube portion expands in the longitudinal direction.

상기 튜브부는, 상기 튜브부의 팽창방향을 제어하는 몸체부와 상기 공기의 공급에 따라 팽창 또는 수축하는 팽창부를 포함할 수 있다.The tube portion may include a body portion for controlling an expansion direction of the tube portion and an expanding portion for expanding or contracting according to supply of the air.

상기 몸체부는 일정 두께를 구비하는 원통의 형상으로 복수로 마련되며, 상기 팽창부는 상기 몸체부와 상기 몸체부 사이를 연결하며, 상기 공기의 공급여부에 따라 팽창 또는 수축하는 것을 특징으로 할 수 있다.The body portion is provided in a plurality of cylinders having a predetermined thickness, and the expanding portion connects the body portion and the body portion, and the expanding portion expands or contracts depending on whether the air is supplied.

상기 팽창부는 비대칭으로 형성되어 만곡 구조로 팽창하는 것을 특징으로 할 수 있다.The expanding portion may be formed asymmetrically and expand in a curved structure.

상기 밴드부는 한 쌍으로 구비될 수 있다.The band portions may be provided as a pair.

한 쌍으로 구비되는 상기 밴드부의 단부는 서로 연결되어 상기 튜브부의 단부와 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the ends of the pair of band portions are connected to each other and connected to the ends of the tube portion.

상기 밴드부는 중앙의 일 영역에는 적어도 하나의 절개부가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.The band portion may have at least one incision in one central region.

상기 절개부는 상기 고정부를 기준으로 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the cutout portions are formed on both sides of the fixed portion.

상기 절개부는 마름모 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.The incision may be formed in a rhombus shape.

상기 몸체부와 상기 팽창부는 서로 다른 두께를 가지며, 상기 몸체부의 두께가 상기 팽창부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 할 수 있다.The body portion and the expanding portion may have different thicknesses, and the thickness of the body portion may be thicker than the thickness of the expanding portion.

실시예에 따르면, 공압에 의해 팽창하는 튜브와 튜브에 연결되는 밴드부를 이용하여 긴 작동거리를 보유할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment, there is an effect that a long working distance can be maintained by using a tube that expands by pneumatic pressure and a band portion that is connected to the tube.

또한, 같은 작동 압력 범위에서 긴 작동거리를 구비하기 때문에 높은 분해능을 구비하며, 이를 제어함으로 정밀도를 향상할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a long working distance is provided in the same operating pressure range, a high resolution is provided, and the accuracy is improved by controlling the high resolution.

또한, 긴 작동거리는 종래의 공압 구동기의 비선형 구간을 축소하고 선형 구간을 확장시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the long working distance has the effect of reducing the non-linear section of the conventional pneumatic actuator and extending the linear section.

또한, 기존 공압 구동기와 달리 몸체부가 튜브부의 최소길이를 보장하여 안정적으로 고정될 수 있다.Also, unlike the existing pneumatic actuator, the body portion can be stably fixed by ensuring the minimum length of the tube portion.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇 관절 구동기의 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에서 공기를 공급받는 경우 동작을 나타내는 도면이고,
도 3은 도 1의 구성요소인 튜브부의 내부구조를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 1의 구성요소인 밴드부의 구성을 나타내는 도면이고,
도 5는 도 4의 밴드부 구성의 동작을 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명이 착용되는 실시예를 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a structure of a robot joint actuator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view showing an operation when air is supplied in FIG. 1,
FIG. 3 is a view showing the internal structure of the tube portion, which is a component of FIG. 1,
Fig. 4 is a view showing a configuration of a band part which is a component of Fig. 1,
Fig. 5 is a diagram showing the operation of the band structure of Fig. 4,
6 is a view showing an embodiment in which the present invention is worn.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the embodiments of the present invention are not intended to be limited to the specific embodiments but include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the embodiments.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the embodiments, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the embodiments of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, in the case where one element is described as being formed "on or under" another element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1 내지 도 6는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.1 to 6 are intended to clearly illustrate major feature parts only in order to provide a conceptual and clear understanding of the present invention and as a result various variations of the illustrations are to be expected and the scope of the present invention is limited by the specific shapes shown in the drawings It does not need to be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 로봇 관절 구동기에서 공기를 공급받는 경우 동작을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a structure of a robot joint actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating an operation when air is supplied from a robot joint actuator.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구동기(1)는 튜브부(100)와 밴드부(200)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a robot joint driver 1 according to an embodiment of the present invention includes a tube part 100 and a band part 200.

튜브부(100)는 공기를 공급받기 위한 적어도 하나의 공기공급부(300)가 구비되며, 공기를 공급받아 튜브부(100)의 길이방향으로 팽창할 수 있다. 몸체부(110)는 측면에 적어도 하나의 공기공급부(300)가 연결될 수 있다. 공기공급부(300)에는 에어펌프(미도시)가 연결될 수 있으며, 공기를 공급하여 튜브부(100)를 팽창시키기 위한 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다. 일 실시예로, 공기공급부(300)는 튜브부(100) 양측에 각각 구비되어 튜브부(100) 내부로 공기를 공급할 수 있다.The tube unit 100 is provided with at least one air supply unit 300 for supplying air and can expand in the longitudinal direction of the tube unit 100 by receiving air. At least one air supply part 300 may be connected to the side surface of the body part 110. An air pump (not shown) may be connected to the air supply unit 300, and various known techniques for expanding the tube unit 100 by supplying air may be used. In one embodiment, the air supply unit 300 may be provided on both sides of the tube unit 100 to supply air into the tube unit 100.

튜브부(100)는 공기가 공급되어 길이 방향으로 팽창할 수 있다. 종래의 공압식 관절 구동기와는 달리 길이 방향으로 팽창하도록 하여, 팽창의 효율을 증대할 수 있으며, 이를 통해 관절 구동 범위를 증대할 수 있다. 튜브부(100)의 구성에 대해서는 아래에 다시 설명하도록 한다.The tube portion 100 may be supplied with air and expand in the longitudinal direction. Unlike a conventional pneumatic joint actuator, expansion in the longitudinal direction increases the expansion efficiency, thereby increasing the joint driving range. The structure of the tube portion 100 will be described below again.

밴드부(200)는 절곡된 형상으로 양측 단부가 튜브부(100)에 연결될 수 있다. 밴드부(200)는 튜브부(100)의 길이방향의 양측 단부에 연결될 수 있다. 튜브부(100)에 공기가 주입되어 길이방향으로 팽창하는 경우, 밴드부(200)는 튜브부(100)의 팽창방향에 수직방향으로 수축할 수 있다. 종래의 공압 구동기는 팽창의 방향으로 함께 구동하도록 되어 있으나, 본 발명의 실시예인 로봇 관절 구동기(1)는 팽창의 방향과 수직방향으로 구동한다.The band portion 200 may have a bent shape and both ends thereof may be connected to the tube portion 100. The band portion 200 may be connected to both longitudinal ends of the tube portion 100. When air is injected into the tube portion 100 and expanded in the longitudinal direction, the band portion 200 can contract in a direction perpendicular to the expansion direction of the tube portion 100. Conventional pneumatic actuators are designed to be driven together in the direction of expansion, but the robot joint actuator 1, which is an embodiment of the present invention, is driven in a direction perpendicular to the direction of expansion.

다시 말하면, 밴드부(200)는 힘의 방향을 전환하는 것으로 튜브부(100)가 팽창하는 힘을 수축하는 힘으로 전환할 수 있다.In other words, the band portion 200 can be switched to a force that contracts the force of expansion of the tube portion 100 by switching the direction of the force.

일 실시예로, 밴드부(200)는 일정 폭과 두께를 가지는 유연한 재질로 마련될 수 있으며, 인체에 장착되는 경우 근육이나 관절의 움직임에 따라 자유롭게 변형될 수 있다.In one embodiment, the band portion 200 may be formed of a flexible material having a predetermined width and thickness, and may be freely deformed according to the movement of muscles or joints when the band portion 200 is mounted on a human body.

밴드부(200)의 일 영역에는 튜브부(100)의 팽창시 밴드부(200)가 수축되는 힘을 받도록 인체나 로봇에 고정되기 위한 고정부(210)가 마련되며, 고정부(210)를 기준으로 좌우 양측이 대칭의 구조를 가질 수 있다. 밴드부(200)는 좌우대칭구조를 가져 전달되는 힘이 균형을 이룰 수 있다.A fixing part 210 for fixing the band part 200 to the human body or the robot is provided in one region of the band part 200 so as to receive a force to contract the band part 200 when the tube part 100 is inflated, Both the left and right sides can have a symmetrical structure. The band portion 200 has a symmetrical structure so that the transmitted force can be balanced.

또한, 밴드부(200)는 한 쌍으로 마련되어 튜브부(100)의 양측 단부에 연결될 수 있다. The band portions 200 may be provided in pairs and may be connected to both ends of the tube portion 100.

일 실시예로, 한 쌍으로 구비되는 밴드부(200)의 단부는 서로 연결되어 튜브부(100)의 단부에 연결될 수 있다. 이 경우 밴드부(200)는 하나의 고리 형상으로 마련될 수 있으며, 튜브부(100)와 결합부(220)위에는 공기공급부(300)가 관통하기 위한 관통공이 형성될 수 있다. In an embodiment, the end portions of the pair of band portions 200 may be connected to each other and connected to the end portion of the tube portion 100. In this case, the band part 200 may be formed in a single annular shape, and a through hole may be formed on the tube part 100 and the engaging part 220 to allow the air supply part 300 to pass therethrough.

하나의 고리형상으로 연결되는 경우 튜브부(100)의 팽창에 따른 힘이 동일하게 밴드부(200)로 전달될 수 있다. 또한, 결합부(220)는 튜브부(100)의 연결 단면과 동일한 형상으로 마련되어 밴드부(200)가 팽창하는 힘을 안정적으로 지지할 수 있다.The force due to the expansion of the tube part 100 can be transmitted to the band part 200 in the same manner. In addition, the coupling part 220 is provided in the same shape as the connection end surface of the tube part 100, and can stably support the expanding force of the band part 200.

도 3은 로봇 관절 구동기의 구성요소인 튜브부의 내부구조를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an internal structure of a tube part which is a component of a robot joint actuator.

도 3을 참조하면, 튜브부(100)는 몸체부(110)와 팽창부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the tube portion 100 may include a body portion 110 and an expanding portion 130.

몸체부(110)는 튜브부(100)로 공기가 주입시 길이방향의 팽창을 유도할 수 있다. 몸체부(110)와 팽창부(130)는 서로 다른 두께로 마련될 수 있으며, 몸체부(110)는 두꺼운 두께로 튜브부(100)를 지지하며, 팽창부(130)는 몸체부(110)의 단부와 연결되어 공기의 공급 여부에 따라 팽창 또는 수축할 수 있다. 몸체부(110)는 전체 구조를 지지할 수 있으며, 일정 크기를 유지하여 로봇 관절 구동기(1)가 안정적으로 위치할 수 있도록 한다.The body portion 110 may induce expansion in the longitudinal direction when air is injected into the tube portion 100. The body 110 and the bulge 130 may have different thicknesses and the body 110 may support the tube 100 with a greater thickness and the bulge 130 may include a body 110, And may expand or contract depending on whether air is supplied or not. The body 110 can support the entire structure and maintain a predetermined size so that the robot joint driver 1 can be stably positioned.

일 실시예로, 몸체부(110)는 일정두께를 구비하는 원통 또는 타원의 형상으로 복수로 마련될 수 있다. 몸체부(110)의 일측면은 폐쇄되며, 타측면은 팽창부(130)와 연결될 수 있다. 몸체부(110)는 공기의 공급시 변화량을 최소화하기 위한 두께로 마련될 수 있으며, 이는 로봇 관절 구동기(1)의 크기에 따라 변형실시될 수 있다.In an embodiment, the body portion 110 may be provided in a plurality of cylinders or ellipses having a predetermined thickness. One side of the body 110 may be closed and the other side may be connected to the expanding part 130. The body 110 may be formed to have a thickness for minimizing variation in air supply. The body 110 may be deformed according to the size of the robot joint driver 1.

또한, 몸체부(110)는 중심을 지나는 단면의 형상이 "ㄷ" 형상으로 마련되어 팽창부(130)의 팽창을 전체 튜브부(100)의 길이방향으로의 팽창을 유도할 수 있다. 몸체부(110)는 공기의 공급에 의해 움직이지 않는 재질이나 두께가 선택될 수 있다. 이처럼 몸체부(110)는 공기의 공급에도 팽창하지 않고, 팽창부(130)만이 움직이도록 마련되어 전체 튜브부(100)가 길이방향으로 확장되는 것을 유도할 수 있다.In addition, the body 110 has a cross-sectional shape that passes through the center of the body 110 so that the expansion of the expansion part 130 can induce the expansion of the entire tube part 100 in the longitudinal direction. The body 110 may be made of material or thickness that does not move due to the supply of air. In this way, the body 110 is not inflated even when the air is supplied, and only the expanding part 130 moves so that the entire tube 100 can be extended in the longitudinal direction.

팽창부(130)는 공기의 공급에 따라 팽창 또는 수축할 수 있다. 팽창부(130)는 복수로 마련되는 몸체부(110)와 몸체부(110) 사이를 연결한다.The expanding portion 130 may expand or contract according to the supply of air. The expanding part 130 connects the plurality of body parts 110 and the body part 110.

팽창부(130)는 몸체부(110)보다 얇은 두께로 마련될 수 있으며, 공기의 공급시 내측으로 접혀있던 외측으로 이동하며, 팽창부(130)가 길이방향으로 팽창하게 된다. The expanding part 130 may be formed to be thinner than the body part 110 and move to the inside folded inside when the air is supplied and the expanding part 130 is expanded in the longitudinal direction.

일실시예로, 팽창부(130)는 지지부(132)와 연결부(134)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the inflation portion 130 may include a support portion 132 and a connection portion 134.

지지부(132)는 팽창부(130)의 내측에 관 형상으로 마련되며, 공기공급부(300)를 통해 공급되는 공기가 이동할 수 있다. 지지부(132)는 연결부(134)보다 두꺼운 두께로 마련되어 연결부(134)가 우선적으로 팽창하도록 유도할 수 있으며, 팽창부(130)가 팽창시 일정형상을 유지하도록 도울 수 있다.The supporting part 132 is provided in a tubular shape inside the expansion part 130, and air supplied through the air supplying part 300 can be moved. The support portion 132 may be thicker than the connection portion 134 to guide the connection portion 134 to expand preferentially and to help the expanding portion 130 maintain a constant shape when inflated.

연결부(134)는 몸체부(110)의 단부와 지지부(132)의 단부를 연결할 수 있다. 연결부(134)는 몸체부(110) 및 지지부(132)보다 얇은 두께로 마련되어 공기가 유입되는 경우 전체 튜브부(100)가 길이 방향으로 팽창하도록 할 수 있다.The connection portion 134 may connect the end portion of the body portion 110 and the end portion of the support portion 132. The connecting portion 134 is thinner than the body portion 110 and the supporting portion 132 so that the entire tube portion 100 can be expanded in the longitudinal direction when air is introduced.

다시 말하면, 튜브부(100) 내측으로 공기가 유입되는 경우, 몸체부(110)와 지지부(132)는 원형을 유지하고, 연결부(134)에 의해 튜브부(100)가 팽창하게 된다. 따라서 팽창하는 길이는 연결부(134)의 길이와 각도를 통해 조절할 수 있다.In other words, when air flows into the tube 100, the body 110 and the support 132 maintain a circular shape, and the tube 100 is expanded by the connection 134. Thus, the length to be inflated can be adjusted through the length and angle of the connecting portion 134.

또한, 팽창부(130)는 비대칭으로 마련되거나, 표면에 패턴이 형성되어 튜브부(100)가 만곡 구조로 팽창할 수 있다.In addition, the expanding portion 130 may be provided asymmetrically or a pattern may be formed on the surface thereof, so that the tube portion 100 may expand in a curved structure.

로봇 관절 구동기(1)는 인체에 착용되는 착용형 로봇에 사용될 수 있다. 이 경우, 로봇 관절 구동기(1)는 인체의 굴곡을 따라 팽창하도록 하기 위해 팽창부(130)는 비대칭으로 마련될 수 있다. 일실시예로, 연결부(134)의 길이를 달리하여 전체적인 팽창량에 차이를 두어 굴곡을 가지고 만곡된 상태로 팽창하도록 유도할 수 있다. The robot joint driver 1 can be used for a wearable robot worn on the human body. In this case, the expansion joint 130 may be provided asymmetrically so that the robot joint actuator 1 may expand along the bending of the human body. In one embodiment, the length of the connection portion 134 may be varied to induce the expansion to a curved state with a difference in the overall expansion amount.

도 4는 본 발명의 구성요소인 밴드부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 밴드부 구성의 동작을 나타내는 도면이다.Fig. 4 is a diagram showing a configuration of a band part which is a component of the present invention, and Fig. 5 is a diagram showing an operation of a band part configuration.

도 4 및 도 5를 참조하면, 밴드부(200)는 중앙의 일 영역에는 적어도 하나의 절개부(230)가 구비될 수 있다.4 and 5, the band portion 200 may include at least one cutout portion 230 in one central region thereof.

밴드부(200)는 로봇 관절 구동기(1)가 인체에 착용되는 경우, 관절 및 근육의 움직임에 따라 동작하게 된다. 이때, 밴드부(200)에는 뒤틀림과 유동이 발생하게 된다. 절개부(230)는 밴드부(200) 움직임의 자유도를 향상시킬 수 있다.When the robot joint driver 1 is worn on the human body, the band part 200 operates according to the movement of joints and muscles. At this time, the band portion 200 is distorted and flows. The cutout portion 230 can improve the degree of freedom of movement of the band portion 200.

일 실시예로, 절개부(230)는 밴드부(200)의 중앙의 일 영역을 관통하도록 형성될 수 있으며, 밴드부(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 마름모 형상의 절개부(230)는 근육 및 관절의 움직임에 따른 꼬임의 적응력을 증대시킬 수 있다.In one embodiment, the cutout 230 may be formed to penetrate one central region of the band portion 200 and may be formed along the longitudinal direction of the band portion 200. The rhombic incision 230 can increase the adaptability of the twist according to the movement of the muscles and joints.

또한, 절개부(230)는 고정부(210)를 기준으로 양측에 각각 형성될 수 있다. 이는 밴드부(200)의 좌측 및 우측이 고정부(210)에 의해 고정되며, 움직임의 자유도를 증대하기 위함이다. 본 발명의 실시예에서는 절개부(230)의 형상을 마름모 형상으로 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 밴드부(200)의 길이 방향으로 형성되어 다양한 모양으로 변형실시될 수 있다.The cutouts 230 may be formed on both sides of the fixed portion 210. This is because the left and right sides of the band portion 200 are fixed by the fixing portion 210 and the degree of freedom of movement is increased. In the embodiment of the present invention, the cutouts 230 are shown in a rhombic shape. However, the cutouts 230 are not limited thereto, but may be formed in the longitudinal direction of the band portion 200 and may be modified into various shapes.

도 6은 본 발명이 착용되는 실시예를 나타내는 도면이다.6 is a view showing an embodiment in which the present invention is worn.

도 6을 참조하면, 로봇 관절 구동기(1)는 인체에 장착되어 인체의 동작을 보조할 수 있다. 밴드부(200)의 중심에 위치하는 고정부(210)는 인체에 고정될 수 있다. 고정부(210)의 고정방법에는 제한이 없으며, 별도의 하우징에 고정되거나, 착용형으로 마련되어 사용자가 옷처럼 입는 구조로 마련될 수 있다.Referring to FIG. 6, the robot joint driver 1 may be mounted on a human body to assist the operation of the human body. The fixing portion 210 positioned at the center of the band portion 200 can be fixed to the human body. There is no limitation on the fixing method of the fixing unit 210, and the fixing unit 210 may be fixed to a separate housing, or may be provided in a wearable manner so that the user wears clothes.

공기공급부(300)를 통해 공기가 공급되는 경우, 튜브부(100)가 길이방향으로 팽창하게 되며, 밴드부(200)는 팽창하는 방향과 수직방향으로 수축을 하게 된다. 이때, 인체와 연결되는 밴드부(200)는 근육을 수축하는 구조로 동작할 수 있다.When the air is supplied through the air supply part 300, the tube part 100 expands in the longitudinal direction, and the band part 200 contracts in the direction perpendicular to the expanding direction. At this time, the band part 200 connected to the human body can operate with a structure to contract muscles.

이처럼, 종래의 구동기와는 달리 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구동기(1)는 팽창구조에 작용하는 장력을 수직방향의 수축력으로 전환하여 동작효율을 증대할 수 있다.As described above, unlike the conventional actuator, the robot joint actuator 1 according to the embodiment of the present invention can increase the operation efficiency by converting the tension acting on the inflating structure into the contraction force in the vertical direction.

또한, 본 발명의 실시예는 팽창하는 힘을 길이방향으로 집중하여 구동기의 작동거리를 증대할 수 있다.Further, the embodiment of the present invention can increase the working distance of the actuator by concentrating the expanding force in the longitudinal direction.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1 : 로봇 관절 구동기
100 : 튜브부
110 : 몸체부
130 : 팽창부
132 : 지지부
134 : 연결부
200 : 밴드부
210 : 고정부
220 : 결합부
230 : 절개부
300 : 공기공급부1: Robot joint actuator
100: tube portion
110:
130: Expansion part
132:
134:
200: band part
210:
220:
230: incision
300: air supply part

Claims

A tube portion having at least one air supply portion for supplying air and expanding by receiving the air;
A band portion having a fixing portion and having both side ends connected to the tube portion;
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And the tube portion is expanded in the longitudinal direction.

The method according to claim 1,
The tube portion includes:
A body portion for controlling an expansion direction of the tube portion
An expanding portion that expands or contracts in accordance with the supply of the air,
Wherein the robot arm driver comprises:

3. The method of claim 2,
The body portion is provided in a plurality of cylinders having a predetermined thickness,
Wherein the expanding portion connects the body portion and the body portion, and expands or contracts depending on whether the air is supplied or not.

The method of claim 3,
Wherein the expanding portion is formed asymmetrically and expands in a curved structure.

The method according to claim 1,
And the band portions are provided in a pair.

6. The method of claim 5,
And the ends of the pair of band portions are connected to each other to be connected to ends of the tube portion.

The method according to claim 1,
Wherein at least one cut-out portion is formed in a central region of the band portion.

8. The method of claim 7,
And the cutout portions are formed on both sides with respect to the fixed portion.

8. The method of claim 7,
Wherein the cut-out portion is formed in a rhombic shape.

3. The method of claim 2,
Wherein the body portion and the inflatable portion have different thicknesses, and the thickness of the body portion is thicker than the thickness of the inflatable portion.