KR20180097432A - Position holding apparatus based on passive gravity compensation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자세유지장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 부품의 자중 및 가반 하중에 의해 각 관절에 인가되는 중력토크를 상쇄함으로써 자세 유지 및 작은 힘으로 자세 변경이 가능한 중력보상에 기반한 수동식 자세유지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a posture maintaining apparatus, and more particularly, to a manual posture maintaining apparatus based on gravity compensation capable of maintaining posture and attitude change with small force by canceling gravity torque applied to each joint by self- .
현재 산업 현장에서는 로봇을 이용한 자동화가 활발히 이루어지고 있지만, 아직까지 단순한 반복 작업에 한해서만 로봇이 이용되고 있으며, 복합적인 감각과 지능이 필요한 작업은 인간의 노동력에 의존하고 있는 실정이다.Currently, automation using robots is actively performed in the industrial field. However, robots are used only for simple repetitive tasks, and tasks requiring complex senses and intelligence depend on human labor force.
고중량의 물체를 다루는 작업은 주로 사람이 기계를 조종하여 운반하거나 조립을 수행하며, 저중량의 물체 또는 공구를 다루는 작업은 사람이 직접 들고 작업을 하는 경우가 많다. 저중량의 물체를 다루는 작업이라도 계속 반복하는 경우 작업자는 근피로도의 누적에 의해 사고의 위험에 노출되기 쉽고, 작업효율이 낮아지는 등의 문제가 발생한다.In the case of handling heavy objects, it is often the case that people manipulate the machine to carry or assemble, and those that handle low-weight objects or tools are carried out by people themselves. In the case of repeating the operation of handling a low-weight object, the worker is liable to be exposed to the risk of accidents due to accumulation of muscle fatigue, resulting in problems such as lowering of the working efficiency.
이러한 문제를 해결하기 위한 대표적인 해결책으로 작업자의 근력을 보조하여 작업효율을 높여주는 외골격 장치가 개발된 바 있다. 그러나 이러한 외골격 장치는 고가의 모터 및 센서가 사용되어 제작단가 및 운용비용이 높으며, 작업자가 외골격 장치를 착용하는 경우 움직임이 불편해지는 단점 등이 있어 널리 이용되지 못하고 있는 실정이다.As a representative solution for solving such problems, an exoskeleton device has been developed which assists the worker's muscular strength and increases the working efficiency. However, these exoskeleton devices are expensive because of the high cost of motors and sensors, high production cost and high operation cost, and disadvantages of inconvenience when the operator wears an exoskeleton device.
또 다른 방안으로 밸런서라는 장치가 무거운 물건을 운반하는데 이용될 수 있다. 밸런서는 파지하는 물체의 중력을 공압 등의 수단으로 상쇄하여 작업자가 쉽게 물체를 운반할 수 있도록 해준다.Alternatively, a balancer device can be used to carry heavy objects. The balancer compensates the gravity of the object to be gripped by means of pneumatic pressure or the like, so that the worker can easily carry the object.
또 다른 방안으로 스프링 기반의 순수 기계요소만으로 구성된 중력보상장치를 이용하는 방법이 있다. 다자유도의 회전관절로 구성된 메커니즘에 기구부의 자중 및 가반 하중으로 인해 발생하는 중력토크를 상쇄하는 중력보상장치를 탑재하면, 외력이 주어지지 않는 경우 기구부가 해당 자세를 유지할 수 있다. 기존에는 피치관절에만 이러한 중력보상이 적용되어 원하는 위치에서 기구부를 유지하는 것은 가능하였지만, 사람의 손목에 해당하는 부분이 없어서 파지한 물체를 원하는 방위로 위치시키는 것이 제한적이었다.Another method is to use a gravity compensator composed only of spring-based pure machine elements. If a gravity compensator is installed to cancel the gravity torque generated by the self weight and the payload of the mechanism in the mechanism composed of the rotating joints of multiple degrees of freedom, the mechanism part can maintain the posture when no external force is applied. In the past, this gravity compensation was applied only to the pitch joints, and it was possible to maintain the mechanism part at the desired position, but there was no part corresponding to the human wrist so that positioning the gripped object in the desired orientation was limited.
이러한 문제를 해결하기 위해 손목부에 해당하는 롤-링크 관절부에 베벨기어와 와이어 기반의 중력보상이 적용된 중력보상장치가 개발된 바 있다. 그러나 와이어를 사용한 방식은 큰 인장력이 인가될 경우 와이어가 끊어지거나 변형되는 등 내구성이 취약하고, 와이어에 인가되는 힘이 크지 않도록 설계하는 과정에서 설계변수 선정에 제한이 따르므로 전체적인 기구의 부피가 커지는 단점이 있었다. 또한 종래 기술은 대부분 1~2자유도로 구성된 기구에 중력보상을 수행하는 것으로 충분한 작업공간을 확보하고 다양한 위치와 방위를 구현하기에는 어려움이 있었다.In order to solve this problem, a gravity compensator having bevel gear and wire-based gravity compensation applied to the roll-link joint corresponding to the wrist has been developed. However, in the method using a wire, when a large tensile force is applied, the wire is broken or deformed, the durability is weak, and the design parameter is limited in designing the wire so that the force applied to the wire is not limited. There were disadvantages. In addition, since most of the conventional arts perform gravity compensation for a mechanism composed of one to two degrees of freedom, it is difficult to secure a sufficient working space and realize various positions and orientations.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중력토크의 영향을 받는 모든 관절에 대하여 중력보상을 구현함으로써 어느 위치에서든 물체를 파지하고 자세, 즉 위치와 방위를 유지할 수 있고, 작업자가 작은 힘으로 쉽게 자세를 바꿀 수 있는 중력보상에 기반한 수동식 자세유지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional art, and it is an object of the present invention to provide a gravity compensating apparatus for gravity compensation, The object of the present invention is to provide a manual posture maintaining apparatus based on gravity compensation that enables an operator to easily change posture with a small force.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 제 1 링크; 상기 제 1 링크와 제 1 링크 관절로 연결되는 제 2 링크 메인바디 및 상기 제 2 링크 메인바디에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크 관절바디를 구비하는 제 2 링크; 상기 제 1 링크 및 상기 제 2 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 관절바디를 연결하는 제 1 평행 링크; 상기 제 1 평형 링크와 이격되도록 상기 제 1 링크 및 상기 제 2 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 관절바디 및 상기 제 1 평행 링크와 함께 4절 링크를 구성하는 제 2 평행 링크; 상기 제 2 링크 관절바디와 제 2 링크 관절로 연결되는 제 3 링크 메인바디 및 상기 제 3 링크 메인바디에 회전 가능하게 연결되는 제 3 링크 관절바디를 구비하는 제 3 링크; 상기 제 2 링크 관절바디 및 상기 제 3 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 2 링크 관절바디와 상기 제 3 링크 관절바디를 연결하는 제 3 평행 링크; 상기 제 3 평행 링크와 이격되도록 상기 제 2 링크 관절링크 및 상기 제 3 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 2 링크 관절바디와 상기 제 3 링크 관절바디 및 상기 제 3 평행 링크와 함께 4절 링크를 구성하는 제 4 평행 링크; 상기 제 1 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 2 링크에 연결되어 상기 제 2 링크에 보상토크를 가하는 제 1 중력보상유닛; 및 상기 제 2 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 3 링크에 연결되어 상기 제 3 링크에 보상토크를 가하는 제 2 중력보상유닛;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a manual posture maintaining apparatus comprising: a first link; A second link main body connected to the first link by a first link joint and a second link joint body rotatably connected to the second link main body; A first parallel link rotatably connected to the first link and the second link joint body, respectively, for connecting the first link and the second link joint body; And a second link joint body rotatably connected to the first link and the second link joint body so as to be spaced apart from the first balanced link, and configured to form a four-section link together with the first link, the second link joint body, A second parallel link; A third link main body connected to the second link joint body by a second link joint, and a third link joint body rotatably connected to the third link main body; A third parallel link rotatably connected to the second link joint body and the third link joint body to connect the second link joint body and the third link joint body; The second link joint body and the third link joint body are rotatably connected to the second link joint link and the third link joint body so as to be spaced apart from the third parallel link, A fourth parallel link constituting a section link; A first gravity compensation unit coupled to the second link to apply a compensation torque to the second link to compensate for gravity torque at the first link joint; And a second gravity compensation unit coupled to the third link to apply a compensation torque to the third link to compensate for gravity torque at the second link joint.
상기 제 2 링크 메인바디는 내측에 공간이 마련되고, 상기 제 1 평행 링크 및 상기 제 2 평행 링크는 상기 제 2 링크 메인바디의 내측에 상호 평행하게 배치되며, 상기 제 3 링크 메인바디는 내측에 공간이 마련되고, 상기 제 3 평행 링크 및 상기 제 4 평행 링크는 상기 제 3 링크 메인바디의 내측에 상호 평행하게 배치될 수 있다.Wherein the second link main body is provided with a space on the inside thereof, the first parallel link and the second parallel link are arranged parallel to each other inside the second link main body, and the third link main body is arranged on the inner side And the third parallel link and the fourth parallel link may be disposed parallel to each other inside the third link main body.
상기 제 1 중력보상유닛은, 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 중 어느 하나에 회전 가능하게 연결되는 제 1 커넥팅로드와, 상기 제 1 커넥팅로드가 회전 가능하게 연결되고 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 중 다른 하나에 이동 가능하게 설치되어 상기 제 1 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 1 슬라이더와, 상기 제 1 커넥팅로드가 상기 제 1 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 1 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 1 슬라이더와 연결되는 제 1 탄성부재를 포함하고, 상기 제 2 중력보상유닛은, 상기 제 2 링크와 상기 제 3 링크 중 어느 하나에 회전 가능하게 연결되는 제 2 커넥팅로드와, 상기 제 2 커넥팅로드가 회전 가능하게 연결되고 상기 제 2 링크와 상기 제 3 링크 중 다른 하나에 이동 가능하게 설치되어 상기 제 2 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 2 슬라이더와, 상기 제 2 커넥팅로드가 상기 제 2 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 2 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 2 슬라이더와 연결되는 제 2 탄성부재를 포함할 수 있다.Wherein the first gravity compensation unit comprises a first connecting rod rotatably connected to any one of the first link and the second link and a second connecting rod rotatably connected to the first connecting rod, A first connecting rod which is movably installed in another one of the first and second connecting links and is linked to the movement of the first connecting rod, and a second slider which is connected to the first connecting rod in a direction opposite to a direction in which the first connecting rod pulls the first slider, And a first elastic member connected to the first slider such that the second gravity compensating unit is connected to the first link and the second link, and the second gravity compensation unit includes a second connecting rod rotatably connected to any one of the second link and the third link, A second connecting rod is rotatably connected and movably installed in the other one of the second link and the third link so that the movement of the second connecting rod Interlocking claim may include a second resilient member connected to the second slider so as to have an elastic force on the second slider and the second slider, the second to the connecting rod pulling the second slider in the opposite direction to that.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 2 링크에 지지되어 상기 제 2 링크에 대한 상기 제 3 링크의 회전을 구속시키는 관절 브레이크유닛;을 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention may further comprise a joint brake unit supported by the second link and restricting rotation of the third link with respect to the second link.
상기 제 3 링크는 상기 제 2 링크에 대한 상기 제 3 링크의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형의 제 3 링크 마찰 접촉부를 포함하고, 상기 관절 브레이크유닛은, 상기 제 3 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크에 가동적으로 배치되는 제 3 링크 마찰블록과, 상기 제 3 링크 마찰블록을 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 가압하는 가압력을 제공할 수 있도록 상기 제 2 링크에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과, 사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함할 수 있다.The third link includes a third link friction contact portion of a curved surface shape having a radius of curvature centering on the rotational center axis of the third link with respect to the second link, and the joint brake unit includes a third link friction contact portion A third link friction block disposed on the second link so as to be in frictional contact with the third link friction block and a third link friction block disposed on the second link so as to provide a pressing force for urging the third link friction block toward the third link friction contact, And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
상기 제 2 링크 관절바디는, 상기 제 2 링크 메인바디에 회전 가능하게 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 연결부와, 상기 제 3 링크 메인바디에 회전 가능하게 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 지지부와, 상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부와 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부를 연결하는 제 2 링크 관절바디 연결 프레임을 포함할 수 있다.The second link joint body includes a second link joint body rotation connection portion rotatably coupled to the second link main body, a second link joint body rotation support portion rotatably coupled to the third link main body, And a second link joint body connection frame connecting the second link joint body rotation connection portion and the second link joint body rotation support portion.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 2 링크 메인바디에 대한 상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부의 회전 및 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부에 대한 상기 제 3 링크 메인바디의 회전을 동시에 구속시키기 위해 상기 제 2 링크 관절바디에 지지되는 관절 브레이크유닛;을 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention is configured to simultaneously restrict rotation of the second link joint body rotation connection portion with respect to the second link main body and rotation of the third link main body with respect to the second link joint body rotation support portion And a joint brake unit supported by the second link joint body to allow the second link joint body to support the second link joint body.
상기 제 2 링크는 상기 제 2 링크 메인바디에 대한 상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖도록 상기 제 2 링크 메인바디에 구비되는 곡면형의 제 2 링크 마찰 접촉부를 구비하고, 상기 제 3 링크는 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부에 대한 상기 제 3 링크 메인바디의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖도록 상기 제 3 링크 메인바디에 구비되는 곡면형의 제 3 링크 마찰 접촉부를 구비하며, 상기 관절 브레이크유닛은, 상기 제 2 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크 관절바디 연결 프레임에 가동적으로 배치되는 제 2 링크 마찰블록과, 상기 제 3 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크 관절바디 연결 프레임에 가동적으로 배치되는 제 3 링크 마찰블록과, 상기 제 2 링크 마찰블록을 상기 제 2 링크 마찰 접촉부 측으로 가압함과 동시에 상기 제 3 링크 마찰블록을 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 가압할 수 있도록 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 제 3 링크 마찰블록 사이에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과, 사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함할 수 있다.Wherein the second link has a curved second link friction contact portion provided on the second link main body such that the second link has a radius of curvature centering on a rotation center axis of the second link joint body rotation connection portion with respect to the second link main body And the third link includes a curved third link provided on the third link main body so as to have a radius of curvature centering on a rotation center axis of the third link main body with respect to the second link joint body rotation support, The joint brake unit comprising: a second link friction block operatively disposed in the second link joint body connecting frame for frictional contact with the second link friction contact; and a third link friction block, A third link friction block movably disposed in the second link joint body connecting frame so as to be in frictional contact with the contact portion, Between the second link friction block and the third link friction block so as to press the second link friction block toward the second link friction contact and press the third link friction block toward the third link friction contact portion And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
상기 관절 브레이크유닛은, 상기 가압 캠에 의해 압축되어 상기 제 2 링크 마찰블록에 대해 상기 제 2 링크 마찰 접촉부 측으로 탄성력을 가하도록 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 가압 캠 사이에 배치되는 탄성부재와, 상기 가압 캠에 의해 압축되어 상기 제 3 링크 마찰블록에 대해 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 탄성력을 가하도록 상기 제 3 링크 마찰블록과 상기 가압 캠 사이에 배치되는 또 다른 탄성부재를 더 포함하되, 상기 탄성부재들은 상기 가압 캠의 작동 각도가 0도일 때, 상기 가압 캠에 의한 탄성 변형량보다 작은 탄성 변형량으로 변형된 상태를 유지하여 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 제 3 링크 마찰블록에 각각 탄성력을 가할 수 있다.Wherein the joint brake unit includes an elastic member disposed between the second link friction block and the pressing cam so as to be compressed by the pressing cam and to apply an elastic force to the second link friction contact portion with respect to the second link friction block, Further comprising another resilient member disposed between the third link friction block and the urging cam so as to be compressed by the urging cam and to exert an elastic force toward the third link friction contact portion with respect to the third link friction block, The elastic members are deformed to an elastic deformation amount smaller than the elastic deformation amount by the pressing cam when the operating angle of the pressing cam is 0 degree to apply elastic force to the second link friction block and the third link friction block, .
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 1 링크가 놓이는 바닥에 대해 수직인 회전 중심축을 갖고 상기 제 3 링크 관절바디에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 3 링크 관절바디와 제 3 링크 관절로 연결되는 제 4 링크;를 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention is characterized in that it has a rotation center axis perpendicular to the floor where the first link is placed and is connected to the third link joint body and the third link joint so as to be rotatable about the third link joint body And a fourth link to which the second link is connected.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 3 링크 관절바디에 대한 상기 제 4 링크의 회전을 구속시키기 위한 관절 브레이크유닛;을 더 포함하고, 상기 관절 브레이크유닛은, 상기 제 3 링크 관절바디에 고정되고 상기 제 3 링크 관절바디에 대한 상기 제 4 링크의 회전 방향으로 따라 복수의 고정기어 기어이가 배치된 고정기어와, 상기 복수의 고정기어 기어이에 대응하는 복수의 가동기어 기어이를 갖는 가동기어와, 상기 가동기어로부터 외측으로 돌출되는 걸림부를 포함하고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결되거나 상기 고정기어로부터 벗어날 수 있도록 상기 고정기어에 대해 상대 이동 가능하게 배치되는 스토퍼와, 상기 제 3 링크 관절바디에 지지되어 상기 스토퍼를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축과, 상기 제 4 링크에 배치되고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결될 때 상기 걸림부가 삽입되는 제 4 링크 걸림부 삽입홈 및 상기 가동기어가 상기 고정기어로부터 분리될 때 상기 걸림부를 지지하는 제 4 링크 걸림부 지지부가 상기 스토퍼 지지축에 대한 상기 스토퍼의 회전 방향으로 따라 이격 배치되는 제 4 링크 스토퍼 연결부를 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention may further comprise a joint brake unit for restraining rotation of the fourth link with respect to the third link joint body, A fixed gear having a plurality of fixed gear gears fixed along the rotational direction of the fourth link with respect to the third link joint body and a movable gear having a plurality of movable gear gears corresponding to the plurality of fixed gear gears, A stopper disposed movably relative to the fixed gear so that the movable gear is gear-connected to the fixed gear or is displaced from the fixed gear; A stopper supporting shaft supported by the joint body for supporting the stopper in a linear movement and rotatable manner, 4 link, a fourth link engaging portion insertion groove into which the engaging portion is inserted when the movable gear is gear-connected to the fixed gear, and a fourth link engaging portion which engages with the fourth link engaging portion when the movable gear is disengaged from the fixed gear, And a fourth link stopper connection portion that is spaced apart from the stopper supporting portion in the rotation direction of the stopper relative to the stopper support shaft.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 4 링크의 회전 중심축과 수직인 회전 중심축을 갖고 상기 제 4 링크에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 4 링크와 제 4 링크 관절로 연결되는 제 5 링크; 및 상기 제 4 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 5 링크와 연결되어 상기 제 5 링크에 보상토크를 가하는 제 3 중력보상유닛;을 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention may further include a fifth link having a rotation center axis perpendicular to the rotation center axis of the fourth link and connected to the fourth link and the fourth link so as to rotate about the fourth link, ; And a third gravity compensation unit coupled to the fifth link to apply a compensation torque to the fifth link to compensate for gravity torque at the fourth link joint.
상기 제 3 중력보상유닛은, 상기 제 4 링크에 고정되는 고정 베벨기어와, 상기 고정 베벨기어와 기어 연결되도록 상기 제 5 링크에 회전 가능하게 결합되는 가동 베벨기어와, 일단이 상기 가동 베벨기어의 회전 중심축과 편심되도록 상기 가동 베벨기어에 회전 가능하게 연결되는 제 3 커넥팅 로드와, 상기 제 3 커넥팅로드의 타단이 회전 가능하게 연결되고 상기 제 5 링크에 상대 이동 가능하게 연결되어 상기 제 3 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 3 슬라이더와, 상기 제 3 커넥팅로드가 상기 제 3 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 3 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 3 슬라이더와 연결되는 제 3 탄성부재를 포함할 수 있다.The third gravity compensation unit includes a fixed bevel gear fixed to the fourth link, a movable bevel gear rotatably coupled to the fifth link so as to be in gear connection with the fixed bevel gear, A third connecting rod rotatably connected to the movable bevel gear so as to be eccentric with the rotation center axis, and a second connecting rod rotatably connected to the other end of the third connecting rod, And a third elastic member connected to the third slider so as to apply an elastic force to the third slider in a direction opposite to a direction in which the third connecting rod pulls the third slider can do.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 가동 베벨기어의 회전 중심축과 동일한 회전 중심축을 갖고 상기 제 5 링크 및 상기 가동 베벨기어에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 5 링크와 제 5 링크 관절로 연결되고, 상기 제 3 슬라이더가 이동 가능하게 배치되는 제 6 링크;를 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention includes a fifth link and a fifth link joint having a rotation center axis that is the same as the rotation center axis of the movable bevel gear and rotatable about the fifth link and the movable bevel gear, And a sixth link to which the third slider is movably disposed.
상기 제 3 중력보상유닛은, 상기 가동 베벨기어가 상기 고정 베벨기어와 각각 기어 연결되어 상호 마주하도록 한 쌍 구비되고, 상기 제 3 커넥팅 로드와, 상기 제 3 슬라이더와, 상기 제 3 탄성부재가 상기 한 쌍의 가동 베벨기어에 대응하도록 각각 한 쌍씩 구비될 수 있다.The third gravity compensation unit is provided in a pair such that the movable bevel gear is gear-connected to the fixed bevel gear so as to face each other, and the third connecting rod, the third slider, A pair of movable bevel gears may be provided.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 4 링크에 대한 상기 제 5 링크의 회전 및 상기 제 5 링크에 대한 상기 제 6 링크의 회전을 동시에 구속시키기 위한 관절 브레이크유닛;을 더 포함하고, 상기 관절 브레이크유닛은, 상기 가동 베벨기어에 고정되고 상기 제 5 링크에 대한 상기 제 6 링크의 회전 방향으로 따라 복수의 고정기어 기어이가 배치된 고정기어와, 상기 복수의 고정기어 기어이에 대응하는 복수의 가동기어 기어이를 갖는 가동기어와, 상기 가동기어로부터 외측으로 돌출되는 걸림부를 포함하고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결되거나 상기 고정기어로부터 벗어날 수 있도록 상기 고정기어에 대해 상대 이동 가능하게 배치되는 스토퍼와, 상기 가동 베벨기어에 지지되어 상기 스토퍼를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축과, 상기 제 6 링크에 배치되고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결될 때 상기 걸림부가 삽입되는 제 6 링크 걸림부 삽입홈 및 상기 가동기어가 상기 고정기어로부터 분리될 때 상기 걸림부를 지지하는 제 6 링크 걸림부 지지부가 상기 스토퍼 지지축에 대한 상기 스토퍼의 회전 방향으로 따라 이격 배치되는 제 6 링크 스토퍼 결합부를 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention further includes a joint brake unit for simultaneously restraining the rotation of the fifth link relative to the fourth link and the rotation of the sixth link relative to the fifth link, The joint brake unit includes a fixed gear fixed to the movable bevel gear and having a plurality of fixed gear gears disposed along the rotational direction of the sixth link with respect to the fifth link, A movable gear having a movable gear gear and an engaging portion protruding outwardly from the movable gear, wherein the movable gear is gear-connected to the fixed gear or disposed so as to be movable relative to the fixed gear so as to be free from the fixed gear A stopper supported by the movable bevel gear to support the stopper so as to be linearly movable and rotatable A sixth link engaging portion insertion groove which is disposed on the sixth link and into which the engaging portion is inserted when the movable gear is gear connected with the engaging portion, And a sixth link stopper supporting portion for supporting the first link stopper portion and the sixth link stopper supporting portion for supporting the second link stopper portion.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 제 1 링크가 상기 제 2 링크의 회전 중심축과 수직인 회전 중심축을 갖고 회전할 수 있도록 연결되는 베이스 링크;를 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention may further include a base link connected to rotate the first link with a rotation center axis perpendicular to the rotation center axis of the second link.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는, 상기 베이스 링크에 대한 상기 제 1 링크의 회전을 구속시키기 위해 상기 베이스 링크에 지지되는 관절 브레이크유닛;을 더 포함할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention may further include an articulated brake unit supported on the base link for restricting rotation of the first link with respect to the base link.
상기 제 1 링크는 상기 베이스 링크에 대한 상기 제 1 링크의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형의 제 1 링크 마찰 접촉부를 포함하고, 상기 관절 브레이크유닛은, 상기 제 1 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 베이스 링크에 가동적으로 배치되는 제 1 링크 마찰블록과, 상기 제 1 링크 마찰블록을 상기 제 1 링크 마찰 접촉부 측으로 가압하는 가압력을 제공할 수 있도록 상기 베이스 링크에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과, 사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함할 수 있다.Wherein the first link includes a curved first link friction contact having a radius of curvature about a rotational center axis of the first link with respect to the base link and the joint brake unit comprises a first link friction contact A first link frictional block movably disposed on the base link so as to be capable of frictional contact with the base link and a second link frictional block rotatably supported on the base link so as to provide a pressing force for urging the first link frictional block toward the first link friction contact; And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는 중력토크의 영향을 받는 관절에서 중력보상유닛을 이용하여 중력보상을 구현함으로써, 사용자가 작은 힘으로 쉽게 자세를 바꿀 수 있고, 사용자가 조작하는 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.The manual posture maintaining apparatus according to the present invention implements gravity compensation using a gravity compensation unit in a joint affected by gravity torque, so that the user can easily change his / her posture with a small force and stably maintain the posture manipulated by the user .
또한 본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는 링크의 움직임을 구속할 수 있는 관절 브레이크유닛을 이용함으로써, 정밀하고 안전한 자세 유지 및 작업이 가능하다.Further, the manual posture maintaining apparatus according to the present invention uses a joint brake unit capable of restraining the movement of the link, thereby enabling precise and safe posture maintenance and operation.
또한 본 발명에 따른 수동식 자세유지장치는 다양한 분야에 적용되어 부품이나 작업툴을 사용자가 원하는 자세로 지지한 상태를 유지할 수 있어 사용자의 작업 피로도를 줄여줄 수 있고, 작업 효율 증대에 기여할 수 있다.Further, the manual posture maintaining apparatus according to the present invention can be applied to various fields to maintain a state in which a part or a work tool is supported in a desired posture, thereby reducing a work fatigue of a user and contributing to an increase in work efficiency.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치를 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 베이스 링크와 제 1 링크 및 제 2 링크의 연결 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 베이스 링크와 제 1 링크 및 제 2 링크의 연결 구조를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 1 링크의 회전을 구속하는 관절 브레이크 및 그 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 2 링크를 부분적으로 나타낸 후면도 및 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 1 링크와 제 2 링크 및 제 3 링크의 연결 구조를 설명하기 위해 일부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 2 링크와 제 1 평행 링크 및 제 3 평행 링크의 연결 구조를 설명하기 위해 일부 구성을 나타낸 측면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 1 중력보상유닛을 설명하기 위한 분해 사시도 및 측면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크와 제 3 평행 링크 및 제 4 평행 링크의 연결 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 2 중력보상유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 2 링크 관절바디 및 제 3 링크의 회전을 구속하는 관절 브레이크 및 그 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크의 회전을 구속하는 관절 브레이크 및 그 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 25 내지 도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크와 제 5 링크와 제 6 링크 및 제 3 중력보상유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크와 제 5 링크와 제 6 링크 및 제 3 중력보상유닛의 연결 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 중력보상유닛을 설명하기 위한 부분 단면 사시도이다.
도 31 및 도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 5 링크 및 제 6 링크의 회전을 구속하는 관절 브레이크유닛을 설명하기 위한 분해 사시도 및 단면도이다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 1 중력보상유닛을 간략화하여 나타낸 개념도이다.
도 34는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크와 제 5 링크 및 제 6 링크를 간략화하여 나타낸 개념도이다.
도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크 관절에 인가되는 중력토크를 설명하기 위해 간략화한 개념도이다.
도 36은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 5 링크 관절에 인가되는 중력토크를 설명하기 위해 간략화한 개념도이다.
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 중력보상유닛을 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 38은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 중력보상유닛의 중력보상 원리를 설명하기 위해 간략화한 개념도이다.
도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치를 간략화한 개념도이다.
도 40은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크 관절에 인가되는 중력토크를 계산하기 위해 간략화한 개념도이다.
도 41은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크 관절에 인가되는 중력토크를 계산하기 위해 간략화한 개념도이다.1 and 2 are perspective views illustrating a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are side cross-sectional views illustrating a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating a connection structure between a base link and first and second links of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial cross-sectional view illustrating a connection structure between a base link and first and second links of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are views for explaining a joint brake for restricting the rotation of the first link of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention and its operation.
FIGS. 9 and 10 are a rear view and a perspective view, respectively, partially showing a second link of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is an exploded perspective view showing a part of the structure for explaining the connection structure of the first link, the second link and the third link of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view showing a part of a connection structure of a second link, a first parallel link, and a third parallel link of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are an exploded perspective view and a side view for explaining a first gravity compensation unit of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 and 16 are exploded perspective views illustrating a third link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
17 is a side view for explaining a connection structure of a third link, a third parallel link, and a fourth parallel link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
18 is an exploded perspective view illustrating a second gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 19 to 21 are views for explaining a joint brake for restricting the rotation of the second link joint body and the third link of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention, and its operation.
22 is an exploded perspective view for explaining a fourth link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 23 and FIG. 24 illustrate a joint brake for restricting the rotation of the fourth link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention and its operation.
25 to 27 are exploded perspective views illustrating a fourth link, a fifth link, a sixth link, and a third gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
28 is a sectional view for explaining a connection structure of a fourth link, a fifth link, a sixth link and a third gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
29 and 30 are partial cross-sectional perspective views illustrating a third gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
31 and 32 are an exploded perspective view and a sectional view for explaining a joint brake unit for restricting the rotation of the fifth link and the sixth link of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a conceptual view showing a simplified first gravity compensation unit of a manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 34 is a conceptual diagram illustrating a fourth link, a fifth link, and a sixth link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention in a simplified manner.
FIG. 35 is a simplified conceptual diagram for explaining gravity torque applied to the fourth link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 36 is a simplified conceptual diagram for explaining the gravity torque applied to the fifth link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
37 is a view for explaining the operation of the third gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a simplified conceptual diagram for explaining the principle of gravity compensation of the third gravity compensation unit of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
39 is a conceptual view of a simplified manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
40 is a conceptual diagram for simplifying the calculation of the gravity torque applied to the third link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a simplified conceptual diagram for calculating the gravity torque applied to the third link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명에 따른 수동식 자세유지장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a manual posture maintaining apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 베이스 링크(102)와, 베이스 링크(102)와 베이스 관절(Jb)로 연결되는 제 1 링크(110)와, 제 1 링크(110)와 제 1 링크 관절(Jl1)로 연결되는 제 2 링크(150)와, 제 2 링크(150)와 제 2 링크 관절(Jl2)로 연결되는 제 3 링크(220)와, 제 3 링크(220)와 제 3 링크 관절(Jl3)로 연결되는 제 4 링크(310)와, 제 4 링크(310)와 제 4 링크 관절(Jl4)로 연결되는 제 5 링크(340)와, 제 5 링크(340)와 제 5 링크 관절(Jl5)로 연결되는 제 6 링크(350)와, 관절에서의 중력토크를 보상하기 위한 복수의 중력보상유닛(200)(260)(360)을 포함한다. 본 실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 복수의 링크가 복수의 관절로 연결된 다중관절 구조를 갖는다. 그리고 중력토크가 크게 걸리는 관절들에서 스프링 기반의 중력보상유닛들(200)(260)(360)이 부품의 자중 및 가반 하중에 의한 중력토크를 상쇄함으로써 자세 유지에 외부 힘이 필요하지 않고, 작은 힘으로 자세를 변경시킬 수 있다.As shown in the drawing, the manual
본 실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 롤 관절(베이스 관절)-피치 관절(제 1 링크 관절)-피치 관절(제 2 링크 관절)-요 관절(제 3 링크 관절)-롤 관절(제 4 링크 관절)-피치 관절(제 5 링크 관절)을 포함하는 6자유도 구조를 갖는다. 복수의 관절 중에서 베이스 관절(Jb)과 제 3 링크 관절(Jl3)의 회전 중심축은 베이스 링크(102)가 놓이는 바닥면에 대해 수직이므로, 관절 운동을 하더라도 이들 관절(Jb)(Jl3)에는 중력에 의한 토크가 미미하다. 이에 반해, 제 1 링크 관절(Jl1), 제 2 링크 관절(Jl2), 제 4 링크 관절(Jl4) 및 제 5 링크 관절(Jl5)에서는 중력토크의 영향이 크므로, 이들 관절(Jl1)(Jl2)(Jl4)(Jl5)에는 스프링 기반의 중력보상유닛(200)(260)(360)가 적용되어 보상토크를 생성하게 된다. 또한 2개의 연속적인 피치 관절(제 1 링크 관절(Jl1) 및 제 2 링크 관절(Jl2))이 평행 4절 링크 구조로 연결됨으로써 중력보상을 위한 기준면이 바닥면과 항상 수직을 이룰 수 있다.The manual
베이스 링크(102)는 베이스 관절(Jb)을 통해 제 1 링크(110)와 연결된다. 베이스 링크(102)가 바닥에 고정 설치되는 경우 베이스 관절(Jb)의 회전 중심축은 바닥면에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 베이스 링크(102)는 베이스 링크 하우징(103)과, 베이스 링크 하우징(103)과 결합되는 베이스 링크 커버(104)와, 제 1 링크(110)를 지지하기 위한 베이스 링크 회전 지지부(105)를 포함한다. 베이스 링크 하우징(103)은 관절 브레이크유닛(130)이 설치될 수 있는 공간을 갖는다. 베이스 링크 커버(104)는 베이스 링크 하우징(103)의 상부에 결합되어 베이스 링크 하우징(103)의 개방된 상부를 부분적으로 덮는다. 베이스 링크 회전 지지부(105)는 제 1 링크(110)를 회전 가능하게 지지한다.The
제 1 링크(110)는 베이스 관절(Jb)을 중심으로 회전할 수 있도록 베이스 링크(102)에 결합된다. 제 1 링크(110)는 제 1 링크 메인바디(111)와, 베이스 링크(102)와의 연결을 위한 제 1 링크 회전 연결부(117)와, 제 2 링크(150)를 회전 가능하게 지지하기 위한 제 1 링크 회전 지지부(120)(121)를 포함한다. 제 1 링크 메인바디(111)는 제 1 링크 회전 연결부(117)와 결합되어 바닥면과 평행하게 배치되는 제 1 링크 메인바디 베이스(112)와, 제 1 링크 메인바디 베이스(112)의 양측에 제 1 링크 메인바디 베이스(112)와 수직으로 배치되는 제 1 링크 메인바디 좌측 프레임(113) 및 제 1 링크 메인바디 우측 프레임(114)과, 제 1 링크 메인바디 좌측 프레임(113)과 제 1 링크 메인바디 우측 프레임(114) 사이에 제 1 링크 메인바디 베이스(112)와 수직으로 배치되는 제 1 링크 메인바디 중간 프레임(115)을 포함한다. 제 1 링크 회전 연결부(117)는 제 1 링크 메인바디 베이스(112)의 하측에 배치되어 베이스 링크(102)의 베이스 링크 회전 지지부(105)에 회전 가능하게 지지된다. 제 1 링크 회전 연결부(117)와 베이스 링크 회전 지지부(105)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다. 제 1 링크 회전 연결부(117)의 외주에는 베이스 링크(102)에 대한 제 1 링크(110)의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형의 제 1 링크 마찰 접촉부(118)가 마련된다. 제 1 링크 회전 지지부(120)(121)는 제 1 링크 메인바디 좌측 프레임(113) 및 제 1 링크 메인바디 우측 프레임(114)에 각각 구비되어 제 2 링크(150)를 회전 가능하게 지지한다.The
제 1 링크 회전 지지부(120)(121)에는 제 1 링크 피봇 연결부(123)(124)가 결합된다. 한 쌍의 제 1 링크 피봇 연결부(123)(124) 중 하나의 제 1 링크 피봇 연결부(123)는 그 일단이 하나의 제 1 링크 회전 지지부(120)에 지지되고 타단이 제 1 링크 메인바디 중간 프레임(115)에 지지된다. 그리고 다른 하나의 제 1 링크 피봇 연결부(124)는 그 일단이 다른 하나의 제 1 링크 회전 지지부(121)에 지지되그 타단이 제 1 링크 메인바디 중간 프레임(115)에 지지된다. 이들 한 쌍의 제 1 링크 피봇 연결부(123)(124) 중 하나의 제 1 링크 피봇 연결부(123)는 제 1 평행 링크(190)의 연결을 위한 것이고, 다른 하나의 제 1 링크 피봇 연결부(124)는 제 2 평행 링크(195)의 연결을 위한 것이다. 한 쌍의 제 1 링크 피봇 연결부(123)(124)는 각각 제 1 링크 관절(Jl1)의 회전 중심축과 평행하되 제 1 링크 관절(Jl1)의 회전 중심축으로부터 편심되도록 배치된다. 또한 한 쌍의 제 1 링크 피봇 연결부(123)(124)는 동일 선상에 놓이지 않도록 제 1 링크 관절(Jl1)의 회전 중심축에 대해 수직인 가상의 평면 상에서 상호 이격되도록 배치된다.The first link
제 1 링크(110)는 관절 브레이크유닛(130)에 의해 그 회전이 구속된다. 본 실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 중력보상유닛(200)(260)(360)을 이용함으로써 그 자세를 유지하거나 작은 힘으로 쉽게 자세가 변경될 수 있다. 그러나 이는 의도치 않은 외력이 작용할 경우 자세가 쉽게 바뀔 수 있음을 뜻하기도 한다. 따라서 정밀한 작업과 안전을 위해서는 자세 변경 후, 자세가 고정될 필요가 있다. 관절 브레이크유닛(130)은 수동식 자세유지장치(100)의 자세 유지를 위해 제 1 링크(110)의 회전을 구속할 수 있다.The rotation of the
도 5 내지 도 8에 나타낸 것과 같이, 관절 브레이크유닛(130)은 베이스 링크(102)의 내측에 가동적으로 배치되는 제 1 링크 마찰블록(131)과, 베이스 링크(102)의 내측에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠(133)과, 가압 캠(133)의 가압력을 제 1 링크 마찰블록(131)에 전달하기 위해 제 1 링크 마찰블록(131)과 가압 캠(133) 사이에 배치되는 제 1 링크 마찰블록 가압력 전달부(138)와, 가압 캠(133)과 연결되는 브레이크 레버(143)를 포함한다. 브레이크 레버(143)는 사용자가 조작할 수 있도록 적어도 일부분이 베이스 링크(102)의 외측에 배치된다. 제 1 링크 마찰블록(131)은 제 1 링크(110)의 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 밀착될 수 있도록 제 1 링크 마찰 접촉부(118)와 마주하는 일부분이 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 대응하는 곡면형으로 이루어진다. 제 1 링크 마찰 접촉부(118)나 제 1 링크 마찰블록(131)은 고무 등 마찰계수가 큰 소재로 이루어질 수 있다. 가압 캠(133)은 베이스 링크(102)에 회전 가능하게 지지되는 회전 프레임(134)과, 회전 프레임(134)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 가압롤러(135)를 포함한다. 한 쌍의 가압롤러(135)는 각각 회전 프레임(134)의 회전 중심축에 대해 편심되게 배치된다. 회전 프레임(134)에는 브레이크 레버(143)가 결합되는 연결축(136)이 구비된다.5 to 8, the
제 1 링크 마찰블록 가압력 전달부(138)는 제 1 링크 마찰블록(131)에 대해 제 1 링크(110)의 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 한 쌍의 탄성부재(139)와, 가압 캠(133)의 회전에 따라 탄성부재(139)를 가압할 수 있도록 가압 캠(133)과 탄성부재(139) 사이에 배치되는 가동블록(140)을 포함한다. 가동블록(140)의 일측에는 가압롤러(135)가 부분적으로 삽입될 수 있는 가동블록 홈(141)이 마련된다. 가동블록(140)은 베이스 링크(102)에 결합되는 가이드축(142)에 슬라이드 이동 가능하게 지지된다. 가동블록(140)은 가이드축(142)에 의해 가이드되어 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 가까워지거나 제 1 링크 마찰 접촉부(118)로부터 멀어지는 방향으로 직선 이동할 수 있다. 제 1 링크 마찰블록(131)과 탄성부재(139)도 가이드축(142)에 가동적으로 지지될 수 있다.The first link friction block pressing
도 8의 (a)와 같이, 가압 캠(133)의 가압롤러(135)가 가동블록(140)을 제 1 링크 마찰블록(131) 측으로 밀지 않는 경우, 탄성부재(139)는 설정된 초기 상태를 유지하고, 제 1 링크 마찰블록(131)은 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 제동력을 가하지 않는다. 도 8의 (b)와 같이, 사용자가 브레이크 레버(143)를 회전시키면 가압 캠(133)의 가압롤러(135)가 가동블록(140)을 밀어 탄성부재(139)가 압축되고, 이때 발생하는 탄성력에 의해 제 1 링크 마찰블록(131)이 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 마찰 접촉하여 제동력이 발생하게 된다. 도 8의 (c)에 나타낸 것과 같이, 브레이크 레버(143)가 대략 90도 회전하면 가압 캠(133)의 가압롤러(135)가 가동블록(140)의 가동블록 홈(141)에 부분적으로 삽입되면서 가압 캠(133)이 가동블록(140)을 최대로 가압한 상태로 정지하게 된다. 이때, 탄성부재(139)의 탄성력이 최대가 되어 제 1 링크 마찰블록(131)이 제 1 링크 마찰 접촉부(118)에 밀착되어 베이스 링크(102)에 대한 제 1 링크(110)의 회전이 구속된다.8A, when the
이 상태에서 가압 캠(133)의 가압롤러(135)가 가동블록(140)의 가동블록 홈(141)에 부분적으로 삽입되어 있어 사용자가 브레이크 레버(143)에서 손을 떼어도 탄성부재(139)가 압축된 상태를 유지할 수 있다. 그리고 사용자가 브레이크 레버(143)를 돌려 가압롤러(135)를 가동블록(140)의 가동블록 홈(141)에서 벗어나게 하면 탄성부재(139)가 원상 복귀하면서 제 1 링크(110)에 대한 제동력이 제거된다.The
제 1 링크(110)는 도시된 구조 이외에, 베이스 링크(102)와 베이스 관절(Jb)로 연결되고, 제 2 링크(150)와 제 1 링크 관절(Jl1)로 연결될 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The
또한 제 1 링크(110)에 제동력을 제공하는 관절 브레이크유닛(130)도 도시된 구조 이외에, 베이스 링크(102)에 대한 제 1 링크(110)의 회전을 구속할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The
제 2 링크(150)는 제 1 링크(110)와 제 1 링크 관절(Jl1)로 연결된다. 제 1 링크 관절(Jl1)의 회전 중심축은 베이스 관절(Jb)의 회전 중심축과 수직을 이룬다. 제 2 링크(150)는 제 1 링크(110)의 제 1 링크 회전 지지부(120)(121)에 회전 가능하게 지지되는 제 2 링크 메인바디(151)와, 제 2 링크 메인바디(151)에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크 관절바디(162)를 포함한다.The
제 2 링크 메인바디(151)는 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)과, 제 2 링크 메인바디 우측 프레임(153)을 포함한다. 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)과 제 2 링크 메인바디 우측 프레임(153)의 사이에는 제 1 평행 링크(190)와, 제 2 평행 링크(195)와, 제 1 중력보상유닛(200) 등의 구성 요소가 설치되는 공간이 마련된다. 제 2 링크 메인바디(151)의 일단에는 제 1 링크(110)의 제 1 링크 회전 지지부(120)(121)에 회전 가능하게 결합되는 제 2 링크 회전 연결부(155)(156)가 구비되고, 제 2 링크 메인바디(151)의 타단에는 제 2 링크 관절바디(162)를 회전 가능하게 지지하는 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)(159)(160)가 구비된다. 제 2 링크 회전 연결부(155)(156)와 제 1 링크 회전 지지부(120)(121)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다. 복수의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)(159)(160) 중에서 하나의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)는 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)의 한쪽 끝단에 구비되고, 또 다른 하나의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(159)는 제 2 링크 메인바디 우측 프레임(153)의 한쪽 끝단에 구비되며, 나머지 하나의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(160)는 두 개의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)(159) 사이에 배치될 수 있다.The second link
도 2 내지 도 11, 도 15 및 도 16에 나타낸 것과 같이, 제 2 링크 관절바디(162)는 제 2 링크 메인바디(151)에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)와, 제 3 링크(220)와 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)와, 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)와 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)를 연결하는 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(173)(175)을 포함한다. 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)는 제 2 링크 메인바디(151)의 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)(159)(160)에 각각 회전 가능하게 결합되는 복수의 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)(165)(166)을 포함한다.2 to 11, 15 and 16, the second link
각 제 2 링크 메인바디 회전 지지부(158)(159)(160)와 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)(165)(166)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다. 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)는 복수의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170)(171)을 포함한다. 복수의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170)(171)은 제 3 링크(220)를 회전 가능하게 지지한다. 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(173)(175) 중에서 하나의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(173)은 그 일단이 제 2 링크 메인바디 우측 프레임(153)과 연결되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(165)과 결합되고, 그 타단이 후술할 제 3 링크(220)의 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)에 연결되는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(170)과 결합된다. 그리고 다른 하나의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)은 그 일단이 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)과 연결되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)과 결합되고, 그 타단이 후술할 제 3 링크(220)의 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에 연결되는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)과 결합된다. 복수의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170)(171) 중에서 두 개는 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(173)(175)과 각각 결합되고, 나머지 하나의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(171)은 두 개의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170) 사이에 배치된다.A bearing may be disposed between each of the second link main body
제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)에는 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178)가 결합된다. 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178) 중 하나의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)는 그 일단이 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)에 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)에 지지된다. 그리고 다른 하나의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(178)는 그 일단이 제 2 링크 메인바디 우측 프레임(153)에 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(165)에 지지된다. 이들 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178)는 각각의 타단이 복수의 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)(165)(166) 중에서 가운데 배치되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(166)에 지지된다. 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178) 중에서 하나의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)는 제 1 평행 링크(190)의 연결을 위한 것이고, 다른 하나의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(178)는 제 2 평행 링크(195)의 연결을 위한 것이다. 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178)는 각각 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)의 회전 중심축으로부터 편심되도록 배치된다. 또한 한 쌍의 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)(178)는 동일 선상에 놓이지 않도록 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)의 회전 중심축에 대해 수직인 가상의 평면 상에서 상호 이격되도록 배치된다.The second link joint body rotating
제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)에는 한 쌍의 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181)가 결합된다. 한 쌍의 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181) 중 하나의 제 2 링크 피봇 연결부(180)는 그 일단이 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 결합되는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)에 지지된다. 그리고 다른 하나의 제 2 링크 피봇 연결부(181)는 그 일단이 다른 하나의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(173)에 결합되는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(170)에 지지된다. 또한 이들 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181)는 각각의 타단이 복수의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170)(171) 중에서 가운데 배치되는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(171)에 지지된다. 한 쌍의 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181) 중에서 하나의 제 2 링크 피봇 연결부(180)는 제 3 평행 링크(250)의 연결을 위한 것이고, 다른 하나의 제 2 링크 피봇 연결부(181)는 제 4 평행 링크(255)의 연결을 위한 것이다. 한 쌍의 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181)는 각각 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)에 대한 제 3 링크(220)의 회전 중심축으로부터 편심되도록 배치된다. 또한 한 쌍의 제 2 링크 피봇 연결부(180)(181)는 동일 선상에 놓이지 않도록 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)에 대한 제 3 링크(220)의 회전 중심축에 대해 수직인 가상의 평면 상에서 상호 이격되도록 배치된다.A pair of second link
이 밖에, 도 19 및 도 20에 나타낸 것과 같이, 제 2 링크(150)에는 제 2 링크 마찰 접촉부(183)가 구비된다. 제 2 링크 마찰 접촉부(183)는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(164)가 배치되는 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)의 한쪽 끝단 측에 배치된다. 제 2 링크 마찰 접촉부(183)는 제 2 링크 메인바디(151)에 대한 제 2 링크 관절바디 회전 연결부(163)의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어진다.In addition, as shown in Figs. 19 and 20, the
도 3, 도 9, 도 10 및 도 12에 나타낸 것과 같이, 제 1 평행 링크(190)와 제 2 평행 링크(195)는 제 2 링크 메인바디(151)의 내측에 상호 평행하게 배치된다. 제 1 평행 링크(190)와 제 2 평행 링크(195)는 제 1 링크(110)와 제 2 링크 관절바디(162)를 연결한다. 제 1 평행 링크(190)는 그 일단부가 제 1 링크(110)에 구비되는 제 1 링크 피봇 연결부(123)를 통해 제 1 링크(110)에 회전 가능하게 연결되고, 그 타단부가 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(177)를 통해 제 2 링크 관절바디(162)에 회전 가능하게 연결된다. 제 2 평행 링크(195)는 그 일단부가 제 1 링크(110)에 구비되는 제 1 링크 피봇 연결부(124)를 통해 제 1 링크(110)에 회전 가능하게 연결되고, 그 타단부가 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부(178)를 통해 제 2 링크 관절바디(162)에 회전 가능하게 연결된다. 따라서 제 1 평행 링크(190)와 제 2 평행 링크(195)는 제 1 링크(110) 및 제 2 링크 관절바디(162)와 함께 4절 링크를 구성한다. 또한 제 1 평행 링크(190)와 제 2 평행 링크(195) 각각의 길이 방향은 제 2 링크 메인바디(151) 길이 방향과 평행하다. 이러한 연결 구조를 통해 제 1 링크(110)와, 제 2 링크 메인바디(151)와, 제 2 링크 관절바디(162)와, 제 1 평행 링크(190) 및 제 2 평행 링크(195)는 이중 평행 4절 링크 구조를 이룰 수 있다.As shown in FIGS. 3, 9, 10 and 12, the first
본 실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 상술한 것과 같은 이중 평행 4절 링크 구조를 통해 패러렐로그램 기구(Parallelogram mechanism)를 형성할 수 있다. 패러렐로그램 기구는 링크와 관절로 구성되는 평행사변형의 기구로써 링크 기구의 관절 운동 시 기준으로 선정된 링크를 바닥면에 대해 일정한 각도를 유지하도록 해주는 역할을 한다. 패러렐로그램 기구를 통해 다자유도 링크 기구에 대한 기준면을 일치시킴으로써 중력보상토크를 최소화시키고 신속한 동작을 구현할 수 있다. 즉, 패러렐로그램 기구를 통해 제 1 링크 관절(Jl1) 및 제 2 링크 관절(Jl2)에서 동일한 회전 상태를 유지함으로써 동일한 회전 기준을 형성할 수 있다. 따라서 제 2 링크(150)가 제 1 링크(110)에 대해 회전해도 제 2 링크 관절바디(162)가 바닥면과 일정한 각도를 이루는 또 다른 기준면을 형성할 수 있으며, 제 2 링크 관절(Jl2)에서의 효과적인 중력보상이 가능하다.The manual
제 2 링크(150)는 도시된 구조 이외에, 제 1 링크(110)와 제 1 링크 관절(Jl1)로 연결되고, 제 3 링크(220)와 제 2 링크 관절(Jl2)로 연결될 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 제 2 링크(150)의 제 2 링크 관절바디(162) 역시 제 2 링크 메인바디(151)에 회전 가능하게 결합되고, 제 1 평행 링크(190) 및 제 2 평행 링크(195)가 연결될 수 있는 다양한 다른 구조를 취할 수 있다. 또한 4절 링크 구성을 위한 제 1 평행 링크(190)와 제 2 평행 링크(195)의 구조나, 제 1 링크(110) 또는 제 2 링크(150)와의 연결 구조도 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.The
제 2 링크(150)가 움직일 때 링크의 자중 및 가반 하중에 의해 제 1 링크 관절(Jl1)에 가해지는 중력토크는 제 1 중력보상유닛(200)에 의해 상쇄될 수 있다. 도 4, 도 9, 도 13 및 도 14에 나타낸 것과 같이, 제 1 중력보상유닛(200)은 제 2 링크(150)의 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)에 고정되는 가이드 레일(201)과, 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)에 지지되는 제 1 탄성부재(202)와, 가이드 레일(201)에 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 제 1 슬라이더(205)와, 제 1 슬라이더(205)와 제 1 링크(110)를 연결하는 제 1 커넥팅로드(212)를 포함한다.The gravity torque applied to the first link joint Jl 1 by the self weight and the payload of the link when the
제 1 탄성부재(202)는 한 쌍이 가이드 레일(201)을 사이에 두고 상호 이격되어 배치된다. 제 1 탄성부재(202)의 설치를 위해 제 2 링크 메인바디 좌측 프레임(152)에는 한 쌍의 가이드바(203)가 설치된다. 이들 가이드바(203)는 가이드 레일(201)을 사이에 두고 이격되어 상호 평행하게 배치된다. 제 1 탄성부재(202)는 가이드바(203)의 외주에 감기는 스프링 구조를 취할 수 있다.The pair of first
제 1 슬라이더(205)는 가이드 레일(201)을 따라 직선 왕복 이동할 수 있다. 제 1 슬라이더(205)는 한 쌍의 가이드바(203)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 가압부(207)와, 가압부(207)와 연결되어 가이드 레일(201)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 커넥팅로드 연결부(206)를 포함한다. 커넥팅로드 연결부(206)의 일측에는 제 1 커넥팅로드(212)의 결합을 위한 슬라이더 피봇 연결부(208)가 구비된다. 이러한 제 1 슬라이더(205)는 리니어 가이드(210)를 통해 가이드 레일(201)에 연결되어 제 1 커넥팅로드(212)의 움직임에 연동하며, 가압부(207)로 제 1 탄성부재(202)를 가압하여 탄성 변형시킬 수 있다.The
제 1 커넥팅로드(212)는 제 1 링크(110)와 제 1 슬라이더(205)를 연결한다. 제 1 커넥팅로드(212)는 그 일단부가 제 1 링크(110)의 제 1 링크 피봇 연결부(123)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 제 1 슬라이더(205)의 슬라이더 피봇 연결부(208)에 회전 가능하게 연결된다. 제 1 링크 피봇 연결부(123)는 제 1 링크 관절(Jl1) 상의 회전 중심축으로부터 편심되어 위치한다.The first connecting
제 2 링크(150)가 제 1 링크(110)에 대해 회전할 때, 제 1 커넥팅로드(212)가 제 1 링크(110)의 제 1 링크 피봇 연결부(123)를 중심으로 회전하게 된다. 이때, 제 1 커넥팅로드(212)가 제 1 슬라이더(205)를 당겨 제 1 슬라이더(205)가 제 1 탄성부재(202)를 압축시키고, 제 1 탄성부재(202)의 탄성력이 제 1 슬라이더(205)와 제 1 커넥팅로드(212)를 통해 제 2 링크(150)에 전달될 수 있다. 따라서 제 2 링크(150)의 회전 시 제 1 링크 관절(Jl1)에서 중력토크를 보상할 수 있다.The first connecting
제 1 중력보상유닛(200)은 도시된 것과 같이 제 1 링크(110)에 지지되어 제 2 링크(150)에 탄성력을 가하는 구조 이외에, 제 2 링크(150)와 연결되어 제 2 링크(150)의 회전에 따라 적절한 보상토크를 발생할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The first
예를 들어, 도면에는 제 1 슬라이더(205)가 제 2 링크(150)에 가동적으로 연결되는 것으로 나타냈으나, 제 1 슬라이더(205)가 제 1 링크(110)에 배치될 수도 있다. 그리고 제 1 탄성부재(202)는 도시된 것과 같은 코일 스프링 구조 이외에 탄성력을 제공할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있고, 제 1 탄성부재(202)의 탄성력을 전달하는 제 1 슬라이더(205)와 제 1 커넥팅로드(212) 각각의 구조나 연결 구조도 다양하게 변경될 수 있다.For example, although the
도 1 내지 도 4, 도 11, 도 15, 도 16에 나타낸 것과 같이, 제 3 링크(220)는 제 2 링크(150)와 제 2 링크 관절(Jl2)로 연결된다. 제 2 링크 관절(Jl2)의 회전 중심축은 제 1 링크 관절(Jl1)의 회전 중심축과 평행하다. 제 3 링크(220)는 제 2 링크(150)의 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)에 회전 가능하게 지지되는 제 3 링크 메인바디(221)와, 제 3 링크 메인바디(221)에 회전 가능하게 연결되는 제 3 링크 관절바디(233)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 4, 11, 15, and 16, the
제 3 링크 메인바디(221)는 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)과, 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)을 포함한다. 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)과 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)의 사이에는 제 3 평행 링크(250)와, 제 4 평행 링크(255)와, 제 2 중력보상유닛(260) 등의 구성 요소가 설치되는 공간이 마련된다.The third link
제 3 링크 메인바디(221)의 일단에는 제 2 링크(150)의 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)에 회전 가능하게 결합되는 제 3 링크 회전 연결부(225)(226)(227)가 구비되고, 제 3 링크 메인바디(221)의 타단에는 제 3 링크 관절바디(233)를 회전 가능하게 지지하는 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)(230)(231)가 구비된다. 제 3 링크 메인바디(221)와 제 2 링크 관절바디(162)가 연결된 부분에 제 2 링크 관절(Jl2)이 배치된다. 제 3 링크 회전 연결부(225)(226)(227)와 제 2 링크 관절바디 회전 지지부(168)의 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)(170)(171)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다. 복수의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)(230)(231) 중에서 하나의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)는 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)의 한쪽 끝단에 구비되고, 또 다른 하나의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(230)는 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)의 한쪽 끝단에 구비되며, 나머지 하나의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(231)는 두 개의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)(230) 사이에 배치될 수 있다.226 and 227 rotatably coupled to the second link joint body
제 3 링크 관절바디(233)는 제 3 링크 메인바디(221)에 회전 가능하게 연결되는 제 3 링크 관절바디 회전 연결부(234)와, 제 4 링크(310)와 회전 가능하게 연결되는 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)와, 제 3 링크 관절바디 회전 연결부(234)와 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)를 연결하는 제 3 링크 관절바디 연결 프레임(239)을 포함한다. 제 3 링크 관절바디 회전 연결부(234)는 제 3 링크 메인바디(221)의 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)(230)(231)에 각각 회전 가능하게 결합되는 복수의 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(235)(236)(237)을 포함한다. 각 제 3 링크 메인바디 회전 지지부(229)(230)(231)와 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(235)(236)(237)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다. 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)는 제 3 링크 관절바디 연결 프레임(239)에 배치되어 제 4 링크(310)를 회전 가능하게 지지한다. 제 3 링크 관절바디 연결 프레임(239)은 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에 결합되는 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(235) 및 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)에 결합되는 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(236)과 결합된다.The third link
제 3 링크 관절바디 회전 연결부(234)에는 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245)가 결합된다. 한 쌍의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245) 중 하나의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)는 그 일단이 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에 결합되는 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(235)에 지지된다. 그리고 다른 하나의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(245)는 그 일단이 제 3 링크 메인바디 우측 프레임(223)에 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 프레임(236)에 지지된다. 이들 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245)는 각각의 타단이 복수의 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(235)(236)(237) 중에서 가운데 배치되는 제 3 링크 관절바디 회전 프레임(237)에 지지된다. 한 쌍의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245) 중에서 하나의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)는 제 3 평행 링크(250)의 연결을 위한 것이고, 다른 하나의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(245)는 제 4 평행 링크(255)의 연결을 위한 것이다. 한 쌍의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245)는 각각 제 3 링크 메인바디(221)에 대한 제 3 링크 관절바디(233)의 회전 중심축으로부터 편심되도록 배치된다. 또한 한 쌍의 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)(245)는 동일 선상에 놓이지 않도록 제 3 링크 메인바디(221)에 대한 제 3 링크 관절바디(233)의 회전 중심축에 대해 수직인 가상의 평면 상에서 상호 이격되도록 배치된다.A third link joint body pivot connection portion 243 (245) is coupled to the third link joint body
이 밖에, 도 19 및 도 20에 나타낸 것과 같이, 제 3 링크(220)에는 제 3 링크 마찰 접촉부(247)가 구비된다. 제 3 링크 마찰 접촉부(247)는 제 2 링크 관절바디 지지 프레임(169)이 배치되는 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)의 한쪽 끝단 측에 배치된다. 제 3 링크 마찰 접촉부(247)는 제 2 링크 관절바디(162)에 대한 제 3 링크 회전 연결부(225)의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어진다.In addition, as shown in Figs. 19 and 20, the
도 15 내지 도 17에 나타낸 것과 같이, 제 3 평행 링크(250)와 제 4 평행 링크(255)는 제 3 링크 메인바디(221)의 내측에 상호 평행하게 배치된다. 제 3 평행 링크(250)와 제 4 평행 링크(255)는 제 2 링크 관절바디(162)와 제 3 링크 관절바디(233)를 연결한다. 제 3 평행 링크(250)는 그 일단부가 제 2 링크 관절바디(162)에 구비되는 제 2 링크 피봇 연결부(180)를 통해 제 2 링크 관절바디(162)에 회전 가능하게 연결되고, 그 타단부가 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(243)를 통해 제 3 링크 관절바디(233)에 회전 가능하게 연결된다. 제 4 평행 링크(255)는 그 일단부가 제 2 링크 관절바디(162)에 구비되는 제 2 링크 피봇 연결부(181)를 통해 제 2 링크 관절바디(162)에 회전 가능하게 연결되고, 그 타단부가 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부(245)를 통해 제 3 링크 관절바디(233)에 회전 가능하게 연결된다. 따라서 제 3 평행 링크(250)와 제 4 평행 링크(255)는 제 2 링크 관절바디(162) 및 제 3 링크 관절바디(233)와 함께 4절 링크를 구성한다. 또한 제 3 평행 링크(250)와 제 4 평행 링크(255) 각각의 길이 방향은 제 3 링크 메인바디(221) 길이 방향과 평행하다. 이러한 연결 구조를 통해 제 2 링크 관절바디(162)와, 제 3 링크 메인바디(221)와, 제 3 링크 관절바디(233)와, 제 3 평행 링크(250) 및 제 4 평행 링크(255)는 이중 평행 4절 링크 구조를 이룰 수 있다. 이러한 평행 4절 링크 구조의 패러렐로그램 기구를 통해 제 3 링크(220)의 회전에도 제 4 링크(310)의 각도를 일정하게 유지할 수 있다. 예컨대, 제 4 링크(310)를 바닥면에 대해 수평으로 유지시키는 것이 가능하다.As shown in FIGS. 15 to 17, the third
제 3 링크(220)는 도시된 구조 이외에, 제 2 링크(150)와 제 2 링크 관절(Jl2)로 연결되고, 제 4 링크(310)와 제 3 링크 관절(Jl3)로 연결될 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 제 3 링크(220)의 제 3 링크 관절바디(233)는 제 3 링크 메인바디(221)에 회전 가능하게 결합되고, 제 3 평행 링크(250) 및 제 4 평행 링크(255)가 연결될 수 있는 다양한 다른 구조를 취할 수 있다. 또한 4절 링크 구성을 위한 제 3 평행 링크(250)와 제 3 평행 링크(250)의 구조나, 제 2 링크 관절바디(162) 또는 제 3 링크 관절바디(233)와의 연결 구조도 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.The
제 3 링크(220)가 움직일 때 링크의 자중 및 가반 하중에 의해 제 2 링크 관절(Jl2)에 가해지는 중력토크는 제 2 중력보상유닛(260)에 의해 상쇄될 수 있다. 제 2 중력보상유닛(260)은 앞서 설명한 제 1 중력보상유닛(200)과 유사한 구조를 갖는다. 제 2 중력보상유닛(260)은 제 3 링크(220)의 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에 고정되는 가이드 레일(261)과, 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에 지지되는 제 2 탄성부재(262)와, 가이드 레일(261)에 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 제 2 슬라이더(265)와, 제 2 슬라이더(265)와 제 2 링크 관절바디(162)를 연결하는 제 2 커넥팅로드(272)를 포함한다.The gravity torque applied to the second link
제 2 탄성부재(262)는 한 쌍이 가이드 레일(261)을 사이에 두고 상호 이격되어 배치된다. 제 2 탄성부재(262)의 설치를 위해 제 3 링크 메인바디 좌측 프레임(222)에는 한 쌍의 가이드바(263)가 설치된다. 이들 가이드바(263)는 가이드 레일(261)을 사이에 두고 이격되어 상호 평행하게 배치된다. 제 2 탄성부재(262)는 가이드바(263)의 외주에 감기는 스프링 구조를 취할 수 있다.The pair of second
제 2 슬라이더(265)는 가이드 레일(261)을 따라 직선 왕복 이동할 수 있다. 제 2 슬라이더(265)는 한 쌍의 가이드바(263)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 가압부(267)와, 가압부(267)와 연결되어 가이드 레일(261)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 커넥팅로드 연결부(266)를 포함한다. 커넥팅로드 연결부(266)의 일측에는 제 2 커넥팅로드(272)의 결합을 위한 슬라이더 피봇 연결부(268)가 구비된다. 이러한 제 2 슬라이더(265)는 리니어 가이드(270)를 통해 가이드 레일(261)에 연결되어 제 2 커넥팅로드(272)의 움직임에 연동하며, 가압부(267)로 제 2 탄성부재(262)를 가압하여 탄성 변형시킬 수 있다.The
제 2 커넥팅로드(272)는 제 2 링크 관절바디(162)와 제 2 슬라이더(265)를 연결한다. 제 2 커넥팅로드(272)는 그 일단부가 제 2 링크 관절바디(162)에 구비되는 제 2 링크 피봇 연결부(180)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 제 2 슬라이더(265)의 슬라이더 피봇 연결부(268)에 회전 가능하게 연결된다. 제 2 링크 피봇 연결부(180)는 제 2 링크 관절(Jl2) 상의 회전 중심축으로부터 편심되어 위치한다.The second connecting
제 3 링크(220)가 제 2 링크 관절바디(162)에 대해 회전할 때, 제 2 커넥팅로드(272)가 제 2 링크 관절바디(162)의 제 2 링크 피봇 연결부(180)를 중심으로 회전하게 된다. 이때, 제 2 커넥팅로드(272)가 제 2 슬라이더(265)를 당겨 제 2 슬라이더(265)가 제 2 탄성부재(262)를 압축시키고, 제 2 탄성부재(262)의 탄성력이 제 2 슬라이더(265)와 제 2 커넥팅로드(272)를 통해 제 3 링크(220)에 전달될 수 있다. 따라서 제 3 링크(220)의 회전 시 제 2 링크 관절(Jl2)에서 중력토크를 보상할 수 있다.The second connecting
제 2 중력보상유닛(260)은 도시된 것과 같이 제 2 링크 관절바디(162)에 지지되어 제 3 링크(220)에 탄성력을 가하는 구조 이외에, 제 3 링크(220)와 연결되어 제 3 링크(220)의 회전에 따라 적절한 보상토크를 발생할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The second
예를 들어, 도면에는 제 2 슬라이더(265)가 제 3 링크(220)에 가동적으로 연결되는 것으로 나타냈으나, 제 1 슬라이더(205)가 제 2 링크 관절바디(162)에 배치될 수도 있다. 그리고 제 2 탄성부재(262)는 도시된 것과 같은 코일 스프링 구조 이외에 탄성력을 제공할 수 있는 다른 구조로 변경될 수 있고, 제 2 탄성부재(262)의 탄성력을 전달하는 제 2 슬라이더(265)와 제 2 커넥팅로드(272) 각각의 구조나 연결 구조도 다양하게 변경될 수 있다.For example, while the
제 3 링크(220)는 관절 브레이크유닛(280)에 의해 그 회전이 구속된다. 관절 브레이크유닛(130)은 수동식 자세유지장치(100)의 자세 유지를 위해 제 3 링크(220)와 제 2 링크(150)의 회전을 동시에 구속할 수 있다.The rotation of the
도 19 내지 도 21에 나타낸 것과 같이, 관절 브레이크유닛(280)은 제 2 링크(150)의 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 접촉할 수 있도록 제 2 링크 관절바디(162)의 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 가동적으로 배치되는 제 2 링크 마찰블록(281)과, 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠(285)과, 가압 캠(285)의 가압력을 제 2 링크 마찰블록(281)에 전달하기 위해 제 2 링크 마찰블록(281)과 가압 캠(285) 사이에 배치되는 제 2 링크 마찰블록 가압력 전달부(290)와, 가압 캠(285)과 연결되는 브레이크 레버(297)와, 제 3 링크(220)의 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 접촉할 수 있도록 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 가동적으로 배치되는 제 3 링크 마찰블록(300)과, 가압 캠(285)의 가압력을 제 3 링크 마찰블록(300)에 전달하기 위해 제 3 링크 마찰블록(300)과 가압 캠(285) 사이에 배치되는 제 3 링크 마찰블록 가압력 전달부(304)를 포함한다.19 to 21, the
제 1 링크 마찰블록(131)은 마찰블록 바디(282)와, 마찰블록 바디(282)의 끝단에 구비되는 마찰패드(283)를 포함한다. 마찰블록 바디(282)는 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 제 1 링크 마찰블록(131)의 이동 방향과 평행하게 배치되는 가이드축(295)에 슬라이드 이동 가능하게 지지될 수 있다. 마찰패드(283)는 제 2 링크(150)의 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 밀착되는 부분으로 고무 등 마찰계수가 큰 소재로 이루어질 수 있다. 가압 캠(285)은 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 회전 가능하게 지지되는 회전 프레임(286)과, 회전 프레임(286)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 가압롤러(287)를 포함한다. 한 쌍의 가압롤러(287)는 각각 회전 프레임(286)의 회전 중심축에 대해 편심되게 배치된다. 회전 프레임(286)에는 브레이크 레버(297)가 결합되는 연결축(288)이 구비된다.The first
제 2 링크 마찰블록 가압력 전달부(290)는 제 2 링크 마찰블록(281)에 대해 제 2 링크(150)의 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재(291)와, 가압 캠(285)의 회전에 따라 탄성부재(291)를 가압할 수 있도록 가압 캠(285)과 탄성부재(291) 사이에 배치되는 가동블록(292)을 포함한다. 가동블록(292)의 일측에는 가압롤러(287)가 부분적으로 삽입될 수 있는 가동블록 홈(293)이 마련된다. 가동블록(292)은 가이드축(295)에 슬라이드 이동 가능하게 지지될 수 있다. 가동블록(292)은 가이드축(295)에 의해 가이드되어 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 가까워지거나 제 2 링크 마찰 접촉부(183)로부터 멀어지는 방향으로 직선 이동할 수 있다. 탄성부재(291)도 가이드축(295)에 가동적으로 지지될 수 있다.The second link friction block pressing
제 3 링크 마찰블록(300)은 마찰블록 바디(301)와, 마찰블록 바디(301)의 끝단에 구비되는 마찰패드(302)를 포함한다. 마찰블록 바디(301)는 제 2 링크 관절바디 연결 프레임(175)에 제 2 링크 마찰블록(281)의 이동 방향과 평행하게 배치되는 가이드축(308)에 슬라이드 이동 가능하게 지지될 수 있다. 제 2 링크 마찰블록(281)을 가이드하는 가이드축(308)은 제 1 링크 마찰블록(131)을 가이드하는 가이드축(295)과 동일선 상에 배치될 수 있다. 마찰패드(302)는 제 3 링크(220)의 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 밀착되는 부분으로 고무 등 마찰계수가 큰 소재로 이루어질 수 있다.The third
제 3 링크 마찰블록 가압력 전달부(304)는 제 3 링크 마찰블록(300)에 대해 제 3 링크(220)의 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재(305)와, 가압 캠(285)의 회전에 따라 탄성부재(305)를 가압할 수 있도록 가압 캠(285)과 탄성부재(305) 사이에 배치되는 가동블록(306)을 포함한다. 가동블록(306)은 가압 캠(285)을 사이에 두고 가동블록(292)과 마주하도록 배치된다. 가동블록(306)의 일측에는 가압롤러(287)가 부분적으로 삽입될 수 있는 가동블록 홈(307)이 마련된다. 가동블록(306)은 가이드축(308)에 슬라이드 이동 가능하게 지지될 수 있다. 가동블록(306)은 가이드축(308)에 의해 가이드되어 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 가까워지거나 제 3 링크 마찰 접촉부(247)로부터 멀어지는 방향으로 직선 이동할 수 있다. 탄성부재(305)도 가이드축(295)에 가동적으로 지지될 수 있다.The third link friction block pressing
제 2 링크 마찰블록(281)과 제 3 링크 마찰블록(300)은 가압 캠(285)의 회전에 의해 동시에 움직일 수 있다. 즉, 사용자가 브레이크 레버(297)를 조작하여 가압 캠(285)을 회전시킬 때, 가압 캠(285)의 가압력이 제 2 링크 마찰블록 가압력 전달부(290) 및 제 3 링크 마찰블록 가압력 전달부(304)를 통해 제 2 링크 마찰블록(281) 및 제 3 링크 마찰블록(300)에 동시에 전달되고, 제 2 링크 마찰블록(281) 및 제 3 링크 마찰블록(300)은 각각 제 2 링크(150)의 제 2 링크 마찰 접촉부(183) 및 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 각각 밀착되어 제 2 링크(150) 및 제 3 링크(220)의 회전이 구속된다.The second
도 21의 (a)와 같이, 가압 캠(285)의 가압롤러(287)가 두 개의 가동블록(292)(306)을 각각 제 2 링크 마찰블록(281) 및 제 3 링크 마찰블록(300) 측으로 밀지 않는 경우, 두 개의 탄성부재(291)(305)는 설정된 초기 상태를 유지한다. 이때, 제 2 링크 마찰블록(281) 및 제 3 링크 마찰블록(300)은 각각 제 2 링크(150)의 제 2 링크 마찰 접촉부(183) 및 제 3 링크(220)의 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 제동력을 가하지 않는다. 도 21의 (b)와 같이, 사용자가 브레이크 레버(297)를 회전시키면 가압 캠(285)의 가압롤러(287)가 가동블록(292) 및 가동블록(306)을 밀어 두 개의 탄성부재(291)(305)가 각각 압축된다. 이때 탄성부재(291)의 탄성력에 의해 제 2 링크 마찰블록(281)이 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 마찰 접촉하여 제 2 링크 관절바디(162)에 대한 제동력이 발생하고, 다른 탄성부재(305)의 탄성력에 의해 제 3 링크 마찰블록(300)이 제 3 링크 마찰 접촉부(247)에 마찰 접촉하여 제 3 링크(220)에 대한 제동력이 발생하게 된다.The
도 21의 (c)에 나타낸 것과 같이, 브레이크 레버(297)가 대략 90도 회전하면 가압 캠(285)의 두 가압롤러(287)가 각각 가동블록(292)의 가동블록 홈(293) 및 다른 가동블록(306)의 가동블록 홈(307)에 부분적으로 삽입되면서 가압 캠(285)이 가동블록(292) 및 가동블록(306)을 최대로 가압한 상태로 정지하게 된다. 이 상태에서 가압 캠(285)의 두 가압롤러(287)가 가동블록(292)의 가동블록 홈(293) 및 다른 가동블록(306)의 가동블록 홈(307)에 각각 부분적으로 삽입되어 있어 사용자가 브레이크 레버(297)에서 손을 떼어도 탄성부재(291) 및 탄성부재(305)가 압축된 상태를 유지할 수 있다.21 (c), when the
이때, 탄성부재(291) 및 탄성부재(305)의 탄성력이 최대가 되어 제 2 링크 마찰블록(281)이 제 2 링크 마찰 접촉부(183)에 밀착되어 제 2 링크 메인바디(151)에 대한 제 2 링크 관절바디(162)의 회전이 구속되고, 제 2 링크 관절바디(162)에 대한 제 3 링크(220)의 회전이 구속된다. 제 2 링크 관절바디(162)가 제 2 링크 메인바디(151)에 대해 회전할 수 없는 상태가 되면 제 2 링크(150) 역시 제 1 링크(110)에 대해 회전할 수 없다. 따라서 제 2 링크(150)의 회전 역시 구속된다. 그리고 사용자가 브레이크 레버(297)를 돌려 가압 캠(285)의 두 가압롤러(287)를 가동블록(292)의 가동블록 홈(293) 및 다른 가동블록(306)의 가동블록 홈(307)에서 벗어나게 하면 두 개의 탄성부재(291)(305)가 원상 복귀하면서 제 2 링크(150) 및 제 3 링크(220)에 대한 제동력이 제거된다.At this time, the elastic force of the
제 1 링크 관절(Jl1)과 제 2 링크 관절(Jl2)에서는 제 1 중력보상유닛(200) 및 제 2 중력보상유닛(260)의 영향으로 불가피하게 각 관절에 인가되는 중력토크의 2~5%정도의 중력보상 오차가 발생하게 된다. 따라서 무시할 수 없는 정도의 중력보상 오차가 발생하는 회전 구간에서는 외력이 가해지지 않더라도 수동식 자세유지장치(100)가 자세를 유지하지 못하고 오차가 0이 되도록 움직이게 된다. 이를 해결하기 위해 브레이크 레버(297) 또는 가압 캠(285)의 작동 각도가 0도일 때 제 2 링크 마찰블록 가압력 전달부(290)의 탄성부재(291) 및 제 3 링크 마찰블록 가압력 전달부(304)의 탄성부재(305)가 약간 압축되도록 관절 브레이크유닛(280)을 설치하면, 관절 브레이크유닛(280)이 작동하지 않을 때도 해당 관절에서 일정한 마찰력이 작용하여 중력보상 오차에 의한 자세유지의 어려움을 해결할 수 있다. 여기에서, 브레이크 레버(297) 또는 가압 캠(285)의 작동 각도가 0도인 경우는, 도 21의 (a)에 나타낸 상태를 의미한다. 이때, 두 탄성부재(291)(305)는 가압 캠(285)에 의한 탄성 변형량보다 작은 탄성 변형량으로 변형된 상태를 유지하여 제 2 링크 마찰블록(281)과 제 3 링크 마찰블록(300)에 각각 탄성력을 가할 수 있다.In the first link joint Jl1 and the second link joint Jl2, 2 to 5% of the gravitational torque applied to each joint is inevitably influenced by the first
제 2 링크(150) 및 제 3 링크(220)에 제동력을 제공하는 관절 브레이크유닛(280)은 도시된 구조 이외에, 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 도면에는 관절 브레이크유닛(280)이 제 2 링크 마찰블록(281)과 제 3 링크 마찰블록(300)이 가압 캠(285)을 사이에 두고 대칭적으로 배치되어 가압 캠(285)의 회전으로 제 2 링크(150) 및 제 3 링크(220)의 회전을 동시에 구속하는 구조를 갖는 것으로 나타냈으나, 제 2 링크(150)의 회전을 구속하기 위한 관절 브레이크유닛과 제 3 링크(220)의 회전을 구속하기 위한 관절 브레이크유닛이 별도로 구비될 수 있다.The
도 1 내지 도 4, 도 22에 나타낸 것과 같이, 제 4 링크(310)는 제 3 링크 관절(Jl3)을 통해 제 3 링크(220)와 연결된다. 제 3 링크 관절(Jl3)의 회전 중심축은 제 2 링크 관절(Jl2)의 회전 중심축과 수직을 이룬다. 제 4 링크(310)는 제 4 링크 메인바디(311)와, 제 4 링크 메인바디(311)의 일측에 구비되어 제 3 링크(220)의 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)에 회전 가능하게 지지되는 제 4 링크 회전 연결부(313)와, 제 5 링크(340)를 회전 가능하게 지지하기 위해 제 4 링크 메인바디(311)의 다른 일측에 구비되는 제 4 링크 회전 지지부(315)를 포함한다. 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)와 제 4 링크 회전 연결부(313)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다.As shown in Figs. 1 to 4 and 22, the
제 4 링크(310)는 관절 브레이크유닛(320)에 의해 그 회전이 구속된다. 도 22 내지 도 24에 나타낸 것과 같이, 관절 브레이크유닛(320)은 제 3 링크 관절바디(233)에 지지되어 수동식 자세유지장치(100)의 자세 유지를 위해 제 3 링크(220)에 대한 제 4 링크(310)의 회전을 구속할 수 있다.The
관절 브레이크유닛(320)은 제 3 링크 관절바디(233)에 고정되는 고정기어(321)와, 고정기어(321)와 기어 연결될 수 있는 가동기어(325) 및 가동기어(325)로부터 외측으로 돌출되는 걸림부(327)를 포함하는 스토퍼(324)와, 스토퍼(324)를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축(329)과, 스토퍼(324)의 걸림부(327)와 접촉할 수 있도록 제 4 링크(310)에 배치되는 제 4 링크 스토퍼 연결부(334)를 포함한다.The
고정기어(321)는 제 3 링크 관절바디(233)의 제 3 링크 관절바디 회전 지지부(241)에 고정된다. 고정기어(321)의 외측 둘레에는 제 3 링크 관절바디(233)에 대한 제 4 링크(310)의 회전 방향을 따라 복수의 고정기어 기어이(322)가 배치된다. 스토퍼(324)의 가동기어(325)는 고정기어(321)에 고정되는 스토퍼 지지축(329)에 지지되어 고정기어(321)에 대해 상대 이동할 수 있다. 가동기어(325)는 스토퍼 지지축(329)을 따라 슬라이드 이동함으로써 고정기어(321)와 기어 연결되거나 고정기어(321)로부터 벗어날 수 있다. 가동기어(325)의 중앙에는 스토퍼 지지축(329)이 관통하는 홀이 구비된다. 가동기어(325)의 내측 둘레에는 고정기어(321)의 고정기어 기어이(322)에 대응하는 복수의 가동기어 기어이(326)가 배치된다. 스토퍼(324)의 걸림부(327)는 가동기어(325)의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 막대 모양으로 이루어진다. 스토퍼(324)는 탄성부재(332)에 의해 가동기어(325)가 고정기어(321)와 기어 연결되는 방향으로 탄성력을 받는다. 탄성부재(332)는 스토퍼 지지축(329)의 끝단에 구비되는 지지축 헤드부(330)에 지지되어 스토퍼(324)를 고정기어(321) 측으로 가압한다. 제 4 링크 스토퍼 연결부(334)는 스토퍼(324)의 걸림부(327)가 삽입될 수 있는 제 4 링크 걸림부 삽입홈(335)과, 걸림부(327)를 지지할 수 있는 제 4 링크 걸림부 지지부(336)를 포함한다. 제 4 링크 걸림부 삽입홈(335)과 제 4 링크 걸림부 지지부(336)는 스토퍼 지지축(329)에 대한 스토퍼(324)의 회전 방향으로 따라 이격 배치된다. 제 4 링크 걸림부 지지부(336)는 가동기어(325)가 고정기어(321)로부터 분리될 때 걸림부(327)를 지지함으로써, 스토퍼(324)를 고정기어(321)로부터 분리된 상태로 유지시킬 수 있다.The fixed
도 24의 (a)에 나타낸 것과 같이, 스토퍼(324)의 걸림부(327)가 제 4 링크 스토퍼 연결부(334)의 제 4 링크 걸림부 삽입홈(335)에 삽입될 때, 고정기어(321)의 고정기어 기어이(322)와 가동기어(325)의 가동기어 기어이(326)가 치합되어 고정기어(321)와 가동기어(325)가 기어 연결된다. 이때, 제 4 링크(310)는 스토퍼(324)에 걸린 상태가 되어 그 회전이 구속된다. 반면, 도 24의 (b)와 같이, 사용자가 스토퍼(324)를 들어올려 스토퍼(324)의 걸림부(327)를 제 4 링크 스토퍼 연결부(334)의 제 4 링크 걸림부 지지부(336)에 위치시키면 가동기어(325)가 고정기어(321)로부터 분리된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제 4 링크(310)는 제 3 링크(220)에 대해 회전 가능한 상태가 된다.24 (a), when the engaging
이러한 관절 브레이크유닛(320)은 앞서 설명한 제 1 링크(110)에 적용되는 관절 브레이크유닛(130)이나, 제 2 링크(150) 및 제 3 링크(220)에 적용된 관절 브레이크유닛(280)에 비해 설치 공간을 적게 차지한다. 따라서 제 4 링크(310)와 같기 크기가 작고 설치 공간이 협소한 부품에 적용하기 유리하다.This
제 4 링크(310)에 제동력을 제공하는 관절 브레이크유닛(320)은 도시된 구조 이외에, 제 3 링크(220)에 대한 제 4 링크(310)의 회전을 구속할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.The
도 1 내지 도 4, 도 25 내지 도 28을 참조하면, 제 5 링크(340)는 제 4 링크 관절(Jl4)을 통해 제 4 링크(310)와 연결된다. 제 4 링크 관절(Jl4)의 회전 중심축은 제 3 링크 관절(Jl3)의 회전 중심축과 수직을 이룬다. 제 5 링크(340)는 제 5 링크 메인바디(341)와, 제 4 링크(310)의 제 4 링크 회전 지지부(315)에 회전 가능하게 연결되도록 제 5 링크 메인바디(341)에 구비되어 제 5 링크 회전 연결부(343)와, 제 6 링크(350)를 회전 가능하게 지지하기 위해 제 5 링크 메인바디(341)의 양측에 구비되는 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345) 및 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)를 포함한다. 제 4 링크 회전 지지부(315)와 제 5 링크 회전 연결부(343)의 사이에는 베어링이 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4 and 25 to 28, the
제 6 링크(350)는 제 5 링크 관절(Jl5)을 통해 통해 제 5 링크(340)와 연결된다. 제 5 링크 관절(Jl5)의 회전 중심축은 제 4 링크 관절(Jl4)의 회전 중심축과 수직을 이룬다. 제 6 링크(350)는 제 6 링크 메인바디(351)와, 제 5 링크(340)의 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345) 및 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)에 각각 회전 가능하게 연결되도록 제 6 링크 메인바디(351)의 양측에 구비되는 제 6 링크 좌측 회전 연결부(352) 및 제 6 링크 우측 회전 연결부(353)를 포함한다. 제 6 링크 좌측 회전 연결부(352)에는 후술할 제 3 중력보상유닛(360)의 가동 베벨기어(363)와 회전 가능하게 연결되는 제 6 링크 좌측 가동 베벨기어 연결부(355)가 구비되고, 제 6 링크 우측 회전 연결부(353)에는 후술할 제 3 중력보상유닛(360)의 가동 베벨기어(380)와 회전 가능하게 연결되는 제 6 링크 우측 가동 베벨기어 연결부(356)가 구비된다. 제 6 링크 메인바디(351)의 중간에는 후술할 제 3 중력보상유닛(360)의 설치를 위한 관통구(357)가 구비된다.The
제 6 링크(350)의 끝단에는 제 3 중력보상유닛(360)의 일부 구성 요소가 설치된다. 또한 제 6 링크(350)의 끝단에는 제 3 중력보상유닛(360)을 덮는 커버 하우징(358)이 결합된다. 커버 하우징(358)에는 물건이나 작업 툴을 지지할 수 있는 장치가 설치될 수 있다.At the end of the
제 5 링크(340)의 회전 시 링크의 자중 및 가반 하중에 의해 제 4 링크 관절(Jl4)에 가해지는 중력토크와 제 6 링크(350)의 회전 시 링크의 자중 및 가반 하중에 의해 제 5 링크 관절(Jl5)에 가해지는 중력토크는 제 3 중력보상유닛(360)에 의해 상쇄될 수 있다. 제 3 중력보상유닛(360)은 제 4 링크(310)와 제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)와 연결되도록 설치되어 제 4 링크 관절(Jl4) 및 제 5 링크 관절(Jl5)에서 중력토크를 상쇄시키는 보상토크를 발생할 수 있다.The gravity torque applied to the fourth link joint Jl4 by the self weight and the payload of the link during the rotation of the
도 25 내지 도 30을 참조하면, 제 3 중력보상유닛(360)은, 제 4 링크(310)에 결합되는 고정 베벨기어(361)와, 고정 베벨기어(361)와 기어 연결되도록 제 5 링크(340)에 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 가동 베벨기어(363)(380)와, 제 6 링크(350)에 지지되는 한 쌍의 가이드 레일(366)(383)과, 제 6 링크(350)에 지지되는 복수의 제 3 탄성부재(367)(385)와, 한 쌍의 가이드 레일(366)(383)에 각각 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 한 쌍의 제 3 슬라이더(370)(388)와, 각 제 3 슬라이더(370)(388)와 가동 베벨기어(363)(380)를 연결하는 한 쌍의 제 3 커넥팅로드(377)(395)를 포함한다. 이하에서, 제 3 중력보상유닛(360)의 일부 구성 요소를 앞서 설명한 제 1 중력보상유닛(200)이나 제 2 중력보상유닛(260)의 구성 요소와 구분하기 위해, 탄성부재(367)(385)를 제 3 탄성부재(367)(385)로, 슬라이더(370)(388)를 제 3 슬라이더(370)(388)로, 커넥팅로드(377)(395)를 제 3 커넥팅로드(377)(395)로 구분하여 설명한다.25 to 30, the third
고정 베벨기어(361)는 제 4 링크(310)의 제 4 링크 회전 지지부(315)에 고정되어 제 5 링크(340)의 제 5 링크 회전 연결부(343)에 상대 회전 가능하게 연결된다. 고정 베벨기어(361)는 제 5 링크(340)의 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345) 및 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)의 중간에 배치된다.The fixed
한 쌍의 가동 베벨기어(363)(380)는 고정 베벨기어(361)와 각각 기어 연결되도록 제 5 링크(340)의 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345) 및 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)에 각각 회전 가능하게 결합된다. 가동 베벨기어(363)와 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345)의 사이에는 베어링이 개재될 수 있고, 다른 가동 베벨기어(380)와 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)의 사이에도 베어링이 개재될 수 있다. 한 쌍의 가동 베벨기어(363)(380)는 고정 베벨기어(361)를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치된다. 이들 가동 베벨기어(363)(380)의 회전 중심축은 동일 선 상에 배치될 수 있다. 고정 베벨기어(361)에 대한 제 5 링크(340)의 회전 중심축과 제 5 링크(340)에 대한 가동 베벨기어(363)(380)의 회전 중심축은 직교할 수 있다. 각 가동 베벨기어(363)(380)에는 가동 베벨기어 피봇 연결부(364)(381)가 구비된다. 각각의 가동 베벨기어 피봇 연결부(364)(381)는 가동 베벨기어(363)(380)의 회전 중심축으로부터 편심되어 위치한다. 한 쌍의 가동 베벨기어(363)(380) 중에서 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345)에 배치되는 가동 베벨기어(363)는 제 6 링크(350)의 제 6 링크 좌측 가동 베벨기어 연결부(355)와도 회전 가능하게 연결된다. 그리고 제 5 링크 우측 회전 지지부(346)에 배치되는 가동 베벨기어(380)는 제 6 링크(350)의 제 6 링크 우측 가동 베벨기어 연결부(356)와도 회전 가능하게 연결된다.The pair of
한 쌍의 가이드 레일(366)(383)은 제 6 링크 메인바디(351)의 외측면에 상호 마주하여 이격되도록 제 4 링크 관절(Jl4)의 회전 중심축과 평행하게 배치된다. 제 3 탄성부재(367)(385)는 각 가이드 레일(366)(383)을 사이에 두고 한 쌍씩 배치될 수 있다. 제 3 탄성부재(367)(385)의 설치를 위해 제 6 링크 메인바디(351)에는 가이드바(369)(386)가 설치된다. 이들 가이드바(369)(386)는 가이드 레일(366)(383)과 평행하게 배치된다. 제 3 탄성부재(367)(385)는 가이드바(369)(386)의 외주에 감기는 스프링 구조를 취할 수 있다.The pair of
각각의 제 3 슬라이더(370)(388)는 각 가이드 레일(366)(383)을 따라 직선 왕복 이동할 수 있다. 각 슬라이더(370)(388)는 가이드 레일(366)(383)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 커넥팅로드 연결부(371)(389)와, 커넥팅로드 연결부(371)(389)의 끝단에 배치디어 가이드바(369)(386)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 가압부(372)(390)를 포함한다. 각 커넥팅로드 연결부(371)(389)의 일측에는 제 3 커넥팅로드(377)(395)의 결합을 위한 슬라이더 피봇 연결부(373)(391)가 구비된다. 이러한 제 3 슬라이더(370)(388)는 리니어 가이드(375)(393)를 통해 각 가이드 레일(366)(383)에 연결되어 제 3 커넥팅로드(377)(395)의 움직임에 연동하며, 가압부(372)(390)로 제 3 탄성부재(367)(385)를 가압하여 탄성 변형시킬 수 있다.Each of the
한 쌍의 제 3 커넥팅로드(377)(395)는 제 6 링크(350)의 관통구(357)를 통과하여 가동 베벨기어(363)(380)와 제 3 슬라이더(370)(388)를 각각 연결한다. 하나의 제 3 커넥팅로드(377)는 그 일단부가 가동 베벨기어(363)에 구비되는 가동 베벨기어 피봇 연결부(364)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 제 3 슬라이더(370)의 슬라이더 피봇 연결부(373)에 회전 가능하게 연결된다. 다른 하나의 제 3 커넥팅로드(395)는 그 일단부가 가동 베벨기어(380)에 구비되는 가동 베벨기어 피봇 연결부(381)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 제 3 슬라이더(388)의 슬라이더 피봇 연결부(391)에 회전 가능하게 연결된다.The pair of third connecting
제 5 링크(340)가 제 4 링크(310)에 대해 회전하는 경우, 고정 베벨기어(361)가 정지되어 있으므로 고정 베벨기어(361)와 각각 기어 연결되어 있는 한 쌍의 가동 베벨기어(363)(380)가 고정 베벨기어(361)의 둘레를 따라 움직이면서 제 5 링크(340)에 대해 회전하게 된다. 이때, 각 가동 베벨기어(363)(380)에 연결된 제 3 커넥팅로드(377)(395)가 제 3 슬라이더(370)(388)를 당겨 제 3 슬라이더(370)(388)가 제 3 탄성부재(367)(385)를 압축시키고, 제 3 탄성부재(367)(385)의 탄성력이 제 3 슬라이더(370)(388)와 제 3 커넥팅로드(377)(395) 및 가동 베벨기어(363)(380)를 통해 제 5 링크(340)에 전달될 수 있다. 따라서 제 5 링크(340)의 회전 시 제 4 링크 관절(Jl4)에서 중력토크를 보상할 수 있다.When the
그리고 제 6 링크(350)가 제 5 링크(340)에 대해 회전하는 경우, 제 3 커넥팅로드(377)(395)가 제 3 슬라이더(370)(388)를 당겨 제 3 슬라이더(370)(388)가 제 3 탄성부재(367)(385)를 압축시키고, 제 3 탄성부재(367)(385)의 탄성력이 제 3 슬라이더(370)(388)와 제 3 커넥팅로드(377)(395) 및 가동 베벨기어(363)(380)를 통해 제 5 링크(340)에 전달될 수 있다. 따라서 제 6 링크(350)의 회전 시 제 5 링크 관절(Jl5)에서 중력토크를 보상할 수 있다.When the
제 3 중력보상유닛(360)는 도시된 구조 이외에, 제 5 링크(340)나 제 6 링크(350)의 회전에 따라 적절한 보상토크를 발생할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 예를 들어, 도면에는 제 3 중력보상유닛(360)의 가동 베벨기어(363)(380)와, 제 3 탄성부재(367)(385), 제 3 슬라이더(370)(388), 제 3 커넥팅로드(377)(395) 등이 한 쌍씩 배치되는 것으로 나타냈으나, 이들 구성 요소는 하나씩 구비될 수도 있다. 그리고 도면에는 제 3 중력보상유닛(360)이 제 4 링크 관절(Jl4) 및 제 5 링크 관절(Jl5)에서의 중력토크를 보상할 수 있는 것으로 나타냈으나, 제 4 링크 관절(Jl4)에서 보상토크를 발생하는 중력보상유닛과 제 5 링크 관절(Jl5)에서 보상토크를 발생하는 중력보상유닛이 별도로 구비될 수도 있다.The third
제 5 링크(340)와 제 6 링크(350)는 관절 브레이크유닛(400)에 의해 그 회전이 구속될 수 있다. 도 26 내지 도 28, 도 31 및 도 32에 나타낸 것과 같이, 관절 브레이크유닛(400)은 제 5 링크(340)의 제 5 링크 좌측 회전 지지부(345)에 지지되는 가동 베벨기어(363)와 결합되어 제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)의 회전을 구속할 수 있다.The rotation of the
관절 브레이크유닛(400)은 가동 베벨기어(363)와 결합되는 고정기어(401)와, 고정기어(401)와 기어 연결될 수 있는 가동기어(405) 및 가동기어(405)로부터 외측으로 돌출되는 걸림부(407)를 포함하는 스토퍼(404)와, 스토퍼(404)를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축(409)과, 스토퍼(404)의 걸림부(407)와 접촉할 수 있도록 제 6 링크(350)에 배치되는 제 6 링크 스토퍼 연결부(414)를 포함한다.The
고정기어(401)는 가동 베벨기어(363)와 결합되어 가동 베벨기어(363)와 함께 회전할 수 있다. 고정기어(401)의 외측 둘레에는 제 6 링크(350)에 대한 가동 베벨기어(363)의 회전 방향을 따라 복수의 고정기어 기어이(402)가 배치된다. 스토퍼(404)의 가동기어(405)는 고정기어(401)에 고정되는 스토퍼 지지축(409)에 지지되어 고정기어(401)에 대해 상대 이동할 수 있다. 가동기어(405)는 스토퍼 지지축(409)을 따라 슬라이드 이동함으로써 고정기어(401)와 기어 연결되거나 고정기어(401)로부터 벗어날 수 있다. 가동기어(405)의 중앙에는 스토퍼 지지축(409)이 관통하는 홀이 구비된다. 가동기어(405)의 내측 둘레에는 고정기어(401)의 고정기어 기어이(402)에 대응하는 복수의 가동기어 기어이(406)가 배치된다. 스토퍼(404)의 걸림부(407)는 가동기어(405)의 외주면으로부터 외측으로 돌출된 막대 모양으로 이루어진다. 스토퍼(404)는 탄성부재(412)에 의해 가동기어(405)가 고정기어(401)와 기어 연결되는 방향으로 탄성력을 받는다. 탄성부재(412)는 스토퍼 지지축(409)의 끝단에 구비되는 지지축 헤드부(410)에 지지되어 스토퍼(404)를 고정기어(401) 측으로 가압한다.The fixed
제 6 링크 스토퍼 연결부(414)는 스토퍼(404)의 걸림부(407)가 삽입될 수 있는 제 6 링크 걸림부 삽입홈(415)과, 걸림부(407)를 지지할 수 있는 제 6 링크 걸림부 지지부(416)를 포함한다. 제 6 링크 걸림부 삽입홈(415)과 제 6 링크 걸림부 지지부(416)는 스토퍼 지지축(409)에 대한 스토퍼(404)의 회전 방향으로 따라 이격 배치된다. 제 6 링크 걸림부 지지부(416)는 가동기어(405)가 고정기어(401)로부터 분리될 때 걸림부(407)를 지지함으로써, 스토퍼(404)를 고정기어(401)로부터 분리된 상태로 유지시킬 수 있다.The sixth link
즉, 스토퍼(404)의 걸림부(407)가 제 6 링크 스토퍼 연결부(414)의 제 6 링크 걸림부 삽입홈(415)에 삽입될 때, 고정기어(401)의 고정기어 기어이(402)와 가동기어(405)의 가동기어 기어이(406)가 치합되어 고정기어(401)와 가동기어(405)가 기어 연결된다. 이때, 가동 베벨기어(363)가 제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)에 대해 상대 회전할 수 없게 되며, 이러한 가동 베벨기어(363)의 회전 구속으로 제 4 링크(310)에 대한 제 5 링크(340)의 회전 및 제 5 링크(340)에 대한 제 6 링크(350)의 회전이 구속된다. 반면, 사용자가 스토퍼(404)를 들어올려 스토퍼(404)의 걸림부(407)를 제 6 링크 스토퍼 연결부(414)의 제 6 링크 걸림부 지지부(416)에 위치시키면 가동기어(405)가 고정기어(401)로부터 분리된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 가동 베벨기어(363)가 제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)에 대해 상대 회전할 수 있어 이러한 제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)도 회전할 수 있다.That is, when the engaging
제 5 링크(340) 및 제 6 링크(350)에 제동력을 제공하는 관절 브레이크유닛(400)은 도시된 구조 이외에, 제 5 링크(340) 또는 제 6 링크(350)의 회전을 구속할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 5 링크(340)의 회전을 구속하기 위한 관절 브레이크유닛과 제 6 링크(350)의 회전을 구속하기 위한 관절 브레이크유닛은 별도로 마련될 수 있다.The
한편, 제 4 링크 관절(Jl4)과 제 5 링크 관절(Jl5)에서는 제 3 중력보상유닛(360)의 영향으로 불가피하게 각 관절에 인가되는 중력토크의 2~5%정도의 중력보상 오차가 발생할 수 있다. 그러나 제 4 링크 관절(Jl4)과 제 5 링크 관절(Jl5)은 수동식 자세유지장치(100)의 말단에 위치해 있으므로, 중력토크의 영향이 작고 절대적인 오차 값이 미미하므로, 제 4 링크 관절(Jl4) 및 제 5 링크 관절(Jl5)에 별도의 마찰력을 제공하지 않아도 자세유지가 가능하다.On the other hand, in the fourth link joint Jl4 and the fifth link joint Jl5, a gravity compensation error of about 2 to 5% of the gravity torque applied to each joint inevitably occurs due to the influence of the third
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 중력토크의 영향을 받는 관절에서 중력보상유닛(200)(260)(360)을 이용하여 중력보상을 구현함으로써, 사용자가 작은 힘으로 쉽게 자세를 바꿀 수 있고, 사용자가 조작하는 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.As described above, the manual
또한 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)는 링크의 움직임을 구속할 수 있는 관절 브레이크유닛(130)(280)(320)(400)을 이용함으로써, 정밀하고 안전한 작업이 가능하다.Further, the manual
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치(100)에 적용된 중력보상유닛들(200)(260)(360)의 보다 구체적인 작용을 수치 해석적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, more specific actions of the
도 33을 참조하면, 제 1 중력보상유닛(200)의 경우, 제 2 링크(150)가 θ만큼 회전하면 다음과 같은 중력토크 Tg가 인가된다.Referring to FIG. 33, in the case of the first
여기에서, m은 링크의 질량, lc는 회전 중심에서 질량중심까지의 거리이다. 이때, 제 2 링크(150)의 회전에 따른 제 1 중력보상유닛(200)의 제 1 슬라이더(205)의 이동거리 s는 다음과 같다.Where m is the mass of the link, and lc is the distance from the center of rotation to the center of mass. Here, the moving distance s of the
여기에서, lck는 제 1 링크 관절(Jl1)의 중심과 제 1 커넥팅로드(212)와 제 1 링크(110)의 연결점(제 1 링크 피봇 연결부(123)) 사이의 거리, lcr는 제 1 커넥팅로드(212)의 길이, k는 제 1 탄성부재(202)의 스프링 상수, φ는 제 1 커넥팅로드(212)와 제 2 링크(150)가 이루는 각도이다. 제 1 탄성부재(202)의 압축에 따른 복원력 Fs는 제 1 탄성부재(202)의 스프링 강성에 제 1 탄성부재(202)의 압축거리를 곱하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, lck is the distance between the center of the first link joint Jl1 and the connecting point of the first connecting
여기에서, s0는 제 1 탄성부재(202)의 초기 압축거리이고, 제 1 커넥팅로드(212)에 인가되는 힘을 Fcr이라고 하면, Fcr과 Fs 사이에는 다음의 관계가 성립한다.Here, s0 is the initial compression distance of the first
또한 제 1 커넥팅로드(212)와 제 1 링크 관절(Jl1)의 중심 사이의 거리인 모멘트암 hcr은 다음과 같다.The moment arm hcr, which is the distance between the center of the
최종적으로 제 1 링크 관절(Jl1)에는 다음과 같이 제 1 커넥팅로드(212)를 통해 전달되는 힘과 모멘트 암의 곱으로 나타나는 보상토크 Tc가 발생하게 된다.Finally, a compensation torque Tc, which is a product of a force transmitted through the first connecting
따라서 제 2 링크(150)의 회전각도에 따라 제 1 중력보상유닛(200)에서 생성되는 보상토크는 4개의 설계변수 lck, k, s0, lcr에 의해 결정되며, Tc=Tg가 되도록 적절히 변수를 선정하면 제 2 링크(150)의 회전에 따라 정현파 모양으로 나타나는 중력토크를 상쇄할 수 있다.Accordingly, the compensation torque generated in the first
도 34는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크와 제 5 링크 및 제 6 링크를 간략화하여 나타낸 개념도이고, 도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 4 링크 관절에 인가되는 중력토크를 설명하기 위해 간략화한 개념도이며, 도 36은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 5 링크 관절에 인가되는 중력토크를 설명하기 위해 간략화한 개념도이다.FIG. 34 is a conceptual view illustrating a fourth link, a fifth link, and a sixth link of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention in a simplified manner, and FIG. 35 is a perspective view of the manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention. 36 is a simplified conceptual diagram for explaining the gravity torque applied to the fifth link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 36 is a conceptual diagram simplified for explaining the gravity torque applied to the fourth link joint. to be.
도 34의 (a)와 같은 롤-피치 메커니즘의 개념도에서, (b)와 같이 피치 관절(제 5 링크 관절(Jl5))이 θ6만큼 회전하고, (c)와 같이 롤 관절(제 4 링크 관절(Jl4))이 θ5만큼 회전하는 경우, 각 관절에는 다음과 같은 중력토크가 인가된다. 도 34에서는 피치 관절이 먼저 회전 후, 롤 관절이 회전한 것으로 나타냈으나, 관절의 회전 순서가 바뀌어도 최종 자세는 동일하다.In the conceptual diagram of the roll-pitch mechanism shown in Fig. 34 (a), the pitch joint (fifth link joint Jl5) rotates by? 6 as shown in (b) (J14) is rotated by? 5, the following gravity torque is applied to each joint. In FIG. 34, the pitch joint is rotated first and the roll joint is rotated. However, the final posture is the same even if the rotational order of the joints is changed.
여기에서, m56p는 롤 관절 및 피치 관절에 연결되는 링크의 무게와 가반 하중의 합이고, lc56p는 피치 관절과 무게중심 사이의 거리이다.Where m56p is the sum of the weight and the payload of the link to the roll joint and the pitch joint, and lc56p is the distance between the pitch joint and the center of gravity.
도 35 및 도 36을 참조하면, 중력토크는 중력에 의해 무게중심에 작용하는 힘과 모멘트암의 곱으로 계산할 수 있다. 따라서 롤 관절에 인가되는 중력토크는 도 35의 (a)에서 m56pg와 선분RQ'의 곱으로 계산된다. 이때 삼각형 OPQ와 OP'Q'은 합동이므로 도 35의 (b)에서 선분 OQ'의 길이는 이며, 삼각형 ORQ'에서 선분RQ'의 길이는 가 되므로, 이 도출될 수 있다. 피치 관절에 인가되는 중력토크도 같은 방법으로 계산되지만, 도 36의 (a)와 같이 롤 관절의 회전에 의해 모멘트암 계산을 위한 좌표계가 θ5만큼 회전된다는 점을 고려하여야 한다. 새로운 x'y'z' 좌표계에서 중력 m56pg는 y' 방향과 z' 방향의 두 분력으로 나타낼 수 있다. 이때, 피치 관절의 회전축이 y'에 해당하므로, y'방향의 힘인 는 피치관절의 중력토크에 영향을 주지 않는다. 도 36의 (b)는 도 36의 (a)를 E방향으로 바라본 모습이며, 피치 관절의 회전에 따른 모멘트암은 가 됨을 알 수 있다. 따라서 링크에 작용하는 중력의 z'성분과 모멘트암을 곱하면 이 도출될 수 있다.35 and 36, the gravity torque can be calculated as a product of a force acting on the center of gravity due to gravity and a moment arm. Therefore, the gravity torque applied to the roll joint is calculated as the product of m56 pg and the line segment RQ 'in Fig. 35 (a). Since the triangles OPQ and OP'Q 'are concurrent, the length of the line segment OQ' in FIG. 35 (b) , And the length of the segment RQ 'in the triangle ORQ' is As a result, Can be derived. The gravity torque applied to the pitch joint is also calculated in the same way, but it should be considered that the coordinate system for calculating the moment arm is rotated by? 5 by rotation of the roll joint as shown in Fig. 36 (a). In the new x'y'z 'coordinate system, the gravity m56pg can be represented by two components in the y' and z 'directions. At this time, since the rotation axis of the pitch joint corresponds to y ', the force in the y' direction Does not affect the gravity torque of the pitch joint. Fig. 36 (b) is a view of Fig. 36 (a) viewed in the direction E, and the moment arm due to the rotation of the pitch joint . Therefore, multiplying the moment arm by the z 'component of gravity acting on the link Can be derived.
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 중력보상유닛을 작용을 설명하기 위한 것이고, 도 38은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 중력보상유닛의 중력보상 원리를 설명하기 위해 간략화한 개념도이다.FIG. 37 is a view for explaining the operation of the third gravity compensating unit of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 38 is a view for explaining the operation of the third gravity compensating unit of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention, Is a simplified conceptual diagram for explaining the principle of gravity compensation.
도 37을 참조하면, 제 3 중력보상유닛(360)의 고정 베벨기어(361)는 고정되어 회전하지 않고, 가동 베벨기어(363)와 가동 베벨기어(380)가 고정 베벨기어(361)를 중심축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하여 롤 방향 회전이 구현된다. 제 6 링크(350)가 θ6만큼 회전한 상태에서 제 5 링크(340)가 시계방향으로 θ5만큼 회전하면, 도 38의 (a) 및 (b)와 같이 가동 베벨기어(380)는 반시계 방향으로 θ5, 가동 베벨기어(363)는 시계 방향으로 θ5만큼 회전하게 된다. 이로 인해 각 가동 베벨기어(363)(380)에서 제 3 커넥팅로드(377)(395)의 연결점(가동 베벨기어 피봇 연결부(364)(381)) 역시 θ5만큼 이동된다. 따라서 도 37의 (a)에 나타낸 제 3 중력보상유닛(360)의 A부분과, B부분에서의 각 제 3 탄성부재(367)(385)의 압축거리와 힘의 크기 및 방향이 달라진다. 앞서 구한 것과 유사하게 제 3 중력보상유닛(360)의 A부분과, B부분에서의 θ, φ, s, lm, Fcr은 각각 다음과 같이 구할 수 있다. 회전 각도는 피치 관절의 경우, 도 38의 (a) 및 (b)에서 시계방향을 양으로 하였고, 롤 관절의 경우는 도 38의 (c)와 같이 도 37의 E방향으로 바라봤을 때 시계방향을 양으로 하였다. 하첨자 i는 A부분 또는 B부분을 나타낸다.37, the fixed
따라서 제 3 중력보상유닛(360)의 A부분 및 B부분에 의한 보상토크는 다음과 같다.Therefore, the compensation torque by the A portion and the B portion of the third
피치 관절의 보상토크 Tc6는 다음과 같이 제 3 중력보상유닛(360)의 A부분 및 B부분에 의한 보상토크의 합으로 구할 수 있다.The compensation torque Tc6 of the pitch joint can be obtained as the sum of the compensation torque by the A portion and the B portion of the third
도 38의 (c)에서는 롤 방향 회전에 의해 무게중심이 좌측으로 이동하였기 때문에 롤 관절에는 반시계방향의 중력토크 Tg5가 인가된다. 롤 방향 회전은 가동 베벨기어(363)(380)의 회전에 의해 구현되고, 만약 제 3 중력보상유닛(360)이 없다면 각 가동 베벨기어(363)(380)는 중력토크 Tg5에 의해 초기상태, 즉 인 상태로 돌아가려고 할 것이다. 따라서 하나의 가동 베벨기어(380)에는 의 토크가, 다른 가동 베벨기어(363)에는 의 토크가 인가된다. 그런데 각 가동 베벨기어(363)(380)에 연결된 제 3 중력보상유닛(360)에 의해 각 가동 베벨기어(363)(380)에 연결된 제 3 커넥팅로드(377)(395)의 연결점에도 FcrA와 FcrB의 힘이 작용한다. 이 힘에 의해 각 가동 베벨기어(363)(380)에 +TcA, +TcB의 토크가 발생한다. 따라서 각 가동 베벨기어(363)(380)에 작용하는 토크는 각각 , 이 된다. 롤 방향의 자세를 유지하기 위해서는 이 두 값이 서로 같으면 된다. 즉 다음 식을 만족하면 제 3 중력보상유닛(360)에 의한 롤 방향의 자세 유지가 가능하다.38 (c), since the center of gravity has moved to the left by the roll-direction rotation, the counter-clockwise gravity torque Tg5 is applied to the roll joint. The roll direction rotation is realized by the rotation of the
또는, or,
따라서 롤 관절에 필요한 보상토크 Tc5는 다음과 같다.Therefore, the compensation torque Tc5 required for the roll joint is as follows.
설계변수 lck, k, s0, lcr을 적절히 선정하여 , 을 만족하게 되면 롤-피치 관절에서의 자세유지가 가능하다.Design variables lck, k, s0, and lcr are appropriately selected , The posture of the roll-pitch joint can be maintained.
도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치를 간략화한 개념도이다.39 is a conceptual view of a simplified manual posture maintaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 39는 제 1 링크 관절(Jl1) ~ 제 5 링크 관절(Jl5)에 대응하는 각 링크의 무게중심, 관절과 무게중심 사이의 거리, 링크 길이를 표시한 전체 시스템의 개념도이다. 제 1 링크 관절(Jl1)과 제 2 링크 관절(Jl2)에 인가되는 중력토크를 구하기 위해서는 해당 관절 이후에 달린 링크들에 의한 중력토크를 계산해야 한다. 제 3 링크 관절(Jl3)은 그 회전 중심축이 바닥면에 수직이라 회전방향으로는 중력의 영향을 받지 않으므로 중력보상이 없어도 자세 유지가 가능하다. 그러나 제 3 링크 관절(Jl3)에 중력에 의한 토크가 작용하지 않는 것은 아니다. 제 3 중력보상유닛(360)에 의해 제 4 링크 관절(Jl4)과 제 5 링크 관절(Jl5)에 인가되는 중력토크는 상쇄되었지만, 작용-반작용에 의해 제 3 중력보상유닛(360)이 중력보상장치가 Tg5, Tg6와 동일한 크기의 토크를 제 3 링크 관절(Jl3) 측으로 전달한다. 즉, 제 3 중력보상유닛(360)에 의해 중력토크는 사라지는 것이 아니라 제 4 링크(310)를 지지하는 부분으로 전달된다.FIG. 39 is a conceptual diagram of the entire system showing the center of gravity of each link corresponding to the first link joint Jl1 to the fifth link joint Jl5, the distance between the joint and the center of gravity, and the link length. In order to obtain the gravity torque applied to the first link joint Jl1 and the second link joint Jl2, the gravity torque due to the links after the joint should be calculated. Since the third link joint Jl3 is perpendicular to the bottom surface, the third link joint Jl3 is not influenced by gravity in the rotational direction, so that it is possible to maintain the posture without gravity compensation. However, the third link joint Jl3 does not have a torque due to gravity. The gravity torques applied to the fourth link joint Jl4 and the fifth link joint Jl5 by the third
도 40은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크 관절에 인가되는 중력토크를 계산하기 위해 간략화한 개념도이다. 여기에서, 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스(제 3 링크 관절바디(233))에 작용하는 토크를 Tg4로 나타낸다. 도 40의 (a)와 같이 θ4=0인 상태에서 각 질량중심에 작용하는 힘은 도 40의 (b)와 같이 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스에 작용하는 힘과 모멘트로 대체하여 표현할 수 있다. 이때 Tg4x는 롤 관절의 중력토크와 같고, Tg4y는 피치 관절의 중력토크와 m4g에 의한 토크의 합으로서 , 가 된다. 도 40의 (c)와 같이 제 3 링크 관절(Jl3)에서의 회전도 고려한 일반적인 상태에서는 회전된 좌표계에서 , 가 되며, 이를 xyz좌표계의 각 성분으로 나타내면 Tg4는 다음과 같다.40 is a conceptual diagram for simplifying the calculation of the gravity torque applied to the third link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. Here, the torque acting on the base (third link joint body 233) of the third link joint Jl3 is denoted by Tg4. As shown in FIG. 40 (a), forces acting on the centers of masses in the state of? 4 = 0 can be expressed by the forces and moments acting on the base of the third link joint Jl3 as shown in FIG. 40 (b) have. Tg4x is the gravitational torque of the roll joint, Tg4y is the sum of the gravity torque of the pitch joint and the torque due to m4g , . As shown in (c) of FIG. 40, in a general state in which rotation in the third link joint Jl3 is considered, , , And Tg4 is expressed by the following in each component of the xyz coordinate system.
제 2 링크 관절(Jl2)에 인가되는 중력토크는 제 2 링크 관절(Jl2) 이후에 연결되는 링크들에 의한 중력토크를 모두 더함으로써 구할 수 있다. 도 41은 본 발명의 일실시예에 따른 수동식 자세유지장치의 제 3 링크 관절에 인가되는 중력토크를 계산하기 위해 간략화한 개념도이다. 도 41의 (a)에서 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스에 작용하는 힘 와 토크 Tg4x, Tg4y를 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스 위의 점 S로 이동시켜 표현하면 도 41의 (b)와 같이 나타낼 수 있다. 이때 Tg4x는 제 2 링크 관절(Jl2)의 회전 중심축에 수직한 x축 방향의 토크이므로 제 2 링크 관절(Jl2)의 회전 방향 중력토크에 영향을 미치지 않고 평행 4절 링크 구조를 통해 바닥면과 연결된 베이스 링크(102) 측으로 전달된다. 또한 평행 4절 링크의 특성에 의해, 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스는 고정된 기준면 Ref3과 항상 평행을 유지하며 제 2 링크 관절(Jl2)을 중심으로 회전한다. 즉, Tg4y에 의해 제 3 링크 관절(Jl3)의 베이스가 기울어지지 않고 Tg4y 역시 평행 4절 링크 구조를 통해 바닥면과 연결된 베이스 링크(102) 측으로 전달되게 된다. 따라서 제 2 링크 관절(Jl2)의 중력토크 Tg3는 제 3 링크(220)의 자중에 의한 힘과 점 S에 작용하는 힘에 의해서만 결정되며 다음과 같다.The gravity torque applied to the second link joint Jl2 can be obtained by adding all the gravity torques due to the links connected after the second link joint Jl2. FIG. 41 is a simplified conceptual diagram for calculating the gravity torque applied to the third link joint of the manual posture maintaining apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. In Figure 41 (a), the force acting on the base of the third link joint Jl3 And the torques Tg4x and Tg4y are moved to the point S on the base of the third link joint Jl3 to be represented as shown in Figure 41 (b). At this time, since Tg4x is the torque in the x-axis direction perpendicular to the rotation center axis of the second link joint Jl2, the torque is not influenced in the rotational direction gravity torque of the second link joint Jl2, And transmitted to the connected
제 1 링크 관절(Jl1)도 제 2 링크 관절(Jl2)과 동일한 구조를 가지므로, 같은 방법으로 제 1 링크 관절(Jl1)에 인가되는 중력토크 Tg2를 다음과 같이 구할 수 있다.Since the first link joint Jl1 also has the same structure as the second link joint Jl2, the gravity torque Tg2 applied to the first link joint Jl1 can be obtained as follows.
제 1 중력보상유닛(200) 및 제 2 중력보상유닛(260)이 작용하면, 각 관절에 발생하는 보상토크는 다음과 같다.When the first
따라서 , 를 만족하도록 각 링크 관절에 대한 중력보상유닛의 설계변수를 선정하면 근사적으로 중력토크의 보상이 가능하다.therefore , The design parameters of the gravity compensation unit for each link joint are selected to compensate the gravity torque in an approximate manner.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to those described and illustrated above.
예를 들어, 도면에는 수동식 자세유지장치(100)가 복수의 링크가 복수의 링크 관절로 연결된 6자유도 구조를 갖는 것으로 나타냈으나, 수동식 자세유지장치를 구성하는 링크의 개수는 다양하게 변경될 수 있고 이에 따라 수동식 자세유지장치가 갖는 자유도 수도 다양하게 변경될 수 있다. 또한 각 링크 각각의 구조나, 링크와 링크의 연결 구조, 링크 관절에서의 중력보상을 위한 중력보상유닛의 구조, 링크의 움직임을 구속하기 위한 관절 브레이크유닛의 구조도 다양하게 변경될 수 있다.For example, although the manual
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Those skilled in the art will appreciate that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.
100 : 수동식 자세유지장치
102 : 베이스 링크
103 : 베이스 링크 하우징
104 : 베이스 링크 커버
105 : 베이스 링크 회전 지지부
110 : 제 1 링크
111 : 제 1 링크 메인바디
117 : 제 1 링크 회전 연결부
118 : 제 1 링크 마찰 접촉부
120, 11 : 제 1 링크 회전 지지부
123, 124 : 제 1 링크 피봇 연결부
130, 280, 320, 400 : 관절 브레이크유닛
131 : 제 1 링크 마찰블록
133, 285 : 가압 캠
138 : 제 1 링크 마찰블록 가압력 전달부
139, 291, 305, 332, 412 : 탄성부재
140, 292, 306 : 가동블록
143, 297 : 브레이크 레버
150 : 제 2 링크
151 : 제 2 링크 메인바디
155, 156 : 제 2 링크 회전 연결부
158, 159, 160 : 제 2 링크 메인바디 회전 지지부
162 : 제 2 링크 관절바디
163 : 제 2 링크 관절바디 회전 연결부
168 : 제 2 링크 관절바디 회전 지지부
173, 175 : 제 2 링크 관절바디 연결 프레임
177, 178 : 제 2 링크 관절바디 피봇 연결부
180, 181 : 제 2 링크 피봇 연결부
183 : 제 2 링크 마찰 접촉부
190 : 제 1 평행 링크제 1 평행 링크
195 : 제 2 평행 링크
200 : 제 1 중력보상유닛
201, 261, 366, 383 : 가이드 레일
202 : 제 1 탄성부재
205 : 제 1 슬라이더
208, 268, 373, 391 : 슬라이더 피봇 연결부
212 : 제 1 커넥팅로드
220 : 제 3 링크
221 : 제 3 링크 메인바디
225, 226, 227 : 제 3 링크 회전 연결부
229, 230, 231 : 제 3 링크 메인바디 회전 지지부
233 : 제 3 링크 관절바디
234 : 제 3 링크 관절바디 회전 연결부
239 : 제 3 링크 관절바디 연결 프레임
241 : 제 3 링크 관절바디 회전 지지부
243, 245 : 제 3 링크 관절바디 피봇 연결부
247 : 제 3 링크 마찰 접촉부
250 : 제 3 평행 링크
255 : 제 4 평행 링크
260 : 제 2 중력보상유닛
262 : 제 2 탄성부재
265 : 제 2 슬라이더
272 : 제 2 커넥팅로드
281 : 제 2 링크 마찰블록
290 : 제 2 링크 마찰블록 가압력 전달부
300 : 제 3 링크 마찰블록
304 : 제 3 링크 마찰블록 가압력 전달부
310 : 제 4 링크
311 : 제 4 링크 메인바디
313 : 제 4 링크 회전 연결부
315 : 제 4 링크 회전 지지부
321, 401 : 고정기어
324, 404 : 스토퍼
325, 405 : 가동기어
327, 407 : 걸림부
329, 409 : 스토퍼 지지축
334 : 제 4 링크 스토퍼 연결부
335 : 제 4 링크 걸림부 삽입홈
336 : 제 4 링크 걸림부 지지부
340 : 제 5 링크
341 : 제 5 링크 메인바디
343 : 제 5 링크 회전 연결부
345 : 제 5 링크 좌측 회전 지지부
346 : 제 5 링크 우측 회전 지지부
350 : 제 6 링크
351 : 제 6 링크 메인바디
352 : 제 6 링크 좌측 회전 연결부
353 : 제 6 링크 우측 회전 연결부
355 : 제 6 링크 좌측 가동 베벨기어 연결부
356 : 제 6 링크 우측 가동 베벨기어 연결부
358 : 커버 하우징
360 : 제 3 중력보상유닛
361 : 고정 베벨기어
363, 380 : 가동 베벨기어
364, 381 : 가동 베벨기어 피봇 연결부
367, 385 : 제 3 탄성부재
370, 388 : 제 3 슬라이더
377, 395 : 제 3 커넥팅로드
414 : 제 6 링크 스토퍼 연결부
415 : 제 6 링크 걸림부 지지부100: Manual posture maintaining device 102: Base link
103: base link housing 104: base link cover
105: base link rotation support part 110: first link
111: first link main body 117: first link rotation connecting portion
118: first link friction contact
120, 11: first link rotation supporting portion
123, 124: first link pivot connection part
130, 280, 320, 400: joint brake unit
131: first
138: first link friction block pressing force transmitting portion
139, 291, 305, 332, 412:
143, 297: brake lever 150: second link
151: Second link main body
155, 156: second link rotation connecting portion
158, 159, 160: Second link main body rotation support
162: second link joint body
163: second link joint body rotation connection part
168: second link joint body rotation support
173, 175: second link joint body connection frame
177, 178: second link joint body pivot connection
180, 181: second link pivot connection part 183: second link friction contact part
190: first parallel link first parallel link 195: second parallel link
200: first gravity compensation unit
201, 261, 366, 383: guide rail 202: first elastic member
205: first slider
208, 268, 373, 391: Slider pivot connection
212: first connecting rod 220: third link
221: Third link main body
225, 226, 227: a third link rotation connecting portion
229, 230, 231: the third link main body rotation supporting portion
233: Third link joint body
234: Third link joint body rotation connection
239: Third Link Joint Body Connection Frame
241: third link joint body rotation support
243, 245: Third link joint body pivot connection
247: third link friction contact 250: third parallel link
255: fourth parallel link 260: second gravity compensation unit
262: second elastic member 265: second slider
272: second connecting rod
281: second link friction block
290: second link friction block pressing force transmitting portion 300: third link friction block
304: third link friction block pressing force transmitting portion 310: fourth link
311: fourth link main body 313: fourth link rotation connecting portion
315: fourth link
324, 404:
327, 407: engaging
334: fourth link stopper connecting portion 335: fourth link receiving portion insertion groove
336: fourth link engaging portion supporting portion 340: fifth link
341: fifth link main body 343: fifth link rotation connection part
345: fifth link left rotation support
346: fifth link right rotation support part 350: sixth link
351: the sixth link main body
352: sixth link left rotation connecting portion
353: sixth link right rotation connection portion
355: sixth link left movable bevel gear connection
356: sixth link right movable bevel gear connection
358: Cover housing 360: Third gravity compensation unit
361: fixed
364, 381: movable bevel
370, 388:
414: the sixth link stopper connection portion
415: the sixth link engagement portion supporting portion
Claims (19)
상기 제 1 링크와 제 1 링크 관절로 연결되는 제 2 링크 메인바디 및 상기 제 2 링크 메인바디에 회전 가능하게 연결되는 제 2 링크 관절바디를 구비하는 제 2 링크;
상기 제 1 링크 및 상기 제 2 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 관절바디를 연결하는 제 1 평행 링크;
상기 제 1 평형 링크와 이격되도록 상기 제 1 링크 및 상기 제 2 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 관절바디 및 상기 제 1 평행 링크와 함께 4절 링크를 구성하는 제 2 평행 링크;
상기 제 2 링크 관절바디와 제 2 링크 관절로 연결되는 제 3 링크 메인바디 및 상기 제 3 링크 메인바디에 회전 가능하게 연결되는 제 3 링크 관절바디를 구비하는 제 3 링크;
상기 제 2 링크 관절바디 및 상기 제 3 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 2 링크 관절바디와 상기 제 3 링크 관절바디를 연결하는 제 3 평행 링크;
상기 제 3 평행 링크와 이격되도록 상기 제 2 링크 관절링크 및 상기 제 3 링크 관절바디에 각각 회전 가능하게 연결되어 상기 제 2 링크 관절바디와 상기 제 3 링크 관절바디 및 상기 제 3 평행 링크와 함께 4절 링크를 구성하는 제 4 평행 링크;
상기 제 1 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 2 링크에 연결되어 상기 제 2 링크에 보상토크를 가하는 제 1 중력보상유닛; 및
상기 제 2 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 3 링크에 연결되어 상기 제 3 링크에 보상토크를 가하는 제 2 중력보상유닛;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
A first link;
A second link main body connected to the first link by a first link joint and a second link joint body rotatably connected to the second link main body;
A first parallel link rotatably connected to the first link and the second link joint body, respectively, for connecting the first link and the second link joint body;
And a second link joint body rotatably connected to the first link and the second link joint body so as to be spaced apart from the first balanced link, and configured to form a four-section link together with the first link, the second link joint body, A second parallel link;
A third link main body connected to the second link joint body by a second link joint, and a third link joint body rotatably connected to the third link main body;
A third parallel link rotatably connected to the second link joint body and the third link joint body to connect the second link joint body and the third link joint body;
The second link joint body and the third link joint body are rotatably connected to the second link joint link and the third link joint body so as to be spaced apart from the third parallel link, A fourth parallel link constituting a section link;
A first gravity compensation unit coupled to the second link to apply a compensation torque to the second link to compensate for gravity torque at the first link joint; And
And a second gravity compensation unit coupled to the third link to apply a compensation torque to the third link to compensate for gravity torque at the second link joint.
상기 제 2 링크 메인바디는 내측에 공간이 마련되고, 상기 제 1 평행 링크 및 상기 제 2 평행 링크는 상기 제 2 링크 메인바디의 내측에 상호 평행하게 배치되며,
상기 제 3 링크 메인바디는 내측에 공간이 마련되고, 상기 제 3 평행 링크 및 상기 제 4 평행 링크는 상기 제 3 링크 메인바디의 내측에 상호 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second link main body is provided with an inner space, the first parallel link and the second parallel link are disposed in parallel with each other inside the second link main body,
Wherein the third link main body is provided with an inner space and the third parallel link and the fourth parallel link are disposed parallel to each other inside the third link main body.
상기 제 1 중력보상유닛은,
상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 중 어느 하나에 회전 가능하게 연결되는 제 1 커넥팅로드와,
상기 제 1 커넥팅로드가 회전 가능하게 연결되고 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크 중 다른 하나에 이동 가능하게 설치되어 상기 제 1 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 1 슬라이더와,
상기 제 1 커넥팅로드가 상기 제 1 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 1 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 1 슬라이더와 연결되는 제 1 탄성부재를 포함하고,
상기 제 2 중력보상유닛은,
상기 제 2 링크와 상기 제 3 링크 중 어느 하나에 회전 가능하게 연결되는 제 2 커넥팅로드와,
상기 제 2 커넥팅로드가 회전 가능하게 연결되고 상기 제 2 링크와 상기 제 3 링크 중 다른 하나에 이동 가능하게 설치되어 상기 제 2 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 2 슬라이더와,
상기 제 2 커넥팅로드가 상기 제 2 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 2 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 2 슬라이더와 연결되는 제 2 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first gravity compensation unit comprises:
A first connecting rod rotatably connected to any one of the first link and the second link,
A first slider that is rotatably connected to the first connecting rod and is movably installed in the other one of the first link and the second link and is interlocked with the movement of the first connecting rod,
And a first elastic member connected to the first slider so as to apply an elastic force to the first slider in a direction opposite to a direction in which the first connecting rod pulls the first slider,
Wherein the second gravity compensation unit comprises:
A second connecting rod rotatably connected to any one of the second link and the third link,
A second slider connected to the second connecting rod rotatably and movably installed in the other one of the second link and the third link and interlocked with the movement of the second connecting rod,
And a second elastic member connected to the second slider so as to apply an elastic force to the second slider in a direction opposite to a direction in which the second connecting rod pulls the second slider.
상기 제 2 링크에 지지되어 상기 제 2 링크에 대한 상기 제 3 링크의 회전을 구속시키는 관절 브레이크유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
And a joint brake unit supported by the second link and restricting rotation of the third link with respect to the second link.
상기 제 3 링크는 상기 제 2 링크에 대한 상기 제 3 링크의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형의 제 3 링크 마찰 접촉부를 포함하고,
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 제 3 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크에 가동적으로 배치되는 제 3 링크 마찰블록과,
상기 제 3 링크 마찰블록을 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 가압하는 가압력을 제공할 수 있도록 상기 제 2 링크에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과,
사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the third link includes a curved third link friction contact having a radius of curvature about a rotational center axis of the third link with respect to the second link,
Wherein the joint brake unit comprises:
A third link friction block movably disposed on the second link for frictional contact with the third link friction contact,
A pressing cam rotatably disposed on the second link so as to provide a pressing force for pressing the third link friction block toward the third link friction contact portion;
And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
상기 제 2 링크 관절바디는,
상기 제 2 링크 메인바디에 회전 가능하게 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 연결부와,
상기 제 3 링크 메인바디에 회전 가능하게 결합되는 제 2 링크 관절바디 회전 지지부와,
상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부와 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부를 연결하는 제 2 링크 관절바디 연결 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
The second link joint body may include:
A second link joint body rotation connection portion rotatably coupled to the second link main body,
A second link joint body rotation support rotatably coupled to the third link main body,
And a second link joint body connection frame connecting the second link joint body rotation connection portion and the second link joint body rotation support portion.
상기 제 2 링크 메인바디에 대한 상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부의 회전 및 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부에 대한 상기 제 3 링크 메인바디의 회전을 동시에 구속시키기 위해 상기 제 2 링크 관절바디에 지지되는 관절 브레이크유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 6,
The second link joint body rotates to the second link main body and the rotation of the third link main body to the second link joint body rotation support, And an articulated brake unit for restricting movement of the articulated body.
상기 제 2 링크는 상기 제 2 링크 메인바디에 대한 상기 제 2 링크 관절바디 회전 연결부의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖도록 상기 제 2 링크 메인바디에 구비되는 곡면형의 제 2 링크 마찰 접촉부를 구비하고,
상기 제 3 링크는 상기 제 2 링크 관절바디 회전 지지부에 대한 상기 제 3 링크 메인바디의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖도록 상기 제 3 링크 메인바디에 구비되는 곡면형의 제 3 링크 마찰 접촉부를 구비하며,
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 제 2 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크 관절바디 연결 프레임에 가동적으로 배치되는 제 2 링크 마찰블록과,
상기 제 3 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 제 2 링크 관절바디 연결 프레임에 가동적으로 배치되는 제 3 링크 마찰블록과,
상기 제 2 링크 마찰블록을 상기 제 2 링크 마찰 접촉부 측으로 가압함과 동시에 상기 제 3 링크 마찰블록을 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 가압할 수 있도록 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 제 3 링크 마찰블록 사이에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과,
사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the second link has a curved second link friction contact portion provided on the second link main body such that the second link has a radius of curvature centering on a rotation center axis of the second link joint body rotation connection portion with respect to the second link main body Respectively,
The third link has a curved third link friction contact portion provided on the third link main body such that the third link has a radius of curvature centering on the rotation center axis of the third link main body with respect to the second link joint body rotation support portion, Respectively,
Wherein the joint brake unit comprises:
A second link friction block operatively disposed in the second link articulated body connection frame for frictional contact with the second link friction contact,
A third link friction block movably disposed in the second link articulated body connection frame for frictional contact with the third link friction contact,
A second link friction block is provided between the second link friction block and the third link friction block so as to press the second link friction block toward the second link friction contact and press the third link friction block toward the third link friction contact, A pressure cam rotatably disposed on the cam surface,
And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 가압 캠에 의해 압축되어 상기 제 2 링크 마찰블록에 대해 상기 제 2 링크 마찰 접촉부 측으로 탄성력을 가하도록 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 가압 캠 사이에 배치되는 탄성부재와,
상기 가압 캠에 의해 압축되어 상기 제 3 링크 마찰블록에 대해 상기 제 3 링크 마찰 접촉부 측으로 탄성력을 가하도록 상기 제 3 링크 마찰블록과 상기 가압 캠 사이에 배치되는 또 다른 탄성부재를 더 포함하되,
상기 탄성부재들은 상기 가압 캠의 작동 각도가 0도일 때, 상기 가압 캠에 의한 탄성 변형량보다 작은 탄성 변형량으로 변형된 상태를 유지하여 상기 제 2 링크 마찰블록과 상기 제 3 링크 마찰블록에 각각 탄성력을 가하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the joint brake unit comprises:
An elastic member that is disposed between the second link friction block and the pressing cam so as to be compressed by the pressing cam and exert an elastic force toward the second link friction contact portion with respect to the second link friction block,
Further comprising another resilient member disposed between the third link friction block and the pressurizing cam so as to be compressed by the pressurizing cam and to exert an elastic force on the third link friction contact side with respect to the third link friction block,
The elastic members are deformed to an elastic deformation amount smaller than the elastic deformation amount by the pressing cam when the operating angle of the pressing cam is 0 degree so that elastic forces are applied to the second link friction block and the third link friction block, Wherein the first and second support members are connected to each other.
상기 제 1 링크가 놓이는 바닥에 대해 수직인 회전 중심축을 갖고 상기 제 3 링크 관절바디에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 3 링크 관절바디와 제 3 링크 관절로 연결되는 제 4 링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
And a fourth link connected to the third link joint body and the third link joint so as to be rotatable about the third link joint body, the fourth link having a rotation center axis perpendicular to the floor where the first link is placed, Characterized by a manual posture holding device.
상기 제 3 링크 관절바디에 대한 상기 제 4 링크의 회전을 구속시키기 위한 관절 브레이크유닛;을 더 포함하고,
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 제 3 링크 관절바디에 고정되고 상기 제 3 링크 관절바디에 대한 상기 제 4 링크의 회전 방향으로 따라 복수의 고정기어 기어이가 배치된 고정기어와,
상기 복수의 고정기어 기어이에 대응하는 복수의 가동기어 기어이를 갖는 가동기어와, 상기 가동기어로부터 외측으로 돌출되는 걸림부를 포함하고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결되거나 상기 고정기어로부터 벗어날 수 있도록 상기 고정기어에 대해 상대 이동 가능하게 배치되는 스토퍼와,
상기 제 3 링크 관절바디에 지지되어 상기 스토퍼를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축과,
상기 제 4 링크에 배치되고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결될 때 상기 걸림부가 삽입되는 제 4 링크 걸림부 삽입홈 및 상기 가동기어가 상기 고정기어로부터 분리될 때 상기 걸림부를 지지하는 제 4 링크 걸림부 지지부가 상기 스토퍼 지지축에 대한 상기 스토퍼의 회전 방향으로 따라 이격 배치되는 제 4 링크 스토퍼 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
11. The method of claim 10,
And a joint brake unit for restricting the rotation of the fourth link relative to the third link joint body,
Wherein the joint brake unit comprises:
A fixed gear fixed to the third link joint body and having a plurality of fixed gear gears disposed along the rotational direction of the fourth link with respect to the third link joint body,
A movable gear having a plurality of movable gear gears corresponding to the plurality of fixed gear gears and a locking portion projecting outwardly from the movable gear, wherein the movable gear is gear-connected to the fixed gear, A stopper disposed so as to be movable relative to the fixed gear,
A stopper supporting shaft supported by the third link joint body to support the stopper in a linear movement and in a rotatable manner,
A fourth link engaging portion insertion groove which is disposed in the fourth link and into which the engaging portion is inserted when the movable gear is gear connected with the fourth gear, And a fourth link stopper connecting portion that is spaced apart from the stopper supporting portion in the rotation direction of the stopper relative to the stopper supporting shaft.
상기 제 4 링크의 회전 중심축과 수직인 회전 중심축을 갖고 상기 제 4 링크에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 4 링크와 제 4 링크 관절로 연결되는 제 5 링크; 및
상기 제 4 링크 관절에서 중력토크를 보상하기 위해 상기 제 5 링크와 연결되어 상기 제 5 링크에 보상토크를 가하는 제 3 중력보상유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
11. The method of claim 10,
A fifth link having a rotation center axis perpendicular to a rotation center axis of the fourth link and connected to the fourth link and the fourth link so as to be rotatable about the fourth link; And
And a third gravity compensation unit coupled to the fifth link to apply a compensation torque to the fifth link to compensate gravity torque at the fourth link joint.
상기 제 3 중력보상유닛은,
상기 제 4 링크에 고정되는 고정 베벨기어와,
상기 고정 베벨기어와 기어 연결되도록 상기 제 5 링크에 회전 가능하게 결합되는 가동 베벨기어와,
일단이 상기 가동 베벨기어의 회전 중심축과 편심되도록 상기 가동 베벨기어에 회전 가능하게 연결되는 제 3 커넥팅 로드와,
상기 제 3 커넥팅로드의 타단이 회전 가능하게 연결되고 상기 제 5 링크에 상대 이동 가능하게 연결되어 상기 제 3 커넥팅로드의 움직임에 연동하는 제 3 슬라이더와,
상기 제 3 커넥팅로드가 상기 제 3 슬라이더를 당기는 방향과 반대 방향으로 상기 제 3 슬라이더에 탄성력을 가하도록 상기 제 3 슬라이더와 연결되는 제 3 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the third gravity compensation unit comprises:
A fixed bevel gear fixed to the fourth link,
A movable bevel gear rotatably coupled to the fifth link so as to be connected to the fixed bevel gear,
A third connecting rod rotatably connected to the movable bevel gear such that one end thereof is eccentric with the rotational center axis of the movable bevel gear,
A third slider coupled to the fifth link for relative movement with the other end of the third connecting rod, the third slider interlocked with the movement of the third connecting rod,
And a third elastic member connected to the third slider so as to apply an elastic force to the third slider in a direction opposite to a direction in which the third connecting rod pulls the third slider.
상기 가동 베벨기어의 회전 중심축과 동일한 회전 중심축을 갖고 상기 제 5 링크 및 상기 가동 베벨기어에 대해 회전할 수 있도록 상기 제 5 링크와 제 5 링크 관절로 연결되고, 상기 제 3 슬라이더가 이동 가능하게 배치되는 제 6 링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
14. The method of claim 13,
The second link is connected to the fifth link and the fifth link joint so as to be rotatable with respect to the fifth link and the movable bevel gear with the same rotation center axis as the rotation center axis of the movable bevel gear, And a sixth link disposed on the second link.
상기 제 3 중력보상유닛은,
상기 가동 베벨기어가 상기 고정 베벨기어와 각각 기어 연결되어 상호 마주하도록 한 쌍 구비되고,
상기 제 3 커넥팅 로드와, 상기 제 3 슬라이더와, 상기 제 3 탄성부재가 상기 한 쌍의 가동 베벨기어에 대응하도록 각각 한 쌍씩 구비되는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the third gravity compensation unit comprises:
Wherein the movable bevel gear is gear-connected to the fixed bevel gear,
Wherein the third connecting rod, the third slider, and the third elastic member are provided in pairs each corresponding to the pair of movable bevel gears.
상기 제 4 링크에 대한 상기 제 5 링크의 회전 및 상기 제 5 링크에 대한 상기 제 6 링크의 회전을 동시에 구속시키기 위한 관절 브레이크유닛;을 더 포함하고,
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 가동 베벨기어에 고정되고 상기 제 5 링크에 대한 상기 제 6 링크의 회전 방향으로 따라 복수의 고정기어 기어이가 배치된 고정기어와,
상기 복수의 고정기어 기어이에 대응하는 복수의 가동기어 기어이를 갖는 가동기어와, 상기 가동기어로부터 외측으로 돌출되는 걸림부를 포함하고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결되거나 상기 고정기어로부터 벗어날 수 있도록 상기 고정기어에 대해 상대 이동 가능하게 배치되는 스토퍼와,
상기 가동 베벨기어에 지지되어 상기 스토퍼를 직선 이동 및 회전 가능하게 지지하는 스토퍼 지지축과,
상기 제 6 링크에 배치되고, 상기 가동기어가 상기 고정기어와 기어 연결될 때 상기 걸림부가 삽입되는 제 6 링크 걸림부 삽입홈 및 상기 가동기어가 상기 고정기어로부터 분리될 때 상기 걸림부를 지지하는 제 6 링크 걸림부 지지부가 상기 스토퍼 지지축에 대한 상기 스토퍼의 회전 방향으로 따라 이격 배치되는 제 6 링크 스토퍼 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
15. The method of claim 14,
And a joint brake unit for simultaneously restraining rotation of the fifth link relative to the fourth link and rotation of the sixth link relative to the fifth link,
Wherein the joint brake unit comprises:
A fixed gear fixed to the movable bevel gear and having a plurality of fixed gear gears arranged along a rotating direction of the sixth link with respect to the fifth link,
A movable gear having a plurality of movable gear gears corresponding to the plurality of fixed gear gears and a locking portion projecting outwardly from the movable gear, wherein the movable gear is gear-connected to the fixed gear, A stopper disposed so as to be movable relative to the fixed gear,
A stopper supporting shaft supported by the movable bevel gear to support the stopper in a linear movement and rotatable manner,
A sixth link engaging portion inserting groove which is disposed in the sixth link and into which the engaging portion is inserted when the movable gear is gear-connected to the sixth gear, and a sixth link engaging portion inserting groove, And a sixth link stopper engagement portion in which the link engagement portion support portion is spaced apart from the stopper support shaft in the rotation direction of the stopper relative to the stopper support shaft.
상기 제 1 링크가 상기 제 2 링크의 회전 중심축과 수직인 회전 중심축을 갖고 회전할 수 있도록 연결되는 베이스 링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
The method according to claim 1,
Further comprising: a base link coupled to the first link such that the first link can rotate with a rotational center axis perpendicular to the rotational center axis of the second link.
상기 베이스 링크에 대한 상기 제 1 링크의 회전을 구속시키기 위해 상기 베이스 링크에 지지되는 관절 브레이크유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.
18. The method of claim 17,
Further comprising: a joint brake unit supported on the base link to restrain rotation of the first link relative to the base link.
상기 제 1 링크는 상기 베이스 링크에 대한 상기 제 1 링크의 회전 중심축을 중심으로 하는 곡률 반경을 갖는 곡면형의 제 1 링크 마찰 접촉부를 포함하고,
상기 관절 브레이크유닛은,
상기 제 1 링크 마찰 접촉부에 마찰 접촉할 수 있도록 상기 베이스 링크에 가동적으로 배치되는 제 1 링크 마찰블록과,
상기 제 1 링크 마찰블록을 상기 제 1 링크 마찰 접촉부 측으로 가압하는 가압력을 제공할 수 있도록 상기 베이스 링크에 회전 가능하게 배치되는 가압 캠과,
사용자가 조작할 수 있도록 상기 가압 캠과 연결되는 브레이크 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동식 자세유지장치.19. The method of claim 18,
Wherein the first link includes a curved first link friction contact having a radius of curvature about a rotational center axis of the first link relative to the base link,
Wherein the joint brake unit comprises:
A first link friction block movably disposed on the base link for frictional contact with the first link friction contact,
A pressing cam rotatably disposed on the base link so as to provide a pressing force for pressing the first link friction block toward the first link friction contact,
And a brake lever connected to the pressure cam so as to be operated by a user.
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