KR20180130028A - A haptic-type robot control device for controlling the operation of the articulated robot arm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 햅틱형 로봇 조종장치의 자체 무게로 인한 중력 부하를 상쇄시켜 기구물의 크기와 무게를 줄일 수 있는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치에 관한 것이다. [0001] The present invention relates to a haptic-type robot manipulator for manipulating the operation of a jointed-arm robot arm, and more particularly, to a haptic-type robot manipulator for canceling gravity load due to its own weight, The present invention relates to a haptic-type robot manipulator for manipulating an operation of a multi-joint robot arm having a plurality of joints.
최근 인간의 생활환경을 편리하게 하거나, 산업현장에서의 작업을 보조하기 위한 다양한 다관절 로봇이 개발되고 있고, 최근에는 이러한 다관절 로봇의 동작을 제어하는 조종장치로서 다관절 구조로 이뤄진 외골격 로봇팔 형태의 조종장치가 개발되고 있다. Recently, a variety of articulated robots have been developed for facilitating the living environment of human beings or assisting the work in the industrial field. In recent years, as a manipulator for controlling the operation of such articulated robots, an exoskeletal robot arm Type control devices are being developed.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 조종장치는 조종을 하고자 하는 대상 다관절 로봇과 동일한 관절 구조를 갖도록 복수의 링크(10, 10A, 10B, 10C, 10D)가 조인트(20, 20A, 20B, 20C, 20D)를 통해 연결된 구조로 구성되어 조종자의 팔에 장착할 수 있도록 구성된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the steering apparatus includes a plurality of
한편, 상기 조종장치를 구성하는 링크 중 최말단부 링크(10A)에는 조종자가 손으로 조작할 수 있는 조이스틱(도면번호 미표시)이 구비되어 다관절 로봇의 단부에 구비된 그리퍼 등의 조작부를 조작할 수 있게 된다. On the other hand, among the links constituting the steering apparatus, a joystick (not shown) capable of being manually operated by the operator is provided on the
따라서, 상기 조종장치를 팔에 장착한 조종자는 자유롭게 팔을 움직일 수 있고, 이러한 조종자의 팔 움직임에 따라 각 조인트(20, 20A, 20B, 20C, 20D)에서 감지된 회전량에 대응하여 대상 다관절 로봇암의 각 조인트가 회전함에 따라 조종장치와 대상 다관절 로봇암이 동기되어 움직이게 된다. Accordingly, the manipulator equipped with the control device on the arm can freely move his / her arms, and according to the amount of rotation sensed by each
그러나, 상기 조종장치는 자체 무게와 조종자의 팔 무게를 견디기 위해서 각 조인트(20, 20A, 20B, 20C, 20D)에 용량이 크고 크기가 큰 모터와 감속기를 사용해야 하고, 이로 인하여 조종장치 전체의 무게를 증가시킴은 물론 제조비용을 상승시키는 요인으로 작용하고 있다. 또한, 사람의 팔이 조종장치에 구속이 되어 조종자에게 불편함을 줄 수 있다.However, in order to withstand the own weight and the arm weight of the operator, the control apparatus must use a motor and a reducer having a large capacity and a large capacity in each of the
따라서, 사람의 팔을 조종장치에 구속하지 않으면서 전체적인 조종장치의 크기를 소형화하면서 제조비용을 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a technique capable of reducing the size of the overall control device while reducing the manufacturing cost without restraining the human's arm to the control device.
따라서, 전체적인 조종장치의 크기를 소형화하면서 제조비용을 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a technique capable of reducing the manufacturing cost while reducing the size of the overall control device.
PCT 공개공보 제2015/0058249호(2015년 4월 30일)PCT Publication No. 2015/0058249 (April 30, 2015)
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 햅틱형 로봇 조종장치의 자체 무게로 인한 중력 부하를 상쇄시켜 기구물의 크기와 무게를 줄일 수 있는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems in the prior art, and to provide a haptic- And a haptic-type robot manipulator.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치는, 다관절 로봇암의 위치 및 방향을 조종하기 위하여 복수의 조인트부 및 복수의 링크부를 포함하여 구성된 조종암의 단부측에 일단이 연결된 와이어; 및 상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 상기 와이어의 타단을 연결하는 장력 조절기;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating an operation of a jointed-arm robot arm including a plurality of joint units and a plurality of link units for manipulating a position and a direction of a jointed- A wire having one end connected to the end side of the constructed pilot rock; And a tension regulator for connecting the other end of the wire so that the tension of the wire is maintained at a constant level.
바람직하게, 상기 조종암은, 소정 위치에 고정되는 고정부; 제1조인트부를 개재해서 상기 고정부와 연결된 제1링크부; 제2조인트부를 개재해서 상기 제1링크부와 연결된 제2링크부; 제3조인트부를 개재해서 상기 제2링크부와 연결된 핸들부;를 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the pilot rock is fixed at a predetermined position; A first link portion connected to the fixing portion via a first joint portion; A second link portion connected to the first link portion via a second joint portion; And a handle portion connected to the second link portion via the third joint portion.
바람직하게, 상기 와이어의 일단은 상기 제3조인트부에 근접한 상기 제2링크부의 단부에 연결될 수 있다. Preferably, one end of the wire may be connected to an end of the second link portion adjacent to the third joint portion.
바람직하게, 상기 제1조인트부는 yaw 방향 회전이 가능하도록 구성되고, 상기 제2조인트부 및 제3조인트부는 pitch 방향 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. Preferably, the first joint portion is configured to be rotatable in the yaw direction, and the second joint portion and the third joint portion may be configured to be rotatable in the pitch direction.
바람직하게, 상기 핸들부는, 상기 제3조인트부에서 pitch 방향 회전이 가능한 제1 L자형 핸들프레임; 상기 제1 L자형 핸들프레임의 단부에서 roll 방향 회전이 가능한 제2 L자형 핸들프레임; 상기 제2 L자형 핸들프레임의 단부에서 yaw 방향 회전이 가능한 제3 L자형 핸들프레임; 상기 제3 L자형 핸들프레임의 단부에 구비된 조이스틱;을 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the handle portion includes: a first L-shaped handle frame rotatable in the pitch direction in the third joint portion; A second L-shaped handle frame rotatable in a roll direction at an end of the first L-shaped handle frame; A third L-shaped handle frame rotatable in a yaw direction at an end of the second L-shaped handle frame; And a joystick provided at an end of the third L-shaped handle frame.
바람직하게, 상기 조이스틱의 하부에는 조종자의 손날부분을 받치기 위한 받침부가 형성될 수 있다. Preferably, a support portion for supporting the handgrip portion of the manipulator may be formed under the joystick.
바람직하게, 상기 장력 조절기는, 일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 타단이 감기거나 풀려짐에 따라 상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지하도록 구성될 수 있다. Preferably, the tension regulator is fixed at one point so that the tension of the wire can be maintained at a constant level as the other end of the wire is wound or unwound.
바람직하게, 상기 장력 조절기는, 상기 와이어가 권취 또는 권출되는 풀리; 상기 풀리에 회전력을 제공하는 모터; 상기 풀리가 회전이 가능하거나 회전이 방지되도록 하는 전자 클러치 브레이크;를 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the tension regulator comprises: a pulley on which the wire is wound or unwound; A motor for providing a rotational force to the pulley; And an electromagnetic clutch brake for allowing the pulley to rotate or to prevent rotation of the pulley.
바람직하게, 상기 모터는, 적어도 상기 조종암의 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공할 수 있다. Preferably, the motor may provide rotational force to the pulley to compensate for at least gravity due to the weight of the pilot rock.
바람직하게, 상기 모터는, 상기 조종암의 무게와 조종자의 팔 무게를 합산한 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공할 수 있다. Preferably, the motor may provide rotational force to the pulley to compensate for gravity due to the weight of the pilot's arm plus the weight of the driver's arm.
바람직하게, 상기 전자 클러치 브레이크는, 전원 ON 시 상기 풀리의 회전이 가능하도록 작동하고, 전원 OFF 시 상기 풀리의 회전이 방지되도록 작동할 수 있다. Preferably, the electromagnetic clutch brake is operable to enable rotation of the pulley upon power-on, and to prevent rotation of the pulley upon power-off.
바람직하게, 상기 와이어의 중간 부분이 감겨져 방향이 전환되도록 하는 방향전환 풀리;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the wire may further include a direction switching pulley for winding the intermediate portion of the wire so as to change the direction.
바람직하게, 상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치될 수 있다. Preferably, the deflection pulley can be fixedly positioned at one point.
바람직하게, 상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치된 탄성변형수단의 단부에 구비될 수 있다. Preferably, the deflection pulley may be provided at an end of the elastic deformation means fixedly positioned at one point.
바람직하게, 일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 일부분이 통과하도록 구성되어 상기 와이어에 작용하는 장력을 검출하기 위한 장력센서;를 더 포함하여 구성되며, 상기 장력 조절기는 상기 장력센서에서 검출된 장력에 근거하여 상기 와이어의 장력을 조절할 수 있다. And a tension sensor for detecting a tension acting on the wire so that a part of the wire is fixedly positioned at one point and a part of the wire is passed through the tension sensor, The tension of the wire can be adjusted.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치는, 다관절 로봇암의 위치 및 방향을 조종하기 위하여 복수의 조인트부 및 복수의 링크부를 포함하여 구성된 조종암에 구비된 햅틱형 로봇 조종장치로서, 상기 조종암의 단부측에 일단이 연결된 와이어; 및 상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 상기 와이어의 타단을 연결하는 장력 조절기;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating an operation of a jointed-arm robot arm including a plurality of joint units and a plurality of link units for manipulating a position and a direction of a jointed- 1. A haptic-type robot manipulator provided in a configured pilot rock, comprising: a wire having one end connected to an end of the pilot arm; And a tension regulator for connecting the other end of the wire so that the tension of the wire is maintained at a constant level.
바람직하게, 상기 와이어의 일단은 상기 조종암의 단부에 연결될 수 있다. Preferably, one end of the wire may be connected to the end of the pilot rock.
바람직하게, 상기 조종암은 조이스틱을 포함하여 구성되되, 상기 조이스틱은 조종자가 손으로 잡고 움직이거나 버튼을 눌러 조작할 수 있도록 구성되고, 상기 조이스틱의 하부에는 조종자의 손날부분을 받치기 위한 받침부가 형성될 수 있다. Preferably, the control rocker comprises a joystick, wherein the joystick is configured to be able to be operated by the operator by holding it with his / her hand or by pressing a button, and a support portion for supporting the handgrip portion of the controller is formed below the joystick .
바람직하게, 상기 장력 조절기는, 상기 와이어가 권취 또는 권출되는 풀리; 상기 풀리에 회전력을 제공하는 모터; 상기 풀리가 회전이 가능하거나 회전이 방지되도록 하는 전자 클러치 브레이크;를 포함하여 구성될 수 있다. Preferably, the tension regulator comprises: a pulley on which the wire is wound or unwound; A motor for providing a rotational force to the pulley; And an electromagnetic clutch brake for allowing the pulley to rotate or to prevent rotation of the pulley.
바람직하게, 상기 모터는, 상기 조종암의 무게와 조종자의 팔 무게를 합산한 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공할 수 있다. Preferably, the motor may provide rotational force to the pulley to compensate for gravity due to the weight of the pilot's arm plus the weight of the driver's arm.
바람직하게, 상기 전자 클러치 브레이크는, 전원 ON 시 상기 풀리의 회전이 가능하도록 작동하고, 전원 OFF 시 상기 풀리의 회전이 방지되도록 작동할 수 있다. Preferably, the electromagnetic clutch brake is operable to enable rotation of the pulley upon power-on, and to prevent rotation of the pulley upon power-off.
바람직하게, 상기 와이어의 중간 부분이 감겨져 방향이 전환되도록 하는 방향전환 풀리;를 더 포함하여 구성되며, 상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치된 탄성변형수단의 단부에 구비될 수 있다. Preferably, the direction changing pulley further comprises a direction changing pulley for changing the direction of the wire by winding the intermediate portion of the wire. The direction changing pulley may be provided at an end of the elastic deformation means fixed at one point.
바람직하게, 일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 일 부분이 통과하도록 구성되어 상기 와이어에 작용하는 장력을 검출하기 위한 장력센서;를 더 포함하여 구성되며, 상기 장력 조절기는 상기 장력센서에서 검출된 장력에 근거하여 상기 와이어의 장력을 조절할 수 있다. And a tension sensor for detecting a tension acting on the wire so as to pass through a part of the wire fixedly positioned at one point of the wire, The tension of the wire can be adjusted.
상술한 바와 같은 본 발명은, 햅틱형 로봇 조종장치의 자체 무게로 인한 중력 부하를 상쇄시켜 기구물의 크기와 무게를 줄일 수 있는 이점이 있다. The present invention as described above is advantageous in that the gravity load due to the own weight of the haptic-type robot manipulator is canceled and the size and weight of the mechanism can be reduced.
구체적으로, 햅틱형 로봇 조종장치를 조종자가 사용할 때 발생하는 조종장치 자체 무게와 조종자의 팔 무게로 인한 중력부하를 와이어로 당겨 보상해 줌으로써 각 조인트에 구비된 액추에이터에 가해지는 중력부하를 줄여 기존의 용량이 크고 크기가 큰 조인트 부분을 용량이 작고 크기가 작은 조인트로 구성할 수 있어 전체적인 조종장치의 크기를 줄임은 물론 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있는 이점이 있다. Specifically, the gravity load applied to the actuators provided in each joint is reduced by compensating the gravity load due to the weight of the pilot and the gravity load due to the arm weight of the pilot generated when the pilot uses the haptic-type robot manipulator, A large capacity and a large joint portion can be constituted by a joint having a small capacity and a small size, thereby reducing the size of the overall control device and drastically lowering the manufacturing cost.
도 1은 종래의 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 종래의 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치의 사진이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치를 구성하는 장력조절유닛의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치를 도시한 사시도이다. 1 is a schematic view showing a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating the operation of a conventional articulated robot arm.
2 is a photograph of a haptic-type robot manipulator for manipulating the operation of a conventional articulated robot arm.
3 is a perspective view illustrating a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating the operation of the articulated robot arm according to the first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a tension adjusting unit constituting a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating the operation of the articulated robot arm according to the first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating an operation of a jointed-arm robot arm according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.The present invention may be embodied in many other forms without departing from its spirit or essential characteristics. Accordingly, the embodiments of the present invention are to be considered in all respects as merely illustrative and not restrictive.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, components, or combinations of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 제1실시예에 따른 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조종암(100), 와이어(200), 장력 조절기(300), 방향전환 풀리(400) 및 장력센서(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 3, the haptic-type robot manipulating apparatus for manipulating the operation of the articulated robot arm according to the first embodiment of the present invention includes a
한편, 상기 햅틱형 로봇 조종장치는, 수직기둥(10) 및 상기 수직기둥(10)의 상단에서 수평하게 연장된 수평기둥(20)으로 구성된 베이스에 설치될 수 있으며, 이외에도 벽면이나 천장 등과 같이 위치가 고정되어 있는 다양한 종류의 베이스에 설치될 수 있다. The haptic-type robot manipulating apparatus may be installed on a base composed of a
상기 조종암(100)은 다관절 로봇암의 위치 및 방향을 조종하기 위하여 복수의 조인트부(121, 122, 123) 및 복수의 링크부(111, 112)를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 조종 대상인 다관절 로봇암의 자유도와 동일한 자유도를 갖도록 구성될 수 있다. The
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조종암(100)은 상기 수직기둥(10)의 중간 일 지점에 일부분이 고정되어 연장된 형태로 설치될 수 있다. For example, as shown in FIG. 3, the
구체적으로, 상기 조종암(100)은 고정부(110), 제1링크부(111), 제2링크부(112), 핸들부(113), 제1조인트부(121), 제2조인트부(122), 제3조인트부(123)를 포함하여 구성될 수 있다. Specifically, the
상기 고정부(110)는 상기 수직기둥(10)의 중간 일 지점에 고정되도록 설치된다. The fixing
상기 제1링크부(111)는 상기 제1조인트부(121)를 개재해서 상기 고정부(110)와 연결되며, 상기 고정부(110)에 대해 yaw 방향으로 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. The
상기 제2링크부(112)는 상기 제2조인트부(122)를 개재해서 상기 제1링크부(111)와 연결되며, 상기 제1링크부(111)에 대해 pitch 방향으로 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. The
상기 핸들부(113)는 제3조인트부(123)를 개재해서 상기 제2링크부(112)와 연결되며, 상기 제2링크부(112)에 대해 pitch 방향으로 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. The
한편, 상기 핸들부(113)는, 제1 L자형 핸들프레임(113a), 제2 L자형 핸들프레임(113b), 제3 L자형 핸들프레임(113c) 및 조이스틱(113d)을 포함하여 구성될 수 있다. The
구체적으로, 상기 제1 L자형 핸들프레임(113a)은 상기 제3조인트부(123)에서 pitch 방향 회전이 가능하도록 구성되며, 예를 들어, 상기 제3조인트부(123)에서 하측 roll 방향으로 연장된 후 pitch 방향으로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. Specifically, the first L-shaped
상기 제2 L자형 핸들프레임(113b)은 상기 제1 L자형 핸들프레임(113a)의 단부에서 roll 방향 회전이 가능하도록 구성되며, 예를 들어, 상기 제1 L자형 핸들프레임(113a)의 단부에서 전방측 yaw 방향으로 연장된 후 상측 roll 방향으로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. The second L-shaped
상기 제3 L자형 핸들프레임(113c)은, 상기 제2 L자형 핸들프레임(113b)의 단부에서 yaw 방향 회전이 가능하도록 구성되며, 예를 들어, 상기 제2 L자형 핸들프레임(113b)의 단부에서 하측 roll 방향으로 연장된 후 후방측 yaw 방향으로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. The third L-shaped
상기 제1 L자형 핸들프레임(113a), 제2 L자형 핸들프레임(113b), 제3 L자형 핸들프레임(113c)은 서로 간섭이 발생하지 않도록 형성되어 상기 조이스틱(113d)이 3자유도를 가질 수 있도록 한다. The first L-shaped
상기 조이스틱(113d)은 상기 제3 L자형 핸들프레임(113c)의 단부 상측에 구비되어 조종자가 손으로 잡고 움직이거나 버튼을 눌러 조작할 수 있도록 구성되며, 상기 조이스틱(113d)의 하부에는 조종자의 손날부분을 받치기 위한 받침부(113d-1)가 형성되어 조종자가 손을 올려 놓을 수 있도록 구성된다. The
따라서, 조종자는 자신의 팔에 힘을 주지 않고 상기 받침부(113d-1)에 손을 걸쳐놓은 상태로 조종을 할 수 있으며, 이를 다른 관점으로 이해해 보면, 상기 받침부(113d-1)에 의해 조종자의 팔의 무게가 지지되는 것으로 볼 수 있다. Accordingly, the operator can steer his / her hand with his / her hands on the receiving
상기 와이어(200)는 상기 조종암(100)의 무게로 인한 중력 또는 상기 조종암(100)과 조종자의 팔의 합산 무게로 인한 중력을 보상하기 위해 상기 조종암(100)을 상방으로 당겨 견인하기 위한 수단이다. The
상기 와이어(200)의 일단은 상기 제3조인트부(123)에 근접한 상기 제2링크부(112)의 단부에 연결되고, 상기 와이어(200)의 타단은 장력 조절기(300)에 연결된다. One end of the
상기 장력 조절기(300)는 상기 와이어(200)의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 상기 와이어(200)의 타단을 연결하게 된다. The
한편, 상기 수평기둥(20)의 단부에는 와이어(200)의 방향을 전환하기 위한 방향전환 풀리(400)가 구비될 수 있으며, 상기 방향전환 풀리(400)에 상기 와이어(200)의 중간 부분이 감겨져 장력 조절기(300) 측을 향하여 방향이 전환될 수 있다. A
여기서, 도 5에 도시된 제2실시예의 경우와 같이, 상기 방향전환 풀리(400)가 탄성변형수단(500)을 통해 상기 수평기둥(20)의 단부에 설치된 경우에는, 상기 와이어(200)의 방향전환을 함은 물론 조종자가 상기 조이스틱(113d)을 좌우 방향으로 조작하는 경우에 상기 탄성변형수단(500)이 탄성변형되어 유연성을 줄 수 있어 부드러운 조작이 가능하게 된다. 5, when the diverting
한편, 상기 방향전환 풀리(400)와 상기 탄성변형수단(500)이 없이 상기 장력 조절기(300)를 상기 수평기둥(20)의 단부에 바로 설치할 수도 있고, 상기 수평기둥(20)의 단부에 탄성변형수단(500)을 통해 상기 장력 조절기(300)가 설치되도록 할 수도 있음은 물론이다. 그리고, 상기 방향전환 풀리(400)는 2개 이상 설치되어 상기 와이어(200)의 경로를 다양하게 조절할 수도 있다. The
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 장력 조절기(300)는 상기 수직기둥(10)의 상부 일 지점에 고정되도록 설치되는 것이 바람직하며, 상기 와이어(200)의 타단이 감기거나 풀려짐에 따라 상기 와이어(200)의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 하여 상기 조종암(100)의 무게로 인한 중력 또는 상기 조종암(100)과 조종자의 팔의 합산 무게로 인한 중력이 보상될 수 있도록 중력보상력을 제공하는 수단으로 볼 수 있다. 3, it is preferable that the
이를 다른 관점에서 이해해 보면, 상기 장력 조절기(300)는 소정의 힘으로 상기 와이어(200)를 지속적으로 당기도록 동작하며, 예를 들어, 조종자가 조이스틱(113d)을 하방으로 이동시키면 조이스틱(113d)의 하방 이동량에 대응하여 와이어(200)가 풀리도록 하여 와이어(200)의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 하고, 조종자가 조이스틱(113d)을 상방으로 이동시키면 조이스틱(113d)의 상방 이동량에 대응하여 와이어(200)가 감기도록 하여 와이어(200)의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 하는 것이다. The
구체적으로, 상기 장력 조절기(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 와이어(200)가 권취 또는 권출되는 풀리(310), 상기 풀리(310)에 회전력을 제공하는 모터(320) 및 상기 풀리(310)가 회전이 가능하거나 회전이 방지되도록 하는 전자 클러치 브레이크(330)를 포함하여 구성될 수 있다. 4, the
예를 들어, 상기 모터(320)에 소정의 전원이 인가됨에 따라 일정의 회전력이 발생하게 되고, 이러한 회전력이 상기 풀리(310)의 회전축에 전달됨에 따라 상기 와이어(200)를 지속적으로 당기는 힘으로 작용할 수 있다. For example, when a predetermined power is applied to the
상기 모터(320)는 최소한 상기 조종암(100)의 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리(310)에 회전력을 제공하며, 바람직하게는, 상기 조종암(100)의 무게와 조종자의 팔 무게를 합산한 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리(310)에 회전력을 제공하는 것이 가장 바람직하다. The
상기 전자 클러치 브레이크(330)는 상기 풀리(310)의 회전축과 연결되도록 구성되며, 전원 ON 시 회전이 가능한 상태가 되어 상기 풀리(310)의 회전이 가능하도록 작동하고, 전원 OFF 시 브레이크가 작동되어 회전할 수 없는 상태가 되어 상기 풀리(310)의 회전이 방지되도록 작동한다. The electromagnetic
이는, 상기 조종암(100)을 사용하지 않는 경우에, 상기 모터(320)에 전원이 차단되어 중력에 의해 상기 조종암(100)이 아래로 쳐져 바닥 등에 부딪혀 파손되는 것을 방지하기 위함이다. This is to prevent the power supply to the
한편, 상기 수평기둥(20)에는 장력센서(600)가 고정위치되도록 구비될 수 있으며, 장력센서(600)는 상기 방향전환 풀리(400)와 상기 장력 조절기(300)의 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. The
상기 장력센서(600)는 상기 와이어(200)의 일부분이 통과하도록 구성되어 상기 와이어(200)에 작용하는 장력을 검출하게 되며, 예를 들어, 한 쌍의 고정풀리(3개 풀리 중 외측 2개)와 상기 한 쌍의 고정풀리 사이에 구비되어 상기 와이어(200)의 장력에 따라 도 3의 상하 방향으로 유동이 가능한 유동풀리(3개 풀리 중 중앙 1개)로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 유동풀리가 와이어(200)의 장력에 대응하여 유동함에 따라 유동량에 근거한 장력의 검출이 가능하다. 상술한 바와 같은 장력센서(600)는 기존의 장력을 검출하기 위한 장력센서로 구성될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. The
본 실시예의 햅틱형 로봇 조종장치를 이용하여 다관절 로봇암을 조종하기 이전에, 조종자는 상기 조이스틱(113d)의 받침부(113d-1)에 손을 올려놓은 상태에서 상기 장력센서(600)를 통해 상기 조종암(100)과 상기 조종자의 팔의 합산 무게에 대응하는 장력을 측정한 후 장력 조절기(300)를 구성하는 모터(320)의 회전력을 설정함에 따라 조종자 자신의 팔 무게에 최적화된 중력보상을 받을 수 있게 된다. Before the manipulator of the articulated robot arm is manipulated using the haptic-type robot manipulator of the present embodiment, the manipulator controls the
즉, 조종자의 팔 무게가 기준치보다 무거워 상기 장력센서(600)에서 측정된 장력이 기준치보다 높게 검출된 경우에는 모터(320)의 회전력이 높아지도록 모터(320) 토크 오프셋을 기준치보다 큰 값으로 설정하고, 조종자의 팔 무게가 기준치보다 가벼워 상기 장력센서(600)에서 측정된 장력이 기준치보다 낮게 검출된 경우에는 모터(320)의 회전력이 낮아지도록 모터(320) 토크 오프셋을 기준치보다 작은 값으로 설정하는 것이다. That is, when the arm weight of the driver is larger than the reference value and the tension measured by the
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many other obvious modifications can be made therein without departing from the scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims to cover many such variations.
100:조종암
110:고정부
111:제1링크부
112:제2링크부
113:핸들부
113a:제1 L자형 핸들프레임
113b:제2 L자형 핸들프레임
113c:제3 L자형 핸들프레임
113d:조이스틱
113d-1:받침부
121:제1조인트부
122:제2조인트부
123:제3조인트부
200:와이어
300:장력 조절기
310:풀리
320:모터
330:전자 클러치 브레이크
400:방향전환 풀리
500:탄성변형수단
600:장력센서100: pilot rock 110:
111: first link portion 112: second link portion
113:
113b: second L-shaped
113d:
121: first joint part 122: second joint part
123: third joint portion 200: wire
300: tension regulator 310: pulley
320: motor 330: electromagnetic clutch brake
400: diverting pulley 500: elastic deformation means
600: tension sensor
Claims (23)
상기 조종암의 단부측에 일단이 연결된 와이어; 및
상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 상기 와이어의 타단을 연결하는 장력 조절기;를 포함하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. A pilot arm including a plurality of joint portions and a plurality of link portions for controlling the position and direction of the articulated robot arm;
A wire having one end connected to the end of the pilot rock; And
And a tension regulator for connecting the other end of the wire so that the tension of the wire is maintained at a constant level.
상기 조종암은,
소정 위치에 고정되는 고정부;
제1조인트부를 개재해서 상기 고정부와 연결된 제1링크부;
제2조인트부를 개재해서 상기 제1링크부와 연결된 제2링크부;
제3조인트부를 개재해서 상기 제2링크부와 연결된 핸들부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. The method according to claim 1,
The pilot-
A fixing part fixed at a predetermined position;
A first link portion connected to the fixing portion via a first joint portion;
A second link portion connected to the first link portion via a second joint portion;
And a handle portion connected to the second link portion via a third joint portion. The haptic-type robot manipulator according to claim 1,
상기 와이어의 일단은 상기 제3조인트부에 근접한 상기 제2링크부의 단부에 연결된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 3. The method of claim 2,
Wherein one end of the wire is connected to an end of the second link portion that is adjacent to the third joint portion.
상기 제1조인트부는 yaw 방향 회전이 가능하도록 구성되고, 상기 제2조인트부 및 제3조인트부는 pitch 방향 회전이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the first joint portion is configured to be rotatable in the yaw direction and the second joint portion and the third joint portion are configured to be rotatable in the pitch direction. The haptic-type robot manipulator for controlling the operation of the articulated robot arm .
상기 핸들부는,
상기 제3조인트부에서 pitch 방향 회전이 가능한 제1 L자형 핸들프레임;
상기 제1 L자형 핸들프레임의 단부에서 roll 방향 회전이 가능한 제2 L자형 핸들프레임;
상기 제2 L자형 핸들프레임의 단부에서 yaw 방향 회전이 가능한 제3 L자형 핸들프레임;
상기 제3 L자형 핸들프레임의 단부에 구비된 조이스틱;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 3. The method of claim 2,
Wherein,
A first L-shaped handle frame rotatable in the pitch direction in the third joint part;
A second L-shaped handle frame rotatable in a roll direction at an end of the first L-shaped handle frame;
A third L-shaped handle frame rotatable in a yaw direction at an end of the second L-shaped handle frame;
And a joystick provided at an end of the third L-shaped handle frame. 2. The haptic-type robot manipulating apparatus according to claim 1,
상기 조이스틱의 하부에는 조종자의 손날부분을 받치기 위한 받침부가 형성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 6. The method of claim 5,
Wherein a joining portion for supporting the handgrip portion of the manipulator is formed at a lower portion of the joystick.
상기 장력 조절기는,
일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 타단이 감기거나 풀려짐에 따라 상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. The method according to claim 1,
Wherein the tension regulator comprises:
And the tension of the wire is maintained at a predetermined level as the other end of the wire is wound or loosened. The haptic-type robot manipulator of claim 1,
상기 장력 조절기는,
상기 와이어가 권취 또는 권출되는 풀리;
상기 풀리에 회전력을 제공하는 모터;
상기 풀리가 회전이 가능하거나 회전이 방지되도록 하는 전자 클러치 브레이크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the tension regulator comprises:
A pulley on which the wire is wound or unwound;
A motor for providing a rotational force to the pulley;
And an electromagnetic clutch brake for allowing the pulley to rotate or prevent the rotation of the pulley. [3] The haptic-type robot manipulator for controlling an operation of a multi-joint robot arm according to claim 1,
상기 모터는,
적어도 상기 조종암의 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 9. The method of claim 8,
The motor includes:
Wherein the rotational force is provided to at least the pulley so as to compensate for gravity due to the weight of the pilot rock.
상기 모터는,
상기 조종암의 무게와 조종자의 팔 무게를 합산한 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 9. The method of claim 8,
The motor includes:
Wherein the rotational force is provided to the pulley so as to compensate for gravity due to the weight of the weight of the pilot's arm and the weight of the arm of the driver.
상기 전자 클러치 브레이크는,
전원 ON 시 상기 풀리의 회전이 가능하도록 작동하고, 전원 OFF 시 상기 풀리의 회전이 방지되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the electromagnetic clutch brake comprises:
Wherein the pulley is operated so as to be capable of rotating the pulley when the power is turned on and to prevent rotation of the pulley when the power is turned off.
상기 와이어의 중간 부분이 감겨져 방향이 전환되도록 하는 방향전환 풀리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. The method according to claim 1,
Further comprising a direction changing pulley for changing a direction of the wire by winding an intermediate portion of the wire. The haptic-type robot manipulating apparatus as claimed in claim 1,
상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the directional switching pulley is fixed at one point of the haptic-type robot manipulator.
상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치된 탄성변형수단의 단부에 구비된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the directional switching pulley is provided at an end of the elastic deformation means fixedly positioned at one point of the haptic-type robot manipulating apparatus.
일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 일 부분이 통과하도록 구성되어 상기 와이어에 작용하는 장력을 검출하기 위한 장력센서;를 더 포함하여 구성되며,
상기 장력 조절기는 상기 장력센서에서 검출된 장력에 근거하여 상기 와이어의 장력을 조절하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. The method according to claim 1,
And a tension sensor for detecting a tension acting on the wire, the tension sensor being fixedly positioned at one point and configured to allow a part of the wire to pass therethrough,
Wherein the tension regulator adjusts the tension of the wire based on the tension detected by the tension sensor.
상기 조종암의 단부측에 일단이 연결된 와이어; 및
상기 와이어의 장력이 일정 수준으로 유지되도록 상기 와이어의 타단을 연결하는 장력 조절기;를 포함하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. A haptic-type robot manipulator provided in a pilot rock, comprising a plurality of joint portions and a plurality of link portions for controlling the position and direction of the articulated robot arm,
A wire having one end connected to the end of the pilot rock; And
And a tension regulator for connecting the other end of the wire so that the tension of the wire is maintained at a constant level.
상기 와이어의 일단은 상기 조종암의 단부에 연결된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 17. The method of claim 16,
And one end of the wire is connected to an end of the pilot rock. The haptic-type robot manipulator of claim 1,
상기 조종암은 조이스틱을 포함하여 구성되되,
상기 조이스틱은 조종자가 손으로 잡고 움직이거나 버튼을 눌러 조작할 수 있도록 구성되고, 상기 조이스틱의 하부에는 조종자의 손날부분을 받치기 위한 받침부가 형성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 17. The method of claim 16,
The control unit includes a joystick,
Wherein the joystick is configured to be capable of being operated by the operator by holding it by hand or by pressing a button, and a support part for supporting the part of the hand of the operator is formed below the joystick. Haptic - type robot manipulator.
상기 장력 조절기는,
상기 와이어가 권취 또는 권출되는 풀리;
상기 풀리에 회전력을 제공하는 모터;
상기 풀리가 회전이 가능하거나 회전이 방지되도록 하는 전자 클러치 브레이크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 17. The method of claim 16,
Wherein the tension regulator comprises:
A pulley on which the wire is wound or unwound;
A motor for providing a rotational force to the pulley;
And an electromagnetic clutch brake for allowing the pulley to rotate or prevent the rotation of the pulley. [3] The haptic-type robot manipulator for controlling an operation of a multi-joint robot arm according to claim 1,
상기 모터는,
상기 조종암의 무게와 조종자의 팔 무게를 합산한 무게로 인한 중력을 보상하도록 상기 풀리에 회전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 20. The method of claim 19,
The motor includes:
Wherein the rotational force is provided to the pulley so as to compensate for gravity due to the weight of the weight of the pilot's arm and the weight of the arm of the driver.
상기 전자 클러치 브레이크는,
전원 ON 시 상기 풀리의 회전이 가능하도록 작동하고, 전원 OFF 시 상기 풀리의 회전이 방지되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 20. The method of claim 19,
Wherein the electromagnetic clutch brake comprises:
Wherein the pulley is operated so as to be capable of rotating the pulley when the power is turned on and to prevent rotation of the pulley when the power is turned off.
상기 와이어의 중간 부분이 감겨져 방향이 전환되도록 하는 방향전환 풀리;를 더 포함하여 구성되며,
상기 방향전환 풀리는 일 지점에 고정위치된 탄성변형수단의 단부에 구비된 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 20. The method of claim 19,
And a direction changing pulley for changing the direction of winding the intermediate portion of the wire,
Wherein the directional switching pulley is provided at an end of the elastic deformation means fixedly positioned at one point of the haptic-type robot manipulating apparatus.
일 지점에 고정위치되어 상기 와이어의 일 부분이 통과하도록 구성되어 상기 와이어에 작용하는 장력을 검출하기 위한 장력센서;를 더 포함하여 구성되며,
상기 장력 조절기는 상기 장력센서에서 검출된 장력에 근거하여 상기 와이어의 장력을 조절하는 것을 특징으로 하는 다관절 로봇암의 동작을 조종하기 위한 햅틱형 로봇 조종장치. 20. The method of claim 19,
And a tension sensor for detecting a tension acting on the wire, the tension sensor being fixedly positioned at one point and configured to allow a part of the wire to pass therethrough,
Wherein the tension regulator adjusts the tension of the wire based on the tension detected by the tension sensor.
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KR1020170064513A KR101964410B1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | A haptic-type robot control device for controlling the operation of the articulated robot arm |
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- 2017-05-25 KR KR1020170064513A patent/KR101964410B1/en active IP Right Grant
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