KR20190006450A

KR20190006450A - 로봇 핸드

Info

Publication number: KR20190006450A
Application number: KR1020180079283A
Authority: KR
Inventors: 조규진; 김상훈
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2019-01-18
Also published as: KR102125980B1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드는, 베이스부, 상기 베이스부에 연결되는 막대링크부, 상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 회동 가능하게 연결되는 복수의 마디링크부, 및 일단이 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 복수의 마디링크부 중에서 엄지 마디링크에 연결되는 회전링크부를 포함한다.

Description

로봇 핸드{Robot hand}

본 발명은 로봇 핸드에 관한 것으로, 특히 사람의 손가락 움직임을 구현하는 로봇 핸드에 관한 것이다.

일반적으로 로봇 핸드는 물체를 잡아서 이동시키거나 잡은 물체를 작동시키는 역할을 수행한다. 종래의 로봇 핸드는 복수의 링크부재와 링크부재 사이를 연결하는 관절부재로 구성되는 것이 대부분이다. 여기서, 관절부재는 일반적인 힌지(hinge) 조인트로 구성되고 있다.

종래의 로봇 핸드는 링크부재와 관절부재의 조합으로 구성됨으로써 정밀한 움직임을 구현하기에 유리하며, 정밀 공정이 필요한 산업용 로봇에 적용되고 있다.

그러나, 종래의 로봇 핸드는 비정형 환경과의 상호작용을 위해 다양한 형상의 비정형 물체를 이탈하지 않도록 잡기에는 한계가 있었다.

최근에는 단단한 재질의 로봇 핸드가 다양한 형태의 비정형 물체를 이탈하지 않고 잡을 수 있도록 하는 핸드 제어 기술들이 개발되고 있으며, 이러한 종래 핸드 제어 기술 중에는 위치 및 힘 센싱 제어 방식이 제안되고 있다.

그러나, 종래의 위치 및 힘 센싱 제어 방식의 경우, 많은 수의 구동기와 정밀한 제어를 위한 하드웨어가 필요하게 되어, 무게 증가, 구조의 복잡화, 제어의 어려움 등을 야기하는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 로봇 핸드는, 예기치 못한 충격에 구조적 견실함을 갖추기 위해 손가락 관절 부분이 유연한 관절로 대체되는 경우가 있었는데, 이는 유연한 관절로 대체된 부분만 굽힘 운동이 가능하므로, 단순히 관절의 굽힘 운동만으로 다양한 형태의 비정형 물체를 잡을 수 있는 사람의 손과 비슷한 기민함을 구현하기에는 어려움이 있었다.

따라서, 굽힘 운동뿐만 아니라 회전 및 인장 등 여러 운동 자유도가 복합적으로 구현되고, 구조적으로 복잡하지 않으면서, 제어가 간단하고, 다양한 형태의 비정형 물체를 잡을 수 있는 새로운 개념에 대한 모색이 필요하다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0122159호

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 굽힘, 회전 및 기울임 동작을 통해 사람 손의 움직임을 동일하게 구현함으로써 다양한 형태의 비정형 물체를 단단히 감싸 쥘 수 있는 로봇 핸드를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드는 베이스부; 상기 베이스부에 연결되는 막대링크부; 상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 회동 가능하게 연결되는 복수의 마디링크부; 및 일단이 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 복수의 마디링크부 중에서 엄지 마디링크에 연결되는 회전링크부;를 포함한다.

상기 회전링크부는, 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 회전관절부재, 상기 엄지 마디링크에 연결되는 엄지 막대링크와, 상기 회전관절부재와 상기 엄지 막대링크를 연결하는 엄지연결부를 포함할 수 있다.

상기 엄지연결부는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스부는, 상기 막대링크부가 결합되는 제1 베이스부와, 상기 제1 베이스부의 일측면에 결합되는 제2 베이스부를 포함하고, 상기 제1 베이스부는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 막대링크부는, 상기 제1 베이스부에 연결되는 약지 막대링크와, 상기 약지 막대링크로부터 이격되도록 상기 제1 베이스부에 연결되는 소지 막대링크를 포함할 수 있다.

상기 제2 베이스부와 상기 약지 막대링크의 사이에 구비되는 제1 측면연결부재와, 상기 약지 막대링크와 상기 소지 막대링크의 사이에 구비되는 제2 측면연결부재를 포함하는 측면연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 측면연결부재와, 상기 제2 측면연결부재는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 측면연결부재는 고정부에 의해 상기 제2 베이스부와 상기 약지막대링크에 결합되고, 상기 제2 측면연결부재는 고정부에 의해 상기 약지 막대링크와 상기 소지 막대링크에 결합될 수 있다.

상기 복수의 마디링크부 각각에 연결되어, 인장력을 통해 상기 복수의 마디링크부의 굽힘 동작이 이루어지도록 하는 와이어부를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 마디링크부는, 상기 제2 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 검지 마디링크, 상기 검지 마디링크로부터 이격되도록 상기 제2 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 중지 마디링크, 상기 약지 막대링크에 회전 가능하게 연결되는 약지 마디링크와, 상기 소지 막대링크에 회전 가능하게 연결되는 소지 마디링크를 포함하고, 상기 엄지 마디링크는, 상기 회전링크부에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

상기 복수의 마디링크부 중에서 적어도 하나 이상은, 상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 회전 가능하게 연결되는 첫마디링크, 상기 첫마디링크에 회전 가능하게 연결되는 중간마디링크, 및 상기 중간마디링크에 회전 가능하게 연결되는 끝마디링크를 포함할 수 있다.

상기 복수의 마디링크부 각각은, 상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 구름 접촉되거나 또는 힌지 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드에 의하면, 회전링크부를 통해 엄지 마디링크의 굽힘과 회전 동작이 가능하여, 사람의 엄지손가락의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

또한, 측면연결부를 통해 막대링크부의 기울어짐 동작이 가능하여, 사람의 약지손가락 및 소지손가락 각각에 연결되는 손허리뼈의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

이와 더불어, 엄지 마디링크의 굽힘과 회전 동작, 막대링크부의 기울어짐 동작이 동시에 이루어짐으로써, 다양한 형태의 비정형 물체를 단단히 감싸 쥘 수 있으며, 이를 통해 산업 현장이나 재난 현장에서 비정형 물체를 잡고 이탈없이 안전하게 이송하기 위한 장비에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드의 정면도이다.
도 2는 도 1의 로봇 핸드의 커버가 제거된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의(a)의 A-A 선에 따른 분해단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드의 엄지손가락 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드의 소지손가락 움직임을 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드의 소지손가락 움직임을 설명하기 위한 제2 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는, 다양한 형태의 비정형 물체를 단단히 감싸 쥘 수 있도록 사람의 손과 동일한 움직임을 구현할 수 있는 것으로서, 베이스부(110), 막대링크부(120), 마디링크부(130), 회전링크부(140), 측면연결부(150), 및 와이어부(160)를 포함한다.

베이스부(110)는 사람의 손목뼈 부분에 대응하는 구성요소이다. 막대링크부(120)는 사람의 손허리뼈 부분에 대응하는 구성요소로서, 베이스부(110)에 연결된다. 마디링크부(130)는 사람의 손가락뼈 부분에 대응하는 구성요소로서, 베이스부(110) 또는 막대링크부(120)에 회동 가능하게 연결된다. 회전링크부(140)는 일단이 베이스부(110)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 마디링크부(130) 중에서 엄지 마디링크(131)에 연결되는 것을 특징으로 한다. 측면연결부(150)는 베이스부(110)와 막대링크부(120)의 사이에 구비되어, 각각의 측면을 연결한다. 와이어부(160)는 마디링크부(130)에 연결되어, 인장력을 통해 마디링크부(130)의 굽힘 동작이 이루어지도록 한다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는, 회전링크부(140)를 통해 엄지 마디링크(131)의 굽힘과 회전 동작이 가능하여, 사람의 엄지손가락의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

또한, 로봇 핸드(100)는, 측면연결부(150)를 통해 막대링크부(130)의 기울어짐 동작이 가능하여, 사람의 약지손가락 및 소지손가락 각각에 연결되는 손허리뼈의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

이와 더불어, 로봇 핸드(100)는, 엄지 마디링크(131)의 굽힘과 회전 동작, 막대링크부(130)의 기울어짐 동작이 동시에 이루어짐으로써, 다양한 형태의 물체를 단단히 감싸 쥘 수 있으며, 이를 통해 산업 현장이나 재난 현장에서 비정형 물체를 잡고 이탈없이 안전하게 이송하기 위한 장비에 적용될 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)의 구성에 대해 상세 설명한다.

베이스부(110)는 사람의 손목뼈 부분에 대응하는 구성요소이다. 또한, 베이스부(110)의 일부는 사람의 손허리뼈 부분에 대응하는 구성요소이다. 베이스부(110)는 제1 베이스부(111)와 제2 베이스부(113)를 포함한다.

제1 베이스부(111)는, 베이스부(110)의 전체 구성 중에서 좌측부분(도 1 기준)을 구성한다. 제1 베이스부(111)는 전체적으로 사각형상으로 형성되고, 일부 외주 부분이 라운딩 처리 될 수 있다. 제1 베이스부(111)는 제2 베이스부(113)와 결합되는 부분이 절삭처리 될 수 있다. 제1 베이스부(111)는 우측면이 제2 베이스부(113)에 결합되고, 상측면이 막대링크부(120)에 결합될 수 있다. 제1 베이스부(111)는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 제1 베이스부(111)는 실리콘 등의 엘라스토머(Elastomer) 재질로 구성될 수 있다. 제1 베이스부(111)는 연성 재질로 구성됨으로써 막대링크부(120)의 기울어짐 동작이 가능하게 한다.

제2 베이스부(113)는, 베이스부(110) 전체 구성 중에서 우측부분(도 1 기준)을 구성한다. 제2 베이스부(113)는 대략 직사각형상으로 형성될 수 있다. 제2 베이스부(113)는 좌측면이 제1 베이스부(111)에 결합될 수 있다. 제2 베이스부(113)는 제1 베이스부(111)에 결합되는 부분이 사람의 손목뼈에 대응하는 구성요소이다. 제2 베이스부(113)는 상측면이 마디링크부(130)에 연결될 수 있다. 제2 베이스부(113)는 마디링크부(130)에 연결되는 부분이 사람의 손허리뼈에 대응하는 구성요소이다. 즉, 제2 베이스부(113)는 사람의 손목뼈와 손허리뼈 각각에 대응하는 구성요소의 집합체이다. 제2 베이스부(113)는 우측면이 회전링크부(140)에 연결될 수 있다. 제2 베이스부(113)는 회전링크부(140)에 연결되는 부분이 절삭처리될 수 있다. 제2 베이스부(113)는 강성 재질로 구성된다. 예컨대, 제2 베이스부(113)는 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 재질로 구성될 수 있다.

막대링크부(120)는 사람의 손허리뼈 부분에 대응하는 구성요소로서, 베이스부(110)에 연결된다. 막대링크부(120)는 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)를 포함한다.

약지 막대링크(121)는 제2 베이스부(113)의 측면으로부터 이격되도록 제1 베이스부(111)에 연결된다. 소지 막대링크(123)는 약지 막대링크(121)로부터 이격되도록 제1 베이스부(111)에 연결된다. 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)는 측면연결부(150)에 의해 각각의 측면이 연결된다. 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)는 강성 재질로 구성된다. 예컨대, 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)는 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 재질로 구성될 수 있다.

마디링크부(130)는 사람의 손가락뼈 부분에 대응하는 구성요소로서, 손가락뼈 개수에 맞춰 복수개 구비된다. 복수의 마디링크부(130) 각각은 베이스부(110) 또는 막대링크부(120)에 회동 가능하게 연결된다. 복수의 마디링크부(130)는 엄지 마디링크(131), 검지 마디링크(133), 중지 마디링크(135), 약지 마디링크(137), 및 소지 마디링크(139)를 포함한다.

엄지 마디링크(131)는 회전링크부(140)에 회전 가능하게 연결된다. 검지 마디링크(133)는 제2 베이스부(113)에 회전 가능하게 연결된다. 중지 마디링크(135)는 검지 마디링크(133)의 측면으로부터 이격되도록 제2 베이스부(113)에 회전 가능하게 연결된다. 약지 마디링크(137)는 약지 막대링크(121)에 회전 가능하게 연결된다. 소지 마디링크(139)는 소지 막대링크(123)에 회전 가능하게 연결된다. 여기서, 상기한 회전 연결 구조는 구름 접촉 또는 힌지 결합 등의 연결 구조 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

복수의 마디링크부(130) 각각은 연성 재질의 커버로 둘러싸여 구성된다. 예컨대, 커버는 고무 탄성을 가지는 탄성중합체(polymeric) 재질로 구성될 수 있다. 이러한 커버는 사람의 피부에 대응하는 구성요소이다.

도 2를 참고하면, 커버가 벗겨진 상태의 복수의 마디링크부(130)를 확인할 수 있다.

도 2에서, 복수의 마디링크부(130) 각각은 복수의 링크의 조합으로 구성된다. 엄지 마디링크(131)는, 첫마디링크(131a)와 끝마디링크(131b)를 포함한다. 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)는 사람의 엄지손가락뼈의 첫마디뼈에 대응하는 구성요소이고, 엄지 마디링크(131)의 끝마디링크(131b)는 사람의 엄지손가락뼈의 끝마디뼈에 대응하는 구성요소이다.

엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)와 끝마디링크(131b)는 서로 구름 접촉된다. 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)는 회전링크부(140)에 구름 접촉된다. 여기서, 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)와 끝마디링크(131b)의 구름 접촉되는 부분이 별도의 연결끈에 의해 감겨서 연결된다. 또한, 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)와 회전링크부(140)의 구름 접촉되는 부분이 별도의 연결끈에 의해 감겨서 연결된다. 이를 통해 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)와 끝마디링크(131b)는 회전이 가능하며, 회전을 통해 엄지손가락의 굽힘 동작을 구현할 수 있다. 여기서, 상기한 구름 접촉 구조는 힌지 결합 등의 다른 회전 연결 구조로 대체 적용될 수 있다.

검지 마디링크(133)는 첫마디링크(133a), 중간마디링크(133b), 끝마디링크(133c)와, 연결끈(133d)을 포함한다. 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a)는 검지손가락뼈의 첫마디뼈에 대응하는 구성요소이고, 검지 마디링크(133)의 중간마디링크(133b)는 검지손가락뼈의 중간마디뼈에 대응하는 구성요소이며, 검지 마디링크(133)의 끝마디링크(133c)는 검지손가락뼈의 끝마디뼈에 대응하는 구성요소이다.

검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a)와 중간마디링크(133b)는 서로 구름 접촉되고, 검지 마디링크(133)의 중간마디링크(133b)와 끝마디링크(133c)는 서로 구름 접촉되며, 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a)는 제2 베이스부(113)에 구름 접촉된다. 여기서, 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a)와 제2 베이스부(113)의 구름 접촉되는 부분이 연결끈(133d)에 의해 감겨서 연결되고, 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a)와 중간마디링크(133b)의 구름 접촉되는 부분이 연결끈(133d)에 의해 감겨서 연결되며, 검지 마디링크(133)의 중간마디링크(133b)와 끝마디링크(133c)의 구름 접촉되는 부분이 연결끈(133d)에 의해 감겨서 연결된다. 이를 통해 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a), 중간마디링크(133b), 및 끝마디링크(133c)는 회전이 가능하며, 회전을 통해 검지손가락의 굽힘 동작을 구현할 수 있다. 여기서, 상기한 구름 접촉 구조는 힌지 결합 등의 다른 회전 연결 구조로 대체 적용될 수 있다.

중지 마디링크(135), 약지 마디링크(137), 및 소지 마디링크(139) 각각은, 검지 마디링크(133)와 동일한 구성으로 이루어지며, 중지손가락의 굽힘 동작, 약지손가락의 굽힘 동작, 및 소지손가락의 굽힘 동작을 구현할 수 있다. 중지 마디링크(135), 약지 마디링크(137), 및 소지 마디링크(139)의 구성에 대해서는 상세 설명을 생략한다.

회전링크부(140)는 일단이 제2 베이스부(113)에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 엄지 마디링크(131)에 연결되는 것을 특징으로 한다. 회전링크부(140)는 회전관절부재(141), 엄지 막대링크(143), 및 엄지연결부(145)를 포함한다.

회전관절부재(141)는 제2 베이스부(113)에 회전 가능하게 연결된다. 회전관절부재(141)는 강성 재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 회전관절부재(141)는 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 재질로 구성될 수 있다.

엄지 막대링크(143)는, 엄지 마디링크(131)에 연결된다. 엄지 막대링크(143)는 사람의 엄지손가락뼈에 연결되는 손허리뼈에 대응하는 구성요소이다. 엄지 막대링크(143)는 강성 재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 엄지 막대링크(143)는 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 재질로 구성될 수 있다.

엄지연결부(145)는 회전관절부재(141)와 엄지 막대링크(143)를 연결한다. 엄지연결부(145)는 연성 재질로 구성된다. 예컨대, 엄지연결부(145)는 실리콘 등의 엘라스토머 재질로 구성될 수 있다. 이러한 엄지연결부(145)는 외력발생시 변형되며, 변형을 통해 엄지 막대링크(143)가 어느 한 쪽 방향으로 비스듬하게 기울어지도록 한다. 상기한 구성으로 이루어진 회전관절부(140)는 엄지손가락뼈에 연결되는 손허리뼈의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

측면연결부(150)는 베이스부(110)와 막대링크부(120)의 사이에 구비되어, 각각의 측면을 연결한다. 측면연결부(150)는 제1 측면연결부재(151)와 제2 측면연결부재(153)를 포함한다. 제1 측면연결부재(151)는 제2 베이스부(113)와 약지 막대링크(121)의 사이에 구비된다. 제2 측면연결부재(153)는 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)의 사이에 구비된다. 제1 측면연결부재(151)와 제2 측면연결부재(153)는 연성 재질로 구성된다. 예컨대, 제1 측면연결부재(151)와 제2 측면연결부재(153)는 실리콘 등의 엘라스토머 재질로 구성될 수 있다. 이러한 제1 측면연결부재(151)와 제2 측면연결부재(153)는 외력발생시 변형되며, 변형을 통해 약지 막대링크(121) 및 소지 막대링크(123)가 어느 한 쪽 방향으로 비스듬하게 기울어지도록 한다. 상기한 구성으로 이루어진 측면연결부(150)는 사람의 약지손가락과 소지손가락 각각에 연결되는 손허리뼈의 움직임을 동일하게 구현할 수 있다.

와이어부(160)는 복수의 마디링크부(130) 각각에 연결되어, 인장력을 통해 마디링크부(130)의 굽힘 동작이 이루어지도록 한다. 와이어부(160)는 강성 재질의 구성요소들을 순차적으로 관통함으로써 마디링크부(130)의 끝 단에 연결될 수 있다.

예컨대, 와이어부(160)는 먼저 제2 베이스부(113)를 관통하고, 그 다음에 엄지 막대링크(143)의 측면을 관통하고, 그 다음에 엄지 마디링크(131)의 첫마디링크(131a)와 끝마디링크(131b) 각각의 내측을 지나서 끝마디링크(131b)의 끝 단에 연결될 수 있다. 또한 와이어부(160)는, 제2 베이스부(113)의 측면을 관통하고, 검지 마디링크(133)의 첫마디링크(133a), 중간마디링크(133b)와 끝마디링크(133c) 각각의 내측을 순차적으로 지나서 끝마디링크(133c)의 끝 단에 연결될 수 있다. 또한, 와이어부(160)는 상기한 방식으로 중지 마디링크(135)의 끝 단에 연결될 수 있다. 또한, 와이어부(160)는 상기한 방식과 다른 방식으로 약지 마디링크(137)와 소지 마디링크(139)의 끝 단에 연결될 수 있다. 이때, 약지 마디링크(137)와 소지 마디링크(139)에 연결되는 와이어부(160)는 제2 베이스부(113)를 관통한 이후에 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123) 각각을 관통하게 된다.

와이어부(160)는 마디링크부(130) 끝 단에 연결된 일단과 반대편 타단이 별도의 액츄에이터 장치(미도시)에 연결될 수 있다. 와이어부(160)는 액츄에이터 장치에 의해 인장력이 발생하게 되면, 인장력을 통해 복수의 마디링크부(130) 각각을 잡아 당길 수 있고, 이를 통해 복수의 마디링크부(130) 각각은 사람의 손가락마디의 굽힘 동작을 동일하게 구현할 수 있다.

도 3을 참고하면, 로봇 핸드(100)의 일부 구성을 확인할 수 있고, 도 3의(a)는 회전링크부(140)의 정면과 후면을 보여주고, 도 3의(b)는 베이스부(110)를 보여준다.

도 3의(a)에서, 회전관절부재(141)와 엄지연결부(145)는 고정부에 의해 결합되고, 엄지 막대링크(143)와 엄지연결부(145)는 고정부에 의해 결합된다. 여기서, 고정부는 볼트(Bolt)와 너트(Nut)를 포함하여 구성된다. 도 3의(b)에서, 제1 베이스부(111)와 제2 베이스부(113)는 고정부에 의해 결합된다.

도 4를 참고하면, 회전관절부재(141)와 엄지연결부(145)의 결합구조를 확인할 수 있다. 도 4에서, 회전관절부재(141)는 상부와 하부로 분할되도록 표현되어 있으나, 이는 설명의 용이함을 위한 것이고 실제로는 서로 일체로 형성된다. 엄지연결부(145)는 회전관절부재(141)의 상부와 하부 사이에 끼워진다. 볼트(Bolt)는, 회전관절부재(141)의 상부, 엄지연결부(145), 회전관절부재(141)의 하부를 순차적으로 관통하여 너트(Nut)에 나사 결합된다. 여기서, 볼트(Bolt)와 회전관절부재(141)의 상부 사이에는 와셔(W)가 볼트(Bolt)의 회전 방지를 위해 구비된다. 즉, 로봇 핸드(100)의 강성 재질의 구성요소와 연성 재질의 구성요소는 상기한 볼트 너트 결합방식으로 서로 결합될 수 있다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)가 엄지손가락의 움직임을 구현하는 것을 확인할 수 있다.

도 5의(a)에서, 로봇 핸드(100)의 손바닥면에는 막대모양의 라켓 손잡이가 놓여진다. 엄지 마디링크(131)는, 로봇 핸드(100)의 손바닥면에 접촉하고 있는 라켓 손잡이의 외주와 반대편 외주에 접촉한다. 이는 회전링크부(140)의 회전 동작을 통해 가능하다.

도 5의(b)에서, 와이어부(160)에 연결된 액츄에이터부가 작동하게 되면 와이어부(160)에 인장력이 발생하게 되고, 와이어부(160)는 인장력을 통해 엄지 마디링크(131)를 잡아당기게 된다. 이때 엄지 마디링크(131)는 굽힘 동작을 수행하게 되고, 라켓 손잡이의 외주에 더욱 밀접하게 된다.

도 5의(c)에서, 와이어부(160)의 인장력이 더욱 커지게 되면, 엄지연결부(145)가 변형하게 되고, 엄지연결부(145)의 변형을 통해 엄지 막대링크(143)가 로봇 핸드(100)의 손바닥면의 상부를 향해 비스듬하게 기울어지게 되고, 이를 통해 엄지 마디링크(131)는 라켓 손잡이의 외주를 감싸 쥘 수 있다. 즉, 엄지 마디링크(131)는, 검지 마디링크(133), 중지 마디링크(135), 약지 마디링크(137), 및 소지 마디링크(139)가 굽힘 동작하는 경우, 이들 구성요소와 함께 라켓 손잡이를 단단히 감싸 질 수 있게 된다.

도 6을 참고하면, 로봇 핸드(100)가 소지손가락의 움직임을 구현하는 것을 확인할 수 있다.

도 6의(a)에서, 와이어부(160)에 연결된 액츄에이터부가 작동하게 되면 와이어부(160)에 인장력이 발생하게 되고, 와이어부(160)는 인장력을 통해 소지 마디링크(139)를 잡아당기게 된다. 이때 소지 마디링크(139)는 각각의 마디링크들이 회전하여 굽힘 동작을 수행하게 된다.

도 6의(b)에서, 와이어부(160)의 인장력이 더욱 커지게 되면, 제1 베이스부(111)가 변형하게 되고, 제1 베이스부(111)의 변형을 통해 소지 막대링크(123)가 로봇 핸드(100)의 손바닥면의 상부를 향해 비스듬하게 기울어지게 된다. 이때 제2 측면연결부재(153)에 의해 소지 막대링크(123)에 연결되어 있는 약지 막대링크(121)가 로봇 핸드(100)의 손바닥면의 상부를 향해 작은 움직임을 보이게 된다. 이러한 약지 막대링크(121)와 소지 막대링크(123)는 사람의 약지손가락과 소지손가락에 연결되는 손허리뼈의 움직임을 동일하게 구현한다.

도 7을 참고하면, 로봇 핸드(100)가 대략 구 형상의 비정형 물체를 파지하는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 소지 마디링크(139)는 굽힘 동작을 통해 비정형 물체를 감싸 쥘 수 있고, 소지 막대링크(123)는 기울임 동작을 통해 제1 베이스부(111)와 소정 각도를 형성하여 로봇 핸드(100)의 손바닥면에 비정형 물체가 더욱 밀착되도록 한다. 즉, 소지 마디링크(139)는, 엄지 마디링크(131), 검지 마디링크(133), 중지 마디링크(135), 및 약지 마디링크(137)가 굽힘 동작하는 경우, 이들 구성요소와 함께 비정형 물체를 단단히 감싸 질 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

100: 로봇 핸드
110: 베이스부
111, 113: 제1, 제2 베이스부
120: 막대링크부
121: 약지 막대링크
123: 소지 막대링크
130: 마디링크부
131: 엄지 마디링크
133: 검지 마디링크
133a: 첫마디링크
133b: 중간마디링크
133c: 끝마디링크
133d: 연결끈
135: 중지 마디링크
137: 약지 마디링크
139: 소지 마디링크
140: 회전링크부
141: 회전관절부재
143: 엄지 막대링크
145: 엄지연결부
150: 측면연결부
151, 153: 제1, 제2 측면연결부재
160: 와이어부

Claims

베이스부;
상기 베이스부에 연결되는 막대링크부;
상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 회동 가능하게 연결되는 복수의 마디링크부; 및
일단이 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 복수의 마디링크부 중에서 엄지 마디링크에 연결되는 회전링크부;
를 포함하는 로봇 핸드.
제 1 항에 있어서,
상기 회전링크부는,
상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 회전관절부재, 상기 엄지 마디링크에 연결되는 엄지 막대링크와, 상기 회전관절부재와 상기 엄지 막대링크를 연결하는 엄지연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 2 항에 있어서,
상기 엄지연결부는 연성 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스부는,
상기 막대링크부가 결합되는 제1 베이스부와, 상기 제1 베이스부의 일측면에 결합되는 제2 베이스부를 포함하고,
상기 제1 베이스부는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 4 항에 있어서,
상기 막대링크부는,
상기 제1 베이스부에 연결되는 약지 막대링크와, 상기 약지 막대링크로부터 이격되도록 상기 제1 베이스부에 연결되는 소지 막대링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 5 항에 있어서,
상기 제2 베이스부와 상기 약지 막대링크의 사이에 구비되는 제1 측면연결부재와, 상기 약지 막대링크와 상기 소지 막대링크의 사이에 구비되는 제2 측면연결부재를 포함하는 측면연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 측면연결부재와, 상기 제2 측면연결부재는 연성 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 측면연결부재는 고정부에 의해 상기 제2 베이스부와 상기 약지 막대링크에 결합되고,
상기 제2 측면연결부재는 고정부에 의해 상기 약지 막대링크와 상기 소지 막대링크에 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 마디링크부 각각에 연결되어, 인장력을 통해 상기 복수의 마디링크부의 굽힘 동작이 이루어지도록 하는 와이어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 마디링크부는,
상기 제2 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 검지 마디링크, 상기 검지 마디링크로부터 이격되도록 상기 제2 베이스부에 회전 가능하게 연결되는 중지 마디링크, 상기 약지 막대링크에 회전 가능하게 연결되는 약지 마디링크와, 상기 소지 막대링크에 회전 가능하게 연결되는 소지 마디링크를 포함하고,
상기 엄지 마디링크는, 상기 회전링크부에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 마디링크부 중에서 적어도 하나 이상은,
상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 회전 가능하게 연결되는 첫마디링크, 상기 첫마디링크에 회전 가능하게 연결되는 중간마디링크, 및 상기 중간마디링크에 회전 가능하게 연결되는 끝마디링크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 마디링크부 각각은, 상기 베이스부 또는 상기 막대링크부에 구름 접촉되거나 또는 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 핸드.