KR20190095084A - Muscle strengthening robot, Mechanism of operation of muscle strengthening robots, and Sensor mounting mechanism of muscle strengthening robots for detecting user's intention - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 근력증강로봇, 근력증강로봇의 운동 메커니즘 및 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘에 관한 것이다.The present disclosure relates to a muscle augmentation robot, a movement mechanism of the muscle augmentation robot, and a sensor mounting mechanism for detecting a user intention of the muscle augmentation robot.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present disclosure and does not constitute a prior art.
산업현장에서는 무거운 물체를 조작 또는 이동시켜야 하는 경우가 많다. 이때 인력에 의한 작업을 하기에는 무리가 있으므로, 여러 사람이 현장에 동원되거나 중장비 또는 기타 보조 장비가 종종 사용된다.Industrial sites often need to manipulate or move heavy objects. At this time, it is not easy to work by humans, so many people are mobilized on site or heavy equipment or other auxiliary equipment is often used.
그러나 여러 사람이 작업을 하는 경우라도, 기계를 이용하여 작업을 할 때에 비해 작업 강도가 높으며, 작업 효율도 떨어진다는 문제가 있다.However, even when several people work, there is a problem that the work intensity is higher, and the work efficiency is also lower than when working with a machine.
한편 중장비 등을 이용할 경우, 비교적 넓은 이동 공간이나 설치 공간이 필요해 작업에 적용할 수 있는 범위가 제한적인 문제가 있다.On the other hand, when using heavy equipment, there is a problem that the range that can be applied to the work is limited because a relatively large moving space or installation space is required.
위와 같은 문제들을 해결하기 위해, 최근에는 모터 또는 액츄에이터를 이용하여 추가적인 힘을 지원할 수 있는 근력증강로봇이 산업 현장에서 사용되고 있다. In order to solve the above problems, recently, a muscle strength robot that can support additional force by using a motor or an actuator has been used in the industrial field.
근력증강로봇은 사람이 착용하는 관절기구 또는 사람이 탑승하여 사용하는 로봇의 형태를 의미한다. 이는 주로 작업자의 신체의 전부 또는 일부를 감싸거나, 또는 작업자의 각 관절과 나란하게 배치되어 작업자의 움직임에 대응하여 동작할 수 있는 형태를 가진다.Muscle strength robot refers to a form of a joint device worn by a person or a robot used by a person. It mainly has a form that can cover all or a part of the worker's body, or is arranged in parallel with each joint of the worker to operate in response to the worker's movement.
한편, 일반적인 근력증강로봇은 로봇 자체의 하중과 외부에서 인가되는 부하를 고려하여 로봇을 사용자의 의도에 맞게 제어하기 위한 목적을 가지고 있다.On the other hand, general strength muscle robot has a purpose to control the robot according to the user's intention in consideration of the load of the robot itself and the load applied from the outside.
이러한 로봇은 일반적으로 로봇의 팔 또는 다리 관절의 출력부에 토크 센서를 장착하고 있으며, 상기 토크 센서를 이용해 로봇의 제어와 사용자의 운동 의도 파악을 동시에 하고 있다. Such a robot is generally equipped with a torque sensor at the output of the arm or leg joint of the robot, and simultaneously using the torque sensor to control the robot and grasp the user's intention of movement.
이 경우, 로봇의 제어를 위해 상기 토크 센서에서는 사용자의 운동 의도에 의해 발생하는 토크 성분을 노이즈 없이 감지하는 것이 바람직하다. 그러나 종래 기술의 근력증강로봇의 토크 센서에서 파악되는 토크는 사용자의 운동 의도에 의해 발생하는 토크 성분과, 로봇 자체의 하중 및 외부 부하에 의해 발생하는 토크 성분이 합쳐진 토크이다. 또한, 이때 양 성분은 구별되지 않은 상태로 토크 센서에서 감지된다.In this case, for the control of the robot, it is preferable that the torque sensor detects a torque component generated by a user's intention of movement without noise. However, the torque grasped by the torque sensor of the prior art muscle augmentation robot is the torque component that is generated by the user's intention of movement and the torque component that is generated by the load and external load of the robot itself. In addition, both components are sensed by the torque sensor in an indistinguishable state.
이 경우 로봇은 사용자의 운동 의도를 정확히 감지하지 못한 상태로 관절부가 운동하도록 제어하므로, 실제 로봇 관절부의 운동 상태와 사용자의 의도가 일치하지 못하게 된다.In this case, since the robot controls the joint to move without detecting the user's intention accurately, the robot does not match the motion state of the robot joint with the user's intention.
이와 같이 종래의 근력증강로봇을 이용해 작업을 하는 경우 사용자의 의도와 로봇의 실제 운동 상태의 불일치로 인해 작업이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다. As described above, when working with the conventional muscle strength robot, there is a problem that the work is not smoothly performed due to a mismatch between the intention of the user and the actual motion state of the robot.
또한, 종래의 근력증강로봇을 이용해 작업을 할 경우 사용자의 근력증강로봇에 대한 조작감이 떨어진다는 문제가 있다.In addition, there is a problem that the user's feeling of operation for the muscle strength robot is lowered when working with the conventional muscle strength robot.
이에, 본 발명은 로봇 자체의 하중 및 외부 부하에 의한 토크 성분과 사용자의 동작 의도에 의해 발생되는 토크 성분을 분리시킴으로써 사용자의 동작 의도를 정확하게 감지할 수 있는 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘을 제공하는 데 주된 목적이 있다.Accordingly, the present invention is a sensor for detecting the user's intention of the muscle strength augmented robot that can accurately detect the user's operating intention by separating the torque component caused by the load and external load of the robot itself and the torque component generated by the user's operation intention The main purpose is to provide a mounting mechanism.
또한, 본 발명은 로봇의 운동 상태가 사용자의 의도와 정확히 일치하도록 제어될 수 있는 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘을 제공하는 데 주된 목적이 있다. In addition, the present invention has a main object to provide a sensor mounting mechanism for detecting the user intention of the muscle augmentation robot that can be controlled so that the movement state of the robot exactly matches the intention of the user.
또한, 본 발명은 로봇의 운동 상태가 사용자의 의도와 정확히 일치하도록 제어될 수 있는 근력증강로봇 및 상기 근력증강로봇의 운동 메커니즘을 제공하는 데 주된 목적이 있다.It is also a main object of the present invention to provide a muscle augmentation robot and a motion mechanism of the muscle augmentation robot that can be controlled so that the motion state of the robot exactly matches the intention of the user.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1링크부, 상기 제1링크부의 일단에 회동 가능하도록 연결되며, 작동자의 의사에 의해 동작되도록 구비된 제2링크부, 상기 제2링크부 상의 일 영역에 인가되는 부하를 감지하기 위한 부하감지센서 및 상기 작동자의 동작을 감지하기 위한 동작감지센서를 포함하며, 상기 부하감지센서와 상기 동작감지센서는 각각 독립적으로 상기 부하 및 상기 작동자의 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the first link portion, the second link portion rotatably connected to one end of the first link portion, provided to be operated by the operator's intention, in one region on the second link portion And a load detection sensor for detecting an applied load and a motion detection sensor for detecting the operation of the operator, wherein the load detection sensor and the motion detection sensor independently detect the load and the operation of the operator. Characterized in that, it provides a sensor mounting mechanism for detecting the user intention of the muscle augmented robot.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 근력증강로봇의 일 영역에 전달되는 부하를 감지하는 부하감지단계, 작동자의 동작을 감지하는 동작감지단계 및 상기 작동자의 동작 의도에 따라 상기 근력증강로봇을 작동시키는 작동단계를 포함하며, 상기 부하와 상기 작동자의 동작은 독립적으로 감지되는 것을 특징으로 하는 근력증강로봇의 운동 메커니즘을 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the load-increasing step of detecting the load transmitted to one area of the muscle strength robot, the motion detection step of detecting the operation of the operator and the strength of the robot according to the operation intention of the operator And an actuating step, wherein the load and the operator's motion are sensed independently.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1링크부, 상기 제1링크부의 일단에 회동 가능하도록 연결되며, 작동자의 동작에 기반하여 회동되도록 구비된 제2링크부, 상기 제2링크부에 인가되는 부하를 감지하기 위한 부하감지센서 및 상기 작동자의 동작을 감지하기 위한 동작감지센서를 포함하며, 상기 부하감지센서와 상기 동작감지센서는 각각 독립적으로상기 부하 및 상기 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는 근력증강로봇을 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the first link portion, the second link portion is rotatably connected to one end of the first link portion, and provided to be rotated based on the operation of the operator. And a load detection sensor for detecting an applied load and an operation detection sensor for detecting the operation of the operator, wherein the load detection sensor and the motion detection sensor independently detect the load and the operation. It provides muscle strength robot.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성과 비교하기 위한, 예시적인 근력증강로봇의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도로서, 제2링크부의 일부분의 내부 단면을 포함한 도면이다.
도 4는 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇을 조작하는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도로서, 제2링크부의 일부분의 내부 단면을 포함한 도면이다.
도 7은 사용자가 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇을 조작하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of an exemplary strength-enhancing robot, for comparison with the configuration of the strength-enhancing robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view showing the configuration of the muscle strength robot in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view showing the configuration of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention, a view including an internal cross section of a portion of the second link portion.
4 is a view showing a state in which a user manipulates the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a front view showing the configuration of the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention.
6 is a front view showing the configuration of the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention, a view including an internal cross-section of a portion of the second link portion.
7 is a view showing a state in which a user manipulates the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing an operation process of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention and another embodiment.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the components of the embodiment according to the present invention, symbols such as first, second, i), ii), a), and b) may be used. These codes are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order, order, etc. of the components are not limited by the symbols. When a part of the specification is said to include or include a component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless expressly stated to the contrary. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성과 비교하기 위한, 예시적인 근력증강로봇의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of an exemplary strength-enhancing robot, for comparison with the configuration of the strength-enhancing robot according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 예시적인 근력증강로봇은 상완링크(1), 하완링크(2) 및 토크센서(미도시)를 포함한다.The exemplary muscle augmentation robot shown in FIG. 1 includes an upper arm link 1, a
상완링크(1)는 사용자의 인체 중 상완 영역에 인접하게 배치되며, 하완링크(2)는 상완링크(1)의 단부에 회동 가능하게 연결된다. 토크센서는 하완링크(2) 중 상완링크(1)에 연결된 영역의 단부에 설치된다.The upper arm link (1) is disposed adjacent to the upper arm area of the user's body, the lower arm link (2) is rotatably connected to the end of the upper arm link (1). The torque sensor is installed at the end of the region of the
한편 토크센서는 사용자의 작동의도 및 사용자의 운동에 의해 발생하는 토크값을 인식하며, 상기 토크값에 대응되는 작동 토크 크기를 가지면서 하완링크(2)가 작동되도록 한다. On the other hand, the torque sensor recognizes the torque value generated by the user's operation intention and the user's movement, and has the operating torque magnitude corresponding to the torque value to operate the lower link (2).
이때 토크센서에 의해 감지되는 토크값은 순수히 사용자의 작동의도에 의해 발생되는 토크값인 것이 바람직하다. 그러나 도 1에 도시된 예시적인 근력증강로봇의 토크센서에서는 사용자의 작동의도에 의해 발생된 토크값뿐 아니라 하완링크(2) 상에 연결되거나 놓여진 부하에 의해 생긴 토크성분 및 하완링크(2) 자체의 무게로 인해 발생한 토크성분까지 같이 감지되게 된다.At this time, the torque value detected by the torque sensor is preferably a torque value generated by the operation intention of the user. However, in the torque sensor of the exemplary muscle augmentation robot shown in FIG. 1, the torque component and the
이 경우 사용자의 작동의도에 의해 발생된 토크값이 정확히 토크센서에 의해 인식되지 못할 수 있다. In this case, the torque value generated by the operation intention of the user may not be correctly recognized by the torque sensor.
예를 들어, 만약 부하 및 하완링크(2) 자체의 무게로 인해 발생한 토크성분의 방향이 사용자의 작동의도에 의해 발생된 토크성분과 반대 방향이라면, 이때 토크센서는 사용자가 의도한 토크값에서 다른 요소에 의해 발생한 토크성분에 해당하는 토크값을 뺀 값만큼 인식할 수 있다. For example, if the direction of the torque component generated by the weight of the load and the
이 경우 사용자의 작동의도가 토크 센서에 의해 정확히 파악되지 않음으로써 사용자가 의도한 바와 다르게 하완링크가 작동하는 상황이 발생하는 문제가 생긴다.In this case, the operation intention of the user is not accurately understood by the torque sensor, which causes a problem in which the lower arm link operates differently than the user intended.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도이다. 이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 설명한다.Figure 2 is a front view showing the configuration of the muscle strength robot in accordance with an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention with reference to FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇은 제1링크부(10), 제2링크부(20) 및 동작전달부(50)를 포함한다. The muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention includes a
제1링크부(10)는 제2링크(21)의 회동시 제2링크(21)를 지지하며, 제1링크(11) 및 구동축(12)을 포함한다.The
제1링크(11)는 사용자의 상완에 인접하게 배치된다. 제1링크(11)는 사용자의 상완을 감싸도록 배치될 수도 있고, 사용자의 상완에 별도의 구속물을 통해 연결되어 사용자의 상완과 나란하게 배치될 수도 있다.The
제1링크(11)의 단부 영역에는 제2링크(21)가 연결되며, 제2링크(21)는 제1링크(11)에 의해 지지되면서 회동 가능하다. 또한, 제1링크(11)의 단부 영역 중 제2링크(21)가 연결된 영역과 인접한 위치에 구동축(12)이 배치될 수 있다.A
구동축(12) 내부에는 제2링크(21)를 구동하기 위한 구동원(미도시)이 포함될 수 있다. 상기 구동원은 예를 들어 전기모터 또는 액츄에이터일 수 있으며, 상기 제2링크(21) 내부 구성과 기어 연결되는 등의 방식으로 제2링크(21)가 회동 운동하도록 할 수 있다. A drive source (not shown) for driving the
한편, 상기 설명과 달리 구동원은 제1링크(11)가 아닌 제2링크(21) 내부에 포함되는 구성도 가능한 바, 상기 설명은 구동원이 제2링크(21) 내부에 포함되는 구성을 배제하고자 하는 것은 아니다.Meanwhile, unlike the above description, the driving source may be included in the
제2링크부(20)는 물건 등을 운반, 조작하기 위한 구성이다. 제2링크부(20)의 단부 상에는 운반 등의 대상이 되는 물건이 놓여질 수 있으며, 이로 인해 제2링크부(20)에 부하가 가해질 수 있다. The
제2링크부(20)는 제2링크(21) 및 작동축(22)을 포함한다. The
제2링크부(20)는 제1링크부(10)와 연결되는데, 구체적으로 제2링크부(20)의 작동축(22)의 양 단부 영역이 제1링크(11)와 연결되고, 제2링크(21)는 작동축(22)과 연결된다.The
작동축(22) 상에는 제1링크부(10)의 구동축(12)과 연결된 별도의 기어부(미도시)가 배치될 수 있다. 제1링크부(10) 내부에 배치된 구동원의 구동에 따라 제1링크부(10)의 구동축(12)과 연결된 작동축(22) 상의 기어부가 맞물림 상태를 유지하며 회전하게 되고, 이로 인해 제2링크(21)가 회동될 수 있다.A separate gear unit (not shown) connected to the driving
한편, 작동축(22)의 일단부에는 동작전달부(50)가 연결 및 결합된다. 일 예시적으로 작동축(22)은 동작전달부(50)와 수평하게 배치되며, 동작전달부(50)의 회동 각도와 동일한 각도로 회전할 수 있다.On the other hand, one end of the operating
동작전달부(50)는 동작전달링크(51) 및 링크바(52)를 포함한다.The
동작전달링크(51)는 제2링크부(20)의 작동축(22)의 일단에 연결되며, 사용자의 동작 의도에 따라 회동한다. 사용자는 동작전달링크(51)의 일단에 연결된 링크바(52)를 회동시킴에 따라 이에 연결된 동작전달링크(51)를 회동시키며, 이에 따라 사용자의 동작 의도가 추후 설명할 동작감지센서(40; 도 3 참조)에 의해 인식될 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도로서, 제2링크부(20)의 일부분의 내부 단면을 포함한 도면이다. 이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 설명한다.3 is a front view showing the configuration of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention, a view including an internal cross-section of a portion of the
본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇은 도 2를 참조하여 설명한 구성에 더하여 부하감지센서(30) 및 동작감지센서(40)를 더 포함한다.The muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention further includes a
부하감지센서(30)는 제2링크(21)상의 일 영역에 위치한 부하 및 제2링크(21)자체 중량에 의해 발생하여 제2링크(21)에 작용하는 부하토크(T2; 도 4 참조)를 감지한다. 부하감지센서(30)에 의해 감지된 부하토크(T2) 값은 제어부(70; 도 5 참조)에 전달될 수 있으며, 상기 제어부(70)는 부하감지센서(30)에 의해 감지된 부하토크(T2)의 크기에 대응하며 상기 부하토크(T2) 방향과 반대 방향인 지지토크(T4; 도 4 참조)를 제2링크(21)에 인가하여 제2링크(21)가 상기 부하를 지탱하도록 제어할 수 있다. The
동작감지센서(40)는 사용자가 링크바(52)에 힘을 인가하여 제2링크(21)를 작동시키려고 할 경우, 사용자에 의해 동작전달부(50)의 일 지점상에 발생한 동작토크(T1; 도 4 참조)의 크기를 감지한다. 즉, 동작감지센서(40)는 일 예시적으로 동작감지 토크센서(41)일 수 있다.The
도 4는 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇을 조작하는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇이 사용자의 조작에 의해 작동되는 과정을 설명한다.4 is a view showing a state in which a user manipulates the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process of operating the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention by the user's manipulation will be described with reference to FIG. 4.
제2링크(21) 자체의 무게에 의해 발생하는 중량을 M1, 부하의 무게를 M2라고 했을 때, 부하 및 제2링크(21) 자체의 무게에 의해 형성되는 무게중심점에서 M1 및 M2에 의해 일 방향으로 부하토크(T2)가 발생할 수 있다. When the weight generated by the weight of the
여기서 부하토크(T2)의 크기는 부하감지센서(30)에 의해 인식된다. 또한, 제어부(70; 도 5 참조)는 부하감지센서(30)에 의해 인식된 부하토크(T2)에 기초하여 제2링크(21)에 상기 부하토크(T2)에 대응하는 지지토크(T4)가 상기 부하토크(T2)와 반대 방향으로 작용되도록 한다. The magnitude of the load torque T2 is recognized by the
이는 제2링크(21) 상에 부하토크(T2)가 인가되어 제2링크(21)가 부하 및 제2링크(21) 자체의 무게에 의해 갑자기 회동되어 안전사고 등이 발생되지 않도록 하기 위함이다.This is to prevent the occurrence of a safety accident because the load torque T2 is applied on the
한편, 사용자가 제2링크(21)를 동작시키려고 할 경우, 일 예시적으로 동작전달부(50)의 링크바(52)를 사용자가 자신의 팔(arm) 힘을 이용하여 조작함으로써 링크바(52)에 사용자의 힘이 인가되고, 링크바(52) 상에 사용자의 힘에 상응하는 동작토크(T1)이 발생한다. On the other hand, when the user wants to operate the
여기서 동작토크(T1)은 동작감지 토크센서(41)에 의해 감지되며, 동작토크(T1)에 대응되는 구동토크(T3)을 가지고 제2링크(21)가 상기 동작토크(T1)과 같은 방향으로 회동한다. Here, the operating torque T1 is sensed by the motion detecting
이때 구동토크(T3)은 일 예시적으로 동작토크(T1)에 일정한 수를 곱한 값일 수 있다. 일 예시적으로 사용자의 작동 의도에 의해 동작전달부(50)의 일 영역상에 발생한 동작토크(T1)가 감지된 경우, 제2링크(21)는 동작토크(T1)의 10배인 구동토크(T3) 값을 가지며 회동되도록 제어될 수 있다. In this case, the driving torque T3 may be a value obtained by multiplying the operating torque T1 by a predetermined number. For example, when the operation torque T1 generated on one region of the
한편, 동작토크(T1) 및 구동토크(T3) 간의 관계는 위와 다를 수 있으며, 양 변수의 관계는 선형 관계일 수도 있으며, 비선형적 관계일 수도 있다.Meanwhile, the relationship between the operating torque T1 and the driving torque T3 may be different from the above, and the relationship between the two variables may be a linear relationship or a nonlinear relationship.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성에 대해 설명한다.Figure 5 is a front view showing the configuration of the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a configuration of the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇은 제1링크부(10), 제2링크부(20) 및 동작전달부(50)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇과 유사한 구성을 가지며, 다만 동작전달부(50) 등에 있어서 상호간에 차이점이 있다. Muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention includes a
따라서 앞서 도 2를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성은 그 내용이 배치되지 않는 범위에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성에 포함되는 것이 가능하다.Therefore, the description overlapping with the contents described above with reference to FIG. 2 will be omitted, and the construction of the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention will not be arranged in the scope of the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention. It is possible to be included in the configuration.
동작전달부(50)는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성과는 달리 제2링크(21)의 작동축(22)에 인접하여 연결되는 것이 아니고 제2링크(21)의 일단 영역에 연결된다. 구체적으로, 동작전달부(50)는 제2링크(21)의 일단 영역에 연결된 조작바(53)로 구성된다. Unlike the configuration of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention, the
조작바(53)는 사용자의 조작에 의해 회동될 수 있으며, 조작바(53)의 회동에 의해 제2링크(21)도 회동된다. The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 도시한 정면도로서, 제2링크부(20)의 일부분의 내부 단면을 포함한 도면이다. 이하 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 설명한다.FIG. 6 is a front view showing the configuration of the muscle augmentation robot according to another exemplary embodiment of the present invention, which includes an internal cross section of a portion of the
본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇과 유사하게 부하감지센서(30) 및 동작감지센서(40)를 더 포함하며, 그 내용이 배치되지 않는 범위에서 부하감지센서(30) 등 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성을 포함할 수 있다. The muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention further includes a
동작감지센서(40)는 사용자가 조작바(53)에 힘을 인가하여 제2링크(21)를 작동시키려고 할 경우, 사용자에 의해 조작바(53) 상에 인가된 동작힘(F1)의 크기를 감지한다. 즉, 동작감지센서(40)는 일 예시적으로 토크값이 아닌 힘 값을 감지하는 동작감지 포스센서(42)일 수 있다.The
도 7은 사용자가 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇을 조작하는 상태를 도시한 도면이다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇이 사용자의 조작에 의해 작동되는 과정을 설명한다.7 is a view showing a state in which a user manipulates the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, a process in which the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention is operated by a user's manipulation will be described with reference to FIG. 7.
여기서 부하토크(T2)의 크기가 부하감지센서(30)에 의해 인식되는 구성 및 이에 따른 지지토크(T4)에 의해 제2링크(21)를 지지하는 구성은 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 구성과 같다. Herein, the configuration in which the magnitude of the load torque T2 is recognized by the
다만 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇은 사용자의 동작 의도를 동작토크를 감지함으로써 파악하는 구성이 아니라 동작힘(F1)을 감지함으로써 파악하는 구성이라는 점에서 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇과 차이가 있다.However, according to an embodiment of the present invention, the strength-increasing robot according to another embodiment of the present invention is not configured to detect the user's intention by detecting the operation torque, but is configured to detect the operating force (F1). It is different from muscle strength robot.
사용자가 자신의 팔(arm) 힘을 이용해 제2링크(21)를 동작시키려고 할 경우, 동작전달부(50)의 조작바(53)에 사용자에 의해 동작힘(F1)이 인가된다.When the user intends to operate the
여기서 동작힘(F1)은 동작감지 포스센서(42)에 의해 감지되며, 동작힘(F1)에 대응되는 구동토크(T3)를 가지고 제2링크(21)가 상기 동작힘(F1)의 인가 방향과 같은 방향으로 회동한다.Here, the operating force F1 is sensed by the motion detecting
이때 구동토크(T3)은 일 예시적으로 동작힘(F1)에 기초하여 간접적으로 계산된 값일 수 있다. 일 예시적으로, 구동토크(T3)은 제2링크(21)의 회동축으로부터 동작힘(F1)이 인가된 동작점까지의 거리에 동작힘(F1)의 크기를 곱한 값에 임의의 수치를 곱한 값일 수 있다. 한편, 구동토크(T3)를 구하는 방법은 이 외에 적절한 기타 방법을 포함한다고 할 것이다. In this case, the driving torque T3 may be, for example, a value indirectly calculated based on the operating force F1. As an example, the driving torque T3 is a value obtained by multiplying the distance from the rotational axis of the
도 8은 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 도시한 도면이다. 이하 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 설명한다. 8 is a view showing an operation process of the muscle augmentation robot according to an embodiment or another embodiment of the present invention. Hereinafter, an operation process of the muscle strength augmentation robot according to an embodiment of the present invention and another embodiment will be described with reference to FIG. 8.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 설명한 후 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정에서의 차이점을 기초로 설명하기로 한다.First, after explaining the operation process of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention, the operation process of the muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention the difference in the operation process of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention It will be described based on.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇은 앞에서 설명한 구성 외에 연산부(60) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the muscle augmentation robot according to the exemplary embodiment of the present invention may include an
연산부(60)는 부하감지센서(30) 및 동작감지센서(40)로부터 각각 부하토크(T2) 및 동작토크(T1) 값을 전달받아 지지토크(T4)와 구동토크(T3) 값을 연산한다. The
부하 및 제2링크(21)의 중량에 의해 발생하는 부하토크(T2)는 부하감지센서(30)에 의해 감지된다. 부하토크(T2)는 연산부(60) 중 제2연산장치(62)로 전달되며, 제2연산장치(62)에서는 부하토크(T2)에 기초하여 제2링크(21)를 지지하기 위한 지지토크(T4)를 연산한다. 제2연산장치(62)에 의해 연산된 지지토크(T4)는 제어부(70)로 전달된다.The load torque T2 generated by the weight of the load and the
사용자의 링크바(52) 조작에 의해 발생되는 동작토크(T1)은 동작감지센서(40)에 의해 감지된다. 감지된 동작토크(T1)값은 제1연산장치(61)로 전달되며, 제1연산장치(61)에서는 동작감지센서(40)에서 감지한 동작토크(T1)값에 기초하여 제2링크(21)를 구동하기 위한 구동토크(T3) 값을 연산한다. 제1연산장치(61)에 의해 연산된 구동토크(T3) 값은 제어부(70)로 전달된다.The operation torque T1 generated by the user's manipulation of the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇은 동작토크(T1)를 부하토크(T2)와 완전히 분리하여 독립적으로 감지하므로, 사용자의 동작 의도를 정확히 파악할 수 있다. 이로 인해 사용자의 동작 의도가 제2링크(21)의 작동에 정확히 반영되어, 근력증강로봇을 사용자의 동작 의도에 따라 정밀하게 구동시킬 수 있다.As such, the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention detects the operating torque T1 completely from the load torque T2 and independently detects the operation intention of the user. As a result, the user's intention of the operation is accurately reflected in the operation of the
제어부(70)는 구동토크(T3) 값 및 지지토크(T4)값을 참조하여, 적절한 토크로 제2링크(21)가 구동되도록 제어한다. 이때 제어부(70)는 제1링크부(10)의 구동축(12) 내에 포함된 모터 또는 액츄에이터를 구동시켜 제2링크(21)를 작동시킨다. 한편, 이때 일 예시적으로 제2링크(21)는 제어부(70)에 의해 구동토크(T3)값 및 지지토크(T4)값의 각 토크값을 합한 토크값을 가지며 구동되도록 제어될 수 있다.The
이하 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 동작 과정을 설명한다.Hereinafter, an operation process of the muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8.
본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇은 동작감지센서(40)에서 동작힘(F1)을 감지하고, 동작힘(F1) 값을 제1연산장치(61)로 전송한다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇에서 동작토크(T1)를 감지하며, 동작토크(T1) 값을 제1연산장치(61)로 전송하는 것과 차이가 있다. The muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention detects the operation force F1 in the
즉, 여기서 제1연산장치(61)는 동작힘(F1) 값을 기초로 적절한 구동토크(T3) 값을 연산하여 제어부(70)로 전송하며, 제어부(70)는 제1연산장치(61)로부터 전송받은 구동토크(T3) 값 및 제2연산장치(62)로부터 전송받은 지지토크(T4) 값에 기반하여 제2링크(21)가 구동되도록 제어한다. That is, the
위와 같은 차이점 외에 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇과 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇은 그 작동 과정이 유사하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력증강로봇의 작동 과정은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 근력증강로봇의 작동 과정의 내용을 그 내용이 배치되지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다.In addition to the above differences, the muscle strength robot according to another embodiment of the present invention and the muscle strength robot according to an embodiment of the present invention is similar in operation. Therefore, the operation process of the muscle augmentation robot according to another embodiment of the present invention may include the contents of the operation process of the muscle augmentation robot according to an embodiment of the present invention described above within a range that is not arranged.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present embodiment belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
10 : 제1링크부
50 : 동작전달부
11 : 제1링크
51 : 동작전달링크
12 : 구동축
52 : 링크바
20 : 제2링크부
53 : 조작바
21 : 제2링크
60 : 연산부
22 : 작동축
61 : 제1연산장치
30 : 부하감지센서
62 : 제2연산장치
40 : 동작감지센서
70 : 제어부
41 : 동작감지 토크센서
42 : 동작감지 포스센서10: first link unit 50: operation transfer unit
11: first link 51: operation transmission link
12: drive shaft 52: link bar
20: second link unit 53: operation bar
21: second link 60: calculator
22: working shaft 61: the first operation device
30: load detection sensor 62: second operation device
40: motion detection sensor 70: control unit
41: motion detection torque sensor
42: motion detection force sensor
Claims (9)
상기 제1링크부의 일단에 회동 가능하도록 연결되며, 작동자의 동작 의사에 의해 동작되도록 구비된 제2링크부;
상기 제2링크부 상의 일 영역에 인가되는 부하를 감지하기 위한 부하감지센서; 및
상기 작동자의 동작을 감지하기 위한 동작감지센서
를 포함하며, 상기 부하감지센서와 상기 동작감지센서는 각각 독립적으로 상기 부하 및 상기 작동자의 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘.A first link unit;
A second link unit rotatably connected to one end of the first link unit and provided to be operated by an intention of operation of an operator;
A load sensor for sensing a load applied to one region on the second link unit; And
Motion sensor for detecting the operator's motion
Includes, The load detection sensor and the motion detection sensor is characterized in that each independently detect the operation of the load and the operator, the sensor mounting mechanism for detecting the user intention of the muscle strength augmented robot.
상기 제2링크부와 연결되며, 상기 작동자의 직접 조작에 의해 회동 가능하도록 구비된 동작전달링크를 더 포함하며,
상기 동작감지센서는 상기 작동자의 동작에 의해 상기 동작전달링크 상에 인가되는 동작토크를 감지하기 위한 동작감지 토크센서인 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘.The method of claim 1,
It is connected to the second link portion, and further comprises an operation transmission link provided to be rotatable by direct operation of the operator,
And the motion detection sensor is a motion detection torque sensor for detecting an operation torque applied to the motion transmission link by the operation of the operator.
상기 제2링크부의 일단부에 연결되며, 상기 작동자에 의해 조작되도록 구비된 조작바를 더 포함하고,
상기 동작감지센서는 상기 작동자의 동작에 의해 상기 조작바에 가해지는 동작힘을 감지하기 위한 동작감지 포스센서인 것을 특징으로 하는, 근력증강 로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘.The method of claim 1,
A control bar connected to one end of the second link unit and provided to be operated by the operator;
The motion detection sensor is a motion detection force sensor for detecting an operating force applied to the operation bar by the operation of the operator, the sensor mounting mechanism for detecting the user intention of the muscle strengthening robot.
상기 동작감지센서는 상기 작동자의 동작에 의해 발생하는 동작힘 또는 동작토크를 감지하고, 상기 부하감지센서는 상기 제2링크부의 일 영역 상에 인가되는 부하 및 상기 제2링크부의 중량에 의해 상기 제2링크부 상에 가해지는 부하토크를 감지하며,
상기 동작힘 또는 동작토크에 기초하여 상기 제2링크부를 동작시키기 위한 구동토크를 산출하는 제1연산장치;
상기 부하토크로부터 상기 제2링크부를 지지하기 위한 지지토크를 산출하는 제2연산장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 근력증강 로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘.The method of claim 1,
The motion detection sensor detects an operation force or an operation torque generated by the operation of the operator, and the load detection sensor is configured by the load applied to an area of the second link part and the weight of the second link part. Detects the load torque applied to the 2 link part
A first calculating device for calculating a driving torque for operating the second link unit based on the operating force or operating torque;
A second computing device for calculating a support torque for supporting the second link portion from the load torque
A sensor mounting mechanism for detecting a user intention of the muscle augmentation robot, further comprising a.
상기 제1연산장치 및 상기 제2연산장치로부터 각각 상기 구동토크 및 지지토크 값을 전송받으며, 상기 구동토크 및 지지토크 값에 기초하여 상기 제2링크부가 회동하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 근력증강 로봇의 사용자 의도 감지를 위한 센서 장착 메커니즘.The method of claim 1,
And a control unit configured to receive the driving torque and the support torque values from the first and second computing devices, and control the second link unit to rotate based on the driving torque and the support torque values. Sensor mounting mechanism for detecting user intention of muscle augmentation robot.
작동자의 동작을 감지하는 동작감지단계; 및
상기 작동자의 동작 의도에 따라 상기 근력증강로봇을 작동시키는 작동단계
를 포함하며,
상기 부하와 상기 작동자의 동작은 독립적으로 감지되는 것을 특징으로 하는 근력증강로봇의 운동 메커니즘.A load sensing step of detecting a load transmitted to an area of the muscle strength robot;
A motion detecting step of detecting a motion of an operator; And
Operating step of operating the muscle strength robot according to the operator's intention of operation
Including;
Movement mechanism of the muscle augmentation robot, characterized in that the load and the operation of the operator is sensed independently.
상기 제1링크부의 일단에 회동 가능하도록 연결되며, 작동자의 동작에 기반하여 회동되도록 구비된 제2링크부;
상기 제2링크부에 인가되는 부하를 감지하기 위한 부하감지센서; 및
상기 작동자의 동작을 감지하기 위한 동작감지센서
를 포함하며, 상기 부하감지센서와 상기 동작감지센서는 각각 독립적으로 상기 부하 및 상기 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇.A first link unit;
A second link unit rotatably connected to one end of the first link unit and provided to be rotated based on an operation of an operator;
A load sensor for sensing a load applied to the second link unit; And
Motion sensor for detecting the operator's motion
Includes, The load detection sensor and the motion detection sensor, characterized in that each independently detect the load and the motion, muscle strength robot.
상기 제2링크부와 연결되며, 상기 작동자의 직접 조작에 의해 회동 가능하도록 구비된 동작전달링크를 더 포함하며,
상기 동작감지센서는 상기 작동자의 동작에 의해 상기 동작전달링크 상에 발생하는 동작토크를 감지하기 위한 동작감지 토크센서인 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇.The method of claim 7, wherein
It is connected to the second link portion, and further comprises an operation transmission link provided to be rotatable by direct operation of the operator,
And the motion detection sensor is a motion detection torque sensor for detecting a motion torque generated on the motion transmission link by the operation of the operator.
상기 제2링크부의 일단부에 연결되며, 상기 작동자에 의해 조작되도록 구비된 조작바를 더 포함하고,
상기 동작감지센서는 상기 작동자의 동작에 의해 상기 조작바에 가해지는 동작힘을 감지하기 위한 동작감지 포스센서인 것을 특징으로 하는, 근력증강로봇.
The method of claim 7, wherein
A control bar connected to one end of the second link unit and provided to be operated by the operator;
The motion detection sensor is a muscle strength enhancing robot, characterized in that the motion detection force sensor for detecting the operating force applied to the operation bar by the operation of the operator.
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