KR20190097684A - 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치 - Google Patents

산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190097684A
KR20190097684A KR1020180017413A KR20180017413A KR20190097684A KR 20190097684 A KR20190097684 A KR 20190097684A KR 1020180017413 A KR1020180017413 A KR 1020180017413A KR 20180017413 A KR20180017413 A KR 20180017413A KR 20190097684 A KR20190097684 A KR 20190097684A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot arm
master device
freedom
arm
scapula
Prior art date
Application number
KR1020180017413A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102067123B1 (ko
Inventor
이상룡
공재호
윤정환
이학
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020180017413A priority Critical patent/KR102067123B1/ko
Publication of KR20190097684A publication Critical patent/KR20190097684A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102067123B1 publication Critical patent/KR102067123B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009Constructional details, e.g. manipulator supports, bases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는, 등 프레임의 양측에 각각 구성되는 로봇 팔부를 구비하고; 상기 각 로봇 팔부는, 상기 등 프레임의 일측에서 측방향으로 복수의 링크 구조로 연결되어 전인 및 후인 작동이 가능하도록 하는 견갑골부와, 상기 견갑골부에서 상측 방향으로 회전 가능하게 연결되는 어깨부와, 상기 어깨부에서 견관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 상팔부와, 상기 상팔부에 주관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 하팔부와, 상기 하팔부에 손목 관절부를 통해 연결되어 사용자가 잡을 수 있도록 이루어진 손잡이부를 포함하여 구성됨으로써, 사용자가 착용하고 산업용 로봇 팔의 동작에 대한 힘과 위치, 속도 등을 제어할 수 있게 되어 산업용 로봇 팔을 보다 효과적으로 제어할 수 있다.

Description

산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치{Suit-typemaster device having multi-degreeof freedom for controlling industrial robotic arms}
본 발명은 산업용 로봇 등을 제어하기 위한 장치로서, 특히 사용자가 직접 착용하여 원격으로 산업용 로봇 팔을 제어할 수 있는 슈트형 마스터 장치에 관한 것이다.
다양한 분야에서 로봇이 이용됨에 따라 종전에 인간이 수행하던 작업을 로봇이 대신 수행하는 일이 늘어나고 있다. 비교적 단순하고 쉬운 작업을 로봇으로 대체하여 반복적으로 작업을 수행하거나 인간이 직접 투입되기 어려운 환경에서의 작업을 수행하기 위하여 다양한 형태의 로봇이 사용되며, 이러한 예로서 생산자동화 공정이나 험지 탐사 등 인간이 본래 수행하였던 일을 로봇이 수행하기 위하여 인간의 형태를 모사한 로봇이 산업 현장에서 사용되고 있다.
그에 따라 인간의 형태에 유사한 로봇의 움직임을 사용자가 직관적인 조작으로 조종 가능하도록 하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.
그 중 하나가 착용형 즉, 슈트형 마스터 장치를 이용하여 직관적으로 로봇의 동작을 유도할 수 있는 방법이다.
그러나, 종래 산업용 로봇 팔을 제어하는 슈트형 마스터 장치는 견관절의 전인 및 후인 동작을 가능하게 하는 장치가 구현되어 있지 않고, 견관절의 운동학적 특성만을 고려하여 견관절을 볼관절로 가정하면서 총 3자유도만 갖도록 구성되기 때문에 보다 우수하고 효율적으로 로봇 팔을 제어하는 데는 한계가 있는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제10-2017-0085390호 한국 등록특허 제10-1618676호 한국 등록특허 제10-0299210호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사용자가 착용하고 산업용 로봇 팔의 동작에 대한 힘과 위치, 속도 등을 제어할 수 있도록 구성함으로써 산업용 로봇 팔을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는, 등 프레임의 양측에 각각 구성되는 로봇 팔부를 구비하고; 상기 각 로봇 팔부는, 상기 등 프레임의 일측에서 측방향으로 복수의 링크 구조로 연결되어 전인 및 후인 작동이 가능하도록 하는 견갑골부와, 상기 견갑골부에서 상측 방향으로 회전 가능하게 연결되는 어깨부와, 상기 어깨부에서 견관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 상팔부와, 상기 상팔부에 주관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 하팔부와, 상기 하팔부에 손목 관절부를 통해 연결되어 사용자가 잡을 수 있도록 이루어진 손잡이부를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 견갑골부, 어깨부, 상팔부, 하팔부, 손잡이부를 상호 연결하는 관절부 중 적어도 일부분 이상에 반력을 제공하는 액추에이터가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 견갑골부, 어깨부, 상팔부, 하팔부, 손잡이부를 상호 연결하는 관절부 중 적어도 일부분 이상에 동작 상태를 감지하는 엔코더가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 견갑골부는 개방된 4절 링크 구조로 연결될 수 있다.
상기 견갑골부에는 사용자의 견갑골 쪽에 밀착되는 견갑 패널이 연결되고, 상기 견갑 패널이 연결되는 부분에는 로드 셀이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 상팔부는 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 상팔부는 길이 조절이 가능하도록 암수 결합 구조를 갖고, 고정 수단으로 길이가 고정될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 상팔부에는 사용자의 상완에 밀착되는 상완 보호대가 구비될 수 있다.
상기 주관절부에는 동작 상태를 감지하는 엔코더가 연결되는 것이 바람직하다.
상기 하팔부는 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 손목 관절부는 상기 손잡이부의 엎침과 뒤침 동작을 위한 4절 링크를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 손목 관절부는 노쪽 치우침과 자쪽 치우침이 가능하도록 링크 구조로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 손목 관절부와 손잡이부 사이에는 로드 셀이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 각 로봇 팔부는 9자유도를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는 사용자 상지 특성 등을 고려하여 구성되기 때문에 사용자가 착용하고 산업용 로봇 팔의 동작에 대한 힘과 위치, 속도를 제어하여 산업용 로봇 팔을 보다 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 관절부에 엔코더 및 액추에이터가 구성되기 때문에 산업용 로봇 팔의 조작에 따른 동작 및 엔드 이펙터의 사용이나 장애물 회피시에 기능적인 감각을 통해 제어할 수 있도록 반력을 충실하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 견관절부의 전인 및 후인 동작이 가능도록 구성되기 때문에 다자유도 산업용 로봇 팔 관절에 대한 여유 자유도 제공을 통해 이동형 산업용 로봇 팔의 전진이나 후진에 대한 제어가 가능한 효과가 있다. 또 로드 셀을 이용하여 사용자의 전인 및 후인 동작 시에 발생하는 상지의 당기는 힘과 미는 힘이 측정되도록 구성되기 때문에 이러한 측정 정보를 활용하여 로봇 팔의 힘과 마스터 암의 반력 제어가 가능하고, 이에 따라 산업용 로봇 팔의 정밀한 원격 제어가 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인간 상지의 해부학적 자유도와 유사한 특성을 갖도록 구성되기 때문에 보다 넓은 작동 범위를 보유하여 효율적으로 산업용 로봇 팔의 동작 제어가 가능한 효과가 있다. 그 이유는 견갑골의 동작 시에 견관절부의 자유도는 어깨부(흉곽과 쇄골)가 이루는 2자유도를 포함하여 5자유도를 갖도록 구성되고, 이는 상지 7자유도(견관절 3 + 완관절 1 + 수관절 3)에 흉곽과 쇄골이 이루는 2자유도를 포함하여 총 9자유도를 갖도록 하여, 견관절의 기본 3자유도에 여유 자유도 2자유도를 추가함으로써 동작의 제약을 최소화하여 가능하게 된다.
이외에도 본 발명은 여러 가지 효과를 갖는다.
본 발명은 4절 링크 기구의 특성을 활용하여 상지의 손목 관절의 제한적 엎침과 뒤침 동작을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명은 각각의 사용자의 다른 상지 길이를 고려한 상팔부와 하팔부의 길이 조절 기능은 슈트형 다자유도 마스터 장치를 활용한 산업용 다자유도 로봇 팔의 동작에 있어 적응형 장치 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 앞쪽(우측) 방향에서 본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 앞쪽(좌측) 방향에서 본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 뒤쪽 방향에서 본 사시도이다.
도 4는 도 3의 주요부 확대 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 측면도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치가 도시된 도면들로서, 도 1 및 도 2는 앞쪽 방향에서 본 사시도, 도 3은 뒤쪽 방향에서 본 사시도, 도 4는 도 3의 주요부 상세도, 도 5는 평면도, 도 6은 저면도, 도 7은 우측면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는, 사용자가 직접 착용한 상태에서 필요에 따른 동작을 구현하여 실제 산업용 로봇 팔을 제어할 수 있도록 구성된다.
이러한 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는 등 프레임(10)의 양측에 동일한 구조로 9자유도를 갖는 로봇 팔부를 각각 구비한다.
각 로봇 팔부는, 등 프레임(10)의 일측에서 측방향으로 복수의 링크 구조로 연결되어 전인 및 후인 작동이 가능하도록 하는 견갑골부(20)와, 이 견갑골부(20)에서 상측 방향으로 회전 가능하게 연결되는 어깨부(30)와, 이 어깨부(30)에서 견관절부(35)를 통해 회전 가능하게 연결되는 상팔부(40)와, 이 상팔부(40)에 주관절부(48)를 통해 회전 가능하게 연결되는 하팔부(50)와, 이 하팔부(50)에 손목 관절부(55)를 통해 연결되어 사용자가 잡을 수 있도록 이루어진 손잡이부(60)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 견갑골부(20), 어깨부(30), 상팔부(40), 하팔부(50), 손잡이부(60)의 링크 연결 부분 중 적어도 일부분 이상에 반력을 제공하는 액추에이터가 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 액추에이터는 모터 등으로 구성되어 링크 연결 부분의 회전 작동시키면서 사용자가 느낄 수 있는 반력을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 견갑골부(20), 어깨부(30), 상팔부(40), 하팔부(50), 손잡이부(60)의 링크 연결 부분 중 적어도 일부분 이상에 동작 상태를 감지하는 엔코더(Encoder)가 구비되는 것이 바람직하다. 이때 엔코더는 관절 운동의 범위 및 속도를 측정할 수 있도록 구성된 것으로서, 반드시 엔코더에 한정되는 것은 아니고, 관절 운동의 범위 및 속도 등을 측정할 수 있는 공지의 센서 등을 이용하여 구성할 수 있다.
따라서, 각 관절부의 엔코더에서 얻은 정보를 바탕으로 액추에이터의 속도와 힘을 제어함으로써 각 관절부에 대한 반력 구현이 가능하도록 구성되는 것이다.
본 실시예의 도면에서는 대부분 액추에이터와 엔코더가 함께 구성된 일체형 액추에이터(A; A1, A2, A3, A4, A5)를 예시하고 있다. 다만, 도면에서와 같이 주관절부(48)에는 엔코더(E)만 구비된 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 주요 구성 부분에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 상기 등 프레임(10)은 양쪽 로봇 팔부를 지지하는 구성부분으로서, 도면에서와 같이 T자형 구조로 형성될 수 있다.
등 프레임(10)의 상부에는 착용 벨트가 걸리는 V 자형 구조의 벨트 결착체(12)가 구성될 수 있다.
다음, 상기 견갑골부(20)는 등 프레임(10)의 뒤쪽에 회전 가능하게 연결되어, 전체적으로 개방된 사절 링크 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 사용자별로 어깨의 길이와 폭이 다름으로 이를 대응함과 아울러 견관절의 전인 및 후인 동작을 위하여 열린 4절 링크 구조를 갖는 것이다.
이를 위해, 견갑골부(20)는 제 1 링크(L1), 제 2 링크(L2), 제 3 링크(L3), 제 4 링크(L4)가 제 1 관절(J1), 제 2 관절(J2), 제 3 관절(J3)로 대략 수평 방향으로 상대 회전 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. 그리고 제 1 관절(J1)과 제 3 관절(J3)에는 엔코더와 일체형으로 이루어진 액추에이터(이하 ‘일체형 액추에이터’라 함)(A1)(A2)가 구성될 수 있다. 이때 제 1 관절(J1) 및 제 3 관절(J3) 부분은 다른 관절들보다 상대적으로 많은 힘이 필요할 수 있으므로 일체형 액추에이터 2개를 함께 구성하는 것도 가능하다.
일체형 액추에이터에 구성되는 엔코더는 전인과 후인 동작시에 위치 정보와 각속도 정보 등을 획득하여, 액추에이터의 작동과 로봇 팔의 속도 및 위치 제어에 활용하게 된다. 여기서 전인과 후인 동작은 견갑골부(20)의 전방과 후방으로 직선 운동을 하는 것을 말한다.
이와 같은 견갑골부(20)의 제 4 링크(L4) 앞쪽에는 사용자의 견갑골 쪽에 밀착되는 견갑 패널(25)이 연결되고, 이 견갑 패널(25)이 연결되는 부분에는 로드 셀(27)이 구비되는 것이 바람직하다.
이때 로드 셀(27)은 견갑골부(20)의 전인 및 후인 작동시에 사용자의 견갑골이 미는 힘에 대한 데이터를 측정하여, 이 정보를 통해 산업용 로봇 팔(slave)의 정밀한 원격 제어가 가능하도록 구성된다.
다음, 상기 어깨부(30)는 로봇 팔의 외전 및 내전 또는 신전 및 굴곡 동작이 가능하도록 견갑골부(20)와 상팔부(40) 사이에 2개의 링크(L5)(L6)로 연결되는 구성 부분이다.
이를 위해, 어깨부(30)는 제 4 링크(L4)에 제 4 관절(J4)로 수직 방향으로 연결되는 제 5 링크(L5), 이 제 5 링크(L5)에 제 5 관절(J5)로 수평 방향 및 수직 방향으로 연결되는 제 6 링크(L6)로 구성될 수 있다. 그리고, 제 4 관절(J4) 및 제 5 관절(J5)에는 일체형 액추에이터(A3)(A5)가 각각 구성될 수 있다.
이때, 일체형 액추에이터(A3)(A5)의 엔코더 및 액추에이터도 신전과 굴곡 동작 시에 관절 운동의 각도 범위 및 속도를 측정하고, 사용자에게 반력을 전달하는 기능을 하게 된다.
제 5 링크(L5)는 수직, 수평, 연장으로 3단 절곡 구조로 구성될 수 있고, 제 6 링크(L6)는 수평, 수직 2 단 절곡 구조로 구성될 수 있다.
다음, 상기 견관절부(35)는 어깨부(30)와 상팔부(40) 사이를 연결하는 제 6 관절(J6)이다.
즉, 견관절부(35)는 제 6 링크(L6)의 하단부에 상팔부(40)를 구성하는 제 7 링크(L7)와 제 6 관절(J6)을 통해 연결되고, 제 6 관절(J6)에는 마찬가지로 일체형 액추에이터(A5)가 구비된다.
일체형 액추에이터(A5)는 여기서도 엔코더를 통해 관절 운동의 범위와 속도를 측정하고, 액추에이터를 통해 사용자에게 반력을 전달하게 된다.
다음, 상기 상팔부(40)는 상기 제 6 관절(J6)와 연결되는 제 7 링크(L7) 및 제 8 링크(L8)로 구성된다.
특히, 상팔부(40)는 길이 조절이 가능하도록 구성된다. 이는 사용자별 다른 상완 길이를 고려하여 상팔부(40)의 길이를 늘였다 줄였다 할 수 있도록 구성된 것으로, 실제 사용자가 착용할 때 불편함을 최소화할 수 있게 된다.
이를 위한 길이 조절 가능 구조는 제 7 링크(L7) 및 제 8 링크(L8)가 암수 결합 구조를 갖고, 고정 핀, 고정 나사 등의 고정 수단으로 가변된 길이를 고정할 수 있도록 구성할 수 있다.
제 7 링크(L7)와 제 8 링크(L8)의 암수 결합 구조는 도면에서와 같이 제 7 링크(L7)의 일부분이 제 8 링크(L8)에 삽입된 상태에서 미끄럼 운동하면서 길이 조절이 가능하도록 결합되고, 길이가 조절된 상태에서 고정 핀 등으로 길이를 고정할 수 있도록 구성되는 것이다.
또한, 상팔부(40)에는 사용자의 상완에 밀착되는 상완 보호대(45)가 구비될 수 있다. 상완 보호대(45)는 사용자의 상완의 굵기 및 길이에 따라 적절하게 이용할 수 있도록 신축성이 있는 플라스틱 소재로 제작할 수 있고, 또 크기를 다양화하여 교환 가능하게 구성할 수 있다.
다음, 상기 주관절부(48)는 상팔부(40)와 하팔부(50)가 연결되는 제 7 관절(J7) 부분으로서, 여기에도 엔코더가 설치되어 팔꿈치 관절의 각도 변화와 속도 등을 측정할 수 있도록 구성된다. 여기서 팔꿈치 관절의 각도 변화는 상완의 전체 운동 범위 측정을 위한 중요한 역할을 하게 된다.
다음, 상기 하팔부(50)는 주관절부(48)와 연결되는 제 9 링크(L9) 및 제 10 링크(L10)로 구성된다.
특히, 하팔부(50)도 앞서 설명한 상팔부(40)와 같이 길이 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 사용자의 다른 전완 길이에 대응하여 하팔부(50)의 길이 조절이 가능하도록 구성한 것이다.
이러한 하팔부(50)의 길이 조절 구조는 앞서 설명한 상팔부(40)와 동일한 방법을 이용하여 구성할 수 있다.
다음, 상기 손목 관절부(55)는 하팔부(50)와 제 11 링크(L11) 사이에 연결되어 손잡이부(60)의 제한적인 엎침과 뒤침 동작이 가능하도록 제 8 관절(J8)로 구성되고, 이때 제 8 관절(J8)은 4절 링크로 구성할 수 있다.
즉, 손목 관절부(55)는 4절 링크 구조를 이용하여 손목관절의 자쪽 치우침과 노쪽 치우침, 제한적인 엎침과 뒤침 동작을 하도록 구성되는 것이다.
여기서 4절 링크는 폐쇄형 링크 구조로 이루어진 것으로, 삼각판 구조를 갖는 링크 2개를 상호 겹쳐진 모양으로 하팔부(50)와 제 11 링크(L11) 사이를 연결하는 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고 제 11 링크(L11)에는 로드 셀(57)이 구비될 수 있다. 이때 로드 셀(57)은 4절 링크와 손잡이부(60) 사이에 위치되어 전인 운동시에 사용자의 미는 힘을 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 손목 관절부(55)에도 엔코더를 구성하여 엎침과 뒤침 동작을 하는 손목관절부의 각도의 범위와 속도를 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.
다음, 상기 손잡이부(60)는 제 9 관절(J9)로 연결되어 사용자가 잡을 수 있도록 이루어진 것으로, 양쪽으로 벌어진 보호대(62) 사이에 그립 봉(64)이 설치되는 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 제 9 관절(J9)은 제한적인 노쪽 치우침과 자쪽 치우침이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치는 하팔부(50)와 손목 관절부(55) 사이에 로드 셀(57)이 구성되어 사용자의 미는 힘을 측정할 수 있고, 견갑 패널(25) 뒤쪽에 로드 셀(27)이 구비되어 사용자의 전인 및 후인 동작 시에 측정되는 미는 힘 정보를 통해 산업용 로봇 팔의 정밀한 원격 제어가 가능하게 된다. 또 사용자별 다른 상지의 길이를 고려한 상팔부(40)와 하팔부(50)의 길이 조절이 가능하여 착용 시 불편함을 최소화하여 보다 원활한 마스터 제어가 가능하고, 각 관절의 엔코더 정보를 활용하여 액추에이터의 속도와 힘을 제어하여 각 관절에 대한 반력 구현이 가능하게 된다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 등 프레임 12 : 벨트 결착체
20 : 견갑골부 25 : 견갑 패널
27 : 로드 셀 30 : 어깨부
35 : 견관절부 40 : 상팔부
45 : 상완 보호대 48 : 주관절부
50 : 하팔부 57 : 로드 셀
60 : 손잡이부
A1, A2, A3, A4, A5 : 일체형 액추에이터
E : 엔코더
J1 ~ J9 : 관절
L1 ~ L11 : 링크

Claims (14)

  1. 등 프레임의 양측에 각각 구성되는 로봇 팔부를 구비하고;
    상기 각 로봇 팔부는,
    상기 등 프레임의 일측에서 측방향으로 복수의 링크 구조로 연결되어 전인 및 후인 작동이 가능하도록 하는 견갑골부와,
    상기 견갑골부에서 상측 방향으로 회전 가능하게 연결되는 어깨부와,
    상기 어깨부에서 견관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 상팔부와,
    상기 상팔부에 주관절부를 통해 회전 가능하게 연결되는 하팔부와,
    상기 하팔부에 손목 관절부를 통해 연결되어 사용자가 잡을 수 있도록 이루어진 손잡이부를 포함한 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 견갑골부, 어깨부, 상팔부, 하팔부, 손잡이부를 상호 연결하는 관절부 중 적어도 일부분 이상에 반력을 제공하는 액추에이터가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 견갑골부, 어깨부, 상팔부, 하팔부, 손잡이부를 상호 연결하는 관절부 중 적어도 일부분 이상에 동작 상태를 감지하는 엔코더가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 견갑골부는 개방된 4절 링크 구조로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 견갑골부에는 사용자의 견갑골 쪽에 밀착되는 견갑 패널이 연결되고,
    상기 견갑 패널이 연결되는 부분에는 로드 셀이 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상팔부는 길이 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상팔부는 길이 조절이 가능하도록 암수 결합 구조를 갖고, 고정 수단으로 길이가 고정될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 상팔부에는 사용자의 상완에 밀착되는 상완 보호대가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 주관절부에는 동작 상태를 감지하는 엔코더가 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하팔부는 길이 조절이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 손목 관절부는 상기 손잡이부의 엎침과 뒤침 동작을 위한 4절 링크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 손목 관절부는 노쪽 치우침과 자쪽 치우침이 가능하도록 링크 구조로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 손목 관절부와 손잡이부 사이에는 로드 셀이 구비된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 로봇 팔부는 9자유도를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치.
KR1020180017413A 2018-02-13 2018-02-13 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치 KR102067123B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180017413A KR102067123B1 (ko) 2018-02-13 2018-02-13 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180017413A KR102067123B1 (ko) 2018-02-13 2018-02-13 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190097684A true KR20190097684A (ko) 2019-08-21
KR102067123B1 KR102067123B1 (ko) 2020-02-11

Family

ID=67808277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180017413A KR102067123B1 (ko) 2018-02-13 2018-02-13 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102067123B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113043240A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 中国科学院沈阳自动化研究所 一种轻型高兼容性肩部康复外骨骼
CN113427483A (zh) * 2021-05-19 2021-09-24 广州中国科学院先进技术研究所 一种基于强化学习的双机器人力/位多元数据驱动方法
CN113954050A (zh) * 2021-10-14 2022-01-21 中国核动力研究设计院 一种分体式机械手的穿墙连接装置及包含其的机械手
KR20230149669A (ko) 2022-04-20 2023-10-27 광운대학교 산학협력단 로봇 팔

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220149079A (ko) 2021-04-30 2022-11-08 국민대학교산학협력단 견갑 상완 리듬이 가능한 로봇팔 구조

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100299210B1 (ko) 1999-03-12 2001-09-22 박호군 인간팔 장착형 힘 재현기능을 갖는 마스터 장치
KR101026105B1 (ko) * 2007-10-09 2011-04-05 한성대학교 산학협력단 어깨 관절 3자유도 구현을 위한 착용형 로봇 메커니즘
KR101227861B1 (ko) * 2011-01-27 2013-01-31 근로복지공단 상지근력보조기구
KR101421124B1 (ko) * 2013-01-07 2014-07-22 국방과학연구소 매니퓰레이터 조작장치
KR101618676B1 (ko) 2014-03-28 2016-05-09 국방과학연구소 직렬탄성구동기를 구비하는 휴머노이드 로봇
KR20170085390A (ko) 2016-01-14 2017-07-24 창원대학교 산학협력단 중공축 모터와 볼트스크류를 직결한 너트구동형 직렬 탄성 액츄에이터 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100299210B1 (ko) 1999-03-12 2001-09-22 박호군 인간팔 장착형 힘 재현기능을 갖는 마스터 장치
KR101026105B1 (ko) * 2007-10-09 2011-04-05 한성대학교 산학협력단 어깨 관절 3자유도 구현을 위한 착용형 로봇 메커니즘
KR101227861B1 (ko) * 2011-01-27 2013-01-31 근로복지공단 상지근력보조기구
KR101421124B1 (ko) * 2013-01-07 2014-07-22 국방과학연구소 매니퓰레이터 조작장치
KR101618676B1 (ko) 2014-03-28 2016-05-09 국방과학연구소 직렬탄성구동기를 구비하는 휴머노이드 로봇
KR20170085390A (ko) 2016-01-14 2017-07-24 창원대학교 산학협력단 중공축 모터와 볼트스크류를 직결한 너트구동형 직렬 탄성 액츄에이터 장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113043240A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 中国科学院沈阳自动化研究所 一种轻型高兼容性肩部康复外骨骼
CN113043240B (zh) * 2019-12-26 2024-03-12 中国科学院沈阳自动化研究所 一种轻型高兼容性肩部康复外骨骼
CN113427483A (zh) * 2021-05-19 2021-09-24 广州中国科学院先进技术研究所 一种基于强化学习的双机器人力/位多元数据驱动方法
CN113954050A (zh) * 2021-10-14 2022-01-21 中国核动力研究设计院 一种分体式机械手的穿墙连接装置及包含其的机械手
KR20230149669A (ko) 2022-04-20 2023-10-27 광운대학교 산학협력단 로봇 팔

Also Published As

Publication number Publication date
KR102067123B1 (ko) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102067123B1 (ko) 산업용 로봇 팔 제어를 위한 슈트형 다자유도 마스터 장치
KR101992149B1 (ko) 착용형 팔동작 측정 장치
JP5777673B2 (ja) ロボット親指アセンブリ
US20210369374A1 (en) Master controller assembly for a robotic surgery system, particularly for microsurgery
US8857874B2 (en) Robotic finger assembly
WO2012081402A1 (ja) 側面設置型力覚提示インターフェイス
US8498741B2 (en) Dexterous humanoid robotic wrist
JP2014159078A (ja) 人間型ロボット
US11246787B2 (en) Bi-directional underactuated exoskeleton
KR101740310B1 (ko) 케이블을 이용한 착용형 손 외골격 장치
Jung et al. An asymmetric cable-driven mechanism for force control of exoskeleton systems
EP2861387B1 (en) Actuating method and device for human interaction multi-joint mechanisms
US11745364B2 (en) Robot and first arm member
Lee et al. Exoskeletal master device for dual arm robot teaching
Yu et al. Jacobian analysis for parallel mechanism using on human walking power assisting
KR20140089826A (ko) 매니퓰레이터 조작장치
Jiang et al. Modular design of 7-DOF cable-driven humanoid arms
Saafi et al. Development of a spherical parallel manipulator as a haptic device for a tele-operation system: Application to robotic surgery
RU192179U1 (ru) Бионическая кисть руки
Ma et al. Towards predictable precision manipulation of unknown objects with underactuated fingers
Bergamasco et al. Design of an anthropomorphic haptic interface for the human arm
Niehues Achieving human-like dexterity in robotic hands: inspiration from human hand biomechanics and neuromuscular control
Rojas et al. Characterization of the precision manipulation capabilities of robot hands via the continuous group of displacements
Fani et al. Integrating wearable haptics and teleimpedance methods for augmented human-robot interaction with synergy-inspired robotic systems
León et al. Preliminary design of a magnetic-locking system for specific exoskeleton-assisted holding tasks

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right