KR20190107361A - Apparatus for displacement measuring have antagonist structure and robot joint module using the same, cloth for enhancing muscular strength - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스프링센서의 수축 또는 이완에 대응하여 발생하여 전압값의 변화량을 이용하여 스프링센서의 변위량을 측정할 수 있는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복에 관한 것이다. The present invention relates to a displacement measuring device having an antagonistic structure, and a robot joint module and a garment for muscle strength enhancement using the same. More specifically, the spring sensor is generated by using a change in voltage value generated in response to contraction or relaxation of the spring sensor. The present invention relates to a displacement measuring device having an antagonistic structure capable of measuring a displacement amount, a robot joint module, and a garment for strengthening muscle strength using the same.
일반적으로 변위측정센서는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)로 지칭되며, 기계적 변위를 전기적인 신호로 변환하는 코어의 이동으로 1차 코일(primary coil)에서 2차 코일(secondary coil)에 유도되는 자속의 변화로서 전기적 출력이 발생되며, 이러한 전기적 출력을 아날로그 또는 디지털로 표시하여 변위값을 측정한다.In general, displacement measuring sensors are referred to as linear variable differential transformers (LVDTs), which are magnetic fluxes induced from the primary coil to the secondary coil by the movement of the core that converts mechanical displacements into electrical signals. An electrical output is generated as a change, and the electrical output is displayed in analog or digital form and the displacement value is measured.
이와 같은 종래의 변위측정센서는 일정량의 코일을 포머에 권취한 1차 코일(primary coil)과 1차 코일의 중심으로부터 대칭적 위치에 코일을 권취한 복수 개의 2차 코일 및 1차 코일과 2차 코일 상간으로 자성체를 가지는 코어로 구성된다.Such a conventional displacement measuring sensor includes a primary coil wound around a certain amount of coils in a former and a plurality of secondary coils, primary coils, and secondary coils wound around a symmetrical position from the center of the primary coil. It consists of a core which has a magnetic body between coil phases.
1, 2차 코일을 권취한 포머는 원통형으로 구비되며, 코어는 변위측정센서 외방으로 돌출된 샤프트와 체결된다.The former wound around the primary and secondary coils has a cylindrical shape, and the core is fastened to a shaft protruding out of the displacement measuring sensor.
이러한 변위측정센서는 자성체 코어의 움직임으로 인해 각각의 2차 코일에서 발생되는 유기전압(induced voltage)을 유도하는 1차와 2차 코일의 상호 인덕턴스(inductance)를 변하게 하여 기계적 변위를 감지한다.The displacement sensor detects mechanical displacement by changing mutual inductances of the primary and secondary coils, which induce induced voltage generated in each secondary coil due to the movement of the magnetic core.
이러한 변위측정센서는 코어와 코일 사이에 실질적인 접촉이 없기 때문에 센서작동으로 인한 기계적인 마모가 발생하지 않으며, 이는 곧 출력에 영향을 주는 마찰이 적기 때문에 응답특성을 높일 수 있고 과부하에 의한 영향이 없는 특징을 가진다.Since the displacement measuring sensor has no substantial contact between the core and the coil, there is no mechanical wear due to the sensor's operation, which can increase the response characteristics due to the low friction that affects the output and is not affected by the overload. Has characteristics.
그러나, 종래의 변위측정센서는 측정된 인덕턴스의 변화값이 비선형적으로 변화되는 값을 가지게 된다. 따라서, 인덕턴스를 이용한 변위측정센서는 정확한 변위를 측정할 수 없는 문제점이 있다.However, the conventional displacement measuring sensor has a value in which the change value of the measured inductance changes nonlinearly. Therefore, the displacement measuring sensor using the inductance has a problem that can not measure the exact displacement.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 두 개의 스프링센서의 길이변화에 따른 전압값의 차이를 이용하여 스프링센서의 변위량을 정확히 측정할 수 있도록 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복을 제공하는데 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve a conventional problem, and the present invention provides a displacement measurement having an antagonistic structure to accurately measure a displacement amount of a spring sensor by using a difference in voltage value according to a change in length of two spring sensors. The present invention provides a device, a robot joint module, and a garment for strengthening muscle strength using the same.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치는 외력에 의해 수축되는 제1 스프링센서; 상기 제1 스프링센서와 직렬로 연결되어 상기 제1 스프링센서의 수축에 대응되면서 이완되되, 상기 제1 스프링센서와 동일한 물성을 가지는 제2 스프링센서; 상기 제1 스프링센서의 길이변화에 따라 상기 제1 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압을 측정하는 제1 전압측정부; 상기 제2 스프링센서의 길이변화에 따라 상기 제2 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압을 측정하는 제2 전압측정부; 및 상기 제1 전압측정부에서 측정된 제1 전압값과 상기 제2 전압측정부에서 측정된 제2 전압값의 차이값인 제3 전압값을 산출하고, 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출하는 것을 특징으로 하는 연산부;를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention comprises a first spring sensor contracted by an external force; A second spring sensor connected in series with the first spring sensor to be relaxed while corresponding to the contraction of the first spring sensor, and having the same physical properties as the first spring sensor; A first voltage measuring unit measuring a voltage output from both ends of the first spring sensor according to a change in length of the first spring sensor; A second voltage measuring unit measuring a voltage output from both ends of the second spring sensor according to a change in length of the second spring sensor; And calculating a third voltage value that is a difference between the first voltage value measured by the first voltage measuring unit and the second voltage value measured by the second voltage measuring unit, and a voltage value according to a predetermined displacement amount of the spring sensor. And a calculation unit for calculating a displacement amount of the spring sensor based on a half value of the third voltage value.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치에 있어서, 상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서로 교류전류를 공급하기 위하여, 일단은 상기 제1 스프링센서와 연결되고 타단은 상기 제2 스프링센서와 연결되는 교류전류 공급부;를 더 포함할 수 있다.In the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, in order to supply an alternating current to the first spring sensor and the second spring sensor, one end is connected to the first spring sensor and the other end is the second spring sensor. It may further include an AC current supply unit connected to the.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치에 있어서, 상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기; 상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기; 및 상기 제1 스프링센서와 상기 제2 스프링센서 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서와 함께 이동되는 이동자;를 포함할 수 있다.A displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, comprising: a first driver disposed in parallel with the first spring sensor and changing a length of the first spring sensor while being contracted; A second driver connected to the first driver and relaxed in correspondence with the contraction of the first driver, the second driver being disposed in parallel with the second spring sensor; And a mover disposed between the first spring sensor and the second spring sensor to move together with the first spring sensor and the second spring sensor.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치에 있어서, 구동모터; 상기 구동모터와 결합되어 상기 구동모터에 의하여 이동되는 동력전달부재; 및 상기 동력전달부재와 결합되어 직선운동을 하되, 상기 제1 스프링센서와 상기 제2 스프링센서 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서를 이동시키는 이동자;를 포함할 수 있다.In the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, a drive motor; A power transmission member coupled to the drive motor and moved by the drive motor; And a mover coupled to the power transmission member to perform a linear movement, disposed between the first spring sensor and the second spring sensor to move the first spring sensor and the second spring sensor.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치에 있어서, 상기 동력전달부재는 상기 구동모터에 의하여 회전되면서 상기 이동자를 이동시키는 볼스크류를 포함할 수 있다.In the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, the power transmission member may include a ball screw to move the mover while being rotated by the drive motor.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈은 제1 관절링크; 상기 제1 관절링크와 결합되되, 상기 제1 관절링크에 대하여 회전 가능한 제2 관절링크; 길항구조를 갖는 변위 측정 장치; 상기 제1 스프링센서의 일단 및 상기 제2 스프링센서의 일단을 상기 제1 관절링크에 고정시키는 제1 고정부재; 상기 제2 관절링크에 고정되는 제2 고정부재; 상기 제1 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 일측을 연결하기 위한 제1 연결부재; 상기 제2 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 타측을 연결하기 위한 제2 연결부재; 상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기; 및 상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기;를 포함한다. Robot joint module having a displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention is a first joint link; A second joint link coupled to the first joint link and rotatable with respect to the first joint link; Displacement measuring device having an antagonistic structure; A first fixing member fixing one end of the first spring sensor and one end of the second spring sensor to the first joint link; A second fixing member fixed to the second joint link; A first connection member for connecting the other end of the first spring sensor and one side of the second fixing member; A second connecting member for connecting the other end of the second spring sensor to the other side of the second fixing member; A first driver disposed in parallel with the first spring sensor and contracted to change a length of the first spring sensor; And a second driver connected to the first driver to relax in correspondence with the contraction of the first driver, the second driver being disposed in parallel with the second spring sensor.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈에 있어서, 상기 제1 구동기는 열에 의하여 변형되는 형상기억합금 스프링을 포함할 수 있다.In the robot joint module having a displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, the first driver may include a shape memory alloy spring deformed by heat.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈에 있어서, 상기 연산부는, 상기 제3 전압값의 절반값을 바탕으로 하여, 상기 제1 관절링크을 기준으로 상기 제2 관절링크의 회전각도를 환산하는 것을 특징으로 한다.In the robot joint module having a displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, the operation unit, based on the half value of the third voltage value, of the second joint link based on the first joint link It is characterized by converting the rotation angle.
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 근력 증강용 의복은 의복본체; 제1항에 기재된 길항구조를 갖는 변위 측정 장치; 상기 제1 스프링센서의 일단 및 상기 제2 스프링센서의 일단을 상기 의복본체에 고정시키는 제1 고정부재; 상기 의복본체에 설치되되, 상기 제1 고정부재로부터 일정간격 이격되게 설치되는 제2 고정부재; 상기 제1 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 일측을 연결하기 위한 제1 연결부재; 상기 제2 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 타측을 연결하기 위한 제2 연결부재; 상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기; 및 상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기;를 포함한다.The muscle strength-enhancing garment having a displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention comprises: a garment body; A displacement measuring device having an antagonistic structure according to
본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복은 스프링센서의 길이변화에 대응하여 발생하는 전?갑의 변화량을 이용하여 정확한 스프링센서의 변위량을 측정할 수 있는 효과가 있다.Displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, the robot joint module and the clothing for strength increase using the same can measure the displacement amount of the spring sensor accurately using the change of the forearm generated in response to the length change of the spring sensor It works.
또한, 본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복은 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복에 간단한 구조의 변위 측정 장치가 구비된 것에 의해, 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복의 구성이 단순화되어 제조비용 및 제조시간이 감소할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, and the robot joint module and the muscle strength enhancing garment using the same, the robot joint module and the muscle strength enhancing garment are provided with a displacement measuring device having a simple structure, the robot joint module and There is an effect that the configuration of the clothes for muscle strength can be simplified to reduce the manufacturing cost and manufacturing time.
또한, 본 발명에 따른 길항구조를 갖는 변위 측정 장치와 이를 이용한 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복은 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복에 간단한 구조의 변위 측정 장치가 구비된 것에 의해, 로봇관절모듈 및 근력 증강용 의복의 소형화가 가능한 효과가 있다.In addition, the displacement measuring device having an antagonistic structure according to the present invention, and the robot joint module and the muscle strength enhancing garment using the same, the robot joint module and the muscle strength enhancing garment are provided with a displacement measuring device having a simple structure, the robot joint module and It is possible to miniaturize the clothes for muscle strength.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동자의 위치변화에 따른 각 스프링센서의 전압값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 작동에 의해 측정된 회전각도와 엔코더에 의해 측정된 회전각도를 비교한 그래프이다.1 is a view schematically showing the structure of a displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the operation of the displacement measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in the voltage value of each spring sensor according to the position change of the mover according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a displacement measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing the structure of a robot joint module to which the displacement measuring device of FIG. 1 is applied.
6 is a view for explaining the operation of the robot joint module to which the displacement measuring device of FIG.
7 is a graph comparing the rotation angle measured by the encoder and the rotation angle measured by the operation of the robot joint module to which the displacement measuring device of FIG. 5 is applied.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved may be specifically realized. In describing the present embodiments, the same name and the same reference numerals are used for the same configuration and additional description thereof will be omitted below.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 제1 스프링센서(11)와, 제2 스프링센서(12)와, 제1 전압측정부(21)와, 제2 전압측정부(22)와 연산부(40)와, 제1 구동기(51)와, 제2 구동기(52) 및 이동자(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
상기 제1 스프링센서(11)는 외력에 수축되어 선형적인 길이변화가 발생하는 구성으로, 상기 제1 스프링센서(11)는 길이변화에 대응하여 전압을 출력하기 위해 전도성을 가지도록 형성될 수 있다. The
상기 제2 스프링센서(12)는 상기 제1 스프링센서(11)와 직렬로 연결되어 상기 제1 스프링센서(11)의 수축에 대응되면서 이완되어 선형적인 길이변화가 발생하는 구성으로, 상기 제2 스프링센서(12)는 길이변화에 대응하여 전압을 출력하기 위해 전도성을 가지도록 형성될 수 있다.The
이때, 상기 제1 스프링센서(11)와 상기 제2 스프링센서(12)는 정확한 전압값을 산출하기 위하여 동일한 물성을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. At this time, the
도시되지는 않았지만, 외력에 의해 상기 제2 스프링센서(12)가 수축되고, 상기 제2 스프링센서(12)의 수축에 대응되어 상기 제1 스프링센서(11)가 이완될 수도 있다.Although not shown, the
상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)는 길이변화에 대응하여 출력되는 전압측정을 위해 수축 및 이완이 용이해야 할 뿐만 아니라, 전도성을 띠어야 하므로 형성기억합금 또는 은, 구리와 같은 전도성 소재가 코팅된 복합소재인 나일론 등으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 다양한 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)의 재질 실시예가 가능함은 물론이다.The
상기 제1 전압측정부(21)는 상기 제1 스프링센서(11)의 양단과 연결되어 상기 제1 스프링센서(11)의 길이변화에 따라 상기 제1 스프링센서(11)의 양단에서 출력되는 전압을 측정한다.The first
상기 제2 전압측정부(22)는 상기 제2 스프링센서(12)의 양단과 연결되어 상기 제2 스프링센서(12)의 길이변화에 따라 상기 제2 스프링센서(12)의 양단에서 출력되는 전압을 측정한다.The second
한편, 스프링센서의 인덕턴스는 스프링센서의 길이변화에 반비례한다. 또한, 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압은 스프링센서의 인덕턴스에 비례한다. 따라서, 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압은 스프링센서의 길이변화에 반비례한다.On the other hand, the inductance of the spring sensor is inversely proportional to the length change of the spring sensor. In addition, the voltage output from both ends of the spring sensor is proportional to the inductance of the spring sensor. Therefore, the voltage output from both ends of the spring sensor is inversely proportional to the change in the length of the spring sensor.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 교류전류 공급부(30)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 교류전류 공급부(30)는 일단은 상기 제1 스프링센서(11)와 연결되고 타단은 상기 제2 스프링센서(12)와 연결되어 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)로 교류전류를 공급한다.The AC
상기 연산부(40)는 상기 제1 전압측정부(21) 및 상기 제2 전압측정부(22)와 각각 연결되어 상기 제1 전압측정부(21)에서 측정된 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압측정부(22)에서 측정된 제2 전압값(V2)의 차이값인 제3 전압값(V3)을 산출한다.The
이때, 상기 연산부(40)는 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출하게 된다.In this case, the
더욱 구체적으로, 상기 제1 전압측정부(21)에서 측정된 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압측정부(22)에서 측정된 제2 전압값(V2)은 비선형적인 값을 얻게 된다.More specifically, the first voltage value V1 measured by the first
그러나, 상기 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압값(V2)에 대한 차이값은 선형적인 상기 제3 전압값(V3)을 얻을 수 있다.However, the difference between the first voltage value V1 and the second voltage value V2 may be linear to obtain the third voltage value V3.
즉, 상기 연산부(40)는 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출함으로써, 후술할 구동기의 정확한 변위량을 산출할 수 있는 장점이 있다.That is, the
상기 제1 구동기(51)는 상기 제1 스프링센서(11)와 병렬로 배치될 수 있으며, 수축되면서 상기 제1 스프링센서(11)의 길이를 변화시키게 된다.The
상기 제2 구동기(52)는 상기 제1 구동기(51)와 연결된 상태로 상기 제2 스프링센서(12)와 병렬로 배치될 수 있으며, 상기 제1 구동기(51)의 수축에 대응되어 이완될 수 있다.The
이때, 상기 제1 구동기(51) 및 상기 제2 구동기(52)는 열에 의하여 수축 또는 이완되는 형상기억합금 스프링을 포함할 수 있다.In this case, the
상기 형상기억합금 스프링은 형상기억합금 재질의 와이어가 스프링 가공을 통하여 구현될 수 있으며, 열에 반응하면서 수축 또는 이완되도록 형상이 변형될 수 있다.The shape memory alloy spring may be implemented by the wire of the shape memory alloy material through the spring processing, the shape may be modified to shrink or relax in response to heat.
상기 이동자(60)는 상기 제1 스프링센서(11)와 상기 제2 스프링센서(12) 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)와 함께 이동된다. The
본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 상기 제1 구동기(51)와 상기 제2 구동기(52)는 길항적으로 배치된 구조를 제시한다. 또한, 상기 제1 스프링센서(11)와 상기 제2 스프링센서(12)도 길항구조를 가지게 된다.The
한편, 본 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 상기 제1 스프링센서(11)의 일측 및 상기 제1 구동기(51)의 일측이 고정되는 제1 고정프레임(71)과, 상기 제1 고정프레임(71)으로부터 일정간격 이격된 상태로 설치되어 상기 제2 스프링센서(12)의 일측 및 상기 제2 구동기(52)의 일측이 고정되는 제2 고정프레임(72)을 포함할 수 있다.On the other hand, the
즉, 상기 제1 스프링센서(11)의 일측은 상기 제1 고정프레임(71)의 하부영역에 고정되고 상기 제1 스프링센서(11)의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 일측에 고정될 수 있으며, 상기 제1 구동기(51)의 일측은 상기 제1 고정프레임(71)의 상부영역 연결되고, 상기 제1 구동기(51)의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 일측에 연결될 수 있다.That is, one side of the
또한, 상기 제2 스프링센서(12)의 일측은 상기 제2 고정프레임(72)의 하부영역에 고정되고 상기 제2 스프링센서(12)의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 타측에 고정될 수 있으며, 상기 제2 구동기(52)의 일측은 상기 제2 고정프레임(72)의 상부영역에 연결되고, 상기 제2 구동기(52)의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 타측에 연결될 수 있다. In addition, one side of the
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동자의 위치변화에 따른 각 스프링센서의 전압값의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, x축은 이동자의 위치를 나타낸 것이고, y축은 전압값을 나타낸 것이다.2 is a view for explaining the operation of the displacement measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is a voltage value of each spring sensor according to the position change of the mover according to the first embodiment of the present invention It is a graph showing the change. Here, the x-axis represents the position of the mover, the y-axis represents the voltage value.
이때, 도 3의 (a)는 이동자의 위치변화에 따른 제1 스프링센서 및 제2 스프링센서의 전압값을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 이동자의 위치변화에 따른 제1 전압값 및 제2 전압값의 차이값인 제3 전압값의 변화를 나타낸 그래프이다.At this time, (a) of Figure 3 shows the voltage value of the first spring sensor and the second spring sensor according to the change of the position of the mover, Figure 3 (b) is the first voltage value and the second according to the change of the position of the mover It is a graph which shows the change of the 3rd voltage value which is the difference value of 2 voltage values.
이때, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 점선은 이동자의 기준위치를 나타낸 것으로 본 실시예에서는 100mm인 위치를 이동자의 기준위치로 설정한다.At this time, the dotted lines shown in (a) and (b) of FIG. 3 indicate the reference position of the mover. In this embodiment, the position of 100 mm is set as the reference position of the mover.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 and 3, it will be described the operation of the
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 구동기(51)가 수축이 되면 제1 구동기(51)와 직렬로 연결된 상기 제2 구동기(52)가 이완된다. 이때, 상기 이동자(60)는 이동자의 기준위치를 중심으로 상기 제1 구동기(51)가 수축되는 방향으로 이동하게 된다.2 and 3, when the
상기 제1 구동기(51)의 수축에 의해 상기 제1 스프링센서(11)가 수축되는 것과 동시에 상기 제2 스프링센서(12)가 이완된다.As the
상기 교류전류 공급부(30)에서 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)로 교류전류가 공급된 상태에서, 상기 제1 전압측정부(21)에서는 상기 제1 스프링센서(11)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 되고, 이와 동시에 상기 제2 전압측정부(22)에서는 상기 제2 스프링센서(12)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 된다.In the state where the AC current is supplied from the AC
이때, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 이동자(60)의 위치변화에 따라 상기 제1 스프링센서(11)의 제1 전압값(V1)과 상기 제2 스프링센서(12)의 제2 전압값(V2)는 비선형적인 전압값을 가지게 된다.In this case, as shown in (a) of FIG. 3, the first voltage value V1 of the
이때, 상기 제1 스프링센서(11)가 수축되면서 상기 제1 전압값(V1)이 비선형적으로 커지는 전압값을 가지게 되고, 상기 제2 스프링센서(12)가 이완되면서 상기 제2 전압값(V2)이 비선형적으로 작아지는 전압값을 가지게 된다. At this time, as the
다음으로, 상기 연산부(40)에서 상기 제1 전압측정부(21)에서 측정된 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압측정부(22)에서 측정된 제2 전압값(V2)의 차이값인 제3 전압값(V3)을 산출한다.Next, the difference between the first voltage value V1 measured by the
이때, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 이동자(60)의 위치변화에 따라 상기 제3 전압값(V3)은 선형적인 전압값을 가지게 된다.At this time, as shown in (b) of FIG. 3, the third voltage value V3 has a linear voltage value according to the position change of the
상기 연산부(40)에서 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출하게 된다.The
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치를 설명하면 다음과 같다.4 is a view for explaining a displacement measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. Referring to Figure 4, the displacement measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 제1 스프링센서(11)와, 제2 스프링센서(12)와, 제1 전압측정부(도 1의 21)와, 제2 전압측정부(도 1의 22)와 연산부(도 1의 40)와, 구동모터(80)와, 동력전달부재(90) 및 이동자(60)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)의 구성 중, 상기 제1 스프링센서(11)와, 상기 제2 스프링센서(12)와 상기 제1 전압측정부(21)와, 상기 제2 전압측정부(22) 및 상기 연산부(40)는 상술한 본 발명의 제1 실시예의 상기 제1 스프링센서(11)와, 상기 제2 스프링센서(12)와 상기 제1 전압측정부(21)와, 상기 제2 전압측정부(22) 및 상기 연산부(40)의 구조와 동일하여 자세한 설명은 생략한다.Among the configurations of the
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 상기 제1 구동기(51)가 수축되면 상기 제1 구동기(51)와 연결된 상기 제2 구동기(52)가 이완되면서 상기 이동자(60)가 이동되는 구조를 제시한 반면, 본 발명의 제2 실시예에서는 변위 측정 장치(100)는 구동모터(80) 및 동력전달부재(90)의 작동에 의해 이동자(60)가 이동될 수 있도록 하는 구조를 제시한다.That is, in the
상기 구동모터(80)는 후술할 동력전달부재(90)로 회전력을 전달한다. 이때, 구동모터로(80)는 회전모터가 사용될 수 있다.The
또한, 상기 구동모터는(80)의 다른 예로, 리니어모터가 사용될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 구동모터가 리니어모터가 사용될 경우 후술하는 동력전달부재로 LM가이드가 사용될 수 있다. In addition, as another example of the driving
상기 동력전달부재(90)는 상기 구동모터(80)와 결합되어 상기 구동모터(80)에 의해 이동될 수 있다.The
상기 동력전달부재(90)는 상기 구동모터(80)에 의하여 회전되면서 상기 이동자(60)를 이동시키는 볼스크류를 포함한다.The
상기 이동자(60)는 상기 동력전달부재(90)와 결합되어 직선운동을 하되, 상기 제1 스프링센서(11)와 상기 제2 스프링센서(12) 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)를 이동시킨다.The
상기 구동모터(80)는 상기 제2 고정프레임(72)에 설치될 수 있으며, 상기 볼스크류는 상기 구동모터(80)와 결합된 상태에서 일측은 상기 제1 고정프레임(71)의 상부영역에 고정되고 타측은 상기 제2 고정프레임(72)의 상부영역에 관통된 상태로 설치될 수 있다.The
이때, 상기 제1 스프링의 일측은 상기 제1 고정프레임(71)의 하부영역에 고정되고, 상기 제1 스프링의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 일측에 고정될 수 있다.In this case, one side of the first spring may be fixed to the lower region of the
또한, 상기 제2 스프링의 일측은 상기 제2 고정프레임(72)의 상부영역에 고정되고, 상기 제2 스프링의 타측은 상기 이동자(60)의 하부영역 타측에 고정될 수 있다.In addition, one side of the second spring may be fixed to the upper region of the
도 4의 (b) 및 도 3의 (c)를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4 (b) and 3 (c), the operation of the
상기 구동모터(80)가 작동되면 상기 구동모터(80)에 결합된 상기 동력전달부재(90)인 볼스크류가 회전되면서 상기 이동자(60)를 이동시키게 된다.When the
이때, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 이동자(60)가 좌측방향으로 이동되면, 좌측방향으로 이동되는 상기 이동자(60)에 의해 상기 제1 스프링센서(11)는 수축하게 되고 상기 제2 스프링센서(12)는 이완된다.In this case, as shown in (b) of FIG. 3, when the
반대로, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 이동자(60)가 우측방향으로 이동되면, 우측방향으로 이동되는 상기 이동자(60)에 의해 상기 제2 스프링센서(12)는 수축하게 되고 상기 제1 스프링센서(11)는 이완된다.On the contrary, as shown in (c) of FIG. 3, when the
이 상태에서 상술한 제1 실시예에서와 동일하게 상기 교류전류 공급부(도 1의 30)에서 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)로 교류전류를 공급하게 되면, 상기 제1 전압측정부(도 1의 21)에서는 상기 제1 스프링센서(11)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 되고, 이와 동시에 상기 제2 전압측정부(도1의 22)에서는 상기 제2 스프링센서(12)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 된다.In this state, when the AC current is supplied to the
또한, 상기 연산부(도 1의 40)에서 상기 제1 전압측정부(21)에서 측정된 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압측정부(22)에서 측정된 제2 전압값(V2)의 차이값인 제3 전압값(V3)을 산출하고, 상기 연산부(40)에서 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출하게 된다. 본 실시 예에 따른 변위측정장치에서도 상기 제1 스프링센서(11)와 상기 제2 스프링센서(12)는 길항구조를 가지게 된다.In addition, the first voltage value V1 measured by the
도 5는 도 1의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈에 대해 설명하면 다음과 같다.5 is a view schematically showing the structure of a robot joint module to which the displacement measuring device of FIG. 1 is applied. Referring to FIG. 5, the robot joint module to which the displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention is applied will be described.
도 1 및 도 5를 참조하면, 로봇관절모듈(200)은 제1 관절링크(210)와, 제2 관절링크(220)와, 제1 스프링센서(11)와, 제2 스프링센서(12)와, 제1 전압측정부(21)와, 제2 전압측정부(22)와 연산부(40)와, 제1 고정부재(230)와, 제2 고정부재(240)와, 제1 연결부재(261)와, 제2 연결부재(262)와 제1 구동기(51) 및 제2 구동기(52)를 포함한다.1 and 5, the robot
본 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)의 구성 중, 상기 제1 스프링센서(11)와, 상기 제2 스프링센서(12)와 상기 제1 전압측정부(21)와, 상기 제2 전압측정부(22) 및 상기 연산부(40)는 상술한 본 발명의 제1 실시예의 상기 제1 스프링센서(11)와, 상기 제2 스프링센서(12)와 상기 제1 전압측정부(21)와, 상기 제2 전압측정부(22) 및 상기 연산부(40)의 구조와 동일하여 자세한 설명은 생략한다.In the configuration of the
상기 제1 관절링크(210)에는 후술할 제1 고정부재(230)를 매개로 상기 변위 측정 장치(100)의 일측이 고정된다. One side of the
상기 제2 관절링크(220)는 일측이 상기 제1 관절링크(210)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 상기 제1 관절링크(210)를 기준으로 하여 상기 제2 관절링크(220)가 회전된다.One side of the second
한편, 본 실시예에 따른 변위 측정 장치(100)는 상기 제1 스프링센서(11)의 일측 및 상기 제1 구동기(51)의 일측이 고정되는 제1 고정프레임(251)과, 상기 제1 고정프레임(251)으로부터 일정간격 이격된 상태로 설치되어 상기 제1 스프링센서(11)의 타측 및 상기 제1 구동기(51)의 타측이 고정되는 제2 고정프레임(252)을 포함할 수 있다.On the other hand, the
또한, 상기 제2 스프링센서(12)의 일측 및 제2 구동기(52)의 일측이 고정되는 제3 고정프레임(253)과, 상기 제3 고정프레임(253)으로부터 일정간격 이격된 상태로 설치되어 상기 제2 스프링센서(12)의 타측 및 상기 제2 구동기(52)의 타측이 고정되는 제4 고정프레임(254)을 포함할 수 있다. In addition, the
이때, 상기 제1 고정프레임(251) 및 상기 제3 고정프레임(253)이 상기 제1 고정부재(230)에 결합됨으로써, 상기 제1 관절링크(210)에 상기 변위 측정 장치(100)의 일측이 고정된다.At this time, the
상기 제2 고정부재(240)는 상기 제2 관절링크(220)에 고정될 수 있다.The
이때, 상기 제2 고정부재(240)의 일측은 상기 제2 고정프레임(252)과 연결될 수 있으며, 상기 제2 고정부재(240)의 타측은 상기 제4 고정프레임(254)과 연결될 수 있다.In this case, one side of the second fixing
상기 제1 연결부재(261)는 상기 제2 고정프레임(252)과 상기 제2 고정부재(240)의 일측을 연결시키고, 상기 제2 연결부재(262)는 상기 제4 고정프레임(254)과 상기 제2 고정부재(240)의 타측을 연결시킨다. 상기 제1 연결부재(261) 및 상기 제2 연결부재(262)로는 와이어가 사용될 수 있다.The
상기 제1 구동기(51) 및 상기 제2 구동기(52)는 열에 의하여 변형되는 형상기억합금 스프링을 포함할 수 있다.The
상기 형상기억합금 스프링은 형상기억합금 재질의 와이어가 스프링 가공을 통하여 구현될 수 있으며, 열에 반응하면서 수축 또는 이완되도록 형상이 변형될 수 있다.The shape memory alloy spring may be implemented by the wire of the shape memory alloy material through the spring processing, the shape may be modified to shrink or relax in response to heat.
한편, 상기 연산부(40)는 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 하여, 상기 제1 관절링크(210)을 기준으로 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 환산하게 된다.Meanwhile, the
즉, 회전운동과 스프링센서의 길이변화에 대한 관계식을 이용하여, 사전에 스프링센서의 길이변화량에 따라 상기 제1 관절링크(210)를 기준으로 상기 제2 관절링크(220)가 얼마나 회전하는지에 대한 회전각도 정보를 상기 연산부(40)에 저장한 다음, 산출된 제3 전압값(V3)을 바탕으로 실질적인 상기 제1 관절링크(210)을 기준으로 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 환산하게 된다. That is, by using the relationship between the rotational motion and the length change of the spring sensor, how much the second
도 6은 도 5의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 6의 (a)는 로봇관절모듈의 제2 관절링크가 굽혀지는 동작을 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 로봇관절모듈의 제2 관절링크가 펴지는 동작을 나타낸 것이다.6 is a view for explaining the operation of the robot joint module to which the displacement measuring device of FIG. 6A illustrates an operation of bending the second joint link of the robot joint module, and FIG. 6B illustrates an operation of unfolding the second joint link of the robot joint module.
도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 6, the operation of the robot joint module to which the displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention will be described.
먼저, 상기 로봇관절모듈(200)의 제2 관절링크(220)가 굽혀지는 동작을 설명하면 다음과 같다.First, the operation of bending the second
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관절링크(220)가 굽혀지기 위해 상기 제2 구동기(52)가 수축되면, 상기 제2 연결부재(262)에 의해 상기 제2 고정부재(240)가 당겨지게 된다. 이때, 상기 제2 구동기(52)와 함께 상기 제2 스프링센서(12)도 수축된다.As shown in FIG. 6A, when the
상기 제2 고정부재(240)가 당겨지면, 상기 제2 관절링크(220)가 상기 제1 관절링크(210)를 기준으로 반시계 방향으로 회전된다. When the second fixing
상기 제2 관절링크(220)가 회전되면 상기 제2 고정부재(240)와 연결된 제1 연결부재(261)가 당겨지게 된다.When the second
상기 제1 연결부재(261)가 당겨지면 상기 제1 연결부재(261)에 의해 상기 제1 구동기(51)가 이완된다. 이때, 상기 제1 구동기(51)와 함께 상기 제1 스프링센서(11)도 이완된다.When the
이 상태에서 상기 교류전류 공급부(30)에서 상기 제1 스프링센서(11) 및 상기 제2 스프링센서(12)로 교류전류를 공급하게 되면, 상기 제1 전압측정부(21)에서는 상기 제1 스프링센서(11)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 되고, 이와 동시에 상기 제2 전압측정부(22)에서는 상기 제2 스프링센서(12)의 양단에서 출력되는 전압을 측정하게 된다.In this state, when the AC current is supplied from the AC
또한, 상기 연산부(40)에서 상기 제1 전압측정부(21)에서 측정된 제1 전압값(V1)과 상기 제2 전압측정부(22)에서 측정된 제2 전압값(V2)의 차이값인 제3 전압값(V3)을 산출한다.In addition, the difference between the first voltage value V1 measured by the first
이때, 상기 연산부(40)에서 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값(V3)의 절반값을 바탕으로 제1 관절링크(210)을 기준으로 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 산출하게 된다. In this case, the second
이상 상술한 바와 같은 과정에 의해 상기 로봇관절모듈(200)의 제2 관절링크(220)가 굽혀지는 작동을 하게 되고, 상기 변위 측정 장치(100)를 통해 상기 제2 관절링크(220)가 굽혀지는 작동에서에 대한 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 산출할 수 있다. As described above, the second
다음, 상기 로봇관절모듈(200)의 제2 관절링크(220)가 펴지는 동작을 설명하면 다음과 같다. Next, the operation of unfolding the second
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관절링크(220)가 굽혀진 상태에서 펴지도록 하기 위해 상기 제1 구동기(51)가 수축되면, 상기 제1 연결부재(261)에 의해 상기 제2 고정부재(240)가 당겨지게 된다. 이때, 상기 제1 구동기(51)와 함께 상기 제1 스프링센서(11)도 수축된다.As shown in (a) of FIG. 6, when the
상기 제2 고정부재(240)가 당겨지면, 상기 제2 관절링크(220)가 상기 제1 관절링크(210)를 기준으로 시계 방향으로 회전된다. When the second fixing
상기 제2 관절링크(220)가 회전되면 상기 제2 고정부재(240)와 연결된 제2 연결부재(262)가 당겨지게 된다.When the second
상기 제2 연결부재(262)가 당겨지면 상기 제2 연결부재(262)에 의해 상기 제2 구동기(52)가 이완된다. 이때, 상기 제2 구동기(52)와 함께 상기 제2 스프링센서(12)도 이완된다.When the
여기서, 상기 변위 측정 장치(100)를 통해 상기 제1 관절링크(210)를 기준으로 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 산출하는 과정은 상기 제2 관절링크(220)가 굽혀지는 작동에서 상술한 내용과 동일하여 자세한 설명은 생략한다.Here, the process of calculating the rotation angle of the second
이상 상술한 바와 같은 과정에 의해 상기 로봇관절모듈(200)의 제2 관절링크(220)가 표지는 작동을 하게 되고, 상기 변위 측정 장치(100)를 통해 상기 제2 관절링크(220)가 펴지는 작동에서에 대한 상기 제2 관절링크(220)의 회전각도를 산출할 수 있다. By the above-described process, the cover of the second
도 7은 도 5의 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 작동에 의해 측정된 회전각도와 엔코더에 의해 측정된 회전각도를 비교한 그래프이다. 이때, 좌측의 y축은 엔코더에 의해 측정된 회전각도를 나타낸 것이고, 우측의 y축은 변위 측정 장치를 통해 산출된 회전각도를 나타낸 것이며, x축은 측정시간을 나타낸 것이다. 7 is a graph comparing the rotation angle measured by the encoder and the rotation angle measured by the operation of the robot joint module to which the displacement measuring device of FIG. 5 is applied. At this time, the y-axis on the left side represents the rotation angle measured by the encoder, the y-axis on the right side represents the rotation angle calculated by the displacement measuring device, the x-axis represents the measurement time.
여기서, 점선은 엔코더에 의하여 측정된 회전각도이고, 실선은 변위측정장치, 즉 스프링센서를 이용하여 산출된 회전각도이다.Here, the dotted line is the rotation angle measured by the encoder, and the solid line is the rotation angle calculated using the displacement measuring device, that is, the spring sensor.
도시되지는 않았지만, 상기 제1 관절링크와 상기 제2 관절링크가 연결된 부위에 엔코더를 장착하여 실질적으로 상기 제1 관절링크를 기준으로 상기 제2 관절링크가 회전된 회전각도를 측정하고, 본 실시예에 따른 변위 측정 장치에 의해 상기 제1 관절링크를 기준으로 상기 제2 관절링크가 회전된 회전각도를 측정하여 상호간을 비교할 수 있다.Although not shown, an encoder is mounted on a portion where the first joint link and the second joint link are connected to measure an angle of rotation of the second joint link rotated relative to the first joint link. By using the displacement measuring device according to an example it is possible to compare the mutual by measuring the angle of rotation of the second joint link is rotated relative to the first joint link.
결과적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 엔코더에 의해 측정된 제2 관절링크의 회전각도와 상기 변위 측정 장치에 의해 측정된 회전각도가 일치하는 경향을 확인할 수 있다. As a result, as shown in FIG. 7, it can be confirmed that the rotation angle of the second joint link measured by the encoder coincides with the rotation angle measured by the displacement measuring device.
지금부터는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 근력 증강용 의복에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the muscle strength-enhancing garment to which the displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention is applied is as follows.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 근력 증강용 의복은 의복본체와, 제1 스프링센서와, 제2 스프링센서와, 제1 전압측정부와, 제2 전압측정부와 연산부와, 제1 고정부재와, 제2 고정부재와, 제1 연결부재와, 제2 연결부재와 제1 구동기 및 제2 구동기를 포함한다.Although not shown, the muscle strength enhancing garment to which the displacement measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied includes a garment body, a first spring sensor, a second spring sensor, a first voltage measuring unit, and a second voltage. And a measuring unit and a calculating unit, a first fixing member, a second fixing member, a first connecting member, a second connecting member, a first driver, and a second driver.
상기 제1 고정부재는 상기 의복본체에 설치될 수 있으며, 상기 제1 스프링센서의 일단 및 상기 제2 스프링센서의 일단을 상기 의복본체에 고정시킨다. The first fixing member may be installed on the garment body, and fixes one end of the first spring sensor and one end of the second spring sensor to the garment body.
상기 제2 고정부재는 상기 의복본체에 설치되되, 상기 제1 고정부재로부터 일정간격 이격되게 설치된다.The second fixing member is installed on the garment body, and is spaced apart from the first fixing member by a predetermined interval.
상기 의복본체에 고정되는 상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재는 밴드 형태의 구조가 적용될 수 있다.A band-shaped structure may be applied to the first fixing member and the second fixing member fixed to the garment body.
상기 제1 연결부재는 상기 제1 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 일측을 연결한다.The first connection member connects the other end of the first spring sensor and one side of the second fixing member.
상기 제2 연결부재는 상기 제2 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 타측을 연결한다. The second connection member connects the other end of the second spring sensor to the other side of the second fixing member.
상기 제1 구동기는 상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시킨다.The first driver is disposed in parallel with the first spring sensor, thereby changing the length of the first spring sensor while being contracted.
상기 제2 구동기는 상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치된다.The second driver is connected to the first driver to relax in correspondence with the contraction of the first driver, and is disposed in parallel with the second spring sensor.
즉, 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 근력 증강용 의복의 구성 중 설명하지 않은 구성에 대해서는 상술한 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치가 적용된 로봇관절모듈의 구성과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.That is, the configuration not described among the components of the muscle strength enhancing garment to which the displacement measuring apparatus is applied according to the first embodiment is the same as the configuration of the robot joint module to which the displacement measuring apparatus is applied according to the first embodiment. Omit.
결과적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변위 측정 장치는 상술한 로봇관절모듈 뿐만 아니라 근력 증강용 의복에도 적용될 수 있다.As a result, the displacement measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention can be applied not only to the above-described robot joint module but also to the clothes for muscle strength enhancement.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Can be modified or changed.
11: 제1 스프링센서 12: 제2 스프링센서
21: 제1 전압측정부 22: 제2 전압측정부
30: 교류전류 공급부 40: 연산부
51: 제1 구동기 52: 제2 구동기
60: 이동자 71: 제1 고정프레임
72: 제2 고정프레임 80: 구동모터
90: 동력전달부재 100: 변위 측정 장치
200: 로봇관절모듈 210: 제1 관절링크
220: 제2 관절링크 230: 제1 고정부재
240: 제3 고정부재 251: 제1 고정프레임
252: 제2 고정프레임 253: 제3 고정프레임
254: 제4 고정프레임 261: 제1 연결부재
262: 제2 연결부재
V1: 제1 전압값 V2: 제2 전압값
V3: 제3 전압값11: first spring sensor 12: second spring sensor
21: first voltage measuring unit 22: second voltage measuring unit
30: AC current supply unit 40: calculation unit
51: first driver 52: second driver
60: mover 71: first fixed frame
72: second fixed frame 80: drive motor
90: power transmission member 100: displacement measuring device
200: robot joint module 210: first joint link
220: second joint link 230: first fixing member
240: third fixing member 251: first fixing frame
252: second fixed frame 253: third fixed frame
254: fourth fixing frame 261: first connecting member
262: second connecting member
V1: first voltage value V2: second voltage value
V3: third voltage value
Claims (9)
상기 제1 스프링센서와 직렬로 연결되어 상기 제1 스프링센서의 수축에 대응되면서 이완되되, 상기 제1 스프링센서와 동일한 물성을 가지는 제2 스프링센서;
상기 제1 스프링센서의 길이변화에 따라 상기 제1 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압을 측정하는 제1 전압측정부;
상기 제2 스프링센서의 길이변화에 따라 상기 제2 스프링센서의 양단에서 출력되는 전압을 측정하는 제2 전압측정부; 및
상기 제1 전압측정부에서 측정된 제1 전압값과 상기 제2 전압측정부에서 측정된 제2 전압값의 차이값인 제3 전압값을 산출하고, 기설정된 스프링센서의 변위량에 따른 전압값과 상기 제3 전압값의 절반값을 바탕으로 스프링센서의 변위량을 산출하는 것을 특징으로 하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치.A first spring sensor contracted by an external force;
A second spring sensor connected in series with the first spring sensor to be relaxed while corresponding to the contraction of the first spring sensor, and having the same physical properties as the first spring sensor;
A first voltage measuring unit measuring a voltage output from both ends of the first spring sensor according to a change in length of the first spring sensor;
A second voltage measuring unit measuring a voltage output from both ends of the second spring sensor according to a change in length of the second spring sensor; And
Calculates a third voltage value that is a difference between the first voltage value measured by the first voltage measuring unit and the second voltage value measured by the second voltage measuring unit, and calculates a voltage value according to a predetermined displacement of the spring sensor; And a calculation unit configured to calculate a displacement of the spring sensor based on the half value of the third voltage value.
상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서로 교류전류를 공급하기 위하여, 일단은 상기 제1 스프링센서와 연결되고 타단은 상기 제2 스프링센서와 연결되는 교류전류 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치.The method of claim 1,
In order to supply an alternating current to the first spring sensor and the second spring sensor, one end is connected to the first spring sensor and the other end is connected to the second spring sensor; Displacement measuring device having an antagonistic structure.
상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기;
상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기; 및
상기 제1 스프링센서와 상기 제2 스프링센서 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서와 함께 이동되는 이동자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치.The method of claim 1,
A first driver disposed in parallel with the first spring sensor and contracted to change a length of the first spring sensor;
A second driver connected to the first driver and relaxed in correspondence with the contraction of the first driver, the second driver being disposed in parallel with the second spring sensor; And
And a mover disposed between the first spring sensor and the second spring sensor to move together with the first spring sensor and the second spring sensor.
구동모터;
상기 구동모터와 결합되어 상기 구동모터에 의하여 이동되는 동력전달부재; 및
상기 동력전달부재와 결합되어 직선운동을 하되, 상기 제1 스프링센서와 상기 제2 스프링센서 사이에 배치되어 상기 제1 스프링센서 및 상기 제2 스프링센서를 이동시키는 이동자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치.The method of claim 1,
Drive motor;
A power transmission member coupled to the drive motor and moved by the drive motor; And
And a mover coupled to the power transmission member to perform a linear movement, the mover being disposed between the first spring sensor and the second spring sensor to move the first spring sensor and the second spring sensor. Displacement measuring device having an antagonistic structure.
상기 동력전달부재는 상기 구동모터에 의하여 회전되면서 상기 이동자를 이동시키는 볼스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치.The method of claim 4, wherein
The power transmission member is a displacement measuring device having an antagonistic structure, characterized in that it comprises a ball screw for moving the mover while being rotated by the drive motor.
상기 제1 관절링크와 결합되되, 상기 제1 관절링크에 대하여 회전 가능한 제2 관절링크;
제1항에 기재된 길항구조를 갖는 변위 측정 장치;
상기 제1 스프링센서의 일단 및 상기 제2 스프링센서의 일단을 상기 제1 관절링크에 고정시키는 제1 고정부재;
상기 제2 관절링크에 고정되는 제2 고정부재;
상기 제1 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 일측을 연결하기 위한 제1 연결부재;
상기 제2 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 타측을 연결하기 위한 제2 연결부재;
상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기; 및
상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈.First joint link;
A second joint link coupled to the first joint link and rotatable with respect to the first joint link;
A displacement measuring device having an antagonistic structure according to claim 1;
A first fixing member fixing one end of the first spring sensor and one end of the second spring sensor to the first joint link;
A second fixing member fixed to the second joint link;
A first connection member for connecting the other end of the first spring sensor and one side of the second fixing member;
A second connecting member for connecting the other end of the second spring sensor to the other side of the second fixing member;
A first driver disposed in parallel with the first spring sensor and contracted to change a length of the first spring sensor; And
And a second driver connected to the first driver and relaxed in correspondence with the contraction of the first driver, the second driver being disposed in parallel with the second spring sensor. Robot joint module.
상기 제1 구동기는 열에 의하여 변형되는 형상기억합금 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈.The method of claim 6,
The first driver is a robot joint module with a displacement measuring device having an antagonistic structure characterized in that it comprises a shape memory alloy spring deformed by heat.
상기 연산부는,
상기 제3 전압값의 절반값을 바탕으로 하여, 상기 제1 관절링크을 기준으로 상기 제2 관절링크의 회전각도를 환산하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 로봇관절모듈.The method of claim 7, wherein
The calculation unit,
The robot joint module having a displacement measuring device having an antagonistic structure, wherein the rotation angle of the second joint link is converted on the basis of the half value of the third voltage value.
제1항에 기재된 길항구조를 갖는 변위 측정 장치;
상기 의복본체에 설치되어 상기 제1 스프링센서의 일단 및 상기 제2 스프링센서의 일단을 상기 의복본체에 고정시키는 제1 고정부재;
상기 의복본체에 설치되되, 상기 제1 고정부재로부터 일정간격 이격되게 설치되는 제2 고정부재;
상기 제1 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 일측을 연결하기 위한 제1 연결부재;
상기 제2 스프링센서의 타단과 상기 제2 고정부재의 타측을 연결하기 위한 제2 연결부재;
상기 제1 스프링센서와 병렬로 배치되어, 수축되면서 상기 제1 스프링센서의 길이를 변화시키는 제1 구동기; 및
상기 제1 구동기와 연결되어 상기 제1 구동기의 수축에 대응되어 이완되되, 상기 제2 스프링센서와 병렬로 배치되는 제2 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 길항구조를 갖는 변위 측정 장치가 구비된 근력 증강용 의복.Clothing body;
A displacement measuring device having an antagonistic structure according to claim 1;
A first fixing member installed at the garment body to fix one end of the first spring sensor and one end of the second spring sensor to the garment body;
A second fixing member installed on the garment main body and spaced apart from the first fixing member by a predetermined distance;
A first connection member for connecting the other end of the first spring sensor and one side of the second fixing member;
A second connecting member for connecting the other end of the second spring sensor to the other side of the second fixing member;
A first driver disposed in parallel with the first spring sensor and contracted to change a length of the first spring sensor; And
And a second driver connected to the first driver and relaxed in correspondence with the contraction of the first driver, the second driver being disposed in parallel with the second spring sensor. Muscle strength apparel.
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