KR20200027591A

KR20200027591A - 로봇손

Info

Publication number: KR20200027591A
Application number: KR1020180105094A
Authority: KR
Inventors: 이동혁; 배지훈; 박재한; 최명수
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-03-13
Also published as: KR102127372B1

Abstract

본 발명의 목적은, 개선의 조작성을 가지는 로봇손을 제공함에 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해, 손바닥 및 상기 손바닥에 연결되는 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서, 복수의 손가락 기구는, 상기 손바닥의 단부에 형성되는 MCP2 관절과, 상기 MCP2 관절에 연결되는 IP 관절로 이루어지며, 상기 MCP2 관절은 상기 IP 관절과 평행하게 굴신동작가능하도록 설치되는 MCP2-1 관절과, 상기 MCP2-1 관절에 대해 교차하면서 손바닥에 대해 종방향으로 설치되는 MCP2-2 관절로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구성으로 인해 손가락을 접는 각도에 상관없이 손가락의 내전/외전이 용이하게 확보되는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 로봇손은 1 자유도가 생략된 4자유도만으로도 손가락의 자유도를 더 늘리지 않고 엄지와 다른 손가락이 더욱 마주보기를 잘 할 수 있게 하는 개선된 작용을 한다.

Description

로봇손{ROBOT HAND}

본 발명은 로봇손에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는, 인간의 손과 유사하게 작동가능한 로봇손에 대한 것이다.

최근, 인간의 손을 모방하여 복수의 손가락 기구를 갖는 로봇손에 대해 지속적인 연구가 이루어지고 있다.

상기 로봇손은 손바닥 및 손등을 갖는 손바닥와 인간의 손가락에 각각 대응하는 엄지 손가락 기구, 집게손가락 기구, 가운뎃손가락 기구, 약손가락 기구, 새끼손가락 기구를 구비하고 있다.

상기 로봇손은 축회전이 가능한 복수의 관절을 포함하여 구성되고, 이러한 관절을 통해 굴곡/신전(flexion/extension) 및 내전/외전(abduction/adduction)이 가능하도록 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 로봇손은 손끝측으로부터 차례로, DIP 관절(DIP), PIP 관절(PIP), MCP1 관절(MCP1), MCP2 관절(MCP2)로 구성되며, 각 관절마다 회동이 자유롭게 구성된다.

상기 DIP 관절(DIP), PIP 관절(PIP), MCP2 관절(MCP2)은 서로 평행한 회전축선을 중심으로 회동하도록 구성되고, 구체적으로, 각 손가락 기구가 손바닥의 앞쪽 공간을 향하는 방향으로 회동하여 굴곡/신전(flexion/extension) 운동을 행할 수 있도록 한다.

상기 MCP1 관절(MCP1)은 상기 MCP2 관절(MCP2)의 회전축선과 교차하는 회전축선을 중심으로 회동하도록 구성되고, 구체적으로, 각 손가락 기구끼리 근접·이간하는 방향으로 각 손가락 기구를 회동시키며, 예를 들면, 손을 벌리는 동작 등을 행할 수 있도록 구성된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 종래 로봇손은 인간의 손과 동일한 관절구조로 구성되어, 인간의 손이 움직이는 동작과 동일하게 동작할 수 있게 된다.

한편, 로봇손을 이용한 대부분의 물체 파지 작업은 로봇손의 손가락 기구가 일정량 구부러진 상태로 진행된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인간의 손은 손가락이 구부러진 상태에서도 좌우방향으로 내전/외전이 가능하도록 구성된다.

그러나, 도 3 에 도시된 조작성 타원에서 알 수 있는 바와 같이 전술한 종래구성의 로봇손에서는 손가락이 거의 90도에 가깝게 더 접혀질수록(도 1a 에서 도 1e로 갈수록) 조작성 타원의 좌우방향 폭이 거의 존재하지 않아 내전/외전이 거의 이루어지지 않음을 알 수 있다.

즉, 인간의 손에서 손가락이 접혀진 상태에서 발생하는 내전/외전 작용이 종래 기술의 로봇손에서는 발생하지 않는 바, 이로 인해 인간의 손과 유사한 정밀한 동작이 가능하지 않게 되는 문제점을 가지게 된다.

등록특허 제10-1340332호(등록일자 2013년12월05일)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 개선의 조작성을 가지는 로봇손을 제공함에 있다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 손바닥 및 상기 손바닥에 연결되는 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서, 복수의 손가락 기구는, 상기 손바닥의 단부에 형성되는 MCP2 관절과, 상기 MCP2 관절에 연결되는 IP 관절로 이루어지며, 상기 MCP2 관절은 상기 IP 관절과 평행하게 굴신동작가능하도록 설치되는 MCP2-1 관절과, 상기 MCP2-1 관절에 대해 교차하면서 손바닥에 대해 종방향으로 설치되는 MCP2-2 관절로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 손바닥에는 CMC2 관절이 추가로 형성되고, 상기 CMC2 관절은 상기 각 손가락 기구의 길이방향을 중심축으로 하여 회동가능하도록 상기 MCP2-1 관절 및 MCP2-2 관절에 대해 모두 교차하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 CMC2 관절은, 상기 CMC2 관절의 구동을 위한 CMC2 구동부와, 상기 CMC2 구동부가 체결되며 상기 손바닥에 고정되는 CMC2 하우징으로 이루어지며, 상기 MCP2-2 관절은, 상기 CMC2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되는 MCP2-2 하우징과, 상기 MCP2-2 하우징에 고정되며 상기 MCP2-2 관절의 구동을 위한 MCP2-2 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 MCP2-2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되 는 MCP2-1 하우징과, 상기 MCP2-1 하우징에 고정되며 상기 MCP2-1 관절을 구동하기 위한 MCP2-1 구동부와, 상기 MCP2-1 하우징에 고정되는 위치 센서부와, 상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 MCP2-1 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와, 상기 커플러에 체결되어 상기 MCP2-1 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 MCP2-1 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 IP 관절은, 상기 MCP2-1 관절에 연결되는 PIP 관절과, 상기 PIP 관절에 연결되는 DIP 관절로 이루어지고, 상기 PIP 관절은, 상기 제1 MCP2-1 링크의 링크부와 결합하는 제2 MCP2-1 링크와, 상기 제2 MCP2-1 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 PIP 구동부와, 상기 제2 MCP2-1 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와, 상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 PIP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와, 상기 커플러에 체결되어 상기 PIP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 PIP 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 DIP 관절은, 상기 제1 PIP 링크의 링크부와 결합하는 제2 PIP 링크부와, 상기 제2 PIP 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 DIP 구동부와, 상기 제2 PIP 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와, 상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 DIP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와, 상기 커플러에 체결되어 상기 DIP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 DIP 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 복수의 손가락 기구에는 엄지 손가락 기구가 추가로 더 설치되고, 상기 엄지 손가락 기구는, 상기 손바닥에 형성되는 CMC1 관절과, 상기 CMC1 관절과 연결되는 MCP1 관절, 상기 MCP1 관절에 연결되는 IP 관절로 이루어지며, 상기 CMC1 관절은 상기 MCP1 관절 및 IP 관절과 평행하게 굴신동작가능하도록 설치되는 CMC1-1 관절과, 상기 엄지 손가락 기구의 길이방향을 중심축으로 하여 회동가능하도록 상기 CMC1-1 관절에 대해 교차하여 형성되는 CMC1-2 관절로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 CMC1-1 관절은, 상기 CMC1-1 관절의 구동을 위한 CMC1-1 구동부와, 상기 CMC1-1 구동부가 체결되며 상기 손바닥에 고정되는 CMC1-1 하우징으로 이루어지며, 상기 CMC1-2 관절은, 상기 CMC1-1 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되는 CMC1-2 하우징과, 상기 CMC1-2 하우징에 고정되며 상기 CMC1-2 관절의 구동을 위한 CMC1-2 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 MCP1 관절은, 상기 CMC1-2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되 는 MCP1 하우징과, 상기 MCP1 하우징에 고정되며 상기 MCP1 관절을 구동하기 위한 MCP1 구동부와, 상기 MCP1 하우징에 고정되는 위치 센서부와, 상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 MCP1 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와, 상기 커플러에 체결되어 상기 MCP1 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 MCP1 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 IP 관절은, 상기 제1 MCP1 링크의 링크부와 결합하는 제2 MCP1 링크와, 상기 제2 MCP1 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 IP 구동부와, 상기 제2 MCP1 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와, 상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 IP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와, 상기 커플러에 체결되어 상기 IP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 IP 링크부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 복수의 손가락 기구 중 손바닥에서 가장 외측에 형성된 손가락 기구는, 상기 CMC2 관절이 상기 MCP2-2 관절에 대해 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 손바닥의 내측으로 오프셋되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손은, 손바닥 및 상기 손바닥에 연결되는 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서, 복수의 손가락 기구는, 상기 손바닥의 단부에서 손가락의 굴신동작가능하게 하는 손바닥 단부 관절과, 상기 손바닥 단부 관절에 연결되어 손가락의 중간에서 굴신동작가능하게 하는 관절이 서로 평행하게 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 손바닥에는 상기 손바닥 단부 관절과 연결되어 상기 각 손가락 기구가 길이방향을 중심축으로 하여 롤링운동가능하게 하는 관절이 추가로 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 복수의 손가락 기구에는 엄지 손가락 기구가 추가로 설치되며, 상기 엄지 손가락의 굴신동작가능하게 하는 손바닥 엄지 단부 관절이 형성되고, 상기 손바닥 엄지 단부 관절에 연결되어 엄지 손가락의 중간에서 굴신동작가능하게 하는 관절이 형성되고, 상기 손바닥에는 상기 엄지 손바닥 단부 관절에 연결되어 엄지 손가락 기구가 길이방향을 중심축으로 하여 롤링운동가능하게 하는 관전이 추가로 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 복수의 손가락 기구 중 손바닥에서 가장 외측에 형성된 손가락 기구에서, 상기 롤링운동 가능하게 하는 관절이 상기 손바닥 단부 관절에 대해 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 손바닥의 내측으로 오프셋되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 커플러는 판 형상을 가지며, 중심을 관통하여 직경방향으로 연장되는 중간홈과, 상기 중간홈의 상부에 형성되는 절개부와, 상기 중간홈의 하부에 형성되는 슬라이딩 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 중간홈은, 상기 구동부의 구동축이 삽입되는 중심홈과, 상기 중심홈에서 직경방향으로 상기 커플러의 외측으로 개방되도록 형성되는 체결홈과, 상기 중심홈에서 상기 체결홈과 반대 방향 직경방향으로 연장되면서 단부에서 원호 형상으로 형성되는 탄성홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 절개부는 상기 체결홈의 상부에서 ㄴ 형상으로 형성되며, 상기 ㄴ 형상의 수평부에는 관통홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 슬라이딩 홈은 원주 방향으로 일정 부분에만 두께방향으로 두께가 감소되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 슬라이딩 홈이 형성되지 않은 부분이 형성되지 않은 스토퍼 부분에는 상기 관통홈과 중심이 일치하는 나사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 위치 센서부는 위치 센서가 설치된 장착부가 위치 센서 체결 부재에 의해 고정되며, 상기 위치 센서 체결 부재는 상기 장착부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성된 부분으로 상방 돌출되도록 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손은 손가락을 접는 각도에 상관없이 손가락의 내전/외전이 용이하게 확보되는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 로봇손은 1 자유도가 생략된 4자유도만으로도 손가락의 자유도를 더 늘리지 않고 엄지와 다른 손가락이 더욱 마주보기를 잘 할 수 있게 하는 개선된 작용을 한다.

게다가, 본 발명의 로봇손에서는 새끼 손가락 기구의 오프셋으로 인해 굴신동작을 하는 경우에 손등이 자연스럽게 아치형상을 형성하게 됨으로써 종래 로봇손에 비해 구형상의 물체를 파지하는 경우 파지력이 개선되는 효과를 가지게 된다

한편, 본 발명에서는 스토퍼 작용으로 인해 관절의 회전범위가 과도하게 되는 것이 방지되며, 이로 인해 안정성이 확보되고 연결된 배선 등이 파손되는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

도 1 은 종래 로봇손을 도시한 개략 구성도이다.
도 2 는 인간형 손의 조작상태를 도시하는 도면이다.
도 3 은 종래 로봇손의 작업성을 나타낸 조작성 타원을 도시하는 도면이다.
도 4 은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇손을 도시한 개략 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 손바닥을 도시하는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 조립도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 분해 사시도이다.
도 9 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 엄지 손가락 기구에서 커플러를 도시하는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 조립도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 분해 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 관절 스토퍼 작용을 도시하는 도면이다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 새끼 손가락의 오프셋을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손이 접혀진 상태에서 내전/외전 동작이 개선된 내용을 도시하는 도면이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 아치형상 파지 작용이 개선된 내용을 도시하는 도면이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 마주하기 작용이 개선된 개선된 내용을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4 은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇손을 도시한 개략 구성도이다.

본 발명에서 회전 동작의 설명을 위해 손가락 길이 방향을 중심축으로 하는 회전 운동을 롤링 운동, 굴곡/신전을 위해 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향 중심축을 중심으로 하는 회전 운동을 피칭 운동, 손바닥에 수직한 종방향 중심축을 중심으로 하는 회전 운동을 요잉 운동으로 정의한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손(10)은, 손바닥(100) 및 복수의 관절을 통해 굴신 가능하도록 상기 손바닥(100)에 연결된 복수의 손가락 기구를 포함하여 구성된 로봇손이며, 상기 복수의 손가락 기구는, 엄지 손가락 기구(200) 및 복수의 손가락 기구(300, 400, 500)로 구성될 수 있다.

엄지 손가락 기구(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지절간관절(interphalangeal joint, IP 관절, IP), 제1중수지절간관절(metacarpophalangeal joint, MCP1 관절, MCP1C1), 제1수근중수골관절(carpometacarpal joint, CMC1 관절, CMC1)을 구비하고, 각 관절마다 회동이 자유롭도록 구성된다.

엄지 손가락 기구(200)의 IP 관절(IP)은 굴곡/신전(flexion/extension) 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성된다.

엄지 손가락 기구(200)의 MCP1 관절(MCP1)도 굴곡/신전 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성되며, 상기 IP 관절(IP)의 회전축과 상기 MCP1 관절(MCP1)의 회전축은 서로 평행하도록 구성된다.

엄지 손가락 기구(200)의 CMC1 관절(CMC1)은 2축 회동이 가능한 관절이며, CMC-1 관절(CMC1-1)과 CMC-2 관절(CMC1-2)이 조합된 관절이다.

CMC1-1 관절(CMC1-1)은 상기 IP 관절(IP) 및 MCP1 관절(MCP1)과 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 평행하게 형성되어 마찬가지로 굴곡/신전 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성된다.

CMC1-2 관절(CMC1-2)은 엄지 손가락 기구의 자체의 롤링 동작을 위한 롤링 방향 회전이 가능하도록 1축 회동이 가능하게 구성되며, CMC1-2 관절(CMC1-2)의 회전축은 상기 CMC1-1 관절(CMC1-1)의 회전축에 대해 교차하는 방향으로 구성된다.

엄지 손가락 기구(200)는 IP 관절(IP), MCP1 관절(MCP1), CMC1-1 관절(CMC1-1)을 통해 엄지 손가락 기구(200)의 굴곡/신전(flexion/extension) 동작이 가능하게 되고, 상기 CMC1-2 관절(CMC1-2)에 의해 엄지 손가락 기구(200) 는 엄지 손가락 기구의 길이방향 중심축을 중심으로 자체적인 롤링 운동이 가능하게 된다.

복수의 손가락 기구(300, 400, 500)는 검지 손가락 기구(300), 중지손가락 기구(400), 새끼손가락 기구(500)로 구성될 수 있다.

본 실시예에서는 엄지 손가락 기구(200), 검지 손가락 기구(300), 중지손가락 기구(400), 새끼손가락 기구(500)로 구성된 4지형 로봇손에 대해 예시하지만, 새끼손가락 기구가 추가로 구성된 5지형 로봇손으로 구성될 수도 있다.

검지 손가락 기구(300), 중지손가락 기구(400), 새끼손가락 기구(500)는 손끝측으로부터 차례로, 원위지절간관절(distal interphalangeal joint, DIP 관절(IP), DIP), 근위지절간관절(proximal interphalangeal joint, PIP 관절(IP), PIP), 제2중수지절간관절(metacarpophalangeal joint, MCP2 관절, MCP2), 및 제2수근중수골관절(carpometacarpal joint, CMC2 관절(CMC2))을 구비하고, 각 관절마다 회동이 자유롭도록 구성된다.

검지 손가락 기구(300), 중지손가락 기구(400), 새끼손가락 기구(500)는 모두 동일한 구조 및 동일한 관절을 갖도록 구성되며, 이하에서는 검지 손가락 기구(300)의 관절 구성을 대표로 하여 설명 한다.

검지 손가락 기구(300)의 DIP 관절(DIP)은 굴곡/신전(flexion/extension) 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성된다.

검지 손가락 기구(300)의 PIP 관절(PIP)도 굴곡/신전 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성되며, 상기 DIP 관절(DIP)의 회전축과 상기 PIP 관절(PIP)의 회전축은 서로 평행하도록 구성된다.

검지 손가락 기구(300)의 MCP2 관절(MCP2)은 2축 회동이 가능한 관절이며, MCP2-1 관절(MCP2-1)과 MCP2-2 관절(MCP2-2)이 조합된 관절이다.

MCP2-1 관절(MCP2-1)은 상기 DIP 관절(DIP) 및 PIP 관절(PIP)과 마찬가지로 굴곡/신전 동작이 가능할 수 있게 1축 회동이 가능하게 구성되며, DIP 관절(DIP) 및 PIP 관절(PIP)과 마찬가지로 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 평행하게 형성된다.

MCP2-2 관절(MCP2-2)의 회전축은 상기 MCP2-1 관절(MCP2-1)의 회전축에 대해 교차하도록 형성되는 데, 손바닥 평면에 대해 수직한 종방향으로 교차되도록 형성된다.

CMC2 관절(CMC2)은 검지 손가락 기구(300)의 롤링 운동이 가능하도록 손가락 기구의 길이방향의 롤링 운동의 중심축과 동일한 축에 1축 회동이 가능하게 구성된다.

CMC2 관절(CMC2)의 회전축은 상기 MCP2-1 관절(MCP2-1)의 회전축 및 MCP2-2 관절(MCP2-2)의 회전축에 대해 모두 교차하도록 설치된다.

본 발명의 다른 실시예에서 중지 손가락 기구(400) 및 새끼 손가락 기구(500)도 검지 손가락 기구(300)와 동일하게 형성되는 데, 새끼 손가락 기구(500)는 다르게 형성될 수 있다.

새끼 손가락 기구(500)에서만 CMC2 관절(CMC2)의 중심축을 MCP2-2 관절(MCP2-2)의 중심축에서 손바닥 내측으로 오프셋(o)되도록 형성할 수 있다.

검지 손가락 기구(300)는 DIP 관절(DIP), PIP 관절(PIP), MCP2-1 관절(MCP2-1)을 통해 굴곡/신전(flexion/extension) 동작이 가능하게 되고, 상기 MCP2-2 관절(MCP2-2)에 의해 검지 손가락 기구(300)의 요잉 운동이 가능하게 된다.

또한, CMC2 관절(CMC2)에 의해 검지 손가락 기구(300) 자체가 검지 손가락 기구(300)의 길이방향을 중심으로 롤링 운동이 가능하게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 손가락 기구의 구체적인 구성에 대해 설명한다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 손바닥을 도시하는 도면이다.

본 발명의 로봇손에서 손바닥(100)는 베이스(110)와, 상기 베이스(110)에 설치되는 회로부(120)와, 상기 회로부(120)를 덮는 커버(130)을 포함하여 형성된다.

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 조립도이다. 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 분해 사시도이다.

엄지 손가락 기구(200)에서 CMC1-1 관절 구동부(210)는 프레임(110)에 고정되는 CMC1-1 하우징(211)에 체결부재(T)에 의해 고정된다.

CMC1-1 하우징(211)에 수용된 베어링(B)을 매개로 하여 CMC1-2 하우징(212)이 CMC1-1 하우징(211)에 대해 상대회전운동 가능하도록 설치된다.

CMC1-2 하우징(212)은 수평부(212A)와 수직부(212B)로 형성되어 수평부(212A)가 상기 CMC1-1 하우징(211)에 연결되고, 수직부(212B)의 일측에는 CMC1-2 구동부(213)가 체결부재(T)에 의해 고정됨으로써 CMC1-1 구동부(210)와 CMC1-2 구동부(213)가 서로 교차되도록 설치된다.

CMC1-1 구동부(210)는 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 설치되며, CMC1-2 구동부(213)는 엄지 손가락 기구(200)의 길이방향으로 서로 교차하도록 형성된다.

CMC1-2 하우징(212)의 수직부(212B)의 타측에는 베어링(B)이 수용되어 이를 매개로 하여 MCP1 하우징(221)이 CMC1-2 하우징(212)에 대해 상대회전운동 가능하도록 설치된다.

MCP1 하우징(221)도 수평부(221A)와 수직부(221B)로 형성되어 수평부(221A)가 상기 CMC1-2 하우징(212)에 연결되고, 수직부(321B)의 일측에는 MCP1 구동부(220)가 체결부재(T)에 의해 고정됨으로써 CMC1-2 구동부(213)와 MCP1 구동부(220)가 서로 교차되도록 설치된다.

MCP1 하우징(221)의 수직부(221B)의 타측에는 위치 센서부(600)가 체결부재(B)에 의해 고정된다.

위치 센서부(600)는 장착부(610)와, 상기 장착부(610)에 고정되는 위치센서(620)로 이루어지며, 장착부(610) 및 상기 장착부(610)에 고정되는 위치센서(620)의 중앙에는 MCP1 구동부(220)의 구동축이 관통되기 위한 관통홀이 형성되어 있다.

장착부(620)의 일측에는 체결홀(621)이 형성되어 있으며 위치 센서 체결 부재(630)가 이를 관통하여 MCP1 하우징(321)에 고정된다.

이때, 위치 센서 체결 부재(630)의 헤드부의 크기의 체결홀(621)의 크기보다 크게 형성됨으로써 위치 센서 체결 부재(630)가 체결된 후에도 장착부(610)의 표면보다 돌출되도록 설치된다.

MCP1 구동부(220)의 구동축은 위치 센서부(600)를 관통하여 커플러(700)에 체결된다.

도 9 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 엄지 손가락 기구에서 커플러를 도시하는 도면이다.

커플러(700)는 전체적으로 원반 디스크 형상이며 일정한 두께를 가지도록 형성된다.

커플러(700)에는 중심을 관통하여 직경방향으로 연장되는 중간홈(710)이 형성되어 대략 커플러 상부 절반과 하부 절반이 나누어지도록 구성된다.

커플러(700)의 상부 절반에 해당하는 상기 중간홈(710)의 상부에는 ㄴ 형상 절개부(720)가 형성되어 있고, 하부 절반에 해당하는 상기 중간홈(710)의 하부에는 슬라이딩 홈(730)이 형성되어 있다.

중간홈(710)은 구동부의 구동축이 삽입되는 중심홈(711)과, 상기 중심홈(711)에서 직경방향으로 ㄴ 형상 절개부(720)으로 연장되어 커플러(700)의 외측으로 개방되는 형상의 체결홈(712)와, 상기 중심홈(711)에서 직경방향으로 상기 체결홈(712)과 반대 방향으로 연장되면 단부에서 원호형상을 가지는 탄성홈(713)으로 이루어진다.

체결홈(712)은 커플러(700)의 외부로 개방되도록 형성되므로 체결홈(712)이 형성된 커플러(700)의 단부는 서로 이격되도록 형성된다.

ㄴ 형상 절개부(720)에서 수평부에는 관통홀(721)이 형성되고, 이 관통홀(721)과 일치하도록 커플러(700)의 하부 절반에서 슬라이딩 홈(730)이 형성되지 않은 부분에도 나사부(731)가 형성된다.

슬라이딩 홈(730)은 커플러의 하부 절반에서 일정한 원호 길이만큼 두께방향으로 두께가 적게 형성된 부분으로서, 하부방향으로 개방되는 형상을 가지도록 형성된다.

슬라이딩 홈(730)은 원호 방향으로 일부에만 형성되므로 슬라이딩 홈(730)이 형성되지 않은 부분은 일정한 두께가 유지되는 스토퍼(732)가 형성된다.

MCP1 구동부(220)의 구동축이 커플러(700)의 중심홈(711)에 삽입되고, 커플러 체결부재(750)가 관통홀(721) 및 나사부(731)에 체결된다.

이때, 커플러(700)에서 체결홈(712)이 형성된 부분은 개방된 체결홈(712)의 형상으로 인해 이격되어 있던 커플러(700)의 상부 절반 및 하부 절반이 변위되면서 체결된다.

이로 인해 커플러(700)의 타측 단부에 형성된 원호 형상의 탄성홈(713)에서 탄성변형이 발생하게 됨으로써 커플러(700)의 구동축으로의 체결이 더욱 견고하게 되는 작용을 하게 된다.

커플러(700)에는 제1 MCP1 링크(231)가 체결되는 데, 제1 MCP1 링크(231)는 커버부(231A)와 상기 커버부(231A)에 연결되는 링크부(231B)로 이루어진다.

제1 MCP1 링크(231)의 커버부(231A)에 형성된 관통홀을 통해 체결부재(T)가 삽입되어 커플러(700)에 형성된 체결홀(740)에 체결됨으로서 제1 MCP1 링크(231)가 커플러(700)에 고정된다.

한편, 제1 MCP1 링크(231)는 링크부(231B)에 의해 제2 MCP1 링크(232)와 결합된다.

제2 MCP1 링크(232)는 커버부(232A), 상기 커버부(232A)에 연결되는 링크부(232A), 상기 링크부(232A)에 연결되는 고정부(232C)로 이루어진다.

제2 MCP1 링크(232)의 커버부(232A)는 MCP1 구동부(220)의 후단을 덮으면서 베어링(B)을 매개로 하여 연결된다.

제2 MCP1 링크(232)의 링크부(232A)에는 관통홀이 형성되어 체결부재(T)에 의해 제1 MCP1 링크(231)의 링크부(231B)와 결합된다.

제2 MCP1 링크(232)의 고정부(232C)에는 IP 구동부(240)가 체결부재(T)에 의해 고정되며, IP 구동부(240)의 구동축이 위치센서(600)를 통과하여 커플러 체결부재(750)에 의해 커플러(700)에 고정된다.

MCP1 구동부(220) 및 IP 구동부(240)는 CMC1-1 구동부(210)와 평행하게 손바닥에 횡방향으로 굴신동작 가능하게 설치된다.

한편, 커플러(700)에는 체결부재(T)에 의해 제1 IP 링크(241)가 고정되고, 제1 IP 링크(241)의 상부에 형성된 체결부(241A)가 손가락 단부(E)에 고정된다.

한편, 제2 IP 링크(242)도 베어링(B)에 의해 IP 구동부(240)의 후단을 덮으면서 상대회전가능하게 삽입되고 제2 IP 링크(242)의 상부에 형성된 체결부(242A)가 손가락 단부(E)에 고정된다.

도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 조립도이다. 도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 분해 사시도이다.

검지 손가락 기구(300), 중지손가락 기구(400), 새끼손가락 기구(500)는 모두 동일한 구조 및 동일한 관절을 갖도록 구성되며, 이하에서는 검지 손가락 기구(300)의 세부적인 기구 구성을 기준으로 설명하나.

검지 손가락 기구(300)에서 CMC2 관절 구동부(310)는 프레임(101)에 고정되는 CMC2 하우징(311)에 체결부재(T)에 의해 고정된다.

CMC2 하우징(311)에 수용된 베어링(B)을 매개로 하여 MCP2-2 하우징(312)이 CMC2 하우징(311)에 대해 상대회전운동 가능하도록 설치된다.

MCP2-2 하우징(312)은 수평부(312A)와 수직부(312B)로 형성되어 수평부(312A)가 상기 CMC2 하우징(311)에 연결되고, 수직부(312B)의 일측에는 MCP2-2 구동부(313)가 체결부재(T)에 의해 고정됨으로써 CMC2 구동부(310)와 MCP2-2 구동부(313)가 서로 교차되도록 설치된다.

MCP2-2 하우징(312)의 수직부(312B)의 타측에 수용된 베어링(B)을 매개로 하여 MCP2-1 하우징(321)이 MCP2-2 하우징(312)에 대해 상대회전운동 가능하도록 설치된다.

MCP2-1 하우징(321)도 수평부(321A)와 수직부(321B)로 형성되어 수평부(321A)가 상기 MCP2-2 하우징(312)에 연결되고, 수직부(321B)의 일측에는 MCP2-1 구동부(320)가 체결부재(T)에 의해 고정됨으로써 MCP2-2 구동부(313)와 MCP2-1 구동부(320)가 서로 교차되도록 설치된다.

따라서, MCP2-1 하우징(321)에서 MCP2-2 구동부(313), MCP2-1 구동부(320), 및 CMC2 구동부(310)의 중심축이 모두 서로 교차하도록 구성된다.

MCP2-1 하우징(321)의 수직부(321B)의 타측에는 위치 센서부(600)가 위치 센서 체결 부재(630)에 의해 고정되고, 상기 위치 센서(600)를 관통하여 돌출되는 MCP2-1 구동부(320)의 단부에 커플러(700)가 커플러 체결 부재(750)에 의해 고정된다.

커플러(700)에는 제1 MCP2-1 링크(331)가 체결되는 데, 제1 MCP2-1 링크(331)는 커버부(331A)와 상기 커버부(331A)에 연결되는 링크부(331B)로 이루어진다.

제1 MCP2-1 링크(331)의 커버부(331A)에 형성된 관통홀을 통해 체결부재(T)가 삽입되어 커플러(700)에 형성된 체결홀(740)에 체결됨으로서 제1 MCP2-1 링크(331)가 커플러(700)에 고정된다.

한편, 제1 MCP2-1 링크(331)는 링크부(331B)에 의해 제2 MCP2-1 링크(332)와 결합된다.

제2 MCP2-1 링크(332)는 커버부(332A), 상기 커버부(32A)에 연결되는 링크부(332A), 상기 링크부(332A)에 연결되는 고정부(332C)로 이루어진다.

제2 MCP2-1 링크(332)의 커버부(332A)는 MCP2-1 구동부(320)의 후단을 덮으면서 베어링(B)을 매개로 하여 연결된다.

제2 MCP2-1 링크(332)의 링크부(332B)에는 관통홀이 형성되어 체결부재(T)에 의해 제1 MCP2-1 링크(331)의 링크부(331B)와 결합된다.

제2 MCP2-1 링크(332)의 고정부(332C)의 일측는 PIP 구동부(340)가 체결부재(T)에 의해 고정되고, 고정부(332c)의 타측에는 위치 센서부(600)가 고정된다.

IP 구동부(340)의 구동축이 위치 센서부(600)를 통과하여 커플러 체결부재(750)에 의해 커플러(700)에 고정된다.

커플러(700)에는 제1 PIP 링크(341)가 체결되는 데, 제1 PIP 링크(341)는 커버부(341A)와 상기 커버부(341A)에 연결되는 링크부(341B)로 이루어진다.

제1 PIP 링크(341)의 커버부(341A)에 형성된 관통홀을 통해 체결부재(T)가 삽입되어 커플러(700)에 형성된 체결홀(740)에 체결됨으로서 제1 PIP 링크(341)가 커플러(700)에 고정된다.

제1 PIP 링크(341)는 링크부(341B)에 의해 제2 PIP 링크(342)와 결합된다.

제2 PIP 링크(342)는 커버부(342A), 상기 커버부(342A)에 연결되는 링크부(342A), 상기 링크부(342A)에 연결되는 링크부(342B)와, 상기 링크부(342B)에 연결되는 고정부(342C)로 이루어진다.

제2 PIP 링크(342)의 커버부(342A)는 PIP 구동부(340)의 후단을 덮으면서 베어링(B)을 매개로 하여 연결된다.

제2 PIP 링크(342)의 링크부(342B)에는 관통홀이 형성되어 체결부재(T)에 의해 제1 PIP 링크(341)의 링크부(341B)와 결합된다.

제2 PIP 링크(342)의 고정부(342C)의 일측에는 DIP 구동부(350)가 체결부재(T)에 의해 고정되며, DIP 구동부(350)의 구동축이 고정부(342C)의 타측에 고정된 위치센서(600)를 통과하여 커플러 체결부재(750)에 의해 커플러(700)에 고정된다.

커플러(700)에는 체결부재(T)에 의해 제1 DIP 링크(351)가 고정되고, 제1 DIP 링크(351)의 상부에 형성된 체결부(351A)가 손가락 단부(E)에 고정된다.

한편, 제2 DIP 링크(352)도 베어링(B)에 의해 DIP 구동부(350)의 후단을 덮으면서 상대회전가능하게 삽입되고 제2 DIP 링크(352)의 상부에 형성된 체결부(352A)가 손가락 단부(E)에 고정된다.

PIP 구동부(340) 및 DIP 구동부(350)는 MCP2-1 구동부(320)와 평행하게 손바닥에 횡방향으로 굴신동작 가능하게 설치된다.

도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 관절 스토퍼 작용을 도시하는 도면이다.

본 발명에서 하나의 구동부의 동력은 커플러(700)에 결합된 링크부를 통해 전달된다.

예를 들어, 엄지 손가락 기구(200)에서 MCP1 구동부(220)의 구동축의 단부에는 커플러(700)가 체결되고, 이 커플러(700)에 결합된 제1 MCP1 링크(231)가 회전함으로써 동력이 전달되는 것이다.

이때, 여러 가지 내외부적 요인에 의해 MCP1 구동부(220)가 과도하게 회전할 경우 커플러(700)에 형성된 슬라이딩 홈(730)이 회전하다가, 슬라이딩 홈(730)이 형성되지 않은 스토퍼(730)가 장착부(610)의 상면으로 돌출되도록 설치된 위치 센서 체결 부재(630)에 의해 스톱되는 작용을 하게 된다.

이러한 스토퍼(730) 작용으로 인해 관절의 회전범위가 과도하게 되는 것이 방지되며, 이로 인해 안정성이 확보되고 연결된 배선 등이 파손되는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 새끼 손가락의 오프셋을 도시하는 도면이다.

본 명세서에서 손바닥의 내측이라 함은 엄지 손가락 기구와 가까워지는 방향을 의미하며 외측이라 함은 엄지 손가락 기구와 멀어지는 방향을 의미한다.

새끼 손가락 기구(500) 경우 기본적으로 검지 손가락 기구(300)와 동일하게 형성되나, 필요에 따라 CMC2 관절(CMC2)이 MCP2 관절(MCP2)에 대해 손바닥의 내측으로 오프셋(o)되게 형성될 수 있다.

도 13 에 도시된 바와 같이 구체적으로 MCP2-2 하우징(312)에서 MCP2-2 구동부(313)의 중심축에 대해 CMC2 구동부(310)의 중심축이 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 손바닥 내측을 향해 오프셋(o)되도록 형성되는 것이다.

기구적으로는 살펴보면 MCP2-2 하우징(312)에서 CMC2 구동부(310)가 고정되는 수평부(312A)가 MCP2-2 구동부(313)가 고정되는 수직부(312B)의 중심에 대해 의 중심이 손바닥 내측을 향해 오프셋(o)되도록 형되는 것이다.

다음으로 이와 같이 구성된 로봇손의 작용에 대해 설명한다.

도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손이 접혀진 상태에서 내전/외전 동작이 개선된 내용을 도시하는 도면이다.

본 발명의 로봇손(10)에서는 검지 손가락 기구(300), 중지 손가락 기구(400) 및 새끼 손가락 기구(500)이 손가락 길이방향을 중심으로 롤링 운동이 가능하게 된다.

이러한 구성으로 인해 손가락이 접혀진 상태에서도 각 손가락 기구(300,400,500)에서 CMC2 구동부(310)의 작동에 각 손가락 기구 사이의 내전/외전이 가능하게 되는 작용을 하게 된다.

도 14 는 손가락의 작업성을 나타내는 조작성 타원에 대한 것인 데 도 14a 에서 도 14e 로 갈수록 손가락이 더욱 많이 접혀진 상태를 나타내는 것이다.

도 14 에서 도시된 바와 같이 손가락이 접혀지는 각도에 상관없이 조작성 타원의 좌우 방향의 크기가 거의 일정하게 형성된다.

이는 손가락을 접는 각도에 상관없이 손가락의 내전/외전이 용이하게 확보되는 효과를 가지는 것을 의미한다.

이러한 본 발명의 로봇손에서 검지 손가락 기구(300), 중지 손가락 기구(400), 새끼 손가락 기구(500)에 CMC2 관절(CMC2)이 형성되어 이루어지는 동작은 순수한 기구학적 측면에서 볼 때 사람의 손가락의 동작능력을 넘어서는 것이다.

다만, 실제로 사람의 손가락은 인대, 근육, 피부 등의 영향으로 기구학적으로 보여지는 것보다 더 이상의 동작을 보여주기는 한다.

그러나, 종래 기술의 로봇손이 단순한 구성에 의해 자유도가 적은 경직된 동작밖에 구사할 수 없다는 점에서 본원 발명의 로봇손의 종래 기술에 비해 훨씬 더 개선된 효과를 가지는 것이다.

도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 아치형상 파지 작용이 개선된 내용을 도시하는 도면이다.

본 발명의 로봇손(10)에서는 새끼 손가락 기구(500)에서 CMC2 관절(CMC2)이 손가락 길이방향에 대해 오프셋(o)되도록 구성되어 있다.

종래기술의 로봇손에서는 여러 손가락이 평행하게 굴신동작만이 가능하도록 형성되어 있는 바, 파지대상이 되는 물체가 길이가 긴 형상인 경우에는 별 문제가 없으나 길이가 길지 않은 구형상 등의 덩어리 형상인 경우에는 파지가 용이하지 않은 문제점이 존재하고 있었다.

그러나, 본 발명의 로봇손에서는 새끼 손가락 기구의 오프셋으로 인해 굴신동작을 하는 경우에 손등이 자연스럽게 아치형상을 형성하게 됨으로써 종래 로봇손에 비해 구형상의 물체를 파지하는 경우 파지력이 개선되는 효과를 가지게 된다.

도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 마주하기 작용이 개선된 개선된 내용을 도시하는 도면이다.

본 발명에서는 엄지 손가락 기구에서 손가락 기구(300,400,500)에서 CMC2 구동부(310)의 작동에 의해 내전/외전이 발생하는 것 외에도 엄지 손가락 기구(200)에서도 CMC1-2 구동부(213)에 의해 엄지 손가락 길이방향을 중심축으로 하는 롤링운동이 가능하게 되머 마주하기 동작이 개선되는 작용을 하게 된다.

사람 손의 높은 조작능력의 핵심은 엄지와 다른 손가락들이 마주볼 수 있는 마주하기 능력(opposability)이라는 것이 인간관 유입원 손의 비교 연구 등에서 잘 알려져 있다.

근골격 관점에서 사람의 엄지 손가락은 5자유도(CMC 2자유도, MCP 2 자유도, IP 1자유도)라고 알려져 있으나 기구적 구현의 곤란성으로 통상적으로 MCP 1 자유도를 생략한 1 자유도로 모사된다.

본 발명의 로봇손은 1 자유도가 생략된 4자유도만으로도 손가락의 자유도를 더 늘리지 않고 엄지와 다른 손가락이 더욱 마주보기를 잘 할 수 있게 하는 작용을 한다.

특히, 도 16 에 도시된 바와 같이 엄지-검지 마주잡기나 엄지-새끼 마주잡기 경우에 엄지와 다른 손가락이 정면에서 봤을 때 거의 일직선을 이루는 것을 볼 수 있는데 이는 종래기술의 로봇손에서는 상당히 구현하기 힘든 자세이다.

이와 같이 본 발명의 로봇손에서는 기존의 로봇손이 구현하기 곤란한 어려운 동작도 구현가능하게 되어 실제 사람의 손의 동작과 매우 유사하게 동작을 구현하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:손바닥 200:엄지 손가락 기구
300:검지 손가락 기구 400:중지손가락 기구
500:새끼손가락 기구 DIP:원위지절간관절
PIP:근위지절간관절 MCP:중수지절간관절
IP:지절간관절 CMC:수근중수골관절

Claims

손바닥 및 상기 손바닥에 연결되는 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서,
복수의 손가락 기구는,
상기 손바닥의 단부에 형성되는 MCP2 관절과,
상기 MCP2 관절에 연결되는 IP 관절로 이루어지며,
상기 MCP2 관절은 상기 IP 관절과 평행하게 굴신동작가능하도록 설치되는 MCP2-1 관절과,
상기 MCP2-1 관절에 대해 교차하면서 손바닥에 대해 종방향으로 설치되는 MCP2-2 관절로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 1 에 있어서,
상기 손바닥에는 CMC2 관절이 추가로 형성되고,
상기 CMC2 관절은 상기 각 손가락 기구의 길이방향을 중심축으로 하여 회동가능하도록 상기 MCP2-1 관절 및 MCP2-2 관절에 대해 모두 교차하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 2 에 있어서,
상기 CMC2 관절은,
상기 CMC2 관절의 구동을 위한 CMC2 구동부와,
상기 CMC2 구동부가 체결되며 상기 손바닥에 고정되는 CMC2 하우징으로 이루어지며,
상기 MCP2-2 관절은,
상기 CMC2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되는 MCP2-2 하우징과,
상기 MCP2-2 하우징에 고정되며 상기 MCP2-2 관절의 구동을 위한 MCP2-2 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 3 에 있어서,
상기 MCP2-1 관절은,
상기 MCP2-2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되 는 MCP2-1 하우징과,
상기 MCP2-1 하우징에 고정되며 상기 MCP2-1 관절을 구동하기 위한 MCP2-1 구동부와,
상기 MCP2-1 하우징에 고정되는 위치 센서부와,
상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 MCP2-1 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와,
상기 커플러에 체결되어 상기 MCP2-1 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 MCP2-1 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 4 에 있어서,
상기 IP 관절은,
상기 MCP2-1 관절에 연결되는 PIP 관절과, 상기 PIP 관절에 연결되는 DIP 관절로 이루어지고,
상기 PIP 관절은,
상기 제1 MCP2-1 링크의 링크부와 결합하는 제2 MCP2-1 링크와,
상기 제2 MCP2-1 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 PIP 구동부와,
상기 제2 MCP2-1 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와,
상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 PIP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와,
상기 커플러에 체결되어 상기 PIP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 PIP 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 5 에 있어서,
상기 DIP 관절은,
상기 제1 PIP 링크의 링크부와 결합하는 제2 PIP 링크부와,
상기 제2 PIP 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 DIP 구동부와,
상기 제2 PIP 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와,
상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 DIP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와,
상기 커플러에 체결되어 상기 DIP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 DIP 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 6 에 있어서,
상기 복수의 손가락 기구에는 엄지 손가락 기구가 추가로 더 설치되고,
상기 엄지 손가락 기구는,
상기 손바닥에 형성되는 CMC1 관절과,
상기 CMC1 관절과 연결되는 MCP1 관절,
상기 MCP1 관절에 연결되는 IP 관절로 이루어지며,
상기 CMC1 관절은 상기 MCP1 관절 및 IP 관절과 평행하게 굴신동작가능하도록 설치되는 CMC1-1 관절과,
상기 엄지 손가락 기구의 길이방향을 중심축으로 하여 회동가능하도록 상기 CMC1-1 관절에 대해 교차하여 형성되는 CMC1-2 관절로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 7 에 있어서,
상기 CMC1-1 관절은,
상기 CMC1-1 관절의 구동을 위한 CMC1-1 구동부와,
상기 CMC1-1 구동부가 체결되며 상기 손바닥에 고정되는 CMC1-1 하우징으로 이루어지며,
상기 CMC1-2 관절은,
상기 CMC1-1 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되는 CMC1-2 하우징과,
상기 CMC1-2 하우징에 고정되며 상기 CMC1-2 관절의 구동을 위한 CMC1-2 구동부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 8 에 있어서,
상기 MCP1 관절은,
상기 CMC1-2 하우징에 수용되는 베어링을 매개로 하여 회전가능하게 형성되 는 MCP1 하우징과,
상기 MCP1 하우징에 고정되며 상기 MCP1 관절을 구동하기 위한 MCP1 구동부와,
상기 MCP1 하우징에 고정되는 위치 센서부와,
상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 MCP1 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와,
상기 커플러에 체결되어 상기 MCP1 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 MCP1 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 9 에 있어서,
상기 IP 관절은,
상기 제1 MCP1 링크의 링크부와 결합하는 제2 MCP1 링크와,
상기 제2 MCP1 링크의 단부에 형성된 고정부의 일측에 고정되는 IP 구동부와,
상기 제2 MCP1 링크의 단부에 형성된 고정부의 타측에 고정되는 위치 센서부와,
상기 위치 센서부를 덮으면서 상기 IP 구동부의 구동축에 고정되는 커플러와,
상기 커플러에 체결되어 상기 IP 구동부의 동력을 전달하기 위한 제1 IP 링크부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 10 에 있어서,
상기 복수의 손가락 기구 중 손바닥에서 가장 외측에 형성된 손가락 기구는,
상기 CMC2 관절이 상기 MCP2-2 관절에 대해 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 손바닥의 내측으로 오프셋되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
손바닥 및 상기 손바닥에 연결되는 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서,
복수의 손가락 기구는,
상기 손바닥의 단부에서 손가락의 굴신동작가능하게 하는 손바닥 단부 관절과,
상기 손바닥 단부 관절에 연결되어 손가락의 중간에서 굴신동작가능하게 하는 관절이 서로 평행하게 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 12 에 있어서,
상기 손바닥에는 상기 손바닥 단부 관절과 연결되어 상기 각 손가락 기구가 길이방향을 중심축으로 하여 롤링운동가능하게 하는 관절이 추가로 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 13 에 있어서,
상기 복수의 손가락 기구에는 엄지 손가락 기구가 추가로 설치되며
상기 엄지 손가락의 굴신동작가능하게 하는 손바닥 엄지 단부 관절이 형성되고,
상기 손바닥 엄지 단부 관절에 연결되어 엄지 손가락의 중간에서 굴신동작가능하게 하는 관절이 형성되고,
상기 손바닥에는 상기 엄지 손바닥 단부 관절에 연결되어 엄지 손가락 기구가 길이방향을 중심축으로 하여 롤링운동가능하게 하는 관전이 추가로 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 14 에 있어서,
상기 복수의 손가락 기구 중 손바닥에서 가장 외측에 형성된 손가락 기구에서,
상기 롤링운동 가능하게 하는 관절이 상기 손바닥 단부 관절에 대해 손바닥과 동일 평면상에서 횡방향으로 손바닥의 내측으로 오프셋되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 4, 5, 6, 9, 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플러는 판 형상을 가지며,
중심을 관통하여 직경방향으로 연장되는 중간홈과,
상기 중간홈의 상부에 형성되는 절개부와,
상기 중간홈의 하부에 형성되는 슬라이딩 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 16 에 있어서,
상기 중간홈은,
상기 구동부의 구동축이 삽입되는 중심홈과,
상기 중심홈에서 직경방향으로 상기 커플러의 외측으로 개방되도록 형성되는 체결홈과,
상기 중심홈에서 상기 체결홈과 반대 방향 직경방향으로 연장되면서 단부에서 원호 형상으로 형성되는 탄성홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 17 에 있어서,
상기 절개부는 상기 체결홈의 상부에서 ㄴ 형상으로 형성되며,
상기 ㄴ 형상의 수평부에는 관통홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 18 에 있어서,
상기 슬라이딩 홈은 원주 방향으로 일정 부분에만 두께방향으로 두께가 감소되게 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 19 에 있어서,
상기 슬라이딩 홈이 형성되지 않은 부분이 형성되지 않은 스토퍼 부분에는 상기 관통홈과 중심이 일치하는 나사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
청구항 20 에 있어서,
상기 위치 센서부는 위치 센서가 설치된 장착부가 위치 센서 체결 부재에 의해 고정되며,
상기 위치 센서 체결 부재는 상기 장착부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성된 부분으로 상방 돌출되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇손.