KR20200049117A

KR20200049117A - 휴머노이드 로봇

Info

Publication number: KR20200049117A
Application number: KR1020180132002A
Authority: KR
Inventors: 양우성; 노재호; 이재용
Original assignee: 주식회사 이지원인터넷서비스
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-08
Also published as: WO2020091205A1

Abstract

높이방향으로 적층된 복수의 모터로 구성된 구동부 및 구동부의 말단에 마련되며 각각의 모터와 샤프트를 통하여 연결되어 다자유도의 회전운동을 구현하는 회전부로 구성된 구동모듈이 관절마다 구비된 휴머노이드 로봇이 소개된다.

Description

휴머노이드 로봇 {HUMANOID ROBOT}

본 발명은 구동모듈을 각각의 관절마다 마련함으로써 각 관절의 움직임이 최대한 자연스럽게 구현하고, 전체적인 중량을 저감하며 특히, 말단부의 중량을 저감함으로써 반응성을 향상시킨 휴머노이드 로봇에 관한 것이다.

휴머노이드 로봇을 구현하기 위해서는 인체의 각 관절을 로봇이 최대한 자연스럽게 구현할 수 있도록 각 관절과 그 구동부의 설계가 매우 중요하다.

그러나 인체의 경우 관절에서의 회전 중심이 외부에 있는 것이 아니라 관절의 내부에 있기 때문에 기구적으로 관절이 회전 중심을 구현하는 것이 매우 어렵다.

이러한 문제에도 불구하고, 종래에는 관절의 다자유도의 움직임을 구현하기 위해 X,Y,Z축의 회전을 담당하는 각각의 모터를 X,Y,Z축으로 배치함으로써 3자유도 정도의 관절 움직임을 모사할 수 있게 되었다. 그러나 이러한 경우에도 관절의 회전 중심을 내부에서 일치시키지 못하였기 때문에 자연스러운 움직임의 구현이 불가능하였고, 특히 각 관절마다 이러한 3개의 모터들을 모두 배치함으로써 전체적으로 중량이 무겁고 말단부의 하중이 커서 로봇의 반응속도가 느리고 제어의 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1336802 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동모듈을 각각의 관절마다 마련함으로써 각 관절의 움직임이 최대한 자연스럽게 구현하고, 전체적인 중량을 저감하며 특히, 말단부의 중량을 저감함으로써 반응성을 향상시킨 휴머노이드 로봇을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴머노이드 로봇은, 높이방향으로 적층된 복수의 모터로 구성된 구동부 및 구동부의 말단에 마련되며 각각의 모터와 샤프트를 통하여 연결되어 다자유도의 회전운동을 구현하는 회전부로 구성된 구동모듈이 관절마다 구비된 휴머노이드 로봇으로서, 로봇의 어깨에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 어깨 내측에서 어깨를 따라 수평으로 배치되고, 회전부가 구동부의 끝단에 구비되어 어깨관절을 구성하며, 회전부에 로봇 팔의 상완부가 연결되어 로봇 어깨를 다자유도로 구동하는 어깨구동모듈; 및 로봇 팔의 전완부에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 전완부를 따라 길이방향으로 배치되고 회전부가 구동부의 끝단에 구비되어 손목관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 손이 연결되어 로봇 손목을 다자유도로 구동하는 손목구동모듈;을 포함한다.

구동부의 모터는 스테이터가 외측에 고정되고 로터가 스테이터의 내측에 위치되어 회전되며, 모터는 복수개가 높이방향으로 연속하여 적층되고, 샤프트는 중공 구조를 통해 순차적으로 삽입되며 상대회전이 가능한 복수개로 구성되며, 각 샤프트의 일단부가 각각의 로터 내측에서 로터와 연결되고, 회전부는 각각의 샤프트의 타단부에 각각 대응되는 링크를 통해 연결되며, 각각의 모터의 선택적인 구동에 따라 회전부가 다자유도의 회전운동을 구현할 수 있다.

어깨구동모듈은 한 쌍으로 마련되며, 로봇의 양측 어깨에 각각 배치되고, 한 쌍의 어깨구동모듈의 각각의 구동부는 일단부가 로봇 목의 하방 쇄골 지점에서 서로 마주보도록 배치되며 구동부의 타단부가 서로 반대측으로 배치되고, 회전부는 구동부의 타단부에 연결됨으로써 각각의 회전부가 로봇의 좌측과 우측 어깨관절을 구성할 수 있다.

손목구동모듈의 구동부는 전완부 내부에서 복수의 모터가 높이방향으로 전완부를 따라 적층될 수 있다.

로봇 팔의 상완부에는 손목구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 설치될 수 있다.

로봇의 가슴부분 양측에는 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 각각 설치될 수 있다.

로봇의 복부 부분에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 로봇의 높이 방향을 따라 배치되고 회전부가 구동부의 하단에 구비되어 허리관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 골반 부분이 연결된 허리구동모듈;을 더 포함할 수 있다.

허리구동모듈의 구동부 좌측과 우측에는 각각 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 배치될 수 있다.

로봇의 골반 부분 좌측과 우측에 각각 마련되는 한 쌍의 구동모듈이며, 구동부가 로봇의 측방을 따라 배치되고 회전부가 구동부의 말단에 구비되어 고관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 대퇴부가 연결된 대퇴부구동모듈;을 더 포함할 수 있다.

허리구동모듈의 회전부는 한 쌍의 대퇴부구동모듈의 구동부 사이 지점 상단에 연결될 수 있다.

로봇의 등 부분 또는 가슴 부분에는 한 쌍의 어깨구동모듈의 사이 지점에 대응되는 위치에 상지방열기구가 설치되고, 상지방열기구에는 블로워가 구비되며, 각각의 어깨구동모듈의 구동부는 상지방열기구와 연통되고, 상지방열기구의 블로워 동작시 어깨구동모듈의 구동부의 냉각이 수행될 수 있다.

로봇의 가슴 부분 및 등 부분에는 하우징이 설치되고, 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부는 하우징 내부에 내장되며, 가슴 부분의 하우징에 상지방열기구가 마련되고, 상지방열기구의 블로워는 하우징 내부를 향해 외부의 공기를 토출하거나 하우징 내부의 공기를 외부로 토출할 수 있다.

로봇의 골반 부분 후방에는 한 쌍의 대퇴부구동모듈의 사이 지점에 대응되는 위치에 하지방열기구가 설치되고, 하지방열기구에는 블로워가 구비되며, 각각의 대퇴부구동모듈의 구동부는 하지방열기구와 연통되며, 하지방열기구의 블로워 동작시 대퇴부구동모듈의 구동부의 냉각이 수행될 수 있다.

본 발명의 휴머노이드 로봇에 따르면, 구동모듈을 각각의 관절마다 마련함으로써 각 관절의 움직임이 최대한 자연스럽게 구현하고, 전체적인 중량을 저감하며 특히, 말단부의 중량을 저감함으로써 반응성을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 전체 모습을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 목 관절을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 상지를 나타낸 도면.
도 5 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 구동모듈을 나타낸 도면.
도 7 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 상지 움직임을 설명하기 위한 도면.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 전체 모습을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 목 관절을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 상지를 나타낸 도면이며, 도 5 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 구동모듈을 나타낸 도면이고, 도 7 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 상지 움직임을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 휴머노이드 로봇은, 높이방향으로 적층된 복수의 모터로 구성된 구동부 및 구동부의 말단에 마련되며 각각의 모터와 샤프트를 통하여 연결되어 다자유도의 회전운동을 구현하는 회전부로 구성된 구동모듈이 관절마다 구비된 휴머노이드 로봇으로서, 로봇의 어깨에 마련되는 구동모듈이며, 구동부(322)가 어깨 내측에서 어깨를 따라 수평으로 배치되고, 회전부(324)가 구동부(322)의 끝단에 구비되어 어깨관절(300)을 구성하며, 회전부(324)에 로봇 팔의 상완부(A10)가 연결되어 로봇 어깨를 다자유도로 구동하는 어깨구동모듈(320); 및 로봇 팔의 전완부(A20)에 마련되는 구동모듈이며, 구동부(522)가 전완부를 따라 길이방향으로 배치되고 회전부(524)가 구동부(522)의 끝단에 구비되어 손목관절(500)을 구성하며, 회전부(524)에 로봇의 손이 연결되어 로봇 손목을 다자유도로 구동하는 손목구동모듈(520);을 포함한다.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴머노이드 로봇의 전체 모습을 나타낸 사시도로서, 본 발명의 휴머노이드 로봇은 각각의 관절마다 구동모듈이 마련되어 관절의 다자유도 회전 움직임을 구현할 수 있도록 한다. 도시된 바와 같이, 휴머노이드 로봇은 목관절(100), 어깨관절(300), 손목관절(500), 허리관절(700), 고관절(900)로 구성된다. 이 중 본 발명의 실시예의 구동모듈은 어깨관절, 손목관절, 허리관절, 고관절에 설치된 상태이다.

본 발명의 구동모듈은 로봇이 상체(1000)와 하체(2000)에서 인체 관절을 모사할 수 있도록 하기 위해 고유의 구동부와 링크구조를 갖는다. 구체적으로, 본 발명의 구동모듈은 높이방향으로 적층된 복수의 모터로 구성된 구동부 및 구동부의 말단에 마련되며 각각의 모터와 샤프트를 통하여 연결되어 다자유도의 회전운동을 구현하는 회전부로 구성된다.

도 3 내지 6과 같이, 구동부는 복수의 모터로 구성되는데, 복수의 모터는 모두 높이방향으로 적층되어 하나의 구동부를 이룬다. 각 모터(322-1,322-2,322-3,322-4)가 높이 방향으로 적층되기 때문에 각 모터는 회전축이 동심을 유지토록 한다. 그리고 구동부의 모터는 스테이터(S)가 외측에 고정되고 로터(R)가 스테이터(S)의 내측에 위치되어 회전되며, 모터는 복수개가 높이방향으로 연속하여 적층되고, 샤프트(SH-1,SH-2,SH-3,SH-4)는 중공 구조를 통해 순차적으로 삽입되며 상대회전이 가능한 복수개로 구성되며, 각 샤프트의 일단부가 각각의 로터 내측에서 로터와 연결되고, 회전부(324)는 각각의 샤프트의 타단부에 각각 대응되는 링크(322A,322B)를 통해 연결되며, 각각의 모터의 선택적인 구동에 따라 회전부(324)가 다자유도의 회전운동을 구현할 수 있다.

즉, 말단의 회전부가 링크를 통하여 각각의 모터와 연결됨으로써 복수의 모터 중 임의의 모터를 선택적으로 회전할 경우 회전부는 경우마다 다른 회전 양상을 나타낸다. 이러한 구조를 통해 회전중심을 관절의 중앙으로 설계할 수 있고, 결국 로봇이 인체의 관절 움직임을 정확히 모사할 수 있는 것이다. 예를들어, 어깨관절의 경우 관절의 움직임을 통해 피치, 요, 롤의 3방향으로 어깨의 회전이 일어난다. 그런데 그 회전의 중심이 어깨관절의 내부에 있기 때문에 인체의 어깨관절과 동일한 회전 중심을 로봇으로 얻기 어려었고, 그에 따라 로봇의 움직임이 인체와는 상이한 부자연스러운 점이 있었다. 본 발명의 경우 구동부를 중첩하고, 그 중첩된 구동부와 링크를 통해 회전부가 연결되어 회전부의 회전 중심이 어깨관절의 내부에 위치되는 효과를 갖게 됨에 따라 로봇이 인체의 관절과 매우 유사한 움직임을 가질 수 있게 되었다.

구체적으로, 어깨구동모듈(320)은 로봇의 어깨에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 어깨 내측에서 어깨를 따라 수평으로 배치된다. 구동부(322)는 복수의 모터(322-1,322-2,322-3,322-4)가 적층되는 구조이기 때문에 그 전체 높이가 상당하나, 이를 로봇의 어깨 내부에 수평으로 배치함에 따라 로봇에 내장이 가능하고 동시에 어깨관절의 말단에서 컴팩트하게 관절 자체를 구현할 수 있게 된다. 그리고 어깨관절부의 회전부는 구동부의 끝단에 구비되어 어깨관절을 구성하며, 회전부에 로봇 팔의 상완부가 연결되어 로봇 어깨를 다자유도로 구동하도록 한다.

이러한 어깨구동모듈(320)은 한 쌍으로 마련되며, 로봇의 양측 어깨에 각각 배치된다. 한 쌍의 어깨구동모듈 각각의 구동부(322)는 일단부가 로봇 목의 하방 쇄골 지점에서 서로 마주보도록 배치되며, 구동부의 타단부가 서로 반대측으로 배치되고, 회전부는 구동부의 타단부에 연결됨으로써 각각의 회전부가 로봇의 좌측과 우측 어깨관절을 구성할 수 있다. 그리고 로봇의 가슴부분 양측에는 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 각각 설치될 수 있다.

또한, 손목구동모듈(520)은 로봇 팔의 전완부(A20)에 마련되는 구동모듈이며, 구동부(522)가 전완부를 따라 길이방향으로 배치되고 회전부(524)가 구동부(522)의 끝단에 구비되어 손목관절을 구성하며, 회전부(524)에 로봇의 손이 연결되어 로봇 손목을 다자유도로 구동하게 된다. 이러한 손목구동모듈(520)의 구동부(522)는 전완부(A20) 내부에서 복수의 모터가 높이방향으로 전완부를 따라 적층될 수 있다. 이를 통해 손목 지점에는 링크와 회전부만이 존재함으로써 손목 지점에서 컴팩트하게 관절을 구현할 수 있게 된다. 그리고 로봇 팔의 상완부(A10)에는 손목구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 설치될 수 있다.

본 발명의 구동모듈에 관해서, 도 3 내지 12를 참고하여 어깨구동모듈을 예로 설명한다. 어깨구동모듈(320)은 구동부(322)와 회전부(324)로 구성되고 구동부(322)는 복수의 모터(322-1,322-2,322-3,322-4)로 이루어진다. 모터는 총 4개가 적층된 상태로 구비되고 각각의 모터에는 샤프트(SH-1,SH-2,SH-3,SH-4)가 마련된다. 도 5와 같이, 모터는 로터(R)와 스테이터(S)로 이루어지며 로터(R)가 스테이터(S)의 내부에 위치된다. 각각의 로터(R)에는 샤프트가 연결되는데, 각각의 샤프트(SH-1,SH-2,SH-3,SH-4)는 중공의 형상으로 서로 끼워지는 구조를 갖는다. 이를 통해 복수의 모터는 동축을 이루며 서로 상대회전이 가능하도록 한다.

제1모터(322-1)에는 제1샤프트(SH-1)가 연결되고, 제1샤프트(SH-1)는 가장 길이가 긴 샤프트이다. 제1샤프트(SH-1)의 단부에는 유니버설 링크(322C)를 통해 작동링크(324A)에 연결된다. 작동링크(324A)와 유니버설 링크(322C) 모두 회전부(324)를 관통하도록 연결되지만 회전부(324)에서 상대회전이 가능한 구조이다.

제2모터(322-2), 제3모터(322-3), 제4모터(322-4)는 각각 제1샤프트(SH-1), 제2샤프트(SH-2), 제3샤프트(SH-3)와 연결되고, 제1샤프트(SH-1), 제2샤프트(SH-2), 제3샤프트(SH-3)는 각각 링크를 통해 회전부(324)와 연결된다.

각각의 링크는 구동링크(322A)와 연동링크(322B)로 구성되며, 샤프트의 회전시 구동링크와 연동링크의 회전에 의해 회전부에 회전력을 전달한다.

회전부(324)는 팔(A)의 상완부(A10)와 연결되어 회전부(324)의 회전시 로봇 팔의 상완부(A10)가 회전된다. 그리고 전완부(A20)는 상완부(A10)의 하단에 힌지로 연결되며 동시에 작동링크(324A)와 연결링크(324B)를 통해 연결됨으로써 유니버설 링크(322C)의 회전시 작동링크(324A)가 회전되고 연결링크(324B)가 이동되면서 전완부(A20)의 움직임이 이루어진다.

즉, 어깨관절모듈에는 총 4개의 모터가 장착되고, 이 중 3개의 모터(322-2,322-3,322-4)는 관절의 3자유도 움직임을 구현하며, 나머지 1개의 모터(322-1)는 전완부의 팔꿈치 움직임을 구현하는 것이다.

도 7 내지 8은 기본자세의 로봇 팔을 나타낸다. 이 상태에서 제2모터(322-2), 제3모터(322-3), 제4모터(322-4)가 모두 함께 회전할 경우에는 도 9와 같이 로봇 팔 전체가 피칭 동작을 구현하는 것이다. 이 경우 제1모터(322-1)는 구동되지 않는 상태인바, 상완부(A10)와 전완부(A20) 사이의 각도는 유지된다. 제2모터(322-2), 제3모터(322-3), 제4모터(322-4)가 모두 함께 회전하기 때문에 제2링크(322A-2,322B-2), 제3링크(322A-3,322B-3), 제4링크(322A-4,322B-4)가 함께 회전하고, 결국 회전부(324)는 제자리에서 회전을 하게 되며 그 결과 상완부(A10)가 피칭을 하는 것이다.

또한, 도 8의 기본 자세에서 제2모터(322-2), 제4모터(322-4)의 회전시에는 도 10과 같이 상완부(A10)의 요잉 움직임이 구현된다. 이 경우 제2링크(322A-2,322B-2), 제4링크(322A-4,322B-4)가 회전되어 회전부(324)는 회전이 일어나지만 제3모터(322-3)는 구동하지 않아 제3링크의 구동링크(322A-3)는 위치가 고정된다. 그 결과 제3링크의 연동링크(322B-3)만이 회전을 하게 되고 회전부(324)는 요잉의 회전을 구현하는 것이다.

한편, 도 8의 기본 자세에서 제2모터(322-2), 제3모터(322-3)의 회전시에는 도 11과 같이 상완부(A10)의 롤링 움직임이 구현된다. 이 경우 제2링크(322A-2,322B-2), 제3링크(322A-3,322B-3)가 회전되어 회전부는 회전이 일어나지만 제4모터(322-4)는 구동하지 않아 제4링크의 구동링크(322A-4)는 위치가 고정된다. 그 결과 제4링크의 연동링크(322B-4)만이 회전을 하게 되고 회전부(324)는 롤링의 회전을 구현하는 것이다.

그리고, 도 12와 같이 제1모터(322-1)만이 독립적으로 회전하는 경우에는 도 8의 기본자세에서 유니버설 링크(322C)만이 회전하고, 그에 따라 회전부(324)는 회전 없이 제 위치에 유지되며 작동링크(324A)만이 회전되고 그에 따라 연결링크(324B)가 이동되고 전완부(A20)의 회전이 일어나게 된다. 이 경우는 팔굼치 관절만이 구동하는 경우인바, 상완부(A10)는 유지되고 전완부(A20)만이 회전된다. 그리고 이를 위한 구동부를 어깨관절구동모듈(320)에 포함시킴으로서 팔꿈치측에 별도의 모터가 필요없어 상완부의 무게가 감소되고 전체적인 어깨관절의 응답성이 높아진다.

한편, 도 1 내지 2와 같이, 허리구동모듈(720)은 로봇의 복부 부분에 마련되는 구동모듈이며, 구동부(722)가 로봇의 높이 방향을 따라 배치되고 회전부(724)가 구동부의 하단에 구비되어 허리관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 골반 부분이 연결된다. 손목구동모듈(520)과 허리구동모듈(720) 역시 앞서 살핀 어깨구동모듈(320)과 동일한 구조와 원리로 자동하게 된다. 다만, 허리와 손목의 경우에는 3자유도만 구현이 필요하기에 본 발명의 실시예에서는 손목구동모듈과 허리구동모듈에는 모터가 3개만 포함된다.

한편, 허리구동모듈(720)의 구동부 좌측과 우측에는 각각 한 쌍의 어깨구동모듈(320)의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 배치될 수 있다. 이를 통해 어깨와 허리를 구동하는 부분들이 모두 로봇의 몸통에 집중되어 말단과 관절의 중량을 감소시킬 수 있어 응답성과 제어 정밀도를 높일 수 있다.

한편, 대퇴부구동모듈(920)은 로봇의 골반 부분 좌측과 우측에 각각 마련되는 한 쌍의 구동모듈이며, 구동부(922)가 로봇의 측방을 따라 배치되고 회전부(924)가 구동부의 말단에 구비되어 고관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 대퇴부가 연결된다. 대퇴부구동모듈(920) 또한 어깨구동모듈과 동일하게 링크들로 구성할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 다른 형태의 링크(L)들을 통해 구동하는 것도 가능하다.

그리고 허리구동모듈(720)의 회전부(724)는 한 쌍의 대퇴부구동모듈(920)의 구동부 사이 지점 상단에 연결됨으로써 로봇의 하지 중앙을 기준으로 허리 관절이 위치되도록 할 수 있다.

목 부분의 경우에는 본 발명의 구동모듈을 장착할 경우 목의 길이가 너무 길어지기 때문에 도 1 내지 2와 같이 모터를 적층하는 것이 아니라 각 링크에 직접 외부에서 연결한다. 이 경우 모터(122)가 외부로 드러나고 전체적인 폭이 커지는 단점이 있으나, 목의 길이를 짧게 유지할 수 있는 장점이 있다. 그리고 목 관절 역시 다른 부분과 마찬가지로 회전부의 3자유도 운동을 구현하고, 회전부(124)에 로봇의 머리가 연결된다.

한편, 도 1과 같이, 로봇의 등 부분 또는 가슴 부분에는 한 쌍의 어깨구동모듈(320)의 사이 지점에 대응되는 위치에 상지방열기구(BL1)가 설치되고, 상지방열기구(BL1)에는 블로워가 구비되며, 각각의 어깨구동모듈의 구동부(322)는 상지방열기구(BL1)와 연통되고, 상지방열기구(BL1)의 블로워 동작시 어깨구동모듈의 구동부(322)의 냉각이 수행될 수 있다. 구체적으로, 로봇의 가슴 부분 및 등 부분에는 하우징(HO1)이 설치되고, 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부는 하우징 내부에 내장되며, 가슴 부분의 하우징에 상지방열기구(BL1)가 마련되고, 상지방열기구의 블로워는 하우징 내부를 향해 외부의 공기를 토출하거나 하우징 내부의 공기를 외부로 토출할 수 있다. 또한, 로봇의 골반 부분 후방에는 한 쌍의 대퇴부구동모듈의 사이 지점에 대응되는 위치에 하지방열기구(BL2)가 설치되고, 하지방열기구(BL2)에는 하우징(HO2) 내부에 블로워가 구비되며, 각각의 대퇴부구동모듈의 구동부(922)는 하지방열기구(BL2)와 연통되며, 하지방열기구(BL2)의 블로워 동작시 대퇴부구동모듈의 구동부(922)의 냉각이 수행될 수 있다. 이를 통하여 공냉 방식으로 관절을 위한 각 구동모듈의 방열을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 목관절 300 : 어깨관절
500 : 손목관절 700 : 허리관절
900 : 고관절

Claims

높이방향으로 적층된 복수의 모터로 구성된 구동부 및 구동부의 말단에 마련되며 각각의 모터와 샤프트를 통하여 연결되어 다자유도의 회전운동을 구현하는 회전부로 구성된 구동모듈이 관절마다 구비된 휴머노이드 로봇으로서,
로봇의 어깨에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 어깨 내측에서 어깨를 따라 수평으로 배치되고, 회전부가 구동부의 끝단에 구비되어 어깨관절을 구성하며, 회전부에 로봇 팔의 상완부가 연결되어 로봇 어깨를 다자유도로 구동하는 어깨구동모듈; 및
로봇 팔의 전완부에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 전완부를 따라 길이방향으로 배치되고 회전부가 구동부의 끝단에 구비되어 손목관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 손이 연결되어 로봇 손목을 다자유도로 구동하는 손목구동모듈;을 포함하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
구동부의 모터는 스테이터가 외측에 고정되고 로터가 스테이터의 내측에 위치되어 회전되며, 모터는 복수개가 높이방향으로 연속하여 적층되고, 샤프트는 중공 구조를 통해 순차적으로 삽입되며 상대회전이 가능한 복수개로 구성되며, 각 샤프트의 일단부가 각각의 로터 내측에서 로터와 연결되고, 회전부는 각각의 샤프트의 타단부에 각각 대응되는 링크를 통해 연결되며, 각각의 모터의 선택적인 구동에 따라 회전부가 다자유도의 회전운동을 구현하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
어깨구동모듈은 한 쌍으로 마련되며, 로봇의 양측 어깨에 각각 배치되고, 한 쌍의 어깨구동모듈의 각각의 구동부는 일단부가 로봇 목의 하방 쇄골 지점에서 서로 마주보도록 배치되며 구동부의 타단부가 서로 반대측으로 배치되고, 회전부는 구동부의 타단부에 연결됨으로써 각각의 회전부가 로봇의 좌측과 우측 어깨관절을 구성하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
손목구동모듈의 구동부는 전완부 내부에서 복수의 모터가 높이방향으로 전완부를 따라 적층된 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
로봇 팔의 상완부에는 손목구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 설치된 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
로봇의 가슴부분 양측에는 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 1에 있어서,
로봇의 복부 부분에 마련되는 구동모듈이며, 구동부가 로봇의 높이 방향을 따라 배치되고 회전부가 구동부의 하단에 구비되어 허리관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 골반 부분이 연결된 허리구동모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 7에 있어서,
허리구동모듈의 구동부 좌측과 우측에는 각각 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부를 제어하는 모터드라이브가 배치된 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 7에 있어서,
로봇의 골반 부분 좌측과 우측에 각각 마련되는 한 쌍의 구동모듈이며, 구동부가 로봇의 측방을 따라 배치되고 회전부가 구동부의 말단에 구비되어 고관절을 구성하며, 회전부에 로봇의 대퇴부가 연결된 대퇴부구동모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 9에 있어서,
허리구동모듈의 회전부는 한 쌍의 대퇴부구동모듈의 구동부 사이 지점 상단에 연결된 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 3에 있어서,
로봇의 등 부분 또는 가슴 부분에는 한 쌍의 어깨구동모듈의 사이 지점에 대응되는 위치에 상지방열기구가 설치되고, 상지방열기구에는 블로워가 구비되며, 각각의 어깨구동모듈의 구동부는 상지방열기구와 연통되고, 상지방열기구의 블로워 동작시 어깨구동모듈의 구동부의 냉각이 수행되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 11에 있어서,
로봇의 가슴 부분 및 등 부분에는 하우징이 설치되고, 한 쌍의 어깨구동모듈의 구동부는 하우징 내부에 내장되며, 가슴 부분의 하우징에 상지방열기구가 마련되고, 상지방열기구의 블로워는 하우징 내부를 향해 외부의 공기를 토출하거나 하우징 내부의 공기를 외부로 토출하는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.
청구항 9에 있어서,
로봇의 골반 부분 후방에는 한 쌍의 대퇴부구동모듈의 사이 지점에 대응되는 위치에 하지방열기구가 설치되고, 하지방열기구에는 블로워가 구비되며, 각각의 대퇴부구동모듈의 구동부는 하지방열기구와 연통되며, 하지방열기구의 블로워 동작시 대퇴부구동모듈의 구동부의 냉각이 수행되는 것을 특징으로 하는 휴머노이드 로봇.