KR20200059337A - 로봇손 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 직접적인 구동부가 설치된 관절의 구성을 포함하는 로봇손을 제공함에 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해, 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서, 상기 복수의 손가락 기구는 굴신 동작가능한 관절을 포함하며, 상기 굴신 동작가능한 관절은, 제1 동력전달부재와, 상기 제1 동력전달부재에 고정되는 관절 구동부와, 상기 관절 구동부의 구동축의 단부에 설치되며 상기 제1 동력전달부재에 대해 상대회전동작가능한 커플러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손. 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구성으로 인해 관절에 직접적으로 관절 구동부가 설치되어 관절의 작동을 직접적으로 제어할 수 있는 관절 구성을 제공하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 로봇손에서는 커플러가 체결홈에 의해 탄성변형되면서 관절 구동부에 체결됨으로써 관절 구동부에 커플러가 견고하게 체결되므로 타 링크로의 전달력이 확보되는 장점을 가지게 된다.

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.

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

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

로봇손에서 각 관절에서의 작동을 확보하기 위해 도 8 에 도시된 바와 같이, 베벨기어를 통한 작동하도록 구성되어 있다.

최근 로봇손의 관절에 있어서는 좀 더 정확한 관절동작의 제어를 위해 관절부에 직접 구동부를 설치하여 로봇손의 정확한 작동을 제어할 필요성이 증가하고 있다.

그런데, 종래기술에 개시된 관절부 구성에서는 단순히 관절작동을 위한 기구적인 구성만이 개시되어 있는 바, 구동부가 설치되는 동시에 굴신동작 등을 하기 위한 구체적인 관절의 구성에 대해 제시하지 못하고 있는 문제점이 존재하고 있다.

한국공개특허 제10-2009-41474(공개일자 2009년 04월 29일)

종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 직접적인 구동부가 설치된 관절의 구성을 포함하는 로봇손을 제공함에 있다.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서, 상기 복수의 손가락 기구는 굴신 동작가능한 관절을 포함하며, 상기 굴신 동작가능한 관절은, 제1 동력전달부재와, 상기 제1 동력전달부재에 고정되는 관절 구동부와, 상기 관절 구동부의 구동축의 단부에 설치되며 상기 제1 동력전달부재에 대해 상대회전동작가능한 커플러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 커플러는, 상기 제1 동력전달부재의 상방으로 이격되도록 설치됨으로써 상기 제1 동력전달부재에 대해 상대 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 제1 동력전달부재는 링크부와 상기 링크부의 단부에 형성되는 고정부로 이루어지며, 상기 고정부의 일측에 상기 관절 구동부가 설치되고 상기 관절 구동부의 구동축이 상기 고정부의 타측으로 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 커플러는, 일정한 두께를 가지는 디스크 형상을 가지며, 상기 관절 구동부의 구동축의 단부가 삽입되도록 판 형상의 중앙에 관통하도록 형성되는 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, 상기 중간홈의 하부에서 원주 방향으로 일정 부분에 두께가 감소되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 중간홈의 하부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성되지 않은 스토퍼에는 상기 관통홈과 중심이 일치하는 나사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 커플러의 하방에는 위치센서부가 설치되고, 상기 위치센서부는, 상기 고정부의 타측에 고정되는 장착부와, 상기 장착부에 고정되며 상기 관절 구동부의 구동축의 둘레에 설치되는 위치 센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 장착부는 위치 센서부 체결 부재에 의해 상기 고정부의 타측에 고정되며, 상기 위치 센서부 체결 부재는 상기 장착부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성된 부분으로 상방 돌출되도록 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서, 상기 커플러에는 제2 동력전달부재가 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 로봇손에서는 관절에 직접적으로 관절 구동부가 설치되어 관절의 작동을 직접적으로 제어할 수 있는 관절 구성을 제공하는 효과를 가진다.

본 발명의 로봇손에서 굴신동작을 수행하는 관절부에서는 관절 구동부의 회전각도를 회전센서를 통해 로봇손의 제어하는 제어부로 송신함으로써 굴신각도를 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 로봇손에서는 커플러가 체결홈에 의해 탄성변형되면서 관절 구동부에 체결됨으로써 관절 구동부에 커플러가 견고하게 체결되므로 타 링크로의 전달력이 확보되는 장점을 가지게 된다.

게다가, 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 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 조립도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 분해 사시도이다.
도 4 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 커플러를 도시하는 도면이다.
도 5 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 굴신동작가능한 관절부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 조립도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 분해 사시도이다.
도 8 은 종래 기술을 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 1 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손의 전체 구성을 도시하는 도면이다.

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.

도 2 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 조립도이다. 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 엄지 손가락 기구의 분해 사시도이다.

엄지 손가락 기구(200)는, 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.

엄지손가락의 구체적인 구성에 대해 설명한다.

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 4 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 5 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 굴신동작가능한 관절부의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명에서 커플러(700)에 의해 굴신동작이 가능한 관절부로서 엄지 손가락 기구(200)의 경우 IP 관절(IP) 및 MCP1 관절(MCP1)이 이에 해당한다.

예를 들어, IP 관절(IP)의 경우를 살펴보면. 제2 MCP1 링크(232)의 고정부(232C)에 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.

따라서, IP 구동부(240)가 구동하여 구동축이 회전하는 경우 이를 회전센서(620)가 감지하여 링크의 내부를 통해 연결되는 배선(미도시)을 통해 제어부(미도시)로 전달함으로써 IP 구동부(240)에 의해 IP 관절(IP)이 얼마나 굴신동작을 수행하였는 지에 대한 정보를 제공하는 작용을 하게 된다.

또한, 본 발명의 로봇손에서는 커플러(700)를 IP 구동부(240)의 구동축의 단부에 체결하기 위해 커플러 체결 부재(750)를 관통홀(721) 및 나사부(731)에 체결하게 된다.

이때 체결홈(712)은 간극을 가지도록 형성되는 바, 커플러(700)의 상부 절반은 탄성변형하게 되고 이러한 탄성변형은 탄성홈(713)의 탄성변형에 의해 더욱 증가되어 커플러 체결 부재(750)의 체결력을 배가시키는 작용을 하게 된다.

한편, 커플러(700)는 제2 MCP1 링크(232)의 고정부(232C)의 상방으로 이격되도록 설치되므로 IP 구동부(240)의 구동축이 회전하면 커플러(700)는 제2 MCP1 링크(232)의 고정부(232C)에 대해 상대적으로 회전운동가능하게 된다.

커플러(700)에는 제1 IP 링크(241)가 고정되므로 커플러(700)의 회전에 의해 제1 IP 링크(241)가 회전하여 굴신동작을 하게 된다.

한편, 여러 가지 내외부적 요인에 의해 제1 IP 링크(241)가 과도하게 회전할 경우, 커플러(700)의 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 회전센서 등에 연결된 배선 등이 파손되는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

상기 내용은 IP 관절(IP)을 기준으로 하여 설명된 것이나 MCP1 관절(MCP1)에 대해서도 동일하게 적용된다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 조립도이다. 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇손에서 검지 손가락 기구의 분해 사시도이다.

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.

구체적인 검지손가락의 구성에 대해 설명한다.

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.

검지 손가락기구(300)에 설치된 커플러(700)도 엄지 손가락기구(200)에서와 마찬가지로 굴신운동가능한 관절부에 설치되어 엄지 손가락기구(200)에서의 커플러(700)와 동일하게 작용한다.

검지손가락기구(300)에서 구체적으로는 굴신동작이 가능한 관절부로서 DIP 관절(DIP), PIP 관절(PIP), MCP2-1 관절(MCP2-1)에서 커플러의 작용이 엄지 손가락 기구(200)의 경우 IP 관절(IP) 및 MCP1 관절(MCP1)의 경우와 동일하게 발휘된다.

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 (11)

1. 복수의 손가락 기구로 이루어지는 로봇손으로서,
   상기 복수의 손가락 기구는 굴신 동작가능한 관절을 포함하며,
   상기 굴신 동작가능한 관절은,
   제1 동력전달부재와,
   상기 제1 동력전달부재에 고정되는 관절 구동부와,
   상기 관절 구동부의 구동축의 단부에 설치되며 상기 제1 동력전달부재에 대해 상대회전동작가능한 커플러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 커플러는,
   상기 제1 동력전달부재의 상방으로 이격되도록 설치됨으로써 상기 제1 동력전달부재에 대해 상대 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
3. 청구항 2 에 있어서,
   상기 제1 동력전달부재는 링크부와 상기 링크부의 단부에 형성되는 고정부로 이루어지며,
   상기 고정부의 일측에 상기 관절 구동부가 설치되고 상기 관절 구동부의 구동축이 상기 고정부의 타측으로 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
4. 청구항 3 에 있어서,
   상기 커플러는,
   일정한 두께를 가지는 디스크 형상을 가지며,
   상기 관절 구동부의 구동축의 단부가 삽입되도록 판 형상의 중앙에 관통하도록 형성되는 중간홈과,
   상기 중간홈의 상부에 형성되는 절개부와,
   상기 중간홈의 하부에 형성되는 슬라이딩 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
5. 청구항 4 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.
6. 청구항 5 에 있어서,
   상기 절개부는,
   상기 체결홈의 상부에서 ㄴ 형상으로 형성되며,
   상기 ㄴ 형상의 수평부에는 관통홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
7. 청구항 6 에 있어서,
   상기 슬라이딩 홈은,
   상기 중간홈의 하부에서 원주 방향으로 일정 부분에 두께가 감소되게 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
8. 청구항 7 에 있어서,
   상기 중간홈의 하부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성되지 않은 스토퍼에는 상기 관통홈과 중심이 일치하는 나사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇손.
9. 청구항 8 에 있어서,
   상기 커플러의 하방에는 위치센서부가 설치되고,
   상기 위치센서부는,
   상기 고정부의 타측에 고정되는 장착부와,
   상기 장착부에 고정되며 상기 관절 구동부의 구동축의 둘레에 설치되는 위치 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇손.
10. 청구항 9 에 있어서,
    상기 장착부는 위치 센서부 체결 부재에 의해 상기 고정부의 타측에 고정되며,
    상기 위치 센서부 체결 부재는 상기 장착부에서 상기 슬라이딩 홈이 형성된 부분으로 상방 돌출되도록 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇손.
11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 커플러에는 제2 동력전달부재가 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇손.

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