KR20210017686A - 로봇 암 - Google Patents

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KR20210017686A KR1020190097352A KR20190097352A KR20210017686A KR 20210017686 A KR20210017686 A KR 20210017686A KR 1020190097352 A KR1020190097352 A KR 1020190097352A KR 20190097352 A KR20190097352 A KR 20190097352A KR 20210017686 A KR20210017686 A KR 20210017686A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 베이스에 연결된 회전 바디; 상기 회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 암; 상기 암에 구비되고 상기 회전 바디와 동심인 원궤도를 따라 공전하는 무빙 풀리; 상기 베이스에 구비되고 상기 원궤도보다 내측에 위치한 기준 풀리; 상기 암에 내장되고 상기 암의 길이 방향으로 압축 또는 인장되는 스프링; 상기 스프링을 압축시키며 상기 무빙 풀리 및 기준 풀리에 권취된 스트링; 및 상기 회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 포함할 수 있다.

Description

로봇 암{ROBOT ARM}
본 발명은 로봇 암에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 중력보상 메커니즘을 포함하는 로봇 암에 관한 것이다.
최근 인간의 생활환경을 편리하게 하거나, 산업현장에서의 작업을 보조하기 위한 다양한 로봇이 개발되고 있다.
특히, 도장, 용접등의 공업용 분만 아니라 의료산업등에도 그 적용이 확대되어 가고 있다. 이러한 산업용 다관절 로봇 암은 고중량의 작업물을 이송 및 지지해야 하므로 높은 토크를 낼 수 있는 것이 매우 중요하다.
이러한 다관절 로봇 암은 자중이나 작업물의 중량으로 인하여 부하토크를 받게 되며, 이러한 부하토크는 구동모 터와 같은 구동기의 용량을 설계하는데 직접적인 영향을 미친다. 특히, 구동모터에 작용하는 하중 가운데 로봇 암의 자중에 의해 발생하는 토크 성분이 차지하는 비중은 매우 높다.
로봇 암의 구동기의 용량을 결정하는 경우, 작업물에 의해 발생하는 토크는 물론 로봇 암 자체의 자중에 의해 발생하는 중력토크도 고려해야 하므로, 로봇 암을 구동하기 위한 동력원의 용량을 크게 해야 하는 문제점이 있다.
종래에는 이론적으로 로봇 암 등의 자중에 의한 중력을 스프링을 사용하여 보상하는 개념의 단순한 아이디어가 제시되어 왔으나, 현실적으로 이를 실용적으로 적용한 기구에는 한계가 있다.
KR 10-1790863 B1 (2017.10.20. 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 자중에 의해 발생하는 토크를 보상하는 중력보상 메커니즘을 갖는 로봇 암을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 중력 보상 매커니즘에 의해 가동이 방해받지 않는 로봇 암을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는, 제1암의 회동에 따라 발생하는 제2암의 자중에 따른 토크 부하를 보상 가능한 로봇 암을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 베이스에 연결된 회전 바디; 상기 회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 암; 상기 암에 구비되고 상기 회전 바디와 동심인 원궤도를 따라 공전하는 무빙 풀리; 상기 베이스에 구비되고 상기 원궤도보다 내측에 위치한 기준 풀리; 상기 암에 내장되고 상기 암의 길이 방향으로 압축 또는 인장되는 스프링; 상기 스프링을 압축시키며 상기 무빙 풀리 및 기준 풀리에 권취된 스트링; 및 상기 회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 롤러 베어링 중 적어도 일부는, 제1롤러; 및 상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함할 수 있다.
상기 제1롤러 및 제2롤러는 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.
상기 회전 바디의 중심축과 상기 기준 풀리의 중심축를 지나는 제1가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 스프링의 동일측 및/또는 반대측에 위치할 수 있다.
상기 제1가상면과 직교하며 상기 회전 바디의 중심축을 지나는 제2가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 스프링과 동일측에 위치할 수 있다.
상기 회전 바디는, 상기 회전 바디의 중심축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 대경부; 및 상기 한 쌍의 대경부를 연결하는 소경부를 포함하고, 상기 복수개의 롤러 베어링은, 상기 한 쌍의 대경부의 사이에 위치하고 상기 소경부의 외측에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 베이스에 연결된 제1회전 바디; 상기 제1회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 제1암; 상기 제1암에 구비되고 상기 제1회전 바디와 동심인 제1원궤도를 따라 공전하는 제1무빙 풀리; 상기 베이스에 구비되고 상기 제1원궤도보다 내측에 위치한 제1기준 풀리; 상기 제1암의 단부에 연결된 제2회전 바디; 상기 제2회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 제2암; 상기 제2암에 구비되고 상기 제2회전 바디와 동심인 제2원궤도를 따라 공전하는 제2무빙 풀리; 상기 제2회전 바디에 구비되고 상기 제2원궤도보다 내측에 위치한 제2기준 풀리; 상기 제1암에 내장되고 상기 제1암의 길이 방향으로 압축 또는 인장되며 서로 나란하게 이격된 제1스프링 및 제2스프링; 상기 제1스프링을 압축시키며 상기 제1무빙 풀리 및 제1기준 풀리에 권취된 제1스트링; 상기 제2스프링을 압축시키며 상기 제2무빙 풀리 및 제2기준 풀리에 권취된 제2스트링; 상기 제1회전 바디와 함께 회전하는 제1타이밍 기어; 상기 제2회전 바디에 대해 회전하는 제2타이밍 기어; 및 상기 제1타이밍 기어의 회전력을 상기 제2타이밍 기어로 전달하는 타이밍 벨트를 포함할 수 있다. 상기 제2기준 풀리는 상기 제2타이밍 기어에 연결될 수 있다.
상기 제1타이밍 기어와 상기 제2타이밍 기어의 직경은 서로 동일할 수 있다.
상기 제2기준 풀리는, 상기 제2회전 바디와 동심이며 상기 제2원궤도보다 직경이 작은 제3원궤도를 중심으로 공전할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 상기 제1회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 제1회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 제1스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 상기 제2회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 제2회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 제2스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 롤러 베어링 중 적어도 일부는, 제1롤러; 및 상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함할 수 있다.
상기 제1롤러 및 제2롤러는 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다.
상기 복수개의 롤러 베어링 중 일부는, 제1롤러; 및 상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함하고, 상기 제1회전 바디의 중심축과 상기 제1기준 풀리의 중심축를 지나는 제1가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 제1스프링의 동일측 및/또는 반대측에 위치할 수 있다.
상기 제1가상면과 직교하며 상기 제1회전 바디의 중심축을 지나는 제2가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 제1스프링과 동일측에 위치할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 암의 회전에 따라 기준 풀리와 회전 풀리 사이의 거리가 멀어지고 스트링이 스프링을 압축시키므로, 암의 자중에 의한 토크 부하가 스프링의 탄성력으로 보상될 수 있다. 이로써, 토크 부하가 줄어드는 이점이 있다.
또한, 스트링은 회전 바디의 외둘레에 배치된 복수개의 롤러 베어링에 접하므로, 회전 바디의 회전이 스트링의 이동에 방해받지 않을 수 있다. 이로써, 중력 보상 매커니즘에 의해 가동이 방해받지 않을 수 있다.
또한, 복수개의 롤러 베어링 중 적어도 일부는 회전축 방향으로 이격된 제1롤러 및 제2롤러를 포함할 수 있다. 따라서, 회전 바디의 외둘레의 동일 지점에 위치한 스트링의 서로 다른 파트가 제1롤러 및 제2롤러에 각각 접할 수 있다. 이로써, 스트링의 서로 다른 파트가 반대 방향으로 이동하는 경우에도 중력 보상 매커니즘에 의해 가동이 방해받지 않을 수 있다.
또한, 회전 바디의 중심축과 상기 기준 풀리의 중심축를 지나는 제1가상면에 대해, 제1롤러 및 제2롤러는 스프링의 동일측 및/또는 반대측에 위치할 수 있다. 이로써, 암이 어느 방향으로 회전하더라도 중력 보상 매커니즘에 의해 가동이 방해받지 않을 수 있다.
또한, 제1가상면과 직교하며 회전 바디의 중심축을 지나는 제2가상면에 대해 제1롤러 및 제2롤러는 스프링과 동일측에 위치할 수 있다. 이로써 불필요한 지점까지 제1롤러 및 제2롤러가 배치되는 것을 방지하여 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 제1회전 바디와 함께 회전하는 제1타이밍 기어의 회전력은 타이밍 벨트에 의해 제2타이밍 기어로 전달될 수 있고, 제2타이밍 기어는 제2회전 바디에 대해 회전할 수 있으며, 제2기준 풀리는 제2타이밍 기어에 연결될 수 있다. 이로써, 제1암이 베이스에 대해 회전하면 제2암의 자중에 의해 제2암에 작용하는 토크 부하가 보상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암의 외관이 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1회전 바디의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제2회전 바디의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 벨트가 도시된 도면이다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암의 내부가 도시된 개략도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 제1암이 베이스에 대해 일 방향으로 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제1롤러 및 제2롤러의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 제1암이 베이스에 대해 타 방향으로 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 제2암이 제1암에 대해 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
<로봇(Robot)>
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.
로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.
로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.
<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치(100)를 나타낸다.
AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, AI 장치(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.
통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.
이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.
입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.
입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.
러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.
센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.
메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.
프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.
이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.
이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.
프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.
AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.
러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.
학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.
프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.
클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.
AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.
AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.
이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.
또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.
<AI+로봇>
로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.
로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암의 외관이 도시된 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 앞서 설명한 로봇(100a)에 포함된 구성일 수 있다.
로봇 암은, 베이스(20)와, 베이스(20)에 연결된 제1회전 바디(50)와, 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 중심으로 회전하는 제1암(30)을 포함할 수 있다. 로봇 암은, 제1암(30)에 연결된 제2회전 바디(60)와, 제2회전 바디(60)의 중심축(X2)을 중심으로 회전하는 제2암(40)을 더 포함할 수 있다.
베이스(20)는, 바닥면 또는 구조물에 체결되는 체결판(21)과, 제1암(30)이 연결되는 베이스 본체(22)와, 체결부(21)와 베이스 본체(22)를 연결하는 연결부(23)를 포함할 수 있다.
체결판(21)은 스크류 등과 같은 채결부재에 의해 바닥면, 벽, 구조물 등에 체결될 수 있고, 이로써 로봇 암 전체를 지지할 수 있다.
베이스 본체(22)는 중공통 형상일 수 있다. 베이스 본체(22)에는 제1암(30)을 회전시키는 모터가 내장될 수 있다.
연결부(23)는 체결판(21)의 일면과 베이스 본체(22)의 외둘레를 연결할 수 있다.
제1회전 바디(50)는 그 중심축(X1)을 중심으로 베이스(20)에 대해 회전할 수 있다. 제1회전 바디(50)는 베이스(20), 좀 더 상세히는 베이스 본체(22)에 내장된 모터에 연결될 수 있다.
제1암(30)은 제1회전 바디(50)에 연결되고, 제1회전 바디(50)와 함께 회전할 수 있다. 즉, 제1암(30)은 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 중심으로 베이스(20)에 대해 회전할 수 있다.
제1암(30)은 일 방향으로 길게 형성된 제1암 본체(31)와, 상기 제1암 본체(31)의 일 단부에 구비되고 제1회전 바디(50)에 연결되는 제1연결부(32)와, 상기 제1암 본체(31)의 타 단부에 구비되고 제2회전 바디(60)에 연결되는 제2연결부(33)를 포함할 수 있다.
제1암 본체(31)와, 제1연결부(32)와, 제2연결부(33)는 일체로 형성됨이 바람직하다.
제1연결부(32) 및 제2연결부(33)는 중공통 형상일 수 있다.
제1연결부(32)는 제1회전 바디(50)에 연결되어 제1회전 바디(50)와 함께 베이스(20)에 대해 회전할 수 있다. 제1회전 바디(50)는 제1연결부(32)의 내부에 장착될 수 있다.
제2연결부(32)는 제2회전 바디(60)에 연결되어 제2회전 바디(60)와 함께 제1암(30)에 대해 회전할 수 있다. 제2회전 바디(60)는 제2연결부(32)의 내부에 장착될 수 있다.
제2회전 바디(60)는 그 중심축(X2)을 중심으로 제1암(30)에 대해 회전할 수 있다. 제2회전 바디(60)는 제2암(40), 좀 더 상세히는 후술할 제3연결부(42)에 내장된 모터에 연결될 수 있다.
제2회전 바디(60)의 중심축(X2)은 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)과 나란할 수 있다.
제2암(40)은 제2회전 바디(60)와 연결되고, 제2회전 바디(60)와 함께 회전할 수 있다. 즉, 제2암(40)은 제2회전 바디(60)의 중심축(X2)을 중심으로 제1암(30)에 대해 회전할 수 있다.
제2암(40)은 일 방향으로 길게 형성된 제2암 본체(41)와, 상기 제2암 본체(41)의 일 단부에 구비되고 제2회전 바디(60)에 연결되는 제3연결부(42)를 포함할 수 있다.
제2암 본체(41)와 제3연결부(42)는 일체로 형성됨이 바람직하다.
제3연결부(42)는 중공통 형상일 수 있다. 제3연결부(42)에는 제2암(40)을 회전시키는 모터가 내장될 수 있다. 상기 모터는 제2회전 바디(60)에 연결될 수 있고, 제2회전 바디(60)와 함께 제1암(30)에 대해 회전할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1회전 바디의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 제2회전 바디의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 벨트가 도시된 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은, 회전 바디(50)(60)의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치된 복수개의 롤러 베어링(70)(80)을 포함할 수 있다. 복수개의 롤러 베어링(70)(80)은 후술할 스트링(98)(99)(도 8 참조)에 접하여 스트링(98)(99)의 무빙을 원활하게 할 수 있다.
각 롤러 베어링(70)(80)은 회전 바디(50)(60)에 대해 제자리에서 회전할 수 있다. 각 롤러 베어링(70)(80)의 회전축은 회전 바디(50)(60)의 회전축(X1)(X2)과 나란할 수 있다.
좀 더 상세히, 제1회전 바디(50)는, 서로 이격된 한 쌍의 대경부(51)(52)와, 한 쌍의 대경부(51)(52)를 연결하는 소경부(53)를 포함할 수 있다. 제1회전 바디(50)에 구비된 롤러 베어링(70)은, 상기 한 쌍의 대경부(51)(52)의 사이에 위치하고 상기 소경부(53)의 외측에 위치할 수 있다.
제1회전 바디(50)에 구비된 복수개의 롤러 베어링(70) 중 적어도 일부는, 제1롤러(71) 및 제1롤러(71)와 이격된 제2롤러(72)를 포함할 수 있다. 제1롤러(71)의 회전축과 제2롤러(72)의 회전축은 일직선상에 위치할 수 있다. 제1롤러(71)와 제2롤러(72)는 서로 독립적으로 회전할 수 있다.
제1롤러(71) 및 제2롤러(72)의 작용에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
제1회전 바디(50)에는 그 중심축(X1) 방향으로 관통된 중공(54)이 형성될 수 있다. 중공(54)은 한 쌍의 대경부(51)(52) 및 소경부(53)를 관통하여 형성될 수 있다.
중공(54)은 제1회전 바디(50)와 연결된 베이스(20)의 베이스 본체(22)의 내부와 연통될 수 있다. 베이스 본체(22)에 내장된 모터에 연결된 전선은 상기 중공(54)를 통과할 수 있다.
제2회전 바디(60)는, 제1회전 바디(50)와 마찬가지로, 서로 이격된 한 쌍의 대경부(61)(62)와, 한 쌍의 대경부(61)(62)를 연결하는 소경부(63)를 포함할 수 있다. 제2회전 바디(60)에 구비된 롤러 베어링(80)은, 상기 한 쌍의 대경부(61)(62)의 사이에 위치하고 상기 소경부(63)의 외측에 위치할 수 있다.
제1회전 바디(60)에 구비된 복수개의 롤러 베어링(80) 중 적어도 일부는, 제1롤러(81) 및 제1롤러(81)와 이격된 제2롤러(82)를 포함할 수 있다. 제1롤러(81)의 회전축과 제2롤러(82)의 회전축은 일직선상에 위치할 수 있다. 제1롤러(81)와 제2롤러(82)는 서로 독립적으로 회전할 수 있다.
제2회전 바디(60)에는 그 중심축(X2) 방향으로 관통된 중공(64)이 형성될 수 있다. 중공(64)은 한 쌍의 대경부(61)(62) 및 소경부(63)를 관통하여 형성될 수 있다.
중공(64)은 제2회전 바디(60)와 연결된 제2암(40)의 제3연결부(42)의 내부와 연통될 수 있다. 제3연결부(42)에 내장된 모터에 연결된 전선은 상기 중공(64)을 통과할 수 있다.
한편, 로봇 암은 제1타이밍 기어(55)와, 제2타이밍 기어(65)와, 타이밍 벨트(39)를 더 포함할 수 있다.
제1타이밍 기어(55)는 제1회전 바디(50)에 장착될 수 있다. 제1타이밍 기어(55)는 제1회전 바디(50)의 한 쌍의 대경부(51)(52) 중 베이스(20) 측 대경부(52)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)에 장착될 수 있다. 제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)의 한 쌍의 대경부(61)(62) 중 제2암(40) 측 대경부(62)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제1타이밍 기어(55)는 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 중심으로, 제1회전 바디(50)와 함께 회전할 수 있다. 반면, 제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)의 중심축(X2)을 중심으로 제2회전 바디(60)에 대해 회전할 수 있다. 즉, 제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)와 함께 회전하지 않을 수 있다.
타이밍 벨트(39)는 제1타이밍 기어(55)와 제2타이밍 기어(65)를 연결할 수 있다. 타이밍 벨트(39)는 제1타이밍 기어(55)의 회전력을 제2타이밍 기어(65)로 전달할 수 있다.
제1타이밍 기어(55)와 제2타이밍 기어(65)의 직경은 서로 동일할 수 있다. 따라서, 타이밍 벨트(39)로 연결된 제1타이밍 기어(55)와 제2타이밍 기어(65)의 회전각은 서로 동일할 수 있다.
타이밍 벨트(39)는 제1암(30)의 내부에 배치될 수 있다. 타이밍 벨트(39)는 루프 형상일 수 있다. 타이밍 벨트(39)의 내둘레 일측은 제1타이밍 기어(55)의 외둘레를 감싸며 연결될 수 있고, 타이밍 벨트(39)의 내둘레 타측읕 제2타이밍 기어(65)의 외둘레를 감싸며 연결될 수 있다.
타이밍 벨트(39)의 구성은 한정되지 않는다. 일례로 타이밍 벨트(39)는 고무 벨트 또는 금속 체인 중 어느 하나일 수 있다.
이로써, 제1회전 바디(50) 및 제1타이밍 기어(55)가 함께 회전하면 타이밍 벨트(39)에 의해 제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)에 대해 회전할 수 있다.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 암의 내부가 도시된 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇 암은 제1암(30)의 자중에 의해 발생하는 토크 부하를 보상하는 제1중력보상 메커니즘과, 제2암(40)의 자중에 의해 발생하는 토크 부하를 보상하는 제2중력보상 메커니즘을 포함할 수 있다.
제1중력보상 메커니즘은 제1기준 풀리(91), 제1무빙 풀리(92), 제1스프링(34) 및 제1스트링(98)을 포함할 수 있다.
제1기준 풀리(91)는 베이스(20)에 구비될 수 있다. 제1기준 풀리(91)는 베이스(20)에 대해 제자리에서 회전하거나 고정될 수 있다. 즉, 제1기준 풀리(91)는 제1암(30)의 회전에 따라 이동하지 않을 수 있다.
제1무빙 풀리(92)는 제1암(30)에 구비될 수 있다. 제1무빙 풀리(92)는 제1암(30)에 대해 자전하거나 고정될 수 있다. 또한, 제1무빙 풀리(92)는 제1암(30)의 회전에 따라 제1회전 바디(50)의 둘레 방향으로 이동할 수 있다.
제1기준 풀리(91)와 제1회전 바디(50)의 외둘레 간 거리는, 제1무빙 풀리(92)와 제1회전 바디(50)의 외둘레 간 거리보다 가까울 수 있다.
즉, 제1기준 풀리(91)는 제1무빙 풀리(92)가 이동하는 제1원궤도(C1)(도 9a 내지 도 9d 참조)보다 내측에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1기준 풀리(91)는, 상기 제1원궤도(C1)와 제1회전 바디(50)의 외둘레 사이에 위치할 수 있다.
제1스프링(34)은 제1암(30)에 내장되고 제1암(30)의 길이 방향으로 압축 또는 인장될 수 있다.
좀 더 상세히, 제1암(30)의 내부에는 제1암(30)의 길이 방향으로 길게 배치된 제1스프링 가이드(35)가 구비될 수 있다. 제1스프링(34)은 제1스프링 가이드(35)의 내부에 길게 배치될 수 있다.
제1스프링 가이드(35)의 양 단부 중 제1회전 바디(50)를 향하는 일 단부는 개방될 수 있고, 제1커버(35a)에 의해 커버될 수 있다. 제1커버(35a)에는 제1스트링(98)이 통과하는 개구가 형성될 수 있다.
제1스프링 가이드(35)의 내부에는 제1스프링 가이드(35)의 길이 방향으로 이동하는 제1가압부(34a)이 구비될 수 있다. 제1스프링(34)은 제1가압부(34a)과 제1커버(35a)의 사이에서 압축되거나 인장될 수 있다.
제1스트링(98)은 제1가압부(34a)에 연결될 수 있고, 제1가압부(34a)을 당길 수 있다. 제1스트링(98)이 제1가압부(34a)을 당기면 제1가압부(34a)은 제1스프링(34)을 가압하여 압축시킬 수 있다. 제1가압부(34a)은 제1스트링(98)의 장력과 제1스프링(34)의 복원력이 평형을 이룰때까지 이동할 수 있다.
제1스트링(98)은 제1회전 바디(50), 제1무빙 풀리(92) 및 제1기준 풀리(91)에 권취되며 팽팽하게 장력이 유지될 수 있다.
한편, 제2중력보상 메커니즘은 제2기준 풀리(93), 제2무빙 풀리(94), 제2스프링(36) 및 제2스트링(99)을 포함할 수 있다.
제2기준 풀리(93)는 앞서 설명한 제2타이밍 기어(65)에 구비될 수 있다. 제2기준 풀리(93)은 제2타이밍 기어(65)에 대해 자전하거나 고정될 수 있다. 또한, 제2기준 풀리(92)는 제2타이밍 기어(65)의 회전에 따라 제2회전 바디(60)의 둘레 방향으로 이동할 수 있다.
제2무빙 풀리(94)는 제2암(40)에 구비될 수 있다. 제2무빙 풀리(94)는 제2암(40)에 대해 자전하거나 고정될 수 있다. 또한, 제2무빙 풀리(94)는 제2암(40)의 회전에 따라 제2회전 바디(50)의 주변을 공전할 수 있다.
제2기준 풀리(93)와 제2회전 바디(60)의 외둘레 간 거리는, 제2무빙 풀리(94)와 제2회전 바디(60)의 외둘레 간 거리보다 가까울 수 있다.
즉, 제2기준 풀리(93)는 제2무빙 풀리(94)가 이동하는 제2원궤도(C2)(도 12a 내지 도 12c 참조)보다 내측에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 제2기준 풀리(93)는, 상기 제2원궤도(C2)와 제2회전 바디(60)의 외둘레 사이에 위치할 수 있다.
제2스프링(36)은 제1암(30)에 내장되고 제1암(30)의 길이 방향으로 압축 또는 인장될 수 있다. 즉, 제2스프링(36)과 제1스프링(34)은 나란하게 배치될 수 있다. 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)과 제2회전 바디(60)의 중심축(X2)을 포함하는 가상면을 기준으로, 제1스프링(34)와 제2스프링(36)은 서로 반대편에 위치할 수 있다.
제1암(30)의 내부에는 제1암(30)의 길이 방향으로 길게 배치된 제2스프링 가이드(37)가 구비될 수 있다. 제2스프링(36)은 제2스프링 가이드(37)의 내부에 길게 배치될 수 있다.
제2스프링 가이드(37)의 양 단부 중 제2회전 바디(60)를 향하는 일 단부는 개방될 수 있고, 제2커버(37a)에 의해 커버될 수 있다. 제2커버(37a)에는 제2스트링(99)이 통과하는 개구가 형성될 수 있다.
제2스프링 가이드(37)의 내부에는 제2스프링 가이드(37)의 길이 방향으로 이동하는 제2가압부(36a)이 구비될 수 있다. 제2스프링(36)은 제2가압부(36a)과 제2커버(37a)의 사이에서 압축되거나 인장될 수 있다.
제2스트링(99)은 제2가압부(36a)에 연결될 수 있고, 제2가압부(36a)을 당길 수 있다. 제2스트링(99)이 제2가압부(36a)을 당기면 제2가압부(36a)은 제2스프링(36)을 가압하여 압축시킬 수 있다. 제2가압부(36a)은 제2스트링(99)의 장력과 제2스프링(36)의 복원력이 평형을 이룰때까지 이동할 수 있다.
제2스트링(99)은 제2회전 바디(60), 제2무빙 풀리(94) 및 제2기준 풀리(93)에 권취되며 팽팽하게 장력이 유지될 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 제1암이 베이스에 대해 일 방향으로 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제1롤러 및 제2롤러의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 제1스트링(98)은 그 위치에 따라 제1파트(98a) 내지 제7파트(98g)가 정의될 수 있다.
좀 더 상세히, 제1파트(98a)는 제1가압부(34a)에 연결되고 제1회전 바디(50)까지 연장될 수 있다. 제2파트(98b)는 제1파트(98a)에서 연장되고 제1회전 바디(50)에 권취될 수 있다. 제3파트(98c)는 제2파트(98b)에서 제1무빙 풀리(92)까지 연장될 수 있다. 제4파트(98d)는 제3파트(98c)에서 연장되고 제1무빙 풀리(92)에 권취될 수 있다. 제5파트(98e)는 제4파트(98d)에서 제1기준 풀리(91)까지 연장될 수 있다. 제6파트(98f)는 제5파트(98e)에서 연장되며 제1기준 풀리(91)에 권취될 수 있다. 제7파트(98g)는 제6파트(98f)에서 제1무빙 풀리(92)까지 연장될 수 있다.
제7파트(98g)는, 제7파트(98g)의 길이 방향에 대해 제4파트(98d)에 구속될 수 있다. 즉, 제4파트(98d) 내지 제7파트(98g)는 제1기준 풀리(91)와 제1무빙 풀리(92)를 감싸는 루프를 형성할 수 있다.
제1암(30)의 회전에 따라, 제1암(30)에 구비된 제1무빙 풀리(92)는 제1원궤도(C1)를 따라 이동할 수 있다. 제1원궤도(C1)는 제1회전 바디(50)와 동심일 수 있다. 제1원궤도(C1)의 직경은 제1회전 바디(50)의 직경보다 클 수 있다.
제1무빙 풀리(92)는 제1원궤도(C1)를 따라 이동하므로, 제1무빙 풀리(92)와 제1기준 풀리(91) 사이의 거리가 멀어질 수 있다. 따라서, 제1스트링(98)의 제5파트(98e) 및 제7파트(98g)의 길이가 길어질 수 있고 나머지 파트들의 길이는 짧아질 수 있다. 즉, 제1스트링(98)은 제1스프링(34)을 압축시킬 수 있다.
이로써 제1암(30)의 자중에 의한 토크 부하가 제1스프링(34)의 탄성력에 의해 보상될 수 있다. 중력보상 메커니즘의 작용 자체는 주지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 회전 바디(50)의 중심축(X1)과 제1기준 풀리(91)의 중심축를 지나는 제1가상면(P1)이 정의될 수 있다. 또한, 제1가상면(P1)과 직교하며 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 지나는 제2가상면(P2)이 정의될 수 있다.
제1회전 바디(50)의 외둘레는 제1가상면(P1) 및 제2가상면(P2)에 의해 구획된 제1구간(50a) 내지 제4구간(50d)이 정의될 수 있다.
제1구간(50a)은 제1가상면(P1) 및 제2가상면(P2)에 대해 대해 제1스프링(34)과 동일측에 위치할 수 있다. 제2구간(50b)은 제2가상면(P2)에 대해 제1구간(50a)의 반대측에 위치할 수 있다. 제3구간(50c)은 제1가상면(P1)에 대해 제2구간(50b)의 반대측에 위치할 수 있다. 제4구간(50d)은 제2가상면(P2)에 대해 제3구간(50c)의 반대측에 위치할 수 있고, 제1가상면(P1)에 대해 제1구간(50a)의 반대측에 위치할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1회전 바디(50)의 외둘레에는 복수개의 롤러 베어링(70)(도 5 참조)이 구비될 수 있으며, 복수개의 롤러 베어링(70) 중 적어도 일부는 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)를 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)는 제1회전 바디(50)의 외둘레 중 제4구간(50d)에 위치할 수 있다. 즉, 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)는 제1가상면(P1)에 대해 제1스프링(34)의 반대측에 위치할 수 있고, 제2가상면(P2)에 대해 제1스프링(34)의 동일측에 위치할 수 있다.
제1롤러(71) 및 제2롤러(72)가 제1가상면(P1) 및/또는 제2가상면(P2) 상에 위치하는 것도 가능함은 물론이다.
이하, 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)의 작용에 대해 설명한다.
도 9b 내지 도 9d에는 제1암(30)이 일 방향으로 회전하는 모습이 도시된다. 상기 일 방향은, 제1스프링(34)이 제1가상면(P1)을 지나는 방향을 의미할 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 기준으로 제1기준 풀리(91)와 제1무빙 풀리(92)가 이루는 각도가 90°미만인 경우에는, 제1스트링(98)의 서로 다른 파트가 제1회전 바디(50)의 외둘레의 동일 지점에 접하는 경우가 발생하지 않는다.
반면, 도 9c 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 제1회전 바디(50)의 중심축(X1)을 기준으로 제1기준 풀리(91)와 제1무빙 풀리(92)가 이루는 각도가 90°이상인 경우에는, 제1스트링(98)의 서로 다른 파트가 제1회전 바디(50)의 외둘레의 동일 지점에 접할 수 있다. 이 경우, 제1스트링(98)의 서로 다른 파트가 접하는 지점은 제1회전 바디(50)의 외둘레 중 제4구간(50d)임이 자명하다.
좀 더 상세히, 도 9c에는 제1파트(98a)와 제7파트(98g)가 제1회전 바디(50)의 외둘레 중 제4구간(50d)의 동일 지점에 접하는 모습이 도시된다. 즉, 제1파트(98a)와 제7파트(98g)는 동일한 롤러 베어링(70)(도 5 참조)에 접할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제4구간(50d)에 위치한 롤러 베어링(70)은 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)를 포함할 수 있다. 제1파트(98a) 및 제7파트(98g) 중 어느 하나는 제1롤러(71)에 접하고 다른 하나는 제2롤러(72)에 접할 수 있다.
제1파트(98a)와 제7파트(98g)는 서로 반대 방향으로 이동하므로 제1롤러(71)와 제2롤러(72)는 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 만일 제1파트(98a) 및 제7파트(98g)가 일체의 롤러 베어링(70)에 접한다면 상기 롤러 베어링(70)은 회전하지 못하여 제1스트링(98)의 원활한 이동이 방해될 것이다.
또한, 도 9d에는 제1파트(98a), 제5파트(98e) 및 제7파트(98g)가 제1회전 바디(50)의 외둘레 중 제4구간(50d)의 동일 지점에 접하는 모습이 도시된다. 즉, 제1파트(98a), 제5파트(98e) 및 제7파트(98g)는 동일한 롤러 베어링(70)(도 5 참조)에 접할 수 있다.
이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1파트(98a) 및 제5파트(98e)는 제1롤러(71)에 접하고 제7파트(98g)는 제2롤러(72)에 접할 수 있다. 제1파트(98a) 및 제5파트(98e)는 제2롤러(72)에 접하고 제7파트(98g)는 제1롤러(71)에 접하는 구성도 가능함은 물론이다.
제1파트(98a) 및 제5파트(98e)는 일 방향으로 이동하고 제7파트는 타 방향으로 이동하므로, 제1롤러(71)와 제2롤러(72)는 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 만일 제1파트(98a), 제5파트(98e) 및 제7파트(98g)가 일체의 롤러 베어링(70)에 접한다면 상기 롤러 베어링(70)은 회전하지 못하여 제1스트링(98)의 원활한 이동이 방해될 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 제1암이 베이스에 대해 타 방향으로 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b에는 제1암(30)이 타 방향으로 회전하는 모습이 도시된다. 상기 타 방향은, 제1스프링(34)이 제1가상면(P1)에서 멀어지는 방향을 의미할 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 제1암(30)이 상기 타 방향으로 회전하는 경우에는 제1스트링(98)의 서로 다른 파트가 제1회전 바디(50)의 외둘레의 동일 지점에 접하는 것이 최소화된다.
도 11b에 도시된 상태에서 제1암(30)이 상기 타 방향으로 더 회전하면 제5파트(98e)와 제7파트(98f)가 제1회전 바디(50)의 제1구간(50a)의 동일 지점에 접할 수 있다. 이 경우, 제1구간(50a)에 배치된 롤러 베어링(70)(도 5 참조)은 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)를 포함할 수 있다. 즉, 제1롤러(71) 및 제2롤러(72)는 제1가상면(P1) 및 제2가상면(P2)에 대해 제1스프링(34)의 동일측에 위치할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 제2암이 제1암에 대해 회전하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
제2스트링(99)은, 앞서 설명한 제1스트링(98)과 마찬가지로 그 위치에 따라 제1파트(99a) 내지 제7파트(99g)가 정의될 수 있다.
좀 더 상세히, 제1파트(99a)는 제2가압부(36a)에 연결되고 제2회전 바디(60)까지 연장될 수 있다. 제2파트(99b)는 제1파트(99a)에서 연장되고 제2회전 바디(60)에 권취될 수 있다. 제3파트(99c)는 제2파트(99b)에서 제2무빙 풀리(94)까지 연장될 수 있다. 제4파트(99d)는 제3파트(99c)에서 연장되고 제2무빙 풀리(94)에 권취될 수 있다. 제5파트(99e)는 제4파트(99d)에서 제2기준 풀리(93)까지 연장될 수 있다. 제6파트(99f)는 제5파트(99e)에서 연장되며 제2기준 풀리(93)에 권취될 수 있다. 제7파트(99g)는 제6파트(99f)에서 제2무빙 풀리(94)까지 연장될 수 있다.
제7파트(99g)는, 제7파트(99g)의 길이 방향에 대해 제4파트(99d)에 구속될 수 있다. 즉, 제4파트(99d) 내지 제7파트(99g)는 제2기준 풀리(93)와 제2무빙 풀리(93)를 감싸는 루프를 형성할 수 있다.
도 12c에는 제1암에(30) 대해 제2암(40)이 회전하는 모습이 도시된다.
제1암(30)에 대한 제2암(40)의 회전에 따라, 제2암(40)에 구비된 제2무빙 풀리(94)는 제2원궤도(C2)를 따라 이동할 수 있다. 제2원궤도(C2)는 제2회전 바디(60)와 동심일 수 있다. 제2원궤도(C2)의 직경은 제2회전 바디(60)의 직경보다 클 수 있다.
제2무빙 풀리(94)는 제2원궤도(C2)를 따라 이동하므로, 제2무빙 풀리(94)와 제2기준 풀리(93) 사이의 거리가 멀어질 수 있다. 따라서, 제5파트(99e) 및 제7파트(99g)의 길이가 길어질 수 있고 나머지 파트들의 길이는 짧아질 수 있다. 즉, 제2스트링(99)은 제2가압부(36a)를 당겨 제2스프링(36)을 압축시킬 수 있다. 이로써, 제2암(40)의 자중에 의한 토크 부하가 제2스프링(36)의 탄성력에 의해 보상될 수 있다.
한편, 제1암(30)이 베이스(20)에 대해 회전하면, 제2암(40)이 제1암(30)에 대해 회전하지 않더라도 제2암(40)의 자중에 의해 제2암(40)에 작용하는 토크 부하가 가변될 수 있다. 따라서, 제2스프링(36)의 중력 보상과 관련하여 제1암(30)의 회전에 따른 토크 부하의 가변량을 보정함이 바람직하다. 이를 위해, 제2기준 풀리(93)의 위치가 제1암(30)의 회전에 의해 가변될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2기준 풀리(93)는 제2타이밍 기어(65)에 구비될 수 있다. 제1타이밍 기어(55)는 제1암(30)과 함께 회전할 수 있고, 제2타이밍 기어(65)는 타이밍 벨트(39)에 의해 제1타이밍 기어(55)의 회전력을 전달받을 수 있다.
따라서, 제2타이밍 기어(65)는 제2회전 바디(60)에 대해 회전할 수 있고, 제2기준 풀리(93)는 제2회전 바디(60)의 둘레를 따라 이동할 수 있다.
즉, 제1암(30)의 회전에 따라, 제2기준 풀리(93)는 제3원궤도(C3)를 따라 이동할 수 있다. 제3원궤도(C3)는 제2회전 바디(50)와 동심일 수 있다. 제3원궤도(C3)의 직경은 제2원궤도(C2)보다 작을 수 있다. 제3원궤도(C3)의 직경은 제2회전 바디(60)의 직경 이상일 수 있다.
도 12b에는 제1암(30)은 베이스(20)(도 8 참조)에 대해 회전하고 제2암(40)은 제1암(30)에 대해 회전하지 않는 모습이 도시된다.
제1암(30)이 회전하면 제2타이밍 기어(65)는 타이밍 벨트(39)에 의해 회전할 수 있고 제2기준 풀리(93)는 제3원궤도(C3)를 따라 이동하여 제2무빙 풀리(94)와 제2기준 풀리(93) 사이의 거리가 멀어질 수 있다. 따라서, 제2스트링(99)의 제5파트(99e) 및 제7파트(99g)의 길이가 길어질 수 있고 나머지 파트들의 길이는 짧아질 수 있다. 즉, 제2스트링(99)은 제2스프링(36)을 압축시킬 수 있다.
이로써 제2암(40)의 자중에 의한 토크 부하가 제2스프링(36)의 탄성력에 의해 보상될 수 있다.
한편, 도 12c에 도시된 상태에서 제2암(40)이 제1암(30)에 대해 더 회전하면 제5파트(99e)와 제7파트(99f)가 제2회전 바디(60)의 외둘레의 동일 지점에 접할 수 있다. 이 경우, 제2스트링(99)의 제5파트(99e) 및 제7파트(99f)에 접하는 롤러 베어링(80)(도 6 참조)은 제1롤러(81) 및 제2롤러(82)를 포함할 수 있다. 제1롤러(81) 및 제2롤러(82)의 상세한 작용은 앞서 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 베이스 30: 제1암
34: 제1스프링 36: 제2스프링
39: 타이밍 벨트 40: 제2암
50: 제1회전 바디 55: 제1타이밍 기어
60: 제2회전 바디 65: 제2타이밍 기어
70: 롤러 베어링 71: 제1롤러
72: 제2롤러 91: 제1기준 풀리
92: 제1무빙 풀리 93: 제2기준 풀리
94: 제2무빙 풀리 98: 제1스트링
99: 제2스트링

Claims (15)

  1. 베이스에 연결된 회전 바디;
    상기 회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 암;
    상기 암에 구비되고 상기 회전 바디와 동심인 원궤도를 따라 공전하는 무빙 풀리;
    상기 베이스에 구비되고 상기 원궤도보다 내측에 위치한 기준 풀리;
    상기 암에 내장되고 상기 암의 길이 방향으로 압축 또는 인장되는 스프링;
    상기 스프링을 압축시키며 상기 무빙 풀리 및 기준 풀리에 권취된 스트링; 및
    상기 회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 포함하는 로봇 암.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 롤러 베어링 중 적어도 일부는,
    제1롤러; 및
    상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함하는 로봇 암.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1롤러 및 제2롤러는 서로 반대 방향으로 회전하는 로봇 암.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 바디의 중심축과 상기 기준 풀리의 중심축를 지나는 제1가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 스프링의 동일측 및/또는 반대측에 위치한 로봇 암.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1가상면과 직교하며 상기 회전 바디의 중심축을 지나는 제2가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 스프링과 동일측에 위치한 로봇 암.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 바디는,
    상기 회전 바디의 중심축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 대경부; 및
    상기 한 쌍의 대경부를 연결하는 소경부를 포함하고,
    상기 복수개의 롤러 베어링은, 상기 한 쌍의 대경부의 사이에 위치하고 상기 소경부의 외측에 위치한 로봇 암.
  7. 베이스에 연결된 제1회전 바디;
    상기 제1회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 제1암;
    상기 제1암에 구비되고 상기 제1회전 바디와 동심인 제1원궤도를 따라 공전하는 제1무빙 풀리;
    상기 베이스에 구비되고 상기 제1원궤도보다 내측에 위치한 제1기준 풀리;
    상기 제1암의 단부에 연결된 제2회전 바디;
    상기 제2회전 바디의 중심축을 중심으로 회전하는 제2암;
    상기 제2암에 구비되고 상기 제2회전 바디와 동심인 제2원궤도를 따라 공전하는 제2무빙 풀리;
    상기 제2회전 바디에 구비되고 상기 제2원궤도보다 내측에 위치한 제2기준 풀리;
    상기 제1암에 내장되고 상기 제1암의 길이 방향으로 압축 또는 인장되며 서로 나란하게 이격된 제1스프링 및 제2스프링;
    상기 제1스프링을 압축시키며 상기 제1무빙 풀리 및 제1기준 풀리에 권취된 제1스트링;
    상기 제2스프링을 압축시키며 상기 제2무빙 풀리 및 제2기준 풀리에 권취된 제2스트링;
    상기 제1회전 바디와 함께 회전하는 제1타이밍 기어;
    상기 제2회전 바디에 대해 회전하는 제2타이밍 기어; 및
    상기 제1타이밍 기어의 회전력을 상기 제2타이밍 기어로 전달하는 타이밍 벨트를 포함하고,
    상기 제2기준 풀리는 상기 제2타이밍 기어에 연결된 로봇 암.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1타이밍 기어와 상기 제2타이밍 기어의 직경은 서로 동일한 로봇 암.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2기준 풀리는, 상기 제2회전 바디와 동심이며 상기 제2원궤도보다 직경이 작은 제3원궤도를 중심으로 공전하는 로봇 암.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 제1회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 제1스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 더 포함하는 로봇 암.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2회전 바디의 외둘레를 따라 서로 이격되게 배치되고 상기 제2회전 바디의 중심축과 나란한 회전축을 중심으로 회전하며 상기 제2스트링에 접하도록 구성된 복수개의 롤러 베어링을 더 포함하는 로봇 암.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 복수개의 롤러 베어링 중 적어도 일부는,
    제1롤러; 및
    상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함하는 로봇 암.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1롤러 및 제2롤러는 서로 반대 방향으로 회전하는 로봇 암.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수개의 롤러 베어링 중 일부는,
    제1롤러; 및
    상기 회전축 방향으로 상기 제1롤러와 이격된 제2롤러를 포함하고,
    상기 제1회전 바디의 중심축과 상기 제1기준 풀리의 중심축를 지나는 제1가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 제1스프링의 동일측 및/또는 반대측에 위치한 로봇 암.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1가상면과 직교하며 상기 제1회전 바디의 중심축을 지나는 제2가상면에 대해, 상기 제1롤러 및 제2롤러는 상기 제1스프링과 동일측에 위치한 로봇 암.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10821614B2 (en) 2016-11-11 2020-11-03 Sarcos Corp. Clutched joint modules having a quasi-passive elastic actuator for a robotic assembly
US10828767B2 (en) 2016-11-11 2020-11-10 Sarcos Corp. Tunable actuator joint modules having energy recovering quasi-passive elastic actuators with internal valve arrangements
US11241801B2 (en) 2018-12-31 2022-02-08 Sarcos Corp. Robotic end effector with dorsally supported actuation mechanism
US11833676B2 (en) 2020-12-07 2023-12-05 Sarcos Corp. Combining sensor output data to prevent unsafe operation of an exoskeleton
US20230098713A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Sarcos Corp. System and Method for Restoring Upper Robotic Assemblies Supported About a Base Platform to One Or More Self-Supporting Stable Support Positions
US11826907B1 (en) 2022-08-17 2023-11-28 Sarcos Corp. Robotic joint system with length adapter
US11717956B1 (en) 2022-08-29 2023-08-08 Sarcos Corp. Robotic joint system with integrated safety
US11897132B1 (en) 2022-11-17 2024-02-13 Sarcos Corp. Systems and methods for redundant network communication in a robot
US11924023B1 (en) 2022-11-17 2024-03-05 Sarcos Corp. Systems and methods for redundant network communication in a robot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980034073A (ko) * 1996-11-05 1998-08-05 김성년 힘 제어가 용이한 로봇 손
KR20160148227A (ko) * 2015-06-16 2016-12-26 삼성전자주식회사 중력보상구조를 구비하는 로봇암
KR20170089729A (ko) * 2016-01-27 2017-08-04 영남대학교 산학협력단 중력보상 매커니즘을 가진 로봇 암
KR20180044172A (ko) * 2016-10-21 2018-05-02 한양대학교 에리카산학협력단 그리퍼

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2665102A (en) * 1950-06-26 1954-01-05 Albert C Perbal Adjustable bracket structure
US4445184A (en) * 1980-07-19 1984-04-24 Shin Meiwa Industry Co., Ltd. Articulated robot
US5538214A (en) * 1994-07-27 1996-07-23 Sinila; Alexander Locking accessory support apparatus
KR101284987B1 (ko) * 2011-09-09 2013-07-10 고려대학교 산학협력단 토크 프리 로봇 팔

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980034073A (ko) * 1996-11-05 1998-08-05 김성년 힘 제어가 용이한 로봇 손
KR20160148227A (ko) * 2015-06-16 2016-12-26 삼성전자주식회사 중력보상구조를 구비하는 로봇암
KR20170089729A (ko) * 2016-01-27 2017-08-04 영남대학교 산학협력단 중력보상 매커니즘을 가진 로봇 암
KR101790863B1 (ko) 2016-01-27 2017-10-26 영남대학교 산학협력단 중력보상 매커니즘을 가진 로봇 암
KR20180044172A (ko) * 2016-10-21 2018-05-02 한양대학교 에리카산학협력단 그리퍼

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