KR850000649B1 - 교육용 로보트 구동의 연동장치 - Google Patents

교육용 로보트 구동의 연동장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

교육용 로보트 구동의 연동장치
제1도는 본 발명의 사시도.
제2도는 본 발명 보디부의 측면도.
제3도는 본 발명 하박부의 측면도.
제4도는 본 발명 평면도.
제5(a)도, 제5(b)도는 본 발명 구동부의 결합도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 베이스 B : 보디
C : 상박부 D : 하박부
E : 핸드 M1,2,3,4,5,6: 모우터
W1,2,3,4,5,6: 텐션와이어 R1, R2: 로울러
1 : 일축 2-1-2- -4-5-6: 구동기어
4-1-2-3--4-5-6: 구동풀리 5-1-2-3-4-5-6: 종동기어
6-1-2-3-4-5-6: 연동풀리 7 : 쇼울더축
70 : 엘보우축 700 : 리스트축
8-2-4-5-6: 아이들풀리 94-5: 풀리
10-1-2: 조절볼트, 고정볼트 16 : 인장스프링
17, 17' : 작동부 18, 18' : 와이어
본 발명은 교육용 로보트의 모우터 구동에 텐션 와이어에 의한 연동장치에 관한 것이다.
학교나 일반적인 교육장에서 교육용 로보트의 움직임과 작동 원리를 직접 눈으로 확인할 수 있도록 하여 기계와 전자산업의 집합체인 로보트 교육의 산교육을 익힐 수 있게 저렴함 원가 제작으로 보급시킬 수 있도록 하고 각 구동 모우터에 의한 로보트 손의 수직, 수평 작동 및 그립퍼(Gripper) 작동이 신속하고 정확하게 이루어져 필요한 위치에 옮겨질 수 있도록 로보트 손의 각 관절인 그립퍼부, 하박부, 상박부, 보디부의 각 구동 모우터를 보디 몸체에 집결시켜 설치하여 보디부에서 멀리 떨어져 있는 그립퍼부의 위치 결정 종료시 기계적 작동으로 인한 관성력을 최대로 줄일 수 있게 하면서 빠른 속도로 이동할 수 있게 하고, 또한 로보트 손의 각 구동 모우터로 부터의 동력 전달장치를 텐션 와이어(Tension wire)로 하여 로보트 손의 자체 중량을 줄일 수 있으므로 필요 위치 결정 종료시에 진동이 없이 정확한 위치 결정을 할 수 있도록 한 것이다.
종래의 일반적인 로보트의 조정 방식은 구동 모우터에 체인과 케이블에 의한 동력전달로서 로보트 손의 그립퍼부, 하박부, 상박부, 보디부를 구동시키는 모우터가 각각 관절에 설치되어 있어서 로보트 손의 각 관절에는 구동 모우터의 중량이 추가되어 자체 중량을 증대시키게 하여 토오크(Torque)가 커서 작동 전달의 움직임이 둔화되고 모우터가 각 구동부에 직접 설치되어 있으므로 로보트 자체의 안정감과 스마트한 맛이 없는 것이다.
그리고 모우터에서의 동력 전달이 체인과 케이블을 사용하므로 인하여 모우터에서 전달 구동되는 구동부가 매우 복잡하고 구동부의 기어에 오일을 급유해야 하는 등의 수시로 정비 점검하여 구동부의 오일을 급유해야 하는 번거로움과 체인으로 인하여 그 자체 중량을 무시할 수 없는 것으로 각 관절에 걸리는 토오크가 크게되어 속도를 가감함에 있어서 빠른 속도에 의한 정확한 종료 지점의 위치 결정이 떨어지게 되며 또한 관성력이 크게 됨으로 인하여 그립퍼부가 보디에서 멀리 떨어지는 경우 구동 모우터의 특성이나 기계적인 제요소에 따라서 위치 결정 종료시에 진동이 발생하게 되어 정확한 위치 결정을 할 수가 없었던 것이다.
본 발명은 체인 전동식을 텐션 와이어로 하고 그립퍼부, 하박부, 상박부, 보디부의 각 관절마다 설치했던 구동모우터를 보디에 집결시켜 설치하므로 관성에 의한 토오크의 증가를 억제시켜 그립퍼 선단부의 위치 결정을 좀더 빠른 속도로 하여 모우터의 효율을 높일 수 있으며, 다양한 그립퍼 핸드 선단부의 속도를 구할 수 있고 텐션 와이어로서 구동부를 압축시켜 간단하게 소형화할 수 있는 것이다.
이를 첨부도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 베이스(A), 보디(B), 상박부(C), 하박부(D), 핸드(E)로 구성된다.
베이스(A) 위에 일축(1)을 중심으로 좌우 유동되게 설치한 보디(B)의 양측벽에 각 모우터(M1)(M2)(M3)(M4)(M5)(M6)를 집결시켜 설치한다.
모우터(M1)(M2)(M3)(M4)(M5)(M6)의 구동기어(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)에는, 고정축(3)에 유설되어, 구동풀리(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)와 연동되는 종동기어(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)를 아이들기어(I1)(I2)(I3)(I4)(I5)(I6)로 연결시켜 이빨 맞춤으로 각각 구동되게 한다(제5도 참조).
베이스(A)의 일축(1)에 연동풀리(6-1)가 유동되게 설치하고, 보디(B)와 상박부(C)가 연결되는 쇼울더축(7)에 연동풀리(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)(6-6)가 유동되게 설치하며(도면 제4도 참조), 상박부(C)와 하박부(D)가 연결되는 엘보우축(70)에는 아이들 풀리(8-2)(8-4)(8-5)(8-6)가, 하박부(D)와 핸드(E)가 연결되는 리스트축(700)에는, 풀리(9-4)(9-5)가 각각 회동되게 설치하고 있는 것이다.
그리고 본 발명은 보디(B)의 고정축(3)에 설치된 종동기어(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)의 구동풀리(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)에 텐션와이어(W1)(W2)(W3)(W4)(W5)(W6)가 감겨져 연동풀리 및 아이들 풀리를 경유하여 핸드, 하박부, 상박부, 보디에 각각 연결시켜 연동되도록 하고 있는 것이다.
이를 구체적으로 모우터(M1)(M2)(M3)(M4)(M5)(M6)에서 구동되는 작동을 상세히 설명하면, 본 발명에서 모우터 (M1)의 구동은 구동기어(2-1)에서 도면 제5(a)도와 같이 아이들기어(I1)로 종동기어(5-1)를 이빨맞춤 구동시키며, 종동기어(5-1)와 함께 회동되는 구동풀리(4-1)에 감겨진 텐션와이어(W1)가 양단이 고정되며 도면 제2도 및 제1도와 같이 보디(B) 저면에 유동되게 고정시킨 로울러(R1)(R2)와, 베이스(A)의 일축(1)에 유동되게 설치한 연동풀리(6-1)에 감겨져 텐션와이어(W1)의 연동으로, 보디(B)는 베이스(A)의 연동풀리(6-1)를 중심으로 좌, 우 회전 가능하게 설치하고 있는 것이다.
본 발명 모우터(M2)의 구동은(도면 제5(b)도 및 제1도 참조) 구동기어(2-2)에서 아이들기어(I2)로 종동기어(5-2)를 이빨 맞춤구동시키며 종동기어(5-2)와 함께 회동되는 구동풀리(4-2)에 감겨진 텐션 와이어(W2)가 제1도 및 제4도와 같이 쇼울더축(7)에 설치된 연동풀리(6-2)에서 엘보우축(70)의 아이들풀리(8-2)로 감겨져 텐션 와이어(W2)의 양단이 도면 제1도와 같이 하박부(D)의 측면에 텐션 와이어(W2)의 긴축력을 조절할 수 있는 조절볼트(10-1)와 고정볼트(10-2)로 고정되여, 모우터(M2)의 구동은 엘보우축(70)을 중심으로 하박부(D)를 전후 구동시킬 수 있게 하고 있는 것이다.
그리고, 모우터(M3)의 구동은(도면 제5도 및 제4도 참조) 구동기어(2-3)에서 아이들기어(I3)로 종동기어(5-3)를 이빨 맞춤 구동시키며, 종동기어(5-3)와 함께 회동되는 구동풀리(4-3)에 감겨진 텐션와이어(W3)가 도면 제1도와 같이 보디(B)와 상박부(C)를 연결하는 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-3)에 감겨져 텐션 와이어(W3) 양단이 상박부(C)의 측벽에 텐션조절용 조절볼트(11-1)와 고정볼트(11-2)로 고정되여, 모우터(M3)의 구동은, 쇼울더축(7)을 중심으로 상박부(C)를 전후 구동시킬 수 있게 하고 있는 것이다.
본 발명 모우터(M4)(M5)의 구동은(도면 제5(b)도 제4도, 제1도 참조), 구동기어(2-4)(2-5)에서 아이들기어(I4)(I5)로 종동기어(5-4)(5-5)를 이빨 맞춤 구동시키며, 종동기어(5-4)(5-5)와 함께 회동되는 구동풀리(4-4)(4-5)에 감겨진 텐션와이어(W4)(W5)는 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-4)(6-5)와 연결되고 엘보우축(70)의 아이들풀리(8-4)(8-5)와 각각 연결되면서 와이어의 긴축을 조절할 수 있는 터언버클(Turnbuckle)(12-1)(12-2)이 연결되여 있는 것이고 엘로우축(70)의 아이들풀리(8-4)(8-5)에서 리스트축(700)의 풀리(9-4)(9-5)에 연장되여 텐션와이어(W4)(W5)가 감겨져 구동되게 설치하고 있는 것이다.
여기서 하박부(D)에 핸드(E)를 연결시키는 리스트축(700)에 설치된 풀리(9-4)(9-5)는 리스트축(700)에 각각 회동되게 도면 제4도와 같이 설치되여 있으며 풀리(9-4)(9-5)의 각각의 회동력은 베벨기어(13-1)(13-2)와 같이 각각 전달되어 핸드(E)의 베벨기어(14)를 구동시키게 되여 있어, 핸드(E)를 좌우 회전시킬 수 있게 설치하고 있는 것이다.
마지막으로 본 발명 모우터(M6)의 구동은(도면 제5(a)도, 제4도, 제1도 참조), 구동 기어(2-6)에서 아이들기어(I6)로 종동기어(5-6)를 이빨맞춤 구동시키며, 종동기어(5-5)와 함께 회동되는 구동풀리(4-6)에 감겨진 텐션와이어(W6)는 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-6)와 연결되고, 엘보우축(70)의 아이들풀리(8-6)와 연결되어 리스트축(700)의 안내로울러(15)에 연결되면서 인장스프링(16)으로 텐션 와이어(W6)가, 핸드(E)의 작동부(17)(17')를 연결한 와이어(18)(18')와 연결되도록 하고 있어서, 핸드(E)의 작동부(17)(17')가 탄성력을 받으며 그립퍼(Gripper)가 이루어지도록 하고 있는 것이다.
이와 같이 된 본 발명은 베이스(A)에 설치된 보디(B)를 좌우 구동시키고자 할 경우에 있어서는 모우터(M1)에 전원이 공급되어 구동기어(2-1)가 아이들기어(I1)를 회전시키며, 아이들기어(I1)는 도면 제5(a)도에서와 같이 종동기어(5-1)를 구동시킴에 따라서 종동기어(5-1)의 구동풀리(4-1)도 같이 회전되어 구동풀리(4-1)는 베이스(A)의 일축(1)에 회동되는 연동풀리(6-1)와 텐션와이어(W1)로 연결되어 텐션와이어(W1)는 베이스(A)에 수평으로 설치된 연동풀리(6-1)와 보디(B)의 로울러(R1)(R2)으로써 연결되고 베이스(A)에 양단이 도면 제2도와 같이 텐션와이어(W1)가 연결되여 와이어의 감김력으로 보디(B)를 임의의 위치로 좌우 회전시키게 되는 것이다.
그리고, 본 발명에서 상박부(C)를 전후 구동에 있어서는, 모우터(M3)의 구동기어(2-3) 작동으로 아이들기어(I3)가 도면 제5(b)도와 같이 종동기어(5-3)을 구동시킴에 따라 종동기어(5-3)의 구동풀리(4-3)와 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-3)가 텐션 와이어(W3)로 연결 회동되여 양단이 상박부(C)의 측벽에 조절볼트(11-1)와 고정볼트(11-2)로 연결된 텐션와이어(W3)를 감김력으로 긴축시켜 상박부(C)를 전후 구동시키게 되는 것이다. 또한, 하박부(D)의 전후 구동에 있어서도, 모우터(M2)의 구동기어(2-2)가 아이들기어(I2)와 이빨 맞춤되어 종동기어(5-2)의 구동풀리(4-2)를 구동시켜 텐션 와이어(W2)로 연결되는 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-2)와 엘보우축(70)의 아이들풀리(8-2)를 연동구동시키며, 텐션 와이어(W2)의 양단이 하박부(D)의 조절볼트(10-1)와 고정볼트(10-2)로 고정되여, 구동풀리(4-2)의 회동에 따라 텐션와기어(W2)가 당김력으로 하박부(D)를 전후 구동시키게 되는 것이다.
본 발명에서 핸드(E)의 좌우 회동은, 모우터(M4)(M5)의 구동에 따라 도면 제5(b)도와 같이 구동기어(2-4)(2-5)가 아이들기어(I4)(I5)를 구동시켜 종동기어(5-4)(5-5)의 구동풀리(4-4)(4-5)를 회동시킴에 따라서 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-5)(6-6)와 엘로우축(70)의 아이들풀리(8-4)(8-5) 그리고 리스트축(700)의 풀리(9-4)(9-5)를 텐션와이어(W4)(W5)로 각각 구동시킴에 따라 리스트축(700)에 유동되게 설치된 풀리(9-4)(9-5)의 베벨기어(13-1)(13-2)가 연동됨에 따라서 핸드(E)의 베벨기어(14)를 회전시킴으로 인해 핸드(E)는 하박부(D)에서 좌우 회전하게 되는 것이다.
그리고 본 발명은 핸드(E)의 그립퍼 작동에 있어서, 모우터(6)이 작동에 의해 구동기어(2-6)이 아이들기어(I6)를 회전시켜 종동기어(5-6)의 구동풀리(4-6)를 회동시킴에 따라서, 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-6)와 엘보우축(70)의 아이들풀리(8-6)가 텐션 와이어(W6)로 연결 구동시켜, 핸드(E)의 작동부(17)(17')에 연결된 와이어(18)(18')가 인장스프링(16)으로 텐션 와이어(W6)로 연결 구동됨에 따라서 탄성력을 갖고 물체를 그립퍼 할수 있게 하고 있는 것이다.
이와 같이 본 발명은 로보트 손의 각관절이 필요한 구동 모우터를 보디에 집결시켜 보디부에서 멀리 떨어져 있는 그립퍼부의 위치 결정 종료시 기계적 작동으로 인한 관성력을 최대로 줄일 수 있게 하면서 빠른 속도로 이동할 수 있고 로보트 손의 자체중량을 줄일 수 있으므로 필요 위치 결정 종료시에 진동이 없이 정확한 위치를 결정할 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 핸드 하박부, 상박부가 임의로 굴곡되게 설치된 보디를 베이스 위에 설치하여 모우터에 의하여 구동되는 로보트에 있어서, 보디(B)에 설치한 모우터(M1)(M2)(M3)(M4)(M5)(M6)의 구동기어(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)에, 구동풀리(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)와 연동되는 종동기어(5-1)(5-2)(5-3)(5-4)(5-5)(5-6)가 각각 구동되게 설치하고, 베이스(A)의 일축(1)과 보디(B)의 쇼울더축(7)에 연동풀리(6-1)와 연동풀리(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)(6-6)가 회동되게 설치하고, 상박부(C)의 엘보우축(70)에 아이들풀리(8-2)(8-4)(8-5)(8-6)가, 하박부(D)의 리스트축(700)에는 풀리(9-4)(9-5)가 회동되게 설치하여, 텐션 와이어(W1)(W2)(W3)(W4)(W5)(W6)로 구동풀리 및 아이들풀리를 경유하여 핸드, 하박부, 상박부, 보디에 각각 연결시키어 핸드가 임의로 동작되게한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
  2. 1항에 있어서, 모우터(M1)에 연동되는 베이스(A)의 연동풀리(6-1)와 보디(B)저면에 형성시킨 로울러(R1)(R2) 구동풀리(4-1)와 텐션 와이어(W1)로 연결하여 보디(B)를 좌우 회전되게 한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
  3. 1항에 있어서, 모우터(M3)에 연동되는 종동기어(5-3)의 구동풀리(4-3)와 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-3)를 연결하는 텐션 와이어(W3)를 상박부(C) 측벽에 조절볼트(11-1)와 고정볼트(11-2)로 고정시켜 상박부(C)가 전후 이동되게한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
  4. 1항에 있어서, 모우터(M2)에 연동되는 종동기어(5-2)의 구동풀리(4-2)에서 쇼울더축(7)의 연동풀리(6-2)와 엘보우축(70)의 아이들 풀리(8-2)를 연결하는 텐션 와이어(W2)를 하박부(D) 측벽에 조절볼트(10-1)와 고정볼트(10-2)로 고정시켜 하박부(D)가 전후 이동되게한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
  5. 1항에 있어서, 모우터(M4)(M5)에 연동되어 종동기어(5-4)(5-5)의 구동풀리(4-4)(4-5)와 쇼울더축(7) 엘보우축(70), 리스트축(700)의 연동풀리(6-4)(6-5) 아이들 풀리(8-4)(8-5), 풀리(9-4)(9-5)를 텐션 와이어(W4)(W5)로 연결하여, 리스트축(700)의 풀리(9-4)(9-5)와 각각 일체로 형성시킨 베벨기어(13-1)(13-2)를 핸드(E)의 베벨기어(14)와 이빨 맞춤시켜 핸드(E)가 좌우 회전되게한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
  6. 1항에 있어서, 모우터(M6)에 연동되는 종동기어(5-6)의 구동풀리(4-6)와 쇼울더축(7), 엘보우축(70)의, 연동풀리(6-6), 아이들풀리(8-6)를 텐션와이어(W6)로 연결하여, 핸드(E)의 작동부(17)(17')를 연결시킨 와이어(18)(18')와 인장스프링(16)으로 연결시켜 핸드(E)가 벌림 작동되게한 교육용 로보트 구동의 연동장치.
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