WO2013162268A1 - Five degrees-of-freedom parallel micro robot - Google Patents

Five degrees-of-freedom parallel micro robot Download PDF

Info

Publication number
WO2013162268A1
WO2013162268A1 PCT/KR2013/003483 KR2013003483W WO2013162268A1 WO 2013162268 A1 WO2013162268 A1 WO 2013162268A1 KR 2013003483 W KR2013003483 W KR 2013003483W WO 2013162268 A1 WO2013162268 A1 WO 2013162268A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
parallel
unit
actuator
sliding
degree
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/003483
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김희국
김성목
정재헌
이병주
Original Assignee
주식회사 고영테크놀러지
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020120102802A external-priority patent/KR101419897B1/en
Application filed by 주식회사 고영테크놀러지, 고려대학교 산학협력단 filed Critical 주식회사 고영테크놀러지
Priority to US14/372,298 priority Critical patent/US20150040711A1/en
Publication of WO2013162268A1 publication Critical patent/WO2013162268A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0072Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators

Definitions

  • the present invention relates to a parallel five degree of freedom micro robot, and more particularly, to a parallel five degree of freedom micro robot used in stereotactic surgery.
  • a robot having a serial structure is widely used to control a position and a posture in three dimensions during a surgery using a robot.
  • various types of parallel robots have been developed and used as compared to serial structures.
  • This parallel surgical robot can reduce the inertial mass of the moving part compared to the surgical robot of the serial structure to increase the speed and acceleration of the machine.
  • the base plate and the operating plate are connected by a plurality of actuators. Since each actuator receives only tensile and compressive forces instead of bending forces, mechanical stiffness can be increased, and the accuracy of each actuator is reflected on the operating plate on the average, which improves accuracy compared to a serial robot that accumulates errors. Has the advantage of.
  • the conventional parallel surgical robot has a problem in that kinematics have a lot of constraints on driving due to organic driving of an orientation motion and a translation motion.
  • Parallel 5-degree of freedom micro robot is a first sliding movement unit is installed on the base plate, and the first sliding unit to be slid to move in a different direction from the first sliding movement unit
  • a second sliding movement unit to be installed, an up and down movement actuator fixedly installed to the second sliding movement unit, and disposed to be positioned at a movement direction side of the first sliding movement unit, such that a lower end is rotatably connected to the base plate.
  • the second sliding movement unit may be installed in the first sliding unit to be slidably moved in a direction perpendicular to the first sliding movement unit.
  • first and second angle adjustment actuators may be disposed such that angles formed with the vertical movement actuators form a right angle.
  • the vertical height adjustment actuator may be connected to the central portion of the operating plate by a two-axis rotation connecting means.
  • the two-axis rotation connecting means connects the actuator for adjusting the vertical height and the operating plate such that two rotation shafts are disposed in parallel with the moving directions of the first and second sliding movement units, respectively.
  • the first and second angle adjusting actuators may also be connected to the base plate by biaxial rotation connecting means.
  • the two-axis rotation connecting means connects the first and second angle adjustment actuators and the base plate such that two rotation shafts are parallel to the moving directions of the first and second sliding movement units, respectively.
  • the two-axis rotation connecting means may be a universal joint.
  • the first and second angle adjustment actuator is a parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that connected by the operation plate and the omni-directional rotation means.
  • the omnidirectional rotation means may be a ball joint.
  • the first and second sliding units may be LM guides.
  • the two-axis rotation connecting means for connecting the actuator for adjusting the vertical height and the operating plate is a fixed plate installed in the vertical movement actuator to be inserted into the connection hole formed in the operating plate, and the first sliding movement unit or the first 2 a pair of first rotating shafts disposed in the fixed plate and parallel to the moving direction of the sliding movement unit and disposed on the same line, and through holes through which the fixed plates are inserted are formed,
  • the rotating plate is rotatably connected, and the rotating plate is rotatably connected to the operating plate so as to be disposed in parallel with the moving direction of the second sliding unit or the second sliding unit, and positioned on the same line with each other. It may also be configured to include a second axis of rotation of the pair.
  • the parallel-type 5-degree-of-freedom micro robot according to the present invention further comprises a roll motion prevention unit fixed to the second sliding movement unit to be connected to the vertical movement actuator.
  • the roll motion prevention unit may include a support member fixed to the second sliding unit, at least one guide member slidingly coupled to the support member, and the guide member to be fixedly connected to the vertical movement actuator. It includes a connection block that is installed.
  • the parallel 5-degree-of-freedom micro robot uses the first and second angle adjustment actuators to connect the operating plate and the upper and lower height actuators to the two axis rotation connecting means. Since the angle can be adjusted very precisely, high accuracy can be obtained.
  • the second angle adjustment actuator is formed in a structure that can adjust the operating plate to a desired angle, compared to the conventional parallel micro robot, the number of actuators for adjusting the angle of the operating plate significantly Since it can be reduced, it can be manufactured in a small and lightweight structure, thereby minimizing installation and surgical space constraints.
  • the position of the operation plate is adjusted by the first and second sliding movement units and the vertical movement actuator, and the direction of the operation plate is adjusted by the first and second angle adjustment actuators, so that an orientation motion of the operation plate is achieved.
  • translation motion can be driven separately from each other to improve the kinematic characteristics, thereby enabling more precise control.
  • the rod motion preventing unit is supported by the rod of the vertical movement actuator connected to the operation plate is supported to prevent the rolling phenomenon of the rod of the vertical movement actuator has an effect that more precise control is possible.
  • FIG. 1 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is another perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the micro robot according to the first embodiment of the present invention is installed in the macro robot
  • FIG. 4 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a second embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Figure 1 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is another perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention.
  • the parallel 5-degree of freedom micro robot is a base plate 100, the first sliding movement unit 110, the second sliding movement unit 120, the vertical movement actuator ( 130, a first angle adjusting actuator 140, a second angle adjusting actuator 150, and an operation plate 160.
  • the base plate 100 is rotatably connected to the macro robot 20 (see FIG. 3).
  • the base plate 100 may be formed in a disc shape, and a center portion thereof may be rotatably connected to the macro robot 20.
  • the first sliding movement unit 110 is installed on the base plate 100.
  • the first sliding movement unit 110 includes an LM guide 111 and an actuator 112.
  • a guide portion 111a is installed on the base plate 100, and a guide block 111b is slidably fastened to the guide portion 111a.
  • the actuator 112 is connected to the guide block 111b to slide the guide block 111b along the guide part 111a.
  • the actuator 112 may be a cylinder.
  • the cylinder used as the actuator 112 may be installed in the guide part 111a such that the rod part is connected to the guide block 111b so that the guide block 111b is guided by the rod part. It can be slid along the 111a.
  • the second sliding movement unit 120 is installed in the first sliding movement unit 110 to be slidably moved in a different direction from the first sliding movement unit 110.
  • the second sliding movement unit 120 may be installed in the first sliding movement unit 110 to be slidably moved in a direction perpendicular to the first sliding movement unit 110.
  • the second sliding unit 120 as described above includes, for example, an LM guide 121 and an actuator 122.
  • a guide part 121a is installed at the guide part 111a of the first sliding movement unit 110, and the guide block 121b is slidingly fastened to the guide part 121a.
  • the actuator 122 is connected to the guide block 121b to slide the guide block 121b along the guide portion 121a.
  • the actuator 122 may be a cylinder.
  • the cylinder used as the actuator 122 may be installed in the guide part 121a such that the rod part is connected to the guide block 121b so that the guide block 121b is guided by the rod part. It is to be sliding along the 121a.
  • the vertical movement actuator 130 is fixedly installed on the second sliding movement unit 120.
  • the vertical movement actuator 130 may be fixedly installed by a plurality of fixing means (not shown) to the guide block 121b of the second sliding movement unit 120.
  • the vertical movement actuator 130 may be a cylinder.
  • the first angle adjustment actuator 140 is disposed to be positioned on the side of the first sliding movement unit 110 in the moving direction so that the lower end is rotatably connected to the base plate 100.
  • the first angle adjusting actuator 140 may be connected to the base plate 100 by a biaxial rotation connecting means 141.
  • the two-axis rotation connecting means 141 is the first angle adjusting actuator 140 and the base plate (2) so that the two rotation shafts are parallel to the moving direction of the first, second sliding unit 110, 120, respectively ( Connect 100).
  • the two-axis rotation connecting means 141 is the first sliding movement unit 110 is moved in the A direction or A 'direction when the first angle adjustment actuator 140 in the C direction or C' direction 1 to be rotated in conjunction with the sliding movement unit 110, and when the second sliding movement unit 120 is moved in the B direction or B 'direction, the second sliding actuator 140 for the second sliding movement Interlocked with the unit 120 to be rotated in the D direction or D 'direction.
  • the first angle adjustment actuator 140 may be a cylinder.
  • the universal joint may be used as the two-axis rotation connecting means 141.
  • the second angle adjustment actuator 150 is disposed to be located on the side of the second sliding movement unit in the direction of movement so that the lower end is rotatably connected to the base plate 100.
  • the second angle adjusting actuator 150 may be connected to the base plate 100 by biaxial rotation connecting means 151.
  • the two-axis rotation connecting means 151 is the second angle adjusting actuator 150 and the base plate so that the two rotating shafts are parallel to the moving direction of the first and second sliding movement units 110 and 120, respectively. Connect 100. Therefore, when the first sliding movement unit 110 is moved in the A direction or the A 'direction, the biaxial rotation connecting means 151 moves the second angle adjusting actuator 150 in the E direction or the E' direction.
  • the second angle adjustment actuator 150 may be a cylinder.
  • a universal joint may be used as the biaxial rotation connecting means 151.
  • first and second angle adjustment actuators 140 and 150 are disposed such that an angle d formed with the vertical movement actuator 130 forms a right angle.
  • the operating plate 160 is rotatably connected to the center portion of the actuator 130 for vertical movement.
  • the vertical movement actuator 130 is connected to the central portion of the operating plate 160 by a biaxial rotation connecting means 161.
  • the two-axis rotation connecting means 161 is the actuator for the vertical height adjustment 130 and the operation so that the two rotating shafts are arranged in parallel with the moving direction of the first, second sliding unit 110, 120, respectively.
  • the plate 160 is connected.
  • the two-axis rotation connecting means 161 when the one end of the operation plate 160 is raised or lowered by the first angle adjustment actuator 140, the two-axis rotation connecting means 161 is the two-axis rotation connecting means 161 may be rotated in the G direction or the G 'direction, and when the other end of the operation plate 160 is raised or lowered by the second angle adjusting actuator 150, the operation plate 160 may be rotated.
  • the two-axis rotation connecting means 161 to be rotated in the H direction or H 'direction.
  • a universal joint may be used as the two-axis rotation connecting means 161
  • the operation plate 160 may be formed in a disc shape.
  • the operating plate 160 is connected to the first and second angle adjusting actuators 140 and 150 and one end thereof, respectively, and the other end thereof is connected to the first and second connection parts 160a and 160b, respectively. It may be composed of an extension portion 160c extending from the other end portion of the first and second connection portions 160a and 160b.
  • the first and second connection parts 160a and 160b are connected to be perpendicular to each other, and the first and second connection parts 160a and 160b and the extension part 160c are spaced at equal intervals.
  • the first and second angle adjusting actuators 140 and 150 are connected by the operation plate 160 and the omnidirectional rotation means 142 and 152.
  • the omnidirectional rotation means 142, 152 may be a ball joint.
  • a fixing portion 162 may be further provided at a central portion of the other end of the operation plate 160 (the end of the extension portion 160c).
  • the fixing unit 162 of the operation plate 160 may be fixed to the needle insertion device 30 by using a plurality of fixing means (not shown).
  • FIG 3 is a view showing a state in which the micro robot according to the first embodiment of the present invention is installed in the macro robot.
  • the parallel 5-degree of freedom micro robot has a base plate 100 rotatably connected to the macro robot 20 as shown in FIG. 20) is moved near the surgical position. Then, by operating the parallel 5-degree of freedom micro robot 10 according to an embodiment of the present invention to precisely control the position of the needle insertion device (30).
  • the macro robot 20 may be a six degree of freedom robot.
  • the first sliding movement unit 110 and the second sliding movement are performed.
  • the needle insertion device 30 is installed front, rear, left and right to adjust the front, rear, left and right positions of the needle insertion device (30).
  • the first angle adjustment actuator 140 and the second angle adjustment actuator 150 is operated to move the operation plate 160 to the vertical movement actuator By rotating about the end of the 130, the needle insertion angle of the needle insertion device 30 installed in the operation plate 160 is adjusted.
  • the needle of the needle insertion device 30 is inserted into the surgical site.
  • Parallel 5-degree of freedom micro robot 10 to secure the two degrees of freedom by moving the operation plate 160 back and forth, left and right by the first, second sliding movement unit 110, 120,
  • the first and second angle adjustment unit 140, 150 by the actuator 160 for the vertical movement actuator 5 degrees of freedom can be secured by securing two degrees of freedom by rotating in different directions with respect to the end of the 130, respectively.
  • first and second angle adjustment actuators 140 and 150 are formed in a structure that can adjust the operating plate 160 to a desired angle of the operation plate 160 as compared to the conventional parallel micro robot Since the number of actuators to adjust the angle can be significantly reduced, it can be manufactured in a small and lightweight structure, which has the advantage of minimizing installation and surgical space restrictions.
  • the position of the operation plate 160 is adjusted by the first and second sliding movement units 110 and 120 and the vertical movement actuator 130.
  • the direction of the operation plate 160 is adjusted by the first and second angle adjustment actuators 140 and 150. That is, the orientation motion and the translation motion of the operation plate 160 are driven separately from each other without being driven organically, so that the kinematic characteristics can be improved, so that more precise control is possible. There is this.
  • FIG. 4 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a second embodiment of the present invention.
  • Parallel 5 degree of freedom micro robot is a first embodiment except that the operation plate 160 and the vertical movement actuator 130 is connected and the roll motion prevention unit 170 is further added, Since the parallel 5 degree of freedom is substantially the same as that of the micro robot, the operation plate 160 and the vertical movement actuator 130 are connected to each other and other components except the contents of the roll motion preventing unit 170. The description will be omitted, and the same reference numerals will be given to the same or similar components as those in the first embodiment.
  • the operation plate 160 may further include a connection hole 160d at a central portion thereof.
  • the connecting hole 160d is inserted and connected to the two-axis rotation connecting means 161 which is connected to the vertical movement actuator 130. Therefore, the operation plate 160 is rotatably connected to the center portion of the actuator 130 for vertical movement.
  • the two-axis rotation means 161 is the vertical and horizontal height adjustment actuator 130 and the two rotating shafts are arranged in parallel with the moving direction of the first and second sliding movement unit 110, 120, respectively Connect the operation plate 160.
  • the two-axis rotation connecting means 161 when the one end of the operation plate 160 is raised or lowered by the first angle adjustment actuator 140, the two-axis rotation connecting means 161 is the two-axis rotation connecting means 161 may be rotated in the G direction or the G 'direction, and when the other end of the operation plate 160 is raised or lowered by the second angle adjusting actuator 150, the operation plate 160 may be rotated.
  • the two-axis rotation connecting means 161 to be rotated in the H direction or H 'direction.
  • the biaxial rotating means 161 will be described in more detail.
  • the biaxial rotating means 161 includes a fixed plate 161a, a pair of first rotating shafts 161b, a rotating plate 161c, and a second rotating shaft 161d. ).
  • the fixing plate 161a is installed in the vertical movement actuator 130 to be inserted into the connection hole 160d of the operation plate 160.
  • the pair of first rotating shafts 161b are installed on the fixing plate 161a.
  • the pair of first rotating shafts 161a are installed on the fixing plate 161a to be disposed in parallel with the moving direction of the first sliding moving unit 110 or the second sliding moving unit 120.
  • the pair of first rotating shaft (161b) is installed on the fixing plate (161a) to be located on the same line with each other.
  • the rotating plate 161c has a through hole 161c 'formed at a central portion thereof, and the fixing plate 161a is disposed inside the through hole 161c' to be rotatably connected to the pair of first rotating shafts 161b. .
  • One end of the pair of second rotating shafts 161d is fixed to the operation plate 160, and the other end of the pair of rotation plates 161c is rotatably connected.
  • the pair of second rotating shafts 161d may operate the rotating plate 161c such that the pair of second rotating shafts 161d are disposed in parallel with the moving direction of the second sliding moving unit 110 or the second sliding moving unit 120.
  • the plate 160 is rotatably connected. That is, it is disposed perpendicular to the pair of first rotating shaft 161b to rotatably connect the rotating plate 161c to the operating plate 160.
  • the pair of second rotary shafts 161d are also disposed on the same line as the pair of first rotary shafts 161a to rotatably connect the rotary plate 161c to the operation plate 160. do.
  • the first rotation shaft 161b is fixed to the fixed plate 161a connected to the vertical movement actuator 130
  • the second rotation shaft ( 161d is fixed to the operation plate 160 to operate the first and second sliding movement units 110 and 120 or the first and second angle adjustment actuators 140 and 150 to operate the operation plate 160.
  • the biaxial rotation connecting means 161 is rotated about the center, there is an advantage that more precise control is possible because no play occurs in the biaxial rotation connecting means 161.
  • the parallel five degree of freedom micro robot according to the second embodiment of the present invention may further include a roll motion prevention unit 170.
  • the roll motion preventing unit 170 is fixed to the second sliding movement unit 120 to be connected to the rod 130a of the up and down movement actuator 130 to fix the rod 130a of the up and down movement actuator 130. I support it.
  • the roll motion preventing unit 170 includes a support member 171, at least one guide member 172, and a connection block 173.
  • the support member 171 is fixedly installed on the second sliding movement unit 120.
  • the at least one guide member 172 is slidingly fastened to the support member 171.
  • the at least one pair of guide members 172 are slidingly fastened to the support member 171.
  • the connecting block 173 is installed on the guide member 172 and is fixedly connected to the rod 130a of the vertical movement actuator 130 to support the rod 130a so that the rod of the vertical movement actuator 130 ( 130a) to prevent the rolling phenomenon.
  • connection block 173 fixedly connected to the rod 130a is interlocked with the rod 130a.
  • guide member 172 also moves up and down by interlocking with the connection block 173 as the connection block 173 is raised.
  • the parallel five degree of freedom micro robot includes a rod 130a of the vertical movement actuator 130 connected to the operation plate 160 by the roll motion preventing unit 170.
  • the two-axis rotation connecting means Even if it is rotated about 161, there is an advantage that more precise control is possible by preventing the rod 130a of the vertical movement actuator 130 is rotated.
  • the roll motion preventing unit 170 is shown to be applied only to the parallel 5-degree of freedom micro robot according to the second embodiment of the present invention, but the roll motion preventing unit 170 is applied to the first embodiment of the present invention. Parallel five degrees of freedom can also be applied to the micro robot.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Disclosed is a 5 degrees-of-freedom parallel micro robot which can be manufactured to be compact, and which can be more precisely controlled when compared to conventional parallel robots. The five degrees-of-freedom parallel micro robot can very precisely adjust an angle of an actuator disk with respect to a biaxial rotational connection means for connecting the actuator disk and a vertical height-adjusting actuator by using first and second angle-adjusting actuators, thereby obtaining high accuracy.

Description

병렬형 5자유도 마이크로 로봇 Parallel 5 degree of freedom micro robot
본 발명은 병렬형 5자유도 마이크로 로봇 관한 것으로, 보다 상세하게는 뇌정위 수술에 사용되는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel five degree of freedom micro robot, and more particularly, to a parallel five degree of freedom micro robot used in stereotactic surgery.
일반적으로 로봇을 이용한 수술 시에는 3차원 상에서 위치 및 자세를 제어하기 위하여 통상 직렬 구조의 로봇이 널리 이용되었다. 그러나, 최근에는 직렬 구조에 대비되는 여러 종류의 병렬 구조의 로봇이 개발되어 사용되고 있는 실정이다.In general, a robot having a serial structure is widely used to control a position and a posture in three dimensions during a surgery using a robot. However, in recent years, various types of parallel robots have been developed and used as compared to serial structures.
이러한 병렬 구조의 수술로봇은 직렬 구조의 수술로봇에 비하여 이동부의 관성 질량을 감소시킬 수 있어 기계의 속도 및 가속도를 증가시킬 수 있다는 점, 베이스 플레이트와 작동판이 복수개의 액추에이터에 의해 연결되어 있고, 상기 각 액추에이터는 굽힘력 대신에 인장력과 압축력만을 받으므로 기계적 강성을 높일 수 있다는 점, 각 액추에이터의 오차가 작동판에 평균적으로 반영됨으로서 오차가 누적되는 직렬 구조의 수술로봇에 비하여 정확도가 향상된다는 점 등의 장점을 가진다.This parallel surgical robot can reduce the inertial mass of the moving part compared to the surgical robot of the serial structure to increase the speed and acceleration of the machine. The base plate and the operating plate are connected by a plurality of actuators. Since each actuator receives only tensile and compressive forces instead of bending forces, mechanical stiffness can be increased, and the accuracy of each actuator is reflected on the operating plate on the average, which improves accuracy compared to a serial robot that accumulates errors. Has the advantage of.
그러나, 이와 같은 일반적인 병렬구조의 수술로봇은 자유도가 증가하게 되면 그 증가되는 자유도와 대응되는 개수의 액추에이터가 작동판과 베이스 플레이트 사이에 더 설치되어야 한다. 따라서, 제작비용의 증가와 더불어 5자유도 이상을 가지는 병렬구조의 수술로봇을 제작하게 되면 로봇의 크기가 대형화되어 설치 및 수술 공간상의 많은 제약을 받는다는 문제점이 있었다.However, in such a general parallel surgical robot, as the degree of freedom increases, the number of actuators corresponding to the increased degree of freedom must be further installed between the operating plate and the base plate. Therefore, when manufacturing a surgical robot having a parallel structure having more than five degrees of freedom as well as an increase in the manufacturing cost, there is a problem that the size of the robot is large and is restricted in installation and surgical space.
그리고, 종래의 병렬구조의 수술로봇은 오리엔테이션 모션(orientation motion)과 트랜슬레이션 모션(translation motion)이 유기적으로 구동됨으로써 기구학적으로 구동 상에 많은 제약이 따른다는 문제점이 있었다.In addition, the conventional parallel surgical robot has a problem in that kinematics have a lot of constraints on driving due to organic driving of an orientation motion and a translation motion.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 병령형 로봇에 비하여 컴팩트하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 보다 정밀한 제어가 가능한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a parallel five-degree-of-freedom micro robot that can be manufactured in a compact manner as compared to a conventional parallel robot, and capable of more precise control.
본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 베이스 플레이트에 설치되는 제1 슬라이딩 이동유닛과, 상기 제1 슬라이딩 이동유닛과 서로 다른 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 유닛에 설치되는 제2 슬라이딩 이동유닛과, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 상하 이동용 액추에이터와, 상기 제1 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 제1 각도 조절용 액추에이터와, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 제2 각도 조절용 액추에이터 및, 상기 상하 이동용 액추에이터에 중앙부가 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터에 일측단 양측이 회전 가능하게 연결되는 작동판을 포함한다.Parallel 5-degree of freedom micro robot according to an embodiment of the present invention is a first sliding movement unit is installed on the base plate, and the first sliding unit to be slid to move in a different direction from the first sliding movement unit A second sliding movement unit to be installed, an up and down movement actuator fixedly installed to the second sliding movement unit, and disposed to be positioned at a movement direction side of the first sliding movement unit, such that a lower end is rotatably connected to the base plate. A first angle adjustment actuator, a second angle adjustment actuator disposed to be positioned on the side of the second sliding movement unit and rotatably connected to the base plate, and a center portion rotatably connected to the vertical movement actuator Connected to the first and second angle adjustment actuators It includes a working plate that is rotatably connected to both sides of one end.
일예를 들면, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 유닛에 설치될 수 있다.For example, the second sliding movement unit may be installed in the first sliding unit to be slidably moved in a direction perpendicular to the first sliding movement unit.
일예를 들면, 상기 제 1, 2 각도 조절용 액추에이터는 상기 상하 이동용 액추에이터와 이루는 각이 직각을 이루도록 배치될 수 있다.For example, the first and second angle adjustment actuators may be disposed such that angles formed with the vertical movement actuators form a right angle.
일예를 들면, 상기 상하 높이 조절용 액추에이터는 상기 작동판의 중앙부에 2축 회전 연결수단에 의해 연결될 수 있다.For example, the vertical height adjustment actuator may be connected to the central portion of the operating plate by a two-axis rotation connecting means.
여기서, 상기 2축 회전 연결수단은 2개의 회전축이 각각 상기 제 1, 2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 상하 높이 조절용 액추에이터와 상기 작동판을 연결하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the two-axis rotation connecting means connects the actuator for adjusting the vertical height and the operating plate such that two rotation shafts are disposed in parallel with the moving directions of the first and second sliding movement units, respectively.
또한, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터도 상기 베이스 플레이트에 2축 회전 연결수단에 의해 연결될 수 있다.The first and second angle adjusting actuators may also be connected to the base plate by biaxial rotation connecting means.
여기서, 상기 2축 회전 연결수단은 2개의 회전축이 각각 상기 제 1, 2 슬라이딩 이동유닛의 이동방향과 평행하도록 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the two-axis rotation connecting means connects the first and second angle adjustment actuators and the base plate such that two rotation shafts are parallel to the moving directions of the first and second sliding movement units, respectively.
일예를 들면, 상기 2축 회전 연결수단은 유니버셜 조인트일 수 있다.For example, the two-axis rotation connecting means may be a universal joint.
일예를 들면, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터는 상기 작동판과 전방위 회전수단에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.For example, the first and second angle adjustment actuator is a parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that connected by the operation plate and the omni-directional rotation means.
여기서, 상기 전방위 회전수단은 볼 조인트일 수 있다.Here, the omnidirectional rotation means may be a ball joint.
일예를 들면, 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛은 LM 가이드일 수 있다.For example, the first and second sliding units may be LM guides.
한편, 상기 상하 높이 조절용 액추에이터와 상기 작동판을 연결하는 상기 2축 회전 연결수단은 상기 작동판에 형성된 연결 홀에 삽입되도록 상기 상하 이동용 액추에이터에 설치되는 고정판과, 상기 제1 슬라이딩 이동유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되며 서로 동일선 상에 위치하도록 상기 고정판에 설치되는 한 쌍의 제1 회전축과, 상기 고정판이 삽입 배치되는 관통 홀이 형성되며 상기 한 쌍의 제1 회전축에 회전 가능하게 연결되는 회전판 및, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 회전판을 상기 작동판에 회전 가능하게 연결하며 서로 동일선 상에 위치하도록 배치되는 한 쌍의 제2 회전축을 포함하여 구성될 수도 있다.On the other hand, the two-axis rotation connecting means for connecting the actuator for adjusting the vertical height and the operating plate is a fixed plate installed in the vertical movement actuator to be inserted into the connection hole formed in the operating plate, and the first sliding movement unit or the first 2 a pair of first rotating shafts disposed in the fixed plate and parallel to the moving direction of the sliding movement unit and disposed on the same line, and through holes through which the fixed plates are inserted are formed, As long as the rotating plate is rotatably connected, and the rotating plate is rotatably connected to the operating plate so as to be disposed in parallel with the moving direction of the second sliding unit or the second sliding unit, and positioned on the same line with each other. It may also be configured to include a second axis of rotation of the pair.
또한, 본 발명에 의한 병령형 5자유도 마이크로 로봇은 상기 상하 이동용 액추에이터와 연결되도록 상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 롤 모션 방지유닛을 더 포함한다.In addition, the parallel-type 5-degree-of-freedom micro robot according to the present invention further comprises a roll motion prevention unit fixed to the second sliding movement unit to be connected to the vertical movement actuator.
일예를 들면, 상기 롤 모션 방지유닛은 상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 지지부재와, 상기 지지부재에 슬라이딩 체결되는 적어도 하나의 가이드 부재 및, 상기 상하 이동용 액추에이터에 고정 연결되도록 상기 가이드 부재에 설치되는 연결블록을 포함한다.For example, the roll motion prevention unit may include a support member fixed to the second sliding unit, at least one guide member slidingly coupled to the support member, and the guide member to be fixedly connected to the vertical movement actuator. It includes a connection block that is installed.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 제1, 2 각도 조절용 액추에이터를 사용하여 작동판과 상하 높이 조절용 액추에이터를 연결하는 2축 회전 연결수단을 중심으로 상기 작동판의 각도를 매우 정밀하게 조절할 수 있으므로 높은 정확도를 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, the parallel 5-degree-of-freedom micro robot according to an embodiment of the present invention uses the first and second angle adjustment actuators to connect the operating plate and the upper and lower height actuators to the two axis rotation connecting means. Since the angle can be adjusted very precisely, high accuracy can be obtained.
또한, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터만을 사용하여 상기 작동판을 원하는 각도로 조절할 수 있는 구조로 형성됨으로써 종래의 병렬형 마이크로 로봇에 비하여 작동판의 각도를 조절하기 위한 액추에이터의 설치 개수를 획기적으로 줄일 수 있으므로 소규모의 경량 구조로 제작할 수 있어 설치 및 수술 공간상의 제약을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by using only the first, the second angle adjustment actuator is formed in a structure that can adjust the operating plate to a desired angle, compared to the conventional parallel micro robot, the number of actuators for adjusting the angle of the operating plate significantly Since it can be reduced, it can be manufactured in a small and lightweight structure, thereby minimizing installation and surgical space constraints.
이에 더하여, 제1, 2 슬라이딩 이동유닛과 상하 이동용 액추에이터에 의해 작동판의 포지션이 조절되며, 상기 작동판의 방향은 제1, 2 각도 조절용 액추에이터에 의해 조절됨으로써 상기 작동판의 오리엔테이션 모션(orientation motion)과 트랜슬레이션 모션(translation motion)이 서로 구분되어 구동되어 기구학적 특성을 향상시킬 수 있으므로 보다 정밀한 제어가 가능하다는 효과가 있다.In addition, the position of the operation plate is adjusted by the first and second sliding movement units and the vertical movement actuator, and the direction of the operation plate is adjusted by the first and second angle adjustment actuators, so that an orientation motion of the operation plate is achieved. ) And translation motion can be driven separately from each other to improve the kinematic characteristics, thereby enabling more precise control.
또한, 상하 이동용 액추에이터와 작동판을 연결하는 2축 회전 연결수단에 유격이 발생되지 않으므로 보다 정밀한 제어가 가능하다는 효과가 있다.In addition, since the play does not occur in the two-axis rotation connecting means for connecting the actuator for moving up and down, there is an effect that more precise control is possible.
또한, 롤 모션 방지유닛에 의해 작동판과 연결된 상기 상하 이동용 액추에이터의 로드가 지지되어 상기 상하 이동용 액추에이터의 로드의 롤링 현상을 방지하여 한층 더 정밀한 제어가 가능하다는 효과가 있다.In addition, the rod motion preventing unit is supported by the rod of the vertical movement actuator connected to the operation plate is supported to prevent the rolling phenomenon of the rod of the vertical movement actuator has an effect that more precise control is possible.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 사시도1 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 다른 사시도Figure 2 is another perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to the first embodiment of the present invention
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 마이크로 로봇이 매크로 로봇에 설치된 상태를 도시한 도면3 is a view showing a state in which the micro robot according to the first embodiment of the present invention is installed in the macro robot
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 사시4 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a second embodiment of the present invention;
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<제1 실시예><First Embodiment>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 다른 사시도이다.1 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is another perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a first embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 베이스 플레이트(100), 제1 슬라이딩 이동유닛(110), 제2 슬라이딩 이동유닛(120), 상하 이동용 액추에이터(130), 제1 각도 조절용 액추에이터(140), 제2 각도 조절용 액추에이터(150) 및, 작동판(160)을 포함한다.1 and 2, the parallel 5-degree of freedom micro robot according to the present embodiment is a base plate 100, the first sliding movement unit 110, the second sliding movement unit 120, the vertical movement actuator ( 130, a first angle adjusting actuator 140, a second angle adjusting actuator 150, and an operation plate 160.
상기 베이스 플레이트(100)는 매크로 로봇(20 : 도 3참조)에 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 베이스 플레이트(100)는 원판 형태로 형성되어 중앙부가 상기 매크로 로봇(20)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.The base plate 100 is rotatably connected to the macro robot 20 (see FIG. 3). For example, the base plate 100 may be formed in a disc shape, and a center portion thereof may be rotatably connected to the macro robot 20.
상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)은 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된다. 예를 들면, 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)은 LM 가이드(111)와 액추에이터(112)를 포함한다. 상기 LM 가이드(111)는 가이드부(111a)가 상기 베이스 플레이트(100)에 설치되며, 상기 가이드부(111a)에는 가이드 블록(111b)이 슬라이딩 체결된다. 상기 액추에이터(112)는 상기 가이드부(111a)를 따라 상기 가이드 블록(111b)을 슬라이딩 이동시킬 수 있도록 상기 가이드 블록(111b)과 연결된다. 예를 들면, 상기 액추에이터(112)는 실린더일 수 있다. 상기 액추에이터(112)로 사용되는 실린더는 예를 들면, 상기 로드부가 상기 가이드 블록(111b)과 연결되도록 상기 가이드부(111a)에 설치되어 상기 로드부에 의해 상기 가이드 블록(111b)이 상기 가이드부(111a)를 따라 슬라이딩 이동될 수 있도록 한다.The first sliding movement unit 110 is installed on the base plate 100. For example, the first sliding movement unit 110 includes an LM guide 111 and an actuator 112. In the LM guide 111, a guide portion 111a is installed on the base plate 100, and a guide block 111b is slidably fastened to the guide portion 111a. The actuator 112 is connected to the guide block 111b to slide the guide block 111b along the guide part 111a. For example, the actuator 112 may be a cylinder. The cylinder used as the actuator 112 may be installed in the guide part 111a such that the rod part is connected to the guide block 111b so that the guide block 111b is guided by the rod part. It can be slid along the 111a.
상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)과 서로 다른 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)에 설치된다. 예를 들면, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)에 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 제2 슬라이딩 이동유닛(120)은 예를 들면, LM 가이드(121)와 액추에이터(122)를 포함한다. 상기 LM 가이드(121)는 가이드부(121a)가 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)의 가이드부(111a)에 설치되며, 상기 가이드부(121a)에는 가이드 블록(121b)이 슬라이딩 체결된다. 상기 액추에이터(122)는 상기 가이드부(121a)를 따라 상기 가이드 블록(121b)을 슬라이딩 이동시킬 수 있도록 상기 가이드 블록(121b)과 연결된다. 예를 들면, 상기 액추에이터(122)는 실린더일 수 있다. 상기 액추에이터(122)로 사용되는 실린더는 예를 들면, 상기 로드부가 상기 가이드 블록(121b)과 연결되도록 상기 가이드부(121a)에 설치되어 상기 로드부에 의해 상기 가이드 블록(121b)이 상기 가이드부(121a)를 따라 슬라이딩 이동될 수 있도록 한다.The second sliding movement unit 120 is installed in the first sliding movement unit 110 to be slidably moved in a different direction from the first sliding movement unit 110. For example, the second sliding movement unit 120 may be installed in the first sliding movement unit 110 to be slidably moved in a direction perpendicular to the first sliding movement unit 110. The second sliding unit 120 as described above includes, for example, an LM guide 121 and an actuator 122. In the LM guide 121, a guide part 121a is installed at the guide part 111a of the first sliding movement unit 110, and the guide block 121b is slidingly fastened to the guide part 121a. The actuator 122 is connected to the guide block 121b to slide the guide block 121b along the guide portion 121a. For example, the actuator 122 may be a cylinder. The cylinder used as the actuator 122 may be installed in the guide part 121a such that the rod part is connected to the guide block 121b so that the guide block 121b is guided by the rod part. It is to be sliding along the 121a.
상기 상하 이동용 액추에이터(130)는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)에 고정 설치된다. 예를 들면, 상기 상하 이동용 액추에이터(130)는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)의 가이드 블록(121b)에 복수개의 고정수단(도시되지 않음)에 의해 고정 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 상하 이동용 액추에이터(130)는 실린더 일 수 있다.The vertical movement actuator 130 is fixedly installed on the second sliding movement unit 120. For example, the vertical movement actuator 130 may be fixedly installed by a plurality of fixing means (not shown) to the guide block 121b of the second sliding movement unit 120. For example, the vertical movement actuator 130 may be a cylinder.
상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)는 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트(100)에 하단부가 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)는 상기 베이스 플레이트(100)에 2축 회전 연결수단(141)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 상기 2축 회전 연결수단(141)은 2개의 회전축이 각각 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)의 이동방향과 평행하도록 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)와 베이스 플레이트(100)를 연결한다. 따라서, 상기 2축 회전 연결수단(141)은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)이 A방향 또는 A'방향으로 이동되면 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)를 C방향 또는 C'방향으로 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)과 연동되어 회전될 수 있도록 하며, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)이 B방향 또는 B'방향으로 이동되면 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)를 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)과 연동되어 D방향 또는 D'방향으로 회전될 수 있도록 한다. 여기서, 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)는 실린더일 수 있다. 한편, 상기 2축 회전 연결수단(141)으로는 유니버셜 조인트를 사용할 수 있다.The first angle adjustment actuator 140 is disposed to be positioned on the side of the first sliding movement unit 110 in the moving direction so that the lower end is rotatably connected to the base plate 100. For example, the first angle adjusting actuator 140 may be connected to the base plate 100 by a biaxial rotation connecting means 141. Here, the two-axis rotation connecting means 141 is the first angle adjusting actuator 140 and the base plate (2) so that the two rotation shafts are parallel to the moving direction of the first, second sliding unit 110, 120, respectively ( Connect 100). Therefore, the two-axis rotation connecting means 141 is the first sliding movement unit 110 is moved in the A direction or A 'direction when the first angle adjustment actuator 140 in the C direction or C' direction 1 to be rotated in conjunction with the sliding movement unit 110, and when the second sliding movement unit 120 is moved in the B direction or B 'direction, the second sliding actuator 140 for the second sliding movement Interlocked with the unit 120 to be rotated in the D direction or D 'direction. Here, the first angle adjustment actuator 140 may be a cylinder. Meanwhile, the universal joint may be used as the two-axis rotation connecting means 141.
상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트(100)에 하단부가 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)는 상기 베이스 플레이트(100)에 2축 회전 연결수단(151)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 상기 2축 회전 연결수단(151)은 2개의 회전축이 각각 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)의 이동방향과 평행하도록 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)와 상기 베이스 플레이트(100)를 연결한다. 따라서, 상기 2축 회전 연결수단(151)은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)이 A방향 또는 A'방향으로 이동되면 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)를 E방향 또는 E'방향으로 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)과 연동되어 회전될 수 있도록 하며, 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)이 B방향 또는 B'방향으로 이동되면 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)를 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)과 연동되어 F방향 또는 F'방향으로 회전될 수 있도록 한다. 여기서, 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)는 실린더일 수 있다. 한편, 상기 2축 회전 연결수단(151)으로는 유니버셜 조인트를 사용할 수 있다.The second angle adjustment actuator 150 is disposed to be located on the side of the second sliding movement unit in the direction of movement so that the lower end is rotatably connected to the base plate 100. For example, the second angle adjusting actuator 150 may be connected to the base plate 100 by biaxial rotation connecting means 151. Here, the two-axis rotation connecting means 151 is the second angle adjusting actuator 150 and the base plate so that the two rotating shafts are parallel to the moving direction of the first and second sliding movement units 110 and 120, respectively. Connect 100. Therefore, when the first sliding movement unit 110 is moved in the A direction or the A 'direction, the biaxial rotation connecting means 151 moves the second angle adjusting actuator 150 in the E direction or the E' direction. 1 to be rotated in conjunction with the sliding movement unit 110, when the second sliding movement unit 120 is moved in the B direction or B 'direction the second angle adjustment actuator 150 to the second sliding movement Interlocked with the unit 120 to be rotated in the F direction or F 'direction. Here, the second angle adjustment actuator 150 may be a cylinder. Meanwhile, a universal joint may be used as the biaxial rotation connecting means 151.
한편, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)는 상기 상하 이동용 액추에이터(130)와 이루는 각(d)이 직각을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the first and second angle adjustment actuators 140 and 150 are disposed such that an angle d formed with the vertical movement actuator 130 forms a right angle.
상기 작동판(160)은 상기 상하 이동용 액추에이터(130)에 중앙부가 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 상하 이동용 액추에이터(130)는 상기 작동판(160)의 중앙부에 2축 회전 연결수단(161)에 의해 연결된다. 여기서, 상기 2축 회전 연결수단(161)은 2개의 회전축이 각각 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 상하 높이 조절용 액추에이터(130)와 상기 작동판(160)을 연결한다. 따라서, 상기 2축 회전 연결수단(161)은 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)에 의해 작동판(160)의 일측 끝단부가 상승 또는 하강하게 되면 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 G방향 또는 G'방향으로 회전될 수 있으며, 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)에 의해 상기 작동판(160)의 타측 끝단부가 상승 또는 하강하게 되면 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 H방향 또는 H'방향으로 회전될 수 있도록 한다. 이와 같은 2축 회전 연결수단(161)으로는 유니버셜 조인트가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 작동판(160)은 원판 형태로 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 작동판(160)은 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)와 일측 끝단부가 각각 연결되며 타측 끝단부는 서로 연결된 제 1, 2 연결부(160a)(160b)와, 상기 제1, 2 연결부(160a)(160b)의 타측 끝단부에서 연장 형성된 연장부(160c)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1, 2 연결부(160a)(160b)는 서로 직각이 되도록 연결되며 상기 제1, 2 연결부(160a)(160b)와 상기 연장부(160c)는 등간격으로 이격된다.The operating plate 160 is rotatably connected to the center portion of the actuator 130 for vertical movement. For example, the vertical movement actuator 130 is connected to the central portion of the operating plate 160 by a biaxial rotation connecting means 161. In this case, the two-axis rotation connecting means 161 is the actuator for the vertical height adjustment 130 and the operation so that the two rotating shafts are arranged in parallel with the moving direction of the first, second sliding unit 110, 120, respectively. The plate 160 is connected. Therefore, when the one end of the operation plate 160 is raised or lowered by the first angle adjustment actuator 140, the two-axis rotation connecting means 161 is the two-axis rotation connecting means 161 may be rotated in the G direction or the G 'direction, and when the other end of the operation plate 160 is raised or lowered by the second angle adjusting actuator 150, the operation plate 160 may be rotated. The two-axis rotation connecting means 161 to be rotated in the H direction or H 'direction. As the two-axis rotation connecting means 161, a universal joint may be used. In addition, the operation plate 160 may be formed in a disc shape. Unlike this, the operating plate 160 is connected to the first and second angle adjusting actuators 140 and 150 and one end thereof, respectively, and the other end thereof is connected to the first and second connection parts 160a and 160b, respectively. It may be composed of an extension portion 160c extending from the other end portion of the first and second connection portions 160a and 160b. Here, the first and second connection parts 160a and 160b are connected to be perpendicular to each other, and the first and second connection parts 160a and 160b and the extension part 160c are spaced at equal intervals.
한편, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)는 상기 작동판(160)과 전방위 회전수단(142)(152)에 의해 연결된다. 예를 들면, 상기 전방위 회전수단(142)(152)은 볼 조인트일 수 있다.Meanwhile, the first and second angle adjusting actuators 140 and 150 are connected by the operation plate 160 and the omnidirectional rotation means 142 and 152. For example, the omnidirectional rotation means 142, 152 may be a ball joint.
또한, 상기 작동판(160)의 타측단 중앙부(연장부(160c)의 끝단)에는 고정부(162)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 작동판(160)의 고정부(162)에는 바늘 삽입장치(30)를 복수개의 고정수단(도시되지 않음)을 사용하여 고정 설치할 수 있다.In addition, a fixing portion 162 may be further provided at a central portion of the other end of the operation plate 160 (the end of the extension portion 160c). Here, the fixing unit 162 of the operation plate 160 may be fixed to the needle insertion device 30 by using a plurality of fixing means (not shown).
*도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 작동과정과 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.* Referring to Figures 1 to 3 will be described the operation and operation effects of the parallel 5-degree of freedom micro robot according to the present embodiment.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 마이크로 로봇이 매크로 로봇에 설치된 상태를 도시한 도면이다.3 is a view showing a state in which the micro robot according to the first embodiment of the present invention is installed in the macro robot.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 도 3에 도시된 바와 같이 매크로 로봇(20)에 베이스 플레이트(100)가 회전 가능하게 연결되어 상기 매크로 로봇(20)에 의해 수술위치 근처로 이동된다. 이후, 본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇(10)을 작동하여 바늘 삽입장치(30)의 위치를 정밀 제어하게 된다. 여기서, 상기 매크로 로봇(20)은 6자유도 로봇일 수 있다.1 to 3, the parallel 5-degree of freedom micro robot according to the present embodiment has a base plate 100 rotatably connected to the macro robot 20 as shown in FIG. 20) is moved near the surgical position. Then, by operating the parallel 5-degree of freedom micro robot 10 according to an embodiment of the present invention to precisely control the position of the needle insertion device (30). Here, the macro robot 20 may be a six degree of freedom robot.
이와 같이 상기 매크로 로봇(20)에 의해 본 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇(10)을 수술위치 근처로 이동시킨 다음에는, 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110)과 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)을 작동시켜 바늘 삽입장치(30)가 설치된 작동판(160)을 전후좌우로 이동시켜 상기 바늘 삽입장치(30)의 전후좌우 위치를 조절하게 된다.As described above, after the parallel robot having the five degree of freedom micro robot 10 according to the present embodiment is moved near the surgical position by the macro robot 20, the first sliding movement unit 110 and the second sliding movement are performed. By operating the unit 120 to move the operation plate 160, the needle insertion device 30 is installed front, rear, left and right to adjust the front, rear, left and right positions of the needle insertion device (30).
상기와 같이 상기 바늘 삽입장치(30)의 전후좌우 위치를 조절한 다음에는, 상기 상하 이동용 액추에이터(130)를 작동시켜 상기 상하 이동용 액추에이터(130)에 의해 상기 작동판(160)이 상승되거나 하강되도록 하여 상기 작동판(160)에 설치된 상기 바늘 삽입장치(30)의 상하 높이를 조절하게 된다.After adjusting the front, rear, left and right positions of the needle insertion device 30 as described above, by operating the vertical movement actuator 130 so that the operation plate 160 is raised or lowered by the vertical movement actuator 130. By adjusting the vertical height of the needle insertion device 30 installed in the operation plate 160.
*상기 바늘 삽입장치(30)의 상하 높이를 조절한 다음에는, 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)와 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)를 작동시켜 상기 작동판(160)을 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 끝단부를 중심으로 회전시킴으로써 상기 작동판(160)에 설치된 바늘 삽입장치(30)의 바늘 삽입 각도를 조절하게 된다.* After adjusting the up and down height of the needle insertion device 30, the first angle adjustment actuator 140 and the second angle adjustment actuator 150 is operated to move the operation plate 160 to the vertical movement actuator By rotating about the end of the 130, the needle insertion angle of the needle insertion device 30 installed in the operation plate 160 is adjusted.
상기와 같이 바늘 삽입장치(30)의 바늘 삽입 각도를 조절한 다음에는, 상기 바늘 삽입장치(30)를 작동시켜 상기 바늘 삽입장치(30)의 바늘이 수술부위로 삽입된다.After adjusting the needle insertion angle of the needle insertion device 30 as described above, by operating the needle insertion device 30, the needle of the needle insertion device 30 is inserted into the surgical site.
본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇(10)은 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)에 의해 작동판(160)을 전후좌우 이동시킴으로써 2자유도를 확보하고, 상하 이동용 액추에이터(130)에 의해 상기 작동판(160)을 상하 이동시킴으로써 1자유도를 확보하며, 제1, 2 각도 조절유닛(140)(150)에 의해 상기 작동판(160)을 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 끝단부를 중심으로 각각 서로 다른 방향으로 회전시켜 2자유도를 확보함으로써 5자유도를 확보할 수 있다.Parallel 5-degree of freedom micro robot 10 according to an embodiment of the present invention to secure the two degrees of freedom by moving the operation plate 160 back and forth, left and right by the first, second sliding movement unit 110, 120, By moving the operation plate 160 up and down by the vertical movement actuator 130 to ensure one degree of freedom, the first and second angle adjustment unit 140, 150 by the actuator 160 for the vertical movement actuator 5 degrees of freedom can be secured by securing two degrees of freedom by rotating in different directions with respect to the end of the 130, respectively.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇(10)은 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)를 사용하여 작동판(160)과 상하 높이 조절용 액추에이터(130)를 연결하는 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 상기 작동판(160)의 각도를 매우 정밀하게 조절할 수 있으므로 높은 정확도를 확보할 수 있는 장점이 있다.Parallel 5 degree of freedom micro robot 10 according to an embodiment of the present invention as described above using the first and second angle adjustment actuators 140 and 150, the operating plate 160 and the vertical height adjustment actuator 130 Since the angle of the operating plate 160 can be adjusted very precisely with respect to the two-axis rotation connecting means 161 for connecting), there is an advantage of ensuring high accuracy.
또한, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)만을 사용하여 상기 작동판(160)을 원하는 각도로 조절할 수 있는 구조로 형성됨으로써 종래의 병렬형 마이크로 로봇에 비하여 작동판(160)의 각도를 조절하기 위한 액추에이터의 설치 개수를 획기적으로 줄일 수 있으므로 소규모의 경량 구조로 제작할 수 있어 설치 및 수술 공간상의 제약을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, by using only the first and second angle adjustment actuators 140 and 150 are formed in a structure that can adjust the operating plate 160 to a desired angle of the operation plate 160 as compared to the conventional parallel micro robot Since the number of actuators to adjust the angle can be significantly reduced, it can be manufactured in a small and lightweight structure, which has the advantage of minimizing installation and surgical space restrictions.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)과 상하 이동용 액추에이터(130)에 의해 작동판(160)의 포지션이 조절되며, 상기 작동판(160)의 방향은 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)에 의해 조절된다. 즉, 상기 작동판(160)의 오리엔테이션 모션(orientation motion)과 트랜슬레이션 모션(translation motion)은 유기적으로 구동되지 않고 서로 구분되어 구동됨으로써 기구학적 특성을 향상시킬 수 있으므로 보다 정밀한 제어가 가능하다는 장점이 있다.On the other hand, in the parallel 5-degree of freedom micro robot according to an embodiment of the present invention, the position of the operation plate 160 is adjusted by the first and second sliding movement units 110 and 120 and the vertical movement actuator 130. The direction of the operation plate 160 is adjusted by the first and second angle adjustment actuators 140 and 150. That is, the orientation motion and the translation motion of the operation plate 160 are driven separately from each other without being driven organically, so that the kinematic characteristics can be improved, so that more precise control is possible. There is this.
<제2 실시예>Second Embodiment
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇의 사시도이다.4 is a perspective view of a parallel five degree of freedom micro robot according to a second embodiment of the present invention.
본 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 작동판(160)과 상기 상하 이동용 액추에이터(130)가 연결되는 구성과 롤 모션 방지유닛(170)이 더 추가되는 것을 제외하면, 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇과 실질적으로 동일하므로 상기 작동판(160)과 상하 이동용 액추에이터(130)가 연결되는 구성과 롤 모션 방지유닛(170)의 일부 내용을 제외한 다른 구성요소에 대한 자세한 설명을 생략하기로 하고, 제1 실시예와 동일/유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하겠다.Parallel 5 degree of freedom micro robot according to the present embodiment is a first embodiment except that the operation plate 160 and the vertical movement actuator 130 is connected and the roll motion prevention unit 170 is further added, Since the parallel 5 degree of freedom is substantially the same as that of the micro robot, the operation plate 160 and the vertical movement actuator 130 are connected to each other and other components except the contents of the roll motion preventing unit 170. The description will be omitted, and the same reference numerals will be given to the same or similar components as those in the first embodiment.
도 4를 참조하면, 상기 작동판(160)은 중앙부에 연결 홀(160d)이 더 형성될 수 있다. 한편, 상기 연결 홀(160d)에는 상기 상하 이동용 액추에이터(130)와 연결되는 2축 회전 연결수단(161)이 삽입되어 연결된다. 따라서, 상기 작동판(160)은 상기 상하 이동용 액추에이터(130)에 중앙부가 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 2축 회전수단(161)은 2개의 회전축이 각각 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120)의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 상하 높이 조절용 액추에이터(130)와 상기 작동판(160)을 연결한다. 따라서, 상기 2축 회전 연결수단(161)은 상기 제1 각도 조절용 액추에이터(140)에 의해 작동판(160)의 일측 끝단부가 상승 또는 하강하게 되면 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 G방향 또는 G'방향으로 회전될 수 있으며, 상기 제2 각도 조절용 액추에이터(150)에 의해 상기 작동판(160)의 타측 끝단부가 상승 또는 하강하게 되면 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 H방향 또는 H'방향으로 회전될 수 있도록 한다.Referring to FIG. 4, the operation plate 160 may further include a connection hole 160d at a central portion thereof. On the other hand, the connecting hole 160d is inserted and connected to the two-axis rotation connecting means 161 which is connected to the vertical movement actuator 130. Therefore, the operation plate 160 is rotatably connected to the center portion of the actuator 130 for vertical movement. For example, the two-axis rotation means 161 is the vertical and horizontal height adjustment actuator 130 and the two rotating shafts are arranged in parallel with the moving direction of the first and second sliding movement unit 110, 120, respectively Connect the operation plate 160. Therefore, when the one end of the operation plate 160 is raised or lowered by the first angle adjustment actuator 140, the two-axis rotation connecting means 161 is the two-axis rotation connecting means 161 may be rotated in the G direction or the G 'direction, and when the other end of the operation plate 160 is raised or lowered by the second angle adjusting actuator 150, the operation plate 160 may be rotated. The two-axis rotation connecting means 161 to be rotated in the H direction or H 'direction.
상기 2축 회전수단(161)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 2축 회전수단(161)은 고정판(161a), 한 쌍의 제1 회전축(161b), 회전판(161c), 제2 회전축(161d)를 포함한다.The biaxial rotating means 161 will be described in more detail. The biaxial rotating means 161 includes a fixed plate 161a, a pair of first rotating shafts 161b, a rotating plate 161c, and a second rotating shaft 161d. ).
*상기 고정판(161a)은 상기 작동판(160)의 연결 홀(160d)에 삽입되도록 상기 상하 이동용 액추에이터(130)에 설치된다.The fixing plate 161a is installed in the vertical movement actuator 130 to be inserted into the connection hole 160d of the operation plate 160.
상기 한 쌍의 제1 회전축(161b)은 상기 고정판(161a)에 설치된다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 제1 회전축(161a)은 상기 제1 슬라이딩 이동유닛(110) 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 고정판(161a)에 설치된다. 한편, 상기 한 쌍의 제1 회전축(161b)은 서로 동일선 상에 위치하도록 상기 고정판(161a)에 설치된다.The pair of first rotating shafts 161b are installed on the fixing plate 161a. For example, the pair of first rotating shafts 161a are installed on the fixing plate 161a to be disposed in parallel with the moving direction of the first sliding moving unit 110 or the second sliding moving unit 120. . On the other hand, the pair of first rotating shaft (161b) is installed on the fixing plate (161a) to be located on the same line with each other.
상기 회전판(161c)은 중앙부에 관통 홀(161c')이 형성되어 상기 관통 홀(161c') 내측에 상기 고정판(161a)이 배치되어 상기 한 쌍의 제1 회전축(161b)에 회전 가능하게 연결된다.The rotating plate 161c has a through hole 161c 'formed at a central portion thereof, and the fixing plate 161a is disposed inside the through hole 161c' to be rotatably connected to the pair of first rotating shafts 161b. .
상기 한 쌍의 제2 회전축(161d)은 일측 끝단부는 상기 작동판(160)에 고정되며 타측 끝단부에는 상기 회전판(161c)이 회전 가능하게 연결된다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 제2 회전축(161d)은 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(110) 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 회전판(161c)을 상기 작동판(160)에 회전 가능하게 연결한다. 즉, 상기 한 쌍의 제1 회전축(161b)과 수직하게 배치되어 상기 회전판(161c)을 상기 작동판(160)에 회전 가능하게 연결한다. 한편, 상기 한 쌍의 제2 회전축(161d) 또한 상기 한 쌍의 제1 회전축(161a)과 마찬가지로 서로 동일선 상에 위치하도록 배치되어 상기 회전판(161c)을 상기 작동판(160)에 회전 가능하게 연결한다.One end of the pair of second rotating shafts 161d is fixed to the operation plate 160, and the other end of the pair of rotation plates 161c is rotatably connected. For example, the pair of second rotating shafts 161d may operate the rotating plate 161c such that the pair of second rotating shafts 161d are disposed in parallel with the moving direction of the second sliding moving unit 110 or the second sliding moving unit 120. The plate 160 is rotatably connected. That is, it is disposed perpendicular to the pair of first rotating shaft 161b to rotatably connect the rotating plate 161c to the operating plate 160. Meanwhile, the pair of second rotary shafts 161d are also disposed on the same line as the pair of first rotary shafts 161a to rotatably connect the rotary plate 161c to the operation plate 160. do.
상술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 제1 회전축(161b)은 상기 상하 이동용 액추에이터(130)에 연결된 고정판(161a)에 고정되며, 상기 제2 회전축(161d)은 상기 작동판(160)에 고정됨으로써 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120) 또는 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)의 동작으로 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 회전된다 하더라도 상기 2축 회전 연결수단(161)에 유격이 발생되지 않음으로 보다 정밀한 제어가 가능하다는 장점이 있다.As described above, in the parallel 5-degree of freedom microrobot according to the second embodiment of the present invention, the first rotation shaft 161b is fixed to the fixed plate 161a connected to the vertical movement actuator 130, and the second rotation shaft ( 161d is fixed to the operation plate 160 to operate the first and second sliding movement units 110 and 120 or the first and second angle adjustment actuators 140 and 150 to operate the operation plate 160. Even though the biaxial rotation connecting means 161 is rotated about the center, there is an advantage that more precise control is possible because no play occurs in the biaxial rotation connecting means 161.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 롤 모션 방지유닛(170)을 더 포함할 수 있다.In addition, the parallel five degree of freedom micro robot according to the second embodiment of the present invention may further include a roll motion prevention unit 170.
상기 롤 모션 방지유닛(170)은 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)와 연결되도록 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)에 고정 설치되어 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)를 지지한다.The roll motion preventing unit 170 is fixed to the second sliding movement unit 120 to be connected to the rod 130a of the up and down movement actuator 130 to fix the rod 130a of the up and down movement actuator 130. I support it.
상기 롤 모션 방지유닛(170)은 지지부재(171), 적어도 하나의 가이드 부재(172), 연결블록(173)을 포함한다.The roll motion preventing unit 170 includes a support member 171, at least one guide member 172, and a connection block 173.
상기 지지부재(171)는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛(120)에 고정 설치된다.The support member 171 is fixedly installed on the second sliding movement unit 120.
상기 적어도 하나의 가이드 부재(172)는 상기 지지부재(171)에 슬라이딩 체결된다. 여기서, 상기 연결블록(173)을 보다 안정적으로 지지하기 위해서는 적어도 한 쌍의 가이드 부재(172)를 상기 지지부재(171)에 슬라이딩 체결하는 것이 바람직하다.The at least one guide member 172 is slidingly fastened to the support member 171. Here, in order to support the connection block 173 more stably, it is preferable that the at least one pair of guide members 172 are slidingly fastened to the support member 171.
상기 연결블록(173)은 상기 가이드 부재(172)에 설치되며 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)에 고정 연결되어 상기 로드(130a)를 지지함으로써 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)가 회전되는 롤링 현상을 방지한다.The connecting block 173 is installed on the guide member 172 and is fixedly connected to the rod 130a of the vertical movement actuator 130 to support the rod 130a so that the rod of the vertical movement actuator 130 ( 130a) to prevent the rolling phenomenon.
상기와 같은 롤 모션 방지유닛(170)은 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)가 승강을 하게 되면 상기 로드(130a)에 고정 연결된 상기 연결블록(173)이 상기 로드(130a)와 연동되어 승강을 하게 되며, 상기 연결블록(173)이 상승됨에 따라 상기 연결블록(173)과 연동되어 상기 가이드 부재(172) 또한 승강을 하게 된다.The roll motion prevention unit 170 as described above, when the rod 130a of the vertical movement actuator 130 is elevated, the connection block 173 fixedly connected to the rod 130a is interlocked with the rod 130a. As a result, the guide member 172 also moves up and down by interlocking with the connection block 173 as the connection block 173 is raised.
상술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇은 상기 롤 모션 방지유닛(170)에 의해 상기 작동판(160)과 연결된 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)가 지지됨으로써 상기 상하 제1, 2 슬라이딩 이동유닛(110)(120) 또는 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터(140)(150)의 동작으로 상기 작동판(160)이 상기 2축 회전 연결수단(161)을 중심으로 회전된다 하더라도 상기 상하 이동용 액추에이터(130)의 로드(130a)가 회전되는 현상을 방지함으로써 한층 더 정밀한 제어가 가능하다는 장점이 있다.As described above, the parallel five degree of freedom micro robot according to the second embodiment of the present invention includes a rod 130a of the vertical movement actuator 130 connected to the operation plate 160 by the roll motion preventing unit 170. ) Is supported by the operation plate 160 by the operation of the first and second sliding movement unit 110, 120 or the first and second angle adjustment actuators 140 and 150, the two-axis rotation connecting means Even if it is rotated about 161, there is an advantage that more precise control is possible by preventing the rod 130a of the vertical movement actuator 130 is rotated.
도면에는 상기 롤 모션 방지유닛(170)이 본 발명의 제2 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇에만 적용된 것으로 도시되었으나, 상기 롤 모션 방지유닛(170)은 본 발명의 제1 실시예에 의한 병렬형 5자유도 마이크로 로봇에도 적용될 수 있다.In the drawings, the roll motion preventing unit 170 is shown to be applied only to the parallel 5-degree of freedom micro robot according to the second embodiment of the present invention, but the roll motion preventing unit 170 is applied to the first embodiment of the present invention. Parallel five degrees of freedom can also be applied to the micro robot.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary skill in the art will be described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

Claims (14)

  1. 베이스 플레이트에 설치되는 제1 슬라이딩 이동유닛;A first sliding unit installed on the base plate;
    상기 제1 슬라이딩 이동유닛과 서로 다른 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 유닛에 설치되는 제2 슬라이딩 이동유닛;A second sliding movement unit installed in the first sliding unit to be slidably moved in a different direction from the first sliding movement unit;
    상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 상하 이동용 액추에이터;An actuator for vertical movement fixed to the second sliding unit;
    상기 제1 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 제1 각도 조절용 액추에이터;A first angle adjustment actuator disposed to be positioned on the side of the first sliding movement unit and rotatably connected to the base plate;
    상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향 측에 위치하도록 배치되어 상기 베이스 플레이트에 하단부가 회전 가능하게 연결되는 제2 각도 조절용 액추에이터; 및A second angle adjustment actuator disposed to be positioned on the side of the second sliding movement unit and rotatably connected to the base plate; And
    상기 상하 이동용 액추에이터에 중앙부가 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터에 일측단 양측이 회전 가능하게 연결되는 작동판을 포함하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.A central part is rotatably connected to the vertical movement actuator, the parallel 5-degree of freedom micro-robot including a working plate rotatably connected to both sides of the first and second angle adjustment actuator.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제2 슬라이딩 이동유닛은,The second sliding movement unit,
    상기 제1 슬라이딩 이동유닛과 수직한 방향으로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 유닛에 설치되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.And a parallel five degree of freedom micro robot installed in the first sliding unit to be slidably moved in a direction perpendicular to the first sliding moving unit.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제 1, 2 각도 조절용 액추에이터는 상기 상하 이동용 액추에이터와 이루는 각이 직각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.And the first and second angle adjustment actuators are arranged such that angles formed with the vertical movement actuators form a right angle.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 상하 높이 조절용 액추에이터는 상기 작동판의 중앙부에 2축 회전 연결수단에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The vertical height adjustment actuator is a parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that connected to the central portion of the operating plate by a two-axis rotation connecting means.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 2축 회전 연결수단은 2개의 회전축이 각각 상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 상하 높이 조절용 액추에이터와 상기 작동판을 연결하는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The two-axis rotation connecting means is a parallel 5-degree of freedom microorganism, characterized in that for connecting the upper and lower height adjustment actuator and the operating plate so that the two rotating shafts are arranged in parallel with the moving direction of the first and second sliding movement units, respectively. robot.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터는 상기 베이스 플레이트에 2축 회전 연결수단에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The first and second angle adjustment actuators are parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that connected to the base plate by a two-axis rotation connecting means.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 2축 회전 연결수단은 2개의 회전축이 각각 상기 제 1, 2 슬라이딩 이동유닛의 이동방향과 평행하도록 상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터와 상기 베이스 플레이트를 연결하는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The two-axis rotation connecting means is a parallel five degree of freedom, characterized in that for connecting the first and second angle adjustment actuator and the base plate so that the two rotating shafts are parallel to the moving direction of the first and second sliding movement units, respectively. Micro robot.
  8. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 4 or 6,
    상기 2축 회전 연결수단은 유니버셜 조인트인 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The two-axis rotation connecting means is a parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that the universal joint.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1, 2 각도 조절용 액추에이터는 상기 작동판과 전방위 회전수단에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The first and second angle adjustment actuators are parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that connected by the operating plate and the omni-directional rotation means.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 전방위 회전수단은 볼 조인트인 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The omnidirectional rotation means is a parallel five-degree of freedom micro robot, characterized in that the ball joint.
  11. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1, 2 슬라이딩 이동유닛은 LM 가이드인 것을 특징으로 하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.The first and second sliding mobile unit is a parallel five degree of freedom micro robot, characterized in that the LM guide.
  12. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 2축 회전 연결수단은,The two-axis rotation connecting means,
    상기 작동판에 형성된 연결 홀에 삽입되도록 상기 상하 이동용 액추에이터에 설치되는 고정판;A fixed plate installed in the up and down actuator for insertion into a connection hole formed in the operation plate;
    상기 제1 슬라이딩 이동유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되며 서로 동일선 상에 위치하도록 상기 고정판에 설치되는 한 쌍의 제1 회전축;A pair of first rotating shafts disposed parallel to the moving direction of the first sliding movement unit or the second sliding movement unit and installed on the fixing plate such that they are positioned on the same line as each other;
    상기 고정판이 삽입 배치되는 관통 홀이 형성되며 상기 한 쌍의 제1 회전축에 회전 가능하게 연결되는 회전판; 및A rotating plate having a through hole into which the fixing plate is inserted and rotatably connected to the pair of first rotating shafts; And
    상기 제2 슬라이딩 이동유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 이동유닛의 이동 방향과 평행하게 배치되도록 상기 회전판을 상기 작동판에 회전 가능하게 연결하며 서로 동일선 상에 위치하도록 배치되는 한 쌍의 제2 회전축을 포함하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.A pair of second rotating shafts rotatably connected to the operating plate and disposed on the same line with each other so as to be disposed in parallel with a moving direction of the second sliding moving unit or the second sliding moving unit. Parallel 5 degree of freedom micro robot.
  13. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 상하 이동용 액추에이터와 연결되도록 상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 롤 모션 방지유닛을 더 포함하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.And a roll motion prevention unit fixed to the second sliding movement unit so as to be connected to the vertical movement actuator.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 롤 모션 방지유닛은,The roll motion prevention unit,
    상기 제2 슬라이딩 이동유닛에 고정 설치되는 지지부재;A support member fixed to the second sliding unit;
    상기 지지부재에 슬라이딩 체결되는 적어도 하나의 가이드 부재; 및At least one guide member slidingly coupled to the support member; And
    상기 상하 이동용 액추에이터에 고정 연결되도록 상기 가이드 부재에 설치되는 연결블록을 포함하는 병렬형 5자유도 마이크로 로봇.Parallel five degree of freedom micro robot including a connection block is installed on the guide member to be fixedly connected to the vertical movement actuator.
PCT/KR2013/003483 2012-04-26 2013-04-24 Five degrees-of-freedom parallel micro robot WO2013162268A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/372,298 US20150040711A1 (en) 2012-04-26 2013-04-24 Parallel micro-robot with 5-degrees-of-freedom

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0044043 2012-04-26
KR20120044043 2012-04-26
KR10-2012-0102802 2012-09-17
KR1020120102802A KR101419897B1 (en) 2012-04-26 2012-09-17 5-dof micro robot of parallel-type

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013162268A1 true WO2013162268A1 (en) 2013-10-31

Family

ID=49483490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/003483 WO2013162268A1 (en) 2012-04-26 2013-04-24 Five degrees-of-freedom parallel micro robot

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013162268A1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104260081A (en) * 2014-09-09 2015-01-07 南京航空航天大学 Three-degree-of-freedom driver and driving method
CN104608145A (en) * 2015-01-13 2015-05-13 胡宁 Seven-degree-of-freedom human-simulated mechanical arm system based on human engineering
CN106078688A (en) * 2016-07-07 2016-11-09 燕山大学 A kind of heavy duty self-balancing 3-freedom parallel mechanism
CN108500953A (en) * 2018-02-28 2018-09-07 上海大学 A kind of five degree of freedom precision series-parallel robot containing moving platform additional constraint
WO2019071465A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 清华大学 Parallel manipulator having five degrees of freedom, and multi-axis machining device developed therefrom
CN110432988A (en) * 2019-08-09 2019-11-12 上海市第一人民医院 It is deployable, with telescopic arm, the miniature bladder endoscope robot that can be colonized
CN110450136A (en) * 2019-07-31 2019-11-15 燕山大学 Driven in parallel four-freedom hybrid formula mechanical wrist wobble heads
CN112238443A (en) * 2020-10-13 2021-01-19 中国民航大学 Parallel mechanism containing right constraint and composite driving branched chain
CN114081794A (en) * 2021-12-17 2022-02-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ankle joint rehabilitation robot
WO2024103759A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-23 天津大学 Three-branch-chain five-degree-of-freedom parallel robot

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001277164A (en) * 2000-03-01 2001-10-09 Sig Pack Syst Ag Robot for operating product in three-dimensional space
KR100676825B1 (en) * 2005-10-14 2007-02-01 삼성전자주식회사 Machine apparatus for working and working tool for the same
JP4101965B2 (en) * 1998-03-26 2008-06-18 カール・ツアイス・スティフツング Device for manually guiding tools
KR20110061026A (en) * 2009-12-01 2011-06-09 포테닛 주식회사 3 degrees of freedom parallel link platform to be able to change singularity
KR20110121231A (en) * 2010-04-30 2011-11-07 경남대학교 산학협력단 Parallel-kinematic robotic manipulator with a large cylindrical workspace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4101965B2 (en) * 1998-03-26 2008-06-18 カール・ツアイス・スティフツング Device for manually guiding tools
JP2001277164A (en) * 2000-03-01 2001-10-09 Sig Pack Syst Ag Robot for operating product in three-dimensional space
KR100676825B1 (en) * 2005-10-14 2007-02-01 삼성전자주식회사 Machine apparatus for working and working tool for the same
KR20110061026A (en) * 2009-12-01 2011-06-09 포테닛 주식회사 3 degrees of freedom parallel link platform to be able to change singularity
KR20110121231A (en) * 2010-04-30 2011-11-07 경남대학교 산학협력단 Parallel-kinematic robotic manipulator with a large cylindrical workspace

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104260081A (en) * 2014-09-09 2015-01-07 南京航空航天大学 Three-degree-of-freedom driver and driving method
CN104608145A (en) * 2015-01-13 2015-05-13 胡宁 Seven-degree-of-freedom human-simulated mechanical arm system based on human engineering
CN106078688A (en) * 2016-07-07 2016-11-09 燕山大学 A kind of heavy duty self-balancing 3-freedom parallel mechanism
WO2019071465A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 清华大学 Parallel manipulator having five degrees of freedom, and multi-axis machining device developed therefrom
CN108500953A (en) * 2018-02-28 2018-09-07 上海大学 A kind of five degree of freedom precision series-parallel robot containing moving platform additional constraint
CN110450136A (en) * 2019-07-31 2019-11-15 燕山大学 Driven in parallel four-freedom hybrid formula mechanical wrist wobble heads
CN110432988A (en) * 2019-08-09 2019-11-12 上海市第一人民医院 It is deployable, with telescopic arm, the miniature bladder endoscope robot that can be colonized
CN110432988B (en) * 2019-08-09 2022-06-28 上海市第一人民医院 Deployable, miniature bladder endoscope robot with telescopic arm and field planting function
CN112238443A (en) * 2020-10-13 2021-01-19 中国民航大学 Parallel mechanism containing right constraint and composite driving branched chain
CN112238443B (en) * 2020-10-13 2022-08-05 中国民航大学 Parallel mechanism containing right constraint and composite driving branched chain
CN114081794A (en) * 2021-12-17 2022-02-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ankle joint rehabilitation robot
CN114081794B (en) * 2021-12-17 2022-12-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ankle joint rehabilitation robot
WO2024103759A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-23 天津大学 Three-branch-chain five-degree-of-freedom parallel robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013162268A1 (en) Five degrees-of-freedom parallel micro robot
WO2011093553A1 (en) Planar 3-dof stage
KR20130120971A (en) 5-dof micro robot of parallel-type
WO2011115311A1 (en) Surgical tool
WO2018093056A1 (en) Device for driving robot joint using wire, endoscope robot device comprising same, and medical robot device comprising same
WO2013009118A2 (en) Apparatus and method for inspecting pipelines
WO2020149508A1 (en) Modular photovoltaic panel cleaning device
WO2014189336A1 (en) Stand having counterbalance part
WO2019074296A1 (en) Robot hand
WO2012108580A1 (en) 4d theater chair
WO2011126226A2 (en) Robot finger structure
WO2020032390A1 (en) Cable guide device of articulated robot
WO2012169748A2 (en) Parallel-type manipulator
WO2015050303A1 (en) Digital information display device
WO2021162312A1 (en) Separate driving type swing platform
WO2016117874A1 (en) Robot joint apparatus utilizing wires and modular robot joint system utilizing wires
WO2016195255A1 (en) Omnidirectional treadmill apparatus
WO2019102446A1 (en) Parallel integrated drive mechanism
WO2014129778A1 (en) Lamp for medical optical device
CN1646925A (en) Test head positioner system
WO2020122557A2 (en) Finger mechanism and robot hand comprising same
WO2020204380A1 (en) Operating device
WO2015186864A1 (en) Apparatus for horizontally aligning bed of three-dimensional printer
WO2017022968A1 (en) Bidirectional gate valve
WO2022255726A1 (en) Curved holder and linear motion apparatus comprising same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13782328

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14372298

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13782328

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1