WO2016117874A1 - Robot joint apparatus utilizing wires and modular robot joint system utilizing wires - Google Patents

Robot joint apparatus utilizing wires and modular robot joint system utilizing wires Download PDF

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WO2016117874A1
WO2016117874A1 PCT/KR2016/000336 KR2016000336W WO2016117874A1 WO 2016117874 A1 WO2016117874 A1 WO 2016117874A1 KR 2016000336 W KR2016000336 W KR 2016000336W WO 2016117874 A1 WO2016117874 A1 WO 2016117874A1
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WO
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wire
joint
module
pulley
hole
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Application number
PCT/KR2016/000336
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
정현환
정주노
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links

Definitions

  • the present invention relates to a robot joint device using a wire and a modular robot joint system using a wire, and more particularly, to implement a joint motion of the robot using a pair of wires, and to adjust the rigidity through the tension of the wire
  • the present invention relates to a robot joint apparatus using a wire that can manufacture a robot joint in a modular form, and a modular robot joint system using a wire.
  • Robots are used throughout the manufacturing industry and are increasingly being used in service areas.
  • robot driving ranges and human activity areas overlap, and safety of robots in these overlapping areas is also important.
  • variable rigid robot joint system that is, a technology for controlling the rigidity of the robot joint.
  • the robot belongs to high precision machinery, it is difficult to implement a micro-scale super precision structure due to nonlinear characteristics such as frictional force of the joints, and thus, a precision control system using an expensive ultra-precision stage device or a direct drive motor This situation is taking over. Therefore, if a single robot can be implemented with high precision and multiple tasks can be performed at the same time, the utilization of the robot will be increased.
  • a robot joint driven through a wire connection has a merit in terms of design because it can lightly design a link part and arrange joint structures at various positions.
  • the joint is configured to drive the pulley by rotating the joint stiffness to a low level due to the elasticity of the wire, there is a disadvantage that there is no room to change the rigidity in other ways .
  • the present invention has been made to solve the above problems, to implement a joint motion of the robot using a pair of wires, to adjust the rigidity through the tension of the wire, the production of robot joints in the form of a module It is an object of the present invention to provide a robotic joint apparatus using wires and a modular robotic joint system using wires.
  • the main frame a joint module rotatably installed in the main frame and joint motion, one side and the first wire and the second wire connected to the joint module, respectively, the first wire
  • a first wire driving module connected to the other side of the wire and pulling the first wire so that the joint module rotates in a clockwise direction
  • a second wire connected to the other side of the second wire so that the joint module rotates in a counterclockwise direction
  • the first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire.
  • the joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. It is achieved by a robot joint device using a wire, characterized in that the joint movement.
  • the first wire driving module is a first driving motor for generating a rotational force, and the other side of the first wire is wound in a forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first drive motor to pull the first wire or
  • the unwind comprises a first pulley;
  • the second wire drive module is a second drive motor for generating a rotational force, and the other side of the second wire is wound in the forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second drive motor to pull or unwind the second wire It can include two pulleys.
  • the joint module may be rotatably installed in an axis with respect to the main frame in a direction crossing the longitudinal direction of the robot joint.
  • the main frame may include a first support frame rotatably supporting the first pulley and the second pulley on the one side in the longitudinal direction, and the first pulley and the second pulley of the first support frame.
  • a second support frame extending in the longitudinal direction from an opposite surface of the support frame to rotatably support the articulation module;
  • the first support frame has a first wire through hole through which the first wire passes so that the first wire from the first pulley can be connected to the joint module, and the second wire from the second pulley is connected to the joint.
  • a second wire through hole through which the second wire passes may be formed to be connectable to the module.
  • a first borden cable installed in at least one region between the first pulley and the first wire through hole to guide the movement path of the first wire with the first wire inserted therein;
  • the cable may further include a second borden cable installed in at least one region between the second pulley and the second wire through hole to guide the movement path of the second wire with the second wire inserted therein.
  • the joint module may include a first rotation arm and a first rotation arm which are rotatably installed on both sides of the second support frame with the second support frame interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module. 2 rotating arms;
  • the first pulley and the second pulley are installed in the first support frame along a rotation axis direction of the joint module;
  • the first wire from the first pulley is connected to any one of the first rotational arm and the second rotational arm in an intersecting direction, and the second wire from the second pulley is the first rotation. It may be connected to the other one of the arm and the second rotary arm located in the cross direction.
  • the main frame further includes a partition frame disposed between the first pulley and the second pulley and having first and second barrier walls through which the first wire and the second wire pass, respectively.
  • the first wire from the first poly is connected to one of the first rotary arm and the second rotary arm through the first partition wall through hole and the first wire through hole;
  • the second wire from the second poly may be connected to the other of the first rotary arm and the second rotary arm through the second partition wall through hole and the second wire through hole.
  • first borden cable is installed between the first wire through hole and the first partition wall through hole to guide the movement path of the first wire;
  • the second borden cable may be installed between the second wire through hole and the second partition wall through hole to guide the movement path of the second wire.
  • a first guide pulley installed between the first rotary arm and the second support frame to be rotatable independently of the rotation of the first rotary arm, and rotatably independent of the rotation of the second rotary arm.
  • a second guide pulley installed between a second rotary arm and the second support frame; When the joint module rotates more than a predetermined angle in the counterclockwise direction, the first wire is guided by the independent rotation of the first guide pulley over the first guide pulley to guide the movement path of the first wire, and the joint module When the clockwise rotation is a predetermined angle or more, the movement path of the second wire may be guided by the independent rotation of the second guide pulley over the second guide pulley.
  • the joint module may be installed to be rotatable about the main frame in the longitudinal direction of the robot joint.
  • the first pulley and the second pulley are installed on the main frame to be rotatable about the longitudinal direction;
  • the articulation module includes a torsion shaft module installed on the main frame to be rotatable in the longitudinal direction between the first pulley and the second pulley, and a torsion plate connected to the torsion shaft module to rotate.
  • the first wire and the second wire may be connected to the radially outer side of the torsion shaft module, respectively, and may be connected to positions for rotating the torsion shaft module in opposite directions when moving in the pulling direction.
  • the first robot joint device, the second robot joint device, the first robot joint device and the second robot joint device mutually along the longitudinal direction of the robot joint A link frame connecting in a spaced state;
  • the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus include a main frame, a joint module rotatably installed on the main frame, and a first wire and a second wire connected to one side of the joint module.
  • a first wire driving module connected to the other side of the first wire to pull the first wire so that the joint module rotates in a clockwise direction, and connected to the other side of the second wire so that the joint module is counterclockwise.
  • a first wire drive module for pulling said second wire to rotate;
  • the first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire.
  • the joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. It is also achieved by a modular robotic joint system using wires characterized by articulation.
  • the first wire driving module is a first driving motor for generating a rotational force, and the other side of the first wire is wound in a forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first drive motor to pull the first wire or
  • the unwind comprises a first pulley;
  • the second wire drive module is a second drive motor for generating a rotational force, and the other side of the second wire is wound in the forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second drive motor to pull or unwind the second wire It can include two pulleys.
  • first driving motor and the second driving motor of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be located in a space between the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus. Can be installed on the frame.
  • the at least one joint module of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be rotatably installed with respect to the main frame as the axis intersecting the longitudinal direction of the robot joint.
  • the at least one joint module of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be installed so that the robot joint is rotatable in the longitudinal direction with respect to the main frame.
  • according to the present invention can form a joint structure by using a combination of the tension of the two pairs of the first wire and the second wire to generate a joint movement, and applied to the joint module It is possible to adjust the structural joint stiffness from the losing tension.
  • the position control performance of the joint is improved as compared with the conventional pulley joint system or the motor direct joint system, thereby enabling precise control.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a robot joint apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 5 are diagrams for explaining the robot joint apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 to 8 are views for explaining a robot joint apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a robot joint apparatus using a wire and a modular robot joint system using a wire.
  • Robot joint device using a wire is a main frame, a joint module rotatably installed in the main frame and joint movement, the first wire and the second wire is connected to one side of the joint module, respectively, A first wire driving module connected to the other side of the first wire and pulling the first wire to rotate the joint module clockwise; and connected to the other side of the second wire to rotate the joint module counterclockwise; A first wire drive module for pulling a second wire; The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire.
  • the joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. Characterized in that the joint movement.
  • the robot joint apparatus 10 may include a main frame 11, a joint module 12, a first wire 13a, a second wire 13b, The first wire drive module 14 and the second wire drive module 15 are included.
  • the joint module 12 is rotatably installed in the main frame 11.
  • the joint module 12 has a structure of performing joint motion relative to the main frame 11 according to the driving of the first wire driving module 14 and the second wire driving module 15.
  • first wire 13a One side of the first wire 13a is connected to the joint module 12, and the other side of the first wire 13a is connected to the first wire driving module 14.
  • second wire 13b one side of the second wire 13b is connected to the joint module 12, and the other side of the second wire 13b is connected to the joint module 12.
  • first wire drive module 14 may be pulled by the first wire 13a (A1 direction) to rotate the joint module 12 in a clockwise direction (A direction), and the second wire drive module 15 may be The second wire 13b is pulled (B2 direction) to rotate the joint module 12 in the counterclockwise direction (B direction).
  • the rotation of the first wire drive module 14 and the second wire drive module 15 is driven in the opposite direction, wherein at least one of the first wire 13a and the second wire 13b is a joint module.
  • the joint module From the tension applied to (12), the structural joint stiffness can be adjusted.
  • the initial stiffness of the joint can be adjusted by the tension in which the first wire driving module 14 and the second wire driving module 15 initially pull the joint module 12, and during the joint movement, the first wire ( Of the 13a) and the second wire 13b, the tension of the wire on the pulley side is adjusted through the control of the corresponding drive module, thereby making it possible to adjust the structural rigidity.
  • the position control performance of the joint is improved compared to a conventional joint system using a pulley, thereby enabling precise control.
  • the conventional joint system using a pulley it is difficult to finely adjust by the rigidity of the wire, so it is not suitable for supporting a large force, but in the case of the robot joint apparatus 10 according to the present invention, a combination of two wires This is solved by.
  • Robot joint device 100 according to a second embodiment of the present invention, as shown in Figures 2 to 5, the main frame 110, the first wire 131, the second wire 132, the first The wire drive module 140 and the second wire drive module 150 are included.
  • the articulation module 120 is rotatably installed on the main frame 110.
  • the joint module 120 according to the second exemplary embodiment of the present invention is installed to be rotatable about an axis intersecting the longitudinal direction of the robot joint with respect to the main frame 110. do. That is, the joint motion to rotate in the vertical or horizontal direction, such as the elbow joint of the person is provided.
  • first wire 131 is connected to the joint module 120, and the other side of the first wire 131 is connected to the first wire driving module 140.
  • second wire 132 is connected to the joint module 120, and the other side of the second wire 132 is connected to the joint module 120.
  • first wire drive module 140 may pull the first wire 131 to rotate the joint module 120 in a clockwise direction
  • second wire drive module 150 may pull the second wire 132.
  • the joint module 120 is rotated counterclockwise.
  • the second wire driving module 150 releases the second wire 132.
  • Enable articulation module 120 to rotate clockwise.
  • the first wire drive module 140 releases the first wire 131.
  • the articulation module 120 allows it to rotate counterclockwise.
  • any one of the first wire 131 and the second wire 132 is a joint module.
  • Pull 120 in a clockwise or counterclockwise direction to rotate it in that direction.
  • the first wire driving module 140 may include a first driving motor 141 and a first pulley 142.
  • the other side of the first wire 131 is wound around the first pulley 142.
  • the first pulley 142 is rotated in the forward and reverse direction by the rotational force of the first drive motor 141, the first wire 131 is wound around the first pulley 142, the first wire 131 is pulled, The first wire 131 is released from the first pulley 142.
  • the second wire driving module 150 may include a second driving motor 151 and a second pulley 152.
  • the other side of the second wire 132 is wound around the second pulley 152.
  • the second pulley 152 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the second drive motor 151, so that the second wire 132 is wound around the second pulley 152 to pull the second wire 132, The second wire 132 is released from the second pulley 152.
  • the main frame 110 may include a first support frame 111 and a second support frame 112.
  • the first support frame 111 supports the first pulley 142 and the second pulley 152 rotatably in the longitudinal direction of the robot joint apparatus 100 according to the present invention.
  • the first support frame 111 is provided in a pair spaced apart from each other, and the first pulley 142 and the second pulley 152 are rotatably installed therebetween.
  • first driving motor 141 and the second driving motor 151 on opposite sides of the first pulley 142 and the second pulley 152 with any one of the pair of first supporting frames 111 interposed therebetween. Is installed, for example to be provided to rotate the first pulley 142 and the second pulley 152, respectively.
  • the second support frame 112 extends in the longitudinal direction from opposite surfaces of the first pulley 142 and the second pulley 152 of the first support frame 111 to rotatably support the articulation module 120.
  • the second support frame 112 is connected to one of the pair of first support frames 111 on the opposite side where the first drive motor 141 and the second drive motor 151 are installed.
  • the first support frame 111 as shown in Figures 2 and 3, the first wire through hole 111a and the second wire through hole 112a may be formed.
  • the first wire 131 from the first pulley 142 passes through the first wire through hole 111a and is connected to the joint module 120.
  • a second wire 132 from the second pulley 152 passes through the second wire through hole 112a and is connected to the joint module 120.
  • the joint module 120 may include a first rotary arm 121 and a second rotary arm 122.
  • the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 are rotatable on both sides of the second support frame 112 with the second support frame 112 interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module 120. Is installed.
  • the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 may be axially coupled to each other so as to rotate in synchronization with one rotation of the other.
  • the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 are each independently rotatably installed on the second support frame 112, and are connected through the connecting plate 123 so that any one rotation is different. It can be arranged to be synchronized with one.
  • first wire arm 121 and the second wire arm 122 are respectively connected to the first wire 131 and the second wire 132 to connect the first wire 131 and the second wire 132.
  • 122a are formed to respectively fasten the first wire 131 and the second wire 132.
  • the first pulley 142 and the second pulley 152 according to the second embodiment of the present invention, as shown in Figure 4, the rotation axis direction of the joint module 120 to the first support frame 111
  • the first wire 131 from the first pulley 142 is located in the direction of the intersection of the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122, that is, the first rotation in FIG.
  • the second wire 132 connected to the arm 121 and the second pulley 152 is positioned in the direction in which the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 intersect each other, that is, FIG. It is connected to the second rotary arm 122 at 4.
  • the main frame 110 may include a partition frame 115 disposed between the first pulley 142 and the second pulley 152.
  • the partition frame 115 spatially separates the first pulley 142 and the second pulley 152 between the pair of first support frames 111.
  • the first pulley 142 and the second pulley 152 has a configuration connected to the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 in the direction intersecting, respectively, the partition frame 115 is formed with a first partition wall through hole 115a and a second partition wall through hole 115b through which the first wire 131 and the second wire 132 pass, respectively.
  • the first wire 131 passes through the first barrier wall 115a of the barrier rib frame 115 and the first wire passage hole of the first support frame 111 in a state in which the first wire 131 is wound around the first pulley 142. It is connected to the first wire coupling portion 121a of the first rotary arm 121 through 111a.
  • the second partition wall through hole 115b of the partition frame 115 and the second wire through hole 112a of the first support frame 111 are formed. ) Is connected to the second wire coupling portion 122a of the second rotary arm 122.
  • the robot joint apparatus 100 guides the movement path of the first borden cable 161 and the second wire 132 to guide the movement path of the first wire 131.
  • the second boron cable 162 may be included.
  • the first borden cable 161 is installed in at least one region between the first pulley 142 and the first wire through hole 111a, and the first wire 131 is inserted into the first wire 131. Guide your travel path.
  • the first Borden cable 161 is installed between the first wire through hole 111 a and the first partition wall through hole 115 a to guide the movement path of the first wire 131.
  • the second borden cable 162 is installed in at least one region between the second pulley 152 and the second wire through hole 112a, and the second wire 132 is inserted into the second wire 132. Guide your travel path.
  • the second borden cable 162 is installed between the second wire through hole 112a and the second partition wall through hole 115b to guide the movement path of the second wire 132.
  • the first rotary arm is a short copper wire without any additional configuration of the pulley.
  • the joint structure is simplified and provides an advantage of easy maintenance.
  • the robot joint apparatus 100 includes a first guide pulley 171 and a second guide pulley 172 as shown in FIGS. 2, 4, and 5. can do.
  • the first guide pulley 171 is installed between the first rotary arm 121 and the second support frame 112 to be rotatable independently of the rotation of the first rotary arm 121.
  • the second guide pulley 172 is installed between the second rotary arm 122 and the second support frame 112 to be rotatable independently of the rotation of the second rotary arm 122.
  • the second wire 132 is the axis of rotation of the joint module 120 It comes in contact with the structure forming the. At this time, the second wire 132 between the second wire through hole 112a and the second wire engaging portion 122a of the second rotary arm 122 is caught by the second guide pulley 172, and As the second guide pulley 172 rotates and guides the movement of the second wire 132 independently, the movement of the second wire 132 is possible without friction with other structures.
  • the first wire 131 is in contact with the structure forming the rotation axis of the joint module 120.
  • the first wire 131 between the first wire through hole 111a and the first wire engaging portion 121a of the first rotary arm 121 is placed on the first guide pulley 171, Since the first guide pulley 171 rotates and guides the movement of the first wire 131 independently, the first wire 131 can be moved without friction with other structures.
  • the robot joint apparatus 300 includes a main frame 310, a first wire 331, a second wire 332, and a first wire.
  • the wire driving module 340 and the second wire driving module 350 is included.
  • the joint module 320 is rotatably installed on the main frame 310.
  • the joint module 320 according to the third embodiment of the present invention is an example in which the main frame 310 is rotatably installed in the longitudinal direction of the robot joint. That is, when taking the wrist joint of a person as an example, it is provided to be rotatable in a torsional motion form.
  • first wire 331 is connected to the joint module 320, and the other side of the first wire 331 is connected to the first wire driving module 340.
  • second wire 332 is connected to the joint module 320, and the other side of the second wire 332 is connected to the joint module 320.
  • first wire driving module 340 by pulling the first wire 331 may rotate the joint module 320 in the clockwise direction
  • second wire driving module 350 by pulling the second wire 332 The joint module 320 is rotated counterclockwise.
  • any one of the first wire 331 and the second wire 332 is a joint module.
  • Pull 320 in a clockwise or counterclockwise direction to rotate in the corresponding direction.
  • the first wire driving module 340 may include a first driving motor 341 and a first pulley 342.
  • the other side of the first wire 331 is wound around the first pulley 342.
  • the first pulley 342 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the first driving motor 341, and the first wire 331 is wound around the first pulley 342 to pull the first wire 331, or The first wire 331 is released from the first pulley 342.
  • the second wire driving module 350 may include a second driving motor 351 and a second pulley 352.
  • the other side of the second wire 332 is wound on the second pulley 352.
  • the second pulley 352 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the second driving motor 351, so that the second wire 332 is wound around the second pulley 352 to pull the second wire 332, The second wire 332 is released from the second pulley 352.
  • the main frame 310 includes a pair of the first support frame 311, the first pulley 342 and the second pulley 352 is a robot joint apparatus 300 For example, it is installed between the pair of first support frames 311 of the main frame 310 to be rotatable in the longitudinal direction of the main frame 310.
  • the joint module 320 may include a torsion shaft module 321 and a torsion plate 322.
  • the torsion shaft module 321 is rotatably installed along the longitudinal direction of the robot joint apparatus 300 between the first pulley 342 and the second pulley 352.
  • the torsion plate 322 is connected to the torsion shaft module 321 and axially rotates in synchronization with the rotation of the torsion shaft module 321, whereby the joint motion of the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention. That is, torsional motion.
  • connection portion 321a for connecting the first wire 331 and the second wire 332 is provided outside the direction.
  • connection part 321a may be formed in the connection holes 321b and 321c to which the first wire 331 and the second wire 332 are respectively connected.
  • the first wire 331 and the second wire 332 is connected to the position to rotate the torsion shaft module 321 in the opposite direction when moving the connecting portion of the torsion shaft module 321, respectively. That is, as shown in FIG. 8, the first wire 331 and the second wire 332 are connected by being connected to the same angle at the outer diameter of the torsion shaft module 321 or to different positions within a 180 degree range. The torsion shaft module 321 is rotated in different directions when pulling.
  • the joint structure is formed by forming a joint structure using a tension combination of two pairs of the first wire 331 and the second wire 332 It is possible to generate the, it is possible to adjust the structural joint stiffness from the tension applied to the joint module (320).
  • the first wire driving module 340 and the second wire driving module 350 may initially adjust the stiffness of the joint by the tension of pulling the joint module 320, and during the joint movement, the first wire ( The tension of the wire on the pulley side of the 331 and the second wire 332 can be adjusted through the control of the corresponding drive module, thereby making it possible to adjust the structural rigidity.
  • the position control performance of the joint is improved compared to the conventional joint system using the pulley, thereby enabling precise control.
  • the modular robot joint system 1 includes a first robot joint apparatus 100, a second robot joint apparatus 300, and a connection frame.
  • the link frame 500 connects the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the robot joint.
  • the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 may be configured of the above-described robot joint apparatus (100,300). That is, the robot joint apparatus 100, 300 according to the present invention is modularized, and the link frame 500 interconnects the two robot joint apparatuses 100, 300, thereby providing a modular robot joint system 1 having a plurality of joint structures. Can be made.
  • the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment and the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment are connected by a link frame 500, and one side of the robot joint apparatus 100 is connected.
  • a modular robot joint system 1 having a joint structure rotating about an axis intersecting the longitudinal direction and having a joint structure on which the other side is torsionally moved is implemented.
  • the first robot joint apparatus 100, the first driving motor and the second driving motor constituting the second robot joint apparatus 300 are formed by the link frame 500 when connected by the link frame 500. In the spaced space between the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 to be.
  • the first drive motor and the second drive motor constituting the first robot joint apparatus 100, the first drive motor and the second drive motor constituting the second robot joint apparatus 300, that is, four drive motors. Is arranged to be located in four directions with respect to the cross section, it is possible to minimize the space in the link frame 500.
  • FIG. 10A illustrates a robot joint device 100 according to a second embodiment and a robot joint device 300 according to a third embodiment connected by a link frame 500 as shown in FIG. 9.
  • FIG. 10B illustrates an example in which the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment is disposed on both sides of the link frame 500, respectively.
  • FIG. 11A shows a second embodiment of the modular robot joint system 1 shown in FIG. 9.
  • 11 shows a configuration in which the robot joint devices 100 are directly connected
  • FIG. 11 (b) shows the relationship between the robot joint devices 300 according to the third embodiment in the modular robot joint system 1 shown in FIG. 9. Shows the configuration of direct connection.
  • the modular robot joint system like the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention, has a module that rotates in a direction intersecting the longitudinal direction of the robot joint with the axis, and Like the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment, the joint is modularized into a module that rotates in the longitudinal direction, and the two modules are connected through the link frame 500, but selectively on both sides of the link frame 500.
  • various articulated structures can be realized through selection and replacement of modules.
  • partition wall frame 115a first partition wall passing hole
  • first wire coupling portion 122 second rotation arm
  • first guide pulley 172 second guide pulley
  • the present invention is applicable throughout the manufacturing industry, and can be applied to service sites, disaster relief, and the like.

Abstract

The present invention relates to a robot joint apparatus utilizing wires and a modular robot joint system utilizing wires. The robot joint apparatus according to the present invention comprises: a main frame; a joint module rotatably disposed on the main frame to move a joint; first and second wires each having one end connected to the joint module; a first wire driving module connected to the other end of the first wire to pull on same so that the joint module rotates clockwise; and a second wire driving module connected to the other end of the second wire to pull on same so that the joint module rotates counterclockwise, wherein the first and second wire driving modules pull on the first and second wires, respectively, to control the rigidity of the joint movements of the joint module by means of the tension created by the first and second wires, and corresponding to the first and second wire driving modules driving in the opposite directions, the joint module moves a joint in the clockwise or counterclockwise direction due to the pulling power of any one from among the first wire and second wire. Accordingly, a movement in the joint can be generated by structuring a joint by means of a combination of tensions of two strands of wire, comprising the first wire and second wire forming a pair, and the tension applied to the joint module allows the structural joint rigidity to be controlled.

Description

와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템Robot joint device using wire and modular robot joint system using wire
본 발명은 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 쌍의 와이어를 이용하여 로봇의 관절 운동을 구현하고, 와이어의 장력을 통해 강성을 조절하며, 모듈 형태로 로봇 관절의 제작이 가능한 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a robot joint device using a wire and a modular robot joint system using a wire, and more particularly, to implement a joint motion of the robot using a pair of wires, and to adjust the rigidity through the tension of the wire In addition, the present invention relates to a robot joint apparatus using a wire that can manufacture a robot joint in a modular form, and a modular robot joint system using a wire.
로봇은 제조 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있으며 점차 서비스 영역에까지 그 이용 범위가 확대되고 있다. 특히, 제조 산업 현장과 서비스 현장에서 로봇이 사용되면서 로봇의 구동 범위와 인간의 활동영역이 중첩되어 이 중첩된 영역에서 로봇의 구동에 대한 안전이 또한 중요시되고 있다.Robots are used throughout the manufacturing industry and are increasingly being used in service areas. In particular, as robots are used in manufacturing and service sites, robot driving ranges and human activity areas overlap, and safety of robots in these overlapping areas is also important.
따라서, 인간과 로봇의 중첩된 활동 영역에서의 충돌에 의한 피해를 최소화하기 위한 다양한 안전 로봇 기술이 개발되고 있으며, 그 예가 가변 강성 로봇 관절 시스템, 즉 로봇 관절의 강성을 제어하는 기술이다.Therefore, various safety robot technologies have been developed for minimizing damage caused by collisions in the overlapping activity areas of humans and robots. An example of this is a variable rigid robot joint system, that is, a technology for controlling the rigidity of the robot joint.
한편, 로봇은 정밀도가 높은 기계류에 속하긴 하나 관절부의 마찰력과 같은 비선형적 특징으로 인해 마이크로급의 초정밀도를 갖는 구조의 구현은 어려움이 있어, 고가의 초정밀 스테이지 장치나 직접 구동 모터를 이용한 정밀 제어 시스템이 그 역할을 대신하고 있는 실정이다. 따라서, 단일 로봇으로서 초정밀도 구현이 가능하며 동시에 여러 작업이 가능할 수 있다면 해당 로봇의 활용도는 그 만큼 높아질 것이다.On the other hand, although the robot belongs to high precision machinery, it is difficult to implement a micro-scale super precision structure due to nonlinear characteristics such as frictional force of the joints, and thus, a precision control system using an expensive ultra-precision stage device or a direct drive motor This situation is taking over. Therefore, if a single robot can be implemented with high precision and multiple tasks can be performed at the same time, the utilization of the robot will be increased.
일반적인 로봇 관절 구동 기술의 경우, 구동 모터가 관절에 직접 연결되어 구동되거나, 도르래(Pulley)를 감긴 와이어를 관절에 연결시켜 관절을 구동하는 방식이 널리 사용되고 있다. 한국등록특허 제10-1257379호에 개시된 관절구동장치는 도르래를 이용한 관절 구동의 일 예를 개시하고 있다.In the case of a general robot joint driving technology, a method of driving a joint by driving a motor directly connected to a joint or connecting a wire wound with a pulley to a joint is widely used. The joint driving device disclosed in Korean Patent No. 10-1257379 discloses an example of joint driving using a pulley.
일반적으로 와이어 연결을 통해 구동하는 로봇 관절은 링크부를 가볍게 설계할 수 있고 다양한 위치에 관절 구조를 배치시킬 수 있어 설계적인 관점에서 장점을 가지고 있다.In general, a robot joint driven through a wire connection has a merit in terms of design because it can lightly design a link part and arrange joint structures at various positions.
그러나, 기존의 와이어를 이용하는 로봇 관절의 경우, 관절이 도르래를 돌면서 구동시키는 구조로 되어 있어서 조인트 강성이 와이어의 탄성에 의해 낮은 수준으로 떨어지며, 다른 방법으로 강성을 바꿀 수 있는 여지가 없는 단점이 있다.However, in the case of a robot joint using a conventional wire, the joint is configured to drive the pulley by rotating the joint stiffness to a low level due to the elasticity of the wire, there is a disadvantage that there is no room to change the rigidity in other ways .
이와 같은 낮은 조인트 강성은 기계적 정밀도에 악영향을 줄 뿐만 아니라 제어기의 성능 또한 떨어뜨리는 원인으로 작용한다. 또한, 기존의 와이어를 이용한 로봇 관절의 경우, 구동 모터와 관절 구조의 위치를 다르게 배치하면서 그 연결 구조를 쉽게 바꿀 수 없고 복잡한 연결 구조와 관절을 제어하기 위한 복잡한 제어 기법이 요구되는 단점이 있고, 이는 유지보수의 어려움을 야기시키는 원인으로 작용하게 된다.This low joint stiffness not only adversely affects mechanical precision, but also causes the performance of the controller to degrade. In addition, in the case of the robot joint using a conventional wire, the position of the drive motor and the joint structure is different, the connection structure can not be easily changed, there is a disadvantage that a complex control scheme for controlling the complex connection structure and joints, This acts as a cause of maintenance difficulty.
그러나, 구동 모터가 관절에 직접 연결된 보통의 로봇 관절 시스템의 경우, 구조상 정밀도에서 손해를 보게 되는 반면, 와이어로 구동되는 출력 관절은 기어나 여타 마찰에 의한 방해가 거의 없으므로 제어의 정밀도가 센서의 분해능 수준까지 높아질 수 있다는 점에서, 와이어를 이용한 로봇 관절이 같는 상술한 단점이 보완되는 경우, 다른 방식의 로봇 관절보다 우수한 성능을 나타낼 수 있을 것이다.However, in the case of a normal robotic joint system in which the drive motor is directly connected to the joint, the structural accuracy is detrimental, while the output joint driven by the wire has little interference with gears or other friction, so the accuracy of the control is determined by the resolution of the sensor. If the above-mentioned disadvantages of the same robot joints using wires are compensated for in that they can be raised to a level, they may exhibit better performance than other types of robot joints.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한 쌍의 와이어를 이용하여 로봇의 관절 운동을 구현하고, 와이어의 장력을 통해 강성을 조절하며, 모듈 형태로 로봇 관절의 제작이 가능한 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to implement a joint motion of the robot using a pair of wires, to adjust the rigidity through the tension of the wire, the production of robot joints in the form of a module It is an object of the present invention to provide a robotic joint apparatus using wires and a modular robotic joint system using wires.
상기 목적은 본 발명에 따라, 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과, 일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와, 상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과, 상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈을 포함하고; 상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며; 상기 제1 와어어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치에 의해서 달성된다.According to the present invention, the main frame, a joint module rotatably installed in the main frame and joint motion, one side and the first wire and the second wire connected to the joint module, respectively, the first wire A first wire driving module connected to the other side of the wire and pulling the first wire so that the joint module rotates in a clockwise direction; and a second wire connected to the other side of the second wire so that the joint module rotates in a counterclockwise direction A first wire drive module for pulling a; The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire. To; The joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. It is achieved by a robot joint device using a wire, characterized in that the joint movement.
여기서, 상기 제1 와이어 구동 모듈은 회전력을 발생하는 제1 구동 모터와, 상기 제1 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제1 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제1 와이어를 당기거나 푸는 제1 풀리를 포함하며; 상기 제2 와이어 구동 모듈은 회전력을 발생하는 제2 구동 모터와, 상기 제2 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제2 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제2 와이어를 당기거나 푸는 제2 풀리를 포함할 수 있다.Here, the first wire driving module is a first driving motor for generating a rotational force, and the other side of the first wire is wound in a forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first drive motor to pull the first wire or The unwind comprises a first pulley; The second wire drive module is a second drive motor for generating a rotational force, and the other side of the second wire is wound in the forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second drive motor to pull or unwind the second wire It can include two pulleys.
그리고, 상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the joint module may be rotatably installed in an axis with respect to the main frame in a direction crossing the longitudinal direction of the robot joint.
또한, 상기 메인 프레임은 일측에 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리를 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지하는 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임의 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리의 반대측 표면으로부터 상기 길이 방향으로 연장되어 상기 관절 모듈을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지 프레임을 포함하며; 상기 제1 지지 프레임에는 상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제1 와이어가 통과하는 제1 와이어 통과공과, 상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제2 와이어가 통과하는 제2 와이어 통과공이 형성될 수 있다.The main frame may include a first support frame rotatably supporting the first pulley and the second pulley on the one side in the longitudinal direction, and the first pulley and the second pulley of the first support frame. A second support frame extending in the longitudinal direction from an opposite surface of the support frame to rotatably support the articulation module; The first support frame has a first wire through hole through which the first wire passes so that the first wire from the first pulley can be connected to the joint module, and the second wire from the second pulley is connected to the joint. A second wire through hole through which the second wire passes may be formed to be connectable to the module.
그리고, 상기 제1 풀리와 상기 제1 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제1 와이어가 삽입된 상태로 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하는 제1 보든 케이블과; 상기 제2 풀리와 상기 제2 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제2 와이어가 삽입된 상태로 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내하는 제2 보든 케이블을 더 포함할 수 있다.A first borden cable installed in at least one region between the first pulley and the first wire through hole to guide the movement path of the first wire with the first wire inserted therein; The cable may further include a second borden cable installed in at least one region between the second pulley and the second wire through hole to guide the movement path of the second wire with the second wire inserted therein.
또한, 상기 관절 모듈은 상기 관절 모듈의 회전축 방향으로 상기 제2 지지 프레임을 사이에 두고 상기 제2 지지 프레임의 양측에 각각 회전 가능하게 설치되되 상호 동기되어 회전 가능하게 설치되는 제1 회전암과 제2 회전암을 포함하고; 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 제1 지지 프레임에 상기 관절 모듈의 회전축 방향을 따라 설치되며; 상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 어느 하나에 연결되고, 상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 다른 하나에 연결될 수 있다.The joint module may include a first rotation arm and a first rotation arm which are rotatably installed on both sides of the second support frame with the second support frame interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module. 2 rotating arms; The first pulley and the second pulley are installed in the first support frame along a rotation axis direction of the joint module; The first wire from the first pulley is connected to any one of the first rotational arm and the second rotational arm in an intersecting direction, and the second wire from the second pulley is the first rotation. It may be connected to the other one of the arm and the second rotary arm located in the cross direction.
그리고, 상기 메인 프레임은 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에 배치되고, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 각각 통과하는 제1 격벽 통과공 및 제2 격벽 통과공이 형성된 격벽 프레임을 더 포함하며; 상기 제1 폴리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 격벽 통과공, 상기 제1 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 어느 하나와 연결되고; 상기 제2 폴리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제2 격벽 통과공, 상기 제2 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 다른 하나와 연결될 수 있다.The main frame further includes a partition frame disposed between the first pulley and the second pulley and having first and second barrier walls through which the first wire and the second wire pass, respectively. To; The first wire from the first poly is connected to one of the first rotary arm and the second rotary arm through the first partition wall through hole and the first wire through hole; The second wire from the second poly may be connected to the other of the first rotary arm and the second rotary arm through the second partition wall through hole and the second wire through hole.
또한, 상기 제1 보든 케이블은 상기 제1 와이어 통과공과 상기 제1 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하며; 상기 제2 보든 케이블은 상기 제2 와이어 통과공과 상기 제2 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내할 수 있다.In addition, the first borden cable is installed between the first wire through hole and the first partition wall through hole to guide the movement path of the first wire; The second borden cable may be installed between the second wire through hole and the second partition wall through hole to guide the movement path of the second wire.
그리고, 상기 제1 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제1 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제1 가이드 도르래와, 상기 제2 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제2 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제2 가이드 도르래를 더 포함하며; 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제1 와이어가 상기 제1 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제1 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제1 와이어의 이동 경로가 안내되고, 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제2 와이어가 상기 제2 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제2 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제2 와이어의 이동 경로가 안내할 수 있다.And a first guide pulley installed between the first rotary arm and the second support frame to be rotatable independently of the rotation of the first rotary arm, and rotatably independent of the rotation of the second rotary arm. A second guide pulley installed between a second rotary arm and the second support frame; When the joint module rotates more than a predetermined angle in the counterclockwise direction, the first wire is guided by the independent rotation of the first guide pulley over the first guide pulley to guide the movement path of the first wire, and the joint module When the clockwise rotation is a predetermined angle or more, the movement path of the second wire may be guided by the independent rotation of the second guide pulley over the second guide pulley.
여기서, 상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.Here, the joint module may be installed to be rotatable about the main frame in the longitudinal direction of the robot joint.
그리고, 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되고; 상기 관절 모듈은 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에서 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되는 토션축 모듈과, 상기 토션축 모듈에 연결되어 축회전하는 토션 플레이트를 포함하며; 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 상기 토션축 모듈의 반경 방향 외측에 각각 연결되되, 각각 당기는 방향으로 이동할 때 상기 토션축 모듈을 서로 반대 방향으로 회전시키는 위치에 연결될 수 있다.The first pulley and the second pulley are installed on the main frame to be rotatable about the longitudinal direction; The articulation module includes a torsion shaft module installed on the main frame to be rotatable in the longitudinal direction between the first pulley and the second pulley, and a torsion plate connected to the torsion shaft module to rotate. ; The first wire and the second wire may be connected to the radially outer side of the torsion shaft module, respectively, and may be connected to positions for rotating the torsion shaft module in opposite directions when moving in the pulling direction.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 제1 로봇 관절 장치와, 제2 로봇 관절 장치와, 상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치를 로봇 관절의 길이 방향을 따라 상호 이격된 상태로 연결하는 링크 프레임을 포함하며; 상기 제1 로봇 관절 장치 및 상기 제2 로봇 관절 장치는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과, 일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와, 상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과, 상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈을 포함하고; 상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며; 상기 제1 와어어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템에 의해서도 달성된다.On the other hand, the above object according to another embodiment of the present invention, the first robot joint device, the second robot joint device, the first robot joint device and the second robot joint device mutually along the longitudinal direction of the robot joint A link frame connecting in a spaced state; The first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus include a main frame, a joint module rotatably installed on the main frame, and a first wire and a second wire connected to one side of the joint module. And a first wire driving module connected to the other side of the first wire to pull the first wire so that the joint module rotates in a clockwise direction, and connected to the other side of the second wire so that the joint module is counterclockwise. A first wire drive module for pulling said second wire to rotate; The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire. To; The joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. It is also achieved by a modular robotic joint system using wires characterized by articulation.
여기서, 상기 제1 와이어 구동 모듈은 회전력을 발생하는 제1 구동 모터와, 상기 제1 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제1 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제1 와이어를 당기거나 푸는 제1 풀리를 포함하며; 상기 제2 와이어 구동 모듈은 회전력을 발생하는 제2 구동 모터와, 상기 제2 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제2 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제2 와이어를 당기거나 푸는 제2 풀리를 포함할 수 있다.Here, the first wire driving module is a first driving motor for generating a rotational force, and the other side of the first wire is wound in a forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first drive motor to pull the first wire or The unwind comprises a first pulley; The second wire drive module is a second drive motor for generating a rotational force, and the other side of the second wire is wound in the forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second drive motor to pull or unwind the second wire It can include two pulleys.
그리고, 상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치의 상기 제1 구동 모터 및 상기 제2 구동 모터는 상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치 사이의 이격 공간에 위치하도록 상기 메인 프레임에 설치될 수 있다.In addition, the first driving motor and the second driving motor of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be located in a space between the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus. Can be installed on the frame.
여기서, 상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치 중 적어도 하나의 상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 하는 회전 가능하게 설치될 수 있다.Here, the at least one joint module of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be rotatably installed with respect to the main frame as the axis intersecting the longitudinal direction of the robot joint.
또한, 상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치 중 적어도 하나의 상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절이 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the at least one joint module of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be installed so that the robot joint is rotatable in the longitudinal direction with respect to the main frame.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면 한 쌍을 이루는 두 가닥의 제1 와이어와 제2 와이어의 장력 조합을 이용하여 관절 구조를 형성하여 관절의 움직임을 생성해 낼 수 있으며, 관절 모듈에 가해지는 장력으로부터 구조적 관절 강성의 조절이 가능하게 된다.According to the configuration as described above, according to the present invention can form a joint structure by using a combination of the tension of the two pairs of the first wire and the second wire to generate a joint movement, and applied to the joint module It is possible to adjust the structural joint stiffness from the losing tension.
또한, 제1 와이어 구동 모듈과 제2 와이어 구동 모듈의 텐던 구동을 사용함으로써, 관절의 위치 제어 성능이 기존의 도르래를 이용한 관절 시스템이나 모터 직결형 관절 시스템에 비해 향상되어 정밀한 제어가 가능하게 된다.In addition, by using tendon driving of the first wire driving module and the second wire driving module, the position control performance of the joint is improved as compared with the conventional pulley joint system or the motor direct joint system, thereby enabling precise control.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 관절 장치의 구성을 나타낸 도면이고,1 is a view showing the configuration of a robot joint apparatus according to a first embodiment of the present invention,
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치를 설명하기 위한 도면이고,2 to 5 are diagrams for explaining the robot joint apparatus according to a second embodiment of the present invention,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치를 설명하기 위한 도면이고,6 to 8 are views for explaining a robot joint apparatus according to a third embodiment of the present invention,
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 모듈형 로봇 관절 시스템의 예들을 나타낸 도면이다.9 to 11 show examples of the modular robotic joint system according to the present invention.
본 발명은 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 와이어를 이용한 로봇 관절 장치는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과, 일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와, 상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과, 상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈을 포함하고; 상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며; 상기 제1 와어어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a robot joint apparatus using a wire and a modular robot joint system using a wire. Robot joint device using a wire according to the present invention is a main frame, a joint module rotatably installed in the main frame and joint movement, the first wire and the second wire is connected to one side of the joint module, respectively, A first wire driving module connected to the other side of the first wire and pulling the first wire to rotate the joint module clockwise; and connected to the other side of the second wire to rotate the joint module counterclockwise; A first wire drive module for pulling a second wire; The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire. To; The joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. Characterized in that the joint movement.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail embodiments according to the present invention.
제1 First 실시예Example
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 관절 장치(10)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇 관절 장치(10)는 메인 프레임(11), 관절 모듈(12), 제1 와이어(13a), 제2 와이어(13b), 제1 와이어 구동 모듈(14) 및 제2 와이어 구동 모듈(15)을 포함한다.1 is a view showing the configuration of the robot joint apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the robot joint apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention may include a main frame 11, a joint module 12, a first wire 13a, a second wire 13b, The first wire drive module 14 and the second wire drive module 15 are included.
관절 모듈(12)은 메인 프레임(11)에 회전 가능하게 설치된다. 관절 구조에서 관절 모듈(12)은 제1 와이어 구동 모듈(14)과 제2 와이어 구동 모듈(15)의 구동에 따라 메인 프레임(11)에 대해 상대적으로 관절 운동을 하는 구조를 갖게 된다.The joint module 12 is rotatably installed in the main frame 11. In the joint structure, the joint module 12 has a structure of performing joint motion relative to the main frame 11 according to the driving of the first wire driving module 14 and the second wire driving module 15.
제1 와이어(13a)의 일측은 관절 모듈(12)에 연결되고, 제1 와이어(13a)의 타측은 제1 와이어 구동 모듈(14)에 연결된다. 마찬가지로 제2 와이어(13b)의 일측은 관절 모듈(12)에 연결되고, 제2 와이어(13b)의 타측은 관절 모듈(12)에 연결된다.One side of the first wire 13a is connected to the joint module 12, and the other side of the first wire 13a is connected to the first wire driving module 14. Similarly, one side of the second wire 13b is connected to the joint module 12, and the other side of the second wire 13b is connected to the joint module 12.
여기서, 제1 와이어 구동 모듈(14)을 제1 와이어(13a)를 당겨(A1 방향) 관절 모듈(12)을 시계 방향(A 방향)으로 회전시킬 수 있으며, 제2 와이어 구동 모듈(15)은 제2 와이어(13b)를 당겨(B2 방향) 관절 모듈(12)을 반시계 방향(B 방향)으로 회전시키게 된다.Here, the first wire drive module 14 may be pulled by the first wire 13a (A1 direction) to rotate the joint module 12 in a clockwise direction (A direction), and the second wire drive module 15 may be The second wire 13b is pulled (B2 direction) to rotate the joint module 12 in the counterclockwise direction (B direction).
이 때, 제1 와이어 구동 모듈(14)이 제1 와이어(13a)를 당겨 관절 모듈(12)을 시계 방향으로 회전시킬 때, 제2 와이어 구동 모듈(15)은 제2 와이어(13b)를 풀어(A2 방향) 관절 모듈(12)이 시계 방향으로 회전할 수 있게 한다. 마찬가지로, 제2 와이어 구동 모듈(15)이 제2 와이어(13b)를 당겨 관절 모듈(12)을 반시계 방향으로 회전시킬 때, 제1 와이어 구동 모듈(14)은 제1 와이어(13a)를 풀어(B1 방향) 관절 모듈(12)이 반시계 방향으로 회전할 수 있게 한다.At this time, when the first wire drive module 14 pulls the first wire 13a to rotate the joint module 12 clockwise, the second wire drive module 15 releases the second wire 13b. (A2 direction) Allows the articulation module 12 to rotate clockwise. Similarly, when the second wire drive module 15 pulls the second wire 13b to rotate the joint module 12 counterclockwise, the first wire drive module 14 releases the first wire 13a. (B1 direction) Allows the articulation module 12 to rotate counterclockwise.
즉, 제1 와이어 구동 모듈(14)과 제2 와이어 구동 모듈(15)의 회전이 서로 반대 방향으로 구동되고, 이 때 제1 와이어(13a)와 제2 와이어(13b) 중 어느 하나가 관절 모듈(12)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 당겨 해당 방향으로 회전시키게 된다.That is, the rotation of the first wire drive module 14 and the second wire drive module 15 is driven in the opposite direction, wherein at least one of the first wire 13a and the second wire 13b is a joint module. Pull (12) clockwise or counterclockwise to rotate in that direction.
상기와 같은 구성에 따라, 한 쌍을 이루는 두 가닥의 제1 와이어(13a)와 제2 와이어(13b)의 장력 조합을 이용하여 관절 구조를 형성하여 관절의 움직임을 생성해 낼 수 있으며, 관절 모듈(12)에 가해지는 장력으로부터 구조적 관절 강성의 조절이 가능하게 된다.According to the configuration as described above, by using a combination of the tension of the pair of two wires of the first wire 13a and the second wire 13b to form a joint structure to generate the movement of the joint, the joint module From the tension applied to (12), the structural joint stiffness can be adjusted.
즉, 제1 와이어 구동 모듈(14)과 제2 와이어 구동 모듈(15)이 초기에 관절 모듈(12)을 당기는 장력에 의해 관절의 초기 강성의 조절이 가능하게 되며, 관절 운동 중에는 제1 와이어(13a)와 제2 와이어(13b) 중 풀리는 측의 와이어의 장력을 해당 구동 모듈의 제어를 통해 조절하여 구조적 강성의 조절이 가능하게 된다.That is, the initial stiffness of the joint can be adjusted by the tension in which the first wire driving module 14 and the second wire driving module 15 initially pull the joint module 12, and during the joint movement, the first wire ( Of the 13a) and the second wire 13b, the tension of the wire on the pulley side is adjusted through the control of the corresponding drive module, thereby making it possible to adjust the structural rigidity.
또한, 제1 와이어 구동 모듈(14)과 제2 와이어 구동 모듈(15)의 텐던 구동을 사용함으로써, 관절의 위치 제어 성능이 기존의 도르래를 이용한 관절 시스템에 비해 향상되어 정밀한 제어가 가능하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 기존의 도르래를 이용한 관절 시스템의 경우 와이어의 강성에 의해 미세조정이 어려워 큰 힘을 지지하기에는 적합하지 않았으나, 본 발명에 따른 로봇 관절 장치(10)의 경우 두 개의 와이어의 조합에 의해 이를 해소하게 된다.In addition, by using tendon driving of the first wire drive module 14 and the second wire drive module 15, the position control performance of the joint is improved compared to a conventional joint system using a pulley, thereby enabling precise control. In more detail, in the conventional joint system using a pulley, it is difficult to finely adjust by the rigidity of the wire, so it is not suitable for supporting a large force, but in the case of the robot joint apparatus 10 according to the present invention, a combination of two wires This is solved by.
제2 2nd 실시예Example
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(110), 제1 와이어(131), 제2 와이어(132), 제1 와이어 구동 모듈(140) 및 제2 와이어 구동 모듈(150)을 포함한다.Robot joint device 100 according to a second embodiment of the present invention, as shown in Figures 2 to 5, the main frame 110, the first wire 131, the second wire 132, the first The wire drive module 140 and the second wire drive module 150 are included.
제1 실시예에서와 마찬가지로, 관절 모듈(120)은 메인 프레임(110)에 회전 가능하게 설치된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 관절 모듈(120)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(110)에 대해 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 회전 가능하게 설치되는 것을 예로 한다. 즉, 사람의 팔꿈치 관절과 같이 수직 또는 수평 방향으로 회전하는 관절 운동이 가능하게 마련된다.As in the first embodiment, the articulation module 120 is rotatably installed on the main frame 110. As shown in FIG. 5, the joint module 120 according to the second exemplary embodiment of the present invention is installed to be rotatable about an axis intersecting the longitudinal direction of the robot joint with respect to the main frame 110. do. That is, the joint motion to rotate in the vertical or horizontal direction, such as the elbow joint of the person is provided.
제1 와이어(131)의 일측은 관절 모듈(120)에 연결되고, 제1 와이어(131)의 타측은 제1 와이어 구동 모듈(140)에 연결된다. 마찬가지로 제2 와이어(132)의 일측은 관절 모듈(120)에 연결되고, 제2 와이어(132)의 타측은 관절 모듈(120)에 연결된다. 여기서, 제1 와이어 구동 모듈(140)을 제1 와이어(131)를 당겨 관절 모듈(120)을 시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 제2 와이어 구동 모듈(150)은 제2 와이어(132)를 당겨서 관절 모듈(120)을 반시계 방향으로 회전시키게 된다.One side of the first wire 131 is connected to the joint module 120, and the other side of the first wire 131 is connected to the first wire driving module 140. Similarly, one side of the second wire 132 is connected to the joint module 120, and the other side of the second wire 132 is connected to the joint module 120. Here, the first wire drive module 140 may pull the first wire 131 to rotate the joint module 120 in a clockwise direction, and the second wire drive module 150 may pull the second wire 132. The joint module 120 is rotated counterclockwise.
이 때, 제1 와이어 구동 모듈(140)이 제1 와이어(131)를 당겨 관절 모듈(120)을 시계 방향으로 회전시킬 때, 제2 와이어 구동 모듈(150)은 제2 와이어(132)를 풀어 관절 모듈(120)이 시계 방향으로 회전할 수 있게 한다. 마찬가지로, 제2 와이어 구동 모듈(150)이 제2 와이어(132)를 당겨 관절 모듈(120)을 반시계 방향으로 회전시킬 때, 제1 와이어 구동 모듈(140)은 제1 와이어(131)를 풀어 관절 모듈(120)이 반시계 방향으로 회전할 수 있게 한다.At this time, when the first wire driving module 140 pulls the first wire 131 to rotate the joint module 120 in the clockwise direction, the second wire driving module 150 releases the second wire 132. Enable articulation module 120 to rotate clockwise. Similarly, when the second wire drive module 150 pulls the second wire 132 to rotate the joint module 120 counterclockwise, the first wire drive module 140 releases the first wire 131. The articulation module 120 allows it to rotate counterclockwise.
즉, 제1 와이어 구동 모듈(140)과 제2 와이어 구동 모듈(150)의 회전이 서로 반대 방향으로 구동되고, 이 때 제1 와이어(131)와 제2 와이어(132) 중 어느 하나가 관절 모듈(120)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 당겨 해당 방향으로 회전시키게 된다.That is, the rotation of the first wire driving module 140 and the second wire driving module 150 are driven in opposite directions, and at this time, any one of the first wire 131 and the second wire 132 is a joint module. Pull 120 in a clockwise or counterclockwise direction to rotate it in that direction.
제1 와이어 구동 모듈(140)은 제1 구동 모터(141)와, 제1 풀리(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 풀리(142)에는 제1 와이어(131)의 타측이 권선된다. 그리고, 제1 구동 모터(141)의 회전력에 의해 제1 풀리(142)가 정역 방향으로 회전하여 제1 풀리(142)에 제1 와이어(131)가 감겨져 제1 와이어(131)가 당겨지거나, 제1 풀리(142)로부터 제1 와이어(131)가 풀리게 된다.The first wire driving module 140 may include a first driving motor 141 and a first pulley 142. Here, the other side of the first wire 131 is wound around the first pulley 142. Then, the first pulley 142 is rotated in the forward and reverse direction by the rotational force of the first drive motor 141, the first wire 131 is wound around the first pulley 142, the first wire 131 is pulled, The first wire 131 is released from the first pulley 142.
마찬가지로, 제2 와이어 구동 모듈(150)은 제2 구동 모터(151)와, 제2 풀리(152)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 풀리(152)에는 제2 와이어(132)의 타측이 권선된다. 그리고, 제2 구동 모터(151)의 회전력에 의해 제2 풀리(152)가 정역 방향으로 회전하여 제2 풀리(152)에 제2 와이어(132)가 감겨져 제2 와이어(132)가 당겨지거나, 제2 풀리(152)로부터 제2 와이어(132)가 풀리게 된다.Similarly, the second wire driving module 150 may include a second driving motor 151 and a second pulley 152. Here, the other side of the second wire 132 is wound around the second pulley 152. Then, the second pulley 152 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the second drive motor 151, so that the second wire 132 is wound around the second pulley 152 to pull the second wire 132, The second wire 132 is released from the second pulley 152.
한편, 메인 프레임(110)은 제1 지지 프레임(111)과 제2 지지 프레임(112)을 포함할 수 있다. 제1 지지 프레임(111)은 제1 풀리(142) 및 제2 풀리(152)를 본 발명에 따른 로봇 관절 장치(100)의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지한다. 본 발명에서는 제1 지지 프레임(111)이 상호 이격된 한 쌍으로 마련되고, 그 사이에 제1 풀리(142) 및 제2 풀리(152)가 회전 가능하게 설치되는 것을 예로 한다.Meanwhile, the main frame 110 may include a first support frame 111 and a second support frame 112. The first support frame 111 supports the first pulley 142 and the second pulley 152 rotatably in the longitudinal direction of the robot joint apparatus 100 according to the present invention. In the present invention, it is assumed that the first support frame 111 is provided in a pair spaced apart from each other, and the first pulley 142 and the second pulley 152 are rotatably installed therebetween.
또한, 한 쌍의 제1 지지 프레임(111) 중 어느 하나를 사이에 두고 제1 풀리(142) 및 제2 풀리(152)의 반대측에 제1 구동 모터(141)와 제2 구동 모터(151)가 설치되어, 제1 풀리(142)와 제2 풀리(152)를 각각 회전시키도록 마련되는 것을 예로 한다.In addition, the first driving motor 141 and the second driving motor 151 on opposite sides of the first pulley 142 and the second pulley 152 with any one of the pair of first supporting frames 111 interposed therebetween. Is installed, for example to be provided to rotate the first pulley 142 and the second pulley 152, respectively.
제2 지지 프레임(112)은 제1 지지 프레임(111)의 제1 풀리(142) 및 제2 풀리(152)의 반대측 표면으로부터 길이 방향으로 연장되어 관절 모듈(120)을 회전 가능하게 지지한다. 본 발명에서는 제2 지지 프레임(112)이 한 쌍의 제1 지지 프레임(111) 중 제1 구동 모터(141)와 제2 구동 모터(151)가 설치된 반대측의 하나와 연결되는 것을 예로 한다.The second support frame 112 extends in the longitudinal direction from opposite surfaces of the first pulley 142 and the second pulley 152 of the first support frame 111 to rotatably support the articulation module 120. In the present invention, for example, the second support frame 112 is connected to one of the pair of first support frames 111 on the opposite side where the first drive motor 141 and the second drive motor 151 are installed.
여기서, 제1 지지 프레임(111)에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 와이어 통과공(111a)과 제2 와이어 통과공(112a)이 형성될 수 있다. 제1 와이어 통과공(111a)에는 제1 풀리(142)로부터의 제1 와이어(131)가 통과하여 관절 모듈(120)로 연결된다. 그리고, 제2 와이어 통과공(112a)에는 제2 풀리(152)로부터의 제2 와이어(132)가 통과하여 관절 모듈(120)에 연결된다.Here, the first support frame 111, as shown in Figures 2 and 3, the first wire through hole 111a and the second wire through hole 112a may be formed. The first wire 131 from the first pulley 142 passes through the first wire through hole 111a and is connected to the joint module 120. In addition, a second wire 132 from the second pulley 152 passes through the second wire through hole 112a and is connected to the joint module 120.
한편, 관절 모듈(120)은 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)을 포함할 수 있다. 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)은 관절 모듈(120)의 회전축 방향으로 제2 지지 프레임(112)을 사이에 두고 제2 지지 프레임(112)의 양측에 각각 회전 가능하게 설치된다. 여기서, 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)은 상호 축결합되어 어느 하나의 회전에 다른 하나의 회전에 동기되어 회전하도록 마련될 수 있다. 또는, 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)이 각각 독립적으로 제2 지지 프레임(112)에 회전 가능하게 설치되고, 연결 플레이트(123)를 통해 연결되어 어느 하나의 회전이 다른 하나와 동기되도록 마련될 수 있다.Meanwhile, the joint module 120 may include a first rotary arm 121 and a second rotary arm 122. The first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 are rotatable on both sides of the second support frame 112 with the second support frame 112 interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module 120. Is installed. Here, the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 may be axially coupled to each other so as to rotate in synchronization with one rotation of the other. Alternatively, the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 are each independently rotatably installed on the second support frame 112, and are connected through the connecting plate 123 so that any one rotation is different. It can be arranged to be synchronized with one.
또한, 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122) 각각에는 제1 와이어(131)와 제2 와이어(132)의 연결을 위한 제1 와이어 결합부(121a)와 제2 와이어 결합부(122a)가 각각 형성되어 제1 와이어(131)와 제2 와이어(132)가 각각 체결된다.In addition, the first wire arm 121 and the second wire arm 122 are respectively connected to the first wire 131 and the second wire 132 to connect the first wire 131 and the second wire 132. 122a are formed to respectively fasten the first wire 131 and the second wire 132.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 풀리(142)와 제2 풀리(152)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 지지 프레임(111)에 관절 모듈(120)의 회전축 방향을 따라 설치되는 것을 예로 한다. 이 때, 제1 풀리(142)로부터의 제1 와이어(131)는 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122) 중 교차하는 방향에 위치하는 하나, 즉, 도 4에서는 제1 회전암(121)과 연결되고, 제2 풀리(152)로부터의 제2 와이어(132)는 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122) 중 교차하는 방향에 위치하는 다른 하나, 즉 도 4에서 제2 회전암(122)과 연결된다.On the other hand, the first pulley 142 and the second pulley 152 according to the second embodiment of the present invention, as shown in Figure 4, the rotation axis direction of the joint module 120 to the first support frame 111 For example, to be installed along. At this time, the first wire 131 from the first pulley 142 is located in the direction of the intersection of the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122, that is, the first rotation in FIG. The second wire 132 connected to the arm 121 and the second pulley 152 is positioned in the direction in which the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 intersect each other, that is, FIG. It is connected to the second rotary arm 122 at 4.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 메인 프레임(110)은 제1 풀리(142)와 제2 풀리(152) 사이에 배치되는 격벽 프레임(115)을 포함할 수 있다. 격벽 프레임(115)은 한 쌍의 제1 지지 프레임(111) 사이에서 제1 풀리(142)와 제2 풀리(152)를 공간적으로 분리한다.Here, the main frame 110 according to the second embodiment of the present invention may include a partition frame 115 disposed between the first pulley 142 and the second pulley 152. The partition frame 115 spatially separates the first pulley 142 and the second pulley 152 between the pair of first support frames 111.
이 때, 상기와 같이 제1 풀리(142)와 제2 풀리(152)가 각각 교차하는 방향의 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)에 연결되는 구성을 갖는 바, 격벽 프레임(115)은 제1 와이어(131)와 제2 와이어(132)가 각각 통과하는 제1 격벽 통과공(115a) 및 제2 격벽 통과공(115b)이 형성된다.At this time, as described above, the first pulley 142 and the second pulley 152 has a configuration connected to the first rotary arm 121 and the second rotary arm 122 in the direction intersecting, respectively, the partition frame 115 is formed with a first partition wall through hole 115a and a second partition wall through hole 115b through which the first wire 131 and the second wire 132 pass, respectively.
이를 통해, 제1 와이어(131)는 제1 풀리(142)에 권선된 상태에서 격벽 프레임(115)의 제1 격벽 통과공(115a), 제1 지지 프레임(111)의 제1 와이어 통과공(111a)을 통해 제1 회전암(121)의 제1 와이어 결합부(121a)에 연결된다. 마찬가지로, 제2 와이어(132)는 제1 풀리(142)에 권선된 상태에서 격벽 프레임(115)의 제2 격벽 통과공(115b), 제1 지지 프레임(111)의 제2 와이어 통과공(112a)을 통해 제2 회전암(122)의 제2 와이어 결합부(122a)에 연결된다.As a result, the first wire 131 passes through the first barrier wall 115a of the barrier rib frame 115 and the first wire passage hole of the first support frame 111 in a state in which the first wire 131 is wound around the first pulley 142. It is connected to the first wire coupling portion 121a of the first rotary arm 121 through 111a. Similarly, in the state in which the second wire 132 is wound around the first pulley 142, the second partition wall through hole 115b of the partition frame 115 and the second wire through hole 112a of the first support frame 111 are formed. ) Is connected to the second wire coupling portion 122a of the second rotary arm 122.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)는 제1 와이어(131)의 이동 경로를 안내하는 제1 보든 케이블(161)과, 제2 와이어(132)의 이동 경로를 안내하는 제2 보든 케이블(162)을 포함할 수 있다.On the other hand, the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention guides the movement path of the first borden cable 161 and the second wire 132 to guide the movement path of the first wire 131. The second boron cable 162 may be included.
제1 보든 케이블(161)은 제1 풀리(142)와 제1 와이어 통과공(111a) 사이의 적어도 일 영역에 설치되고, 제1 와이어(131)가 삽입된 상태로 제1 와이어(131)의 이동 경로를 안내한다. 본 발명에서는 제1 보든 케이블(161)이 제1 와이어 통과공(111a)과 제1 격벽 통과공(115a) 사이에 설치되어 제1 와이어(131)의 이동 경로를 안내하는 것을 예로 하고 있다.The first borden cable 161 is installed in at least one region between the first pulley 142 and the first wire through hole 111a, and the first wire 131 is inserted into the first wire 131. Guide your travel path. In the present invention, the first Borden cable 161 is installed between the first wire through hole 111 a and the first partition wall through hole 115 a to guide the movement path of the first wire 131.
제2 보든 케이블(162)은 제2 풀리(152)와 제2 와이어 통과공(112a) 사이의 적어도 일 영역에 설치되고, 제2 와이어(132)가 삽입된 상태로 제2 와이어(132)의 이동 경로를 안내한다. 본 발명에서는 제2 보든 케이블(162)이 제2 와이어 통과공(112a)과 제2 격벽 통과공(115b) 사이에 설치되어 제2 와이어(132)의 이동 경로를 안내하는 것을 예로 하고 있다.The second borden cable 162 is installed in at least one region between the second pulley 152 and the second wire through hole 112a, and the second wire 132 is inserted into the second wire 132. Guide your travel path. In the present invention, the second borden cable 162 is installed between the second wire through hole 112a and the second partition wall through hole 115b to guide the movement path of the second wire 132.
상기와 같은 구성에 따라, 제1 와이어(131) 및 제2 와이어(132)가 권선되는 제1 풀리(142) 및 제2 풀리(152) 외에 다른 도르래의 추가적인 구성없이 짧은 동선으로 제1 회전암(121)과 제2 회전암(122)에 각각 연결됨으로써, 관절 구조가 간소화되고 유지.보수가 용이한 장점을 제공하게 된다.According to the above configuration, in addition to the first pulley 142 and the second pulley 152 on which the first wire 131 and the second wire 132 are wound, the first rotary arm is a short copper wire without any additional configuration of the pulley. By being connected to the 121 and the second rotary arm 122, respectively, the joint structure is simplified and provides an advantage of easy maintenance.
또한, 제1 보든 케이블(161)과 제2 보든 케이블(162)을 이용하여 제1 와이어(131)와 제2 와이어(132)의 경로를 형성함으로써, 기존의 로봇 관절 시스템에서 와이어의 이동 경로를 바꾸기 위해 설치되었던 도르래를 제거할 수 있어, 관절 구조의 간소화와 유지 보수가 용이한 장점을 제공하게 된다.In addition, by forming a path of the first wire 131 and the second wire 132 by using the first borden cable 161 and the second borden cable 162, the movement path of the wire in the existing robot joint system The pulleys that were installed to be replaced can be removed, providing the advantages of simplifying and maintaining joint structure.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)는, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가이드 도르래(171) 및 제2 가이드 도르래(172)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the robot joint apparatus 100 according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a first guide pulley 171 and a second guide pulley 172 as shown in FIGS. 2, 4, and 5. can do.
제1 가이드 도르래(171)는 제1 회전암(121)의 회전에 독립하여 회전 가능하게 제1 회전암(121)과 제2 지지 프레임(112) 사이에 설치된다. 그리고, 제2 가이드 도르래(172)는 제2 회전암(122)의 회전에 독립하여 회전 가능하게 제2 회전암(122)과 제2 지지 프레임(112) 사이에 설치된다.The first guide pulley 171 is installed between the first rotary arm 121 and the second support frame 112 to be rotatable independently of the rotation of the first rotary arm 121. The second guide pulley 172 is installed between the second rotary arm 122 and the second support frame 112 to be rotatable independently of the rotation of the second rotary arm 122.
도 5를 참조하여 제2 가이드 도르래(172)의 구성을 참조하여 설명하면, 관절 모듈(120)이 시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우, 제2 와이어(132)가 관절 모듈(120)의 회전축을 형성하는 구조에 닿게 된다. 이 때, 제2 와이어 통과공(112a)과 제2 회전암(122)의 제2 와이어 결합부(122a) 사이의 제2 와이어(132)가 제2 가이드 도르래(172)에 걸치게 되고, 제2 와이어(132)의 이동을 제2 가이드 도르래(172)가 독립적으로 회전하여 안내하게 됨으로써, 다른 구조물과의 마찰없이 제2 와이어(132)의 움직임이 가능하게 된다.Referring to the configuration of the second guide pulley 172 with reference to Figure 5, when the joint module 120 is rotated more than a predetermined angle in the clockwise direction, the second wire 132 is the axis of rotation of the joint module 120 It comes in contact with the structure forming the. At this time, the second wire 132 between the second wire through hole 112a and the second wire engaging portion 122a of the second rotary arm 122 is caught by the second guide pulley 172, and As the second guide pulley 172 rotates and guides the movement of the second wire 132 independently, the movement of the second wire 132 is possible without friction with other structures.
마찬가지로, 관절 모듈(120)이 반시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우, 제1 와이어(131)가 관절 모듈(120)의 회전축을 형성하는 구조에 닿게 된다. 이 때, 제1 와이어 통과공(111a)과 제1 회전암(121)의 제1 와이어 결합부(121a) 사이의 제1 와이어(131)가 제1 가이드 도르래(171)에 걸치게 되고, 제1 와이어(131)의 이동을 제1 가이드 도르래(171)가 독립적으로 회전하여 안내하게 됨으로써, 다른 구조물과의 마찰없이 제1 와이어(131)의 움직임이 가능하게 된다.Similarly, when the joint module 120 rotates more than a predetermined angle in the counterclockwise direction, the first wire 131 is in contact with the structure forming the rotation axis of the joint module 120. At this time, the first wire 131 between the first wire through hole 111a and the first wire engaging portion 121a of the first rotary arm 121 is placed on the first guide pulley 171, Since the first guide pulley 171 rotates and guides the movement of the first wire 131 independently, the first wire 131 can be moved without friction with other structures.
제3 The third 실시예Example
이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8.
본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)는, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(310), 제1 와이어(331), 제2 와이어(332), 제1 와이어 구동 모듈(340) 및 제2 와이어 구동 모듈(350)을 포함한다.As shown in FIGS. 6 to 8, the robot joint apparatus 300 according to the third exemplary embodiment of the present invention includes a main frame 310, a first wire 331, a second wire 332, and a first wire. The wire driving module 340 and the second wire driving module 350 is included.
제1 실시예에서와 마찬가지로, 관절 모듈(320)은 메인 프레임(310)에 회전 가능하게 설치된다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 관절 모듈(320)은 메인 프레임(310)에 대해 로봇 관절의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치되는 것을 예로 한다. 즉, 사람의 손목 관절을 예로 할 때, 비틀림 운동 형태로 회전 가능하게 마련된다.As in the first embodiment, the joint module 320 is rotatably installed on the main frame 310. The joint module 320 according to the third embodiment of the present invention is an example in which the main frame 310 is rotatably installed in the longitudinal direction of the robot joint. That is, when taking the wrist joint of a person as an example, it is provided to be rotatable in a torsional motion form.
제1 와이어(331)의 일측은 관절 모듈(320)에 연결되고, 제1 와이어(331)의 타측은 제1 와이어 구동 모듈(340)에 연결된다. 마찬가지로 제2 와이어(332)의 일측은 관절 모듈(320)에 연결되고, 제2 와이어(332)의 타측은 관절 모듈(320)에 연결된다. 여기서, 제1 와이어 구동 모듈(340)을 제1 와이어(331)를 당겨 관절 모듈(320)을 시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 제2 와이어 구동 모듈(350)은 제2 와이어(332)를 당겨서 관절 모듈(320)을 반시계 방향으로 회전시키게 된다.One side of the first wire 331 is connected to the joint module 320, and the other side of the first wire 331 is connected to the first wire driving module 340. Similarly, one side of the second wire 332 is connected to the joint module 320, and the other side of the second wire 332 is connected to the joint module 320. Here, the first wire driving module 340 by pulling the first wire 331 may rotate the joint module 320 in the clockwise direction, the second wire driving module 350 by pulling the second wire 332 The joint module 320 is rotated counterclockwise.
이 때, 제1 와이어 구동 모듈(340)이 제1 와이어(331)를 당겨 관절 모듈(320)을 시계 방향으로 회전시킬 때, 제2 와이어 구동 모듈(350)은 제2 와이어(332)를 풀어 관절 모듈(320)이 시계 방향으로 회전할 수 있게 한다. 마찬가지로, 제2 와이어 구동 모듈(350)이 제2 와이어(332)를 당겨 관절 모듈(320)을 반시계 방향으로 회전시킬 때, 제1 와이어 구동 모듈(340)은 제1 와이어(331)를 풀어 관절 모듈(320)이 반시계 방향으로 회전할 수 있게 한다.At this time, when the first wire driving module 340 pulls the first wire 331 to rotate the joint module 320 clockwise, the second wire driving module 350 releases the second wire 332. Allow articulation module 320 to rotate clockwise. Similarly, when the second wire drive module 350 pulls the second wire 332 to rotate the joint module 320 counterclockwise, the first wire drive module 340 releases the first wire 331. Allow the articulation module 320 to rotate counterclockwise.
즉, 제1 와이어 구동 모듈(340)과 제2 와이어 구동 모듈(350)의 회전이 서로 반대 방향으로 구동되고, 이 때 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332) 중 어느 하나가 관절 모듈(320)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 당겨 해당 방향으로 회전시키게 된다.That is, rotation of the first wire driving module 340 and the second wire driving module 350 are driven in opposite directions, and at this time, any one of the first wire 331 and the second wire 332 is a joint module. Pull 320 in a clockwise or counterclockwise direction to rotate in the corresponding direction.
제1 와이어 구동 모듈(340)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 구동 모터(341)와, 제1 풀리(342)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 풀리(342)에는 제1 와이어(331)의 타측이 권선된다. 그리고, 제1 구동 모터(341)의 회전력에 의해 제1 풀리(342)가 정역 방향으로 회전하여 제1 풀리(342)에 제1 와이어(331)가 감겨져 제1 와이어(331)가 당겨지거나, 제1 풀리(342)로부터 제1 와이어(331)가 풀리게 된다.As illustrated in FIGS. 6 and 7, the first wire driving module 340 may include a first driving motor 341 and a first pulley 342. Here, the other side of the first wire 331 is wound around the first pulley 342. Then, the first pulley 342 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the first driving motor 341, and the first wire 331 is wound around the first pulley 342 to pull the first wire 331, or The first wire 331 is released from the first pulley 342.
마찬가지로, 제2 와이어 구동 모듈(350)은 제2 구동 모터(351)와, 제2 풀리(352)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 풀리(352)에는 제2 와이어(332)의 타측이 권선된다. 그리고, 제2 구동 모터(351)의 회전력에 의해 제2 풀리(352)가 정역 방향으로 회전하여 제2 풀리(352)에 제2 와이어(332)가 감겨져 제2 와이어(332)가 당겨지거나, 제2 풀리(352)로부터 제2 와이어(332)가 풀리게 된다.Similarly, the second wire driving module 350 may include a second driving motor 351 and a second pulley 352. Here, the other side of the second wire 332 is wound on the second pulley 352. Then, the second pulley 352 is rotated in the forward and reverse directions by the rotational force of the second driving motor 351, so that the second wire 332 is wound around the second pulley 352 to pull the second wire 332, The second wire 332 is released from the second pulley 352.
여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 메인 프레임(310)은 한 쌍의 제1 지지 프레임(311)을 포함하는데, 제1 풀리(342)와 제2 풀리(352)는 로봇 관절 장치(300)의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 메인 프레임(310)의 한 쌍의 제1 지지 프레임(311) 사이에 설치되는 것을 예로 한다.Here, the main frame 310 according to the third embodiment of the present invention includes a pair of the first support frame 311, the first pulley 342 and the second pulley 352 is a robot joint apparatus 300 For example, it is installed between the pair of first support frames 311 of the main frame 310 to be rotatable in the longitudinal direction of the main frame 310.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 관절 모듈(320)은 토션축 모듈(321)과, 토션 플레이트(322)를 포함할 수 있다. 토션축 모듈(321)은 제1 풀리(342)와 제2 풀리(352) 사이에서 로봇 관절 장치(300)의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 토션 플레이트(322)는 토션축 모듈(321)에 연결되어 토션축 모듈(321)의 회전에 동기되어 축회전함으로써, 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)의 관절 운동, 즉 비틀림 운동을 제공하게 된다.In addition, the joint module 320 according to the third embodiment of the present invention may include a torsion shaft module 321 and a torsion plate 322. The torsion shaft module 321 is rotatably installed along the longitudinal direction of the robot joint apparatus 300 between the first pulley 342 and the second pulley 352. In addition, the torsion plate 322 is connected to the torsion shaft module 321 and axially rotates in synchronization with the rotation of the torsion shaft module 321, whereby the joint motion of the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention. That is, torsional motion.
여기서, 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332)는 토션축 모듈(321)의 반경 방향 외측에 각각 연결되는데, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 토션축 모듈(321)의 반경 방향 외측에는 제1 와이어(331) 및 제2 와이어(332)의 연결을 위한 연결부(321a)가 마련된다. 그리고, 연결부(321a)에는 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332)가 각각 연결되는 연결공(321b,321c)에 형성될 수 있다.Here, the first wire 331 and the second wire 332 is connected to the radially outer side of the torsion shaft module 321, respectively, as shown in Figure 6 and 8, the radius of the torsion shaft module 321 A connection portion 321a for connecting the first wire 331 and the second wire 332 is provided outside the direction. In addition, the connection part 321a may be formed in the connection holes 321b and 321c to which the first wire 331 and the second wire 332 are respectively connected.
이 때, 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332)는 토션축 모듈(321)의 연결부를 각각 당기는 방향으로 이동할 때 토션축 모듈(321)을 서로 반대 방향으로 회전시키는 위치에 연결된다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 토션축 모듈(321)의 외경에서 동일한 각도에 연결되거나 180도 범위 내에서 서로 다른 위치에 연결됨으로써, 제1 와이어(331) 및 제2 와이어(332)를 당길 때 서로 다른 방향으로 토션축 모듈(321)을 회전시키게 된다.At this time, the first wire 331 and the second wire 332 is connected to the position to rotate the torsion shaft module 321 in the opposite direction when moving the connecting portion of the torsion shaft module 321, respectively. That is, as shown in FIG. 8, the first wire 331 and the second wire 332 are connected by being connected to the same angle at the outer diameter of the torsion shaft module 321 or to different positions within a 180 degree range. The torsion shaft module 321 is rotated in different directions when pulling.
상기와 같은 구성에 따라, 상술한 제1 실시예에서와 마찬가지로 한 쌍을 이루는 두 가닥의 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332)의 장력 조합을 이용하여 관절 구조를 형성하여 관절의 움직임을 생성해 낼 수 있으며, 관절 모듈(320)에 가해지는 장력으로부터 구조적 관절 강성의 조절이 가능하게 된다.According to the configuration as described above, as in the above-described first embodiment, the joint structure is formed by forming a joint structure using a tension combination of two pairs of the first wire 331 and the second wire 332 It is possible to generate the, it is possible to adjust the structural joint stiffness from the tension applied to the joint module (320).
즉, 제1 와이어 구동 모듈(340)과 제2 와이어 구동 모듈(350)이 초기에 관절 모듈(320)을 당기는 장력에 의해 관절의 초기 강성의 조절이 가능하게 되며, 관절 운동 중에는 제1 와이어(331)와 제2 와이어(332) 중 풀리는 측의 와이어의 장력을 해당 구동 모듈의 제어를 통해 조절하여 구조적 강성의 조절이 가능하게 된다.That is, the first wire driving module 340 and the second wire driving module 350 may initially adjust the stiffness of the joint by the tension of pulling the joint module 320, and during the joint movement, the first wire ( The tension of the wire on the pulley side of the 331 and the second wire 332 can be adjusted through the control of the corresponding drive module, thereby making it possible to adjust the structural rigidity.
또한, 제1 와이어 구동 모듈(340)과 제2 와이어 구동 모듈(350)의 텐던 구동을 사용함으로써, 관절의 위치 제어 성능이 기존의 도르래를 이용한 관절 시스템에 비해 향상되어 정밀한 제어가 가능하게 된다.In addition, by using tendon driving of the first wire driving module 340 and the second wire driving module 350, the position control performance of the joint is improved compared to the conventional joint system using the pulley, thereby enabling precise control.
모듈형 로봇 관절 시스템Modular Robotic Joint System
이하에서는 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 모듈형 로봇 관절 시스템(1)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the modular robot joint system 1 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 11.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 모듈형 로봇 관절 시스템(1)은 제1 로봇 관절 장치(100), 제2 로봇 관절 장치(300) 및 연결 프레임을 포함한다. 링크 프레임(500)은 제1 로봇 관절 장치(100)와, 제2 로봇 관절 장치(300)를 로봇 관절의 길이 방향을 따라 상호 이격된 상태로 연결한다.Referring to FIG. 9, the modular robot joint system 1 according to the present invention includes a first robot joint apparatus 100, a second robot joint apparatus 300, and a connection frame. The link frame 500 connects the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the robot joint.
여기서, 제1 로봇 관절 장치(100)와 제2 로봇 관절 장치(300)는 상술한 로봇 관절 장치(100,300)로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 로봇 관절 장치(100,300)가 모듈화되고, 두 개의 로봇 관절 장치(100,300)를 링크 프레임(500)이 상호 연결시킴으로써, 다수의 관절 구조를 갖는 모듈형 로봇 관절 시스템(1)이 제작될 수 있다.Here, the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 may be configured of the above-described robot joint apparatus (100,300). That is, the robot joint apparatus 100, 300 according to the present invention is modularized, and the link frame 500 interconnects the two robot joint apparatuses 100, 300, thereby providing a modular robot joint system 1 having a plurality of joint structures. Can be made.
도 9에 도시된 실시예에서는 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)와, 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)가 링크 프레임(500)에 의해 연결되어, 일측이 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 회전하는 관절 구조를 갖고, 타측이 비틀림 운동을 하는 관절 구조를 갖는 모듈형 로봇 관절 시스템(1)이 구현되는 것을 예로 하고 있다.In the embodiment shown in FIG. 9, the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment and the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment are connected by a link frame 500, and one side of the robot joint apparatus 100 is connected. As an example, a modular robot joint system 1 having a joint structure rotating about an axis intersecting the longitudinal direction and having a joint structure on which the other side is torsionally moved is implemented.
여기서, 제1 로봇 관절 장치(100)와, 제2 로봇 관절 장치(300)를 구성하는 제1 구동 모터와 제2 구동 모터는 링크 프레임(500)에 의해 연결될 때 링크 프레임(500)에 의해 형성되는 제1 로봇 관절 장치(100)와 제2 로봇 관절 장치(300) 사이의 이격 공간에 위치하게 된다.Here, the first robot joint apparatus 100, the first driving motor and the second driving motor constituting the second robot joint apparatus 300 are formed by the link frame 500 when connected by the link frame 500. In the spaced space between the first robot joint apparatus 100 and the second robot joint apparatus 300 to be.
이 때, 제1 로봇 관절 장치(100)를 구성하는 제1 구동 모터와 제2 구동 모터, 제2 로봇 관절 장치(300)를 구성하는 제1 구동 모터와 제2 구동 모터, 즉 4개의 구동 모터는 단면을 기준으로 4 방향에 위치하도록 배치됨으로써, 링크 프레임(500) 내의 공간을 최소화할 수 있게 된다.At this time, the first drive motor and the second drive motor constituting the first robot joint apparatus 100, the first drive motor and the second drive motor constituting the second robot joint apparatus 300, that is, four drive motors. Is arranged to be located in four directions with respect to the cross section, it is possible to minimize the space in the link frame 500.
도 10의 (a)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)와, 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)가 링크 프레임(500)에 의해 연결된 예를 나타내고 있고, 도 10의 (b)는 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)가 각각 링크 프레임(500)의 양측에 배치되는 예를 나타내고 있다.FIG. 10A illustrates a robot joint device 100 according to a second embodiment and a robot joint device 300 according to a third embodiment connected by a link frame 500 as shown in FIG. 9. An example is shown, and FIG. 10B illustrates an example in which the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment is disposed on both sides of the link frame 500, respectively.
도 11의 다수의 모듈형 로봇 관절 시스템(1)을 연결한 구성의 예를 나타낸 것으로, 도 11의 (a)는 도 9에 도시된 모듈형 로봇 관절 시스템(1)에서 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100) 간을 직접 연결한 구성을 나타낸 것이고, 도 11의 (b)는 도 9에 도시된 모듈형 로봇 관절 시스템(1)에서 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300) 간을 직접 연결한 구성을 나타낸 것이다.An example of a configuration in which a plurality of modular robot joint systems 1 of FIG. 11 are connected is shown, and FIG. 11A shows a second embodiment of the modular robot joint system 1 shown in FIG. 9. 11 shows a configuration in which the robot joint devices 100 are directly connected, and FIG. 11 (b) shows the relationship between the robot joint devices 300 according to the third embodiment in the modular robot joint system 1 shown in FIG. 9. Shows the configuration of direct connection.
이와 같이, 모듈형 로봇 관절 시스템(1)을, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇 관절 장치(100)와 같이 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 회전하는 모듈과, 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇 관절 장치(300)와 같이 관절이 길이 방향을 축으로 회전하는 모듈로 모듈화하고, 두 모듈을 링크 프레임(500)을 통해 연결하되 링크 프레임(500)의 양측에 선택적으로 적용함으로써, 다양한 다관절 구조를 모듈의 선택과 교체를 통해 구현 가능하게 된다.As described above, the modular robot joint system 1, like the robot joint apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention, has a module that rotates in a direction intersecting the longitudinal direction of the robot joint with the axis, and Like the robot joint apparatus 300 according to the third embodiment, the joint is modularized into a module that rotates in the longitudinal direction, and the two modules are connected through the link frame 500, but selectively on both sides of the link frame 500. By application, various articulated structures can be realized through selection and replacement of modules.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
[부호의 설명][Description of the code]
1 : 모듈형 로봇 관절 시스템1: modular robotic joint system
10,100,300 : 로봇 관절 장치 11,110,310 : 메인 프레임10,100,300: robot joint device 11,110,310: main frame
12,120,320 : 관절 모듈12,120,320: Joint Module
13a,131,331 : 제1 와이어 13b,132b332 : 제2 와이어13a, 131, 331: first wire 13b, 132b332: second wire
14,140,340 : 제1 와이어 구동 모듈14,140,340: first wire drive module
15,150,350 : 제2 와이어 구동 모듈15,150,350: second wire drive module
111,311 : 제1 지지 프레임 111a : 제1 와이어 통과공111,311: First supporting frame 111a: First wire through hole
112 : 제2 지지 프레임 112a : 제2 와이어 통과공112: second support frame 112a: second wire through hole
115 : 격벽 프레임 115a : 제1 격벽 통과공115: partition wall frame 115a: first partition wall passing hole
115b : 제1 격벽 통과공 121 : 제1 회전암115b: First partition wall passage hole 121: First rotating arm
121a : 제1 와이어 결합부 122 : 제2 회전암121a: first wire coupling portion 122: second rotation arm
122a : 제2 와이어 결합부 123 : 연결 플레이트122a: second wire coupling portion 123: connection plate
141,341 : 제1 구동 모터 142,342 : 제1 풀리141,341: first drive motor 142,342: first pulley
151,351 : 제2 구동 모터 152,352 : 제2 풀리151,351: second drive motor 152,352: second pulley
161 : 제1 보든 케이블 162 : 제2 보든 케이블161: first borden cable 162: second borden cable
171 : 제1 가이드 도르래 172 : 제2 가이드 도르래171: first guide pulley 172: second guide pulley
321 : 토션축 모듈 322 : 토션 플레이트321: torsion shaft module 322: torsion plate
본 발명은 제조 산업 전반에 걸쳐 적용 가능하며, 서비스 현장, 재해 구조 등에 적용 가능하다.The present invention is applicable throughout the manufacturing industry, and can be applied to service sites, disaster relief, and the like.

Claims (23)

  1. 메인 프레임과,With the main frame,
    상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과,A joint module rotatably installed on the main frame and performing joint movement;
    일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와,A first wire and a second wire each of which is connected to the joint module;
    상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과,A first wire driving module connected to the other side of the first wire and pulling the first wire such that the joint module rotates in a clockwise direction;
    상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈을 포함하고;A first wire driving module connected to the other side of the second wire and pulling the second wire such that the joint module rotates in a counterclockwise direction;
    상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며;The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire. To;
    상기 제1 와어어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. Robot joint device using a wire, characterized in that the joint movement.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 와이어 구동 모듈은The first wire drive module
    회전력을 발생하는 제1 구동 모터와,A first drive motor generating a rotational force,
    상기 제1 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제1 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제1 와이어를 당기거나 푸는 제1 풀리를 포함하며;A first pulley that pulls or unwinds the first wire by forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first driving motor while the other side of the first wire is wound;
    상기 제2 와이어 구동 모듈은The second wire drive module
    회전력을 발생하는 제2 구동 모터와,A second drive motor generating a rotational force,
    상기 제2 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제2 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제2 와이어를 당기거나 푸는 제2 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.And a second pulley for pulling or releasing the second wire by forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second driving motor while the other side of the second wire is wound.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The articulation module is a robot joint device using a wire, characterized in that the main frame is rotatably installed in the direction that intersects the longitudinal direction of the robot joint.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 메인 프레임은The main frame
    일측에 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리를 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지하는 제1 지지 프레임과,A first support frame configured to rotatably support the first pulley and the second pulley on the one side in the longitudinal direction;
    상기 제1 지지 프레임의 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리의 반대측 표면으로부터 상기 길이 방향으로 연장되어 상기 관절 모듈을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지 프레임을 포함하며;A second support frame extending in the longitudinal direction from opposite surfaces of the first pulley and the second pulley of the first support frame to rotatably support the articulation module;
    상기 제1 지지 프레임에는The first support frame
    상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제1 와이어가 통과하는 제1 와이어 통과공과,A first wire through hole through which the first wire passes so that the first wire from the first pulley can be connected to the joint module;
    상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제2 와이어가 통과하는 제2 와이어 통과공이 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.And a second wire through-hole through which the second wire passes so that the second wire from the second pulley can be connected to the joint module.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 제1 풀리와 상기 제1 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제1 와이어가 삽입된 상태로 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하는 제1 보든 케이블과;A first borden cable installed in at least one region between the first pulley and the first wire through hole to guide the movement path of the first wire with the first wire inserted therein;
    상기 제2 풀리와 상기 제2 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제2 와이어가 삽입된 상태로 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내하는 제2 보든 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.And a second borden cable installed in at least one region between the second pulley and the second wire through hole to guide the movement path of the second wire with the second wire inserted therein. Robot joint device using a wire.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 관절 모듈은The articulation module
    상기 관절 모듈의 회전축 방향으로 상기 제2 지지 프레임을 사이에 두고 상기 제2 지지 프레임의 양측에 각각 회전 가능하게 설치되되 상호 동기되어 회전 가능하게 설치되는 제1 회전암과 제2 회전암을 포함하고;And a first rotary arm and a second rotary arm rotatably installed on both sides of the second support frame with the second support frame interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module, and rotatably installed in mutual synchronization. ;
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 제1 지지 프레임에 상기 관절 모듈의 회전축 방향을 따라 설치되며;The first pulley and the second pulley are installed in the first support frame along a rotation axis direction of the joint module;
    상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 어느 하나에 연결되고, 상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 다른 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The first wire from the first pulley is connected to any one of the first rotational arm and the second rotational arm in an intersecting direction, and the second wire from the second pulley is the first rotation. Robot joint device using a wire, characterized in that connected to the other one of the arm and the second rotation arm located in the cross direction.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 메인 프레임은The main frame
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에 배치되고, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 각각 통과하는 제1 격벽 통과공 및 제2 격벽 통과공이 형성된 격벽 프레임을 더 포함하며;A partition wall frame disposed between the first pulley and the second pulley, the partition wall frame having first and second partition wall through holes through which the first wire and the second wire pass, respectively;
    상기 제1 폴리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 격벽 통과공, 상기 제1 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 어느 하나와 연결되고;The first wire from the first poly is connected to one of the first rotary arm and the second rotary arm through the first partition wall through hole and the first wire through hole;
    상기 제2 폴리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제2 격벽 통과공, 상기 제2 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 다른 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The second wire from the second poly is connected to the other one of the first rotary arm and the second rotary arm through the second partition wall through hole, the second wire through hole using a wire Robotic articulation device.
  8. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제1 보든 케이블은 상기 제1 와이어 통과공과 상기 제1 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하며;The first borden cable is installed between the first wire through hole and the first partition wall through hole to guide a movement path of the first wire;
    상기 제2 보든 케이블은 상기 제2 와이어 통과공과 상기 제2 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.And the second borden cable is installed between the second wire through hole and the second partition wall through hole to guide the movement path of the second wire.
  9. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제1 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제1 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제1 가이드 도르래와,A first guide pulley installed between the first rotary arm and the second support frame to be rotatable independent of the rotation of the first rotary arm;
    상기 제2 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제2 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제2 가이드 도르래를 더 포함하며;A second guide pulley installed between the second rotary arm and the second support frame to be rotatable independent of the rotation of the second rotary arm;
    상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제1 와이어가 상기 제1 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제1 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제1 와이어의 이동 경로가 안내되고,When the joint module is rotated more than a predetermined angle in the counterclockwise direction, the first wire is guided by the independent rotation of the first guide pulley over the first guide pulley, the movement path of the first wire is guided,
    상기 관절 모듈이 시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제2 와이어가 상기 제2 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제2 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제2 와이어의 이동 경로가 안내되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.When the joint module is rotated more than a predetermined angle in the clockwise direction, the second wire is a wire path, characterized in that the movement path of the second wire is guided by the independent rotation of the second guide pulley over the second guide pulley Robot joint device using.
  10. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The articulation module is a robot joint device using a wire, characterized in that rotatably installed in the longitudinal axis of the robot joint with respect to the main frame.
  11. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되고;The first pulley and the second pulley are installed on the main frame to be rotatable about the longitudinal direction;
    상기 관절 모듈은The articulation module
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에서 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되는 토션축 모듈과,A torsion shaft module installed in the main frame to be rotatable in the longitudinal direction between the first pulley and the second pulley;
    상기 토션축 모듈에 연결되어 축회전하는 토션 플레이트를 포함하며;A torsion plate connected to the torsion shaft module to rotate;
    상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 상기 토션축 모듈의 반경 방향 외측에 각각 연결되되, 각각 당기는 방향으로 이동할 때 상기 토션축 모듈을 서로 반대 방향으로 회전시키는 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 로봇 관절 장치.The first wire and the second wire is connected to the radially outer side of the torsion shaft module, respectively, the wires, characterized in that connected to the position to rotate the torsion shaft module in the opposite direction when moving in each pulling direction Robot joint device used.
  12. 제1 로봇 관절 장치와,A first robotic joint device,
    제2 로봇 관절 장치와,A second robotic joint device,
    상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치를 로봇 관절의 길이 방향을 따라 상호 이격된 상태로 연결하는 링크 프레임을 포함하며;A link frame connecting the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the robot joint;
    상기 제1 로봇 관절 장치 및 상기 제2 로봇 관절 장치는The first robot joint device and the second robot joint device
    메인 프레임과,With the main frame,
    상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되어 관절 운동하는 관절 모듈과,A joint module rotatably installed on the main frame and performing joint movement;
    일측이 상기 관절 모듈에 각각 연결되는 제1 와이어 및 제2 와이어와,A first wire and a second wire each of which is connected to the joint module;
    상기 제1 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 시계 방향으로 회전하도록 상기 제1 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈과,A first wire driving module connected to the other side of the first wire and pulling the first wire such that the joint module rotates in a clockwise direction;
    상기 제2 와이어의 타측에 연결되어 상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 회전하도록 상기 제2 와이어를 당기는 제1 와이어 구동 모듈을 포함하고;A first wire driving module connected to the other side of the second wire and pulling the second wire such that the joint module rotates in a counterclockwise direction;
    상기 제1 와이어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈이 각각 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어를 당겨 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 형성된 장력에 의해 상기 관절 모듈의 관절 운동의 강성을 조절하며;The first wire drive module and the second wire drive module respectively pull the first wire and the second wire to adjust the rigidity of the joint motion of the joint module by the tension formed on the first wire and the second wire. To;
    상기 제1 와어어 구동 모듈과 상기 제2 와이어 구동 모듈의 반대 방향으로의 구동에 따라 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 중 어느 하나의 당기는 힘에 의해 상기 관절 모듈이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 관절 운동하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The joint module is turned clockwise or counterclockwise by a pulling force of any one of the first wire and the second wire according to the driving in the opposite direction of the first wire drive module and the second wire drive module. Modular robot joint system using a wire, characterized in that the joint movement.
  13. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제1 와이어 구동 모듈은The first wire drive module
    회전력을 발생하는 제1 구동 모터와,A first drive motor generating a rotational force,
    상기 제1 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제1 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제1 와이어를 당기거나 푸는 제1 풀리를 포함하며;A first pulley that pulls or unwinds the first wire by forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the first driving motor while the other side of the first wire is wound;
    상기 제2 와이어 구동 모듈은The second wire drive module
    회전력을 발생하는 제2 구동 모터와,A second drive motor generating a rotational force,
    상기 제2 와이어의 타측이 권선된 상태로 상기 제2 구동 모터의 정역 회전에 따라 정역 회전하여 상기 제2 와이어를 당기거나 푸는 제2 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.Modular robot joint system using a wire, characterized in that it comprises a second pulley for pulling or releasing the second wire by forward and reverse rotation according to the forward and reverse rotation of the second drive motor while the other side of the second wire is wound .
  14. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치의 상기 제1 구동 모터 및 상기 제2 구동 모터는The first driving motor and the second driving motor of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus are
    상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치 사이의 이격 공간에 위치하도록 상기 메인 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 로봇 관절 시스템.The modular robot joint system, characterized in that installed in the main frame to be located in the space between the first robot joint device and the second robot joint device.
  15. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 제1 로봇 관절 장치와 상기 제2 로봇 관절 장치 중 적어도 하나의 상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절의 길이 방향과 교차하는 방향을 축으로 하는 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The at least one joint module of the first robot joint apparatus and the second robot joint apparatus may be rotatably installed in an axis with respect to the main frame in a direction intersecting with a longitudinal direction of the robot joint. Modular robotic joint system.
  16. 제15항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 메인 프레임은The main frame
    일측에 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리를 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 지지하는 제1 지지 프레임과,A first support frame configured to rotatably support the first pulley and the second pulley on the one side in the longitudinal direction;
    상기 제1 지지 프레임의 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리의 반대측 표면으로부터 상기 길이 방향으로 연장되어 상기 관절 모듈을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지 프레임을 포함하며;A second support frame extending in the longitudinal direction from opposite surfaces of the first pulley and the second pulley of the first support frame to rotatably support the articulation module;
    상기 제1 지지 프레임에는The first support frame
    상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제1 와이어가 통과하는 제1 와이어 통과공과,A first wire through hole through which the first wire passes so that the first wire from the first pulley can be connected to the joint module;
    상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어가 상기 관절 모듈에 연결 가능하게 상기 제2 와이어가 통과하는 제2 와이어 통과공이 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.And a second wire through hole through which the second wire passes so that the second wire from the second pulley can be connected to the joint module.
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1 풀리와 상기 제1 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제1 와이어가 삽입된 상태로 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하는 제1 보든 케이블과;A first borden cable installed in at least one region between the first pulley and the first wire through hole to guide the movement path of the first wire with the first wire inserted therein;
    상기 제2 풀리와 상기 제2 와이어 통과공 사이에 적어도 일 영역에 설치되어, 상기 제2 와이어가 삽입된 상태로 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내하는 제2 보든 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.And a second borden cable installed in at least one region between the second pulley and the second wire through hole to guide the movement path of the second wire with the second wire inserted therein. Modular Robotic Joint System Using Wire.
  18. 제17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 관절 모듈은The articulation module
    상기 관절 모듈의 회전축 방향으로 상기 제2 지지 프레임을 사이에 두고 상기 제2 지지 프레임의 양측에 각각 회전 가능하게 설치되되 상호 동기되어 회전 가능하게 설치되는 제1 회전암과 제2 회전암을 포함하고;And a first rotary arm and a second rotary arm rotatably installed on both sides of the second support frame with the second support frame interposed therebetween in the direction of the rotation axis of the joint module, and rotatably installed in mutual synchronization. ;
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 제1 지지 프레임에 상기 관절 모듈의 회전축 방향을 따라 설치되며;The first pulley and the second pulley are installed in the first support frame along a rotation axis direction of the joint module;
    상기 제1 풀리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 어느 하나에 연결되고, 상기 제2 풀리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 교차하는 방향에 위치하는 다른 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The first wire from the first pulley is connected to any one of the first rotational arm and the second rotational arm in an intersecting direction, and the second wire from the second pulley is the first rotation. Modular robot joint system using a wire, characterized in that connected to the other one of the arm and the second rotational arm in the cross direction.
  19. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 메인 프레임은The main frame
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에 배치되고, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 각각 통과하는 제1 격벽 통과공 및 제2 격벽 통과공이 형성된 격벽 프레임을 더 포함하며;A partition wall frame disposed between the first pulley and the second pulley, the partition wall frame having first and second partition wall through holes through which the first wire and the second wire pass, respectively;
    상기 제1 폴리로부터의 상기 제1 와이어는 상기 제1 격벽 통과공, 상기 제1 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 어느 하나와 연결되고;The first wire from the first poly is connected to one of the first rotary arm and the second rotary arm through the first partition wall through hole and the first wire through hole;
    상기 제2 폴리로부터의 상기 제2 와이어는 상기 제2 격벽 통과공, 상기 제2 와이어 통과공을 통해 상기 제1 회전암과 상기 제2 회전암 중 다른 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The second wire from the second poly is connected to the other one of the first rotary arm and the second rotary arm through the second partition wall through hole, the second wire through hole using a wire Modular Robotic Joint System.
  20. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제1 보든 케이블은 상기 제1 와이어 통과공과 상기 제1 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제1 와이어의 이동 경로를 안내하며;The first borden cable is installed between the first wire through hole and the first partition wall through hole to guide a movement path of the first wire;
    상기 제2 보든 케이블은 상기 제2 와이어 통과공과 상기 제2 격벽 통과공 사이에 설치되어 상기 제2 와이어의 이동 경로를 안내하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.And the second borden cable is installed between the second wire through hole and the second partition wall through hole to guide the movement path of the second wire.
  21. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제1 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제1 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제1 가이드 도르래와,A first guide pulley installed between the first rotary arm and the second support frame to be rotatable independent of the rotation of the first rotary arm;
    상기 제2 회전암의 회전에 독립하여 회전 가능하게 상기 제2 회전암과 상기 제2 지지 프레임 사이에 설치되는 제2 가이드 도르래를 더 포함하며;A second guide pulley installed between the second rotary arm and the second support frame to be rotatable independent of the rotation of the second rotary arm;
    상기 관절 모듈이 반시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제1 와이어가 상기 제1 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제1 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제1 와이어의 이동 경로가 안내되고,When the joint module is rotated more than a predetermined angle in the counterclockwise direction, the first wire is guided by the independent rotation of the first guide pulley over the first guide pulley, the movement path of the first wire is guided,
    상기 관절 모듈이 시계 방향으로 소정 각도 이상 회전하는 경우 상기 제2 와이어가 상기 제2 가이드 도르래에 걸쳐 상기 제2 가이드 도르래의 독립 회전에 의해 상기 제2 와이어의 이동 경로가 안내되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.When the joint module is rotated more than a predetermined angle in the clockwise direction, the second wire is a wire path, characterized in that the movement path of the second wire is guided by the independent rotation of the second guide pulley over the second guide pulley Modular Robotic Joint System
  22. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 관절 모듈은 상기 메인 프레임에 대해 로봇 관절이 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The joint module is a modular robot joint system using a wire, characterized in that the robot joint is rotatably installed in the longitudinal direction with respect to the main frame.
  23. 제22항에 있어서,The method of claim 22,
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리는 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되고;The first pulley and the second pulley are installed on the main frame to be rotatable about the longitudinal direction;
    상기 관절 모듈은The articulation module
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에서 상기 길이 방향을 축으로 회전 가능하게 상기 메인 프레임에 설치되는 토션축 모듈과,A torsion shaft module installed in the main frame to be rotatable in the longitudinal direction between the first pulley and the second pulley;
    상기 토션축 모듈에 연결되어 축회전하는 토션 플레이트를 포함하며;A torsion plate connected to the torsion shaft module to rotate;
    상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 상기 토션축 모듈의 반경 방향 외측에 각각 연결되되, 각각 당기는 방향으로 이동할 때 상기 토션축 모듈을 서로 반대 방향으로 회전시키는 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템.The first wire and the second wire is connected to the radially outer side of the torsion shaft module, respectively, the wires, characterized in that connected to the position to rotate the torsion shaft module in the opposite direction when moving in each pulling direction Modular robotic joint system.
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