WO2021153967A1 - 핑거 어셈블리 및 이를 포함하는 로봇핸드 - Google Patents

핑거 어셈블리 및 이를 포함하는 로봇핸드 Download PDF

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WO2021153967A1
WO2021153967A1 PCT/KR2021/001008 KR2021001008W WO2021153967A1 WO 2021153967 A1 WO2021153967 A1 WO 2021153967A1 KR 2021001008 W KR2021001008 W KR 2021001008W WO 2021153967 A1 WO2021153967 A1 WO 2021153967A1
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WO
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band
finger
robot hand
unit
tip
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/001008
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English (en)
French (fr)
Inventor
김용재
송한솔
Original Assignee
한국기술교육대학교 산학협력단
네이버랩스 주식회사
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Publication date
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Priority to CN202180010216.4A priority patent/CN115003465A/zh
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0004—Gripping heads and other end effectors with provision for adjusting the gripped object in the hand
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    • B25J15/0213—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by gears
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    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0233—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by chains, cables or ribbons
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/12—Gripping heads and other end effectors having finger members with flexible finger members

Definitions

  • the present invention relates to a device, and more particularly, to a finger assembly and a robot hand including the same.
  • the robot hand can be arranged in various equipment to perform various tasks.
  • Such a robot hand may include various link structures to implement a structure similar to a human hand.
  • the link structure when used for the robot hand, the link structure may limit the operation range of the robot hand due to the limitation of the operation range, and it may not be easy to implement various movements.
  • Embodiments of the present invention are to provide a finger assembly and a robot hand including the same.
  • One aspect of the present invention may provide a finger assembly including a main frame, a tip portion rotatably connected to the main frame, and a band portion connected to the tip portion.
  • Embodiments of the present invention are capable of gripping objects having various external surfaces or shapes.
  • the embodiments of the present invention are capable of gripping various objects, so that it is possible to perform various tasks.
  • Embodiments of the present invention are possible to implement an operation similar to a human hand.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the finger assembly of the robot hand shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a part of the finger assembly shown in FIG. 2 ;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the finger assembly of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the operation of the robot hand shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • One aspect of the present invention may provide a finger assembly including a main frame, a tip portion rotatably connected to the main frame, and a band portion connected to the tip portion.
  • the band portion may be flexible.
  • one of the main frame or the tip may include an insertion part, and the other of the main frame or the tip may include a path guide part inserted so that the insertion part is movable to guide the movement of the insertion part.
  • the path guide portion may be a curved shape of a long hole.
  • Another aspect of the present invention includes a body part and a finger assembly connected to the body part, wherein the finger assembly includes a main frame rotatably connected to the body part and a main frame rotatably connected to an end of the main frame. It is possible to provide a robot hand including a tip portion and a band portion connected to the tip portion and connected to the body portion.
  • it may further include a band driving unit connected to the band portion for changing the position of the portion connected to the band portion.
  • each of the finger assemblies may be connected to the band driving unit.
  • the band driving unit includes a driving unit disposed inside the body unit, a guide unit connected to the driving unit to rotate, and a linear motion unit connected to the band unit and disposed in the guide unit to linearly move the guide unit. can do.
  • the finger assembly is provided in plurality, and the body part includes a support part to which one of the plurality of finger assemblies is rotatably connected, and a support part to which one of the plurality of finger assemblies is rotatably connected to the support part, and the other one of the plurality of finger assemblies is rotatable. It may include a rotating part that is connected to each other.
  • it may further include a rotation driving unit that connects the rotating unit and the support unit, and rotates the rotating unit.
  • it may further include a finger driving part disposed on the body part and connected to the finger assembly to rotate the finger assembly.
  • the band portion may be flexible.
  • one of the main frame or the tip may include an insertion part, and the other of the main frame or the tip may include a path guide part inserted so that the insertion part is movable to guide the movement of the insertion part.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • the robot hand 10 may include a body part 100 , a finger assembly 200 , a finger driving part 300 , a band driving part (not shown), and a rotation driving part 500 .
  • the body part 100 may be connected to a robot or the like.
  • the body part 100 may be rotatably connected or fixed to a robot or the like.
  • the body part 100 may include a support part 110 connected to a robot or the like, and a rotation part 120 rotatably connected to the support part 110 .
  • at least one rotating part 120 may be provided.
  • the plurality of rotation units 120 may be connected to the support unit 110 and rotate at the same time.
  • the body part 100 as described above may be connected to at least one or more finger assemblies 200 .
  • the plurality of finger assemblies 200 may be disposed to be spaced apart from each other.
  • the plurality of finger assemblies 200 may grip an object.
  • one of the plurality of finger assemblies 200 may be rotatably connected to the support part 110
  • the other one of the plurality of finger assemblies 200 may be rotatably connected to the rotation part 120 .
  • the other one of the plurality of finger assemblies 200 connected to the rotating unit 120 may rotate around the body unit 100 at the same time when the rotating unit 120 is rotated.
  • the finger assembly 200 may include a main frame 210 , a tip part 220 , and a band part 230 .
  • the main frame 210 may be rotatably connected to the body part 100 .
  • the main frame 210 may have a form in which a plurality of frames are connected to each other.
  • the tip part 220 may be rotatably connected to the main frame 210 .
  • One surface of the tip part 220 may be formed to be flat.
  • one of the tip part 220 or the main frame 210 may include the insertion part 600 .
  • the other one of the tip part 220 or the main frame 210 may include a path guide part 700 .
  • the insertion unit 600 is inserted into the path guide unit 700 to move, and the path guide 700 may guide the movement of the insertion unit 600 .
  • the insertion part 600 is formed in the form of a protrusion protruding from the outer surface of one of the tip part 220 or the main frame 210 , and the path guide part 700 may be in the form of a hole in the form of a long hole.
  • the tip part 220 includes the insertion part 600 and the main frame 210 includes the path guide part 700 will be described in detail.
  • the band part 230 may be connected to the tip part 220 to change the posture of the tip part 220 .
  • one side of one end of the tip part 220 is rotatably connected to the main frame 210 as described above, and the other side of one end of the tip part 220 may be connected to the band part 230 .
  • the band unit 230 may be flexible.
  • the band unit 230 may be a mixture of synthetic resin and natural fiber.
  • the band portion 230 may have a certain level of strength so that the shape is variable but does not stretch.
  • the band part 230 as described above is connected to the band driving part, and may change the posture of one surface of the tip part 220 according to the movement of the band driving part.
  • the finger driving part 300 may be disposed on the body part 100 and connected to one finger assembly 200 . At this time, the finger driving unit 300 may rotate the finger assembly 200 itself.
  • the band driving part may be connected to the band part 230 to change a position of the band driving part connected to the band part 230 .
  • the rotation driving unit 500 may connect the support unit 110 and the rotating unit 120 .
  • the rotation driving unit 500 may rotate the rotating unit 120 .
  • the robot hand 10 may hold an object having an irregular surface, such as an object having a uniform surface or an object having a curved surface.
  • the robot hand 10 may support an object only with the tip part 220 .
  • the distance between each finger assembly 200 may be adjusted by operating the rotation driving unit 500 .
  • each finger assembly 200 rotates with respect to the body part 100 so that the gap between the tip parts 220 of each finger assembly 200 can be widened or narrowed. there is.
  • the rotation driving unit 500 may widen the gap between the tip portions 220 of each finger assembly 200 .
  • the space between the tip portions 220 of each finger assembly 200 may be spaced apart to correspond to the size of the surface of the object.
  • the determination of the type of the object or the measurement of the surface of the object may be calculated through a separately provided lidar or camera, and the above control may be performed based on this.
  • the band driving unit may operate so that the flat surface of the tip portion 220 of each finger assembly 200 is arranged as shown in FIG. 2 .
  • the flat surface of the tip part 220 may be arranged perpendicular to the flat upper surface of the body part 100 with reference to FIG. 2 .
  • the band driving part can vary the length of the band part 230 protruding from the body part 100 so that the flat surface of each tip part 220 is arranged as described above according to the operation of the finger driving part 300.
  • the portion of the body portion 100 into which the band portion 230 is inserted or withdrawn is formed in a curved surface, so that friction between the band portion 230 and the body portion 100 can be minimized when the band portion 230 is inserted or drawn out.
  • the surface of the object contacted by the tip portion 220 may be uniform.
  • the flat surface of the tip part 220 is maintained parallel to the surface of the object, thereby maximizing the gripping force of the object.
  • the object has a cylindrical shape, since the flat surface of the tip 220 is the same as the surface on which the tangent line is disposed on the outer surface of the object, it is possible to prevent the object from sliding from the flat surface of the tip 220 .
  • the robot hand 10 may hold an object having an irregular surface.
  • the surface of the object may contact the outer surface of the band portion 230 of each finger assembly 200 .
  • the position of each finger assembly 200 may be adjusted by controlling the rotation driving unit 500 , the finger driving unit 300 , and the band driving unit to grip the object. Thereafter, when the object is completely inserted into the space between the plurality of finger assemblies 200 , the object may be gripped by controlling the finger driving unit 300 and the band driving unit.
  • the main frame 210 may be rotated and the main frame 210 may come close to the outer surface of the body unit 100 .
  • the outer surface of the band portion 230 may contact the surface of the object.
  • the band driving part may be operated to adjust the posture of the tip part 220 .
  • the band driving unit may adjust the length of the body part 100 drawn out from the body part 100 so that the band part 230 is drawn out or inserted into the body part 100 .
  • the tip part 220 may rotate with respect to the main frame 210 , and the flat part of the tip part 220 may face the outer surface of the object. In this case, the flat part of the tip part 220 may look at the other finger assembly 200 or the upper surface of the body part 100 in FIG. 1 .
  • the insertion part 600 may help free posture change of the tip part 220 by freely moving on the path guide part 700 . In this case, the motion of the tip part 220 as described above may be simultaneously performed in the plurality of finger assemblies 200 .
  • the finger driving unit 300 does not operate, the degree to which the shape of the band unit 230 varies depending on the surface of an irregular object is different, so that the posture of the tip unit 220 of each finger assembly 200 is different from each other. possible.
  • the robot hand 10 can freely grip an object having an irregular outer surface.
  • the robot hand 10 may hold an object having a uniform surface through the tip portion 220 .
  • the robot hand 10 can improve writing performance by operating to correspond to various objects.
  • the force applied to the object by the band unit 230 corresponding to the surface shape of the object is dispersed, thereby preventing the object from being damaged when the object is gripped.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the finger assembly of the robot hand shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a part of the finger assembly shown in FIG. 2 ;
  • the finger assembly 200 may be connected to the finger driving unit 300 .
  • the finger driving unit 300 may be disposed inside the support unit 110 or the rotating unit 120 .
  • a plurality of finger driving units 300 may be provided to independently drive each finger assembly 200 .
  • each finger driving unit 300 may be individually connected to each finger assembly 200 .
  • the finger driving unit 300 as described above includes a first finger driving gear 310 connected to the finger assembly 200, a second finger driving gear 320 connected to the first finger driving gear 310, and a second finger driving gear. It may include a third finger driving gear 330 connected to the gear 320 and a first driving unit 340 connected to the third finger driving gear 330 .
  • the first finger driving gear 310 may be fixed to the main frame 210 or may be integrally formed on the outer surface of the main frame 210 . At this time, the first finger driving gear 310 may be formed in a sectoral shape so that the main frame 210 operates in a certain rotational angle range.
  • a stopper may be formed on the first finger driving gear 310 to prevent the main frame 210 from deviate from the rotation angle range.
  • a stopper may be formed in a protrusion shape to protrude toward the inner surface of the body portion 100 .
  • the stopper may be inserted into the inner surface of the body part 100 to form a groove for limiting a rotation angle of the stopper.
  • the second finger driving gear 320 may be connected to the first finger driving gear 310 .
  • the second finger driving gear 320 may transmit a driving force to the first finger driving gear 310 .
  • the second finger driving gear 320 may include at least one gear.
  • the second finger driving gear 320 may include a first gear (not shown) and a second gear (not shown) connected to each other.
  • the first gear may be connected to the first finger driving gear 310
  • the second gear may be connected to the third finger driving gear 330 .
  • the third finger driving gear 330 may transmit a driving force to the second finger driving gear 320 .
  • the rotation axis of the third finger driving gear 330 and the second finger driving gear 320 may be arranged in different directions.
  • the third finger driving gear 330 may be formed in the form of a helical gear
  • the second finger driving gear 320 may be formed in the form of a spur gear.
  • the first driving unit 340 may rotate the third finger driving gear 330 .
  • the first driving unit 340 may include a motor.
  • the first driving unit 340 may include a motor and a reducer.
  • the first driving unit 340 may operate to rotate the third finger driving gear 330 .
  • the third finger driving gear 330 may rotate the second finger driving gear 320
  • the second finger driving gear 320 may rotate the first finger driving gear 310 .
  • the main frame 210 may rotate according to the rotation of the first finger driving gear 310 .
  • the rotation direction of the main frame 210 may be different depending on the rotation direction of the rotation shaft of the first driving unit 340 according to the operation of the first driving unit 340 .
  • the angle formed by the main frame 210 with the outer surface of the support unit 110 or the rotating unit 120 may be different. That is, according to the operation of the finger driving unit 300 , the main frame 210 may move closer to or away from one surface of the support unit 110 or the rotating unit 120 . In particular, when a plurality of finger assemblies 200 are provided, the object may be gripped or the object may be released according to the operation of the finger driving unit 300 .
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of the robot hand shown in FIG. 5 is a plan view showing a part of the robot hand shown in FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the finger assembly of the robot hand shown in FIG.
  • the band driving unit 400 may adjust the length in which the band unit 230 of at least one finger assembly 200 is drawn out of the body unit 100 .
  • one band driving unit 400 is provided, it is possible to simultaneously adjust the lengths of the band units 230 of the plurality of finger assemblies 200 .
  • the band driving unit 400 may be disposed inside the support unit 110 .
  • the band driving unit 400 includes the second driving unit 410, the first band driving gear 420, the second band driving gear 430, the third band driving gear 440, and the fourth band driving gear 450.
  • a guide part 460 and a linear motion part 470 may be included.
  • the second driving unit 410 may be the same as or similar to the above-described first driving unit 340 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the first band driving gear 420 may be connected to the second driving unit 410 .
  • the second band driving gear 430 may be connected to the first band driving gear 420 , and may be connected to the guide part 460 connected to one of the plurality of finger assemblies 200 .
  • the third band driving gear 440 may be connected to the second band driving gear 430 , and may be connected to the fourth band driving gear 450 .
  • the fourth band driving gear 450 may be connected to the other guide part 460 among the plurality of finger assemblies 200 different from the plurality of finger assemblies 200 connected to the second band driving gear 430 .
  • the third band driving gear 440 transmits the rotational force of the second band driving gear 430 to the fourth band driving gear 450 as well as the rotational speed of the second band driving gear 430 and the fourth band driving.
  • the rotational speed of the gear 450 may be equal to each other.
  • the guide part 460 may be connected to the second band driving gear 430 or the fourth band driving gear 450 .
  • a screw may be formed on the outer surface of the guide part 460 .
  • the guide part 460 is rotatably connected to the support part 110 to rotate according to the rotation of the fourth band driving gear 450 or the second band driving gear 430 .
  • the linear motion unit 470 may linearly move in the longitudinal direction of the guide unit 460 along the guide unit 460 according to the rotation of the guide unit 460 .
  • the movement direction of the linear motion unit 470 may be different depending on the rotation direction of the guide unit 460 .
  • the linear motion part 470 may move up and down of the guide part 460 based on FIG. 4 according to the rotation direction of the guide part 460 .
  • a plurality of linear motion units 470 are provided, and each of the linear motion units 470 has one end of the band unit 230 of each finger assembly 200 connected to the band unit 230 according to the movement of the linear motion unit 470 . We can even move together.
  • the posture of the tip part 220 with respect to the main frame 210 may vary according to the movement of the band driving part 400 as described above.
  • the tip unit 220 may rotate around a portion connected to the main frame 210 .
  • the insertion part 600 may move along the path guide part 700 , and the direction in which the flat part of the tip part 220 looks may be different.
  • the first band driving gear 420 may rotate to rotate the second band driving gear 430 .
  • the guide part 460 connected to the second band driving gear 430 rotates and the linear motion part 470 moves, the posture of one tip part 220 among the plurality of finger assemblies 200 may be changed.
  • the third band driving gear 440 and the fourth band driving gear 450 may sequentially rotate at the same time.
  • the guide unit 460 connected to the fourth band driving gear 450 may rotate and the linear motion unit 470 may move linearly.
  • the posture of the tip 220 of the other one of the plurality of finger assemblies 200 may vary.
  • the band driving unit 400 as described above may not be affected by the rotation of the main frame 210 and the rotation of the rotating unit 120 by being disposed on the support unit 110 .
  • FIG. 7 is a perspective view showing a part of the robot hand shown in FIG. 8 is a plan view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • the rotation driving unit 500 may rotate the rotating unit 120 around the support unit 110 .
  • the rotation driving unit 500 may simultaneously rotate the plurality of rotation units 120 with respect to the support unit 110 based on each rotation unit 120 .
  • the rotation driving unit 500 may include a third driving unit 510 , a first rotation driving gear 520 , a second rotation driving gear 530 , and a third rotation driving gear 540 .
  • the third driving unit 510 is the same as or similar to the first driving unit 340 described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first rotation driving gear 520 may be connected to the third driving unit 510 to rotate.
  • the first rotation driving gear 520 may be rotatably disposed on the support unit 110 .
  • the second rotation drive gear 530 may be connected to the first rotation drive gear 520 , and may be rotatably disposed on the support unit 110 .
  • the second rotation driving gear 530 may be formed as a multi-stage gear, and may rotate according to the rotation of the first rotation driving gear 520 .
  • the gear disposed at the lower end of the second rotation drive gear 530 may contact the first rotation drive gear 520
  • the gear disposed at the upper end of the second rotation drive gear 530 is the third It may come into contact with the rotation driving gear 540 .
  • the third rotation driving gear 540 may be connected to the second rotation driving gear 530 , and may be rotatably disposed on the support unit 110 .
  • the rotating part 120 may be fixed to one end of the third rotation driving gear 540 .
  • a plurality of third rotation driving gears 540 may be provided to be connected to each rotation unit 120 .
  • the rotation driving unit 500 may operate when the rotating unit 120 is rotated. Specifically, when the third driving unit 510 operates, the third driving unit 510 may rotate the first rotation driving gear 520 .
  • the third rotation driving gear 540 may be rotated through the second rotation driving gear 530 .
  • the rotation unit 120 connected to the third rotation driving gear 540 may rotate around the support unit 110 .
  • the distance between the support part 110 and each of the finger assemblies 200 disposed on each of the rotation parts 120 may be varied by rotating the plurality of rotation units 120 around the support part 110 . That is, the plurality of rotation units 120 may rotate clockwise or counterclockwise around the support unit 110 .
  • FIG. 9 is a perspective view showing the operation of the robot hand shown in FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • the same reference numerals as in FIG. 6 denote the same members.
  • the robot hand 10 may grip the object M. At this time, the robot hand 10 may hold the object M in various ways.
  • the robot hand 10 may hold the object M through the tip portion 220 .
  • the robot hand 10 may operate the first driving unit 340 based on a signal input from the outside.
  • the signal input from the outside may include information such as the size and shape of the object (M).
  • the main frame 210 may rotate.
  • the mainframes 210 spaced apart from each other may be adjacent to or spaced apart from each other. The distance between the main frames 210 may be adjusted to secure enough space for the object M to be inserted.
  • the second driving unit 410 operates so that one surface of the plurality of tip units 220 disposed on the side of the object M may be arranged such that the tip units 220 are parallel to each other. At this time, in order to align the position of the tip part 220 as described above, the length of the band part 230 drawn out from the housing 100 may be adjusted according to the operation of the second driving part 410 .
  • the finger assembly 200 as described above grips the object M, it may grip the object M as shown in FIG. 10 .
  • FIG. 11 is a perspective view showing the operation of the robot hand shown in FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of the robot hand shown in FIG.
  • the same reference numerals as in FIG. 6 denote the same members.
  • the robot hand 10 can hold the object M through the tip 220 and the band 230 .
  • the tip part 220 may rotate while linearly moving the path guide part 700 .
  • the insertion unit 600 may rotate in the path guide unit 700 according to the position of the object M while linearly moving along the path guide unit 700 .
  • the object M may move from the tip part 220 toward the band part 230 to contact the tip part 220 and the band part 230 .
  • the outer surface of the band portion 230 may be in contact with the outer surface of the object (M) to have a shape similar to the shape of the outer surface of the object (M).
  • the outer surface of the band unit 230 may be rounded to correspond to the curved surface.
  • the tip portion 220 When the linear movement unit 470) continuously moves as described above, the tip portion 220 may be completely rotated as shown in FIG. 12 to contact the upper part of the object M. As shown in FIG. At this time, the band portion 230 may have a variable shape so as to correspond to the outer surface of the object (M). In this case, the object M may be completely fixed inside the finger assembly 200 by the tip part 220 , the band part 230 , and the housing 100 .
  • the robot hand 10 as described above is possible to hold the object (M) having various external surfaces.
  • the robot hand 10 is capable of gripping the object M with a non-uniform surface through a simple structure.
  • a finger assembly and a robot hand provided in a robot, etc. which can be used to grip various types of objects
  • the embodiments of the present invention can be applied to household robots, industrial robots, and the like.

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Abstract

본 발명은 핑거 어셈블리와 로봇핸드를 개시한다. 본 발명은, 메인프레임과, 상기 메인프레임에 회동 가능하게 연결되는 팁부와, 상기 팁부에 연결되는 밴드부를 포함한다.

Description

핑거 어셈블리 및 이를 포함하는 로봇핸드
본 발명은 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핑거 어셈블리 및 이를 포함하는 로봇핸드에 관한 것이다.
일반적으로 로봇핸드는 다양한 장비에 배치되어 다양한 작업을 진행할 수 있다. 이러한 로봇핸드는 사람의 손과 유사한 구조를 구현하기 위하여 다양한 링크 구조물을 포함할 수 있다.
이때, 링크 구조물을 로봇핸드에 사용하는 경우 링크 구조는 작동범위의 한계로 인하여 로봇핸드의 작동 범위를 제한할 수 있으며, 다양한 운동을 구현하는 것이 쉽지 않을 수 있다.
그러나 산업이 고도화되면서 다양한 외면을 갖는 물체의 작업을 수행하는 것이 필요하며, 미세한 힘을 조절하여 물체의 파손을 방지하는 것이 상당히 중요한 문제이다.
본 발명의 실시예들은 핑거 어셈블리 및 이를 포함한 로봇핸드를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 메인프레임과, 상기 메인프레임에 회동 가능하게 연결되는 팁부와, 상기 팁부에 연결되는 밴드부를 포함하는 핑거 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 외면 또는 형상을 갖는 물체를 파지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 물체를 파지하는 것이 가능하므로 다양한 작업을 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시에들은 사람의 손과 유사한 동작을 구현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇핸드를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇핸드의 핑거 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 핑거 어셈블리의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 로봇핸드의 핑거 어셈블리의 작동을 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 로봇핸드의 작동을 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 일 측면은, 메인프레임과, 상기 메인프레임에 회동 가능하게 연결되는 팁부와, 상기 팁부에 연결되는 밴드부를 포함하는 핑거 어셈블리를 제공할 수 있다.
또한, 상기 밴드부는 플렉서블(Flexible)할 수 있다.
또한, 상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 하나는 삽입부를 포함하고, 상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 다른 하나는 상기 삽입부가 이동 가능하도록 삽입되어 상기 삽입부의 운동을 가이드하는 경로가이드부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경로가이드부는 장공 형태의 곡선일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 바디부와, 상기 바디부에 연결되는 핑거 어셈블리를 포함하고, 상기 핑거 어셈블리는, 상기 바디부에 회동 가능하게 연결된 메인프레임과, 상기 메인프레임의 끝단에 회동 가능하게 연결된 팁부와, 상기 팁부와 연결되며, 상기 바디부와 연결되는 밴드부를 포함하는 로봇핸드를 제공할 수 있다.
또한, 상기 밴드부에 연결되어 상기 밴드부와 연결된 부분의 위치를 가변시키는 밴드구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 핑거 어셈블리는 복수개 구비되고, 상기 각 핑거 어셈블리는 상기 밴드구동부에 서로 연결될 수 있다.
또한, 상기 밴드구동부는, 상기 바디부 내부에 배치되는 구동부와, 상기 구동부와 연결되어 회전하는 가이드부와, 상기 밴드부와 연결되며, 상기 가이드부에 배치되어 상기 가이드부를 선형 운동하는 선형운동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핑거 어셈블리는 복수개 구비되고, 상기 바디부는, 상기 복수개의 핑거 어셈블리 중 하나가 회동 가능하게 연결되는 지지부와, 상기 지지부에 회동 가능하게 연결되며, 상기 복수개의 핑거 어셈블리 중 다른 하나가 회동 가능하게 연결되는 회전부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전부와 상기 지지부를 연결하며, 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디부에 배치되어 상기 핑거 어셈블리와 연결되며, 상기 핑거 어셈블리를 회동시키는 핑거구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밴드부는 플렉서블(Flexible)할 수 있다.
또한, 상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 하나는 삽입부를 포함하고, 상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 다른 하나는 상기 삽입부가 이동 가능하도록 삽입되어 상기 삽입부의 운동을 가이드하는 경로가이드부를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇핸드를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 로봇핸드(10)는 바디부(100), 핑거 어셈블리(200), 핑거구동부(300), 밴드구동부(미도시) 및 회전구동부(500)를 포함할 수 있다.
바디부(100)는 로봇 등에 연결될 수 있다. 이때, 바디부(100)는 로봇 등에 회전 가능하게 연결되거나 고정될 수 있다. 이러한 바디부(100)는 로봇 등에 연결되는 지지부(110) 및 지지부(110)에 회동 가능하게 연결되는 회전부(120)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 회전부(120)는 적어도 하나 구비될 수 있다. 이때, 회전부(120)가 복수개 구비되는 경우 복수개의 회전부(120)는 지지부(110)에 연결되어 동시에 회전할 수 있다.
상기와 같은 바디부(100)는 적어도 하나 이상의 핑거 어셈블리(200)와 연결될 수 있다. 이때, 핑거 어셈블리(200)가 복수개 구비되는 경우 복수개의 핑거 어셈블리(200)는 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이러한 복수개의 핑거 어셈블리(200)는 물건을 파지할 수 있다. 이러한 경우 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 하나는 지지부(110)에 회동 가능하게 연결되며, 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 다른 하나는 회전부(120)에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 회전부(120)에 연결된 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 다른 하나는 회전부(120)의 회전 시 동시에 바디부(100)를 중심으로 회전할 수 있다.
핑거 어셈블리(200)는 메인프레임(210), 팁부(220) 및 밴드부(230)를 포함할 수 있다. 메인프레임(210)은 바디부(100)에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 경우 메인프레임(210)은 복수개의 프레임이 서로 연결된 형태일 수 있다. 팁부(220)는 메인프레임(210)에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 팁부(220)의 일면은 평평하게 형성될 수 있다. 이때, 팁부(220) 또는 메인프레임(210) 중 하나는 삽입부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 팁부(220) 또는 메인프레임(210) 중 다른 하나는 경로가이드부(700)를 포함할 수 있다. 삽입부(600)는 경로가이드부(700)에 삽입되어 이동하며, 경로가이드(700)는 삽입부(600)의 운동을 가이드할 수 있다. 이러한 경우 삽입부(600)는 팁부(220) 또는 메인프레임(210) 중 하나의 외면으로부터 돌출되는 돌기 형태로 형성되고, 경로가이드부(700)는 장공 형태의 홀 형태일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 팁부(220)는 삽입부(600)를 포함하고, 메인프레임(210)은 경로가이드부(700)를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
밴드부(230)는 팁부(220)와 연결되어 팁부(220)의 자세를 가변시킬 수 있다. 이러한 경우 팁부(220)의 일단 중 일측면은 상기에서 설명한 것과 같이 메인프레임(210)에 회동 가능하게 연결되며, 팁부(220)의 일단 중 다른 측면은 밴드부(230)과 연결될 수 있다. 이때, 밴드부(230)는 플렉서블(Flexible)할 수 있다. 예를 들면, 밴드부(230)는 합성수지와 천연섬유가 혼합된 형태일 수 있다. 특히 밴드부(230)는 형상이 가변할 뿐 늘어나지 않도록 어느 정도의 강도를 가질 수 있다. 상기와 같은 밴드부(230)는 상기 밴드구동부와 연결되며, 상기 밴드구동부의 운동에 따라 팁부(220)의 일면의 자세를 가변시킬 수 있다.
핑거구동부(300)는 바디부(100)에 배치되어 하나의 핑거 어셈블리(200)와 연결될 수 있다. 이때, 핑거구동부(300)는 핑거 어셈블리(200) 자체를 회전시킬 수 있다.
상기 밴드구동부는 밴드부(230)와 연결되어 밴드부(230)와 연결된 상기 밴드구동부 부분의 위치를 가변시킬 수 있다.
회전구동부(500)는 지지부(110)와 회전부(120)를 연결할 수 있다. 회전구동부(500)는 회전부(120)를 회전시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 로봇핸드(10)의 작동을 살펴보면, 로봇핸드(10)를 통하여 다양한 물건을 파지할 수 있다. 구체적으로 로봇핸드(10)는 표면이 균일한 물체 또는 표면이 굴곡진 물체 등과 같은 표면이 불규칙한 물건을 파지할 수 있다.
예를 들면, 로봇핸드(10)는 팁부(220)만으로 물건을 지지할 수 있다. 이러한 경우 회전구동부(500)를 작동시켜 각 핑거 어셈블리(200) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들면, 회전구동부(500)를 작동시키는 경우 각 핑거 어셈블리(200)는 바디부(100)을 기준으로 회전함으로써 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220) 사이의 간격이 벌어지거나 좁혀질 수 있다. 물건을 파지하는 경우 회전구동부(500)는 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220) 사이의 간격을 벌어지도록 할 수 있다. 이후 핑거구동부(300)를 작동하여 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220) 사이의 공간을 상기 물건의 표면 크기에 대응되도록 이격시킬 수 있다. 이때, 상기 물건 종류의 판단이나 물건의 표면의 측정은 별도로 구비된 라이다, 카메라 등을 통하여 산출하고 이를 근거로 상기와 같은 제어를 수행할 수 있다.
상기와 같은 작업이 진행된 후 또는 상기와 같은 작업이 진행되는 동안 상기 밴드구동부가 작동하여 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220)의 평평한 표면이 도 2에 도시된 바와 같이 배치되도록 할 수 있다. 상기와 같은 경우 팁부(220)의 평평한 표면은 도 2를 기준으로 바디부(100)의 평평한 상면에 대해서 수직하게 배열될 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 상기 핑거구동부(300)와 상기 밴드구동부의 작동을 제어하여 팁부(220) 사이의 공간을 조절하여 물건을 파지할 수 있다. 이때, 상기 밴드구동부는 상기 핑거구동부(300)의 작동에 따라서 각 팁부(220)의 평평한 표면이 상기에서 설명한 것과 같이 배치되도록 바디부(100)에서 돌출된 밴드부(230)의 길이를 가변시킬 수 있다. 이러한 경우 밴드부(230)가 삽입되거나 인출되는 바디부(100) 부분은 곡면으로 형성됨으로써 밴드부(230)의 삽입이나 인출 시 밴드부(230)와 바디부(100)의 마찰을 최소화시킬 수 있다.
특히 상기와 같은 경우 팁부(220)로 물체를 파지하는 경우 팁부(220)가 접촉하는 물체의 표면은 균일할 수 있다. 이러한 경우 물체가 육면체인 경우 팁부(220)의 평평한 표면은 물체의 표면에 대해서 평행하게 유지함으로써 물체의 파지력을 극대화시킬 수 있다. 또한, 물체가 원기둥 형태인 경우 팁부(220)의 평평한 표면은 물체의 외면에 접선이 배치된 표면과 동일하므로 물체가 팁부(220)의 평평한 표면으로부터 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
상기의 경우 이외에도 로봇핸드(10)는 불규칙한 표면을 갖는 물체를 파지할 수 있다. 이러한 경우 물건의 표면은 각 핑거 어셈블리(200)의 밴드부(230)의 외면에 접촉할 수 있다. 이때, 물건을 파지하기 위하여 회전구동부(500), 상기 핑거구동부(300) 및 상기 밴드구동부를 제어하여 각 핑거 어셈블리(200)의 위치를 조절할 수 있다. 이후 물건이 복수개의 핑거 어셈블리(200) 사이의 공간에 완전히 삽입되면, 상기 핑거구동부(300) 및 상기 밴드구동부를 제어하여 물건을 파지할 수 있다.
구체적으로 상기 핑거구동부(300)가 작동하면, 메인프레임(210)이 회동하면서 메인프레임(210)이 바디부(100)의 외면에 근접할 수 있다. 이러한 경우 밴드부(230)의 외면은 물체의 표면에 접촉할 수 있다. 이때, 상기 밴드구동부가 작동하여 팁부(220)의 자세를 조절할 수 있다.
상기와 같이 물체의 표면이 각 밴드부(230)에 접촉하면, 밴드부(230)의 형상이 물체의 표면에 대응되도록 가변할 수 있다. 이러한 경우 상기 밴드구동부는 밴드부(230)가 바디부(100)의 외부로 인출되거나 삽입되도록 바디부(100)로부터 인출된 바디부(100)의 길이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 밴드구동부의 작동에 따라 팁부(220)는 메인프레임(210)을 기준으로 회전할 수 있으며, 팁부(220)의 평평한 부분이 물체의 외면을 향할 수 있다. 이러한 경우 팁부(220)의 평평한 부분은 다른 핑거 어셈블리(200)를 바라보거나 도 1에서 바디부(100)의 상면을 바라볼 수 있다. 삽입부(600)는 경로가이드부(700) 상에 자유롭게 움직임으로써 팁부(220)의 자유로운 자세 변화를 도와줄 수 있다. 이때, 상기와 같은 팁부(220)의 운동은 복수개의 핑거 어셈블리(200)에서 동시에 수행될 수 있다. 또한, 상기 핑거구동부(300)가 작동하지 않는 경우 불규칙한 물체의 표면에 따라 밴드부(230)의 형상이 가변하는 정도가 상이하므로 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220)의 자세가 서로 상이해지는 것도 가능하다.
따라서 로봇핸드(10)는 외면이 불규칙한 물체를 자유롭게 파지하는 것이 가능하다. 또한, 로봇핸드(10)는 표면이 균일한 물체를 팁부(220)를 통하여 파지하는 것도 가능하다.
로봇핸드(10)는 다양한 물체에 대응되도록 작동함으로써 작성 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 로봇핸드(10)는 밴드부(230)가 물체의 표면 형상에 대응되어 물체에 가하는 힘이 분산됨으로써 물체의 파지 시 물체의 파손을 방지할 수 있다.
이하에서는 로봇핸드(10)의 각 구성요소에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇핸드의 핑거 어셈블리를 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 핑거 어셈블리의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 핑거 어셈블리(200)는 핑거구동부(300)와 연결될 수 있다. 이때, 핑거구동부(300)는 지지부(110) 또는 회전부(120)의 내부에 배치될 수 있다. 이러한 경우 핑거구동부(300)는 핑거 어셈블리(200)가 복수개 구비되는 경우 각 핑거 어셈블리(200)를 독립적으로 구동시키도록 복수개 구비될 수 있다. 이때, 각 핑거구동부(300)는 각 핑거 어셈블리(200)에 개별적으로 연결될 수 있다.
상기와 같은 핑거구동부(300)는 핑거 어셈블리(200)와 연결되는 제1핑거구동기어(310), 제1핑거구동기어(310)에 연결되는 제2핑거구동기어(320), 제2핑거구동기어(320)와 연결되는 제3핑거구동기어(330) 및 제3핑거구동기어(330)와 연결되는 제1구동부(340)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 제1핑거구동기어(310)는 메인프레임(210)에 고정되거나 메인프레임(210)의 외면에 일체로 형성될 수 있다. 이때, 제1핑거구동기어(310)는 부채꼴 형태로 형성됨으로써 메인프레임(210)이 일정한 회전 각도 범위에서 작동하도록 할 수 있다. 이러한 경우 제1핑거구동기어(310)에는 메인프레임(210)이 회전 각도 범위를 벗어나는 것을 방지하도록 스토퍼가 형성될 수 있다. 이러한 스토퍼는 돌기 형태로 형성되어 바디부(100)의 내면으로 돌출될 수 있다. 이때, 바디부(100)의 내면에는 상기 스토퍼가 삽입되어 상기 스토퍼의 회전 각도를 한정하는 홈이 형성될 수 있다.
제2핑거구동기어(320)는 제1핑거구동기어(310)와 연결될 수 있다. 이때, 제2핑거구동기어(320)는 제1핑거구동기어(310)로 구동력을 전달할 수 있다. 이러한 경우 제2핑거구동기어(320)는 적어도 하나 이상의 기어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2핑거구동기어(320)는 서로 연결되는 제1기어(미도시)와 제2기어(미표기)를 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 제1기어는 제1핑거구동기어(310)와 연결되며, 상기 제2기어는 제3핑거구동기어(330)와 연결될 수 있다.
제3핑거구동기어(330)는 제2핑거구동기어(320)로 구동력을 전달할 수 있다. 이러한 경우 제3핑거구동기어(330)와 제2핑거구동기어(320)는 회전축이 서로 상이한 방향으로 배열될 수 있다. 이러한 경우 제3핑거구동기어(330)는 헬리컬 기어 형태로 형성될 수 있으며, 제2핑거구동기어(320)는 스퍼 기어 형태로 형성될 수 있다.
제1구동부(340)는 제3핑거구동기어(330)를 회전시킬 수 있다. 이때, 제1구동부(340)는 모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 제1구동부(340)는 모터와 감속기를 포함하는 것도 가능하다.
상기와 같은 핑거구동부(300)의 작동을 살펴보면, 제1구동부(340)가 작동하여 제3핑거구동기어(330)를 회전시킬 수 있다. 제3핑거구동기어(330)는 제2핑거구동기어(320)를 회전하며, 제2핑거구동기어(320)는 제1핑거구동기어(310)를 회전시킬 수 있다.
제1핑거구동기어(310)의 회전에 따라 메인프레임(210)이 회전할 수 있다. 이때, 메인프레임(210)의 회전 방향은 제1구동부(340)의 작동에 따른 제1구동부(340)의 회전축의 회전 방향에 따라 상이해질 수 있다.
상기와 같이 핑거구동부(300)가 작동하는 경우 메인프레임(210)은 지지부(110) 또는 회전부(120)의 외면과 형성하는 각도가 상이해질 수 있다. 즉, 핑거구동부(300)의 작동에 따라 메인프레임(210)은 지지부(110) 또는 회전부(120)의 일면과 가까워지거나 멀어질 수 있다. 특히 핑거 어셈블리(200)가 복수개 구비되는 경우 핑거구동부(300)의 작동에 따라 물건을 파지하거나 물건의 파지를 해제할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 평면도이다. 도 6은 도 2에 도시된 로봇핸드의 핑거 어셈블리의 작동을 보여주는 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 밴드구동부(400)는 적어도 하나 이상의 핑거 어셈블리(200)의 밴드부(230)가 바디부(100)의 외부로 인출된 길이를 조절할 수 있다. 특히 밴드구동부(400)는 하나가 구비되어 복수개의 핑거 어셈블리(200)의 밴드부(230)의 길이를 동시에 조절하는 것이 가능하다.
밴드구동부(400)는 지지부(110)의 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로 밴드구동부(400)는 제2구동부(410), 제1밴드구동기어(420), 제2밴드구동기어(430), 제3밴드구동기어(440), 제4밴드구동기어(450), 가이드부(460) 및 선형운동부(470)를 포함할 수 있다.
제2구동부(410)는 상기에서 설명한 제1구동부(340)와 동일 또는 유사할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1밴드구동기어(420)는 제2구동부(410)와 연결될 수 있다. 또한, 제2밴드구동기어(430)는 제1밴드구동기어(420)와 연결될 수 있으며, 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 하나에 연결된 가이드부(460)와 연결될 수 있다.
제3밴드구동기어(440)는 제2밴드구동기어(430)와 연결될 수 있으며, 제4밴드구동기어(450)와 연결될 수 있다. 이때, 제4밴드구동기어(450)는 제2밴드구동기어(430)와 연결된 복수개의 핑거 어셈블리(200)와 상이한 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 다른 하나의 가이드부(460)와 연결될 수 있다. 이러한 경우 제3밴드구동기어(440)는 제2밴드구동기어(430)의 회전력을 제4밴드구동기어(450)로 전달할 뿐만 아니라 제2밴드구동기어(430)의 회전속도와 제4밴드구동기어(450)의 회전속도를 서로 동일하도록 할 수 있다.
가이드부(460)는 제2밴드구동기어(430) 또는 제4밴드구동기어(450)와 연결될 수 있다. 이때, 가이드부(460)는 외면에 스크류가 형성될 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 가이드부(460)는 지지부(110)에 회전 가능하게 연결되어 제4밴드구동기어(450) 또는 제2밴드구동기어(430)의 회전에 따라 회전할 수 있다.
선형운동부(470)는 가이드부(460)의 회전에 따라 가이드부(460)를 따라 가이드부(460)의 길이 방향으로 선형 운동할 수 있다. 이러한 경우 선형운동부(470)는 가이드부(460)의 회전 방향에 따라 운동 방향이 상이해질 수 있다. 예를 들면, 선형운동부(470)는 가이드부(460)의 회전 방향에 따라 도 4를 기준으로 가이드부(460)의 상하로 움직일 수 있다. 이때, 선형운동부(470)는 복수개의 구비되며, 각 선형운동부(470)는 각 핑거 어셈블리(200)의 밴드부(230)의 일단이 연결됨으로써 선형운동부(470)의 운동에 따라서 밴드부(230)의 일단도 같이 움직일 수 있다.
상기와 같은 밴드구동부(400)의 운동에 따라 메인프레임(210)에 대한 팁부(220)의 자세가 가변할 수 있다. 예를 들면, 메인프레임(210)은 운동시키기 않으면서 밴드구동부(400)를 작동시키는 경우 팁부(220)는 메인프레임(210)와 연결된 부분을 중심으로 회전할 수 있다. 이때, 삽입부(600)는 경로가이드부(700)를 따라 이동할 수 있으며, 팁부(220)의 평평한 부분이 바라보는 방향이 상이해질 수 있다.
구체적으로 제2구동부(410)가 회전하는 경우 제1밴드구동기어(420)가 회전하여 제2밴드구동기어(430)를 회전시킬 수 있다. 이러한 경우 제2밴드구동기어(430)와 연결된 가이드부(460)가 회전하고 선형운동부(470)가 운동하면서 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 하나의 팁부(220)의 자세를 가변시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 제2밴드구동기어(430)가 회전하는 경우 동시에 제3밴드구동기어(440) 및 제4밴드구동기어(450)가 순차적으로 회전할 수 있다. 이때, 제4밴드구동기어(450)의 회전에 의해 제4밴드구동기어(450)에 연결된 가이드부(460)가 회전하고 선형운동부(470)가 선형 운동할 수 있다. 이러한 경우 복수개의 핑거 어셈블리(200) 중 다른 하나의 팁부(220)의 자세가 가변할 수 있다.
상기와 같은 경우 선형운동부(470)에 연결된 각 핑거 어셈블리(200)의 밴드부(230)의 끝단 중 하나를 선형 운동시킴으로써 밴드부(230)의 끝단 중 다른 하나에 연결된 각 핑거 어셈블리(200)의 팁부(220)가 동시에 동일한 자세를 유지할 수 있다.
한편, 상기와 같은 밴드구동부(400)는 지지부(110)에 배치됨으로써 메인프레임(210)의 회전, 회전부(120)의 회전에 영향을 받지 않을 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 회전구동부(500)는 지지부(110)를 중심으로 회전부(120)를 회전시킬 수 있다. 이때, 회전부(120)가 복수개 구비되는 경우 회전구동부(500)는 복수개의 회전부(120)를 동시에 지지부(110)를 기준으로 각 회전부(120)를 회전시킬 수 있다.
회전구동부(500)는 제3구동부(510), 제1회전구동기어(520), 제2회전구동기어(530) 및 제3회전구동기어(540)를 포함할 수 있다. 이때, 제3구동부(510)는 상기에서 설명한 제1구동부(340)와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
제1회전구동기어(520)는 제3구동부(510)와 연결되어 회전할 수 있다. 이때, 제1회전구동기어(520)는 지지부(110)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
제2회전구동기어(530)는 제1회전구동기어(520)와 연결될 수 있으며, 지지부(110)에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 제2회전구동기어(530)는 다단의 기어로 형성될 수 있으며, 제1회전구동기어(520)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 예를 들면, 제2회전구동기어(530) 중 하단에 배치된 기어는 제1회전구동기어(520)과 접촉할 수 있으며, 제2회전구동기어(530) 중 상단에 배치된 기어는 제3회전구동기어(540)과 접촉할 수 있다.
제3회전구동기어(540)는 제2회전구동기어(530)와 연결될 수 있으며, 지지부(110)에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 제3회전구동기어(540)의 일단은 회전부(120)가 고정될 수 있다. 이러한 경우 제3회전구동기어(540)는 각 회전부(120)에 연결되도록 복수개 구비될 수 있다.
상기와 같은 경우 회전부(120)의 회전 시 회전구동부(500)가 작동할 수 있다. 구체적으로 제3구동부(510)가 작동하면, 제3구동부(510)는 제1회전구동기어(520)를 회전시킬 수 있다.
제1회전구동기어(520)가 회전하면 제2회전구동기어(530)를 통하여 제3회전구동기어(540)를 회전시킬 수 있다. 제3회전구동기어(540)가 회전하는 경우 제3회전구동기어(540)와 연결된 회전부(120)가 지지부(110)를 중심으로 회전할 수 있다.
상기와 같은 경우 복수개의 회전부(120)가 지지부(110)를 중심으로 회전함으로써 지지부(110) 및 각 회전부(120)에 배치된 각 핑거 어셈블리(200) 사이의 거리를 가변시킬 수 있다. 즉, 복수개의 회전부(120)는 지지부(110)를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 로봇핸드의 작동을 보여주는 사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 단면도이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 6과 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 로봇핸드(10)는 물건(M)을 파지할 수 있다. 이때, 로봇핸드(10)는 다양한 방법으로 물건(M)을 파지할 수 있다.
예를 들면, 로봇핸드(10)는 팁부(220)를 통하여 물건(M)을 파지할 수 있다. 이러한 경우 로봇핸드(10)는 외부로부터 입력되는 신호를 근거로 제1구동부(340)가 작동할 수 있다. 이때, 외부에서 입력되는 신호는 물건(M)의 크기, 형상 등의 정보를 포함할 수 있다. 제1구동부(340)가 작동하는 경우 메인프레임(210)이 회전할 수 있다. 이러한 경우 서로 이격된 메인프레임(210)은 서로 근접하거나 이격될 수 있다. 물건(M)이 삽입될 정도의 공간을 확보하도록 메인프레임(210) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
상기와 같은 경우 제2구동부(410)가 작동하여 물건(M) 측에 배치된 복수개의 팁부(220)의 일면은 서로 평행하도록 팁부(220)를 배열할 수 있다. 이때, 팁부(220)의 위치를 상기와 같이 정렬하기 위하여 제2구동부(410)의 작동에 따라 밴드부(230)가 하우징(100)으로부터 인출된 길이가 조절될 수 있다.
상기와 같은 핑거 어셈블리(200)가 물건(M)을 파지하는 경우 도 10에 도시된 것과 같이 물건(M)을 파지할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 로봇핸드의 작동을 보여주는 사시도이다. 도 12는 도 11에 도시된 로봇핸드의 일부를 보여주는 단면도이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 6과 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 로봇핸드(10)는 물건(M)을 팁부(220)와 밴드부(230)를 통하여 파지하는 것이 가능하다.
구체적으로 팁부(220)로 물건(M)을 파지한 후 밴드부(230)를 하우징(100) 내부로 지속적으로 삽입하면 팁부(220)는 경로가이드부(700)를 선형 운동하면서 회전할 수 있다. 특히 삽입부(600)는 경로가이드부(700)를 따라 선형 운동하면서 물건(M)의 위치에 따라 경로가이드부(700)에서 회전할 수 있다.
팁부(220)가 상기와 같이 운동하는 경우 물건(M)은 팁부(220)에서 밴드부(230) 측으로 이동하여 팁부(220)와 밴드부(230)에 접촉할 수 있다. 물건(M)이 밴드부(230)와 접촉하는 경우 밴드부(230)의 외면은 물건(M)의 외면과 접촉하여 물건(M)의 외면 형상과 유사한 형태가 될 수 있다. 예를 들면, 물건(M)이 도 12에 도시된 것과 같이 곡면인 경우 곡면에 대응되도록 밴드부(230)의 외면을 라운드질 수 있다.
상기와 같이 선형운동부(470))가 지속적으로 운동하는 경우 팁부(220)는 도 12와 같이 완전히 회전하여 물건(M)의 상부와 접촉할 수 있다. 이때, 밴드부(230)는 물건(M)의 외면에 대응되도록 형상이 가변할 수 있다. 이러한 경우 물건(M)은 팁부(220), 밴드부(230) 및 하우징(100)에 의하여 핑거 어셈블리(200) 내부에서 완전히 고정될 수 있다.
따라서 상기와 같은 로봇핸드(10)는 다양한 외면을 갖는 물건(M)을 파지하는 것이 가능하다. 또한, 로봇핸드(10)는 간단한 구조를 통하여 표면이 균일하지 않은 물건(M)을 파지하는 것이 가능하다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 로봇 등에 구비되는 핑거 어셈블리 및 로봇핸드를 제공하여, 다양한 형태의 물건을 파지하는데 사용할 수 있으며, 가정용 로봇, 산업용 로봇 등에 본 발명의 실시예들을 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 메인프레임;
    상기 메인프레임에 회동 가능하게 연결되는 팁부; 및
    상기 팁부에 연결되는 밴드부;를 포함하는 핑거 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밴드부는 플렉서블(Flexible)한 핑거 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 하나는 삽입부를 포함하고,
    상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 다른 하나는 상기 삽입부가 이동 가능하도록 삽입되어 상기 삽입부의 운동을 가이드하는 경로가이드부를 포함한 핑거 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경로가이드부는 장공 형태의 곡선인 핑거 어셈블리.
  5. 바디부;
    상기 바디부에 연결되는 핑거 어셈블리;를 포함하고,
    상기 핑거 어셈블리는,
    상기 바디부에 회동 가능하게 연결된 메인프레임;
    상기 메인프레임의 끝단에 회동 가능하게 연결된 팁부; 및
    상기 팁부와 연결되며, 상기 바디부와 연결되는 밴드부;를 포함하는 로봇핸드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밴드부에 연결되어 상기 밴드부와 연결된 부분의 위치를 가변시키는 밴드구동부;를 더 포함하는 로봇핸드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 핑거 어셈블리는 복수개 구비되고,
    상기 각 핑거 어셈블리는 상기 밴드구동부에 서로 연결되는 로봇핸드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 밴드구동부는,
    상기 바디부 내부에 배치되는 구동부;
    상기 구동부와 연결되어 회전하는 가이드부; 및
    상기 밴드부와 연결되며, 상기 가이드부에 배치되어 상기 가이드부를 선형 운동하는 선형운동부;를 포함하는 로봇핸드.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 핑거 어셈블리는 복수개 구비되고,
    상기 바디부는,
    상기 복수개의 핑거 어셈블리 중 하나가 회동 가능하게 연결되는 지지부; 및
    상기 지지부에 회동 가능하게 연결되며, 상기 복수개의 핑거 어셈블리 중 다른 하나가 회동 가능하게 연결되는 회전부;를 포함하는 로봇핸드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 회전부와 상기 지지부를 연결하며, 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부;를 더 포함하는 로봇핸드.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 바디부에 배치되어 상기 핑거 어셈블리와 연결되며, 상기 핑거 어셈블리를 회동시키는 핑거구동부;를 더 포함하는 로봇핸드.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 밴드부는 플렉서블(Flexible)한 로봇핸드.
  13. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 하나는 삽입부를 포함하고,
    상기 메인프레임 또는 상기 팁부 중 다른 하나는 상기 삽입부가 이동 가능하도록 삽입되어 상기 삽입부의 운동을 가이드하는 경로가이드부를 포함하는 로봇핸드.
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