WO2023128583A1 - 로봇 핸드 - Google Patents

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WO2023128583A1
WO2023128583A1 PCT/KR2022/021452 KR2022021452W WO2023128583A1 WO 2023128583 A1 WO2023128583 A1 WO 2023128583A1 KR 2022021452 W KR2022021452 W KR 2022021452W WO 2023128583 A1 WO2023128583 A1 WO 2023128583A1
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WO
WIPO (PCT)
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module
finger
palm
actuator
finger module
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/021452
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류우석
이병주
이지영
이성온
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US18/754,168 priority Critical patent/US20240342929A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • 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
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/024—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers having fingers directly connected to actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand, and more specifically, to a robot hand capable of changing the position of a finger module according to an object to be gripped to provide the most stable and efficient solution according to an object.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a robot hand capable of changing the position of a finger module according to an object to be gripped and thus providing the most stable and efficient solution according to the object.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides a robot hand.
  • the robot hand may include a palm module providing a base surface; a first finger module provided on one side of the palm module to enable position change in the palm module; a second finger module provided on the other side of the palm module to enable position change in the palm module; a plurality of third finger modules provided in the palm module and fixed in one direction between the first finger module and the second finger module; and a first linkage portion connecting the palm module and the first finger module, wherein the first linkage portion does not interfere with the palm module when the position of the first finger module is changed on the palm module.
  • the finger module can be guided to the target position.
  • it further includes a first actuator module, wherein the first actuator module is mounted on each of the first finger module to the third finger module to individually operate the first finger module to the third finger module.
  • each of the first to third finger modules has at least two or more joints in a longitudinal direction, and the first actuator module is provided in a one-to-one correspondence with the at least two or more joints, Each joint of the first finger module to the third finger module may be directly operated with the corresponding joint as an axis.
  • the device further includes a second actuator module, wherein the second actuator module is provided in the palm module, and the second actuator module is connected to the first finger module through the first linkage part, so that the A driving force may be provided to the first finger module to change the position of the first finger module in the palm module.
  • the first actuator module provided at one end of the longitudinal direction of the first finger module is disposed to face the second actuator module in a horizontal direction
  • the first linkage unit has one end in the longitudinal direction of the second actuator module.
  • a first link axially coupled to a drive shaft at the lower end of the actuator module and hingedly coupled to the lower end of the first actuator module at the other longitudinal end; and a second link having one end in the longitudinal direction hinged to the upper frame of the palm module having the second actuator module at the lower side and the other end in the longitudinal direction hinged to the top of the first actuator module, wherein the second link A hinge axis to which the link and the upper frame are hinged and the drive shaft may not be coaxially aligned in a vertical direction.
  • the second linkage unit may further include a second linkage unit, and when the position of the second finger module is changed on the palm module, the second linkage unit targets the second finger module without interfering with the palm module. Can guide you to the location.
  • the device further includes a third actuator module, wherein the third actuator module is provided in the palm module, and the third actuator module is connected to the second finger module through the second linkage part, so that the A driving force may be provided to the second finger module to change the position of the second finger module in the palm module.
  • the second linkage portion one end in the longitudinal direction is axially coupled to the lower drive shaft of the third actuator module, the other end in the longitudinal direction is hingedly coupled to the lower end of the first actuator module A third link; and a fourth link, one end of which in the longitudinal direction is hinged to the upper frame of the palm module provided with the third actuator module on the lower side and the other end in the longitudinal direction is hinged to the top of the first actuator module.
  • a hinge axis to which the link and the upper frame are hinged and the drive shaft may not be coaxially aligned in a vertical direction.
  • each of the first to third finger modules includes a joint portion providing an installation space for the first actuator module; And it may include a finger tip provided at the distal end of the joint portion.
  • one of a plurality of operating modes may be switched according to a change in positions of the first finger module and the second finger module on the palm module.
  • the plurality of operation modes include a left hand mode in which the first finger module serves as a thumb, a right hand mode in which the second finger module serves as a thumb, and a first finger module and a second finger module in which the It may include a gripper mode positioned facing the third finger module.
  • a palm module providing a base surface; a first finger module provided on one side of the palm module to enable position change in the palm module; a second finger module provided on the other side of the palm module to enable position change in the palm module; a plurality of third finger modules provided in the palm module and fixed in one direction between the first finger module and the second finger module; and a first linkage portion connecting the palm module and the first finger module, wherein the first linkage portion does not interfere with the palm module when the position of the first finger module is changed on the palm module.
  • the finger module can be guided to the target position.
  • a robot hand capable of changing the location of the finger module according to the gripping object without interfering with the palm module on the palm module may be provided.
  • the finger module can be moved to a desired position without bumping into the palm module, and through this, various objects can be gripped, and the most stable and efficient solution can be provided according to the gripped object. there is.
  • the force of the finger module can be most efficiently applied to the object, and through this, the object can be gripped most stably.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS 2 and 3 are transparency diagrams for explaining the first actuator of the robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining a first linkage part and a second linkage part of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining a first linkage part and a second linkage part of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing a first linkage portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a left-handed mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a right hand mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a gripper mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a first deformation mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a second deformation mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a third deformation mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, what is referred to as a first element in one embodiment may be referred to as a second element in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
  • connection is used to mean both indirectly and directly connecting a plurality of components.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a robot hand according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are projection views for explaining a first actuator of the robot hand according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a first linkage part and a second linkage part of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • It is a reference view
  • FIG. 6 is a partial perspective view showing a first linkage unit according to an embodiment of the present invention.
  • the robot hand 100 includes a palm module 110, a first finger module 120, a second finger module 130, and a third finger module ( 140) and the first linkage portion 150.
  • the palm module 110 may provide a base surface for the first finger module 120 , the second finger module 130 , and the third finger module 140 , that is, a palm surface.
  • the palm module 110 is connected to and supports the first finger module 120, the second finger module 130, the third finger module 140, and the first linkage part 150.
  • the palm module 110 may provide a mounting space for the second actuator module 180, the third actuator module 190, and the integrated controller C, which will be described later.
  • the palm module 110 may include an upper frame 111, a lower frame 112, and a support 113.
  • the upper frame 111 may be provided in the form of a plate-like plate.
  • the lower frame 112 may be provided under the upper frame 111 to face the upper frame 111 .
  • the lower frame 112 since the lower frame 112 must support the upper frame 111 and the first finger module 120, the second finger module 130, and the third finger module 140 connected thereto, they can be supported. It is preferable to be formed in a weight and size that is.
  • the support 113 may be connected between the upper frame 111 and the lower frame 112 .
  • the support 113 may space the upper frame 111 to the upper side of the lower frame 112 .
  • the support 113 may be provided in a bar or rod shape extending in one direction. These supports 113 may be provided as a pair and vertically connected to both sides of the upper frame 111 and the lower frame 112 in the width direction.
  • the space between the upper frame 111 and the lower frame 112 spaced apart by the support 113 is the second actuator module 180, the third actuator module 190 and the integrated controller (C) It can be provided as a mounting space.
  • the first finger module 120 may be provided on one side of the finger module 110 . Specifically, the first finger module 120 may be provided upward on one edge of the finger module 110 through the first linkage portion 150 .
  • the first finger module 120 may include a knuckle 121 and a finger tip 122 .
  • the first finger module 120 may include at least one knuckle 121 connected in one direction.
  • the first finger module 120 may include one knuckle 121 .
  • the first finger module 120 When the first finger module 120 includes one knuckle part 121, the lower part in the longitudinal direction of the knuckle part 121 forms a joint coupling with the palm module 110, and the upper part in the longitudinal direction forms the finger tip. (122) and joint coupling can be achieved. Accordingly, the first finger module 120 may have two joints in the longitudinal direction.
  • the first finger module 120 includes one joint portion 121, and the first finger module 120 may include two or more joint portions 121, of course.
  • the first finger module 120 may function as a thumb.
  • the robot hand 100 may further include a first actuator module 170 .
  • the first actuator module 170 may be mounted in an installation space provided inside the joint portion 121 .
  • the first actuator module 170 is mounted on the first finger module 120 to operate the first finger module 120 .
  • the operation of the first actuator module 170 may be controlled by an integrated controller (C in FIG. 6 ) installed on the palm module 110 side.
  • the first actuator module 170 is provided so as to correspond one-to-one with the two joints, with the corresponding joint as an axis, The joint portion 121 connected thereto may be operated directly.
  • the first actuator module 170 uses a reduction gear 171, a motor 172, an encoder 173, and a motor drive 174 to directly operate the joint 121 connected to the joint as an axis.
  • a reduction gear 171 a motor 172, an encoder 173, and a motor drive 174 to directly operate the joint 121 connected to the joint as an axis.
  • the finger tip 122 may be joint-coupled to the distal end knuckle 121 .
  • the finger tip 122 may be linked to the rotation of the distal end joint 121 by the first actuator module 170 .
  • the finger tip 122 may be connected to a separate first actuator module 170, and through this, independent operation may be performed without interlocking with the distal end joint 121.
  • the first finger module 120 may be provided with a positional change in the palm module 110 . Accordingly, the first finger module 120 may further have one additional degree of freedom in addition to the degree of freedom according to the joint.
  • the robot hand 100 may further include a second actuator module 180.
  • the second actuator module 180 may be provided in the palm module 110 . Specifically, the second actuator module 180 may be mounted in a space between the upper frame 111 and the lower frame 112 of the palm module 110 .
  • the second actuator module 180 may be connected to the first finger module 120 through the first linkage part 150 .
  • the second actuator module 180 connected to the first finger module 120 through the first linkage part 150 is the first finger module ( 120) may be provided with a driving force.
  • the first finger module 120 may be moved to a predetermined target position on the palm module 110 .
  • the operation of the second actuator module 180 may be controlled by an integrated controller (C in FIG. 6 ) installed on the palm module 110 side.
  • the second finger module 130 may be provided on the other side of the finger module 110 . Specifically, the second finger module 130 may be provided upward on the other edge of the finger module 110 through the second linkage portion 160 to be described later.
  • the second finger module 130 may serve as a little finger.
  • the first finger module 120 and the second finger module 130 may be provided on the palm module 110 to be able to change positions.
  • first finger module 120 and the second finger module 130 may be changed for each situation, which will be described in more detail below.
  • the second finger module 130 may include a knuckle 131 and a finger tip 132 .
  • the second finger module 130 may include at least one knuckle 131 connected in one direction.
  • the second finger module 130 may include one knuckle 131 .
  • the second finger module 130 includes one knuckle part 131
  • the longitudinal lower end of the knuckle part 131 forms a joint coupling with the palm module 110
  • the longitudinal upper end of the knuckle part 131 forms the finger tip. (132) and joint coupling can be achieved.
  • the second finger module 130 may have two joints in the longitudinal direction.
  • the second finger module 130 includes one joint portion 131, and the second finger module 130 may include two or more joint portions 131, of course.
  • the first actuator module 170 is installed in the installation space provided inside the joint portion 131 to operate the joint portion 131 .
  • the first actuator module 170 is provided so as to correspond one-to-one with the two joints, with the corresponding joints as an axis,
  • the joint portion 131 connected thereto may be directly operated.
  • the finger tip 132 may be joint-coupled to the distal end knuckle 131 .
  • the finger tip 132 may be linked to the rotation of the distal end joint 131 by the first actuator module 170 .
  • the finger tip 132 may be connected to a separate first actuator module 170, and through this, independent operation may be performed without interlocking with the distal end knuckle 131.
  • the second finger module 130 may be provided so that a position change in the palm module 110 is possible. Accordingly, the second finger module 130 may further have one additional degree of freedom in addition to the degree of freedom according to the joint.
  • the robot hand 100 may further include a third actuator module 190.
  • the third actuator module 190 may be provided in the palm module 110 . Specifically, the third actuator module 190 may be mounted in a space between the upper frame 111 and the lower frame 112 of the palm module 110 . In this case, the third actuator module 190 may be mounted parallel to the second actuator module 180 in a horizontal direction.
  • the third actuator module 190 may be connected to the second finger module 130 through a second linkage unit 160 described below.
  • the third actuator module 190 connected to the second finger module 130 through the second linkage part 160 is the second finger module so that the position of the second finger module 130 on the palm module 110 changes. 130) may be provided with a driving force.
  • the second finger module 130 may be moved to a preset target position on the palm module 110 .
  • the second finger module 130 may be moved to a predetermined target position on the palm module 110 and disposed facing the first finger module 130 or disposed side by side in one direction.
  • the operation of the third actuator module 190 may be controlled by an integrated controller (C in FIG. 6 ) installed on the palm module 110 side. That is, according to an embodiment of the present invention, the integrated controller C may integrally control the first actuator module 170, the second actuator module 180, and the third actuator module 190.
  • the third finger module 140 may be provided in the palm module 110 . At this time, the third finger module 140 may be provided in plurality. The plurality of third finger modules 140 may be fixed between the first finger module 120 and the second finger module 130 in one direction.
  • the third finger module 140 is different from the first finger module 120 and the second finger module 130 whose positions are changed on the palm module 110, the palm module ( 110), the position may be fixed.
  • third finger modules 140 when two third finger modules 140 are fixed in one direction, they can serve as index fingers and middle fingers, and when provided with three, they can serve as index fingers, middle fingers, and ring fingers.
  • the third finger module 140 may include a knuckle 141 and a finger tip 142 .
  • the third finger module 140 may include at least one knuckle 141 connected in one direction.
  • the third finger module 140 may include two knuckles 141 connected in one direction.
  • the third finger module 140 includes two knuckle parts 141, one knuckle part 141 forms a joint coupling with the palm module 110, and the other knuckle part 141 Forming a joint coupling with the finger tip 142, one of the knuckle portion 141 and the other knuckle portion 141 may also form a joint coupling. Accordingly, the third finger module 140 may have three joints in the longitudinal direction.
  • the third finger module 140 has two knuckle parts 141, and the third finger module 140 has one knuckle part 141 or three or more knuckle parts 141 ), of course.
  • the first actuator module 170 is installed in the installation space provided inside the joint portion 141 to operate the joint portion 141 .
  • the first actuator module 170 is provided to correspond one-to-one with the three joints, and the corresponding joints as an axis, The joint portion 141 connected thereto may be directly operated.
  • the first actuator module 170 may rotate each knuckle 141 of the third finger module 140 about the x-axis. At this time, the first actuator module 170 provided in the joint 141 adjacent to the palm module 110 can rotate the corresponding joint 141 around the x-axis and also around the y-axis. there is.
  • the entire third finger module 140 can be rotated in the left and right directions (based on the drawing) around the y-axis. That is, the third finger module 140 having three joints in the longitudinal direction may have four degrees of freedom.
  • the first actuator module 170 is mounted on the first finger module 120, the second finger module 130, and the third finger module 140, respectively, and these finger modules 120, 130, and 140 It can be individually operated, and the plurality of first actuator modules 170 can also individually operate each joint part 121, 131, 141 of these finger modules 120, 130, 140.
  • the finger tip 142 may be joint-coupled to the distal end knuckle 141 .
  • the finger tip 142 may be linked to the rotation of the distal end joint 141 by the first actuator module 170 .
  • the finger tip 142 may be connected to a separate first actuator module 170, and through this, independent operation may be performed without interlocking with the distal end knuckle 141.
  • the first linkage unit 150 may connect the palm module 110 and the first finger module 120 .
  • the first linkage unit 150 is configured when the position of the first finger module 120 is changed on the palm module 110, that is, when the first finger module 120 moves to the second finger module 120.
  • the first finger module 120 can be guided to the target position without interfering with the palm module 110.
  • the first linkage unit 150 may include a first link 151 and a second link 152 .
  • the first link 151 has one longitudinal end that is axially coupled to the lower drive shaft DS of the second actuator module 180, and the other longitudinal end of the first link 151 is hinged to the lower end of the first actuator module 170.
  • the first actuator module 170 is provided at one end in the longitudinal direction of the first finger module 120 among the first actuator modules 170 mounted on the first finger module 120, and the second actuator module ( 180) may be one of the first actuator modules 170 disposed to face each other in the horizontal direction.
  • the driving force of the second actuator module 180 is transmitted to the first finger module 120 through the first link 151, and through this, the first finger module 120 is on the palm module 110. It can be moved to change its position.
  • the second link 152 may be hinged at one end in the longitudinal direction to the upper frame 111 of the palm module 110 provided with the second actuator module 180 on the lower side, and the other end in the longitudinal direction is A hinge may be coupled to an upper end of the first actuator module 170 .
  • the hinge axis HS to which 111 is hinged may not be coaxially aligned in the vertical direction.
  • the hinge shaft HS to which the other end in the longitudinal direction is hinged may also not be coaxially aligned in the vertical direction.
  • the position of the first finger module is set to a position (3 to 5) that the designer wants to move, and the position is synthesized to move one first linkage part. It is possible to pass through the set 3 (also 4 to 5) positions with only the degree-of-freedom motor (the motor provided in the second actuator module).
  • the axes facing each other in the vertical direction are not coaxially aligned, that is, the first link (151 on the graph) and the second linkage part are not coaxially aligned. If the link (152 on the graph) does not overlap in the vertical direction and through this, when the driving force generated from the second actuator module is transmitted to the first finger module through the first linkage portion, the first finger module does not collide with the palm module to reach the desired target position.
  • the robot hand 100 may further include a second linkage part 160 .
  • the second linkage part 160 may connect the palm module 110 and the second finger module 130 .
  • the second linkage part 160 is configured when the position of the second finger module 130 is changed on the palm module 110, that is, when the second finger module 130 is When moved on the palm module 110 by the 3 actuator module 190, the second finger module 130 can be guided to the target position without interfering with the palm module 110.
  • the second linkage unit 160 may include a third link 161 and a fourth link 162 .
  • the third link 161 has one end in the longitudinal direction that is axially coupled to the lower drive shaft DS of the third actuator module 190, and the other end in the longitudinal direction is hinged to the lower end of the first actuator module 170.
  • the first actuator module 170 is provided at one end in the longitudinal direction of the second finger module 130 among the first actuator modules 170 mounted on the second finger module 130, and the third actuator module ( 190) may be one of the first actuator modules 170 disposed to face each other in the horizontal direction.
  • the driving force of the third actuator module 190 is transmitted to the second finger module 130 through the third link 161, and through this, the second finger module 130 is connected to the first finger module 120. ), it can be moved to change its position on the palm module 110.
  • the fourth link 162 may be hinged at one end in the longitudinal direction to the upper frame 111 of the palm module 110 provided with the third actuator module 190 at the lower side, and the other end in the longitudinal direction is A hinge may be coupled to an upper end of the first actuator module 170 .
  • the hinge axis HS to which 111 is hinged may not be coaxially aligned in the vertical direction.
  • hinge shaft HS to which the lower end of the first actuator module 170 and the other longitudinal end of the third link 161 are hinged, and the upper end of the first actuator module 170 and the fourth link 162 may also not be coaxially aligned in the vertical direction.
  • the position of the second finger module is set to a position (3 to 5) that the designer wants to move, and the positions are synthesized to move one second linkage part. It is possible to pass through the set 3 (also 4 to 5) positions with only the degree-of-freedom motor (the motor provided in the third actuator module).
  • axes that face each other in the vertical direction as described above are not coaxially aligned, that is, the third link (161 on the graph) and the fourth linkage. If the link (162 on the graph) does not overlap in the vertical direction and through this, when the driving force generated from the third actuator module is transmitted to the second finger module through the second linkage support, the second finger module does not collide with the palm module. to reach the desired target position.
  • the robot hand 100 has the first linkage part 150 and the second linkage part 160 as described above, so that the palm module 110 collides with the palm module 110. It is possible to move the first finger module 120 or the second finger module 130 to a desired position (preset position).
  • the robot hand 100 can grip various objects and provide the most stable and efficient solution according to the gripped object.
  • the robot hand 100 according to an embodiment of the present invention can most efficiently apply the force of the first finger module 120, the second finger module 130, and the third finger module 140 to the object. Through this, the object can be gripped most stably.
  • the robot hand 100 can independently and freely change the positions of the first finger module 120 and the second finger module 130 disposed at both edges. Accordingly, it is not necessary to manufacture a left-handed robot hand and a right-handed robot hand separately, which can be the greatest efficiency and advantage in utilizing and manufacturing the robot hand.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a left-hand mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a right-hand mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a first transformation mode of a robot hand according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • It is a schematic diagram showing the second deformation mode
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the third deformation mode of the robot hand according to an embodiment of the present invention.
  • the robot hand 100 changes the position of the first finger module 120 on the palm module 110, changes the position of the second finger module 130, or changes the position of the first finger By simultaneously changing the positions of the module 120 and the second finger module 130, one of various operating modes can be switched.
  • the operation mode is a left hand mode in which the first finger module 120 located at the far left of the drawing serves as a thumb, and the second finger module 130 positioned at the far right in the drawing serves as a thumb. and a gripper mode in which the first finger module 120 and the second finger module 130 face each other in a symmetrical manner with the third finger module 140.
  • the operation mode of the robot hand 100 can be switched to the left hand mode.
  • the first finger module 120 serves as a thumb.
  • the second finger module 130 may be positioned parallel to the third finger module 140 .
  • the first finger module 120 is moved so that the first finger module 120 is positioned parallel to the third finger module 140 on the palm module 110, and the third finger module 120 is moved.
  • the distance between the third finger module 140 and the second finger module 130 is increased by moving the second finger module 130 positioned parallel to the finger module 140 to a set position, one embodiment of the present invention
  • An operating mode of the robot hand 100 according to the example may be switched from a left-handed mode to a right-handed mode. Accordingly, the second finger module 130 serves as a thumb.
  • the robot hand 100 according to an embodiment of the present invention can be freely switched from the left hand mode to the right hand mode or from the right hand mode to the left hand mode. Through this, the robot hand 100 according to an embodiment of the present invention does not need to separately manufacture a left-hand robot hand and a right-hand robot hand, which can be the greatest efficiency and advantage in utilizing and manufacturing the robot hand.
  • the first finger module 120 and the second finger module 130 are placed on the palm module 110 so that the third finger module 140 faces the first finger module 120 and the second finger module 130.
  • the operation mode of the robot hand 100 may be switched to the gripper mode.
  • the robot hand 100 can stably grip, for example, a circular object through the gripper mode.
  • the robot hand 100 can be further switched to various operation modes in order to stably and efficiently grip objects of various shapes or forms in addition to the left hand mode, right hand mode, and gripper mode. .
  • the operation mode of the robot hand 100 may be switched to, for example, the first deformation mode.
  • the robot hand 100 can grip a tool such as a hammer with the strongest force through the first deformation mode.
  • the first finger module 120 is moved to the first position or the second position on the palm module 110 so that the third finger module 140 and the first finger module 120 is widened
  • the second finger module 130 is moved to the first position or the second position on the palm module 110, so that the third finger module 140 and the second finger module 130 If the interval between is widened, the robot hand 100 according to an embodiment of the present invention can efficiently apply force to various objects while switching to the second or third deformation mode, and through this, various objects can be stably can be gripped with

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Abstract

로봇 핸드가 제공된다. 상기 로봇 핸드는, 기저면을 제공하는 손바닥 모듈; 상기 손바닥 모듈의 일측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제1 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈의 타측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제2 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈에 구비되되, 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈 사이에 일 방향으로 고정되는 복수 개의 제3 손가락 모듈; 및 상기 손바닥 모듈과 제1 손가락 모듈을 연결하는 제1 링키지부를 포함하되, 상기 제1 링키지부는, 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제1 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내할 수 있다.

Description

로봇 핸드
본 발명은 로봇 핸드에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 파지 물체에 따른 손가락 모듈의 위치 변경이 가능하여 물체에 따라 가장 안정적이고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있는, 로봇 핸드에 관련된 것이다.
종래 기술에 따른 로봇 핸드들은, 4지 핸드의 경우, 약지와 엄지, 5지 핸드의 경우 새끼와 엄지의 위치가 고정되어 있다. 이에 따라, 종래에는 왼손 로봇 핸드와 오른손 로봇 핸드를 따로 제작해야 하는 불편함이 있었다.
또한, 이와 같이, 왼손 로봇 핸드와 오른손 로봇 핸드가 다른 경우, 양팔 로봇의 구동에서 고장 등의 문제점 발생 시, 상화에 맞게 대처하기 힘들고, 구동 제어기 및 구동 알고리즘 개발에서 비효율적인 문제가 있었다.
여기서, 종래 기술에 따른 로봇 핸드의 손가락 모듈은 모두 같은 성능을 나타내는데, 이때, 각 손가락 모듈의 형성 위치가 고정되어 있기 때문에, 파지 또는 도구 작업 시 각 손가락 모듈 별 힘의 분배를 효율적으로 하지 못하는 문제점이 있다.
이와 같이, 다목적 도구 작업 및 파지 작업을 위하여 개발된, 종래 기술에 따른 고 자유도 로봇 핸드의 비효율적인 힘의 분배는 결국, 로봇 핸드의 성능을 저하시키게 된다.
이에, 물체에 따라 가장 안정적이고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있는 로봇 핸드가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 파지 물체에 따른 손가락 모듈의 위치 변경이 가능하여 물체에 따라 가장 안정적이고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있는, 로봇 핸드를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 로봇 핸드를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로봇 핸드는, 기저면을 제공하는 손바닥 모듈; 상기 손바닥 모듈의 일측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제1 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈의 타측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제2 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈에 구비되되, 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈 사이에 일 방향으로 고정되는 복수 개의 제3 손가락 모듈; 및 상기 손바닥 모듈과 제1 손가락 모듈을 연결하는 제1 링키지부를 포함하되, 상기 제1 링키지부는, 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제1 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 엑추에이터 모듈을 더 포함하며, 상기 제1 엑추에이터 모듈은 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈 각각에 장착되어, 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈을 개별 동작시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈은 각각, 길이 방향으로 적어도 2 개 이상의 조인트를 가지며, 상기 제1 엑추에이터 모듈은, 상기 적어도 2 개 이상의 조인트와 일대일 대응되도록 구비되어, 해당 조인트를 축으로 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈의 각 마디를 직접 동작시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 엑추에이터 모듈을 더 포함하되, 상기 제2 엑추에이터 모듈은 상기 손바닥 모듈에 구비되며, 상기 제2 엑추에이터 모듈은 상기 제1 링키지부를 통하여 상기 제1 손가락 모듈과 연결되어, 상기 손바닥 모듈에서 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 변화되도록 상기 제1 손가락 모듈에 구동력을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 손가락 모듈의 길이 방향 일단에 구비되는 제1 엑추에이터 모듈은 상기 제2 엑추에이터 모듈과 수평 방향으로 마주하게 배치되며, 상기 제1 링키지부는, 길이 방향 일단은 상기 제2 엑추에이터 모듈의 하단 구동축에 축 결합되고, 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 하단에 힌지 결합되는 제1 링크; 및 길이 방향 일단은 하측에 상기 제2 엑추에이터 모듈이 구비되는 상기 손바닥 모듈의 상단 프레임에 힌지 결합되고 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 상단에 힌지 결합되는 제2 링크를 포함하되, 상기 제2 링크와 상단 프레임이 힌지 결합되는 힌지축과, 상기 구동축은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 링키지부를 더 포함하되, 상기 제2 링키지부는, 상기 제2 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제2 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 엑추에이터 모듈을 더 포함하되, 상기 제3 엑추에이터 모듈은 상기 손바닥 모듈에 구비되며, 상기 제3 엑추에이터 모듈은 상기 제2 링키지부를 통하여 상기 제2 손가락 모듈과 연결되어, 상기 손바닥 모듈에서 상기 제2 손가락 모듈의 위치가 변화되도록 상기 제2 손가락 모듈에 구동력을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 링키지부는, 길이 방향 일단은 상기 제3 엑추에이터 모듈의 하단 구동축에 축 결합되고, 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 하단에 힌지 결합되는 제3 링크; 및 길이 방향 일단은 하측에 상기 제3 엑추에이터 모듈이 구비되는 상기 손바닥 모듈의 상단 프레임에 힌지 결합되고 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 상단에 힌지 결합되는 제4 링크를 포함하되, 상기 제4 링크와 상단 프레임이 힌지 결합되는 힌지축과, 상기 구동축은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈은 각각, 상기 제1 엑추에이터 모듈의 설치 공간을 제공하는 마디부; 및 상기 마디부의 말단에 구비되는 손가락 팁을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 손바닥 모듈 상에서 상기 제1 손가락 모듈 및 제2 손가락 모듈의 위치 변화에 따라 복수 개의 작동 모드 중 어느 하나의 작동 모드로 전환될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 작동 모드는 상기 제1 손가락 모듈이 엄지 역할을 하는 왼손 모드, 상기 제2 손가락 모듈이 엄지 역할을 하는 오른손 모드 및 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈이 상기 제3 손가락 모듈과 마주하게 위치되는 그리퍼 모드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기저면을 제공하는 손바닥 모듈; 상기 손바닥 모듈의 일측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제1 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈의 타측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제2 손가락 모듈; 상기 손바닥 모듈에 구비되되, 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈 사이에 일 방향으로 고정되는 복수 개의 제3 손가락 모듈; 및 상기 손바닥 모듈과 제1 손가락 모듈을 연결하는 제1 링키지부를 포함하되, 상기 제1 링키지부는, 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제1 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내할 수 있다.
이에 따라, 손바닥 모듈 상에서 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이, 파지 물체에 따라 손가락 모듈의 위치 변경이 가능한 로봇 핸드가 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 손바닥 모듈에 부딪힘 없이 손가락 모듈을 원하는 위치로 이동시킬 수 있으며, 이를 통하여, 다양한 물체를 파지할 수 있고, 파지 물체에 따라 가장 안정적이고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따르면, 물체에 가장 효율적으로 손가락 모듈의 힘을 가할 수 있으며, 이를 통하여, 상기 물체를 가장 안정적으로 파지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이를 통하여, 왼손 로봇 핸드와 오른손 로봇 핸드를 따로 제작하지 않아도 된다는 장점을 가지며, 이는 로봇 핸드의 활용과 제작에 있어 가장 큰 효율성과 장점이 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 액추에이터를 설명하기 위한 투명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 링키지부 및 제2 링키지부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 링키지부 및 제2 링키지부를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 에에 따른 제1 링키지부를 나타낸 부분 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 왼손 모드를 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 오른손 모드를 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 그리퍼 모드를 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 변형 모드를 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제2 변형 모드를 나타낸 모식도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제3 변형 모드를 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드를 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 액추에이터를 설명하기 위한 투영도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 링키지부 및 제2 링키지부를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 링키지부 및 제2 링키지부를 설명하기 위한 참고도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 에에 따른 제1 링키지부를 나타낸 부분 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는, 손바닥 모듈(110), 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130), 제3 손가락 모듈(140) 및 제1 링키지부(150)를 포함하여 형성될 수 있다.
손바닥 모듈(110)은 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130), 제3 손가락 모듈(140)에 대한 기저면, 즉, 손바닥면을 제공할 수 있다. 상기 손바닥 모듈(110)은 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130), 제3 손가락 모듈(140) 및 제1 링키지부(150)와 연결되며, 이들을 지지할 수 있다.
또한, 손바닥 모듈(110)은 후술되는 제2 엑추에이터 모듈(180), 제3 엑추에이터 모듈(190) 및 통합 컨트롤러(C)의 장착 공간을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 손바닥 모듈(110)은 상단 프레임(111), 하단 프레임(112) 및 지지대(113)를 포함할 수 있다.
상기 상단 프레임(111)은 판상의 플레이트 형태로 구비될 수 있다. 하단 프레임(112)은 상단 프레임(111)의 하부에, 상단 프레임(111)과 대향되게 구비될 수 있다.
이때, 하단 프레임(112)은 상단 프레임(111) 및 이에 연결되는 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130) 및 제3 손가락 모듈(140)을 모두 지지해야 하므로, 이들을 지지할 수 있는 중량 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 지지대(113)는 상단 프레임(111)과 하단 프레임(112) 사이에 연결될 수 있다. 지지대(113)는 하단 프레임(112)의 상측으로 상단 프레임(111)을 이격시킬 수 있다. 상기 지지대(113)는 일 방향으로 연장되는 바(bar) 혹은 봉 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 지지대(113)는 한 쌍으로 구비되어, 상단 프레임(111)과 하단 프레임(112)의 폭 방향 양측으로 수직 연결될 수 있다.
이와 같이, 지지대(113)에 의해 이격된, 상단 프레임(111)과 하단 프레임(112)의 사이 공간은 상기 제2 엑추에이터 모듈(180), 제3 엑추에이터 모듈(190) 및 통합 컨트롤러(C)의 장착 공간으로 제공될 수 있다.
제1 손가락 모듈(120)은 손가락 모듈(110)의 일측에 구비될 수 있다. 구체적으로, 제1 손가락 모듈(120)은 제1 링키지부(150)를 통하여, 손가락 모듈(110)의 일측 가장자리에 상향 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 손가락 모듈(120)은 마디부(121) 및 손가락 팁(122)을 포함할 수 있다.
상기 제1 손가락 모듈(120)은 일 방향으로 연결되는 적어도 하나의 마디부(121)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 손가락 모듈(120)은 하나의 마디부(121)를 구비할 수 있다.
상기 제1 손가락 모듈(120)이 하나의 마디부(121)를 구비하는 경우, 상기 마디부(121)의 길이 방향 하단은 손바닥 모듈(110)과 조인트 결합을 이루고, 길이 방향 상단은 상기 손가락 팁(122)과 조인트 결합을 이룰 수 있다. 이에 따라, 제1 손가락 모듈(120)은 길이 방향으로 2 개의 조인트를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제1 손가락 모듈(120)이 하나의 마디부(121)를 구비하는 것은 일례일 뿐, 제1 손가락 모듈(120)이 둘 이상의 마디부(121)를 구비할 수 있음은 물론이다. 상기 제1 손가락 모듈(120)이 하나의 마디부(121)를 구비하는 경우, 상기 제1 손가락 모듈(120)은 엄지로서 기능할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 제1 엑추에이터 모듈(170)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 마디부(121)의 내측에 마련되는 설치 공간에 장착될 수 있다.
상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 제1 손가락 모듈(120)에 장착되어, 제1 손가락 모듈(120)을 동작시킬 수 있다. 이러한 제1 엑추에이터 모듈(170)은 손바닥 모듈(110) 측에 설치되는 통합 컨트롤러(도 6의 C)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 손가락 모듈(120)이 2 개의 조인트를 가짐에 따라, 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 2 개의 조인트와 일대일 대응되도록 구비되어, 해당 조인트를 축으로, 이와 연결되는 마디부(121)를 직접 동작시킬 수 있다.
이러한 제1 엑추에이터 모듈(170)은 해당 조인트를 축으로, 이와 연결되는 마디부(121)를 직접 동작시키기 위하여, 감속기(171), 모터(172), 엔코더(173) 및 모터 드라이브(174)를 포함할 수 있다.
조인트를 축으로 마디부(121)를 회전시키는 감속기(171), 모터(172), 엔코더(173) 및 모터 드라이브(174)는 통상적인 구동 메커니즘에 따라 작동되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 손가락 팁(122)은 최말단 마디부(121)에 조인트 결합될 수 있다. 상기 손가락 팁(122)은 제1 엑추에이터 모듈(170)에 의해 최말단 마디부(121)의 회전 시 이에 연동될 수 있다. 이때, 손가락 팁(122)은 별도의 제1 엑추에이터 모듈(170)과 연결될 수 있으며, 이를 통하여, 최말단 마디부(121)에 연동되지 않고, 독립적인 동작을 하게 될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제1 손가락 모듈(120)은 손바닥 모듈(110)에서의 위치 변화가 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 손가락 모듈(120)은 조인트에 따른 자유도 외에 추가적인 하나의 자유도를 더 가질 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 제2 엑추에이터 모듈(180)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 엑추에이터 모듈(180)은 손바닥 모듈(110)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 제2 엑추에이터 모듈(180)은 손바닥 모듈(110)의 상단 프레임(111)과 하단 프레임(112)의 사이 공간에 장착될 수 있다.
이러한 제2 엑추에이터 모듈(180)은 제1 링키지부(150)를 통하여 제1 손가락 모듈(120)과 연결될 수 있다. 제1 링키지부(150)를 통하여 제1 손가락 모듈(120)과 연결되는 제2 엑추에이터 모듈(180)은 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)의 위치가 변화되도록 제1 손가락 모듈(120)에 구동력을 제공할 수 있다.
이에 따라, 제1 손가락 모듈(120)은 손바닥 모듈(110) 상에서 기 설정된 목표 위치로 이동될 수 있다.
이러한 제2 엑추에이터 모듈(180)은 손바닥 모듈(110) 측에 설치되는 통합 컨트롤러(도 6의 C)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
제2 손가락 모듈(130)은 손가락 모듈(110)의 타측에 구비될 수 있다. 구체적으로, 제2 손가락 모듈(130)은 후술되는 제2 링키지부(160)를 통하여, 손가락 모듈(110)의 타측 가장자리에 상향 구비될 수 있다.
예를 들어, 제1 손가락 모듈(120)이 엄지 역할을 하는 경우, 제2 손가락 모듈(130)은 새끼 손가락 역할을 할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)은 손바닥 모듈(110) 상에서 위치 변화가 가능하게 구비될 수 있다.
이에 따라, 상황 별로, 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)의 역할이 바뀔 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 손가락 모듈(130)은 마디부(131) 및 손가락 팁(132)을 포함할 수 있다.
상기 제2 손가락 모듈(130)은 일 방향으로 연결되는 적어도 하나의 마디부(131)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 손가락 모듈(130)은 하나의 마디부(131)를 구비할 수 있다.
상기 제2 손가락 모듈(130)이 하나의 마디부(131)를 구비하는 경우, 상기 마디부(131)의 길이 방향 하단은 손바닥 모듈(110)과 조인트 결합을 이루고, 길이 방향 상단은 상기 손가락 팁(132)과 조인트 결합을 이룰 수 있다. 이에 따라, 제2 손가락 모듈(130)은 길이 방향으로 2 개의 조인트를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제2 손가락 모듈(130)이 하나의 마디부(131)를 구비하는 것은 일례일 뿐, 제2 손가락 모듈(130)이 둘 이상의 마디부(131)를 구비할 수 있음은 물론이다.
이러한 마디부(131)의 내측에 마련되는 설치 공간에는 제1 엑추에이터 모듈(170)이 설치되어, 마디부(131)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 손가락 모듈(130)이 2 개의 조인트를 가짐에 따라, 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 2 개의 조인트와 일대일 대응되도록 구비되어, 해당 조인트를 축으로, 이와 연결되는 마디부(131)를 직접 동작시킬 수 있다.
한편, 손가락 팁(132)은 최말단 마디부(131)에 조인트 결합될 수 있다. 상기 손가락 팁(132)은 제1 엑추에이터 모듈(170)에 의해 최말단 마디부(131)의 회전 시 이에 연동될 수 있다. 이때, 손가락 팁(132)은 별도의 제1 엑추에이터 모듈(170)과 연결될 수 있으며, 이를 통하여, 최말단 마디부(131)에 연동되지 않고, 독립적인 동작을 하게 될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제2 손가락 모듈(130)은 제1 손가락 모듈(120)과 마찬가지로, 손바닥 모듈(110)에서의 위치 변화가 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2 손가락 모듈(130)은 조인트에 따른 자유도 외에 추가적인 하나의 자유도를 더 가질 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 제3 엑추에이터 모듈(190)을 더 포함할 수 있다.
제3 엑추에이터 모듈(190)은 손바닥 모듈(110)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 제3 엑추에이터 모듈(190)은 손바닥 모듈(110)의 상단 프레임(111)과 하단 프레임(112)의 사이 공간에 장착될 수 있다. 이때, 제3 엑추에이터 모듈(190)은 제2 엑추에이터 모듈(180)과 수평 방향으로 나란하게 장착될 수 있다.
이러한 제3 엑추에이터 모듈(190)은 후술되는 제2 링키지부(160)를 통하여 제2 손가락 모듈(130)과 연결될 수 있다. 제2 링키지부(160)를 통하여 제2 손가락 모듈(130)과 연결되는 제3 엑추에이터 모듈(190)은 손바닥 모듈(110) 상에서 제2 손가락 모듈(130)의 위치가 변화되도록 제2 손가락 모듈(130)에 구동력을 제공할 수 있다.
이에 따라, 제2 손가락 모듈(130)은 손바닥 모듈(110) 상에서 기 설정된 목표 위치로 이동될 수 있다. 예를 들어, 제2 손가락 모듈(130)은 손바닥 모듈(110) 상에서 기 설정된 목표 위치로 이동되어, 제1 손가락 모듈(130)과 마주하게 배치되거나 일 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
이러한 제3 엑추에이터 모듈(190)은 손바닥 모듈(110) 측에 설치되는 통합 컨트롤러(도 6의 C)에 의해 작동이 제어될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 통합 컨트롤러(C)는 제1 엑추에이터 모듈(170), 제2 엑추에이터 모듈(180) 및 제3 엑추에이터 모듈(190)을 통합 제어할 수 있다.
제3 손가락 모듈(140)은 손바닥 모듈(110)에 구비될 수 있다. 이때, 제3 손가락 모듈(140)은 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 복수 개의 제3 손가락 모듈(140)은 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130) 사이에 일 방향으로 고정될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3 손가락 모듈(140)은 손바닥 모듈(110) 상에서 위치가 변화되는 제1 손가락 모듈(120) 및 제2 손가락 모듈(130)과 달리, 손바닥 모듈(110) 상에서 위치가 고정될 수 있다.
이와 같이, 일 방향으로 고정되는 복수 개의 제3 손가락 모듈(140)은 2 개 구비되는 경우, 검지, 중지 역할을 할 수 있으며, 3 개 구비되는 경우, 검지, 중지, 약지 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 손가락 모듈(140)은 마디부(141) 및 손가락 팁(142)을 포함할 수 있다.
상기 제3 손가락 모듈(140)은 일 방향으로 연결되는 적어도 하나의 마디부(141)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 손가락 모듈(140)은 일 방향으로 연결되는 두 개의 마디부(141)를 포함할 수 있다.
상기 제3 손가락 모듈(140)이 2 개의 마디부(141)를 구비하는 경우, 어느 하나의 마디부(141)는 손바닥 모듈(110)과 조인트 결합을 이루고, 다른 하나의 마디부(141)는 손가락 팁(142)과 조인트 결합을 이루며, 어느 하나의 마디부(141)와 다른 하나의 마디부(141) 또한 조인트 결합을 이룰 수 있다. 이에 따라, 제3 손가락 모듈(140)은 길이 방향으로 3 개의 조인트를 가질 수 있다.
여기서, 상기 제3 손가락 모듈(140)이 2 개의 마디부(141)를 구비하는 것은 일례일 뿐, 제3 손가락 모듈(140)이 하나의 마디부(141)를 구비하거나 셋 이상의 마디부(141)를 구비할 수 있음은 물론이다.
이러한 마디부(141)의 내측에 마련되는 설치 공간에는 제1 엑추에이터 모듈(170)이 설치되어, 마디부(141)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3 손가락 모듈(140)이 3 개의 조인트를 가짐에 따라, 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 3 개의 조인트와 일대일 대응되도록 구비되어, 해당 조인트를 축으로, 이와 연결되는 마디부(141)를 직접 동작시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 엑추에이터 모듈(170)은 제3 손가락 모듈(140)의 각 마디부(141)를 x축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 이때, 손바닥 모듈(110)과 인접하는 마디부(141)에 구비되는 제1 엑추에이터 모듈(170)은 해당 마디부(141)를 x축을 중심으로 회전시킴과 아울러, y축을 중심으로도 회전시킬 수 있다.
이에 따라, 제3 손가락 모듈(140) 전체는 y축을 중심으로 좌우 방향(도면 기준)으로 회전될 수 있다. 즉, 길이 방향으로 3 개의 조인트를 가지는 제3 손가락 모듈(140)은 4 자유도를 가질 수 있다.
이와 같이, 제1 엑추에이터 모듈(170)은 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130) 및 제3 손가락 모듈(140)에 각각 장착되어, 이들 손가락 모듈(120, 130, 140)을 개별 동작시킬 수 있으며, 복수 개의 제1 엑추에이터 모듈(170)이 이들 손가락 모듈(120, 130, 140)의 각 마디부(121, 131, 141) 또한 개별 동작시킬 수 있다.
한편, 손가락 팁(142)은 최말단 마디부(141)에 조인트 결합될 수 있다. 상기 손가락 팁(142)은 제1 엑추에이터 모듈(170)에 의해 최말단 마디부(141)의 회전 시 이에 연동될 수 있다. 이때, 손가락 팁(142)은 별도의 제1 엑추에이터 모듈(170)과 연결될 수 있으며, 이를 통하여, 최말단 마디부(141)에 연동되지 않고, 독립적인 동작을 하게 될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 링키지부(150)는, 손바닥 모듈(110)과 제1 손가락 모듈(120)을 연결할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 링키지부(150)는, 제1 손가락 모듈(120)의 위치가 손바닥 모듈(110) 상에서 변화되는 경우, 즉, 제1 손가락 모듈(120)이 제2 엑추에이터 모듈(180)에 의해 손바닥 모듈(110) 상에서 이동되는 경우, 손바닥 모듈(110)에 대한 간섭 없이 제1 손가락 모듈(120)을 목표 위치까지 안내할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이를 위해, 제1 링키지부(150)는 제1 링크(151) 및 제2 링크(152)를 포함할 수 있다.
상기 제1 링크(151)는, 그 길이 방향 일단이 제2 엑추에이터 모듈(180)의 하단 구동축(DS)에 축 결합될 수 있으며, 그 길이 방향 타단은 제1 엑추에이터 모듈(170)의 하단에 힌지 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 제1 손가락 모듈(120)에 장착되는 제1 엑추에이터 모듈(170) 중에서, 제1 손가락 모듈(120)의 길이 방향 일단에 구비되어 상기 제2 엑추에이터 모듈(180)과 수평 방향으로 마주하게 배치되는 어느 하나의 제1 엑추에이터 모듈(170)일 수 있다.
이에 따라, 제2 엑추에이터 모듈(180)의 구동력은 제1 링크(151)를 통하여, 제1 손가락 모듈(120)에 전달되며, 이를 통하여, 제1 손가락 모듈(120)은 손바닥 모듈(110) 상에서 위치가 변화되도록 이동될 수 있다.
상기 제2 링크(152)는, 그 길이 방향 일단이 하측에 상기 제2 엑추에이터 모듈(180)이 구비되는 손바닥 모듈(110)의 상단 프레임(111)에 힌지 결합될 수 있으며, 그 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)의 상단에 힌지 결합될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 제1 링크(151)의 길이 방향 일단이 축 결합되는 제2 엑추에이터 모듈(180)의 구동축(DS)과, 제2 링크(152)의 길이 방향 일단과 상단 프레임(111)이 힌지 결합되는 힌지축(HS)은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
마찬가지로, 제1 엑추에이터 모듈(170)의 하단과 제1 링크(151)의 길이 방향 타단이 힌지 결합되는 힌지축(HS)과, 제1 엑추에이터 모듈(170)의 상단과 제2 링크(152)의 길이 방향 타단이 힌지 결합되는 힌지축(HS) 또한 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 손가락 모듈의 위치를, 설계자가 이동시키기를 원하는 위치로 설정(3 개 ~ 5 개)하고, 해당 위치를 합성하여, 하나의 제1 링키지부의 이동을 통하여, 1 자유도 모터(제2 엑추에이터 모듈에 구비되는 모터)만으로도 설정한 3 개(또한 4 ~ 5 개)의 위치를 지날 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제1 링키지부에 대한 사전 설계를 통하여, 상기와 같이 서로 수직 방향으로 마주하는 축들이 동축 정렬되지 않으며, 즉, 제1 링크(그래프 상에서 151)와 제2 링크(그래프 상에서 152)가 수직 방향으로 중첩되지 않으며, 이를 통해, 제2 엑추에이터 모듈로부터 발생되는 구동력이 제1 링키지부를 통하여 제1 손가락 모듈에 전달될 때, 제1 손가락 모듈이 손바닥 모듈에 부딪히지 않으면서 원하는 목표 위치에 도달하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 제2 링키지부(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 링키지부(160)는, 손바닥 모듈(110)과 제2 손가락 모듈(130)을 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 링키지부(160)는, 제2 손가락 모듈(130)의 위치가 손바닥 모듈(110) 상에서 변화되는 경우, 즉, 제2 손가락 모듈(130)이 제3 엑추에이터 모듈(190)에 의해 손바닥 모듈(110) 상에서 이동되는 경우, 손바닥 모듈(110)에 대한 간섭 없이 제2 손가락 모듈(130)을 목표 위치까지 안내할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 이를 위해, 제2 링키지부(160)는 제3 링크(161) 및 제4 링크(162)를 포함할 수 있다.
상기 제3 링크(161)는, 그 길이 방향 일단이 제3 엑추에이터 모듈(190)의 하단 구동축(DS)에 축 결합될 수 있으며, 그 길이 방향 타단은 제1 엑추에이터 모듈(170)의 하단에 힌지 결합될 수 있다.
여기서, 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)은 제2 손가락 모듈(130)에 장착되는 제1 엑추에이터 모듈(170) 중에서, 제2 손가락 모듈(130)의 길이 방향 일단에 구비되어 상기 제3 엑추에이터 모듈(190)과 수평 방향으로 마주하게 배치되는 어느 하나의 제1 엑추에이터 모듈(170)일 수 있다.
이에 따라, 제3 엑추에이터 모듈(190)의 구동력은 제3 링크(161)를 통하여, 제2 손가락 모듈(130)에 전달되며, 이를 통하여, 제2 손가락 모듈(130)은 제1 손가락 모듈(120)과 마찬가지로, 손바닥 모듈(110) 상에서 위치가 변화되도록 이동될 수 있다.
상기 제4 링크(162)는, 그 길이 방향 일단이 하측에 상기 제3 엑추에이터 모듈(190)이 구비되는 손바닥 모듈(110)의 상단 프레임(111)에 힌지 결합될 수 있으며, 그 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈(170)의 상단에 힌지 결합될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 제3 링크(161)의 길이 방향 일단이 축 결합되는 제3 엑추에이터 모듈(190)의 구동축(DS)과, 제4 링크(162)의 길이 방향 일단과 상단 프레임(111)이 힌지 결합되는 힌지축(HS)은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
마찬가지로, 제1 엑추에이터 모듈(170)의 하단과 제3 링크(161)의 길이 방향 타단이 힌지 결합되는 힌지축(HS)과, 제1 엑추에이터 모듈(170)의 상단과 제4 링크(162)의 길이 방향 타단이 힌지 결합되는 힌지축(HS) 또한 수직 방향으로 동축 정렬되지 않을 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 제2 손가락 모듈의 위치를, 설계자가 이동시키기를 원하는 위치로 설정(3 개 ~ 5 개)하고, 해당 위치를 합성하여, 하나의 제2 링키지부의 이동을 통하여, 1 자유도 모터(제3 엑추에이터 모듈에 구비되는 모터)만으로도 설정한 3 개(또한 4 ~ 5 개)의 위치를 지날 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제2 링키지부에 대한 사전 설계를 통하여, 상기와 같이 서로 수직 방향으로 마주하는 축들이 동축 정렬되지 않으며, 즉, 제3 링크(그래프 상에서 161)와 제4 링크(그래프 상에서 162)가 수직 방향으로 중첩되지 않으며, 이를 통해, 제3 엑추에이터 모듈로부터 발생되는 구동력이 제2 링키지부를 통하여 제2 손가락 모듈에 전달될 때, 제2 손가락 모듈이 손바닥 모듈에 부딪히지 않으면서 원하는 목표 위치에 도달하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 전술한 바와 같은 제1 링키지부(150) 및 제2 링키지부(160)를 구비함으로써, 손바닥 모듈(110) 상에서 손바닥 모듈(110)에 부딪힘 없이 제1 손가락 모듈(120) 또는 제2 손가락 모듈(130)을 원하는 위치(기 설정된 위치)로 이동시킬 수 있다.
이를 통하여, 상기 로봇 핸드(100)는 다양한 물체를 파지할 수 있고, 파지 물체에 따라 가장 안정적이고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 물체에 가장 효율적으로 제1 손가락 모듈(120), 제2 손가락 모듈(130) 및 제3 손가락 모듈(140)의 힘을 가할 수 있으며, 이를 통하여, 물체를 가장 안정적으로 파지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 로봇 핸드(100)는 양측 가장 자리에 배치되는 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)의 위치를 독립적으로 자유롭게 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 왼손 로봇 핸드와 오른손 로봇 핸드를 따로 제작하지 않아도 되며, 이는 로봇 핸드의 활용과 제작에 있어 가장 큰 효율성과 장점이 될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 다양한 작동 모드에 대하여, 도 7 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 왼손 모드를 나타낸 모식도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 오른손 모드를 나타낸 모식도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 그리퍼 모드를 나타낸 모식도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제1 변형 모드를 나타낸 모식도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제2 변형 모드를 나타낸 모식도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드의 제3 변형 모드를 나타낸 모식도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)의 위치를 변화시키거나 제2 손가락 모듈(130)의 위치를 변화시키거나 또는 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)의 위치를 동시에 변화시킴으로써, 다양한 작동 모드 중 하나로 전환될 수 있다.
예를 들어, 상기 작동 모드는 도면 기준으로 가장 왼쪽에 위치되는 제1 손가락 모듈(120)이 엄지 역할을 하는 왼손 모드, 도면 기준으로 가장 오른쪽에 위치되는 제2 손가락 모듈(130)이 엄지 역할을 하는 오른손 모드 및 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)이 제3 손가락 모듈(140)와 대칭되도록 마주하게 위치되는 그리퍼 모드를 포함할 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 손가락 모듈(120)과 제3 손가락 모듈(140)의 간격이 벌어지도록, 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)을 설정 위치로 이동시키면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)의 작동 모드는 왼손 모드로 전환될 수 있다.
이에 따라, 제1 손가락 모듈(120)이 엄지 역할을 하게 된다. 이때, 왼손 모드인 경우, 제2 손가락 모듈(130)은 제3 손가락 모듈(140)과 나란하게 위치될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)이 제3 손가락 모듈(140)과 나란하게 위치되도록, 제1 손가락 모듈(120)을 이동시키고, 제3 손가락 모듈(140)과 나란하게 위치되어 있는 제2 손가락 모듈(130)을 설정 위치로 이동시켜, 제3 손가락 모듈(140)과 제2 손가락 모듈(130)의 간격을 벌리면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)의 작동 모드는 왼손 모드에서 오른손 모드로 전환될 수 있다. 이에 따라, 제2 손가락 모듈(130)이 엄지 역할을 하게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 이와 같이 왼손 모드에서 오른손 모드로 또는 오른손 모드에서 왼손 모드로 자유롭게 전환될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 왼손 로봇 핸드와 오른손 로봇 핸드를 따로 제작하지 않아도 되며, 이는 로봇 핸드의 활용과 제작에 있어 가장 큰 효율성과 장점이 될 수 있다.
그리고 도 9를 참조하면, 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)이 제3 손가락 모듈(140)과 마주하게 위치되도록, 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)을 동시에 설정 위치로 이동시키면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)의 작동 모드는 그리퍼 모드로 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 상기 그리퍼 모드를 통하여, 예를 들어, 원형 물체를 안정적으로 파지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 상기 왼손 모드, 오른손 모드 및 그리퍼 모드 외에도 다양한 형상 혹은 형태의 물체를 안정적이고 효율적으로 파지하기 위하여, 다양한 작동 모드로 더 전환될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)이 제3 손가락 모듈(140)과 일 방향으로 정렬되도록, 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)과 제2 손가락 모듈(130)을 함께 이동시키면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)의 작동 모드는 예를 들어, 제1 변형 모드로 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 이러한 제1 변형 모드를 통하여, 망치 같은 도구를 가장 강한 힘으로 파지할 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 손바닥 모듈(110) 상에서 제1 손가락 모듈(120)을 제1 위치 또는 제2 위치로 이동시켜, 제3 손가락 모듈(140)과 제1 손가락 모듈(120)의 간격을 벌리고, 이와 함께 손바닥 모듈(110) 상에서 제2 손가락 모듈(130)을 제1 위치 또는 제2 위치로 이동시켜, 제3 손가락 모듈(140)과 제2 손가락 모듈(130)의 간격을 벌리면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇 핸드(100)는 제2 변형 모드 또는 제3 변형 모드로 전환되면서, 다양한 물체에 효율적으로 힘을 가할 수 있으며, 이를 통하여, 다양한 물체를 안정적으로 파지할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 기저면을 제공하는 손바닥 모듈;
    상기 손바닥 모듈의 일측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제1 손가락 모듈;
    상기 손바닥 모듈의 타측에 상기 손바닥 모듈에서의 위치 변화가 가능하게 구비되는 제2 손가락 모듈;
    상기 손바닥 모듈에 구비되되, 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈 사이에 일 방향으로 고정되는 복수 개의 제3 손가락 모듈; 및
    상기 손바닥 모듈과 제1 손가락 모듈을 연결하는 제1 링키지부;를 포함하되,
    상기 제1 링키지부는, 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제1 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내하는, 로봇 핸드.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 엑추에이터 모듈을 더 포함하며,
    상기 제1 엑추에이터 모듈은 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈 각각에 장착되어, 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈을 개별 동작시키는, 로봇 핸드.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈은 각각, 길이 방향으로 적어도 2 개 이상의 조인트를 가지며,
    상기 제1 엑추에이터 모듈은, 상기 적어도 2 개 이상의 조인트와 일대일 대응되도록 구비되어, 해당 조인트를 축으로 상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈의 각 마디를 직접 동작시키는, 로봇 핸드.
  4. 제2 항에 있어서,
    제2 엑추에이터 모듈을 더 포함하되,
    상기 제2 엑추에이터 모듈은 상기 손바닥 모듈에 구비되며,
    상기 제2 엑추에이터 모듈은 상기 제1 링키지부를 통하여 상기 제1 손가락 모듈과 연결되어, 상기 손바닥 모듈에서 상기 제1 손가락 모듈의 위치가 변화되도록 상기 제1 손가락 모듈에 구동력을 제공하는, 로봇 핸드.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 손가락 모듈의 길이 방향 일단에 구비되는 제1 엑추에이터 모듈은 상기 제2 엑추에이터 모듈과 수평 방향으로 마주하게 배치되며,
    상기 제1 링키지부는,
    길이 방향 일단은 상기 제2 엑추에이터 모듈의 하단 구동축에 축 결합되고, 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 하단에 힌지 결합되는 제1 링크; 및
    길이 방향 일단은 하측에 상기 제2 엑추에이터 모듈이 구비되는 상기 손바닥 모듈의 상단 프레임에 힌지 결합되고 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 상단에 힌지 결합되는 제2 링크를 포함하되,
    상기 제2 링크와 상단 프레임이 힌지 결합되는 힌지축과, 상기 구동축은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않는, 로봇 핸드.
  6. 제1 항에 있어서,
    제2 링키지부를 더 포함하되,
    상기 제2 링키지부는, 상기 제2 손가락 모듈의 위치가 상기 손바닥 모듈 상에서 변화되는 경우, 상기 손바닥 모듈에 대한 간섭 없이 상기 제2 손가락 모듈을 목표 위치까지 안내하는, 로봇 핸드.
  7. 제6 항에 있어서,
    제3 엑추에이터 모듈을 더 포함하되,
    상기 제3 엑추에이터 모듈은 상기 손바닥 모듈에 구비되며,
    상기 제3 엑추에이터 모듈은 상기 제2 링키지부를 통하여 상기 제2 손가락 모듈과 연결되어, 상기 손바닥 모듈에서 상기 제2 손가락 모듈의 위치가 변화되도록 상기 제2 손가락 모듈에 구동력을 제공하는, 로봇 핸드.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 링키지부는,
    길이 방향 일단은 상기 제3 엑추에이터 모듈의 하단 구동축에 축 결합되고, 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 하단에 힌지 결합되는 제3 링크; 및
    길이 방향 일단은 하측에 상기 제3 엑추에이터 모듈이 구비되는 상기 손바닥 모듈의 상단 프레임에 힌지 결합되고 길이 방향 타단은 상기 제1 엑추에이터 모듈의 상단에 힌지 결합되는 제4 링크를 포함하되,
    상기 제4 링크와 상단 프레임이 힌지 결합되는 힌지축과, 상기 구동축은 수직 방향으로 동축 정렬되지 않는, 로봇 핸드.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 손가락 모듈 내지 제3 손가락 모듈은 각각,
    상기 제1 엑추에이터 모듈의 설치 공간을 제공하는 마디부; 및
    상기 마디부의 말단에 구비되는 손가락 팁을 포함하는, 로봇 핸드.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 손바닥 모듈 상에서 상기 제1 손가락 모듈 및 제2 손가락 모듈의 위치 변화에 따라 복수 개의 작동 모드 중 어느 하나의 작동 모드로 전환되는, 로봇 핸드.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 작동 모드는 상기 제1 손가락 모듈이 엄지 역할을 하는 왼손 모드, 상기 제2 손가락 모듈이 엄지 역할을 하는 오른손 모드 및 상기 제1 손가락 모듈과 제2 손가락 모듈이 상기 제3 손가락 모듈과 마주하게 위치되는 그리퍼 모드를 포함하는, 로봇 핸드.
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