KR100553849B1

KR100553849B1 - 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조

Info

Publication number: KR100553849B1
Application number: KR1020030046140A
Authority: KR
Inventors: 장평훈; 김성태; 박형순
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2006-02-24
Also published as: US20050005725A1; KR20050006426A

Abstract

본 발명은 원활한 동작을 위해 손목동작이 케이블에 의해 이루어지도록 된 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조에 관한 것으로, 로봇 팔에 설치되는 제1, 제2모터; 상기 제1모터에 의해 회전되는 제1구동체; 상기 제1구동체의 상부에 설치되어 제1구동체와 동일한 회전축을 가지며 상기 제2모터에 의해 상기 제1구동체에 대하여 독립하여 회전되는 제2구동체; 상기 제1구동체의 회전축과 동일평면에 있으며 이 회전축과 수직한 회전축을 갖는 제1회전체; 상기 제1회전체와 동일한 회전축을 가지며 제1구동체의 회전축을 기준으로 제1회전체와 대칭으로 설치되는 제2회전체; 상기 제1, 제2회전체의 축에서 수직 분기된 보조축에 결합되며 상기 두 회전체의 축을 기준으로 제1구동체와 대칭되게 설치되는 제3회전체; 상기 제1구동체와 제1회전체 및 제2구동체와 제2회전체에 각각 엇갈리게 감겨지고 양 끝이 제1구동체와 제2구동체에 고정되어 제1, 제2구동체의 회전력을 제1, 제2회전체에 전달하는 적어도 2개 이상의 케이블로 이루어진 동력전달수단; 및 상기 제1, 제2회전체의 회전운동을 제3회전체에 전달하는 회전력 전달수단을 포함한다.

Description

케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조{CABLE-DRIVEN WRIST MECHANISM}

도 1은 종래 로봇 팔의 손목구조를 도시한 것이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔의 손목부분을 도시한 것이며,

도 3은 도 2에 도시된 손목의 동력전달구조를 개략적으로 도시한 것이고,

도 4는 케이블에 의한 손목의 구동원리를 나타내기 위한 개략도이며,

도 5는 도 3에 도시된 손목구조에서 롤링과 피칭이 동시에 일어나는 동작상태를 나타낸 것이고,

도 6은 도 3에 도시된 손목구조의 롤링동작만 일어나는 경우를 나타낸 것이며,

도 7은 도 3 에 도시된 손목구조의 피칭동작만 일어나는 경우를 나타낸 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 로봇 팔 110 : 지지부

10 : 제1모터 20 : 제2모터

30 : 제1구동체 40 : 제2구동체

50 : 제1회전체 60 : 제2회전체

70 : 제3회전체

본 발명은 로봇 팔의 손목구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원활한 동작을 위해 손목동작이 케이블에 의해 이루어지도록 된 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조에 관한 것이다.

종래 로봇의 일반적인 손목형태나 특수 목적을 위한 손목의 설계에 관하여 공개된 기술로는 공개실용신안공보 제96-16644호와 제97-28012호, 공개특허공보 제1998-054687호, 제1998-701448호 및 제1999-0070427호가 있다.

도 1은 위 발명 중 공개특허공보 제1998-701448호를 도시한 것으로서, 로봇 팔의 손목부분을 확대하여 보여주고 있다. 로봇 팔(200)의 끝에는 손목장치(210)가 결합되어 있으며, 이 손목장치(210)에는 용접장치와 같은 별도의 작업공구가 결합되는 물림부(220)가 마련되어 있다.

로봇 팔(200)의 내측에는 제1모터(230)가 설치되어 있으며, 이 제1모터(230)는 베벨기어(250)를 매개로 상기 손목장치(210)에 동력을 전달한다. 따라서, 상기 손목장치(210)는 로봇 팔(200)의 동작방향과 수직하게 회전 운동한다.

손목장치(210)에는 별도의 제2모터(240)가 설치되어 있다. 제2모터(240)는 손목장치(210)와 결합된 물림부(220)를 회전시키는 역할을 한다. 제2모터(240)는 물림부(220)의 회전이 손목장치(210)의 회전과 수직하게 이루어지도록 설치된다. 따라서, 작업공구가 체결된 손목장치(210)는 제1모터(230)와 제2모터(240)의 구동에 따라 피칭(pitching)동작과 롤링(rolling)동작을 한다.

일반적으로 로봇 팔의 손목장치에서는 손목장치(210)의 선회동작을 위해 위 예시와 같이 기어를 사용하고 있는데, 이와 같이 기어를 사용할 경우 몇 가지 단점이 있다.

하나는, 기어동력전달구조에서 필연적으로 발생되는 백래쉬(backlash)와 마찰저항 문제이다. 백래쉬는 기어와 기어가 치합되어 구동될 때 이의 뒤쪽에서 틈새가 생기는 현상으로, 백래쉬가 발생되면 동력전달이 잘 이루어지지 않는다. 백래쉬를 줄이려면 치합된 기어간의 접촉면적이 넓어지도록 만들어야 하는데, 접촉면적이 커지면 마찰저항이 증가되어 동력전달효율이 떨어지는 문제점이 발생된다. 때문에 기어동력전달구조에서는 이 두 가지를 동시에 만족시키는 것이 매우 어려웠다.

다른 하나는, 소형기구에 적용시키는 것이 어렵다는 것이다. 로봇 팔의 손목장치에서는 원활한 작동영역을 확보하기 위해 2개 이상의 구동모터가 설치된다. 각각의 구동모터는 서로 다른 동작영역을 가지도록 회전축이 서로 직각이 되도록 설치되는데, 이러한 제약은 소형몸체에 구동모터를 설치하기 어렵게 만든다. 설령 한 몸체에 설치되더라도 기어를 이용하여 롤링동작과 피칭동작을 구현하기 위해서는 여러 개의 베벨기어가 필요하게 되고, 그 결과로 백래쉬와 마찰 저항이 증폭되는 문제가 생겨 손목부의 정확한 동작수행이 용이하지 않다.

기어동력전달구조가 갖는 백래쉬의 문제를 케이블을 사용하여 해결하고자 하는 시도가 있어 왔다. 이렇게 케이블을 이용한 구동장치의 일례가 미국특허 제5,046,375호 '케이블 변속장치를 구비하는 조밀한 구조의 케이블 동력전달장치(COMPACT CABLE TRANSMISSION WITH CABLE DIFFERENTIAL)'에 개시되어 있다. 이 특허의 경우 케이블을 이용하여 롤링(rolling)동작과 피칭(pitching)동작의 2자유도 운동을 구현하였다. 그러나, 이 구동장치는 모터를 양방향으로 배치함으로써 폭이 커지기 때문에, 로봇의 손목과 같은 소형기구에 적용시키는 것은 기능적인 면이나 형태적인 면에서 매우 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 작은 공간을 점유하고 로봇 팔의 손목동작을 정확하고 부드럽게 수행하는 로봇 팔의 손목구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 롤링동작과 피칭동작이 이루어지는 로봇 팔의 손목구조로서, 로봇 팔에 설치되는 제1, 제2모터; 상기 제1모터에 의해 회전되는 제1구동체; 상기 제1구동체의 상부에 설치되어 제1구동체와 동일한 회전축을 가지며 상기 제2모터에 의해 상기 제1구동체에 대하여 독립하여 회전되는 제2구동체; 상기 제1구동체의 회전축과 동일평면에 있으며 이 회전축과 수직한 회전축을 갖는 제1회전체; 상기 제1회전체와 동일한 회전축을 가지며 제1구동체의 회전축을 기준으로 제1회전체와 대칭으로 설치되는 제2회전체; 상기 제1, 제2회전체의 축에서 수직 분기된 보조축에 결합되며 상기 두 회전체의 축을 기준으로 제1구동체와 대칭되게 설치되는 제3회전체; 상기 제1구동체와 제1회전체 및 제2구동체와 제2회전체에 각각 엇갈리게 감겨지고 양 끝이 제1구동체와 제2구동체에 고정되어 제1, 제2구동체의 회전력을 제1, 제2회전체에 전달하는 적어도 2개 이상의 케이블로 이루어진 동력전달수단; 및 상기 제1, 제2회전체의 회전운동을 제3회전체에 전달하는 회전력 전달수단을 포함한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 손목부분을 도시한 것으로서, 로봇 팔(100)의 끝에는 손목동작을 구현하기 위한 기구장치가 설치될 수 있도록 공간이 형성되어 있으며, 이 공간에 상향으로 직립된 지지부(110)가 형성되어 있다.

로봇 팔(100)의 끝에는 제1구동체(30)와 제2구동체(40)가 상하 일렬로 안착되어 있다. 제1구동체(30)와 제2구동체(40)는 각각 로봇 팔의 길이방향과 평행하는 회전축을 가지며, 서로에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 바람직하게는 제1구동체(30)의 회전축과 제2구동체(40)의 회전축은 동일한 직선상에 놓인다. 지지부(110)에는 제1회전체(50)와 제2회전체(60)가 축(91)을 매개로 결합되어 있다. 제1회전체(50)와 제2회전체(60)는 축(91)을 중심으로 회전된다. 제1, 제2구동체(30, 40)의 회전축과 제1, 제2회전체(50, 60)의 회전축은 서로 직교한다.

한편, 상기 축(91)은 'ㅗ'자 형태로, 중앙에 수직으로 분기된 보조축(92, 도 3참조)을 가지며, 이 보조축(92)에는 제3회전체(70)가 회전 가능하게 결합된다.

도 3은 도 2에 도시된 손목부의 동력전달구조를 개략적으로 도시한 것이다.

로봇 팔(100)의 내부에는 제1모터(10)와 제2모터(20)의 설치되어 있다. 제1모터(10)는 제1구동체(30)에 동력을 전달하며, 제2모터(20)는 제2구동체(40)에 동력을 전달한다.

제1구동체(30)와 제2구동체(40)는 지름이 다른 3개의 원판이 계단식으로 적층된 형태를 갖는다. 제1구동체(30)는 상기 모터(10, 20)의 위쪽에 설치되고 제2구동체(40)는 제1구동체(30)의 위쪽에 설치된다. 제1구동체(30)의 하부에는 보스부(boss)가 형성되어 있으며, 회전 중심부에는 중공이 형성되어 있다. 이 중공으로는 단부가 제2구동체(40)와 연결된 회전축(90)이 관통된다. 따라서, 상기 제1구동체(30)와 제2구동체(40)는 동일한 회전축을 가지게 된다.

상기 제1모터(10)와 제2모터(20)의 동력전달은 케이블에 의해 이루어진다. 이를 위해 각 모터(10, 20)에는 각각 2개의 케이블(11, 12, 21, 22)이 서로 다른 방향으로 감겨져 있다. 제2구동체(40)는 제1구동체(30)의 위쪽에 위치되어 제1구동체(30)의 아래쪽에 위치한 제2모터(20)의 동력을 직접 전달 받을 수 없으므로, 회전축(90)을 매개로 제2모터(20)의 동력을 전달 받는다. 이때, 참조부호 21, 22로 표시된 케이블이 감겨지는 회전축(90)의 지름은 참조부호 11, 12로 표시된 케이블이 감겨지는 제1구동체(30)의 보스부의 지름과 동일한 것이 좋다. 이는 제1구동체(30)와 제2구동체(40)가 모터(10, 20)에 의해 구동될 때, 동일한 회전비를 가지는 것이 로봇 팔의 동작을 제어하기에 용이하기 때문이다.

한편, 상기 두 모터(10, 20)의 동력을 전달하기 위해 2개의 케이블이 필요한 이유는, 모터(10, 20)가 케이블이 감겨지는 방향으로 회전될 때에는 케이블에 장력이 발생되어 구동체(30, 40)에 동력이 전달되지만, 모터(10, 20)가 케이블이 풀려지는 방향으로 회전될 때에는 케이블에 장력이 발생되지 않아 구동체(30, 40)에 동력이 전달되지 않기 때문이다. 따라서, 모터(10, 20)의 정회전과 역회전에 따른 회전력을 구동체(30, 40)에 확실하게 전달하기 위해서는 서로 다른 방향으로 감겨지는 2개의 케이블이 필요하다.

상기 제1구동체(30)와 제2구동체(40)의 상방 좌우에는 제1회전체(50)와 제2회전체(60)가 설치되어 있으며, 이 두 회전체(50, 60)는 축(91)에 회전 가능하게 결합되어 있다. 상기 두 회전체(50, 60)는 지름이 다른 5개의 원판이 계단식으로 적층된 형태로, 4개의 단턱을 갖는다.

상기 축(91)은 상방으로 분기된 보조축(92)을 갖는다. 이 보조축(92)에는 제3회전체(70)가 회전 가능하게 결합된다. 제3회전체(70)는 상기 두 회전체(50, 60)와 마찬가지로 지름이 다른 5개의 원판이 계단식으로 적층된 형태로 되어 있다. 제3회전체(70)는 실질적인 동작이 이루어지는 부재로, 제3회전체(70)의 윗면에는 작업공구나 기타 장비가 결합된다.

한편, 제1구동체(30)와 제1회전체(50)에는 2개의 케이블(80, 81)이 감겨지고, 제2구동체(40)와 제2회전체(60)에도 2개의 케이블(82, 83)이 감겨져, 두 구동체(30, 40)의 회전운동이 케이블을 매개로 각각의 회전체(50, 60)에 전달된다.

이와 마찬가지로, 제1회전체(50)와 제2회전체(60)에 각각 연결된 2개의 케이 블(84, 85, 86, 87)이 제3회전체(70)에 감겨져, 제1회전체(50)와 제2회전체(60)의 회전운동이 케이블을 매개로 제3회전체(70)에 전달된다. 이때, 각 케이블은 상기 구동체와 회전체에 형성된 단턱에 각각 감겨져 서로 간섭되지 않으며, 구동체나 회전체의 원주면에서 쉽게 이탈되지 않는다.

도 4는 위에서 설명된 구동체와 회전체의 케이블 연결모양을 보다 자세히 나타낸 것으로, 제1구동체(30)와 제1회전체(50) 및 이 두 부재를 연결하는 케이블을 도시하고 있다.

제1구동체(30)와 제1회전체(50)는 회전축이 서로 직교하도록 위치되어 있다. 제1구동체(30)와 제1회전체(50)는 앞서 설명한 바와 같이 지름이 다른 복수개의 원판이 차례대로 적층된 형태로, 제1구동체(30)와 제1회전체(50)를 형성하는 각 원판의 모서리는 최대한 근접해 있으나, 접촉하지는 않는다. 이는 케이블이 제1구동체(30)와 제1회전체(50)의 경계부분에서 이탈되지 않도록 하되, 마찰저항이 발생하지 않도록 하기 위함이다. 한편, 제1구동체(30)와 제1회전체(50)의 각 원주면에는 홈(31, 51)이 형성되어 있으며, 이 홈(31, 51)에는 각 케이블(80, 81)의 끝이 이탈되지 않도록 고정된다.

케이블(80, 81)은 제1구동체(30)의 원주면에 감겨진 후 제1회전체(50)의 원주면에 감겨져 고정된다. 케이블(80, 81)이 제1구동체(30)에 감겨지는 방향과 제1회전체(50)에 감겨지는 방향은 서로 반대로, 감겨진 형태는 '8'자를 이룬다. 2개의 케이블(80, 81)은 이와 같은 형태로 제1구동체(30)와 제1회전체(50)의 각 원주면에 서로 다른 방향으로 감겨진다. 이때, 2개의 케이블(80, 81)이 서로 다른 방향으로 감겨지는 것은, 앞서 모터의 동력을 구동체에 전달하기 위해 2개의 케이블이 감겨지는 이유와 같다.

이러한 형태로 감겨진 케이블(80, 81)에 의해, 제1구동체(30)가 시계방향으로 회전하면 제1구동체(30)의 상부에 감겨진 참조부호 81로 표시된 케이블에 장력이 발생되어 제1회전체(50)가 반 시계방향으로 회전되고, 제1구동체(30)가 반 시계방향으로 회전되면 제1구동체(30)의 하부에 감겨진 참조부호 80으로 표시된 케이블에 장력이 발생되어 제1회전체(50)가 시계방향으로 회전된다.

따라서, 2개의 케이블(80, 81)에 의해 제1구동체(30)의 회전력이 수직하게 위치한 제1회전체(50)에 전달되는 것으로, 케이블에 의해 연결된 다른 부재도 이와 같은 원리로 동력전달이 이루어진다. 한편, 제1구동체(30)와 제1회전체(50)의 경계부분은 케이블의 지름보다 훨씬 작은 틈을 가지므로(통상 케이블 지름의 20%이하), 각 케이블(80, 81)은 제1구동체(30)와 제1회전체(50)의 경계면을 벗어나지 않는다.

도 5는 도 3에 도시된 손목구조에서 롤링과 피칭이 동시에 일어나는 동작상태를 나타낸 것이고, 도 6은 롤링동작만 일어나는 경우를 나타낸 것이고, 도 7은 피칭동작만 일어나는 경우를 나타낸 것이다.

본 손목구조에서는 제1모터(10)와 제2모터(20)의 구동방향과 동작상태에 따라 각기 다른 손목동작이 이루어진다. 예들 들어, 제1모터(10)나 제2모터(20)만 회전하는 경우에는 손목부의 롤링(rolling)동작과 피칭(pitching)동작이 동시에 일어난다. 도 5는 제1모터(10)만 회전되는 경우를 보여주고 있다. 제2모터(20)가 동작 되지 않으므로 제2회전체(60)는 정지해 있다.

제1모터(10)가 시계방향으로 회전되면, 이 제1모터(10)에 의해 제1구동체(30)가 동일방향으로 회전된다. 제1구동체(30)가 시계방향으로 회전함에 따라 제1회전체(50)가 시계방향으로 회전되고, 다시 제1회전체(50)에 의해 제3회전체(70)가 반 시계방향으로 회전된다. 이때, 제2회전체(60)는 정지상태이므로 제2회전체(60)가 제3회전체(70)에 작용하는 힘은 없다. 따라서, 참조부호 86으로 표시된 케이블이 제3회전체(70)의 원주면에 감기고 참조부호 87로 표시된 케이블은 제3회전체(70)의 원주면에서 풀리게 되어 제3회전체(70)는 반 시계방향으로 롤링(rolling)동작한다. 그리고, 롤링동작과 동시에 롤링동작만큼의 피칭(pitching)동작이 축(91)에 대해 시계방향으로 발생하게 된다.

이러한 일련의 연속된 동작에 따라, 제3회전체(70)는 롤링(rolling)동작과 동시에 축(91)을 중심으로 선회하는 피칭(pitching)동작을 하게 된다. 이와 같은 제3회전체(70)의 동작은 제2모터(20)만 구동될 때에도 일어난다. 다만, 제2모터(20)가 시계방향으로 구동되면 제3회전체(70)의 롤링과 피칭동작은 제1모터(10)가 시계방향으로 구동될 때와 달리 시계방향과 반 시계방향으로 반대로 일어난다.

그러면, 제1모터(10)와 제2모터(20)가 동시에 구동될 때를 살펴보자.

제1모터(10)와 제2모터(20)의 각속도와 회전방향이 같은 경우(도 6참조).

제1모터(10)와 제2모터(20)는 모두 반 시계방향으로 회전되고 있다. 제1구동체(30)와 제2구동체(40)는 상기 두 모터(10, 20)에 감겨지는 케이블(11, 21)에 의 해 동일한 방향(반 시계방향)으로 회전된다. 이와 같은 제1구동체(30)와 제2구동체(40)의 회전에 의해 참조부호 80과 참조부호 83으로 표시된 케이블에만 장력이 작용되므로, 제1회전체(50)는 반 시계방향으로 회전되고 제2회전체(60)는 시계방향으로 회전된다.

그러면, 제1회전체(50)와 제2회전체(60)가 참조부호 84, 85, 86, 87로 표시된 케이블을 매개로 다시 제3회전체(70)를 회전시킨다. 이때, 제1회전체(50)는 반 시계방향으로 회전되어 참조부호 84로 표시된 케이블에만 장력이 발생되고, 제2회전체(60)는 시계방향으로 회전되어 참조부호 86으로 표시된 케이블에만 장력이 발생되어, 제3회전체(70)는 시계방향으로 회전된다.

결국, 제1회전체(50)와 제2회전체(60)가 제3회전체(70)를 피칭시키는 힘은 서로 반대방향이므로 상쇄되고, 제3회전체(70)를 롤링시키는 힘은 서로 동일방향이므로 중첩된다. 따라서, 제1모터(10)와 제2모터(20)의 각속도와 회전방향이 동일한 경우에는 제3회전체(70)의 롤링(rolling)동작운동만 일어난다.

제1모터(10)와 제2모터(20)가 각속도는 같으나 회전방향이 반대인 경우(도 7참조).

제1모터(10)는 반 시계방향으로 회전되고 제2모터(20)는 시계방향으로 회전되고 있다. 제1구동체(30)는 참조부호 11로 표시된 케이블에 의해 반 시계방향으로 회전되고, 제2구동체(40)는 참조부호 22로 표시된 케이블에 의해 시계방향으로 회전된다. 그러면, 제1회전체(50)와 제2회전체는 참조부호 80과 82로 표시된 케이블에 의해 반 시계방향으로 회전된다.

한편, 제3회전체(70)는 제1회전체(50)에 감겨지는 참조부호 84로 표시된 케이블에 의해 시계방향으로 회전되려는 힘과, 제2회전체(60)에 감겨지는 참조부호 87로 표시된 케이블에 의해 반 시계방향으로 회전되려는 힘을 동시에 받는다. 이 두 힘은 서로 반대방향으로 작용하므로 상쇄되어, 제3회전체(70)는 보조축(92)에 대해서 어느 방향으로도 롤링되지 않고 정지해 있게 된다.

그러나, 제1회전체(50)와 제2회전체(60)는 동일방향(반 시계방향)으로 회전되어 참조부호 80과 82로 표시된 케이블에 각각 장력이 발생되므로, 제3회전체(70)는 참조부호 80과 82로 표시된 케이블에 의해 당겨져 축(91)을 중심으로 반 시계방향으로 회전된다. 따라서, 상기 제1모터(10)와 제2모터(20)의 각속도는 같으나 회전방향이 서로 다른 경우에는 제3회전체(70)의 피칭(pitching)동작만이 일어난다.

정리하면, 제1모터(10)와 제2모터(20)가 같은 각속도로 회전하면서 동일방향으로 회전하면 롤링(rolling)동작만이 발생되고, 제1모터(10)와 제2모터(20)가 반대방향으로 회전하면 피칭(pitching)동작만이 발생된다.

이를 정리하여 아래와 같은 식으로 표현할 수 있으며, 이 두 식을 조합하여 원하는 손목운동을 구현할 수 있다.

여기서 θ₁과 θ₂는 제1모터와 제2모터의 회전각도이며, n은 모터의 회전력이 제3회전체로 전달되는 과정에서 이루어지는 감속비이다. 한편, 구동체와 회전체, 그리고 회전체와 회전체를 연결하는 케이블은 다른 부재로 회전력이 전달되면서 회전비가 달라지지 않도록 각각 동일한 지름을 갖는 위치에 감기는 것이 좋다.

한편, 본 실시예에서는 구동체와 회전체가 각각 3개와 5개의 원판이 적층된 것으로 설명되었으나, 부재의 용이한 제작을 위해 적층되는 원판의 수를 줄일 수 있다. 즉, 구동체를 2개의 원판으로 형성하고 회전체를 4개의 원판으로 형성하거나, 구동체와 회전체 모두 원주면이 경사진 하나의 원판으로 형성하는 것도 좋다.

상세한 설명에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기어동력전달 구조에서 발생되는 백래쉬와 마찰문제를 해결하여 로봇 팔의 손목동작이 정확하고 부드럽게 이루어지는 효과가 있다. 또한, 기어보다 제작단가가 저렴한 케이블 메커니즘을 이용하므로 생산비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상에서 로봇 팔의 손목구조에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

삭제
롤링동작과 피칭동작이 이루어지는 로봇 팔의 손목구조로서,

로봇 팔에 설치되는 제1, 제2모터;

상기 제1모터에 의해 회전되고 지름이 다른 2개 이상의 원판이 적층되는 제1구동체;

상기 제1구동체의 상부에 설치되어 제1구동체와 동일한 회전축을 가지며 상기 제2모터에 의해 상기 제1구동체에 대하여 독립하여 회전되고 지름이 다른 2개 이상의 원판이 적층되는 제2구동체;

상기 제1구동체의 회전축과 동일평면에 있으며 이 회전축과 수직한 회전축을 갖는 제1회전체;

상기 제1회전체와 동일한 회전축을 가지며 제1구동체의 회전축을 기준으로 제1회전체와 대칭으로 설치되는 제2회전체;

상기 제1, 제2회전체의 축에서 수직 분기된 보조축에 결합되며 상기 두 회전체의 축을 기준으로 제1구동체와 대칭되게 설치되는 제3회전체;

상기 제1구동체와 제1회전체 및 제2구동체와 제2회전체에 각각 엇갈리게 감겨지고 양 끝이 제1구동체와 제2구동체에 고정되어 제1, 제2구동체의 회전력을 제1, 제2회전체에 전달하는 적어도 2개 이상의 케이블로 이루어진 동력전달수단; 및

상기 제1, 제2회전체의 회전운동을 제3회전체에 전달하는 회전력 전달수단을 포함하는 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조.
청구항 2 에 있어서, 상기 제1회전체, 제2회전체 및 제3회전체는 지름이 다른 4개 이상의 원판이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조.
청구항 2 에 있어서, 상기 제1, 제2모터는 케이블을 매개로 상기 제1구동체와 제2구동체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전력 전달수단은 제1, 제2회전체와 제3회전체에 엇갈려서 감겨지는 서로 다른 2개의 케이블인 것을 특징으로 하는 케이블구동 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전력 전달수단은 제1, 제2회전체와 제3회전체의 접촉에 의한 마찰력인 것을 특징으로 하는 케이블 메커니즘을 이용한 로봇 팔의 손목구조.