KR101069380B1 - 다목적 하이브리드 매니퓰레이터 - Google Patents

다목적 하이브리드 매니퓰레이터 Download PDF

Info

Publication number
KR101069380B1
KR101069380B1 KR1020090016190A KR20090016190A KR101069380B1 KR 101069380 B1 KR101069380 B1 KR 101069380B1 KR 1020090016190 A KR1020090016190 A KR 1020090016190A KR 20090016190 A KR20090016190 A KR 20090016190A KR 101069380 B1 KR101069380 B1 KR 101069380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
elbow
connector
freedom
degrees
manipulator
Prior art date
Application number
KR1020090016190A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100097312A (ko
Inventor
원종범
최종갑
고동연
Original Assignee
주식회사 에스엠이씨
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
Application filed by 주식회사 에스엠이씨 filed Critical 주식회사 에스엠이씨
Priority to KR1020090016190A priority Critical patent/KR101069380B1/ko
Publication of KR20100097312A publication Critical patent/KR20100097312A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101069380B1 publication Critical patent/KR101069380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0258Two-dimensional joints
    • B25J17/0266Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0029Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041Cylindrical coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/046Revolute coordinate type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126Rotary actuators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00Robots
    • Y10S901/14Arm movement, spatial
    • Y10S901/15Jointed arm

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 로봇에 관련되는 기술로서 보다 구체적으로는 다관절 매니퓰레이터로서, 페럴렐메카니즘(parallel mechanism)과 시리얼매카니즘(serial mechanism)의 결합으로 3개 이상의 자유도를 구현하되, 상기 페럴렐메카니즘은 2개의 제1액츄에이터가 평행하게 배치되어 상호 길항작용을 함으로써 베이스부재와 일단부가 십자조인트로 연결되는 커넥터를 상하좌우 2축방향으로 움직이게 하고, 상기 커넥터의 타단부에 시리얼매카니즘이 연결되어 3개 이상의 자유도를 구현하게 됨을 특징으로 하는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터에 관한 것이다.
하이브리드, 매니퓰레이터, 페럴렐메카니즘, 시리얼메카니즘, 로봇, 로봇암, 자유도, 6자유도, 상박부, 하박부, 액츄에이터, 관절, 엘보

Description

다목적 하이브리드 매니퓰레이터{Hybrid manipulator for multi-purpose}
본 발명은 로봇에 관련되는 기술로서 보다 구체적으로는 작업대상물을 파지하여 이동시키거나 공작기계등에 로딩 또는 언로딩시키는 작업과 같은 다양한 인간의 노동을 대체할 수 있는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터에 관한 것이다.
각종 산업현장에서 인간을 대체하여 조립작업을 하거나 용접 또는 물건을 이송시키는데 있어 로봇이 활용되고 있다. 로봇산업은 미래의 성장동력원으로서 중요시되고 있으며 이미 청소하는 로봇은 상품화되고 있고 2족 보행이 가능한 로봇 등도 개발되어 있다.
산업 현장에서 주로 사용되는 로봇은 고정된 위치에서 부품을 집어 이동시키거나 하는 형태로 활용되고 있다. 이러한 로봇에 있어 무엇보다 중요한 부분이 로봇암이며 특히 다수의 관절 부위를 갖추어 자유롭게 움직일 수 있고 무거운 물품도 이동시킬 수 있는 가반능력이 중요시된다.
고정 상태에서 작업을 수행하는 로봇을 탈피하여 근래에는 자율적으로 주행이 가능한 로봇도 소개되고 있는데, 대표적으로 대한민국 특허등록번호 제780126호의 "아암 기구를 구비하는 이동 로봇"이 알려져 있다. 첨부되는 도1은 이에 따른 이동 로봇의 동작을 보여주는 측면도에 해당된다.
도시된 바와 같이 로봇 본체에 이동기구(109)가 형성되며 본체의 측면으로 접철 및 회전이 되는 다수의 아암부(101, 102, 132)가 구비되어 입력된 프로그램에 따라 이동이 가능하면서 작업물을 운반할 수 있도록 구성된다.
이외에도 다수의 다관절 로봇암이 알려져 있으나 산업현장에서 무거운 물품들을 안정적으로 운반하고 가공을 위해 공작기계로 물품을 로딩하거나 가공 후 언로딩할 수 있는 구체적인 로봇암은 제시되지 못하고 있었다.
따라서 본 발명에서는 산업용 로봇에 적합한 매니퓰레이터로서 기본적으로 다관절로 이루어지되 무거운 물품들을 들어올려 안정적인 운반이나 로딩 및 언로딩이 가능하도록 2자유도를 갖는 상박부와 4자유도를 갖는 하박부의 결합으로 이루어지는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터를 제공하는 것을 주요한 과제로 한다.
즉, 페럴렐메카니즘을 갖는 상박부와 시리얼메카니즘을 갖는 하박부가 결합되어 두가지의 메카니즘이 갖는 장점이 조화를 이룬 로봇암으로 제공될 수 있는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명은, 페럴렐메카니즘을 가지는 상박부(310)와 시리얼메카니즘을 가지는 하박부(320)로 구성되어 6자유도를 구현하는 다관절 매니퓰레이터로서, 상기 상박부는 본체(100)와 고정 연결되는 고정브라켓(311)과; 일단부는 하박부(320)와 연결되고 타단부는 상기 고정브라켓과 십자조인트(J)로 연결되는 커넥터(312)와; 두개가 평행을 이루도록 설치되되 일단부는 상기 고정브라켓에 결합되고 타단부는 상기 커넥터에 연결되어 고정브라켓에 대해 커넥터가 상하 또는 좌우로 움직일 수 있도록 하는 한쌍의 제1액츄에이터(313)와; 일단부는 상기 커넥터에 연결되고 타단부는 하박부를 이루는 제1엘보(321)와 연결되어 상박부에 대해 제1엘보가 회동되게 하는 제2액츄에이터(314);를 포함하고, 상기 하박부는 커넥터와 연결되어 수평축(HA)을 기준으로 상하로 회동되는 제1엘보(321)와; 상기 제1엘보와 연결되어 수평축을 기준으로 상하로 회동되는 제2엘보(322)와; 상기 제2엘보와 연결되어 수직축(VA)을 기준으로 좌우로 회동되는 제3엘보(323)와; 상기 제3엘보와 연결되어 센터축(CA)을 기준으로 회전되며 물건을 집을 수 있는 핑거(324);로 구성됨을 특징으로 하는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터를 제안한다.
삭제
삭제
삭제
보다 바람직하게 상기 커넥터는 한쌍의 제1액츄에이터가 동일한 방향으로 작동되는 경우에는 상하로 움직이고, 다른 방향으로 작동되는 경우에는 좌우로 움직이게 되는 것을 특징으로 하는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터를 제안한다.
본 발명에 의한 다목적 하이브리드 매니퓰레이터는 페럴렐메카니즘과 시리얼메카니즘의 적절한 조합으로 전체적으로 6 자유도를 갖추므로 인간의 팔과 유사한 복잡한 운동이 가능하다는 효과가 있으며, 작업영역을 최대한 확대시킬 수 있고 또한 상박부에서 안정적으로 큰 힘을 발휘하여 무거운 물체도 들어올릴 수 있으므로 산업용 로봇에 적용되기에 매우 적합하다는 효과가 있다.
본 발명에 의한 다목적 하이브리드 매니퓰레이터는 고정식 로봇이나 주행이 가능한 로봇 모두에 적용이 될 수 있는 것으로서 이하 보다 구체적으로 본 발명에 대한 설명을 전개하기로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위한 수단으로 첨부되는 바람직한 실시예에 따른 도면을 참조하는 것으로 하며, 도면 자체는 하나의 예에 불과한 것이므로 구조의 단순한 변경과 같은 변형 실시예도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 다목적 하이브리드(hybrid) 매니퓰레이터는 여러가지 용도로 활용이 가능하며, 대표적으로 공작기계와 관련하여 제품의 로딩이나 언로딩의 단순 반복작업에서부터 그 보다 복잡한 지능형 로봇에도 사용될 수 있고 그 외 인간의 노동이 요구되는 다양한 분야에 접목이 될 수 있는 기술이다. 그리고 본 발명은 다관절을 이루고 풍부한 자유도를 갖춤과 동시에 가반하중을 높이기 위해 하이브리드 타입으로 패럴렐메카니즘과 시리얼메카니즘이 결합되는 매니퓰레이터임을 특징으로 한다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다목적 하이브리드 매니퓰레이터의 구체적인 사용예를 보여주는 주행 로봇의 사시도이며, 도시된 바와 같이 로봇의 기본 외형을 이루는 본체(100) 하부면에 주행바퀴(200)가 설치된다. 상기 주행바퀴(200)는 전방향으로 이동이 가능한 것으로 함이 바람직하며 본 실시예에서는 삼 각형으로 배치되어 독립적으로 구동되는 모터(M)를 갖춘 전방향 바퀴를 사용토록 한다. 이렇게 전방향 바퀴를 주행바퀴로 하게 되면 좁은 공간에서도 로봇은 방향전환을 자유로이 할 수 있고 동선을 최소로 단축시킬 수 있게 된다.
이러한 주행로봇의 본체(100) 내부에는 마이크로프로세서, 통신수단, 밧데리 등이 갖추어지며 입력된 프로그램에 따라 주행로봇은 움직일 수 있고, 외부와의 통신을 통해서 명령을 받아 다양한 작업과 이동을 하게 된다.
본체(100)의 좌우측면에 로봇암으로서 동일한 하이브리드 매니퓰레이터(300)를 하나씩 설치하여 더블암을 갖는 주행로봇을 제공할 수 있으며, 더블암의 로봇은 물품을 보다 안정적으로 운반할 수 있고 운반가능한 물품의 중량도 높일 수 있다.
도시된 바와 같은 주행로봇에 설치된 하이브리드 매니퓰레이터(300)에 대해 설명하도록 한다.
첨부되는 도3은 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 매니퓰레이터의 구성을 보여주는 개략적인 사시도에 해당되며, 도4는 고정브라켓과 커넥터를 연결하는 십자조인트와의 결합관계를 보여주는 부분 사시도에 해당된다. 본 발명에서의 매니퓰레이터(300)는 하나의 실시예로서 로봇암으로 사용하기 위해 상박부(310)와 하박부(320)의 결합으로 이루어지는 것으로 한다. 특히, 본 발명에서는 3개 이상의 자유도를 갖는 매니퓰레이터를 제공하고자 하며, 본 실시예에서는 총 6개의 자유도를 구현할 수 있도록 구성토록 한다. 상박부의 경우는 베이스부재에 연결되며 상박부에는 가반하중을 높이기 위해 페러럴메카니즘이 적용되고, 하박부에서는 시리얼메카니즘이 적용되는 것으로 한다.
페럴렐메카니즘으로 2축 방향으로 2개의 자유도를 구현하게 되며, 시리얼메카니즘과 페럴렐메카니즘의 결합으로 4개의 자유도를 달성하여 총 6개의 자유도를 이룰 수 있도록 한다. 로봇암의 상박부를 구성함에 적용되는 페럴렐메카니즘은 베이스부재와 일단부가 십자조인트로 연결되는 커넥터를 상하좌우 2축방향으로 움직이게 하기 위한 것으로서, 2개의 제1액츄에이터가 상기 커넥터 상측에 평행하게 배치되어 상호 길항작용(antagonist mechanism)을 통해서 2개의 자유도가 구현될 수 있게 하며 동시에 가반하중을 높일 수 있도록 한다. 여기에서 페럴렐메카니즘을 형성하게 되는 2개의 제1액츄에이터가 길항작용의 관계를 갖는다는 것은 어느 일측 제1액츄에이터의 길이가 늘어나는 경우 다른 일측의 제1액츄에이터는 반대로 그 길이가 줄어들게 됨으로써 상기 커넥터가 십자조인트에 대해 좌우로 움직일 수 있게 됨을 의미한다. 그리고 페럴렐메카니즘을 구성하는 2개의 제1액츄에이터가 동일한 방향으로 늘어나거나 줄어드는 경우에는 상기 커넥터는 상하로 움직이게 된다.
하이브리드 매니퓰레이터를 이루는 하박부는 시리얼메카니즘이 적용되는데, 커넥터의 말단부에 하박부가 연결되고 그 연결부위에서 하나의 자유도를 형성하게 된다. 따라서 본 발명의 하이브리드 매니퓰레이터는 최소 3개의 자유도를 갖추도록 구성될 수 있는 것이고, 하박부에는 시리얼 방식으로 다수개의 자유도를 더 갖추도록 연결할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 도시된 바와 같이 총6개의 자유도를 달성하도록 구성되되 페럴렐메카니즘의 적용으로 가반하중을 높일 수 있도록 하고 시리얼메카니즘의 결합으로 하박부에서는 보다 복잡하고 정밀한 움직임을 구현할 수 있도록 한다.
페럴렐메카니즘이 채용되는 상박부(310)의 보다 구체적인 구성요소로서 고정브라켓(311), 커넥터(312), 제1액츄에이터(313) 및 제2액츄에이터(314)를 포함하며, 상기 고정브라켓(311)은 베이스부재인 로봇 본체(100)에 고정되게 연결되는 부위로서 로봇의 전체 형상 중에서 어깨부위에 해당된다고 할 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 고정브라켓(311)은 대략 ㄷ 자형태를 이루고 있으며 커넥터(312)가 상기 고정브라켓(311)에 더 연결된다.
상기 커넥터(312)는 상박부(310)를 이루는 기본 골격에 해당되며 그 일단부는 후술할 하박부(320)에 연결되며 타단부는 고정브라켓(311)과 연결되되, 상기 고정브라켓(311)과 커넥터(312의 연결은 십자조인트(J)로 연결되어 상기 고정브라켓(311)에 대해 커넥터(312)가 상하 좌우로 움직일 수 있는 구조를 이루도록 한다.
도4에 도시된 바와 같이 상기 십자조인트(J)를 통해서 고정브라켓(311)에 연결된 커넥터(312)는 수평축(HA) 방향에 대해 상하로 회동되며, 수직축(VA) 방향에 대해서는 좌우로 회동되어 2개의 자유도를 갖추게 된다. 상기 커넥터(312)의 회동을 위한 구동원으로서 제1액츄에이터(313)가 구비되며 상기 제1액츄에이터(313)는 2개가 한 쌍을 이루어 평행하게 설치되고 신축될 수 있는 것이다. 바람직하게는 내부에 모터가 내장되어 모터의 구동에 따라 길이가 늘어나거나 줄어들도록 동 작되는 것이다. 보다 구체적으로 상기 제1액츄에이터(313) 각각의 일단부는 상기 고정브라켓(311)의 상부에서 결합되는 것으로 하며 타단부는 상기 커넥터(312)에 연결되는 것으로 한다. 상기 제1액츄에이터와 고정브라켓 및 커넥터와의 연결점은 회동이 가능하도록 핀(P)으로 구속시키도록 함이 적합하다.
한편, 한 쌍을 이루는 2개의 제1액츄에이터(313)는 각각 독립적으로 동작되며 2개가 동시에 동일한 방향으로 그 길이가 늘어나거나 줄어드는 경우에는 수평축(HA)을 기준으로 하여 커넥터(312)가 상하로 움직이게 된다. 한 쌍의 제1액츄에이터(313) 중 어느 하나의 길이는 늘어나고 다른 하나는 그 길이가 줄어드는 경우에는 수직축(VA)을 기준으로 하여 상기 커넥터(312)는 좌우 방향으로 움직이게 된다. 상술한 바와 같은 방식으로 상박부(310)에서 2개의 자유도가 구현될 수 있으며 2개가 한 쌍을 이루는 제1액츄에이터(313) 각각이 고루 하중을 분담하게 되어 하이브리드 매니퓰레이터(300)의 가반하중을 높일 수 있고 인간의 팔 동작과 유사하게 로봇암을 구성하여 작업영역을 확대시킬 수 있게 된다.
상기 커넥터(312)의 하부에 제2액츄에이터(314)가 더 설치되며 상기 제2액츄에이터(314)는 하나로 이루어지고 그 일단부는 커넥터(312)에 연결되고 타단부는 하박부(320)를 구성하게 되는 제1엘보와 연결되어 상기 제1엘보가 커넥터에 대해 회동될 수 있도록 기능하게 된다. 즉, 상기 제2액츄에이터에 의해서 커넥터와 제1엘보 사이에서 또 하나의 자유도가 얻어지게 되는 것이다.
다음으로 하이브리드 매니퓰레이터(300)를 이루는 하박부(320)에 대해 설명 하는 것으로 하며, 크게 제1엘보(321), 제2엘보(322), 제3엘보(323) 및 핑거(324)로 구성된다. 상술한 상박부(310)에서 2개의 자유도가 얻어지며, 하박부(320)에서는 4개의 자유도가 얻어질 수 있도록 구성되어 총 6개의 자유도를 갖는 하이브리드 매니퓰레이터(300)의 제공이 가능하다.
하박부(320)는 보다 정밀하고 세밀한 동작으로 공작기계에 가공대상물을 로딩시키거나 가공완료된 제품을 언로딩시키게 되는 바, 상박부(310)보다 많은 자유도가 필요하게 된다.
먼저 제1엘보(321)는 커넥터(312)와 연결되는 부분으로서 수평축(HA)을 기준으로 상하로 회동 동작되는 부위이며, 언급한 제2액츄에이터(314)의 구동에 따라 상기 제1엘보(321)는 움직이게 된다. 상기 제2액츄에이터(314)의 일단부가 제1엘보(321) 하부측에서 연결되며 제2액츄에이터(314)의 길이가 길어지게 동작되면 상기 제1엘보(321)는 최대 90도 각도까지 상방으로 회동이 이루어지게 된다.
상기 제1엘보(321)의 말단부에 제2엘보(322)가 회동되게 연결되며 제2엘보(322) 역시 수평축(HA)을 기준으로 상하로 움직일 수 있도록 한다. 바람직하게 상기 제2엘보(322)는 제1엘보(321)와 연결되는 수평축(HA)을 기준으로 100°~ -100°범위에서 상하로 회동될 수 있도록 하고 상기 제2엘보(322)의 회동을 위한 구동원으로는 모터를 이용하는 것으로 한다. 특히 상기 제2엘보(322)와 제1엘보(321)의 연결부위는 직선링크구조가 되도록 하며, 보다 구체적으로는 제1엘보(321) 말단부를 ㄷ 자형으로 함몰된 형태로 하여 제2엘보(322)를 삽입시켜서 직선화시킬 수 있도록 구성한다.
다음으로 상기 제2엘보(322)와 연결되어 좌우로 회동되는 제3엘보(323)가 구비되며 상기 제3엘보(323)와 제2엘보(322)는 수직축(VA)을 기준으로 회동될 수 있게 연결된다. 상기 제3엘보(323)는 수직축(VA)을 기준으로 좌우로 90°~ - 90°범위에서 회동이 이루어질 수 있는 것으로 함이 바람직하다.
상기 제3엘보(323) 단부에 핑거(324)가 설치되며 상기 핑거(324)는 센터축(CA)을 기준으로 하여 회전될 수 있으며 또한 물건을 집을 수 있도록 구성된다. 즉, 핑거(324)에 의해서 가공대상물이 집어지게 되며 집어진 가공대상물은 공작기계의 척과 같은 곳에 물릴 수 있도록 적합한 포지션에 오도록 회전된다.
이상 설명한 바와 같은 구성요소 및 이들간의 결합관계를 갖는 하이브리드 매니퓰레이터(300)는 페럴렐메카니즘과 시리얼메카니즘의 결합된 하이브리드(hybrid) 타입으로서 크게 보면 상박부(310)와 하박부(320)로 구분된다. 상박부(310)에서는 2개의 자유도가 얻어지고 하박부(320)에서는 4개의 자유도가 구현될 수 있는 것이다. 특히 상박부(310)는 가반하중을 증대시키기 위해 한 쌍을 이루는 두개의 제1액츄에이터(313)를 평행하게 배치하여 폐링크를 이루어 길항작용 관계를 형성하도록 하는데, 각각의 제1액츄에이터(313)는 독립적으로 구동되어 십자조인트(J)를 이용하여 고정브라켓(311)에 대하여 상하방향 혹은 좌우방향으로 회동이 가능하도록 구성된다.
2개의 제1액츄에이터(313)가 길항작용 관계를 갖도록 폐링크를 이루어 십자조인트(J)로 고정브라켓(311)과 연결되어 상박부(310)의 기본골격을 만드는 커넥 터(312)를 제한된 범위에서 자유롭게 움직일 수 있도록 한다. 예를 들어 2개의 제1액츄에이터(313) 길이가 최대로 길게 신축되었을 때를 원위치로 했을 때 상기 커넥터(312)는 수평축(HA)을 기준으로 하여 상하방향으로 최대 25°까지 움직일 수 있도록 하고, 수직축(VA)에 대해서 커넥터(312)가 20°~ -20°까지 움직일 수 있도록 하면 상박부(310)는 상하 25°와 좌우 40°범위내에서는 자유롭게 적합한 공간에 위치될 수 있게 된다.
2개의 제1액츄에이터가 페럴렐메카니즘을 갖추어 길항작용 관계를 이루게 되는 상박부(310)에 대하여 하박부(320)가 연결되는데, 상기 하박부(320)는 직렬형태로 제1엘보(321), 제2엘보(322), 제3엘보(323) 및 핑거(324)가 연속적으로 연결되어 4개의 자유도를 추가적으로 확보할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 하이브리드 매니퓰레이터(300)는 페럴렐메카니즘이 적용되는 상박부(310)와 시리얼메카니즘이 적용되는 하박부(320)가 연결되어 6개의 자유도를 갖게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 하이브리드 매니퓰레이터(300)를 구성함에 있어서 각 관절부의 동작을 위해 다수의 모터를 이용하는데, 이외 모터의 회전운동을 전달받을 수 있도록 기어나 감아걸기 전동수단 등의 알려진 동력전달수단을 적절히 활용하는 것으로 충분하다.
본 발명에 따른 하이브리드 매니퓰레이터는 큰 가반하중을 가지며 6개의 자유도를 갖추어 세밀한 작업이 가능하여 각종 산업용 로봇의 로봇암으로 사용될 가 능성이 매우 높은 기술이다.
특히, 본 발명의 하이브리드 매니퓰레이터는 자율주행하는 로봇에 장착되어 각종의 공작기계를 이용한 무인제품 생산을 위한 시스템을 갖추는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
도1은 종래기술에 의한 "아암 기구를 구비하는 이동 로봇"의 동작을 보여주는 측면도.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇암의 구체적인 사용예를 보여주는 주행 로봇의 사시도.
도3은 바람직한 실시예에 따른 로봇암의 구성을 보여주는 개략적인 사시도.
도4는 고정브라켓과 커넥터를 연결하는 십자조인트와의 결합관계를 보여주는 부분 사시도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
100 : 본체 200 : 주행바퀴
300 : 하이브리드 매니퓰레이터 310 : 상박부
311 : 고정브라켓 312 : 커넥터
313 : 제1액츄에이터 314 : 제2액츄에이터
320 : 하박부 321 : 제1엘보
322 : 제2엘보 323 : 제3엘보
324 : 핑거 J : 십자조인트
HA : 수평축 VA : 수직축
CA : 센터축 P : 핀

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 페럴렐메카니즘을 가지는 상박부(310)와 시리얼메카니즘을 가지는 하박부(320)로 구성되어 6자유도를 구현하는 다관절 매니퓰레이터로서,
    상기 상박부는,
    본체(100)와 고정 연결되는 고정브라켓(311)과;
    일단부는 하박부(320)와 연결되고 타단부는 상기 고정브라켓과 십자조인트(J)로 연결되는 커넥터(312)와;
    두개가 평행을 이루도록 설치되되 일단부는 상기 고정브라켓에 결합되고 타단부는 상기 커넥터에 연결되어 고정브라켓에 대해 커넥터가 상하 또는 좌우로 움직일 수 있도록 하는 한쌍의 제1액츄에이터(313)와;
    일단부는 상기 커넥터에 연결되고 타단부는 하박부를 이루는 제1엘보(321)와 연결되어 상박부에 대해 제1엘보가 회동되게 하는 제2액츄에이터(314);를 포함하고,
    상기 하박부는,
    커넥터와 연결되어 수평축(HA)을 기준으로 상하로 회동되는 제1엘보(321)와;
    상기 제1엘보와 연결되어 수평축을 기준으로 상하로 회동되는 제2엘보(322)와;
    상기 제2엘보와 연결되어 수직축(VA)을 기준으로 좌우로 회동되는 제3엘보(323)와;
    상기 제3엘보와 연결되어 센터축(CA)을 기준으로 회전되며 물건을 집을 수 있는 핑거(324);
    로 구성됨을 특징으로 하는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터(312)는,
    한쌍의 제1액츄에이터(313)가 동일한 방향으로 작동되는 경우에는 상하로 움직이고, 다른 방향으로 작동되는 경우에는 좌우로 움직이게 되는 것을 특징으로 하는 다목적 하이브리드 매니퓰레이터.
KR1020090016190A 2009-02-26 2009-02-26 다목적 하이브리드 매니퓰레이터 KR101069380B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090016190A KR101069380B1 (ko) 2009-02-26 2009-02-26 다목적 하이브리드 매니퓰레이터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090016190A KR101069380B1 (ko) 2009-02-26 2009-02-26 다목적 하이브리드 매니퓰레이터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100097312A KR20100097312A (ko) 2010-09-03
KR101069380B1 true KR101069380B1 (ko) 2011-09-30

Family

ID=43004549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090016190A KR101069380B1 (ko) 2009-02-26 2009-02-26 다목적 하이브리드 매니퓰레이터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101069380B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102431031A (zh) * 2011-12-28 2012-05-02 广西大学 六活动度抓取机器人机构
ES2842078T3 (es) * 2013-06-07 2021-07-12 Francesco Autelli Aparato para transferir personas y/o mercancías hacia o desde un buque

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0760679A (ja) * 1993-08-31 1995-03-07 Takenaka Komuten Co Ltd マニピュレータ
JPH09314305A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Ube Ind Ltd 金型スプレイロボット
KR100588811B1 (ko) * 2004-11-10 2006-06-12 재단법인서울대학교산학협력재단 다목적 하이브리드 로봇 시스템
KR100780126B1 (ko) 2005-08-31 2007-11-27 가부시끼가이샤 도시바 아암 기구를 구비하는 이동 로봇

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0760679A (ja) * 1993-08-31 1995-03-07 Takenaka Komuten Co Ltd マニピュレータ
JPH09314305A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Ube Ind Ltd 金型スプレイロボット
KR100588811B1 (ko) * 2004-11-10 2006-06-12 재단법인서울대학교산학협력재단 다목적 하이브리드 로봇 시스템
KR100780126B1 (ko) 2005-08-31 2007-11-27 가부시끼가이샤 도시바 아암 기구를 구비하는 이동 로봇

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100097312A (ko) 2010-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5146621B2 (ja) 多関節型アームロボット、制御方法及び制御プログラム
KR102373081B1 (ko) 다수의 엔드-이펙터들을 가진 재료-핸들링 로봇
TWI616290B (zh) 多工應用之多軸機器人及其操作方法
Yang et al. Kinematic design of a six-DOF parallel-kinematics machine with decoupled-motion architecture
US20230347505A1 (en) Robot With Slaved End Effector Motion
KR101161056B1 (ko) 다관절 로봇
Jin et al. Design of dexterous hands based on parallel finger structures
Parhi et al. Forward and inverse kinematic models for an articulated robotic manipulator
Choi et al. Development of multi-purpose universal gripper
Yang et al. Locomotion approach of REMORA: A reonfigurable mobile robot for manufacturing Applications
CZ308188B6 (cs) Stroj pro válcování na kovacích válcích a způsob válcování na kovacích válcích
KR101069380B1 (ko) 다목적 하이브리드 매니퓰레이터
Wang et al. Design and analysis of the gripper mechanism based on generalized parallel mechanisms with configurable moving platform
Premkumar¹ et al. Design and implementation of multi handling pick and place robotic arm
CN211916865U (zh) 一种双臂搬运定位机器人
Zhoga et al. Manipulator of a parallel-series structure with a controlled gripper positioning task
CN109968333B (zh) 同步带传动结构的三平动抓取机器人机构
CN110405722A (zh) 一种移动式码垛机器人
WO2021027296A1 (zh) 一种移动式机器人及其工作方法
CN216030859U (zh) 三关节直线平夹自适应欠驱动机器人手指装置
CN109129441A (zh) 具有两种三移动一转动运动模式的并联机构
Polishchuk et al. Design and modeling industrial intelligent robot flexible hand
CN113400289B (zh) 串并混联连杆直线平夹自适应机器人手指装置
CN209158381U (zh) 具有两种运动模式的四自由度并联机构
CN110000765B (zh) 同步带传动结构的高速两平动抓取机器人机构

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140916

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160922

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170920

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180829

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 9