KR101094866B1

KR101094866B1 - 다관절 장치 및 이를 갖는 다관절 시스템

Info

Publication number: KR101094866B1
Application number: KR1020080118079A
Authority: KR
Inventors: 권동수; 김성균; 신원호; 김조나단; 이민석
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2011-12-15
Also published as: KR20100059339A

Abstract

본 발명에 의한 다관절 장치는, 관절운동이 가능하도록 일렬로 연결되어 있는 복수의 링크와, 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 1 마찰부와, 인접하는 다른 링크의 제 1 마찰부와 대면하도록 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 2 마찰부와, 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들을 연결하도록 각각의 일단 및 타단이 서로 인접하는 링크들 각각에 결합되어 있는 복수의 형상기억합금 부재와, 복수의 형상기억합금 부재를 가열하기 위한 가열수단을 포함한다. 복수의 형상기억합금 부재 각각은 온도가 상승하면 수축하여 서로 인접하는 링크들 각각의 서로 대면하고 있는 제 1 마찰부 및 제 2 마찰부를 서로 압착시켜 서로 인접하는 링크들 사이의 관절운동을 구속시킨다.

Description

다관절 장치 및 이를 갖는 다관절 시스템{MULTI-LINK DEVICE AND MULTI-LINK SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 다관절 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 링크가 일렬로 연결되어 자유롭게 구부러질 수 있는 다관절 장치 및 이를 갖는 다관절 시스템에 관한 것이다.

다관절 장치는 다수의 관절을 가지고 있어서 쉽게 구부러질 수 있는 장치로, 배수로나 배기구, 사람의 식도 혹은 대장 등 좁고 긴 통로로 진입하여 다양한 작업을 수행할 수 있다. 이러한 다관절 장치를 이용하는 대표적인 다관절 시스템으로 내시경 장치와 다자유도 매니퓰레이터(Manipulator)가 있다.

내시경 장치는 의료용 내시경 장치와 산업용 내시경 장치가 있다. 의료용 내시경 장치는 사람의 식도, 위, 대장 등의 검진을 위해 사용되는 의료기구로, 길고 좁은 식도나 대장을 따라 잘 구부러질 수 있는 다관절 장치의 특성을 잘 이용할 수 있다. 산업용 내시경 장치는 배수로나 배기구 등 사용자가 육안으로 확인하기 힘든 좁고 긴 통로에 대한 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.

다자유도 매니퓰레이터는 다관절 장치의 끝단에 좁고 긴 공간에서 작업이 가 능한 말단장치(End-effector)가 설치된 것이다. 말단장치로는 레이저 장치, 커터, 그리퍼(Gripper) 등의 다양한 공구가 이용될 수 있고, 말단장치를 이용하여 좁고 긴 공간에서 다양한 작업이 가능하다. 이러한 다자유도 매니퓰레이터는 산업용 로봇이나 의료용 수술 로봇으로 이용될 수 있다.

다관절 시스템은 몸체를 구성하는 다관절 장치, 다관절 장치의 끝단에 설치되는 초소형 카메라, 말단장치 등의 작업장치, 동작을 제어하는 제어장치를 포함한다. 다관절 장치는 일렬로 연결된 다수의 링크(Link) 사이사이에 다수의 관절(Joint)이 형성되어서 쉽게 구부러질 수 있다. 다관절 장치의 관절로는 회전 관절(Revolute Joint)과 구면 관절(Spherical Joint)이 대표적이다. 회전 관절은 링크와 링크가 조인트 핀으로 연결되고, 각각의 링크는 조인트 핀과 동일한 축 방향으로만 일정 각도 회전할 수 있다. 구면 관절은 링크와 링크 사이의 결합면이 구면으로 이루어져서 회전 관절에 비해 보다 자유롭게 구부러질 수 있다. 통상적으로, 링크는 중간 부분이 뚫려 있어서 다관절 장치의 내부에는 공간이 형성되며, 이 공간에 작업장치의 각종 부품들이 수용될 수 있다.

다관절 장치의 잘 구부러지는 특성은 좁은 통로로 진입하거나 벗어나기에 유리하게 작용하지만, 작업 시에는 불리하다. 작업 시에는 원활한 작업 수행을 위해 고정될 필요가 있다. 예컨대, 의료용 내시경 장치의 경우, 식도나 위, 대장 등 인체의 내부로 진입한 후 고정되지 않으면, 특정 부위에서 벗어나 특정 부위에 대한 정확한 영상을 얻을 수 없다. 또한, 다자유도 매니퓰레이터의 경우, 작업 시 정확한 위치로 이동할 필요가 있고, 말단장치의 작동 시 고정되지 않으면, 말단장치가 흔들려 정확한 작업이 곤란해진다.

종래의 다관절 장치는, 좁은 통로로 진입하거나 벗어날 때는 다수의 관절을 이완된 상태로 유지시키고, 작업 시에는 다수의 관절을 고정시킬 수 있는 효율적인 관절운동 제어수단을 구비하고 있지 않다. 따라서, 사용에 제한이 있고 동작을 정확하게 제어하는데 어려움이 있다.

다관절 장치의 관절에 모터 등의 액츄에이터를 설치하여 관절운동을 제어하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 다관절 장치의 구조가 복잡해지고 크기가 커지며, 제조비용이 상당히 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 온도 변화에 따라 수축 또는 이완되는 형상기억합금을 이용하여 간단하고 효과적으로 관절운동을 제어할 수 있는 다관절 장치 및 이를 갖는 다관절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는, 관절운동이 가능하도록 일렬로 연결되어 있는 복수의 링크와, 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 1 마찰부와, 인접하는 다른 링크의 상기 제 1 마찰부에 대응하도록 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 2 마찰부와, 상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들을 연결하도록 각각의 일단 및 타단이 서로 인접하는 링크들 각각에 결합되어 있는 복수의 형상기억합금 부재와, 상기 복수의 형상기억합금 부재를 가열하기 위한 가열수단을 포함하고, 상기 복수의 링크 각각은, 속이 빈 중공형의 외통체와, 상기 외통체의 중앙에 배치된 내통체와, 상기 외통체와 상기 내통체를 서로 결합시키는 결합부재를 포함하고, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 상기 내통체에 결합된다. 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 온도가 상승하면 수축하여 서로 인접하는 링크들 각각의 서로 대면하고 있는 상기 제 1 마찰부 및 상기 제 2 마찰부를 서로 압착시켜 서로 인접하는 링크들 사이의 관절운동을 구속시킨다.

여기에서, 상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 양단에 전압을 걸어주기 위한 전원 공급선을 포함하고, 상기 전원 공급선을 통해 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 전원이 공급되면, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각이 자체 저항으로 가열될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는 상기 복수의 형상기억합금 부재를 서로 전기적으로 연결하는 복수의 연결부재를 더 포함하고, 상기 복수의 형상기억합금 부재는 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.

여기에서, 상기 복수의 연결부재는 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 일부가 연장된 것으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 가열수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 그 내부로 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 유체가 유동할 수 있는 유체 공급튜브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 전원을 공급받아 발열하는 전기 저항체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는 상기 복수의 링크를 감싸는 외피를 더 포함하고, 상기 가열수단은 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 기체를 공급할 수 있도록 상기 외피에 연결된 기체 공급튜브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는 상기 복수의 형상기억합금 부재를 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 냉각수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 그 내부로 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 유체가 유동할 수 있는 유체 공급튜브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는 상기 복수의 링크를 감싸는 외피를 더 포함하고, 상기 냉각수단은 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 기체를 공급할 수 있도록 상기 외피에 연결된 기체 공급튜브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는, 상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들에 대해 상호 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하기 위해, 서로 인접하는 링크들 사이사이에 배치된 복수의 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 장치는 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 가열 온도를 감지하기 위한 온도센서를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 와이어 형태로 이루어지고, 상기 복수의 링크 각각은 상기 형상기억합금 부재가 감길 수 있는 지지부재를 가질 수 있다.

삭제

또한, 상기 제 1 마찰부는 볼록면으로 이루어지고, 상기 제 2 마찰부는 상기 제 1 마찰부에 대응하는 오목면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 사이의 마찰력을 높이기 위해, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 중 어느 하나에는 복수의 돌기가 구비되어 있고, 나머지 어느 하나에는 상기 복수의 돌기에 대응하는 복수의 홈이 형성되어 있을 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은, 복수의 링크가 일렬로 연결되어 있고 상기 링크들 사이사이에 관절이 형성되어 있어서 구부러질 수 있는 다관절 장치와, 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 1 마찰부와, 인접하는 다른 링크의 상기 제 1 마찰부와 대면하도록 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 2 마찰부와, 상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들을 연결하도록 각각의 일단 및 타단이 서로 인접하는 링크들 각각에 결합되어 있는 복수의 형상기억합금 부재와, 상기 복수의 형상기억합금 부재를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 가열수단을 제어하는 제어장치를 포함하고, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 사이의 마찰력을 높이기 위해, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 중 어느 하나에는 복수의 돌기가 구비되어 있고, 나머지 어느 하나에는 상기 복수의 돌기에 대응하는 복수의 홈이 형성되어 있다. 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 온도가 상승하면 수축하여 서로 인접하는 링크들 각각의 서로 대면하고 있는 상기 제 1 마찰부 및 상기 제 2 마찰부를 서로 압착시켜 서로 인접하는 링크들 사이의 관절운동을 구속시킨다.

여기에서, 상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 양단에 전압을 걸어주기 위한 전원 공급선을 포함할 수 있고, 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각이 자체 저항으로 가열될 수 있도록 상기 전원 공급선을 통해 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 전원을 공급하기 위한 전원 공급장치를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 유체 공급튜브를 포함할 수 있고, 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은 상기 유체 공급튜브에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 유체를 공급하는 유체 공급장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 전기 저항체를 포함하고, 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은 상기 전기 저항체를 발열시키기 위해 상기 전기 저항체에 전원을 공급하는 전원 공급장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은, 상기 복수의 링크를 감싸는 외피와, 가열 기체를 발생시키는 기체 공급장치를 더 포함하고, 상기 가열수단은 상기 기체 공급장치에서 발생되는 가열 기체가 상기 외피의 내부로 유입될 수 있도록 상기 외피와 상기 기체 공급장치를 연결하는 기체 공급튜브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 유체 공급튜브와, 상기 유체 공급튜브에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 유체를 공급하는 유체 공급장치 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은, 상기 복수의 링크를 감싸는 외피와, 상기 외피에 연결된 기체 공급튜브와, 상기 기체 공급튜브를 통해 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 기체를 공급하는 기체 공급장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 가열 온도를 감지하여 상기 제어장치로 감지신호를 전송하는 하나 이상의 온도센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 다관절 장치는, 단순한 구조의 형상기억합금 부재를 이용하여 링크와 링크 사이의 관절운동을 간단하게 제어할 수 있다. 따라서, 사용이 편리하고 조작성이 향상되며, 좁은 통로나 공간에서의 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 다관절 장치는, 온도 변화에 따라 수축 또는 이완되는 형상기억합금을 이용함으로써, 진동이나 동작소리가 없고, 댐핑 효과가 있어 동작이 부드러우며, 응답성이 우수하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 다관절 장치 및 이를 갖는 다관절 시스템의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 도면에서 구성요소의 크기와 형상 등은 발명의 이해를 돕기 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템(10)은, 좁은 통로나 공간으로 진입할 수 있도록 쉽게 구부러지는 다관절 장치(11)와 다관절 장치(11)의 동작을 조종하기 위한 조종장치(12)를 포함한다. 다관절 장치(11)와 조종장치(12)는 전원공급 케이블(13) 및 신호전달 케이블(14)로 연결되어 있다. 조종장치(12)에는 사용자의 조작을 위한 조작장치(15)가 설치되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 조작장치(15)는 제어장치(19)와 전원 공급장치(20)를 포함한다. 제어장치(19)는 신호전달 케이블(14)을 통해 다관절 장치(11)의 온도에 대한 신호를 전송받고, 전원 공급장치(20)를 제어하여 전원공급 케이블(13)을 통해 다관절 장치(11)에 전류를 공급한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 다관절 장치(11)는 복수의 링크(16)가 일렬로 연속적으로 연결되어 있고 링크(16)와 링크(16) 사이에 관절(17)이 형성되어 있는 구조로 되어 있다. 링크(16)와 링크(16)는 관절(17)에서 상호 움직일 수 있어서 다관절 장치(11)는 쉽게 구부러질 수 있다. 링크(16)와 링크(16)는 와이어 형태의 형상기억합금 부재(18)로 연결되어 있다. 형상기억합금 부재(18)는, 링크(16)와 링크(16)를 상호 분리되지 않게 결합시키고, 온도 상승 시 수축하여 인접하는 두 링크(16)를 서로 밀착시키는 역할을 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 링크(16)는 속이 빈 중공 형상의 외통체(21), 외통체(21)의 중앙에 배치된 내통체(22), 외통체(21)와 내통체(22)를 상호 결합시키는 복수의 결합부재(23)를 포함한다. 외통체(21)는 외경이 일정한 원통 부(24)와 원통부(24)의 일단에 일체로 결합된 외측 구면부(25)를 포함한다. 내통체(22)는 일단은 개방되고 타단은 밀폐된 원추형의 실린더 형상으로 되어 있다. 복수의 결합부재(23) 각각의 일단은 외통체(21)의 내측면에서 내통체(22)의 외측면까지 연장되어 있다.

링크(16)의 일단으로 노출되어 있는 외측 구면부(25)의 표면, 내통체(22)의 일단, 복수의 결합부재(23) 각각의 일단은 동일한 곡률로 볼록하게 굽은 볼록면 형태의 제 1 마찰부(26)를 형성한다. 그리고 원통부(24)의 타단 쪽 내측면에 형성되어 내측 구면부(27)와 복수의 결합부재(23) 각각의 타단은 동일한 곡률로 오목하게 굽은 오목면 형태의 제 2 마찰부(28)를 형성한다. 제 1 마찰부(26)의 곡률과 제 2 마찰부(28)의 곡률은 실질적으로 동일하다.

두 개의 링크(16)가 일렬로 결합될 때, 두 개의 링크(16) 중 어느 하나의 링크(16)의 제 1 마찰부(26)는 다른 링크(16)의 제 2 마찰부(28)와 마주보게 된다. 서로 마주보는 두 링크(16)의 제 1 마찰부(26)와 제 2 마찰부(28)는 두 링크(16)가 형상기억합금 부재(18)의 수축으로 서로를 향해 당겨질 때, 서로 밀착된다. 그리고 제 1 마찰부(26)와 제 2 마찰부(28)가 서로 밀착되면, 제 1 마찰부(26)와 제 2 마찰부(28) 사이에 발생되는 마찰력에 의해 두 링크(16)의 관절운동이 억제된다.

본 발명에 있어서, 링크(16)의 구조는 상술한 것으로 한정되지 않고, 일단에 제 1 마찰부(26)가 구비되고, 타단에 제 2 마찰부(28)가 구비되는 다양한 구조로 변경될 수 있다. 그리고 마찰력 발생을 위한 제 1 마찰부(26) 및 제 2 마찰부(28)의 접촉 형태는 도시되고 설명된 것과 같이 면접촉 형태로 한정되지 않는다. 즉, 제 1 마찰부(26) 및 제 2 마찰부(28)는 서로 접촉하여 두 링크(16)의 관절운동을 구속할 수 있는 마찰력을 발생시키는 조건하에서 선접촉 또는 점접촉하는 구조로 변경될 수도 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 형상기억합금 부재(18)는 와이어 형태로 이루어지고, 그 일단은 서로 인접하는 두 개의 링크(16) 중 어느 하나의 내통체(22)에 고정되고, 타단은 다른 링크(16)의 내통체(22)에 고정된다. 더욱 구체적으로, 형상기억합금 부재(18)의 일단은 내통체(22)의 바닥부(29) 외면에 결합되고, 형상기억합금 부재(18)의 타단은 내통체(22)의 바닥부(29) 내면에 결합된다. 형상기억합금 부재(18)의 결합은 용접, 별도의 결합부재를 이용하는 기계적인 방법, 접착제를 이용하는 방법 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

잘 알려진 것과 같이, 형상기억합금(Shape Memory Alloy; SMA)은 일정한 형상을 기억함으로써 힘을 받아 변형되더라도 특정 온도에 이르면 본래 형상을 되찾는 특성을 가지고 있다. 이러한 형상기억합금으로는 Ni-Ti 합금이나 Cu-Al-Zn 합금 등이 알려져 있다. 형상기억합금은 크기에 비해 발생하는 힘이 크고, 반복적으로 사용이 가능하여 소형 액츄에이터로 많이 활용되고 있다.

와이어 형태로 만들어진 형상기억합금 부재(18)는 온도가 상승하면 수축하는 방향으로 힘을 발생시키게 된다. 와이어 형태의 형상기억합금 부재(18)는 나일론 섬유와 같이 유연하고 탄력있고 잘 휘어지지만, 온도가 상승하면 피아노 선처럼 단단하고 강하게 수축하고, 냉각되면 이완 신장하는 자기 신축성을 가지고 있다. 이러한 형상기억합금 부재(18)는 진동이나 동작 소음이 전혀 없고 부드럽게 동작할 수 있다. 형상기억합금 부재(18)의 신축 길이는 전체 길이의 5% 이상이며, 치수나 신축동작 범위가 안정적이다. 또한, 낮은 전압에서도 구동이 가능하며 반복 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 형상기억합금 부재(18)는 도시된 것과 같이 2회 절곡된 와이어 형태로 한정되지 않는다. 즉, 형상기억합금 부재(18)는 그 일단이 인접하는 두 개의 링크(16) 중 어느 한 링크(16)에 결합되고, 타단이 다른 링크(16)에 결합되는 조건 하에서 다른 와이어 형태, 또는 와이어 이외의 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 형상기억합금 부재(18)의 온도를 상승시키기 위한 가열수단으로는 한 쌍의 전원 공급선(13a)(13b)이 이용된다. 형상기억합금 부재(18)는 그 양단에 전압을 걸어주면 스스로 저항체의 역할을 하며, 자체 저항에 의해 온도가 상승하여 수축하는 방향으로 힘을 발생시키게 된다. 도 6에 도시된 것과 같이, 서로 인접하게 배치된 두 링크(16) 각각의 형상기억합금 부재(18)는 연결부재(31)를 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 연결부재(31)는 형상기억합금 부재(18)의 일부가 연장되어 이루어진 것으로, 내통체(22)의 바닥부(29)에 형성되어 있는 연결구(32)를 통해 두 개의 형상기억합금 부재(18)를 서로 연결한다.

한 쌍의 전원 공급선(13a)(13b) 중에서 어느 하나의 전원 공급선(13a)은 복수의 형상기억합금 부재(18) 중에서 첫 번째 형상기억합금 부재(18)의 일단에 연결되고, 다른 전원 공급선(13b)은 마지막 형상기억합금 부재(18)의 타단에 연결된다. 따라서, 복수의 형상기억합금 부재(18)는 전기적으로 직렬 연결되며, 한 쌍의 전원 공급선(13a)(13b)을 통해 조종유닛(12)으로부터 전류를 공급받으면 일관적으로 가열 및 수축된다. 도 1에 도시된 것과 같이, 한 쌍의 전원 공급선(13a)(13b)은 하나의 전원공급 케이블(13)로 묶여 조종유닛(12)에 연결된다.

복수의 형상기억합금 부재(18) 각각의 동작은 조종유닛(12)에 의한 전류 공급에 의해 제어된다. 조종유닛(12)이 적정 시간 또는 적정 크기의 전류를 공급하여 형상기억합금 부재(18)의 온도를 반응 온도까지 상승시키기 위해서는 복수의 형상기억합금 부재(18) 각각의 가열 온도를 검출할 필요가 있다. 이를 위해 복수의 형상기억합금 부재(18) 각각의 인접 부위에는 온도센서(33)가 설치되어 있다. 온도센서(33)로는 열전쌍 센서(Thermocoupler) 등 온도를 감지할 수 있는 다양한 센서가 이용될 수 있다. 조종유닛(12)은 온도센서(33)로부터 각 형상기억합금 부재(18)의 가열온도를 전송받아 각각의 형상기억합금 부재(18)가 반응 온도까지 상승할 수 있도록 각 형상기억합금 부재(18)에 전류 공급을 제어한다.

도면에서 온도센서(33)는 형상기억합금 부재(18)에 인접하도록 내통체(22)의 바닥부(29)에 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 온도센서(33)의 위치는 형상기억합금 부재(18)의 가열 온도를 감지할 수 있도록 다양한 위치로 변경될 수 있다. 복수의 온도센서(33) 각각은 신호 전달선(14a)을 통해 조종유닛(12)에 연결되며, 복수의 신호 전달선(14a)은 하나의 신호전달 케이블(14)로 묶여 조종유닛(12)에 연결된다. 본 실시예에서 복수의 형상기억합금 부재(18)는 일괄적으로 제어되므로, 모든 형상기억합금 부재(18)의 가열 온도를 검출할 필요는 없으며, 온도센서(33)는 하나 또는 형상기억합금 부재(18)의 개수보다 적은 수로 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 복수의 형상기억합금 부재(18)는 전기적으로 병렬 연결될 수도 있고, 개별 제어되거나, 그룹으로 묶여 제어될 수도 있다. 복수의 형상기억합금 부재(18)가 개별 제어되는 경우, 복수의 형상기억합금 부재(18) 각각은 별도의 전원 공급선을 통해 개별적으로 전류를 공급받아 전기적으로 독립된 회로를 구성하게 된다. 그리고 복수의 형상기억합금 부재(18)가 몇 개씩 그룹으로 묶여 제어되는 경우, 복수의 형상기억합금 부재(18)는 그룹 별로 전기 회로를 구성하게 된다. 이때, 각 그룹의 형상기억합금 부재(18)들은 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 온도센서(33)의 설치 개수나, 설치 위치는 복수의 형상기억합금 부재(18)에 대한 제어 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 6은 다관절 장치(11)에 전류가 공급되지 않는 상태를 나타낸 것으로, 이때 복수의 형상기억합금 부재(18)는 이완된 상태이며, 서로 인접하는 두 개의 링크(16)는 이들 사이의 마찰력이 작아 자유롭게 움직일 수 있다.

한편, 도 7은 다관절 장치(11)에 전류가 공급된 상태를 나타낸 것이다. 복수의 형상기억합금 부재(18)에 전류가 공급되면, 형상기억합금 부재(18)의 자체 저항때문에 열이 발생하여 각 형상기억합금 부재(18)는 수축하게 된다. 수축하는 형상기억합금 부재(18)는 서로 인접하는 두 개의 링크(16)를 당겨 두 링크(16) 중 한 링크(16)의 제 1 마찰부(26)와 다른 링크(16)의 제 2 마찰부(28)를 서로 밀착시킨다. 이때, 제 1 마찰부(26)와 제 2 마찰부(28) 사이의 마찰력때문에 두 링크(16)의 움직임은 구속되고, 다관절 장치(11)는 고정 상태가 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부분을 나타낸 것이 다. 도 8에 도시된 다관절 장치는, 상기 일실시예에 의한 다관절 장치(11)와 비교할 때, 인접하는 두 개의 링크(16) 사이에 탄성부재(34)가 개재된 점에서 차이가 있고, 그 이외의 구성은 같다.

탄성부재(34)는 코일 스프링 형태로 이루어지고, 일단은 두 링크(16) 중 한 링크(16)의 내통체(22) 바닥면의 외면에 접하고, 타단은 다른 링크(16)의 내통체(22) 바닥면의 내면에 접해있다. 탄성부재(34)는 서로 인접하는 두 개의 링크(16)에 대해 서로 멀어지는 방향으로 탄성력을 가한다. 이러한 탄성부재(34)의 작용으로 형상기억합금 부재(18)가 이완 상태일 때, 두 링크(16)가 서로 이격된 상태가 되어 두 링크(16)의 움직임이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 탄성부재(34)는 형상기억합금 부재(18)가 수축되어 두 링크(16)가 서로를 향해 당겨질 때 압축된다. 탄성부재(34)의 형태나 배치 위치는 도시된 것으로 한정되지 않고, 두 개의 링크(16)에 대해 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하는 조건 하에서 다양하게 변경될 수 있다.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부를 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 다관절 장치는 상기 일실시예에 의한 다관절 장치(11)와 비교해서, 제 1 마찰부(26)에 복수의 돌기(35)가 형성되어 있고, 제 2 마찰부(28)에 복수의 돌기(35)에 대응하는 복수의 홈(36)이 형성되어 있는 점에서 차이가 있다.

도면에는 돌기(35) 및 홈(36)이 명확하게 드러날 수 있도록 그 크기가 크게 나타나 있으나, 돌기(35) 및 홈(36)은 인접하는 두 개의 링크(16) 사이의 관절운동에 큰 영향을 주지 않도록 작게 형성되어 있는 것이 좋다. 형상기억합금 부재(18) 가 수축되어 제 1 마찰부(26)와 제 2 마찰부(28)가 밀착될 때, 복수의 돌기(35)가 복수의 홈(36)에 삽입됨으로써 제 1 마찰부(26) 및 제 2 마찰부(28) 사이의 마찰력이 커진다. 이러한 돌기(35) 및 홈(36)의 작용으로 형상기억합금 부재(18)의 수축 시, 인접하는 두 개의 링크(16)의 움직임이 더욱 확실하게 구속될 수 있다. 돌기(35) 및 홈(36)의 형성 위치는 바뀔 수 있으며, 제 1 마찰부(26)에 홈(36)이 형성되고, 제 2 마찰부(28)에 돌기(35)가 형성될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부분을 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 다관절 장치는 상기 일실시예에 의한 다관절 장치(11)와 비교해 볼 때, 형상기억합금 부재(18')의 길이가 길다는 점에서 차이가 있다. 형상기억합금의 수축량은 한계가 있다. 따라서, 도시된 것과 같이 형상기억합금 부재(18')의 길이를 길게 하면 서로 인접하는 두 링크(16)의 고정 또는 이완 동작을 위해 필요한 수축량을 확보할 수 있다.

이를 위해 링크(16)에 지지부재(37)를 설치하고, 형상기억합금 부재(18')를 지지부재(37)를 이용하여 수회 감아 놓으면 형상기억합금 부재(18')의 길이를 길게 할 수 있다. 도면에는 지지부재(37)가 내통체(22) 바닥부(29)의 내면 및 외면에 각각 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 지지부재(37)의 배치 위치나 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부분을 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 다관절 장치는, 상기 일시시예에 의한 다관절 장치(11)와 대부분의 구성이 같고, 다만 형상기억합금 부재(18)를 가열하기 위한 가열수단으로 전기 저항체(38)를 이용하는 점에서 차이가 있다.

전기 저항체(38)는 형상기억합금 부재(18)에 인접하도록 형상기억합금 부재(18)의 둘레에 감긴 코일 형태로 이루어진다. 전기 저항체(38)는 전원 공급장치(20; 도 2참조)를 통해 전류를 공급받으면 자체 저항으로 발열하여 형상기억합금 부재(18)를 가열한다. 도면에는 복수의 전기 전항체(38)가 전기적으로 직렬로 연결되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 복수의 전기 저항체(38) 각각에 대한 전류공급 방법은 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 전기 저항체(38)의 형태도 코일 형태 이외에 형상기억합금 부재(18)에 인접하는 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다관절 시스템을 나타낸 것이다.

도 12에 도시된 다관절 시스템(40)은, 복수의 링크(16)가 일렬로 연결되고 링크(16)와 링크(16) 사이에 관절(17)이 형성되어 있는 다관절 장치(41)와, 다관절 장치(41)의 관절운동을 제어하기 위한 조종유닛(42)을 포함한다. 다관절 장치(41)와 조종유닛(42)은 유체 공급을 위한 유체공급 튜브(43)와 신호전달 케이블(44)로 연결되어 있다. 조종유닛(42)에는 사용자 조작을 위한 조작장치(45)가 설치되어 있다.

이러한 다관절 시스템(40)은 형상기억합금 부재(18)의 동작을 제어하기 위한 가열수단으로 가열 유체가 유동할 수 있는 유체공급 튜브(43)를 갖는다는 점에서 상기 일실시예에 의한 다관절 시스템(10)과 다르다. 그 이외의 링크(16), 형상기억합금 부재(18), 온도센서(33) 등의 구성요소는 상기 일실시예에 의한 다관절 시스 템(10)과 같으므로, 이들에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13에 도시된 것과 같이, 조종유닛(42)에는 유체공급 튜브(43)를 통해 다관절 장치(41)에 냉수 또는 온수를 공급하기 위한 유체공급 장치(46)가 설치되어 있다. 유체공급 장치(46)는 온수를 공급하기 위한 온수공급 장치(47)와 냉수를 공급하기 위한 냉수공급 장치(48)를 포함하고 있다. 이들 온수공급 장치(47) 및 냉수공급 장치(48)는 모두 유체공급 튜브(43)를 통해 다관절 장치(41)에 온수 또는 냉수를 공급한다. 도시되지는 않았으나, 유체공급 튜브(43)는 밸브장치에 의해 온수공급 장치(47) 또는 냉수공급 장치(48)와 선택적으로 연결된다.

온수공급 장치(47)와 냉수공급 장치(48)의 동작은 제어장치(49)에 의해 제어된다. 제어장치(49)는 다관절 장치(41)에 설치되어 있는 복수의 온도센서(33)를 통해 복수의 형상기억합금 부재(18)의 가열온도를 검출하고, 유체공급 장치(46)를 통해 복수의 형상기억합금 부재(18)의 동작을 제어한다. 제어장치(49)는 조작장치(45)와 연결되어 있어서, 사용자가 다관절 장치(41)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다.

도 12를 참조하면, 유체공급 튜브(43)의 일단은 조종유닛(42)의 공급포트(51)에 결합되고, 유체공급 튜브(43)의 타단은 조종유닛(42)의 회수포트(52)에 결합되어 있다. 공급포트(51)를 통해 유체공급 장치(46)에서 공급되는 유체는 유체공급 튜브(43)를 순환한 후, 회수포트(52)를 통해 유체공급 장치(46)로 회수된다.

도 14를 참조하면, 다관절 장치(41)의 내부에 위치하는 유체공급 튜브(43)는 각 링크(16)에 형성되어 있는 연결구(53)를 통해 모든 링크(16)를 관통하여 복수의 형상기억합금 부재(18)에 인접하게 배치된다. 각 형상기억합금 부재(18)에 대한 가열 또는 냉각이 신속하게 이루어질 수 있도록 유체공급 튜브(43)는 각 형상기억합금 부재(18)의 둘레에 코일 형태로 감겨있다.

이러한 다관절 시스템(40)은 유체공급 튜브(43)를 통해 다관절 장치(41)에 온수가 공급되면 복수의 형상기억합금 부재(18)가 수축하여 다관절 장치(41)의 관절운동이 구속된다. 그리고 복수의 형상기억합금 부재(18)가 수축된 상태에서 유체공급 튜브(43)를 통해 냉수가 공급되면, 각 형상기억합금 부재(18)가 냉각되어 이완되고 다관절 장치(41)는 자유롭게 구부러질 수 있다. 형상기억합금 부재(18)는 상온에서 이완 상태가 되기 때문에, 유체공급 장치(46)의 작용으로 각 형상기억합금 부재(18)가 반응 온도 이하로 냉각된 후에는 냉수가 공급되지 않아도 각 형상기억합금 부재(18)는 이완 상태를 유지하게 된다.

본 발명에 있어서, 복수의 형상기억합금 부재(18)를 가열하거나 냉각시키기 위한 유체로는 물 이외에 유체공급 튜브(43)를 통해 유동할 수 있는 다양한 다른 유체가 이용될 수 있다. 그리고 유체공급 튜브(43)는 두 개 이상이 구비되어 복수의 형상기억합금 부재(18)를 개별적으로 가열 또는 냉각시키거나, 복수의 형상기억합금 부재(18)를 몇개씩 그룹으로 묶어 가열 또는 냉각시킬 수 있다.

한편, 변형된 실시예로서, 복수의 형상기억합금 부재(18)를 가열하기 위해 도 6 또는 도 11에 도시된 가열 구조를 채택하고, 유체공급 튜브(43)로는 냉각 유체만 공급하는 구성도 가능하다. 이 경우, 유체공급 장치(46)는 냉각수단으로만 기 능하면 되기 때문에 그 구조가 단순해질 수 있고, 수축된 형상기억합금 부재(18)를 냉수를 공급함으로써 신속하게 이완시킬 수 있는 장점이 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 시스템을 나타낸 것이다.

도 15 및 도 16에 도시된 다관절 시스템(60)에 있어서, 복수의 링크(16) 및 복수의 형상기억합금 부재(18)의 구체적인 구성은 상기 일실시예에 의한 다관절 시스템(10)의 구성과 같다. 본 실시예에 의한 다관절 시스템(60)은 다관절 장치(61)에 기체를 공급하여 복수의 형상기억합금 부재(18)의 동작을 제어하는 점에 차이가 있다. 이를 위해, 다관절 장치(61)는, 복수의 링크(16)를 감싸는 외피(63), 다관절 장치(61)에 기체를 공급하기 위해 조종유닛(62)에 구비되어 있는 기체공급 장치(64), 외피(63)와 기체공급 장치(64)를 연결하는 기체공급 튜브(65)를 갖는다. 외피(63)에는 외피(63)의 내부로 공급된 기체를 배출하기 위한 배출공(66)이 적어도 하나 형성되어 있다.

도 16에 도시된 것과 같이, 기체공급 장치(64)는 기체공급 튜브(65)를 통해 다관절 장치(61)로 기체를 강제 송풍시키기 위한 송풍기(67)와 가열 기체를 발생시키기 위한 기체가열 히터(68)를 포함한다. 기체공급 장치(64)는 제어장치(68)에 의해 그 동작이 제어되며, 제어장치(68)는 다관절 장치(61)에 설치된 온도센서(33)를 통해 외피(63) 내부의 온도를 검출하고, 기체공급 장치(64)의 동작을 적절하게 제어한다. 복수의 형상기억합금 부재(18)는 외피(63) 내부의 온도에 따라 수축되거나 이완되므로, 온도센서(33)는 외피(63)의 내부에 하나 또는 복수로 설치될 수 있고, 신호전달 케이블(69)을 통해 조종유닛(62)에 연결된다.

다관절 장치(61)의 관절운동을 구속할 경우, 기체가열 히터(68) 및 송풍기(67)가 모두 작동하여 가열된 공기가 기체공급 튜브(65)를 통해 다관절 장치(61)로 공급된다. 이때, 다관절 장치(61)의 각 형상기억합금 부재(18)는 가열 공기에 의해 수축함으로써 인접하는 링크(16)들을 서로 밀착시킨다. 반면, 수축된 복수의 형상기억합금 부재(18)를 이완시킬 경우에는 송풍기(67)만 작동한다. 이때, 기체공급 튜브(65)를 통해 상온의 공기가 외피(63)의 내부로 유입됨으로써, 복수의 형상기억합금 부재(18)는 신속하게 냉각될 수 있다.

상온에서 복수의 형상기억합금 부재(18)는 이완된 상태를 유지하기 때문에, 제어장치(68)는 온도센서(33)를 통해 외피(63) 내부의 온도를 검출하고, 외피(63) 내부의 온도가 형상기억합금 부재(18)의 반응 온도 이하로 떨어지면 송풍기(67)를 정지시킨다. 복수의 형상기억합금 부재(18)를 가열하거나 냉각시키기 위한 기체로는 공기 이외의 기체가 이용될 수 있다. 이러한 동작은 조종유닛(62)에 구비되어 있는 조작장치(71)를 통해 수동으로 제어될 수 있다.

한편, 변형된 실시예로서, 복수의 형상기억합금 부재(18)를 가열하기 위해 도 7, 도 11, 도 14 중 어느 하나의 가열 구조를 채택하고, 기체공급 장치(64)를 가열된 복수의 형상기억합금 부재(18)를 냉각시키기 위해 냉각 기체만 공급하는 냉각수단으로만 사용할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 다관절 시스템은 단순한 구조의 형상기억합금 부재를 이용하여 링크(16)와 링크(16) 사이의 관절운동을 간단하게 제어할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 의한 다관절 장치가 구면 관절(Spherical Joint)을 갖는 것으로 도시하고 설명하였으나, 본 발명에 의한 다관절 장치는 구면 관절 이외에 회전 관절(Revolute Joint) 등 다른 형태의 관절을 갖는 다관절 장치에 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 다관절 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3은 도 1에 도시된 다관절 시스템의 다관절 장치를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 다관절 장치의 일부를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 3에 도시된 다관절 장치의 링크 및 형상기억합금 부재를 나타낸 사시도이다.

도 6은 도 3에 도시된 다관절 장치의 형상기억합금 부재가 이완되어 있는 상태를 나타낸 것이다.

도 7은 도 3에 도시된 다관절 장치의 형상기억합금 부재가 수축되어 있는 상태를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부를 나타낸 측단면도이다.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부를 나타낸 측단면도이다.

도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부를 나타낸 측단면도이다.

도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 장치의 일부를 나타낸 측단면도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다관절 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 13은 도 12에 도시된 다관절 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 14는 도 12에 도시된 다관절 시스템에 구비된 다관절 장치의 일부 구성을 나타낸 측단면도이다.

도 15는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다관절 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 16은 도 15에 도시된 다관절 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10, 40, 60 : 다관절 시스템 11, 41, 61 : 다관절 장치

12, 42, 62 : 조종유닛 15, 45, 71 : 조작장치

16 : 링크 17 : 관절

18, 18' : 형상기억합금 부재 19, 49, 68 : 제어장치

20: 전원공급 장치 21 : 외통체

22 : 내통체 23 : 결합부재

26, 28 : 제 1, 2 마찰부 29 : 바닥부

31 : 연결부재 33 : 온도센서

34 : 탄성부재 35 : 돌기

36 : 홈 37 : 지지부재

38 : 전기 저항체 43 : 유체공급 튜브

46 : 유체공급 장치 47 : 온수공급 장치

48 : 냉수공급 장치 63 : 외피

64 : 기체공급 장치 65 : 기체공급 튜브

67 : 송풍기 68 : 기체가열 히터

Claims

복수의 링크가 일렬로 연결되어 있고 상기 링크들 사이사이에 관절이 형성되어 있어서 구부러질 수 있는 다관절 장치에 있어서,

상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 1 마찰부와;

인접하는 다른 링크의 상기 제 1 마찰부와 대면하도록 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 2 마찰부와;

상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들을 연결하도록 각각의 일단 및 타단이 서로 인접하는 링크들 각각에 결합되고, 온도가 상승하면 수축하여 서로 인접하는 링크들 각각의 서로 대면하고 있는 상기 제 1 마찰부 및 상기 제 2 마찰부를 서로 압착시켜 서로 인접하는 링크들 사이의 관절운동을 구속시키는 복수의 형상기억합금 부재와;

상기 복수의 형상기억합금 부재를 가열하기 위한 가열수단;을 포함하고,

상기 복수의 링크 각각은, 속이 빈 중공형의 외통체와, 상기 외통체의 중앙에 배치된 내통체와, 상기 외통체와 상기 내통체를 서로 결합시키는 결합부재를 포함하고, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 상기 내통체에 결합된 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 양단에 전압을 걸어주기 위한 전원 공급선을 포함하고,

상기 전원 공급선을 통해 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 전원이 공급되면, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각이 자체 저항으로 가열되는 것을 특징 으로 하는 다관절 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재를 서로 전기적으로 연결하는 복수의 연결부재를 더 포함하고, 상기 복수의 형상기억합금 부재는 전기적으로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 복수의 연결부재는 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 일부가 연장된 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 그 내부로 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 유체가 유동할 수 있는 유체 공급튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 전원을 공급받아 발열하는 전기 저항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 링크를 감싸는 외피를 더 포함하고,

상기 가열수단은 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 기체를 공급할 수 있도록 상기 외피에 연결된 기체 공급튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재를 냉각시키기 위한 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 냉각수단은, 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되고, 그 내부로 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 유체가 유동할 수 있는 유체 공급튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 복수의 링크를 감싸는 외피를 더 포함하고,

상기 냉각수단은 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 기체를 공급할 수 있도록 상기 외피에 연결된 기체 공급튜 브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들에 대해 상호 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하기 위해, 서로 인접하는 링크들 사이사이에 배치된 복수의 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 가열 온도를 감지하기 위한 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재 각각은 와이어 형태로 이루어지고, 상기 복수의 링크 각각은 상기 형상기억합금 부재가 감길 수 있는 지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 마찰부는 볼록면으로 이루어지고, 상기 제 2 마찰부는 상기 제 1 마찰부에 대응하는 오목면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 사이의 마찰력을 높이기 위해, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 중 어느 하나에는 복수의 돌기가 구비되어 있고, 나머지 어느 하나에는 상기 복수의 돌기에 대응하는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 장치.
복수의 링크가 일렬로 연결되어 있고 상기 링크들 사이사이에 관절이 형성되어 있어서 구부러질 수 있는 다관절 장치를 갖는 다관절 시스템에 있어서,

상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 1 마찰부와;

인접하는 다른 링크의 상기 제 1 마찰부와 대면하도록 상기 복수의 링크 각각에 구비되어 있는 제 2 마찰부와;

상기 복수의 링크 중에서 서로 인접하는 링크들을 연결하도록 각각의 일단 및 타단이 서로 인접하는 링크들 각각에 결합되고, 온도가 상승하면 수축하여 서로 인접하는 링크들 각각의 서로 대면하고 있는 상기 제 1 마찰부 및 상기 제 2 마찰부를 서로 압착시켜 서로 인접하는 링크들 사이의 관절운동을 구속시키는 복수의 형상기억합금 부재와;

상기 복수의 형상기억합금 부재를 가열하기 위한 가열수단과;

상기 가열수단을 제어하는 제어장치;를 포함하고,

상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 사이의 마찰력을 높이기 위해, 상기 제 1 마찰부와 상기 제 2 마찰부 중 어느 하나에는 복수의 돌기가 구비되어 있고, 나머지 어느 하나에는 상기 복수의 돌기에 대응하는 복수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 양단에 전압을 걸어주기 위한 전원 공급선을 포함하고,

상기 복수의 형상기억합금 부재 각각이 자체 저항으로 가열될 수 있도록 상기 전원 공급선을 통해 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 전원을 공급하기 위한 전원 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 유체 공급튜브를 포함하고,

상기 유체 공급튜브에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 가열할 수 있는 가열 유체를 공급하는 유체 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 가열수단은 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 전기 저항체를 포함하고,

상기 전기 저항체를 발열시키기 위해 상기 전기 저항체에 전원을 공급하는 전원 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 복수의 링크를 감싸는 외피와;

가열 기체를 발생시키는 기체 공급장치;를 더 포함하고,

상기 가열수단은 상기 기체 공급장치에서 발생되는 가열 기체가 상기 외피의 내부로 유입될 수 있도록 상기 외피와 상기 기체 공급장치를 연결하는 기체 공급튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재 각각에 인접하게 배치되는 유체 공급튜브와;

상기 유체 공급튜브에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 유체를 공급하는 유체 공급장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 복수의 링크를 감싸는 외피와;

상기 외피에 연결된 기체 공급튜브와;

상기 기체 공급튜브를 통해 상기 외피의 내부에 상기 복수의 형상기억합금 부재 각각을 냉각시킬 수 있는 냉각 기체를 공급하는 기체 공급장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 복수의 형상기억합금 부재 각각의 가열 온도를 감지하여 상기 제어장치로 감지신호를 전송하는 하나 이상의 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 시스템.