KR101491363B1 - 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇 - Google Patents

Abstract

구동부에 의해 당겨지거나 풀리는 구동와이어; 구동와이어의 단부에 연결된 밸런스풀리; 로봇의 양측 관절에 마련된 한 쌍의 드라이브풀리; 일단이 일측 드라이브풀리에 고정되고 타단이 타측 드라이브풀리에 고정되며, 중단부가 밸런스풀리에 걸쳐진 전달와이어; 및 구동부를 제어하여 구동와이어가 당겨지거나 풀리도록 하는 제어부;를 포함하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇이 소개된다.

Description

언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇 {WEARABLE ROBOT WITH UNDER ACTUATION}

본 발명은 착용식 로봇의 구동부 갯수를 줄임으로써 원가를 절감하고 무게를 감소시킬 수 있도록 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇에 관한 것이다.

착용식 로봇은 로봇을 입고 로봇의 근력을 지원받아 물건을 나르거나 힘이 많이 들어가는 작업을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 착용식 로봇은 기본적으로 각 관절마다 착용자의 의도를 파악할 수 있는 토크센서나 각도센서 등을 설치하고, 그 의도에 따라 각 관절의 모터 등을 구동하여 로봇을 통해 근력을 지원받는 형식으로 이루어진다.

그러나 로봇의 이러한 관절마다 모터를 구비할 경우 원가가 매우 높아지고 특히 모터의 무게로 인하여 로봇 자체의 무게가 증대되어 비효율적이며 제어가 어려운 단점이 있다.

따라서, 와이어 등을 이용하여 이러한 로봇의 구동부 갯수를 감소시킬 수 있는 기술이 필요하였던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2012-0131800 A

본 발명은 착용식 로봇의 구동부 갯수를 줄임으로써 원가를 절감하고 무게를 감소시킬 수 있도록 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇은, 구동부에 의해 당겨지거나 풀리는 구동와이어; 구동와이어의 단부에 연결된 밸런스풀리; 로봇의 양측 관절에 마련된 한 쌍의 드라이브풀리; 일단이 일측 드라이브풀리에 고정되고 타단이 타측 드라이브풀리에 고정되며, 중단부가 밸런스풀리에 걸쳐진 전달와이어; 및 구동부를 제어하여 구동와이어가 당겨지거나 풀리도록 하는 제어부;를 포함한다.

구동와이어는 하단이 구동부에 고정되어 감기거나 풀리고 상단이 밸런스풀리의 중앙에 연결되어 밸런스풀리가 상하로 이동되도록 할 수 있다.

밸런스풀리의 양측에 위치되고 로봇바디에 회전축이 고정되어 전달와이어의 경로를 가이드하는 가이드풀리;를 더 포함할 수 있다.

밸런스풀리는 로봇바디에서 상하로 구동와이어에 의해 슬라이딩될 수 있도록 마련될 수 있다.

드라이브풀리는 로봇의 양측 어깨 관절에 마련되어 드라이브풀리의 회전시 로봇의 팔운동이 구현되도록 할 수 있다.

로봇의 양측 관절에 각각 마련되어 관절각의 움직임 의도를 감지하는 센서;를 더 포함할 수 있다.

제어부는 양측 관절이 동일방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시킬 수 있다.

제어부는 양측 관절 중 하나의 관절만이 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시킬 수 있다.

제어부는 양측 관절이 서로 다른 방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시키지 않을 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇에 따르면, 착용식 로봇의 구동부 갯수를 줄임으로써 원가를 절감하고 무게를 감소시킬 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇을 나타낸 도면.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇의 작동을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇의 작동을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇은, 구동부(900)에 의해 당겨지거나 풀리는 구동와이어(400); 구동와이어(400)의 단부에 연결된 밸런스풀리(500); 로봇의 양측 관절에 마련된 한 쌍의 드라이브풀리(800); 일단이 일측 드라이브풀리(810)에 고정되고 타단이 타측 드라이브풀리(830)에 고정되며, 중단부가 밸런스풀리(500)에 걸쳐진 전달와이어(600); 및 구동부(900)를 제어하여 구동와이어(400)가 당겨지거나 풀리도록 하는 제어부(1000);를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 구동와이어(400)는 하단이 구동부(900)에 고정되어 감기거나 풀리고 상단이 밸런스풀리(500)의 중앙에 연결되어 밸런스풀리(500)가 상하로 이동되도록 할 수 있다. 그리고 밸런스풀리(500)의 양측에 위치되고 로봇바디에 회전축이 고정되어 전달와이어(600)의 경로를 가이드하는 가이드풀리(700);를 더 포함할 수 있다.

또한, 밸런스풀리(500)는 로봇바디에서 상하로 구동와이어(400)에 의해 슬라이딩될 수 있도록 마련될 수 있다. 그리고, 드라이브풀리(800)는 로봇의 양측 어깨 관절에 마련되어 드라이브풀리(800)의 회전시 로봇의 팔운동이 구현되도록 할 수 있다. 한편, 로봇에는 로봇의 양측 관절에 각각 마련되어 움직임 의도를 감지하는 센서(300);를 더 포함할 수 있다.

먼저, 로봇바디(100)에는 중앙에 밸런스풀리(500)가 마련된다. 밸런스풀리(500)는 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성하되 그 회전축 자체가 로봇바디에서 상하로 슬라이딩할 수 있도록 구성하는 것이다.

한편, 밸런스풀리(500)의 회전축은 구동와이어(400)의 상단이 연결된다. 구동와이어(400)는 하방으로 연장되고 그 하단이 구동부(900)에 연결되어 구동부(900)의 구동시 구동와이어(400)가 당겨지며 밸런스풀리(500)를 하방으로 잡아당기거나 혹은 구동부(900)의 구동에 의해 구동와이어(400)가 당기는 힘을 풀어주고 이 경우 밸런스풀리(500)가 다시 상승하도록 하는 것이 가능하다.

기본적으로 밸런스풀리(500)는 회전축이 구동와이어(400)에 연결되지만, 전달와이어(600)가 거치도록 한다. 즉, 로봇의 양 어깨관절에는 각각 센서가 마련되고 그 어깨관절의 회전을 위해 각각의 어깨에 드라이브풀리(800)가 팔측으로 고정되어 마련된다. 따라서, 드라이브풀리(800)의 회전시 로봇의 팔이 들어올려지거나 내리도록 할 수 있는 것이다.

그리고 전달와이어(600)는 일단이 일측 드라이브풀리(810)에 고정되고 타단이 타측 드라이브풀리(830)에 고정되며, 중단부가 밸런스풀리(500)에 걸쳐진다.

그에 따라 먼저 착용자가 팔을 들어올리려는 의도를 갖고 로봇에 힘을 가할 경우 그 즉시 센서가 파악하여 구동부(900)를 작동시키고 그에 따라 구동와이어(400)가 움직여 밸런스풀리(500)를 작동시키고 그에 따라 전달와이어(600)가 움직이며 결국 드라이브풀리(800)가 움직여 팔이 올려지거나 내려지는 것이다.

도 2는 양팔(210,230)을 내리는 경우로써, 제어부(1000)는 양측 관절이 동일방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부(900)를 동작시킬 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 만약 착용자가 양팔을 동시에 내리려는 의도를 갖는 경우 그 토크 혹은 각도변화를 센서가 감지하여 의도를 파악하고 이를 전달한다. 구동부(900)는 구동와이어(400)를 감도록하여 밸런스풀리(500)가 하방으로 슬라이딩되도록 한다. 그리고 그에 따라 전달와이어(600)가 전체적으로 양단이 모두 하방으로 잡아당겨지며 어깨관절에 있는 드라이브풀리(800) 양측이 모두 팔이 내려가는 방향 혹은 올라가는 방향으로 움직이게 되는 것이다. 팔의 방향은 전달와이어(600)가 드라이브풀리(800)에 고정되고 감기는 방향에 따라 달라진다.

한편, 도 3은 한 팔만 내리는 경우로써, 제어부(1000)는 양측 관절 중 하나의 관절만이 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부(900)를 동작시킬 수 있다. 이 경우에도 센서가 우측 관절의 움직임을 감지하면 구동부(900)는 구동와이어(400)를 감도록하여 밸런스풀리(500)가 하방으로 슬라이딩되도록 한다. 그리고 그에 따라 전달와이어(600)가 전체적으로 하방으로 잡아당겨지며 우측 어깨관절에 있는 드라이브풀리(830)의 팔(230)이 내려가는 방향 혹은 올라가는 방향으로 움직이게 되는 것이다. 팔의 방향은 전달와이어(600)가 드라이브풀리에 고정되고 감기는 방향에 따라 달라진다. 그리고 이 경우 좌측 팔은 착용자가 움직이지 않고 지탱할 경우 전달와이어(600)에 의해 발생되는 변위는 모두 고스란히 우측 드라이브풀리(830)의 회전으로만 전달될 것이다.

혹은, 도 4와 같이, 제어부(1000)는 양측 관절이 서로 다른 방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부(900)를 동작시키지 않을 수 있다. 이 경우는 팔을 서로 다른 방향으로 움직이는 의도를 갖는 경우로서 이 경우에는 구동부(900)가 작동하지 않고, 단지 전달와이어(600)의 움직임만으로도 양 팔이 자연스럽게 반대방향으로 이동되는 것이다. 즉, 만약 구동와이어(400)를 고정한다면 착용자는 아주 작은 의도힘 만으로도 양팔을 반대방향으로 움직일 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇에 따르면, 착용식 로봇의 구동부(900) 갯수를 줄임으로써 원가를 절감하고 무게를 감소시킬 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 로봇바디 300 : 센서
400 : 구동와이어 500 : 밸런스풀리
600 : 전달와이어 800 : 드라이브풀리
900 : 구동부 1000 : 제어부

Claims (9)

1. 구동부에 의해 당겨지거나 풀리는 구동와이어;
   구동와이어의 단부에 연결된 밸런스풀리;
   로봇의 양측 관절에 마련된 한 쌍의 드라이브풀리;
   일단이 일측 드라이브풀리에 고정되고 타단이 타측 드라이브풀리에 고정되며, 중단부가 밸런스풀리에 걸쳐진 전달와이어; 및
   구동부를 제어하여 구동와이어가 당겨지거나 풀리도록 하는 제어부를 포함하고;
   구동와이어는 하단이 구동부에 고정되어 감기거나 풀리고 상단이 밸런스풀리의 중앙에 연결되어 밸런스풀리가 상하로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   밸런스풀리의 양측에 위치되고 로봇바디에 회전축이 고정되어 전달와이어의 경로를 가이드하는 가이드풀리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
4. 청구항 1에 있어서,
   밸런스풀리는 로봇바디에서 상하로 구동와이어에 의해 슬라이딩될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
5. 청구항 1에 있어서,
   드라이브풀리는 로봇의 양측 어깨 관절에 마련되어 드라이브풀리의 회전시 로봇의 팔운동이 구현되는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
6. 청구항 1에 있어서,
   로봇의 양측 관절에 각각 마련되어 관절각의 움직임 의도를 감지하는 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
7. 청구항 6에 있어서,
   제어부는 양측 관절이 동일방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
8. 청구항 6에 있어서,
   제어부는 양측 관절 중 하나의 관절만이 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.
9. 청구항 6에 있어서,
   제어부는 양측 관절이 서로 다른 방향으로 움직이려는 의도가 감지된 경우 구동부를 동작시키지 않는 것을 특징으로 하는 언더액추에이션이 적용된 착용식 로봇.

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