KR101532683B1 - 유압시스템 - Google Patents

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KR101532683B1
KR101532683B1 KR1020130129493A KR20130129493A KR101532683B1 KR 101532683 B1 KR101532683 B1 KR 101532683B1 KR 1020130129493 A KR1020130129493 A KR 1020130129493A KR 20130129493 A KR20130129493 A KR 20130129493A KR 101532683 B1 KR101532683 B1 KR 101532683B1
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김홍철
서창훈
김희영
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 착용형 로봇의 구동을 위해 유압을 공급하기 위한 유압시스템에 관한 것으로, 상기 발명은 탱크부; 탱크부의 좌우측에 각각 배치되고, 탱크부로부터 유압유를 각각 흡입하여 상기 착용형 로봇의 액추에이터로 공급하기 위한 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부; 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부 중 적어도 어느 하나의 구동에 의해 탱크부로부터 흡입되는 유압유를 액추에이터로 연결하기 위한 연결부; 탱크부의 좌우측에 각각 배치되고 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부 각각의 상측에 배치되어, 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부를 각각 구동하기 위한 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부; 및 탱크부의 유압유를 연결부로 공급하기 위해 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부 중 적어도 어느 하나가 구동되도록 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부를 제어하고, 연결부로 공급되는 유압유를 액추에이터로 연결하기 위해 연결부를 제어하는 유압제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 고출력의 모터에 비해 고장 발생시 인체에 미칠 수 있는 손상의 위험을 경감시킬 수 있고, 모터의 분산 배치를 통해 하중 분배가 가능하여 무게 중심을 고려한 설계상의 부담을 줄일 수 있다.

Description

유압시스템{Hydraulic system}
본 발명은 유압시스템 및 이를 이용한 착용형 로봇에 관한 것으로, 구체적으로는 모터를 이용하여 착용형 로봇에 유압을 공급하기 위한 유압시스템 및 이를 이용한 착용형 로봇에 관한 것이다.
착용 로봇이란, 사용자가 착용하여 무거운 하중의 짐을 들거나 빠른 속도로 장시간 이동할 수 있도록 근력을 지원하기 위해 사용자와 로봇의 동기화를 이용한 입는 형태의 로봇을 의미한다. 이를 위해 사용자에게 적정한 근력을 지원하는 유압시스템을 사용한다.
그러나 기존 착용형 로봇에 적용되는 유압시스템은 인체에 착용하기에는 너무 크고 무거운 단점을 가지고 있고, 많은 전력이 소요되는 특성상 배터리의 사용 시간이 짧은 문제를 가지고 있다.
또한, 기존 착용형 로봇에 적용되는 유압시스템은 모터에 고장이 발생하는 경우 이로 인해 인체에 손상이 발생할 가능성이 높고, 일반적으로 사용되는 고출력 대중량의 모터로 인해 무게 중심을 고려한 설계상의 어려움이 가중되는 문제가 있다.
KR 10-2012-0105194 A
본 발명의 목적은 소형화된 모터를 복수개 이용하여 유압 시스템을 소형화 및 경량화 함으로써 인체에 착용 시 무게에 따른 부담을 줄일 수 있고, 전력의 소모를 줄일 수 있어 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있으며, 고출력의 모터에 비해 고장 발생시 인체에 미칠 수 있는 손상의 위험을 경감시킬 수 있고, 모터의 분산 배치를 통해 하중 분배가 가능하여 하여 무게 중심을 고려한 설계상의 부담을 줄일 수 있는 유압시스템 및 이를 이용한 착용형 로봇을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 착용형 로봇의 구동을 위해 유압을 공급하기 위한 유압시스템은 유압유를 저장하기 위한 탱크부; 상기 탱크부의 좌우측에 각각 배치되고, 상기 탱크부로부터 유압유를 각각 흡입하여 상기 착용형 로봇의 액추에이터로 공급하기 위한 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부; 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부 중 적어도 어느 하나의 구동에 의해 상기 탱크부로부터 흡입되는 유압유를 상기 액추에이터로 연결하기 위한 연결부; 상기 탱크부의 좌우측에 각각 배치되고 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부 각각의 상측에 배치되어, 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부를 각각 구동하기 위한 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부; 및 상기 탱크부의 유압유를 상기 연결부로 공급하기 위해 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부 중 적어도 어느 하나가 구동되도록 상기 제1 서보모터부 및 상기 제2 서보모터부를 제어하고, 상기 연결부로 공급되는 유압유를 상기 액추에이터로 연결하기 위해 상기 연결부를 제어하는 유압제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탱크부는 상기 유압시스템의 중심에 위치하고, 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되며, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부에 연결되는 메인매니폴드와, 상기 메인매니폴드와 상기 착용형 로봇의 액추에이터와의 사이에 게재되는 서브매니폴드와, 상기 서브매니폴드를 통해 상기 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 제어하기 위한 서보밸브를 구비할 수 있다.
상기 연결부는 상기 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 서브매니폴드에 연결되는 바이패스밸브를 더 구비할 수 있다.
상기 서브매니폴드는 상기 액추에이터들 중 일부인 제1 액추에이터로 유압유를 공급하기 위한 제1 서브매니폴드와 상기 액추에이터들 중 나머지인 제2 액추에이터로 유압유를 공급하기 위한 제2 서브매니폴드로 이루어지고, 상기 서보밸브는 상기 제1 서브매니폴드를 통해 상기 제1 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제1 서보밸브와, 상기 제2 서브매니폴드를 통해 상기 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제2 서보밸브를 구비하며, 상기 유압제어부는 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하도록 상기 제1 서보밸브 및 상기 제2 서보밸브를 각각 제어할 수 있다.
상기 탱크부는 상기 유압시스템의 중심에 위치하고, 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되며, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되고, 상기 제1 서브매니폴드 및 상기 제2 서브매니폴드는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되며, 상기 제1 서보밸브 및 상기 제2 서보밸브는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치될 수 있다.
상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부의 각각의 상부에는 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부를 각각 구동하기 위한 제1 모터드라이브 및 제2 모터드라이브가 배치될 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 제1 서브매니폴드에 연결되는 제1 바이패스밸브와, 상기 제2 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 제2 서브매니폴드에 연결되는 제2 바이패스밸브를 더 구비하고, 상기 유압제어부는 사용자입력부를 통해 입력되는 사용자의 요구에 대응하여 상기 제1 바이패스밸브 및 상기 제2 바이패스밸브의 동작을 제어할 수 있다.
상기 연결부는 상기 착용형 로봇의 운용 중 오작동으로 인한 비상 정지 시 상기 액추에이터의 유압 변화에 대응하여 상기 메인매니폴드로부터 상기 서브매니폴드로 공급되는 유압을 줄이기 위한 오리피스밸브를 더 구비하고, 상기 유압제어부는 상기 액추에이터의 유압변화를 감지하고, 그 감지되는 유압변화에 대응하여 상기 메인매니폴드로부터 상기 서브매니폴드로 공급되는 유압을 줄이도록 상기 오리피스밸브를 제어할 수 있다.
상기 유압제어부는 상기 착용형 로봇의 상위제어부로부터 상기 액추에이터에 필요한 유압 레벨을 수신하고, 상기 수신되는 유압 레벨이 사전에 정해진 임계 레벨보다 작은 경우 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 하나만을 구동시키고, 상기 수신되는 유압 레벨이 상기 임계 레벨보다 큰 경우, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부를 모두 구동시킬 수 있다.
상기 유압제어부는 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 하나에 고장이 발생된 것으로 판단한 경우, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 고장이 발생되지 않는 하나를 구동시킬 수 있다.
상기 유압시스템은 상기 착용형 로봇의 골반 구조부 상단에 장착되고, 착용자의 어깨에 걸려 착용자가 짊어지는 형태로 구현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 착용형 로봇은 착용자의 움직임을 보완하기 위한 액추에이터를 구비하고, 인체에 착용되는 로봇 본체; 및 상기 로봇 본체에 장착되어 상기 액추에이터의 구동을 위해 유압을 공급하기 위한 전술한 본 발명의 일 측면에 따른 유압시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 소형화된 모터를 복수개 이용하여 유압 시스템을 소형화 및 경량화함으로써 인체에 착용시 무게에 따른 부담을 줄일 수 있고, 전력의 소모를 줄일 수 있어 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있다
또한 본 발명은 고출력의 모터에 비해 고장 발생시 인체에 미칠 수 있는 손상의 위험을 경감시킬 수 있고, 모터의 분산 배치를 통해 하중 분배가 가능하여 무게 중심을 고려한 설계상의 부담을 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 그 구성들이 탱크부를 중심으로 좌우 대칭으로 배치됨으로써 착용형 로봇의 무게 중심을 보다 안정적으로 둘 수 있는 설계가 가능하다.
또한 본 발명은 2개의 서보모터부를 상황에 따라 선택적으로 구동시킬 수 있어 착용형 로봇의 전력소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 고장이 없는 서모모터부를 통해 비상동작이 가능함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 바이패스밸브에 의해 사용자에 의해 액추에이터의 수동조작이 가능함으로써 예기치 못한 상황에 용이하게 대처할 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 오리피스밸브를 통해 유압이 서서히 빠지도록 함으로써 갑작스런 유압 변화 시 전체 착용형 로봇의 하중이 착용자에게 전달되는 것을 방지할 수 있어, 비상시 착용자를 보호할 수 있어 제품의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 비상운용모드를 설명하기 위한 유압회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압제어부의 기능블록도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 개념도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 배면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템의 유압회로도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템(2)은 착용형 로봇의 구동을 위해 유압을 공급하기 위한 유압시스템이다. 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 액추에이터를 구비한 로봇 본체(1)에 장착되어, 탱크부(9), 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11), 연결부(18), 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6), 유압제어부(20)로 이루어질 수 있다.
탱크부(9)는 유압유를 저장하고 유압시스템(2)의 중심에 위치하여 시스템 전체의 무게 중심 역할을 수행할 수 있다.
즉, 탱크부(9)는 본 실시예에 따른 유압시스템(2)의 중심에 위치하고, 좌우측 대칭으로 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11)가 배치되고, 좌우측 대칭으로 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)가 배치된다. 또한, 연결부(18)도 탱크부(9)를 중심으로 좌우측 대칭으로 배치된다. 이에 대한 구체적 설명은 후술한다.
제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11)는 탱크부(9)의 좌우측에 각각 배치되고, 탱크부(9)로부터 유압유를 각각 흡입하여 연결부(18)를 통해 착용형 로봇의 액추에이터로 공급한다. 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11)는 각각 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)에 의해 구동된다.
연결부(18)는 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11) 중 적어도 어느 하나의 구동에 의해 탱크부(9)로부터 흡입되는 유압유를 착용형 로봇의 액추에이터로 연결할 수 있다.
연결부(18)는 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부에 연결되는 메인매니폴드(17)와, 메인매니폴드(17)와 착용형 로봇의 액추에이터와의 사이에 게재되는 서브매니폴드(12, 13)와, 서브매니폴드(12, 13)를 통해 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 제어하기 위한 서보밸브(14, 15)와, 서브매니폴드(12, 13)에 연결되는 바이패스밸브(7, 8)를 구비할 수 있다.
서브매니폴드(12, 13)는 액추에이터 중 일부인 제1 액추에이터(30)로 유압유를 공급하기 위한 제1 서브매니폴드(12)와 액추에이터들 중 나머지인 제2 액추에이터(도시되지 않음) 유압유를 공급하기 위한 제2 서브매니폴드(13)로 이루어질 수 있다.
도 4에서는 제2 서브매니폴드(13)의 구체적 구성은 제1 서브매니폴드(12)와 동일하여 박스형태로 간략하게 도시되었다.
서보밸브(14, 15)는 제1 서브매니폴드(12)를 통해 제1 액추에이터(30)로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제1 서보밸브(14)와, 제2 서브매니폴드(13)를 통해 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제2 서보밸브(15)를 구비할 수 있다.
여기서 제1 서보밸브(14) 및 제2 서보밸브(15)는 전술한 제1 유압펌프부(10), 제2 유압펌프부(11), 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)와 같이 탱크부(9)의 좌우측 대칭으로 배치된다.
연결부(18)는 제1 액추에이터(30)의 수동 조작을 제1 서브매니폴드(12)에 연결되는 제1 바이패스밸브(7)와, 제2 액추에이터의 수동 조작을 위해 제2 서브매니폴드(13)에 연결되는 제2 바이패스밸브(8)를 구비할 수 있다.
이에 의해 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 사용자의 필요시 바이패스밸브를 이용하여 액추에이터를 수동으로 조작하는 것이 가능하다.
또한 연결부(18)는 착용형 로봇의 운용 중 오작동으로 인한 비상 정시 시 액추에이터의 유압 변화에 대응하여 메인매니폴드(17)로부터 서브매니폴드(12, 13)로 공급되는 유압을 줄이기 위한 오리피스밸브(16)를 구비할 수 있다.
오리피스밸브(26)는 유압제어부(20)의 제어에 의해, 메인매니폴드(17)로부터 서브매니폴드(12, 13)로 공급되는 유압을 감소시킨다.
본 실시예에 따른 유압시스템(2)의 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)는 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11) 각각의 상측에 배치되어 탱크부(9)의 좌우에 대칭으로 배치되고, 유압제어부(20)의 제어신호에 의해 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11)의 각각을 구동시킴으로써 탱크부(9)로부터 공급받은 유압유를 연결부(18)를 통해 로봇 본체(1)로 공급할 수 있다.
제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)의 각각의 상부에는 각 서보모터부(5, 6)를 구동하기위한 제1 모터드라이브(3) 및 제2 모터드라이브(4)가 배치된다. 제1 모터드라이브(3) 및 제2 모터드라이브(4)는 유압제어부(20)의 제어신호에 의해 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부(6)를 구동하기 위한 각각의 구동신호를 생성한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 그 구성들이 탱크부(9)를 중심으로 좌우 대칭으로 배치됨으로써 착용형 로봇의 무게 중심을 보다 안정적으로 둘 수 있는 설계가 가능하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압시스템(2)의 유압제어부(20)에 대해 설명한다.
유압제어부(20)는 착용형 로봇의 상위제어부와 연동하고, 본 실시예에 따른 유압시스템(2)의 전반적인 동작을 제어한다.
유압제어부(20)는 탱크부(9)의 유압유를 연결부(18)로 공급하기 위해 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11) 중 적어도 어느 하나가 구동되도록 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부를 제어하고, 연결부(18)로 공급되는 유압유의 흐름을 조절하기 위해 연결부(18)를 제어한다.
예를 들면, 유압제어부(20)는 도 5에 나타난 바와 같이 펌프제어모듈(22), 서보밸브제어모듈(24), 수동조작지원제어모듈(26) 및 비상제어모듈(28)을 포함할 수 있다,
펌프제어모듈(22)은 탱크부(9)의 유압유를 연결부(18)를 통해 액추에이터로 공급하기 위해 제1 유압펌프부(10) 및 제2 유압펌프부(11) 중 적어도 어느 하나가 구동되도록 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6)를 제어한다.
즉 유압제어부(20)는 착용형 로봇의 상위제어부로부터 액추에이터에 필요한 유압 레벨을 수신하고, 수신되는 유압 레벨이 사전에 정해진 임계 레벨보다 작은 경우 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6) 중 하나만을 구동시키고, 상기 수신되는 유압 레벨이 상기 임계 레벨보다 큰 경우, 제1 서보모터 및 제2 서보모터를 모두 구동시킨다.
또한 유압제어부(20)는 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6) 중 하나에 고장이 발생된 것으로 판단한 경우, 제1 서보모터부(5) 및 제2 서보모터부(6) 중 고장이 발생되지 않는 하나를 구동시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 2개의 서보모터부(5, 6)를 상황에 따라 선택적으로 구동시킬 수 있어 착용형 로봇의 전력소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 고장이 없는 서모모터부(5, 6)를 통해 비상동작이 가능함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
서보밸브제어모듈(24)은 제1 서브매니폴드(12)를 통해 제1 액추에이터(30)로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위해 제1 서보밸브(14)를 제어하고, 제2 서브매니폴드(13)를 통해 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제2 서보밸브(15)를 제어할 수 있다.
수동조작지원제어모듈(26)은 사용자입력부(도시되지 않음)를 통해 입력되는 사용자의 입력신호에 대응하여 제1 바이패스밸브(7) 및 제2 바이패스밸브(8)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 착용형 로봇이 좌우측 각각 4개씩 총 8개의 바이패스밸브를 사용하는 경우, 수동조작지원제어모듈(26)은 착용자가 갑자기 넘어지는 등의 예상치 못 한 행동 발생 시 상위제어부 및 유압제어부(20)에서 미처 대응하지 못하는 경우 사용자가 좌우측 각각 설치된 바이패스밸브를 조절함으로써 사용자가 원하는 대로 액추에이터를 구동시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 바이패스밸브에 의해 사용자에 의해 액추에이터의 수동조작이 가능함으로써 예기치 못한 상황에 용이하게 대처할 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
비상제어모듈(28)은 액추에이터의 유압변화를 감지하고, 그 감지되는 유압변화에 대응하여 메인매니폴드(17)로부터 서브매니폴드(12, 13)로 공급되는 유압을 줄이도록 오리피스밸브(16)를 제어할 수 있다.
즉 본 실시예에 따른 유압시스템(2)은 오리피스 밸브를 통해 유압이 서서히 빠지도록 함으로써 갑작스런 유압 변화 시 전체 착용형 로봇의 하중이 착용자에게 전달되는 것을 방지할 수 있어, 비상시 착용자를 보호할 수 있어 제품의 안정성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착용형 로봇에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착용형 로봇의 개념도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 착용형 로봇은 인체에 착용 가능한 로봇 본체(1)와 로봇 본체(1)에 장착되는 유압시스템(2)로 이루어질 수 있다. 유압시스템(2)에 대해서는 전술한 실시예에 따른 유압시스템(2)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 로봇 본체(1)는 착용자의 보행을 보조하기 위해 착용자의 다리관절을 포함한 하체를 고정하기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 유압을 조절하는 모터를 다중으로 분리한 형태로 구현하고 고출력의 대형 모터 대신 상대적으로 저출력인 소형 모터 2 개를 사용하여 착용형 로봇에 적합하도록 유압시스템을 소형화한다.
또한 본 발명은 소비 전력이 낮은 모터 2개를 사용하여 낮은 출력이 필요한 때는 한 개만 가동하여 소비전력을 낮출 수 있고, 착용 로봇 특성 상 유압의 도움 없이 사람이 착용하기에는 상당히 무거운 장비라 모터 고장 시 부상의 우려가 있으나 다중 모터를 채용하여 모든 모터가 고장 나지 않는 한 사용자 부상을 예방할 수 있다.
또한 본 발명은 2 개의 모터를 채용하여 설계 상 배낭형의 유압시스템 양쪽에 모터를 배치할 수가 있어 1 개의 모터일 경우에 비해 무게 중심을 보다 안정적으로 둘 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속함을 이해해야 할 것이다.
1: 로봇 본체
2: 유압시스템
3: 제1 모터드라이브
4: 제2 모터드라이브
5: 제1 서보모터부
6: 제2 서보모터부
7: 제1 바이패스밸브
8: 제1 바이패스밸브
9: 탱크부
10: 제1 유압펌프부
11: 제2 유압펌프부
12: 제1 서브매니폴드
13: 제2 서브매니폴드
14: 제1 서보밸브
15: 제2 서보밸브
16: 오리피스밸브
17: 메인매니폴드
18: 연결부
20: 유압제어부
22: 펌프제어모듈
24: 서보밸브제어모듈
26: 수동조작지원제어모듈
28: 비상제어모듈
30: 제1 액추에이터

Claims (13)

  1. 대칭으로 배치되어 착용자의 움직임을 보완하는 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터를 갖는 착용형 로봇의 구동을 위해 유압을 공급하기 위한 유압시스템에 있어서,
    유압유를 저장하며 상기 유압시스템의 중심에 위치하는 탱크부;
    상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 각각 배치되고, 상기 탱크부로부터 유압유를 각각 흡입하여 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터로 각각 공급하기 위한 제1 유압펌프부 및 제2 유압펌프부;
    상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부의 구동에 의해 상기 탱크부로부터 흡입되는 유압유를 각각 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터로 연결하기 위한 연결부;
    상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부 각각의 상측에 분산 배치되어, 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부를 각각 구동하기 위한 저출력인 소형의 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부; 및
    상기 탱크부의 유압유를 상기 연결부로 공급하기 위해 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부 중 적어도 어느 하나가 구동되도록 상기 제1 서보모터부 및 상기 제2 서보모터부를 제어하고, 상기 연결부로 공급되는 유압유를 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터로 연결하기 위해 상기 연결부를 제어하는 유압제어부를 포함하고,
    상기 유압제어부는 상기 착용형 로봇의 상위제어부로부터 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터에 필요한 유압 레벨을 수신하고, 수신되는 유압 레벨이 사전에 정해진 임계 레벨보다 작은 경우 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 하나만을 구동시키고, 상기 수신되는 유압 레벨이 상기 임계 레벨보다 큰 경우, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부를 모두 구동시키고,
    상기 유압제어부는 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 하나에 고장이 발생된 것으로 판단한 경우, 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부 중 고장이 발생되지 않는 하나를 구동하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 유압펌프부 및 상기 제2 유압펌프부에 연결되는 메인매니폴드와, 상기 메인매니폴드와 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터와의 사이에 게재되는 서브매니폴드와, 상기 서브매니폴드를 통해 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 제어하기 위한 서보밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제 1 액추에이터 및 제 2 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 서브매니폴드에 연결되는 바이패스밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 서브매니폴드는 상기 제1 액추에이터로 유압유를 공급하기 위한 제1 서브매니폴드와 상기 제2 액추에이터로 유압유를 공급하기 위한 제2 서브매니폴드로 이루어지고,
    상기 서보밸브는 상기 제1 서브매니폴드를 통해 상기 제1 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제1 서보밸브와, 상기 제2 서브매니폴드를 통해 상기 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하기 위한 제2 서보밸브를 구비하며,
    상기 유압제어부는 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터로 공급되는 유압유의 양을 조절하도록 상기 제1 서보밸브 및 상기 제2 서보밸브를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 서브매니폴드 및 상기 제2 서브매니폴드는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되며, 상기 제1 서보밸브 및 상기 제2 서보밸브는 상기 탱크부의 좌우측 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부의 각각의 상부에는 상기 제1 서보모터부 및 제2 서보모터부를 각각 구동하기 위한 제1 모터드라이브 및 제2 모터드라이브가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제1 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 제1 서브매니폴드에 연결되는 제1 바이패스밸브와, 상기 제2 액추에이터의 수동 조작을 위해 상기 제2 서브매니폴드에 연결되는 제2 바이패스밸브를 더 구비하고,
    상기 유압제어부는 사용자입력부를 통해 입력되는 사용자의 요구에 대응하여 상기 제1 바이패스밸브 및 상기 제2 바이패스밸브의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 착용형 로봇의 운용 중 오작동으로 인한 비상 정지 시 상기 액추에이터의 유압 변화에 대응하여 상기 메인매니폴드로부터 상기 서브매니폴드로 공급되는 유압을 줄이기 위해 일단이 상기 메인매니폴드와 상기 서브매니폴드 사이에 배치되며 타단이 상기 탱크부로 연결되는 오리피스밸브를 더 구비하고,
    상기 유압제어부는 상기 액추에이터의 유압변화를 감지하고, 그 감지되는 유압변화에 대응하여 상기 메인매니폴드로부터 상기 서브매니폴드로 공급되는 유압을 줄이도록 상기 오리피스밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유압시스템은 상기 착용형 로봇의 골반 구조부 상단에 장착되고, 착용자의 어깨에 걸려 착용자가 짊어지는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 유압시스템.
  13. 삭제
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