KR101543112B1 - 로봇발 지지 장치 - Google Patents

Abstract

로봇발에 힌지축을 통해 설치되고, 힌지축에 탄성부가 마련되어 로봇발의 외측으로 전개되도록 탄성력이 가해지는 지지부; 상기 로봇발에 회전축을 통해 설치되고, 단부가 지지부의 단부와 걸림구조로 걸려있어 지지부가 로봇발의 내측에 위치되도록 하는 링크부; 및 링크부와 와이어로 연결되어 링크부에 회전력을 제공하는 작동부;를 포함하는 로봇발 지지 장치가 소개된다.

Description

로봇발 지지 장치{APPARATUS FOR SUPPORTING ROBOT FOOT}

본 발명은 로봇발 지지 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 로봇의 넘어짐이 예상될 때 지면과의 접촉면적을 확장시켜 로봇의 넘어짐을 방지하는 로봇발 지지 장치에 관한 것이다.

착용식 로봇 시스템은 착용자의 근력을 지원해 주고 무거운 물건을 옮길 수 있도록 도와주는 역할을 수행한다.

이를 위해 착용식 로봇 시스템은 각 관절에 전기 모터가 장착되어 있으며, 별도의 제어부를 두어 전기 모터의 회전력 또는 회전각을 제어함으로써 각 관절을 구동시키도록 하고 있다.

하지만 상기한 바와 같은 구조에 의해 배터리의 손상 또는 모터로의 전원공급 라인이 손상되는 등의 문제로 인하여 모터에 전원이 공급되지 않게 되는 경우 로봇을 지지하는 힘이 사라지게 되어 로봇이 균형을 잃고 쓰러지는 경우가 발생할 수 있고, 이로 인해 착용자가 낙상에 의한 신체적 상해를 받게 되는 문제점이 있었다. 또한, 외부로부터 충격이 가해져서 균형을 잃게 되는 경우가 발생하게 될 수 있다.

이는 로봇 발의 지지면적이 균형을 잃어도 넘어짐을 지지할 수 있을 정도로 충분히 넓지 않아서 발생하게 되는 문제로써 로봇 발의 넓이를 충분히 넓게 설계할 수도 있지만, 지나치게 넓게 되면 로봇의 보행 성능을 저하시켜 전체적인 로봇의 성능이 저감되는 문제점이 있었던 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 10-2012-0070009 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 미리 설정된 로봇의 낙상 조건을 만족하게 되면 로봇발의 지지면적이 확장되도록 로봇발의 내부에 지지장치를 둠으로써 평상시에는 로봇의 주행성능을 저해하지 않다가 낙상 위험시에만 로봇발의 지지면적을 확장시키는 로봇발 지지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇발 지지 장치는 로봇발에 힌지축을 통해 설치되고, 힌지축에 탄성부가 마련되어 로봇발의 외측으로 전개되도록 탄성력이 가해지는 지지부; 상기 로봇발에 회전축을 통해 설치되고, 단부가 지지부의 단부와 걸림구조로 걸려있어 지지부가 로봇발의 내측에 위치되도록 하는 링크부; 및 링크부와 와이어로 연결되어 링크부에 회전력을 제공하는 작동부;를 포함한다.

상기 지지부는 상기 바닥면의 둘레부를 따라 다수개 마련될 수 있다.

상기 지지부는 상기 로봇발의 전후단으로 양측단에 각각 하나씩 마련되고, 전개시 상기 로봇발의 양측방향으로 전개될 수 있다.

상기 링크부는 중앙이 상기 로봇발의 중앙에 회전축을 통해 설치되되, 두 개의 링크부가 서로 교차되게 설치되며, 각 링크부의 양단부에는 외측으로 걸림돌기가 구비되고, 각 지지부의 단부에는 내측으로 걸림홈이 구비되어 서로 걸림구조로 결합할 수 있다.

상기 와이어는 일단이 각 링크부의 전단 또는 후단에 각각 연결되고, 상기 로봇발의 전단부 또는 후단부 중앙에는 와이어가 통과되도록 관통홀이 형성된 돌출부가 구비되어 와이어의 타단에 당김작용이 발생할 때 상기 링크부가 회전할 수 있다.

상기 작동부는 양단이 상기 두 개의 링크부의 전단 또는 후단과 각각 와이어로 연결되는 패널형상의 와이어 홀더; 상기 와이어 홀더를 상기 와이어의 당김방향으로 가압하는 가압부; 외부전원 인가시 상기 와이어 홀더와 결합상태를 유지하고 있다가 외부전원이 차단되면 상기 와이어 홀더와의 결합을 해제하는 전자석;을 포함할 수 있다.

복수개의 작동조건을 구비하고, 복수개의 작동조건 중 어느 한 작동조건을 만족하는 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 전원 공급 장치에서 전원이 인가되지 않는 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단할 수 있다.

로봇의 기울어짐을 감지하는 기울기 센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 로봇의 기울어짐이 미리 설정된 각도 이상이 될 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단할 수 있다.

작동시 전원 공급 장치와 상기 작동부 사이의 통전을 차단하는 스위치가 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 로봇발 지지 장치에 따르면, 위급시에만 전개되므로 평상시에는 일반적인 로봇발의 형태를 갖추게 되며, 따라서 일반적인 주행에서 로봇의 주행성능을 저해하지 않을 수 있다.

단순히 제어조건만 추가 시키는 것을 통해 다양한 환경에서의 낙상위험을 방지할 수 있다.

기구적으로 하중을 지지하기 때문에 작업자의 작업 안정성이 증가한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇발 지지 장치의 로봇발의 바닥면을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇발 지지 장치의 작동부와 제어부를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇발 지지 장치에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇발 지지 장치의 구성도로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇발 지지 장치는 로봇발(200)에 힌지축을 통해 설치되고, 힌지축에 탄성부(120)가 마련되어 로봇발(200)의 외측으로 전개되도록 탄성력이 가해지는 지지부(130); 상기 로봇발(200)에 회전축을 통해 설치되고, 단부가 지지부(130)의 단부와 걸림구조로 걸려있어 지지부(130)가 로봇발(200)의 내측에 위치되도록 하는 링크부(110); 및 링크부(110)와 와이어(300)로 연결되어 링크부(110)에 회전력을 제공하는 작동부(400);를 포함한다.

더 구체적으로 설명하자면, 상기 지지부(130)는 상기 바닥면의 둘레부를 따라 다수개 마련되되, 상기 로봇발(200)의 전후단으로 양측단에 각각 하나씩 마련되고 전개시 상기 로봇발(200)의 외측 중 양측방향으로 전개되도록 구성됨이 바람직한데, 로봇발(200)은 일반적으로 전후방향으로 길이가 양측방향으로의 길이보다 더 길며 따라서 전후방향으로는 안정적인 지지가 기본적으로 가능하기 때문에 양측방향으로만 전개되도록 함으로써 상기 지지부(130)의 길이에 따른 양측방향으로의 최대 지지면적 확보가 가능해지고, 로봇발(200)의 안정적인 지지가 가능해진다. 상기 지지부(130)의 개수는 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

여기서 상기 전후방향은 로봇의 정 주행방향과 일치한 방향이 전방, 그 반대방향이 후방이 되며, 양측방향은 로봇발(200)의 전후 방향을 기준으로 하였을 때의 양측방향이 됨이 바람직하다.

한편, 상기 탄성부(120)는 상기 지지부(130)의 일단과 상기 힌지축으로 함께 결합되어 상기 지지부(130)를 외측으로 가압하는 토션 스프링이 됨이 바람직한데, 이는 로봇발(200) 내부라는 제한된 공간속에서 상기 탄성부(120)에 의해 차지되는 공간을 없앰으로써 다른 구성품들이 설치될 수 있는 공간을 확보할 수 있게 되는 효과를 발생시킨다.

또한, 상기 탄성부(120)에 의한 전개시 상기 지지부(130)가 과도하게 회전하여 타단이 상기 로봇발(200)의 전후방향을 향하는 것을 방지하기 위하여, 상기 로봇발(200)에는 상기 지지부(130)가 상기 로봇발(200)의 전후방향과 수직이 되는 각도까지만 전개되도록 지지부(130)의 외측면과 접촉하는 스토퍼(150)가 마련됨이 바람직하다.

한편, 상기 링크부(110)는 중앙이 상기 로봇발(200)의 중앙에 회전축을 통해 설치되되, 두 개의 링크부(110)가 서로 교차되게 설치되며, 각 링크부(110)의 양단부는 각 지지부(130)의 단부와 걸림구조로 결합되게 설치됨이 바람직하다.

상기 회전축은 로봇발(200)의 바닥면 중앙에 설치됨이 바람직하고, 각 링크부(110)의 양단부는 외측으로 걸림돌기(111)를 구비하고 상기 지지부(130)의 타단부에는 상기 걸림돌기(111)에 치합되도록 걸림홈(131)이 형성되어 서로 걸림구조로 결합됨이 바람직하다. 이처럼 걸림돌기(111)와 걸림홈(131)으로 걸림구조가 형성됨으로써 구조가 단순해지고 위급시 신속한 걸림해제가 가능하게 된다.

한편, 상기 와이어(300)는 일단이 각 링크부(110)의 전단 또는 후단에 각각 연결되고, 상기 로봇발(200)의 전단부 또는 후단부 중앙에는 와이어(300)가 통과되도록 관통홀이 형성된 돌출부(310)가 구비되어 와이어(300)의 타단에 당김작용이 발생할 때 상기 링크부(110)가 회전하도록 마련됨이 바람직하다.

각각의 와이어(300)는 각 링크부(110)의 양단부 중 동일한 방향의 단부와 결합됨이 바람직하다. 즉, 각 와이어(300)는 각 링크부(110)의 전단에만 연결되거나 후단에만 연결됨이 바람직하다. 이는 상기 와이어(300)의 타단이 당겨질 때 각 링크부(110)의 단부에 가해지는 당김방향이 서로 대면하는 방향이 되도록 하기 위함이다. 예를들어 각 와이어(300)가 각 링크부(110)의 후단에 연결되어 있고 상기 돌출부(310)가 로봇발(200)의 후단에 마련되어 있다면, 타단이 당겨질 때 상기 돌출부(310)로 인해 상기 링크부(110)의 후단에는 서로 대면하는 방향으로의 당김힘을 받게되어 회전하게 되며 따라서 상기 각 지지부(130)와의 걸림결합이 해제되는 것이다.

상기 돌출부(310)는 상기 로봇발(200)의 바닥면에 마련됨이 바람직하고 상기 관통홀은 상기 돌출부(310)에 전후방향으로 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 작동부(400)는 양단이 상기 두 개의 링크부(110)의 전단 또는 후단과 각각 와이어(300)로 연결되는 패널형상의 와이어 홀더(410); 상기 와이어 홀더(410)를 상기 와이어(300)의 당김방향으로 가압하는 가압부(430); 외부전원 인가시 상기 와이어 홀더(410)와 결합상태를 유지하고 있다가 외부전원이 차단되면 상기 와이어 홀더(410)와의 결합을 해제하는 전자석(420);을 포함한다.

상기 작동부(400)는 상기 로봇발(200)의 바닥면에 마련될 수도 있지만 로봇발(200)의 외측에 별도로 하우징을 구비하여 설치될 수도 있다.

도 2는 상기 작동부(400)의 구조에 대하여 도시하고 있는바, 이를 참조하여 설명하자면, 상기 와이어 홀더(410)는 금속, 특히 철로 이루어진 금속 패널 내지는 금속 바로써 상기 와이어(300)의 타단이 연결된다. 또한 상기 가압부(430)는 인장 복원력을 가하는 인장 스프링이 됨이 바람직하고, 상기 와이어 홀더(410)의 중앙부를 가압하게 된다. 상기 가압부(430)는 다수개 구비될 수 있으면 이 때는 반드시 와이어 홀더(410)의 중앙부가 아니어도 무방하다.

상기 와이어(300)에는 당김힘이 작용되어야 하므로 상기 와이어(300)의 타단에 작용되는 힘의 방향은 상기 탄성부가 상기 와이어 홀더(410)를 가압하는 방향과 일치하도록 배치되어야 하며 이를 위해 경우에 따라 도르래(440)가 적절한 위치에 구비될 수도 있다.

상기 전자석(420)은 평상시에는 항상 외부 전원으로부터 전원을 인가받으므로 항상 상기 와이어 홀더(410)와 결합된 상태를 유지하여 상기 가압부(430)의 가압력에 대한 저항력을 제공하지만, 전원 공급이 차단되면 상기 와이어 홀더(410)와의 결합이 해제되어 상기 와이어 홀더(410)는 자유 이동상태가 되고 상기 가압부(430)의 가압력에 의해 상기 와이어(300)의 당김힘을 받게 되어 상기 와이어 홀더(410)의 이동거리 만큼 와이어(300)의 당김이 이루어지게 된다. 따라서 상기 지지부(130)와 상기 링크부(110)와의 걸림은 해제되고 상기 지지부(130)는 전개되어 상기 로봇발(200)의 지지면적을 확장하게 되는 것이다.

한편, 복수개의 작동조건을 구비하고, 복수개의 작동조건 중 어느 한 작동조건을 만족하는 경우 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단하는 제어부(500);가 더 포함될 수 있다.

따라서 상기 복수개의 작동조건으로써, 상기 제어부(500)는 전원 공급 장치(600)에서 전원이 인가되지 않는 경우 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단할 수 있는데, 이는 전원 공급 장치(600) 자체에서 출력되는 전원이 발생하지 않는 경우로써 로봇의 관절을 지지하는 모터에 공급되는 전원이 차단되어 낙상이 우려되는 상황이기 때문에 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단하여 로봇발(200)의 지지면적을 확장함이 바람직하다.

또한, 로봇의 기울어짐을 감지하는 기울기 센서(510)를 더 구비하여 로봇의 기울어짐이 미리 설정된 각도 이상이 될 경우 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단할 수도 있는데, 충격 발생으로 인해 로봇이 지면을 향해 기울어지는 경우 소정의 각도를 넘어서면 무게중심의 이동으로 낙상의 위험이 있으므로 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단하여 로봇발(200)의 지지면적을 확장함이 바람직하다. 상기 설정된 각도는 로봇의 낙상이 우려되는 각도로써 이는 로봇의 크기 및 형상에 따라 달라지므로 실험에 의해 설정됨이 바람직하다. 상기 기울기 센서(510)는 지면으로부터 수직상태를 기준으로 하였을 때, 기준으로부터 어느 정도의 각도로 지면을 향해 기울어지는 지를 검출함이 바람직하다.

또한, 전원 공급 장치(600)와 상기 작동부(400) 사이의 통전을 차단하는 스위치(530)가 더 구비되어 스위치(530)의 작동시 상기 작동부(400)에 인가되는 전원을 차단할 수도 있는데, 이는 작업자가 임의로 작동시키기 위한 것으로써, 작업자가 판단하기에 안정적인 지지가 필요하다고 판단되거나 또는 낙상의 위험이 감지되는 경우에는 작업자가 임의로 지지부(130)를 전개시킬 수 있도록 하기 위함이다.

따라서 상기 스위치(530)는 작업자의 손에 근접하게 위치됨이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 로봇발(200) 지지 장치에 따르면, 위급시에만 전개되므로 평상시에는 일반적인 로봇발(200)의 형태를 갖추게 되며, 따라서 일반적인 주행에서 로봇의 주행성능을 저해하지 않을 수 있다.

단순히 제어조건만 추가 시키는 것을 통해 다양한 환경에서의 낙상위험을 방지할 수 있다.

기구적으로 하중을 지지하기 때문에 작업자의 작업 안정성이 증가한다.

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.

110 : 링크부 120 : 탄성부
130 : 지지부 150 : 스토퍼
200 : 로봇발 300 : 와이어
310 : 돌출부 400 : 작동부
410 : 와이어 홀더 420 : 전자석
430 : 가압부 440 : 도르래
500 : 제어부 510 : 기울기 센서
530 : 스위치 600 : 전원 공급 장치

Claims (10)

1. 로봇발에 힌지축을 통해 설치되고, 힌지축에 탄성부가 마련되어 로봇발의 외측으로 전개되도록 탄성력이 가해지는 지지부;
   상기 로봇발에 회전축을 통해 설치되고, 단부가 지지부의 단부와 걸림구조로 걸려있어 지지부가 로봇발의 내측에 위치되도록 하는 링크부; 및
   링크부와 와이어로 연결되어 링크부에 회전력을 제공하는 작동부;를 포함하고,
   상기 지지부는 바닥면의 둘레부를 따라 다수개 마련되며, 상기 로봇발의 전후단으로 양측단에 각각 하나씩 마련되고, 전개시 상기 로봇발의 양측방향으로 전개되는 것을 특징으로 하며,
   상기 링크부는 중앙이 상기 로봇발의 중앙에 회전축을 통해 설치되되, 두 개의 링크부가 서로 교차되게 설치되고, 각 링크부의 양단부에는 외측으로 걸림돌기가 구비되며, 각 지지부의 단부에는 내측으로 걸림홈이 구비되어 서로 걸림구조로 결합하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 와이어는 일단이 각 링크부의 전단 또는 후단에 각각 연결되고, 상기 로봇발의 전단부 또는 후단부 중앙에는 와이어가 통과되도록 관통홀이 형성된 돌출부가 구비되어 와이어의 타단에 당김작용이 발생할 때 상기 링크부가 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 작동부는 양단이 상기 두 개의 링크부의 전단 또는 후단과 각각 와이어로 연결되는 패널형상의 와이어 홀더; 상기 와이어 홀더를 상기 와이어의 당김방향으로 가압하는 가압부; 외부전원 인가시 상기 와이어 홀더와 결합상태를 유지하고 있다가 외부전원이 차단되면 상기 와이어 홀더와의 결합을 해제하는 전자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   복수개의 작동조건을 구비하고, 복수개의 작동조건 중 어느 한 작동조건을 만족하는 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어부는 전원 공급 장치에서 전원이 인가되지 않는 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
9. 청구항 7에 있어서,
   로봇의 기울어짐을 감지하는 기울기 센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 로봇의 기울어짐이 미리 설정된 각도 이상이 될 경우 상기 작동부에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.
10. 청구항 7에 있어서,
    작동시 전원 공급 장치와 상기 작동부 사이의 통전을 차단하는 스위치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇발 지지 장치.

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