KR101766770B1

KR101766770B1 - 능동형 클러치 기구 및 이를 구비하는 도약 로봇

Info

Publication number: KR101766770B1
Application number: KR1020160036037A
Authority: KR
Inventors: 조규진; 정광필; 정순필; 김웅배
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-08-09
Also published as: US20190101106A1; WO2017164610A3; WO2017164610A2; US10724507B2

Abstract

본 발명은, 모터에 연결되어, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 선기어; 상기 선기어에 접촉하도록 배치되어 상기 선기어를 선회하도록 이루어지며, 상기 선기어의 회전축과 이격되는 회전축을 중심으로 회전하는 유성기어; 및 상기 유성기어에 선택적으로 접촉되고, 상기 유성기어의 회전에 의해 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 와인딩기어를 포함하고, 상기 선기어가 일 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어에 접촉하여 상기 와인딩기어를 회전시켜서 상기 와인딩기어에 연결된 에너지 저장부에 에너지를 저장시키도록 와이어를 감도록 하고, 상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향과 다른 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어로부터 이격되어 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 방출 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구 및 이를 구비한 도약 로봇을 제공한다.

Description

능동형 클러치 기구 및 이를 구비하는 도약 로봇{ACTIVE CLUTCH MECHANISM AND JUMPING ROBOT HAVING THE SAME}

본 발명은 탄성 에너지를 저장시키고 원하는 시점에 저장된 에너지를 방출시키는 능동형 클러치 기구 및 이를 구비하는 도약 로봇에 관한 것이다.

로봇에 대한 수요는 산업용으로서 뿐만 아니라 가정용에 대한 수요도 증대되고 있고, 이에 따라 로봇 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 종래의 위치 고정된 로봇과는 달리 이동 가능한 이동 로봇에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

한편, 탄성 에너지를 저장했다가 원하는 시점에 이를 방출하는 도약 메커니즘이 존재하였는데, 종래의 도약 메커니즘들은, 이를 달성하기 위해 최소 2개의 구동기를 사용하였기에, 시스템이 복잡해지고, 중량이 증가하는 문제가 존재하였다.

본 발명의 일 목적은 한 개의 구동기로 탄성 에너지를 저장하였다가 원하는 시점에 이를 방출하여 높이를 조절할 수 있는 능동형 클러치 기구 및 이를 구비한 도약 로봇을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 일 목적은 한 개의 구동기를 이용하여 원하는 타이밍에 도약이 일어나도록 하는 능동형 클러치 기구 및 이를 구비한 도약 로봇을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 능동형 클러치 기구는, 모터에 연결되어, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 선기어; 상기 선기어에 접촉하도록 배치되어 상기 선기어를 선회하도록 이루어지며, 상기 선기어의 회전축과 이격되는 회전축을 중심으로 회전하는 유성기어; 및 상기 유성기어에 선택적으로 접촉되고, 상기 유성기어의 회전에 의해 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 와인딩기어를 포함하고, 상기 선기어가 일 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어에 접촉하여 상기 와인딩기어를 회전시켜서 상기 와인딩기어에 연결된 에너지 저장부에 에너지를 저장시키도록 와이어를 감도록 하고, 상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향과 다른 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어로부터 이격되어 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 방출 가능하며, 상기 유성기어를 지지하는 내측판을 구비하는 케이싱을 포함하되, 상기 내측판에는 상기 유성기어를 지지하되 상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심으로 원주방향으로 선회가능하도록 상기 유성기어의 회전축을 가이드하는 가이드부가 구비된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 선기어, 유성기어 및 와인딩기어를 수용하는 케이싱; 및 하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트를 더 포함한다.

삭제

상기 가이드부는, 상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심의 원주 방향으로 선회 가능하도록 상기 내측판에서 절개되어 형성되는 절개부이고, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부에 배치될 수 있다.

상기 선기어가 일 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 일 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어에 접촉하도록 이루어지고, 상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 타 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어로부터 이격되도록 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 에너지 저장부는 탄성 재질로 이루어지고, 상기 에너지 저장부에 저장되는 에너지는 탄성 에너지이다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 와인딩기어의 회전축 및 상기 에너지 저장부 사이에는 상기 와인딩기어의 회전에 따라 감겨지거나 풀려지도록 이루어지는 와이어가 설치되고, 상기 와이어는, 상기 와인딩기어로부터의 구동력을 상기 에너지 저장부에 전달할 수 있다.

상기 선기어, 유성기어 및 와인딩기어를 수용하는 케이싱; 및 하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트; 및 상기 결합부에 설치되고, 상기 와이어에 의해 지지되며, 상기 와이어의 감겨짐에 의해 폴딩(folding)되도록 상하 방향으로 배치되는 링크부를 더 포함할 수 있다.

한편, 또 다른 과제를 해결하기 위해 본 발명의 도약 로봇은, 모터에 연결되어, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 선기어; 상기 선기어에 접촉하도록 배치되어 상기 선기어를 선회하도록 이루어지며, 상기 선기어의 회전축과 이격되는 회전축을 중심으로 회전하는 유성기어; 상기 유성기어에 선택적으로 접촉되고, 상기 유성기어의 회전에 의해 회전 가능하도록 이루어지는 와인딩기어; 상기 선기어, 유성기어 및 와인딩기어를 수용하는 케이싱; 하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트; 각각의 일 단부가 상기 결합부에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2링크; 상기 제1 및 제2링크 각각의 타 단부에 회전 가능하도록 설치되고, 일 단부가 서로 접촉되는 접촉부를 구비하는 제3 및 제4링크; 상기 와인딩기어에 연결되어, 상기 와인딩기어와 함께 회동하는 풀리; 및 상기 풀리 및 상기 접촉부에 감겨지도록 설치되어 상기 제1 내지 제4링크를 압축 또는 인장시키는 와이어; 상기 선기어가 일 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향으로 상기 선기어를 선회하며 상기 와인딩기어에 접촉되어 상기 제1 내지 제4링크를 압축시키도록 상기 와인딩기어를 회전시켜서 에너지를 저장시키도록 이루어지고, 상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향과 반대 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어로부터 이격되어 상기 에너지를 방출시키도록 이루어지며, 상기 케이싱은, 상기 유성기어를 지지하는 내측판을 구비하되, 상기 내측판에는 상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심의 원주 방향으로 선회 가능하도록 상기 유성기어의 회전축을 가이드하는 가이드부가 구비된다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 제1 내지 제4링크에 교차되는 방향으로 설치되어, 상기 제1 내지 제4링크의 동작에 의해 탄성 변형하는 탄성부재를 더 포함하고, 상기 에너지는 상기 탄성부재를 통해 저장 및 방출되는 탄성 에너지이다.

상기 탄성부재는 상기 제1 내지 제4링크의 인장 또는 압축되는 방향과 교차하는 방향으로 연장되어서, 상기 제1 내지 제4링크가 인장되는 경우, 상기 탄성부재는 압축되어 상기 탄성 에너지를 저장하도록 이루어지고, 상기 제1 내지 제4링크가 압축되는 경우, 상기 탄성부재는 인장되어 상기 탄성 에너지를 방출하도록 이루어질 수 있다.

상기 제1 및 제2링크의 단부에는 각각 제1 및 제2걸림부가 형성되며, 상기 제3 및 제4링크의 단부에는 각각 제3 및 제4걸림부가 형성되며, 상기 탄성부재는, 상기 제1 및 제2걸림부에 상기 와이어와 교차하는 방향으로 걸림되도록 설치되는 제1탄성부재; 및 상기 제3 및 제4걸림부에 상기 와이어와 교차하는 방향으로 걸림되도록 설치되며는 제2탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2탄성부재의 재질은 라텍스일 수 있다.

삭제

상기 선기어가 일 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 일 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어에 접촉하도록 이루어지고, 상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향인 타 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 타 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어로부터 이격되도록 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 제1 내지 제4링크가 인장력을 받는 상태에서 상기 와이어 및 상기 제1 내지 제4링크는 나란한 방향으로 배치된다.

본 발명의 능동형 클러치 기구 및 이를 구비한 도약 로봇은 서로 연결된 복수개의 기어와 한 개의 구동기로 도약 로봇의 높이 조절을 가능하게 하고, 원하는 타이밍에 로봇의 도약이 일어나게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 능동형 클러치 기구 및 이를 구비한 도약 로봇은 탄성 에너지를 저장하고 저장된 탄성 에너지를 원하는 시점에 방출할 수 있다.

도 1은 능동형 클러치 기구를 포함하는 도약 로봇의 사시도.
도 2는 도 1에서 능동형 클러치 기구 부분을 확대하여 도시한 사시도.
도 3은 도 2를 정면에서 바라본 정면도.
도 4는 선기어, 유성기어 및 와인딩기어의 동작원리를 도시한 개념도.
도 5는 유성기어가 와인딩기어에 접촉되어 에너지를 저장시키는 과정을 도시하는 개념도.
도 6는 유성기어가 와인딩기어로부터 이격되어 에너지를 방출시키는 과정을 도시하는 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 또는 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 능동형 클러치 기구를 포함하는 도약 로봇의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 능동형 클러치 기구 부분을 확대하여 도시한 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2를 정면에서 바라본 정면도.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 능동형 클러치 기구(100) 및 이를 구비한 도약 로봇(1000)의 구조에 대하여 서술한다.

본 발명의 능동형 클러치 기구(100)는 선기어(10), 유성기어(20) 및 와인딩기어(30)를 포함한다.

선기어(10)는 회전축(13)을 구비한다. 선기어(10)는 모터(60)의 구동력을 전달받도록, 선기어의 회전축(13)은 모터(60)에 연결된다. 전원이 공급되면, 모터(60)는 회전하게 되는데, 모터(60)는 회전축(13)을 통해 선기어(10)로 동력을 전달하게 된다. 선기어(10)는 회전축(13)을 중심으로 회전하여 유성기어(20)에 동력을 전달하도록 이루어진다.

선기어(10)는 외주에 돌기 또는 기어 이가 일정한 간격으로 돌출되어 형성될 수 있다. 후술하는 선기어(10), 유성기어(20) 및 와인딩기어(30) 간의 접촉은 기어들의 외주에 형성되는 돌기 또는 기어 이 간에 접촉되어 회전됨에 따라 서로 동력이 전달되게 된다.

유성기어(20)는 선기어(10)에 접촉하도록 배치된다. 일예로, 유성기어(20)는 선기어(10)에 항상 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한, 유성기어(20)는 선기어(10)를 선회하도록 이루어지는데, 소정거리 만큼 선회하도록 이루어진다. 일예로, 유성기어(20)는 선기어의 회전축(13)을 중심으로 원주방향으로 소정 거리 만큼 선회하도록 이루어질 수 있다.

유성기어의 회전축(23)은 후술하는 내측판(43)에 형성되는 가이드부에 배치될 수 있다. 일예로, 유성기어의 회전축(23)은 내측판(43)의 절개부(43a)에 삽입될 수 있다. 이로 인해, 유성기어(20)의 외주에 형성되는 돌기 또는 기어의 이는 선기어(10)에 접촉되어 소정거리 만큼 선회 가능하게 된다. 유성기어의 회전축(23)은 선기어의 회전축(13)과 이격되도록 이루어진다.

유성기어(20)는 외주에 돌기 또는 기어 이가 일정한 간격으로 돌출되어 형성될 수 있다.

선기어(10)가 일 방향으로 회전될 때, 유성기어(20)는 상기 일 방향으로 선기어(10)를 선회하여 와인딩기어(30)에 접촉되어 와인딩기어(30)에 에너지를 전달하고, 선기어(10)가 일 방향과 다른 방향으로 회전될 때, 유성기어(20)는 상기 일 방향과 다른 방향으로 선기어(10)를 선회하여 와인딩기어(30)로부터 이격되므로 에너지 저장부에 저장된 에너지를 방출시키도록 한다.

에너지 저장부는 후술하는 와인딩기어(30)에 연결되는 풀리(35)에 설치되는 와이어(300), 이에 연결되는 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240) 또는 탄성부재(251, 252)일 수 있다.

또한, 상기 에너지는 후술하는 제1 및 제2탄성부재(251, 252)에 탄성에너지의 형태로 저장 또는 방출될 수 있다.

와인딩기어(30)는 유성기어(20)에 선택적으로 접촉되고, 유성기어(20)에 접촉되는 상태에서, 유성기어(20)의 회전에 의해 회전 가능하도록 배치된다. 와인딩기어의 회전축(33)은 후술하는 케이싱(40)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 와인딩기어의 회전축(33)의 외주에는 와이어(300)가 감겨질 수 있다. 이로 인해, 와인딩기어(30)가 회전됨에 따라 와이어(300)가 감겨지거나 풀려질 수 있다. 와인딩기어의 회전축(33)에는 별도의 풀리(35)가 더 설치되고 풀리(35)에 와이어(300)가 감겨져서, 와이어(300)를 감거나 풀리게 할 수 있다. 물론, 와인딩기어의 회전축(33) 및 풀리(35)는 하나의 부재로 형성될 수도 있다.

능동형 클러치 기구(100)는 케이싱(40), 지지 플레이트(50) 및 링크부(210, 220, 230, 240)를 더 포함할 수 있다.

케이싱(40)은 선기어(10), 유성기어(20) 및 와인딩기어(30)를 수용할 수 있다. 도 2를 참조하면, 케이싱(40)은 복수의 기어들(10, 20, 30)을 수용하도록 육면체의 형상으로 이루어지는 일예가 도시된다. 하지만, 케이싱(40)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 기어들(10, 20, 30)을 수용할 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

케이싱(40)에는 유성기어(20)를 지지하는 내측판(43)이 구비될 수 있다. 내측판(43)에는 유성기어(20)를 선기어의 회전축(13) 중심의 원주 방향으로 소정 거리만큼 선회 가능하도록 유성기어의 회전축(23)을 가이드하는 가이드부가 구비될 수 있다. 일예로, 가이드부는 유성기어의 회전축(23)을 수용하도록 내측판(43)에 절개되어 형성되는 절개부(43a)일 수 있다.

절개부(43a)는 선기어(10)의 외주에서 유성기어(20)를 소정 거리만큼 이동시키도록 선기어의 회전축의 원주 방향으로 소정 거리 만큼 절개되어 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 절개부(43a)가 원호 방향으로 사각형의 형상으로 형성되는 일례가 도시된다. 내측판(43)은 케이싱(40)의 외벽과 나란하게 형성될 수 있다.

이로 인해, 유성기어의 회전축(23)은 절개부(43a)의 일 측과 다른 일측 사이에서 왕복 이동 가능하도록 이루어지고, 이에 따라 유성기어(20)는 선기어(10)에 접촉된 상태로 선회 운동하여 와인딩기어(30)에 선택적으로 접촉하게 된다.

또한, 케이싱(40)에는 선기어가이드부(45)가 형성될 수 있다. 선기어가이드부(45)는 선기어(10) 외주의 일부에 이격되도록 이루어진다. 선기어가이드부(45)에 의해 선기어(10)는 일부가 케이스 내부에 배치되고, 케이스 외부에서 선기어의 회전축(13)이 모터(60)에 연결될 수 있다. 한편, 케이싱(40)의 외벽에는 와인딩기어의 회전축(33) 또는 풀리(35)가 회전 가능하게 삽입될 수 있다.

지지 플레이트(50)는 케이싱(40)의 일 단부에 설치될 수 있다. 도 1에는 지지 플레이트(50)가 케이싱(40)의 하단부에 설치되는 일례가 도시된다. 지지 플레이트(50)는 결합부(53)를 구비하는데, 결합부(53)는 하 방향으로 형성되어서 후술하는 제1 및 2링크(210, 220)의 각각의 일 단부를 회전 가능하게 결합시킨다.

지지 플레이트(50)는 케이싱(40)을 지지하도록 이루어진다. 지지 플레이트(50)에는 능동형 클러치 기구(100)에 동력을 제공하는 모터(60)가 설치될 수 있는데, 도 1에는 지지 플레이트(50)의 상면 일 측에 모터(60)가 설치되는 일 예가 도시된다.

링크부(210, 220, 230, 240)는 상기 결합부에 설치되고, 상기 와이어(300)에 의해 지지되며, 상기 와이어의 감겨짐에 의해 폴딩(folding)되도록 상하 방향으로 배치될 수 있는데, 링크부(210, 220, 230, 240)에 관해서는 후술하는 도약 로봇(1000)의 설명 부분에서 보다 상세히 서술하기로 한다.

한편, 본 발명의 도약 로봇(1000)은 전술한 능동형 클러치 기구(100)를 포함한다. 도약 로봇(1000)은 능동형 클러치 기구(100), 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240), 풀리(35) 및 와이어(300)를 포함한다.

능동형 클러치 기구(100)에 관해서는 전술하였기에, 이하에서는 도약 로봇(1000)에서 능동형 클러치 기구(100)에 결합되는 구성에 대하여 서술하기로 한다.

제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)는 링크부(200)를 형성할 수 있다. 제1 및 2링크(210, 220) 각각의 일 단은 지지 플레이트(50)의 결합부(53)에 회전 가능하게 설치된다. 제1 및 2링크(210, 220) 각각의 다른 일 단은 제3 및 제4링크(230, 240) 각각의 일 단부에 서로 회전 가능하게 연결된다. 이를 위해, 제1 및 2링크(210, 220) 각각과 제3 및 제4링크(230, 240) 각각이 연결되는 부분에는 하중을 견디도록 롤러가 설치될 수 있다. 일예로, 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)의 단부에는 각각 제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)가 설치될 수 있으며, 또한, 제1 및 제4연결부(212, 242)에는 롤러가 설치될 수 있다. 이로 인해, 압축 또는 인장되는 상태에서 제1 및 제3링크(210, 230) 사이 그리고 제2 및 제4링크(220, 240) 사이에서 파손이 일어나지 않으며, 탄성 에너지의 저장 및 방출을 가능하게 하고, 도약 로봇(1000)의 높이가 조절되게 된다.

제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)에는 복수의 걸림부(213, 222, 233, 243)가 형성될 수 있다. 복수의 걸림부(213, 222, 233, 243)는 제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)에서 일 면에서 다른 일면으로 관통되도록 형성될 수 있다. 도 1에는 제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)에서 걸림부(213, 222, 233, 243)가 복수의 직사각형 형상으로 형성되는 일례가 도시된다. 이로 인해 걸림부(213, 222, 233, 243)는 복수의 연결부에서 각각 복수로 관통 형성됨에 따라 탄성부재(250)가 걸림부(213, 222, 233, 243)에 걸림되어 설치될 수 있게 된다.

제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)에 형성되는 복수의 걸림부(213, 222, 233, 243)는 각각 제1 내지 제4걸림부(213, 222, 233, 243)로 명명할 수 있다.

도 1의 우측 상단의 제1링크(210)의 단부에 구비되는 제1연결부(212)에는 제1걸림부(213)가 형성되는데, 제1걸림부(213)는 일례로, 두 개로 이루어질 수 있다.

또한, 좌측 상단의 제2링크(220)의 단부에 구비되는 제2연결부(222)에는 제2걸림부(223)가 형성되는데, 제2걸림부(223)는 일례로, 세 개로 이루어질 수 있다.

도 1의 우측 하단의 제3링크(230)의 단부에 구비되는 제3연결부(232)에는 제3걸림부(233)가 형성되는데, 제3걸림부(233)는 일례로, 세 개로 이루어질 수 있다.

또한, 좌측 하단의 제2링크(220)의 단부에 구비되는 제4연결부(242)에는 제4걸림부(243)가 형성되는데, 제2걸림부(223)는 일례로, 두 개로 이루어질 수 있다.

한편, 탄성부재들(251, 252)은 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240) 사이에 설치되어, 탄성에너지를 저장하였다가 원하는 시점에 방출 가능하도록 이루어진다. 도 1을 참조하면, 제1 및 2링크(210, 220) 사이와 제3 및 제4링크(230, 240) 사이에 각각 탄성부재(251, 252)가 설치되는 일예가 도시된다.

탄성부재(250)는 제1 및 제2탄성부재(251, 252)를 포함할 수 있다.

제1탄성부재(251)는 제1 및 2링크(210, 220) 사이에 설치되는데, 제2연결부(222)의 가장 위쪽의 제2걸림부(223)에서부터 제1연결부(212)의 가장 아래쪽의 제1걸림부(213)까지 교차적으로 걸림되도록 설치된다.

마찬가지로, 제3 및 제4링크(230, 240) 사이에 설치되는 제2탄성부재(252)는 제4연결부(242)의 가장 위쪽의 제4걸림부(243)에서부터 제3연결부(232)의 가장 아래쪽의 제3걸림부(233)까지 교차적으로 걸림되도록 설치된다.

제1 및 제2탄성부재(251, 252)의 각각의 단부에는 제1 내지 제4연결부(212, 222, 232, 242)로부터 탄성부재(251, 252)의 이탈을 방지하도록 설치되는 고정부재(255)가 결합될 수 있다.

한편, 탄성부재(251, 252)의 재질은 일례로, 라텍스(latex)일 수 있다.

와이어(300)는 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)를 압축 또는 인장시키도록 설치된다. 와이어(300)는 도 1을 참조하면, 상하 방향으로 배치되어 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)를 압축 또는 인장시키도록 이루어진다.

제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)가 압축된 상태에서, 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)는 상대적으로 지면과 나란하게 배치될 수 있고, 탄성부재(251, 252)는 인장되게 되어 탄성에너지가 저장된다.

반대로, 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)가 인장된 상태에서, 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240)는 상대적으로 지면과 교차되는 방향으로 배치될 수 있고, 탄성부재(251, 252)는 압축되게 되어 저장된 탄성에너지가 방출되게 된다.

와이어(300)의 일측은 풀리(35)에 감겨지도록 이루어지고, 와이어(300)의 다른 일측은 제3 및 제4링크(230, 240) 사이의 접촉부(247)에 감겨진다.

접촉부(247)는 제3 및 제4링크(230, 240) 사이에 구비된다. 접촉부(247)는 제3 및 제4링크(230, 240) 사이에서 와이어(300)가 고정되도록 이루질 수 있으며, 또는 별도의 부재가 제3 및 제4링크(230, 240) 사이에 결합됨으로써 형성될 수 있다. 도 1에는 제3 및 제4링크(230, 240) 사이의 접촉부(247)에 와이어(300)가 감겨지는 일예가 도시된다.

한편, 케이싱(40) 내부에는 와이어(300)가 감겨지는 상태에서 와이어(300)의 일부를 수용하는 와이어(300) 수용부(미도시)를 구비할 수 있다.

도 4는 선기어(10), 유성기어(20) 및 와인딩기어(30)의 동작원리를 도시한 개념도인데, 도 4 내에서 A도는 유성기어(20)가 와인딩기어(30)에 접촉되는 상태, 도 4 내에서 B도는 유성기어(20)가 와인딩기어(30)로부터 이격되는 상태를 각각 나타낸다. 도 5는 유성기어(20)가 와인딩기어(30)에 접촉되어 에너지를 저장시키는 과정을 도시하는 개념도이고, 도 6은 유성기어(20)가 와인딩기어(30)로부터 이격되어 에너지를 방출시키는 과정을 도시하는 개념도이다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 탄성에너지가 저장 또는 방출되는 과정에 대하여 서술하기로 한다.

모터(60)에 전원이 공급되면, 모터(60)에 결합된 선기어(10)는 회전축(13)을 중심으로 일 방향으로 회전되게 된다. 선기어(10)에 접촉되어 일 방향으로 선회 운동하는 유성기어(20)는 와인딩기어(30)에 접촉되도록 이동하고 와인딩기어(30)를 상기 일 방향으로 회전시킨다. 와인딩기어(30)의 회전에 의해 풀리(35)도 와인딩기어(30)와 함께 일 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 와이어(300)가 감겨지고, 제3 및 제4링크(230, 240)의 접촉부(247)는 상측으로 이동하게 된다. 이때, 제1 및 제2탄성부재(251, 252)는 제1 내지 제4링크(210, 220, 230, 240) 사이에서 인장되게 되고, 제1 및 제2탄성부재(251, 252)에는 탄성 에너지가 저장된다.

제1 및 제2탄성부재(251, 252)에 저장된 탄성에너지를 방출시키기 위해, 모터(60)는 선기어의 회전축(13)을 상기 일 방향과 반대 방향인 타 방향으로 회전시킨다. 선기어(10)에 접촉되는 유성기어(20)는 타 방향으로 선회하여 와인딩기어(30)로부터 이격된다.

이로 인해, 탄성에너지가 저장된 상태의 감겨진 와이어(300)가 풀리(35)게 되어 제1 및 제2탄성부재(251, 252)에 저장된 탄성에너지가 방출되게 된다. 일예로, 제1 및 제2탄성부재(251, 252)에 저장된 탄성에너지는 일시에 방출될 수 있다. 이때, 제3 및 제4링크(230, 240)는 제1 및 2링크(210, 220)로부터 멀어지게 되고, 제3 및 제4링크(230, 240)의 접촉부(247)는 지지 플레이트(50)의 결합부(53)로부터 멀어지게 된다.

본 발명의 능동형 클러치 기구(100) 및 이를 구비한 도약 로봇(1000)은 서로 연결된 복수개의 기어(10, 20, 30)와 한 개의 구동기로 도약 로봇(1000)의 높이 조절을 가능하게 하고, 원하는 타이밍에 로봇의 도약이 일어나게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 능동형 클러치 기구(100) 및 이를 구비한 도약 로봇(1000)은 탄성 에너지를 저장하고 저장된 탄성 에너지를 원하는 시점에 방출할 수 있다.

이상에서 설명한 능동형 클러치 기구(100) 및 이를 구비한 도약 로봇(1000)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100 : 능동형 클러치 기구 10 : 선기어
13 : 선기어의 회전축 20 : 유성기어
23 : 유성기어의 회전축 30 : 와인딩기어
33 : 와인딩기어의 회전축 35 : 풀리
40 : 케이싱 43 : 내측판
43a : 절개부 45 : 선기어가이드부
50 : 지지 플레이트 53 : 결합부
60 : 모터 1000 : 도약 로봇
200 : 링크부 210 : 제1링크
212 : 제1연결부 213 : 제1걸림부
220 : 제2링크 222 : 제2연결부
223 : 제2걸림부 230 : 제3링크
232 : 제3연결부 233 : 제3걸림부
240 : 제4링크 242 : 제4연결부
243 : 제4걸림부 247 : 접촉부
250 : 탄성부재 251 : 제1탄성부재
252 : 제2탄성부재 255 : 고정부재
300 : 와이어

Claims

모터에 연결되어, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 선기어;
상기 선기어에 접촉하도록 배치되어 상기 선기어를 선회하도록 이루어지며, 상기 선기어의 회전축과 이격되는 회전축을 중심으로 회전하는 유성기어; 및
상기 유성기어에 선택적으로 접촉되고, 상기 유성기어의 회전에 의해 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 와인딩기어를 포함하고,
상기 선기어가 일 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어에 접촉하여 상기 와인딩기어를 회전시켜서 상기 와인딩기어에 연결된 에너지 저장부에 에너지를 저장시키도록 와이어를 감도록 하고,
상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향과 다른 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어로부터 이격되어 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지를 방출 가능하며,
상기 유성기어를 지지하는 내측판을 구비하는 케이싱을 포함하되, 상기 내측판에는 상기 유성기어를 지지하되 상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심으로 원주방향으로 선회가능하도록 상기 유성기어의 회전축을 가이드하는 가이드부가 구비되는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구.
제1항에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 선기어, 상기 유성기어 및 상기 와인딩기어를 수용하며, 하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트를 더 포함하는 능동형 클러치 기구.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심의 원주 방향으로 선회 가능하도록 상기 내측판에서 절개되어 형성되는 절개부이고,
상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부에 배치되는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구.
제4항에 있어서,
상기 선기어가 일 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 일 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어에 접촉하도록 이루어지고,
상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 타 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어로부터 이격되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구.
제1항에 있어서,
상기 에너지 저장부는 탄성 재질로 이루어지고,
상기 에너지 저장부에 저장되는 에너지는 탄성 에너지인 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구.
제1항에 있어서,
상기 와인딩기어의 회전축 및 상기 에너지 저장부 사이에는 상기 와인딩기어의 회전에 따라 감겨지거나 풀려지도록 이루어지는 와이어가 설치되고,
상기 와이어는, 상기 와인딩기어로부터의 구동력을 상기 에너지 저장부에 전달하는 것을 특징으로 하는 능동형 클러치 기구.
제7항에 있어서,
상기 선기어, 유성기어 및 와인딩기어를 수용하는 케이싱; 및
하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트; 및
상기 결합부에 설치되고, 상기 와이어에 의해 지지되며, 상기 와이어의 감겨짐에 의해 폴딩(folding)되도록 상하 방향으로 배치되는 링크부를 더 포함하는 능동형 클러치 기구.
모터에 연결되어, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어지는 선기어;
상기 선기어에 접촉하도록 배치되어 상기 선기어를 선회하도록 이루어지며, 상기 선기어의 회전축과 이격되는 회전축을 중심으로 회전하는 유성기어;
상기 유성기어에 선택적으로 접촉되고, 상기 유성기어의 회전에 의해 회전 가능하도록 이루어지는 와인딩기어;
상기 선기어, 유성기어 및 와인딩기어를 수용하는 케이싱;
하방향으로 연장되는 결합부를 구비하고, 상기 케이싱의 일 단부에 설치되는 지지 플레이트;
각각의 일 단부가 상기 결합부에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2링크;
상기 제1 및 제2링크 각각의 타 단부에 회전 가능하도록 설치되고, 일 단부가 서로 접촉되는 접촉부를 구비하는 제3 및 제4링크;
상기 와인딩기어에 연결되어, 상기 와인딩기어와 함께 회동하는 풀리; 및
상기 풀리 및 상기 접촉부에 감겨지도록 설치되어 상기 제1 내지 제4링크를 압축 또는 인장시키는 와이어;
상기 선기어가 일 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향으로 상기 선기어를 선회하며 상기 와인딩기어에 접촉되어 상기 제1 내지 제4링크를 압축시키도록 상기 와인딩기어를 회전시켜서 에너지를 저장시키도록 이루어지고,
상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향으로 회전될 때, 상기 유성기어는 상기 일 방향과 반대 방향으로 상기 선기어를 선회하여 상기 와인딩기어로부터 이격되어 상기 에너지를 방출시키도록 이루어지며,
상기 케이싱은, 상기 유성기어를 지지하는 내측판을 구비하되,
상기 내측판에는 상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심의 원주 방향으로 선회 가능하도록 상기 유성기어의 회전축을 가이드하는 가이드부가 구비되는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제9항에 있어서,
상기 제1 내지 제4링크에 교차되는 방향으로 설치되어, 상기 제1 내지 제4링크의 동작에 의해 탄성 변형하는 탄성부재를 더 포함하고, 상기 에너지는 상기 탄성부재를 통해 저장 및 방출되는 탄성 에너지인 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제10항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 제1 내지 제4링크의 인장 또는 압축되는 방향과 교차하는 방향으로 연장되어서,
상기 제1 내지 제4링크가 인장되는 경우, 상기 탄성부재는 압축되어 상기 탄성 에너지를 저장하도록 이루어지고,
상기 제1 내지 제4링크가 압축되는 경우, 상기 탄성부재는 인장되어 상기 탄성 에너지를 방출하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2링크의 단부에는 각각 제1 및 제2걸림부가 형성되며,
상기 제3 및 제4링크의 단부에는 각각 제3 및 제4걸림부가 형성되며,
상기 탄성부재는,
상기 제1 및 제2걸림부에 상기 와이어와 교차하는 방향으로 걸림되도록 설치되는 제1탄성부재; 및
상기 제3 및 제4걸림부에 상기 와이어와 교차하는 방향으로 걸림되도록 설치되며는 제2탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2탄성부재의 재질은 라텍스인 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
삭제
제9항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 유성기어를 상기 선기어 회전축 중심의 원주 방향으로 선회 가능하도록 상기 내측판에서 절개되어 형성되는 절개부이고,
상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부에 배치되는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제15항에 있어서,
상기 선기어가 일 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 일 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어에 접촉하도록 이루어지고,
상기 선기어가 상기 일 방향과 반대 방향인 타 방향으로 회전하면, 상기 유성기어의 회전축은 상기 절개부의 타 측으로 이동하여, 상기 와인딩기어로부터 이격되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.
제9항에 있어서,
상기 제1 내지 제4링크가 인장력을 받는 상태에서 상기 와이어 및 상기 제1 내지 제4링크는 나란한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 도약 로봇.