KR102196484B1 - Joint actuating control module for robot - Google Patents

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KR102196484B1
KR102196484B1 KR1020190089658A KR20190089658A KR102196484B1 KR 102196484 B1 KR102196484 B1 KR 102196484B1 KR 1020190089658 A KR1020190089658 A KR 1020190089658A KR 20190089658 A KR20190089658 A KR 20190089658A KR 102196484 B1 KR102196484 B1 KR 102196484B1
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양우성
천세영
노재호
이재용
이랑진
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(주)이지원인터넷서비스
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a joint driving control module of a robot which can increase driving torque. According to the present invention, the joint driving control module of a robot comprises: a first motor, a second motor, a third motor, and a fourth motor sequentially stacked in a height direction; a first link, a second link, a third link, and a fourth link of which one end is connected to a rotor of the respective motor; a front connection unit to which the other end of the second link and the third link is connected and a front rod of which one end is connected to the front connection unit; a rear connection unit to which the other end of the first link and the fourth link is connected and a rear rod of which one end is connected to the rear connection unit and of which the other end is connected to the front rod; and a control unit to independently drive the first to fourth motors to move the front rod and the rear rod to generate a pitch motion or a yaw motion or a roll motion of a robot joint.

Description

로봇의 관절 구동제어모듈 {JOINT ACTUATING CONTROL MODULE FOR ROBOT}Robot joint drive control module {JOINT ACTUATING CONTROL MODULE FOR ROBOT}

본 발명은 관절의 피치, 요, 롤모션을 생성하면서 동시에 모션의 회전중심이 관절의 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션의 구현이 가능하고, 복수의 모터를 중첩함으로써 구동토크를 증대시킬 수 있도록 하는 로봇의 관절 구동제어모듈에 관한 것이다.The present invention creates a joint pitch, yaw, and roll motion, while at the same time ensuring that the rotation center of the motion is located at the center of the joint, thereby realizing natural motion, and increasing the driving torque by overlapping a plurality of motors. It relates to a joint drive control module of.

휴머노이드 등의 로봇은 관절을 가지고, 관절에 모터를 구비하며, 모터의 구동을 통해 관절의 피치, 요, 롤모션을 생성한다.Robots such as humanoids have joints, have motors in the joints, and generate pitch, yaw, and roll motions of joints by driving the motors.

그러나 실제 인체의 관절의 경우 관절의 회전중심이 관절의 내부에 있으나, 휴머노이드 등의 경우 복합 모션의 생성을 위해 복수의 모터가 개입되고, 복수의 모터의 회전중심을 관절의 중심으로 일치시키는 과정이 쉽지 않다. 또한, 관절의 중심을 일치시킨다 하더라도 레이아웃이 거대하여 적용이 어려운 문제가 있다.However, in the case of an actual human joint, the rotation center of the joint is inside the joint, but in the case of a humanoid, a plurality of motors are intervened to create a complex motion, and the process of matching the rotation centers of the plurality of motors to the center of the joint Uneasy. In addition, even if the center of the joint is aligned, there is a problem that the layout is huge and it is difficult to apply.

한편, 일반적으로 로봇의 관절을 구현할 경우 피치, 요, 롤모션 각각을 위해 1개의 모터만을 사용하고 있는바, 모터의 용량의 문제로 인하여 구현하고자 하는 토크가 부족한 문제가 있고, 이로 인하여 중량의 증가가 어려워 로봇의 구현이 쉽지 않은 문제가 있었다.On the other hand, in general, when implementing a joint of a robot, only one motor is used for each of the pitch, yaw, and roll motion.There is a problem that the torque to be implemented is insufficient due to the problem of the motor capacity, thereby increasing the weight. There was a problem that it was difficult to implement the robot.

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.The matters described as the background art are only for enhancing an understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.

JP 2018-126854 AJP 2018-126854 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 관절의 피치, 요, 롤모션을 생성하면서 동시에 모션의 회전중심이 관절의 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션의 구현이 가능하고, 복수의 모터를 중첩함으로써 구동토크를 증대시킬 수 있도록 하는 로봇의 관절 구동제어모듈을 제공하고자 함이다.The present invention has been proposed to solve this problem, and it is possible to implement a natural motion by generating a joint pitch, yaw, and roll motion while simultaneously placing the rotation center of the motion at the center of the joint, and overlapping a plurality of motors. By doing so, it is intended to provide a joint drive control module of a robot that can increase the drive torque.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈은, 높이 방향으로 순차적으로 적층된 제1모터, 제2모터, 제3모터 및 제4모터; 각각의 모터의 로터에 일단이 연결된 제1링크, 제2링크, 제3링크 및 제4링크; 제2링크와 제3링크의 타단이 연결되어 구성된 전방연결부 및 전방연결부에 일단이 연결된 전방로드; 제1링크와 제4링크의 타단이 연결되어 구성된 후방연결부 및 후방연결부에 일단이 연결되며 전방로드에 타단이 연결된 후방로드; 및 제1모터 내지 제4모터를 독립적으로 구동함으로써 전방로드와 후방로드를 이동시켜 로봇 관절의 피치(pitch)모션 또는 요(yaw)모션 또는 롤(roll)모션을 생성하는 제어부;를 포함한다.The joint drive control module of the robot according to the present invention for achieving the above object includes: a first motor, a second motor, a third motor, and a fourth motor sequentially stacked in a height direction; A first link, a second link, a third link, and a fourth link having one end connected to the rotor of each motor; A front connecting portion configured by connecting the other ends of the second link and the third link and a front rod having one end connected to the front connecting portion; A rear rod having one end connected to the rear connection unit and the rear connection unit configured by connecting the other ends of the first link and the fourth link and the other end connected to the front rod; And a control unit that independently drives the first to fourth motors to move the front rod and the rear rod to generate a pitch motion, yaw motion, or roll motion of the robot joint.

제1모터, 제2모터, 제3모터 및 제4모터는 순차적으로 적층되어 제2모터와 제3모터가 제1모터 및 제4모터의 사이에 배치될 수 있다.The first motor, the second motor, the third motor, and the fourth motor may be sequentially stacked so that the second motor and the third motor may be disposed between the first motor and the fourth motor.

제2링크와 제3링크는 일단이 각각 제2모터와 제3모터에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이룰 수 있다.The second link and the third link may form a "V" shape by gathering and interconnecting the other ends with one end connected to the second motor and the third motor, respectively.

제1링크와 제4링크는 일단이 각각 제1모터와 제4모터에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이룰 수 있다.The first link and the fourth link may form a “V” shape by gathering and connecting the other ends with one end connected to the first motor and the fourth motor, respectively.

제어부는 제1모터와 제2모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제3모터와 제4모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 롤모션을 생성할 수 있다.The controller may generate a roll motion of the robot joint by rotating the rotors of the first motor and the second motor in one direction and rotating the rotors of the third and fourth motors in the other direction.

제어부는 제1모터와 제3모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제4모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 요모션을 생성할 수 있다.The controller may generate a yaw motion of the robot joint by rotating the rotors of the first motor and the third motor in one direction and rotating the rotors of the second and fourth motors in the other direction.

제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제3모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성할 수 있다.The controller may generate a pitch motion of the robot joint by rotating the rotors of the first motor and the fourth motor in one direction and rotating the rotors of the second and third motors in the other direction.

전방로드는 회전축으로 연결된 전방상부로드와 전방하부로드로 구성되고, 전방연결부는 전방상부로드의 일단에 연결되며, 후방로드의 타단은 전방하부로드에 연결될 수 있다.The front rod is composed of a front upper rod and a front lower rod connected by a rotating shaft, and the front connection portion is connected to one end of the front upper rod, and the other end of the rear rod may be connected to the front lower rod.

제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제3모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성할 수 있다.The controller may generate a pitch motion of the robot joint by rotating the rotors of the first motor and the fourth motor in one direction and rotating the rotors of the second and third motors in the other direction.

제어부는 제2모터와 제3모터의 로터를 구동함으로써 전방상부로드의 피치모션을 생성할 수 있다.The control unit may generate a pitch motion of the front upper rod by driving the rotors of the second and third motors.

제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 구동함으로써 후방로드 및 전방하부로드의 피치모션을 생성할 수 있다.The controller may generate pitch motion of the rear rod and the front lower rod by driving the rotors of the first and fourth motors.

본 발명의 로봇의 관절 구동제어모듈에 따르면, 관절의 피치, 요, 롤모션을 생성하면서 동시에 모션의 회전중심이 관절의 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션의 구현이 가능하고, 복수의 모터를 중첩함으로써 구동토크를 증대시킬 수 있다.According to the joint drive control module of the robot of the present invention, it is possible to realize a natural motion by generating the pitch, yaw, and roll motion of the joint while simultaneously placing the rotation center of the motion at the center of the joint, and by overlapping a plurality of motors. Drive torque can be increased.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 모터와 제어부를 나타낸 도면.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 피치모션을 설명하는 도면.
도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 롤모션을 설명하는 도면.
도 9 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 요모션을 설명하는 도면.1 to 2 are views showing a motor and a control unit of a joint drive control module of a robot according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are views for explaining the pitch motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention.
7 to 8 are views for explaining the roll motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention.
9 to 10 are views for explaining the yaw motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 모터와 제어부를 나타낸 도면이고, 도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 피치모션을 설명하는 도면이며, 도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 롤모션을 설명하는 도면이고, 도 9 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 요모션을 설명하는 도면이다.1 to 2 are views showing a motor and a control unit of a joint drive control module of a robot according to an embodiment of the present invention, and Figs. 3 to 6 are a pitch motion of the joint drive control module of a robot according to an embodiment of the present invention. 7 to 8 are views for explaining the roll motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention, and Figures 9 to 10 are the joint of the robot according to an embodiment of the present invention It is a figure explaining the yaw motion of a drive control module.

본 발명에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈은, 높이 방향으로 적층된 제1모터(100), 제2모터(200), 제3모터(300) 및 제4모터(400); 각각의 모터의 로터(120,220,320,420)에 일단이 연결된 제1링크(160), 제2링크(260), 제3링크(360) 및 제4링크(460); 제2링크(260)와 제3링크(360)의 타단이 연결되어 구성된 전방연결부(520) 및 전방연결부(520)에 일단이 연결된 전방로드(522,524); 제1링크(160)와 제4링크(460)의 타단이 연결되어 구성된 후방연결부(620) 및 후방연결부(620)에 일단이 연결되며, 전방로드(522,524)에 타단이 연결된 후방로드(622); 및 제1모터(100) 내지 제4모터(400)를 독립적으로 구동함으로써 전방로드(522,524)와 후방로드(622)를 이동시켜 로봇 관절의 피치(pitch)모션 또는 요(yaw)모션 또는 롤(roll)모션을 생성하는 제어부;를 포함한다.The joint drive control module of the robot according to the present invention includes: a first motor 100, a second motor 200, a third motor 300 and a fourth motor 400 stacked in a height direction; A first link 160, a second link 260, a third link 360, and a fourth link 460 having one end connected to the rotors 120, 220, 320, and 420 of each motor; A front connecting portion 520 configured by connecting the other ends of the second link 260 and the third link 360 and front rods 522 and 524 having one end connected to the front connecting portion 520; One end is connected to the rear connection unit 620 and the rear connection unit 620 configured by connecting the other ends of the first link 160 and the fourth link 460, and the other end is connected to the front rods 522 and 524, the rear rod 622 ; And by independently driving the first motor 100 to the fourth motor 400, the front rods 522 and 524 and the rear rod 622 are moved to move the robot joint's pitch motion or yaw motion or roll ( roll) a control unit that generates motion.

도 1과 같이, 제1모터(100), 제2모터(200), 제3모터(300) 및 제4모터(400)는 순차적으로 적층되어 제2모터(200)와 제3모터(300)가 제1모터(100) 및 제4모터(400)의 사이에 배치될 수 있다. 1, the first motor 100, the second motor 200, the third motor 300, and the fourth motor 400 are sequentially stacked so that the second motor 200 and the third motor 300 May be disposed between the first motor 100 and the fourth motor 400.

그리고 제2링크(260)와 제3링크(360)는 제2모터(200)와 제3모터(300)로부터 이격되도록 배치되며 제2모터(200)와 제3모터(300)를 감싸는 형상으로 절곡되어 구형 관절을 형성할 수 있다. 또한 제2링크(260)와 제3링크(360)는 일단이 각각 제2모터(200)와 제3모터(300)에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이룰 수 있다.In addition, the second link 260 and the third link 360 are arranged to be spaced apart from the second motor 200 and the third motor 300 and have a shape surrounding the second motor 200 and the third motor 300. It can be bent to form a spherical joint. In addition, the second link 260 and the third link 360 may form a "V" shape by gathering and interconnecting the other ends with one end connected to the second motor 200 and the third motor 300, respectively. .

한편, 제1링크(160)와 제4링크(460)는 제1모터(100)와 제4모터(400)로부터 이격되도록 배치되며 제1모터(100)와 제4모터(400)를 감싸는 형상으로 절곡되어 구형 관절을 형성할 수 있다. 그리고 제1링크(160)와 제4링크(460)는 일단이 각각 제1모터(100)와 제4모터(400)에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이룰 수 있다.Meanwhile, the first link 160 and the fourth link 460 are arranged to be spaced apart from the first motor 100 and the fourth motor 400 and surround the first motor 100 and the fourth motor 400 It can be bent to form a spherical joint. In addition, the first link 160 and the fourth link 460 may form a “V” shape by gathering and interconnecting the other ends with one end connected to the first motor 100 and the fourth motor 400, respectively. .

그리고 제1모터(100) 내지 제4모터(400)는 회전축이 동일한 직선(L) 상에 위치될 수 있다. 또한, 제1모터(100), 제2모터(200), 제3모터(300) 및 제4모터(400)는 순차적으로 적층되어 제2모터(200)와 제3모터(300)가 제1모터(100) 및 제4모터(400)의 사이에 배치되고, 제2모터(200)와 제3모터(300)의 회전중심을 연결하는 직선(L)의 중앙 지점이 관절중심(LC)을 구성할 수 있다. 그리고 제1링크(160) 내지 제4링크(460)의 일단은 각각 제1베어링(140) 내지 제4베어링(440)을 통해 제1모터(100) 내지 제4모터(400)의 로터(120,220,320,420)에 연결되고, 제1베어링(140) 내지 제4베어링(440)의 회전중심은 모두 관절중심(LC)을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 제2링크(260)와 제3링크(360)의 타단은 전방연결부(520)의 전방베어링(521)에 연결되며, 전방베어링(521)의 회전중심은 관절중심(LC)을 향할 수 있다. 그리고, 제1링크(160)와 제4링크(460)의 타단은 후방연결부(620)의 후방베어링(621)에 연결되며, 후방베어링(621)의 회전중심은 관절중심(LC)을 향할 수 있다.In addition, the first to fourth motors 100 to 400 may be positioned on a straight line L having the same rotation axis. In addition, the first motor 100, the second motor 200, the third motor 300, and the fourth motor 400 are sequentially stacked so that the second motor 200 and the third motor 300 are Arranged between the motor 100 and the fourth motor 400, the center point of the straight line L connecting the rotation center of the second motor 200 and the third motor 300 is the joint center LC. Configurable. And one end of the first link 160 to the fourth link 460 is through the first bearing 140 to the fourth bearing 440, respectively, the rotors 120, 220, 320, 420 of the first motor 100 to the fourth motor 400. ), and the rotation centers of the first bearings 140 to the fourth bearings 440 may all be arranged to face the joint center LC. In addition, the other ends of the second link 260 and the third link 360 are connected to the front bearing 521 of the front connection unit 520, and the rotation center of the front bearing 521 may face the joint center LC. have. In addition, the other ends of the first link 160 and the fourth link 460 are connected to the rear bearing 621 of the rear connection part 620, and the rotation center of the rear bearing 621 can face the joint center LC. have.

즉, 제1모터(100) 내지 제4모터(400)는 회전축이 동일한 직선(L) 상에 위치되며, 그 직선(L)의 중심이 관절 전체의 중심을 이룬다. 그리고 제1베어링(140) 내지 제4베어링(440)의 회전중심이 그 관절중심(LC)을 향하도록 설계되고, 동시에 전방베어링(521)의 회전중심과 후방베어링(621)의 회전중심 역시 관절중심(LC)을 향하도록 하는 것이다. 이러한 구조를 통하여 제1링크(160) 내지 제4링크(460)는 관절중심(LC)을 감싸는 형태를 가지고, 관절의 피치, 요, 롤모션의 움직임시 모션의 회전중심이 관절중심과 일치되도록 하는 것이다. 이를 통해 자연스러운 관절의 움직임 구현이 가능하고, 관절의 자유도가 높아지며, 관절의 레이아웃이 매우 컴팩트해지는 것이다.That is, the first motor 100 to the fourth motor 400 are located on a straight line L having the same rotation axis, and the center of the straight line L forms the center of the entire joint. And the rotation center of the first bearing 140 to the fourth bearing 440 is designed to face the joint center LC, and at the same time, the rotation center of the front bearing 521 and the rotation center of the rear bearing 621 are also joint It is to face the center (LC). Through this structure, the first link 160 to the fourth link 460 have a shape surrounding the joint center LC, so that the rotation center of the motion coincides with the joint center when the pitch, yaw, and roll motion of the joint are moved. Is to do. This makes it possible to implement natural joint movement, increase the degree of freedom of the joint, and make the joint layout very compact.

참고로, 도 2의 경우 제1모터(100)와 제2모터(200)의 단면을 나타낸 것으로서, 모터의 경우 고정파트(101)를 기준으로 회전파트(102)가 회전하고, 회전파트(102)는 감속기(103, 하모닉드라이브)를 통해 로터(120)로 구동력을 전달한다.For reference, in the case of Fig. 2, the cross section of the first motor 100 and the second motor 200 is shown. In the case of a motor, the rotating part 102 rotates based on the fixed part 101, and the rotating part 102 ) Transmits the driving force to the rotor 120 through the reducer 103 (harmonic drive).

한편, 제2모터(200)와 제3모터(300)의 사이에는 공회전을 구현하는 아이들링(D1)이 배치되며, 전방연결부(520)는 아이들링(D1)측으로 연장되어 아이들링(D1)에 연결됨으로써 아이들링(D1)에 지지될 수 있다. 그리고 후방연결부(620)는 아이들링(D2)측으로 연장되어 아이들링(D2)에 연결됨으로써 아이들링(D2)에 지지될 수 있다. 그리고 아이들링(D1,D2)은 상대회전하는 한 쌍으로 구성되어 각각이 전방연결부(520)와 후방연결부(620)에 연결되고 전방연결부(520)와 후방연결부(620)는 서로 자유로이 상대회전이 가능하도록 한다. 이러한 구조를 통하여 로봇의 하중이 제1링크(160) 내지 제4링크(460)에 가해지는 경우에도 링크가 모터를 통해 지지되어 하중의 안정적인 지지가 이루어지고 관절의 내구성이 증대된다.On the other hand, between the second motor 200 and the third motor 300, an idling (D1) for implementing idling is disposed, and the front connector 520 extends toward the idling (D1) side and is connected to the idling (D1). It can be supported by the idling (D1). In addition, the rear connection part 620 may extend toward the idling D2 and be connected to the idling D2 to be supported by the idling D2. And the idling (D1, D2) is composed of a pair of relative rotation, each connected to the front connection 520 and the rear connection 620, and the front connection 520 and the rear connection 620 can freely rotate relative to each other Do it. Through this structure, even when the load of the robot is applied to the first link 160 to the fourth link 460, the link is supported through a motor, so that the load is stably supported and the durability of the joint is increased.

또한, 전방로드(522,524)와 후방로드(622)의 움직임은 제1모터(100) 내지 제4모터(400)의 동시적인 구동에 의해 구현되기 때문에 관절이 모션의 구현시 4개의 모터가 모두 구동이 필요하다. 이를 통해 관절 구동의 토크를 증대시킬 수 있게 되는 것이다. 즉, 어느 일측으로의 관절 구동시에도 4개 모터의 토크의 합산으로 모션 구현이 이루어지기 때문에 관절부의 크기와 모터 사이즈는 작게 하면서도 필요한 관절 토크를 충분히 얻을 수 있는 것이다.In addition, since the movement of the front rods 522 and 524 and the rear rod 622 is implemented by simultaneous driving of the first motor 100 to the fourth motor 400, all four motors are driven when the joint is implemented. I need this. Through this, it is possible to increase the torque of joint drive. That is, even when the joint is driven to any one side, motion is realized by the summation of the torques of the four motors, so that the size of the joint and the motor size are reduced, and the required joint torque can be sufficiently obtained.

구체적으로, 제어부는 아래의 표와 같이 각각의 모터를 구동시킴으로써 필요한 모션을 구현할 수 있게 한다.Specifically, the control unit enables the necessary motion to be implemented by driving each motor as shown in the table below.

Figure 112019076121225-pat00001
Figure 112019076121225-pat00001

위 표의 부호는 모터의 구동 방향을 나타낸다. 도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 피치모션을 설명하는 도면이다. 피치모션의 경우 전방로드(522,524)를 움직이는 제2모터(200)와 제3모터(300)의 구동방향을 동일하게 일측방향으로 하고, 후방로드(622)를 움직이는 제1모터(100)와 제4모터(400)의 구동방향을 동일하게 타측방향으로 할 경우 전방로드(522,524)와 후방로드(622)가 서로 모아지면서 도 3과 같은 상태가 되도록 하는 것이 가능하다. The symbols in the table above indicate the driving direction of the motor. 3 to 6 are views for explaining the pitch motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention. In the case of pitch motion, the driving directions of the second motor 200 and the third motor 300 moving the front rods 522 and 524 are the same as one side, and the first motor 100 and the first motor moving the rear rod 622 4 When the driving direction of the motor 400 is the same as the other direction, the front rods 522 and 524 and the rear rods 622 may be gathered together to form a state as shown in FIG. 3.

이 상태에서 제1모터(100)와 제4모터(400)의 구동방향을 전환하여 도 4와 같이 후방로드(622)만이 움직이도록 하는 것이 가능하고, 또는 제2모터(200)와 제3모터(300)의 구동방향을 전환하여 도 5와 같이 전방로드(522,524)만이 움직이도록 하는 것이 가능하고, 제1모터(100) 내지 제4모터(400)를 모두 구동하여 도 6과 같이 복합모션이 일어나도록 하는 것도 가능하다. 즉, 제어부는 제1모터(100)와 제4모터(400)의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터(200)와 제3모터(300)의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성할 수 있다.In this state, it is possible to switch the driving directions of the first motor 100 and the fourth motor 400 so that only the rear rod 622 moves as shown in FIG. 4, or the second motor 200 and the third motor It is possible to change the driving direction of 300 so that only the front rods 522 and 524 move as shown in FIG. 5, and by driving all of the first motors 100 to the fourth motors 400, the combined motion as shown in FIG. It is also possible to make it happen. That is, the controller rotates the rotors of the first motor 100 and the fourth motor 400 in one direction, and rotates the rotors of the second motor 200 and the third motor 300 in the other direction. Pitch motion can be created.

구체적으로, 전방로드(522,524)는 회전축으로 연결된 전방상부로드(522)와 전방하부로드(524)로 구성되고, 전방연결부(520)는 전방상부로드(522)의 일단에 연결되며, 후방로드(622)의 타단은 전방하부로드(524)에 연결될 수 있다.Specifically, the front rods 522 and 524 are composed of a front upper rod 522 and a front lower rod 524 connected by a rotating shaft, and the front connecting portion 520 is connected to one end of the front upper rod 522, and the rear rod ( The other end of 622 may be connected to the front lower rod 524.

제어부는 제1모터(100)와 제4모터(400)의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터(200)와 제3모터(300)의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성할 수 있다. 그리고 제어부는 제2모터(200)와 제3모터(300)의 로터를 구동함으로써 전방상부로드(522)의 피치모션을 생성할 수 있다. 또한, 제어부는 제1모터(100)와 제4모터(400)의 로터를 구동함으로써 후방로드(622) 및 전방하부로드(524)의 피치모션을 생성할 수 있다.The control unit rotates the rotors of the first motor 100 and the fourth motor 400 in one direction, and rotates the rotors of the second motor 200 and the third motor 300 in the other direction, thereby causing the pitch motion of the robot joint. Can be created. Further, the control unit may generate a pitch motion of the front upper rod 522 by driving the rotors of the second motor 200 and the third motor 300. Further, the controller may generate a pitch motion of the rear rod 622 and the front lower rod 524 by driving the rotors of the first motor 100 and the fourth motor 400.

또한, 도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 롤모션을 설명하는 도면으로서, 제1모터(100)와 제2모터(200)의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제3모터(300)와 제4모터(400)의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 롤모션을 생성할 수 있다. 즉, 제2모터(200)와 제3모터(300)를 서로 다른방향으로 구동할 경우 전방로드(522,524)는 기울어지게 되고, 후방로드(622) 역시 제1모터(100)와 제4모터(400)를 서로 다른 방향으로 구동할 경우 기울어지게 된다. 그리고 그에 따라 전방로드(522,524)와 후방로드(622)가 동일한 방향으로 기울어짐으로써 관절의 롤모션이 생성되는 것이다.7 to 8 are views for explaining the roll motion of the joint driving control module of the robot according to an embodiment of the present invention, and the rotors of the first motor 100 and the second motor 200 are rotated in one direction. And, by rotating the rotors of the third motor 300 and the fourth motor 400 in the other direction, the roll motion of the robot joint may be generated. That is, when the second motor 200 and the third motor 300 are driven in different directions, the front rods 522 and 524 are inclined, and the rear rod 622 is also the first motor 100 and the fourth motor ( If 400) is driven in different directions, it will be inclined. And accordingly, the front rods 522 and 524 and the rear rods 622 are inclined in the same direction, thereby generating a roll motion of the joint.

그리고 도 9 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 관절 구동제어모듈의 요모션을 설명하는 도면으로서, 제어부는 제1모터(100)와 제3모터(300)의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터(200)와 제4모터(400)의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 요모션을 생성할 수 있다. 이 경우는 롤모션의 구현과는 다르게 전방로드(522,524)와 후방로드(622)를 서로 다른 방향으로 기울여 관절이 전체적으로 비틀어지도록 하는 것이다.And Figures 9 to 10 are views for explaining the yaw motion of the joint drive control module of the robot according to an embodiment of the present invention, the control unit is the rotor of the first motor 100 and the third motor 300 in one direction. By rotating and rotating the rotors of the second motor 200 and the fourth motor 400 in the other direction, the yaw motion of the robot joint may be generated. In this case, unlike the implementation of the roll motion, the front rods 522 and 524 and the rear rod 622 are tilted in different directions so that the joint is twisted as a whole.

본 발명의 로봇의 관절 구동제어모듈에 따르면, 관절의 피치, 요, 롤모션을 생성하면서 동시에 모션의 회전중심이 관절의 중심에 위치되도록 함으로써 자연스러운 모션의 구현이 가능하고, 복수의 모터를 중첩함으로써 구동토크를 증대시킬 수 있다.According to the joint drive control module of the robot of the present invention, it is possible to realize a natural motion by generating the pitch, yaw, and roll motion of the joint while simultaneously placing the rotation center of the motion at the center of the joint, and by overlapping a plurality of motors. Drive torque can be increased.

본 발명의 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.Although illustrated and described in connection with specific embodiments of the present invention, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed within the scope of the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to a person of ordinary knowledge.

100 : 제1모터 200 : 제2모터
300 : 제3모터 400 : 제4모터
522 : 전방상부로드 524 : 전방하부로드
622 : 후방로드100: first motor 200: second motor
300: third motor 400: fourth motor
522: front upper rod 524: front lower rod
622: rear rod

Claims (11)

높이 방향으로 순차적으로 적층된 제1모터, 제2모터, 제3모터 및 제4모터;
각각의 모터의 로터에 일단이 연결된 제1링크, 제2링크, 제3링크 및 제4링크;
제2링크와 제3링크의 타단이 연결되어 구성된 전방연결부 및 전방연결부에 일단이 연결된 전방로드;
제1링크와 제4링크의 타단이 연결되어 구성된 후방연결부 및 후방연결부에 일단이 연결되며 전방로드에 타단이 연결된 후방로드; 및
제1모터 내지 제4모터를 독립적으로 구동함으로써 전방로드와 후방로드를 이동시켜 로봇 관절의 피치(pitch)모션 또는 요(yaw)모션 또는 롤(roll)모션을 생성하는 제어부;를 포함하는 로봇의 관절 구동제어모듈.A first motor, a second motor, a third motor, and a fourth motor sequentially stacked in the height direction;
A first link, a second link, a third link, and a fourth link having one end connected to the rotor of each motor;
A front connecting portion configured by connecting the other ends of the second link and the third link, and a front rod having one end connected to the front connecting portion;
A rear rod having one end connected to a rear connection unit and a rear connection unit configured by connecting the other ends of the first link and the fourth link, and the other end connected to the front rod; And
A control unit that independently drives the first to fourth motors to move the front rod and the rear rod to generate pitch motion, yaw motion, or roll motion of the robot joint; Joint drive control module. 청구항 1에 있어서,
제1모터, 제2모터, 제3모터 및 제4모터는 순차적으로 적층되어 제2모터와 제3모터가 제1모터 및 제4모터의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 1,
A joint drive control module for a robot, characterized in that the first motor, the second motor, the third motor and the fourth motor are sequentially stacked so that the second and third motors are disposed between the first and fourth motors. . 청구항 2에 있어서,
제2링크와 제3링크는 일단이 각각 제2모터와 제3모터에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 2,
The second link and the third link have one end connected to the second motor and the third motor, respectively, and the other ends are gathered and interconnected to form a "V" shape. 청구항 2에 있어서,
제1링크와 제4링크는 일단이 각각 제1모터와 제4모터에 연결된 상태에서 타단이 모여 상호 연결됨으로써 "V"자 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 2,
A joint drive control module of a robot, characterized in that one end of the first link and the fourth link is connected to the first motor and the fourth motor, and the other ends are connected to each other to form a "V" shape. 청구항 1에 있어서,
제어부는 제1모터와 제2모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제3모터와 제4모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 롤모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 1,
The control unit rotates the rotors of the first and second motors in one direction, and rotates the rotors of the third and fourth motors in the other direction, thereby generating a roll motion of the robot joint. module. 청구항 1에 있어서,
제어부는 제1모터와 제3모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제4모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 요모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 1,
The control unit rotates the rotors of the first and third motors in one direction, and rotates the rotors of the second and fourth motors in the other direction, thereby generating yaw motion of the robot joint. module. 청구항 1에 있어서,
제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제3모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 1,
The control unit rotates the rotors of the first and fourth motors in one direction, and rotates the rotors of the second and third motors in the other direction, thereby generating a pitch motion of the robot joint. module. 청구항 1에 있어서,
전방로드는 회전축으로 연결된 전방상부로드와 전방하부로드로 구성되고, 전방연결부는 전방상부로드의 일단에 연결되며, 후방로드의 타단은 전방하부로드에 연결된 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method according to claim 1,
The front rod is composed of a front upper rod and a front lower rod connected by a rotating shaft, the front connection part is connected to one end of the front upper rod, and the other end of the rear rod is connected to the front lower rod. 청구항 8에 있어서,
제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 제2모터와 제3모터의 로터를 타측 방향으로 회전시킴으로써 로봇 관절의 피치모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method of claim 8,
The control unit rotates the rotors of the first and fourth motors in one direction, and rotates the rotors of the second and third motors in the other direction, thereby generating a pitch motion of the robot joint. module. 청구항 9에 있어서,
제어부는 제2모터와 제3모터의 로터를 구동함으로써 전방상부로드의 피치모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method of claim 9,
The control unit generates a pitch motion of the front upper rod by driving the rotors of the second motor and the third motor. 청구항 9에 있어서,
제어부는 제1모터와 제4모터의 로터를 구동함으로써 후방로드 및 전방하부로드의 피치모션을 생성하는 것을 특징으로 하는 로봇의 관절 구동제어모듈.The method of claim 9,
The control unit drives the rotors of the first motor and the fourth motor to generate a pitch motion of the rear rod and the front lower rod.
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