KR20090093745A - Robot joint - Google Patents

Abstract

A robot joint is provided to feedback-control location and speed and guarantee simple structure and small size in case of multi degree of freedom. A robot joint supporting bending load comprises a first body(110), a bearing(120), a second body(130), and a first motor(140). The bearing comprises an outer ring fixed with the first body. The second body is fixed with an inner ring of the bearing. The first motor relatively rotates the second body to the first body.

Description

로봇 관절{robot joint}Robot joint

본 발명은 로봇 관절에 관한 것이다.The present invention relates to a robotic joint.

로봇에 대한 전반적인 기술의 발전과 시장의 확대로 산업 분야에서 벗어나 많은 소형 가정용 로봇이 연구 개발되고 있다. 이 중에서도 특히, 사람에게 친숙한 동물이나 사람의 형상과 유사한 형태의 로봇들이 대부분을 차지하고 있다.Due to the development of the overall technology of the robot and the expansion of the market, many small household robots are being researched and developed out of the industrial field. Among them, robots in a form similar to human-like animals or humans occupy most of them.

실제 사람이나 동물의 관절은, 무릎과 같이, 1 가지 방향, 즉, 1 자유도(degree of freedom) 관절을 가지는 경우보다는 목, 어깨 또는 손목 등과 같이 1개의 관절에 서로 다른 3 방향의 축을 중심으로 복합적인 자유도를 가지는 경우가 많다. 이런 이유로 로봇이 사람과의 의사 전달이나 감정 표현 등을 신체의 움직임으로 표현하려면 다(多)자유도의 관절 구조를 갖는 것이 바람직하다.The joints of an actual human or animal are centered around three different axes in one joint, such as the neck, shoulder, or wrist, rather than having one direction, ie one degree of freedom joint, such as the knee. Often there are multiple degrees of freedom. For this reason, it is desirable for a robot to have a multi-degree-of-freedom joint structure in order to express communication with a person, expression of emotions, and the like by movement of a body.

그러나 현재까지의 대다수 로봇 관절은 1 자유도의 한정된 움직임을 갖는 구조가 대부분을 차지하고 있으며, 다자유도를 가지더라도, 전체 사이즈가 증가되고 구조가 복잡해짐으로써, 생산 비용이 증가하게 되는 문제가 있어 왔다.However, most robot joints up to now have a structure having a limited movement of one degree of freedom, and even with multiple degrees of freedom, there is a problem that the production cost increases due to the increase in overall size and complexity of the structure.

또한, 로봇 관절이, 사람의 팔과 같이 캔틸레버(cantilever) 구조, 즉, 일단은 고정되고(고정단) 타단은 그로부터 돌출되어(자유단) 하중이 작용하는 보의 형태로 구성되는 경우, 굽힘 하중이나 충격에 취약하여 쉽게 파손되는 문제가 있어 왔다.In addition, when the robot joint is configured in the form of a cantilever structure, such as a human arm, that is, one end is fixed (fixed end) and the other end is protruded from it (free end) and the load acts on it. However, there has been a problem that it is easily damaged by being vulnerable to shock.

본 발명은, 간단한 구조로도 큰 굽힘 하중이나 충격에도 파손되지 않는 강성을 유지하는 로봇 관절을 제공하는 것이다.The present invention provides a robot joint that maintains rigidity that is not damaged even by a large bending load or impact even with a simple structure.

본 발명의 일 측면에 따르면, 굽힘 하중을 지지하는 로봇 관절(robot joint)로서, 제1 바디(first body), 외륜이 제1 바디와 고정되는 베어링(bearing), 베어링의 내륜과 고정되는 제2 바디, 및 제2 바디를 제1 바디에 대해 상대적으로 회전시키는 제1 모터(first motor)를 포함하는 로봇 관절이 제공된다.According to one aspect of the invention, the robot joint (robot joint) for supporting the bending load, the first body (bearing), the outer ring is fixed to the first body (bearing), the second ring fixed to the inner ring of the bearing A robot joint is provided that includes a body and a first motor that rotates the second body relative to the first body.

베어링은, 제1 바디와 억지 끼움(tight fit)되어 고정될 수 있다.The bearing may be tightly fitted and fixed with the first body.

제1 바디 측으로 베어링이 압축되도록 제1 바디에 결합되어, 제1 바디와 베어링을 고정시키는 제1 커버(first cover)를 더 포함할 수 있다.The first body may further include a first cover coupled to the first body to compress the bearing toward the first body and fixing the first body and the bearing.

베어링은, 제2 바디와 억지 끼움되어 고정될 수 있다.The bearing may be secured by being fitted with the second body.

제2 바디 측으로 베어링이 압축되도록 제2 바디에 결합되어, 제2 바디와 베어링을 고정시키는 제2 커버를 더 포함할 수 있다.The second body may further include a second cover coupled to the second body to compress the bearing toward the second body and fixing the second body and the bearing.

제2 바디는, 적어도 일부가 제1 바디의 내부에 수용될 수 있다.At least a part of the second body may be received inside the first body.

제1 모터의 회전축이 회전하는 각도를 감지하여 회전 각도에 상응하는 출력 신호를 생성하는 회전 감지 센서를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a rotation sensor configured to detect an angle at which the rotation shaft of the first motor rotates to generate an output signal corresponding to the rotation angle.

제1 바디 또는 제2 바디의 단부에 제1 모터와 상이한 각도로 배치되는 제2 모터를 더 포함할 수 있다.The second motor may further include a second motor disposed at an end of the first body or the second body at an angle different from that of the first motor.

본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절은, 큰 굽힘 하중이나 충격에도 파손되지 않는 강성을 유지할 수 있어, 다자유도를 가지는 경우에도 작은 사이즈 및 간단한 구조로 구현될 수 있다. 또한, 위치 및 속도가 피드백(Feedback) 제어될 수 있다.The robot joint according to the embodiment of the present invention can maintain rigidity that does not break even under a large bending load or impact, and can be implemented in a small size and a simple structure even in the case of having multiple degrees of freedom. In addition, the position and velocity may be feedback controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절을 나타낸 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절을 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 베어링 외륜을 고정하는 과정을 나타낸 단면도.3 to 5 are cross-sectional views showing a process of fixing a bearing outer ring of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 베어링 내륜을 고정하는 과정을 나타낸 단면도.6 to 8 are cross-sectional views showing a process of fixing the bearing inner ring of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 제1 바디와 제2 바디의 결합 상태를 나타낸 단면도.Figure 9 is a cross-sectional view showing a coupling state of the first body and the second body of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절에 작용하는 하중 및 지지력을 나타낸 설명도.10 is an explanatory view showing a load and a supporting force acting on the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 11 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 제1 바디와 모터의 회전축의 결합 과정을 나타낸 단면도.11 to 13 are cross-sectional views showing a coupling process of the rotation axis of the motor and the first body of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 제1 모터의 회전축의 결합 상태를 나타낸 측면도.Figure 14 is a side view showing a coupling state of the rotary shaft of the first motor of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절의 회전 감지 센서를 나타낸 측면도.15 is a side view showing a rotation detection sensor of the robot joint according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 로봇 관절(robot joint) 110: 제1 바디(first body)100: robot joint 110: first body

120: 베어링(bearing) 130: 제2 바디120: bearing 130: second body

140: 제1 모터(first motor) 142: 회전축140: first motor 142: rotating shaft

145: 기어 박스(gear box) 150: 모터 혼(motor horn)145: gear box 150: motor horn

152: 탭(tap) 160: 제1 커버(first cover)152: tap 160: first cover

170: 제2 커버 180: 회전 감지 센서170: second cover 180: rotation detection sensor

190: 제2 모터190: second motor

본 발명에 따른 로봇 관절의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.An embodiment of a robot joint according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Let's do it.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.In addition, terms such as first and second used below are merely identification symbols for distinguishing the same or corresponding components, and the same or corresponding components are limited by terms such as the first and second components. no.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the combination is not only a case of physically direct contact between each component, but also a concept encompassing a case in which other components are interposed between each component and each component is in contact with the other component. To be used.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)을 나타낸 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)을 나타낸 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing a robot joint 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 로봇 관절(robot joint, 100)은, 베어링(bearing, 120)의 외륜(outer race)과 내륜(inner race)을 제1 바디(110) 및 제2 바디(130) 각각과 철저히 구속함으로써, 간단한 구조로도 굽힘 하중이나 충격에 대한 강성이 향상되므로, 어깨, 손목 등과 같이 다자유도를 필요로 하는 소형 로봇에 적용될 수 있다.In the robot joint 100 according to the present embodiment, an outer race and an inner race of a bearing 120 are thoroughly formed with each of the first body 110 and the second body 130. By constraining, since the rigidity against bending load or impact is improved even with a simple structure, it can be applied to small robots requiring multiple degrees of freedom such as shoulders and wrists.

또한, 제1 모터(140) 회전축(142)의 위치 및 속도를 피드백(Feedback) 제어하기 위하여 내부에 회전 감지 센서(180)가 장착되어 간단한 구조의 서보 시스템(servo system)이 구현될 수 있다. 또한 이를 모듈화함으로써, 다양한 로봇에 호환될 수 있다.In addition, a rotation sensor 180 may be mounted therein to provide a feedback control on the position and speed of the rotation shaft 142 of the first motor 140, thereby implementing a simple servo system. Also, by modularizing it, it can be compatible with various robots.

제1 바디(110)는, 로봇의 몸체에 결합되어 제2 바디(130)을 지지할 수 있다. 또한, 제1 바디(110)의 내부에는, 베어링(120)과, 제2 바디(130)의 일부가 수용되며, 이에 따라, 로봇 관절(100) 전체의 사이즈가 감소될 수 있다.The first body 110 may be coupled to the body of the robot to support the second body 130. In addition, a portion of the bearing 120 and the second body 130 is accommodated in the first body 110, and thus, the size of the entire robot joint 100 may be reduced.

베어링(120)은, 외륜이 제1 바디(110)와 고정된다. 즉, 제1 바디(110)의 내부에 수용되는 베어링(120)의 외륜이 제1 바디(110)와 억지 끼움(tight fit)됨으로써, 제1 바디(110)에 고정될 수 있는 것이다.The outer ring of the bearing 120 is fixed to the first body 110. That is, the outer ring of the bearing 120 accommodated in the first body 110 may be tightly fitted to the first body 110, thereby being fixed to the first body 110.

또한, 제1 커버(first cover, 160)는, 제1 바디(110) 측으로 베어링(120)이 압축되도록 제1 바디(110)에 결합되어, 제1 바디(110)와 베어링(120)을 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 커버(160)가 베어링(120)의 외륜을 커버하도록 제1 바디(110)에 결합되어, 제1 바디(110) 측으로 베어링(120)의 외륜에 압축력을 가함으로써, 베어링(120)의 외륜을 제1 바디(110)에 완전히 구속시킬 수 있는 것이다.In addition, the first cover 160 is coupled to the first body 110 so that the bearing 120 is compressed toward the first body 110, thereby fixing the first body 110 and the bearing 120. You can. That is, the first cover 160 is coupled to the first body 110 to cover the outer ring of the bearing 120, by applying a compressive force to the outer ring of the bearing 120 toward the first body 110, the bearing 120 The outer ring of) can be completely restrained to the first body (110).

이와 같이, 베어링(120)의 외륜이 제1 바디(110)에 억지 끼움되고, 베어링(120)의 외륜에 압축력을 가하도록 제1 커버(160)를 제1 바디(110)에 결합함으로써, 베어링(120)의 외륜은 제1 바디(110)에 견고하게 고정되어 유동되지 않게 된다.As such, the outer ring of the bearing 120 is forcibly fitted to the first body 110, and the first cover 160 is coupled to the first body 110 to apply a compressive force to the outer ring of the bearing 120. The outer ring of 120 is firmly fixed to the first body 110 so as not to flow.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 베어링(120)의 외륜이 제1 바디(110)에 고정 및 구속되는 원리에 대하여 설명하도록 한다. 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 베어링(120) 외륜을 고정하는 과정을 나타낸 단면도이다.3 to 5, the principle in which the outer ring of the bearing 120 is fixed to and constrained to the first body 110 will be described. 3 to 5 are cross-sectional views showing a process of fixing the outer ring of the bearing 120 of the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 바디(110)의 내부에 베어링(120)을 삽입할 수 있도록 베어링(120)의 외경에 상응하는 크기의 수용홈이 형성되며, 수용홈의 깊이(A)는 베어링(120)의 두께에 비하여, 예를 들어, -0.05 밀리미터의 공차를 가질 수 있다.As shown in FIG. 3, a receiving groove having a size corresponding to the outer diameter of the bearing 120 is formed to insert the bearing 120 into the first body 110, and the depth A of the receiving groove is formed. May have a tolerance of, for example, -0.05 millimeters relative to the thickness of the bearing 120.

도 4에 도시된 바와 같이, 베어링(120)이 제1 바디(110)의 내부에 억지 끼움으로 삽입되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공의 판재인 제1 커버(160)를 결합하여 패스너(fastener) 등으로 체결하면, 베어링(120)의 두께와 수용홈의 깊이(A) 간의 공차로 인해 베어링(120)의 외륜은 압축력을 받게 되어 제1 바디(110)에 견고하게 고정될 수 있다. 패스너 등으로 체결된 이후에는 베어링(120)의 내륜만 회전이 가능하다.As shown in FIG. 4, the bearing 120 is inserted into the inside of the first body 110 by a force fitting, and as shown in FIG. 5, by combining the first cover 160, which is a hollow plate, by fastening the fastener. When fastened with a fastener, the outer ring of the bearing 120 may be compressed and firmly fixed to the first body 110 due to a tolerance between the thickness of the bearing 120 and the depth A of the receiving groove. . After being fastened with a fastener or the like, only the inner ring of the bearing 120 may be rotated.

제2 바디(130)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일부분이 제1 바디(110) 내에 수용되며, 베어링(120)의 내륜과 고정된다. 즉, 베어링(120)의 내륜이 제2 바디(130)와 억지 끼움됨으로써, 제2 바디(130)에 고정될 수 있는 것이다.As shown in FIGS. 1 and 2, a portion of the second body 130 is accommodated in the first body 110 and fixed to the inner ring of the bearing 120. That is, the inner ring of the bearing 120 is forcibly fitted with the second body 130, thereby being fixed to the second body 130.

여기서, 제2 바디(130)는, 각 부분(130a, 130b)으로 분리되어 구성되어 있으나, 이는 제조 상의 편의에 따른 것에 불과하며, 이 외에도 다양한 형태로 제2 바디(130)를 구성할 수 있음은 물론이다.Here, the second body 130 is configured to be separated into each of the parts (130a, 130b), but this is only for convenience of manufacturing, in addition to this may be configured in a variety of forms the second body 130. Of course.

또한, 제2 커버(170)는, 제2 바디(130) 측으로 베어링(120)이 압축되도록 제2 바디(130)에 결합되어, 제2 바디(130)와 베어링(120)을 고정시킬 수 있다. 즉, 제2 커버(170)가 베어링(120)의 내륜을 커버하도록 제2 바디(130)에 결합되어, 제2 바디(130) 측으로 베어링(120)의 내륜에 압축력을 가함으로써, 베어링(120)의 내륜을 제2 바디(130)에 완전히 구속시킬 수 있는 것이다.In addition, the second cover 170 may be coupled to the second body 130 to compress the bearing 120 toward the second body 130, and may fix the second body 130 and the bearing 120. . That is, the second cover 170 is coupled to the second body 130 to cover the inner ring of the bearing 120, by applying a compressive force to the inner ring of the bearing 120 toward the second body 130, the bearing 120 It is possible to completely restrain the inner ring of the second body 130.

이와 같이, 베어링(120)의 내륜이 제2 바디(130)에 억지 끼움되고, 베어링(120)의 내륜에 압축력을 가하도록 제2 커버(170)를 제2 바디(130)에 결합함으로써, 베어링(120)의 내륜은 제2 바디(130)에 견고하게 고정되어 유동되지 않게 된다.As such, the inner ring of the bearing 120 is forcibly fitted to the second body 130, and by coupling the second cover 170 to the second body 130 to apply a compressive force to the inner ring of the bearing 120, the bearing The inner ring of 120 is firmly fixed to the second body 130 and does not flow.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 베어링(120)의 내륜이 제2 바디(130)에 고정 및 구속되는 원리에 대하여 설명하도록 한다. 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 베어링(120) 내륜을 고정하는 과정을 나타낸 단면도이다.6 to 8, the principle in which the inner ring of the bearing 120 is fixed to and constrained to the second body 130 will be described. 6 to 8 are cross-sectional views showing a process of fixing the inner ring of the bearing 120 of the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 제2 바디(130)의 단부에 베어링(120)의 내경에 상응하는 직경의 돌기가 형성되며, 돌기의 길이(B)는 베어링(120)의 두께에 비하여, 예를 들어, -0.05 밀리미터의 공차를 가질 수 있다.As shown in FIG. 6, a protrusion having a diameter corresponding to the inner diameter of the bearing 120 is formed at the end of the second body 130, and the length B of the protrusion is larger than the thickness of the bearing 120. For example, it may have a tolerance of -0.05 millimeters.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 바디(130)의 돌기에 베어링(120)의 내경이 억지 끼움으로 삽입되고, 도 8에 도시된 바와 같이, 원판 형상의 제2 커버(170)를 결합하여 패스너 등으로 체결하면, 베어링(120)의 두께와 돌기의 길이(B) 간의 공차로 인해 베어링(120)의 내륜은 압축력을 받게 되어 제2 바디(130)에 견고하게 고정될 수 있다. 패스너 등으로 체결된 이후에는 베어링(120)의 외륜만 회전이 가능하다.As shown in FIG. 7, the inner diameter of the bearing 120 is inserted into the protrusion of the second body 130 by interference fit, and as shown in FIG. 8, the second cover 170 having a disc shape is coupled to each other. When fastened with a fastener or the like, the inner ring of the bearing 120 may receive a compressive force due to a tolerance between the thickness of the bearing 120 and the length B of the protrusion to be firmly fixed to the second body 130. After being fastened with a fastener or the like, only the outer ring of the bearing 120 may be rotated.

이상과 같이, 본 실시예의 경우, 베어링(120)을 제1 바디(110) 및 제2 바디(130)에 각각 고정시킴으로써, 굽힘 하중이나 충격에 대한 강성을 향상시킬 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 바디(110)는 베어링(120)의 외륜을, 제2 바디(130)는 베어링(120)의 내륜을 각각 독립적으로 구속하여, 굽힘 하중 및 충격에 대한 강성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 간단한 구조로도 캔틸레버(Cantilever) 구조의 단점인 하중이나 외력에 의한 쳐짐 및 파손을 방지할 수 있다.As described above, in the case of the present embodiment, by fixing the bearing 120 to the first body 110 and the second body 130, respectively, the rigidity against bending load or impact can be improved. That is, as shown in FIG. 9, the first body 110 independently constrains the outer ring of the bearing 120, and the second body 130 independently constrains the inner ring of the bearing 120. It is possible to improve the rigidity, and accordingly, even a simple structure can prevent sagging and breakage due to load or external force, which is a disadvantage of the cantilever structure.

이하, 도 10을 참조하여, 제2 바디(130)의 단부에 하중(W)이 작용하는 경우의 지지력 분포를 통해, 굽힘 하중에 대한 로봇 관절(100)의 강성을 설명하도록 한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)에 작용하는 하중 및 지지력을 나타낸 설명도이다.Hereinafter, referring to FIG. 10, the rigidity of the robot joint 100 with respect to the bending load will be described through the distribution of the bearing force when the load W is applied to the end of the second body 130. 10 is an explanatory view showing a load and a supporting force acting on the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 구조의 제2 바디(130)의 단부에 하중(W)이 가해지는 경우, 이를 지지할 수 있는 지지력(F1, F2, F3)이 발생하게 된다. 즉, 베어링(120)의 외륜이 구속됨에 따라 발생되는 지지력(F1) 및 베어링(120)의 내륜이 구속됨에 따라 발생되는 지지력(F3)에 의하여 하중에 의한 제2 바디(130)의 쳐짐 및 파손에 대한 강성이 향상될 수 있다.As shown in FIG. 10, when a load W is applied to an end portion of the second body 130 of the cantilever structure, support forces F1, F2, and F3 capable of supporting the load W are generated. That is, the second body 130 is struck and damaged by the load by the bearing force F1 generated as the outer ring of the bearing 120 is restrained and the bearing force F3 generated as the inner ring of the bearing 120 is restrained. Rigidity to can be improved.

또한, 이와 동시에, 제1 모터(140)의 회전축(142)이 모터 혼(150)과 체결됨으로써 지지력(F2)이 발생되어, 베어링(120)에 의한 지지력(F1, F3)을 보강할 수 있다.In addition, at the same time, when the rotation shaft 142 of the first motor 140 is engaged with the motor horn 150, a bearing force F2 is generated, thereby reinforcing the bearing forces F1 and F3 by the bearing 120. .

제1 모터(140)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 바디(130)를 제1 바디(110)에 대해 상대적으로 회전시킬 수 있다. 즉, 제1 바디(110)와 제2 바디(130) 중 어느 하나에 몸체가 결합되고 다른 하나에 회전축(142)이 결합되어, 제1 바디(110)와 제2 바디(130) 간에 구동력을 전달하는 것이다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the first motor 140 may rotate the second body 130 relative to the first body 110. That is, the body is coupled to any one of the first body 110 and the second body 130 and the rotation shaft 142 is coupled to the other, the driving force between the first body 110 and the second body 130 To convey.

본 실시예의 경우, 제2 바디(130)에 제1 모터(140)의 몸체가 결합되고, 제1 바디(110)에 제1 모터(140)의 회전축(142)이 결합되는 경우를 일 예로서 제시하였으나, 이외에도 제1 바디(110)에 제1 모터(140)의 몸체가 결합되고 제2 바디(130)에 제1 모터(140)의 회전축(142)이 결합되는 경우도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 물론이다.In the present embodiment, as an example, the body of the first motor 140 is coupled to the second body 130, and the rotating shaft 142 of the first motor 140 is coupled to the first body 110 as an example. Although presented, in addition to the body of the first motor 140 is coupled to the first body 110 and the rotating shaft 142 of the first motor 140 is coupled to the second body 130 also the scope of the present invention Of course included.

이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 제1 모터(140)와 제1 바디(110)와의 결합 과정을 설명하도록 한다. 도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 제1 바디(110)와 모터의 회전축(142)의 결합 과정을 나타낸 단면도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 제1 모터(140)의 회전축(142)의 결합 상태를 나타낸 측면도이다.Hereinafter, the coupling process between the first motor 140 and the first body 110 will be described with reference to FIGS. 11 to 13. 11 to 13 are cross-sectional views illustrating a process of coupling the first body 110 of the robot joint 100 and the rotating shaft 142 of the motor according to an embodiment of the present invention. 14 is a side view illustrating a coupling state of the rotation shaft 142 of the first motor 140 of the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 바디(110)의 내부에는 모터 혼(motor horn, 150)이 결합되기 위한 홀이 형성되고, 도 12에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 스틸 재질로 이루어진 모터 혼(150)이 제1 바디(110)의 홀에 억지 끼움으로 삽입되고 패스너 등으로 체결된다.As shown in FIG. 11, a hole for coupling a motor horn 150 is formed in the first body 110, and as shown in FIG. 12, for example, made of steel. The motor horn 150 is inserted into the hole of the first body 110 by fastening and fastened with a fastener or the like.

이후, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 모터 혼(150)의 중앙에 제1 모터(140)의 회전축(142)과 상응하도록 형성된 홀에 제1 모터(140)의 회전축(142)을 삽입하고, 모터 혼(150)의 측면에 탭(152)을 삽입함으로써, 제1 모터(140)의 회전축(142)을 고정시킨다. 따라서, 제1 모터(140)의 정회전 또는 역회전에 따라 제2 바디(130)가 제1 바디(110)에 대하여 상대적으로 정회전 또는 역회전을 한다.Thereafter, as shown in FIGS. 13 and 14, the rotation shaft 142 of the first motor 140 is disposed in a hole formed to correspond to the rotation shaft 142 of the first motor 140 in the center of the motor horn 150. By inserting the tab 152 on the side of the motor horn 150, the rotation shaft 142 of the first motor 140 is fixed. Therefore, according to the forward or reverse rotation of the first motor 140, the second body 130 relatively rotates forward or reverse with respect to the first body 110.

제2 모터(190)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 바디(110) 또는 제2 바디(130)의 단부에 제1 모터(140)와 상이한 각도로 배치된다. 즉, 제2 모터(190)는, 제2 바디(130)의 단부에 제1 모터(140)와 수직하도록 결합될 수 있으며, 이에 따라, 제1 모터(140)와 제2 모터(190)에 의해 2 자유도를 가지는 로봇 관절(100)이 구현될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the second motor 190 is disposed at an end of the first body 110 or the second body 130 at an angle different from that of the first motor 140. That is, the second motor 190 may be coupled to the end of the second body 130 so as to be perpendicular to the first motor 140, and thus, to the first motor 140 and the second motor 190. By the robot joint 100 having two degrees of freedom can be implemented.

이와 같이, 제1 바디(110) 및 제2 바디(130)가 베어링(120)의 외륜과 내륜에 각각 고정됨으로써, 간단한 구조로도 굽힘 하중 및 충격에 대한 로봇 관절(100)의 강성이 향상될 수 있으므로, 제2 바디(130)에 제2 모터(190)를 결합하여 2 자유도를 구현하는 경우에도, 하중이나 충격에 비하여 복잡한 구조를 취할 필요가 없어, 결과적으로 로봇 관절(100)의 전체 사이즈를 소형화할 수 있다.As such, the first body 110 and the second body 130 are fixed to the outer ring and the inner ring of the bearing 120, respectively, thereby improving the rigidity of the robot joint 100 against bending load and impact even with a simple structure. Therefore, even when the second body 190 is coupled to the second body 130 to implement two degrees of freedom, it is not necessary to take a complicated structure compared to the load or the impact, and as a result, the overall size of the robot joint 100 Can be miniaturized.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 회전 감지 센서(180)를 나타낸 측면도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 회전 감지 센서(180)는, 제1 모터(140)의 회전축(142)이 회전하는 각도를 감지할 수 있다. 즉, 회전 감지 센서(180)는, 제1 모터(140)의 회전축(142)이 회전하는 각도를 감지하여 이 회전 각도와 상응하는 출력 신호를 생성하고, 이를 제어 유닛(미도시)으로 전달하게 된다.15 is a side view illustrating a rotation sensor 180 of the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the rotation sensor 180 may detect an angle at which the rotation shaft 142 of the first motor 140 rotates. That is, the rotation sensor 180 detects an angle at which the rotation shaft 142 of the first motor 140 rotates, generates an output signal corresponding to the rotation angle, and transmits the output signal to the control unit (not shown). do.

제어 유닛(미도시)은 이러한 출력 신호를 전달 받아 이와 상응하는 회전 속도, 회전 방향 또는 회전량 등을 결정하게 되고, 제1 모터(140)를 작동시키는 작동 신호를 생성하여 제1 모터(140)에 전달한다.The control unit (not shown) receives the output signal to determine a corresponding rotation speed, rotation direction, or rotation amount, and generates an operation signal for operating the first motor 140 to generate the first motor 140. To pass on.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절(100)이 구동되는 원리에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the principle of driving the robot joint 100 according to an embodiment of the present invention.

제1 모터(140)의 정회전 또는 역회전 구동력이 기어 박스(gear box, 145)를 거쳐 감속되어, 최종적으로 제1 모터(140)의 회전축(142)을 통해 출력되며, 모터 혼(150)은 제1 모터(140)의 회전축(142)을 구속함으로써 제2 바디(130)가 회전하게 된다. 제1 모터(140)의 회전축(142)이 회전되는 각도는 회전 감지 센서(180)를 이용하여 측정할 수 있으므로, 이를 이용하여 제1 모터(140) 회전축(142)의 회전 각도 및 속도를 제어할 수 있다.The forward or reverse rotational driving force of the first motor 140 is decelerated through the gear box 145 and finally output through the rotation shaft 142 of the first motor 140, and the motor horn 150 The second body 130 is rotated by restraining the rotation shaft 142 of the first motor 140. Since the rotation angle of the rotation shaft 142 of the first motor 140 may be measured using the rotation detection sensor 180, the rotation angle and the speed of the rotation shaft 142 of the first motor 140 may be controlled using the rotation detection sensor 180. can do.

즉, 제1 모터(140)의 구동력에 의해 제1 모터(140)의 회전축(142)이 회전하면, 도 15에 도시된 바와 같은 회전 감지 센서(180)가 제1 모터(140)의 회전축(142)의 위치 값을 출력 신호로 제어 유닛(미도시)에 전달한다. That is, when the rotation shaft 142 of the first motor 140 is rotated by the driving force of the first motor 140, the rotation sensor 180 as shown in FIG. 15 causes the rotation shaft of the first motor 140 ( The position value of 142 is transmitted to the control unit (not shown) as an output signal.

이 출력 신호를 제어 유닛(미도시)에서 입력 받아, 제1 모터(140) 회전축(142)의 현재 위치를 파악하고 회전 방향 및 속도를 결정한 후, 제1 모터(140)에 이와 상응하는 작동 신호를 전달하여 원하는 목표 위치까지 제1 모터(140)의 회전축(142)을 회전시킨다.After receiving the output signal from the control unit (not shown), the current position of the rotation shaft 142 of the first motor 140 is determined, the rotation direction and the speed are determined, and the corresponding operation signal is transmitted to the first motor 140. By transmitting the to rotate the rotating shaft 142 of the first motor 140 to the desired target position.

또한, 목표 위치에 도달한 후에도, 주기적으로 현재 위치를 피드백(Feedback)함으로써, 제1 모터(140)의 회전축(142)이 목표 위치에 정지할 수 있도록 한다. In addition, even after reaching the target position, the current position is periodically fed back so that the rotation shaft 142 of the first motor 140 can stop at the target position.

제2 모터(190)의 경우에도 제1 모터(140)와 마찬가지로, 회전 감지 센서에 의하여 회전각도를 측정하여 회전 각도 및 속도를 제어할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.In the case of the second motor 190, like the first motor 140, the rotation angle and the speed may be controlled by measuring the rotation angle by the rotation detection sensor, and a detailed description thereof will be omitted.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

Claims (8)

굽힘 하중을 지지하는 로봇 관절(robot joint)로서,A robot joint that supports bending loads 제1 바디(first body);A first body; 외륜이 상기 제1 바디와 고정되는 베어링(bearing);A bearing in which an outer ring is fixed to the first body; 상기 베어링의 내륜과 고정되는 제2 바디; 및A second body fixed to the inner ring of the bearing; And 상기 제2 바디를 상기 제1 바디에 대해 상대적으로 회전시키는 제1 모터(first motor)를 포함하는 로봇 관절.And a first motor that rotates the second body relative to the first body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베어링은, 상기 제1 바디와 억지 끼움(tight fit)되어 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절.The bearing is a robot joint, characterized in that the tight fit (tight fit) and the first body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 바디 측으로 상기 베어링이 압축되도록 상기 제1 바디에 결합되어, 상기 제1 바디와 상기 베어링을 고정시키는 제1 커버(first cover)를 더 포함하는 로봇 관절.And a first cover coupled to the first body to compress the bearing toward the first body, the first cover fixing the first body and the bearing. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베어링은, 상기 제2 바디와 억지 끼움되어 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절.The bearing is a robot joint, characterized in that forcibly fitted with the second body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 바디 측으로 상기 베어링이 압축되도록 상기 제2 바디에 결합되어, 상기 제2 바디와 상기 베어링을 고정시키는 제2 커버를 더 포함하는 로봇 관절.And a second cover coupled to the second body to compress the bearing toward the second body, the second cover fixing the second body and the bearing. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 바디는, 적어도 일부가 상기 제1 바디의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 로봇 관절.The second body is a robot joint, characterized in that at least a portion is accommodated in the interior of the first body. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 모터의 회전축이 회전하는 각도를 감지하여 상기 회전 각도에 상응하는 출력 신호를 생성하는 회전 감지 센서를 더 포함하는 로봇 관절.And a rotation detection sensor configured to generate an output signal corresponding to the rotation angle by detecting an angle at which the rotation axis of the first motor rotates. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 바디 또는 상기 제2 바디의 단부에 상기 제1 모터와 상이한 각도로 배치되는 제2 모터를 더 포함하는 로봇 관절.And a second motor disposed at an end of the first body or the second body at an angle different from that of the first motor.