KR20200142712A - 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 작업영역과 3-4 자유도에 국한된 로봇 엔드 이펙터의 움직임을 개선하여 다양한 스마트 공정에 적용할 수 있는 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 작업영역과 3-4 자유도에 국한된 로봇 엔드 이펙터의 움직임을 개선하여 다양한 스마트 공정에 적용할 수 있는 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇에 관한 것이다.
병렬로봇은 팔이 폐쇄 루프(컴퓨터가 사람의 개입 없이 외계의 프로세스를 직접 제어하는 상태) 구조 형태로 연결되는 로봇을 말하고, 대표적인 예로 위아래 판에 6개의 링크가 병렬로 구성된 플랫폼이다. 병렬 로봇은 물건을 집어 스케치를 하거나 인쇄 회로 기판 등을 조립하는 등 다양한 분야에 맞게 설계되어 사용된다.
병렬로봇은 직렬로봇에 비하여 상대적으로 작업공간이 줄어든다는 단점을 가지고 있지만, 직렬로봇에 비해 작업 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있으므로 점차 그 사용이 확대되어 가고 있다.
도 1은 종래의 병렬로봇(특허 등록 제10-1421351호)의 사시도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 병렬로봇은 물체(400)가 안착되는 베이스(110), 베이스(110) 상부에 위치하는 지지부(120), 일단이 지지부(120)에 결합되고, 타단이 베이스(110) 측으로 연장된 복수개의 링크 로드(140), 링크 로드(140)의 타단들이 결합되며 링크 로드(140)들의 링크 동작으로 이동하는 이동부(160), 이동부(160)에 설치되어 베이스(110)에 안착된 물체(400)를 그립핑 하는 그립퍼(180), 각각의 링크 로드(140)들이 동시에 링크 운동하도록 지지부(120)에 설치된 링크 로드 구동부(200) 및 그립퍼(180)를 회전시키는 그립퍼 회전부재(220)를 포함한다. 지지부(120)는 프레임 형태 일 수 있으며, 지지부(120)에는 복수개의 링크 로드(140) 및 링크 로드 구동부(200)들이 설치되는 지지플레이트(122)가 구비된다.
그러나, 종래의 병렬로봇은 엔드단에 해당하는 그립퍼(180)가 고정 설치되는 구조이므로 물체를 집는 단순한 공정만 가능하고 측면이송, 회전이송,플립이송과 같은 복잡한 작업 공정에 적용될 수 없는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 좁은 작업영역과 3-4 자유도에 국한된 로봇 엔드 이펙터의 움직임을 개선하여 다양한 스마트 공정에 적용할 수 있는 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇은 베이스 구동부와 상기 베이스 구동부와 결합된 링크 로드와 상기 링크 로드들의 링크 동작으로 이동하는 이동부와 상기 이동부에 결합된 엔드단 유닛을 포함하는 병렬 로봇에 있어서, 상기 엔드단 유닛은 링크 로드 하단에 결합된 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈 끝단에 결합된 엔드단을 포함하여 다축의 자유도 확보가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 중공형 엑추에이터 모듈은 중공형 DC모터, 위치 피드백 센서, 토크 센서, 제어기, 드라이버 등이 중공형으로 구성되고, 일체화된 모듈로 구성되고, 다축 구동을 위해 복수개의 단위 엑추에이터 모듈이 결합되어 형성되고; 상기 복수 개의 단위 엑추에이터 모듈 사이에는 상기 단위 엑추에이터 모듈을 일체로 연결하고 상기 개별 단위 엑추에이터 모듈의 구동을 전달하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중공형 엑추에이터 모듈은 중공형 구조를 가지고 있기 때문에 전원, 통신, 공압 배관을 중공형의 내부 공간에 집약시켜 컴팩트한 구조를 달성하고, 외관 소재가 무게를 줄이기 위해 카본으로 구성될 수 있으며, 바디와 프레임이 하나로 구성된 일종의 모노코크 구조를 가질 수 있으며, 컴팩트한 구조를 가지며 경량의 고출력이 가능한 구조를 가지고; 상기 단위 엑추에이터 모듈은 회전축이 수평, 수직으로 엇갈려 배치된 머니퓰레이터 형태를 가지게 되어 다축의 자유도를 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 단위 엑추에이터 모듈은 3개로 구성되어,회전축이 수평, 수직, 수평으로 엇갈리게 배치되어 4 내지 6축 구동을 제공하되; 제 1 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 4축 역할을 담당하고, 상기 제 1 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 2 단위 엑추에이터 모듈이 수직 방향으로 회전하면서 5축 역할을 담당하고, 상기 제 2 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 3 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 6축 역할을 담당하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇은 상기와 같은 중공형 엑추에이터 모듈을 구비한 엔드단의 경량 설계를 통해 병렬 로봇의 장점인 빠른 속도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단 자유도 확장 기술을 통해 단순한 평면적인 픽 앤 플레이스에 국한되어 사용되어온 기존의 병렬 로봇 시스템을 측면이송, 회전이송, 플립이송 등과 같은 복잡한 작업 공정에 적용할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.
도 1은 도 1은 종래의 병렬로봇의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크로드의 3축 이외에 3축 구동이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈의 다축 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크로드의 3축 이외에 3축 구동이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈의 다축 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 병렬 로봇은 구동축 이동이 가능한 베이스 구동부와 상기 베이스 구동부와 결합된 링크 로드와 상기 링크 로드들의 링크 동작으로 이동하는 이동부와 상기 이동부에 결합된 엔드단 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
종래의 병렬 로봇은 엔드단이 고정 설치된 그립퍼로 구성되어 물체를 집는 단순한 공정만 가능하지만, 본 발명에 따른 엔드단은 중공형 엑추에이터 모듈을 구비하여 종래의 3축 병렬 로봇 시스템의 엔드단에 부착하여 총 6축의 구동이 가능하여 자유도 확보가 가능한 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 엔드단 유닛은 링크 로드 하단에 결합된 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈 끝단에 결합된 엔드단을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 중공형 엑추에이터 모듈은 중공형 DC모터, 위치 피드백 센서, 토크 센서, 제어기, 드라이버 등이 중공형으로 구성되고, 일체화된 모듈로 구성되고, 다축 구동을 위해 복수개의 단위 엑추에이터 모듈이 결합되어 형성될 수 있다.
도 2는 3축 중공형 엑추에이터 모듈로 3개의 단위 엑추에이터 모듈로 구성된 것이며, 상기 단위 엑추에이터 모듈 사이에는 상기 단위 엑추에이터 모듈을 일체로 연결하고 상기 개별 단위 엑추에이터 모듈의 구동을 전달하는 지지부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 중공형 엑추에이터 모듈은 중공형 구조를 가지고 있기 때문에 전원, 통신, 공압 배관을 중공형의 내부 공간에 집약시켜 컴팩트한 구조를 달성할 수 있다.
또한, 외관 소재가 무게를 줄이기 위해 카본으로 구성될 수 있으며, 바디와 프레임이 하나로 구성된 일종의 모노코크 구조를 가질 수 있으며, 컴팩트한 구조를 가지며 경량의 고출력이 가능한 구조를 가진다.
상기 단위 모듈은 회전축이 수평, 수직으로 엇갈려 배치된 머니퓰레이터 형태를 가지게 되어 다축의 자유도를 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크로드의 3축 이외에 3축 구동이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈의 다축 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 링크로드가 3축 구동을 제공하고, 중공형 엑추에이터 모듈아 4 내지 6축 구동을 제공할 수 있다.
여기서, 3개의 단위 엑추에이터 모듈은 회전축이 수평, 수직, 수평으로 엇갈리게 배치되어 4 내지 6축 구동을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 제 1 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 4축 역할을 담당하고, 상기 제 1 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 2 단위 엑추에이터 모듈이 수직 방향으로 회전하면서 5축 역할을 담당하고, 상기 제 2 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 3 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 6축 역할을 담당할 수 있다.
상기와 같은 중공형 엑추에이터 모듈을 구비한 엔드단의 경량 설계를 통해 병렬 로봇의 장점인 빠른 속도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단 자유도 확장 기술을 통해 단순한 평면적인 픽 앤 플레이스에 국한되어 사용되어온 기존의 병렬 로봇 시스템을 측면이송, 회전이송, 플립이송 등과 같은 복잡한 작업 공정에 적용할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 베이스 구동부와 상기 베이스 구동부와 결합된 링크 로드와 상기 링크 로드들의 링크 동작으로 이동하는 이동부와 상기 이동부에 결합된 엔드단 유닛을 포함하는 병렬 로봇에 있어서,
상기 엔드단 유닛은 링크 로드 하단에 결합된 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈과 상기 중공형 엑추에이터 모듈 끝단에 결합된 엔드단을 포함하여 다축의 자유도 확보가 가능한 것을 특징으로 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇.
- 제 1항에 있어서,
상기 중공형 엑추에이터 모듈은
중공형 DC모터, 위치 피드백 센서, 토크 센서, 제어기, 드라이버 등이 중공형으로 구성되고, 일체화된 모듈로 구성되고, 다축 구동을 위해 복수개의 단위 엑추에이터 모듈이 결합되어 형성되고;
상기 복수 개의 단위 엑추에이터 모듈 사이에는 상기 단위 엑추에이터 모듈을 일체로 연결하고 상기 개별 단위 엑추에이터 모듈의 구동을 전달하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇.
- 제 2항에 있어서,
상기 중공형 엑추에이터 모듈은
중공형 구조를 가지고 있기 때문에 전원, 통신, 공압 배관을 중공형의 내부 공간에 집약시켜 컴팩트한 구조를 달성하고, 외관 소재가 무게를 줄이기 위해 카본으로 구성될 수 있으며, 바디와 프레임이 하나로 구성된 일종의 모노코크 구조를 가질 수 있으며, 컴팩트한 구조를 가지며 경량의 고출력이 가능한 구조를 가지고;
상기 단위 엑추에이터 모듈은 회전축이 수평, 수직으로 엇갈려 배치된 머니퓰레이터 형태를 가지게 되어 다축의 자유도를 확보할 수 있는 것을 특징으로 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇.
- 제 3항에 있어서,
상기 단위 엑추에이터 모듈은 3개로 구성되어,회전축이 수평, 수직, 수평으로 엇갈리게 배치되어 4 내지 6축 구동을 제공하되;
제 1 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 4축 역할을 담당하고, 상기 제 1 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 2 단위 엑추에이터 모듈이 수직 방향으로 회전하면서 5축 역할을 담당하고, 상기 제 2 단위 엑추에이터 모듈의 회전축과 수직으로 구성된 제 3 단위 엑추에이터 모듈이 수평 방향으로 회전하면서 6축 역할을 담당하는 것을 특징으로 하는 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇.
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|---|---|---|---|
| KR1020190069864A KR20200142712A (ko) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇 |
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| KR1020190069864A KR20200142712A (ko) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇 |
Publications (1)
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| KR20200142712A true KR20200142712A (ko) | 2020-12-23 |
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| KR1020190069864A KR20200142712A (ko) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 자유도 확장이 가능한 중공형 엑추에이터 모듈을 이용한 엔드단을 구비한 병렬 로봇 |
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| KR (1) | KR20200142712A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115476340A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-16 | 燕山大学 | 一类三独立螺旋运动自由度并联机构 |
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2019
- 2019-06-13 KR KR1020190069864A patent/KR20200142712A/ko unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115476340A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-16 | 燕山大学 | 一类三独立螺旋运动自由度并联机构 |
| CN115476340B (zh) * | 2022-09-19 | 2024-04-12 | 燕山大学 | 一类三独立螺旋运动自由度并联机构 |
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