WO2013103210A1 - Manipulator and robot having same - Google Patents

Manipulator and robot having same Download PDF

Info

Publication number
WO2013103210A1
WO2013103210A1 PCT/KR2012/011521 KR2012011521W WO2013103210A1 WO 2013103210 A1 WO2013103210 A1 WO 2013103210A1 KR 2012011521 W KR2012011521 W KR 2012011521W WO 2013103210 A1 WO2013103210 A1 WO 2013103210A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
translating
rod
rotation
axis
center
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/011521
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이춘우
Original Assignee
Lee Chun-Woo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020120001743A external-priority patent/KR101201691B1/en
Priority claimed from KR1020120046853A external-priority patent/KR101267324B1/en
Priority claimed from KR1020120062940A external-priority patent/KR101210967B1/en
Priority claimed from KR1020120066379A external-priority patent/KR101324988B1/en
Application filed by Lee Chun-Woo filed Critical Lee Chun-Woo
Publication of WO2013103210A1 publication Critical patent/WO2013103210A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0258—Two-dimensional joints
    • B25J17/0275—Universal joints, e.g. Hooke, Cardan, ball joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J1/00—Manipulators positioned in space by hand
    • B25J1/08—Manipulators positioned in space by hand movably mounted in a wall

Definitions

  • the present invention relates to a manipulator and a robot provided with the manipulator.
  • a person's arm can be turned up and down, left and right, and back and forth, and has a function of being able to be rotated in a large radius or a small radius at any position turned up and down, left and right, or back and forth.
  • Arms with this function are very easy to use in delicate manipulations, for example when drawing, painting, bolting, or performing welding tasks.
  • the robot In order to apply such a function to an industrial robot, the robot is applied to the robot with the arm having the above function as a manipulator.
  • a plurality of joint parts are required, and a driving part for driving the joint part is required.
  • the manipulator known so far includes a rotary motor that rotates in the X axis, a Y axis, and a Z axis, and a translational motor that translationally moves the rotary motor as a joint part and a driving part, thereby realizing a trajectory similar to an arm.
  • At least three of the rotating motor and the translating motor are required to move the arm along the three-dimensional trajectory, thereby increasing the driving cost and manufacturing cost of the manipulator.
  • the present invention has a problem in solving the above-mentioned problems.
  • the present invention relates to an articulated robot comprising a joint ball rotatably mounted on a first base, an operation part mounted on the joint ball, a rod extending in a direction in which the operation part and the like extend, A second driving unit selectively driving the first driving unit in a second direction, and a second base fixing the second driving unit.
  • two motors are used to move the arm along a three-dimensional trajectory, thereby lowering the driving cost and manufacturing cost of the conventional manipulator.
  • Embodiment 1 is a conceptual diagram of Embodiment 1 according to the present invention.
  • Fig. 2 is a view showing the locus of the operating portion of Fig. 1,
  • Embodiment 2 is a conceptual diagram of Embodiment 2 according to the present invention.
  • Fig. 4 is a view showing the trajectory of the operation portion of Fig. 2,
  • FIG. 5 is a view showing a state where the manipulator of FIG. 1 is applied to a joint of a robot;
  • FIG. 6 is a view showing a state where the manipulator of FIG. 3 is applied to a joint of a robot;
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of Embodiment 3 according to the present invention.
  • Fig. 8 is a side view of Fig. 1,
  • FIG. 9 is a view showing a state where the joint ball of FIG. 1 is applied to a joint of a robot
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of Embodiment 4 according to the present invention.
  • Fig. 11 is a side view of Fig. 4,
  • Fig. 12 is a conceptual diagram of an alternative embodiment of the third embodiment of Fig. 7,
  • Fig. 13 is a conceptual view of a modified embodiment of the fourth embodiment of Fig. 10,
  • Embodiment 5 is a conceptual diagram of Embodiment 5 according to the present invention.
  • Fig. 15 is a view showing a state when the first rotating portion of Fig. 14 is rotated
  • Fig. 16 is a view showing a state when the second rotating portion of Fig. 14 is rotated, and Fig.
  • Fig. 17 is a view of a modified embodiment of the guide portion of Fig. 14; Fig.
  • a ball having an operating portion such as an arm mounted on the first fixed base is rotatably mounted at the center of the ball, and a second fixed base spaced apart from the first fixed base in the Y- And a first translating unit mounted on the second fixing base to rotate about the Y axis which is the center axis of the ball and to translate in the X axis direction to the rotating unit,
  • a rod extending in the Y axis direction as the center axis is attached to a portion of the ball which is turned against the portion of the ball, and the rod is mounted to the translating portion via the guide portion, Thereby permitting rotation or pivotal motion of the rod at the center of the ball in response to translational motion of the translating portion (see Figure 1).
  • a ball having an operating portion such as an arm mounted on the first fixed base is rotatably mounted at the center of the ball, and a second fixed base spaced apart from the first fixed base in the Y axis direction is provided And a second translating portion mounted on the second fixing base for translating in the X-axis direction and translationally moving in the Z-axis direction on the first translating portion,
  • a rod extending in the Y axis direction as the center axis is attached to a portion of the ball which is inclined with respect to the ball and the rod is mounted to the second translating portion via the guide portion, Thereby permitting rotation or pivotal motion of the rod at the center of the ball in response to translational motion (see Figure 3).
  • a joint ball having an operation portion such as an arm mounted on a first fixed base is rotatably mounted at the center of the joint ball, and a second A first rotating part mounted on the second fixing base and rotating about a Y axis which is a center axis of the ball is mounted on the second rotating base, a second rotating part rotating around the X axis is mounted on the first rotating part,
  • a rod is attached to a portion of the ball of the back which is against the portion of the ball on which the operating portion is mounted and the other end of the link whose one end is linked to the distal end of the rod is fixed to the rotational axis of the second rotating portion And is linked to the tip of the bar (see Fig. 7).
  • FIG. 1 a first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 a first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • Fig. 1 the manipulator of the first embodiment is indicated by reference numeral 100-1.
  • the manipulator 100-1 includes a first fixing base 10; And a joint ball 20 rotatably inserted in the first fixing base 10 in a state in which the operating unit 11 such as an arm is mounted on one side and the upper half and the lower half are exposed.
  • the manipulator 100-1 includes a second fixed base 30 spaced apart from the first fixed base 10 by a predetermined distance in the direction of the Y center axis; And a first rotating part 40 mounted on the second fixed base 30 so as to rotate around a Y center axis Y which is a center axis of the joint ball 20.
  • the manipulator 100-1 is mounted on the first rotating portion 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotational center of the first rotating portion 40 and rotates in the direction perpendicular to the Y central axis Y And a first translating part 50 movable in a direction transverse to the Y center axis.
  • the manipulator 100-1 has a base end fixedly attached to the joint ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation unit 11 is mounted, A rod 80 extending in the direction of the axis; And a guide portion interposed between the first translating portion and the rod to transmit movement of at least one of the first rotating portion and the second translating portion to the rod, (90).
  • the guide portion 90 is translated by the translational movement of the first translating portion 50 and is rotated and swiveled by the rotation of the first rotating portion 40.
  • the rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20
  • the rod 80 moves three-dimensionally from the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or the swiveling movement of the guide portion 90.
  • the guide portion 90 has a size and a shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, and receives the rod through the rod.
  • the rod is rotatably or pivotably and tiltably mounted in the guide portion with the center of the joint ball 20 being radially and radially projected from the center of the joint ball 20 with respect to the guide portion in the guide portion
  • the guide portion 90 is, for example, an hourglass shape.
  • the rod 80 and the first translating portion 50 are linked to each other in the first embodiment, It is also possible to link the first rotary part 50 and the first rotary part 40 so that the first rotary part 50 is inclined according to the increase or decrease of the Y direction component due to the posture change of the rod 80.
  • the first rotary part 40 may be a known rotary motor
  • the second rotary part 50 may be a known linear motor including a linear stator and a linear rotor, a cylinder, a ball screw, and the like.
  • the coupling between the first rotary part 40 and the first translating part 50 is achieved by coupling the drive shaft 41 of the rotary motor corresponding to the rotary part 40 to the first translating part 50 By allowing the linear stator 51 of the corresponding linear motor to be fixed and the linear rotor 52 to be arranged linearly on the stator 51.
  • the linear stator 51 extends across the Y-axis Y.
  • the coupling between the first translating portion 50 and the rod 80 is achieved by connecting the linear rotator 52 of the linear motor corresponding to the first translating portion 50 to the linear rotator 52 Clockwise guide part 90 having a central axis parallel to the Y center axis Y or having a central axis on the Y center axis according to the position of the guide part 90, It is possible to penetrate the rod 80.
  • the guide portion 90 is translated by the translation of the first translating portion 50, and is rotated or revolved by the rotation or pivoting motion of the first rotation portion 40.
  • the rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20
  • the rod is moved three-dimensionally at the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or pivotal movement of the guide portion 90.
  • the rod inserted into the hourglass-shaped guide portion 90 is rotatably and pivotably and tiltably supported by the center of the joint ball 20 in the guide portion, And is movable in the radial direction from the center of the joint ball 20 with respect to the guide portion.
  • the manipulator 100-1 configured as described above can be operated as follows.
  • the rotation axis 41 of the first rotation unit 40 is rotated to set the direction in which the linear rotator 52 of the first rotation unit 50 moves, and then the first rotation unit 50
  • the rod 80 is moved in the X axis direction or the Z axis direction to position the linear rotor 52 at an arbitrary position as shown in FIG. To an attitude having an arbitrary acute angle.
  • the manipulator of the second embodiment is indicated by reference numeral 100-2.
  • the manipulator 100-2 includes, as in the first embodiment, a first fixed base 10; And a joint ball 20 in which the upper and lower halves are exposed while the periphery is rotatably inserted into the first fixing base 10 in a state where the operating portion 11 such as an arm is mounted on the lower portion.
  • the manipulator 100-2 includes a second fixed base 30 spaced apart from the first fixed base 10 by a predetermined distance in the direction of the Y center axis; A first translating unit 50 mounted to the second fixing base 30 to translate in the X-axis direction; A second translating part 70 mounted to the first translating part 50 so as to translate in the Z-axis direction; A rod 80 having a proximal end fixedly mounted on a part of the joint ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation part 11 is mounted and having a distal end extending in the Y axis direction; And a guide portion (90) interposed between the second translating portion (70) and the rod (80) for transmitting movement of at least one of the first and second translating portions (50, 70) ).
  • the first and second translating portions 50 and 70 may be a known linear motor, a cylinder, a ball screw, or the like, including a linear stator and a linear rotor.
  • the coupling between the first translating portion 50 and the second translating portion 70 may be achieved by coupling the linear translator 52 of the linear motor to the first translating portion 50, And the linear stator 71 of the linear motor corresponding to the translating portion 70 is fixed.
  • the straight stator 51 of the first translating part 50 and the straight stator 71 of the second translating part 70 are arranged in a cross shape.
  • the coupling between the second translating portion 70 and the rod 80 is the same as the coupling between the rod of the first embodiment and the first translating portion.
  • the manipulator 100-2 configured as described above can be operated as follows.
  • FIG. 7 a third embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 7 a third embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.
  • Fig. 7 the manipulator of the third embodiment is indicated by reference numeral 100-3.
  • the manipulator 100-3 includes a first fixed base 10, an operating portion 11, a joint ball 20, a second fixed base 30, and a second fixed base 30 as in the first embodiment. And includes a first rotating portion 40 and a rod 80.
  • the manipulator 100-3 is mounted on the rotary shaft 41 of the first rotary part 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the rotary shaft 41 of the first rotary part 40, And a second rotation part 60 having a rotation axis 61 capable of rotating or pivoting about an X axis perpendicular to the axis Y.
  • the manipulator (100-3) is, via an axis of rotation extending parallel to the pin (61) (P1) of one end of the second rotation part 60 to the front end of the rod 80 and the second coupling link
  • the rod 80, the bar 63 and the link 95 constitute a known lever crank mechanism, and the lever crank mechanism is provided with the guide 80 of the first embodiment which permits the three- (90).
  • the rod (80) and the bar (63) are positioned such that their rotation or pivot center is on the Y center axis (Y).
  • the rod 80 rotates or pivots about the Y center axis Y by the rotation or pivotal motion of the first rotation part 40.
  • the rotation of the second rotation part 60 causes the rod 80 to rotate, Exercise.
  • the manipulation part 11 mounted on the joint ball 20 on which the rod 80 is mounted is configured such that the joint ball 20 is inserted into the first fixing base 10 so that the center of the joint ball 20 Dimensional motion from the center of the joint ball 20 due to the link movement and the rotation or pivot movement of the rod 80.
  • the first and second rotating parts 40 and 60 may be known rotating motors.
  • the second rotary part 60 is illustrated as being eccentric on the Y central axis Y.
  • the third embodiment is not limited to this, and as shown in FIG. 12, the second rotary part The second rotation part 60 is fixed to the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so that the center of the second rotation part 60 is disposed on the Y center axis Y, (61) is protruded from the second rotary part (60) to the outside of the X axis of the second rotary part (60), and both ends of the protruded rotary shaft (61) As shown in Fig.
  • the manipulator 100-3 configured as described above can be operated as follows.
  • the rod 80 may take an attitude along the Y-axis axis Y according to the rotation angle of the rotation axis 61 of the second rotation unit 60, or may take a posture along the Y-axis axis Y Y may be inclined up and down by varying the inclination angle.
  • the tilting direction of the rod 80 can be changed in all directions according to the rotation angle of the rotation axis 41 of the first rotation unit 40.
  • the rod 80 and the operating portion 11 are rotated with the joint ball 20 in a conical shape about the Y center axis Y at an arbitrary angle with respect to the Y center axis Y.
  • the distal end of the operating portion 11 can draw a locus having various radii by the rotational axis 41 of the first rotating portion 40 according to the rotational angle of the rotational axis 61 of the second rotational portion 60 .
  • FIG. 10 a fourth embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 10 a fourth embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.
  • Fig. 10 the manipulator of the fourth embodiment is indicated by reference numeral 100-4.
  • the manipulator 100-4 includes a first fixing base 10; And a joint ball 20 rotatably mounted on the first fixed base 10 in a state in which an operating portion 11 such as an arm is mounted and both ends of the joint ball 20 are exposed in the Y axis direction.
  • the manipulator 100-4 includes a second fixing base 30 spaced apart from the first fixing base 10 by a predetermined distance in the Y axis direction, And a rotary shaft 41 is rotatably mounted on the second fixing base 30 so as to be rotatable about a Y center axis Y which is a center axis of the joint ball 20, And a first rotating part 40 mounted on the rail 31 so as to be slidable in the direction of the Y center axis Y.
  • the manipulator 100-4 is mounted on the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the rotation axis 41 of the first rotation part 40, And a second rotary part 60 having a rotary shaft 61 capable of rotating or pivoting about an X axis perpendicular to the axis Y.
  • the manipulator 100-4 is fixedly mounted at the base of the articulation ball 20 on the part of the articulation ball 20 on which the manipulation part 11 is mounted, A rod 80 extending in the backward direction with respect to the supporting member 80; And one end of the rod 80 is linked to the tip of the rod 80 via a pin P1 extending in parallel to the rotation axis 61 of the second rotation part 60 and connected to the rotation axis 61 of the second rotation part 60 And a link 95 in which the other end is fixedly circumscribed.
  • the rail 31 and the link 95 act in the same way as the guide portion 90 of Embodiment 1 which allows three-dimensional movement of the rod 80.
  • the rod (80) and the link (95) are positioned so that their rotation or pivot center is on the Y center axis (Y).
  • the rod 80 rotates or pivots about the Y center axis Y by the rotation or pivotal movement of the first rotation part 40.
  • the rotation of the second rotation part 60 causes the rod 80 to rotate,
  • the ball 20 rotates about its center.
  • the manipulation part 11 mounted on the joint ball 20 on which the rod 80 is mounted is inserted into the first fixing base 10 so that the joint ball 20 is inserted into the center of the joint ball 20 Dimensional motion from the center of the joint ball 20 due to the rotation or pivotal movement of the rod 80.
  • the second rotation part 60 is illustrated as being eccentric with respect to the Y center axis Y.
  • the second rotation part 60 is fixed to the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so that the center of the second rotation part 60 is disposed on the Y center axis Y,
  • the rotation shaft 61 protrudes from the second rotation part in the X axis outward direction of the second rotation part 60 and both ends of the protruded rotation axis 61 are fixedly attached to the leg parts of the Y- .
  • the manipulator 100-4 configured as described above can be operated as follows.
  • the rod 80 may take a posture along the Y-axis Y according to the rotation angle of the rotation axis 61 of the second rotation unit 60, And may be tilted to the left or to the right by varying the inclination angle with respect to the central axis Y.
  • the tilting direction of the rod 80 can be changed in all directions according to the rotation angle of the rotation axis 41 of the first rotation unit 40.
  • the rod 80 is rotated with the joint ball 20 in a conical shape about the Y center axis Y with an arbitrary acute angle with respect to the Y center axis Y.
  • the distal end of the operating portion 11 can draw a locus having various radii by the rotational axis 41 of the first rotating portion 40 according to the rotational angle of the rotational axis 51 of the second rotational portion 50 .
  • Fig. 14 the manipulator of the fifth embodiment is indicated by reference numeral 100-5.
  • the manipulator 100-5 includes a first fixed base 10, an operating portion 11, a joint ball 20, a second fixed base 30, a first rotating portion 40, And a translating unit 50.
  • the manipulator 100-5 includes a second rotating part 60 mounted on the first translating part 50 and selectively mounted on the Y center axis Y so as to rotate around the Y center axis Y; And a second translating part 70 mounted on the second rotating part 60 and capable of changing in a direction perpendicular to the Y center axis.
  • the distal end of the manipulator 100-5 is fixedly attached to a portion of the articulation ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation unit 11 is mounted, A rod 80 extending in the direction of the axis; And at least one of the first and second rotating parts (40, 60) and the first and second translating parts (50, 70) interposed between the second translating part (70) To the rod (80).
  • first and second rotary portions 40 and 60 and the first and second translating portions 50 and 70 are both positioned on the Y central axis Y in the guide portion 90, And is fixed to the second translating portion 70 so as to be located on the Y center axis according to the positioning of the second translating portion 70.
  • the first and second rotating parts 40 and 60 may be known rotating motors and the first and second rotating parts 50 and 70 may be known linear motors, cylinders, ball screws, have.
  • the coupling between the first rotating portion 40 and the first translating portion 50 and the coupling between the second rotating portion 60 and the second translating portion 70 can be achieved by,
  • the driving shafts 41 and 61 of the rotating motor corresponding to the rotating parts 40 and 60 are provided with bodies 51 and 71 corresponding to the first and second translating parts 50 and 70,
  • the translating parts 52 and 72 such as a linear rotor are disposed on the bodies 51 and 71, for example.
  • the body 51, 71 extends across the Y-axis Y.
  • the coupling between the first translating portion 50 and the second rotating portion 60 may be performed on the first rotating portion 60 on the translating portion 72 corresponding to the first translating portion 50, It is possible that a corresponding case 62 is mounted.
  • the coupling between the second translating portion 70 and the rod 80 can be achieved by providing the translating portion 72 corresponding to the second translating portion 70 and the second translating portion 70 depending on the position of the translating portion 72, A guide portion 90 having a central axis parallel to the Y center axis Y or having a central axis on the Y center axis is fixed and the rod 80 is passed through the guide portion 90
  • the rod 80 is rotatably or pivotably and tiltably mounted within the guide portion 90 about the center of the articulation ball 20 and in the guide portion 90 with respect to the guide portion 90, It is possible to move in the radial direction from the center of the ball 20.
  • the guide portion 90 is translated by the translational motion of the first and second translating portions 50 and 70, and is rotated by the rotational movement of the first and second rotating portions 40 and 60. Accordingly, And pivot motion.
  • the rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20
  • the rod 80 moves three-dimensionally from the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or the swiveling movement of the guide portion 90.
  • the guide portion 90 has a size and shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, and has an hourglass-like shape capable of receiving the rod through the rod.
  • the rod 80 and the second translating portion 70 are linked to each other in the fifth embodiment, It is also possible to link the second rotary part 50 and the second rotary part 60 so that the second rotary part 70 is inclined according to the increase or decrease in the Y direction component due to the posture change of the rod 80.
  • the guide portion 90 has an hourglass-shaped portion, the rod 80 penetrates through the through-hole 92 passing through the hourglass-shaped portion in the Y axis direction, A bracket 91 is interposed between the translating movement part 72 and the guide part 90 so as to prevent the rod 80 from being linearly moved, ).
  • This configuration is also applicable to the guide portion 90 of the first and second embodiments.
  • the guide portion 90 has a spherical upper portion formed with a through hole 92 penetrating in the Y axial direction, and the upper and lower halves of the spherical upper portion are exposed,
  • the upper portion of the ring portion 93 is rotatably inserted into the ring seat portion 93 so that the rod 80 does not interfere with the straight movement, rotation and tilting movement of the rod 80 between the ring seat portion 93 and the translating portion 72
  • the bracket 91 is interposed between the ring portion 93 and the translating portion 72,
  • the manipulator 100-5 configured as described above can be operated as follows.
  • the rotation axis 41 of the first rotation part 40 is rotated to set the direction in which the translation part 52 of the first translation part 50 moves, and then the first and second rotation parts 40,
  • either one of the translating portions 50 and 70 is operated to move the translating portions 52 and 72 in the X axis direction or the Z axis direction to be positioned at an arbitrary position, (80) is converted into a posture having an arbitrary acute angle with respect to the Y center axis (Y).
  • the joint ball 20 is rotated in the direction of the arbitrary sharp angle as shown in FIG. 16, 60 and the central axis of the guide portion 90 is a turning radius, that is, a radius smaller than the radius of rotation of the first rotating portion 40, so that the rod 80 has a tapered conical shape And rotates together with the joint ball 20 about the central axis passing through the center of rotation of the second rotary part 60 and the center of the joint ball 20.
  • the size of the small radius can be adjusted by moving the translating portion 72 in the X-axis direction or the Z-axis direction by moving the second translating portion 70 and positioning the translating portion 72 at an arbitrary position .
  • the movement locus of the operating portion 11 (for example, arm, foot, neck, industrial device, etc.) mounted on the joint ball 20 can be realized by a human shoulder joint, a thigh joint, or a neck joint
  • the manipulator of the fifth embodiment can be applied to the joint part of the humanoid robot and provides a motion locus similar to a motion locus that a human's arm can implement, If applied to a robot, it can make it possible to implement a task that a person would perform manually.
  • the joint of the fifth embodiment can be provided on at least one joint of the shoulder joint, the neck joint, the femur joint, the ankle joint, the wrist joint, the elbow joint, the hip joint, and the hip joint of the hand, which are human lubrication joints.
  • the hand, head, or foot is capable of being turned or twisted by small radius with multi-directional degrees of freedom by the lubricating joint, )
  • the leading end side link can be turned or twisted to a small radius with multi-directional degrees of freedom, and it is possible to turn or twist the link to a large radius.
  • the joint portion of the fifth embodiment provides a motion locus similar to a motion locus that can be realized by the human body's lubricating joint, thereby providing a humanoid robot closer to a human.
  • the manipulation part 11 becomes the tip side link and the second manipulator
  • the fixed base 30 becomes the base end side link, and the first fixed base 10 is fixed to the outer surface of the robot (not shown).
  • FIG. 5 shows the joint part of Embodiment 1 as 1000-1
  • FIG. 6 shows the joint part of Embodiment 2 as 1000-2
  • FIG. 9 shows the joint part of Embodiment 3 as 1000-3
  • Fig. 5 shows the joint part of Embodiment 1 as 1000-1
  • FIG. 6 shows the joint part of Embodiment 2 as 1000-2
  • FIG. 9 shows the joint part of Embodiment 3 as 1000-3
  • Fig. 5 shows the joint part of Embodiment 1 as 1000-1
  • FIG. 6 shows the joint part of Embodiment 2 as 1000-2
  • FIG. 9 shows the joint part of Embodiment 3 as 1000-3
  • the joint refers to a joint having a degree of freedom greater than biaxial degrees of freedom, and the joint is interposed between the two bones, so that one bone can move relative to the other bone, , And the base-end-side link means a bone that is not relatively moved.
  • the joint ball 20 is rotatably supported on the first fixed base 10 only in the direction of the X-axis in the description and the drawings of the first to fifth embodiments, the present invention is not limited to this,
  • the intermediate circumferential front portion of the ball 20 may be rotatably supported by the first fixing base 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The present invention includes: a joint ball rotatably mounted on a first base; a control unit mounted on the joint ball; a rod extending in a direction facing away from the control unit; a first driving unit enabling a three-dimensional movement of the rod and driving the rod in a first direction; a second driving unit selectively driving the first driving unit in a second direction; and a second base fixing the second driving unit, and applies two motors for exercising an arm along a three-dimensional trajectory, in order to reduce the driving cost and manufacturing cost of a manipulator of the prior art.

Description

매니퓰레이터 및 이를 구비한 로봇Manipulators and robots equipped with them
본 발명은 매니퓰레이터 및 이를 구비한 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a manipulator and a robot provided with the manipulator.
사람의 팔은 상하, 좌우, 및 전후로 선회될 수 있고, 상하, 좌우, 또는 전후로 선회된 임의의 위치에서 대 반경 또는 소 반경으로 회전될 수 있는 기능을 가지고 있다.A person's arm can be turned up and down, left and right, and back and forth, and has a function of being able to be rotated in a large radius or a small radius at any position turned up and down, left and right, or back and forth.
이러한 기능을 가진 팔은 섬세한 조작시에, 예를 들면, 그림을 그리거나, 페인트를 칠하거나, 볼트를 조이거나 용접작업을 수행할 때에 매우 용이하게 활용되고 있다.Arms with this function are very easy to use in delicate manipulations, for example when drawing, painting, bolting, or performing welding tasks.
이러한 기능을 산업용 로봇에 적용시키기 위해 상기 기능을 가진 팔을 매니퓰레이터로서 상기 로봇에 적용되고 있다. In order to apply such a function to an industrial robot, the robot is applied to the robot with the arm having the above function as a manipulator.
상기 팔이 상기 기능을 수행하기 위해서는 복수 개의 관절부가 필요 되고, 그 관절부를 구동시키는 구동부가 필요 된다.In order for the arm to perform the function, a plurality of joint parts are required, and a driving part for driving the joint part is required.
지금까지 알려진 상기 매니퓰레이터는 X축, Y축, Z축에서 회전하는 회전모터와 병진운동하는 병진모터를 관절부와 구동부로서 구비하고서 팔과 유사한 궤적을 구현시키는 것으로 되어 있다.The manipulator known so far includes a rotary motor that rotates in the X axis, a Y axis, and a Z axis, and a translational motor that translationally moves the rotary motor as a joint part and a driving part, thereby realizing a trajectory similar to an arm.
이러한 매니퓰레이터에서는 적어도 3차원적 궤적을 따라 팔을 운동시키기 위해서는 회전모터 및 병진모터 중 적어도 3개를 필요로 하여 매니퓰레이터의 구동비용 및 제조비용을 증대시킨다고 하는 문제점을 가진다.In such a manipulator, at least three of the rotating motor and the translating motor are required to move the arm along the three-dimensional trajectory, thereby increasing the driving cost and manufacturing cost of the manipulator.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.The present invention has a problem in solving the above-mentioned problems.
본 발명은 제1베이스에 회전가능하게 장착된 관절볼, 상기 관절볼에 장착된 조작부, 상기 조작부와 등을 진 방향으로 뻗어 있는 로드, 상기 로드의 3차원적 운동을 수용하면서 상기 로드를 제1방향으로 구동하는 제1구동부, 상기 제1구동부를 선택적으로 제2방향으로 구동하는 제2구동부, 및 상기 제2구동부를 고정하고 있는 제2베이스를 포함함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다. The present invention relates to an articulated robot comprising a joint ball rotatably mounted on a first base, an operation part mounted on the joint ball, a rod extending in a direction in which the operation part and the like extend, A second driving unit selectively driving the first driving unit in a second direction, and a second base fixing the second driving unit.
본 발명은 상기와 같은 과제해결수단에 의해 팔을 3차원적 궤적을 따라 운동시키는 데 2개의 모터가 적용되게 하여 종래의 매니퓰레이터의 구동비용 및 제조비용보다 낮출 수 있다.According to the present invention, two motors are used to move the arm along a three-dimensional trajectory, thereby lowering the driving cost and manufacturing cost of the conventional manipulator.
도 1은 본 발명에 따른 실시예1의 개념도,1 is a conceptual diagram of Embodiment 1 according to the present invention,
도 2는 도 1의 조작부의 궤적을 도시한 도면, Fig. 2 is a view showing the locus of the operating portion of Fig. 1,
도 3은 본 발명에 따른 실시예2의 개념도,3 is a conceptual diagram of Embodiment 2 according to the present invention,
도 4는 도 2의 조작부의 궤적을 도시한 도면,Fig. 4 is a view showing the trajectory of the operation portion of Fig. 2,
도 5는 도 1의 매니퓰레이터가 로봇의 관절부에 적용된 상태를 도시한 도면,FIG. 5 is a view showing a state where the manipulator of FIG. 1 is applied to a joint of a robot;
도 6은 도 3의 매니퓰레이터가 로봇의 관절부에 적용된 상태를 도시한 도면,FIG. 6 is a view showing a state where the manipulator of FIG. 3 is applied to a joint of a robot;
도 7은 본 발명에 따른 실시예3의 개념도,FIG. 7 is a conceptual diagram of Embodiment 3 according to the present invention,
도 8은 도 1의 측면도, Fig. 8 is a side view of Fig. 1,
도 9는 도 1의 관절 볼이 로봇의 관절부에 적용된 상태를 도시한 도면,FIG. 9 is a view showing a state where the joint ball of FIG. 1 is applied to a joint of a robot,
도 10은 본 발명에 따른 실시예4의 개념도,FIG. 10 is a conceptual diagram of Embodiment 4 according to the present invention,
도 11은 도 4의 측면도,Fig. 11 is a side view of Fig. 4,
도 12는 도 7의 실시예3의 변형 실시예의 개념도, Fig. 12 is a conceptual diagram of an alternative embodiment of the third embodiment of Fig. 7,
도 13은 도 10의 실시예4의 변형 실시예의 개념도,Fig. 13 is a conceptual view of a modified embodiment of the fourth embodiment of Fig. 10,
도 14는 본 발명에 따를 실시예5의 개념도,14 is a conceptual diagram of Embodiment 5 according to the present invention,
도 15는 도 14의 제1회전부가 회전될 때의 상태를 도시한 도면, Fig. 15 is a view showing a state when the first rotating portion of Fig. 14 is rotated,
도 16은 도 14의 제2회전부가 회전될 때의 상태를 도시한 도면, 및Fig. 16 is a view showing a state when the second rotating portion of Fig. 14 is rotated, and Fig.
도 17는 도 14의 가이드부에 대한 변경 실시예의 도면.Fig. 17 is a view of a modified embodiment of the guide portion of Fig. 14; Fig.
일 실시예의 본 발명에서는, 제1고정베이스에 팔과 같은 조작부가 장착된 볼을 상기 볼의 중심에서 회전가능하게 장착하고, 제1고정베이스에 Y축 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스를 마련하고, 상기 제2고정베이스에 볼의 중심축선인 Y축선을 중심으로 회전하는 회전부를 장착하고, 상기 회전부에 X축방향으로 병진운동하는 제1병진부를 장착하고, 상기 조작부가 장착된 볼의 부위에 대하여 등을 진 볼의 부위에 상기 중심축선인 Y축선 방향으로 뻗은 로드를 장착하고, 가이드부를 개재하여 상기 로드를 상기 병진부에 장착하고, 상기 가이드부가 상기 회전부의 회전 또는 선회운동과 상기 병진부의 병진운동에 따른 상기 볼의 중심에서의 상기 로드의 회전 또는 선회운동을 허용하게 되어 있다.(도 1참조)In an embodiment of the present invention, a ball having an operating portion such as an arm mounted on the first fixed base is rotatably mounted at the center of the ball, and a second fixed base spaced apart from the first fixed base in the Y- And a first translating unit mounted on the second fixing base to rotate about the Y axis which is the center axis of the ball and to translate in the X axis direction to the rotating unit, A rod extending in the Y axis direction as the center axis is attached to a portion of the ball which is turned against the portion of the ball, and the rod is mounted to the translating portion via the guide portion, Thereby permitting rotation or pivotal motion of the rod at the center of the ball in response to translational motion of the translating portion (see Figure 1).
다른 실시예의 본 발명에서는 제1고정베이스에 팔과 같은 조작부가 장착된 볼을 상기 볼의 중심에서 회전가능하게 장착하고, 제1고정베이스에 Y축 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스를 마련하고, 상기 제2고정베이스에 X축방향으로 병진운동하는 제1병진부를 장착하고, 상기 제1병진부에 Z축방향으로 병진운동하는 제2병진부를 장착하고, 상기 조작부가 장착된 볼의 부위에 대하여 등을 진 볼의 부위에 상기 중심축선인 Y축선 방향으로 뻗은 로드를 장착하고, 가이드부를 개재하여 상기 로드를 상기 제2병진부에 장착하고, 상기 가이드부가 상기 제1 및 제2병진부의 병진운동에 따른 상기 볼의 중심에서의 상기 로드의 회전 또는 선회운동을 허용하게 되어 있다.(도 3참조)In another embodiment of the present invention, a ball having an operating portion such as an arm mounted on the first fixed base is rotatably mounted at the center of the ball, and a second fixed base spaced apart from the first fixed base in the Y axis direction is provided And a second translating portion mounted on the second fixing base for translating in the X-axis direction and translationally moving in the Z-axis direction on the first translating portion, A rod extending in the Y axis direction as the center axis is attached to a portion of the ball which is inclined with respect to the ball and the rod is mounted to the second translating portion via the guide portion, Thereby permitting rotation or pivotal motion of the rod at the center of the ball in response to translational motion (see Figure 3).
또 다른 실시예의 본 발명에서는, 제1고정베이스에 팔과 같은 조작부가 장착된 관절 볼을 상기 관절 볼의 중심에서 회전가능하게 장착하고, 제1고정베이스에 Y축 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스를 마련하고, 상기 제2고정베이스에 볼의 중심축선인 Y축선을 중심으로 회전하는 제1회전부를 장착하고, 상기 제1회전부에 X축선을 중심으로 회전하는 제2회전부를 장착하고, 상기 조작부가 장착된 볼의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼의 부위에 로드를 장착하고, 상기 로드의 선단에 일단이 링크결합된 링크의 타단을 상기 제2회전부의 회전축에 기단이 고정적으로 외접된 바아의 선단에 링크결합시키고 있다.(도 7참조)According to another aspect of the present invention, a joint ball having an operation portion such as an arm mounted on a first fixed base is rotatably mounted at the center of the joint ball, and a second A first rotating part mounted on the second fixing base and rotating about a Y axis which is a center axis of the ball is mounted on the second rotating base, a second rotating part rotating around the X axis is mounted on the first rotating part, Wherein a rod is attached to a portion of the ball of the back which is against the portion of the ball on which the operating portion is mounted and the other end of the link whose one end is linked to the distal end of the rod is fixed to the rotational axis of the second rotating portion And is linked to the tip of the bar (see Fig. 7).
(실시예1)(Example 1)
이하, 본 발명에 따른 실시예1이 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1에는 본 실시예1의 매니퓰레이터가 부호 100-1으로서 지시되어 있다.In Fig. 1, the manipulator of the first embodiment is indicated by reference numeral 100-1.
상기 매니퓰레이터(100-1)는, 제1고정베이스(10); 및 팔과 같은 조작부(11)가 일측에 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스(10)에 회전가능하게 내접되어 상반부와 하반부가 노출되어 있는 관절 볼(20)을 포함하고 있다.The manipulator 100-1 includes a first fixing base 10; And a joint ball 20 rotatably inserted in the first fixing base 10 in a state in which the operating unit 11 such as an arm is mounted on one side and the upper half and the lower half are exposed.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-1)는, 상기 제1고정베이스(10)에 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스(30); 및 상기 제2고정베이스(30)에 상기 관절 볼(20)의 중심축선인 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전하게 장착된 제1회전부(40)를 포함하고 있다.The manipulator 100-1 includes a second fixed base 30 spaced apart from the first fixed base 10 by a predetermined distance in the direction of the Y center axis; And a first rotating part 40 mounted on the second fixed base 30 so as to rotate around a Y center axis Y which is a center axis of the joint ball 20. [
또한, 상기 매니퓰레이터(100-1)는, 상기 제1회전부(40)의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부(40)에 탑재되고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 방향에서 상기 Y중심축선을 가로지르는 방향으로 이동가능한 제1병진부(50)를 포함하고 있다.The manipulator 100-1 is mounted on the first rotating portion 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotational center of the first rotating portion 40 and rotates in the direction perpendicular to the Y central axis Y And a first translating part 50 movable in a direction transverse to the Y center axis.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-1)는 상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 Y중심축선 방향으로 뻗은 로드(80); 및 상기 제1병진부(50)와 상기 로드(80) 사이에 개재되어 상기 제1회전부(40) 및 제2병진부(50) 중 적어도 하나의 운동을 상기 로드(80)에 전달하는 가이드부(90)를 포함하고 있다.The manipulator 100-1 has a base end fixedly attached to the joint ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation unit 11 is mounted, A rod 80 extending in the direction of the axis; And a guide portion interposed between the first translating portion and the rod to transmit movement of at least one of the first rotating portion and the second translating portion to the rod, (90).
상기 가이드부(90)는 상기 제1병진부(50)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1회전부(40)의 회전운동에 의해 회전 및 선회운동하게 된다. 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 또는 선회운동에 의해, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 상기 로드(80)가 3차원적으로 움직이게 된다. 따라서, 상기 가이드부(90)는 상기 로드의 3차원적 움직임을 수용하기 위한 크기와 형상을 가지고서, 상기 로드를 삽입관통하여 수용하고 있다. 즉, 상기 로드는 상기 가이드부 내에서 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고 회전 또는 선회가능하게 그리고 경사가능하게 그리고 상기 가이드부 내에서 상기 가이드부에 대하여 상기 관절 볼(20)의 중심에서 방사방향으로 이동가능하게 되어 있다. 따라서, 상기 가이드부(90)는 예를 들면, 모래시계모양으로 되어 있다.The guide portion 90 is translated by the translational movement of the first translating portion 50 and is rotated and swiveled by the rotation of the first rotating portion 40. The rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20 The rod 80 moves three-dimensionally from the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or the swiveling movement of the guide portion 90. [ Accordingly, the guide portion 90 has a size and a shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, and receives the rod through the rod. In other words, the rod is rotatably or pivotably and tiltably mounted in the guide portion with the center of the joint ball 20 being radially and radially projected from the center of the joint ball 20 with respect to the guide portion in the guide portion As shown in Fig. Therefore, the guide portion 90 is, for example, an hourglass shape.
상기 실시예1에서는, 상기 가이드부(90) 대신에, 도 1 및 도 2에 도시되어 있지 않지만, 상기 로드(80)와 상기 제1병진부(50)를 링크결합시키고, 상기 제1병진부(50)와 상기 제1회전부(40)를 링크결합시켜, 상기 제1병진부(50)가, 상기 로드(80)의 자세변경에 따른 Y방향 성분의 증감에 따라 경사지게 하는 것도 가능하다.1 and 2, instead of the guide portion 90, the rod 80 and the first translating portion 50 are linked to each other in the first embodiment, It is also possible to link the first rotary part 50 and the first rotary part 40 so that the first rotary part 50 is inclined according to the increase or decrease of the Y direction component due to the posture change of the rod 80.
상기 제1회전부(40)는 공지된 회전모터가 될 수 있으며, 상기 제2병진부(50)는 직선형 고정자와 직선형 회전자를 포함하는 공지된 선형모터, 실린더, 볼 스크류 등이 될 수 있다.The first rotary part 40 may be a known rotary motor, and the second rotary part 50 may be a known linear motor including a linear stator and a linear rotor, a cylinder, a ball screw, and the like.
상기 제1회전부(40)와 상기 제1병진부(50) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 회전부(40)에 상당하는 회전모터의 구동축(41)에, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자(51)가, 고정되게 하고, 그리고 그 고정자(51) 위에 직선형 회전자(52)가 선형운동하게 배치되게 함으로써 가능하다.The coupling between the first rotary part 40 and the first translating part 50 is achieved by coupling the drive shaft 41 of the rotary motor corresponding to the rotary part 40 to the first translating part 50 By allowing the linear stator 51 of the corresponding linear motor to be fixed and the linear rotor 52 to be arranged linearly on the stator 51. [
특히, 상기 직선형 고정자(51)는 Y중심축선(Y)을 가로지르게 뻗어 있다.In particular, the linear stator 51 extends across the Y-axis Y.
상기 제1병진부(50)와 상기 로드(80) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(52)에, 상기 직선형 회전자(52)의 위치에 따라 상기 Y중심축선(Y)에 평행한 중심축선을 갖거나 상기 Y중심축선상에 중심축선을 갖는 모래시계모양의 가이드부(90)를 고정시키고, 상기 가이드부(90)에 상기 로드(80)를 관통시킴으로써 가능하다.The coupling between the first translating portion 50 and the rod 80 is achieved by connecting the linear rotator 52 of the linear motor corresponding to the first translating portion 50 to the linear rotator 52 Clockwise guide part 90 having a central axis parallel to the Y center axis Y or having a central axis on the Y center axis according to the position of the guide part 90, It is possible to penetrate the rod 80.
즉, 상기 가이드부(90)는 상기 제1병진부(50)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1회전부(40)의 회전 또는 선회운동에 의해 회전 또는 선회운동하게 된다. 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 또는 선회운동에 의해, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 상기 로드가 3차원적으로 움직이게 된다. 따라서, 상기 모래시계모양의 가이드부(90)에 삽입관통된 상기 로드는 상기 가이드부 내에서 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고 회전 및 선회가능하게 그리고 경사가능하게 그리고 상기 가이드부 내에서 상기 가이드부에 대하여 상기 관절 볼(20)의 중심에서 방사방향으로 이동가능하게 된다.That is, the guide portion 90 is translated by the translation of the first translating portion 50, and is rotated or revolved by the rotation or pivoting motion of the first rotation portion 40. The rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20 The rod is moved three-dimensionally at the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or pivotal movement of the guide portion 90. [ Therefore, the rod inserted into the hourglass-shaped guide portion 90 is rotatably and pivotably and tiltably supported by the center of the joint ball 20 in the guide portion, And is movable in the radial direction from the center of the joint ball 20 with respect to the guide portion.
상기와 같이 구성된 매니퓰레이터(100-1)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The manipulator 100-1 configured as described above can be operated as follows.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1병진부(50)와 상기 가이드부(90)를 모두 Y중심축선(Y) 상에 배치한 상태에서는 상기 제1회전부(40)가 회전되어도, 관절 볼(20)은 회전되지 않는다. 그 이유는 제1회전부(40)의 회전중심과 상기 로드(80)가 Y중심축선(Y) 상에 위치되어 있기 때문이다. 1, in a state where both the first translating portion 50 and the guide portion 90 are disposed on the Y-axis axis Y, even when the first rotating portion 40 is rotated, (20) is not rotated. This is because the rotation center of the first rotation part 40 and the rod 80 are located on the Y center axis line Y. [
이 상태에서, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)을 회전시켜, 제1병진부(50)의 직선형 회전자(52)가 이동될 방향을 설정한 후, 상기 제1병진부(50)를 가동하여 직선형 회전자(52)를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜 임의의 위치에 위치결정시키면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 예각을 갖는 자세로 변환된다.In this state, the rotation axis 41 of the first rotation unit 40 is rotated to set the direction in which the linear rotator 52 of the first rotation unit 50 moves, and then the first rotation unit 50 The rod 80 is moved in the X axis direction or the Z axis direction to position the linear rotor 52 at an arbitrary position as shown in FIG. To an attitude having an arbitrary acute angle.
이 상태에서, 제1회전부(40)가 회전되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 상기 임의의 예각을 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. In this state, when the first rotary part 40 is rotated, as shown in FIG. 2, the rod 80 is rotated about the Y center axis Y with the arbitrary sharp angle with respect to the Y center axis Y, And is rotated together with the joint ball 20 in a conical shape.
그리고 상기 제1회전부(40) 및 상기 제1병진부(50)를 동시에 구동시키면, 종래의 매니퓰레이터보다 저렴한 제작비용과 구동비용으로 상기 조작부(11)가 3차원적 궤적을 운동하게 하는 것이 가능하게 된다.When the first rotation part 40 and the first rotation part 50 are driven at the same time, it is possible to make the manipulation part 11 move in three-dimensional locus with lower manufacturing cost and driving cost than the conventional manipulator do.
(실시예2)(Example 2)
이하, 본 발명에 따른 실시예2가 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 and FIG.
도 3에는 실시예2의 매니퓰레이터가 부호 100-2로서 지시되어 있다.3, the manipulator of the second embodiment is indicated by reference numeral 100-2.
상기 매니퓰레이터(100-2)는, 실시예1과 같이, 제1고정베이스(10); 및 팔과 같은 조작부(11)가 하부에 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스(10)에 둘레가 회전가능하게 내접되어 상반부와 하반부가 노출되어 있는 관절 볼(20)을 포함하고 있다.The manipulator 100-2 includes, as in the first embodiment, a first fixed base 10; And a joint ball 20 in which the upper and lower halves are exposed while the periphery is rotatably inserted into the first fixing base 10 in a state where the operating portion 11 such as an arm is mounted on the lower portion.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-2)는, 상기 제1고정베이스(10)에 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스(30); 상기 제2고정베이스(30)에 X축방향으로 병진운동하게 장착된 제1병진부(50); 상기 제1병진부(50)에 Z축방향으로 병진운동하게 장착된 제2병진부(70); 상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 Y중심축선 방향으로 뻗은 로드(80); 및 상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 중 적어도 하나의 운동을 상기 로드(80)에 전달하는 가이드부(90)를 포함하고 있다.The manipulator 100-2 includes a second fixed base 30 spaced apart from the first fixed base 10 by a predetermined distance in the direction of the Y center axis; A first translating unit 50 mounted to the second fixing base 30 to translate in the X-axis direction; A second translating part 70 mounted to the first translating part 50 so as to translate in the Z-axis direction; A rod 80 having a proximal end fixedly mounted on a part of the joint ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation part 11 is mounted and having a distal end extending in the Y axis direction; And a guide portion (90) interposed between the second translating portion (70) and the rod (80) for transmitting movement of at least one of the first and second translating portions (50, 70) ).
상기 가이드부(90)는 제1실시예의 가이드부와 동일하므로, 더 이상의 상세설명이 생략된다.Since the guide portion 90 is the same as the guide portion of the first embodiment, further detailed description is omitted.
상기 제1 및 제2병진부(50, 70)는 직선형 고정자와 직선형 회전자를 포함하는 공지된 선형모터, 실린더, 볼 스크류 등이 될 수 있다.The first and second translating portions 50 and 70 may be a known linear motor, a cylinder, a ball screw, or the like, including a linear stator and a linear rotor.
상기 제1병진부(50)와 상기 제2병진부(70) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(52)에, 상기 제2병진부(70)에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자(71)가 고정되게 함으로써 가능하다.The coupling between the first translating portion 50 and the second translating portion 70 may be achieved by coupling the linear translator 52 of the linear motor to the first translating portion 50, And the linear stator 71 of the linear motor corresponding to the translating portion 70 is fixed.
특히, 상기 제1병진부(50)의 직선형 고정자(51)와 상기 제2병진부(70)의 직선형 고정자(71)들은 서로 열십자 형태로 배치되어 있다.Particularly, the straight stator 51 of the first translating part 50 and the straight stator 71 of the second translating part 70 are arranged in a cross shape.
상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 간의 결합은, 제1실시예의 로드와 제1병진부 간의 결합과 같다.The coupling between the second translating portion 70 and the rod 80 is the same as the coupling between the rod of the first embodiment and the first translating portion.
상기와 같이 구성된 매니퓰레이터(100-2)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The manipulator 100-2 configured as described above can be operated as follows.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(90)와 제1 및 제2병진부(50, 70)를 모두 Y중심축선(Y) 상에 배치한 상태에서, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)들 중 어느 하나를 가동하여 상기 직선형 회전자(72)를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜 임의의 위치에 위치결정시키면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 예각을 갖는 자세로 변환된다.3, in a state in which the guide portion 90 and the first and second translating portions 50 and 70 are all disposed on the Y central axis Y, the first and second translating portions 50 and 70, When either one of the linear motors 50 and 70 is operated to move the linear rotator 72 in the X axis direction or the Z axis direction to be positioned at an arbitrary position, Is converted into an attitude having an arbitrary acute angle with respect to the Y central axis Y. [
이 상태에서, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)가 동시에 가동되어 상기 직선형 회전자(72)가 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원의 궤적으로 운동하게 하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 상기 임의의 예각을 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. In this state, when the first and second translating portions 50 and 70 are simultaneously operated to cause the linear rotator 72 to move in the circle locus about the Y central axis Y, As shown, the rod 80 is rotated with the articulation ball 20 conically about the Y centric axis Y with the arbitrary acute angle with respect to the Y centric axis Y. As shown in FIG.
그리고 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)가 동시에 가동되어 상기 직선형 회전자(72)가 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로의 원의 궤적 이외의 궤적으로 운동하게 하게 하여도, 종래의 매니퓰레이터보다 저렴한 제작비용과 구동비용으로 상기 조작부(11)가 3차원적 궤적을 그리게 하는 것이 가능하게 된다.Even when the first and second translating portions 50 and 70 are simultaneously operated to cause the linear rotator 72 to move in a locus other than the circular locus around the Y central axis Y, It becomes possible to draw the three-dimensional trajectory of the operating portion 11 with a lower manufacturing cost and operating cost than the conventional manipulator.
(실시예3)(Example 3)
이하, 본 발명에 따른 실시예3이 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a third embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
도 7에는 본 실시예3의 매니퓰레이터가 부호 100-3으로서 지시되어 있다.In Fig. 7, the manipulator of the third embodiment is indicated by reference numeral 100-3.
상기 매니퓰레이터(100-3)는, 실시예1과 같이, 제1고정베이스(10), 조작부(11), 관절 볼(20), 제2고정베이스(30); 제1회전부(40) 및 로드(80)를 포함한다.The manipulator 100-3 includes a first fixed base 10, an operating portion 11, a joint ball 20, a second fixed base 30, and a second fixed base 30 as in the first embodiment. And includes a first rotating portion 40 and a rod 80.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-3)는, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 탑재되고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 X축선을 중심으로 회전 또는 선회운동가능한 회전축(61)을 구비한 제2회전부(60)를 포함한다.The manipulator 100-3 is mounted on the rotary shaft 41 of the first rotary part 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the rotary shaft 41 of the first rotary part 40, And a second rotation part 60 having a rotation axis 61 capable of rotating or pivoting about an X axis perpendicular to the axis Y. [
또한, 상기 매니퓰레이터(100-3)는, 상기 로드(80)의 선단에 일단이 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)과 평행하게 뻗은 핀(P1)을 개재하여 링크결합되고 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)에 기단이 고정적으로 외접된 바아(63)의 선단에 타단이 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)과 평행하게 뻗은 핀(P2)을 개재하여 링크결합된 링크(95)를 포함한다. Further, the manipulator (100-3) is, via an axis of rotation extending parallel to the pin (61) (P1) of one end of the second rotation part 60 to the front end of the rod 80 and the second coupling link The other end of the bar 63 is fixed to the rotary shaft 61 of the rotary part 60 via a pin P2 extending in parallel with the rotary shaft 61 of the second rotary part 60, Lt; RTI ID = 0.0 > 95 < / RTI >
상기 로드(80), 상기 바아(63) 및 상기 링크(95)는 공지된 레버크랭크기구를 이루고 있고, 상기 레버크랭크기구는 상기 로드(80)의 3차원운동을 허용하는 실시예1의 가이드부(90)와 같은 작용을 하는다.The rod 80, the bar 63 and the link 95 constitute a known lever crank mechanism, and the lever crank mechanism is provided with the guide 80 of the first embodiment which permits the three- (90).
상기 로드(80)와 상기 바아(63)는 그 회전 또는 선회 중심이 상기 Y중심축선(Y) 상에 있도록 위치결정되어 있다. The rod (80) and the bar (63) are positioned such that their rotation or pivot center is on the Y center axis (Y).
상기 로드(80)는 상기 제1회전부(40)의 회전 또는 선회운동에 의해 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전 또는 선회운동하게 되고, 상기 제2회전부(60)의 선회운동에 의해 링크운동하게 된다.The rod 80 rotates or pivots about the Y center axis Y by the rotation or pivotal motion of the first rotation part 40. The rotation of the second rotation part 60 causes the rod 80 to rotate, Exercise.
따라서, 상기 로드(80)가 장착된 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 조작부(11)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 로드(80)의 링크운동과 회전 또는 선회운동에 의해, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 3차원적으로 움직이게 된다. Therefore, the manipulation part 11 mounted on the joint ball 20 on which the rod 80 is mounted is configured such that the joint ball 20 is inserted into the first fixing base 10 so that the center of the joint ball 20 Dimensional motion from the center of the joint ball 20 due to the link movement and the rotation or pivot movement of the rod 80. [
상기 제1 및 제2회전부(40, 60)는 공지된 회전모터가 될 수 있다.The first and second rotating parts 40 and 60 may be known rotating motors.
또한, 도 7에서 상기 제2회전부(60)가 상기 Y중심축선(Y)에서 편심된 것으로 도시되어 있지만, 실시예3은 이에 한정되지 않고, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2회전부(60)의 중심이 상기 Y중심축선(Y) 상에 배치되게 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 상기 제2회전부(60)가 고정되게 하고, 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)이 상기 제2회전부(60)에서 상기 제2회전부(60)의 X축 바깥방향으로 돌출되게 하고, 이 돌출된 회전축(61)의 양단이 Y자형 바아(63)의 양다리부에 고정적으로 내접되게 하여도 된다.7, the second rotary part 60 is illustrated as being eccentric on the Y central axis Y. However, the third embodiment is not limited to this, and as shown in FIG. 12, the second rotary part The second rotation part 60 is fixed to the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so that the center of the second rotation part 60 is disposed on the Y center axis Y, (61) is protruded from the second rotary part (60) to the outside of the X axis of the second rotary part (60), and both ends of the protruded rotary shaft (61) As shown in Fig.
상기와 같이 구성된 매니퓰레이터(100-3)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The manipulator 100-3 configured as described above can be operated as follows.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)의 회전 각도에 따라 상기 로드(80)는 Y중심축선(Y)을 따르는 자세를 취할 수 있고, 또는 Y중심축선(Y)에 대하여 경사각도를 달리하여 상하로 경사질 수 있다. 그리고 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)의 회전 각도에 따라 상기 로드(80)의 경사진 방향이 사방으로 전환될 수 있으며, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)이 회전되면, 상기 로드(80) 및 조작부(11)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 각도를 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. 8, the rod 80 may take an attitude along the Y-axis axis Y according to the rotation angle of the rotation axis 61 of the second rotation unit 60, or may take a posture along the Y-axis axis Y Y may be inclined up and down by varying the inclination angle. The tilting direction of the rod 80 can be changed in all directions according to the rotation angle of the rotation axis 41 of the first rotation unit 40. When the rotation axis 41 of the first rotation unit 40 is rotated The rod 80 and the operating portion 11 are rotated with the joint ball 20 in a conical shape about the Y center axis Y at an arbitrary angle with respect to the Y center axis Y. [
따라서, 상기 조작부(11)의 선단은 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)의 회전각도에 따라 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 의해 다양한 반경의 궤적을 그릴 수 있게 된다.The distal end of the operating portion 11 can draw a locus having various radii by the rotational axis 41 of the first rotating portion 40 according to the rotational angle of the rotational axis 61 of the second rotational portion 60 .
그리고 상기 제 1 및 제 2회전부(40, 60)를 동시에 구동시키면, 종래의 매니퓰레이터보다 저렴한 제작비용과 구동비용으로 상기 조작부(11)가 3차원적 궤적을 운동하게 하는 것이 가능하게 된다.When the first and second rotary parts 40 and 60 are simultaneously driven, it is possible to cause the operating part 11 to move in a three-dimensional locus with lower manufacturing cost and driving cost than the conventional manipulator.
(실시예4)(Example 4)
이하, 본 발명에 따른 실시예4가 도 10 및 도 11을 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a fourth embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
도 10에는 본 실시예4의 매니퓰레이터가 부호 100-4으로서 지시되어 있다.In Fig. 10, the manipulator of the fourth embodiment is indicated by reference numeral 100-4.
상기 매니퓰레이터(100-4)는, 제1고정베이스(10); 및 팔과 같은 조작부(11)가 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스(10)에 회전가능하게 장착되어 Y축방향 양쪽이 노출되어 있는 관절 볼(20)을 포함하고 있다.The manipulator 100-4 includes a first fixing base 10; And a joint ball 20 rotatably mounted on the first fixed base 10 in a state in which an operating portion 11 such as an arm is mounted and both ends of the joint ball 20 are exposed in the Y axis direction.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-4)는, 상기 제1고정베이스(10)에 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스(30); 및 상기 제2고정베이스(30)에 회전축(41)이 상기 관절 볼(20)의 중심축선인 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전가능하게 장착되고, 상기 제2고정베이스(30)에 형성된 레일(31)에 Y중심축선(Y) 방향으로 미끄럼 이동가능하게 장착된 제1회전부(40)를 포함하고 있다.The manipulator 100-4 includes a second fixing base 30 spaced apart from the first fixing base 10 by a predetermined distance in the Y axis direction, And a rotary shaft 41 is rotatably mounted on the second fixing base 30 so as to be rotatable about a Y center axis Y which is a center axis of the joint ball 20, And a first rotating part 40 mounted on the rail 31 so as to be slidable in the direction of the Y center axis Y. [
또한, 상기 매니퓰레이터(100-4)는, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 탑재되고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 X축선을 중심으로 회전 또는 선회운동가능한 회전축(61)을 구비한 제2회전부(60)를 포함하고 있다.The manipulator 100-4 is mounted on the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the rotation axis 41 of the first rotation part 40, And a second rotary part 60 having a rotary shaft 61 capable of rotating or pivoting about an X axis perpendicular to the axis Y. [
또한, 상기 매니퓰레이터(100-4)는 상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 조작부(11)에 대하여 등을 진 방향으로 뻗은 로드(80); 및 상기 로드(80)의 선단에 일단이 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)에 평행하게 뻗은 핀(P1)을 개재하여 링크결합되고 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)에 타단이 고정적으로 외접된 링크(95)를 포함하고 있다.The manipulator 100-4 is fixedly mounted at the base of the articulation ball 20 on the part of the articulation ball 20 on which the manipulation part 11 is mounted, A rod 80 extending in the backward direction with respect to the supporting member 80; And one end of the rod 80 is linked to the tip of the rod 80 via a pin P1 extending in parallel to the rotation axis 61 of the second rotation part 60 and connected to the rotation axis 61 of the second rotation part 60 And a link 95 in which the other end is fixedly circumscribed.
상기 레일(31) 및 상기 링크(95)는 상기 로드(80)의 3차원운동을 허용하는 실시예1의 가이드부(90)와 같은 작용을 한다.The rail 31 and the link 95 act in the same way as the guide portion 90 of Embodiment 1 which allows three-dimensional movement of the rod 80. [
상기 로드(80)와 상기 링크(95)는 그 회전 또는 선회 중심이 상기 Y중심축선(Y) 상에 있도록 위치결정되어 있다. The rod (80) and the link (95) are positioned so that their rotation or pivot center is on the Y center axis (Y).
상기 로드(80)는 상기 제1회전부(40)의 회전 또는 선회운동에 의해 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전 또는 선회운동하게 되고, 상기 제2회전부(60)의 선회운동에 의해 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고서 선회운동하게 된다.The rod 80 rotates or pivots about the Y center axis Y by the rotation or pivotal movement of the first rotation part 40. The rotation of the second rotation part 60 causes the rod 80 to rotate, The ball 20 rotates about its center.
상기 로드(80)가 장착된 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 조작부(11)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 로드(80)의 회전 또는 선회운동에 의해, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 3차원적으로 움직이게 된다.The manipulation part 11 mounted on the joint ball 20 on which the rod 80 is mounted is inserted into the first fixing base 10 so that the joint ball 20 is inserted into the center of the joint ball 20 Dimensional motion from the center of the joint ball 20 due to the rotation or pivotal movement of the rod 80. [
또한, 도 10에서 상기 제2회전부(60)가 상기 Y중심축선(Y)에서 편심된 것으로 도시되어 있지만, 본 다른 실시예는 이에 한정되지 않고, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2회전부(60)의 중심이 상기 Y중심축선(Y) 상에 배치되게 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 상기 제2회전부(60)가 고정되게 하고, 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)이 상기 제2회전부에서 상기 제2회전부(60)의 X축 바깥방향으로 돌출되게 하고, 이 돌출된 회전축(61)의 양단이 Y자형 링크(95)의 양다리부에 고정적으로 외접되게 하여도 된다.10, the second rotation part 60 is illustrated as being eccentric with respect to the Y center axis Y. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 13, The second rotation part 60 is fixed to the rotation axis 41 of the first rotation part 40 so that the center of the second rotation part 60 is disposed on the Y center axis Y, The rotation shaft 61 protrudes from the second rotation part in the X axis outward direction of the second rotation part 60 and both ends of the protruded rotation axis 61 are fixedly attached to the leg parts of the Y- .
상기와 같이 구성된 매니퓰레이터(100-4)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The manipulator 100-4 configured as described above can be operated as follows.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2회전부(60)의 회전축(61)의 회전 각도에 따라 상기 로드(80)는 Y중심축선(Y)을 따르는 자세를 취할 수 있고, 또는 Y중심축선(Y)에 대하여 경사각도를 달리하여 좌우로 경사질 수 있다. 그리고 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)의 회전 각도에 따라 상기 로드(80)의 경사진 방향이 사방으로 전환될 수 있으며, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)이 회전되면, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 예각을 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. 10 and 11, the rod 80 may take a posture along the Y-axis Y according to the rotation angle of the rotation axis 61 of the second rotation unit 60, And may be tilted to the left or to the right by varying the inclination angle with respect to the central axis Y. The tilting direction of the rod 80 can be changed in all directions according to the rotation angle of the rotation axis 41 of the first rotation unit 40. When the rotation axis 41 of the first rotation unit 40 is rotated , The rod 80 is rotated with the joint ball 20 in a conical shape about the Y center axis Y with an arbitrary acute angle with respect to the Y center axis Y. [
따라서, 상기 조작부(11)의 선단은 상기 제2회전부(50)의 회전축(51)의 회전각도에 따라 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)에 의해 다양한 반경의 궤적을 그릴 수 있게 된다.The distal end of the operating portion 11 can draw a locus having various radii by the rotational axis 41 of the first rotating portion 40 according to the rotational angle of the rotational axis 51 of the second rotational portion 50 .
그리고 상기 제 1 및 제 2회전부(40, 50)를 동시에 구동시키면, 종래의 매니퓰레이터보다 저렴한 제작비용과 구동비용으로 상기 조작부(11)가 3차원적 궤적을 운동하게 하는 것이 가능하게 된다.When the first and second rotating parts 40 and 50 are simultaneously driven, it is possible to cause the operating part 11 to move in a three-dimensional locus with lower manufacturing cost and driving cost than the conventional manipulator.
(실시예5)(Example 5)
이하, 본 발명에 실시예5가 도 14 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 14 to 16. Fig.
도 14에는 실시예5의 매니퓰레이터가 부호 100-5으로서 지시되어 있다.In Fig. 14, the manipulator of the fifth embodiment is indicated by reference numeral 100-5.
상기 매니퓰레이터(100-5)는, 제1실시예와 같이 제1고정베이스(10), 조작부(11), 관절 볼(20), 제2고정베이스(30), 제1회전부(40) 및 제1병진부(50)를 포함하고 있다.The manipulator 100-5 includes a first fixed base 10, an operating portion 11, a joint ball 20, a second fixed base 30, a first rotating portion 40, And a translating unit 50.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-5)는, 상기 제1병진부(50)에 탑재되어 선택적으로 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전하게 장착된 제2회전부(60); 및 상기 제2회전부(60)에 탑재되어 있고 상기 Y중심축선에 수직한 방향으로 가변가능한 제2병진부(70)를 포함하고 있다.The manipulator 100-5 includes a second rotating part 60 mounted on the first translating part 50 and selectively mounted on the Y center axis Y so as to rotate around the Y center axis Y; And a second translating part 70 mounted on the second rotating part 60 and capable of changing in a direction perpendicular to the Y center axis.
또한, 상기 매니퓰레이터(100-5)는 상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 Y중심축선 방향으로 뻗은 로드(80); 및 상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 및 상기 제 1 및 제2병진부(50, 70) 중 적어도 하나의 운동을 상기 로드(80)에 전달하는 가이드부(90)를 포함하고 있다.The distal end of the manipulator 100-5 is fixedly attached to a portion of the articulation ball 20 on the back of the joint ball 20 on which the manipulation unit 11 is mounted, A rod 80 extending in the direction of the axis; And at least one of the first and second rotating parts (40, 60) and the first and second translating parts (50, 70) interposed between the second translating part (70) To the rod (80).
상기 가이드부(90)는, 그 중심이, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 및 제1 및 제2병진부(50, 70)가 모두 Y중심축선(Y) 상에 위치 결정될 때, 제2병진부(70)의 위치 결정에 따라 상기 Y중심축선 상에 위치되도록, 상기 제2병진부(70)에 고정되어 있다. When the first and second rotary portions 40 and 60 and the first and second translating portions 50 and 70 are both positioned on the Y central axis Y in the guide portion 90, And is fixed to the second translating portion 70 so as to be located on the Y center axis according to the positioning of the second translating portion 70. [
상기 제1 및 제2회전부(40, 60)는 공지된 회전모터가 될 수 있으며, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)는 공지된 선형모터, 실린더, 볼스크류, 벨트가 될 수 있다.The first and second rotating parts 40 and 60 may be known rotating motors and the first and second rotating parts 50 and 70 may be known linear motors, cylinders, ball screws, have.
상기 제1회전부(40)와 상기 제1병진부(50) 간의 결합과, 상기 제2회전부(60)와 상기 제2병진부(70) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 각각에 상당하는 회전모터의 구동축(41, 61)에, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 각각에 상당하는 예를 들면 직선형 고정자와 같은 몸체(51, 71)가 고정되게 하고, 그 몸체(51, 71)에 예를 들면 직선형 회전자와 같은 병진운동부(52, 72)가 배치되게 함으로써 가능하다.The coupling between the first rotating portion 40 and the first translating portion 50 and the coupling between the second rotating portion 60 and the second translating portion 70 can be achieved by, The driving shafts 41 and 61 of the rotating motor corresponding to the rotating parts 40 and 60 are provided with bodies 51 and 71 corresponding to the first and second translating parts 50 and 70, And the translating parts 52 and 72 such as a linear rotor are disposed on the bodies 51 and 71, for example.
특히, 상기 몸체(51, 71)는 Y중심축선(Y)을 가로지르게 뻗어 있다.In particular, the body 51, 71 extends across the Y-axis Y.
상기 제1병진부(50)와 상기 제2회전부(60) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 병진운동부(72) 상에 상기 제1회전부(60)에 상당하는 케이스(62)가 탑재됨으로써 가능하다.The coupling between the first translating portion 50 and the second rotating portion 60 may be performed on the first rotating portion 60 on the translating portion 72 corresponding to the first translating portion 50, It is possible that a corresponding case 62 is mounted.
상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제2병진부(70)에 상당하는 병진운동부(72)에, 상기 병진운동부(72)의 위치에 따라 상기 Y중심축선(Y)에 평행한 중심축선을 갖거나 또는 상기 Y중심축선상에 중심축선을 갖는 가이드부(90)를 고정시키고, 상기 가이드부(90)에 상기 로드(80)를 관통시켜, 상기 로드(80)가 상기 가이드부(90) 내에서 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고 회전 또는 선회가능하게 그리고 경사가능하게 그리고 상기 가이드부(90) 내에서 상기 가이드부에 대하여 상기 관절 볼(20)의 중심에서 방사방향으로 이동가능하게 됨으로써 가능하다.The coupling between the second translating portion 70 and the rod 80 can be achieved by providing the translating portion 72 corresponding to the second translating portion 70 and the second translating portion 70 depending on the position of the translating portion 72, A guide portion 90 having a central axis parallel to the Y center axis Y or having a central axis on the Y center axis is fixed and the rod 80 is passed through the guide portion 90 The rod 80 is rotatably or pivotably and tiltably mounted within the guide portion 90 about the center of the articulation ball 20 and in the guide portion 90 with respect to the guide portion 90, It is possible to move in the radial direction from the center of the ball 20.
따라서, 상기 가이드부(90)는 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전운동에 의해 회전 및 선회운동하게 된다. 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 또는 선회운동에 의해, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 상기 로드(80)가 3차원적으로 움직이게 된다. 그리고, 상기 가이드부(90)는 상기 로드의 3차원적 움직임을 수용하기 위한 크기와 형상을 가지고서, 상기 로드를 삽입관통하여 수용할 수 있는 예를 들면, 모래시계모양으로 되어 있다.Therefore, the guide portion 90 is translated by the translational motion of the first and second translating portions 50 and 70, and is rotated by the rotational movement of the first and second rotating portions 40 and 60. Accordingly, And pivot motion. The rod 80 mounted on the joint ball 20 is mounted on the first fixed base 10 such that the joint ball 20 can move three-dimensionally at the center of the joint ball 20 The rod 80 moves three-dimensionally from the center of the joint ball 20 by the translational motion and the rotation or the swiveling movement of the guide portion 90. [ The guide portion 90 has a size and shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, and has an hourglass-like shape capable of receiving the rod through the rod.
상기 실시예5에서는, 상기 가이드부(90) 대신에, 도 14 내지 도 16에 도시되어 있지 않지만, 상기 로드(80)와 상기 제 2병진부(70)를 링크결합시키고, 상기 제 2병진부(50)와 상기 제2회전부(60)를 링크결합시켜, 상기 제2병진부(70)가, 상기 로드(80)의 자세변경에 따른 Y방향 성분의 증감에 따라 경사지게 하는 것도 가능하다.14 to 16, instead of the guide portion 90, the rod 80 and the second translating portion 70 are linked to each other in the fifth embodiment, It is also possible to link the second rotary part 50 and the second rotary part 60 so that the second rotary part 70 is inclined according to the increase or decrease in the Y direction component due to the posture change of the rod 80.
상기 가이드부(90)는 도 14에 도시된 바와 같이 모래시계형상부를 갖고 있으며, 상기 모래시계형상부에 Y축선방향으로 관통된 관통구멍(92)에 상기 로드(80)가 관통되어 있으며, 상기 병진운동부(72)와 상기 가이드부(90) 사이에는 상기 로드(80)의 직진, 회전 및 경사운동에 장애를 주지않게 브래킷(91)이 개재되어 상기 병진운동부(72)와 상기 가이드부(90)이 결합되어 있다.14, the guide portion 90 has an hourglass-shaped portion, the rod 80 penetrates through the through-hole 92 passing through the hourglass-shaped portion in the Y axis direction, A bracket 91 is interposed between the translating movement part 72 and the guide part 90 so as to prevent the rod 80 from being linearly moved, ).
이와 같은 구성은 제 1 내지 제 2실시예의 가이드부(90)에도 동일하게 적용될 수 있다.This configuration is also applicable to the guide portion 90 of the first and second embodiments.
또한, 상기 가이드부(90)는 도 17에 도시된 바와 같이, Y축선방향으로 관통된 관통구멍(92)이 형성된 구형상부를 가지고 있으며, 상기 구형상부의 상반부와 하반부가 노출된 상태에서 상기 구형상부의 둘레는 링시트부(93)에 회전가능하게 내접되어 있고, 상기 링시트부(93)와 상기 병진운동부(72) 사이에는 상기 로드(80)의 직진, 회전 및 경사운동에 장애를 주지않게 브래킷(91)이 개재되어 상기 병진운동부(72)와 상기 링시트부(93)가 결합되어 있다.17, the guide portion 90 has a spherical upper portion formed with a through hole 92 penetrating in the Y axial direction, and the upper and lower halves of the spherical upper portion are exposed, The upper portion of the ring portion 93 is rotatably inserted into the ring seat portion 93 so that the rod 80 does not interfere with the straight movement, rotation and tilting movement of the rod 80 between the ring seat portion 93 and the translating portion 72 The bracket 91 is interposed between the ring portion 93 and the translating portion 72,
상기와 같이 구성된 매니퓰레이터(100-5)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The manipulator 100-5 configured as described above can be operated as follows.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60), 제1 및 제2병진부(50, 70)를 모두 Y중심축선(Y) 상에 배치한 상태에서는 상기 제1 제2회전부(40, 60) 중 어느 회전부가 회전되어도, 관절 볼(20)은 회전되지 않는다. 그 이유는 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전중심과 상기 로드(80)가 Y중심축선(Y) 상에 위치되어 있기 때문이다. 14, in a state where the first and second rotary portions 40 and 60, the first and second rotary portions 50 and 70 are all disposed on the Y central axis Y, The joint ball 20 is not rotated even if any one of the second rotary portions 40 and 60 is rotated. This is because the center of rotation of the first and second rotating parts 40 and 60 and the rod 80 are located on the Y center axis line Y. [
이 상태에서, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)을 회전시켜, 제 1병진부(50)의 병진운동부(52)가 이동될 방향을 설정한 후, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 중 어느 하나를 가동하여 병진운동부(52, 72) 중 어느 하나를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜 임의의 위치에 위치결정시키면, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 예각을 갖는 자세로 변환된다.In this state, the rotation axis 41 of the first rotation part 40 is rotated to set the direction in which the translation part 52 of the first translation part 50 moves, and then the first and second rotation parts 40, When either one of the translating portions 50 and 70 is operated to move the translating portions 52 and 72 in the X axis direction or the Z axis direction to be positioned at an arbitrary position, (80) is converted into a posture having an arbitrary acute angle with respect to the Y center axis (Y).
이 상태에서, 제1회전부(40)가 회전되면, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 상기 임의의 예각을 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. In this state, when the first rotary part 40 is rotated, as shown in FIG. 15, the rod 80 is rotated about the Y center axis Y with the predetermined acute angle with respect to the Y center axis Y, And is rotated together with the joint ball 20 in a conical shape.
그리고 상기 제1회전부(40)를 정지시키고 제2회전부(60)를 회전시키면, 도 16에 도시된 바와 같이, 관절 볼(20)이 상기 임의의 예각으로 방향전환된 상태에서, 제2회전부(60)의 회전중심과 가이드부(90)의 중심축선 간의 이격거리를 회전반경으로 갖고서, 즉, 제1회전부(40)가 회전시키는 반경보다 작은 반경을 갖고서, 상기 로드(80)가 경사진 원추형으로 그리고 상기 제2회전부(60)의 회전중심과 관절 볼(20)의 중심을 이은 중심축선을 중심으로 관절 볼(20)과 함께 회전하게 된다.When the first rotation part 40 is stopped and the second rotation part 60 is rotated, the joint ball 20 is rotated in the direction of the arbitrary sharp angle as shown in FIG. 16, 60 and the central axis of the guide portion 90 is a turning radius, that is, a radius smaller than the radius of rotation of the first rotating portion 40, so that the rod 80 has a tapered conical shape And rotates together with the joint ball 20 about the central axis passing through the center of rotation of the second rotary part 60 and the center of the joint ball 20. [
여기에서, 상기 제2병진부(70)를 가동하여 병진운동부(72)를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜, 임의의 위치에 위치결정시킴에 따라 상기 작은 반경의 크기가 조절될 수 있다.Here, the size of the small radius can be adjusted by moving the translating portion 72 in the X-axis direction or the Z-axis direction by moving the second translating portion 70 and positioning the translating portion 72 at an arbitrary position .
이와 같은 조작으로 상기 관절 볼(20)에 장착된 조작부(11; 예를 들면, 팔, 발, 목, 산업용기기의 조작부 등)의 운동궤적을 사람의 견관절, 대퇴부관절, 또는 목관절이 구현할 수 있는 운동궤적과 실질적으로 유사하게 구현시키는 것이 가능하게 되어, 상기 실시예5의 매니퓰레이터는 인간형드 로봇의 관절부에 적용될 수 있으며, 사람의 팔이 구현할 수 있는 운동궤적과 유사한 운동궤적으로 제공함으로써, 산업 로봇에 적용된다면, 사람이 수동으로 수행하게 되는 작업을 그대로 구현하는 것을 가능하게 할 수 있다.In this manner, the movement locus of the operating portion 11 (for example, arm, foot, neck, industrial device, etc.) mounted on the joint ball 20 can be realized by a human shoulder joint, a thigh joint, or a neck joint The manipulator of the fifth embodiment can be applied to the joint part of the humanoid robot and provides a motion locus similar to a motion locus that a human's arm can implement, If applied to a robot, it can make it possible to implement a task that a person would perform manually.
상기 실시예5의 관절부는 사람의 윤활관절인 어깨 관절부, 목 관절부, 대퇴 관절부, 발목관절, 손목관절, 팔꿈치 관절, 허리관절, 및 손허리손가락관절 중 적어도 하나의 관절에 제공될 수 있다.The joint of the fifth embodiment can be provided on at least one joint of the shoulder joint, the neck joint, the femur joint, the ankle joint, the wrist joint, the elbow joint, the hip joint, and the hip joint of the hand, which are human lubrication joints.
그 이유는 손, 머리, 또는 발이 윤활관절에 의해 다방향 자유도를 가지고서 소반경으로 돌림 또는 휘돌림이 가능하면서도 대반경으로 돌림 또는 휘돌림이 가능하게 되어 있고, 실시예5의 관절부도 조작부(11)인 선단측 링크를 다방향 자유도를 가지고서 소반경으로 돌림 또는 휘돌림이 가능하면서도 대반경으로 돌림 또는 휘돌림이 가능하게 되어 있기 때문이다.The reason for this is that the hand, head, or foot is capable of being turned or twisted by small radius with multi-directional degrees of freedom by the lubricating joint, ) Of the leading end side link can be turned or twisted to a small radius with multi-directional degrees of freedom, and it is possible to turn or twist the link to a large radius.
따라서, 실시예5의 관절부는 인체의 윤활관절이 구현할 수 있는 운동궤적과 유사한 운동궤적으로 제공함으로써, 보다 인간에 근접한 인간형 로봇을 제공할 수 있다.Therefore, the joint portion of the fifth embodiment provides a motion locus similar to a motion locus that can be realized by the human body's lubricating joint, thereby providing a humanoid robot closer to a human.
상기 실시예1 내지 상기 실시예5의 매뉴퓰레이터는 모두 인간형 로봇의 관절부에 적용될 수 있며, 상기 매뉴퓰레이터가 인간형 로봇의 관절부에 적용된 경우에는, 조작부(11)가 선단측 링크가 되고 제2고정베이스(30)가 기단측 링크가 되며, 상기 제1고정베이스(10)는 도시되지 않은 로봇의 외피에 고정되게 된다.When the manipulator is applied to the joint part of the humanoid robot, the manipulation part 11 becomes the tip side link and the second manipulator The fixed base 30 becomes the base end side link, and the first fixed base 10 is fixed to the outer surface of the robot (not shown).
도 5에는 실시예1의 관절부가 부호 1000-1으로서 지시되어 있고, 그리고 도 6에는 실시예2의 관절부가 부호 1000-2로서 지시되어 있으며, 도 9에는 실시예3의 관절부가 부호 1000-3으로서 지시되어 있다.5 shows the joint part of Embodiment 1 as 1000-1, FIG. 6 shows the joint part of Embodiment 2 as 1000-2, and FIG. 9 shows the joint part of Embodiment 3 as 1000-3 As shown in Fig.
여기에서 상기 관절부는 2축 자유도 이상의 자유도를 갖는 관절부를 의미하고, 관절은 2개의 뼈 사이에 개재되어 하나의 뼈가 다른 하나의 뼈에 대하여 상대운동가능하게 하므로, 상기 선단측 링크가 상대운동하는 선단측 뼈를 의미하고, 상기 기단측 링크가 상대운동하지 않은 뼈를 의미한다.Here, the joint refers to a joint having a degree of freedom greater than biaxial degrees of freedom, and the joint is interposed between the two bones, so that one bone can move relative to the other bone, , And the base-end-side link means a bone that is not relatively moved.
또한, 실시예1 내지 5의 설명 및 도시에서 상기 관절 볼(20)이 X축 방향에서만 제1고정베이스(10)에 회전가능하게 지지되어 있지만, 상기 실시예들에서는 이에 한정되지 않고, 상기 관절 볼(20)의 중간둘레 전 부분이 상기 제1고정베이스(10)에 회전가능하게 지지 될 수도 있다. Although the joint ball 20 is rotatably supported on the first fixed base 10 only in the direction of the X-axis in the description and the drawings of the first to fifth embodiments, the present invention is not limited to this, The intermediate circumferential front portion of the ball 20 may be rotatably supported by the first fixing base 10. [

Claims (13)

  1. 제1고정베이스에 회전가능하게 장착된 관절 볼, A joint ball rotatably mounted on the first fixed base,
    상기 관절 볼에 장착된 조작부, An operating portion mounted on the joint ball,
    상기 조작부와 등을 진 방향으로 뻗어 있는 로드, A rod extending in the direction in which the operating portion and the like are extended,
    상기 로드의 3차원적 운동을 수용하면서 상기 로드를 제1방향으로 구동하는 제1구동부,A first driver for driving the rod in a first direction while accommodating the three-dimensional movement of the rod,
    상기 제1구동부를 선택적으로 제2방향으로 구동하는 제2구동부, 및 A second driving unit selectively driving the first driving unit in a second direction,
    상기 제2구동부를 고정하고 있는 제2고정베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.And a second fixing base fixing the second driving unit.
  2. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 관절 볼은 조작부가 일측에 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스에 회전가능하게 내접되어 상반부와 하반부가 노출되어서 상기 제1고정베이스의 내에서 상기 관절 볼의 중심을 두고서 회전가능하게 되어 있고,Wherein the joint ball is rotatably inserted into the first fixing base in a state where the operation unit is mounted on one side so that the upper half and the lower half are exposed to be rotatable with respect to the center of the joint ball in the first fixing base,
    상기 제1고정베이스가 제2고정베이스에 대하여 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하느 매니퓰레이터.And the first fixing base is spaced apart from the second fixing base by a predetermined distance in the Y central axis direction.
  3. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1구동부는 제1병진부이고,The first driving unit is a first translating unit,
    상기 제2구동부는 제1회전부이며,The second driving unit is a first rotating unit,
    상기 제1회전부는 상기 제2고정베이스에 상기 관절 볼의 중심축선인 Y중심축선을 중심으로 회전하게 장착되어 있고,Wherein the first rotation part is mounted on the second fixing base so as to rotate around a Y center axis which is a center axis of the joint ball,
    상기 제1병진부는 상기 제1회전부의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부에 탑재되고 상기 Y중심축선에 수직한 방향에서 상기 Y중심축선을 가로지르는 방향으로 이동가능하고,Wherein the first translating unit is mounted on the first rotating unit so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the first rotation unit and is movable in a direction transverse to the Y center axis in a direction perpendicular to the Y center axis,
    상기 제1병진부와 상기 로드 사이에는 상기 제1회전부의 회전 또는 선회운동과 상기 제1병진부의 병진운동을 상기 로드에 전달하는 가이드부가 개재되며,Wherein a guide portion for transmitting rotation or swiveling motion of the first rotating portion and translational motion of the first translating portion to the rod is interposed between the first translating portion and the rod,
    상기 가이드부는 상기 제1병진부의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1회전부의 회전 또는 선회운동에 의해 회전 또는 선회운동하게 되고,The guide portion is translationally moved by the translational movement of the first translating portion and is rotated or revolved by the rotation or pivotal motion of the first rotating portion,
    상기 로드는, 상기 가이드부의 병진운동과 회전 및 선회운동에 의해 따른 상기 관절 볼의 중심에서의 상기 관절 볼의 3차원적 움직임에 의해 상기 관절 볼의 중심에서 3차원적으로 움직이게 되고,The rod is three-dimensionally moved from the center of the joint ball by the three-dimensional movement of the joint ball at the center of the joint ball caused by the translation movement and the rotation and the pivot movement of the guide portion,
    상기 조작부는 상기 로드의 3차원적 움직임에 의해 3차원적 궤적으로 운동하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the manipulating portion is moved in a three-dimensional trajectory by three-dimensional movement of the rod.
  4. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1구동부는 제2병진부이고,Wherein the first driving unit is a second translating unit,
    상기 제2구동부는 제1병진부이며,The second driving unit is a first translating unit,
    상기 제1병진부는 상기 제2고정베이스에 X축 방향으로 병진운동하게 장착되어 있고,The first translating unit is mounted on the second fixing base so as to be translationally moved in the X-axis direction,
    상기 제2병진부는 상기 제1병진부에 Z축 방향으로 병진운동하게 장착되어 있고, Wherein the second translating portion is mounted to the first translating portion in translation in the Z-axis direction,
    상기 제2병진부와 상기 로드 사이에는 상기 제1 및 제2병진부 중 적어도 하나의 운동을 상기 로드에 전달하는 가이드부가 개재되며,Wherein a guide portion for transmitting at least one motion of the first and second translating portions to the rod is interposed between the second translating portion and the rod,
    상기 가이드부는 상기 제1 및 제2병진부의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, The guide portion is translated by the translation of the first and second translating portions,
    상기 로드는, 상기 가이드부의 병진운동에 의해 따른 상기 관절 볼의 중심에서의 상기 관절 볼의 3차원적 움직임에 의해 상기 관절 볼의 중심에서 3차원적으로 움직이게 되고,The rod is three-dimensionally moved from the center of the joint ball by the three-dimensional movement of the joint ball at the center of the joint ball caused by the translational movement of the guide portion,
    상기 조작부는 상기 로드의 3차원적 움직임에 의해 3차원적 궤적으로 운동하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the manipulating portion is moved in a three-dimensional trajectory by three-dimensional movement of the rod.
  5. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1구동부는 제2회전부이고,The first driving unit is a second rotating unit,
    상기 제2구동부는 제1회전부이며,The second driving unit is a first rotating unit,
    상기 제1회전부는 상기 제2고정베이스에 상기 관절 볼의 중심축선인 Y중심축선을 중심으로 회전하게 장착되어 있고,Wherein the first rotation part is mounted on the second fixing base so as to rotate around a Y center axis which is a center axis of the joint ball,
    상기 제2회전부는 상기 제1회전부의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부에 탑재되고 상기 Y중심축선에 수직한 X축선을 중심으로 회전 또는 선회운동가능하고,The second rotary part is mounted on the first rotary part so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the first rotary part and is rotatable or pivotable around an X axis perpendicular to the Y center axis,
    상기 제2회전부와 상기 로드 사이에는 링크가 개재되되, 상기 링크의 일단에는 상기 로드의 선단이 상기 제2회전부의 회전축과 평행하게 뻗은 핀을 개재하여 링크결합되고 그리고 상기 링크의 타단에는 상기 제2회전부의 회전축에 기단이 고정적으로 외접된 바아의 선단에 상기 제2회전부의 회전축과 평행하게 뻗은 핀을 개재하여 링크결합되어 있고,Wherein a link is interposed between the second rotating portion and the rod, and a tip of the rod is linked to one end of the link via a pin extending parallel to the rotation axis of the second rotating portion, And the link is coupled to the tip of a bar whose base end is fixedly circumscribed to the rotation axis of the rotation part via a pin extending parallel to the rotation axis of the second rotation part,
    상기 로드와 상기 바아는 그 회전 또는 선회 중심이 상기 Y중심축선 상에 있도록 위치결정되어 있고,Wherein the rod and the bar are positioned so that their rotational or pivotal center is on the Y centric axis,
    상기 로드는 상기 제1회전부의 회전 또는 선회운동에 의해 상기 Y중심축선을 중심으로 회전 또는 선회운동하게 되고, 상기 제2회전부의 선회운동에 의해 링크운동하게 되는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the rod is rotated or pivoted about the Y center axis by the rotation or pivotal movement of the first rotary part, and the rod is moved by the pivotal movement of the second rotary part.
  6. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1구동부는 제2회전부이고,The first driving unit is a second rotating unit,
    상기 제2구동부는 제1회전부이며,The second driving unit is a first rotating unit,
    상기 제1회전부는 상기 제2고정베이스에 회전축이 상기 관절 볼의 중심축선인 Y중심축선을 중심으로 회전하게 장착되고, 상기 제2고정베이스에 Y중심축선 방향으로 미끄럼 이동가능하게 장착되어 있고,Wherein the first rotation part is mounted on the second fixing base such that the rotation axis thereof rotates around a Y center axis which is a center axis of the joint ball and is slidably mounted on the second fixing base in a Y axis axial direction,
    상기 제2회전부는 상기 제1회전부의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부에 탑재되고 상기 Y중심축선에 수직한 X축선을 중심으로 회전 또는 선회운동가능하고,The second rotary part is mounted on the first rotary part so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the first rotary part and is rotatable or pivotable around an X axis perpendicular to the Y center axis,
    상기 제2회전부와 상기 로드 사이에는 링크가 개재되되, 상기 링크의 일단에는 상기 로드의 선단이 상기 제2회전부의 회전축과 평행하게 뻗은 핀을 개재하여 링크결합되고 그리고 상기 링크의 타단에는 상기 제2회전부의 회전축이 고정적으로 외접되어 있고,Wherein a link is interposed between the second rotating portion and the rod, and a tip of the rod is linked to one end of the link via a pin extending parallel to the rotation axis of the second rotating portion, The rotary shaft of the rotary part is fixedly circumscribed,
    상기 로드와 상기 바아는 그 회전 또는 선회 중심이 상기 Y중심축선 상에 있도록 위치결정되어 있고,Wherein the rod and the bar are positioned so that their rotational or pivotal center is on the Y centric axis,
    상기 로드는 상기 제1회전부의 회전 또는 선회운동에 의해 상기 Y중심축선을 중심으로 회전 또는 선회운동하게 되고, 상기 제2회전부의 선회운동에 의해 링크운동하게 되는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the rod is rotated or pivoted about the Y center axis by the rotation or pivotal movement of the first rotary part, and the rod is moved by the pivotal movement of the second rotary part.
  7. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1구동부는 제1병진부이고,The first driving unit is a first translating unit,
    상기 제2구동부는 제1회전부이며,The second driving unit is a first rotating unit,
    상기 제1병진부와 상기 로드 사이에는 제2회전부와 제2병진부가 개재되어 있으며,A second rotating portion and a second rotating portion are interposed between the first translating portion and the rod,
    상기 제1회전부는 상기 제2고정베이스에 상기 관절 볼의 중심축선인 Y중심축선을 중심으로 회전하게 장착되어 있고,Wherein the first rotation part is mounted on the second fixing base so as to rotate around a Y center axis which is a center axis of the joint ball,
    상기 제1병진부는 상기 제1회전부의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부에 탑재되어 상기 Y중심축선에 수직한 방향으로 이동가능하고,Wherein the first translating unit is mounted on the first rotating unit so as to be rotated with a concentricity with the rotation center of the first rotation unit and movable in a direction perpendicular to the Y center axis,
    상기 제2회전부는 상기 제1병진부에 탑재되어 선택적으로 상기 관절 볼(20)의 중심축선인 Y중심축선을 중심으로 회전 가능하게 장착되고,The second rotary part is mounted on the first translating part and is rotatably mounted around a Y center axis, which is a center axis of the joint ball 20,
    상기 제2병진부는 상기 제2회전부(60)에 탑재되어 있고 상기 Y중심축선에 수직한 방향으로 이동가능하고,The second translating unit is mounted on the second rotating unit 60 and is movable in a direction perpendicular to the Y center axis,
    상기 제2병진부와 상기 로드 사이에는 상기 제1 및 제2회전부의 회전 또는 선회운동과 상기 제1 및 제2병진부의 병진운동을 상기 로드에 전달하는 가이드부가 개재되며,Wherein a guide portion for transmitting rotational or swinging motion of the first and second rotary portions and translational motion of the first and second translating portions to the rod is interposed between the second translating portion and the rod,
    상기 가이드부는 상기 제1 및 제2병진부의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1 및 제2회전부의 회전 또는 선회운동에 의해 회전 또는 선회운동하게 되고,The guide portion is translationally moved by the translational movement of the first and second translational portions and is rotated or swiveled by the rotation or pivotal movement of the first and second rotary portions,
    상기 로드는, 상기 가이드부의 병진운동과 회전 및 선회운동에 의해 따른 상기 관절 볼의 중심에서의 상기 관절 볼의 3차원적 움직임에 의해 상기 관절 볼의 중심에서 3차원적으로 움직이게 되고,The rod is three-dimensionally moved from the center of the joint ball by the three-dimensional movement of the joint ball at the center of the joint ball caused by the translation movement and the rotation and the pivot movement of the guide portion,
    상기 조작부는 상기 로드의 3차원적 움직임에 의해 3차원적 궤적으로 운동하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the manipulating portion is moved in a three-dimensional trajectory by three-dimensional movement of the rod.
  8. 제 3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 제1회전부는 회전모터이고 그리고 상기 제1병진부는 선형모터이며,Wherein the first rotating portion is a rotating motor and the first rotating portion is a linear motor,
    상기 제1회전부와 상기 제1병진부 간의 결합을 위해 상기 제1회전부에 상당하는 회전모터의 회전축에, 상기 제1병진부에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자가 고정되어 있고, 그 고정자 위에 직선형 회전자가 선형운동하게 장착되어 있으며,A linear stator of a linear motor corresponding to the first translating portion is fixed to a rotary shaft of a rotary motor corresponding to the first rotary portion for coupling between the first rotary portion and the first translating portion, Self-aligning linear motion,
    상기 직선형 고정자는 Y중심축선을 가로지르게 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the linear stator extends across the Y center axis.
  9. 제 4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 제1 및 제2병진부는 선형모터이며,Wherein the first and second translating portions are linear motors,
    상기 제1병진부와 상기 제2병진부 간의 결합을 위해, 상기 제1병진부에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자에, 상기 제2병진부에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자가 고정되어 있고,A linear stator of a linear motor corresponding to the second translating portion is fixed to a linear rotor of a linear motor corresponding to the first translating portion for coupling between the first translating portion and the second translating portion,
    상기 제1병진부의 직선형 고정자와 상기 제2병진부의 직선형 고정자들은 서로 열십자 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein the linear stator of the first translating part and the linear stator of the second translating part are arranged in a cross shape.
  10. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 제1 및 제2회전부는 회전모터이고 그리고 상기 제11 및 제2병진부는 선형모터이며,Wherein the first and second rotary parts are rotary motors and the eleventh and second rotary parts are linear motors,
    상기 제1회전부와 상기 제1병진부 간의 결합과, 상기 제2회전부와 상기 제2병진부 간의 결합을 위해, 상기 제1 및 제2회전부 각각에 상당하는 회전모터의 회전축에, 상기 제1 및 제2병진부 각각에 상당하는 직선형 고정자가 고정되어 있고, 그 직선형 고정자에 직선형 회전자가 배치되어 있고,The first and second rotary parts being rotatably connected to the rotary shaft of the rotary motor corresponding to each of the first and second rotary parts for coupling between the first rotary part and the first rotary part and between the second rotary part and the second rotary part, A linear stator corresponding to each of the second translation portions is fixed, a linear rotor is arranged on the linear stator,
    상기 제1병진부와 상기 제2회전부 간의 결합을 위해, 상기 제1병진부에 상당하는 직선형 회전자 상에 상기 제1회전부에 상당하는 케이스가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.And a case corresponding to the first rotating portion is mounted on a linear rotor corresponding to the first translating portion for coupling between the first translating portion and the second rotating portion.
  11. 제 3항, 제 4항, 또는 제 7항에 있어서,The method according to claim 3, 4, or 7,
    상기 가이드부는 모래시계형상부를 갖고 있으며, The guide portion has an hourglass shaped portion,
    상기 모래시계형상부에 Y축선방향으로 관통된 관통구멍에 상기 로드가 관통되어 있으며, The rod passes through the through-hole penetrating the hourglass-shaped portion in the Y axis direction,
    상기 제1 또는 제2병진부와 상기 가이드부 사이에는 상기 로드의 운동에 장애를 주지않게 브래킷이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.Wherein a bracket is interposed between the first or second translating portion and the guide portion so as not to obstruct movement of the rod.
  12. 제 3항, 제 4항, 또는 제 7항에 있어서,The method according to claim 3, 4, or 7,
    상기 가이드부는 Y축선방향으로 관통된 관통구멍이 형성된 구형상부를 가지고 있으며, The guide portion has a spherical upper portion formed with a through hole penetrating in the Y axis direction,
    상기 구형상부의 상반부와 하반부가 노출된 상태에서 상기 구형상부의 둘레는 링시트부에 회전가능하게 내접되어 있고, The periphery of the spherical upper portion is rotatably inscribed on the ring seat portion in a state in which the upper half and the lower half of the spherical upper portion are exposed,
    상기 링시트부와 상기 병진부 사이에는 상기 로드의 운동에 장애를 주지않게 브래킷이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.And a bracket is interposed between the ring seat portion and the translating portion so as not to hinder the motion of the rod.
  13. 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 매니퓰레이터가 관절부로서 적용된 인간형 로봇으로서,A humanoid robot to which a manipulator according to any one of claims 3 to 7 is applied as a joint part,
    상기 조작부(11)는 선단측 링크이고, The operating portion 11 is a leading end link,
    상기 제2고정베이스(30)는 기단측 링크이며,The second fixing base 30 is a base end side link,
    상기 제1고정베이스는 상기 로봇의 외피에 고정되고,The first fixed base is fixed to the outer surface of the robot,
    상기 선단측 링크는 상기 기단측 링크에 대하여 상대운동하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터를 구비한 로봇.And the distal-end-side link moves relative to the proximal-end-side link.
PCT/KR2012/011521 2012-01-06 2012-12-27 Manipulator and robot having same WO2013103210A1 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120001743A KR101201691B1 (en) 2012-01-06 2012-01-06 joint drive apparatus
KR10-2012-0001743 2012-01-06
KR10-2012-0046853 2012-05-03
KR1020120046853A KR101267324B1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Manipulator
KR1020120062940A KR101210967B1 (en) 2012-06-13 2012-06-13 Manipulator and robot with the same
KR10-2012-0062940 2012-06-13
KR1020120066379A KR101324988B1 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Robot and manipulator provided with ball joint
KR10-2012-0066379 2012-06-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013103210A1 true WO2013103210A1 (en) 2013-07-11

Family

ID=48745250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/011521 WO2013103210A1 (en) 2012-01-06 2012-12-27 Manipulator and robot having same

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013103210A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108767A (en) * 1995-10-11 1997-04-28 Dassault Aviation Rivet tightening device and operating method for said device
JP2007290055A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Yaskawa Electric Corp Robot hand, and method for placing object using the same
KR20080100211A (en) * 2006-02-03 2008-11-14 더 유럽피안 애토믹 에너지 커뮤니티(이유알에이티오엠), 리프레젠티드 바이 더 유럽피안 커미션 Medical robotic system with manipulator arm of the cylindrical coordinate type
KR20090118541A (en) * 2008-05-14 2009-11-18 삼성전자주식회사 Humanoid robot and shoulder joint assembly thereof
US7913584B2 (en) * 2005-11-29 2011-03-29 Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh Support arm for a clamping and centering element of a gripper frame for holding three-dimensional components in the motor vehicle industry

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09108767A (en) * 1995-10-11 1997-04-28 Dassault Aviation Rivet tightening device and operating method for said device
US7913584B2 (en) * 2005-11-29 2011-03-29 Thyssenkrupp Drauz Nothelfer Gmbh Support arm for a clamping and centering element of a gripper frame for holding three-dimensional components in the motor vehicle industry
KR20080100211A (en) * 2006-02-03 2008-11-14 더 유럽피안 애토믹 에너지 커뮤니티(이유알에이티오엠), 리프레젠티드 바이 더 유럽피안 커미션 Medical robotic system with manipulator arm of the cylindrical coordinate type
JP2007290055A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Yaskawa Electric Corp Robot hand, and method for placing object using the same
KR20090118541A (en) * 2008-05-14 2009-11-18 삼성전자주식회사 Humanoid robot and shoulder joint assembly thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4806068A (en) Rotary linear actuator for use in robotic manipulators
CA1210421A (en) Split-ball type wrist and manipulator assembly for robot
WO2020122557A2 (en) Finger mechanism and robot hand comprising same
KR101992149B1 (en) Wearable Apparatus for measuring position and action of Arm
US8322250B2 (en) Humanoid robot and shoulder joint assembly thereof
US7337691B2 (en) Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint
US11420322B2 (en) Working device and double-arm type working device
JP2004520952A (en) Modular reconfigurable parallel motion robot
CN109394344B (en) Data self-calibration main manipulator
US11130225B2 (en) Working device and double-arm type working device
KR20010033542A (en) Arm structure for man type working robots
CN109806003B (en) Actuating rod, surgical robot adopting actuating rod and robot positioning method
WO2011102629A2 (en) Master control device of robot, and surgical robot using same
WO2020090233A1 (en) Parallel link device, master-slave system, and medical master-slave system
JP2002295623A (en) Parallel link robot
US20200009746A1 (en) Robotic forearms
WO2019049994A1 (en) Work machine
WO2013103210A1 (en) Manipulator and robot having same
US20040013509A1 (en) Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint
CN107336221A (en) A kind of Novel two-freedom-degree parallel robot in apery elbow joint
WO2022039296A1 (en) Treatment assistance equipment
WO2020130559A2 (en) User interface device, master console of surgical robot device, and operation method of master console
JPS61168487A (en) Mechanical wrist mechanism
CN114683254B (en) Complete decoupling spherical surface 3 rotates 3 and removes parallel mechanism
WO2019045530A2 (en) Medical arm assembly

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12864081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A SENT 24.11.14)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12864081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1