WO2014171642A1 - Method for forming redundantly-actuated mechanism and actuator force distribution system - Google Patents

Method for forming redundantly-actuated mechanism and actuator force distribution system Download PDF

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WO2014171642A1
WO2014171642A1 PCT/KR2014/002466 KR2014002466W WO2014171642A1 WO 2014171642 A1 WO2014171642 A1 WO 2014171642A1 KR 2014002466 W KR2014002466 W KR 2014002466W WO 2014171642 A1 WO2014171642 A1 WO 2014171642A1
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WO
WIPO (PCT)
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link
rotary
driver
energy
control device
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/002466
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김종원
정재일
이기욱
Original Assignee
서울대학교 산학협력단
국민대학교 산학협력단
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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links

Definitions

  • the present invention relates to a free-driven mechanism and a free-driven mechanism forming method, the free-driven mechanism according to the present invention, a support; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint; At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And a plurality of rotary drivers; wherein the auxiliary link includes a third link and a fourth link, and one end of the third link is connected through the support and a third rotational joint.
  • one end of the fourth link is connected to the second link through a fourth rotary joint, the other end of the third link and the other end of the fourth link are connected through a fifth rotary joint, and the rotary driver And disposed on at least three selected rotary joints of the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links.
  • An object of the present invention the support; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint; At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And a plurality of rotation drivers, wherein the auxiliary link includes a third link and a fourth link, and one end of the third link is connected to the support through a third rotational joint.
  • One end of the third link is connected via the fourth rotary joint, the other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotary joint, and the rotary driver is the first to the first It is to provide a freely driven mechanism, which is selectively disposed on some of the five rotary joints and is configured to pivot one or more of the first to fourth links.
  • a first link having one end connected to the support and the first rotary joint
  • a second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint
  • At least one auxiliary link connected to the support and the second link
  • It includes a parallel mechanism including a plurality of rotary driver,
  • the secondary link comprises a third link and a fourth link
  • One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint
  • One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint
  • the rotary driver is arranged at three or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints, so as to pivot one or more of the first to fourth links.
  • the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is a predetermined number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed
  • the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers in a particular work path is minimal.
  • a first serial mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint;
  • One or more second serial mechanism mechanisms comprising a third link, one end of which is connected via a rotational joint to each other, and a fourth link;
  • the other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link via a rotational joint such that the one or more second serial mechanism mechanisms are connected in parallel to the first serial mechanism mechanism.
  • the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism
  • the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
  • it comprises a control device for controlling the energy applied to each rotary driver.
  • control device distributes energy to each rotary driver with a minimum amount of energy applied to the freely driven mechanism within a defined movement path of the object.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 1 below is minimum.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 2 below is minimum.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 3 below is minimum.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 4 below is minimum.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 5 below is minimum.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 6 below is minimum.
  • a method comprising: forming a serial mechanism mechanism in which a support, a first link, and a second link are connected through a rotating joint;
  • auxiliary link Disposing at least one auxiliary link between the support and the second link, wherein the auxiliary link comprises a plurality of link portions, and arranging a rotary joint at a connection point of each link portion to form a parallel mechanism;
  • the number of rotary joints in which the rotary driver is disposed is configured to be larger than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism.
  • the step of distributing the force of the rotary driver including,
  • the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
  • first serial mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint;
  • Forming at least one second serial mechanism mechanism comprising a third link at one end connected via a rotational joint to each other and a fourth link;
  • the other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link through the rotation joint to connect the one or more second serial mechanism mechanisms in parallel to the first serial mechanism mechanism. Forming an instrument; And
  • the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism
  • the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
  • the freely driven mechanism has a control device for controlling energy applied to each rotary driver,
  • control device applies energy to each rotary driver so that the value of Equation 7 below is minimum.
  • control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 8 is minimized.
  • control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 9 is minimized.
  • control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 10 is minimized.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 11 is minimized.
  • control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 12 is minimized.
  • a first link having one end connected to the support and the first rotary joint
  • a second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint
  • At least one main auxiliary link connected to both ends of the support and the second link
  • the rotary driver is disposed on one or more rotary joints of the first and second rotary joints to pivot one or more of the first and second links,
  • the main auxiliary link is one end is connected via the support and the third rotary joint, one end is connected through the second link and the fourth rotary joint, and the length is adjusted to include a linear driver.
  • the first sub auxiliary link is connected to a portion of the support and the other end is connected to a portion of the first link through a rotary joint, and
  • One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
  • the first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to include a linear driver so that the length is adjusted.
  • the support
  • a first link having one end connected to the support and the first rotary joint
  • a second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint
  • At least one auxiliary link connected to the support and the second link
  • It includes a plurality of rotary driver
  • the secondary link comprises a third link and a fourth link
  • One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint
  • One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint
  • the rotary driver is disposed on at least two rotary joints selected from the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links,
  • a first sub auxiliary link having one end connected to a part of the support and the other end connected to a part of the first link and connected through a rotary joint;
  • One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
  • first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to be adjusted in length including a linear driver.
  • control device applies energy to each linear driver so that the value of Equation 13 is minimized.
  • control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 14 is minimized.
  • control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 15 is minimized.
  • control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 16 below is minimum.
  • the driver includes a rotary driver
  • the driver further comprises a linear driver
  • the free-drive can be achieved as the number of the rotating joints on which the rotary drive is disposed has more than the degree of freedom realized by the free-driven mechanism. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
  • the energy efficiency can be improved.
  • the load applied to the rotary joint and the rotary driver can be distributed, so that an excessive load is applied to some rotary joints and the rotary driver to Accidents leading to damage can be prevented.
  • the redundant drive mechanism according to the present invention can be provided with a control device for distributing current and corresponding torque to each rotary driver, so that optimum performance can be achieved.
  • control device has various energy distribution algorithms
  • the minimum energy consumption and the optimum energy efficiency are achieved according to the various cases, and each rotary driver is applied by applying an algorithm that can achieve the optimum operating performance.
  • You can distribute the power to Appropriate algorithms are applied according to various application situations in the operation of a redundant drive mechanism, not only to achieve the minimum overall power consumption, but also to achieve optimal energy efficiency and other operational performances. Algorithms can be applied to ensure optimal performance.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a structural diagram showing an example of a serial mechanism.
  • FIG. 6 is a graph showing the force applied to each rotary driver of the tandem mechanism according to FIG. 5 and the angular velocity of each rotary driver.
  • FIG. 7 is a structural diagram showing an example of a clearance driving type mechanism.
  • FIG. 8 is a graph showing the force applied to each rotary driver and the angular velocity of each rotary driver of the redundant drive mechanism according to FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an energy use form of a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • a first link having one end connected to the support and the first rotary joint
  • a second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint
  • At least one auxiliary link connected to the support and the second link
  • It includes a parallel mechanism including a plurality of rotary driver,
  • the secondary link comprises a third link and a fourth link
  • One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint
  • One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint
  • the rotary driver is arranged at three or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints, so as to pivot one or more of the first to fourth links.
  • spatially relative terms “bottom”, “top”, “side”, etc., as shown in the figures, may be used to easily describe the correlation of one member or component with another member or component.
  • Spatially relative terms should be understood to include terms that differ in orientation of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures, for example, when inverting the elements shown in the figures, other elements.
  • a member described as “top” of may be placed at the “bottom” of another member, thus, the exemplary term “top” may include both the up and down directions. And, accordingly, spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
  • the free-driven mechanism 1 may be understood as a free-driven mechanism system including a system in which force is distributed to a rotational drive included in the free-driven mechanism in addition to a simple mechanism structure.
  • FIGS. 1 to 4 are conceptual diagrams showing a spare drive mechanism 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a freely driven mechanism 1 includes a support 10; A first link 20 having one end connected to the support 10 and the first rotary joint 210; A second link 30 connected to the other end of the first link 20 through a second rotary joint 220; At least one auxiliary link (100) connected to the support (10) and the second link (30); And a plurality of rotation drivers (not shown), wherein the auxiliary link 100 includes a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40
  • the support 10 and the third rotary joint 230 is connected, one end of the fourth link 50 is connected through the second link 30 and the fourth rotary joint 240,
  • the other end of the third link 40 and the other end of the fourth link 50 are connected through the fifth rotary joint 250, and the rotary driver is selective to some of the first to fifth rotary joints 250. And is configured to pivot one or more of the first to fourth links 50.
  • the support 10 is configured to connect the first link 20 and the third link 40 and may be part of a mechanical device.
  • the support 10 may be part of a predetermined arm or may be configured as a part of a predetermined manipulator.
  • One end of the first link 20 is connected to the support 10 through the first rotating joint 210, and the other end of the second link 30 is connected to the second link 30 through the second rotating joint 220.
  • Each link has a configuration such as a predetermined arm and may have a predetermined length.
  • Each of the rotary joints is a joint site where each link is connected to each other, but connected to rotate with respect to each other, the form is not limited.
  • the support 10, the first link 20, and the second link 30 may be sequentially connected in series through the rotation joint to form a predetermined serial mechanism mechanism.
  • One or more auxiliary links 100 are connected between the support 10 and the second link 30.
  • the auxiliary link 100 includes at least a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40 is the support 10 and the third rotary joint 230.
  • one end of the fourth link 50 is connected through the second link 30 and the fourth rotational joint 240, and the other end of the third link 40 and the fourth end of the fourth link 50.
  • the other end of the link 50 may be connected through the fifth rotary joint 250.
  • the configuration of the auxiliary link 100 is not limited as described above, an embodiment in which the auxiliary link 100 is composed of several links and a rotary joint disposed between the links is possible.
  • the number of the auxiliary links 100 is not limited, in addition to the case where one auxiliary link 100 is connected between the support 10 and the second link 30, a plurality of auxiliary links 100 are connected.
  • Embodiments are also possible. For example, as shown in FIG. 2, two auxiliary links including the first auxiliary link 100 and the second auxiliary link 110 may be connected, but are not limited thereto.
  • the names such as the first to the fourth is not specific to the order, and only to refer to the predetermined component to distinguish, it is possible to mix or change.
  • the object W is illustrated as being connected to the second link, but is not limited thereto.
  • the object W may have any connection form and position.
  • auxiliary link 100 consisting of several links between the support 10 and the second link 30, the support 10, and the first to fourth links 20, 30, 40, 50 may constitute a parallel mechanism mechanism.
  • n is the number of links, including fixed links
  • the fixed link is a link that is grounded and unable to perform translation and rotational motion, and according to an embodiment, may correspond to the support 10.
  • Rotation drivers may be disposed in the respective rotation joints.
  • the rotary driver is selectively disposed on some of the first to fifth rotary joints 210, 220, 230, 240, 250, and may rotate one or more links of the first to fourth links 50.
  • the rotation driver may be a predetermined motor that achieves a rotational motion of the link, but is not limited thereto.
  • the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is configured to be greater than the degree of freedom that the mechanism implements. That is, since the parallel mechanism according to the embodiment has two degrees of freedom, the number of rotation joints in which the rotation driver is disposed may be three or more. As described above, three or more rotary joints may be selected from the first to fifth rotary joints 210, 220, 230, 240, and 250 as the rotary joints on which the rotary driver is disposed.
  • FIG. 3 Is a free-driven mechanism (1) consisting of a plurality of rotating joints (R) configured to connect each other to form the vertices of the closed polygon (P), selectively to a part of the plurality of rotating joints (R). And a rotational driver arranged to be connected to the link L to induce rotation of the link L, wherein the number of the rotational joints R in which the rotation driver is disposed is greater than the degree of freedom realized by the parallel mechanism.
  • a parallel mechanism constituted it can be defined as a clearance drive type mechanism.
  • the polygon P is an obtuse angle between neighboring sides of the polygon P, and includes an irregular shape other than a general quadrangle and a pentagon. That is, for example, taking a pentagon among polygons, the term pentagon in the present invention is a concept including all figures consisting of five sides and five angles.
  • the form of the link L which comprises each side of the said polygon P is not limited to the case of a straight line, The form with a predetermined deformation
  • the shape of the polygon P may be a quadrangle or a pentagon, but is not limited thereto. That is, for example, when the first rotary joint 210 and the third rotary joint 230 positioned on the support 10 and the third rotary joint 230 are located at different positions as shown in FIG. 1 or 3, the polygon P is Although a pentagon may be formed, the polygon P may form a quadrangle when the first rotary joint 210 and the third rotary joint 230 are positioned in a horizontally overlapping position.
  • the free-driven mechanism 1 when the support 10 is viewed as one fixed link (L), the free-driven mechanism 1 according to the embodiment is five links (L) and the link is arranged in the form of a closed polygon (P). It is composed of a rotary joint (R) disposed between (L), it may have a configuration in which a rotary driver is disposed on the rotary joint (R).
  • auxiliary link 100 connecting the support 10 and the second link 30 can be plural, and thus a free-driven mechanism constituting the closed polygonal P shape.
  • (1) may be not only one but also plural. That is, as shown in FIG. 3, in the entire apparatus, the apparatus in the form of a closed polygonal P may constitute a part of the entire apparatus, and a form in which the closed polygonal P is combined is also possible.
  • the free-driven mechanism 1 includes a support 10, a first link 20, and a second link 30 connected to each other via a rotational joint.
  • a first tandem mechanism mechanism (A) comprising;
  • at least one second serial mechanism mechanism (B) comprising a third link (40), one end of which is connected to each other via a rotational joint, and a fourth link (50).
  • the other end of the fourth link 50 and the other end of the fourth link 50 are connected to the support 10 and the second link 30 via rotary joints, respectively, to the first serial mechanism mechanism A and the one or more second series.
  • a freely driven mechanism (1) in which a mechanism mechanism (B) is connected in parallel, comprising a rotary driver selectively disposed on a portion of the plurality of rotary joints, wherein the number of the rotary joints on which the rotary driver is disposed is the margin. It can be described as the free drive type mechanism 1 more than the number of degrees of freedom realized by the drive type mechanism 1.
  • the free-driven mechanism 1 is a free-driven mechanism 1 in which a series mechanism mechanism including several links and rotating joints is connected in parallel with each other.
  • the connection point is provided with a rotary joint
  • the rotary joint is provided with a rotary driver
  • the number of the rotary joint in which the rotary driver is disposed may have a configuration more than the number of degrees of freedom implemented by the free drive mechanism (1).
  • the freely driven mechanism 1 As the number of the rotational joints in which the rotary drive is disposed has more than the degree of freedom implemented by the freely driven mechanism 1, the free drive can be achieved. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
  • the predetermined object is moved. It is limited in its freedom. That is, a predetermined amount of energy must be uniformly applied to each rotary driver, and as the load is uniformly applied, there are also restrictions on the reliability and safety of the mechanism.
  • the energy efficiency can be improved.
  • the load applied to the rotary joint and the rotary driver can be distributed, so that an excessive load is applied to some rotary joints and the rotary driver to Accidents leading to damage can be prevented.
  • the finer and more precise work can be performed through the complex drive of the rotary drive, and according to the configuration of the free-driven mechanism 1, the working radius of the apparatus is reduced, thereby reducing the space required for the work and utilizing the space. Efficiency can be improved.
  • the freely driven mechanism according to the present invention can appropriately distribute the magnitude of the force distributed to the rotary driver, thereby reducing the amount of energy required in the predetermined work path.
  • each rotary driver may have a negative work in addition to the positive work within a predetermined work path, and unnecessary energy may be generated due to the collision between the positive work and the negative work.
  • FIG. 5 shows the structure of a serial mechanism
  • FIG. 6 shows the force and angular velocity applied to each rotary driver provided in the serial mechanism.
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 denotes the force applied to the first and second rotary drivers, respectively
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 denote the angular velocities of the first and second rotary drivers, respectively.
  • the total amount of work in which the absolute value is obtained by integrating the force and angular velocity applied to each rotary driver in time is 140 J, while the total amount of work received by the object is 100 J work. Can be. At this time, the energy corresponding to 40J, which is the difference between the total amount of work received by the object and the total amount of work done by the rotary driver, is consumed more than necessary.
  • FIG. 7 shows the structure of the relief drive mechanism
  • FIG. 8 shows the force and the angular velocity applied to each rotary driver provided in the relief drive mechanism.
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 represent the forces applied to the first to third rotary drivers, respectively
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 represent the angular velocities of the first to third rotary drivers, respectively.
  • the angular velocity of each rotary drive has a fixed value
  • Proper combination and dispensing ensures that a minimum amount of energy is consumed within the defined work path.
  • the amount of work received by the object and the total amount of work performed by each rotary driver may match, but are not limited thereto.
  • the free-driven mechanism according to the present invention may combine torque applied to each rotary driver to reduce the collision of work as the free-driven mechanism has more rotary drives than the number of degrees of freedom implemented by the free-driven mechanism. This enables the reduction of energy consumed within a defined work path.
  • Fig. 9 is a view showing a clearance driving mechanism 1 according to another embodiment of the present invention.
  • a freely driven mechanism 1 includes a support 310; A first link 320 having one end connected to the support 310 and a first rotary joint 410; A second link 330 connected to the other end of the first link 320 through a second rotary joint 420; At least one main auxiliary link (510) connected at both ends with a portion of the support (310) and the second link (330); And a plurality of rotation drivers, wherein the rotation drivers are disposed at one or more rotation joints of the first rotation joint 410 and the second rotation joint 420 to be connected to the first link 320 and the second link 330.
  • the matters related to the support 310, the first link 320, the second link 330, the first rotary joint 410, and the second rotary joint 420 are the same as described above.
  • the desired serial mechanism mechanism 300 can be configured.
  • the main auxiliary link 510 has a linear driver so that the length is adjusted.
  • the main auxiliary link 510 comprises a linear driver, which can be configured like a cylinder with a piston, for example. According to the displacement of the piston, the length of the auxiliary link can be adjusted. As one end of the auxiliary link is connected to the support 310 and the other end is connected to a portion of the second link 330, the change in length of the main auxiliary link 510 displaces the second link 330. This causes the turning of the second link 330 and the first link 320 connected with the second link 330.
  • the freely driven mechanism 1 is connected in parallel with the serial mechanism mechanism and includes an auxiliary link, and the main auxiliary link 510 includes a linear driver to adjust the length through the length adjustment.
  • the free-driven mechanism 1 mechanism can be achieved.
  • the clearance driving mechanism 1 can achieve the clearance driving. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
  • it may include several auxiliary links according to the embodiment.
  • the main auxiliary link 510 when the auxiliary link that is connected to both ends of the support 310 and the second link 330 as described above is called the main auxiliary link 510, the support 310 as shown in FIG. And an auxiliary link connected to a part of the first link 320 at both ends thereof may be referred to as a first sub auxiliary link 520. As illustrated in FIG. 11, a part and a first link of the first link 320 may be formed. An auxiliary link connecting a portion of the second link 330 may be referred to as a second sub auxiliary link 530. In this case, as shown in FIG. 12, the main auxiliary link 510, the first sub auxiliary link 520, and the second sub auxiliary link 530 may be simultaneously provided, but is not limited thereto.
  • the main auxiliary link 510, the first sub auxiliary link 520, and the second sub auxiliary link 530 form the auxiliary link group 500.
  • the first sub auxiliary link 520 and the second sub auxiliary link 530 are provided with a linear driver, and the length thereof is adjusted.
  • the first sub auxiliary link 520 and the second sub auxiliary link 530 may include a piston and a cylinder.
  • first auxiliary link and / or the second auxiliary link are further provided in addition to the main auxiliary link 510, it is possible to more easily achieve energy efficiency according to the spare driving.
  • an additional link and a rotary driver and a linear driver provided therein may be further provided, but are not limited thereto.
  • FIG. 13 to 15 are diagrams showing a spare drive mechanism 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the freely driven mechanism 1 includes: a support 10; A first link 20 having one end connected to the support 10 and the first rotary joint 210; A second link 30 connected to the other end of the first link 20 through a second rotary joint 220; At least one auxiliary link connected to both ends of the support 10 and the second link 30; And a plurality of rotary drivers, wherein the auxiliary link includes a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40 is the support 10 and the third link.
  • one end of the fourth link 50 is connected via the second link 30 and the fourth rotary joint 240, the other of the third link (40)
  • the other end of the end and the fourth link 50 is connected via a fifth rotary joint 50
  • the rotary driver is disposed at one or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints 50, so that the first Pivot one or more of the first to fourth links 20, 30, 40, 50, between the support 10 and the first link 20, and between the first link 20 and the second link ( At least one of the 30) is provided with a sub auxiliary link 600, the sub auxiliary link 600 is configured to adjust the length including a linear driver.
  • the present embodiment includes at least one main auxiliary link 510 connected to both ends of the support 10 and the second link 30, and the main auxiliary link (
  • the 510 has a third link 40 and a fourth link 50 connected to each other via a rotational joint.
  • Sub auxiliary link 600 is provided, the sub auxiliary link 600 is configured to be adjusted in length including a linear driver.
  • the sub auxiliary link may include a first sub auxiliary link 620 connected between the support 10 and the first link 20, and a first connection between the first link 20 and the second link 30.
  • 2 includes a sub auxiliary link 630, either the first sub auxiliary link 620 and the second sub auxiliary link 630, or both may be provided together.
  • the energy efficiency improvement according to the marginal driving can be more easily achieved.
  • an additional link and a rotary driver and a linear driver provided therein may be further provided, but are not limited thereto.
  • the degree of freedom may be determined according to Kutzbach-Gruebler's law as shown in [Equation 1].
  • n is the number of links, including fixed links
  • the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed may be defined as a free drive type mechanism 1 as the free drive type mechanism 1 configured to have more degrees of freedom than that of the free drive type mechanism 1.
  • 16 is a view showing an energy consumption form of a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
  • the free-driven mechanism according to the present invention further includes a control device for controlling energy applied to each rotary driver and the linear driver, and through the control device, the energy consumption of the free-driven mechanism according to the present invention. Can be optimized.
  • the control device distributes energy to each rotary driver or linear driver, but distributes energy to each rotary driver such that the total amount of energy applied to the free-running mechanism within a predetermined path is minimized.
  • the energy distributed to the rotary driver and the linear driver may be, for example, electric energy through a current, but is not limited thereto.
  • electric energy through a current
  • hydraulic pressure and pneumatic energy may be utilized.
  • the current and the electric energy are representatively described as examples, but the present invention is not limited thereto.
  • the total electric energy applied to the entire drive mechanism is the total amount of energy applied for driving the drive mechanism, and can be represented by the amount of power applied by a predetermined power source, which is a part of the drive mechanism according to the present invention. It can be expressed as the energy consumption of.
  • the energy applied to the free-drive mechanism is the loss of electrical energy lost in the process of generating mechanical energy for each drive and the loss in the process of converting the mechanical energy of each drive into net energy used to increase the mechanical energy of the target.
  • Mechanical energy and net energy that substantially contributes to the increase in the mechanical energy of the object.
  • This net energy is expressed, for example, by the mechanical output of each servo motor used as a rotary driver and the mechanical output of each cylinder used as a linear driver.
  • f is the force of the linear driver Represents the moving speed of the linear actuator.
  • + means only showing a positive value.
  • the loss energy is the coil loss that occurs in each rotary and linear driver, the conduction loss that occurs in the driver used to control the driver, and the switching loss that occurs in the switch. switching loss).
  • the coil loss is a heat loss generated by a current flowing in a servo motor used as a rotary driver, or a heat loss generated in a linear driver, which can be expressed by the formula R S I 2 .
  • the conduction loss is a loss that occurs when current flows in the semiconductor in the IGBT circuit inside the servo driver used to control the rotary driver and the linear driver, which can be expressed by the formula c TA I + d TA I 2 . have.
  • Switching loss is a loss that occurs when the switch is turned on and off in a circuit including a semiconductor in an IGBT circuit existing in the servo driver, which can be expressed as K IGBT I.
  • the loss energy can be expressed as the sum of the coil loss, conduction loss, and switching loss described above.
  • the current is proportional to the torque and the force, which can be replaced as follows.
  • I is
  • the reason for replacing is because the current is always positive and proportional to the magnitude of the torque and force.
  • the total energy applied to the free-running mechanism is an electric energy, which is equal to the sum of mechanical energy and loss energy, and is represented by Equation 3 below.
  • control device provided in the redundant drive mechanism distributes current to each of the rotary drive and the linear drive, but the total amount of electrical energy applied to the clearance drive mechanism within a predetermined path is minimum. Distribute the current to each rotary driver so that
  • the current distributed to each rotary driver and the linear driver, and the corresponding torque are determined such that the total sum of the lost electric energy and the mechanical energy of each driver is minimized within a predetermined path. Accordingly, the respective torques are determined so that the values of the following equations 4 and 4-1 are minimized.
  • n means the number of drivers. That is, the control device may distribute the force to each rotary driver so that the total amount of power applied to the free-driven mechanism is minimized under conditions such as a predetermined path to optimize the energy efficiency of the free-driven mechanism according to the present invention. have.
  • control device may have an algorithm for optimizing the energy efficiency of the redundant drive mechanism according to the present invention in another form.
  • the last term in the above equation is the mechanical output of the rotary driver, and the control device may have an algorithm for minimizing the total loss power except the mechanical output.
  • control device can distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of the following equations 5 and 5-1 are minimum according to the following equation.
  • control device may have an algorithm for distributing the force for each driver such that the sum of the mechanical outputs of each rotary driver and the linear driver is minimal, wherein the control device is represented by Equation 6 and Forces can be distributed to the respective rotary and linear drivers so that the value of Equation 6-1 is minimal.
  • control device may have an algorithm such that the sum of the squares of the forces distributed to each rotary driver is minimized so that the sum of the squares of the forces of each rotary driver and the linear driver is minimum. At this time, the control device may distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of the following equations 7 and 7-1 are minimum.
  • control device may distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of Equations 8 and 9 are minimized.
  • equations 5, 6, 7, 8 and 9 are applied, and in the case of the linear drive, equations 5-1, 6-1, 7-1 are applied. That is, in the case of the linear driver, ⁇ is f, silver Is changed. Where f is the force of the linear driver, Represents the moving speed of the linear actuator.
  • the current distribution algorithm for the linear driver and the current distribution algorithm for the rotary driver may be simultaneously applied to a single drive mechanism.
  • a rotary driver and a linear driver are provided together, and equations 5, 6, 7, 8, and 9 are applied to the rotary drive, and equations 5-1, 6-1, and 7-1 for the linear drive.
  • This applied driven drive mechanism can be implemented.
  • the control device can distribute the force to the respective rotary and linear drivers.
  • the force can be distributed to the rotary driver such that Equation 10 or 11 below is minimal.
  • the force may be distributed to the linear driver so that the value of any one of the following Equations 12 to 15 is minimum.
  • the redundant drive mechanism includes a control device for distributing current and corresponding torque to each rotary driver and linear driver, so that a minimum energy consumption can be achieved within a predetermined path. .
  • the minimum energy consumption and the optimum energy efficiency are achieved according to the various cases, and other algorithms are applied to apply the power to each rotary driver. Can be distributed. That is, by applying the appropriate algorithm in accordance with various application situations in the operation of the redundant drive mechanism, not only to achieve the minimum of the total power consumption, but also to achieve the optimum energy efficiency and other operating performance This optimized algorithm can be applied to achieve optimal functionality.
  • the energy distribution algorithm of the spare drive mechanism according to the present invention can be applied to all types of spare drive mechanism other than the spare drive mechanism having a structure according to the above-described embodiment. That is, the energy distribution algorithm as described above can be applied to all types of spare drive mechanisms having a larger number of drivers than the degree of freedom of the mechanism.
  • each step of the forming method described below is not limited to being sequentially, and the order thereof may be arbitrary.
  • description about each component is as having demonstrated in embodiment which concerns on the said clearance drive type mechanism 1, description is abbreviate
  • a method of forming a free-driven mechanism includes: forming a serial mechanism mechanism in which a support 10, a first link 20, and a second link 30 are connected through a rotating joint; At least one auxiliary link 100 is disposed between the support 10 and the second link 30, wherein the auxiliary link 100 is composed of a plurality of link parts and a rotation joint is disposed at a connection point of each link part.
  • a clearance driven mechanism thereby forming a clearance driven mechanism;
  • the step of distributing the force of the rotary driver including, but the force of the rotary driver can be distributed so that the total sum of the work of the plurality of rotary driver in a specific working path is minimal.
  • the method for forming a free-driven mechanism includes a first serial mechanism mechanism including a support 10, a first link 20, and a second link 30 connected to each other via a rotational joint.
  • Selectively placing a rotary driver on a portion of the plurality of rotary joints; Including, the number of the rotational joint is disposed the rotary driver may be configured to be more than the number of degrees of freedom implemented by the free-driven mechanism.
  • the spare drive mechanism includes a control device for controlling a current applied to each rotary driver, wherein the control device is configured to supply a current to each rotary driver. And a current distribution step of distributing the current distribution step, wherein the current distribution step includes controlling the energy applied to the free-drive mechanism within the predetermined path of the target to be minimum.
  • the control device applies a current to each rotary driver so that the value of Equation 16 and / or Equation 16-1 is minimized.
  • the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 17 and / or equation 17-1 is the minimum.
  • the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 18 and / or equation 18-1 is minimum.
  • the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 19 and / or equation 19-1 is the minimum.
  • the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 20 or 21 is minimized.

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Abstract

A redundantly-actuated mechanism, according to the present invention, comprises: a support; a first link having one end connected to the support through a first pivot joint; a second link connected to the other end of the first link through a second pivot joint;at least one auxiliary link connected to the support and the second link; and a plurality of rotating actuators, wherein the auxiliary link includes a third link and a fourth link, one end of the third link is connected to the support through a third pivot joint and one end of the fourth link is connected to the second link through a fourth pivot joint, the other end of the third link and the other end of the fourth link are connected through a fifth pivot joint, and the rotating actuators are arranged at three or more pivot joints selected from among the first to fifth pivot joints such that the rotating actuators are configured to rotate one or more links among the first to fourth links.

Description

여유구동형 기구 형성 방법 및 구동기 힘 분배 시스템How to Form a Free-Drive Mechanism and Driver Force Distribution System
본 발명은 여유구동형 기구 및 여유구동형 기구 형성 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는, 지지대; 일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크; 상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; 상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 복수의 회전 구동기;를 포함하는 병렬 기구를 포함하며, 상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고, 상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, 상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며, 상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고, 상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 3개 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키도록 구성된다.The present invention relates to a free-driven mechanism and a free-driven mechanism forming method, the free-driven mechanism according to the present invention, a support; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint; At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And a plurality of rotary drivers; wherein the auxiliary link includes a third link and a fourth link, and one end of the third link is connected through the support and a third rotational joint. And one end of the fourth link is connected to the second link through a fourth rotary joint, the other end of the third link and the other end of the fourth link are connected through a fifth rotary joint, and the rotary driver And disposed on at least three selected rotary joints of the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links.
1960 년대 Stewart 와 gough 가 헥사포드(hexapod) 형태의 병렬 기구(parallel mechanism)를 고안한 이후, 다양한 형태의 병렬 기구가 개발되어 왔다. 이러한 병렬 기구는 산업, 기술 분야의 다양한 분야에서 활용되고 있으며 현재에 있어서도 꾸준히 연구 개발이 진행되고 있다.Since Stewart and Gough devised hexapod parallel mechanisms in the 1960s, various types of parallel mechanisms have been developed. Such parallel mechanisms are being used in various fields of industry and technology, and research and development are ongoing.
이러한 병렬 기구 연구 개발의 일환으로, 소위 여유구동형 기구에 관한 연구가 진행되고 있다. 이러한 여유구동형 기구의 경우, 작업 영역을 확대할 수 있는 장점을 가지나, 복잡한 구조 및 추가적인 구동 장치의 설치로 인해 초기 제작 비용이 증가할 수 있다. 따라서, 제작 및 도입 초기 단계에서 비 여유구동형 병렬 기구에 비해 불리한 점이 있으나, 운용에 따라서 소모되는 에너지가 절감되고 유리한 작업 환경을 도모할 수 있으므로, 사용 기간이 누적됨에 따라 더욱 유리한 효과가 달성될 수 있다. As part of such parallel mechanism research and development, studies on so-called spare drive mechanisms have been conducted. Such a free-running mechanism has the advantage of expanding the work area, but the initial manufacturing cost may increase due to the complicated structure and the installation of additional driving devices. Therefore, although it is disadvantageous in comparison with the non-free-driven parallel mechanism in the initial stage of manufacture and introduction, the energy consumed according to the operation can be reduced and a favorable working environment can be achieved. Can be.
따라서, 상기와 같은 불리점을 극복할 수 있도록 적절한 구조를 갖는 여유구동형 기구에 관한 개발 및 도입이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop and introduce a spare drive mechanism having an appropriate structure to overcome the above disadvantages.
본 발명의 목적은, 지지대; 일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크; 상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; 상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 복수의 회전 구동기;를 포함하며, 상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고, 상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, 상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며, 상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고, 상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 일부에 선택적으로 배치되며, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키도록 구성되는 여유구동형 기구를 제공하는 데 있다.An object of the present invention, the support; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint; At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And a plurality of rotation drivers, wherein the auxiliary link includes a third link and a fourth link, and one end of the third link is connected to the support through a third rotational joint. One end of the third link is connected via the fourth rotary joint, the other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotary joint, and the rotary driver is the first to the first It is to provide a freely driven mechanism, which is selectively disposed on some of the five rotary joints and is configured to pivot one or more of the first to fourth links.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는, In order to achieve the above object, the clearance-driven mechanism according to the present invention,
지지대;support fixture;
일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크;A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And
복수의 회전 구동기;를 포함하는 병렬 기구를 포함하며,It includes a parallel mechanism including a plurality of rotary driver,
상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고,The secondary link comprises a third link and a fourth link,
상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint,
상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며,One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint,
상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고,The other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotational joint,
상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 3개 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키게 구성된다.The rotary driver is arranged at three or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints, so as to pivot one or more of the first to fourth links.
바람직하게는, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는,Preferably, the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed,
상기 병렬 기구가 구현하는 자유도보다 많게 구성된다.It is configured with more than the degree of freedom implemented by the parallel mechanism.
바람직하게는, 특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배된다.Preferably, the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers in a particular work path is minimal.
일 실시예에 의하면, 서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘; 및 According to one embodiment, a first serial mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint; And
일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘;을 포함하며,One or more second serial mechanism mechanisms comprising a third link, one end of which is connected via a rotational joint to each other, and a fourth link;
상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 각각 상기 지지대 및 상기 제2 링크에 회전 관절을 통해 연결되어 상기 제1 직렬 기구 메커니즘에 대해서 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘이 병렬 연결되는 병렬 기구에 있어서,The other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link via a rotational joint such that the one or more second serial mechanism mechanisms are connected in parallel to the first serial mechanism mechanism. In the apparatus,
상기 복수의 회전 관절 중 일부에 선택적으로 배치되는 회전 구동기를 포함하되,Includes a rotary driver selectively disposed in some of the plurality of rotary joints,
상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많으며,The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism,
특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배된다.The force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
바람직하게는, 각 회전 구동기에 인가되는 에너지를 제어하는 제어 장치를 포함한다.Preferably, it comprises a control device for controlling the energy applied to each rotary driver.
바람직하게는, 상기 제어 장치는, 목적물의 정해진 운동 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지량이 최소가 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver with a minimum amount of energy applied to the freely driven mechanism within a defined movement path of the object.
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 1의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 1 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000001
(식1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000001
(Eq. 1)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 2의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 2 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000002
(식2)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000002
(Eq. 2)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 3의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 3 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000003
(식 3)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000003
(Equation 3)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 4의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 4 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000004
(식 4)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000004
(Equation 4)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 5의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 5 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000005
(식 5)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000005
(Eq. 5)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 6의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 6 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000006
(식 6)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000006
(Equation 6)
일 실시예에 의하면, 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크가 회전 관절을 통해 연결되는 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;According to one embodiment, there is provided a method comprising: forming a serial mechanism mechanism in which a support, a first link, and a second link are connected through a rotating joint;
상기 지지대와 상기 제2 링크 사이에 하나 이상의 보조 링크를 배치하되, 상기 보조 링크는 복수의 링크부로 구성되고 각각의 링크부의 연결 지점에 회전 관절을 배치하여 병렬 기구를 형성하는 단계; 및Disposing at least one auxiliary link between the support and the second link, wherein the auxiliary link comprises a plurality of link portions, and arranging a rotary joint at a connection point of each link portion to form a parallel mechanism; And
상기 각각의 회전 관절 중 일부의 회전 관절에 선택적으로 회전 구동기를 배치하는 단계; 를 포함하되,Selectively placing a rotary driver on a rotary joint of a portion of each of the rotary joints; Including,
상기 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많게 구성된다.The number of rotary joints in which the rotary driver is disposed is configured to be larger than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism.
바람직하게는, 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되,Preferably, the step of distributing the force of the rotary driver; including,
특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배된다.The force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;Forming a first serial mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint;
일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;Forming at least one second serial mechanism mechanism comprising a third link at one end connected via a rotational joint to each other and a fourth link;
상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단을 각각 상기 지지대 및 상기 제2 링크에 회전 관절을 통해 연결하여 상기 제1 직렬 기구 메커니즘에 대해서 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘을 병렬 연결하여 병렬 기구를 형성하는 단계; 및 The other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link through the rotation joint to connect the one or more second serial mechanism mechanisms in parallel to the first serial mechanism mechanism. Forming an instrument; And
상기 복수의 회전 관절 중 일부에 회전 구동기를 선택적으로 배치하는 단계; 및 Selectively placing a rotary driver on a portion of the plurality of rotary joints; And
상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되,And distributing the force of the rotary driver.
상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많으며,The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism,
특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배된다.The force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimal in a particular working path.
바람직하게는, 상기 여유구동형 기구는 각 회전 구동기에 인가되는 에너지를 제어하는 제어 장치를 구비하며,Preferably, the freely driven mechanism has a control device for controlling energy applied to each rotary driver,
상기 제어 장치가 상기 각각의 회전 구동기에 에너지를 분배하는 에너지 분배단계;를 포함하되,An energy distribution step in which the control device distributes energy to the respective rotary drivers;
상기 에너지 분배 단계는,The energy distribution step,
목적물의 정해진 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지가 최소가 되도록 제어하는 단계를 포함한다.And controlling to minimize the energy applied to the free-running mechanism within the defined path of the object.
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 7 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each rotary driver so that the value of Equation 7 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000007
(식 7)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000007
(Eq. 7)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 8 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 8 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000008
(식 8)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000008
(Eq. 8)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 9 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 9 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000009
(식 9)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000009
(Eq. 9)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 10 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each rotary driver such that the value of Equation 10 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000010
(식 10)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000010
(Eq. 10)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 11의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 11 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000011
(식 11)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000011
(Eq. 11)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 12의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.Preferably, the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 12 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000012
(식 12)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000012
(Eq. 12)
지지대; support fixture;
일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
상기 지지대 및 상기 제2 링크의 일 부분과 양단이 연결되는 적어도 하나 이상의 메인 보조 링크; 및 At least one main auxiliary link connected to both ends of the support and the second link; And
복수의 회전 구동기를 포함하며, A plurality of rotary drivers,
상기 회전 구동기는 상기 제1 회전 관절 및 제2 회전 관절 중 하나 이상의 회전 관절에 배치되어 상기 제1 링크 및 제2 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키고, The rotary driver is disposed on one or more rotary joints of the first and second rotary joints to pivot one or more of the first and second links,
상기 메인 보조 링크는 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며, 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성된다.The main auxiliary link is one end is connected via the support and the third rotary joint, one end is connected through the second link and the fourth rotary joint, and the length is adjusted to include a linear driver.
바람직하게는, 일단이 상기 지지대의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제1 서브 보조 링크, 및 Preferably, the first sub auxiliary link is connected to a portion of the support and the other end is connected to a portion of the first link through a rotary joint, and
일단이 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제2 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제2 서브 보조 링크 중 적어도 어느 하나를 포함하며,One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
상기 제1 서브 보조 링크 및 상기 제2 서브 보조 링크는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성된다.The first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to include a linear driver so that the length is adjusted.
일 실시예에 의하면, 지지대;According to one embodiment, the support;
일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크;A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; At least one auxiliary link connected to the support and the second link;
서브 보조 링크; 및 Sub auxiliary link; And
복수의 회전 구동기;를 포함하며,It includes a plurality of rotary driver,
상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고,The secondary link comprises a third link and a fourth link,
상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint,
상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며,One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint,
상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고,The other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotational joint,
상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 2개 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키며,The rotary driver is disposed on at least two rotary joints selected from the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links,
상기 보조 링크는, The secondary link,
일단이 상기 지지대의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제1 서브 보조 링크, 및 A first sub auxiliary link having one end connected to a part of the support and the other end connected to a part of the first link and connected through a rotary joint;
일단이 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제2 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제2 서브 보조 링크 중 적어도 어느 하나를 포함하며,One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
상기 제1 서브 보조 링크 및 상기 제2 서브 보조 링크는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성되는 여유구동형 기구.And the first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to be adjusted in length including a linear driver.
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 13 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each linear driver so that the value of Equation 13 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000013
(식 13)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000013
(Eq. 13)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 14 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 14 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000014
(식 14)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000014
(Eq. 14)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 15 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 15 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000015
(식 15)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000015
(Eq. 15)
바람직하게는, 상기 제어 장치는 하기 식 16 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가한다.Preferably, the control device applies energy to each linear driver such that the value of Equation 16 below is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000016
(식 16)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000016
(Eq. 16)
일 실시예에 의하면, 구동기의 수가 기구의 자유도 보다 큰 여유구동형 기구에 있어서,According to one embodiment, in a freely driven mechanism in which the number of drivers is greater than the degree of freedom of the mechanism,
상기 구동기는 회전 구동기를 포함하며,The driver includes a rotary driver,
하기 식 17 내지 22 중 어느 하나의 식의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가한다.Energy is applied to each rotary driver so that the value of any of the following equations 17 to 22 is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000017
(식 17)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000017
(Eq. 17)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000018
(식 18)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000018
(Eq. 18)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000019
(식 19)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000019
(Eq. 19)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000020
(식 20)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000020
(Eq. 20)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000021
(식 21)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000021
(Eq. 21)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000022
(식 22)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000022
(Eq. 22)
바람직하게는, 상기 구동기는 직선 구동기를 더 포함하며,Preferably, the driver further comprises a linear driver,
하기 식 23 내지 26 중 어느 하나의 식의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가한다.Energy is applied to each linear driver so that the value of any one of the following equations 23 to 26 is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000023
(식 23)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000023
(Eq. 23)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000024
(식 24)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000024
(Eq. 24)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000025
(식 25)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000025
(Eq. 25)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000026
(식 26)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000026
(Eq. 26)
본 발명에 따른 여유구동형 기구는, 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수가 상기 여유구동형 기구가 구현하는 자유도보다 많은 구성을 가짐에 따라서, 여유구동이 달성될 수 있다. 이에 따라서, 동일한 작업을 수행할 경우에도 작은 에너지로 작업 수행이 가능하여 에너지 활용 효율이 최적화될 수 있다. In the free-driven mechanism according to the present invention, the free-drive can be achieved as the number of the rotating joints on which the rotary drive is disposed has more than the degree of freedom realized by the free-driven mechanism. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
즉, 본 발명의 실시 형태와 같은 여유구동형 기구는, 선택적으로 회전 구동기를 구동시켜 최적의 경로 및 에너지 효율을 선택하여 목적물의 이동이 가능해질 수 있으므로, 에너지 효율이 개선될 수 있다. That is, in the spare drive type mechanism such as the embodiment of the present invention, since the movement of the target object can be made possible by selectively driving the rotary driver to select the optimum path and the energy efficiency, the energy efficiency can be improved.
또한, 수개의 회전 관절을 복합적으로 구동하여 작업을 수행하는 것이 가능함에 따라서 회전 관절 및 회전 구동기에 인가되는 부하가 분산될 수 있고, 따라서 일부의 회전 관절 및 회전 구동기에 과도한 부하가 인가되어 기구의 손상으로 이어지는 사고가 방지될 수 있다. In addition, as it is possible to carry out work by driving several rotary joints in combination, the load applied to the rotary joint and the rotary driver can be distributed, so that an excessive load is applied to some rotary joints and the rotary driver to Accidents leading to damage can be prevented.
아울러, 각각의 회전 구동기에 가해지는 힘을 적절히 조합하여 분배함에 따라서 정해진 작업 경로 내에서 최소의 에너지가 소모되도록 할 수 있다. 즉, 일의 충돌을 줄일 수 있도록 각각의 회전 구동기에 인가되는 토크를 조합할 수 있으며, 이로 인해 소모되는 에너지의 절감이 가능해진다.In addition, by appropriately combining and distributing the forces applied to each rotary driver, it is possible to minimize the energy consumption within a given work path. That is, the torque applied to each rotary driver can be combined to reduce the collision of the work, thereby reducing the energy consumed.
아울러, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는 각각의 회전 구동기에 전류 및 그에 따른 토크를 분배하는 제어 장치를 구비함에 따라서, 최적의 성능이 달성되도록 할 수 있다. In addition, the redundant drive mechanism according to the present invention can be provided with a control device for distributing current and corresponding torque to each rotary driver, so that optimum performance can be achieved.
즉, 제어 장치는 다양한 에너지 분배 알고리즘을 가짐에 따라서, 각각의 다양한 케이스에 따라서 최소의 에너지 소모 및 최적의 에너지 효율이 달성되며 그외 최적의 작동 성능을 달성할 수 있는 알고리즘을 적용하여 각각의 회전 구동기에 힘을 분배할 수 있다. 여유구동형 기구의 작동 과정에서 다양한 적용 상황에 따라서 적절한 알고리즘을 적용하여, 단순히 전체 사용 전력이 최소가 되는 것을 달성하는 것에 한정하지 않고, 최적의 에너지 효율을 달성할 뿐만 아니라 및 기타 작동 성능이 최적화될 수 있는 알고리즘을 적용하여 최적의 기능을 발휘하도록 할 수 있다.That is, as the control device has various energy distribution algorithms, the minimum energy consumption and the optimum energy efficiency are achieved according to the various cases, and each rotary driver is applied by applying an algorithm that can achieve the optimum operating performance. You can distribute the power to Appropriate algorithms are applied according to various application situations in the operation of a redundant drive mechanism, not only to achieve the minimum overall power consumption, but also to achieve optimal energy efficiency and other operational performances. Algorithms can be applied to ensure optimal performance.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 5 는 직렬 기구의 일 예를 나타낸 구조도이다.5 is a structural diagram showing an example of a serial mechanism.
도 6 은 도 5 에 따른 직렬 기구의 각각의 회전 구동기에 인가되는 힘 및 각각의 회전 구동기의 각속도를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the force applied to each rotary driver of the tandem mechanism according to FIG. 5 and the angular velocity of each rotary driver.
도 7 은 여유구동형 기구의 일 예를 나타낸 구조도이다.7 is a structural diagram showing an example of a clearance driving type mechanism.
도 8 은 도 7 에 따른 여유구동형 기구의 각각의 회전 구동기에 인가되는 힘 및 각각의 회전 구동기의 각속도를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the force applied to each rotary driver and the angular velocity of each rotary driver of the redundant drive mechanism according to FIG. 7.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.9 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.10 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.11 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.12 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.13 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.14 is a conceptual view showing a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 나타낸 개념도이다.15 is a conceptual diagram illustrating a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구를 에너지 사용 형태를 나타낸 개념도이다.16 is a conceptual diagram illustrating an energy use form of a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 여유구동형 기구는, The free drive mechanism according to the present invention,
지지대;support fixture;
일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크;A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And
복수의 회전 구동기;를 포함하는 병렬 기구를 포함하며,It includes a parallel mechanism including a plurality of rotary driver,
상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고,The secondary link comprises a third link and a fourth link,
상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint,
상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며,One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint,
상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고,The other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotational joint,
상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 3개 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키게 구성된다.The rotary driver is arranged at three or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints, so as to pivot one or more of the first to fourth links.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
공간적으로 상대적인 용어인 “하부", "상부", “측부” 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 부재 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우, 다른 부재의 “상부"로 기술된 부재는 다른 부재의 "하부”에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "상부"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The spatially relative terms "bottom", "top", "side", etc., as shown in the figures, may be used to easily describe the correlation of one member or component with another member or component. Spatially relative terms should be understood to include terms that differ in orientation of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures, for example, when inverting the elements shown in the figures, other elements. A member described as “top” of may be placed at the “bottom” of another member, thus, the exemplary term “top” may include both the up and down directions. And, accordingly, spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는”은 언급된 부재 외의 하나 이상의 다른 부재의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other members than the mentioned members.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
도면에서 각부의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다. In the drawings, the thickness or size of each part is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size and area of each component does not necessarily reflect the actual size or area.
또한, 실시예에서 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 본 발명을 이루는 구조에 대한 설명에서, 방향에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.In addition, the direction mentioned in the process of demonstrating the structure of this invention in an Example is based on what was described in drawing. In the description of the structure constituting the present invention in the specification, if the reference point and the positional relationship with respect to the direction is not clearly mentioned, reference is made to related drawings.
본 발명에서, 여유구동형 기구(1)라 함은 단순한 기구 구조물 외에 상기 여유구동형 기구에 포함된 회전 구동기에 힘의 분배가 이루어지는 시스템을 포함하는 여유구동형 기구 시스템으로 이해될 수 있다.In the present invention, the free-driven mechanism 1 may be understood as a free-driven mechanism system including a system in which force is distributed to a rotational drive included in the free-driven mechanism in addition to a simple mechanism structure.
도 1 내지 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)를 나타낸 개념도이다.1 to 4 are conceptual diagrams showing a spare drive mechanism 1 according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 여유구동형 기구(1)는, 지지대(10); 일 단이 상기 지지대(10)와 제1 회전 관절(210)을 통해 연결되는 제1 링크(20); 상기 제1 링크(20)의 타단과 제2 회전 관절(220)을 통해 연결되는 제2 링크(30); 상기 지지대(10) 및 상기 제2 링크(30)와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크(100); 및 복수의 회전 구동기(미도시);를 포함하며, 상기 보조 링크(100)는 제3 링크(40), 및 제4 링크(50)를 포함하고, 상기 제3 링크(40)의 일 단은 상기 지지대(10)와 제3 회전 관절(230)을 통해 연결되고, 상기 제4 링크(50)의 일 단은 상기 제2 링크(30)와 제4 회전 관절(240)을 통해 연결되며, 상기 제3 링크(40)의 타단과 상기 제4 링크(50)의 타단은 제5 회전 관절(250)을 통해 연결되고, 상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절(250) 중 일부에 선택적으로 배치되며, 상기 제1 내지 제4 링크(50) 중 하나 이상의 링크를 선회시키도록 구성된다.Referring to FIG. 1, a freely driven mechanism 1 according to the present invention includes a support 10; A first link 20 having one end connected to the support 10 and the first rotary joint 210; A second link 30 connected to the other end of the first link 20 through a second rotary joint 220; At least one auxiliary link (100) connected to the support (10) and the second link (30); And a plurality of rotation drivers (not shown), wherein the auxiliary link 100 includes a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40 The support 10 and the third rotary joint 230 is connected, one end of the fourth link 50 is connected through the second link 30 and the fourth rotary joint 240, The other end of the third link 40 and the other end of the fourth link 50 are connected through the fifth rotary joint 250, and the rotary driver is selective to some of the first to fifth rotary joints 250. And is configured to pivot one or more of the first to fourth links 50.
지지대(10)는 제1 링크(20) 및 제3 링크(40)가 연결되도록 구성되며, 기계 장치의 일 부분일 수 있다. 예컨대, 상기 지지대(10)는 소정의 아암(arm)의 일부분이거나, 또는 소정의 매니퓰레이터(manipulator)의 일 부분으로 구성될 수 있다.The support 10 is configured to connect the first link 20 and the third link 40 and may be part of a mechanical device. For example, the support 10 may be part of a predetermined arm or may be configured as a part of a predetermined manipulator.
제1 링크(20)의 일 단은 제1 회전 관절(210)을 통해 지지대(10)에 연결되며, 제2 링크(30)의 타단은 제2 회전 관절(220)을 통해 제2 링크(30)에 연결된다. One end of the first link 20 is connected to the support 10 through the first rotating joint 210, and the other end of the second link 30 is connected to the second link 30 through the second rotating joint 220. )
상기 각각의 링크는 소정의 아암(arm)과 같은 구성을 가지며, 소정의 길이를 가질 수 있다. 상기 각각의 회전 관절은 각각의 링크가 서로 연결되되, 서로에 대해서 회전하도록 연결되는 관절 부위로서, 그 형태는 한정하지 아니한다. Each link has a configuration such as a predetermined arm and may have a predetermined length. Each of the rotary joints is a joint site where each link is connected to each other, but connected to rotate with respect to each other, the form is not limited.
상기와 같은 연결 구조에 따라서, 지지대(10)와 제1 링크(20), 및 제2 링크(30)는 순차적으로 회전 관절을 통해 직렬 연결되어 소정의 직렬 기구 메커니즘을 구성할 수 있다. According to the connection structure as described above, the support 10, the first link 20, and the second link 30 may be sequentially connected in series through the rotation joint to form a predetermined serial mechanism mechanism.
상기 지지대(10)와 제2 링크(30) 사이에는 하나 이상의 보조 링크(100)가 연결된다. 이때, 보조 링크(100)는 적어도 제3 링크(40), 및 제4 링크(50)를 포함하고, 상기 제3 링크(40)의 일 단은 상기 지지대(10)와 제3 회전 관절(230)을 통해 연결되고, 상기 제4 링크(50)의 일 단은 상기 제2 링크(30)와 제4 회전 관절(240)을 통해 연결되며, 상기 제3 링크(40)의 타단과 상기 제4 링크(50)의 타단은 제5 회전 관절(250)을 통해 연결될 수 있다. One or more auxiliary links 100 are connected between the support 10 and the second link 30. In this case, the auxiliary link 100 includes at least a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40 is the support 10 and the third rotary joint 230. ) And one end of the fourth link 50 is connected through the second link 30 and the fourth rotational joint 240, and the other end of the third link 40 and the fourth end of the fourth link 50. The other end of the link 50 may be connected through the fifth rotary joint 250.
한편, 상기한 보조 링크(100)의 구성은 상술한 바와 같이 한정하지 아니하며, 보조 링크(100)가 수개의 링크 및 상기 링크 사이에 배치되는 회전 관절로 구성되는 실시 형태도 가능하다. 또한, 보조 링크(100)의 수에는 한정이 없으므로, 지지대(10)와 제2 링크(30) 사이에 하나의 보조 링크(100)가 연결되는 경우 외에, 복수의 보조 링크(100)가 연결되는 실시 형태도 가능하다. 예컨대, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제1 보조 링크(100) 및 제2 보조 링크(110)로 구성된 2 개의 보조 링크가 연결될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. On the other hand, the configuration of the auxiliary link 100 is not limited as described above, an embodiment in which the auxiliary link 100 is composed of several links and a rotary joint disposed between the links is possible. In addition, since the number of the auxiliary links 100 is not limited, in addition to the case where one auxiliary link 100 is connected between the support 10 and the second link 30, a plurality of auxiliary links 100 are connected. Embodiments are also possible. For example, as shown in FIG. 2, two auxiliary links including the first auxiliary link 100 and the second auxiliary link 110 may be connected, but are not limited thereto.
한편, 상기와 같은 제1 내지 제4 와 같은 명칭은 그 순서를 특정한 것이 아니며, 소정의 구성 요소를 단지 지칭하여 구분하기 위한 것이므로, 혼용하거나 변용이 가능하다. On the other hand, the names such as the first to the fourth is not specific to the order, and only to refer to the predetermined component to distinguish, it is possible to mix or change.
아울러, 도 1 내지 도 4 에서는 제2 링크에 목적물(W)이 연결된 형태로 도시되었으나, 이에 한정하지 아니하며 목적물(W)은 임의의 연결 형태 및 위치를 가질 수 있다.1 to 4, the object W is illustrated as being connected to the second link, but is not limited thereto. The object W may have any connection form and position.
상기와 같은 구성에 따라서, 지지대(10)와 제2 링크(30) 사이에 수개의 링크로 구성된 보조 링크(100)가 연결됨에 따라서 상기 지지대(10), 및 제1 내지 제4 링크(20, 30, 40, 50)는 병렬 기구 메커니즘을 구성할 수 있다. According to the configuration as described above, as the auxiliary link 100 consisting of several links between the support 10 and the second link 30, the support 10, and the first to fourth links 20, 30, 40, 50 may constitute a parallel mechanism mechanism.
한편, 상술한 바와 같이, 지지대(10), 및 제1 내지 제4 링크(20, 30, 40, 50)가 서로 회전 관절을 통해 연결되어 구성되는 여유구동형 기구(1)의 경우, 하기 [수학식 1] 과 같은 Kutzbach-Gruebler 의 법칙에 따라서 자유도가 결정될 수 있다.On the other hand, as described above, the support 10 and the first to fourth links (20, 30, 40, 50) in the case of the free-driven mechanism (1) configured by being connected to each other through a rotary joint, the following [ The degree of freedom can be determined according to Kutzbach-Gruebler's law as shown in Equation 1].
m = 3(n-1) - 2fm = 3 (n-1)-2f
(여기서, m : 링크의 자유도, n : 고정 링크를 포함한 링크의 개수, (Where m is the degree of freedom of the link, n is the number of links, including fixed links,
f : 회전 관절의 개수)f: number of rotation joints)
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1 에서, 고정 링크는 고정(ground)되어 있어서 병진운동 및 회전운동을 할 수 없는 링크로서, 실시예에 의하면 지지대(10)에 해당할 수 있다. 따라서, 실시예의 경우, 링크의 개수 n = 5 이며, 회전 관절의 개수 f = 5 가 된다. 따라서, 실시예와 같이 오각형 형상의 5 절 링크로 구성된 여유구동형 기구(1)의 경우, 자유도 m 은 2 가 된다. 즉, 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)의 자유도는 2 가 된다. In Equation 1, the fixed link is a link that is grounded and unable to perform translation and rotational motion, and according to an embodiment, may correspond to the support 10. Thus, in the case of the embodiment, the number n of links is 5 and the number of rotation joints is f = 5. Therefore, in the case of the clearance-driven mechanism 1 composed of five-section links having a pentagonal shape as in the embodiment, the degree of freedom m is two. That is, the degree of freedom of the clearance driving mechanism 1 according to the embodiment is two.
상기 각각의 회전 관절에는 회전 구동기(미도시)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절(210, 220, 230, 240, 250) 중 일부에 선택적으로 배치되며, 상기 제1 내지 제4 링크(50) 중 하나 이상의 링크를 선회시킬 수 있다. 일 예로, 상기 회전 구동기는 링크의 회전 운동을 달성하는 소정의 모터일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.Rotation drivers (not shown) may be disposed in the respective rotation joints. In this case, the rotary driver is selectively disposed on some of the first to fifth rotary joints 210, 220, 230, 240, 250, and may rotate one or more links of the first to fourth links 50. Can be. For example, the rotation driver may be a predetermined motor that achieves a rotational motion of the link, but is not limited thereto.
상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 기구가 구현하는 자유도보다 많도록 구성된다. 즉, 실시예에 따른 병렬 기구는 2 의 자유도를 가지므로, 상기 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수는 3개 이상일 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전 구동기가 배치되는 회전 관절로서, 제1 내지 제5 회전 관절(210, 220, 230, 240, 250) 중에서 3 개 이상의 회전 관절이 선택될 수 있다.The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is configured to be greater than the degree of freedom that the mechanism implements. That is, since the parallel mechanism according to the embodiment has two degrees of freedom, the number of rotation joints in which the rotation driver is disposed may be three or more. As described above, three or more rotary joints may be selected from the first to fifth rotary joints 210, 220, 230, 240, and 250 as the rotary joints on which the rotary driver is disposed.
재술컨대, 상기와 같은 실시 형태는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 폐 다각형(P)의 각 변을 형성하도록 배치되는 링크(L), 및 상기 링크(L) 사이에 배치되고 상기 링크(L)를 연결하여 상기 폐 다각형(P)의 각 꼭지점을 형성하도록 구성되는 복수의 회전 관절(R)로 구성되는 여유구동형 기구(1)로서, 상기 복수의 회전 관절(R) 중 일부에 선택적으로 배치되며 상기 링크(L)에 연결되어 상기 링크(L)의 선회를 유도하는 회전 구동기를 포함하되, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절(R)의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도보다 많게 구성되는 병렬 기구로서, 여유구동형 기구로 정의될 수 있다.Again, such an embodiment, as shown in FIG. 3, has a link L arranged to form each side of the closed polygon P, and the link L disposed between the link L and the link L. FIG. ) Is a free-driven mechanism (1) consisting of a plurality of rotating joints (R) configured to connect each other to form the vertices of the closed polygon (P), selectively to a part of the plurality of rotating joints (R). And a rotational driver arranged to be connected to the link L to induce rotation of the link L, wherein the number of the rotational joints R in which the rotation driver is disposed is greater than the degree of freedom realized by the parallel mechanism. As a parallel mechanism constituted, it can be defined as a clearance drive type mechanism.
여기서, 다각형(P)이라 함은 서로 이웃하는 변 사이의 사이각이 둔각으로서, 일반적인 사각형, 오각형 외의 불규칙한 형태의 도형도 포함한다. 즉, 예컨대, 다각형 중 오각형을 예로 들면, 본 발명에서 오각형이라 함은 5 개 변 및 5 개의 사이각으로 이루어진 모든 도형을 포함하는 개념이다. 또한, 상기 다각형(P)의 각각의 변을 구성하는 링크(L)의 형태는 직선인 경우에 한정하지 아니하며, 소정의 변형이 있는 형태 또한 가능하다.Here, the polygon P is an obtuse angle between neighboring sides of the polygon P, and includes an irregular shape other than a general quadrangle and a pentagon. That is, for example, taking a pentagon among polygons, the term pentagon in the present invention is a concept including all figures consisting of five sides and five angles. In addition, the form of the link L which comprises each side of the said polygon P is not limited to the case of a straight line, The form with a predetermined deformation | transformation is also possible.
다각형(P)의 형태는 사각형, 또는 오각형일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 즉, 예컨대 도 1 또는 도 3 에 도시된 바와 같이 지지대(10) 상에 위치한 제1 회전 관절(210), 및 제3 회전 관절(230)이 서로 상이한 위치에 위치할 경우 상기 다각형(P)은 오각형을 형성할 수 있으나, 상기 제1 회전 관절(210) 및 제3 회전 관절(230)이 수평방향으로 중첩된 위치에 놓일 경우 상기 다각형(P)은 사각형을 형성할 수 있다.The shape of the polygon P may be a quadrangle or a pentagon, but is not limited thereto. That is, for example, when the first rotary joint 210 and the third rotary joint 230 positioned on the support 10 and the third rotary joint 230 are located at different positions as shown in FIG. 1 or 3, the polygon P is Although a pentagon may be formed, the polygon P may form a quadrangle when the first rotary joint 210 and the third rotary joint 230 are positioned in a horizontally overlapping position.
여기서, 상기 지지대(10)를 하나의 고정된 링크(L)로 볼 때, 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는 폐 다각형(P) 형태로 배치되는 5 개의 링크(L) 및 상기 링크(L) 사이에 배치되는 회전 관절(R)로 구성되며, 상기 회전 관절(R)에 회전 구동기가 배치되는 구성을 가질 수 있다. Here, when the support 10 is viewed as one fixed link (L), the free-driven mechanism 1 according to the embodiment is five links (L) and the link is arranged in the form of a closed polygon (P). It is composed of a rotary joint (R) disposed between (L), it may have a configuration in which a rotary driver is disposed on the rotary joint (R).
한편, 상술한 바와 같이, 지지대(10)와 제2 링크(30)를 연결하는 보조 링크(100)는 하나 뿐이 아니라, 복수일 수 있으므로, 상기 폐 다각형(P) 형상을 구성하는 여유구동형 기구(1)는 하나뿐만이 아니라 복수일 수 있다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 기구 전체에 있어서, 폐 다각형(P) 형태의 기구는 전체 기구의 일 부분을 구성할 수 있고, 폐 다각형(P)이 복합된 형태도 가능하다. On the other hand, as described above, not only one auxiliary link 100 connecting the support 10 and the second link 30 can be plural, and thus a free-driven mechanism constituting the closed polygonal P shape. (1) may be not only one but also plural. That is, as shown in FIG. 3, in the entire apparatus, the apparatus in the form of a closed polygonal P may constitute a part of the entire apparatus, and a form in which the closed polygonal P is combined is also possible.
달리 설명하면, 도 4 에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는, 서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대(10), 제1 링크(20), 및 제2 링크(30)를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘(A); 및 일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크(40), 및 제4 링크(50)를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘(B);을 포함하며, 상기 제3 링크(40)의 타단과 상기 제4 링크(50)의 타단은 각각 상기 지지대(10) 및 상기 제2 링크(30)에 회전 관절을 통해 연결되어 상기 제1 직렬 기구 메커니즘(A)과 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘(B)이 병렬 연결되는 여유구동형 기구(1)로서, 상기 복수의 회전 관절 중 일부에 선택적으로 배치되는 회전 구동기를 포함하되, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 여유구동형 기구(1)가 구현하는 자유도의 수보다 많은 여유구동형 기구(1)로 설명될 수 있다. In other words, as shown in FIG. 4, the free-driven mechanism 1 according to the embodiment includes a support 10, a first link 20, and a second link 30 connected to each other via a rotational joint. A first tandem mechanism mechanism (A) comprising; And at least one second serial mechanism mechanism (B) comprising a third link (40), one end of which is connected to each other via a rotational joint, and a fourth link (50). The other end of the fourth link 50 and the other end of the fourth link 50 are connected to the support 10 and the second link 30 via rotary joints, respectively, to the first serial mechanism mechanism A and the one or more second series. A freely driven mechanism (1) in which a mechanism mechanism (B) is connected in parallel, comprising a rotary driver selectively disposed on a portion of the plurality of rotary joints, wherein the number of the rotary joints on which the rotary driver is disposed is the margin. It can be described as the free drive type mechanism 1 more than the number of degrees of freedom realized by the drive type mechanism 1.
상기와 같은 설명을 참조하면, 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는, 수개의 링크 및 회전 관절을 포함하는 직렬 기구 메커니즘이 서로 병렬 연결되어 구성된 여유구동형 기구(1)로서, 각각의 연결 지점에는 회전 관절이 구비되고, 상기 회전 관절에는 회전 구동기가 구비되되, 상기 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수는 여유구동형 기구(1)가 구현하는 자유도의 수보다 많은 구성을 가질 수 있다.Referring to the above description, the free-driven mechanism 1 according to the embodiment is a free-driven mechanism 1 in which a series mechanism mechanism including several links and rotating joints is connected in parallel with each other. The connection point is provided with a rotary joint, the rotary joint is provided with a rotary driver, the number of the rotary joint in which the rotary driver is disposed may have a configuration more than the number of degrees of freedom implemented by the free drive mechanism (1). .
본 발명에 따른 여유구동형 기구(1)는, 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수가 상기 여유구동형 기구(1)가 구현하는 자유도보다 많은 구성을 가짐에 따라서, 여유구동이 달성될 수 있다. 이에 따라서, 동일한 작업을 수행할 경우에도 작은 에너지로 작업 수행이 가능하여 에너지 활용 효율이 최적화될 수 있다. In the freely driven mechanism 1 according to the present invention, as the number of the rotational joints in which the rotary drive is disposed has more than the degree of freedom implemented by the freely driven mechanism 1, the free drive can be achieved. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
즉, 단지 지지대(10)와 제1 링크(20), 및 제2 링크(30)가 회전 관절을 통해 직렬 연결되며 상기 회전 관절에 각각 회전 구동기가 배치되는 직렬 기구의 경우, 소정의 목적물을 이동시키는 데 그 자유도에 있어서 제약을 받는다. 즉, 각각의 회전 구동기에 일률적으로 소정의 에너지가 인가되어야 하며, 아울러 부하가 일률적으로 인가됨에 따라서 기구의 신뢰성 및 안전성에도 제약이 상존한다.That is, in the case of the serial device in which only the support 10, the first link 20, and the second link 30 are connected in series through the rotary joint and the rotary driver is disposed on the rotary joint, respectively, the predetermined object is moved. It is limited in its freedom. That is, a predetermined amount of energy must be uniformly applied to each rotary driver, and as the load is uniformly applied, there are also restrictions on the reliability and safety of the mechanism.
반면에, 본 발명의 실시 형태와 같은 여유구동형 기구(1)의 경우, 선택적으로 회전 구동기를 구동시켜 최적의 경로 및 에너지 효율을 선택하여 목적물의 이동이 가능해질 수 있으므로, 에너지 효율이 개선될 수 있다. 또한, 수개의 회전 관절을 복합적으로 구동하여 작업을 수행하는 것이 가능함에 따라서 회전 관절 및 회전 구동기에 인가되는 부하가 분산될 수 있고, 따라서 일부의 회전 관절 및 회전 구동기에 과도한 부하가 인가되어 기구의 손상으로 이어지는 사고가 방지될 수 있다. 아울러, 회전 구동기의 복합적인 구동을 통해 더욱 미세하고 정밀한 작업 수행이 가능해질 수 있으며, 여유구동형 기구(1)의 구성에 따라서 기구의 작업 수행 반경이 감소하여 작업 수행에 필요한 공간이 줄어들고 공간 활용 효율이 개선될 수 있다.On the other hand, in the case of the spare drive type mechanism 1 as in the embodiment of the present invention, since the movement of the target object can be made possible by selectively driving the rotary driver to select the optimum path and energy efficiency, the energy efficiency can be improved. Can be. In addition, as it is possible to carry out work by driving several rotary joints in combination, the load applied to the rotary joint and the rotary driver can be distributed, so that an excessive load is applied to some rotary joints and the rotary driver to Accidents leading to damage can be prevented. In addition, the finer and more precise work can be performed through the complex drive of the rotary drive, and according to the configuration of the free-driven mechanism 1, the working radius of the apparatus is reduced, thereby reducing the space required for the work and utilizing the space. Efficiency can be improved.
상술하면, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는 상기 회전 구동기에 분배되는 힘의 크기를 적절하게 분배함에 따라서, 정해진 작업 경로 내에서 필요한 에너지의 양을 절감할 수 있다.In detail, the freely driven mechanism according to the present invention can appropriately distribute the magnitude of the force distributed to the rotary driver, thereby reducing the amount of energy required in the predetermined work path.
예컨대 도 5 에 도시된 바와 같이, 2 자유도를 갖는 직렬 기구로서 2 개의 회전 구동기를 가질 경우, 각 회전 구동기에 분배되는 힘 및 각속도는 유일하게 결정됨에 따라서 정해진 작업 경로 내에서 소모되는 에너지의 양 또한 정해지게 된다. For example, as shown in FIG. 5, when having two rotary drives as a series mechanism having two degrees of freedom, the force and angular velocity distributed to each rotary driver are uniquely determined, so that the amount of energy consumed within the defined work path is also determined. Will be decided.
이때, 각각의 회전 구동기는 정해진 작업 경로 내에서 positive work 외에 negative work 를 하는 경우가 발생하며, 이러한 positive work 와 negative work 사이의 충돌로 불필요한 에너지가 발생할 수 있다.In this case, each rotary driver may have a negative work in addition to the positive work within a predetermined work path, and unnecessary energy may be generated due to the collision between the positive work and the negative work.
예컨대, 도 5 에 도시된 바와 같은 직렬 기구를 구동하여 물체를 소정의 경로 내에서 이동시킬 경우, 도 6 에 도시된 바와 같이 각속도 및 각각의 회전 구동기에 분배되는 힘은 정해진 값을 갖게 된다. 도 5 에서는 직렬 기구의 구조를 나타내며, 도 6 에서는 직렬 기구에 구비된 각각의 회전 구동기에 인가되는 힘 및 각속도를 나타낸다. 여기서, τ1 ,τ2 는 각각 제1 및 제2 회전 구동기에 인가된 힘을, ω1, ω2 는 각각 제1 및 제2 회전 구동기의 각속도를 나타낸다. For example, when an object is moved in a predetermined path by driving a series mechanism as shown in FIG. 5, the angular velocity and the force distributed to each rotary driver have a predetermined value as shown in FIG. 6. In FIG. 5, the structure of a serial mechanism is shown, and FIG. 6 shows the force and angular velocity applied to each rotary driver provided in the serial mechanism. Here, τ 1 , τ 2 denotes the force applied to the first and second rotary drivers, respectively, and ω 1 , ω 2 denote the angular velocities of the first and second rotary drivers, respectively.
도 5 에 도시된 직렬 기구를 예로 들면, 각각의 회전 구동기에 인가된 힘과 각속도를 시간으로 적분하여 절대값을 취한 일의 총량은 140 J 인 반면에, 물체가 받은 총 일의 양은 100 J 일 수 있다. 이때, 물체가 받은 총 일의 양과 회전 구동기가 한 일의 총량의 차이인 40J 에 해당하는 에너지가 필요 이상으로 소모되게 된다.Taking the tandem mechanism shown in FIG. 5 as an example, the total amount of work in which the absolute value is obtained by integrating the force and angular velocity applied to each rotary driver in time is 140 J, while the total amount of work received by the object is 100 J work. Can be. At this time, the energy corresponding to 40J, which is the difference between the total amount of work received by the object and the total amount of work done by the rotary driver, is consumed more than necessary.
그러나, 본 발명에 따라서 도 7 에 도시된 바와 같이, 여유구동형 기구를 구성하고, 여유구동형 기구의 자유도보다 많은 수의 회전 구동기를 회전 관절에 배치할 경우, 정해진 작업 경로 내에서도 각각의 회전 구동기에 대해 적절한 힘의 분배가 이루어질 수 있다. 도 7 에서는 여유구동형 기구의 구조를 나타내며, 도 8 에서는 여유구동형 기구에 구비된 각각의 회전 구동기에 인가되는 힘 및 각속도를 나타낸다. 여기서, τ1 ,τ2 ,τ3 은 각각 제1 내지 제3 회전 구동기에 인가된 힘을, ω1, ω2 , ω3 은 각각 제1 내지 제3 회전 구동기의 각속도를 나타낸다.However, in accordance with the present invention, as shown in Fig. 7, in the case of constituting a clearance-driven mechanism and arranging more rotational actuators in the rotary joint than the degree of freedom of the clearance-driven mechanism, the respective rotational drivers can be operated within a predetermined work path. Proper distribution of force can be achieved for. FIG. 7 shows the structure of the relief drive mechanism, and FIG. 8 shows the force and the angular velocity applied to each rotary driver provided in the relief drive mechanism. Here, τ 1 , τ 2 , τ 3 represent the forces applied to the first to third rotary drivers, respectively, and ω 1 , ω 2 , and ω 3 represent the angular velocities of the first to third rotary drivers, respectively.
예컨대, 도 7 에 도시된 바와 같은 여유구동형 기구를 통해 도 8 에 도시된 바와 같이 힘을 분배할 경우, 비록 각각의 회전 구동기의 각속도는 정해진 값을 가지나, 각각의 회전 구동기에 가해지는 힘을 적절히 조합하여 분배함에 따라서 정해진 작업 경로 내에서 최소의 에너지가 소모되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 물체가 받은 일의 양과 각각의 회전 구동기가 한 일의 총량이 일치할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.For example, in the case of distributing the force as shown in Fig. 8 through the free-drive mechanism as shown in Fig. 7, although the angular velocity of each rotary drive has a fixed value, Proper combination and dispensing ensures that a minimum amount of energy is consumed within the defined work path. Preferably, the amount of work received by the object and the total amount of work performed by each rotary driver may match, but are not limited thereto.
즉, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는 여유구동형 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많은 회전 구동기를 가짐에 따라서 일의 충돌을 줄일 수 있도록 각각의 회전 구동기에 인가되는 토크를 조합할 수 있으며, 이로 인해 정해진 작업 경로 내에서 소모되는 에너지의 절감이 가능해진다.That is, the free-driven mechanism according to the present invention may combine torque applied to each rotary driver to reduce the collision of work as the free-driven mechanism has more rotary drives than the number of degrees of freedom implemented by the free-driven mechanism. This enables the reduction of energy consumed within a defined work path.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)를 나타낸 도면이다.Fig. 9 is a view showing a clearance driving mechanism 1 according to another embodiment of the present invention.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는, 지지대(310); 일 단이 상기 지지대(310)와 제1 회전 관절(410)을 통해 연결되는 제1 링크(320); 상기 제1 링크(320)의 타단과 제2 회전 관절(420)을 통해 연결되는 제2 링크(330); 상기 지지대(310) 및 상기 제2 링크(330)의 일 부분과 양단이 연결되는 적어도 하나 이상의 메인 보조 링크(510); 및 복수의 회전 구동기를 포함하며, 상기 회전 구동기는 상기 제1 회전 관절(410) 및 제2 회전 관절(420) 중 하나 이상의 회전 관절에 배치되어 상기 제1 링크(320) 및 제2 링크(330) 중 하나 이상의 링크를 선회시키고, 상기 메인 보조 링크(510)는 일 단은 상기 지지대(310)와 제3 회전 관절(430)을 통해 연결되고, 일 단은 상기 제2 링크(330)와 제4 회전 관절(440)을 통해 연결되며, 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성된다.Referring to FIG. 9, a freely driven mechanism 1 according to an embodiment of the present invention includes a support 310; A first link 320 having one end connected to the support 310 and a first rotary joint 410; A second link 330 connected to the other end of the first link 320 through a second rotary joint 420; At least one main auxiliary link (510) connected at both ends with a portion of the support (310) and the second link (330); And a plurality of rotation drivers, wherein the rotation drivers are disposed at one or more rotation joints of the first rotation joint 410 and the second rotation joint 420 to be connected to the first link 320 and the second link 330. Pivot one or more links of the main auxiliary link 510, one end of which is connected to the support 310 and the third rotary joint 430, and one end of which is connected to the second link 330. It is connected via four rotary joints 440, including a linear driver is configured to be adjusted in length.
따라서, 본 실시 형태에서 지지대(310), 제1 링크(320), 제2 링크(330), 제1 회전 관절(410), 및 제2 회전 관절(420)에 관한 사항은 상기 설명한 바와 같으며, 소정의 직렬 기구 메커니즘(300)을 구성할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, the matters related to the support 310, the first link 320, the second link 330, the first rotary joint 410, and the second rotary joint 420 are the same as described above. The desired serial mechanism mechanism 300 can be configured.
다만, 상이한 점은 본 실시 형태에서 상기 메인 보조 링크(510)는 직선 구동기를 가져서 길이가 조절되게 구성되는 점이다.However, the difference is that in the present embodiment, the main auxiliary link 510 has a linear driver so that the length is adjusted.
메인 보조 링크(510)는 직선 구동기를 포함하며, 상기 직선 구동기는 예컨대 피스톤을 포함한 실린더와 같이 구성될 수 있다. 이러한 피스톤의 변위에 따라서 보조 링크의 길이가 조절될 수 있다. 보조 링크의 일 단은 지지대(310)에 연결되고 타단은 상기 제2 링크(330)의 일 부분에 연결됨에 따라서 상기 메인 보조 링크(510)의 길이 변화는 상기 제2 링크(330)를 변위시키며, 이는 제2 링크(330) 및 제2 링크(330)와 연결된 제1 링크(320)의 선회를 야기한다.The main auxiliary link 510 comprises a linear driver, which can be configured like a cylinder with a piston, for example. According to the displacement of the piston, the length of the auxiliary link can be adjusted. As one end of the auxiliary link is connected to the support 310 and the other end is connected to a portion of the second link 330, the change in length of the main auxiliary link 510 displaces the second link 330. This causes the turning of the second link 330 and the first link 320 connected with the second link 330.
이러한 구성에 따라서, 본 실시 형태에 따른 여유구동형 기구(1)는 직렬 기구 메커니즘에 대해 병렬로 연결되며 보조 링크를 포함하며, 메인 보조 링크(510)는 직선 구동기를 포함하여 길이 조절을 통해 상기 제2 링크(330) 및 제1 링크(320)를 선회시킴에 따라서 여유구동형 기구(1) 메커니즘을 달성할 수 있다. According to this configuration, the freely driven mechanism 1 according to the present embodiment is connected in parallel with the serial mechanism mechanism and includes an auxiliary link, and the main auxiliary link 510 includes a linear driver to adjust the length through the length adjustment. By turning the second link 330 and the first link 320, the free-driven mechanism 1 mechanism can be achieved.
상기와 같은 구조를 가짐에 따라서, 본 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는 여유구동을 달성할 수 있다. 이에 따라서, 동일한 작업을 수행할 경우에도 작은 에너지로 작업 수행이 가능하여 에너지 활용 효율이 최적화될 수 있다.With the above structure, the clearance driving mechanism 1 according to the present embodiment can achieve the clearance driving. Accordingly, even when the same work is performed, the work can be performed with small energy, thereby optimizing energy utilization efficiency.
즉, 회전 구동기와 직선 구동기를 선택적으로 구동시켜 최적의 경로 및 에너지 효율을 선택하여 목적물의 이동을 달성할 수 있다. 또한, 정해진 경로 내에서 최적의 에너지 효율을 고려하며 목적물을 이동시킬 수 있다. 여유구동형 기구(1)에 관한 상세한 효과는 상술한 바와 상통한다.That is, by selectively driving the rotary driver and the linear driver to select the optimal path and energy efficiency it is possible to achieve the movement of the target. In addition, the target can be moved while considering the optimum energy efficiency within a predetermined path. The detailed effect on the relief drive mechanism 1 is the same as described above.
한편, 실시 형태에 따라서 수개의 보조 링크를 포함할 수 있다.On the other hand, it may include several auxiliary links according to the embodiment.
즉, 상기와 같이 상기 지지대(310) 및 상기 제2 링크(330)의 일 부분과 양단이 연결되는 보조 링크를 메인 보조 링크(510)라고 할 경우, 도 10 에 도시된 바와 같이 지지대(310) 및 상기 제1 링크(320)의 일 부분과 양단이 연결되는 보조 링크를 제1 서브 보조 링크(520)라고 할 수 있고, 도 11 에 도시된 바와 같이 제1 링크(320)의 일 부분과 제2 링크(330)의 일 부분을 연결하는 보조 링크를 제2 서브 보조 링크(530)라고 할 수 있다. 이때, 도 12 에 도시된 바와 같이 메인 보조 링크(510)와 제1 서브 보조 링크(520), 및 제2 서브 보조 링크(530)가 동시에 구비되는 것도 가능하며, 이에 한정하지 않는다.That is, when the auxiliary link that is connected to both ends of the support 310 and the second link 330 as described above is called the main auxiliary link 510, the support 310 as shown in FIG. And an auxiliary link connected to a part of the first link 320 at both ends thereof may be referred to as a first sub auxiliary link 520. As illustrated in FIG. 11, a part and a first link of the first link 320 may be formed. An auxiliary link connecting a portion of the second link 330 may be referred to as a second sub auxiliary link 530. In this case, as shown in FIG. 12, the main auxiliary link 510, the first sub auxiliary link 520, and the second sub auxiliary link 530 may be simultaneously provided, but is not limited thereto.
상기와 같이 메인 보조 링크(510), 제1 서브 보조 링크(520), 및 제2 서브 보조 링크(530)는 보조 링크군(500)을 구성한다. As described above, the main auxiliary link 510, the first sub auxiliary link 520, and the second sub auxiliary link 530 form the auxiliary link group 500.
상기 제1 서브 보조 링크(520)와 제2 서브 보조 링크(530)는 상기 메인 보조 링크(510)와 마찬가지로 직선 구동기를 구비하여 길이가 조절되며, 일 예로 피스톤 및 실린더를 포함할 수 있다.Like the main auxiliary link 510, the first sub auxiliary link 520 and the second sub auxiliary link 530 are provided with a linear driver, and the length thereof is adjusted. For example, the first sub auxiliary link 520 and the second sub auxiliary link 530 may include a piston and a cylinder.
상기 메인 보조 링크(510)에 더하여 제1 보조 링크 및/또는 제2 보조 링크가 더 구비됨에 따라서, 여유구동에 따른 에너지 효율 제고가 더욱 용이하게 달성될 수 있다.As the first auxiliary link and / or the second auxiliary link are further provided in addition to the main auxiliary link 510, it is possible to more easily achieve energy efficiency according to the spare driving.
물론, 상기와 같은 메인 링크 및 보조 링크의 구성 외에 추가적인 링크 및 그에 구비되는 회전 구동기와 직선 구동기가 더 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.Of course, in addition to the configuration of the main link and the auxiliary link as described above, an additional link and a rotary driver and a linear driver provided therein may be further provided, but are not limited thereto.
도 13 내지 도 15 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)를 나타낸 도면이다.13 to 15 are diagrams showing a spare drive mechanism 1 according to another embodiment of the present invention.
도 13 내지 도 15 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구(1)는, 지지대(10); 일 단이 상기 지지대(10)와 제1 회전 관절(210)을 통해 연결되는 제1 링크(20); 상기 제1 링크(20)의 타단과 제2 회전 관절(220)을 통해 연결되는 제2 링크(30); 상기 지지대(10) 및 상기 제2 링크(30)의 일 부분과 양단이 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 복수의 회전 구동기를 포함하며, 상기 보조 링크는 제3 링크(40), 및 제4 링크(50)를 포함하고, 상기 제3 링크(40)의 일 단은 상기 지지대(10)와 제3 회전 관절(230)을 통해 연결되고, 상기 제4 링크(50)의 일 단은 상기 제2 링크(30)와 제4 회전 관절(240)을 통해 연결되며, 상기 제3 링크(40)의 타단과 상기 제4 링크(50)의 타단은 제5 회전 관절(50)을 통해 연결되고, 상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절(50) 중 선택된 하나 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크(20, 30, 40, 50) 중 하나 이상의 링크를 선회시키며, 지지대(10)와 상기 제1 링크(20) 사이, 및 상기 제1 링크(20)와 상기 제2 링크(30) 사이 중 적어도 하나에는 서브 보조 링크(600)가 구비되며, 상기 서브 보조 링크(600)는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성된다.13 to 15, the freely driven mechanism 1 according to the embodiment of the present invention includes: a support 10; A first link 20 having one end connected to the support 10 and the first rotary joint 210; A second link 30 connected to the other end of the first link 20 through a second rotary joint 220; At least one auxiliary link connected to both ends of the support 10 and the second link 30; And a plurality of rotary drivers, wherein the auxiliary link includes a third link 40 and a fourth link 50, and one end of the third link 40 is the support 10 and the third link. Is connected through the rotary joint 230, one end of the fourth link 50 is connected via the second link 30 and the fourth rotary joint 240, the other of the third link (40) The other end of the end and the fourth link 50 is connected via a fifth rotary joint 50, and the rotary driver is disposed at one or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints 50, so that the first Pivot one or more of the first to fourth links 20, 30, 40, 50, between the support 10 and the first link 20, and between the first link 20 and the second link ( At least one of the 30) is provided with a sub auxiliary link 600, the sub auxiliary link 600 is configured to adjust the length including a linear driver.
본 실시 형태는 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 상기 지지대(10) 및 상기 제2 링크(30)의 일 부분과 양단이 연결되는 적어도 하나 이상의 메인 보조 링크(510)를 구비하며, 상기 메인 보조 링크(510)는 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크(40) 및 제4 링크(50)를 구비한다.Like the above-described embodiment, the present embodiment includes at least one main auxiliary link 510 connected to both ends of the support 10 and the second link 30, and the main auxiliary link ( The 510 has a third link 40 and a fourth link 50 connected to each other via a rotational joint.
상이한 점은, 도 13 내지 도 15 에 도시된 바와 같이, 지지대(10)와 상기 제1 링크(20) 사이, 및 상기 제1 링크(20)와 상기 제2 링크(30) 사이 중 적어도 하나에는 서브 보조 링크(600)가 구비되며, 상기 서브 보조 링크(600)는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성된다.The difference is that at least one of the support 10 and the first link 20, and between the first link 20 and the second link 30, as shown in FIGS. 13 to 15. Sub auxiliary link 600 is provided, the sub auxiliary link 600 is configured to be adjusted in length including a linear driver.
서브 보조 링크는 지지대(10)와 상기 제1 링크(20) 사이에 연결되는 제1 서브 보조 링크(620)와, 상기 제1 링크(20)와 상기 제2 링크(30) 사이에 연결되는 제2 서브 보조 링크(630)를 포함하며, 상기 제1 서브 보조 링크(620)와 제2 서브 보조 링크(630)는 어느 하나가 구비되거나, 또는 양자가 함께 구비될 수 있다.The sub auxiliary link may include a first sub auxiliary link 620 connected between the support 10 and the first link 20, and a first connection between the first link 20 and the second link 30. 2 includes a sub auxiliary link 630, either the first sub auxiliary link 620 and the second sub auxiliary link 630, or both may be provided together.
본 실시 형태에 따라서, 여유구동에 따른 에너지 효율 제고가 더욱 용이하게 달성될 수 있다. 물론, 상기와 같은 메인 링크 및 보조 링크의 구성 외에 추가적인 링크 및 그에 구비되는 회전 구동기와 직선 구동기가 더 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.According to this embodiment, the energy efficiency improvement according to the marginal driving can be more easily achieved. Of course, in addition to the configuration of the main link and the auxiliary link as described above, an additional link and a rotary driver and a linear driver provided therein may be further provided, but are not limited thereto.
상술한 바와 같은 여유구동형 기구(1)의 경우에도, 상기 [수학식 1] 과 같은 Kutzbach-Gruebler 의 법칙에 따라서 자유도가 결정될 수 있다.Even in the case of the freely driven mechanism 1 as described above, the degree of freedom may be determined according to Kutzbach-Gruebler's law as shown in [Equation 1].
m = 3(n-1) -2fm = 3 (n-1) -2f
(여기서, m : 링크의 자유도, n : 고정 링크를 포함한 링크의 개수, (Where m is the degree of freedom of the link, n is the number of links, including fixed links,
f : 회전 관절의 개수)f: number of rotation joints)
[수학식 1][Equation 1]
마찬가지로, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 여유구동형 기구(1)가 구현하는 자유도보다 많게 구성되는 여유구동형 기구(1)로서, 여유구동형 기구로 정의될 수 있다.Similarly, the number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed may be defined as a free drive type mechanism 1 as the free drive type mechanism 1 configured to have more degrees of freedom than that of the free drive type mechanism 1.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구의 에너지 소비 형태를 나타낸 도면이다.16 is a view showing an energy consumption form of a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention.
바람직하게는, 본 발명에 다른 여유구동형 기구는 각 회전 구동기 및 직선 구동기에 인가되는 에너지를 제어하는 제어 장치;를 더 포함하며, 상기 제어 장치를 통해 본 발명에 따른 여유구동형 기구의 에너지 소비가 최적화될 수 있다.Preferably, the free-driven mechanism according to the present invention further includes a control device for controlling energy applied to each rotary driver and the linear driver, and through the control device, the energy consumption of the free-driven mechanism according to the present invention. Can be optimized.
상기 제어 장치는 각각의 회전 구동기, 또는 직선 구동기에 에너지를 분배하되, 정해진 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지의 총량이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배한다.The control device distributes energy to each rotary driver or linear driver, but distributes energy to each rotary driver such that the total amount of energy applied to the free-running mechanism within a predetermined path is minimized.
이때, 상기 회전 구동기 및 직선 구동기에 분배되는 에너지는 예컨대 전류를 통한 전기 에너지일 수 있으나, 이에 한정하지 아니하며 예컨대 유압, 공압 에너지 등이 활용될 수 있다. 후술하는 바에서는 대표적으로 전류 및 전기 에너지를 예로 설명하였으나, 이에 한정하지 아니함은 물론이다.In this case, the energy distributed to the rotary driver and the linear driver may be, for example, electric energy through a current, but is not limited thereto. For example, hydraulic pressure and pneumatic energy may be utilized. In the following description, the current and the electric energy are representatively described as examples, but the present invention is not limited thereto.
여유구동형 기구 전체에 인가된 전체 전기 에너지는 여유구동형 기구의 구동을 위해 인가된 에너지 총량으로서, 소정의 전원에 의해 인가된 전력량으로 나타낼 수 있고, 이는 본 발명에 따른 여유구동형 기구의 각부의 에너지 소모량으로 나타낼 수 있다.The total electric energy applied to the entire drive mechanism is the total amount of energy applied for driving the drive mechanism, and can be represented by the amount of power applied by a predetermined power source, which is a part of the drive mechanism according to the present invention. It can be expressed as the energy consumption of.
여유구동형 기구에 인가된 에너지는 각 구동부의 기계 에너지를 생성하는 과정에서 손실되는 손실 전기 에너지와, 각 구동부의 기계 에너지를 목적물의 역학적 에너지 증가에 사용되는 알짜 에너지로 변환하는 과정에서 손실되는 손실 기계 에너지와, 실질적으로 목적물의 역학적 에너지 증가에 기여하는 알짜 에너지로 분류된다. 이러한 알짜 에너지는 예컨대 회전 구동기로 사용되는 각각의 서보 모터의 기계적 출력 및 직선 구동기로 사용되는 각각의 실린더의 기계적 출력으로 표시되며, 회전 구동기의 경우
Figure PCTKR2014002466-appb-I000027
로 표시되고, 직선 구동기의 경우
Figure PCTKR2014002466-appb-I000028
로 표시될 수 있다. 이때, f는 직선 구동기의 힘이고
Figure PCTKR2014002466-appb-I000029
는 직선 구동기의 이동속도를 나타낸다. 아울러, + 는 양의 값만을 나타내는 것을 의미한다.The energy applied to the free-drive mechanism is the loss of electrical energy lost in the process of generating mechanical energy for each drive and the loss in the process of converting the mechanical energy of each drive into net energy used to increase the mechanical energy of the target. Mechanical energy and net energy that substantially contributes to the increase in the mechanical energy of the object. This net energy is expressed, for example, by the mechanical output of each servo motor used as a rotary driver and the mechanical output of each cylinder used as a linear driver.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000027
In the case of a linear driver
Figure PCTKR2014002466-appb-I000028
It may be represented as. Where f is the force of the linear driver
Figure PCTKR2014002466-appb-I000029
Represents the moving speed of the linear actuator. In addition, + means only showing a positive value.
다음으로, 손실 에너지는 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에서 발생하는 코일 손실(coil loss), 구동기를 제어하는 데 사용되는 드라이버에서 발생하는 컨덕션 손실(conduction loss), 및 스위치에서 발생하는 스위칭 손실(switching loss)로 나뉠 수 있다.Next, the loss energy is the coil loss that occurs in each rotary and linear driver, the conduction loss that occurs in the driver used to control the driver, and the switching loss that occurs in the switch. switching loss).
상기 코일 손실은 회전 구동기로 사용되는 서보 모터 내부에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 열 손실, 또는 직선 구동기에서 발생하는 열 손실로서, 이는 RS I2 의 식으로 나타날 수 있다.The coil loss is a heat loss generated by a current flowing in a servo motor used as a rotary driver, or a heat loss generated in a linear driver, which can be expressed by the formula R S I 2 .
컨덕션 손실은 회전 구동기 및 직선 구동기를 제어하는 데 사용되는 서보 드라이버 내부에 존재하는 IGBT 회로 내의 반도체에 전류가 흐를 때 발생하는 손실로서, 이는 cTAI + dTAI2 의 식으로 표현될 수 있다.The conduction loss is a loss that occurs when current flows in the semiconductor in the IGBT circuit inside the servo driver used to control the rotary driver and the linear driver, which can be expressed by the formula c TA I + d TA I 2 . have.
스위칭 손실은 서보 드라이버 내부에 존재하는 IGBT회로내의 반도체를 포함한 회로에서 스위치를 on & off 시 발생하는 손실이며, 이는 KIGBTI의 식으로 표현이 가능하다.Switching loss is a loss that occurs when the switch is turned on and off in a circuit including a semiconductor in an IGBT circuit existing in the servo driver, which can be expressed as K IGBT I.
이에 따라서, 손실 에너지는 상술한 코일 손실, 컨덕션 손실, 및 스위칭 손실의 합으로 나타날 수 있다. Accordingly, the loss energy can be expressed as the sum of the coil loss, conduction loss, and switching loss described above.
RsSI2 + cTAI + dTAI2 + kIGBTI = c1I2 + c2I R sS I 2 + c TA I + d TA I 2 + k IGBT I = c 1 I 2 + c 2 I
상기 식에서, 전류는 토크 및 힘에 비례하는 바, 상기 식은 하기와 같이 대체될 수 있다. 하기 식에서 I가 |τ| 또는 |f| 로 대체되는 이유는 전류는 항상 양의 값이며 토크 및 힘의 크기에 비례하기 때문이다. In the above formula, the current is proportional to the torque and the force, which can be replaced as follows. Where I is | τ | Or | f | The reason for replacing is because the current is always positive and proportional to the magnitude of the torque and force.
c1I2 + c2I = k1τ2 + k2|τ|c 1 I 2 + c 2 I = k 1 τ 2 + k 2 | τ |
c1I2 + c2I = k1f2 + k2|f|c 1 I 2 + c 2 I = k 1 f 2 + k 2 | f |
상기한 바와 같이, 여유구동형 기구에 인가된 총 에너지는 전기 에너지로서, 이는 기계적 에너지와 손실 에너지의 합과 같으므로, 이를 식으로 나타내면 하기 식 3 과 같다.As described above, the total energy applied to the free-running mechanism is an electric energy, which is equal to the sum of mechanical energy and loss energy, and is represented by Equation 3 below.
∑(손실 전기 에너지 + 기계적 에너지) =∑ (lossed electrical energy + mechanical energy) =
Figure PCTKR2014002466-appb-I000030
(식 3)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000030
(Equation 3 )
Figure PCTKR2014002466-appb-I000031
(식3-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000031
(Eq. 3-1)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 여유구동형 기구에 구비된 제어 장치는, 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 전류를 분배하되, 정해진 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 전기 에너지의 총량이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 전류를 분배한다.As described above, the control device provided in the redundant drive mechanism according to the present invention distributes current to each of the rotary drive and the linear drive, but the total amount of electrical energy applied to the clearance drive mechanism within a predetermined path is minimum. Distribute the current to each rotary driver so that
즉, 상기 식에 따라서, 정해진 경로 내에서 상기 손실 전기 에너지와 각 구동기의 기계 에너지의 총 합의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 분배되는 전류, 및 그에 따른 토크를 결정한다. 이에 따라서, 하기 식 4 및 식 4-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 토크를 결정한다.That is, according to the above equation, the current distributed to each rotary driver and the linear driver, and the corresponding torque, are determined such that the total sum of the lost electric energy and the mechanical energy of each driver is minimized within a predetermined path. Accordingly, the respective torques are determined so that the values of the following equations 4 and 4-1 are minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000032
(식 4)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000032
(Equation 4 )
Figure PCTKR2014002466-appb-I000033
(식4-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000033
(Eq. 4-1)
상기 식에서, n 은 구동기의 수를 의미한다. 즉, 상기 제어 장치는 본 발명에 따른 여유구동형 기구의 에너지 효율이 최적화되도록 소정의 경로 등과 같은 조건 하에서 여유구동형 기구에 인가되는 전력량 총량이 최소화되도록 각각의 회전 구동기에 대해서 힘을 분배할 수 있다.In the above formula, n means the number of drivers. That is, the control device may distribute the force to each rotary driver so that the total amount of power applied to the free-driven mechanism is minimized under conditions such as a predetermined path to optimize the energy efficiency of the free-driven mechanism according to the present invention. have.
한편, 상기 제어 장치는 다른 형태로 본 발명에 따른 여유구동형 기구의 에너지 효율이 최적화되도록 하는 알고리즘을 가질 수 있다.On the other hand, the control device may have an algorithm for optimizing the energy efficiency of the redundant drive mechanism according to the present invention in another form.
즉, 상기 식에서 가장 후단의 항은 회전 구동기의 기계적 출력량으로서, 제어 장치는 상기 기계적 출력량을 제외한 전체 손실 전력이 최소가 되도록 하는 알고리즘을 가질 수 있다.That is, the last term in the above equation is the mechanical output of the rotary driver, and the control device may have an algorithm for minimizing the total loss power except the mechanical output.
이에 따르면, 상기 제어 장치는 하기 식에 따라 하기 식 5 및 식 5-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 대해 힘을 분배할 수 있다.According to this, the control device can distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of the following equations 5 and 5-1 are minimum according to the following equation.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000034
(식 5)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000034
(Eq. 5)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000035
(식 5-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000035
(Eq. 5-1)
한편, 다른 예로, 상기 제어 장치는 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기의 기계적 출력의 합이 최소가 되도록 각각의 구동기에 대해 힘을 분배하는 알고리즘을 가질 수 있으며, 이때, 상기 제어 장치는 하기 식 6 및 식 6-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 힘을 분배할 수 있다.On the other hand, as another example, the control device may have an algorithm for distributing the force for each driver such that the sum of the mechanical outputs of each rotary driver and the linear driver is minimal, wherein the control device is represented by Equation 6 and Forces can be distributed to the respective rotary and linear drivers so that the value of Equation 6-1 is minimal.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000036
(식 6)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000036
(Equation 6)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000037
(식 6-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000037
(Equation 6-1)
한편, 다른 예로, 상기 제어 장치는 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기의 힘의 제곱의 합이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 분배되는 힘의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 알고리즘을 가질 수 있다. 이때, 상기 제어 장치는 하기 식 7 및 식 7-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 힘을 분배할 수 있다.On the other hand, as another example, the control device may have an algorithm such that the sum of the squares of the forces distributed to each rotary driver is minimized so that the sum of the squares of the forces of each rotary driver and the linear driver is minimum. At this time, the control device may distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of the following equations 7 and 7-1 are minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000038
(식 7)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000038
(Eq. 7)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000039
(식 7-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000039
(Equation 7-1)
한편, 다른 예로 상기 제어 장치는 하기 식 8 및 9 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 힘을 분배할 수 있다.On the other hand, as another example, the control device may distribute the force to each of the rotary driver and the linear driver so that the values of Equations 8 and 9 are minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000040
(식 8)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000040
(Eq. 8)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000041
(식 9)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000041
(Eq. 9)
상술한 바와 같이, 회전 구동기의 경우, 식 5, 식 6, 식 7, 식 8 및 식 9 가 적용되며, 직선 구동기의 경우 식 5-1, 6-1, 7-1 이 적용된다. 즉, 회전 구동기의 경우에 대해서 직선 구동기 일때는 τ가 f로,
Figure PCTKR2014002466-appb-I000042
은
Figure PCTKR2014002466-appb-I000043
으로 변경이 된다. 여기서 f 는 직선 구동기의 힘이고,
Figure PCTKR2014002466-appb-I000044
는 직선 구동기의 이동속도를 나타낸다.As described above, in the case of the rotary driver, equations 5, 6, 7, 8 and 9 are applied, and in the case of the linear drive, equations 5-1, 6-1, 7-1 are applied. That is, in the case of the linear driver, τ is f,
Figure PCTKR2014002466-appb-I000042
silver
Figure PCTKR2014002466-appb-I000043
Is changed. Where f is the force of the linear driver,
Figure PCTKR2014002466-appb-I000044
Represents the moving speed of the linear actuator.
한편, 이때, 직선 구동기에 대한 전류 분배 알고리즘과 회전 구동기에 대한 전류 분배 알고리즘은 서로 하나의 여유구동형 기구에 동시에 적용될 수 있다.On the other hand, at this time, the current distribution algorithm for the linear driver and the current distribution algorithm for the rotary driver may be simultaneously applied to a single drive mechanism.
즉, 회전 구동기와 직선 구동기를 함께 구비하며, 회전 구동기에 대해서는 식 5, 식 6, 식 7, 식 8, 식 9 가 적용되며, 직선 구동기의 경우 식 5-1, 6-1, 7-1 이 적용되는 여유구동형 기구가 구현될 수 있다.That is, a rotary driver and a linear driver are provided together, and equations 5, 6, 7, 8, and 9 are applied to the rotary drive, and equations 5-1, 6-1, and 7-1 for the linear drive. This applied driven drive mechanism can be implemented.
한편, 각각의 식을 부분적으로 복합적으로 적용하여 상기 제어 장치가 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 힘을 분배할 수 있다. 예컨대, 회전 구동기의 토크 분배의 경우, 하기 식 10 또는 식 11 이 최소가 되도록 상기 회전 구동기에 힘을 분배할 수 있다.On the other hand, by applying each of the equations partially in combination, the control device can distribute the force to the respective rotary and linear drivers. For example, in the case of torque distribution of the rotary driver, the force can be distributed to the rotary driver such that Equation 10 or 11 below is minimal.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000045
(식 10)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000045
(Eq. 10)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000046
(식 11)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000046
(Eq. 11)
아울러, 직선 구동기의 힘 분배의 경우 하기 식 12 내지 15 중 어느 하나의 식의 값이 최소가 되도록 상기 직선 구동기에 힘을 분배할 수 있다.In addition, in the case of force distribution of the linear driver, the force may be distributed to the linear driver so that the value of any one of the following Equations 12 to 15 is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000047
(식 12)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000047
(Eq. 12)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000048
(식 13)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000048
(Eq. 13)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000049
(식 14)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000049
(Eq. 14)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000050
(식 15)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000050
(Eq. 15)
상기와 같이, 본 발명에 따른 여유구동형 기구는 각각의 회전 구동기 및 직선 구동기에 전류 및 그에 따른 토크를 분배하는 제어 장치를 구비함에 따라서, 정해진 경로 내에서 최소의 에너지 소모가 이루어지도록 할 수 있다. As described above, the redundant drive mechanism according to the present invention includes a control device for distributing current and corresponding torque to each rotary driver and linear driver, so that a minimum energy consumption can be achieved within a predetermined path. .
즉, 다양한 에너지 분배 알고리즘을 가짐에 따라서, 각각의 다양한 케이스에 따라서 최소의 에너지 소모 및 최적의 에너지 효율이 달성되며 그외 최적의 작동 성능을 달성할 수 있는 알고리즘을 적용하여 각각의 회전 구동기에 힘을 분배할 수 있다. 즉, 여유구동형 기구의 작동 과정에서 다양한 적용 상황에 따라서 적절한 알고리즘을 적용하여, 단순히 전체 사용 전력이 최소가 되는 것을 달성하는 것에 한정하지 않고, 최적의 에너지 효율을 달성할 뿐만 아니라 및 기타 작동 성능이 최적화될 수 있는 알고리즘을 적용하여 최적의 기능을 발휘하도록 할 수 있다.That is, according to the various energy distribution algorithms, the minimum energy consumption and the optimum energy efficiency are achieved according to the various cases, and other algorithms are applied to apply the power to each rotary driver. Can be distributed. That is, by applying the appropriate algorithm in accordance with various application situations in the operation of the redundant drive mechanism, not only to achieve the minimum of the total power consumption, but also to achieve the optimum energy efficiency and other operating performance This optimized algorithm can be applied to achieve optimal functionality.
한편, 본 발명에 따른 여유구동형 기구의 에너지 분배 알고리즘은, 상술한 실시예에 따른 구조를 갖는 여유구동형 기구 외에 모든 형태의 여유구동형 기구에 적용될 수 있다. 즉, 기구의 자유도 보다 구동기의 수가 많은 모든 형태의 여유구동형 기구에 대해서 상기와 같은 에너지 분배 알고리즘이 적용될 수 있다.On the other hand, the energy distribution algorithm of the spare drive mechanism according to the present invention can be applied to all types of spare drive mechanism other than the spare drive mechanism having a structure according to the above-described embodiment. That is, the energy distribution algorithm as described above can be applied to all types of spare drive mechanisms having a larger number of drivers than the degree of freedom of the mechanism.
본 발명에 따른 여유구동형 기구 형성 방법을 설명하면, 하기와 같다. 하기의 형성 방법의 각 단계는 순차적으로 이루어지는 데 한정하지 아니하며, 그 순서는 임의일 수 있다. 한편, 각각의 구성 요소에 관한 설명은 상기 여유구동형 기구(1)에 관한 실시 형태에서 설명한 바와 같으므로, 동일한 사항에 대해서는 재 설명을 생략한다.Referring to the method of forming a relief drive mechanism according to the present invention, as follows. Each step of the forming method described below is not limited to being sequentially, and the order thereof may be arbitrary. In addition, since description about each component is as having demonstrated in embodiment which concerns on the said clearance drive type mechanism 1, description is abbreviate | omitted about the same matter.
본 발명에 따른 여유구동형 기구 형성 방법은, 지지대(10), 제1 링크(20), 및 제2 링크(30)가 회전 관절을 통해 연결되는 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계; 상기 지지대(10)와 상기 제2 링크(30) 사이에 하나 이상의 보조 링크(100)를 배치하되, 상기 보조 링크(100)는 복수의 링크부로 구성되고 각각의 링크부의 연결 지점에 회전 관절을 배치하여 여유구동형 기구 메커니즘을 형성하는 단계; 및 상기 각각의 회전 관절 중 일부의 회전 관절에 선택적으로 회전 구동기를 배치하는 단계; 를 포함하되, 상기 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수는 상기 여유구동형 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많게 구성될 수 있다. 또한, 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되, 특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배될 수 있다.According to the present invention, a method of forming a free-driven mechanism includes: forming a serial mechanism mechanism in which a support 10, a first link 20, and a second link 30 are connected through a rotating joint; At least one auxiliary link 100 is disposed between the support 10 and the second link 30, wherein the auxiliary link 100 is composed of a plurality of link parts and a rotation joint is disposed at a connection point of each link part. Thereby forming a clearance driven mechanism; And selectively placing a rotary driver on a rotary joint of a portion of each of the rotary joints; It includes, but the number of the rotary joint is disposed the rotary driver may be configured to be more than the number of degrees of freedom implemented by the free-driven mechanism. In addition, the step of distributing the force of the rotary driver; including, but the force of the rotary driver can be distributed so that the total sum of the work of the plurality of rotary driver in a specific working path is minimal.
달리 설명하면, 본 발명에 따른 여유구동형 기구 형성 방법은, 서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대(10), 제1 링크(20), 및 제2 링크(30)를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘(A)을 형성하는 단계; 일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크(40), 및 제4 링크(50)를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘(B)을 형성하는 단계; 상기 제3 링크(40)의 타단과 상기 제4 링크(50)의 타단을 각각 상기 지지대(10) 및 상기 제2 링크(30)에 회전 관절을 통해 연결하여 상기 제1 직렬 기구 메커니즘(A)에 대해서 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘(B)을 병렬 연결하여 여유구동형 기구(1)를 형성하는 단계; 상기 복수의 회전 관절 중 일부에 회전 구동기를 선택적으로 배치하는 단계; 및 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 여유구동형 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많으며, 특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배될 수 있다.In other words, the method for forming a free-driven mechanism according to the present invention includes a first serial mechanism mechanism including a support 10, a first link 20, and a second link 30 connected to each other via a rotational joint. Forming (A); Forming at least one second serial mechanism mechanism (B) comprising a third link (40), one end of which is connected to one another via a rotary joint, and a fourth link (50); The other end of the third link 40 and the other end of the fourth link 50 are connected to the support 10 and the second link 30 through a rotational joint, respectively, so that the first serial mechanism mechanism A Connecting the at least one second series mechanism mechanism (B) in parallel to form a freely driven instrument (1); Selectively placing a rotary driver on a portion of the plurality of rotary joints; And distributing the force of the rotary driver, wherein the number of the rotary joints on which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the free-driven mechanism, and the plurality of rotary drivers in a specific working path. The force of the rotary driver may be distributed such that the sum of the work of the parts is minimal.
상기 복수의 회전 관절 중 일부에 회전 구동기를 선택적으로 배치하는 단계; 를 포함하되, 상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 여유구동형 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많게 구성될 수 있다.Selectively placing a rotary driver on a portion of the plurality of rotary joints; Including, the number of the rotational joint is disposed the rotary driver may be configured to be more than the number of degrees of freedom implemented by the free-driven mechanism.
본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기 여유구동형 기구는 각 회전 구동기에 인가되는 전류를 제어하는 제어 장치를 구비하며, 상기 제어 장치가 상기 각각의 회전 구동기에 전류를 분배하는 전류 분배단계;를 포함하되, 상기 전류 분배 단계는, 목적물의 정해진 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지가 최소가 되도록 제어하는 단계를 포함한다.According to a method of forming a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the spare drive mechanism includes a control device for controlling a current applied to each rotary driver, wherein the control device is configured to supply a current to each rotary driver. And a current distribution step of distributing the current distribution step, wherein the current distribution step includes controlling the energy applied to the free-drive mechanism within the predetermined path of the target to be minimum.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기 제어 장치는 하기 식 16 및/ 또는 식 16-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 전류를 인가한다.In addition, according to the method of forming a spare drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the control device applies a current to each rotary driver so that the value of Equation 16 and / or Equation 16-1 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000051
(식 16)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000051
(Eq. 16)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000052
(식 16-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000052
(Eq. 16-1)
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기제어 장치는 하기 식 17 및 / 또는 식 17-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 전류를 인가한다.On the other hand, according to the method of forming a redundant drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 17 and / or equation 17-1 is the minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000053
(식 17)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000053
(Eq. 17)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000054
(식 17-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000054
(Eq. 17-1)
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기제어 장치는 하기 식 18 및 / 또는 식 18-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 전류를 인가한다.On the other hand, according to the method of forming a redundant drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 18 and / or equation 18-1 is minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000055
(식 18)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000055
(Eq. 18)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000056
(식 18-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000056
(Eq. 18-1)
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기 제어 장치는 하기 식 19 및 / 또는 식 19-1 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 전류를 인가한다.On the other hand, according to the method of forming a redundant drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 19 and / or equation 19-1 is the minimum.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000057
(식 19)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000057
(Eq. 19)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000058
(식 19-1)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000058
(Eq. 19-1)
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 여유구동형 기구 형성 방법에 의하면, 상기제어 장치는 하기 식 20 또는 식 21 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 전류를 인가한다.On the other hand, according to the method of forming a redundant drive mechanism according to an embodiment of the present invention, the control device applies a current to each rotary driver so that the value of the following equation 20 or 21 is minimized.
Figure PCTKR2014002466-appb-I000059
(식 20)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000059
(Eq. 20)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000060
(식 21)
Figure PCTKR2014002466-appb-I000060
(Eq. 21)
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments have been illustrated and described above, the invention is not limited to the specific embodiments described above, and does not depart from the gist of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by the vibrator, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or the prospect of the present invention.

Claims (39)

  1. 지지대;support fixture;
    일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크;A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
    상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
    상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; 및 At least one auxiliary link connected to the support and the second link; And
    복수의 회전 구동기;를 포함하는 병렬 기구를 포함하며,It includes a parallel mechanism including a plurality of rotary driver,
    상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고,The secondary link comprises a third link and a fourth link,
    상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint,
    상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며,One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint,
    상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고,The other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotational joint,
    상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 3개 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키는 여유구동형 기구.And the rotary driver is disposed at three or more rotary joints selected from among the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는,The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed,
    상기 병렬 기구가 구현하는 자유도보다 많은 여유구동형 기구.More free drive mechanism than the degree of freedom implemented by the parallel mechanism.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 여유구동형 기구.And a drive mechanism in which the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimized in a specific work path.
  4. 서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘; 및 A first tandem mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint; And
    일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘;을 포함하며,One or more second serial mechanism mechanisms comprising a third link, one end of which is connected via a rotational joint to each other, and a fourth link;
    상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 각각 상기 지지대 및 상기 제2 링크에 회전 관절을 통해 연결되어 상기 제1 직렬 기구 메커니즘에 대해서 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘이 병렬 연결되는 병렬 기구에 있어서,The other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link via a rotational joint such that the one or more second serial mechanism mechanisms are connected in parallel to the first serial mechanism mechanism. In the apparatus,
    상기 복수의 회전 관절 중 일부에 선택적으로 배치되는 회전 구동기를 포함하되,Includes a rotary driver selectively disposed in some of the plurality of rotary joints,
    상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많으며,The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism,
    특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 여유구동형 기구.And a drive mechanism in which the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimized in a specific work path.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 2 or 4,
    각 회전 구동기에 인가되는 에너지를 제어하는 제어 장치를 포함하는 여유구동형 기구.A redundant drive mechanism including a control device for controlling energy applied to each rotary driver.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제어 장치는,The control device,
    목적물의 정해진 운동 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지량이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.An idle drive mechanism for distributing energy to each rotary drive such that the amount of energy applied to the relief drive mechanism within a predetermined motion path of the target is minimized.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 1의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver so that the value of the following Equation 1 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000061
    (식1)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000061
    (Eq. 1)
  8. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 2의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver so that the value of Equation 2 below is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000062
    (식2)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000062
    (Eq. 2)
  9. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 3의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of the following equation (3) is the minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000063
    (식 3)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000063
    (Equation 3)
  10. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 4의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of Equation 4 below.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000064
    (식 4)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000064
    (Equation 4)
  11. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 5의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of the following equation (5) is the minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000065
    (식 5)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000065
    (Eq. 5)
  12. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 6의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of Equation 6 below.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000066
    (식 6)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000066
    (Equation 6)
  13. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 7의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of the following equation (7) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000067
    (식 7)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000067
    (Eq. 7)
  14. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 장치는 하기 식 8의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.The control device is a spare drive mechanism for distributing energy to each rotary driver so that the value of Equation 8 below.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000068
    (식 8)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000068
    (Eq. 8)
  15. 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크가 회전 관절을 통해 연결되는 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;Forming a tandem mechanism mechanism in which the support, the first link, and the second link are connected via a rotating joint;
    상기 지지대와 상기 제2 링크 사이에 하나 이상의 보조 링크를 배치하되, 상기 보조 링크는 복수의 링크부로 구성되고 각각의 링크부의 연결 지점에 회전 관절을 배치하여 병렬 기구를 형성하는 단계; 및Disposing at least one auxiliary link between the support and the second link, wherein the auxiliary link comprises a plurality of link portions, and arranging a rotary joint at a connection point of each link portion to form a parallel mechanism; And
    상기 각각의 회전 관절 중 일부의 회전 관절에 선택적으로 회전 구동기를 배치하는 단계; 를 포함하되,Selectively placing a rotary driver on a rotary joint of a portion of each of the rotary joints; Including,
    상기 회전 구동기가 배치되는 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많은 여유구동형 기구 형성 방법.And a number of rotating joints in which the rotary driver is disposed is larger than the number of degrees of freedom implemented by the parallel mechanism.
  16. 제15항에 있어서,The method of claim 15,
    상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되,And distributing the force of the rotary driver.
    특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 여유구동형 기구 형성 방법.And a method of forming a spare drive mechanism in which the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimized in a specific work path.
  17. 서로 회전 관절을 통해 연결되는 지지대, 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하는 제1 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;Forming a first serial mechanism mechanism comprising a support, a first link, and a second link connected to each other via a rotational joint;
    일 단이 서로 회전 관절을 통해 연결되는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하는 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘을 형성하는 단계;Forming at least one second serial mechanism mechanism comprising a third link at one end connected via a rotational joint to each other and a fourth link;
    상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단을 각각 상기 지지대 및 상기 제2 링크에 회전 관절을 통해 연결하여 상기 제1 직렬 기구 메커니즘에 대해서 상기 하나 이상의 제2 직렬 기구 메커니즘을 병렬 연결하여 병렬 기구를 형성하는 단계; 및 The other end of the third link and the other end of the fourth link are respectively connected to the support and the second link through the rotation joint to connect the one or more second serial mechanism mechanisms in parallel to the first serial mechanism mechanism. Forming an instrument; And
    상기 복수의 회전 관절 중 일부에 회전 구동기를 선택적으로 배치하는 단계; 및 Selectively placing a rotary driver on a portion of the plurality of rotary joints; And
    상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 단계;를 포함하되,And distributing the force of the rotary driver.
    상기 회전 구동기가 배치되는 상기 회전 관절의 수는 상기 병렬 기구가 구현하는 자유도의 수보다 많으며,The number of the rotary joints in which the rotary driver is disposed is greater than the number of degrees of freedom realized by the parallel mechanism,
    특정 작업경로에서 상기 복수의 회전 구동기의 일의 총합이 최소가 되도록 상기 회전 구동기의 힘이 분배되는 여유구동형 기구 형성 방법.And a method of forming a spare drive mechanism in which the force of the rotary driver is distributed such that the sum of the work of the plurality of rotary drivers is minimized in a specific work path.
  18. 제15항 또는 제17항에 있어서,The method according to claim 15 or 17,
    상기 여유구동형 기구는 각 회전 구동기에 인가되는 에너지를 제어하는 제어 장치를 구비하며,The clearance-driven mechanism includes a control device for controlling energy applied to each rotary driver,
    상기 제어 장치가 상기 각각의 회전 구동기에 에너지를 분배하는 에너지 분배단계;를 포함하되,An energy distribution step in which the control device distributes energy to the respective rotary drivers;
    상기 에너지 분배 단계는,The energy distribution step,
    목적물의 정해진 경로 내에서 여유구동형 기구에 인가되는 에너지가 최소가 되도록 제어하는 단계를 포함하는 병렬 여유구동형 형성 방법.And controlling the energy applied to the redundant drive mechanism to be minimum within a predetermined path of the object.
  19. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 9 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구 형성 방법.And the control device applies an energy to each rotary driver so that the value of the following expression (9) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000069
    (식 9)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000069
    (Eq. 9)
  20. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 10 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구 형성 방법.And the control device applies an energy to each rotary driver so that the value of the following expression (10) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000070
    (식 10)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000070
    (Eq. 10)
  21. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 11 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구 형성 방법.And the control device applies an energy to each rotary driver so that the value of Equation 11 becomes the minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000071
    (식 11)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000071
    (Eq. 11)
  22. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 12 의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구 형성 방법.And the control device applies an energy to each rotary driver so that the value of the following expression 12 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000072
    (식 12)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000072
    (Eq. 12)
  23. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 13의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver so that the value of the following expression (13) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000073
    (식 13)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000073
    (Eq. 13)
  24. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 14의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver such that the value of Equation 14 is minimized.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000074
    (식 14)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000074
    (Eq. 14)
  25. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 15의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver so that the value of Equation 15 is minimized.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000075
    (식 15)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000075
    (Eq. 15)
  26. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제어 장치는 하기 식 16의 값이 최소가 되도록 각 회전 구동기에 에너지를 분배하는 여유구동형 기구.And the control device distributes energy to each rotary driver so that the value of Equation 16 is minimized.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000076
    (식 16)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000076
    (Eq. 16)
  27. 지지대; support fixture;
    일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크; A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
    상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; 및A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint; And
    상기 지지대 및 상기 제2 링크의 일 부분과 양단이 연결되는 적어도 하나 이상의 메인 보조 링크; 를 포함하며, At least one main auxiliary link connected to both ends of the support and the second link; Including;
    상기 메인 보조 링크는 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며, 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성되는 여유구동형 기구.The main auxiliary link is one end is connected via the support and the third rotary joint, one end is connected via the second link and the fourth rotary joint, the drive is configured to be adjustable in length including a linear driver Mold apparatus.
  28. 제27항에 있어서,The method of claim 27,
    일단이 상기 지지대의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제1 서브 보조 링크, 및 A first sub auxiliary link having one end connected to a part of the support and the other end connected to a part of the first link and connected through a rotary joint;
    일단이 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제2 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제2 서브 보조 링크 중 적어도 어느 하나를 포함하며,One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
    상기 제1 서브 보조 링크 및 상기 제2 서브 보조 링크는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성되는 여유구동형 기구.And the first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to be adjusted in length including a linear driver.
  29. 지지대;support fixture;
    일 단이 상기 지지대와 제1 회전 관절을 통해 연결되는 제1 링크;A first link having one end connected to the support and the first rotary joint;
    상기 제1 링크의 타단과 제2 회전 관절을 통해 연결되는 제2 링크; A second link connected to the other end of the first link through a second rotary joint;
    상기 지지대 및 상기 제2 링크와 연결되는 적어도 하나 이상의 보조 링크; At least one auxiliary link connected to the support and the second link;
    서브 보조 링크; 및 Sub auxiliary link; And
    복수의 회전 구동기;를 포함하며,It includes a plurality of rotary driver,
    상기 보조 링크는 제3 링크, 및 제4 링크를 포함하고,The secondary link comprises a third link and a fourth link,
    상기 제3 링크의 일 단은 상기 지지대와 제3 회전 관절을 통해 연결되고, One end of the third link is connected to the support through a third rotational joint,
    상기 제4 링크의 일 단은 상기 제2 링크와 제4 회전 관절을 통해 연결되며,One end of the fourth link is connected with the second link through a fourth rotational joint,
    상기 제3 링크의 타단과 상기 제4 링크의 타단은 제5 회전 관절을 통해 연결되고,The other end of the third link and the other end of the fourth link are connected via a fifth rotational joint,
    상기 회전 구동기는 상기 제1 내지 제5 회전 관절 중 선택된 하나 이상의 회전 관절에 배치되어서, 상기 제1 내지 제4 링크 중 하나 이상의 링크를 선회시키며,The rotary driver is disposed on one or more rotary joints selected from the first to fifth rotary joints to pivot one or more of the first to fourth links,
    상기 서브 보조 링크는, The sub auxiliary link,
    일단이 상기 지지대의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제1 서브 보조 링크, 및 A first sub auxiliary link having one end connected to a part of the support and the other end connected to a part of the first link and connected through a rotary joint;
    일단이 상기 제1 링크의 일 부분에 연결되고 타단은 상기 제2 링크의 일 부분에 연결되되 회전 관절을 통해 연결되는 제2 서브 보조 링크 중 적어도 어느 하나를 포함하며,One end of which is connected to a portion of the first link and the other end of which includes at least one of a second sub auxiliary link connected to a portion of the second link and connected via a rotational joint,
    상기 제1 서브 보조 링크 및 상기 제2 서브 보조 링크는 직선 구동기를 포함하여 길이가 조절되게 구성되는 여유구동형 기구.And the first sub auxiliary link and the second sub auxiliary link are configured to be adjusted in length including a linear driver.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 17 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And said control device applies an energy to each linear driver so that the value of the following expression 17 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000077
    (식 17)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000077
    (Eq. 17)
  31. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 18 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each linear driver so that the value of Equation 18 is minimized.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000078
    (식 18)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000078
    (Eq. 18)
  32. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 19 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each of the linear drivers so that the value of Equation 19 becomes the minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000079
    (식 19)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000079
    (Eq. 19)
  33. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 20 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each linear driver so that the value of the following expression 20 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000080
    (식 20)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000080
    (Eq. 20)
  34. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 21 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each linear driver so that the value of Equation 21 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000081
    (식 21)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000081
    (Eq. 21)
  35. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 22 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And said control device applies an energy to each linear driver so that the value of the following expression (22) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000082
    (식 22)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000082
    (Eq. 22)
  36. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 23 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each linear driver so that the value of the following expression (23) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000083
    (식 23)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000083
    (Eq. 23)
  37. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 27 to 29,
    상기 제어 장치는 하기 식 24 의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.And the control device applies an energy to each linear driver so that the value of the following expression (24) is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000084
    (식 24)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000084
    (Eq. 24)
  38. 구동기의 수가 기구의 자유도 보다 큰 여유구동형 기구에 있어서,In a free drive type mechanism in which the number of drivers is greater than the degree of freedom of the mechanism,
    상기 구동기는 회전 구동기를 포함하며,The driver includes a rotary driver,
    하기 식 25 내지 32 중 어느 하나의 식의 값이 최소가 되도록 각각의 회전 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.A redundant drive mechanism for applying energy to each rotary driver so that the value of any one of the following expressions 25 to 32 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000085
    (식 25)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000085
    (Eq. 25)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000086
    (식 26)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000086
    (Eq. 26)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000087
    (식 27)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000087
    (Eq. 27)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000088
    (식 28)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000088
    (Eq. 28)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000089
    (식 29)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000089
    (Eq. 29)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000090
    (식 30)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000090
    (Eq. 30)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000091
    (식 31)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000091
    (Eq. 31)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000092
    (식 32)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000092
    (Eq. 32)
  39. 제 38항에 있어서,The method of claim 38,
    상기 구동기는 직선 구동기를 더 포함하며,The driver further includes a linear driver,
    하기 식 33 내지 36 중 어느 하나의 식의 값이 최소가 되도록 각각의 직선 구동기에 에너지를 인가하는 여유구동형 기구.A redundant drive mechanism for applying energy to each linear driver so that the value of any one of the following expressions 33 to 36 is minimum.
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000093
    (식 33)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000093
    (Eq. 33)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000094
    (식 34)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000094
    (Eq. 34)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000095
    (식 35)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000095
    (Eq. 35)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000096
    (식 36)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000096
    (Eq. 36)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000097
    (식 37)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000097
    (Eq 37)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000098
    (식 38)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000098
    (Eq. 38)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000099
    (식 39)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000099
    (Equation 39)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000100
    (식 40)
    Figure PCTKR2014002466-appb-I000100
    (Eq. 40)
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