KR20230089668A - Bending actuators using materials of different rigidity - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 굽힘 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 강성을 가지는 둘 이상의 소재를 이용하여 굽힘 제어가 가능한 굽힘 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bending drive device, and more particularly, to a bending drive device capable of bending control using two or more materials having different stiffnesses.
많은 산업분야에서는 로봇이 활용되고 있으며, 상기 로봇은 작업자가 원하는 방향으로 로봇이 이동하거나 움직일 수 있도록 다양한 메커니즘이 도입된다. 일 예로 일본공개특허공보 특개2004-090193호("액추에이터 및 핸드 장치")에서는 도 1에서 도시된 바와 같이 물체를 파지할 수 있는 로봇과, 로봇을 구동시키는 액추에이터가 공개되어 있다. 도 1을 참조하면, JP 2004-090193 A의 액추에이터는 작동체(1), 튜브(2), 조작제어기(3)를 포함하되, 상기 조작제어기(3)가 제어기(4), 변환밸브(5), 조작부(6), 작동원부(7) 및 압력센서(8) 등을 포함하는 것이 개시되어 있다. 이때 상기 작동체(1)는 탄성곡형체로 이루어져 내부에 상기 튜브(2)를 포함하고 있으며, 형상기억합금을 이용하여 방향을 선회하도록 구성된다. 여기서 상술한 바와 같이 형상기억합금 소재를 통해 방향을 선회하도록 구성되는 경우에는 반복하여 사용하기가 어렵고 제작과정에서 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. Robots are used in many industrial fields, and various mechanisms are introduced so that the robot can move or move in a direction desired by a worker. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-090193 ("Actuator and Hand Device") discloses a robot capable of gripping an object as shown in FIG. 1 and an actuator that drives the robot. Referring to FIG. 1, the actuator of JP 2004-090193 A includes an
이와 더불어 최근에는 파이프 또는 붕괴된 건물의 잔해더미 등 사람이 특정 목적 지점까지 도달할 수 없는 상황에서, 사람을 대신하여 목적 지점까지 이동 후 다양한 검사, 유지/보수 작업 또는 구명활동 등을 수행하기 위한 목적으로 바인 형태의 로봇이 제작 및 활용되고 있다. 이때 한국공개특허공보 제10-2019-0095653호 또는 미국공개특허공보 제2021-0354289호 등에서 바인형 로봇이 공개되어 있다. 여기서 상기 바인형 로봇은 에버팅(Everting)을 이용하여 성장되는 로봇으로, 방향을 전환하기 위해서는 성장되는 바인과 더불어 별도의 액추에이터가 구비되어야 한다. 하지만 현재 공개된 방향을 선회하는 액추에이터 기술들은 형상기억합금 등의 소재를 변형하거나, 각 벽면에 작용하는 공압조절에 국한되는 한계점이 있음에 따라, 보다 다양한 형태로 바인형 로봇의 성장 방향을 제어하는 기술이 요구되는 실정이다.In addition, in recent years, in a situation where a person cannot reach a specific destination, such as a pile of pipes or collapsed buildings, etc. For this purpose, a barine-type robot is being manufactured and used. At this time, a bar-type robot is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2019-0095653 or US Patent Publication No. 2021-0354289. Here, the barine-type robot is a robot that grows using everting, and in order to change direction, a separate actuator must be provided along with the barine that grows. However, the currently disclosed actuator technologies that change the material such as shape memory alloy or control the growth direction of the bar-type robot in more diverse forms, as there are limitations limited to controlling the pneumatic pressure acting on each wall surface. technology is required.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 발명의 목적은 서로 다른 강성을 가지는 탄성체를 이용하여 조향방향이나 각도 등을 제어할 수 있는 굽힘 구동장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is an invention made to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a bending drive device capable of controlling the steering direction or angle using elastic bodies having different stiffnesses. .
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 일측이 밀폐되되 양측으로 연장된 케이스몸체 및 상기 케이스몸체의 내부에 형성된 중공부를 포함하는 케이스; 상기 케이스의 중공부에 배치되되 상기 케이스몸체의 양측으로 양단이 배치되도록 연장된 제1탄성체; 및 제2탄성체;를 포함하며, 상기 제1탄성체와 제2탄성체가 서로 다른 강성으로 이루어져, 상기 케이스의 내부의 압력에 따라 상기 제1탄성체 및 제2탄성체의 상대길이가 가변되어 상기 케이스가 벤딩(Bending)될 수 있다.A bending drive device according to the present invention for achieving the above object includes a case including a case body having one side sealed and extending to both sides and a hollow part formed inside the case body; a first elastic body disposed in the hollow of the case and extending such that both ends are disposed on both sides of the case body; and a second elastic body, wherein the first elastic body and the second elastic body are made of different stiffnesses, and the relative lengths of the first elastic body and the second elastic body are varied according to the internal pressure of the case, so that the case bends. (bending) can be.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 각각의 일단을 서로 고정시키는 제1결합부; 및 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 각각의 타단을 서로 고정시키는 제2결합부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the bending driving device according to the present invention, the first coupling portion for fixing each end of the first elastic body and the second elastic body to each other; and a second coupling part for fixing the other ends of the first elastic body and the second elastic body to each other.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1결합부를 양측으로 연장된 축을 중심으로 회전시키는 구동부;를 더 포함할 수 있다.In addition, the bending drive device according to the present invention may further include a drive unit for rotating the first coupler around an axis extending to both sides.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1결합부가 회전하여 상기 케이스의 벤딩 방향이 가변될 수 있다.In addition, in the bending driving device according to the present invention, the bending direction of the case may be changed by rotating the first coupling part.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 수축 시에 휘어지는 특성을 가질 수 있다.In addition, in the bending drive device according to the present invention, at least one of the first elastic body and the second elastic body may have a characteristic of being bent when contracted.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 나선형 스프링으로 구성될 수 있다.In addition, in the bending drive device according to the present invention, at least one of the first elastic body and the second elastic body may be configured as a helical spring.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 내부에 기체가 유동될 수 있는 탄성튜브로 형성될 수도 있다.In addition, in the bending drive device according to the present invention, at least one of the first elastic body and the second elastic body may be formed of an elastic tube through which gas may flow.
또한, 상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나는, 양측으로 이격 배치되는 복수의 단위몸체를 포함하며, 상기 단위몸체는 강체에 가까운 특성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at least one of the first elastic body and the second elastic body may include a plurality of unit bodies spaced apart from each other, and the unit body may have characteristics close to that of a rigid body.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 케이스의 내부의 압력이 변화하면, 상기 제1탄성체 또는 제2탄성체가 상기 케이스몸체의 내주면에 접촉되어 상기 케이스가 벤딩될 수 있다. In addition, in the bending drive device according to the present invention, when the pressure inside the case changes, the first elastic body or the second elastic body contacts the inner circumferential surface of the case body so that the case can be bent.
또한, 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 상기 케이스의 내부의 압력이 낮아지면, 상기 케이스몸체가 수축되어 상기 제1탄성체 또는 제2탄성체에 밀착되어 벤딩될 수 있다.In addition, in the bending drive device according to the present invention, when the internal pressure of the case is lowered, the case body is contracted and can be bent in close contact with the first elastic body or the second elastic body.
또한, 상술한 굽힘 구동장치를 이용한 본 발명에 따른 굽힘방향 제어방법은, a) 상기 케이스의 중공부를 게이지 압력(PG)으로 가변하는 단계; b) 상기 제1결합부가 설정각도로 회전하는 단계; 및 c) 상기 케이스의 중공부를 굽힘 압력(PV)으로 가변하는 단계;를 포함하고, 상기 굽힘 압력(PV)이 상기 게이지 압력(PG)보다 낮게 형성될 수 있다.In addition, the bending direction control method according to the present invention using the above-described bending driving device includes: a) varying the hollow part of the case with a gauge pressure (P G ); b) rotating the first coupling part at a set angle; and c) changing the hollow part of the case to a bending pressure (P V ), wherein the bending pressure (P V ) may be lower than the gauge pressure (P G ).
또한, 본 발명에 따른 굽힘방향 제어방법은, 상기 게이지 압력(PG)가 대기압이거나 대기압보다 크도록 형성될 수 있다.In addition, in the bending direction control method according to the present invention, the gauge pressure (P G ) may be formed to be atmospheric pressure or greater than atmospheric pressure.
또한, 본 발명에 따른 굽힘방향 제어방법은, 상기 굽힘 압력(PV)을 가변하여, 상기 케이스의 벤딩 각도를 조절할 수 있다.In addition, in the bending direction control method according to the present invention, the bending pressure (P V ) may be varied to adjust the bending angle of the case.
상술한 구성에 의한 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 둘 이상의 탄성체를 이용한 굽힘 제어를 통해 벤딩 방향이나 각도 등을 보다 원활하게 제어할 수 있으면서, 보다 세밀하게 제어함에 따라 활용도가 높은 장점이 있다.The bending drive device according to the present invention according to the above-described configuration has the advantage of high usability as it can control the bending direction or angle more smoothly through bending control using two or more elastic bodies, and more precisely controlled.
아울러 본 발명에 따른 굽힘 구동장치는, 기존 바인형 로봇의 바인에 삽입할 수 있는 형태로 기존 방식과도 호환이 가능한 장점이 있음에 따라, 보다 다양한 조향 메커니즘을 통해 바인 로봇의 성능이 향상되는 장점으로 이어질 수 있다.In addition, the bending drive device according to the present invention has the advantage of being compatible with the existing method in a form that can be inserted into the barine of the existing barine-type robot, so the performance of the barine robot is improved through more diverse steering mechanisms. can lead to
도 1은 종래기술에 따른 액추에이터의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 구동장치가 벤딩되는 것을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치가 벤딩되는 것을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스몸체가 수축되는 것을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 제1탄성체와 제2탄성체가 회전하는 것을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 굽힘방향 제어방법을 순차적으로 도시한 도면.1 is a view showing the structure of an actuator according to the prior art.
2 is a view showing the configuration of a bending drive device according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a view showing that the bending driving device according to an embodiment of the present invention is bent.
4 is a view showing the configuration of a bending drive device according to another embodiment of the present invention;
5 is a view showing bending of a bending drive device according to another embodiment of the present invention;
Figure 6 is a view showing that the case body is contracted according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing the configuration of a bending drive device according to another embodiment of the present invention;
8 is a view showing rotation of the first elastic body and the second elastic body according to the present invention.
9 is a view sequentially showing a bending direction control method according to the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 굽힘 구동장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a bending drive device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below. Also, like reference numbers indicate like elements throughout the specification.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined, the technical terms and scientific terms used at this time have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention is unnecessary in the following description and accompanying drawings. Descriptions of well-known functions and configurations that may be obscure are omitted.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 구동장치에 관한 것으로, 도 2는 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면을, 도 3은 굽힘 구동장치가 벤딩되는 것을 도시한 도면을 각각 나타낸다.2 and 3 relate to a bending drive device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing the configuration of the bending drive device, and FIG. 3 is a view showing that the bending drive device is bent, respectively. indicate
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 구동장치(10)는, 케이스(100), 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 케이스(100)는 일단이 밀폐되되 양측으로 길이가 연장된 케이스몸체(110)와, 상기 케이스몸체(110)의 내부에 형성되어 상기 케이스몸체(110)의 길이방향을 따라 연장된 중공부(120)를 포함할 수 있다. 이하 보다 명확한 설명을 위해 도시된 바와 같이 케이스몸체(110)의 길이방향을 상하방향으로, 일측 및 타측 방향을 각각 상측 및 하측으로 정의하여 설명한다.Referring to FIG. 2 , the
상기 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)는 상기 케이스(100)의 중공부(120)에 배치되어 상하방향으로 길이가 연장될 수 있다. 이때 상기 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)는 서로 다른 강성으로 이루어질 수 있다. 여기서 강성은 외력이 가해지는 경우에 변형을 저항하는 수치에 관한 것으로, 강성이 다른 것은 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)가 형상이나 탄성계수 등에서 차이가 있음에 따라 외력에 의한 변형률이 다른 것을 의미할 수 있다. 져 외력에 의한 변형률이 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1탄성체(200)의 외력에 의한 변형률이 상기 제2탄성체(300)의 외력에 의한 변형률 보다 낮은 경우에는, 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)가 축소되는 방향으로 외력이 가해지면 상기 제1탄성체(200)의 변형이 상기 제2탄성체(300)의 변형 보다 클 수 있다. 아울러 상기 굽힘 구동장치(10)는 상기 케이스몸체(110)의 전후좌우 둘레 방향을 따라 서로 다른 강성으로 이루어진 복수의 탄성체가 배치될 수도 있다.The first
본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 구동장치(10)는, 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 하단을 고정하는 제1결합부(400)와, 상기 제1결합부(400)를 상하 방향의 축을 중심으로 회전시키는 구동부(500)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 상단도 서로 고정될 수 있음에 따라, 상기 굽힘 구동장치(10)는 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 상단을 고정하는 제2결합부(600)를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 케이스몸체(110)의 내부가 소정 압력으로 유지되는 경우에는 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 상하방향으로의 길이가 L로 서로 동일할 수 있으며, 이때의 소정 압력을 게이지 압력(PG)으로 정의한다. 여기서 상기 게이지 압력(PG)은 대기압 또는 대기압보다 크게 형성될 수도 있으며, 또는 대기압 보다 작되 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)를 벤딩시키는 굽힘 압력(PV) 보다는 크게 형성될 수도 있다. 여기서 상기 구동부(500)는 상기 케이스몸체(110)의 내면에 고정될 수도 있으며, 구동모터나 공압식 또는 유압식 액추에이터 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.The bending
도 3을 참조하면, 상기 케이스몸체(110)의 내부로 상기 굽힘 압력(PV)이 가해지면 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)가 각각 제1길이(L1) 및 제2길이(L2)를 가지도록 수축될 수 있다. 이때 상기 제1길이(L1)가 상기 제2길이(L2) 보다 작아지는 경우에는 서로 상하단이 고정된 상기 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)의 상단이 제1탄성체(200)를 향하도록 벤딩(Bending)될 수 있다. 그리고 상기 케이스몸체(110)의 내면에 상기 제1탄성체(200)가 접촉되어 상기 케이스몸체(110)의 상단부가 함께 벤딩될 수 있음에 따라 방향이 조향될 수 있다. 여기서 상기 굽힘 압력(PV)은 진공압과 같이 탄성체를 신장시킬 수 있는 압력으로, 상기 굽힘 압력(PV)의 수치를 조절하여 상기 제1길이(L1)와 제2길이(L2) 간의 상대길이가 조절될 수 있으므로 벤딩 각도 또한 조절이 가능할 수 있다.3, when the bending pressure P V is applied to the inside of the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치에 관한 것으로, 도 4는 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면을, 도 5는 굽힘 구동장치가 벤딩되는 것을 도시한 도면을, 도 6은 케이스몸체가 수축되는 것을 도시한 도면을 각각 나타낸다.4 to 6 relate to a bending drive device according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing the configuration of the bending drive device, FIG. 5 is a view showing that the bending drive device is bent, Figure 6 shows each drawing showing the contraction of the case body.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치(10) 또한 상술한 바와 같이 케이스(100), 제1탄성체(200), 제2탄성체(300), 제1결합부(400), 구동부(500) 및 제2결합부(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 케이스(100)의 케이스몸체(110)가 수축이 될 수 있는 재질로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. Referring to FIG. 4, the bending
도 5를 함께 참조하면, 상기 케이스몸체(110)의 내부가 대기압보다 낮은 굽힘 압력(PV)으로 조절되면 상기 케이스몸체(110)는 상기 중공부(120)의 부피가 줄어들도록 수축되어 상기 제1탄성체(200) 또는 제2탄성체(300)에 밀착될 수 있다. 여기서 제1탄성체(200) 또는 제2탄성체(300)는 서로 다른 강성으로 구성될 수 있음에 따라, 상기 케이스몸체(110)의 내부 압력에 따라 보다 낮은 길이로 가변되는 측으로 상단이 벤딩될 수 있다. 그리고 수축된 상기 케이스몸체(110)도 함께 상단부가 벤딩됨에 따라 방향이 조향될 수 있다. 여기서 상기 구동부(500)가 상기 케이스몸체(110)의 내면에 고정된 경우에는 상기 구동부(500)에 상하 방향으로 관통된 홀이나 유로 등이 형성되거나, 상기 케이스몸체(110)와 구동부(500) 사이에 틈이 형성되어 상기 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300)가 배치된 영역에서의 압력이 조절될 수도 있다.Referring to FIG. 5 together, when the inside of the
도 6은 상기 케이스몸체(110)의 내부가 외부(20)의 대기압 보다 낮도록 압력이 제어된 경우를 도시한 것으로, 상기 케이스몸체(110)가 수축되어 상기 제1탄성체(200)에 밀착될 수 있다. 여기서 상기 제1탄성체(200) 또는 제2탄성체(300)는 나선형 스프링이나 중공이 형성된 탄성튜브 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 일 예로 상기 제1탄성체(200)가 헬리컬(Helical)이 형성된 나선형 스프링으로 구성될 수 있다. 이때 수축된 상기 케이스몸체(110)는 상기 제1탄성체(200)의 헬리컬 사이사이에 개재되도록 수축될 수도 있다.6 shows a case where the pressure is controlled so that the inside of the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치에 관한 것으로, 도 7은 굽힘 구동장치의 구성을 도시한 도면을 나타낸다.7 relates to a bending drive device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a diagram showing the configuration of the bending drive device.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 굽힘 구동장치(10)는, 상술한 바와 같이 케이스(100), 제1탄성체(200), 제2탄성체(300), 제1결합부(400), 구동부(500)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1탄성체(200)가 상기 제2탄성체(300) 보다 낮은 강성으로 형성될 수 있다. 여기서 상기 제2탄성체(300)는 상하로 이격 배치되는 복수의 단위몸체(310)로 구성되어 서로 이격 배치될 수 있다. 그리고 복수의 상기 단위몸체(310)는 상기 제1탄성체(200)의 길이방향을 따라 서로 이격 배치되되, 상기 제1탄성체(200)와 결합될 수 있다. 그리고 상기 단위몸체(310)는 강체에 가까운 특성을 가질 수 있으며, 상기 제1탄성체(200)는 수축 시에 일 방향으로 휘어지는 특성을 가질 수도 있다. 이에 상기 케이스몸체(110)의 내부에 진공압 등이 가해지면, 상기 제1탄성체(200)가 하단을 기준으로 상단이 일 방향으로 휘어져 벤딩될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the bending
도 8은 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)가 회전하는 것을 도시한 도면으로, 상술한 제1결합부(400)와 구동부(500)의 구성을 참조하여 상세히 설명한다. 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)는 하단이 상기 제1결합부(400)에 고정된 상태에서 상기 구동부(500)가 회전하면 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 위치가 조절될 수 있다. 이때 상기 구동부(500)는 회전 중심을 가질 수 있으며, 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)는 상기 구동부(500)의 회전 중심을 기준으로 회전할 수 있다. 여기서 상기 케이스몸체(110)는 고정될 수 있으며, 내부에 배치된 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)가 중공부(120) 상에서 회전될 수 있다. 이에 따라 상기 제1탄성체(200)가 배치된 방향이 가변됨에 따라 상기 케이스(100)의 벤딩방향이 제어될 수 있다.8 is a view showing rotation of the first
도 9는 본 발명에 따른 굽힘 구동장치를 이용한 굽힘방향 제어방법을 순차적으로 도시한 도면을 나타낸다. 여기서 도 9-(a)와 도 9-(d)는 각각 상기 케이스(100)가 벤딩된 상태의 단면을 도시하고 있다.9 shows a view sequentially showing a bending direction control method using a bending drive device according to the present invention. Here, FIG. 9-(a) and FIG. 9-(d) each show a cross-section of the
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 굽힘방향 제어방법은, 상기 케이스(100)의 중공부(120)를 게이지 압력(PG)으로 가변하는 a단계, 상기 제1결합부(400)가 설정각도로 회전하는 b단계 및, 상기 케이스(100)의 중공부(120)를 굽힘 압력(PV)으로 가변하는 c단계를 포함할 수 있다. 이때 도 9-(a)와 도 9-(b)는 상기 a단계를, 도 9-(b)와 도 9-(c)는 상기 b단계를, 도 9-(c)와 도 9-(d)는 상기 c단계를 각각 도식화한 도면이다.Referring to FIG. 9, in the bending direction control method according to the present invention, step a of varying the
도 9의 각 도면을 참조하면, 상기 케이스몸체(110)의 내부에 굽힘 압력(PV)이 가해져 일 방향으로 벤딩된 상태에서, 상기 굽힘 압력(PV)이 게이지 압력(PG)으로 가변되면 자세가 복원되어 상기 케이스몸체(110)의 내면과 상기 제1탄성체(200) 및 제2탄성체(300) 사이의 공간이 확보될 수 있다. 자세가 복원된 상태에서 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)가 제1결합부(400) 및 구동부(500)에 의해서 회전하면 상기 제1탄성체(200)와 제2탄성체(300)의 위치가 제어될 수 있다. 이후 상기 케이스몸체(110)의 내부를 다시 굽힘 압력(PV)으로 조절하면, 위치가 제어된 상기 제2탄성체(300)를 기준으로 상기 제1탄성체(200)가 배치된 방향으로 벤딩됨에 따라 벤딩방향이 제어될 수 있다.Referring to each drawing of FIG. 9, in a state in which bending pressure (P V ) is applied to the inside of the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 각각의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 위의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하고, 여러 실시예를 혼용하거나 각 실시예의 일부 구성들을 혼합할 수도 있다.As described above, the present invention has been described by specific details such as specific components and limited embodiment drawings, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to each of the above-described embodiments. It is not, and those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description, and several embodiments may be mixed or some components of each embodiment may be mixed.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it can be said that not only the claims described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims fall within the scope of the spirit of the present invention. will be.
10 : 굽힘 구동장치
100 : 케이스
110 : 케이스몸체
120 : 중공부
200 : 제1탄성체
300 : 제2탄성체
310 : 단위몸체
400 : 제1결합부
500 : 구동부
600 : 제2결합부10: bending drive
100: case
110: case body 120: hollow part
200: first elastic body
300: second elastic body 310: unit body
400: first coupling part
500: driving unit
600: second coupling part
Claims (13)
상기 케이스의 중공부에 배치되되 상기 케이스몸체의 양측으로 양단이 배치되도록 연장된 제1탄성체; 및 제2탄성체;
를 포함하며,
상기 제1탄성체와 제2탄성체가 서로 다른 강성으로 이루어져,
상기 케이스의 내부의 압력에 따라 상기 제1탄성체 및 제2탄성체의 상대길이가 가변되어 상기 케이스가 벤딩(Bending)되는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
A case including a case body having one side sealed but extending to both sides and a hollow part formed inside the case body;
a first elastic body disposed in the hollow of the case and extending such that both ends are disposed on both sides of the case body; and a second elastic body;
Including,
The first elastic body and the second elastic body are composed of different stiffnesses,
Bending drive device, characterized in that the relative length of the first elastic body and the second elastic body is varied according to the pressure inside the case, so that the case is bent.
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 각각의 일단을 서로 고정시키는 제1결합부; 및
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 각각의 타단을 서로 고정시키는 제2결합부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 1,
a first coupling part for fixing ends of the first elastic body and the second elastic body to each other; and
a second coupling part for fixing the other ends of the first elastic body and the second elastic body to each other;
Bending drive device further comprising a.
상기 제1결합부를 양측으로 연장된 축을 중심으로 회전시키는 구동부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 2,
a driving unit for rotating the first coupler about an axis extending to both sides;
Bending drive device further comprising a.
상기 제1결합부가 회전하여 상기 케이스의 벤딩 방향이 가변되는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 3,
Bending drive device, characterized in that the bending direction of the case is variable by rotating the first coupling portion.
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 수축 시에 휘어지는 특성을 갖는 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 1,
The bending drive device, characterized in that at least one of the first elastic body and the second elastic body has a characteristic of bending when contracted.
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 5,
Bending drive device, characterized in that at least one of the first elastic body and the second elastic body is a spiral spring.
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나가 내부에 기체가 유동될 수 있는 탄성튜브인 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 5,
Bending drive device, characterized in that at least one of the first elastic body and the second elastic body is an elastic tube through which gas can flow.
상기 제1탄성체 및 제2탄성체 중 적어도 어느 하나는,
양측으로 이격 배치되는 복수의 단위몸체를 포함하며,
상기 단위몸체는 강체에 가까운 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 5,
At least one of the first elastic body and the second elastic body,
It includes a plurality of unit bodies spaced apart on both sides,
The unit body is a bending drive device, characterized in that it has characteristics close to a rigid body.
상기 케이스의 내부의 압력이 변화하면,
상기 제1탄성체 또는 제2탄성체가 상기 케이스몸체의 내주면에 접촉되어 상기 케이스가 벤딩되는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 1,
When the pressure inside the case changes,
The bending drive device according to claim 1 , wherein the first elastic body or the second elastic body is brought into contact with the inner circumferential surface of the case body so that the case is bent.
상기 케이스의 내부의 압력이 낮아지면,
상기 케이스몸체가 수축되어 상기 제1탄성체 또는 제2탄성체에 밀착되어 벤딩되는 것을 특징으로 하는 굽힘 구동장치.
According to claim 1,
When the pressure inside the case is lowered,
The bending driving device, characterized in that the case body contracts and is bent in close contact with the first elastic body or the second elastic body.
a) 상기 케이스의 중공부를 게이지 압력(PG)으로 가변하는 단계;
b) 상기 제1결합부가 설정각도로 회전하는 단계; 및
c) 상기 케이스의 중공부를 굽힘 압력(PV)으로 가변하는 단계;
를 포함하고,
상기 굽힘 압력(PV)이 상기 게이지 압력(PG)보다 낮은 것을 특징으로 하는 굽힘방향 제어방법.
In the bending direction control method using the bending drive device of claim 4,
a) varying the hollow part of the case to a gauge pressure (P G );
b) rotating the first coupling part at a set angle; and
c) varying the hollow part of the case to a bending pressure (P V );
including,
Bending direction control method, characterized in that the bending pressure (P V ) is lower than the gauge pressure (P G ).
상기 게이지 압력(PG)은 대기압이거나 대기압보다 큰 것을 특징으로 하는 굽힘방향 제어방법.
According to claim 11,
Bending direction control method, characterized in that the gauge pressure (P G ) is atmospheric pressure or greater than atmospheric pressure.
상기 굽힘 압력(PV)을 가변하여,
상기 케이스의 벤딩 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 굽힘방향 제어방법.According to claim 11,
By varying the bending pressure (P V ),
Bending direction control method characterized in that for adjusting the bending angle of the case.
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KR20190095653A (en) | 2018-02-07 | 2019-08-16 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | Vine Robot for Extention Direction Controlling |
US20210354289A1 (en) | 2018-09-19 | 2021-11-18 | The Regents Of The University Of California | Soft robotic device with fluid emission for burrowing and cleaning |
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