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KR101485004B1 - Joint torque sensing apparatus - Google Patents

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KR101485004B1
KR101485004B1 KR20140063217A KR20140063217A KR101485004B1 KR 101485004 B1 KR101485004 B1 KR 101485004B1 KR 20140063217 A KR20140063217 A KR 20140063217A KR 20140063217 A KR20140063217 A KR 20140063217A KR 101485004 B1 KR101485004 B1 KR 101485004B1
Authority
KR
South Korea
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joint
actuator
sensor
link
torque
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Expired - Fee Related
Application number
KR20140063217A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박종현
추정훈
Original Assignee
한양대학교 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.)
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치는 관절에 해당하는 조인트를 통해 연결되는 제1 및 제2 링크 각각에 양측이 연결되어 설치되는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 일측 끝과 상기 조인트 각각에 양측이 연결되어 모멘트 암을 일정하게 유지하는 보조 링크; 및 상기 제2 링크에 설치되어 상기 관절의 토크를 센싱하는 센서를 포함한다.An articulated torque sensing device according to an embodiment of the present invention includes an actuator having both sides connected to first and second links connected through a joint corresponding to a joint; An auxiliary link connected to one end of the actuator and to each of the joints to maintain a moment arm constant; And a sensor installed on the second link for sensing the torque of the joint.

Description

관절 토크 센싱 장치{JOINT TORQUE SENSING APPARATUS}[0001] JOINT TORQUE SENSING APPARATUS [0002]

본 발명의 실시예들은 관절 토크 센싱 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리니어 액츄에이터가 적용된 관절 시스템의 관절 토크를 센싱하는 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an articulated torque sensing apparatus, and more particularly to an apparatus for sensing a joint torque of a joint system to which a linear actuator is applied.

착용 로봇은 인간의 몸에 착용하고 사용자의 동작 의도에 따라 고출력 구동 장치를 제어하여, 팔/다리의 근력을 지원 또는 증폭시켜 물리적인 작업 능력을 증대시키는 로봇을 말한다.A wearable robot refers to a robot that wears on a human body and controls a high-output driving device according to a user's intention to operate, thereby supporting or amplifying the strength of arms / legs to increase the physical working ability.

기존 리니어 액츄에이터를 적용한 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 리니어 액츄에이터에 힘 센서 또는 압력 센서를 설치하여 간접적으로 관절 토크를 센싱한다. 착용 로봇을 입고 있는 사람과 액츄에이터의 상호 작용에 의해 생성된 관절 토크는, 힘 센서로 센싱된 힘과 힘 작용 거리인 모멘트 암의 곱으로 계산되어 획득되며, 획득된 관절 토크는 착용 로봇의 제어에 이용된다.The joint torque sensing device of the wearing robot applying the conventional linear actuator indirectly senses the joint torque by installing a force sensor or a pressure sensor in the linear actuator. The joint torque generated by the interaction of the wearer with the wearer robot is obtained by calculating the product of the force sensed by the force sensor and the moment arm, which is the force acting distance, and the joint torque obtained is controlled by the wear robot .

종래기술에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 관절의 토크 센싱 시, 힘 착용 거리인 모멘트 암의 영향을 크게 받는다. 이 모멘트 암은 착용 로봇의 관절을 굽힌 정도에 따라 거리가 변화하는데, 관절의 굽힌 정도가 크면 클수록 모멘트 암의 거리는 더욱 짧아지게 된다.The joint torque sensing device of the wearing robot according to the prior art is greatly influenced by the moment arm which is the force wearing distance at the time of torque sensing of the joint. This moment arm changes in distance depending on the degree of bending of the joint of the wearing robot. The larger the bending degree of the joint, the shorter the distance of the moment arm becomes.

동일한 관절 토크가 발생하는 상황일 때라도 관절의 굽힌 정도가 커서 모멘트 암의 거리가 짧은 경우, 센서에서는 힘이 크게 감지되고, 작은 토크의 변화에도 센싱 값에 큰 변화가 발생하게 된다. 이러한 센싱 값의 큰 변화는 착용 로봇의 제어에 악영향을 끼쳐 착용 로봇이 진동하는 문제를 발생시킨다.Even when the same joint torque is generated, if the degree of bending of the joint is large and the distance of the moment arm is short, the force is largely sensed in the sensor, and a large change in sensing value occurs even when the torque is changed. Such a large change in the sensing value adversely affects the control of the wearing robot, causing the wearing robot to vibrate.

관련 선행기술로는 공개특허공보 제2013-0113063호(발명의 명칭: 회전조인트에서의 토크를 측정하여 사용자의 동작의도를 추정하는 근력증강로봇 및 그 제어방법, 공개일자: 2013년 10월 15일)가 있다.
Related Prior Art Patent Application Publication No. 2013-0113063 entitled " Strength Robot for Estimating User's Motion Intention by Measuring Torque in a Rotating Joint and Its Control Method, Published on October 15, 2013 Day).

본 발명의 일 실시예는 관절 토크 센싱을 함에 있어서 모멘트 암의 영향을 제거함으로써, 안정적인 센싱이 가능하며, 착용 로봇 등의 관절 시스템의 관절을 굽힐 때 발생하는 진동을 최소화할 수 있는 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치를 제공한다.
In one embodiment of the present invention, a joint robot is provided which can minimize the vibration generated when bending a joint of a joint system of a worn robot or the like, which can perform stable sensing by eliminating the influence of a moment arm in joint torque sensing A torque sensing device is provided.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 착용 로봇의 무릎 관절에 해당하는 조인트를 통해 연결되는 제1 및 제2 링크 각각에 양측이 연결되어 설치되는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 일측 끝과 상기 조인트 각각에 양측이 연결되어 모멘트 암을 일정하게 유지하는 보조 링크; 및 상기 제2 링크에 설치되어 상기 착용 로봇의 무릎 관절의 토크를 센싱하는 센서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for sensing an articulated torque of a wearable robot, including: an actuator coupled to both first and second links connected to each other through a joint corresponding to a knee joint of a wearable robot; An auxiliary link connected to one end of the actuator and to each of the joints to maintain a moment arm constant; And a sensor installed on the second link for sensing a torque of the knee joint of the wearing robot.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 상기 액츄에이터의 일측 끝과 연결되는 힘전달 링크를 더 포함하고, 상기 센서는 상기 힘전달 링크를 통해 상기 액츄에이터의 일측 끝과 연결될 수 있다.The joint-torque sensing device of the wearing robot according to an embodiment of the present invention further includes a force transmission link connected to one end of the actuator, and the sensor can be connected to one end of the actuator through the force transmission link .

상기 센서는 상기 제2 링크에 설치됨에 따라, 상기 힘전달 링크로부터 수직의 힘만을 받아서 상기 착용 로봇의 무릎 관절의 토크를 센싱할 수 있다.As the sensor is installed on the second link, it can sense the torque of the knee joint of the wearing robot by receiving only a vertical force from the force transmission link.

상기 보조 링크는 상기 액츄에이터의 조작에 따라 상기 착용 로봇의 무릎을 굽히고 펴는 동작 시, 상기 모멘트 암을 일정하게 유지할 수 있도록 일정한 길이를 가질 수 있다.The auxiliary link may have a predetermined length so as to maintain the moment arm constantly in a bending and spreading operation of the knee of the wearing robot in accordance with the operation of the actuator.

상기 액츄에이터는 실린더 및 실린더 로드를 구비하는 리니어 액츄에이터일 수 있다.The actuator may be a linear actuator having a cylinder and a cylinder rod.

본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 상기 실린더 로드의 일측 끝에 회전 가능하게 설치되어, 상기 실린더 로드 및 상기 보조 링크, 상기 힘전달 링크가 동축상에서 자유 회전하도록 연결되는 실린더 로드 말단부를 더 포함할 수 있다.The articulated torque sensing device of a worn robot according to an embodiment of the present invention includes a cylinder rod rotatably installed at one end of the cylinder rod and connected to the cylinder rod and the auxiliary link, And may further include an end portion.

상기 센서는 힘 센서 또는 압력 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The sensor may include at least one of a force sensor or a pressure sensor.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 관절 토크 센싱을 함에 있어서 모멘트 암의 영향을 제거함으로써 안정적인 센싱이 가능하도록 한다.According to an embodiment of the present invention, stable sensing can be performed by eliminating the influence of the moment arm in joint torque sensing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 착용 로봇 등의 관절 시스템의 관절을 굽힐 때 발생하는 진동을 최소화할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, vibrations occurring when bending the joint of the joint system such as a worn robot can be minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 리니어 액츄에이터의 힘이 센서로 전달되는 과정을 보여주기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치를 구비한 착용 로봇을 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치를 적용한 후 무릎을 굽히고 폈을 때의 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view for explaining an articulated torque sensing apparatus of a wearable robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a process of transmitting a force of a linear actuator to a sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which a wearable robot having a joint torque sensing device according to an embodiment of the present invention is worn.
4 and 5 are views showing a state in which a knee is bent and opened after applying the joint torque sensing device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및/또는 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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 구성요소를 지칭한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명은 리니어 액츄에이터를 적용한 착용 로봇의 무릎 관절 토크 센싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a knee joint torque sensing device for a wearable robot to which a linear actuator is applied.

기존 리니어 액츄에이터를 적용한 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치는 리니어 액츄에이터에 힘센서 또는 압력센서를 설치하여 간접적으로 관절 토크를 센싱한다. 이러한 관절 토크 센싱 구조는 힘 작용 거리인 모멘트 암의 영향을 크게 받게 되어, 작은 토크의 변화에도 센싱 값에 큰 변화가 발생한다. 이러한 센싱값의 큰 변화는 착용 로봇 제어에 악영향을 끼쳐 착용 로봇이 진동하는 문제를 발생시킨다.The joint torque sensing device of the wearing robot applying the conventional linear actuator indirectly senses the joint torque by installing a force sensor or a pressure sensor in the linear actuator. This joint torque sensing structure is greatly influenced by the moment arm, which is the force acting distance, and a large change occurs in the sensing value even with a small torque change. Such a large change in the sensing value adversely affects the control of the wearing robot, causing the wearing robot to vibrate.

이에, 본 발명의 일 실시예에서는 센서(힘 센서 또는 압력 센서)의 위치를 리니어 액츄에이터에서 무릎 관절 아래의 링크로 옮겨 무릎 관절의 토크를 바로 센싱할 수 있는 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치를 제안한다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, a joint-type torque sensing device of a wearable robot capable of sensing the torque of a knee joint by moving the position of a sensor (force sensor or pressure sensor) from a linear actuator to a link under the knee joint is proposed .

본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치에 따르면, 모멘트 암의 영향을 제거함으로써 안정적인 센싱이 가능하며, 착용 로봇의 무릎을 굽힐 때 발생하는 진동 문제를 크게 줄일 수 있다.
According to the joint torque sensing device of the wearing robot according to the embodiment of the present invention, stable sensing can be performed by removing the influence of the moment arm, and the vibration problem caused when the knee of the wearing robot is bent can be greatly reduced.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.1 is a view for explaining an articulated torque sensing apparatus of a wearable robot according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용 로봇의 관절 토크 센싱 장치(100)는 액츄에이터(110), 보조 링크(120), 센서(130), 힘전달 링크(140), 및 실린더 로드 말단부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an articulated torque sensing apparatus 100 of a wearable robot according to an embodiment of the present invention includes an actuator 110, an auxiliary link 120, a sensor 130, a force transmission link 140, Rod end 150 may be included.

상기 액츄에이터(110)는 착용 로봇의 무릎 관절에 해당하는 조인트(103)를 통해 연결되는 제1 링크(101) 및 제2 링크(102) 각각에 양측이 연결되어 설치된다. 상기 액츄에이터(110)는 실린더(112) 및 실린더 로드(114)를 구비하는 리니어 액츄에이터로 구현될 수 있다.The actuator 110 is connected to both the first link 101 and the second link 102 connected to each other through a joint 103 corresponding to a knee joint of the wear robot. The actuator 110 may be implemented as a linear actuator having a cylinder 112 and a cylinder rod 114.

상기 액츄에이터(110)는 상기 착용 로봇의 조작에 따라 구동하여 상기 실린더(112)와 상기 실린더 로드(114)의 피스톤 운동을 조절함으로써 상기 제1 및 제2 링크(101, 102)의 동작을 제어할 수 있다. 이로써, 상기 액츄에이터(110)는 상기 착용 로봇의 무릎 관절의 굽힘 동작을 조절할 수 있다.The actuator 110 is driven in accordance with the operation of the wearing robot to control the movement of the pistons between the cylinder 112 and the cylinder rod 114 to control the operation of the first and second links 101 and 102 . Thus, the actuator 110 can control the bending motion of the knee joint of the wearing robot.

상기 보조 링크(120)는 상기 액츄에이터(110)의 일측 끝과 상기 조인트(103) 각각에 양측이 연결되어 모멘트 암을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 보조 링크(120)는 그 일측이 상기 실린더 로드(140)의 일측 끝부분에 연결되고 그 타측이 상기 조인트(103)에 연결될 수 있다.The auxiliary link 120 is connected to one end of the actuator 110 and the joint 103 to maintain the moment arm constant. Specifically, one side of the auxiliary link 120 may be connected to one end of the cylinder rod 140, and the other side of the auxiliary link 120 may be connected to the joint 103.

상기 보조 링크(120)는 상기 액츄에이터(110)의 조작에 따라 상기 착용 로봇의 무릎을 굽히고 펴는 동작 시, 상기 모멘트 암을 일정하게 유지할 수 있도록 일정한 길이를 가질 수 있다.The auxiliary link 120 may have a predetermined length so as to maintain the moment arm constantly when the knee of the wearing robot is bent and spread according to the operation of the actuator 110. [

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 모멘트 암의 역할을 하는 상기 보조 링크(120)를 구비함으로써 모멘트 암을 물리적 수단으로 구현할 수 있으며, 이를 통해 모멘트 암을 일정하게 유지하여 착용 로봇의 관절 토크를 센싱함에 있어서 모멘트 암의 영향을 제거할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the moment arm can be realized as a physical means by providing the auxiliary link 120 serving as a moment arm, so that the moment arm can be maintained constantly, The influence of the moment arm can be removed in sensing.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무릎 관절의 안정적인 센싱이 가능하며, 착용 로봇의 관절을 굽힐 때 발생하는 진동 문제를 크게 줄일 수 있게 된다.Thus, according to an embodiment of the present invention, stable sensing of the knee joint is possible, and vibration problems occurring when bending the joint of the wearable robot can be greatly reduced.

상기 센서(130)는 상기 제2 링크(102)에 설치되어 상기 착용 로봇의 무릎 관절의 토크를 센싱한다. 상기 센서(130)는 힘 센서 또는 압력 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The sensor 130 is installed on the second link 102 to sense the torque of the knee joint of the wearable robot. The sensor 130 may include at least one of a force sensor or a pressure sensor.

상기 센서(130)는 상기 힘전달 링크(140)를 통해 상기 액츄에이터(110)의 일측 끝과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 센서(130)는 상기 힘전달 링크(140)로부터 수직의 힘만을 받아서 상기 착용 로봇의 무릎 관절의 토크를 센싱할 수 있다.The sensor 130 may be connected to one end of the actuator 110 via the force transfer link 140. Accordingly, the sensor 130 can sense the torque of the knee joint of the wearing robot by receiving only the vertical force from the force transmission link 140.

상기 힘전달 링크(140)는 상기 액츄에이터(110)와 상기 센서(130) 사이에 형성되어 상기 액츄에이터(110)와 상기 센서(130)를 연결시키는 역할을 한다.The force transfer link 140 is formed between the actuator 110 and the sensor 130 to connect the actuator 110 and the sensor 130.

이를 위해, 상기 힘전달 링크(140)는 그 일측이 상기 센서(130)와 연결되고, 그 타측이 상기 액츄에이터(110)의 일측 끝과 연결되는 구조를 취한다.To this end, the force transmission link 140 has one side connected to the sensor 130 and the other side connected to one end of the actuator 110.

상기 실린더 로드 말단부(150)는 상기 실린더 로드의 일측 끝에 회전 가능하게 설치되어, 상기 실린더 로드 및 상기 보조 링크, 상기 힘전달 링크가 동축상에서 자유 회전하도록 연결될 수 있다.
The cylinder rod distal end portion 150 is rotatably installed at one end of the cylinder rod, and the cylinder rod, the auxiliary link, and the force transmission link can be connected to rotate freely on the same axis.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 리니어 액츄에이터의 힘이 센서로 전달되는 과정을 보여주기 위해 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a process of transmitting a force of a linear actuator to a sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 힘, 즉 리니어 액츄에이터의 힘은 보조 링크(120)의 작용에 의해 작용 힘 F1으로 발생하며, 센서 측정 힘 F2는 F*cosθ의 수식 형태로 센서의 일례인 힘 센서에서 센싱된다.2, the cylinder force, that is, the force of the linear actuator, is generated by the action of the auxiliary link 120 with the acting force F1, and the sensor measuring force F2 is expressed by an equation of F * It is sensed by the sensor.

토크식 T=F*H 은 T= F2*H/cosθ 로 유도될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에서는 센서 측정 힘 F2로 관절 토크 T를 계산해 낼 수 있다. 여기서, H는 모멘트 암으로서 상기 보조 링크(120)의 길이가 된다.
The torque equation T = F * H can be derived as T = F2 * H / cos &thetas;, so that in one embodiment of the present invention, the joint torque T can be calculated with the sensor measurement force F2. Here, H is the length of the auxiliary link 120 as a moment arm.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치를 구비한 착용 로봇을 착용한 상태를 도시한 도면이다. 그리고, 도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치를 적용한 후 무릎을 굽히고 폈을 때의 모습을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a state in which a wearable robot having a joint torque sensing device according to an embodiment of the present invention is worn. 4 and 5 are views showing a state in which the knee is flexed after the joint torque sensing device according to the embodiment of the present invention is applied.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치(100)는 착용 로봇(310)에 적용되어 무릎 관절의 토크를 센싱할 수 있다. 도 3과 같은 상태에서 도 4와 같이 무릎 관절을 굽히면, 액츄에이터(110)의 힘은 보조 링크(120)의 작용에 의한 힘으로 발생하며, 센서(130)에서는 그 힘을 측정함으로써 무릎 관절의 토크를 센싱할 수 있다.As shown in FIG. 3, the joint torque sensing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is applied to the wear robot 310 to sense the torque of the knee joint. 4, when the knee joint is flexed as shown in FIG. 4, the force of the actuator 110 is generated by the action of the auxiliary link 120, and the sensor 130 measures the torque of the knee joint Can be sensed.

또한, 도 5와 같이 무릎 관절을 펴게 되면, 도 4와 마찬가지로 액츄에이터(110)의 힘은 보조 링크(120)의 작용에 의한 힘으로 발생하기 때문에, 센서(130)에서는 그 힘을 측정함으로써 무릎 관절의 토크를 센싱할 수 있다.4, the force of the actuator 110 is generated by the action of the auxiliary link 120, so that the sensor 130 measures the force of the knee joint, Can be sensed.

도 4에서와 같이 무릎 관절을 굽히는 경우와 도 5에서와 같이 무릎 관절을 펴는 경우 모두 모멘트 암의 영향을 받지 않고 있다. 이는 실린더 로더 말단부(150)와 무릎 관절의 조인트(103) 사이에 보조 링크를 형성함으로써 모멘트 암을 일정하게 유지하기 때문이다.
As shown in FIG. 4, both the bending of the knee joint and the spreading of the knee joint as shown in FIG. 5 are not affected by the moment arm. This is because the moment arm is kept constant by forming an auxiliary link between the cylinder loader end portion 150 and the joint 103 of the knee joint.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 센서를 무릎 관절 아래의 링크에 설치하고 모멘트 암의 역할을 하는 보조 링크를 구비함으로써 모멘트 암을 일정하게 유지하여 착용 로봇의 관절 토크를 센싱함에 있어서 모멘트 암의 영향을 제거할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the sensor is provided on the link below the knee joint and the auxiliary link serving as the moment arm is provided, thereby maintaining the moment arm constant and sensing the joint torque of the wearing robot. The effect can be eliminated.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무릎 관절의 안정적인 센싱이 가능하며, 착용 로봇의 관절을 굽힐 때 발생하는 진동 문제를 크게 줄일 수 있게 된다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, stable sensing of the knee joint is possible, and vibration problems occurring when bending the joint of the wearable robot can be greatly reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 관절 토크 센싱 장치는 착용 로봇에만 국한되지 않고, 리니어 액츄에이터를 적용한 모든 관절 시스템의 토크 센싱에 적용될 수 있다.
The joint torque sensing device according to an embodiment of the present invention is not limited to a wearable robot but can be applied to torque sensing of all joint systems to which a linear actuator is applied.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

101: 제1 링크
102: 제2 링크
103: 조인트
110: 액츄에이터
112: 실린더
114: 실린더 로드
120: 보조 링크
130: 센서
140: 힘전달 링크
150: 실린더 로드 말단부101: First link
102: second link
103: Joint
110: Actuator
112: cylinder
114: cylinder rod
120: Secondary link
130: sensor
140: Power transmission link
150: cylinder rod end

Claims (7)

관절에 해당하는 조인트를 통해 연결되는 제1 및 제2 링크 각각에 양측이 연결되어 설치되는 액츄에이터;
상기 액츄에이터의 일측 끝과 상기 조인트 각각에 양측이 연결되어 모멘트 암을 일정하게 유지하는 보조 링크; 및
상기 제2 링크에 설치되어 상기 관절의 토크를 센싱하는 센서
를 포함하고,
상기 센서는
상기 제2 링크에 설치됨에 따라, 상기 힘전달 링크로부터 수직의 힘만을 받아서 상기 관절의 토크를 센싱하는 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.
An actuator connected to both sides of the first and second links connected to each other through a joint corresponding to the joint;
An auxiliary link connected to one end of the actuator and to each of the joints to maintain a moment arm constant; And
A sensor installed on the second link for sensing a torque of the joint,
Lt; / RTI >
The sensor
Wherein the force sensor is installed on the second link, and receives only a vertical force from the force transmission link to sense the torque of the joint.
제1항에 있어서,
상기 액츄에이터의 일측 끝과 연결되는 힘전달 링크
를 더 포함하고,
상기 센서는
상기 힘전달 링크를 통해 상기 액츄에이터의 일측 끝과 연결되는 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.
The method according to claim 1,
A force transmission link connected to one end of the actuator,
Further comprising:
The sensor
And is connected to one end of the actuator through the force transmission link.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보조 링크는
상기 액츄에이터의 조작에 따라 상기 관절을 굽히고 펴는 동작 시, 상기 모멘트 암을 일정하게 유지할 수 있도록 일정한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.
The method according to claim 1,
The auxiliary link
Wherein the actuator has a constant length so as to maintain the moment arm constant when the joint is bent and spread according to an operation of the actuator.
제1항에 있어서,
상기 액츄에이터는
실린더 및 실린더 로드를 구비하는 리니어 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.
The method according to claim 1,
The actuator
Wherein the linear actuator is a linear actuator having a cylinder and a cylinder rod.
제5항에 있어서,
상기 실린더 로드의 일측 끝에 회전 가능하게 설치되어, 상기 실린더 로드 및 상기 보조 링크, 상기 힘전달 링크가 동축상에서 자유 회전하도록 연결되는 실린더 로드 말단부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.
6. The method of claim 5,
A cylinder rod end rotatably installed at one end of the cylinder rod and connected to the cylinder rod and the auxiliary link,
Wherein the joint torque sensing device further comprises:
제1항에 있어서,
상기 센서는
힘 센서 또는 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 토크 센싱 장치.The method according to claim 1,
The sensor
A force sensor, or a pressure sensor.
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