일반기술

자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치

[구성]본 발명은 원격지에 있는 로봇 팔에 달린 그리퍼와 그리퍼가 접촉하는 작업 대상물 사이의 촉각 정보를 중앙 제어실에 있는 조작자에게 전달하여 더욱 정교하고 효과적인 작업을 할 수 있도록 하는 자석의 반발력을 이용한 원격 조종 로봇용 촉각 궤환장치에 관한 것으로, 종래의 공압 및 형상기억합금을 사용하는 촉각 궤환장치에 있어서는 그리퍼와 그리퍼가 접촉하는 촉각정보를 중앙제어실에 있는 조작자에게 정확히 전달할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이러한 점을 감안하여, 촉각센서로부터 궤환 입력되는 촉각정보에 따라 전자석의 구동을 제어하고, 그 전자석 및 영구자석의 반발력에 의해 상기 촉각정보를 조작자에게 전달하며, 상기 전자석 및 영구자석 사이의 반발력을 멕스웰의 스트렌스텐서방법에 의해 모델링하여, 상기 촉각정보에 따라 전자석 및 영구자석 사이의 반발력을 정밀 제어하게 하며, 촉각 궤환장치를 3×3 어레이 형태로 구성하여 상기 촉각정보를 어레이 단위로 궤환되도록 함과 아울러 연속적인 출력제어가 가능하도록 함으로써, 원격지의 촉각정보를 조작자에게 정확히 전달하여, 정교하고 효과적으로 작업을 수행할 수 있게 한 것이다.1. 로봇의 작업 수행시 그리퍼와 그리퍼가 접촉하는 작업 대상물 사이에 작용하는 접촉력을 측정하는 촉각센서와, 상기 촉각센서의 측정신호를 증폭하여 촉각정보에 다중 송신하는 인터페이스부와, 상기 인터페이스부에서 송신한 촉각정보를 입력받아 그에 따른 촉각 궤환신호를 출력하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에서 출력되는 촉각 궤환신호를 전류로 변환 공급하는 촉각 궤환소자 구동 회로부와, 상기 촉각 궤환소자 구동 회로부로부터 공급되는 전류에 따라 전자석이 구동되어, 그 전자석 및 영구자석 사이에 반발력에 의해 조작자에게 압력을 전달하는 촉각 궤환소자로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격 조종 로봇용 촉각 궤환장치.2. 제1항에 있어서, 촉각 궤환소자는 가이드의 내부 하단에 고정되고 촉각 궤환소자 구동 회로부로부터 공급되는 전류에 따라 구동되어 자력을 발생하는 전자석과, 상기 전자석의 상부에 배치되어 상기 가이드 내부에서 그 전자석과의 반발력에 의해 상부로 이동하는 영구자석과, 상기 영구자석의 상면에 고정부착되어 조작자에게 압력을 전달하는 핀으로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격 조종 로봇용 촉각 궤환장치.3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 촉각 궤환소자는 어래이 형태로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.4. 제1항에 있어서, 촉각 궤환소자 구동 회로부는 컴퓨터에서 출력되는 촉각 궤환신호를 입력받아, 촉각 궤환소자의 전자석을 공급되는 구동전류에 따른 궤환신호와 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 출력신호를 필터링하여 안정화시키는 신호 안정부와, 상기 신호 안정부의 출력신호를 증폭하여 상기 촉각 궤환소자의 구동전류로 공급하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 공급되는 전류를 정류하여 상기 촉각 궤환소자의 전자석을 구동하는 정류부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.5. 제4항에 있어서, 비교부는 촉각 궤환 입력신호가 가변저항(VR1)을 통해 저항(R1) 및 연산증폭기(OP1)의 비단전단자에 인가되게 접속하고, 증폭부의 출력신호가 저항(R2)을 통해 저항(R3) 및 상기 연산증폭기(OP1)의 반전단자에 인가되게 접속하여 구성된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.6. 제4항에 있어서, 신호 안정부는 전원전압이 저항(R4)을 통해 콘덴서(C1)에 인가되게 접속하여, 그 접속점을 저항(R5), 가변저항(VR2,VR3) 및 저항(R7)을 통해 콘덴서(C2) 및 저항(R8)에 접속하고, 비교부의 출력신호가 저항(R6)을 통해 상기 가변저항(VR2), (VR3)의 접속점에 인가되게 접속하여 구성된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.7. 제6항에 있어서, 증폭부는 저항(R5) 및 가변저항(VR2)의 접속점 신호와 가변저항(VR3) 및 저항(R7)의 접속점 신호에 의해 각기 온/오프 제어를 받고 저항을 통해 서로 직렬 접속된 트랜지스터(TR1), (TR2)와, 상기 트랜지스터(TR1),(TR2)의 온/오프에 따라 각기 온/오프 제어를 받고 서로 직렬 접속되어, 그 접속점을 통해 촉각 궤환소자의 구동전류를 공급하는 트랜지스터(TR3),(TR4)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.7. 제6항에 잇어서, 증폭부는 저항(R5) 및 가변저항(VR2)의 접속점 신호와 가변저항(VR3) 및 저항(R7)의 접속점 신호에 의해 각기 온/오프 제어를 받고 저항을 통해 서로 직렬 접속된 트랜지스터(TR1), (TR2)와, 상기 트랜지스터(TR1),(TR2)의 온/오프에 따라 각기 온/오프 제어를 받고 서로 직렬 접속되어, 그 접속점을 통해 촉각 궤환소자의 구동전류를 공급하는 트랜지스터(TR3),(TR4)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.8. 제4항에 있어서, 정류부는 제너다이오드에 의해 반파정류기로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.9. 제4항에 있어서, 정류부는 브리지형태로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 원격조종 로봇용 촉각 궤환장치.