(57)【要約】      （修正有）【課題】基本要素の組み合わせで使用者がソフトロボットを製作できるようにするソフト駆動ブロックユニットを開示する。【解決手段】膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンを含むことができる。前記膨張ブロックは内部に流空圧チャンバーを具備し、内部に流空圧が提供される時に膨張するボディーを含む。前記曲げブロックは外には膨張ブロックと連結され、側面に形成された連結溝を通じて他の曲げブロックと連結され得る。前記連結ピンは、前記膨張ブロックの連結部の底面に形成されたピンホールおよび前記曲げブロックの上端部の上部面に形成されたピンホールに対応する形状であり、前記連結ピンの上部面と下部面には開口が形成されて内部に流空圧流路を形成することができる。【選択図】図１
2020099665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンを含むソフト駆動ブロックユニットであって、
前記膨張ブロックは、
内部に流空圧チャンバーを具備し、内部に流空圧が提供される時に膨張するボディー；および
前記ボディーに一体に形成され、前記ボディーより低い伸び率を有する素材で形成され、上部面は多数の結合スタッドで構成され、底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記底面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成された連結部；を含み、
前記曲げブロックは、
前記連結部と同じ面積を有する上端部と前記上端部より小さい断面積を有する下端部で構成され、
前記上端部の上部面は多数の結合スタッドで構成され、前記上部面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成され
前記下端部の底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記下端部の少なくともいずれか一つの側面には他の曲げブロックと連結のための連結溝が形成され、
前記連結ピンは、
前記膨張ブロックの連結部の底面に形成されたピンホールおよび前記曲げブロックの上端部の上部面に形成されたピンホールに対応する形状であり、前記連結ピンの上部面と下部面には開口が形成されて内部に流空圧流路を形成する、ソフト駆動ブロックユニット。
【請求項２】
ポリマーまたはゴム材質からなる中心部；および
前記中心部の両側面に一体に形成され、前記曲げブロックの下端部の側面に形成された連結溝に対応する形状を有する結合部；を有する柔軟体ブロック；をさらに含む、請求項１に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項３】
前記連結溝と前記結合部の締まり嵌め方式で前記柔軟体ブロックと前記曲げブロックが結合された、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項４】
前記連結溝は、
長さ方向に延びて前記曲げブロックの側面に向かって開放された溝であり、開放された領域の両端に形成されて前記開放された領域の中心に向かって突出した突起が形成され、
前記柔軟体ブロックは、
前記中心部および結合部の中間に形成されて前記突起の形状に対応する溝が形成された、請求項３に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項５】
前記連結溝の内側の表面には前記曲げブロックの内部と連結された流空圧ホール（以下「曲げブロックの流空圧ホール）が形成され、
前記結合部の外部面には前記柔軟体ブロックが前記連結溝を通じて前記曲げブロックと結合した時、前記曲げブロックの流空圧ホールに対応する位置に形成された流空圧ホール（以下「柔軟体ブロックの流空圧ホール」）が形成され、
前記両結合部に形成された柔軟体ブロックの流空圧ホールに連結された流空圧流路を形成する、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項６】
前記中心部は、底面に長さ方向に形成された溝をさらに含む、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項７】
前記曲げブロックは、頭タイプ、中間タイプおよび尻尾タイプに区分される、請求項１に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項８】
前記頭タイプ曲げブロックは、
前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成され、前記連結部の反対側の側面には流空圧ホースの連結のための流空圧ホールが形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項９】
前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成された、請求項８に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１０】
前記中間タイプ曲げブロックは、
前記下端部の両側面に他の曲げブロックと連結のための連結部が形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１１】
前記上端部のいずれか一つの側面には凹部がさらに形成され、反対の側面には突出部がさらに形成された、請求項１０に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１２】
前記尻尾タイプ曲げブロックは、
前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１３】
前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成された、請求項１２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１４】
前記凹部は上部から見た断面の長辺が曲げブロックの中心に近い台形であり、
前記突出部は上部から見た断面の短辺が曲げブロックの中心に近い台形である、請求項９、請求項１１および請求項１３のいずれか一項に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１３のうちいずれか一項に記載された複数のソフト駆動ブロックユニットを含む、ソフトグリッパ。
【請求項１６】
請求項１５に記載されたソフトグリッパを含む、ソフトロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソフト駆動ブロックユニットに関し、より詳細には、基本要素の組み合わせで使用者がソフトグリッパおよびソフトロボットを製作できるようにする、ソフト駆動ブロックユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソフトロボットは、既存のロボットに使用される金属のような硬い材料の代わりに、ポリマー、ゴムのような柔軟でやわらかい材料を利用して製作されたロボットを指す。ソフトロボットは、主に油圧や空圧をロボットの構造に印加して、構造があたかも風船のように膨らむ現象を利用して動きを生成する。ロボットを所望の方向と形状に膨らませて意図した動きを発生させるために、ソフトロボットは主に素材の特性差を利用する。
【０００３】
図１２は従来のソフトロボットの一例であるソフト曲げ駆動機の製作過程を図示する概念図であり、図１３は図１２の方法で製作されたソフト曲げ駆動機の動作を図示する概念図である。
【０００４】
図１２を参照すると、基本的なソフト曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）駆動機５の製造過程が図示されるが、（Ａ）には曲げ駆動機５の上と下の部分１ａ、１ｂをモールド２ａ、２ｂを利用して製作し、（Ｂ）には、上の部分１ａをモールド２ａから引き離す過程、（Ｃ）および（Ｄ）には、下の部分１ｂに接着剤３を塗布して上の部分１ａに下の部分１ｂをそっと載置する過程が図示される。また（Ｅ）には固める過程、（Ｆ）にはモールド２ｂを引き離す過程を図示する。
【０００５】
一般的に、図１２の製作過程によるソフト曲げ駆動機５は、図１３を参照すると、ロボットの胴体Ａ、拘束条件を印加する部分Ｂおよび流空圧が印加されて実質的に膨らむことになるチャンバーＣで構成される。
【０００６】
現在多くのソフトロボットは、図１２の例でのように、用途と形状に合わせてあらかじめ製作された鋳型（ｍｏｌｄ）にシリコーンやウレタンなどの高分子化合物を固め、製作された仮構造体を互いに接合して最終のソフトロボットまたはソフト構造体を製作する。
【０００７】
従来のソフトロボット構造体は、ソフト構造体の一部が破裂したり破けるなどの問題が発生した時、該当部分のみの取り換えが難しいため修理が難しいという短所があった。また、一度製作された後には、形状を変形したり分解して再組み立てすることが難しいため、ロボットの全体の形状を新しく再製作しなければならない問題点があった。
【０００８】
一方、ソフトロボットの開発過程で試作品を製作する時、鋳型の製作および高分子化合物を固める製作過程において、毎度新しい鋳型を製作しなければならない問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２０１５−００３６６９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本明細書は、基本要素の組み合わせで使用者がソフトロボットを製作できるようにする、ソフト駆動ブロックユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
本明細書は前記言及された課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は下記の記載から通常の技術者に明確に理解できるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を解決するための本明細書に係るソフト駆動ブロックユニットは、膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンを含むことができる。前記膨張ブロックは、内部に流空圧チャンバーを具備し、内部に流空圧が提供される時に膨張するボディー；および前記ボディーに一体に形成され、前記ボディーより低い伸び率を有する素材で形成され、上部面は多数の結合スタッドで構成され、底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記底面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成された連結部；を含むことができる。前記曲げブロックは、前記連結部と同じ面積を有する上端部と前記上端部より小さい断面積を有する下端部で構成され、前記上端部の上部面は多数の結合スタッドで構成され、前記上部面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成され、前記下端部の底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記下端部の少なくともいずれか一つの側面には他の曲げブロックと連結のための連結溝が形成され得る。前記連結ピンは、前記膨張ブロックの連結部の底面に形成されたピンホールおよび前記曲げブロックの上端部の上部面に形成されたピンホールに対応する形状であり、前記連結ピンの上部面と下部面には開口が形成されて内部に流空圧流路を形成することができる。
【００１３】
本発明の一実施例によると、ポリマーまたはゴム材質からなる中心部；および前記中心部の両側面に一体に形成され、前記曲げブロックの下端部の側面に形成された連結溝に対応する形状を有する結合部；を有する柔軟体ブロック；をさらに含むことができる。
【００１４】
この場合、前記連結溝と前記結合部の締まり嵌め方式によって前記柔軟体ブロックと前記曲げブロックが結合され得る。
【００１５】
また、前記連結溝は長さ方向に延びて前記曲げブロックの側面に向かって開放された溝であり、開放された領域の両端に形成されて前記開放された領域の中心に向かって突出した突起が形成され、前記柔軟体ブロックは前記中心部および結合部の中間に形成されて前記突起の形状に対応する溝が形成され得る。
【００１６】
本発明の一実施例によると、前記連結溝の内側の表面には前記曲げブロックの内部と連結された流空圧ホール（以下「曲げブロックの流空圧ホール）が形成され、前記結合部の外部面には前記柔軟体ブロックが前記連結溝を通じて前記曲げブロックと結合した時、前記曲げブロックの流空圧ホールに対応する位置に形成された流空圧ホール（以下「柔軟体ブロックの流空圧ホール」）が形成され、前記両結合部に形成された柔軟体ブロックの流空圧ホールに連結された流空圧流路を形成することができる。
【００１７】
本発明の一実施例によると、前記中心部は底面に長さ方向に形成された溝をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施例によると、前記曲げブロックは、頭タイプ、中間タイプおよび尻尾タイプに区分され得る。
【００１９】
前記頭タイプ曲げブロックは、前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成され、前記連結部の反対側の側面には流空圧ホースの連結のための流空圧ホールが形成され得る。そして、前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成され得る。
【００２０】
前記中間タイプ曲げブロックは、前記下端部の両側面に他の曲げブロックと連結のための連結部が形成され得る。そして、前記上端部のいずれか一つの側面には凹部がさらに形成され、反対の側面には突出部がさらに形成され得る。
【００２１】
前記尻尾タイプ曲げブロックは、前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成され得る。そして、前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成され得る。
【００２２】
本発明の一実施例によると、前記凹部は上部から見た断面の長辺が曲げブロックの中心に近い台形であり、前記突出部は上部から見た断面の短辺が曲げブロックの中心に近い台形であり得る。
【００２３】
本発明に係るソフト駆動ブロックユニットは、複数のソフト駆動ブロックユニットを含むソフトグリッパの一構成要素となり得る。
【００２４】
本発明に係るソフトグリッパはソフトロボットの一構成要素となり得る。
【００２５】
本発明のその他の具体的な事項は詳細な説明および図面に含まれている。
【発明の効果】
【００２６】
本明細書の一側面によると、既存のソフトロボット製造方式は、使用者がロボットの形状に合わせたモールド製作、ロボットの特性に合うエラストマーの固め過程、固まったエラストマーを互いに接着させる過程が必要であるため、使用者が新しいソフトロボットの設計に従って毎度前記のような製造過程を経るには相対的に多くの時間と努力が必要であったが、本発明が提示する技術を活用すれば、使用者が前記のような複雑な過程を必要とせず、容易にソフトロボットの構造を製作することができる。
【００２７】
本明細書の他の側面によると、既存の柔軟エラストマー基盤のソフトロボットは、柔軟な素材と硬い素材間の連結が容易でないだけでなく、柔軟素材と高剛性素材の剛性差を克服するためのさらなる構造が必要であったが、本発明によると、商用ＬＥＧＯの手軽で単純な結合メカニズムを活用して柔軟素材基盤の要素と高剛性素材基盤の機械要素の結合が簡便であり、これを通じてソフト−ハードハイブリッド機械システムの製作が容易となるものと予想され、これを通じて既存の機械システムの限界を克服する機械システムの製作に用いられ得るはずである。
【００２８】
本明細書のさらに別の側面によると、既存の静的なレゴブロックに曲げ動作を追加することで、さらに多様な構造の製作が可能であり、これを通じて世界的に広く普及されているレゴブロックを、乳児、青少年、および成人のためのソフトロボット、機械構造の教育プラットホームとして活用可能である。
【００２９】
本発明の効果は以上で言及された効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は下記の記載から通常の技術者に明確に理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る複数のソフト駆動ブロックユニットが結合された状態の例示図。
【図２】本発明に係る膨張ブロックの例示図。
【図３】本発明に係る曲げブロックの例示図。
【図４】本発明に係る曲げブロックの例示図。
【図５】本発明に係る曲げブロックの例示図。
【図６】本発明に係る連結ピンの例示図。
【図７】本発明に係る膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンが結合してソフト駆動ブロックユニットを形成する例示図。
【図８】本発明に係る柔軟体ブロックの例示図。
【図９】前記柔軟体ブロックと前記曲げブロックの結合例示図。
【図１０】本発明に係るソフト駆動ブロックユニットで作ったソフトロボットの例示図。
【図１１】本発明に係るソフト駆動ブロックユニットで作ったソフトロボットの例示図。
【図１２】従来のソフトロボットの一例であるソフト曲げ駆動機の製作過程を図示する概念図。
【図１３】図１２の方法で製作されたソフト曲げ駆動機の動作を図示する概念図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書に開示された発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると明確となるはずである。しかし、本明細書は以下で開示される実施例に制限されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され得、ただし、本実施例は本明細書の開示を完全なものとし、本明細書が属する技術分野の通常の技術者（以下「当業者」）に本明細書の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本明細書の権利範囲は請求項の範疇によって定義されるのみである。
【００３２】
本明細書で使用された用語は実施例の説明のためのものであって、本明細書の権利範囲を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。明細書全体に亘って同じ図面符号は同じ構成要素を指し示し、「および／または」は言及された構成要素のそれぞれおよび一つ以上のすべての組み合わせを含む。「第１」、「第２」等の用語が多様な構成要素を叙述するために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されないことは言うまでもない。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は本発明の技術的思想内で第２構成要素でもあり得ることは言うまでもない。
【００３３】
他の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的な用語を含む）は、本明細書が属する技術分野の通常の技術者に共通して理解され得る意味で使用され得るはずである。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。
【００３４】
空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」等は、図面に図示されているように、一つの構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に図示されている方向に加え、使用時または動作時の構成要素の互いに異なる方向を含む用語として理解されるべきである。例えば、図面に図示されている構成要素をひっくり返す場合、他の構成要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された構成要素は、他の構成要素の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれ得る。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の方向をすべて含むことができる。構成要素は他の方向にも配向され得、これに伴い、空間的に相対的な用語は配向によって解釈され得る。
【００３５】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る複数のソフト駆動ブロックユニットが結合された状態の例示図である。
【００３７】
図１の（ａ）を参照すると、本発明に係るソフト駆動ブロックユニット１００は、互いに連結されて一つのソフトロボットを構成することができる。本明細書でソフトロボットとは、流空圧すなわち、流体または空気の注入によって動作するようになる装置を意味する。特に、図１の（ｂ）を参照すると、本明細書に係るソフトロボットは、内部の流空圧が上昇する時に曲げ動作を実施することができる。本明細書に係るソフトロボットは複数個のソフト駆動ブロックユニット１００で構成されるため、各ソフト駆動ブロックユニット１００について以下で説明する。
【００３８】
本発明に係るソフト駆動ブロックユニット１００は、膨張ブロック１１０、曲げブロック１２０および連結ピン１３０を含むことができる。
【００３９】
図２は、本発明に係る膨張ブロックの例示図である。
【００４０】
図２の（ａ）は膨張ブロック１１０の上部面が見える斜視図であり、図２の（ｂ）は膨張ブロック１１０の底面が見える斜視図であり、図２の（ｃ）は膨張ブロック１１０の平面図であり、図２の（ｄ）は膨張ブロック１１０の側面図であり、図２の（ｅ）は膨張ブロック１１０の底面図であり、図２の（ｆ）は膨張ブロック１１０の縦断面図であり、図２の（ｇ）は膨張ブロック１１０の縦断面斜視図である。
【００４１】
図２を参照すると、前記膨張ブロック１１０はボディー１１１および連結部１１２を含むことができる。
【００４２】
前記ボディー１１１は、内部に流空圧チャンバー１１１−１を具備し、内部に流空圧が提供される時に膨張され得る。前記ボディー１１１の材質はポリマーまたはゴムのように柔軟でやわらかい材料を利用して作られ得る。
【００４３】
本明細書の一実施例によると、前記ボディー１１１は六面体の形状からなり、前記ボディー１１１は、膨張して前記隣接した他のソフト駆動ブロックユニットのボディーを互いに押し出して曲げ駆動を発生させる役割をすることができる。
【００４４】
前記連結部１１２は前記ボディー１１１に一体に形成され、前記ボディー１１１より低い伸び率を有する素材で形成され得る。したがって、前記ボディー１１１の内部に流空圧が提供されて前記ボディー１１１が膨張する時、前記連結部１１２は膨張しないことができる。
【００４５】
また、前記連結部１１２の上部面は多数の結合スタッド１１３で構成され、底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙１１４で構成され得る。前記結合スタッド１１３および空隙１１４は、本発明に係る前記曲げブロック１２０との結合を容易にするだけでなく、従来のブロック形態の他の製品との結合を容易にするための構成である。一例として、従来のブロック形態の製品として、ＬＥＧＯ社で製作したブロックを挙げることができる。
このために、前記連結部１１２の大きさ、前記結合スタッド１１３の形および大きさ、前記空隙１１４の形および大きさなどは、前記ＬＥＧＯ社で製作したブロックと結合が可能に設計され得る。このための前記結合スタッド１１３および空隙１１４の大きさおよび形は、大韓民国公開特許公報第１０−２００２−００２９３８８号に開示された内容を援用する。一方、本発明に係る結合スタッド１１３および空隙１１４の大きさおよび形が前記ＬＥＧＯ社で製作したブロックの大きさおよび形に制限されるものではない。
【００４６】
前記連結部１１２の底面の中央には、前記連結ピン１３０が結合されるピンホール１１５が形成され得る。前記ピンホール１１５に連結ピン１３０が結合される様子は、以下で説明する。
【００４７】
図３〜図５は、本発明に係る曲げブロックの例示図である。
【００４８】
本発明によると、前記曲げブロック１２０は、頭タイプ、中間タイプおよび尻尾タイプに区分され得る。図３は頭タイプ曲げブロック、図４は中間タイプ曲げブロック、図５は尻尾タイプ曲げブロックである。図３〜図５のそれぞれにおいて、（ａ）は曲げブロック１２０の上部面が見える斜視図であり、（ｂ）は曲げブロック１２０の底面が見える斜視図であり、（ｃ）は曲げブロック１２０の平面図であり、（ｄ）は曲げブロック１２０の左側面図であり、（ｅ）は曲げブロック１２０の正面図であり、（ｆ）は曲げブロック１２０の右側面図であり、（ｇ）は曲げブロック１２０の底面図である。
【００４９】
前記曲げブロック１２０は、前記膨張ブロック１１０の連結部１１２と同じ面積を有する上端部１２１と前記上端部１２１より小さい断面積を有する下端部１２２で構成され得る。
【００５０】
前記上端部１２１の上部面は多数の結合スタッド１２３で構成され、前記上部面の中央には前記連結ピン１３０が結合されるピンホール１２５が形成され得る。
【００５１】
前記ピンホール１２５に連結ピン１３０が結合される様子は以下で説明する。
【００５２】
前記下端部１２２の底面は、他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙１２４で構成され得る。
【００５３】
前記下端部１２２の少なくともいずれか一つの側面には、他の曲げブロックと連結のための連結溝１２６が形成され得る。
【００５４】
図６は、本発明に係る連結ピンの例示図である。
【００５５】
図６の（ａ）は本発明に係る連結ピン１３０の斜視図であり、図６の（ｂ）は本発明に係る連結ピン１３０の平面図であり、図６の（ｃ）は本発明に係る連結ピン１３０の正面図であり、図６の（ｄ）は本発明に係る連結ピン１３０の側面図である。
【００５６】
前記連結ピン１３０は、前記膨張ブロック１１０の連結部１１２の底面に形成されたピンホール１１５および前記曲げブロック１２０の上端部１２１の上部面に形成されたピンホール１２５に対応する形状であり得る。
【００５７】
図７は、本発明に係る膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンが結合してソフト駆動ブロックユニットを形成する例示図である。
【００５８】
図７の（ａ）を参照すると、本発明に係る３個のソフト駆動ブロックユニットが結合された姿を確認することができる。理解の便宜のために、最左側から前記膨張ブロック１１０と曲げブロック１２０が前記連結ピン１３０を通じて結合する前、結合直前、結合後に分けて図示されている。図７の（ｂ）は図７の（ａ）に図示された「Ａ」に沿って切断した断面図である。図７の（ｂ）で確認できるように、本発明に係る膨張ブロック１１０と前記曲げブロック１２０は前記連結ピン１３０を通じて結合され得る。図６および図７に図示された連結ピン１３０は、ＬＥＧＯ社で製作した「１  １／２  Ｍ  ＣＯＮＮＥＣＴＩＮＧ  ＢＵＳＨ」（Ｄｅｓｉｇｎ  ＩＤ：３２００２  ｂｙ  ＬＥＧＯ  Ｇｒｏｕｐ）である。しかし、図６および図７に図示された例示は発明の理解を助けるための例示図であり、本発明の権利範囲を制限するものではない。
【００５９】
そして、前記連結ピン１３０の上部面と下部面には、開口が形成されて内部に流空圧流路を形成することができる。図７の（ｃ）を参照すると、外部から前記曲げブロック１２０を通じて流入した空気が前記連結ピン１３０を通じて前記膨張ブロック１１０の流空圧チャンバー１１１−１に移動する姿が示されている。前記連結ピン１３０は前記膨張ブロック１１０と前記曲げブロック１２０を連結する役割だけでなく、空気または流体の移動通路の役割もすることができる。
【００６０】
本発明に係るソフト駆動ブロックユニット１００は柔軟体ブロック１４０をさらに含むことができる。
【００６１】
図８は、本発明に係る柔軟体ブロックの例示図である。
【００６２】
図８の（ａ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の上部面が見える斜視図であり、図８の（ｂ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の底面が見える斜視図であり、図８の（ｃ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の平面図であり、図８の（ｄ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の正面図であり、図８の（ｅ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の側面図であり、図８の（ｆ）は本発明に係る柔軟体ブロック１４０の底面図である。
【００６３】
本発明に係る柔軟体ブロック１４０は中心部１４１および結合部１４２を有し得る。
【００６４】
前記中心部１４１はポリマーまたはゴム材質で形成され得る。前記中心部１４１の断面は、短辺が上部に位置し、長辺が下に位置した台形の形状を有し得る。前記中心部１４１の断面が有する台形の斜辺は、前記曲げブロック１２０の上端部１２１と下端部１２２の断面積差に対応する長さを有する。すなわち、前記曲げブロック１２０の下端部１２２は上端部１２１より小さい断面積を有するため、これによって前記曲げブロック１２０の上端部１２１の直下から前記曲げブロック１２０の下端部１２２の最も下の部分まで、次第に断面積が小さくなり得る。これによって前記曲げブロック１２０の側面は傾いた形状を有し、前記中心部１４１の断面が有する台形の斜辺と対応する傾きを有することができる。
【００６５】
前記結合部１４２は前記中心部１４１の両側面に一体に形成され得る。
【００６６】
したがって、前記結合部１４２もポリマーまたはゴム材質で形成され得る。前記結合部１４２は前記曲げブロック１２０の下端部の側面に形成された連結溝１２６に対応する形状を有することができる。図８に図示された例示では、図３〜図５に図示された曲げブロック１２０の連結溝１２６が円形であるため、前記結合部１４２も円形に図示された。しかし、前記結合部１４２の形状は必ずしも円形に制限されず、三角形、四角形、正四角形、五角形、六角形などの多様な幾何学的断面を有することができる。
【００６７】
本発明に係る前記柔軟体ブロック１４０と前記曲げブロック１２０は、前記連結溝１２６と前記結合部１４２の締まり嵌め方式によって結合され得る。このために、前記曲げブロック１２０の連結溝１２６の大きさは前記柔軟体ブロック１４０の結合部１４２より若干小さくてもよい。前記柔軟体ブロック１４０はポリマーまたはゴム材質で形成され得るため、締まり嵌め方式で結合および解体が容易であり得る。
【００６８】
図９は、前記柔軟体ブロックと前記曲げブロックの結合例示図である。
【００６９】
図９の（ａ）を参照すると、３個の曲げブロック１２０と２個の柔軟体ブロック１４０を確認することができる。前記３個の曲げブロック１２０は、頭タイプ、中間タイプ、尻尾タイプである。図９の（ｂ）を参照すると、前記柔軟体ブロック１４０が２個の曲げブロック１２０の間に結合されて２個の曲げブロック１２０を結合させたことを確認することができる。より具体的には、最初の柔軟体ブロックは前記頭タイプ曲げブロックと中間タイプ曲げブロックの間、２番目の柔軟体ブロックは前記中間タイプ曲げブロックと尻尾タイプ曲げブロックの間に位置している。図面では３個の曲げブロックだけで連結する例示を図示したのであり、中間タイプブロックを追加して所望の長さに延長することができる。この場合、前記柔軟体ブロックは前記曲げブロックの総個数より１個少ない個数が必要である。一方、図９に図示された曲げブロック１２０は、自体構造および柔軟体ブロック１４０の結合構造に対する理解の容易性のために、上端部にスタッドがない例示図である。
【００７０】
さらに、前記連結溝１２６と前記結合部１４２は、突起と溝を通じてより堅固に結合し、横方向に離脱を防止することができる。
【００７１】
図３〜図５を再び参照すると、前記連結溝１２６は長さ方向に延びて前記曲げブロック１２０の側面に向かって開放された溝であり、開放された領域の両端に形成されて前記開放された領域の中心に向かって突出した突起１２６−１が形成され得る。
【００７２】
図８を再び参照すると、前記柔軟体ブロック１４０は前記中心部１４１および結合部１４２の中間に形成され、前記突起１２６−１の形状に対応する溝１４４が形成され得る。
【００７３】
一方、前記柔軟体ブロック１４０は曲げブロックと曲げブロックの間に空気および流体の移動通路の役割をすることができる。
【００７４】
このために、前記曲げブロック１２０の前記連結溝１２６の内側の表面には、前記曲げブロック１２０の内部と連結された流空圧ホール（以下「曲げブロックの流空圧ホール）が形成され得る。そして、前記柔軟体ブロック１４０の前記結合部１４２の外部面には、前記柔軟体ブロック１４０が前記連結溝１２６を通じて前記曲げブロック１２０と結合した時、前記曲げブロック１２０の流空圧ホール１２７に対応する位置に形成された流空圧ホール（１４３、以下「柔軟体ブロックの流空圧ホール」）が形成され得る。そして、前記両結合部１４２に形成された柔軟体ブロック１４０の流空圧ホール１４３に連結された流空圧流路を形成することができる。前記柔軟体ブロック１４０の内部に形成された流空圧流路を通じて流体または空気が移動する例示は、図７の（ｃ）を参照すると容易に理解できる。
【００７５】
本発明に係るソフト駆動ブロックユニット１００を利用してソフトロボットを作った時、ソフトロボットの曲げ程度は前記柔軟体ブロック１４０が曲がる程度と関連性が高い。したがって、柔軟体ブロック１４０の自らの硬度を多様にしてソフトロボットの曲げ程度を多様にすることができる。また、図８の（ｇ）に図示された例示のように、本発明に係る前記中心部１４１は底面に長さ方向に形成された溝１４５をさらに含むことができる。前記柔軟体ブロック１４０の硬度が同じ材質で作られた時、前記溝１４５の広さによって前記柔軟体ブロック１４０の曲げ程度が変わり得る。したがって、使用者の曲げ程度に対する意図に沿って、前記溝１４５が形成された柔軟体ブロック１４０を利用して多様なソフトロボットを設計することができる。
【００７６】
一方、前述したように、本発明に係る曲げブロック１２０は、頭タイプ、中間タイプおよび尻尾タイプに区分され得る。
【００７７】
図３を再び参照すると、前記頭タイプ曲げブロック１２０−１は前記下端部１２２のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部１１２が形成され得る。そして、前記頭タイプ曲げブロック１２０−１は前記連結部１１２の反対側の側面には流空圧ホースの連結のための流空圧ホール１２７−１が形成され得る。図３には右側面に連結部１１２が形成されており、左側面に流空圧ホール１２７−１が形成された例示が図示されている。一方、前記頭タイプ曲げブロック１２０−１に形成された流空圧ホール１２７−１は、図７の（ｃ）で最左側に図示された曲げブロック１２０の内部に空気が入ってくるための孔が形成されたことを参照すると、より理解が容易である。
【００７８】
さらに、前記頭タイプ曲げブロック１２０−１は前記上端部１２１のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成され得る。図３には右側面に凹部１２８が形成された例示が図示されている。
【００７９】
図４を再び参照すると、前記中間タイプ曲げブロック１２０−２は前記下端部１２２の両側面に他の曲げブロックと連結のための連結部１１２が形成され得る。
【００８０】
また、前記中間タイプ曲げブロック１２０−２は上端部１２１のいずれか一つの側面には凹部１２８がさらに形成され、反対の側面には突出部１２９がさらに形成され得る。図４には左側面に凹部１２８が右側面には突出部１２９が形成された例示が図示されている。
【００８１】
図５を再び参照すると、前記尻尾タイプ曲げブロック１２０−３は前記下端部１２２のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部１１２が形成され得る。図５には右側面に連結部１１２が形成された例示が図示されている。
【００８２】
さらに、前記尻尾タイプ曲げブロック１２０−３は前記上端部１２１のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成され得る。図５には右側面には突出部１２９が形成された例示が図示されている。
【００８３】
一方、図３〜図５に図示された通り、前記凹部１２８は上部から見た断面の長辺が曲げブロックの中心に近い台形であり、前記突出部１２９は上部から見た断面の短辺が曲げブロックの中心に近い台形であり得る。図１１を参照すると、前記凹部１２８と前記突出部１２９が互いに噛み合う状態を確認することができる。前記凹部１２８と前記突出部１２９の噛み合いによって、前記曲げブロック１２０は横方向の外力によって容易に解体されないことができる。また、前記膨張ブロック１１０の内部の流空圧チャンバー１１１−１に流体または空気の注入により前記ボディー１１１が膨張する時（図１の（ｂ）参照）、前記凹部１２８および突出部１２９により一定の大きさにのみ膨張が可能となり、過度な膨張を防止することができる。
【００８４】
図１０および図１１は、本発明に係るソフト駆動ブロックユニットで作ったソフトロボットの例示図である。
【００８５】
図１０を参照すると、４個のソフト駆動ブロックユニット１００で形成したソフトロボットを確認することができる。前記ソフトロボットは、空気圧によって曲げと伸び動作をする馬の玩具の胴体として活用された例示である。
【００８６】
図１１を参照すると、８個のソフト駆動ブロックユニット１００で形成したソフトロボットを確認することができる。前記ソフトロボットは４個のソフト駆動ブロックユニット１００で一方のはさみを形成し、外部から印加された流空圧により把持動作と離し動作をするはさみ部分として活用された例示である。
【００８７】
本発明に係るソフト駆動ブロックユニットは、乳児、青少年および成人を対象として、組立玩具、科学教育用資材および趣味用機械システム開発に使用され得る。本発明に係るソフト駆動ブロックユニットを基板とするソフトロボットは、既存のＬＥＧＯ社のレゴブロックと互換性を有して組立可能であるが、既存のＬＥＧＯ社で提示するレゴブロックとは差別化される新しい動きを発生させることができる。
【００８８】
また、既存の鋳造工程基盤のソフトロボット製造工程から脱して、既存の剛体基盤機械システムのように、いくつかの基本要素の組み合わせでソフトロボットを製作できるようにして、使用者がソフトロボットシステムを容易に製作できるようにする。また、前記柔軟体ブロックの剛性を多様に取り換えて、同じ駆動圧力でも互いに異なる動きが発生できるように組立および再組み立てが可能である。
【００８９】
以上、添付された図面を参照して本明細書の実施例を説明したが、本明細書が属する技術分野の通常の技術者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施できるということが理解できるはずである。したがって、以上で記述した実施例はすべての面において例示的なものであり、制限的ではないものと理解されるべきである。
【符号の説明】
【００９０】
１００：ソフト駆動ブロックユニット
１１０：膨張ブロック
１１１：ボディー
１１１−１：流空圧チャンバー
１１２：連結部
１１３：結合スタッド
１１４：空隙
１１５：ピンホール
１２０：曲げブロック
１２０−１：頭タイプ曲げブロック
１２０−２：中間タイプ曲げブロック
１２０−３：尻尾タイプ曲げブロック
１２１：上端部
１２２：下端部
１２３：結合スタッド
１２４：空隙
１２５：ピンホール
１２６：連結溝
１２６−１：突起
１２７：曲げブロックの流空圧ホール
１２７−１：流空圧ホースの連結のための流空圧ホール
１２８：凹部
１２９：突出部
１３０：連結ピン
１４０：柔軟体ブロック
１４１：中心部
１４２：結合部
１４３：柔軟体ブロックの流空圧ホール
１４４：溝
【図１】
2020099665.tif 000003
【図２】
2020099665.tif 000004
【図３】
2020099665.tif 000005
【図４】
2020099665.tif 000006
【図５】
2020099665.tif 000007
【図６】
2020099665.tif 000008
【図７】
2020099665.tif 000009
【図８】
2020099665.tif 000010
【図９】
2020099665.tif 000011
【図１０】
2020099665.tif 000012
【図１１】
2020099665.tif 000013
【図１２】
2020099665.tif 000014
【図１３】
2020099665.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張ブロック、曲げブロックおよび連結ピンを含むソフト駆動ブロックユニットであって、
前記膨張ブロックは、
内部に流空圧チャンバーを具備し、内部に流空圧が提供される時に膨張するボディー；および
前記ボディーに一体に形成され、前記ボディーより低い伸び率を有する素材で形成され、上部面は多数の結合スタッドで構成され、底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記底面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成された連結部；を含み、
前記曲げブロックは、
前記連結部と同じ面積を有する上端部と前記上端部より小さい断面積を有する下端部で構成され、
前記上端部の上部面は多数の結合スタッドで構成され、前記上部面の中央には前記連結ピンが結合されるピンホールが形成され
前記下端部の底面は他の組立要素に摩擦結合して他の組立要素の結合スタッドを収容するために相応する空隙で構成され、前記下端部の少なくともいずれか一つの側面には他の曲げブロックと連結のための連結溝が形成され、
前記連結ピンは、
前記膨張ブロックの連結部の底面に形成されたピンホールおよび前記曲げブロックの上端部の上部面に形成されたピンホールに対応する形状であり、前記連結ピンの上部面と下部面には開口が形成されて内部に流空圧流路を形成する、ソフト駆動ブロックユニット。
【請求項２】
ポリマーまたはゴム材質からなる中心部；および
前記中心部の両側面に一体に形成され、前記曲げブロックの下端部の側面に形成された連結溝に対応する形状を有する結合部；を有する柔軟体ブロック；をさらに含む、請求項１に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項３】
前記連結溝と前記結合部の締まり嵌め方式で前記柔軟体ブロックと前記曲げブロックが結合された、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項４】
前記連結溝は、
長さ方向に延びて前記曲げブロックの側面に向かって開放された溝であり、開放された領域の両端に形成されて前記開放された領域の中心に向かって突出した突起が形成され、
前記柔軟体ブロックは、
前記中心部および結合部の中間に形成されて前記突起の形状に対応する溝が形成された、請求項３に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項５】
前記連結溝の内側の表面には前記曲げブロックの内部と連結された流空圧ホール（以下「曲げブロックの流空圧ホール」）が形成され、
前記結合部の外部面には前記柔軟体ブロックが前記連結溝を通じて前記曲げブロックと結合した時、前記曲げブロックの流空圧ホールに対応する位置に形成された流空圧ホール（以下「柔軟体ブロックの流空圧ホール」）が形成され、
前記両結合部に形成された柔軟体ブロックの流空圧ホールに連結された流空圧流路を形成する、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項６】
前記中心部は、底面に長さ方向に形成された溝をさらに含む、請求項２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項７】
前記曲げブロックは、頭タイプ、中間タイプおよび尻尾タイプに区分される、請求項１に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項８】
前記頭タイプ曲げブロックは、
前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成され、前記連結部の反対側の側面には流空圧ホースの連結のための流空圧ホールが形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項９】
前記頭タイプ曲げブロックは、前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成された、請求項８に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１０】
前記中間タイプ曲げブロックは、
前記下端部の両側面に他の曲げブロックと連結のための連結部が形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１１】
前記中間タイプ曲げブロックは、前記上端部のいずれか一つの側面には凹部がさらに形成され、反対の側面には突出部がさらに形成された、請求項１０に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１２】
前記尻尾タイプ曲げブロックは、
前記下端部のいずれか一つの側面にのみ他の曲げブロックと連結のための連結部が形成された、請求項７に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１３】
前記尻尾タイプ曲げブロックは、前記上端部のいずれか一つの側面にのみ凹部または突出部がさらに形成された、請求項１２に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１４】
前記凹部は上部から見た断面の長辺が曲げブロックの中心に近い台形であり、
前記突出部は上部から見た断面の短辺が曲げブロックの中心に近い台形である、請求項９、請求項１１および請求項１３のいずれか一項に記載のソフト駆動ブロックユニット。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１３のうちいずれか一項に記載された複数のソフト駆動ブロックユニットを含む、ソフトグリッパ。
【請求項１６】
請求項１５に記載されたソフトグリッパを含む、ソフトロボット。