WO2016111423A1 - 이동 장치 - Google Patents

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WO2016111423A1
WO2016111423A1 PCT/KR2015/004500 KR2015004500W WO2016111423A1 WO 2016111423 A1 WO2016111423 A1 WO 2016111423A1 KR 2015004500 W KR2015004500 W KR 2015004500W WO 2016111423 A1 WO2016111423 A1 WO 2016111423A1
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WO
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wheel
actuator
frame
moving
recognition sensor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2015/004500
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English (en)
French (fr)
Inventor
김승진
김배진
송일영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanwha Vision Co Ltd
Original Assignee
Hanwha Techwin Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hanwha Techwin Co Ltd filed Critical Hanwha Techwin Co Ltd
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/02—Accessories or details specially adapted for hand carts providing for travelling up or down a flight of stairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B2301/00—Wheel arrangements; Steering; Stability; Wheel suspension
    • B62B2301/25—Wheel arrangements; Steering; Stability; Wheel suspension characterised by the ground engaging elements, e.g. wheel type
    • B62B2301/256—Wheel arrangements; Steering; Stability; Wheel suspension characterised by the ground engaging elements, e.g. wheel type by using endless belts

Definitions

  • the present invention relates to a mobile device, and more particularly to a mobile device that can overcome the obstacle when encountering the obstacle.
  • Mobile devices are generally equipped with wheels, which are widely used for everything from simple carts to complex vehicles.
  • a mobile device is also applied to various robots such as an autonomous driving robot.
  • the mobile device helps the robot to be active in various places by widening the active area of the robot.
  • Mobile devices with wheels are generally designed to move on level ground and are therefore optimized for level operation.
  • a crawler is used rather than a wheel.
  • the crawler is advantageous for overcoming a rough terrain, but it takes a lot of energy to operate and may cause problems such as noise.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2013-0130405 discloses a climbing robot including a plurality of caterpillars.
  • a mobile device that can overcome the obstacle.
  • the frame and a drive motor installed in the frame; and a drive wheel for rotating the power received from the drive motor; and an endless track installed on the drive wheel; and the infinite A driven wheel installed inside the track; an actuator for moving the driven wheel relative to the frame; a front recognition sensor for recognizing an object in front of the frame; and a detection result of the front recognition sensor.
  • a mobile device comprising a control unit for controlling the actuator.
  • the mobile device has a simple structure, thereby reducing manufacturing costs, and may implement obstacle overcoming performance and stable driving performance.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the bottom of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial perspective view showing separated parts of important parts of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are diagrams schematically showing the operation of an important part of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • 4A to 4D are schematic views sequentially illustrating how the mobile device overcomes obstacles according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are schematic views showing the operation of the front part of the mobile device according to the modification of the embodiment of the present invention.
  • the frame and a drive motor installed in the frame; and a drive wheel for rotating the power received from the drive motor; and an endless track installed on the drive wheel; and the infinite A driven wheel installed inside the track; an actuator for moving the driven wheel relative to the frame; a front recognition sensor for recognizing an object in front of the frame; and a detection result of the front recognition sensor.
  • a mobile device comprising a control unit for controlling the actuator.
  • the frame may be provided with a plurality of movement wheels, and the movement wheels may include a front movement wheel installed at the front of the frame and a rear movement wheel installed at the rear of the frame.
  • the controller operates the actuator to the extent that the front wheel is lifted by the caterpillar. You can.
  • the movement wheel may further include an intermediate movement wheel installed between the front movement wheel and the rear movement wheel.
  • the frame is provided with a moving wheel driving motor
  • the intermediate moving wheel may be rotated by receiving power from the moving wheel driving motor.
  • the drive motor may be installed in the installation member, the installation member may be installed in the frame.
  • the front recognition sensor may be installed in the installation member.
  • the actuator may be installed in the installation member.
  • the installation member, the front recognition sensor and the actuator is installed, the installation member, the drive motor, the drive wheel, the crawler, the driven wheel, the actuator and the front recognition sensor to form a module.
  • the installation member, the drive motor, the drive wheel, the crawler, the driven wheel, the actuator and the front recognition sensor to form a module. Can be.
  • the rotating shaft of the driven wheel may be connected to the actuator by a connecting member.
  • the actuator may include a rotary motor, and the connection member may receive a power from the rotary motor to perform a rotary motion.
  • the actuator may be a fluid cylinder.
  • the front recognition sensor may be a distance sensor.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a bottom of a mobile device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a partial perspective view showing a separate portion of the moving device according to an embodiment of the present invention.
  • the moving device 100 includes a frame 110, a driving motor 120, a driving wheel 130, a crawler 140, a driven wheel 150, and an actuator 160. ), The front recognition sensor 170, the controller 180, and the installation member 190.
  • Frame 110 forms a basic skeleton of the mobile device 100, the frame 110 is a number of other components are installed.
  • the frame 110 is provided with a plurality of moving wheels 111.
  • the moving wheel 111 is a pair of front moving wheels 111a provided at the front of the frame 110 and the rear of the frame 110. It includes a pair of rear movement wheels 111b to be installed, and a pair of intermediate movement wheels 111c to be installed between the front movement wheels 111a and the rear movement wheels 111b.
  • a pair of moving wheel driving motors 112 are installed in the frame 110, and the moving wheel driving motors 112 are driven under the control of the controller 180 and transmit power to the intermediate moving wheels 111c. .
  • the shaft of the moving wheel driving motor 112 is configured to be directly connected to the axis of the intermediate moving wheel 111c, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, various power transmission devices such as a gear device, an endless speed reducer, a belt transmission device, and the like may be installed between the axis of the moving wheel driving motor 112 and the axis of the intermediate moving wheel 111c.
  • the moving wheel drive motor 112 may also be a geared motor with a built-in gear device.
  • the movement wheel drive motor 112 is configured to transmit power to the intermediate movement wheel 111c to perform the function of driving the intermediate movement wheel 111c, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the movement wheel driving motor 112 may be configured to transmit power to at least one of the front movement wheel 111a and the rear movement wheel 111b, and the front movement wheel 111a and the rear movement wheel. It may be configured to transmit power to the entirety of the 111b and the intermediate movement wheel 111c.
  • the frame 110 may be provided with a module having various functions according to the type of the device to which the mobile device 100 is applied.
  • a cleaning module may be mounted on the frame 110 to perform cleaning.
  • the boundary camera may be mounted on the frame 110. Modules, armed modules, etc. can be equipped to perform alerting activities.
  • the drive motor 120 is installed in the frame 110, and is installed in the frame 110 using the installation member 190. That is, the drive motor 120 is installed on the installation member 190, and the installation member 190 is installed and fixed to the frame 110.
  • the drive motor 120 is installed on the frame 110 by the installation member 190, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the drive motor 120 may be installed directly on the frame 110 without the installation member 190.
  • the drive motor 120 performs a function of driving the drive wheel 130. To this end, the shaft of the driving wheel 130 is directly connected to the shaft 120a of the driving motor 120.
  • the shaft of the driving wheel 130 is directly connected to the shaft 120a of the driving motor 120, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, a power transmission device, for example, a gear transmission, a continuously variable transmission, a belt transmission, and the like may be installed between the shaft of the driving wheel 130 and the shaft of the driving motor 120. In this case, the power generated by the driving motor 120 is transmitted to the driving wheel 130 via the power transmission device.
  • a power transmission device for example, a gear transmission, a continuously variable transmission, a belt transmission, and the like may be installed between the shaft of the driving wheel 130 and the shaft of the driving motor 120.
  • the power generated by the driving motor 120 is transmitted to the driving wheel 130 via the power transmission device.
  • the drive wheel 130 is rotated by receiving power from the drive motor 120, the crawler 140 is provided on the outer surface of the drive wheel 130. Therefore, when the driving wheel 130 rotates, the crawler 140 moves by the frictional force between the outer surface of the drive wheel 130 and the inner surface of the crawler 140.
  • the outer surface of the driving wheel 130 has a flat and smooth shape, but the present invention is not limited thereto.
  • teeth may be formed on the outer surface of the driving wheel 130 at predetermined intervals so that the driving wheel 130 may have the shape of a sprocket wheel.
  • the caterpillar 140 may also have a groove or a hole fitted into the teeth along the length direction.
  • a groove may be formed on an outer surface of the driving wheel 130 to have a shape of a V-belt pulley.
  • a protrusion is formed on the inner surface of the crawler 140 in the longitudinal direction of the crawler 140. It can fit in the groove to increase the friction force.
  • the driving wheel 130 may have a shape of a pulley of the timing belt
  • the crawler 140 may have a shape of a timing belt.
  • the crawler 140 is installed on the outer surface of the driving wheel 130 and is formed of a flexible material to have a single ring shape.
  • the caterpillar 140 according to the present embodiment is formed of a flexible material to have the shape of an integrated ring, but the present invention is not limited thereto. That is, the caterpillar 140 may be configured to be flexible to the overall steel sheet to be rotatable next to each other, the strength of a large number of pieces.
  • the outer surface of the crawler 140 according to the present embodiment has a flat and smooth shape, but the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of protrusions, grooves, etc. may be formed on the outer surface of the crawler 140 to increase frictional forces with the ground, obstacles, and the like.
  • the driven wheel 150 is installed inside the crawler 140 to support the crawler 140 together with the driving wheel 130.
  • the driving wheel 130 also rotates due to frictional force.
  • the outer surface of the driven wheel 150 has a flat and smooth shape, but the present invention is not limited thereto.
  • teeth are formed on the outer surface of the driven wheel 150 at predetermined intervals so that the driven wheel 150 may have the shape of a sprocket wheel.
  • the caterpillar 140 may also have a groove or a hole fitted into the teeth along the length direction.
  • a groove may be formed on an outer surface of the driven wheel 150 to have a shape of a V-belt pulley.
  • a protrusion is formed on the inner surface of the crawler 140 in the longitudinal direction of the crawler 140. It can fit in the groove to increase the friction force.
  • the driven wheel 150 may have a shape of a pulley of the timing belt
  • the crawler 140 may have a shape of a timing belt.
  • the driven wheel 150 is installed to rotate about the rotation shaft 151, and the rotation shaft 151 is connected to one end 165a of the connection member 165.
  • the driving wheel 130 receives power from the driving motor 120 and performs the function of moving the crawler 140, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the drive motor 120 connected to the drive wheel 130 may be removed and the drive motor may be installed on the driven wheel 150. In this case, power may be transmitted to the driven wheel 150 to provide infinite tracks. 140) can be moved. In addition, by transmitting power to the driving wheel 130 and the driven wheel 150 may move the crawler 140.
  • the actuator 160 moves the driven wheel 150 relative to the frame 110.
  • the actuator 160 is connected to the driven wheel 150 by the connecting member 165.
  • the actuator 160 includes a rotating motor, the other end 165b of the connecting member 165 is connected to the shaft 160a of the rotating motor, and as described above, one end 165a of the connecting member 165 is driven. It is connected to the rotation shaft 151 of the wheel 150. Therefore, when the actuator 160 is operated, the connection member 165 receives the power from the rotating motor of the actuator 160 to perform a rotary motion.
  • the actuator 160 includes a rotary motor, but the present invention is not limited thereto. That is, the actuator 160 only needs to perform a function of moving the driven wheel 150 relative to the frame 110, and the specific structure, form, and the like thereof are not particularly limited.
  • the actuator 160 may include a linear actuator, a fluid cylinder, or the like.
  • the shaft of the rotary motor of the actuator 160 is directly connected to the other end 165b of the connecting member 165, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, a power transmission device, for example, a gear transmission, a continuously variable transmission, a belt transmission, and the like may be installed between the shaft of the rotary motor of the actuator 160 and the other end 165b of the connecting member 165. have. In this case, the power generated from the rotating motor of the actuator 160 is transmitted to the connection member 165 via the power transmission device.
  • a power transmission device for example, a gear transmission, a continuously variable transmission, a belt transmission, and the like
  • the actuator 160 is installed in the frame 110, and is installed in the frame 110 using the installation member 190. That is, the actuator 160 is installed on the installation member 190, the installation member 190 is installed on the frame 110 to be fixed.
  • the actuator 160 is installed on the frame 110 by the installation member 190, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the actuator 160 may be installed directly on the frame 110 without the installation member 190.
  • the front recognition sensor 170 performs a function of recognizing an object existing in front of the frame 110.
  • the front recognition sensor 170 may be configured as a distance sensor, and a general distance sensor such as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, or a laser sensor may be used as the distance sensor.
  • the front recognition sensor 170 is made of a distance sensor, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the front recognition sensor may be a device capable of recognizing an object existing in front of the frame 110, and the specific method or structure thereof is not particularly limited. For example, various recognition sensors such as a camera, a radar device, a lidar device, and other vision recognition sensors may be applied as the front recognition sensor.
  • the front recognition sensor 170 is installed in the frame 110 in a pair, and is installed in the frame 110 using the installation member 190. That is, the front recognition sensor 170 is installed on the installation member 190, and the installation member 190 is installed and fixed to the frame 110.
  • the front recognition sensor 170 is installed on the frame 110 by the installation member 190, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the front recognition sensor 170 may be installed directly on the frame 110 without the installation member 190.
  • the front recognition sensor 170 is installed in a pair, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the front recognition sensor 170 may be installed in a single number or may be installed in three or more numbers.
  • the controller 180 controls the operation of the actuator 160 according to the detection result of the front recognition sensor 170.
  • the controller 180 may be formed of a general integrated circuit chip, a circuit board, a program, and the like, and may be controlled by a driving motor 120, an actuator 160, a front recognition sensor 170, a moving wheel driving motor 112, and the like. It is connected wirelessly.
  • the controller 180 recognizes an object (obstacle) present in front of the front recognition sensor 170 and controls the actuator 160 to sufficiently control the driven wheel 150 when the distance to the object reaches a predetermined distance.
  • the caterpillar 140 contacts the ground and lifts the front wheel 111a so as to be separated from the ground at a predetermined distance.
  • the front part of the moving device 100 is not supported and moved by the front wheel 111a, but is supported and moved by the crawler 140.
  • controller 180 also performs a function of controlling the driving motor 120 and the moving wheel driving motor 112 of the mobile apparatus 100.
  • the installation member 190 is mounted to the frame 110.
  • the installation member 190 is a member in which the drive motor 120, the actuator 160, and the front recognition sensor 170 are installed.
  • the installation member 190 accommodates the drive motor 120 and the actuator 160. It can be configured in the shape of a box that is partially opened.
  • the installation member 190 is provided with a drive motor 120, an actuator 160, and a front recognition sensor 170 to facilitate transportation and installation, thereby modularizing some components of the mobile device 100.
  • the drive motor 120, the drive wheel 130, the caterpillar 140, the driven wheel 150, the actuator 160, the front recognition sensor 170, the installation member 190 One module (M, see FIG. 2) can be made, in which case, the assembler simply installs the module (M) in the frame 110, and performs the wired / wireless electrical connection with the controller 180, Assembly can be performed.
  • the moving device 100 includes the installation member 190, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the moving device 100 may not include the installation member 190. In this case, the driving motor 120, the actuator 160, and the front recognition sensor 170 may be directly installed in the frame 110.
  • FIGS. 4A to 4D illustrate obstacles of the mobile device 100 according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram sequentially illustrating the appearance of overcoming.
  • the controller 180 of the moving device 100 operates the moving wheel driving motor 112 to move the moving device 100 on the ground G by rotating the intermediate moving wheel 111c.
  • the controller 180 can appropriately adjust the running direction of the moving device 100 by appropriately driving the pair of moving wheel drive motors 112.
  • the ground (G) does not necessarily mean only on the ground, but generally refers to an integral space made of a flat surface and in which the mobile device 100 moves.
  • the ground G may be various types of surfaces such as floors, floors, marbles, carpets, tiles, and the like inside and outside the building.
  • the mobile device 100 moves forward (left side in the drawing) while the front recognition sensor 170 recognizes an obstacle U (here, step).
  • the front recognition sensor 170 measures the distance to the obstacle U and transmits the measured distance to the controller 180, wherein the controller 180 reaches a predetermined distance (for example, 20 cm) from the obstacle U. Until you go.
  • the controller 180 rotates the intermediate wheel 111c by operating the moving wheel driving motor 112 to move the moving device 100, but does not operate the driving motor 120 and the actuator 160 yet. Do not. That is, since the actuator 160 is not operated at this time, as shown in FIG. 3A, the driven wheel 150 is in an initial state in which it does not move downward.
  • the controller 180 Operates the actuator 160 to rotate the connecting member 165 clockwise to move the driven wheel 150 downward.
  • the control unit 180 stops the operation of the moving wheel driving motor 112, and as shown in FIG. 3B, operates the rotary motor of the actuator 160 to rotate the connecting member 165 in the clockwise direction.
  • the degree of rotation of the connecting member 165 (degree of falling of the driven wheel 150) is performed to the extent that the front moving wheel 111a is lifted apart from the ground as shown in FIG. 4B.
  • the controller 180 operates the driving motor 120 to rotate the crawler 140 to move the mobile device 100 forward.
  • the controller 180 does not operate the moving wheel driving motor 112. Then, the mobile device 100 is moved forward only by the rotation of the crawler 140.
  • the controller 180 controls the actuator 160. By operating the rotary motor of the connecting member 165 to rotate in the counterclockwise direction, it is returned to the initial state shown in Figure 3a. That is, as shown in FIG. 4D, the driven wheel 150 is spaced apart from the upper surface UG of the obstacle by a predetermined distance. Subsequently, the controller 180 moves the moving device 100 forward by operating the moving wheel driving motor 112 to rotate the intermediate moving wheel 111c.
  • the moving process and the obstacle overcoming process of the mobile device 100 have been described.
  • the above moving process and the obstacle overcoming process are repeatedly performed as long as the mobile device 100 moves and an obstacle exists.
  • the mobile device 100 has a simple structure using the crawler 140, the actuator 160, the front recognition sensor 170, and the like to overcome an obstacle. That is, since the mobile device 100 employs a simple structure for overcoming obstacles, the mobile device 100 can reduce its manufacturing cost.
  • stable driving performance is realized by using a plurality of moving wheels 111 when driving on a flat surface, and an obstacle using an endless track 140 when overcoming an obstacle. Since it is possible to simply overcome the problem, it is possible to implement a mobile device having both driving performance and obstacle overcoming performance.
  • the component may be modularized using the installation member 190.
  • Such modularization facilitates the transport, assembly and installation of parts.
  • 5A and 5B are schematic views showing the operation of the front part of the mobile device according to the modification of the present embodiment.
  • the moving device 200 includes a frame 210, a drive motor 220, a drive wheel 230, a caterpillar 240, a driven wheel 250, an actuator 260, and a front side.
  • the recognition sensor 270 and the controller 280 are included.
  • the frame 210, the drive motor 220, the drive wheel 230, the caterpillar 240, and the driven wheel 250 of the configuration of the mobile device 200 according to the modification of the present embodiment are the frames of the present embodiment. 110, the driving motor 120, the driving wheel 130, the crawler 140, and the following are substantially the same as the configuration of the driven wheel 150.
  • the actuator 260 of the configuration of the moving device 200 according to a modification of the present embodiment unlike the actuator 160 described above does not include a rotary motor, and includes a fluid cylinder.
  • the actuator 260 operates under the control of the controller 280, and is driven by pneumatic or hydraulic pressure, and has a structure in which a cylinder and a rod are combined. Specifically, the actuator 260 is provided with an elastic rod 260a capable of stretching and contracting.
  • One side of the actuator 260 is rotatably installed on the frame 210 by the rotation shaft 261, and one end of the expansion rod 260a is rotatably installed on the rotation shaft 251 of the driven wheel 250. . Therefore, when the stretching rod 260a is extended, the driven wheel 250 moves downward, and when the stretching rod 260a is contracted, the driven wheel 250 moves upward.
  • the moving device 200 does not include the installation member 190. Therefore, the driving motor 220, the actuator 260, the front recognition sensor 270 are directly installed in the frame 210.
  • the controller 280 does not operate the actuator 260.
  • the elastic rod 260a is in a contracted state, and the driven wheel 250 maintains a predetermined distance from the ground.
  • the controller 280 operates the actuator 260 to move the elastic rod ( 260a).
  • the stretching rod 260a is extended, the driven wheel 250 descends and the endless track 240 contacts the ground. Subsequently, when the stretching rod 260a is further extended, as shown in FIG. 5B, the front movement wheel 211a is spaced apart from the ground G and the front portion of the movement device 200 is lifted up.
  • the controller 280 operates the driving motor 220 to rotate the crawler 240, moves the moving device 200 forward to overcome the obstacle U, and overcomes the obstacle U.
  • the controller 280 actuates the actuator 260 to deflate the expansion rod 260a to space the driven wheel 250 at a predetermined distance from the ground, as shown in FIG. 5A.
  • the mobile device 200 has a simple structure using the crawler 240, the actuator 260, the front recognition sensor 270, etc. to overcome the obstacle. . That is, since the mobile device 200 adopts a simple structure for overcoming obstacles, the mobile device 200 can reduce its manufacturing cost.
  • the actuator 260 is made of a fluid cylinder, it is easy to control and advantageous in exerting a larger force. Therefore, using the actuator 260 made of a fluid cylinder can easily and accurately lift the mobile device 200 when overcoming the obstacle U, thereby improving the obstacle overcoming performance.
  • the configuration, operation, and effect of the mobile device 200 according to one modification of the present embodiment other than the configuration, operation, and effect described above are the configuration of the mobile device 100 and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention. , The same as the operation and effect, it will be omitted in the description.
  • the present invention can be used in the industry of manufacturing and using mobile devices.

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  • Manipulator (AREA)
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임과, 상기 프레임에 설치되는 구동 모터와, 상기 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동 휠과, 상기 구동 휠에 설치되는 무한궤도와, 상기 무한궤도의 안쪽에 설치되는 종동 휠과, 상기 프레임에 대해 상기 종동 휠을 상대적으로 움직이는 액추에이터와, 상기 프레임의 전방에 존재하는 물체를 인식하는 전방 인식 센서와, 상기 전방 인식 센서의 검지 결과에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 이동 장치를 제공한다.

Description

이동 장치
본 발명은 이동 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 장애물을 만났을 때 장애물을 극복할 수 있는 이동 장치에 관한 것이다.
이동 장치는 일반적으로 바퀴를 구비하고 있는데, 바퀴를 사용한 이동 장치는 간단한 손수레부터 복잡한 차량까지 널리 사용되고 있다.
최근 들어 이동 장치는 자율 주행 로봇 등 다양한 로봇에 적용되기도 하는데, 이동 장치로 인해 로봇의 활동 영역을 넓힘으로써 로봇이 다양한 곳에서 활동하는데 도움을 주고 있다.
바퀴를 구비한 이동 장치는 일반적으로 평지에서 움직이도록 설계되어 있어, 평지 운용에 최적화가 되어 있다. 평지가 아닌 산악 등의 험지 운용을 위해서는 바퀴보다는 무한궤도 장치 등이 이용되고 있는데, 무한궤도 장치는 험지 극복을 위해 유리하지만 운용에 에너지가 많이 소요되고, 소음 등의 문제를 발생시키기도 한다.
따라서 완전한 평지가 아니라 도로의 경계석, 가정집의 계단, 문지방 등 장애물이 간헐적으로 존재하는 곳에서, 원활한 이동을 위해 어떤 구조의 이동 장치를 선택하여 적용해야 하는지는 설계자에게 어려운 문제이다.
대한민국 공개특허공보 2013-0130405호에는 복수개의 캐터필러를 포함하는 등반 로봇이 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 장애물을 극복할 수 있는 이동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임;과, 상기 프레임에 설치되는 구동 모터;와, 상기 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동 휠;과, 상기 구동 휠에 설치되는 무한궤도;와, 상기 무한궤도의 안쪽에 설치되는 종동 휠;과, 상기 프레임에 대해 상기 종동 휠을 상대적으로 움직이는 액추에이터;와, 상기 프레임의 전방에 존재하는 물체를 인식하는 전방 인식 센서;와, 상기 전방 인식 센서의 검지 결과에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 제어부;를 포함하는 이동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 이동 장치는, 간단한 구조를 가지고 있어 제조 비용을 줄일 수 있으며, 장애물 극복 성능 및 안정적인 주행 성능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 저면을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 중요 부분을 분리하여 도시한 일부 투시도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 중요 부분의 작동을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치가 장애물을 극복하는 모습을 순차적으로 도시한 개략적인 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치의 앞부분의 작동 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임;과, 상기 프레임에 설치되는 구동 모터;와, 상기 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동 휠;과, 상기 구동 휠에 설치되는 무한궤도;와, 상기 무한궤도의 안쪽에 설치되는 종동 휠;과, 상기 프레임에 대해 상기 종동 휠을 상대적으로 움직이는 액추에이터;와, 상기 프레임의 전방에 존재하는 물체를 인식하는 전방 인식 센서;와, 상기 전방 인식 센서의 검지 결과에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 제어부;를 포함하는 이동 장치를 제공한다.
여기서, 상기 프레임에는 복수개의 이동 휠이 설치되고, 상기 이동 휠은, 상기 프레임의 앞쪽에 설치되는 전방 이동 휠과, 상기 프레임의 뒤쪽에 설치되는 후방 이동 휠을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 전방 인식 센서가 전방에 존재하는 물체를 인식하여 상기 물체와의 거리가 미리 결정된 거리에 도달하면, 상기 무한궤도에 의해 상기 전방 이동 휠이 들어 올려질 정도로 상기 액추에이터를 작동시킬 수 있다.
여기서, 상기 이동 휠은, 상기 전방 이동 휠과 상기 후방 이동 휠 사이에 설치되는 중간 이동 휠을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프레임에는 이동 휠 구동 모터가 설치되고, 상기 중간 이동 휠은 상기 이동 휠 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다.
여기서, 상기 구동 모터는 설치 부재에 설치되고, 상기 설치 부재는 상기 프레임에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 전방 인식 센서는 상기 설치 부재에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 설치 부재에는 상기 액추에이터가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 설치 부재에는 상기 전방 인식 센서와 상기 액추에이터가 설치됨으로써, 상기 설치 부재, 상기 구동 모터, 상기 구동 휠, 상기 무한궤도, 상기 종동 휠, 상기 액추에이터 및 상기 전방 인식 센서가 하나의 모듈을 이룰 수 있다.
여기서, 상기 종동 휠의 회전축은, 연결부재에 의해 상기 액추에이터와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 액추에이터는 회전 모터를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 회전 모터로부터 동력을 전달받아 회전 운동을 할 수 있다.
여기서, 상기 액추에이터는 유체 실린더일 수 있다.
여기서, 상기 전방 인식 센서는 거리 센서일 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 저면을 보여주는 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 중요 부분을 분리하여 도시한 일부 투시도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 장치(100)는, 프레임(110), 구동 모터(120), 구동 휠(130), 무한궤도(140), 종동 휠(150), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170), 제어부(180), 설치 부재(190)를 포함한다.
프레임(110)은 이동 장치(100)의 기본 뼈대를 이루는데, 프레임(110)에는 다른 여러 부품들이 설치된다.
프레임(110)에는 복수개의 이동 휠(111)이 설치되는데, 이동 휠(111)은, 프레임(110)의 앞쪽에 설치되는 한 쌍의 전방 이동 휠(111a)과, 프레임(110)의 뒤쪽에 설치되는 한 쌍의 후방 이동 휠(111b)과, 전방 이동 휠(111a)과 후방 이동 휠(111b) 사이에 설치되는 한 쌍의 중간 이동 휠(111c)을 포함한다.
또한, 프레임(110)에는 한 쌍의 이동 휠 구동 모터(112)가 설치되는데, 이동 휠 구동 모터(112)는 제어부(180)의 제어를 받아 구동되며 중간 이동 휠(111c)로 동력을 전달한다.
본 실시예에 따르면, 이동 휠 구동 모터(112)의 축이 중간 이동 휠(111c)의 축에 직결로 연결되도록 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 이동 휠 구동 모터(112)의 축과 중간 이동 휠(111c)의 축 사이에 기어 장치, 무단 감속기, 벨트 전동 장치 등의 다양한 동력 전달 장치가 설치될 수 있다. 또한 이동 휠 구동 모터(112)는 기어 장치가 내장된 기어드 모터(geared motor)가 될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 이동 휠 구동 모터(112)가 중간 이동 휠(111c)에 동력을 전달하도록 구성되어, 중간 이동 휠(111c)을 구동하는 기능을 수행하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 이동 휠 구동 모터(112)는 전방 이동 휠(111a)과 후방 이동 휠(111b) 중 적어도 하나에 동력을 전달하도록 구성될 수 있고, 전방 이동 휠(111a), 후방 이동 휠(111b) 및 중간 이동 휠(111c)의 전체에 동력을 전달하도록 구성될 수도 있다.
한편 프레임(110)에는, 전술한 구성 이외에도 이동 장치(100)가 적용되는 장치의 종류에 따라 다양한 기능을 가지는 모듈이 설치될 수 있다. 예를 들어 이동 장치(100)가 가정용 로봇 청소기인 경우에는 프레임(110)에 청소 모듈이 장착되어 청소를 수행할 수 있고, 이동 장치(100)가 경계 로봇인 경우에는 프레임(110)에 경계 카메라 모듈, 무장 모듈 등이 장착되어 경계 활동을 수행할 수 있다.
구동 모터(120)는 프레임(110)에 설치되는데, 설치 부재(190)를 이용하여 프레임(110)에 설치된다. 즉, 구동 모터(120)는 설치 부재(190)에 설치되고, 설치 부재(190)는 프레임(110)에 설치되어 고정되게 된다.
본 실시예에 따르면, 구동 모터(120)가 설치 부재(190)로 프레임(110)에 설치되는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 구동 모터(120)는 설치 부재(190) 없이도 직접 프레임(110)에 설치될 수도 있다.
구동 모터(120)는 구동 휠(130)을 구동하는 기능을 수행한다. 이를 위해 구동 휠(130)의 축은 구동 모터(120)의 축(120a)에 직결로 연결되어 있다.
본 실시예에 따르면, 구동 휠(130)의 축은 구동 모터(120)의 축(120a)에 직결로 연결되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 구동 휠(130)의 축과 구동 모터(120)의 축 사이에 동력 전달 장치, 예를 들면 기어 전동 장치, 무단 변속기, 벨트 전동 장치 등이 설치될 수 있다. 그 경우 구동 모터(120)에서 발생된 동력은 동력 전달 장치를 거쳐 구동 휠(130)로 전달되게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 구동 휠(130)은 구동 모터(120)로부터 동력을 전달받아 회전하는데, 구동 휠(130)의 외면에는 무한궤도(140)가 설치되어 있다. 따라서 구동 휠(130)이 회전하게 되면 구동 휠(130)의 외면과 무한궤도(140)의 내면의 마찰력에 의해 무한궤도(140)가 회전하여 움직이게 된다.
본 실시예에 따른 구동 휠(130)의 외면은 평평하고 매끄러운 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 구동 휠(130)의 외면에는 소정의 간격으로 치들이 형성되어 구동 휠(130)이 스프로켓 휠의 형상을 가질 수 있다. 그 경우 무한궤도(140)도 길이 방향을 따라 상기 치들에 끼워지는 홈 또는 구멍이 형성될 수 있다. 또한, 일 예로 구동 휠(130)의 외면에는 홈이 형성되어 마치 V 벨트 풀리의 형상을 가질 수도 있는데, 그 경우 무한궤도(140)의 내면에는 무한궤도(140)의 길이 방향으로 돌출부가 형성되어 그 홈에 끼워져 마찰력을 증대시킬 수 있다. 또한, 다른 일 예로 구동 휠(130)은 타이밍 벨트의 풀리의 형상을 가지고, 무한궤도(140)는 타이밍 벨트의 형상을 가질 수도 있다.
무한궤도(140)는 구동 휠(130)의 외면에 설치되는데, 유연성 있는 소재로 형성되어 일체화된 하나의 링의 형상을 가지게 된다.
본 실시예에 따른 무한궤도(140)는 유연성 있는 소재로 형성되어 일체화된 하나의 링의 형상을 가지게 되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 무한궤도(140)는 여러 조각의 강도가 큰 강판을 서로 회동가능하게 이어서 전체적으로 유연성이 있도록 구성할 수 있다.
본 실시예에 따른 무한궤도(140)의 바깥 표면은 평평하고 매끄러운 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 무한궤도(140)의 바깥 표면에는 다수개의 돌기, 홈 등이 형성되어 지면, 장애물 등과의 마찰력을 증대시킬 수도 있다.
한편, 종동 휠(150)은 무한궤도(140)의 안쪽에 설치되어, 구동 휠(130)과 함께 무한궤도(140)를 지지한다. 무한궤도(140)가 회전하면 마찰력에 의해 구동 휠(130)도 회전하게 된다.
본 실시예에 따른 종동 휠(150)의 외면은 평평하고 매끄러운 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 종동 휠(150)의 외면에는 소정의 간격으로 치들이 형성되어 종동 휠(150)이 스프로켓 휠의 형상을 가질 수 있다. 그 경우 무한궤도(140)도 길이 방향을 따라 상기 치들에 끼워지는 홈 또는 구멍이 형성될 수 있다. 또한, 일 예로 종동 휠(150)의 외면에는 홈이 형성되어 마치 V 벨트 풀리의 형상을 가질 수도 있는데, 그 경우 무한궤도(140)의 내면에는 무한궤도(140)의 길이 방향으로 돌출부가 형성되어 그 홈에 끼워져 마찰력을 증대시킬 수 있다. 또한, 다른 일 예로 종동 휠(150)은 타이밍 벨트의 풀리의 형상을 가지고, 무한궤도(140)는 타이밍 벨트의 형상을 가질 수도 있다.
종동 휠(150)은 회전축(151)을 중심으로 회전하도록 설치되는데, 회전축(151)은 연결부재(165)의 일단(165a)에 연결된다.
본 실시예에 따르면, 구동 휠(130)이 구동 모터(120)로부터 동력을 전달받아 무한궤도(140)를 움직이는 기능을 수행하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 구동 휠(130)에 연결된 구동 모터(120)를 제거하고 종동 휠(150)에 구동 모터를 설치할 수 있으며, 그 경우 종동 휠(150)에 동력을 전달하여 무한궤도(140)를 움직이게 할 수 있다. 또한, 구동 휠(130)과 종동 휠(150)에 함께 동력을 전달시켜 무한궤도(140)를 움직일 수도 있다.
액추에이터(160)는 프레임(110)에 대해 종동 휠(150)을 상대적으로 움직이는데, 이를 위해 전술한 바와 같이 액추에이터(160)는 연결부재(165)로 종동 휠(150)에 연결되어 있다.
액추에이터(160)는 회전 모터를 포함하는데, 연결부재(165)의 타단(165b)은 회전 모터의 축(160a)에 연결되고, 전술한 바와 같이, 연결부재(165)의 일단(165a)은 종동 휠(150)의 회전축(151)에 연결된다. 따라서 액추에이터(160)가 작동하면, 액추에이터(160)의 회전 모터로부터 동력을 전달받아 연결부재(165)는 회전 운동을 한다.
본 실시예에 따르면 액추에이터(160)는 회전 모터를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 액추에이터(160)는 프레임(110)에 대해 종동 휠(150)을 상대적으로 움직이는 기능만을 수행하면 되고, 그 구체적인 구조, 형식 등에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 액추에이터(160)는 리니어 액추에이터, 유체 실린더 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 액추에이터(160)의 회전 모터의 축은 연결부재(165)의 타단(165b)에 직접 연결되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 액추에이터(160)의 회전 모터의 축과 연결부재(165)의 타단(165b) 사이에 동력 전달 장치, 예를 들면 기어 전동 장치, 무단 변속기, 벨트 전동 장치 등이 설치될 수 있다. 그 경우 액추에이터(160)의 회전 모터에서 발생된 동력은 동력 전달 장치를 거쳐 연결부재(165)로 전달되게 된다.
액추에이터(160)는 프레임(110)에 설치되는데, 설치 부재(190)를 이용하여 프레임(110)에 설치된다. 즉, 액추에이터(160)는 설치 부재(190)에 설치되고, 설치 부재(190)는 프레임(110)에 설치되어 고정되게 된다.
본 실시예에 따르면, 액추에이터(160)가 설치 부재(190)로 프레임(110)에 설치되는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 액추에이터(160)는 설치 부재(190) 없이도 직접 프레임(110)에 설치될 수도 있다.
한편, 전방 인식 센서(170)는 프레임(110)의 전방에 존재하는 물체를 인식하는 기능을 수행한다. 전방 인식 센서(170)는 거리 센서로 구성될 수 있으며, 거리 센서로 적외선 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 등의 일반적인 거리 센서가 사용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전방 인식 센서(170)가 거리 센서로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 전방 인식 센서는 프레임(110)의 전방에 존재하는 물체를 인식할 수 있는 장치이면 되고, 그 구체적인 방식이나 구조 등에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 전방 인식 센서로 카메라, 레이더 장치, 라이다 장치, 기타 비전 인식 센서 등의 다양한 인식 센서가 적용될 수 있다.
전방 인식 센서(170)는 한 쌍으로 프레임(110)에 설치되는데, 설치 부재(190)를 이용하여 프레임(110)에 설치된다. 즉, 전방 인식 센서(170)는 설치 부재(190)에 설치되고, 설치 부재(190)는 프레임(110)에 설치되어 고정되게 된다.
본 실시예에 따르면, 전방 인식 센서(170)가 설치 부재(190)로 프레임(110)에 설치되는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 전방 인식 센서(170)는 설치 부재(190) 없이도 직접 프레임(110)에 설치될 수도 있다.
본 실시예에 따른 전방 인식 센서(170)는 한 쌍으로 설치되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 전방 인식 센서(170)는 단일의 개수로 설치될 수 있고, 3개 이상의 개수로 설치될 수도 있다.
제어부(180)는 전방 인식 센서(170)의 검지 결과에 따라 액추에이터(160)의 동작을 제어한다. 제어부(180)는 일반적인 집적회로칩, 회로 기판, 프로그램 등으로 이루어질 수 있으며, 제어 대상인 구동 모터(120), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170), 이동 휠 구동 모터(112) 등과 유/무선으로 연결되어 있다.
제어부(180)는 전방 인식 센서(170)가 전방에 존재하는 물체(장애물)를 인식하여 상기 물체와의 거리가 미리 결정된 거리에 도달하면, 액추에이터(160)를 제어하여 종동 휠(150)을 충분히 아래로 움직임으로써 무한궤도(140)가 지면에 접촉하고 전방 이동 휠(111a)을 들어 올려 지면으로부터 소정의 간격을 두고 떨어지도록 한다. 그 경우 이동 장치(100)의 앞부분은 전방 이동 휠(111a)에 의해 지지되어 이동되는 것이 아니라 무한궤도(140)에 의해 지지되어 이동되게 된다.
또한, 제어부(180)는, 이동 장치(100)의 구동 모터(120)와 이동 휠 구동 모터(112)를 제어하는 기능도 수행한다.
한편, 설치 부재(190)는 프레임(110)에 장착된다.
설치 부재(190)는, 구동 모터(120), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170)가 설치되는 부재이고, 이를 위해 설치 부재(190)는 구동 모터(120)와 액추에이터(160)를 수용할 수 있도록 일부가 개구된 상자의 형상으로 구성된다.
전술한 바와 같이, 설치 부재(190)에는 구동 모터(120), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170)가 설치되어, 운반 및 설치를 용이하게 함으로써, 이동 장치(100)의 일부 부품들을 모듈화하는데 도움을 준다. 즉, 본 실시예의 경우에는, 구동 모터(120), 구동 휠(130), 무한궤도(140), 종동 휠(150), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170), 설치 부재(190)가 하나의 모듈(M, 도 2 참조)을 이루도록 할 수 있으며, 그 경우 조립자는 해당 모듈(M)을 프레임(110)에 설치하고, 제어부(180)와의 유/무선의 전기적 연결을 수행함으로써, 간편하게 조립을 수행할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 이동 장치(100)가 설치 부재(190)를 포함하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 이동 장치(100)는 설치 부재(190)를 포함하지 않을 수도 있다. 그 경우, 구동 모터(120), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170)는 프레임(110)에 직접 설치되게 된다.
이하, 도 3a 내지 도 4d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(100)가 이동하면서 장애물을 극복하는 모습을 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 중요 부분의 작동을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(100)가 장애물을 극복하는 모습을 순차적으로 도시한 개략적인 도면이다.
이동 장치(100)의 제어부(180)는 이동 휠 구동 모터(112)를 작동시켜, 중간 이동 휠(111c)을 회전시킴으로써 이동 장치(100)를 지면(G)상에서 움직인다. 제어부(180)는 한 쌍의 이동 휠 구동 모터(112)를 적절히 구동시킴으로써, 이동 장치(100)의 운행 방향을 적절히 조정할 수 있다. 본 실시예에서 지면(G)이란 반드시 땅위만을 의미하지는 않고, 대체로 평면으로 이루어지고 이동 장치(100)가 움직이는 일체의 공간을 의미한다. 예를 들어, 본 실시예에서 지면(G)은 건물 내외의 마루면, 바닥재면, 대리석면, 카페트면, 타일면 등 여러 종류의 면이 될 수 있다.
도 4a에는 이동 장치(100)가 전방(도면에서는 좌측)으로 이동하다가 전방 인식 센서(170)가 장애물(U, 여기서는 단턱)을 인식하는 모습이 도시되어 있다. 전방 인식 센서(170)는 장애물(U)과의 거리를 측정하여 제어부(180)로 송신하는데, 제어부(180)는 장애물(U)과의 거리가 미리 결정된 거리(예를 들면, 20cm)에 도달하기 전까지 이동한다. 이때, 제어부(180)는 이동 장치(100)를 움직이기 위해 이동 휠 구동 모터(112)를 작동시켜 중간 이동 휠(111c)을 회전시키지만, 아직 구동 모터(120)와 액추에이터(160)를 작동시키지는 않는다. 즉, 이 때에는 액추에이터(160)를 작동시키지 않기 때문에, 도 3a에 도시된 것과 같이, 종동 휠(150)은 아래로 이동하지 않는 초기 상태가 된다.
이어, 이동 장치(100)가 전방으로 더 이동하다가 전방 인식 센서(170)가 장애물(U)과의 거리를 측정한 값이 미리 결정된 값에 도달하면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어부(180)는 액추에이터(160)를 작동시켜, 연결부재(165)를 시계방향으로 회전시켜 종동 휠(150)을 하방으로 움직인다. 이 때는, 제어부(180)가 이동 휠 구동 모터(112)의 작동을 멈추고, 도 3b에 도시된 것과 같이, 액추에이터(160)의 회전 모터를 작동시켜 연결부재(165)를 시계 방향으로 회전시킨다. 연결부재(165)의 회전의 정도(종동 휠(150)의 하강 정도)는, 도 4b에 도시된 것과 같이, 전방 이동 휠(111a)이 지면으로부터 이격되어 들어 올려질 정도로 수행된다.
이어, 제어부(180)는 구동 모터(120)를 작동시켜, 무한궤도(140)를 회전시켜, 이동 장치(100)를 전방으로 이동시킨다. 이 때 중간 이동 휠(111c)도 지면으로부터 이격된 상태이므로, 제어부(180)는 이동 휠 구동 모터(112)를 작동시키지 않는다. 그렇게 되면 이동 장치(100)는 무한궤도(140)의 회전만으로 전방으로 이동되게 된다.
이어, 이동 장치(100)가 계속 전방으로 이동하여, 무한궤도(140)가 장애물(U)에 접촉하게 되면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 무한궤도(140)의 회전력에 의해 이동 장치(100)는 장애물(U)에 올라타 이동하게 된다.
이동 장치(100)가 전방으로 계속 이동하여, 이동장치(100)가 장애물(U) 위에 안착하게 되고 전방 인식 센서(170)가 추가적인 장애물을 인식하지 않게 되면, 제어부(180)는 액추에이터(160)의 회전 모터를 작동시켜 연결부재(165)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 도 3a에 도시된 초기 상태로 되돌리게 된다. 즉, 도 4d에 도시된 것과 같이, 종동 휠(150)을 장애물의 상면(UG)과 소정의 거리로 이격시킨다. 이어 제어부(180)는 이동 휠 구동 모터(112)를 작동시켜 중간 이동 휠(111c)을 회전시킴으로써 이동 장치(100)를 전방으로 움직인다.
이상과 같이 이동 장치(100)의 이동 과정 및 장애물 극복 과정을 설명하였는데, 이상과 같은 이동 과정 및 장애물 극복 과정은 이동 장치(100)가 이동하고 장애물이 존재하는 한 계속 반복하여 수행되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 이동 장치(100)는 장애물을 극복하기 위해, 무한궤도(140), 액추에이터(160), 전방 인식 센서(170) 등을 이용한 간단한 구조를 가진다. 즉, 이동 장치(100)는 장애물 극복을 위한 간단한 구조를 채용하고 있으므로 그 제조비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이동 장치(100)에 따르면, 평지 주행 시에는 복수개의 이동 휠(111)을 이용하여 안정적인 주행 성능을 구현하고, 장애물의 극복 시에는 무한궤도(140)를 이용하여 장애물을 간단히 극복할 수 있으므로, 주행 성능과 장애물 극복 성능을 고루 갖춘 이동 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이동 장치(100)에 따르면, 설치 부재(190)를 이용하여 부품의 모듈화를 수행할 수 있다. 그러한 모듈화를 통해 부품의 운반, 조립, 설치를 용이하게 수행할 수 있다.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 실시예의 일 변형예에 관한 이동 장치(200)에 관하여 설명하되, 본 발명의 실시예와 상이한 사항을 중심으로 하여 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치의 앞부분의 작동 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)는, 프레임(210), 구동 모터(220), 구동 휠(230), 무한궤도(240), 종동 휠(250), 액추에이터(260), 전방 인식 센서(270), 제어부(280)를 포함한다.
본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)의 구성 중 프레임(210), 구동 모터(220), 구동 휠(230), 무한궤도(240), 종동 휠(250)은, 본 실시예의 프레임(110), 구동 모터(120), 구동 휠(130), 무한궤도(140), 종동 휠(150)의 구성과 거의 동일하므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)의 구성 중 액추에이터(260)는 전술한 액추에이터(160)와 달리 회전 모터를 포함하지 않고, 유체 실린더를 포함한다.
액추에이터(260)는 제어부(280)의 제어를 받아 작동하는데, 공압 또는 유압으로 구동되며, 실린더와 로드가 결합된 구조를 가지고 있다. 구체적으로 액추에이터(260)는 신장과 수축이 가능한 신축 로드(260a)를 구비하고 있다.
액추에이터(260)의 일 측은 프레임(210)에 회동축(261)으로 회동가능하게 설치되어 있고, 신축 로드(260a)의 일단은 종동 휠(250)의 회전축(251)에 회동가능하게 설치되어 있다. 따라서 신축 로드(260a)가 신장되면 종동 휠(250)이 하방으로 이동하고, 신축 로드(260a)가 수축되면 종동 휠(250)은 상방으로 이동한다.
또한, 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)는 설치 부재(190)를 포함하지 않는다. 그러므로 구동 모터(220), 액추에이터(260), 전방 인식 센서(270)는 프레임(210)에 직접 설치되게 된다.
이하, 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)가 이동하면서 장애물을 극복하는 모습을 설명한다.
이동 장치(200)의 전방 인식 센서(270)가 장애물을 인식하지 않았거나 장애물과의 거리가 아직 미리 결정된 거리에 도달하지 않았을 경우에, 제어부(280)는 액추에이터(260)를 작동시키지 않는다. 그 경우 도 5a에 도시된 바와 같이 신축 로드(260a)는 수축되어 있는 상태이고, 따라서 종동 휠(250)은 지면과 소정의 거리를 유지하게 된다.
한편, 이동 장치(200)가 이동하다가, 전방 인식 센서(270)와 장애물(U)과의 거리가 미리 결정된 거리에 도달한 경우에는, 제어부(280)는 액추에이터(260)를 작동시켜 신축 로드(260a)를 신장시킨다. 신축 로드(260a)가 신장되면 종동 휠(250)이 하강하고 무한궤도(240)는 지면에 닿게 된다. 이어, 신축 로드(260a)가 더 신장되면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전방 이동 휠(211a)이 지면(G)으로부터 이격되고 이동 장치(200)의 앞부분이 들리게 된다.
이어, 제어부(280)는 구동 모터(220)를 작동시켜, 무한궤도(240)를 회전시켜, 이동 장치(200)를 전방으로 이동시켜 장애물(U)을 올라타 극복하며, 장애물(U)을 극복한 후에는 제어부(280)가 액추에이터(260)를 작동시켜 신축 로드(260a)를 수축시켜, 도 5a에 도시된 것과 같이, 종동 휠(250)을 지면과 소정의 거리로 이격시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)는 장애물을 극복하기 위해, 무한궤도(240), 액추에이터(260), 전방 인식 센서(270) 등을 이용한 간단한 구조를 가진다. 즉, 이동 장치(200)는 장애물 극복을 위한 간단한 구조를 채용하고 있으므로 그 제조비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)에 따르면, 액추에이터(260)가 유체 실린더로 이루어져 있으므로, 제어가 용이하고 더 큰 힘을 내는데 유리하다. 따라서 유체 실린더로 이루어진 액추에이터(260)를 사용하면 장애물(U)을 극복 시 이동 장치(200)를 용이하고 정확하게 들어올릴 수 있으므로, 장애물 극복 성능을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 살펴본 구성, 작용 및 효과 외의 본 실시예의 일 변형예에 따른 이동 장치(200)의 구성, 작용 및 효과는, 상기 본 발명의 실시예에 따른 이동 장치(100) 및 그 제조 방법의 구성, 작용 및 효과와 동일하므로, 본 설명에서는 생략하기로 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 이동 장치를 제조 및 이용하는 산업에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 설치되는 구동 모터;
    상기 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동 휠;
    상기 구동 휠에 설치되는 무한궤도;
    상기 무한궤도의 안쪽에 설치되는 종동 휠;
    상기 프레임에 대해 상기 종동 휠을 상대적으로 움직이는 액추에이터;
    상기 프레임의 전방에 존재하는 물체를 인식하는 전방 인식 센서; 및
    상기 전방 인식 센서의 검지 결과에 따라 상기 액추에이터를 제어하는 제어부;를 포함하는 이동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임에는 복수개의 이동 휠이 설치되고,
    상기 이동 휠은, 상기 프레임의 앞쪽에 설치되는 전방 이동 휠과, 상기 프레임의 뒤쪽에 설치되는 후방 이동 휠을 포함하는 이동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전방 인식 센서가 전방에 존재하는 물체를 인식하여 상기 물체와의 거리가 미리 결정된 거리에 도달하면, 상기 무한궤도에 의해 상기 전방 이동 휠이 들어 올려질 정도로 상기 액추에이터를 작동시키는 이동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 이동 휠은, 상기 전방 이동 휠과 상기 후방 이동 휠 사이에 설치되는 중간 이동 휠을 더 포함하는 이동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임에는 이동 휠 구동 모터가 설치되고,
    상기 중간 이동 휠은 상기 이동 휠 구동 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 이동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 모터는 설치 부재에 설치되고,
    상기 설치 부재는 상기 프레임에 설치되는 이동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전방 인식 센서는 상기 설치 부재에 설치되는 이동 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 설치 부재에는 상기 액추에이터가 설치되는 이동 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 설치 부재에는 상기 전방 인식 센서와 상기 액추에이터가 설치됨으로써, 상기 설치 부재, 상기 구동 모터, 상기 구동 휠, 상기 무한궤도, 상기 종동 휠, 상기 액추에이터 및 상기 전방 인식 센서가 하나의 모듈을 이루는 이동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 종동 휠의 회전축은, 연결부재에 의해 상기 액추에이터와 연결되는 이동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액추에이터는 회전 모터를 포함하고,
    상기 연결부재는 상기 회전 모터로부터 동력을 전달받아 회전 운동을 하는 이동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 유체 실린더인 이동 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전방 인식 센서는 거리 센서인 이동 장치.
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