WO2023191125A1 - 로봇 - Google Patents

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WO2023191125A1
WO2023191125A1 PCT/KR2022/004405 KR2022004405W WO2023191125A1 WO 2023191125 A1 WO2023191125 A1 WO 2023191125A1 KR 2022004405 W KR2022004405 W KR 2022004405W WO 2023191125 A1 WO2023191125 A1 WO 2023191125A1
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bottom plate
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wheel
arm
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PCT/KR2022/004405
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French (fr)
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이학림
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LG Electronics Inc
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LG Electronics Inc
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Definitions

  • the present invention relates to robots.
  • a robot is a machine that automatically processes or operates a given task based on its own abilities.
  • the application fields of robots can be broadly classified into industrial, medical, space, underwater, etc., and can be used in a variety of fields.
  • An example of a robot may include a driving wheel, a front caster, and a rear caster, and such a robot is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2020-0085661 (published on July 15, 2020).
  • the robot includes a main body provided with a traveling unit, and the traveling unit includes a driving wheel rotating around a driving shaft extending left and right; and a drive motor that provides rotational power to the drive wheel.
  • a front caster provided on the front bottom of the main body; It includes a rear caster provided at the rear bottom of the main body.
  • the purpose of this embodiment is to provide a robot that can overcome obstacles on the ground with a high sense of stability.
  • the robot according to this embodiment includes a main body having a bottom plate; It includes at least one wheel module mounted on a bottom plate and an auxiliary wheel disposed on the bottom plate, wherein the wheel module includes a link motor arm; Front caster installed on link motor arm; a link back arm rotatably connected to the link motor arm; Rear caster installed on link back arms; a motor coupled to at least one of a link motor arm and a link back arm; and a drive wheel rotated by a motor, and the size of the auxiliary wheel may be smaller than the size of the front caster.
  • the distance from the tip of the bottom plate to the tip of the auxiliary wheel may be shorter than the distance from the tip of the bottom plate to the tip of the front caster.
  • a pair of wheel modules may be provided on the bottom plate, and a pair of auxiliary wheels may be provided on the bottom plate, and the gap between a pair of auxiliary wheels may be narrower than the gap between a pair of wheel modules.
  • the bottom height of the training wheels may be higher than the bottom height of the front caster.
  • the auxiliary wheel includes an auxiliary body fastened to the bottom plate and an auxiliary wheel arranged to rotate around the auxiliary body, and a front charging terminal assembly may be coupled to the auxiliary body.
  • the wheel module includes a front hinge mounted on a bottom plate and a link motor arm rotatably connected to a first hinge axis; A rear hinge mounted on the bottom plate and formed with a pin guide; and a guide pin installed on the link back arm and slidably guided along the pin guide, and the link back arm may be connected to the link motor arm through a second hinge shaft.
  • the pin guide may be a guide hole formed long in the front-back direction of the rear hinge.
  • the robot may further include a hinge member rotatably disposed on the bottom plate, and auxiliary wheels may be mounted on the hinge member.
  • the robot may further include a spring that elastically supports the hinge member on the upper side of the hinge member.
  • the robot may further include a front spring disposed on the bottom plate and cushioning the link motor arm, and a rear spring disposed on the bottom plate and cushioning the link back arm.
  • the spring constant of the front spring may be smaller than that of the rear spring.
  • the link motor arm may include a front caster mounting portion to which the front caster is coupled, and the front spring may be in contact with the front caster mounting portion.
  • the link back arm may include a rear caster mounting portion to which the rear caster is coupled, and the rear spring may be in contact with the rear caster mounting portion.
  • the robot can overcome obstacles in multiple stages using the auxiliary wheels and the front caster, thereby minimizing the size of the front caster and allowing the robot to run more stably.
  • auxiliary wheels including auxiliary wheels, front casters, and rear casters, can be minimized.
  • the front caster, drive wheel, and rear caster all run in contact with the ground, so the robot's shaking is minimized and the robot can run stably.
  • auxiliary wheel can rotate together with the hinge member, damage to the auxiliary wheel can be minimized.
  • the shock applied to the auxiliary wheel can be cushioned by the spring that elastically supports the hinge member.
  • link motor arm and the link back arm can be cushioned by the front spring and the rear spring, thereby cushioning the shock applied to the wheel module.
  • the spring constant of the front spring is smaller than that of the rear spring, so the shock can be absorbed from front to back, and the robot can be maintained more stably.
  • FIG. 1 is a diagram showing an AI device including a robot according to this embodiment
  • Figure 2 is a diagram showing an AI server connected to a robot according to this embodiment
  • FIG. 3 is a diagram showing an AI system according to this embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a front view of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a side view of an example robot according to this embodiment.
  • Figure 8 is a perspective view showing the interior of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a front view showing the interior of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a conveyor of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a rear view showing the interior of an example of a robot according to this embodiment.
  • Figure 12 is a diagram showing the configuration of an example robot according to this embodiment.
  • Figure 13 is a diagram when an example of a robot according to this embodiment is docked with a storage box.
  • FIG. 14 is a side view showing an example of a wheel module according to this embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an example of a wheel module according to this embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram of another example of a robot according to this embodiment.
  • 17 is a diagram of another example of a robot according to this embodiment.
  • Robots can be classified into industrial, medical, household, military, etc. depending on their purpose or field of use.
  • a robot is equipped with a driving unit including an actuator or motor and can perform various physical movements such as moving robot joints.
  • a mobile robot includes wheels, brakes, and propellers in the driving part, and can travel on the ground or fly in the air through the driving part.
  • Machine learning refers to the field of defining various problems dealt with in the field of artificial intelligence and researching methodologies to solve them. do.
  • Machine learning is also defined as an algorithm that improves the performance of a task through consistent experience.
  • ANN Artificial Neural Network
  • ANN is a model used in machine learning. It can refer to an overall model with problem-solving capabilities that is composed of artificial neurons (nodes) that form a network through the combination of synapses. Artificial neural networks can be defined by connection patterns between neurons in different layers, a learning process that updates model parameters, and an activation function that generates output values.
  • An artificial neural network may include an input layer, an output layer, and optionally one or more hidden layers. Each layer includes one or more neurons, and the artificial neural network may include synapses connecting neurons. In an artificial neural network, each neuron can output the activation function value for the input signals, weight, and bias input through the synapse.
  • Model parameters refer to parameters determined through learning and include the weight of synaptic connections and the bias of neurons.
  • Hyperparameters refer to parameters that must be set before learning in a machine learning algorithm and include learning rate, number of repetitions, mini-batch size, initialization function, etc.
  • the purpose of artificial neural network learning can be seen as determining model parameters that minimize the loss function.
  • the loss function can be used as an indicator to determine optimal model parameters in the learning process of an artificial neural network.
  • Machine learning can be classified into supervised learning, unsupervised learning, and reinforcement learning depending on the learning method.
  • Supervised learning refers to a method of training an artificial neural network with a given label for the learning data.
  • a label refers to the correct answer (or result value) that the artificial neural network must infer when learning data is input to the artificial neural network. It can mean.
  • Unsupervised learning can refer to a method of training an artificial neural network in a state where no labels for training data are given.
  • Reinforcement learning can refer to a learning method in which an agent defined within an environment learns to select an action or action sequence that maximizes the cumulative reward in each state.
  • machine learning implemented with a deep neural network is also called deep learning, and deep learning is a part of machine learning.
  • machine learning is used to include deep learning.
  • Autonomous driving refers to technology that drives on its own, and an autonomous vehicle refers to a vehicle that drives without user intervention or with minimal user intervention.
  • autonomous driving includes technology that maintains the driving lane, technology that automatically adjusts speed such as adaptive cruise control, technology that automatically drives along a set route, technology that automatically sets the route and drives once the destination is set, etc. All of these can be included.
  • Vehicles include vehicles equipped only with an internal combustion engine, hybrid vehicles equipped with both an internal combustion engine and an electric motor, and electric vehicles equipped with only an electric motor, and may include not only cars but also trains and motorcycles.
  • the self-driving vehicle can be viewed as a robot with self-driving functions.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an AI device including a robot according to this embodiment.
  • the AI device 10 includes TVs, projectors, mobile phones, smartphones, desktop computers, laptops, digital broadcasting terminals, PDAs (personal digital assistants), PMPs (portable multimedia players), navigation, tablet PCs, wearable devices, and set-top boxes (STBs). ), DMB receivers, radios, washing machines, refrigerators, desktop computers, digital signage, robots, vehicles, etc., can be implemented as fixed or movable devices.
  • the AI device 10 includes a communication interface 11, an input interface 12, a learning processor 13, a sensor 14, an output interface 15, a memory 17, and a processor 18. It may include etc.
  • the communication interface 11 can transmit and receive data with external devices such as other AI devices 10a to 10e or the AI server 20 using wired or wireless communication technology.
  • the communication interface 11 can transmit and receive sensor information, user input, learning models, control signals, etc. with external devices.
  • communication technologies used by the communication interface 11 include GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), LTE (Long Term Evolution), 5G, WLAN (Wireless LAN), and Wi-Fi (Wireless- Fidelity), Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, NFC (Near Field Communication), etc.
  • GSM Global System for Mobile communication
  • CDMA Code Division Multi Access
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G Fifth Generation
  • WLAN Wireless LAN
  • Wi-Fi Wireless- Fidelity
  • Bluetooth Bluetooth
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • the input interface 12 can acquire various types of data.
  • the input interface 12 may include a camera for inputting video signals, a microphone for receiving audio signals, and a user input interface for receiving information from the user.
  • the camera or microphone may be treated as a sensor, and the signal obtained from the camera or microphone may be referred to as sensing data or sensor information.
  • the input interface 12 can obtain training data for model learning and input data to be used when obtaining an output using the learning model.
  • the input interface 12 may acquire unprocessed input data, and in this case, the processor 18 or the learning processor 13 may extract input features by preprocessing the input data.
  • the learning processor 13 can learn a model composed of an artificial neural network using training data.
  • the learned artificial neural network may be referred to as a learning model.
  • a learning model can be used to infer a result value for new input data other than learning data, and the inferred value can be used as the basis for a decision to perform an operation.
  • the learning processor 13 may perform AI processing together with the learning processor 24 of the AI server 20.
  • the learning processor 13 may include a memory integrated or implemented in the AI device 10.
  • the learning processor 13 may be implemented using the memory 17, an external memory directly coupled to the AI device 10, or a memory maintained in an external device.
  • the sensor 14 may use various sensors to obtain at least one of internal information of the AI device 10, information about the surrounding environment of the AI device 10, and user information.
  • the sensors included in the sensor 14 include a proximity sensor, illuminance sensor, acceleration sensor, magnetic sensor, gyro sensor, inertial sensor, RGB sensor, IR sensor, fingerprint recognition sensor, ultrasonic sensor, optical sensor, microphone, lidar, Radar, etc.
  • the output interface 15 may generate output related to vision, hearing, or tactile sensation.
  • the output interface 15 may include a display unit that outputs visual information, a speaker that outputs auditory information, and a haptic module that outputs tactile information.
  • the memory 17 can store data supporting various functions of the AI device 10.
  • the memory 17 may store input data, learning data, learning models, learning history, etc. obtained from the input interface 12.
  • Processor 18 may determine at least one executable operation of AI device 10 based on information determined or generated using a data analysis algorithm or machine learning algorithm. And, the processor 18 can control the components of the AI device 10 to perform the determined operation.
  • the processor 18 may request, retrieve, receive, or utilize data from the learning processor 13 or the memory 17, and perform an operation that is predicted or determined to be desirable among the at least one executable operation.
  • Components of the AI device 10 can be controlled to execute.
  • the processor 18 may generate a control signal to control the external device and transmit the generated control signal to the external device.
  • the processor 18 may obtain intent information regarding user input and determine the user's requirements based on the obtained intent information.
  • the processor 18 uses at least one of a STT (Speech To Text) engine for converting voice input into a character string or a Natural Language Processing (NLP) engine for acquiring intent information of natural language, so that the user Intent information corresponding to the input can be obtained.
  • STT Seech To Text
  • NLP Natural Language Processing
  • At this time, at least one of the STT engine or the NLP engine may be composed of at least a portion of an artificial neural network learned according to a machine learning algorithm. And, at least one of the STT engine or NLP engine is learned by the learning processor 13, learned by the learning processor 24 of the AI server 20, or learned by distributed processing thereof. It may be.
  • the processor 18 collects history information including the user's feedback on the operation of the AI device 10 and stores it in the memory 17 or the learning processor 13, or in the AI server 20, etc. Can be transmitted to an external device. The collected historical information can be used to update the learning model.
  • the processor 18 may control at least some of the components of the AI device 10 to run the application program stored in the memory 17. Furthermore, the processor 18 may operate two or more of the components included in the AI device 10 in combination with each other in order to run the application program.
  • Figure 2 is a diagram showing an AI server connected to a robot according to this embodiment.
  • the AI server 20 may refer to a device that trains an artificial neural network using a machine learning algorithm or uses a learned artificial neural network.
  • the AI server 20 may be composed of a plurality of servers to perform distributed processing, and may be defined as a 5G network.
  • the AI server 20 may be included as a part of the AI device 10 and perform at least part of the AI processing.
  • the AI server 20 may include a communication interface 21, a memory 23, a learning processor 24, and a processor 26.
  • the communication interface 21 can transmit and receive data with an external device such as the AI device 10.
  • Memory 23 may include model storage 23a.
  • the model storage 23a may store a model (or artificial neural network, 23b) that is being trained or has been learned through the learning processor 24.
  • the learning processor 24 can train the artificial neural network 23b using learning data.
  • the learning model may be used while mounted on the AI server 20 of the artificial neural network, or may be mounted and used on an external device such as the AI device 10.
  • Learning models can be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • one or more instructions constituting the learning model may be stored in the memory 23.
  • the processor 26 may infer a result value for new input data using a learning model and generate a response or control command based on the inferred result value.
  • FIG. 3 is a diagram showing an AI system according to this embodiment.
  • the AI system 1 includes at least one of an AI server 20, a robot 10a, an autonomous vehicle 10b, an XR device 10c, a smartphone 10d, or a home appliance 10e. It is connected to this cloud network (2).
  • a robot 10a, an autonomous vehicle 10b, an XR device 10c, a smartphone 10d, or a home appliance 10e to which AI technology is applied may be referred to as AI devices 10a to 10e.
  • the cloud network 10 may constitute part of a cloud computing infrastructure or may refer to a network that exists within the cloud computing infrastructure.
  • the cloud network 10 may be configured using a 3G network, 4G, Long Term Evolution (LTE) network, or 5G network.
  • each of the devices 10a to 10e, 20 constituting the AI system 1 may be connected to each other through the cloud network 10.
  • the devices 10a to 10e, 20 may communicate with each other through a base station, but may also communicate directly with each other without going through the base station.
  • the AI server 20 may include a server that performs AI processing and a server that performs calculations on big data.
  • the AI server 20 is connected to at least one of the AI devices constituting the AI system 1: a robot 10a, an autonomous vehicle 10b, an XR device 10c, a smartphone 10d, or a home appliance 10e. It is connected through the cloud network 10 and can assist at least some of the AI processing of the connected AI devices 10a to 10e.
  • the AI server 20 can train an artificial neural network according to a machine learning algorithm on behalf of the AI devices 10a to 10e, and directly store or transmit the learning model to the AI devices 10a to 10e.
  • the AI server 20 receives input data from the AI devices 10a to 10e, infers a result value for the received input data using a learning model, and provides a response or control command based on the inferred result value. It can be generated and transmitted to AI devices (10a to 10e).
  • the AI devices 10a to 10e may infer a result value for input data using a direct learning model and generate a response or control command based on the inferred result value.
  • AI devices 10a to 10e to which the above-described technology is applied will be described.
  • the AI devices 10a to 10e shown in FIG. 3 can be viewed as specific examples of the AI device 10 shown in FIG. 1.
  • the robot 10a applies AI technology and can be implemented as a guidance robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, etc.
  • the robot 10a may include a robot control module to control its movements, and the robot control module may mean a software module or a chip implementing it as hardware.
  • the robot 10a uses sensor information obtained from various types of sensors to acquire status information of the robot 10a, detect (recognize) the surrounding environment and objects, generate map data, or determine movement path and driving. It can determine a plan, determine a response to user interaction, or determine an action.
  • the robot 10a may use sensor information obtained from at least one sensor among lidar, radar, and camera to determine the movement path and driving plan.
  • the robot 10a can perform the above operations using a learning model composed of at least one artificial neural network.
  • the robot 10a can recognize the surrounding environment and objects using a learning model, and can determine an operation using the recognized surrounding environment information or object information.
  • the learning model may be learned directly from the robot 10a or from an external device such as the AI server 20.
  • the robot 10a may perform an operation by generating a result using a direct learning model, but performs the operation by transmitting sensor information to an external device such as the AI server 20 and receiving the result generated accordingly. You may.
  • the robot 10a determines the movement path and driving plan using at least one of map data, object information detected from sensor information, or object information acquired from an external device, and controls the driving unit to follow the determined movement path and driving plan.
  • the robot 10a can be driven accordingly.
  • the map data may include object identification information about various objects arranged in the space where the robot 10a moves.
  • map data may include object identification information for fixed objects such as walls and doors and movable objects such as flower pots and desks.
  • object identification information may include name, type, distance, location, etc.
  • the robot 10a can perform actions or travel by controlling the driving unit based on the user's control/interaction. At this time, the robot 10a may acquire interaction intention information according to the user's motion or voice utterance, determine a response based on the acquired intention information, and perform the operation.
  • the robot 10a applies AI technology and autonomous driving technology and can be implemented as a guidance robot, a transport robot, a cleaning robot, a wearable robot, an entertainment robot, a pet robot, an unmanned flying robot, etc.
  • the robot 10a to which AI technology and autonomous driving technology are applied may refer to a robot itself with autonomous driving functions or a robot 10a that interacts with an autonomous vehicle 10b.
  • the robot 10a with an autonomous driving function may refer to devices that move on their own along a given route without user control or that determine the route on their own.
  • the robot 10a and the autonomous vehicle 10b with autonomous driving functions may use a common sensing method to determine one or more of a movement path or a driving plan.
  • the robot 10a and the autonomous vehicle 10b with autonomous driving functions can determine one or more of a movement path or a driving plan using information sensed through lidar, radar, and cameras.
  • the robot 10a that interacts with the autonomous vehicle 10b exists separately from the autonomous vehicle 10b and is linked to the autonomous driving function inside the autonomous vehicle 10b or is connected to the autonomous vehicle 10b. You can perform actions linked to the user on board.
  • the robot 10a interacting with the self-driving vehicle 10b acquires sensor information on behalf of the self-driving vehicle 10b and provides it to the self-driving vehicle 10b, or acquires sensor information and provides surrounding environment information or By generating object information and providing it to the autonomous vehicle 10b, the autonomous driving function of the autonomous vehicle 10b can be controlled or assisted.
  • the robot 10a interacting with the autonomous vehicle 10b may monitor the user riding the autonomous vehicle 10b or control the functions of the autonomous vehicle 10b through interaction with the user. .
  • the robot 10a may activate the autonomous driving function of the autonomous vehicle 10b or assist in controlling the driving unit of the autonomous vehicle 10b.
  • the functions of the autonomous vehicle 10b controlled by the robot 10a may include not only the autonomous driving function but also functions provided by a navigation system or audio system provided inside the autonomous vehicle 10b.
  • the robot 10a interacting with the autonomous vehicle 10b may provide information to the autonomous vehicle 10b or assist a function from outside the autonomous vehicle 10b.
  • the robot 10a may provide traffic information including signal information to the autonomous vehicle 10b, such as a smart traffic light, and may interact with the autonomous vehicle 10b, such as an automatic electric charger for an electric vehicle. You can also automatically connect an electric charger to the charging port.
  • Figure 4 is a perspective view of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 5 is a front view of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 6 is a side view of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 7 is a view of an example of a robot according to this embodiment. This is a rear view of an example robot.
  • the robot 10a may include a main body 30 and at least one wheel module 40.
  • An example of the robot 10a may be a delivery robot that can transport delivered goods (hereinafter referred to as delivered goods) such as food, medicine, and delivery goods.
  • delivered goods such as food, medicine, and delivery goods.
  • the main body 30 may be composed of a combination of a plurality of members and may be a robot body.
  • the main body 30 may include a front cover 31, a container 32, and a row cover 33.
  • the front cover 31 may include a front body 31a that is long in the vertical direction and a lower body 31b extending in the front-back direction from the lower part of the front body 31a.
  • the front cover 31, especially the front body 31a will have a display 152 that displays information and a front camera 154 that photographs the front of the robot 10a. You can.
  • a side camera 155 (see FIG. 6) that photographs the side of the robot 10a may be placed on the front cover 31, especially the lower body 31a.
  • the container 32 may be placed on the upper side of the lower body 31b.
  • a space capable of accommodating delivery material may be formed inside the container 32.
  • a shutter door 32c may be disposed on the rear of the container 32, and the shutter door 32c may be a sliding shutter door that slides to open and close the interior of the container 32.
  • the lower cover 33 may be disposed on the lower side of the lower body 31b.
  • the lower cover 33 may surround the lower part of the robot 10a and protect the lower part of the robot 10a.
  • the robot 10a's LIDAR (LIDAR) 156 installed on the main body 30 is a radar system that measures the position coordinates of the reflector by shooting a laser pulse and measuring the time it takes for it to be reflected and returned.
  • the lower cover 33 may be formed with an opening 33a through which the laser pulse generated by the lidar 156 can pass.
  • the main body 30 may include a bottom plate spaced apart from the ground, and at least one wheel module 40 and at least one auxiliary wheel may be mounted on the bottom plate 39.
  • the wheel module 40 may support the main body 30 so that the main body 30 is spaced apart from the ground G, and may be a travel module for driving the robot 10a.
  • the wheel module 40 may include a front caster 80, a drive wheel 94, and a rear caster 120.
  • the auxiliary wheels 200 can assist the wheel module 40 so that the robot 10a can easily overcome obstacles such as bumps on the ground.
  • the auxiliary wheel 200 may be located further forward than the front caster 80. As shown in FIG. 6, the distance L1 from the tip of the bottom plate 39 to the tip of the auxiliary wheel 200 is the distance L2 from the tip of the bottom plate 39 to the tip of the front caster 80. ) can be shorter than
  • the auxiliary wheels 200 can overcome obstacles before the front cacher 80.
  • An example of the robot 10a may include a plurality of wheel modules 40 and a plurality of auxiliary wheels 200.
  • the plurality of wheel modules 40 may include a pair of wheel modules 40A and 40B, and the pair of wheel modules 40A and 40B include a left wheel module 40A and a right wheel module 40B. ) may include.
  • the left wheel module 40A and the right wheel module 40B may be installed symmetrically left and right and may be spaced apart in the left and right direction (Y).
  • the left wheel module 40A may be placed on the left side of the main body 30 based on the center of the bottom plate in the left and right direction (Y), and the right wheel module 40B may be placed on the left side of the main body 30 based on the center of the bottom plate in the left and right direction (Y). It can be placed on the right side of the main body 30.
  • the left wheel module 40A and the right wheel module 40B may have the same structure.
  • the plurality of auxiliary wheels 200 may include a pair of auxiliary wheels 200A and 200B, and the pair of auxiliary wheels 200A and 200B may include a left auxiliary wheel 200A and a right auxiliary wheel 200B. ) may include.
  • the left auxiliary wheel 200A and the right auxiliary wheel 200B may be installed symmetrically left and right and may be spaced apart in the left and right directions (Y).
  • the left auxiliary wheel (200A) can be placed on the left side of the bottom plate based on the center of the bottom plate in the left and right direction (Y), and the right auxiliary wheel (200B) can be placed on the main body based on the center of the bottom plate in the left and right direction (Y). It can be placed on the right side of (30).
  • the left auxiliary wheel 200A and the right auxiliary wheel 200B may have the same structure.
  • the gap L3 between a pair of auxiliary wheels 200A and 200B may be narrower than the gap L4 between a pair of wheel modules 40A and 40B.
  • Figure 8 is a perspective view showing the inside of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 9 is a front view showing the inside of an example of a robot according to this embodiment.
  • the container 32 may include a container frame 32a inside which a space S can be accommodated.
  • the top and back surfaces of the container frame 32a may be open.
  • the outer surface of the container frame 32a may be protected by the container cover 32a shown in FIGS. 4 to 7.
  • the back of the container frame 32a can be opened and closed by a shutter door 32c (see FIG. 7).
  • the main body 30 may include a front frame 34 in front of the container frame 32.
  • the front frame 34 may be combined with the bottom plate 39.
  • the front frame 34 may be coupled to the front part of the bottom plate 39 and may be disposed long upward from the bottom plate 39.
  • the display 152 may be placed on the upper side of the front frame 34.
  • the front camera 154 may be mounted on the front frame 34.
  • a speaker 158 that outputs auditory information may be disposed on the front frame 34.
  • the main body 30 may include an upper plate 35 disposed above the bottom plate 39.
  • the upper plate 35 may be installed to be spaced apart from the bottom plate 39 by a post 36.
  • a plurality of posts 36 may be provided between the bottom plate 39 and the upper plate 35.
  • Figure 10 is a perspective view showing a conveyor of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 11 is a rear view showing the interior of an example of a robot according to this embodiment
  • Figure 12 is a configuration of an example of a robot according to this embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram of an example of a robot according to this embodiment when docked with a storage box.
  • the main body 30 may further include a rear body 37, as shown in FIGS. 10 and 11.
  • the rear body 37 can connect the bottom plate 39 and the lower part of the container 32.
  • a rear charging terminal 160 may be disposed on the rear body 37.
  • the robot 10a can be charged by moving the rear charging terminal 160 to the power supply terminal (not shown) of the charging station, and can also be charged by connecting a charging cable (not shown) to the rear charging terminal 160. possible.
  • the robot 10a can run while placed on the ground (G), and may encounter obstacles (O, Obstacles) such as ledges located on the ground (G) while running.
  • obstacles O, Obstacles
  • the front caster 80, the driving wheel 94, and the rear wheel 120 can roll along the ground (G) while in contact with the ground (G).
  • the auxiliary wheel 200 may be installed to be spaced apart from the ground (G) when it does not encounter an obstacle (O).
  • the bottom height of the auxiliary wheel 120 may be higher than the bottom height of the front caster 80.
  • the auxiliary wheel 200 may be spaced apart from the ground (G) during normal driving, and when it encounters an obstacle (O) below a set height, it may come into contact with the obstacle (O) and then climb over the obstacle (O). .
  • the robot 10a can drive over a low obstacle O, and since it cannot overcome a high obstacle O, it can drive while avoiding high obstacles O.
  • the robot 10a can run over an obstacle O that is below a set height, and an example of the set height may be 40 cm.
  • the robot 10a may further include a conveyor 162 disposed in the container 32, as shown in FIGS. 11 and 12.
  • the conveyor 162 may be placed at the inner lower portion of the container 32.
  • the delivery (P) is input into the space (S) of the container (32), it can be placed on the upper surface of the conveyor (162).
  • the conveyor 162 can transport the shipment (P, see FIG. 13) accommodated in the space (S) in the front-back direction (X).
  • the robot 10a can be docked (connected) to a storage box outside the robot 10a.
  • the robot 10a can be docked with a storage box (Box), and the conveyor 162 can transport the delivery (P) contained in the container 32 to the storage box (Box).
  • the conveyor 162 can be transported as a shipment (P) using a storage box conveyor (C) placed inside the storage box (Box).
  • Figure 14 is a side view showing an example of a wheel module according to this embodiment
  • Figure 15 is a perspective view showing an example of a wheel module according to this embodiment.
  • Figure 15 is a perspective view when the in-wheel motor 90 of the left wheel module 40a is separated from the link motor arm 70 and the link back arm 100.
  • the wheel module 40 includes a front hinge 50, a rear hinge 60, a link motor arm 70, a front caster 80, an in-wheel motor 90, a link back arm 100, and a guide pin. It may include (110) and a rear caster (120).
  • the wheel module 40 may be an interlocking link module in which the link motor arm 70 and the link back arm 100 are interlocked.
  • the front hinge 50 and rear hinge 60 can be fixed in position to the main body 30, especially the bottom plate 39, and each of the front hinge 50 and rear hinge 60 is positioned based on the robot set. It can be a fixed point.
  • the link motor arm 70 and the link back arm 100 can be disposed on the front hinge 50 and the rear hinge 60, respectively, and the front caster 80, in-wheel motor 90, and rear caster 120 are It may be distributed and positioned on the link motor arm 70 and the link back arm 100.
  • the front hinge 50 may be mounted on the main body 30.
  • the front hinge 50 may be mounted on the front part of the main body 30, and the front part of the main body 30 may be defined as the front part based on the center of the main body 30 in the front-back direction (X).
  • the front hinge 50 may be mounted on the bottom plate 39, and may be mounted on the bottom plate 39 using a fastening member such as a screw.
  • the front hinge 50 may include a front mounter 52 and a pair of side brackets 54.
  • the front mounter 52 may be fastened to the bottom plate 39 using a fastening member.
  • a pair of side brackets 54 protrude from the front mounter 52 and may be spaced apart in the left and right directions (Y).
  • a pair of side brackets 54 may protrude downward from the side of the front mounter 52.
  • the first hinge shaft P1 may pass through a pair of side brackets 54 of the front hinge 50 and the first hinge shaft penetrating portion 72 formed in the center of the link motor arm 70.
  • the first hinge axis P1 may be the rotation center of the link motor arm 70.
  • the rear hinge 60 may be mounted on the rear part of the main body 30.
  • the rear portion of the main body 30 may be defined as the rear portion based on the center of the main body 30 in the front-to-back direction (X).
  • the rear hinge 60 may be mounted on the bottom plate 39, may be mounted on the bottom plate 39 using a fastening member such as a screw, and may be mounted spaced back and forth from the front hinge 50.
  • the rear hinge 60 may include a rear mounter 62 and a pair of side brackets 64.
  • the rear mounter 62 may be fastened to the bottom plate 39 using a fastening member.
  • a pair of side brackets 64 protrude from the rear mounter 64 and may be spaced apart in the left and right directions (Y).
  • a pair of side brackets 64 may protrude downward from the side of the rear mounter 62.
  • a pin guide 66 guided by a guide pin 110 may be formed on the rear hinge 60.
  • the pin guide 66 may be a guide hole formed long in the front-back direction (X) in the rear hinge 40, for example, it may be a long hole.
  • the pin guide 66 may be open to each of the pair of brackets 64 of the rear hinge 60 in the left-right direction (Y) and may be formed to be long in the front-back direction (X).
  • the pin guide 66 which is a guide hole, may include a front end and a rear end spaced apart from the front end in the front-back direction (X), and the guide pin 110 includes the front end of the pin guide 66 and the rear end of the pin guide 66. can be moved between them.
  • the rear hinge 60 may be a sliding connector to which the link back arm 100 is slidably connected by the guide pin 110.
  • the link motor arm 70 may be a link front arm disposed in front of the link back arm 100.
  • the link motor arm 70 may be rotatably connected to the front hinge 50 about the first hinge axis P1.
  • the link motor arm 70 can rotate up and down around the front hinge 50.
  • the link motor arm 70 may be arranged long in the front-back direction (X) with respect to the front hinge 50, and may be arranged approximately horizontally below the bottom plate 39.
  • the link motor arm 70 may be spaced apart from the bottom plate 39 in the vertical direction (Z).
  • the front part of the link motor arm 70 may be defined as a part located in front of the first hinge bamboo (P1) with respect to the first hinge axis (P1), and the rear part of the link motor arm 70 is the first hinge. It can be defined as a part located behind the first hinge bamboo (P1) with respect to the axis (P1).
  • a front caster mounting portion 71 on which the front caster 80 is mounted may be formed on the front portion of the link motor arm 70.
  • the front caster mounting portion 71 may have a through hole through which the vertical axis of the front caster 80 passes, which may be open in the vertical direction (Z).
  • a first hinge shaft penetrating portion through which the first hinge shaft P1 passes may be formed in the central portion of the link motor arm 70.
  • a first hinge shaft through hole through which the first hinge shaft P1 passes may be open in the left and right direction (Y).
  • a second hinge shaft penetrating portion through which the second hinge shaft P2 penetrates may be formed in the rear portion of the link motor arm 70.
  • a second hinge shaft through hole penetrating the second hinge shaft P1 may be open in the left and right directions (Y).
  • the front caster 80 may be installed on the link motor arm 70.
  • the front caster 80 may be installed on the front part of the link motor arm 70.
  • the front caster 80 may include a caster body 82 and a front wheel 84.
  • the caster body 82 may be installed on the front part of the link motor arm 70.
  • the caster body 82 may include a vertical axis installed on the link motor arm 70.
  • the front wheel 84 may be arranged to rotate around a horizontal axis on the caster body 82.
  • the in-wheel motor 90 may be connected to the rear portion of the link motor arm 70.
  • the in-wheel motor 90 may have a motor 92 and a drive wheel 94.
  • the motor 92 may be coupled to at least one of the link motor arm 70 and the link back arm 100.
  • the drive wheel 94 may be rotated by a motor 92.
  • the drive wheel 94 may be connected to the rotation shaft of the motor or to a reducer connected to the rotation shaft of the motor 92.
  • Drive wheel 84 may be located next to the rear portion of link motor arm 70.
  • the link back arm 100 may be rotatably connected to the link motor arm 70 through a second hinge axis P2.
  • the second hinge axis (P2) may be a connection point where the link back arm 100 and the link motor arm 70 are connected, and this second hinge axis (P2) is connected to the link back arm 100 and the link motor arm ( 70) In each rotation range, the link back arm 100 and the link motor arm 70 may be located in an area where they do not collide.
  • the second hinge axis P2 may be the center of rotation of the link motor arm 79 and the center of rotation of the link back arm 100.
  • the link motor arm 79 and the link back arm 100 may be connected by a second hinge shaft (P2).
  • the link motor arm 70 and the link back arm 100 may rotate in opposite directions about the second hinge axis P2.
  • the link motor arm 70 is rotated clockwise about the second hinge axis (P2)
  • the link back arm 100 can be rotated counterclockwise about the second hinge axis (P2)
  • the link back arm 100 can be rotated counterclockwise about the second hinge axis (P2).
  • the link back arm 100 may rotate clockwise about the second hinge axis P2.
  • the link back arm 100 When the link back arm 100 is rotated clockwise or the link back arm 100 is rotated counterclockwise, the link back arm 100 may be slidingly guided on the rear hinge 60.
  • the link back arm 100 may be slidably connected to the rear hinge 60 by a guide pin 110.
  • a second hinge shaft penetrating portion through which the second hinge shaft P2 penetrates may be formed in the front portion of the link back arm 100.
  • a second hinge shaft through hole through which the second hinge shaft P2 passes may be open in the left and right direction (Y).
  • a guide pin mounting portion on which the guide pin 110 is mounted may be formed in the center of the link back arm 100.
  • the guide pin mounting portion may be defined as a portion of the link back arm 100 located between a pair of brackets 64 of the rear hinge 60.
  • a guide pin through hole through which the guide pin 110 passes may be open in the left and right directions (Y) in the guide pin mounting portion.
  • a rear caster mounting portion 103 on which the rear caster 120 is mounted may be formed at the rear of the link back arm 100.
  • the rear caster mounting unit 103 may have a through hole through which the vertical axis of the rear caster 120 passes, which may be open in the vertical direction (Z).
  • the link back arm 100 connected to the link motor arm 70 by the second hinge axis P2 is connected to the link motor arm ( 70) rotates in the opposite direction to the link motor arm 70, and at this time, when the guide pin 110 connected to the link back arm 110 is guided along the pin guide 56, the link back The arm 110 is rotated while moving approximately in the forward and backward direction (X).
  • Guide pin 110 may be installed on the link back arm 100.
  • the guide pin 110 may penetrate a pair of side brackets 64 of the rear hinge 60 and the guide pin mounting portion of the link back arm 100.
  • the guide pin 100 may be slidably guided along the pin guide 66 when the link back arm 100 rotates.
  • the rear caster 120 may be installed on the link back arm 100.
  • the rear caster 120 may be installed at the rear of the link back arm 100.
  • the rear caster 120 may include a caster body 122 and a rear wheel 124.
  • the caster body 122 may be installed on the rear portion of the link back arm 100.
  • the caster body 122 may include a vertical axis installed on the link back arm 100.
  • the rear wheel 124 may be arranged on the caster body 122 to rotate about a horizontal axis.
  • the link motor arm 70 is rotated to a fixed axis by the front hinge 50, and the link back arm 100 is connected to the rear hinge 60 together with the guide 110 according to the rotation radius of the link motor arm 70. While moving in the horizontal direction (forward-backward direction), it is dependent on the rotation radius of the link motor arm 70 and maintains the rotation radius.
  • the rotation radius of the link motor arm 70 is limited and moves according to the horizontal movement distance of the guide 110, and the height of the front caster 80 and the height of the drive wheel 94 are adjusted by this rotation radius.
  • the front caster 80 and the driving wheel 94 can secure grip with the ground (G) by changing their height depending on the ground.
  • the wheel module 40 allows all of the front caster 90, the driving wheel 94, and the rear caster 120 to contact the ground when the robot 10a runs on an uneven ground, and the stability of driving is It improves.
  • the robot 10a includes a pair of wheel modules 40A and 40B
  • the front caster 90 of the left wheel module 40A, the driving wheel 94, the rear caster 120, and the right wheel module The front caster 90, the driving wheel 94, and the rear caster 120 of 40B are interlocked with each other and can be moved while touching the ground (G).
  • the auxiliary wheel 200 may be disposed on the bottom plate 39 to be spaced apart from the wheel module 40.
  • the auxiliary wheel 200 may be mounted on the bottom plate 39 independently of the wheel module 400. As shown in FIG. 14, the auxiliary wheel 200 may be installed without overlapping the wheel module 40 in the left and right direction (Y).
  • the auxiliary wheels 200 When the robot 10a moves forward, the auxiliary wheels 200 may be in contact with the obstacle O rather than the front caster 80, and after the auxiliary wheels 200 stand on the obstacle O, the front casters ( 80) may come into contact with an obstacle (O).
  • the auxiliary wheel 200 may include an auxiliary body 202 and an auxiliary wheel 204.
  • the auxiliary body 202 may be fastened to the bottom plate 39 using a fastening member such as a screw.
  • the auxiliary wheel 204 may be disposed on the auxiliary body 202 to rotate about a horizontal axis.
  • the size of the auxiliary wheel 200 may be smaller than the size of the front caster 80.
  • the size of the auxiliary wheel 204 may be smaller than the size of the front wheel 84.
  • the radius of the auxiliary wheel 204 may be smaller than the radius of the front wheel 84.
  • the auxiliary wheels 200 may be configured to allow the robot 10a to overcome the obstacle O in multiple stages.
  • the motor 92 In order for the robot 10a to overcome a tall obstacle O, the motor 92 requires a large amount of force. When the diameter of the front caster 80 is increased, the power of the motor 92 can be reduced. In order to overcome an obstacle (O) with a height of 4cm, the robot (10a) must use a 6-inch front caster (80). In this case, considering the turning radius of the front caster (80), the size of the wheel module (40) is excessive. It becomes larger, and the support point according to the rotation of the front caster 80 also becomes severely inflected.
  • the front caster 80 includes a 4-inch front wheel 84 and the auxiliary wheel 200 is mounted on the bottom plate 39, the force to overcome the obstacle O can be reduced, and the robot 10a ) can overcome obstacles (O) with the 4-inch front wheel (84).
  • the motor 92 for raising the front caster 80 above the obstacle (O) The force may be smaller than when there is no auxiliary wheel 200.
  • the auxiliary wheels 200 may be mounted on the bottom plate 39 to be spaced 19 mm to 21 mm from the ground G.
  • the auxiliary wheels ( The force acting on 200) and the force acting on the front caster 80 may be equally distributed.
  • auxiliary wheel 200 and the front caster 80 are spaced at a certain distance (horizontally) so that the front caster 80 can catch on the ledge of the load O the moment the auxiliary wheel 200 crosses the obstacle O. It is desirable to place them at a certain distance (directional spacing).
  • the robot 10a may further include a front charging terminal assembly 170 (see FIG. 14).
  • the robot 10a can be charged by moving the front charging terminal assembly 170 to the power supply terminal (not shown) of the charging station, and can be charged by connecting a charging cable (not shown) to the front charging terminal assembly 170. It is also possible to do so.
  • the front charging terminal assembly 170 may be coupled to the auxiliary body 202 of the auxiliary wheel 200.
  • the front charging terminal assembly 170 may include a terminal bracket 172 coupled to the auxiliary body 202 and a terminal 174 disposed to protrude forward from the terminal bracket 172.
  • the terminal bracket 172 may be spaced apart from the auxiliary wheel 204.
  • the terminal bracket 172 may have a bent shape and may be disposed on the auxiliary body 202 to be located in front of the auxiliary body 202.
  • terminal bracket 172 may be coupled to the auxiliary body 202 with a fastening member such as a screw, and another example of the terminal bracket 172 may be formed integrally with the auxiliary body 202.
  • the bottom height of the front heavy duty terminal assembly 170 may be higher than the bottom height of the auxiliary wheel 200, and when the auxiliary wheel 200 stands on the obstacle O, it may not be damaged by the obstacle O.
  • 16 is a diagram of another example of a robot according to this embodiment.
  • the robot 10a may further include a hinge member 38 rotatably disposed on the bottom plate 39, and the auxiliary wheels 200' are mounted on the hinge member 38. It can be.
  • the hinge member 38 may be connected to the bottom plate 39 through a hinge shaft 38a.
  • the hinge member 38 may rotate clockwise or counterclockwise about the hinge axis 38a.
  • the auxiliary wheel 200' includes an auxiliary body 202' and an auxiliary wheel 204, as in an example of a robot, and the auxiliary body 202' is not directly fastened to the bottom plate 39, but is attached to a hinge member. It can be concluded at (38).
  • the top of the auxiliary body 202' may contact the bottom surface 38b of the hinge member 38.
  • the auxiliary body 202' may be fastened to the hinge member 38 with a fastening member such as a screw.
  • Another example of the robot 10a may further include a spring 180 that elastically supports the hinge member 38 on the upper side of the hinge member 38.
  • spring 180 may be a coil spring.
  • Another example of a robot may include a supporter 182 that supports the spring 180.
  • the supporter 182 may be disposed on the upper surface of the bottom plate 39.
  • the supporter 182 may be fastened to the bottom plate 39 by a fastening member such as a screw.
  • a supporter protrusion 184 that supports the upper end of the spring 180 may be formed on the supporter 182.
  • a lower protrusion 38c may be formed upward on the hinge member 38 to support the lower end of the spring 180.
  • the hinge member 38 and the spring 180 can absorb the impact.
  • Another example of the robot 10a may have configurations other than the hinge member 38 and the auxiliary body 202' of the auxiliary wheels 200', which may be the same or similar to an example of the robot 10a, and the description is redundant. To avoid this, a detailed description thereof is omitted.
  • 17 is a diagram of another example of a robot according to this embodiment.
  • the robot 10a may further include a front spring 192 and a rear spring 194.
  • the front spring 192 is disposed on the bottom plate 39 and can cushion the link motor arm 70.
  • the rear spring 194 is disposed on the bottom plate 39 and can cushion the link back arm 100.
  • the link motor arm 70 may include a front caster mounting portion 71 to which the front caster is coupled, and the front spring 192 may be in contact with or coupled to the front caster mounting portion 71.
  • the link back arm 100 includes a rear caster mounting portion 103 to which the rear caster 120 is coupled, and the rear spring 194 may be in contact with or coupled to the rear caster mounting portion 103.
  • An example of the front spring 192 may be a coil spring disposed between the bottom plate 39 and the link motor arm 70, and can absorb shock applied to the link motor arm 70.
  • An example of the rear spring 194 may be a coil spring disposed between the bottom plate 39 and the link back arm 100, and can absorb shock applied to the link back arm 100.
  • the spring constant (K) of the front spring 192 may be smaller than the spring constant (K) of the rear spring 194. In this case, the cushioning effect can start from the front of the robot 10a and be absorbed toward the rear of the robot 10a, and the shaking of the robot 10a during buffering can be minimized.
  • Another example of the robot 10a may have configurations other than the front spring 192 and the rear spring 194 that are the same or similar to an example of the robot 10a, and a detailed description thereof will be provided to avoid redundant description. is omitted.

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Abstract

로봇은 바텀 플레이트를 갖는 메인 바디; 바텀 플레이트에 장착된 적어도 하나의 휠 모듈 및 바텀 플레이트에 배치된 보조 바퀴를 포함하고, 휠 모듈은 링크 모터 아암; 링크 모터 아암에 설치된 프론트 캐스터; 링크 모터 아암에 회전 가능하게 연결된 링크 백 아암; 링크 백 아암에 설치된 리어 캐스터; 링크 모터 아암과 링크 백 아암 중 적어도 하나에 연결된 모터; 및 모터에 의해 회전되는 구동휠을 포함하고, 보조 바퀴의 크기는 프론트 캐스터의 크기 보다 작을 수 있다.

Description

로봇
본 발명은 로봇에 관한 것이다.
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는　기계로서, 로봇의 응용분야는 대체로, 산업용, 의료용, 우주용, 해저용 등으로 분류될 수 있고, 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
로봇의 일 예는 구동휠과, 프론트 캐스터와, 리어 캐스터를 포함할 수 있고, 대한민국 공개특허공보 10-2020-0085661(2020년07월15일 공개)에는 이러한 로봇이 개시되어 있다.
상기 로봇은 주행 유닛이 구비된 본체를 포함하고, 주행 유닛은 좌우로 길게 형성된 구동축을 중심으로 회전하는 구동휠; 및 상기 구동휠에 회전 동력을 제공하는 구동 모터; 본체의 저면 전방부에 구비된 프론트 캐스터; 본체의 저면 후방부에 구비된 리어 캐스터를 포함한다.
본 실시 예는 안정감 높게 지면의 장애물을 넘을 수 있는 로봇을 제공하는데 있다.
본 실시 예에 따른 로봇은 바텀 플레이트를 갖는 메인 바디; 바텀 플레이트에 장착된 적어도 하나의 휠 모듈 및 바텀 플레이트에 배치된 보조 바퀴를 포함하고, 휠 모듈은 링크 모터 아암; 링크 모터 아암에 설치된 프론트 캐스터; 링크 모터 아암에 회전 가능하게 연결된 링크 백 아암; 링크 백 아암에 설치된 리어 캐스터; 링크 모터 아암과 링크 백 아암 중 적어도 하나에 결합된 모터; 및 모터에 의해 회전되는 구동휠을 포함하고, 보조 바퀴의 크기는 프론트 캐스터의 크기 보다 작을 수 있다.
바텀 플레이트의 선단에서 보조 바퀴의 선단까지의 거리는 바텀 플레이트의 선단에서 프론트 캐스터의 선단까지의 거리 보다 짧을 수 있다.
휠 모듈은 상기 바텀 플레이트에 한 쌍 제공될 수 있고, 보조 바퀴는 상기 바텀 플레이트에 한 쌍 제공될 수 있으며, 한 쌍의 보조 바퀴 사이의 간격은 한 쌍의 휠 모듈 사이의 간격 보다 좁을 수 있다.
보조 바퀴의 하단 높이는 프론트 캐스터의 하단 높이 보다 높을 수 있다.
보조 바퀴는 바텀 플레이트에 체결된 보조 바디와, 보조 바디를 중심으로 회전되게 배치된 보조 휠을 포함하고, 보조 바디에는 프론트 충전 단자 어셈블리가 결합될 수 있다.
휠 모듈은 바텀 플레이트에 장착되고 링크 모터 아암이 제1힌지축으로 회전 가능하게 연결된 프론트 힌지; 바텀 플레이트에 장착되고 핀 가이드가 형성된 리어 힌지; 및 링크 백 아암에 설치되고 상기 핀 가이드를 따라 슬라이드 안내되는 가이드 핀을 더 포함할 수 있고, 링크 백 아암은 링크 모터 아암에 제2힌지축으로 연결될 수 있다.
핀 가이드는 리어 힌지의 전후 방향으로 길게 형성된 가이드 홀일 수 있다.
로봇은 바텀 플레이트에 회전 가능하게 배치된 힌지 부재를 더 포함할 수 있고, 보조 바퀴는 힌지 부재에 장착될 수 있다.
로봇은 힌지 부재의 상측에서 힌지 부재를 탄성 지지하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
로봇은 바텀 플레이트에 배치되고 링크 모터 아암을 완충하는 프론트 스프링과, 바텀 플레이트에 배치되고 링크 백 아암을 완충하는 리어 스프링을 더 포함할 수 있다.
프론트 스프링의 스프링 상수는 리어 스프링의 스프링 상수 보다 작을 수 있다.
링크 모터 아암은 프론트 캐스터가 결합되는 프론트 캐스터 장착부를 포함할 수 있고, 프론트 스프링은 프론트 캐스터 장착부와 접촉될 수 있다.
링크 백 아암은 리어 캐스터가 결합되는 리어 캐스터 장착부를 포함할 수 있고, 리어 스프링은 리어 캐스터 장착부와 접촉될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 보조 바퀴 및 프론트 캐스터에 의해 로봇이 장애물을 다단으로 넘을 수 있어, 프론트 캐스터의 크기를 최소화할 수 있고, 로봇이 보다 안정적으로 주행할 수 있다.
또한, 보조 바퀴와, 프론트 캐스터 및 리어 캐스터를 포함하여, 모터의 개수를 최소화할 수 있다.
또한, 로봇이 주행하는 지면의 굴곡에 따라 프론트 캐스터와, 구동휠과, 리어 캐스터 모두가 지면과 접지된 상태에서 주행하므로, 로봇의 흔들림이 최소화되고 로봇이 안정적인 주행이 가능하다.
또한, 보조 바퀴가 힌지 부재와 함께 회전될 수 있어, 보조 바퀴의 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 힌지 부재를 탄성 지지하는 스프링에 의해 보조 바퀴에 가해진 충격을 완충할 수 있다.
또한, 프론트 스프링과, 리어 스프링에 의해 링크 모터 아암과 링크 백 아암이 완충될 수 있어, 휠 모듈에 가해진 충격을 완충할 수 있다.
또한, 프론트 스프링의 스프링 상수는 리어 스프링의 스프링 상수 보다 작아, 완충이 앞에서부터 뒤로 흡수될 수 있고, 로봇이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치가 도시된 도,
도 2는 본 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버가 도시된 도,
도 3은 본 실시 예에 따른 AI 시스템이 도시된 도,
도 4은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 사시도,
도 5는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 정면도,
도 6은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 측면도,
도 7은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 배면도,
도 8은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 사시도,
도 9은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 정면도,
도 10는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 컨베이어가 도시된 사시도,
도 11는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 배면도,
도 12은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 구성이 도시된 도이고,
도 13는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예가 보관함과 도킹되었을 때의 도.
도 14는 본 실시 예에 따른 휠 모듈 일 예가 도시된 측면도,
도 15은 본 실시 예에 따른 휠 모듈 일 예가 도시된 사시도,
도 16은 본 실시 예에 따른 로봇 다른 예의 도,
도 17은 본 실시 예에 따른 로봇 또 다른 예의 도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하에서, 일 요소가 타 요소에 "체결" 또는 "연결"된다고 기재된 것은, 두 요소가 직접 체결되거나 연결된 것을 의미하거나, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하고 상기 제3의 요소에 의해 두 요소가 서로 연결되거나 체결된 것을 의미할 수 있다. 반면, 일 요소가 타 요소에 "직접 체결" 또는 "직접 연결"된다고 기재한 것은, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하지 않는다고 이해될 수 있을 것이다.
<로봇(Robot)>
로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.
로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.
로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.
<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>
인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.
인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.
인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.
모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.
인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.
머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.
지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.
인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.
<자율 주행(Self-Driving)>
자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.
예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.
차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치가 도시된 도이다.
AI 장치(10)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, AI장치(10)는 통신 인터페이스(11), 입력 인터페이스(12), 러닝 프로세서(13), 센서(14), 출력 인터페이스(15), 메모리(17) 및 프로세서(18) 등을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(11)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(10a 내지 10e)나 AI 서버(20) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신 인터페이스(11)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.
이때, 통신 인터페이스(11)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth쪠), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.
입력 인터페이스(12)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.
이때, 입력 인터페이스(12)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.
입력 인터페이스(12)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력 인터페이스(12)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(18) 또는 러닝 프로세서(13)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.
러닝 프로세서(13)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(13)는 AI 서버(20)의 러닝 프로세서(24)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.
이때, 러닝 프로세서(13)는 AI 장치(10)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(13)는 메모리(17), AI 장치(10)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.
센서(14)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(10) 내부 정보, AI 장치(10)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
이때, 센서(14)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.
출력 인터페이스(15)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.
이때, 출력 인터페이스(15)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.
메모리(17)는 AI 장치(10)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(17)는 입력 인터페이스(12)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.
프로세서(18)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(10)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(18)는 AI 장치(10)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(18)는 러닝 프로세서(13) 또는 메모리(17)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(10)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(18)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.
프로세서(18)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.
이때, 프로세서(18)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.
이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(13)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(20)의 러닝 프로세서(24)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.
프로세서(18)는 AI 장치(10)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(17) 또는 러닝 프로세서(13)에 저장하거나, AI 서버(20) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
프로세서(18)는 메모리(17)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(10)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(18)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(10)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 2는 본 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버가 도시된 도이다.
도 2를 참조하면, AI 서버(20)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(20)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(20)는 AI 장치(10)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.
AI 서버(20)는 통신 인터페이스(21), 메모리(23), 러닝 프로세서(24) 및 프로세서(26) 등을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(21)는 AI 장치(10) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(23)는 모델 스토리지(23a)를 포함할 수 있다. 모델 스토리지(23a)는 러닝 프로세서(24)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 23b)을 저장할 수 있다.
러닝 프로세서(24)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(23b)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(20)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(10) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.
학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(23)에 저장될 수 있다.
프로세서(26)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 3은 본 실시 예에 따른 AI 시스템이 도시된 도이다.
도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(20), 로봇(10a), 자율 주행 차량(10b), XR 장치(10c), 스마트폰(10d) 또는 가전(10e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(2)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(10a), 자율 주행 차량(10b), XR 장치(10c), 스마트폰(10d) 또는 가전(10e) 등을 AI 장치(10a 내지 10e)라 칭할 수 있다.
클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.
즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(10a 내지 10e, 20)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(10a 내지 10e, 20)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.
AI 서버(20)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.
AI 서버(20)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(10a), 자율 주행 차량(10b), XR 장치(10c), 스마트폰(10d) 또는 가전(10e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(10a 내지 10e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.
이때, AI 서버(20)는 AI 장치(10a 내지 10e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(10a 내지 10e)에 전송할 수 있다.
이때, AI 서버(20)는 AI 장치(10a 내지 10e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(10a 내지 10e)로 전송할 수 있다.
또는, AI 장치(10a 내지 10e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(10a 내지 10e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(10a 내지 10e)는 도 1에 도시된 AI 장치(10)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.
<AI+로봇>
로봇(10a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
로봇(10a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.
로봇(10a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(10a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.
여기서, 로봇(10a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.
로봇(10a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(10a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(10a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(20) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.
이때, 로봇(10a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(20) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.
로봇(10a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(10a)을 주행시킬 수 있다.
맵 데이터에는 로봇(10a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.
또한, 로봇(10a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(10a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.
<AI+로봇+자율주행>
로봇(10a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.
AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(10a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(10b)과 상호작용하는 로봇(10a) 등을 의미할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(10a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.
자율 주행 기능을 가진 로봇(10a) 및 자율 주행 차량(10b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(10a) 및 자율 주행 차량(10b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.
자율 주행 차량(10b)과 상호작용하는 로봇(10a)은 자율 주행 차량(10b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(10b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(10b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.
이때, 자율 주행 차량(10b)과 상호작용하는 로봇(10a)은 자율 주행 차량(10b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(10b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(10b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(10b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(10b)과 상호작용하는 로봇(10a)은 자율 주행 차량(10b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(10b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(10a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(10b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(10b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(10a)이 제어하는 자율 주행 차량(10b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(10b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.
또는, 자율 주행 차량(10b)과 상호작용하는 로봇(10a)은 자율 주행 차량(10b)의 외부에서 자율 주행 차량(10b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(10a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(10b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(10b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.
도 4은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 사시도이고, 도 5는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 정면도이며, 도 6은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 측면도이고, 도 7은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 배면도이다.
로봇(10a)은 메인 바디(30)과, 적어도 하나의 휠 모듈(40)을 포함할 수 있다.
로봇(10a)의 일 예는 음식물, 의약품, 배달 물품 등 배송물(이하, 배송물이라 칭함)을 운반할 수 있는 배송로봇일 수 있다.
메인 바디(30)는 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있고, 로봇 본체일 수 있다.
로봇(10a)이 배송로봇일 경우, 메인 바디(30)는 프론트 커버(31)와, 컨테이너(32)와, 로우 커버(33)를 포함할 수 있다.
프론트 커버(31)는 상하 방향으로 긴 프론트 바디(31a)와, 프론트 바디(31a)의 하부에서 전후 방향으로 연장된 로어 바디(31b)를 포함할 수 있다.
프론트 커버(31) 특히 프론트 바디(31a)에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 정보를 표시하는 디스플레이(152)와, 로봇(10a)의 전방을 촬영하는 프론트 카메라(154)가 배치될 수 있다.
프론트 커버(31) 특히 로어 바디(31a)에는 로봇(10a)의 측방을 촬영하는 사이드 카메라(155, 도 6 참조)가 배치될 수 있다.
컨테이너(32)는 로어 바디(31b)의 상측에 배치될 수 있다. 컨테이너(32)의 내부에는 배송물리 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 컨테이너(32)의 배면에는 셔터 도어(32c)가 배치될 수 있고, 셔터 도어(32c)는 슬라이딩되어 컨테이너(32)의 내부를 개폐하는 슬라이딩 셔터 도어 일 수 있다.
로어 커버(33)는 로어 바디(31b)의 하측에 배치될 수 있다. 로어 커버(33)는 로봇(10a)의 하부를 에워쌀 수 있고, 로봇(10a)의 하부를 보호할 수 있다.
로봇(10a)은 메인 바디(30)에 설치된 라이다(LIDAR; 156)는　레이저　펄스를 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 반사체의 위치좌표를 측정하는　레이다　시스템이다.
로어 커버(33)는 라이다(156)에서 발생된 레이저 펄스가 통과할 수 있는 개구부(33a)가 형성될 수 있다.
메인 바디(30)는 지면과 이격되는 바텀 플레이트를 포함할 수 있고, 바텀 플레이트(39)에는 적어도 하나의 휠 모듈(40)과, 적어도 하나의 보조 바퀴가 장착될 수 있다.
휠 모듈(40)는 메인 바디(30)가 지면(G)과 이격되도록 메인 바디(30)를 지지할 수 있고, 로봇(10a)을 주행시키는 주행 모듈일 수 있다.
휠 모듈(40)은 프론트 캐스터(80), 구동휠(94), 리어 캐스터(120)을 포함할 수 있다.
보조 바퀴(200)는 로봇(10a)이 지면의 턱 등의 장애물을 잘 넘을 수 있도록 휠 모듈(40)을 보조할 수 있다.
보조 바퀴(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 프론트 캐스터(80) 보다 더 전방에 위치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 바텀 플레이트(39)의 선단에서 보조 바퀴(200)의 선단까지의 거리(L1)는 바텀 플레이트(39)의 선단에서 프론트 캐스터(80)의 선단까지의 거리(L2) 보다 짧을 수 있다.
로봇(10a)의 전진 주행시, 보조 바퀴(200)는 프론트 캐시터(80) 보다 먼저 장애물을 넘을 수 있다.
로봇(10a)의 예는 복수개의 휠 모듈(40)과, 복수개의 보조 바퀴(200)를 포함할 수 있다.
복수개의 휠 모듈(40)은 한 쌍의 휠 모듈(40A)(40B)을 포함할 수 있고, 한 쌍의 휠 모듈(40A)(40B)은 좌측 휠 모듈(40A)과, 우측 휠 모듈(40B)을 포함할 수 있다. 좌측 휠 모듈(40A)과, 우측 휠 모듈(40B)은 좌우 대칭되게 설치될 수 있고, 좌우 방향(Y)으로 이격될 수 있다.
좌측 휠 모듈(40A)는 바텀 플레이트의 좌우 방향(Y) 중앙을 기준으로 메인 바디(30)의 좌측에 배치될 수 있고, 우측 휠 모듈(40B)는 바텀 플레이트의 좌우 방향(Y) 중앙을 기준으로 메인 바디(30)의 우측에 배치될 수 있다.
좌측 휠 모듈(40A)과, 우측 휠 모듈(40B)은 동일 구조로 이루어질 수 있다.
복수개의 보조 바퀴(200)은 한 쌍의 보조 바퀴(200A)(200B)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 보조 바퀴(200A)(200B)는 좌측 보조 바퀴(200A)과, 우측 보조 바퀴(200B)을 포함할 수 있다. 좌측 보조 바퀴(200A)과, 우측 보조 바퀴(200B)은 좌우 대칭되게 설치될 수 있고, 좌우 방향(Y)으로 이격될 수 있다.
좌측 보조 바퀴(200A)는 바텀 플레이트의 좌우 방향(Y) 중앙을 기준으로 바텀 플레이트의 좌측에 배치될 수 있고, 우측 보조 바퀴(200B)는 바텀 플레이트의 좌우 방향(Y) 중앙을 기준으로 메인 바디(30)의 우측에 배치될 수 있다.
좌측 보조 바퀴(200A)과, 우측 보조 바퀴(200B)은 동일 구조로 이루어질 수 있다.
한 쌍의 보조 바퀴(200A)(200B) 사이의 간격(L3)은 한 쌍의 휠 모듈(40A)(40B) 사이의 간격(L4) 보다 좁을 수 있다.
도 8은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 사시도이고, 도 9은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 정면도이다.
컨테이너(32)는 내부에 배송물이 수용될 수 있는 공간(S)이 형성된 컨테이너 프레임(32a)을 포함할 수 있다.
컨테이너 프레임(32a)은 상면 및 배면이 개방될 수 있다. 컨테이너 프레임(32a)의 외면은 도 4 내지 도 7에 도시된 컨테이너 커버(32a)에 의해 보호될 수 있다.
컨테이너 프레임(32a)의 배면은 셔터 도어(32c, 도 7 참조)에 의해 개폐될 수 있다.
메인 바디(30)는 컨테이너 프레임(32)의 전방에는 프론트 프레임(34)를 포함할 수 있다.
프론트 프레임(34)은 바텀 플레이트(39)와 결합될 수 있다. 프론트 프레임(34)은 바텀 플레이트(39)의 전방부에 결합될 수 있고, 바텀 플레이트(39)에서 상측 방향으로 길게 배치될 수 있다.
디스플레이(152)는 프론트 프레임(34)의 상측에 배치될 수 있다.
프론트 카메라(154)는 프론트 프레임(34)에 장착될 수 있다.
프론트 프레임(34)에는 청각 정보를 출력하는 스피커(158)가 배치될 수 있다.
메인 바디(30)는 바텀 플레이트(39)의 상측에 배치된 어퍼 플레이트(35)를 포함할 수 있다. 어퍼 플레이트(35)는 포스트(36)에 의해 바텀 플레이트(39)과 이격되게 설치될 수 있다.
포스트(36)는 바텀 플레이트(39)과 어퍼 플레이트(35)의 사이에 복수개 제공될 수 있다.
도 10는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 컨베이어가 도시된 사시도이고, 도 11는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 내부가 도시된 배면도이며, 도 12은 본 실시 예에 따른 로봇 일 예의 구성이 도시된 도이고, 도 13는 본 실시 예에 따른 로봇 일 예가 보관함과 도킹되었을 때의 도이다.
메인 바디(30)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 리어 바디(37)를 더 포함할 수 있다.
리어 바디(37)는 바텀 플레이트(39)과 컨테이너(32)의 하부를 연결할 수 있다.
리어 바디(37)에는 리어 충전 단자(160)가 배치될 수 있다.
로봇(10a)은 리어 충전 단자(160)를 충전 스테이션의 전원 공급 단자(미도시)로 이동하여 충전하는 것도 가능하고, 리어 충전 단자(160)에 충전 케이블(미도시)을 연결하여 충전하는 것도 가능하다.
로봇(10a)은 도 12에 도시된 바와 같이, 지면(G)에 놓인 상태에서 주행할 수 있고, 주행 중에 지면(G)에 위치하는 턱 등의 장애물(O, Obstacle)과 만날 수 있다.
프론트 캐스터(80)와, 구동휠(94) 및 리어 휠(120)은 지면(G)과 접촉된 상태에서 지면(G)을 따라 구를 수 있다.
보조 바퀴(200)는 장애물(O)을 만나지 않았을 때, 지면(G)과 이격되게 설치될 수 있다. 보조 바퀴(120)의 하단 높이는 프론트 캐스터(80)의 하단 높이 보다 높을 수 있다.
보조 바퀴(200)은 통상적인 주행시, 지면(G)과 이격된 상태일 수 있고, 설정 높이 이하의 장애물(O)을 만났을 때, 장애물(O)과 접촉된 후 장애물(O) 위로 올라갈 수 있다.
로봇(10a)은 높이가 낮은 장애물(O)을 넘어 주행할 수 있고, 높이가 높은 장애물을 넘지 못하므로, 높이가 높은 장애물을 피하여 주행할 수 있다.
로봇(10a)은 설정 높이 이하의 장애물(O)을 넘도록 주행할 수 있고, 설정 높이의 일 예는 40cm 일 수 있다.
로봇(10a)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 컨테이너(32)에 배치된 컨베이어(162)를 더 포함할 수 있다.
컨베이어(162)는 컨테이너(32)의 내측 하부에 배치될 수 있다. 배송물(P)은 컨테이너(32)의 공간(S)으로 투입되었을 때, 컨베이어(162)의 상면에 올려질 수 있다.
컨베이어(162)는 공간(S)에 수용된 배송물(P, 도 13 참조)을 전후 방향(X)으로 운반할 수 있다.
로봇(10a)은 도 13에 도시된 바와 같이, 로봇(10a) 외부의 보관함(Box)과 도킹(접속)될 수 있다.
로봇(10a)은 보관함(Box)와 도킹될 수 있고, 컨베이어(162)는 컨테이너(32)에 담긴 배송물(P)을 보관함(Box)로 운반할 수 있다.
컨베어어(162)는 보관함(Box) 내측에 배치된 보관함 컨베이어(C)로 배송물(P)으로 운반할 수 있다.
도 14는 본 실시 예에 따른 휠 모듈 일 예가 도시된 측면도이고, 도 15은 본 실시 예에 따른 휠 모듈 일 예가 도시된 사시도이다.
이하, 휠 모듈(40)에 대해 먼저 설명한다. 도 15는 설명의 편의를 위해, 좌측 휠 모듈(40a)의 인휠 모터(90)가 링크 모터 아암(70)과 링크 백 아암(100)에서 분리되었을 때의 사시도이다.
휠 모듈(40)은 프론트 힌지(50)와, 리어 힌지(60)와, 링크 모터 아암(70)와, 프론트 캐스터(80), 인휠 모터(90), 링크 백 아암(100)와, 가이드 핀(110) 및 리어 캐스터(120)를 포함할 수 있다.
휠 모듈(40)은 링크 모터 아암(70)와, 링크 백 아암(100)이 연동되는 연동 링크 모듈일 수 있다.
프론트 힌지(50)와 리어 힌지(60)는 메인 바디(30) 특히, 바텀 플레이트(39)에 위치 고정될 수 있고, 프론트 힌지(50)와 리어 힌지(60)의 각각은 로봇 셋트를 기준으로 한 고정점일 수 있다.
링크 모터 아암(70)과 링크 백 아암(100)은 프론트 힌지(50)와 리어 힌지(60)에 각각 배치될 수 있고, 프론트 캐스터(80), 인휠 모터(90), 리어 캐스터(120)는 링크 모터 아암(70)과 링크 백 아암(100)에 분산 배치되어 위치될 수 있다.
이하, 휠 모듈(50)의 각 구성에 대해 설명한다.
프론트 힌지(50)는 메인 바디(30)에 장착될 수 있다. 프론트 힌지(50)는 메인 바디(30)의 전방부에 장착될 수 있고, 메인 바디(30)의 전방부는 메인 바디(30)의 전후 방향(X) 중앙을 기준으로 앞부분으로 정의될 수 있다.
프론트 힌지(50)는 바텀 플레이트(39)에 장착될 수 있고, 바텀 플레이트(39)에 스크류 등의 체결부재로 장착될 수 있다.
프론트 힌지(50)는 프론트 마운터(52)와, 한 쌍의 사이드 브래킷(54)을 포함할 수 있다. 프론트 마운터(52)는 바텀 플레이트(39)에 체결부재로 체결될 수 있다. 한 쌍의 사이드 브래킷(54)는 프론트 마운터(52)에서 돌출되고 좌우 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 한 쌍의 사이드 브래킷(54)는 프론트 마운터(52)의 측면에서 하측 방향으로 돌출될 수 있다.
제1힌지축(P1)은 프론트 힌지(50)의 한 쌍의 사이드 브래킷(54)과, 링크 모터 아암(70)의 중앙부에 형성된 제1힌지축 관통부(72)를 관통할 수 있다.
제1힌지축(P1)는 링크 모터 아암(70)의 회전 중심이 될 수 있다.
리어 힌지(60)는 메인 바디(30)의 후방부에 장착될 수 있다. 메인 바디(30)의 후방부는 메인 바디(30)의 전후 방향(X) 중앙을 기준으로 뒷부분으로 정의될 수 있다.
리어 힌지(60)는 바텀 플레이트(39)에 장착될 수 있고, 바텀 플레이트(39)에 스크류 등의 체결부재로 장착될 수 있고, 프론트 힌지(50)와 전후 이격되게 장착될 수 있다.
리어 힌지(60)는 리어 마운터(62)와, 한 쌍의 사이드 브래킷(64)을 포함할 수 있다. 리어 마운터(62)는 바텀 플레이트(39)에 체결부재로 체결될 수 있다. 한 쌍의 사이드 브래킷(64)는 리어 마운터(64)에서 돌출되고 좌우 방향(Y)으로 이격될 수 있다. 한 쌍의 사이드 브래킷(64)는 리어 마운터(62)의 측면에서 하측 방향으로 돌출될 수 있다.
리어 힌지(60)에는 가이드 핀(110)이 안내하는 핀 가이드(66)가 형성될 수 있다. 핀 가이드(66)는 리어 힌지(40)에 전후 방향(X)으로 길게 형성된 가이드 홀일 수 있고, 예를 들어 장 홀일 수 있다.
핀 가이드(66)는 리어 힌지(60)의 한 쌍의 브래킷(64) 각각에 좌우 방향(Y)으로 개방되고, 전후 방향(X)으로 길게 형성될 수 있다.
가이드 홀인 핀 가이드(66)는 선단과, 선단과 전후 방향(X)으로 이격된 후단을 포함할 수 있고, 가이드 핀(110)은 핀 가이드(66)의 선단과, 핀 가이드(66)의 후단 사이에서 이동될 수 있다.
리어 힌지(60)는 링크 백 아암(100)이 가이드 핀(110)에 의해 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이딩 커넥터일 수 있다.
링크 모터 아암(70)은 링크 백 아암(100)의 전방에 배치되는 링크 프론트 아암일 수 있다.
링크 모터 아암(70)은 프론트 힌지(50)에 제1힌지축(P1)으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 링크 모터 아암(70)은 프론트 힌지(50)를 중심으로 상하 회전될 수 있다.
링크 모터 아암(70)은 프론트 힌지(50)에 대해 전후 방향(X)로 길게 배치될 수 있고, 바텀 플레이트(39)의 아래에 대략 수평하게 배치될 수 있다. 링크 모터 아암(70)은 바텀 플레이트(39)와 상하 방향(Z)으로 이격될 수 있다.
링크 모터 아암(70)의 전방부는 제1힌지축(P1)을 기준으로 제1힌지죽(P1)의 전방에 위치하는 부분으로 정의될 수 있고, 링크 모터 아암(70)의 후방부는 제1힌지축(P1)을 기준으로 제1힌지죽(P1)의 후방에 위치하는 부분으로 정의될 수 있다.
링크 모터 아암(70)의 전방부에는 프론트 캐스터(80)가 장착되는 프론트 캐스터 장착부(71)가 형성될 수 있다. 프론트 캐스터 장착부(71)는 프론트 캐스터(80)의 수직축이 관통되는 관통공이 상하 방향(Z)으로 개방될 수 있다.
링크 모터 아암(70)의 중앙부에는 제1힌지축(P1)이 관통되는 제1힌지축 관통부가 형성될 수 있다. 제1힌지축 관통부에는 제1힌지축(P1)이 관통되는 제1힌지축 관통공이 좌우 방향(Y)으로 개방될 수 있다.
링크 모터 아암(70)의 후방부에는 제2힌지축(P2)이 관통되는 제2힌지축 관통부가 형성될 수 있다. 제2힌지축 관통부에는 제2힌지축(P1)에 관통되는 제2힌지축 관통공이 좌우 방향(Y)으로 개방될 수 있다.
프론트 캐스터(80)는 링크 모터 아암(70)에 설치될 수 있다. 프론트 캐스터(80)는 링크 모터 아암(70)의 전방부에 설치될 수 있다.
프론트 캐스터(80)는 캐스터 바디(82)와, 프론트 휠(84)을 포함할 수 있다.
캐스터 바디(82)는 링크 모터 아암(70)의 전방부에 설치될 수 있다. 캐스터 바디(82)는 링크 모터 아암(70)에 설치되는 수직축을 포함할 수 있다.
프론트 휠(84)는 캐스터 바디(82)에 수평축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
인휠 모터(90)는 링크 모터 아암(70)의 후방부에 연결될 수 있다.
인휠 모터(90)는 모터(92)와, 구동휠(94)을 갖을 수 있다.
모터(92)는 링크 모터 아암(70)과 링크 백 아암(100) 중 적어도 하나에 결합될 수 있다.
구동휠(94)는 모터(92)에 의해 회전될 수 있다. 구동휠(94)은 모터의 회전축에 연결되거나 모터(92)의 회전축과 연결된 감속기에 연결될 수 있다.
구동휠(84)는 링크 모터 아암(70)의 후방부 옆에 위치될 수 있다.
링크 백 아암(100)는 링크 모터 아암(70)에 제2힌지축(P2)으로 회전 가능하게 연결될 수 있다.
제2힌지축(P2)은 링크 백 아암(100)과 링크 모터 아암(70)이 연결되는 연결점이 될 수 있고, 이러한 제2힌지축(P2)은 링크 백 아암(100)과 링크 모터 아암(70) 각각의 회전 범위에서 링크 백 아암(100)과 링크 모터 아암(70)이 충돌하지 않는 영역에 위치될 수 있다.
제2힌지축(P2)은 링크 모터 아암(79)의 회전 중심이 될 수 있고, 링크 백 아암(100)의 회전 중심이 될 수 있다.
링크 모터 아암(79)과 링크 백 아암(100)은 제2힌지축(P2)에 의해 연결될 수 있다.
링크 모터 아암(70)과 링크 백 아암(100)은 제2힌지축(P2)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전될 수 있다. 링크 모터 아암(70)이 제2힌지축(P2)을 중심으로 시계방향으로 회전되면, 링크 백 아암(100)은 제2힌지축(P2)을 중심으로 반시계방향으로 회전될 수 있고, 링크 모터 아암(70)이 제2힌지축(P2)을 중심으로 반시계방향으로 회전되면, 링크 백 아암(100)은 제2힌지축(P2)을 중심으로 시계방향으로 회전될 수 있다.
링크 백 아암(100)이 시계방향으로 회전되거나 링크 백 아암(100)이 반시계방향으로 회전될 때, 링크 백 아암(100)은 리어 힌지(60)에 슬라이딩 안내될 수 있다.
링크 백 아암(100)은 가이드 핀(110)에 의해 리어 힌지(60)에 슬라이드 가능하게 연결될 수 있다.
링크 백 아암(100)의 전방부에는 제2힌지축(P2)이 관통되는 제2힌지축 관통부가 형성될 수 있다. 제2힌지축 관통부에는 제2힌지축(P2)이 관통되는 제2힌지축 관통공이 좌우 방향(Y)으로 개방될 수 있다.
링크 백 아암(100)의 중앙부에는 가이드 핀(110)이 장착되는 가이드 핀 장착부가 형성될 수 있다. 가이드 핀 장착부는 링크 백 아암(100) 중 리어 힌지(60)의 한 쌍의 브래킷(64)의 사이에 위치하는 부분으로 정의될 수 있다. 가이드 핀 장착부에는 가이드 핀(110)이 관통되는 가이드 핀 관통공이 좌우 방향(Y)으로 개방될 수 있다.
링크 백 아암(100)의 후방부에는 리어 캐스터(120)가 장착되는 리어 캐스터 장착부(103)가 형성될 수 있다. 리어 캐스터 장착부(103)는 리어 캐스터(120)의 수직축이 관통되는 관통공이 상하 방향(Z)으로 개방될 수 있다.
링크 모터 아암(70)이 지면의 형상에 의해 프론트 힌지(50)를 중심으로 회전되면, 링크 모터 아암(70)에 제2힌지축(P2)로 연결된 링크 백 아암(100)은 링크 모터 아암(70)의 회전하려는 힘에 의해 링크 모터 아암(70)과 역방향으로 회전 동작되고, 이때, 링크 백 아암(110)에 연결된 가이든 핀(110)이 핀 가이드(56)를 따라 안내되면, 링크 백 아암(110)은 대략 전후 방향(X)으로 이동하면서 회전된다.
프론트 캐스터(80)가 지면의 형상에 따라 상승되거나 하강되면, 구동휠(74)은 하강되거나 상승되고, 이에 따른 서스펜션 효과가 발생한다. 이는 리어 캐스터(120)가 연동되어 있어서, 서스펜션 효과가 발생된다.
즉, 두개의 캐스터(80,120)의 움직임이 동시에 발생되기 때문에, 구동휠(94)의 높이 변화가 발생된다.
가이드 핀(110)은 링크 백 아암(100)에 설치될 수 있다. 가이드 핀(110)은 리어 힌지(60)의 한 쌍의 사이드 브래킷(64)과, 링크 백 아암(100)의 가이드 핀 장착부를 관통할 수 있다.
가이드 핀(100)은 링크 백 아암(100)의 회전시 핀 가이드(66)를 따라 슬라이드 안내될 수 있다.
리어 캐스터(120)는 링크 백 아암(100)에 설치될 수 있다. 리어 캐스터(120)는 링크 백 아암(100)의 후방부에 설치될 수 있다.
리어 캐스터(120)는 캐스터 바디(122)와, 리어 휠(124)을 포함할 수 있다.
캐스터 바디(122)는 링크 백 아암(100)의 후방부에 설치될 수 있다. 캐스터 바디(122)는 링크 백 아암(100)에 설치되는 수직축을 포함할 수 있다.
리어 휠(124)는 캐스터 바디(122)에 수평축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
상기와 같은 휠 모듈(40)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
링크 모터 아암(70)은 프론트 힌지(50)에 의해 고정축으로 회전하게 되고, 링크 모터 아암(70)의 회전 반경에 따라 링크 백 아암(100)은 가이드(110)과 함께 리어 힌지(60)을 따라 수평 방향(전후 방향)으로 이동되면서, 링크 모터 아암(70)의 회전 반경에 종속되고, 회전 반경을 유지하게 된다.
가이드(110)의 수평 이동 거리에 따라 링크 모터 아암(70)의 회전 반경은 제한되면서 움직이고, 이 회전 반경에 의해 프론트 캐스터(80)의 높이 및 구동휠(94)의 높이는 조절된다. 프론트 캐스터(80) 및 구동휠(94)은 지면에 따라 높이가 바뀌면서 지면(G)과 접지력을 확보할 수 있다.
휠 모듈(40)는 로봇(10a)이 불균일한 지면을 주행할 때, 프론트 캐스터(90)와, 구동휠(94)과 리어 캐스터(120)의 모두가 지면과 닿을 수 있고, 주행의 안정성은 향상된다.
로봇(10a)이 한 쌍의 휠 모듈(40A)(40B)을 포함할 경우, 좌측 휠 모듈(40A)의 프론트 캐스터(90)와, 구동휠(94)과 리어 캐스터(120)과 우측 휠 모듈(40B)의 프론트 캐스터(90)와, 구동휠(94)과 리어 캐스터(120)는 서로 연동하여, 지면(G)과 접지되어 이동될 수 있다.
이하, 보조 바퀴(200)에 대해 설명한다.
보조 바퀴(200)는 휠 모듈(40)과 이격되게 바텀 플레이트(39)에 배치될 수 있다. 보조 바퀴(200)는 휠 모듈(400)과 독립적으로 바텀 플레이트(39)에 장착될 수 있다. 보조 바퀴(200)는 도 14에 도시된 바와 같이, 휠 모듈(40)과 좌우 방향(Y)으로 오버랩되지 않게 설치될 수 있다.
로봇(10a)이 전진 주행할 때, 보조 바퀴(200)는 프론트 캐스터(80) 보다 장애물(O)과 접촉될 수 있고, 보조 바퀴(200)가 장애물(O)에 올라선 후, 프론트 캐스터(80)가 장애물(O)과 접촉될 수 있다.
보조 바퀴(200)는 보조 바디(202)와, 보조 휠(204)을 포함할 수 있다.
보조 바디(202)는 바텀 플레이트(39)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다.
보조 휠(204)은 보조 바디(202)에 수평축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
보조 바퀴(200)의 크기는 프론트 캐스터(80)의 크기 보다 작을 수 있다. 보조 휠(204)의 크기는 프론트 휠(84)의 크기 보다 작을 수 있다. 보조 휠(204)의 반경은 프론트 휠(84)의 반경 보다 작을 수 있다.
보조 바퀴(200)는 로봇(10a)이 장애물(O)을 다단으로 넘기 위한 구성일 수 있다.
로봇(10a)이 높이가 높은 장애물(O)을 넘기 위해서 모터(92)는 큰 힘이 필요하게 되는데, 프론트 캐스터(80)의 직경을 크게 할 경우, 모터(92)의 힘을 줄일 수 있다. 높이가 4cm 인 장애물(O)을 넘기 위해서 로봇(10a)은 6inch의 프론트 캐스터(80)를 사용해야 되는데, 이 경우 프론트 캐스터(80)의 회전 반경을 고려하면 휠 모듈(40)의 사이즈가 과다하게 커지게 되고, 프론트 캐스터(80)의 회전에 따른 지지점 또한 변곡이 심하게 된다.
프론트 캐스터(80)가 4inch의 프론트 휠(84)를 포함하고, 보조 바퀴(200)가 바텀 플레이트(39)에 장착될 경우, 장애물(O)을 넘기 위한 힘은 감소될 수 있고, 로봇(10a)은 4inch의 프론트 휠(84)로 장애물(O)을 넘을 수 있다.
즉, 보조 바퀴(200)가 휠 모듈(40)가 함께 장착되고, 보조 바퀴(200)가 장애물(O)에 먼저 올라설 경우, 프론트 캐스터(80)를 장애물(O) 위로 올리기 위한 모터(92)의 힘은 보조 바퀴(200)가 없는 경우 보다 작을 수 있다.
로봇(10a)이 높이가 4cm 인 장애물(0)를 넘도록 할 경우, 보조 바퀴(200)는 지면(G)과 19mm 내지 21mm 이격되도록 바텀 플레이트(39)에 장착될 수 있고, 이때, 보조 바퀴(200)에 작용하는 힘과 프론트 캐스터(80)에 작용하는 힘은 서로 균등하게 분배될 수 있다.
또한, 보조 바퀴(200)가 장애물(O)을 턱을 넘는 순간 프론트 캐스터(80)가 장매물(O)의 턱에 걸릴 수 있도록 보조 바퀴(200)과 프론트 캐스터(80)는 일정 간격(수평 방향 간격)을 두고 위치하는 것이 바람직하다.
로봇(10a)은 프론트 충전 단자 어셈블리(170, 도 14 참조)를 더 포함할 수 있다.
로봇(10a)은 프론트 충전 단자 어셈블리(170)를 충전 스테이션의 전원 공급 단자(미도시)로 이동하여 충전하는 것도 가능하고, 프론트 충전 단자 어셈블리(170)에 충전 케이블(미도시)을 연결하여 충전하는 것도 가능하다.
프론트 충전 단자 어셈블리(170)는 보조 바퀴(200)의 보조 바디(202)에 결합될 수 있다. 프론트 충전 단자 어셈블리(170)는 보조 바디(202)에 결합된 단자 브래킷(172)와, 단자 브래킷(172)에 전방으로 돌출되게 배치된 단자(174)를 포함할 수 있다.
단자 브래킷(172)은 보조 휠(204)와 이격될 수 있다.
단자 브래킷(172)은 절곡된 형상일 수 있고, 보조 바디(202)의 전방에 위치되게 보조 바디(202)에 배치될 수 있다.
단자 브래킷(172)의 일 예는 스크류 등의 체결부재로 보조 바디(202)에 결합될 수 있고, 단자 브래킷(172)의 다른 예는 보조 바디(202)와 일체로 형성될 수 있다.
프론트 중전 단자 어셈블리(170)의 하단 높이는 보조 휠(200)의 하단 높이 보다 높을 수 있고, 보조 휠(200)이 장애물(O)에 올라설 때, 장애물(O)에 의해 손상되지 않을 수 있다.
도 16은 본 실시 예에 따른 로봇 다른 예의 도이다.
로봇(10a)은 도 16에 도시된 바와 같이, 바텀 플레이트(39)에 회전 가능하게 배치된 힌지 부재(38)를 더 포함할 수 있고, 보조 바퀴(200')는 힌지 부재(38)에 장착될 수 있다.
힌지 부재(38)은 바텀 플레이트(39)에 힌지축(38a)으로 연결될 수 있다.
힌지 부재(38)은 힌지축(38a)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
보조 바퀴(200')는 로봇의 일 예와 같이 보조 바디(202')와, 보조 휠(204)을 포함하고, 보조 바디(202')는 바텀 플레이트(39)에 직접 체결되지 않고, 힌지 부재(38)에 체결될 수 있다.
보조 바디(202')의 상단은 힌지 부재(38)의 저면(38b)에 접촉될 수 있다. 보조 바디(202')는 스크류 등의 체결부재로 힌지 부재(38)에 체결될 수 있다.
로봇(10a)의 다른 예는 힌지 부재(38)의 상측에서 힌지 부재(38)를 탄성 지지하는 스프링(180)을 더 포함할 수 있다.
스프링(180)의 일 예는 코일 스프링일 수 있다.
로봇의 다른 예는 스프링(180)을 지지하는 서포터(182)를 포함할 수 있다.
서포터(182)는 바텀 플레이트(39)의 상면에 배치될 수 있다. 서포터(182)는 스크류 등의 체결부재에 의해 바텀 플레이트(39)에 체결될 수 있다.
서포터(182)에는 스프링(180)의 상단을 지지하는 서포터 돌출부(184)가 형성될 수 있다.
한편, 힌지 부재(38)에는 스프링(180)의 하단을 지지하는 위한 로어 돌출부(38c)가 상측 방향으로 형성될 수 있다.
도 16에 도시된 로봇(10a)은 보조 바퀴(200')에 충격이 가해졌을 때, 힌지 부재(38)와 스프링(180)이 충격을 흡수할 수 있다.
로봇(10a)의 다른 예는 힌지 부재(38)와, 보조 바퀴(200')의 보조 바디(202') 이외의 구성이 로봇(10a)의 일 예와 동일하거나 유사할 수 있고, 중복된 설명을 피하기 위해 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 본 실시 예에 따른 로봇 또 다른 예의 도이다.
로봇(10a)은 도 17에 도시된 바와 같이, 프론트 스프링(192)과, 리어 스프링(194)을 더 포함할 수 있다.
프론트 스프링(192)은 바텀 플레이트(39)에 배치되고 링크 모터 아암(70)을 완충할 수 있다.
리어 스프링(194)은 바텀 플레이트(39)에 배치되고 링크 백 아암(100)을 완충할 수 있다.
링크 모터 아암(70)은 상기 프론트 캐스터가 결합되는 프론트 캐스터 장착부(71)를 포함할 수 있고, 프론트 스프링(192)은 프론트 캐스터 장착부(71)와 접촉되거나 결합될 수 있다.
링크 백 아암(100)은 리어 캐스터(120)가 결합되는 리어 캐스터 장착부(103)를 포함하고, 리어 스프링(194)은 리어 캐스터 장착부(103)와 접촉되거나 결합될 수 있다.
프론트 스프링(192)의 일 예는 바텀 플레이트(39)와, 링크 모터 아암(70)의 사이에 배치된 코일 스프링일 수 있고, 링크 모터 아암(70)에 가해진 충격을 흡수할 수 있다.
리어 스프링(194)의 일 예는 바텀 플레이트(39)와, 링크 백 아암(100)의 사이에 배치된 코일 스프링일 수 있고, 링크 백 아암(100)에 가해진 충격을 흡수할 수 있다.
프론트 스프링(192)의 스프링 상수(K)는 리어 스프링(194)의 스프링 상수(K) 보다 작을 수 있다. 이 경우, 완충 효과는 로봇(10a)의 전방부에서 시작하여 로봇(10a)의 후방부쪽에서 흡수될 수 있고, 완충시 로봇(10a)의 흔들림은 최소화될 수 있다.
로봇(10a)의 또 다른 예는 프론트 스프링(192)과, 리어 스프링(194) 이외의 구성이 로봇(10a)의 일 예와 동일하거나 유사할 수 있고, 중복된 설명을 피하기 위해 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 바텀 플레이트를 갖는 메인 바디;
    상기 바텀 플레이트에 장착된 적어도 하나의 휠 모듈 및
    상기 바텀 플레이트에 배치된 보조 바퀴를 포함하고,
    상기 휠 모듈은
    링크 모터 아암;
    상기 링크 모터 아암에 설치된 프론트 캐스터;
    상기 링크 모터 아암에 회전 가능하게 연결된 링크 백 아암;
    상기 링크 백 아암에 설치된 리어 캐스터;
    상기 링크 모터 아암과 링크 백 아암 중 적어도 하나에 결합된 모터; 및
    상기 모터에 의해 회전되는 구동휠을 포함하고,
    상기 보조 바퀴의 크기는 상기 프론트 캐스터의 크기 보다 작은 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 플레이트의 선단에서 상기 보조 바퀴의 선단까지의 거리는 상기 바텀 플레이트의 선단에서 상기 프론트 캐스터의 선단까지의 거리 보다 짧은 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠 모듈은 상기 바텀 플레이트에 한 쌍 제공되고,
    상기 보조 바퀴는 상기 바텀 플레이트에 한 쌍 제공되고,
    한 쌍의 보조 바퀴 사이의 간격은 한 쌍의 휠 모듈 사이의 간격 보다 좁은 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 바퀴의 하단 높이는 상기 프론트 캐스터의 하단 높이 보다 높은 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 바퀴는
    상기 바텀 플레이트에 체결된 보조 바디와,
    상기 보조 바디를 중심으로 회전되게 배치된 보조 휠을 포함하고,
    상기 보조 바디에는 프론트 충전 단자 어셈블리가 결합된 로봇.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프론트 중전 단자 어셈블리의 하단 높이는 상기 보조 휠의 하단 높이 보다 높은 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠 모듈은
    상기 바텀 플레이트에 장착되고 상기 링크 모터 아암이 제1힌지축으로 회전 가능하게 연결된 프론트 힌지;
    상기 바텀 플레이트에 장착되고 핀 가이드가 형성된 리어 힌지; 및
    상기 링크 백 아암에 설치되고 상기 핀 가이드를 따라 슬라이드 안내되는 가이드 핀을 더 포함하고,
    상기 링크 백 아암은 상기 링크 모터 아암에 제2힌지축으로 연결된 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀 가이드는 상기 리어 힌지의 전후 방향으로 길게 형성된 가이드 홀인 로봇.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 플레이트에 회전 가능하게 배치된 힌지 부재를 더 포함하고,
    상기 보조 바퀴는 상기 힌지 부재에 장착된 로봇.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 힌지 부재의 상측에서 상기 힌지 부재를 탄성 지지하는 스프링을 더 포함하는 로봇.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀 플레이트에 배치되고 상기 링크 모터 아암을 완충하는 프론트 스프링과,
    상기 바텀 플레이트에 배치되고 상기 링크 백 아암을 완충하는 리어 스프링을 더 포함하는 로봇
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프론트 스프링의 스프링 상수는 상기 리어 스프링의 스프링 상수 보다 작은 로봇.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 링크 모터 아암은 상기 프론트 캐스터가 결합되는 프론트 캐스터 장착부를 포함하고,
    상기 프론트 스프링은 상기 프론트 캐스터 장착부와 접촉되는 로봇.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 링크 백 아암은 상기 리어 캐스터가 결합되는 리어 캐스터 장착부를 포함하고,
    상기 리어 스프링은 상기 리어 캐스터 장착부와 접촉되는 로봇.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 바디는 배송물이 수용되는 공간이 형성된 컨테이너 및
    상기 컨테이너의 내측 하부에 배치되어 배송물을 운반하는 컨베이어를 더 포함하는 로봇.
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