KR102023035B1

KR102023035B1 - Crawling Robot With Anisotropic Legs

Info

Publication number: KR102023035B1
Application number: KR1020180011453A
Authority: KR
Inventors: 조규진; 정광필; 이종은
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-09-20
Also published as: KR20180090196A

Abstract

본 발명의 비등방성 다리를 가진 주행로봇은 모터부, 좌우방향으로 중공부을 형성된 가이드, 가이드 내에서 모터부와 연결되어 중공부을 따라 이동되는 슬라이더, 슬라이더에 위치한 슬라이더 노드, 가이드에 위치한 가이드 노드, 슬라이더 노드의 좌우방향 이동에 의해 일정궤적을 갖도록 슬라이더 노드와 가이드 노드가 중앙노드에 의해 연결되는 2절 링크를 포함하고, 2절링크에는 비등방성 다리가 부착된 것을 특징으로 한다.The driving robot having an anisotropic leg of the present invention includes a motor unit, a guide having a hollow portion in the left and right directions, a slider connected to the motor portion within the guide and moving along the hollow portion, a slider node located at the slider, a guide node located at the guide, and a slider The slider node and the guide node are connected to each other by a central node so as to have a constant trajectory by the left and right movement of the node, and the anisotropic bridge is attached to the second node link.

Description

Crawling Robot With Anisotropic Legs}

본 발명은 소형 주행로봇 분야에 이용되는 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 높이의 틈을 주행할 수 있는 소형 주행로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a structure used in the field of small traveling robot, and more particularly to a small traveling robot that can travel the gap of low height.

대부분의 보행로봇의 다리는 원형 혹은 타원형의 궤적을 움직이고, 이 궤적을 만들어내기 위해 최소한의 로봇 높이가 요구된다.
보행 로봇은 크게, 구동부와 구동부의 양측면 앞,뒤방향에 대하여 한 쌍식 배치되는 구동다리로 구성된다. 구동다리는 제1 족부, 제2 족부. 제3 족부의 순으로 이루어지며, 구동부로부터 동력을 전달받은 제1 족부, 제2 족부, 제3 족부가 연결링크에 의해 전진하게 된다.
그러나, 지면으로부터의 거리가 작은 곤충을 모사하면서도 그 전진 동작을 최소한의 공간속에서 가능하게 구현하는 것은 매우 어렵다.
또한, 전진가능한 주행로봇이 필요함에도 비등방성 다리를 이용해 토크가 가해지는 방향에 따라 평면 혹은 지면으로부터 낮은 공간 내에서 관절의 움직임을 구현하는 것은 공간 제한이라는 문제점이 있다.Most walking robot's legs move in circular or elliptical trajectories, and the minimum robot height is required to create these trajectories.
The walking robot is largely composed of a driving unit and a driving leg which is disposed in a pair of front and rear directions on both sides of the driving unit. The driving leg is the first foot, the second foot. The third foot is formed in order, and the first foot, the second foot, and the third foot, which receive power from the driving part, are advanced by the connecting link.
However, it is very difficult to implement the forward motion in the minimum space while simulating an insect with a small distance from the ground.
In addition, even if a traveling robot is required to move forward, there is a problem in that it is a space limitation to implement motion of a joint in a low space from a plane or the ground according to a direction in which torque is applied using an anisotropic leg.

한국공개공보 10-2012-0126293 AKorean Laid-Open Publication 10-2012-0126293 A

본 발명은 모터의 회전에 의해 직선운동을 하는 슬라이더와 연결된 비등방성 다리(Anisotropic Legs)를 적용함으로서 지면으로부터 낮은 공간에서도 전진 주행이 가능하도록 하고자 함에 있다.The present invention is intended to enable forward driving in a low space from the ground by applying anisotropic legs (Anisotropic Legs) connected to the slider that is linear movement by the rotation of the motor.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비등방성 다리를 가진 주행로봇은 모터부,
좌우방향으로 중공부을 형성된 가이드, 가이드 내에서 모터부와 연결되어 중공부을 따라 이동되는 슬라이더, 슬라이더에 위치한 슬라이더 노드, 가이드에 위치한 가이드 노드, 슬라이더 노드의 좌우방향 이동에 의해 조인트 노드가 일정궤적을 갖도록 슬라이더 노드와 가이드 노드가 조인트에 의해 2절 링크를 포함하고, 조인트에는 비등방성 다리가 연결된 것을 특징으로 한다.
비등방성 다리를 가진 주행로봇의 주행방법으로 다운스트로크는 모터부가 일정방향으로 구동해 슬라이더가 좌측으로 이동하는 단계, 슬라이더의 이동에 의해 조인트가 반시계방향으로 회전운동을 하는 단계, 조인트에 연결된 비등방성 다리가 지면으로 하강되는 다운스트로크 단계, 비등방성 다리가 착지되어 회전운동이 제한되는 단계, 제한으로 인해 지면과의 마찰로 주행로봇이 우측으로 이동하는 단계를 포함한다.
또한, 비등방성 다리를 가진 주행로봇의 주행방법으로 업스트로크는 모터부가 일정방향으로 구동해 슬라이더가 우측으로 이동하는 단계, 슬라이더의 이동에 의해 조인트가 시계방향으로 회전운동을 하는 단계, 조인트에 연결된 비등방성 다리가 지면으로부터 상승되는 업스트로크 단계, 비등방성 다리가 슬라이더와 평행을 이루는 단계를 포함한다.Traveling robot having an anisotropic leg of the present invention for achieving the above object is a motor unit,
A guide having a hollow formed in the left and right directions, a slider connected to the motor part in the guide and moving along the hollow portion, a slider node located at the slider, a guide node located at the guide, and a joint node having a predetermined trajectory by the left and right movement of the slider node. The slider node and the guide node include a two-section link by the joint, and an anisotropic bridge is connected to the joint.
Downstroke is a driving method of a traveling robot with anisotropic legs, in which the motor part drives in a constant direction, the slider moves to the left, the joint moves counterclockwise by the slider movement, and the non-connected joint A downstroke step in which the isotropic legs are lowered to the ground, a step in which the anisotropic legs are landed to limit the rotational movement, and the driving robot move to the right by friction with the ground due to the restriction.
In addition, as a driving method of a traveling robot having an anisotropic leg, the upstroke may include a step in which the motor unit is driven in a predetermined direction so that the slider moves to the right, the joint moves clockwise by the slider movement, and is connected to the joint. An upstroke step in which the anisotropic leg is lifted off the ground, and the anisotropic leg in parallel with the slider.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 힘을 원하는 방향으로만 전달할 수 있는 비등방성 다리 구조를 사용함으로써 단순한 직선운동으로도 주행에 필요한 프로파일을 만들어낼 수 있어 낮은 높이의 주행로봇을 개발할 수 있다. As described above, according to the present invention, by using an anisotropic bridge structure capable of transmitting a force only in a desired direction, a profile required for driving can be generated even with a simple linear movement, thereby developing a low-speed driving robot.

도 1(a)는 인간의 다리의 움직임을 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명의 비등방성 주행로봇 중 주행기능을 하는 일측단면이다.
도 3은 전방 2절링크, 중앙 2절링크, 후방 2절링크가 몸통의 위아래로에 배치된 그림이다.
도 4(a)와 도 4(b)는 다운 및 업스트로크 시 비등방성 다리의 움직임의 순서이다.Figure 1 (a) is a figure showing the movement of the human leg.
2 is a cross-sectional side view of the traveling function of the anisotropic traveling robot of the present invention.
3 is a diagram in which the front section 2 link, the center section 2 link, the rear section 2 link is placed up and down the body.
4 (a) and 4 (b) show the sequence of movement of the anisotropic legs during down and upstroke.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게
설명한다.
도 1(a)는 인간의 다리이며, 허벅지(10), 무릎(20), 종아리(30)의 움직임을 보여주는 그림이다. 오른쪽다리는 무릎을 중심으로 허벅지와 종아리가 시계방향으로 굽어질 수 있음을 보이고, 왼쪽다리는 무릎에 의해 허벅지와 종아리가 현재 180도를 유지하나, 상기 상부골격과 상기 하부골격이 일직선에서 제한되며 반시계방향으로는 더 이상 굽어질 수 없다.
도 1(a)의 인간의 다리의 구조를 응용한 것이 도 1(b)의 비등방성 다리구조이다.
상부골격(14), 상부골격과 동일한 길이이며 일측 방향으로 일정폭을 갖는 상부보조골격(12), 하부골격(34), 하부골격과 동일한 길이이며 일측 방향으로 일정폭을 갖는 하부보조골격(32), 상부골격(14)과 하부골격(34)을 연결하는 조인트(20), 상부골격(14)과 하부골격(34)은 조인트(20)를 중심으로 연결되되, 하부골격(34)이 상부골격(14)과 서로 맞닿아 사잇각이 0도가 되도록 조인트(20)를 중심으로 시계방향의 회전이 가능하며, 상부골격(14)과 하부골격(34)은 하부골격(34)이 조인트(20)를 중심으로 반시계방향으로의 회전은 상기 상부골격과 상기 하부골격이 일직선에 해당하는 상기 상부골격과 상기 하부골격의 사잇각이 180도에서 제한된다.
도 1(b)에 의해 비등방성인 인간의 다리가 2절링크에 의해 모사될 수 있음을 알 수 있다. 인간의 다리는 상부골격(14)을 기준으로 하부골격(34)이 뒤쪽으로 굽어지긴 하나, 앞쪽 방향으로는 180도, 즉 스트레칭된 이상으로 굽어지지 않는다. 뒤쪽으로 굽어지는 방향을 시계방향으로, 앞쪽 방향을 반시계방향으로 표현할 수 있다. 즉, 상부골격(14)과 하부골격(34)은 조인트(20)를 중심으로 연결되되, 하부골격(34)이 상부골격(14)과 서로 맞닿아 사잇각이 0도가 되도록 조인트(20)를 중심으로 시계방향의 회전이 가능하다. 사잇각이 0도라는 의미는 상부골격(14)과 하부골격(34)이 평행되도록 맞닿은 상태와 동일하다.
이와 반대로 상부골격(14)과 하부골격(34)은 하부골격(34)이 조인트(20)를 중심으로 반시계방향으로의 회전은 사잇각이 180도에서 제한된다. 사잇각이 180도라는 의미는 상부골격(14)과 하부골격(34)이 일직선으로 스트레칭된 상태와 동일하다. 즉, 도 1(b)에서 나타낸 것처럼 상부골격과 하부골격에 대해 상부보조골격 및 하부보조골격이 형성되는 일측 방향이란, 상부골격과 하부골격이 조인트를 중심으로 시계방향 회전은 가능하고, 반시계방향 회전은 제한되는 위치나 방향을 의미한다.
그러나, 인간과 달리 로봇에 있어서 실제로 이러한 각도제한을 구현하기 위해서는 조인트(20)에 특별한 장치가 필요하며, 이는 조인트(20)가 매우 복잡한 구조가 되어야 함을 의미한다. 본 발명은 이러한 복잡한 구조를 피하기 위해 상부보조골격(12)과 하부보조골격(32)이라는 개념을 제시한다.
앞서 설명해듯이, 상부보조골격(12)은 상부골격(14)과 동일한 길이이며 상부골격의 길이를 따라 일측 방향으로 일정폭을 갖는다. 상부보조골격과 하부보조골격은 조인트가 도 1(b)에서 시계방향으로는 회전이 되나, 반시계방향으로는 상부골격과 하부골격이 일직선에 해당하는 180도 이상으로 회전되는 것을 제한시키는 역할을 한다. 도 1(a)는 사잇각이 0도이나, 도 1(b)의 반시계방향 그림에서 정확히 180도는 아니다. 그 이유는 조인트의 크기만큼 상/하부보조골격 간 간격이 벌어지기 때문인데, 조인트의 크기가 작아질 수록 그 간격은 좁아지기 때문이다. 따라서, 180도라고 하는 것은 일 실시예일 뿐 반드시 180도만을 의미하는 것은 아니며, 조인트의 크기만큼 180도이상일 수 있다.
하부보조골격(32)은 하부골격(34)과 동일한 길이이며 하부골격의 길이를 따라 상부보조골격(12)과 동일한 방향으로 일정폭을 갖는다. 상부보조골격(12)과 하부보조골격(32)은 서로 조인트(20)로 연결되지 않고 각자 상부골격(14) 및 하부골격(34)에 부착되어 있는 형태이다. 다만, 상부골격(14)과 하부골격(34)의 사잇각에 따른 거동이 가능하도로 하기 위해 상부골격(14)과 하부골격(34)의 사잇각이 180도에 해당하는 일직선이 되는 경우에는 더 이상의 회전이 발생하지 않도록 서로 간섭해 제한할 수 있는 구조를 갖는다. 일정폭, 일정길이를 갖는 사각플레이트의 형태를 각각 형성함으로서 상부골격(14)과 하부골격(34)이 일직선에 해당하는 180도를 이룰 때 상부보조골격(12)과 하부보조골격(32) 간의 간섭에 의해 더 이상의 회전운동을 제한하도록 하는 것이다. 이를 위해서는 상부보조골격(12)과 하부보조골격(32) 사각플레이트의 형태를 갖는 것은 일 실시예로 조인트(20)의 크기만큼 사각플레이트 간의 간격이 형성되는 것은 무시할 수 있다.
다만, 조인트(20)의 크기만큼 간격이 형성되지 않도록 하기위해 사각형의 모양을 변형해서 사다리꼴 형상의 디스크로 형성할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 비등방성 주행로봇 중 주행기능을 하는 일측(좌측 혹은 우측) 단면을 보여준다. 주행로봇은 모터부(300), 좌우방향으로 중공부가 형성된 가이드(400), 가이드(400) 내에서 모터부(300)와 연결되어 중공부을 따라 이동되는 슬라이더(200)를 포함한다. 모터부(300)는 가이드(400)의 상부에 위치하며, 슬라이더(200) 이동을 위해 모터로부터 기어 및 링크 메카니즘에 의해 모터와 가이드(400) 내 슬라이더(200)로 동력을 전달한다.
가이드(400)는 주행로봇의 몸체에 고정된다. 가이드(400)에 위치한 가이드 노드(60), 슬라이더(200)에 위치한 슬라이더 노드(50)를 2절링크로 연결하기 위해 각각 가이드 링크(62), 슬라이더 링크(52)가 연결된다. 또한, 가이드 링크(62), 슬라이더 링크(52)는 중앙노드(22)로 연결되므로, 슬라이더 노드(50) - 슬라이더 링크(52) - 중앙노드(22) - 가이드 링크(62) - 가이드 노드(60)의 2절링크 구조가 된다.
한편, 이러한 2절링크는 3개의 세트가 1개의 슬라이더(200)에 연결될 수 있다. 즉, 슬라이더(200)에는 제1슬라이더 노드(50), 제2슬라이더 노드, 제3슬라이더 노드의 3개 슬라이더 노드가 위치하며, 각각에 2절링크가 연결되어 있고, 각 2절링크의 반대편에는 가이드(400)에 위치한 3개의 가이드 노드(60), 즉 제1가이드 노드, 제2가이드 노드, 제3가이드 노드에 의해 연결된다.
도 2는 제1슬라이더 노드(50) - 제1슬라이더 링크(52) - 제1중앙노드(22) - 제1가이드 링크(62) - 제1가이드 노드(60)로된 전방 2절링크를 보여준다. 전방 2절링크 뒤에는 제2슬라이더 노드 - 제2슬라이더 링크 - 제2중앙노드 - 제2가이드 링크 - 제2가이드 노드로된 중앙 2절링크, 그 뒤에는 제3슬라이더 노드 - 제3슬라이더 링크 - 제3중앙노드 - 제3가이드 링크 - 제3가이드 노드로된 후방 2절링크로 구성됨을 보여준다. 중앙 2절링크와 후방 2절링크의 번호는 생략한다.
한편, 각각의 2절링크에는 비등방성 다리도 각각 부착되는데, 특히 비등방성 다리의 상부보조골격(12)이 가이드 링크(62)에 부착된다. 그 이유는 조인트(20)에 별다른 각도 제한장치가 없는 만큼, 상부보조골격(12)이나 하부보조골격(32)에 의해 각도 제한을 가능하도록 해야하기 때문이다. 이를 위해 상부보조골격(12)의 형상을 사각플레이트로 하고, 사각플레이트 중 일측을 가이드 링크(62)에 부착함으로서 가이드 링크(62)가 반시계방향으로 회전 시에는 간섭을 받지 않지만, 시계방향으로 회전 시에는 하부골격(34)이 착지되면서 하부골격(34)에 부착되어 있는 하부보조골격(32)이 상부보조골격(12)과 간섭됨으로서 추가적인 시계방향의 회전을 제한하게 된다.
도 2에서 보듯이 이를 위해 전방 2절링크의 비등방다리는 시계방향으로 회전되는 전방으로 상부골격(14)이 위치하고, 가이드 링크(62)에 상부보조골격(12)이 부착된다.
도 3은 이러한 전방 2절링크, 중앙 2절링크, 후방 2절링크가 몸통의 위아래에 배치된 것이다. 위아래가 벽으로 둘러쌓인 지하터널에서 응용이 가능하다.
도 4(a)와 (b)는 다운 및 업스트로크 시 비등방성 다리의 움직임에 대한 것이다.

먼저, 도 4(a)의 다운스트로크 시 비등방성 다리의 움직임은 다음과 같다.
제1단계는 모터가 일정방향으로 구동함으로서, 슬라이더(200)가 좌측으로 이동을 개시하는 단계로서, 비등방 다리는 가이드(400)에 근접한 채로 평행하도록 배치되어 있다. 가이드 노드(60)와 중앙노드(22)에 의해 가이드 링크(62)는 슬라이더(200)에 대해 평행하게 위치한다. 슬라이더의 이동은 도 4(a)에서는 슬라이더 노드(50)의 움직임으로 나타낸다.
제2단계는 슬라이더(200)가 좌측으로 이동되면서 슬라이더 노드(50)와 가이드 노드(60)의 거리가 가까워지면서 중앙노드(22)는 하향되며 시계방향으로 회전운동을 하게된다. 이때, 비등방성 다리의 상부골격(14) 및 하부골격(34)이 180도로 일직선을 이루는데, 가이드 링크(62)에 부착된 상부보조골격(12)에 대해 하부보조골격(32)이 180도로 제한되기 때문이다.
제3단계는 비등방성 다리가 착지되는 단계로서, 하부골격(34) 및 하부보조골격(32)이 착지되고 비등방성 다리의 상부골격(14) 및 하부골격(34)이 180도를 유지한다.
즉, 제1단계로부터 제3단계로되면서 슬라이더(200)가 좌측으로 이동하면서 비등방성 다리가 시계방향으로 회전하다가 착지되면 주행로봇의 몸체가 우측으로 이동하게 된다.
한편, 도 4(b)는 업스트로크 시 비등방성 다리의 움직임은 다음과 같다.
제1단계는 모터가 다운스트로크 시와 반대방향으로 구동함으로서, 슬라이더(200)가 우측으로 이동을 개시하는 단계로서, 비등방 다리는 착지된 상태이다.
제2단계는 슬라이더(200)가 우측으로 이동되면서 슬라이더 노드(50)와 가이드 노드(60)의 거리가 가까워지고 중앙노드(22)는 상향되며 반시계방향으로 회전운동을 하게된다. 이때, 비등방성 다리의 상부골격(14) 및 하부골격(34)이 180도로 일직선(일자)을 이루지 않고, 가이드 링크(62)에 부착된 상부보조골격(12)에 대해 하부보조골격(32)이 자중에 의해 하향된 채 따라 올라와 회전하게 된다. 이는 비등방성 다리의 구조에서 가이드 링크(62)에 부착된 상부골격(14)에 대해 하부골격(34)은 반시계방향으로 회전이 가능하므로, 반시계방향으로 회전되는 중앙노드(22)를 따라 오되, 자중에 의해 중력방향으로 꺽여 처진 채로 상향회전되는 중앙노드(22)를 따라 오게 된다. 따라서 지면과 힘의 상호작용이 없어 주행로봇의 몸체가 주행 반대방향인 좌측으로 이동하지 않는다.
제3단계는 비등방성 다리가 슬라이더(200)에 평행하도록 가이드(400)에 밀착되는 단계로서, 하부골격(34) 및 하부보조골격(32) 모두 가이드(400)에 부착되는데, 제2단계에서 꺽여있던 하부골격(34) 및 하부보조골격(32)이 중앙노드(22)의 정지위치에서는 관성에 의해 일시적으로 슬라이더(200)에 평행하도록 가이드(400)에 밀착되게 된다.

즉, 제1단계로부터 제3단계로되면서 슬라이더(200)가 우측으로 이동하면서 비등방성 다리가 반시계방향으로 회전하다가 가이드(400)에 밀착되면서 주행로봇의 몸체는 진행 중이던 방향으로 계속 이동하게 된다.
한편, 슬라이더 노드(50)는 슬라이더(200)의 3지점에 제1슬라이더 노드, 제2슬라이더 노드, 제3슬라이더 노드로 형성되고, 제1슬라이더 노드, 제2슬라이더 노드, 제3슬라이더 노드 각각에 대해 2절링크 및 비등방성 다리가 형성될 수 있다. 즉, 2절링크의 비등방성 다리가 좌우 3개씩, 6개다리를 가진 벌레를 모사한 주행로봇이 가능해진다. 제1다리 및 제3다리가 동시에 업스트로크이면, 제2다리는 다운스트로크가 되도록 동작하거나, 제1다리 및 제3다리가 동시에 다운스트로크이면, 제2다리는 업스트로크가 되도록 동작할 수 있다. 즉, 제1다리 및 제3다리가 다운스트로크로 전진할 때 제2다리는 지면으로부터 떨어져 몸통에 가깝도록 업스트로크로 대기하고, 제1다리 및 제3다리가 업스트로크로 대기할 때, 제2다리가 다운스트로크로 전진할 수 있다. 즉, 좌우측 3개씩 비등방성 다리를 가지므로, 좌우측은 동시에 업스트로크 혹은 다운스트로크 된다. 또한, 좌우측은 곤충의 tripod 걸음걸이와 유사한 다리 배치를 통해 롤 방향 안정성을 가질 수 있다
주행로봇에는 다리의 개수에 따라 모터의 수가 달라진다. 본 발명에서는 다리의 개수를, 슬라이더(200)의 위치에 따라 제1다리, 제2다리, 제3다리로 좌우 한쌍이 동시에 제어된다.
따라서, 모터를 2개 사용하면, 제1모터는 제1다리 및 제3다리를 동시에 업/다운스트로크 하도록 설치되고, 제2모터가 제2다리를 다운/업스트로크 되도록 설치할 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail a preferred embodiment of the present invention
Explain.
Figure 1 (a) is a human leg, a thigh 10, knee 20, the calf 30 is a picture showing the movement. The right leg shows that the thighs and calves can be bent clockwise around the knees, while the left leg keeps the thighs and calves currently at 180 degrees by the knee, but the upper and lower skeletons are limited in a straight line. It can no longer bend counterclockwise.
The anisotropic leg structure of FIG. 1 (b) is applied to the structure of the human leg of FIG.
Upper skeleton (14), the same length as the upper skeleton and the upper auxiliary skeleton 12, having a certain width in one direction 12, lower skeleton 34, the lower auxiliary skeleton having the same length and constant width in one direction 32 ), The upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 to connect the joint 20, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 is connected around the joint 20, the lower skeleton 34 is the upper It is possible to rotate clockwise around the joint 20 such that the angle between the skeleton 14 and 0 degrees, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34, the lower skeleton 34 is the joint 20 Rotation in the counterclockwise direction with respect to the upper skeleton and the lower skeleton is in a straight line between the angle of the upper skeleton and the lower skeleton is limited at 180 degrees.
It can be seen from FIG. 1 (b) that an anisotropic human leg can be simulated by two-segment link. The human leg, while the lower skeleton 34 is bent backward relative to the upper skeleton 14, is not bent more than 180 degrees, ie stretched forward. The direction of bending backward can be expressed clockwise and the direction of forward is counterclockwise. That is, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 is connected to the center of the joint 20, the lower skeleton 34 is in contact with each other and the upper skeleton 14 to center the joint 20 so that the angle between 0 degrees Clockwise rotation is possible. The meaning of 0 degrees means that the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 are in contact with each other to be in parallel.
On the contrary, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 are rotated in the counterclockwise direction with the lower skeleton 34 around the joint 20, and the angle of confinement is limited at 180 degrees. The mean angle of 180 degrees means that the upper skeletal body 14 and the lower skeletal body 34 are stretched in a straight line. That is, as shown in FIG. 1 (b), the one side direction in which the upper sub-skeleton and the lower sub-skeleton are formed with respect to the upper and lower skeletons is possible. Directional rotation means a limited position or direction.
However, unlike a human, in order to actually implement such an angle limit, a special device is required for the joint 20, which means that the joint 20 must be a very complicated structure. The present invention proposes the concept of the upper secondary skeleton 12 and the lower secondary skeleton 32 to avoid this complex structure.
As described above, the upper auxiliary skeleton 12 is the same length as the upper skeleton 14 and has a predetermined width in one direction along the length of the upper skeleton. The upper secondary skeleton and the lower secondary skeleton serves to limit the rotation of the joint in a clockwise direction in FIG. 1 (b), but in the counterclockwise direction the upper skeleton and the lower skeleton rotate more than 180 degrees corresponding to a straight line. do. Figure 1 (a) has a zero angle but not exactly 180 degrees in the counterclockwise diagram of Figure 1 (b). The reason is that the gap between the upper and lower secondary skeletons is increased by the size of the joint, because the smaller the size of the joint, the smaller the gap. Therefore, 180 degrees does not necessarily mean only 180 degrees, but may be 180 degrees or more as much as the size of a joint.
The lower auxiliary skeleton 32 has the same length as the lower skeleton 34 and has a predetermined width in the same direction as the upper auxiliary skeleton 12 along the length of the lower skeleton. The upper sub-skeleton 12 and the lower sub-skeleton 32 are not attached to each other by the joint 20, and are attached to the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34, respectively. However, if the angle between the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 is in a straight line corresponding to 180 degrees to allow the movement according to the angle between the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34, It has a structure that can be limited to interfere with each other so that rotation does not occur. By forming the shape of a square plate having a predetermined width and a predetermined length, respectively, when the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 to form a 180 degree corresponding to a straight line between the upper secondary skeleton 12 and the lower secondary skeleton 32 It is to limit further rotational motion by interference. To this end, having a shape of a square plate of the upper auxiliary skeleton 12 and the lower auxiliary skeleton 32 may be neglected to form an interval between the square plates as much as the size of the joint 20 in one embodiment.
However, in order not to form a gap as large as the size of the joint 20, the shape of the square may be modified to form a trapezoidal disk.

Figure 2 shows one side (left or right) cross-section of the driving function of the anisotropic driving robot of the present invention. The traveling robot includes a motor part 300, a guide 400 having a hollow part in a left and right direction, and a slider 200 connected to the motor part 300 in the guide 400 and moving along the hollow part. The motor unit 300 is positioned above the guide 400 and transmits power from the motor to the slider 200 in the motor and the guide 400 by a gear and link mechanism to move the slider 200.
The guide 400 is fixed to the body of the traveling robot. The guide link 62 and the slider link 52 are connected to connect the guide node 60 located in the guide 400 and the slider node 50 located in the slider 200 by two-links, respectively. In addition, since the guide link 62 and the slider link 52 are connected to the central node 22, the slider node 50-the slider link 52-the central node 22-the guide link 62-the guide node ( 60 two-link structure.
On the other hand, the two-section link may be connected to three sets of one slider 200. That is, three slider nodes of the first slider node 50, the second slider node, and the third slider node are located in the slider 200, and two link links are connected to each other. Three guide nodes 60 located in the guide 400 are connected by the first guide node, the second guide node, and the third guide node.
FIG. 2 shows a forward two-section link consisting of a first slider node 50-a first slider link 52-a first central node 22-a first guide link 62-a first guide node 60. FIG. . After the forward two links, the second slider node-the second slider link-the second central node-the second guide link-the central two-section link consisting of the second guide node, followed by the third slider node-the third slider link-the third The center node-third guide link-shows a rear two-link link consisting of the third guide node. The numbers of the middle two links and the rear two links are omitted.
Meanwhile, anisotropic legs are also attached to each two-section link, and in particular, the upper auxiliary skeleton 12 of the anisotropic leg is attached to the guide link 62. The reason for this is because the joint 20 does not have a special angle limiting device, the angle should be enabled by the upper secondary skeleton 12 or the lower secondary skeleton (32). To this end, the shape of the upper auxiliary skeleton 12 to the square plate, by attaching one side of the square plate to the guide link 62, when the guide link 62 is rotated counterclockwise, but does not interfere in the clockwise direction At the time of rotation, the lower skeleton 34 is attached to the lower skeleton 34 is attached to the lower skeleton 34 interferes with the upper auxiliary skeleton 12, thereby limiting further clockwise rotation.
As shown in Figure 2 for this purpose, the anisotropic leg of the front two-section link is located in the front skeleton 14 is rotated in the clockwise direction, the upper auxiliary skeleton 12 is attached to the guide link (62).
3 is such a front two links, a central two links, the rear two links are arranged above and below the body. It can be applied in underground tunnels that are surrounded by walls up and down.
4 (a) and 4 (b) relate to the movement of the anisotropic legs during down and upstroke.

First, the motion of the anisotropic leg during downstroke of FIG. 4 (a) is as follows.
The first step is a step in which the slider 200 starts to move to the left side by driving the motor in a predetermined direction, and the anisotropic legs are arranged to be parallel to and close to the guide 400. Guide link 62 is positioned parallel to slider 200 by guide node 60 and central node 22. The movement of the slider is represented by the movement of the slider node 50 in FIG.
In the second step, as the slider 200 moves to the left, the distance between the slider node 50 and the guide node 60 approaches, the central node 22 moves downward and rotates clockwise. At this time, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 of the anisotropic leg forms a straight line 180 degrees, the lower secondary skeleton 32 is 180 degrees relative to the upper secondary skeleton 12 attached to the guide link 62 Because it is limited.
In the third step, the anisotropic leg is landed, and the lower skeleton 34 and the lower auxiliary skeleton 32 are landed, and the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 of the anisotropic leg maintain 180 degrees.
In other words, when the slider 200 moves to the left while the anisotropic leg rotates clockwise as it moves from the first step to the third step, the body of the traveling robot moves to the right.
On the other hand, Figure 4 (b) is the movement of the anisotropic legs during upstroke is as follows.
The first step is a step in which the slider 200 starts to move to the right as the motor is driven in the opposite direction as the downstroke, and the anisotropic leg is in a landing state.
In the second step, as the slider 200 moves to the right, the distance between the slider node 50 and the guide node 60 approaches, and the center node 22 moves upward and rotates counterclockwise. At this time, the upper skeleton 14 and the lower skeleton 34 of the anisotropic leg does not form a straight line (date) 180 degrees, the lower secondary skeleton 32 relative to the upper secondary skeleton 12 attached to the guide link 62 It is raised and rotated downward by this weight. This is because the lower frame 34 can be rotated counterclockwise with respect to the upper frame 14 attached to the guide link 62 in the structure of the anisotropic leg, along the central node 22 rotated counterclockwise. Oh, but it comes along the central node 22 is rotated upward while bent in the direction of gravity due to its own weight. Therefore, there is no force interaction with the ground, so the body of the traveling robot does not move to the left opposite to the driving direction.
The third step is a step in which the anisotropic leg is in close contact with the guide 400 to be parallel to the slider 200, the lower skeleton 34 and the lower auxiliary skeleton 32 are both attached to the guide 400, in the second step The lower skeleton 34 and the lower auxiliary skeleton 32 that are bent are brought into close contact with the guide 400 so as to be parallel to the slider 200 temporarily by inertia at the stop position of the central node 22.

That is, as the slider 200 moves to the right as the slider moves from the first step to the third step, the anisotropic legs rotate in the counterclockwise direction, and the body of the traveling robot continues to move in the direction that is in progress while being closely attached to the guide 400. .
On the other hand, the slider node 50 is formed of a first slider node, a second slider node, and a third slider node at three points of the slider 200, and each of the first slider node, the second slider node, and the third slider node. Two-link and anisotropic bridges can be formed. In other words, it is possible to run a robot that simulates an insect with six legs, with three anisotropic legs of two-section link. If the first leg and the third leg are upstroke at the same time, the second leg may operate to be downstroke, or if the first leg and the third leg are downstroke at the same time, the second leg may operate to be upstroke. In other words, when the first leg and the third leg advance to the downstroke, the second leg stands on the upstroke away from the ground and close to the body, and when the first leg and the third leg wait on the upstroke, the second leg Legs may advance to downstroke. That is, since the left and right sides have anisotropic legs three by three, the left and right sides are upstroke or downstroke at the same time. In addition, the left and right sides may have roll direction stability through leg arrangements similar to insect tripod gait.
The number of motors varies depending on the number of legs in the traveling robot. In the present invention, the left and right pairs of the first leg, the second leg, and the third leg are simultaneously controlled according to the position of the slider 200.
Therefore, when two motors are used, the first motor can be installed to up / down stroke the first leg and the third leg simultaneously, and the second motor can be installed to down / upstroke the second leg.

12 상부보조골격
14 상부골격
20 조인트
22 중앙노드
32 하부보조골격
34 하부골격
50 슬라이더 노드
52 슬라이더 링크
60 가이더 노드
62 가이드 링크
100 전방 2절링크
110 중앙 2절링크
120 후방 2절링크
200 슬라이더
300 모터부
400 가이드
500 지면12 Upper secondary skeleton
14 Upper Skeleton
20 joints
22 Central Node
32 Lower secondary skeleton
34 Lower Skeleton
50 slider nodes
52 Slider Link
60 guider nodes
62 Guide Links
100 two-section front link
110 Center Section 2 Link
120 rear two link
200 slider
300 motor part
400 guides
500 floor

Claims

In a traveling robot,
The driving robot
A guide having a hollow portion in a left and right direction;
A motor unit located above the guide;
A slider which is connected to the motor part and moved in left and right directions along the hollow part formed in the guide;
A slider node located at the slider and a guide node located at the guide;
And a central node connecting a two-section link including a slider link from the slider node and a guide link from the guide node.
The guide node is fixed to the guide, and the slider node is fixed to the slider node, the slider link, the center node, the guide link, and the guide node as the slider is moved left and right along the hollow portion. Forming, the guide link is a traveling robot having an anisotropic leg, characterized in that the anisotropic leg is attached.

The method of claim 1,
The anisotropic leg is
Upper skeleton;
Lower skeleton;
And a joint in which the upper skeleton and the lower skeleton are connected in a straight line.
The upper skeleton and the lower skeleton is connected in a straight line around the joint,
The upper frame has a predetermined width in one direction along the length of the upper frame in order to enable the clockwise rotation about the joint such that the lower frame is in contact with each other and the upper frame is 0 degrees. Skeleton is formed, the lower skeleton is formed with a lower auxiliary skeleton having the predetermined width in the one direction along the length of the lower skeleton,
The upper skeleton is the upper auxiliary skeleton, and the lower skeleton is a running robot having anisotropic legs, characterized in that the same length as the lower auxiliary skeleton, respectively.

The method of claim 2,
The upper skeleton and the lower skeleton, the lower skeleton is rotated in the counterclockwise direction around the joint is the driving robot having an anisotropic leg, characterized in that the upper skeleton and the lower skeleton is limited in a straight line.

The method of claim 3,
The slider node is a traveling robot having an anisotropic bridge, characterized in that formed by the first slider node, the second slider node, the third slider node at three points of the slider.

The method of claim 4, wherein
The two-way link and the anisotropic bridge is formed for each of the first slider node, the second slider node, the third slider node, the traveling robot having an anisotropic bridge.

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In the driving method of the traveling robot having the anisotropic leg of claim 3,
Driving the motor unit in a predetermined direction to move the slider to the left;
Rotating the anisotropic leg counterclockwise along the central node by moving the slider;
A downstroke step in which the anisotropic leg is lowered to the ground;
A driving method of a traveling robot having an anisotropic leg comprising a.

The method of claim 8,
After the downstroke step,
Landing the anisotropic bridge;
And a step of moving the traveling robot to the right by an action reaction with the ground.

In the driving method of the traveling robot having the anisotropic leg of claim 3,
Driving the motor unit in a predetermined direction to move a slider to the right;
Moving the anisotropic leg clockwise along the central node by moving the slider;
An upstroke step in which the anisotropic leg connected to the joint is lifted off the ground;
The anisotropic leg is parallel to the slider;
A driving method of a traveling robot having an anisotropic leg comprising a.

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