JP5113297B2

JP5113297B2 - ２輪型投擲用ロボット

Info

Publication number: JP5113297B2
Application number: JP2011534413A
Authority: JP
Inventors: カング，ジョング−ホ
Original assignee: Hoya Robot Co Ltd
Current assignee: Hoya Robot Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: WO2011040721A3; KR20110003476U; JP2012506325A; TW201111129A; KR200461747Y1; US20120185087A1; WO2011040721A2

Description

本発明は、２つの駆動輪を有する投擲用ロボットに関するもので、より詳しくはロボットの移動時に重心を取るように支持脚を有する投擲用ロボットに関するものである。

最近、制御技術の発達に伴い、産業全般と医療、防災作業などの様々な分野においてロボットが利用されており、このようなロボットの移動方法は、主に関節と脚（leg）や車輪を使用したりこれらを併行して使用している。

この中で、車輪を使用するものの例としては、本体に車輪を取付け、ジャイロセンサおよび角速度センサを用いて本体が倒立状態で前進／後進可能にするロボットが、日本特開２００７-２２３３９９号、日本特開２００７-２８０４０８号、日本特開２００６-１３６９６２号、韓国特開１０-２００５-００７９１２２号、韓国特開１０-２００７-００９９１４６号、日本特開２００５-０２８８５８７号、日本特開２００４-０３４５０３０号などに公開されている。

上記日本特開２００７-２２３３９９号、日本特開２００７-２８０４０８号、日本特開２００６-１３６９６２号は２輪構造を有する倒立型ロボットとして、移動中段差などの障害物が発生した場合には、障害物を避けるため旋回して移動しなければならない不都合があった。

このような問題を解消すると共にバランス維持を可能にするために、韓国特開１０-２００５-００７９１２２号と１０-２００７-００９９１４６号には、本体の下部に設けられた複数個の駆動輪の他に、本体に補助輪を一体に固定式で設置したものが公開されており、日本特開２００５-０２８８５８７号には、主輪の他に複数個の補助輪を取付け、油圧により段差の高さに応じて補助輪が昇降するようにしたものが公開されており、日本特開２００４-０３４５０３０号には、複数個の補助輪をリンクにより連結して昇降するようにしたものが公開されている。

しかし、このような先行技術において、補助輪が固定式で設置されたものの場合、駆動輪が通過した後ロボットの本体が後方に傾くことで補助輪が障害物に引っ掛り、ロボットがそれ以上前進できないようになる問題点があり、昇降するようにしたものの場合には、補助輪が常に本体の外部に別途に設けられてロボットの体積が大きくなるので、地面の段差は通過できるものの、側面障害物が発生した場合はかえって通過を難しくする問題点があり、また補助輪部分が常に外部に突出していることから、投擲時に補助輪などの突出部分の損傷が発生するため、火災現場などの投擲用のロボットとしては使用できない問題点があった。

また、上記した先行技術において、本体が車輪より小さく形成されたロボットに関する技術として、韓国登録特許１０-０７８３６２４号に公告されたロボットは、本体に一対のモータが設置され、モータ軸に一対の車輪が設けられ、前記本体にはカメラモジュールと各種センサを取付けて、前記カメラモジュールおよびセンサモジュールを通じて取得された情報が送信部により外部に無線送信されるようにしたもので、火災、テロなどの危険状況が発生した危険地域に投擲／投入した際に、いずれの部分が当たっても、ボールが衝撃を吸収するように衝撃を吸収できる構造に形成された救助用ロボットである。

しかし、前記救助用ロボットは２つの車輪を有する２輪型ロボットとして、補助輪を有しないので、移動中ロボットの重心を取るために精密な制御が要求されるだけでなく、段差などの発生時にロボットが進行できなかったり、乗越えた後にも定位、即ち本体が倒立姿勢を取るまで相当な時間が必要とされるなどの問題点があった。

このような問題を解決するための、本出願人の先願である特許出願１０-２００９-０００８６２５号では、カメラモジュールと各種センサ（温度センサ、ガスセンサ、ジャイロセンサ等）を含む電気素子を有し、図１のように駆動モータにより駆動される２つの駆動輪２０が本体の両側に設けられた２輪型ロボットにおいて、円弧状に形成され、本体に密着された時は駆動輪２０の外部に突出しないように形成されて、前記本体に一側終端が回動可能に設置される支持脚１１０と、前記支持脚１１０または本体に設置され、前記支持脚１１０と直接または動力伝達手段を介在して連結されて支持脚１１０を回転させる補助モータ１２０と、前記支持脚１１０の終端に設置されたボールキャスター１３０と、前記ボールキャスター１３０と支持脚１１０の連結の部分に本体を向かって突出形成され、弾性を有する緩衝板１４０とから構成される補助輪を有することを特徴とする補助輪付き２輪型ロボットを出願した。

また、前記緩衝板１４０は、本体の外部を向く端部（以下、突出部１４２）は支持脚１１０より突出するように形成され、本体を向く部分（以下、弾性部１４４）はボールキャスター１３０と隣接した位置で、支持脚１１０側に位置されるように曲げられて弾性を有しており、このような緩衝板１４０は、２輪型ロボットが段差２００を乗越える時支持脚１１０が引っ掛って進行を妨害することを防止し、支持脚１１０に設けられるメインバッテリを外部の衝撃から保護する役割もする。

しかし、前記２輪型ロボット、即ち投擲用ロボットは、緩衝板１４０が板の形態に形成されているので、弾性部１４４の内側先端部分に障害物が引っ掛ってロボットの移動を妨害する場合があった。

また、支持脚１１０に別途のボールキャスター１３０を取付けているので、投擲した際にボールキャスター１３０が破損してしまい、投擲ロボットに正確な位置を取らせることができないだけでなく、地面との摩擦によってロボットの移動を妨害する問題点があった。

前記のような問題点を解決するために、本発明は、本体に密着または分離する支持脚の端部を鋭く尖らし、かつ鋭く尖った端部は摩擦力が最小となるように曲面に形成し、支持脚にバッテリの設置空間を提供するカバーを一体に設置して、段差を乗越える途中支持脚が段差に引っ掛ることを防止して円滑に段差を乗越えるようにすることで、２輪型投擲ロボットが安定的に移動することができるようにすることを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の特徴は、駆動モータにより駆動される２つの駆動輪が本体の両側に設けられ、円弧状に形成された支持脚が前記本体に、一側が補助モータによって回動可能に設置されて、本体に密着している時は駆動輪の外部に突出せず、伸ばされた（伸出）時は本体を支持する、２輪型投擲用ロボットにおいて、前記支持脚の終端に鋭く尖って突出形成され、鋭く尖って突出した終端は摩擦力が最小となるように曲面処理された摩擦部と；前記支持脚の終端に外側へと三角板状に突出形成され、支持脚を本体の内部に密着させた時駆動輪より外側に突出して、ロボットが重心を取るように基準役割をする基準部と；前記支持脚の本体と対向する面をカバーするように設置され、円弧状に形成された支持脚より本体側に突出して摩擦部とほぼ直線の面を形成するカバーと；から構成される２輪型投擲ロボットを提供することにより、段差を乗越える途中支持脚が段差に引っ掛らないようにしながら、投擲時のロボットの破損率を大幅に減少させることで、２輪型投擲ロボットの移動を安定的に維持させることを特徴とする。

前記カバーと支持脚の間に形成された空間にはメインバッテリが設置される。

また、前記摩擦部と基準部およびカバーは一体に形成される。

上記のように構成された補助輪によれば、２輪型ロボットの投擲時には支持脚を本体に密着させることにより、駆動輪の外部に突出する構成が殆どないので素子を保護する機能をし、移動のために前記支持脚を伸ばす場合、実質的に３輪で駆動することになるので移動の安定性を確保することができ、段差を乗越える場合には、駆動輪が先に段差を通過した後支持脚が通過する時緩衝板が段差に架けられて、支持脚が滑らかに段差を乗越えるようにするので、ロボットの移動性を保障する効果がある。

さらに、前記支持脚を構成する支持脚にメインバッテリを設けて重心を取るようにするので、２輪型ロボットの移動時に倒立姿勢を維持できるようになる。

従来の２輪型投擲ロボットの支持脚を示す斜視図。本発明に係わる２輪型投擲ロボットを示す斜視図。支持脚と本体の結合状態を示す図２の部分切開平面図。支持脚を示す背面斜視図。支持脚の収納された状態を示す側面図。本発明に係わる２輪型投擲ロボットの障害物通過過程を示す側面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を詳しく説明する。

図２は本発明に係わる２輪型投擲ロボットを示す斜視図、図３は支持脚と本体の結合状態を示す図２の部分切開平面図、図４は支持脚を示す背面斜視図、図５は支持脚の収納された状態を示す側面図、図６は本発明の実施例に係わる２輪型投擲ロボットの障害物通過過程を示す側面図である。

本発明に係わる支持脚を有する２輪型ロボットは、本体１０と、前記本体１０の両側終端に設けられる一対の駆動輪２０と、前記一対の駆動輪２０を駆動する駆動モータ（図示しない）と、前記本体１０に設けられるカメラモジュール３０と各種センサ（温度センサ、ガスセンサ、ジャイロセンサ等）を含む電気素子と、これら電気素子の動作を制御してロボットの駆動を制御する制御部（図示しない）と、前記本体１０に収納可能に設けられる支持脚１１０を含んで構成される。

前記構成において、本体１０は、円筒状に形成されて中心軸が地面に水平するように位置され、一側に支持脚１１０が挿入される挿入溝１２が形成され、内部にカメラモジュール３０とセンサ、制御部、駆動モータなどが設けられる。

また、前記駆動輪２０は、膨出形成された皿状部２２の縁端部の円周に沿って垂直に接地部２４が突出形成されたボウル（bowl）形態で形成され、皿状部２２が対称して対抗するように駆動モータ（１つ又は２つ使用）に直接または動力伝達手段（チェーン、ベルト等）を介在して連結され、本体１０の両側外周に接地部２４が位置されるように取付けられる。また、回転中地面から滑らないようにし、落下などの時に衝撃を吸収できるようにすると共に、強度を補強するため、地面と接する接地部２４は凹凸状に形成される。

また、前記２輪型ロボットに設けられる支持脚１１０は、円弧状に形成され、本体１０に密着された時は挿入溝１２内に挿入されて駆動輪２０の外部に突出しないように形成され、前記本体１０の挿入溝１２に、一側終端がヒンジ軸、ベアリング、ボールなどを介在して本体１０に回動可能なように設置され、前記支持脚１１０は補助モータ１２０と直接または動力伝達手段を介在して連結されて回転する。

また、前記支持脚１１０の終端には摩擦部１５０が鋭く尖って突出形成されるが、前記摩擦部１５０の鋭く尖って突出した終端は地面と摩擦力が最小となるように曲面処理され、支持脚１１０を伸ばした時前記摩擦部１５０が地面と接するように形成される。

また、前記支持脚１１０の終端と摩擦部１５０の境界には、外側へと三角板状の基準部１６０が突出形成されるが、前記基準部１６０は、支持脚１１０を本体１０の内部に密着させた時、駆動輪２０より外側に突出してロボットが重心を取るように基準役割をする。

前記支持脚１１０の本体１０と対向する面には、円弧状に形成された支持脚１１０より本体１０側に突出して摩擦部１５０とほぼ直線の面を形成するカバー１７０が取付けられるが、このカバー１７０は２輪型ロボットが段差を乗越える時支持脚１１０が引っ掛って進行を妨害することを防止する。また前記カバー１７０により形成された支持脚１１０とカバー１７０の間の空間には、２輪型ロボットの全体動作を制御するメインバッテリ４０がさらに設けられる。前記メインバッテリ４０は２輪型ロボットにおいて最も重い構成であることから、支持脚１１０が２輪型ロボットの全体重心を取るようにし、前記カバー１７０がメインバッテリ４０の保護役割をするようにする。

また、前記補助モータ１２０は、本体１０に一体に取付けられ、モータ軸が支持脚１１０の一側と直接またはギアなどの動力伝達手段を介在して連結されて支持脚１１０を回転させる。本発明の実施例では、補助モータ１２０の軸に回転板１２２と支持脚１１０の回転中心部１１４が取付けられ、前記補助モータ１２０の軸と離隔された位置で回転板１２２と支持脚１１０がさらに結合されて、回転時の滑りを防止する。前記回転板１２２と支持脚１１０の結合は、突起１２２ａと締結穴１１８を対応するように形成して結合する。一方、前記ロボットにはライトがさらに設けられる。

このように構成された本発明の２輪型ロボットは、前記カメラモジュールおよびセンサモジュールにより取得した情報が、送信部を通じて外部に無線送信されるようにしたものとして、火災、テロなどの危険状況が発生した時の危険地域に投擲／投入して使用するが、前記ロボットの移動において、支持脚１１０が伸ばされた場合摩擦部１５０が地面と接して、実質的に３輪で移動するのと等しい効果を発揮し、支持脚１１０に設けられた補助モータ１２０とメインバッテリ４０が大きい荷重を有するので、ロボットが全体的に重心を取ることができるようになり、移動中安定性を確保することができる。

ここで、前記支持脚１１０が伸ばされる際、ロボットの収納されている支持脚１１０の位置（下方、上方）によっては、支持脚１１０を伸ばした時ロボットがひっくり返される場合が発生する。例えば、支持脚１１０が上方に位置している時に支持脚１１０を伸ばす場合、ロボットが正常位置を取るために支持脚１１０の摩擦部１５０が地面に接するように回転すると、支持脚１１０の円弧状の外周面が地面に着きながらロボットがひっくり返されるという問題点があった（逆様になる）。

このようにロボットがひっくり返された場合、ロボットの支持脚１１０を伸ばしながら正常位置を取るためにロボットが回転または前進をすると、基準部１６０が地面に接してロボットの位置を取らせることで、ロボットが正常な位置を取ることができるようになる。

また、前記カバー１７０を取付けなかった場合、支持脚１１０を伸ばした状態で移動中段差がある障害物が現れると、ロボットの駆動輪２０は障害物の上に移動して前進するが、円弧状に形成された支持脚１１０が前記障害物２００に引っ掛ってロボットが移動できなくなる。

ここで、本発明のように段差克服の方法として、本体１０側に突出したカバー１７０を取付ける場合、図６に示すように前記駆動輪２０が障害物を通過する過程において、前記支持脚１１０が支持体の役割をすることで駆動輪２０は障害物を乗越えることができるようになり、以後、支持脚１１０が障害物を通過する前に前記カバー１７０の突出面が前記障害物の隅に当たって移動ロボットの支持脚１１０の部分が持上げられながらロボット全体が少し傾くことになるので、支持脚１１０は障害物を滑るように乗越えることができるようになる。

また、前述したようにカバー１７０と支持脚１１０の間の空間にロボットのメインバッテリ４０が取付けられるが、このメインバッテリ４０はロボットの重心役割をする。また、ロボットに衝撃が加えられたり、または段差および障害物を克服際に緩衝板１４０がないと直接的にメインバッテリが損傷を受ける虞がある。さらに上述したような移動ロボットが防災ロボットとして用いられる場合、防災ロボットは投擲用のロボットであるので、ロボットを投擲時に地面と接する衝撃から支持脚１１０とカバー１７０がメインバッテリ４０を保護することになる。

１０本体
２０駆動輪
４０メインバッテリ
１１０支持脚
１２０補助モータ
１５０摩擦部
１６０基準部
１７０カバー
２００障害物

Claims

駆動モータにより駆動される２つの駆動輪（２０）が本体（１０）の両側に設けられ、円弧状に形成された支持脚（１１０）が前記本体（１０）に、一側が補助モータ（１２０）によって回動可能に設置されて、本体に密着している時は駆動輪の外部に突出せず、伸ばされた時は本体（１０）を支持する、２輪型投擲用ロボットにおいて、
前記支持脚（１１０）の終端に鋭く尖って突出形成され、鋭く尖って突出した終端は摩擦力が最小となるように曲面処理された摩擦部（１５０）と、
前記支持脚（１１０）の終端に外側へと三角板状に突出形成され、支持脚（１１０）を本体（１０）の内部に密着させた時駆動輪（２０）より外側に突出して、ロボットが重心を取るように基準役割をする基準部（１６０）と、
前記支持脚（１１０）の本体（１０）と対向する面をカバーするように設置され、円弧状に形成された支持脚（１１０）より本体（１０）側に突出して摩擦部（１５０）とほぼ直線の面を形成するカバー（１７０）と、から構成されることを特徴とする２輪型投擲ロボット。
前記カバー（１７０）と支持脚（１１０）の間に形成された空間にはメインバッテリ（４０）が設置されることを特徴とする請求項１に記載の２輪型投擲ロボット。
前記摩擦部（１５０）と基準部（１６０）およびカバー（１７０）は一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の２輪型投擲ロボット。