KR100534465B1 - 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇에 관한 것이며; 그 목적은 평지 주행 시에는 센서부에 의해 장애물을 감지하여 조향축만 동력으로 작동되고 주행은 사용자의 힘으로 주행되도록 하며, 단차가 발생하는 턱이나 계단을 만나면 센서부로 감지하여 구동 바퀴부를 회전시켜 단차가 발생하는 턱이나 계단을 승월 할 수 있도록 한 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 전방면 상부에 그 평면 형상이 반원 형태로 돌출 형성된 돌출부(101)를 구비한 몸체부(1)와, 상기 돌출부(101) 측면에 장착된 다수개의 초음파 센서(201)와, 상기 돌출부(101)의 상부면에 장착된 비젼센서(202)로 구성된 센서부(2)와, 상기 몸체부(1) 상부면 중앙에 설치되되 그 하단부가 몸체부(1) 내부로 삽입되어 설치된 조향축(5)과, 상기 조향축(5)의 상단부 끝단과 연결된 손잡이(4)와, 상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 조향축(5)의 하단부와 기어 연결된 조향 모터(6)와, 상기 몸체부(1) 양측면 하부에 설치되되 몸체부(1) 양측면을 관통하여 양 끝단이 몸체부(1) 양측면 외부로 돌출되도록 설치된 회전축(8)과, 상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 회전축(8)과 기어 연결된 계단 승월 모터(7)와, 상기 회전축(8)의 양측 끝단에 회전판(301)을 장착하고, 상기 회전판(301)의 외주면에 다수개의 암(302)을 장착하며, 상기 다수개의 암(302)의 끝단에 바퀴(303)를 장착하여 형성된 구동 바퀴부(3)로 구성된 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇{The Blind Guided Robot with Step Climbing Function}

본 발명은 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평지 주행 시에는 센서부에 의해 장애물을 감지하여 조향축만 동력으로 작동되고 주행은 사용자의 힘으로 주행되도록 하며, 단차가 발생하는 턱이나 계단을 만나면 센서부로 감지하여 구동 바퀴부를 회전시켜 단차가 발생하는 턱이나 계단을 승월 할 수 있도록 한 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇에 관한 것이다.

일반적으로 시각장애인 유도는 도 7 에 도시된 바와 같이 흰 지팡이를 이용하거나, 지팡이에 센서를 달아 장애인을 유도하는 방법이 있으나 지팡이를 이용하는 경우에는 익숙하지 않은 길을 가는 경우나 장애물이 존재하는 경우에는 새로운 길이나 장애물에 대응하기가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 도 8에서 도시된 바와 같이 지팡이의 하단부에 센서를 부착한 로봇형태의 구동부를 갖는 유도장치나 카트 형태의 로봇을 이용하여 시각장애인을 유도하는 것이 있었으나, 상기와 같은 지팡이 하단부에 센서를 부착한 로봇형태의 구동부를 갖는 유도장치나 카트 형태의 로봇은 턱이나 계단에서의 승월이 불가능한 구조로 되어 있어 사용자가 사용하기에 매우 불편하다는 문제점이 있고, 일반적인 소형의 로봇을 이용하는 경우에는 평지 주행만 가능한 구조로 되어 있다는 문제점이 있으며, 또한 로봇을 구동하여 움직이는 경우에는 많은 양의 전력손실이 있으며 이는 곧 사용시간과 직결되어 장시간 사용이 불가능 하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 평지 주행 시에는 센서부에 의해 장애물을 감지하여 장애물을 피해가기 위한 조향축만 동력으로 작동되고 주행은 사용자의 힘으로 주행되도록 함으로써 전력손실을 최소화하여 장시간 사용이 가능하며, 단차가 발생하는 턱이나 계단을 만나면 센서부로 감지하여 구동 바퀴부를 회전시켜 단차가 발생하는 턱이나 계단을 승월 할 수 있도록 하여 익숙하지 않은 길이나 계단이나 턱과 같은 장애물을 만날 경우라도 시각장애인을 안전하게 유도할 수 있도록 하는 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 대해 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 사시도를 도시한 것이고, 도 2 는 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 내부 구성을 도시한 것으로서, 그 구성은 시각장애인을 유도하는 로봇에 있어서, 육면체의 박스형태로 구성되어 전방면 상부에 그 평면 형상이 반원 형태로 돌출 형성된 돌출부(101)를 구비한 몸체부(1)와, 상기 돌출부(101) 측면에 장착된 다수개의 초음파 센서(201)와, 상기 돌출부(101)의 상부면에 장착된 비젼센서(202)로 구성된 센서부(2)와, 상기 몸체부(1) 상부면 중앙에 설치되되 그 하단부가 몸체부(1) 내부로 삽입되어 설치된 조향축(5)과, 상기 조향축(5)의 상단부 끝단과 연결된 손잡이(4)와, 상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 조향축(5)의 하단부와 기어 연결된 조향 모터(6)와, 상기 몸체부(1) 양측면 하부에 설치되되 몸체부(1) 양측면을 관통하여 양 끝단이 몸체부(1) 양측면 외부로 돌출되도록 설치된 회전축(8)과, 상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 회전축(8)과 기어 연결된 계단 승월 모터(7)와, 상기 회전축(8)의 양측 끝단에 회전판(301)을 장착하고, 상기 회전판(301)의 외주면에 다수개의 암(302)을 장착하며, 상기 다수개의 암(302)의 끝단에 바퀴(303)를 장착하여 형성된 구동 바퀴부(3)로 구성된다.

또한, 상기 구동 바퀴부(3)의 암(302)은 회전판(301)의 외주면에 3개의 암이 서로 이루는 각도가 등각이 되도록 설치된다.

또한, 상기 구동 바퀴부(3)의 암(302)은 회전판(301)의 외주면에 2개의 암이 서로 이루는 각도가 90도 이상 180도 미만이 되도록 설치된다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 따른 세 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 구동 원리를 도시한 것이고, 도 4 는 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 계단을 오르는 경우의 구동 원리를 도시한 것이며, 도 5 는 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 계단을 내려가는 경우의 구동 원리를 도시한 것이고, 도 6 은 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 동작 흐름도를 도시한 것이다.

상기 도 6을 참조로 하여 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다

본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇이 초기화된 상태(구동상태로 정렬된 상태)로 정렬한다.

즉, 평지 주행시에는 조향유도를 위해 지면과 하나의 바퀴(303)만 접촉하도록 암(302)을 회전시켜 정렬한다.

상기와 같이 하나의 바퀴(303)만 지면과 접촉하도록 구동바퀴부(3)를 정렬한 후 사용자의 추력에 의해 시각장애인 유도로봇이 전진 구동한다.

즉, 평지의 전진 구동 시에는 시각장애인 유도로봇의 배터리에 의해 구동되는 것이 아니라 시각장애인 유도로봇을 사용하는 사용자의 추력에 의해 시각장애인 유도로봇이 구동됨으로써 배터리 소모가 적다.

상기와 같이 사용자의 추력에 의해 시각장애인 유도로봇이 전진 구동함과 동시에 돌출부(101)의 측면부에 장착된 초음파 센서(201)에 의해 장애물이 검출된다.

상기와 같이 초음파센서(201)에 의해 장애물이 검출되면 상기 돌출부(101)의 상부면에 장착된 비젼센서(202)에 의해 장애물이 계단인지 아닌지를 판단하게 된다.

상기에서 비젼센서(202)에 의해 장애물이 계단이나 턱으로 판단되면 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)이 회전되어 구동바퀴부(3)가 회동을 함으로써 계단을 승월하게 되며, 장애물이 계단이 아니라고 판단되면 비젼센서(202)에 의해 장애물의 위치를 판단한 후 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 조향 모터(6)가 구동되어 조향축(5)을 회전시킴으로써 몸체부(1)를 회전시켜 장애물을 피해가게 된다.

상기 도 3을 참조로 하여 본 발명에 따른 세 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇이 계단을 오를 시와 내릴 시의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

상기 도 3에서 도시된 바와 같이 평지를 주행 시에는 조향유도를 위해 바퀴(303) 하나만 지면과 접촉한 상태가 되도록 암(302)을 회전시킨 후 사용자의 추력에 의해 시각장애인 유도로봇이 구동한다.

상기와 같이 구동 중인 시각장애인 유도로봇의 초음파 센서(201)에 의해 장애물이 검출된 후 비젼센서(202)에 의해 장애물이 계단이나 턱이라고 판단되어 도 3의 a와 같이 지면과 접촉한 바퀴(303)가 계단의 측면과 접촉하게 된다.

상기 도 3의 a와 같이 지면과 접촉한 바퀴(303)가 계단의 측면과 접촉하게 되면 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)가 도 3의 b와 같이 시계방향으로 60도 회전하여 계단을 승월한다.

상기 도 3의 b에서 도시된 바와 같이 구동바퀴부(3)가 시계방향으로 60도 회전하여 계단을 승월한 후 도 3의 c에서 도시된 같이 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)가 시계방향으로 다시 60도 회전하여 도 3의 a와 같은 초기 상태로 된다.

즉 계단의 수만큼 상기와 같은 도 3의 b와 c단계의 작동을 반복하여 계단을 승월하게 된다.

또한, 계단을 내려갈 시에는 계단 수만큼 상기와 같은 작동이 반대방향으로 반복 작동함으로써 계단을 내려가게 된다.

상기 도 4를 참조로 하여 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇이 계단을 오를 시의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

도 4의 a에 도시된 바와 같이 평지 주행 중에는 조향유도를 위해 암(302)을 회전시켜 지면과 한쪽의 바퀴(303)만 접촉시킨 후 시각장애인 유도로봇이 구동을 한다.

상기와 같이 평지 주행 중인 시각장애인 유도로봇이 초음파 센서(201)에 의해 장애물이 검출된 후 비젼센서(202)에 의해 장애물이 계단이나 턱으로 감지되면 도 4의 b와 같이 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 반시계 방향으로 구동바퀴부(3)를 60도 회전시킨다.

상기와 같이 구동바퀴부(3)를 반시계 방향으로 60도 회전시킨 후 도 4의 c와 같이 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 다시 한번 반시계 방향으로 구동바퀴부(3)를 60도 회전시킨다.

상기와 같이 구동바퀴부(3)를 제차 반시계 방향으로 60도 회전시켜 전방부에 위치한 바퀴(303)가 계단턱에 걸리게 되면 도 4의 d와 같이 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)를 시계방향으로 60도 회전하여 계단을 승월하게 된다.

상기와 같은 도 4의 c와 d의 단계를 계단 수만큼 반복 작동함으로써 계단을 승월하게 된다.

상기 도 5를 참조로 하여 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇이 계단을 내려올 시의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

상기 도 5의 a에서 도시된 바와 같이 평지 주행 시에는 조향유도를 위해 지면과 한쪽의 바퀴(303)만 접촉한 상태로 사용자의 추력에 의해 시각장애인 유도로봇이 구동한다.

상기와 같이 구동중인 시각장애인 유도로봇이 초음파 센서(201) 및 비젼센서(202)에 의해 계단이나 턱이 감지되면 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동되어 회전축(8)을 회전시킴으로써 도 5의 b와 같이 구동바퀴부(3)가 반시계 방향으로 60도 회전되어 하강 준비를 한다.

상기와 같이 구동바퀴부(3)가 반시계 방향으로 60도 회전하여 하강 준비를 한 후 도 5의 c와 같이 계단턱에 전방부에 위치한 바퀴(303)가 걸리게 되면 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)가 시계방향으로 60도 회전을 하여 전방부에 위치한 바퀴(303)가 계단턱을 내려오며, 후방부에 위치한 바퀴(303)가 계단턱에 걸리게 된다.

도 5의 d에 도시된 바와 같이 후방부에 위치한 바퀴(303)가 계단턱을 벗어나게 되면 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)가 반시계방향으로 60도 회전을 함으로써 계단을 내려와 도 5의 b와 같은 하강준비 상태로 다시 초기화된다.

상기 도 5의 d와 같이 하강준비 상태로 초기화된 후 전방부에 위치한 바퀴(303)가 다시 계단턱에 걸리게 되면 도 5의 e와 같이 몸체부(1)에 내장된 제어부(도시되지 않음)에 의해 계단 승월 모터(7)가 작동하여 회전축(8)을 회전시킴으로써 구동바퀴부(3)가 시계방향으로 60도 회전을 함으로써 계단을 다시 내려오게 된다.

상기와 같은 도 5의 d와 e의 단계를 계단수 만큼 반복 작동함으로써 계단을 내려오게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 평지 주행 시에는 센서부에 의해 장애물을 감지하여 장애물을 피해가기 위한 조향축만 동력으로 작동되고 주행은 사용자의 힘으로 주행되도록 함으로써 전력손실을 최소화하여 장시간 사용이 가능하며, 단차가 발생하는 턱이나 계단을 만나면 센서부로 감지하여 구동 바퀴부를 회전시켜 단차가 발생하는 턱이나 계단을 승월 할 수 있도록 하여 익숙하지 않은 길이나 계단이나 턱과 같은 장애물을 만날 경우라도 시각장애인을 안전하게 유도할 수 있도록 함으로써 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 사시도를 도시한 것이고,

도 2 는 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 내부 구성을 도시한 것이며,

도 3 은 본 발명에 따른 세 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 구동 원리를 도시한 것이고,

도 4 는 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 계단을 오르는 경우의 구동 원리를 도시한 것이며,

도 5 는 본 발명에 따른 두 바퀴 구조의 시각장애인 유도로봇의 계단을 내려가는 경우의 구동 원리를 도시한 것이고,

도 6 은 본 발명에 따른 시각장애인 유도로봇의 동작 흐름도를 도시한 것이며,

도 7 은 종래의 시각장애인을 유도하기 위한 지팡이를 도시한 것이고,

도 8 은 종래에 사용되는 시각장애인 유도로봇을 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 몸체부 (2) : 센서부

(3) : 구동 바퀴부 (4) : 손잡이

(5) : 조향축 (6) : 조향 모터

(7) : 계단 승월 모터 (8) : 회전축

(101) : 돌출부 (201) : 초음파 센서

(202) : 비젼센서 (301) : 회전판

(302) : 암(Arm) (303) : 바퀴

Claims (3)

1. 시각장애인을 유도하는 로봇에 있어서,

   전방면 상부에 그 평면 형상이 반원 형태로 돌출 형성된 돌출부(101)를 구비한 몸체부(1)와,

   상기 돌출부(101) 측면에 장착된 다수개의 초음파 센서(201)와, 상기 돌출부(101)의 상부면에 장착된 비젼센서(202)로 구성된 센서부(2)와,

   상기 몸체부(1) 상부면 중앙에 설치되되 그 하단부가 몸체부(1) 내부로 삽입되어 설치된 조향축(5)과,

   상기 조향축(5)의 상단부 끝단과 연결된 손잡이(4)와,

   상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 조향축(5)의 하단부와 기어 연결된 조향 모터(6)와,

   상기 몸체부(1) 양측면 하부에 설치되되 몸체부(1) 양측면을 관통하여 양 끝단이 몸체부(1) 양측면 외부로 돌출되도록 설치된 회전축(8)과,

   상기 몸체부(1) 내부에 위치하여 상기 회전축(8)과 기어 연결된 계단 승월 모터(7)와,

   상기 회전축(8)의 양측 끝단에 회전판(301)을 장착하고, 상기 회전판(301)의 외주면에 다수개의 암(302)을 장착하며, 상기 다수개의 암(302)의 끝단에 바퀴(303)를 장착하여 형성된 구동 바퀴부(3)로 구성된 것을 특징으로 하는 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 바퀴부(3)의 암(302)은 회전판(301)의 외주면에 3개의 암이 서로 이루는 각도가 등각이 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 바퀴부(3)의 암(302)은 회전판(301)의 외주면에 2개의 암이 서로 이루는 각도가 90도 이상 180도 미만이 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 계단 승월이 가능한 시각장애인 유도로봇.