KR100544037B1 - Suspension Mechanism for Differential Type Mobile Robot - Google Patents

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KR100544037B1
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최혁렬
노세곤
박진호
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학교법인 성균관대학
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Abstract

본 발명은 현가장치 및 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체에 관한 것으로, 하부프레임(110)의 일측에 결합된 댐퍼(120)와; 상기 하부프레임(110)에 결합되어 바퀴(149)를 편심되게 구비하는 캐스터(140)와; 상기 하부프레임(110) 상부의 캐스터 축(142)과 댐퍼(120)에 각각 베어링(152)(154)을 개재하여 승강가능하게 결합된 상부프레임(150)과; 상기 상부프레임(150)과 하부프레임(110) 사이의 캐스터 축(142)과 댐퍼(120)에 개재된 탄성수단(130)(160);을 포함하여, 차동 구동형 이동체의 구동 안정성을 향상시킬 수 있고, 외부 영향에 의해 발생된 이동체 시스템의 상하 진동(Bounce)이나 전후 흔들림(Pitch) 현상을 억제할 수 있으며, 외부 영향에 의해 기울어짐이 발생했을 때, 초기위치로 신속하고 정확하게 복귀되는 장점이 있다.The present invention relates to a suspension-driven and a differential-driven movable body to which the suspension is applied, and a damper (120) coupled to one side of the lower frame (110); A caster 140 coupled to the lower frame 110 and having a wheel 149 eccentrically; An upper frame 150 coupled to the caster shaft 142 and the damper 120 at an upper portion of the lower frame 110 via bearings 152 and 154; The caster shaft 142 between the upper frame 150 and the lower frame 110 and the elastic means 130, 160 interposed in the damper 120, including, to improve the driving stability of the differential drive type moving body It is possible to suppress the up and down vibration and pitch of the moving system generated by the external influence, and to return to the initial position quickly and accurately when the inclination occurs by the external influence. There is this.

차동, 구동, 이동체, 모바일, 로봇, 현가장치, 댐퍼Differential, Driven, Mobile, Mobile, Robot, Suspension, Damper

Description

현가장치 및 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체{Suspension Mechanism for Differential Type Mobile Robot} Suspension Mechanism for Differential Type Mobile Robot with Suspension and Suspension             

도 1은, 본 발명에 따른 현가장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a suspension device according to the present invention.

도 2는, 본 발명에 따른 현가장치를 도시한 도면으로서, 도 2a는 현가장치의 초기상태를 도시한 도면이고, 도 2b는 현가장치의 압축상태를 도시한 도면이며, 도 2c는 현가장치의 팽창상태를 도시한 도면이다.Figure 2 is a view showing a suspension according to the present invention, Figure 2a is a view showing the initial state of the suspension, Figure 2b is a view showing the compressed state of the suspension, Figure 2c is a view of the suspension It is a figure which shows an expanded state.

도 3은, 본 발명의 현가장치를 차동 구동형 이동체인 모바일 로봇에 적용한 일례를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing an example in which the suspension device of the present invention is applied to a mobile robot that is a differential drive type mobile body.

도 4는, 도 3의 모바일 로봇이 전방으로 기울어졌을 때, 전방 현가장치와 후방 현가장치의 상태를 각각 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating states of the front suspension and the rear suspension when the mobile robot of FIG. 3 is tilted forward.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 현가장치 110 : 하부프레임100: suspension 110: lower frame

120 : 단방향 댐퍼 122 : 실린더120: unidirectional damper 122: cylinder

124 : 댐핑계수 조절기 126 : 피스톤124: damping coefficient regulator 126: piston

128 : 지지판 130 : 탄성수단128: support plate 130: elastic means

140 : 캐스터 142 : 축140: caster 142: shaft

144 : 멈춤판 146 : 브라켓144: stop plate 146: bracket

148 : 가이드 149 : 바퀴148: Guide 149: Wheels

150 : 상부프레임 152,154 : 베어링150: upper frame 152,154: bearing

160 : 탄성수단 170 : 고정프레임160: elastic means 170: fixed frame

200 : 모바일 로봇200: mobile robot

본 발명은 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차동 구동형 이동체에 설치되어 노면으로부터의 충격이나 진동을 흡수하는 현가장치 및 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suspension device, and more particularly, to a differential drive type moving body provided with a suspension device and a suspension device installed on a differential drive type mobile body to absorb shocks or vibrations from a road surface.

종래의 차동 구동형 이동체의 현가장치는, 메카니즘의 자동적 제어 혹은 험한 지형을 효과적으로 극복하기 위해 복잡한 기구구조와 부가적인 구동기, 제어기 및 제어알고리즘 등이 요구되었다.Suspensions of conventional differentially driven mobile vehicles require complex mechanisms and additional drivers, controllers, and control algorithms to effectively control the mechanism or to effectively overcome the rough terrain.

이와 같이 요구되는 요소들은 현가장치의 메카니즘을 더욱 복잡하게 하여 그 적용범위가 제한적이고, 가정이나 사무실 등에서 사용되는 일반적인 이동체의 제품에 적용하기에는 부적합하였다.These required elements further complicate the mechanism of the suspension system and thus have a limited scope of application, and are not suitable for application to general mobile products used in homes or offices.

즉, 이러한 일반적인 이동체의 제품에 기존의 현가장치를 그대로 적용할 경우에는 시스템이 거대해지고, 복잡해지며, 비용요소가 증가되고, 에너지 효율이 떨어지는 등 많은 문제점이 있다.That is, when the existing suspension is applied to the product of such a general moving body as it is, the system becomes large, complicated, cost increases, and energy efficiency is low.

또한, 현가장치 중에는 차량에 널리 적용되는 스프링-댐퍼 현가장치가 있지만, 이 현가장치는 주행중 이동체의 기울어짐, 기울어짐의 회복, 급가속, 감속시의 안정적인 주행동작, 장애물을 타고 넘는 등의 장애물 극복 등이 중요하게 고려되는 장치에는 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, there is a spring-damper suspension system that is widely applied to a vehicle, but the suspension system has obstacles such as tilting of the moving body, recovery of inclination, stable driving motion during rapid acceleration and deceleration, and overcoming obstacles while driving. There was a problem in that it is not applicable to a device in which overcoming is important.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 별도의 구동기와 제어기 없이 간단한 기구구성만으로 현가장치를 구성하여, 차동 구동형 이동체의 주행 안정성과 내구성 유지, 정확한 초기위치로의 복귀 등과 같은 안정적인 성능을 갖는 현가장치 및 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체를 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, by configuring the suspension device with only a simple mechanism configuration without a separate driver and controller, to maintain the running stability and durability of the differential drive type mobile body, accurate initial position It is an object of the present invention to provide a suspension device having a stable performance such as returning to a furnace and a differentially driven moving body to which the suspension is applied.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현가장치는, 하부프레임의 일측에 결합된 댐퍼와; 상기 하부프레임에 결합되어 바퀴를 편심되게 구비하는 캐스터와; 상기 하부프레임 상부의 캐스터 축과 댐퍼에 각각 베어링을 개재하여 승강가능하게 결합된 상부프레임과; 상기 상부프레임과 하부프레임 사이의 캐스터 축과 댐퍼에 개재된 탄성수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Suspension device of the present invention for achieving the above object, and a damper coupled to one side of the lower frame; A caster coupled to the lower frame and having wheels eccentrically; An upper frame coupled to the caster shaft and the damper in the upper portion of the lower frame through a bearing; And elastic means interposed in the caster shaft and the damper between the upper frame and the lower frame.

그리고, 상기 댐퍼는, 하부프레임에 결합되는 실린더와; 상기 실린더에 출입되고, 그 상단부에는 상부프레임의 베어링에 결합되는 피스톤과; 상기 피스톤의 일측에 실린더와의 사이에 개재된 탄성수단을 지지하는 지지판;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The damper may include a cylinder coupled to the lower frame; A piston which enters and exits the cylinder and has an upper end coupled to a bearing of an upper frame; It characterized in that it comprises a; support plate for supporting the elastic means interposed between the cylinder and one side of the piston.

또한, 상기 캐스터 축의 상단부에는 상부프레임의 상승폭을 제한함과 아울러 상부프레임의 이탈을 방지하는 멈춤판이 결합된 것을 특징으로 한다.In addition, the upper end of the caster shaft is characterized in that the stop plate for limiting the rising width of the upper frame and preventing the departure of the upper frame is coupled.

그리고, 상기 탄성수단은 압축 코일스프링으로 구비되고, 상기 탄성수단은 인장 코일스프링으로 구비된 것을 특징으로 한다.And, the elastic means is provided with a compression coil spring, the elastic means is characterized in that it is provided with a tension coil spring.

또한, 상기와 같이 구성된 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체를 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that the differential-driven moving object is applied to the suspension configured as described above.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 1 내지 도 4는 본 고안의 현가장치를 도시한 도면이다.1 to 4 are diagrams illustrating a suspension device of the present invention.

본 발명에 따른 현가장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 하부프레임(110), 댐퍼(120), 캐스터(140), 상부프레임(150), 탄성수단(130)(160)으로 대별되어 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the suspension device 100 according to the present invention has a lower frame 110, a damper 120, a caster 140, an upper frame 150, and elastic means 130 ( 160).

상기 하부프레임(110)은, 현가장치(100)의 베이스를 이루는 부품으로서, 상기 댐퍼(120)와 캐스터(140)가 결합 고정된다.The lower frame 110 is a component forming the base of the suspension device 100, and the damper 120 and the caster 140 are fixedly coupled to each other.

상기 댐퍼(120)는, 단방향 댐퍼로서, 외력이 작용하여 압축될 때만 전달된 에너지를 흡수 및 분산시키는 작용을 한다.The damper 120 is a unidirectional damper, which absorbs and disperses energy transmitted only when an external force is applied and compressed.

상기 댐퍼(120)는, 하부프레임(110)에 결합되어 고정되는 실린더(122)와, 이 실린더(122)에 출입가능하게 구비되는 피스톤(126)과, 피스톤(126)의 일측에 일체로 형성된 지지판(128)을 포함한다.The damper 120 is formed integrally with one side of the cylinder 122, coupled to the lower frame 110, the piston 126, which is provided in and out of the cylinder 122, and one side of the piston 126 And a support plate 128.

또한, 상기 댐퍼(120)의 실린더(122)에는 댐핑계수 조절기(124)가 설치되어 있는 바, 이 댐핑계수 조절기(124)는 댐퍼(120)의 충격 흡수력을 조절하는 통상적인 부품으로서 별도의 설명은 생략한다.In addition, a damping coefficient adjuster 124 is installed in the cylinder 122 of the damper 120, and the damping coefficient adjuster 124 is a conventional component for adjusting the shock absorbing force of the damper 120. Is omitted.

그리고, 상기 캐스터(140)는, 하부프레임(110)에 결합되어 노면상태에 따라서 편심되어 장치의 기울어짐을 극소화하여 안정성을 확보한다.In addition, the caster 140 is coupled to the lower frame 110 to be eccentric in accordance with the road surface state to minimize the inclination of the device to ensure stability.

상기 캐스터(140)는, 그 일측의 브라켓(146)을 매개로 하부프레임(110)에 결합 고정된다.The caster 140 is fixed to the lower frame 110 via a bracket 146 on one side thereof.

상기 브라켓(146)의 하부에는 자유롭게 회전되는 가이드(148)가 설치되고, 이 가이드(148)에는 구름가능한 바퀴(149)가 설치된다.The lower portion of the bracket 146 is provided with a guide 148 to be rotated freely, the guide 148 is provided with a cloudable wheel 149.

그리고, 상기 브라켓(146)의 상부에는 캐스터 축(142)이 수직하게 세워져 설치되고, 그 상단부에는 멈춤판(144)이 결합된다.And, the upper portion of the bracket 146, the caster shaft 142 is installed upright, the stop plate 144 is coupled to the upper end.

또한, 상기 상부프레임(150)은, 하부프레임(110)과 일정거리 이격된 상부에 구비되어 캐스터 축(142)과 댐퍼(120)의 피스톤(126)에 각각 베어링(152)(154)을 개재하여 승강가능하게 결합된다.In addition, the upper frame 150 is provided in the upper spaced apart from the lower frame 110 by a predetermined distance through the bearing 152, 154 to the piston 126 of the caster shaft 142 and the damper 120, respectively. It is coupled to the liftable.

상기 상부프레임(150)에 결합된 제 2 베어링(154)은 멈춤판(144) 하부의 캐 스터 축(142)상에 삽입되고, 제 1 베어링(152)은 지지판(128) 상부의 피스톤(126)에 삽입되어 지지판(128)에 안착된다.The second bearing 154 coupled to the upper frame 150 is inserted onto the caster shaft 142 below the stop plate 144, and the first bearing 152 is a piston 126 above the support plate 128. ) Is seated on the support plate 128.

따라서, 상기 상부프레임(150)은, 캐스터 축(142) 상단부의 멈춤판(144)에 의해서 상승폭이 제한됨과 아울러 이탈이 방지된다.Accordingly, the upper frame 150 is limited by the stop plate 144 of the upper end of the caster shaft 142 and the separation is prevented.

그리고, 상기 탄성수단(130)(160)은, 각각 실린더(122)와 지지판(128) 사이의 피스톤(126)과, 상부프레임(150)과 하부프레임(110) 사이의 캐스터 축(142)에 개재되어 지지되되, 상기 제 1 탄성수단(130)은 압축 코일스프링으로 구비되고, 상기 제 2 탄성수단(160)은 인장 코일스프링으로 구비된다.In addition, the elastic means 130, 160, respectively, the piston 126 between the cylinder 122 and the support plate 128, and the caster shaft 142 between the upper frame 150 and the lower frame 110, respectively. Interposed and supported, the first elastic means 130 is provided with a compression coil spring, the second elastic means 160 is provided with a tensile coil spring.

상기 인장 코일스프링으로 이루어진 제 2 탄성수단(160)에 의해서, 상부프레임(150)이 차동 구동형 이동체에 결합되기 전에는 제 2 탄성수단(160)에 접한 상부프레임(150)의 일측이 도 2c와 같이 팽창된 상태를 취하게 되고, 결합후에는 제 2 탄성수단(160)이 약간 압축된 상태로서 도 2a와 같이 셋팅된 초기상태를 취하게 된다.By the second elastic means 160 made of the tension coil spring, one side of the upper frame 150 in contact with the second elastic means 160 before the upper frame 150 is coupled to the differentially driven movable body is shown in FIG. As shown in FIG. 2A, the second elastic means 160 is slightly compressed after the expansion.

한편, 상기와 같이 구성된 현가장치를 도 3에 도시된 바와 같이, 차동 구동형 이동체인 모바일 로봇(이하, 차동 구동형 이동체를 "모바일 로봇"으로 통칭한다)(200)에 적용한다.Meanwhile, the suspension configured as described above is applied to a mobile robot (hereinafter, referred to as a "mobile robot") 200 which is a differentially driven mobile body as shown in FIG.

상기 모바일 로봇(200)은, 몸체의 중심에 차동 구동방식(Differential Type)의 구동 바퀴를 가진 모바일 로봇 시스템(Mobile Robot System)의 모바일 부분(Mobile Part)만을 보인 것이다.The mobile robot 200 shows only a mobile part of a mobile robot system having a driving wheel of a differential type in the center of the body.

그리고, 상기 모바일 로봇(200)은, 필요한 기능에 따라 모듈화된 부분(Part) 이 장치될 수 있으며, 그로 인해 모바일 로봇(200)의 시스템은 그 질량이 가변적이다. 따라서, 본 발명의 현가장치(100)는 댐퍼(120)의 댐핑계수 조절기(124)를 통해, 현가장치(100)의 물리적인 재구성 없이 간편하게 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, the mobile robot 200 may be equipped with a modularized part according to a required function, whereby the mass of the system of the mobile robot 200 is variable. Therefore, the suspension device 100 of the present invention has an advantage that can be easily adjusted without physical reconfiguration of the suspension device through the damping coefficient controller 124 of the damper 120.

또한, 도 2b와 도 2c는 외력에 의해 압축 또는 팽창되는 단위 현가장치의 작동상태를 나타낸 것이고, 도 4는 모바일 로봇이 전방으로 기울어졌을 때, 모바일 로봇의 전방과 후방에 구비된 현가장치가 작동하는 모습을 종합적으로 나타낸 것이다.2B and 2C show an operating state of a unit suspension device that is compressed or expanded by an external force, and FIG. 4 shows that the suspension devices provided at the front and the rear of the mobile robot when the mobile robot is tilted forward. It is a comprehensive representation of how to do.

여기서, 미설명부호 "170"은 모바일 로봇(200)에 현가장치(100)를 결합시키기 위한 고정프레임을 도시한 것이고, 도면 중 도 2a,2b,2c에 도시한 일점쇄선은 상부프레임(150)의 승강작동을 명확하게 나타내기 위한 기준선을 도시한 것이다.Here, reference numeral "170" shows a fixed frame for coupling the suspension device 100 to the mobile robot 200, one dashed line shown in Figures 2a, 2b, 2c in the figure is the upper frame 150 The baseline is shown to clearly show the lifting operation of the.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 현가장치 및 모바일 로봇의 작동을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the suspension and the mobile robot of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 본 발명의 현가장치(100)가 적용된 모바일 로봇(200)의 전체적인 시스템이 외부 영향에 의해 시스템의 무게중심이 전후 혹은 상하로 이동하게 되면, 현가장치(100)에서는 상하변위로 나타나게 된다. 이때 나타나는 상하변위 및 전후 기울어짐각 변화의 방향과 변화율에 의해 댐퍼(120)와 탄성수단(130)(160)이 불연속적으로 작용하게 된다.First, when the whole system of the mobile robot 200 to which the suspension device 100 of the present invention is applied is moved back and forth or up and down by the external influence, the suspension device 100 appears as a vertical displacement. At this time, the damper 120 and the elastic means 130 and 160 discontinuously act by the direction and the change rate of the vertical displacement and the change of the tilt angle before and after.

여기서 외부 영향이라 함은, 바닥면의 요철에 의해 바퀴(149)를 통해 시스템에 전달되는 힘, 가감속에 의해 시스템의 질량중심에 발생될 수 있는 관성력, 직접 모바일 로봇(200)의 몸체에 접촉하여 작용할 수 있는 외부 힘 등을 말하며, 이에 기인하여 시스템에 나타날 수 있는 현상은 모바일 로봇(200)의 몸체에 발생할 수 있는 상하진동(Bounce)과 전후 흔들림(Pitch) 등이 있다.Here, the external influence is the force transmitted to the system through the wheel 149 by the unevenness of the bottom surface, the inertial force that may be generated in the center of mass of the system by the acceleration and deceleration, and directly in contact with the body of the mobile robot 200 It refers to an external force that can act, etc. Due to this, the phenomenon that may appear in the system includes the up and down vibration (Bounce) and the back and forth shake (Pitch) that can occur in the body of the mobile robot 200.

한편, 상하변위는 현가장치(100)에서 압축과 팽창으로 나타나고, 이를 도 3에서와 같은 모바일 로봇(200)이 전방으로 기울어졌을 때, 전방의 현가장치(100)와 후방의 현가장치(100)에 나타나는 압축과 팽창의 상태를 통해 살펴보기로 한다.On the other hand, the vertical displacement is represented by compression and expansion in the suspension device 100, when the mobile robot 200 as shown in Figure 3 tilted forward, the front suspension device 100 and the rear suspension device 100 Let's take a look at the state of compression and expansion.

상기와 같이 모바일 로봇(200)이 전방으로 기울어졌을 때, 전방의 현가장치(100)는 도 2b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 초기상태 이하로 압축된다.As described above, when the mobile robot 200 is inclined forward, the front suspension device 100 is compressed to an initial state or less, as shown in FIGS. 2B and 4.

즉, 캐스터 축(142)과 피스톤(126)에 베어링(152)(154)을 매개로 삽입된 상부프레임(150)이 외력에 의해 하강하게 되고, 하강하는 상부프레임(150)에 의해서 제 1, 2 탄성수단(130)(160)이 압축되면서 압축량에 비례하는 반력이 상부프레임(150)에 작용되어 가해진 에너지를 흡수 및 분산시키게 된다.That is, the upper frame 150 inserted into the caster shaft 142 and the piston 126 through the bearings 152 and 154 is lowered by an external force, and the first frame is lowered by the lowering upper frame 150. 2 As the elastic means 130 and 160 are compressed, a reaction force proportional to the amount of compression is applied to the upper frame 150 to absorb and disperse the applied energy.

그리고, 탄성수단(130)(160)과 아울러 댐퍼(120)의 피스톤(126)이 실린더(122)내로 점차적으로 가속화되면서 인입되는 압축작용으로 인해 가해진 에너지를 흡수 및 분산시키게 된다.In addition, the piston 126 of the damper 120 together with the elastic means 130 and 160 is gradually accelerated into the cylinder 122 to absorb and disperse the energy applied due to the compression action introduced.

이후, 가해진 에너지 즉 하중이 제거되면, 압축량에 비례하는 탄성수단(130)(160)의 반력이 상부프레임(150)에 작용하여 상부프레임(150)을 원상태로 상승시키게 된다.Then, when the applied energy, that is, the load is removed, the reaction force of the elastic means 130, 160 proportional to the compression amount acts on the upper frame 150 to raise the upper frame 150 to its original state.

이때, 제 1 탄성수단(130)의 반발력은 피스톤(126)의 지지판(128)을 통해 상부프레임(150)에 작용하면서 상부프레임(150)과 같이 피스톤(126)을 상승시켜 상부 프레임(150)과 댐퍼(120)를 도 2a에서와 같은 초기상태로 복귀시키게 된다.At this time, the repulsive force of the first elastic means 130 acts on the upper frame 150 through the support plate 128 of the piston 126 and raises the piston 126 like the upper frame 150 to raise the upper frame 150. And damper 120 is returned to the initial state as shown in Figure 2a.

한편, 모바일 로봇(200)이 전방으로 기울어졌을 때, 후방의 현가장치(100)는 도 2c 및 도 4에 도시된 바와 같이, 초기상태 이상으로 팽창된다.On the other hand, when the mobile robot 200 is tilted forward, the rear suspension 100 is inflated beyond the initial state, as shown in Figures 2c and 4.

이때, 인장 코일스프링으로 이루어진 제 2 탄성수단(160)은 상승된 상부프레임(150)만큼 더 인장되어 작동되지만, 댐퍼(120)의 피스톤(126)은 실린더(122)로부터 더 인출되지 않고 상부프레임(150)만 상승하게 된다. 따라서, 압축 코일스프링으로 이루어진 제 1 탄성수단(130)은 피스톤(126)의 지지판(128)에 걸림되어 도 2a에서와 같은 초기상태를 유지하게 된다.At this time, the second elastic means 160 made of a tension coil spring is further extended by the raised upper frame 150, but the piston 126 of the damper 120 is not drawn out from the cylinder 122, the upper frame Only 150 will rise. Therefore, the first elastic means 130 made of the compression coil spring is caught by the support plate 128 of the piston 126 to maintain the initial state as shown in Figure 2a.

이후, 가해진 에너지가 제거되면, 인장된 제 2 탄성수단(160)은 상부프레임(150)에 의해서 압축되어 도 2a와 같은 초기상태로 복귀되면서 완충작용을 하여, 반력에 의해서 발생되는 에너지를 흡수 및 분산시키게 된다.Then, when the applied energy is removed, the tensioned second elastic means 160 is compressed by the upper frame 150 and returned to the initial state as shown in FIG. 2A to absorb the energy generated by the reaction force. To be distributed.

그리고, 현가장치(100)의 캐스터(140)는 모바일 로봇(200)의 이동방향에 따라 편심되어 지면의 비평탄정도로 인해 전달되는 외부의 에너지를 줄일 수 있어 구동 안정성을 유지할 수 있게 된다.In addition, the caster 140 of the suspension device 100 is eccentric in accordance with the moving direction of the mobile robot 200 can reduce the external energy transmitted due to the degree of non-flatness of the ground can maintain the drive stability.

즉, 모멘트 평형에 의해 현가장치(100)가 적용된 시스템의 평형위치는 어느 정도의 기울어짐이 발생하여 나타나지만, 이때 편심에 의해 기울어지는 반대방향에는 이에 구비된 현가장치(100)의 탄성수단(130)(160)에 의한 반력이 더 크게 작용하여 팽창됨으로써 기울어짐을 해소하게 된다.That is, the equilibrium position of the system to which the suspension device 100 is applied due to the moment equilibrium occurs due to a certain amount of inclination, but in this case, the elastic means 130 of the suspension device 100 provided in the opposite direction inclined by the eccentricity The reaction force by the 160 acts as a greater expansion to eliminate the inclination.

따라서, 본 발명의 현가장치(100)는, 상하 진동과 전후 흔들림을 억제하여 현가장치(100)가 적용된 시스템 내부의 전기/전자 장치 혹은 기계적인 결합의 내구 성을 보장할 수 있고, 지면의 특성에 따라 팽창 혹은 압축되므로 구동시 안정성에 유지할 수 있게 된다.Accordingly, the suspension device 100 of the present invention can ensure the durability of the electrical / electronic device or mechanical coupling inside the system to which the suspension device 100 is applied by suppressing the vertical vibration and the front and rear shaking, the characteristics of the ground According to the expansion or compression can be maintained in stability during operation.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 현가장치에 의하면, 차동 구동형 이동체의 구동 안정성을 향상시킬 수 있고, 외부 영향에 의해 발생된 이동체 시스템의 상하 진동(Bounce)이나 전후 흔들림(Pitch) 현상을 억제할 수 있으며, 외부 영향에 의해 기울어짐이 발생했을 때, 초기위치로 신속하고 정확하게 복귀되는 장점이 있다.As described above, according to the suspension device of the present invention, it is possible to improve the driving stability of the differentially driven mobile body, and to suppress the up and down vibration and the back and forth pitch of the mobile body system caused by external influences. When the inclination occurs due to an external influence, it can be quickly and accurately returned to the initial position.

상기의 장점은, 부가적인 구동기나 제어기를 필요로 하지 않으며, 간단한 메카니즘의 기구학적 구성을 통해 구현될 수 있으므로, 경제적인 면에서도 이득인 효과가 있다.
The above advantages do not require additional drivers or controllers, and can be realized through a kinematic configuration of a simple mechanism, which is economically advantageous.

Claims (5)

하부프레임(110)의 일측에 결합된 댐퍼(120)와; A damper 120 coupled to one side of the lower frame 110; 상기 하부프레임(110)에 결합되어 바퀴(149)를 편심되게 구비하는 캐스터(140)와; A caster 140 coupled to the lower frame 110 and having a wheel 149 eccentrically; 상기 하부프레임(110) 상부의 캐스터 축(142)과 댐퍼(120)에 각각 베어링(152)(154)을 개재하여 승강가능하게 결합된 상부프레임(150)과; An upper frame 150 coupled to the caster shaft 142 and the damper 120 at an upper portion of the lower frame 110 via bearings 152 and 154; 상기 상부프레임(150)과 하부프레임(110) 사이의 캐스터 축(142)과 댐퍼(120)에 개재된 탄성수단(130)(160)과; Elastic means (130) (160) interposed between the upper frame (150) and the lower frame (110) on the caster shaft (142) and the damper (120); 상기 캐스터 축(142)의 상단부에 상부프레임(150)의 상승폭을 제한함과 아울러 상부프레임(150)의 이탈을 방지하도록 결합된 멈춤판(144);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현가장치.And a stopper plate (144) coupled to the upper end of the caster shaft (142) to limit the rising width of the upper frame (150) and to prevent the upper frame (150) from being separated. 제 1 항에 있어서, 상기 댐퍼(120)는, The method of claim 1, wherein the damper 120, 하부프레임(110)에 결합되는 실린더(122)와; A cylinder 122 coupled to the lower frame 110; 상기 실린더(122)에 출입되고, 그 상단부에는 상부프레임(150)의 베어링(152)에 결합되는 피스톤(126)과; A piston 126 which enters and exits the cylinder 122 and has an upper end coupled to a bearing 152 of the upper frame 150; 상기 피스톤(126)의 일측에 실린더(122)와의 사이에 개재된 탄성수단(130)을 지지하는 지지판(128);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현가장치.And a support plate (128) for supporting the elastic means (130) interposed between the cylinder (122) on one side of the piston (126). 삭제delete 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 탄성수단(130)은 압축 코일스프링으로 구비되고, 상기 탄성수단(160)은 인장 코일스프링으로 구비된 것을 특징으로 하는 현가장치.The elastic means 130 is provided with a compression coil spring, the elastic means 160 is a suspension device, characterized in that provided with a tension coil spring. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항의 현가장치가 적용된 차동 구동형 이동체.A differentially driven moving object to which the suspension device according to any one of claims 1 to 6 is applied.
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CN104943760A (en) * 2015-05-21 2015-09-30 东南大学 Movement posture adjusting device for hopping robots

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