KR100596483B1 - 가변 트랙형 이동시스템 - Google Patents

Abstract

무한궤도를 지지하는 롤러의 상대적 위치를 변경시키는 것에 의하여 계단과 접하는 앞쪽의 무한궤도를 경사면으로 형성하여 최초 계단의 등반성능이 우수하고 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능하고 무한궤도의 상하 형상을 대칭적으로 변형시키는 것이 가능하도록, 뼈대를 이루며 강체로 형성되는 프레임과, 프레임에 설치되는 주행모터와, 프레임에 설치되는 변형모터와, 소정의 간격을 두고 프레임의 양쪽 옆에 평행하게 배치되는 한쌍의 무한궤도와, 무한궤도의 내면을 지지하는 다수의 롤러와, 롤러 중에서 일부를 2개 이상씩 서로간의 위치가 고정된 상태로 지지하고 변형모터의 회전력을 전달받아 회전하며 무한궤도에 평행한 방향으로 길게 형성되고 프레임에 회전가능하게 좌우 한쌍으로 설치되는 복수의 변형블럭과, 프레임에 회전가능하게 설치되고 주행모터의 회전력을 하나이상의 롤러에 전달하는 주축을 포함하는 가변 트랙형 이동시스템을 제공한다.

로봇, 변형, 무한궤도, 주행, 블럭, 자주식, 승월, 계단, 등반, 전복

Description

가변 트랙형 이동시스템 {Transformable Track-Type Mobile System}

도 1은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예를 나타내는 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 변형블럭과 주축의 조립상태를 나타내는 부분확대 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 변형블럭의 구성을 나타내는 부분확대 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 무한궤도를 역사다리꼴형상으로 변형시킨 상태를 나타내는 측면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 무한궤도를 사라리꼴형상으로 변형시킨 상태를 나타내는 측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 제어장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도 8은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 카메라의 설치상태를 나타내는 부분확대 평면도이다.

도 9는 도 8의 G-G선 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 계단을 등반하는 과정을 설명하기 위한 측면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.

본 발명은 가변 트랙형 이동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무한궤도의 형상을 변형시키는 것에 의하여 계단을 등반하는 것이 가능하고 전복시에도 대응하는 것이 가능한 가변 트랙형 이동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 모터나 엔진 등의 회전동력을 이용하여 지면을 이동하도록 이루어지는 주행장치는 크게 무한궤도(track)를 이용하는 방식과 바퀴(wheel)를 이용하는 방식으로 나눈다. 상기에서 무한궤도(일부에서는 캐터필러(Caterpiller)라고 함)를 이용하는 방식은 바퀴를 이용하는 방식에 비하여 주행속도는 느리지만, 지면에 접촉하는 면적이 넓어 요철이 심한 도로나 진흙바닥에서도 자유롭게 주행하는 것이 가능하며, 좌우의 회전속도를 조정하는 것에 의하여 자유롭게 주행방향을 변경하는 것이 가능한 이점이 있다. 따라서 탱크나 트랙터, 중장비 등의 주행상황이 좋지않은 상태에서 사용하는 차량에 주로 사용된다.

최근에는 화재현장의 상황파악, 건물 내부의 무인감시, 원자로나 위험물이 존재하는 위험지역의 탐사 및 자료수집 등의 민간용, 적지 탐사나 지뢰탐지 및 제거 등의 군사용으로 사용되는 원격제어가 가능한 무인로봇(또는 자주식 로봇)에 무한궤도가 많이 이용되고 있다.

상기와 같은 용도로 사용되는 무인로봇의 주행장치에 있어서는 계단의 등반능력이 필수적으로 요구된다. 그런데, 무인로봇의 주행장치를 바퀴로 구성하는 경우에는 계단등반시 안정성이 크게 부족하며, 무한궤도로 구성하는 경우에는 최초의 계단을 올라갈 수 있도록 구성하는 부분에서 어려움이 있다.

종래의 계단등반이 가능한 주행장치로 대한민국 특허 제177,545호 계단승강용 크로울러 운반장치, 제374,755호 계단승강장치, 공개특허 제2003-22172호 계단, 경사로, 험로 주행장치, 제2004-8373호 계단등반 가능한 6차륜 주행로봇의 4절 링크기구 주행시스템, 제2004-8374호 링크형 트랙 장치 등이 공개되어 있다.

상기 공개특허 제2003-22172호 및 제2004-8373호는 6개 또는 8개의 바퀴를 여러개의 링크로 연결하여 전후의 바퀴의 높이 및 상대적 위치가 변경되면서 순차적으로 계단을 등반할 수 있도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 바퀴에 의하여 주행장치가 구성되므로 회전반경이 커지며, 6개 또는 8개의 바퀴를 연결하는 링크의 구조가 복잡하고 계단등반시 안정성이 부족하다는 문제가 있다. 상기에서 주행장치의 회전반경이 커지게 되면, 좁은 공간에서 90°이상의 방향변경이나 U턴을 할 수 없다는 문제가 있다.

또 상기 특허 제177,545호는 2분할된 전방활동부재와 후방활동부재로 이루어지는 벨트 지지장치와 잭을 이용하여 계단을 등반할 때에 상황에 따라 벨트의 형상을 변형시켜 지지하도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 벨트 지지장치가 벨트의 내면과 접촉하므로 주행중에는 동력의 손실이 발생하며, 벨트의 위쪽에 잭을 설치하기 위한 공간을 필요로 하므로 높이가 낮은 장소에서 사용되는 경우에는 적용하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.

상기 특허 제374,755호는 주행은 바퀴로 행하고 계단등반은 무한궤도를 이용하여 행하도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 주행시에 무한궤도가 지면과 접하지 않도록 전륜과 후륜이 세워지고 계단등반시에 전륜과 후륜이 접혀지는 구조로 구성되므로 구조가 복잡하고 내구성에 문제가 있으며, 계단의 높이가 전륜과 무한궤도의 편심거리보다 큰 경우에는 최초 계단을 오르는 데 있어 종래 무한궤도만으로 구성된 경우와 마찬가지로 어려움이 있다.

상기 공개특허 제2004-8374호는 트랙부를 전후로 나누어 2부분으로 설치하고 링크부를 연결하여 전후 트랙부의 상대적인 위치를 링크부를 이용하여 변경시키는 것에 의하여 계단등반이 이루어지도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 전후 트랙부의 상대적인 위치를 변경시키기 위한 링크부의 구성이 복잡하고, 트랙부의 위쪽에 링크부를 설치하기 위한 공간을 필요로 하므로 높이가 낮은 장소에서 사용되는 경우에는 적용하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 무한궤도를 지지하는 롤러의 상대적 위치를 변경시키는 것에 의하여 계단과 접하는 앞쪽의 무한궤도를 경사면으로 형성하여 최초 계단의 등반성능이 우수한 가변 트랙형 이동시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 계단의 등반능력을 향상시키기 위하여 무한궤도의 위쪽으로 별도 기구나 링크 등을 설치하기 위한 공간을 필요로 하지 않으므로 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능하고, 무한궤도의 상하 형상을 대칭적으로 변형시키는 것이 가능하므로 전복시에도 동일한 주행성능을 발휘할 수 있는 가변 트랙형 이동시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 제안하는 가변 트랙형 이동시스템은 뼈대를 이루며 강체로 형성되는 프레임과, 상기 프레임에 설치되는 주행모터와, 상기 프레임에 설치되는 변형모터와, 소정의 간격을 두고 상기 프레임의 양쪽 옆에 평행하게 배치되는 한쌍의 무한궤도와, 상기 무한궤도의 내면을 지지하는 다수의 롤러와, 상기 롤러 중에서 일부를 2개 이상씩 서로간의 위치가 고정된 상태로 지지하고 상기 변형모터의 회전력을 전달받아 회전하며 상기 무한궤도에 평행한 방향으로 길게 형성되고 상기 프레임에 회전가능하게 좌우 한쌍으로 설치되는 복수의 변형블럭과, 상기 프레임에 회전가능하게 설치되고 상기 주행모터의 회전력을 하나이상의 롤러에 전달하는 주축을 포함하여 이루어진다.

상기 변형블럭은 프레임의 앞뒤로 2쌍이 설치된다.

상기 변형블럭은 상기 프레임을 가로질러 회전가능하게 설치되고 상기 변형 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 변형축의 양쪽 끝부분에 고정 설치된다.

상기 프레임에는 탐사 및 정찰을 위한 카메라 및 센서, 제어신호와 데이터를 송수신하기 위한 안테나, 상기 안테나를 통하여 수신되는 제어신호를 처리하여 주행모터와 변형모터를 제어하는 제어장치 등을 설치한다.

다음으로 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예는 도 1∼도 4에 나타낸 바와 같이, 뼈대를 이루며 강체로 형성되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 설치되는 주행모터(32)와, 상기 프레임(10)에 설치되는 변형모터(42)와, 소정의 간격을 두고 상기 프레임(10)의 양쪽 옆에 평행하게 배치되는 한쌍의 무한궤도(20)와, 상기 무한궤도(20)의 내면을 지지하는 다수의 롤러(52), (54), (53), (55)와, 상기 롤러를 2개씩 서로간의 위치가 고정된 상태로 지지하고 상기 변형모터(42)의 회전력을 전달받아 회전하며 상기 무한궤도(20)에 평행한 방향으로 길게 형성되고 상기 프레임(10)에 회전가능하게 좌우 한쌍씩 앞뒤로 설치되는 복수의 변형블럭(60)과, 상기 프레임(10)에 회전가능하게 설치되고 상기 주행모터(32)의 회전력을 하나이상의 롤러(52), (54)에 전달하는 주축(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 프레임(10)은 전체적인 형상을 지지하는 것으로서, 필요에 따라 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다. 예를 들면 사각형, 사다리꼴, 한쪽방향의 대변의 길이가 긴 육각형 등의 다양한 형상으로 프레임(10)을 형성하는 것이 가능하다.

상기 프레임(10)은 구조적인 강도를 확보하기 위하여 소정의 간격으로 하나 이상의 가로지지대(도면에 나타내지 않음)를 설치하는 것도 가능하고, 트러스구조로 형성하는 것도 가능하다.

또 상기 프레임(10)에는 내부에 설치되는 부품을 보호하기 위한 커버(도면에 나타내지 않음)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 변형블럭(60)은 상기 프레임(10)의 좌우에 한쌍씩 설치한다.

상기 변형블럭(60)은 내부가 채워진 직육면체형상이나 트랙형상 등으로 형성하는 것도 가능하고, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 내부가 빈 중공형상으로 형성하는 것도 가능하다. 상기에서 변형블럭(60)을 중공형상으로 형성하는 것이 중량의 감소 및 강도의 향상 측면에서 보다 유리하다.

상기 롤러 중 앞쪽(도 1 및 도 2에서 왼쪽) 2개의 롤러(52), (54)와 뒤쪽(도 1 및 도 2에서 오른쪽) 2개의 롤러(53), (55)를 각각 쌍을 지어 서로간의 위치가 고정된 상태로 지지하도록 좌우 대칭형상으로 4개의 변형블럭(60)을 설치한다.

상기 프레임(10)의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 좌우 대칭형상으로 설치되는 좌우 한쌍의 변형블럭(60)이 양쪽 끝부분에 고정 설치되는 변형축(40), (41)을 상기 프레임(10)에 회전가능하게 설치한다.

상기 변형축(40), (41)은 상기 프레임(10)을 가로질러 회전가능하게 설치되고, 상기 변형모터(42)의 회전력을 전달받아 회전한다. 상기 변형축(40), (41)에는 변형모터(42)의 회전력이 체인(44), (45) 등을 통하여 전달된다.

상기 변형블럭(60)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 변형축(40), (41)의 끝부분에 일체로 고정 설치되어 상기 변형축(40), (41)과 함께 회전하도록 구성된다.

상기 앞쪽 2개의 롤러(52), (54) 및 뒤쪽 2개의 롤러(53), (55)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각 변형블럭(60)에 롤러축(51)을 이용하여 회전가능하게 설치된다.

상기 앞쪽 2개의 롤러(52), (54) 및 뒤쪽 2개의 롤러(53), (55)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 변형축(40), (41)을 중심으로 동일 간격을 두고 대칭되는 위치에 롤러축(51)이 위치하도록 설치한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 변형모터(42) 하나에 2개의 변형축(40), (41)을 설치하는 경우에 있어서, 앞쪽의 변형축(40)과 뒤쪽의 변형축(41)은 회전방향이 서로 반대반향으로 구성하는 것이, 무한궤도(20)의 측면형상이 긴 트랙형상에서 평행사변형이 아닌 사다리꼴형상으로 변형되고(도 5 및 도 6 참조), 무한궤도(20)의 장력(롤러에 의하여 지지되는 변형전과 변형후의 전체 둘레의 길이)에 변화가 발생하지 않기 때문에 별도의 장력조절용 롤러를 설치할 필요가 없어 바람직하다.

따라서 변형모터(42)의 회전력을 앞쪽의 변형축(40)에는 직접 전달하고, 뒤쪽의 변형축(41)에는 방향전환기어(47), (48)를 통하여 회전방향을 변환한 다음 전달하도록 구성한다.

상기에서 변형모터(42)의 축에 구동 스프로켓을 설치하고, 상기 변형축(40)에 상기 변형모터(42)의 축에 설치되는 구동 스프로켓과의 사이에 체인(44)이 설치되는 종동 스프로켓을 설치하면, 상기 체인(44)에 의하여 상기 변형모터(42)의 회 전방향과 동일한 방향으로 변형축(40)이 회전하도록 회전력이 전달된다.

그리고 상기 변형모터(42)의 축에 방향전환기어(47)를 설치하고, 상기 프레임(10)에 고정 설치되는 지지블럭(49)에 회전가능하게 설치되는 연결축(46)에 상기 방향전환기어(47)와 맞물리는 방향전환기어(48)를 설치하고, 상기 연결축(46)에 구동 스프로켓을 설치하고, 상기 변형축(41)에 상기 연결축(46)에 설치되는 구동 스프로켓과의 사이에 체인(45)이 설치되는 종동 스프로켓을 설치하면, 상기 방향전환기어(47), (48) 및 체인(45)에 의하여 상기 변형모터(42)의 회전방향과 반대방향으로 변형축(41)이 회전하도록 회전력이 전달된다.

상기에서는 앞쪽의 변형축(40)과 뒤쪽의 변형축(41)이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 앞쪽의 변형축(40)과 뒤쪽의 변형축(41)이 같은 방향으로 회전하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 무한궤도(20)가 평행사변형으로 변형되면서 장력에 변화가 발생하므로, 장력을 일정하게 유지하기 위하여 별도의 장력조절용 롤러나 장력조절장치 등을 설치할 필요가 있으며 구조가 복잡해진다.

상기 앞쪽의 변형축(40)과 뒤쪽의 변형축(41)이 같은 방향으로 회전하도록 하기 위해서는 별도의 연결축(46)을 사용하지 않고 변형모터(42)의 축에 2개의 구동 스프로켓을 설치하고 각각 앞쪽의 변형축(40) 및 뒤쪽의 변형축(41)과 체인(44), (45)에 의하여 연결되도록 구성하는 것으로 구현 가능하다.

또 상기에서는 변형모터(42)의 회전력을 스프로켓과 체인(44), (45)을 이용하여 변형축(40), (41)에 전달하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 벨트 및 기어 등을 이용하여 회전력을 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성된 상태에서 변형모터(42)가 시계방향 또는 반시계방향으로 소정의 각도를 회전하게 되면, 변형모터(42)의 회전력을 전달받은 변형축(40), (41)이 소정의 각도로 회전되고, 변형축(40), (41)의 끝부분이 고정된 변형블럭(60)이 변형축(40), (41)을 중심으로 회전한다.

이 때 롤러(52), (54), (53), (55)는 각각 서로 편심된 상태로 변형블럭(60)에 설치되므로 변형블럭(60)이 수평상태에서 소정의 각도로 회전하면, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 2개의 롤러축(51)이 위치하는 평면과 변형축(40), (41)이 위치하는 평면이 소정의 각도를 이루게 되고, 무한궤도(20)는 대략 긴 트랙형상에서 대략 사다리꼴형상으로 변형된다.

상기에서 도 5의 경우에는 앞쪽(도 5에서 왼쪽)의 변형블럭(60)이 시계방향으로 회전하고 뒤쪽(도 5에서 오른쪽)의 변형블럭(60)이 반시계방향으로 회전한 상태를 나타내고, 도 6의 경우에는 앞쪽(도 6에서 왼쪽)의 변형블럭(60)이 반시계방향으로 회전하고 뒤쪽(도 6에서 오른쪽)의 변형블럭(60)이 시계방향으로 회전한 상태를 나타낸다.

그리고 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예는 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 주축(30)을 변형축(40)이 내부에 삽입되는 중공축으로 형성하고, 주축(30)의 한쪽 끝부분은 변형블럭(60)에 회전가능하게 조립한다.

상기 변형블럭(60)에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 롤러(52), (54)가 각각 회전가능하게 롤러축(51)을 통하여 설치되고, 상기 롤러축(51)은 상기 주축(30)과 함께 회전하도록 구성된다.

그리고 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 주축(30)의 한쪽 끝부분에는 구동풀리(37)를 설치하고, 상기 롤러축(51)에는 각각 종동풀리(39)를 설치하고, 상기 구동풀리(37)와 종동풀리(39)에 벨트(38)를 장착하는 것에 의하여 상기 주축(30)의 회전력이 롤러축(51)에 전달되도록 구성한다.

상기에서는 주축(30)의 회전력을 벨트(38)와 구동풀리(37), 종동풀리(39)를 통하여 롤러축(51)에 전달하는 구성으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 체인과 스프로켓, 기어 등을 이용하여 회전력을 전달하는 구성으로 실시하는 것도 가능하다.

또 상기 주축(30)의 회전력을 2개의 롤러축(51)에 전달하지 않고, 어느 하나의 롤러축(51)에만 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 주행모터(32)의 회전력은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기어(33), (35)를 통하여 주축(30)에 전달되도록 구성된다. 상기 주행모터(32)의 축에는 구동 기어(33)를 설치하고, 상기 주축(30)에는 상기 구동 기어(33)와 맞물리는 종동 기어(35)를 설치한다.

상기에서는 주행모터(32)의 회전력을 기어(33), (35)를 통하여 주축(30)에 전달하는 것으로 설명하였지만, 체인과 스프로켓, 풀리와 벨트 등을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 무한궤도(20)의 구체적인 구성은 일반적으로 탱크나 중장비, 로봇, 자 동화 설비 등에 사용하는 무한궤도를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기에서는 주행모터(32)의 회전력을 앞뒤 중의 한쪽에만 전달하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 앞쪽과 뒤쪽 모두에 주축(30)을 설치하고 주행모터(32)의 회전력이 전달되도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 주축(30) 및 주행모터(32)는 좌측과 우측의 무한궤도(20)에 각각 대응하여 별도로 설치하고, 양쪽 주행모터(32)이 회전속도를 같게 또는 다르게 제어하는 것에 의하여 전진 및 회전 등을 행하도록 구성한다. 즉 한쪽 주행모터(32)는 고속으로 회전하고, 다른쪽 주행모터(32)가 상대적으로 저속으로 회전하게 되면, 고속으로 회전하는 쪽으로부터 저속으로 회전하는 쪽으로 회전이 이루어진다.

그리고 상기에서는 주행모터(32)를 좌우에 각각 설치하여 좌측의 무한궤도(20)와 우측의 무한궤도(20)가 각각의 주행모터(32)에 의하여 분리되어 제어되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 하나의 주행모터(32)를 사용하여 좌측의 무한궤도(20)와 우측의 무한궤도(20)가 차동장치나 제동장치 등에 의하여 서로 다른 주행속도(회전 등을 행하기 위하여 필요)를 갖도록 구성(예를 들면 탱크나 장갑차, 굴삭기 등의 중장비에서 사용하는 차동시스템이나 제동시스템을 적용하여 구성)하는 것도 가능하다.

그러나 차동장치나 제동장치 등을 이용하여 양쪽 무한궤도(20)의 주행속도를 서로 다르게 조정하는 방식은 복잡한 구조를 채택하여야 하므로, 전체적인 구조가 복잡해지고 크기가 증대된다는 문제가 있어 소형에 적용하는 데에는 한계가 있다. 나아가 원격지에서 제어하는 무인로봇 시스템의 경우에는 좌우 무한궤도(20)에 각각 주행모터(32)를 설치하여 개별적으로 제어하는 편이 훨씬 간편하게 회전이나 정지(또는 제자리 주행) 등을 제어할 수 있는 이점이 있다.

그리고 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 있어서 도면에 나타내지 않았지만, 상기 주행모터(32) 및/또는 변형모터(42)의 회전속도를 가속 또는 감속하여 주축(30) 및 변형축(40), (41)에 전달하는 변속장치를 더 설치하는 것도 가능하다.

상기 주축(30), 변형축(40), (41), 롤러축(51) 등은 도면에 나타내지 않았지만, 각각 베어링 등을 이용하여 프레임(10) 또는 변형블럭(60)에 회전가능하게 지지된다.

상기 주축(30), 변형축(40), (41), 롤러축(51)은 각각 내부가 채워진 형상의 축을 사용하는 것도 가능하고, 중공형상의 축을 사용하는 것도 가능하며, 중공형상의 축을 사용하는 것이 강도 및 중량면에서 보다 유리하다.

그리고 상기 프레임(10)에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 탐사 및 정찰을 위한 카메라(120) 및 센서부(102), 제어신호와 데이터를 송수신하기 위한 안테나(112), 상기 안테나(112)를 통하여 수신되는 제어신호를 처리하여 주행모터(32)와 변형모터(42) 등을 제어하는 제어장치(100) 등을 설치한다.

상기 카메라(120)는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 프레임(10)에 회전가능하게 설치되는 카메라지지대(121)에 장착되고, 팬(좌우 회전) 및 틸트(상하 회전)가 가능하게 설치된다. 즉 상기 카메라(120)는 카메라지지대(121)에 팬과 틸트가 가능하게 설치되어 다양한 각도에서 촬영이 이루어지도록 구성된다. 이러한 카메라(120)의 틸트(상하 회전)와 팬(좌우 회전)을 행하기 위한 촬영각도 조정장치(카메라의 촬영범위 또는 촬영방향을 조정하기 위한 장치)의 구성은 일반적으로 원격제어용 로봇에 사용되는 다양한 방식의 촬영각도 조정장치 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 카메라지지대(121)의 한쪽 끝부분에는 상기 프레임(10)에 설치되는 조정모터(122)의 회전력을 구동기어(126)를 통하여 전달받아 소정의 각도로 회전하도록 종동기어(124)가 설치된다.

상기 종동기어(124)는 상기 프레임(10)에 설치되는 지지축(129)에 회전가능하게 설치된다.

상기와 같이 설치되는 카메라지지대(121)는 조정모터(122)의 회전에 따라 진행방향에 대하여 수직 또는 소정의 각도로 세워져 카메라(120)가 위쪽으로 돌출하도록 이루어진다.

상기 카메라지지대(121)는 상하 어느쪽으로도 세워지도록 구성하는 것에 의하여, 전복된 경우에도 효과적으로 촬영을 행할 수 있도록 이루어진다.

상기 센서부(102)는 온도센서, 습도센서, 가스측정센서, 화학약품 감지센서 등의 다양한 센서를 필요에 따라 선택하여 구성하는 것이 가능하다.

상기 안테나(112)는 원격지에서 원격제어장치(110) 등을 이용하여 제어하는 것이 가능하도록 소정의 제어신호 수신 및 상기 카메라(120) 및 센서부(102)에서 촬영 및 측정한 데이터를 송신하기 위하여 설치된다.

상기 제어장치(100)는 상기 안테나(112)를 통하여 수신된 제어신호를 처리하여 대응되는 주행모터(32), 변형모터(42) 등을 제어하도록 이루어지고, 상기 카메라(120)의 조정모터(122)와 틸트각 및 촬영각도 등을 제어하기 위한 촬영각도 조정장치(도면에 나타내지 않음) 등을 제어하도록 이루어진다.

그리고 상기 프레임(10)에는 도면에 나타내지 않았지만, 작업을 행하기 위한 로봇팔, 집게, 포크레인, 크레인 등을 설치하는 것도 가능하며, 이외에도 다양한 장비와 장치를 설치하는 것도 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 일실시예에 의한 계단의 등반과정을 도 10을 참조하여 설명한다.

먼저 주행모터(32)의 회전력을 전달받은 주축(30)이 회전하고, 주축(30)에 연결된 구동용 롤러(52), (54)가 회전하게 되면, 무한궤도(20)가 회전하면서 전진하여 주행이 이루어진다.

상기와 같이 주행하던 중, 무한궤도(20)의 앞부분이 계단(2)의 최초 수직면에 접촉하는 것을 상기 센서부(102)를 통하여 감지하게 되면, 상기 변형모터(42)가 회전을 시작한다(a 상태).

상기 변형모터(42)가 회전하면, 회전력을 전달받은 변형축(40)과 변형블럭(60)이 회전하게 되고, 상기 변형블럭(60)에 소정의 편심상태로 설치된 2개의 롤러(52), (54), (53), (55) 위치가 변경되어 무한궤도(20)는 긴 트랙형상에서 대략 사다리꼴형상으로 변형된다(a 상태 -> b 상태). 이 때 상기 무한궤도(20)는 구동용 롤러(52), (54)의 회전력에 의하여 계속하여 회전하는 상태를 유지하게 되며, 형상 이 변형되어도 계속하여 계단(2)의 수직면에 접한 상태를 유지하도록 강한 추진력을 부여한다.

상기와 같이 무한궤도(20)의 형상이 변형되면, 무한궤도(20)와 계단(2)의 수직면이 접하는 면적이 증가됨은 물론 계단(2)의 수직면 상단부에서 무한궤도(20)가 접하게 되어 무한궤도(20)가 회전함에 따라 자연스럽게 계단(2)의 수직면을 무한궤도(20)가 타고 오르게 되고, 무한궤도(20)는 지면에 대하서 소정의 각도로 경사진 상태로 변경된다(b 상태 -> c 상태).

상기와 같이 진행하여 계단(2)의 최초 수직면과 1단의 수평면이 만나는 모서리에 무한궤도(20)의 앞부분이 접하는 상태(c 상태)로 되면, 상기 변형모터(42)가 작동하여 변형블럭(60)을 원상태로 회전시켜 무한궤도(20)를 대략 사다리꼴형상에서 긴 타원형상으로 변형시킨다(c 상태 -> d 상태).

이후의 동작은 무한궤도(20)가 긴 상태가 유지되므로, 2개 이상의 지점에서 무한궤도(20)와 계단(2)의 모서리가 접하게 되어 충분한 접지력(주행력)이 얻어지게 되고, 계단(2)의 계속적인 등반이 이루어진다(e 상태).

그리고 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 또 다른 실시예는 도 11 및 도 12 나타낸 바와 같이, 변형모터(42)를 앞쪽(도 11에서 왼쪽)과 뒤쪽(도 11에서 오른쪽)에 각각 설치하여 변형축(40)을 회전시키도록 구성한다.

상기와 같이 변형모터(42)를 2개 설치하는 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

또 도 12에 나타낸 바와 같이, 앞쪽의 변형블럭(60)에 3개의 롤러(52), (54), (56)를 설치하고, 뒤쪽의 변형블럭(60)에 3개의 롤러(53), (55), (57)를 설치하는 구성으로 실시하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템에 있어서는 도면에 나타내지 않았지만, 변형블럭(60)에 설치되는 롤러 이외에도 무한궤도(20)의 장력조절과 장애물 지역에서 무한궤도(20)에 불필요한 외력이 과도하게 작용하는 것을 방지하기 위하여 하나이상의 롤러를 중간 중간에 설치하는 것도 가능하다. 상기 중간 중간에 설치하는 롤러는 상기 프레임(10)의 측면에 자유 회전이 가능하게 설치한다.

상기에서는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템에 의하면, 무한궤도의 형상을 변경시킬 수 있어 계단의 최초 수직면과 무한궤도의 접촉면적을 증가시키거나 수직면의 상단부에 무한궤도가 접하게 한 상태에서 무한궤도의 회전이 이루어지므로, 최초 계단의 등반성능이 매우 우수하다.

또 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템에 의하면, 최초 계단을 등반한 다음부터는 무한궤도의 수평 길이를 최대한 길게 변형시키는 것이 가능하므로, 지속적인 계단의 등반이 가능하며, 우수한 등반성능을 얻을 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템에 의하면, 무한궤도를 사다 리꼴형상으로 변형시키는 것에 의하여 변형 전과 후의 장력을 동일하게 유지하는 것이 가능하고, 별도의 장력조절장치를 필요로 하지 않으며, 무한궤도의 길이변화를 초래하지 않는다.

본 발명에 따른 가변 트랙형 이동시스템에 의하면, 최초 계단의 등반능력을 향상시키기 위하여 무한궤도의 위쪽으로 별도 기구나 링크 등을 설치하기 위한 공간을 필요로 하지 않으므로, 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능하다. 따라서, 무한궤도의 높이에 맞추어 제어장치나 카메라, 센서 등을 설치하는 것에 의하여 전복시에도 동일한 성능을 발휘하는 것이 가능하며, 험지나 주행조건이 나쁜 상황에서도 충분하게 목적 달성이 가능하다.

Claims (8)

1. 뼈대를 이루며 강체로 형성되는 프레임과,

   소정의 간격을 두고 상기 프레임의 양쪽 옆에 평행하게 배치되어 설치되는 한쌍의 무한궤도와,

   상기 무한궤도의 내면을 지지하며 프레임의 양쪽 옆에 대칭으로 배치되어 회전가능하게 설치되는 다수의 롤러와,

   상기 롤러 중에서 일부를 2개 이상씩 서로간의 위치가 고정된 상태로 회전가능하게 지지하고 상기 프레임에 설치되는 변형모터의 회전력을 전달받아 회전하며 상기 무한궤도에 평행한 방향으로 길게 형성되고 상기 프레임에 회전가능하게 좌우 한쌍씩 설치되는 복수의 변형블럭과,

   상기 프레임에 회전가능하게 설치되고 상기 프레임에 설치되는 주행모터의 회전력을 하나이상의 롤러에 전달하는 주축과,

   상기 프레임을 가로질러 회전가능하게 앞뒤에 각각 설치되고 상기 변형모터의 회전력을 전달받아 회전하며 양쪽 끝부분에는 좌우 한쌍의 변형블럭이 고정 설치되는 2개의 변형축을 포함하는 가변 트랙형 이동시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 변형블럭에는 각각 2개 이상의 롤러가 회전가능하게 설치되는 가변 트 랙형 이동시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 변형블럭의 중심을 변형축에 고정하고,

   상기 변형블럭에는 상기 변형축의 중심을 기준으로 동일 간격을 두고 대칭되는 위치에 롤러를 설치하는 가변 트랙형 이동시스템.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 주축 및 주행모터는 좌측과 우측의 무한궤도에 각각 대응하여 별도로 설치하는 가변 트랙형 이동시스템.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 주축을 중공축으로 형성하고,

   상기 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치되는 변형축의 양쪽 끝부분에 상기 주축을 삽입하여 설치하고,

   상기 주축이 삽입되는 변형축의 끝부분에 고정 설치되는 변형블럭에 상기 주축의 한쪽 끝부분을 회전가능하게 조립하고,

   상기 주축이 조립되는 변형블럭에 설치되는 롤러 중 적어도 하나에 상기 주축의 회전력을 전달하는 가변 트랙형 이동시스템.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 주축의 한쪽 끝부분에는 구동풀리를 설치하고,

   상기 주축이 조립되는 변형블럭에 설치되는 롤러의 적어도 하나의 롤러축에는 종동풀리를 설치하고,

   상기 구동풀리와 종동풀리에 벨트를 장착하는 가변 트랙형 이동시스템.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 변형모터는 하나를 설치하고,

   상기 변형모터의 회전력을 한쪽의 변형축에는 직접 전달하고,

   상기 변형모터의 회전력을 다른 쪽의 변형축에는 방향전환기어를 통하여 회전방향을 변환한 다음 전달하는 가변 트랙형 이동시스템.
8. 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,

   상기 변형모터의 축에 구동 스프로켓과 방향전환기어를 설치하고,

   상기 한쪽의 변형축과 다른 쪽의 변형축에는 각각 종동 스프로켓을 설치하고,

   상기 프레임에 고정 지지되는 지지블럭에 회전가능하게 연결축을 설치하고,

   상기 연결축에 구동 스프로켓과 방향전환기어를 설치하고,

   상기 변형모터의 축에 설치된 구동 스프로켓과 상기 한쪽의 변형축에 설치된 종동 스프로켓 사이에 체인을 장착하여 연결하고,

   상기 연결축에 설치된 구동 스프로켓과 상기 다른 쪽의 변형축에 설치된 종동 스프로켓 사이에 체인을 장착하여 연결하고,

   상기 변형모터의 축에 설치된 방향전환기어와 상기 연결축에 설치된 방향전환기어가 서로 맞물려 회전하도록 설치하는 가변 트랙형 이동시스템.

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