KR100704799B1 - 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치 및 사용자를 수송하기 위한 장치 - Google Patents

지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치 및 사용자를 수송하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지지부의 이동에 의해 변경되도록 차량의 무게 중심의 위치를 변경하게 하는 방식으로 시트와 같은 지지부 상에 탑승자를 지지하는 균형식 차량을 제공한다. 또한, 상기 지지부의 이동은 무게 중심의 위치에 따르는 방식으로 차량을 추진하는 드라이브의 조절을 제공한다. 따라서, 상기 차량은 착좌한 탑승자의 기울임에 따라 제어될 수 있다.
지면, 수송 장치, 플랫폼, 지면-접촉 부재, 지지부, 드라이브, 무게 중심, 시트, 그립, 손잡이, 관절식 연결 부재, 모터 장착 드라이브

Description

지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치 및 사용자를 수송하기 위한 장치 {Device for Transporting a Human Subject over a Surface and Device for Carrying a User}
본 발명은 사람을 위한 지지부를 갖는 균형식 개인 차량에 관한 것으로, 상기 지지부는 차량의 지면 접촉 요소에 대해 사람이 소정의 각도로 지지되도록 피봇식으로 이동가능하다.
개인 차량은 자체로 추진될 수 있고 사람이 조정할 수 있고 또한, 다만 두 개의 휠이 동시에 지면 접촉될 때에만 전후 또는 좌우 평면부 중 하나 또는 두 개의 평면부 상에서 균형을 잡을 수 있다. 이러한 종류의 차량은 (선형 및 회전 양자 모두)의 가속을 갖는 차량 이동의 모드에서 작동될 수 있고, 사람이 차량에 승차함으로써 유발되는 차량의 기울어짐으로 인해 부분적 또는 전체적으로 조절된다. 이러한 몇몇의 차량은 미국 특허 제5,971,091호에 개시되어 있고, 본 명세서에서는 이를 참조한다.
이러한 균형식 차량은 정적인 안정성이 결여될 수 있다. 예로써, 도1a에는 종래 기술의 개인 운송기가 도시되고 도면부호 18로 표시되고, 사람(10)은 지지 플랫폼(12) 상에 서서 플랫폼(12)에 부착된 손잡이(16) 상의 그립(14)을 파지하여 본 실시예의 차량(18)은 스쿠터(scooter)와 유사한 방식으로 작동될 수 있다. 제어 루프는 사람의 기울임이 축(22)을 중심으로 하는 휠(20)에 토오크를 인가시켜 차량의 가속을 발생시키도록 구비될 수 있다. 그러나, 차량(18)은 정적으로 불안정하고, 동적인 안정 상태를 유지하기 위한 제어 루프의 작동이 없다면, 사람은 직립 위치에서 더 이상 지지될 수 없어 플랫폼(12)으로부터 추락하게 된다. 도1b에는 다른 종래 기술의 균형식 차량이 도시되고, 도면 부호 24로 표시된다. 개인용 차량(24)은 도1a의 차량(12)의 특성 즉, 사람(10)과 플랫폼(12)에 부착된 손잡이(16) 상의 그립(14)을 지지하기 위한 지지 플랫폼(12)을 공유하여 본 실시예의 차량(18)은 스쿠터와 유사한 방식으로 작동될 수 있다. 도2에는 다수의 휠(28)을 각각 갖는 클러스터(26)를 가질 수 있는 휠 차량(24)을 도시하고, 차량(24)은 정적으로 불안정한 상태로 남게 되고, 동적인 안정성을 유지시키기 위한 제어 루프의 작동이 없을 때에 사람(10)은 직립 위치에서 더 이상 지지될 수 없어 플랫폼(12)으로부터 추락한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따라, 사람을 지면 위에서 수송하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 사람을 포함한 하중을 지지하는 전후 평면부를 한정하는 플랫폼을 갖는다. 또한, 상기 장치는 플랫폼에 이동식으로 결합된 지면-접촉 부재를 포함하는 지면-접촉 모듈을 갖는다. 상기 플랫폼 및 지면-접촉 모듈은 조립체의 구성요소이고, 상기 조립체의 무게 중심의 위치는 지면-접촉 부재에 대해 제한된다. 상기 장치는 인체를 지지하기 위한 지지부를 갖고, 상기 지지부는 전후 평면부 상에서 무게 중심 위치의 변경을 허용하는 방식으로 플랫폼에 결합된다. 또 한, 상기 장치는 무게 중심의 위치에 따르는 방식으로 지면-접촉 모듈에 동력을 제공하기 위해 지면-접촉 모듈에 결합된 드라이브를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 지지부는 시트를 포함한다. 상기 지지부는 전후 평면부를 횡단하는 축을 중심으로 지지부의 이동을 허용하도록 지향된 피봇에서 플랫폼에 결합될 수 있다. 상기 장치는 플랫폼에 부착되고 대략적으로 인체의 허리 높이에서 그립을 갖는 손잡이를 가질 수 있어 상기 장치는 스쿠터와 유사한 방식으로 작동될 수 있다. 지면-접촉 모듈은 지면에 접촉된 영역이 특징으로 될 수 있고, 상기 지지부는 인체의 무게의 일부를 지지하도록 편향된 관절식 연결 부재를 가질 수 있고, 상기 지지부는 지면-접촉 모듈의 지면에 접촉된 영역 상에 실질적으로 국부적인 안정성의 영역을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 사용자를 수송하기 위한 장치를 제공할 수 있고, 상기 장치는 플랫폼과, 플랫폼에 대해 제한된 위치를 갖고 상기 장치의 정상 작동 중에 플랫폼에 대해 지지부의 위치를 사용자가 변경시킬 수 있는 방식으로 플랫폼에 결합된 사용자 지지부를 갖는다. 또한, 상기 장치는 적어도 하나의 지면-접촉 부재의 운동을 통해 바닥면(underlying surface) 위로 플랫폼을 추진시키는 구동 드라이브와, 이 구동 드라이브에 결합되고 적어도 사용자 지지부의 위치에 따라 구동 드라이브의 작동을 제어하는 제어기를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에는 착좌한 사용자를 수송하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 착좌한 사용자를 포함한 하중을 지지하는 플랫폼과, 바닥면에 대해 플랫폼을 추진하는 플랫폼에 장착된 접지 접촉 모듈과, 사용자가 기울어짐에 따라서 만 제어되는 방식으로 지면-접촉 모듈에 동력을 전달하기 위해 지면-접촉 모듈에 결합된 드라이브를 갖는다.
본 발명은 첨부되는 도면과 관련지어 설명함으로써 보다 신속하게 알 수 있다.
도1a는 본 발명의 실시예가 유익하게 사용될 수 있는 형태인 종래 기술의 동적 균형식 차량의 측면도이다.
도1b는 본 발명의 실시예가 유익하게 사용될 수 있는 형태인 다른 종래 기술의 동적 균형식 차량의 측면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 관절식 연결된 피봇식 이동가능 지지부를 갖는 동적 균형식 차량의 측면도이다.
도3은 부분적으로 절첩된 상태로 관절식 연결된 피봇식 이동가능 지지부를 도시한 것으로써, 도2의 동적 균형식 차량의 측면도이다.
도4a는 본 발명의 다른 실시예에서의 관절식 연결된 피봇식 이동가능 지지부를 도시한 동적 균형식 차량의 측면도이다.
도4b는 피봇식 이동가능 지지부의 두 개의 위치를 도시한 것으로써, 도4a의 실시예의 다른 측면도이다.
도5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중심 평형 위치를 갖는 피봇식 이동가능 지지부의 측면도이다.
도5b는 캠-종동자 배치를 상세하게 도시된 것으로써, 도5a의 실시예의 다른 측면도이다.
도1a에서, 종래 기술의 균형식 차량(18)은 차량을 사용하는 사람(10)을 위한 시트를 제공하지 않는다. 상기 사람은 플랫폼(12) 상에 서서 플랫폼(12)에 부착된 손잡이(16) 상의 그립(14)을 파지하여, 본 실시예의 차량은 스쿠터와 유사한 방식으로 작동된다. 손잡이(16)는 대략 인체의 허리 높이에 그립(14)을 갖는다. 지면 위에서 인체(10)를 수송하기 위한 상기 차량의 피치는 감지되고 제어 루프에서 보정되어 사람이 전방으로 기울일 때 차량은 전방으로 이동하고 이와 유사하게 다른 방향으로의 기울임으로써 이에 대응하는 차량의 이동을 유발시킨다. 따라서, 전방으로의 기울임은 전방 이동을 유발시키고, 후방으로의 기울임은 후방 이동을 유발시킨다. 적절한 동력 변환기는 좌우측 기울임을 감지하도록 구비될 수 있고, 이와 관련된 조절이 감지된 기울임에 따라 좌우측 회전을 발생시키도록 제공된다. 또한, 기울어짐은 근접 센서를 사용하여 감지될 수 있다. 이와 유사하게, 본 실시예의 차량은 사람이 플랫폼(12) 상에 서있을 때 차량을 자동적으로 구동시키도록 스위치가 폐쇄된 방식으로 차량을 작동시키는 푸트-(또는 힘-) 작동 스위치를 구비할 수 있다.
도2에서, 개인 차량(30)은 차량의 피치가 감지되고 제어 로프(도시 생략) 및 휠 작동기(도시 생략)의 작동에 의해 하나 이상의 휠(32; 또는 기타 지면-접촉 부재)을 포함하는 지면-접촉 모듈에 토오크를 인가시킴으로써 보상되는 형태로 되어, 사람(10)이 전방으로 기울일 때 차량은 전방으로 이동되게 한다. 지면-접촉 모듈에 결합된 드라이브는 무게 중심(36)의 위치에 따르는 방식으로 지면-접촉 모듈에 동력을 전달한다. 플랫폼(12)은 휠(32)에 직접적으로 결합될 필요는 없다는 점을 알 수 있다. 차량의 기울어짐은 차량의 정상적인 작동 중에 상쇄될 필요가 없어, 지속적인 이동 및 지속적인 가속이 달성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 시트(34)는 인체(10)의 무게의 일부를 지지하기 위해 구비된다. 사람(10)은 그의 무게 중심의 위치 및 차량(30)과 인체(10)의 조합의 무게 중심의 위치를 변경시킬 수 있고, 시트(34)는 플랫폼(12)에 대한 시트(34)의 축을 중심으로 하는 회전성에 의해 인체의 무게의 일부를 계속하여 지지한다.
본 명세서에서 설명하고 첨부하는 청구범위에서 청구한 것처럼, 본 발명의 기술 사상 내에는 휠(32)이 단일축을 중심으로 회전할 수 있거나 이와 달리 유니볼(uniball)의 방식으로 방위를 변경시킬 수 있는 축을 중심으로 회전할 수 있다는 것을 알 수 있다.
시트(34)는 다양한 기구에 의해 플랫폼(12)에 결합될 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 따라, 시트(34)는, 그 자체가 플랫폼(12)에 피봇식으로 결합되고 니 조인트(knee joint; 40)에서 시트(34)에 결합되는 관절식 연결 부재, 예를 들어, 링크(38)를 통해 플랫폼(12)에 결합된다. 시트(34) 및 링크(38)를 포함하는 관절식 연결된 지지부는 인체의 무게에 대항하도록 스프링 배치부(도시 생략)에 의해 편향되거나 또는 평형을 이룰 수 있다. 도3에는 링크(38)에 대해 니 조인트(40)에서 가압된 시트(34)를 도시한다. 또한, 링크(38)가 전후방 평면부를 횡단하는 축을 중심으로 전후 이동을 억제하게 하는 방식으로 피봇(42)이 링크(38)를 지지 플랫폼(12)에 결합시키는 것이 도시된다. 상기 스프링 배치부(도시 생략)는 인체의 무게의 일부분을 지지하기 위한 지지 기구를 편항시키기 위해 공지된 예로써, 코일 스프링 또는 가스 스프링과 같은 소정의 수단을 포함할 수 있다. 또한, 지면-접촉 부재(32)에 대해 인체의 무게를 이동시키도록 전후방으로 시트(34)를 수송하기 위해 구비된 이 기술분야의 종래의 기구는 본 발명의 기술 사상 내에 포함된다.
도3의 실시예의 관절식 연결식 절첩가능 시트와 다른 실시예를 도4a를 참조하여 설명한다. 도시된 균형식 개인 차량(44)은 시트(34)가 도면부호 46으로 표시된 시트 지지 기구에 의해 지지 플랫폼(12)에 대해 피봇식으로 이동될 수 있다. 시트 지지부(46)는 피봇(50)을 중심으로 피봇 이동하는 두 개의 실질적인 선형 부재(48)를 가지며, 선형 부재(48)는 피봇(50)을 통해 플랫폼(12)에 결합된다. 선형 부재(48)는 피봇(52)에서 시트(34)에 결합된다. 시트(34) 상에 착좌한 사람은 그의 무게를 이동시킬 수 있어 차량과 인체의 조합의 무게 중심은 전후방으로 시트(34)를 이동시킴으로써 이동시킬 수 있다. 도4b는 두 개의 위치에서 도4a의 관절식 연결식 절첩가능 시트를 도시한 것으로, 54로 표시된 위치는 지면-접촉 부재(20; 도4a에 도시)와 지면과의 접촉 영역 상에 탑승자를 포함한 차량의 무게 중심이 놓여진 위치이다. 또한, 시트(34)는 도면 부호 56으로 표시된 위치에서 손잡이(16) 방향으로 상향 절첩될 수 있다. 도4a 및 도4b에 도시된 실시예에서, 시트(34)는 가장 높으므로, 중심위치(54)에서 최대의 위치 에너지를 갖게 된다.
도5a에서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 착좌한 사람의 중심 위치, 대략 축(22) 상에 위치가 안정된 위치(즉, 위치 에너지의 국부적 최소값을 갖는 위치)일 때 안정성이 제공된다. 즉, 지지부는 대략 지면-접촉 모듈의 지면에 접촉된 영역 위에 국부적 안정(local stability) 위치를 갖는다. 따라서, 도면 부호 54로 표시된 중심 위치에 관해서, 시트(34)가 전방 방향(60) 또는 후방 방향(62) 중 어느 한 방향으로 탑승자의 이동에 의해 이동될 때, 시트(34)는 플랫폼(12)으로부터 더 이동되어 지면에서 보다 높아진다. 즉, 플랫폼에 대한 지지부의 위치는 사용자의 기울어짐에 의해 변경된다. 도5a에 도시된 실시예에 따라, 시트(34)는 링크의 사실상 삼변형 배치부(64)에 의해 지지된다. 아암(66)은 플랫폼(12)에 대해 고정된 피봇점(68)을 중심으로 피봇이동하고, 링크(70)는 아암(66)을 시트(34)에 결합시킨다. 링크(70)에 사실상 평행인 링크(72)는 중심 위치(54)에서 수평방향으로 시트(34)를 지지한다. 삼변형 배치부(64)의 세 번째 측면은 링크(74)로 형성된다. 도5b에 보다 상세히 도시된 것처럼, 링크(74)는 플랫폼(12)을 통해 로드면으로부터 전송된 진동에 대해 완충 시트(34)로써의 기능을 하는 가스 스프링(76)을 수용한 강성 부재 또는 현가 부재일 수 있다. 링크(74)는 시트(34)의 이동의 중심에서 안정성의 웰(82)을 제공하게 하는 방식으로 캠면(80) 상에 위치하는 캠 종동자(78)에 결합된다. 만일 시트(34)가 전후로 이동할 때, 캠 종동자(78)는 캠(80)을 상향 구동하여 중심에서 안정성의 위치에 따라 플랫폼(12)에 대해 시트(34)의 높이를 증가시킨다. 이것은 탑승자가 중심 본체 위치를 유지시키기 위해 노력해야할 필요성을 감소시켜, 탑승자가 보다 여유로운 위치에서 유지되고 순간적으로 핸드레버로부터 손을 제거할 수 있게 하는 이점을 갖는다.
시트(34)를 상승시키도록 시트(34)에 구비되는 다른 기계적 구성이 중심 위치(54)의 전후 중 어느 방향으로 이동될 수 있다는 것을 알아야 하고, 첨부하는 청구범위에서 청구한 본 발명의 기술 사상 내에는 상기 차량 및 탑승자의 무게 중심이 지면에 접촉된 차량의 접촉 영역 위에 있다.
본 발명에서 설명한 실시예는 다만 예시적인 것으로, 이 기술 분야의 숙련자는 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있다. 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부하는 청구범위에 한정된 것으로 본 발명의 기술 사상 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치이며,
    a. 전후 평면부를 한정하고, 인체(10)를 포함하는 하중(payload)을 지지하는 플랫폼(12)과,
    b. 상기 플랫폼에 이동식으로 결합되고 지면 접촉 영역에 의해 특징지어지는 지면-접촉 부재(32)를 구비한 지면-접촉 모듈과,
    c. 인체를 지지하는 지지부와,
    d. 지면-접촉 모듈에 결합되고, 무게 중심의 위치에 따르는 방식으로 지면-접촉 모듈에 동력을 전달하는 드라이브를 포함하고,
    상기 플랫폼 및 지면-접촉 모듈은 무게 중심(36)을 갖는 조립체의 구성 요소이고, 상기 무게 중심은 지면-접촉 부재에 대해 한정된 위치를 가지며,
    상기 지지부는 인체가 지지부를 플랫폼에 대해 이동시킴으로써 전후 평면부에서 무게 중심 위치의 변경을 허용하는 방식으로 플랫폼에 결합되는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 시트(34)를 포함하는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 전후 평면부를 실질적으로 횡단하는 축을 중심으로 한 지지부의 이동을 허용하도록 배향된 피봇(42)에서 상기 플랫폼에 결합되는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플랫폼에 부착되고, 인체의 허리 높이에 그립(14)을 구비하여 상기 장치가 스쿠터와 유사한 방식으로 작동될 수 있도록 하는 손잡이(16)를 더 포함하는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 인체의 무게의 일부를 지지하기 위해 편향된 관절식 연결 부재(38)를 포함하는, 지면 위에서 인체(10)를 수송하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 지면-접촉 모듈이 지면에 접촉한 영역 위에 국부적 안정(local stability) 위치를 갖는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  7. 사용자를 수송하기 위한 장치이며,
    a. 플랫폼(12)과,
    b. 상기 플랫폼에 대해 한정된 위치를 갖는 시트(34)를 구비하고, 상기 장치의 정상 작동 중에 사용자가 착좌한 상태에서 플랫폼에 대해 지지부의 위치를 변경시킬 수 있는 방식으로 플랫폼에 결합된 사용자 지지부와,
    c. 적어도 하나의 지면-접촉 부재(32)의 이동을 통해 바닥면 위에서 플랫폼을 추진하는 모터 구동 드라이브와,
    d. 상기 모터 장착 드라이브에 결합되고, 적어도 상기 사용자 지지부의 위치에 따라서 모터 구동 드라이브의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는, 사용자를 수송하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 플랫폼에 대한 지지부의 위치는 사용자의 기울어짐에 따라 변경될 수 있는, 사용자를 수송하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플랫폼에 대해 인체의 의한 상기 지지부의 이동은 지면에 접촉된 영역에서 위로 수직으로 연장된 소정의 라인의 전후방으로 발생되는, 지면 위에서 인체를 수송하기 위한 장치.
  10. 삭제
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