KR100849413B1 - 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향이동장치 - Google Patents

자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향이동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율이동 4륜차의 측면주행 및 제자리 회전이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치에 관한 것으로 방향 자율주행에 관한 기술은 측면주행 및 제자리 회전이 가능한 장치로 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로도 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 이동장치의 대상이 움직일 수 있는 최소의 공간에서 이동이 가능하여 기존의 왕복 방향 전환에 측면 이동장치를 결합한 목적지 이동방식 및 새로운 패턴의 방향 전환할 수 있는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치를 제공하는 데 있다.
4륜차, 자율이동, 측면주행, 제자리 회전, 주행, 이동장치

Description

자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치{Traveling by ship direction transfer device that free covering of self-regulation transfer four-wheeler is available}
도 1은 종래의 이동이 가능한 주행 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 2축 엑츄에이터를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 정상주행시 전진과 후진 이동을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 정상주행시 우회전 이동을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 정상주행시 좌회전 이동을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 측면주행시 전진과 후진 이동을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 측면주행시 우회전 이동을 나 타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 측면주행시 좌회전 이동을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 제자리 회전시 좌회전과 우회전 이동을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 전자 제어를 나타낸 구성도.
도 14는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 주행 버튼을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 엑츄에이터 동작도.
도 16은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 바퀴부 이동 순서를 나타낸 도면.
도 17은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 다른 실시예의 정면도를 나타낸 도면.
도 18은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 다른 실시예의 각각 분리된 2축 엑츄에이터를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
102:바퀴 104:구동모터축
110:바퀴부 120:2축 엑츄에이터
122:주행용 모터(DC모터) 124:방향전환용 모터(서보모터)
126:'L'자형 브라켓 130:서보블럭
132:브레이크 디스크 134:스프링
136:마그네틱 140:몸체부
142:고정판 144:연결프레임
145:지지봉 146:몸체지지대
147:메인 컨트롤러 148:덮개판
152a,152b,152c,152d:스퍼 기어 154:웜기어
156:2중 베어링 158:엔코더
162:위치제어 회전축 164:연결와이어
220:주행 버튼 300:자율이동 주행장치
본 발명은 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방향 자율주행으로 측면주행 및 제자리 회전이 가능한 장치로 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로도 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 이동장치의 대상이 움직일 수 있는 최소의 공간에서 이동이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치에 관한 것이다.
일반적으로 방향 자율주행에 관한 기술은 무한궤도방식, 차체 상승 장치를 이용한 유압식 제자리 회전방식, 2륜 조양방식 등이 있다
종래의 측면주행 및 제자리 회전이 가능한 장치는 4개의 바퀴에 각각의 독립된 모터에 의해 전후 주행, 측면 주행, 및 제자리 회전을 가능하게 하고 4개의 바퀴가 각각의 모터에 의해 제어되는 것으로, 4개의 바퀴는 전진 및 후진을 할 수 있고, 중앙에 있는 모터에 의해 바퀴의 각도를 조절함으로써 주행장치가 제자리회전 및 측면주행을 할 수 있도록 함으로써, 온실내의 수확 및 방제작업을 자동으로 할 수 있게 한 것이다.
이러한, 종래의 이동이 가능한 주행에 관련한 기술은 도 1에 도시한 바와 같이 대한민국 특허 공개 제10-2003-0013016호의 측면 주행 및 제자리 회전이 가능한 주행장치는 1개의 회전모터(71)에 회전가이드봉(77,78)을 동작시켜 직선운동형 가이드홈(51,31)에 의해 슬라이딩판(53,33)을 당기고 늘릴 때 각각의 가이드홈(32,52)과 회전가이드봉(777,78)이 동작하므로 써 측면주행 및 제자리 회전이 가능하도록 되어있다.
이와 같이, 동작되는 종래의 측면 주행장치는 1개의 회전모터(71)에 회전가이드봉(77,78), 가이드홈(51,31), 슬라이딩판(53,33) 등이 연동하여 동작하게 되어 있다.
따라서, 종래의 측면주행장치는 1개의 회전모터에 의해 회전가이드봉(77,78)과 가이드홈(51,31), 슬라이딩판(53,33)을 동작시킴으로써 토크 및 속도가 현저히 떨어지는 문제점을 지니고 있다.
또한, 사선주행, 측면주행변환시 정확한 제어 (각각의 1개의 바퀴에 대한 조 향각)가 어렵다는 문제점이 있으며, 4륜 측면 주행장치를 이용하여 온실용 등에는 사용가능 할 수 있어도 장애자 휠체어, 휠 타입의 전동모터를 사용한 이동장치, 교육용 로봇 완구에는 사용하기에는 불편함이 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 본 발명의 목적은, 자율이동 주행장치에 장착되는 2축 엑츄에이터를 주행용 모터(DC모터)와 방향 전환용 모터(서보모터)로 결합하여 상기 2축 엑츄에이터에 의해 각각의 4개 바퀴가 자율적으로 구동되는 것으로 방향 자율주행으로 측면주행 및 제자리 회전이 가능하게 되어 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로도 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며, 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 이동장치의 대상이 움직일 수 있는 최소의 공간에서 이동이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치는,
차체의 일측에 서로 대향하게 장착되어 각각의 구동모터축과 연결된 4개의 바퀴로 구성된 바퀴부와;
상기 바퀴부와 연결된 구동모터축과 연결되어 4개의 바퀴 각각에 주행과 위치를 개별적으로 구동시키는 4개의 2축 엑츄에이터와;
상기 2축 엑츄에이터 상단측 각각에 연결되어 흔들림과 외부 충격을 방지하는 동력전달 장치인 각각의 2축 엑츄에이터에 장착된 서보블럭과;
상기 서보블럭에 각각의 고정판이 부착되고, 서로 대향되게 위치한 고정판을 연결프레임에 의해 연이어지게 연결되며, 상기 연결프레임의 상단으로 몸체지지판이 놓여져 고정되고, 상기 몸체지지대에 수직하게 세워진 다수의 지지봉에 의해 이격되게 메인컨트롤러가 놓여져 고정되고, 상기 메인컨트롤러에 수직하게 세워진 다수의 지지봉에 연결되어 메인컨트롤러를 이격되게 덮는 덮개판으로 구성된 몸체부;로 구성된 자율이동 주행장치를 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자율이동 주행장치(100)의 기본 구성은 차체의 일측에 바퀴부(110)의 4개 바퀴(102)가 서로 대향하게 장착되어 각각의 구동모터축(104)과 연결되어 상기 바퀴부(110)와 연결된 구동모터축(104)과 2축 엑츄에이터(120)가 각각 연결되어 상기 2축 엑츄에이터(120)는 4개의 바퀴(102) 각각에 주행과 위치를 개별적으로 구동시키게 된다.
상기 2축 엑츄에이터(120)의 상단측 각각에 연결되는 서보 블럭(130)은 흔들림과 외부 충격을 방지하기 위한 것으로 서보 블록(130)의 내부에 2중 베어링(156)을 구비하면서 그 내부에 브레이크 디스크(132)와 상기 브레이크 디스크(132)의 상면에 안착되어 완충력을 부여하는 스프링(134)을 구비한 구조로 되어 있으며 동력전달 장치인 2축 엑츄에이터(120)와 서보블럭(130) 사이에도 2중 베어링(156)으로 결합되는 것이다.
즉, 상기 서보 블록(130)은 흔들림과 외부 충격으로부터 완충작용을 위한 것으로 상기 서보 블럭(130) 내부에 소정이 공간이 마련되어 상기 서보 블록(130)의 내부에 2중 베어링(156)을 구비하면서 그 내부에 브레이크 디스크(132)와 상기 브레이크 디스크(132)의 상면에 안착되어 완충력을 부여하는 스프링(134)을 구비한 구조로 상단에서 순차적으로 마그네틱(136)과 스프링(134)과 브레이크 디스크(132)가 위치하는 것이다.
그리고, 상기 서보 블록(130)에 구비된 하나의 2중 베어링(156)과 2축 엑츄에이터(120) 측에서 수직하게 위치한 위치제어 회전축(162)에 다른 2중 베어링(156)이 결합된 것으로 상기 위치제어 회전축(162)을 중심으로 상하 수직한 위치로 두 개의 2중 베어링(156)이 존재하는 것이다.
그리고, 상기 서보블럭(130)에는 각각의 고정판(142)이 부착되고, 서로 대향되게 위치한 고정판(142)을 연결프레임(144)에 의해 연이어지게 연결되며, 상기 연결프레임(144)의 상단으로 몸체지지대(146)이 놓여져 고정되고, 상기 몸체지지대(146)에 수직하게 세워진 다수의 지지봉(145)에 의해 이격되게 메인컨트롤러(147)가 놓여져 고정되고, 다시 상기 메인컨트롤러(147)에 수직하게 세워진 다수의 지지봉(145)에 연결되어 메인컨트롤러(147)를 이격되게 덮는 덮개판(148)으로 구성된 몸체부(140)로 구성된다.
여기서, 상기 지지봉(145)은 몸체지지대(146)에서 사각형상으로 수직하게 세워져 상기 지지봉(145)에 메인컨트롤러(147)와 덮개판(148)이 다단으로 고정되는 것이다.
이때, 상기 메인컨트롤러(147)는 전자 회로판으로 덮개판(148)에 의해 보호되며, 상기 메인컨트롤러(147)는 연결와이어(164)에 의해 4개로 구성된 2축 엑츄에이터(120)와 각각 연결된다.
이와 같은, 구조로 이루어진 자율이동 주행장치(300)는 4개의 바퀴(102) 각각에 바퀴(102)를 구동하기 위한 주행용 모터(DC모터)(122)와 위치를 제어하는 방향 전환용 모터(서보모터)(124)가 결합된 2축 엑츄에이터(120)로 연결된다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 2축 엑츄에이터(120)는 주행용 모터(DC모터)(122)와 방향 전환용 모터(서보모터)(124)가 결합된 것으로 상기 2축 엑츄에이터(120)에 의해 각각의 4개 바퀴(102)는 45도, 90도, 360도 내의 어느 방향이든 꺽어서 주행할 수 있는 것으로, 다수개의 2축 엑츄에이터(120)가 360도 내의 어느 방향으로든 꺽어서 주행할 수 있으며, 다수개의 2축 엑츄에이터(120)가 방향 전환시 360도를 회전할 수 있고, 다수개의 2축 엑츄에이터(120)가 90도를 꺽어서 측면 방향으로 주행할 수 있으며, 측면 주행중 방향 전환이 될 수 있고, 다수개의 엑츄에이터(120)가 45도를 꺽어서 제자리 회전을 할 수 있는 구조로 자유롭게 방향전환이 가능하여 자율적으로 구동되는 것이다.
이때, 상기 2축 엑츄에이터(120)에 구비된 주행용 모터(DC모터)(122)에는 감 속기어인 스퍼 기어(152a,152b)가 결합된 것으로 바퀴(102)와 연결된 구동모터축(104)과 주행용 모터(DC모터)(122) 사이에 스퍼 기어(152a,152b)의 결합으로 주행용 모터(122)는 정방향 및 역방향으로 회전할 수 있게 되어 바퀴(102) 역시 정방향 및 역방향으로 주행하게 된다.
여기서, 상기 스퍼 기어(152,152b,152c,152d)는 입력축과 출력축이 평행한 감속장치로서, 스퍼 기어(152,152b,152c,152d)를 이용한 감속장치는 입력축과 출력축 사이에 여러개의 스퍼 기어(152,152b,152c,152d)를 개재하여 출력축의 회전수를 감소시키는 것이다.
이때, 상기 스퍼 기어(152,152b,152c,152d)는 동력전달용으로 축과 베어링과함께 조합되어 구동되는 것이다.
또한, 2축 엑츄에이터(120)에 구비된 방향 전환용 모터(서보모터)(124)에는 방향 전환 시 큰 힘을 내기 위한 웜기어(154)와 감속 기어인 스퍼 기어(152c,152d)가 결합되어 정방향 및 역방향으로 회전할 수 있게 된다.
여기서, 상기 방향 전환 시 큰 힘을 내는 웜기어(154)는 서로 다른 평면에서 수직으로 만나는 두 축 사이에 회전 운동을 전달하는 톱니바퀴로 한 줄 또는 여러 줄로 된 나사 모양의 이를 가진 웜과 평평한 톱니바퀴 모양의 웜 휠로 구성되는 것이다.
이러한, 상기 2축 엑츄에이터(120)와 연결와이어(164)로 연결된 메인컨트롤러(147)에 의해 각각의 바퀴 주행이 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며, 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 최소의 공간에서도 이동이 가능하다
또한, 2축 엑츄에이터(120) 상단측 각각에 연결되는 서보블럭(130)은 흔들림 과 외부 충격을 방지하기 위한 것으로 내부에 2중 베어링(156)이 장착되어 브레이크 디스크(132)와 스프링(134)을 구비한 구조로 되어 있으며 동력전달 장치인 각각의 2축 엑츄에이터(120)와 서보블럭(130) 사이에도 2중 베어링(156)으로 결합되는 것이다.
아울러, 상기 서보블럭(130)에는 브레이크 디스크(132)의 해체 장치인 자성을 띠는 마그네틱(136)을 구비하여 위치제어 회전축(162)의 방향 전환시 원활한 방향 전환이 가능하게 된다.
이와 같이, 자율이동 주행장치(300)는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2는 자율이동 주행장치의 정면도로써 도 6과 같이 최초의 송신 신호를 받아 메인 CPU에 저장된 메인 프로그램으로 송신된 신호를 보낸다.
이때, 상기 메인 프로그램은 본원 발명의 자율이동 주행장치(300)에 맞게 개발된 프로그램이 사용된다.
그런 후, 주행버튼(220)의 1번 버튼 동작시키면 각 버튼에 해당되는 동작으로 2축 액츄에이터(120)와 연결된 구동모터축(104)에 출력신호를 보내 4개의 2축 액츄에이터(120)가 동작하여 전진하게 된다.
또한, 자율이동 주행장치(300)가 측면주행을 위해서는 송신기 모드전환에 의해 측면 버튼을 동작시켜야 하며, 그런 후, 2축 액츄에이터(120)의 위치제어회전축(162)을 90도로 전환하여 위의 동작과 같은 측면방향의 동작을 할 수 있게 되는 것이다.
또한, 제자리 회전 버튼을 동작하기 위해서는 2축 액츄에이터(120)의 위치제어회전축(162)을 각각 45도로 방향 전환을 한 후 2축 액츄에이터(120)와 연결된 구동모터축(104)을 왼쪽으로 회전, 오른쪽으로 회전시키게 된다.
아울러, 자율이동 주행장치(300)의 각 방향전환에 대해 상세히 설명하면,
이때, 도 14에 도시된 주행 버튼(220)은 메인컨트롤러(147)와 유선 또는 무선으로 연결되는 것으로 메인컨트롤러(147)와 연결된 주행 버튼(220)의 조작에 의해 자율이동 주행장치(300)는 방향 전환으로 이동되는 것이다.
우선, 정상모드의 전진, 후진 주행시에는 도 6에 도시한 바와 같이, 주행버튼(220) 1, 4번의 전진, 후진 버튼 작동시 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)로 신호를 보내 상기 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하며, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향전환을 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 같은 PWM 신호를 보내 같은 RPM으로 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하게 된다.
여기서, 상기 서보 블록(130)의 내부에 구비된 소정의 공간에서 상단의 마그네틱(136), 중앙에 스프링(134), 하단에 브레이크 디스크(132)로 위치하여 상기 서보 블록(130)이 2축 엑츄에이터(120)의 위치제어 회전축(162)을 중심으로 결합되는 것이며, 서보 블록(130)의 내부에 존재하는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되면 중앙에 위치한 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크가 해제되는 것이다.
아울러, 동력전달용인 스퍼 기어(152a,152b)는 바퀴의 구동모터축(104)에 결합되는 스퍼 기어(152b)와 주행용 모터(122)의 축에 결합되는 스퍼 기어(152a)가 서로 연결되게 위치하여 각각의 위치한 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하게 되는 것이다.
다음으로, 정상모드의 좌, 우 방향전환시에는 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 주행버튼(220) 2, 3번의 좌측, 우측 버튼 작동시 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)로 신호를 보내 상기 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하며, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 신호를 보내 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하고, 동시에 뒤왼쪽, 뒤오른쪽 엑츄에이터 드라이브(206,208)는 주행용 모터(122)에만 신호를 보냄과 동시에 동작하게 되며 코너링 주행시 각 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 주행용 모터(122)에 PWM신호를 다르게 보냄으로써 RPM를 조종하여 전복을 방지하고 원할한 코너링를 할 수 있게 한다.
아울러, 제자리 회전시에는 도 12에 도시한 바와 같이, 주행버튼(220)의 <, > 버튼 작동시 도 13과 같이 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)에 신호를 보내 상기 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 PWM 신호를 보내 오른쪽 회전 시 각각의 2축 엑츄에이터(120)의 내부에 구비된 각각의 주행용 모터(122)는 왼쪽 방향으로 회전한다.
또, 측면주행 모드의 전진, 후진주행시 도 9에 도시한 바와 같이, 주행버튼(220) A,D번의 전진, 후진 버튼 작동시 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)로 신호를 보내 상기 액츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 같은 PWM 신호를 보내 같은 RPM으로 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하게 된다.
또한, 측면주행 모드의 좌,우 방향전환시 도 10과 도 11에 도시한 바와 같이, 주행버튼(220) B,C번의 좌측, 우측 버튼 작동시 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)로 신호를 보내 상기 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136)에 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한후 주행용 모터(122)에 신호를 보내 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하고, 동시에 뒤왼쪽, 뒤오른쪽 엑츄에이터 드라이브(206,208)는 주행용 모터(122)에만 신호를 보냄과 동시에 동작하게 되며 코너링 주행시 각 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)는 주행용 모터(122)에 PWM신호를 다르게 보냄으로써 RPM를 조종하여 전복을 방지하고 원할한 코너링를 할 수 있게 한다.
이와 같은, 자율주행 이동장치(300)에 의해 방향 자율주행으로 측면주행 및 제자리 회전이 가능한 장치로 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로도 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 이동장치의 대상이 움직일 수 있는 최소의 공간에서 이동이 가능하게 된다.
그리고, 직선 주행뿐 아니라 좁은 공간에서의 주차시 도 16에 도시한 바와 같이 주차 공간 측면에 차량을 정지시키고, 한 개의 버튼으로 4개의 바퀴(102)를 90°로 회전하여 그 상태로 측면주행 및 조향이 가능하게 한다.
아울러, 도 17은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 다른 실시예의 정면도를 나타낸 도면이며, 도 18은 본 발명에 따른 자율이동 주행장치의 다른 실시예의 각각 분리된 2축 엑츄에이터를 나타낸 도면이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치의 다른 실시예로 기본 몸체부(140)에 구성을 가지면서 상기 몸체부(140)에 장착된 바퀴(102)를 구동시키기 위해 바퀴(102)의 주행과 위치를 제어하는 주행용 모터(122)와 방향전환용 모터(124)가 각각 분리된 위치에서 각각의 4개 바퀴(102)를 자율적으로 구동시키는 것으로 방향 자율주행으로 측면주행 및 제자리 회전이 가능하게 되어 전, 후, 좌, 우 기본주행 및 측면으로도 전, 후, 좌, 우 방향 전환이 가능하며, 360도 제자리 회전, 사선 주행이 가능하고, 공간의 형태에 관계없이 이동장치의 대상이 움직일 수 있는 최소의 공간에서 이동이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 자율이동 4륜차의 자유로운 주행 이 가능한 주행 방향 이동장치이다.
즉, 상기 몸체부(140)의 하단 일측에 서로 대향하게 장착된 바퀴(102)의 각각에 연결된 구동모터축(104)과 4개의 주행용 모터(122)가 연결되어 바퀴(102)를 구동시키게 된다.
이러한, 상기 몸체부(140)의 일측에 서로 대향하게 'L'자형 브라켓(126)이 장착되고, 상기 'L'자형 브라켓(126)에 고정되어 4개의 바퀴(102) 각각에 위치 제어시키기 위한 4개의 방향전환용 모터(124)가 위치한다.
상기 방향전환용 모터(124)와 연결되면서 주행용 모터(122) 상단에 서보블럭(130)이 고정되어 상기 방향전환용 모터(124)의 위치 제어를 주행용 모터(122)에 전달하게 된다.
이와 같이, 상기 서보블럭(130)은 방향전환용 모터(124)와 주행용 모터(122) 사이에서 위치제어 동력을 전달하는 것으로 상기 방향전환용 모터(124)의 위치제어 회전을 서보블럭(130)이 주행용 모터(122)에 전달하여 상기 주행용 모터(122)가 회전 움직임을 가져 각각의 4개 바퀴(102)를 자율적으로 구동시키게 된다.
즉, 방향전환용 모터(122)에서 서보블럭(130)에 방향을 바꾸는 움직임을 가지면 서보블럭(130)은 주행용 모터(122)를 움직이게 하여 위치 방향 전환을 주게 되는 것이다.
여기서, 상기 방향전환용 모터(124)와 주행용 모터(122)는 메인 컨트롤러(147)와 각각 따로 연결와이어(164)로 연결되어 메인 컨트롤러(147)에서 따로 명령을 전달하여 각각 제어하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와같이 본 발명의 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치는 주행뿐 아니라 좁은 공간에서의 주차시 주차 공간 측면에 차량을 정지시키고, 한 개의 버튼으로 4개의 바퀴를 90°로 회전하여 그 상태로 측면주행 및 조향이 가능하다.
그리고, 측면 이동장치를 사용하면 측면, 정,후면 어떤 부분으로도 방향전환 및 주행이 가능하다.
또한, 자율이동 주행장치는 좁은 공간에서도 방향 전환이 자유로워 장애인용 휠체어, 휠 타입의 주행 이동장치가 필요한 서비스로봇의 주행 장치, 실제 자동차의 방향전환 장치, 전기모터를 사용하는 지게차 및 작업장비 차량에 활용될 수 있는 것으로 일반적 방향전환과 조종자의 창의적 방향전환이 가능한 효과가 있으므로 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (16)

  1. 차체의 일측에 서로 대향되게 장착된 4개의 바퀴에 각각 하나의 독립된 모터를 구비하여 전, 후, 좌, 우 및 제자리 회전하는 주행장치에 있어서,
    차체의 일측에 서로 대향하게 장착되어 각각의 구동모터축(104)과 연결된 4개의 바퀴(102)로 구성된 바퀴부(110)와;
    상기 바퀴부(110)와 연결된 구동모터축(104)과 연결되어 4개의 바퀴(102) 각각에 주행과 위치를 개별적으로 구동시키는 4개의 2축 엑츄에이터(120)와;
    상기 2축 엑츄에이터(120) 상단측 각각에 연결되어 흔들림과 외부 충격을 방지하면서 동력전달 장치인 각각의 2축 엑츄에이터(120)에 장착된 서보블럭(130)과;
    상기 서보블럭(130)에 각각의 고정판(142)이 부착되고, 서로 대향되게 위치한 고정판(142)을 연결프레임(144)에 의해 연이어지게 연결되며, 상기 연결프레임(144)의 상단으로 몸체지지대(146)이 놓여져 고정되고, 상기 몸체지지대(146)에 수직하게 세워진 다수의 지지봉(145)에 의해 이격되게 메인컨트롤러(147)가 놓여져 고정되고, 상기 메인컨트롤러(147)에 수직하게 세워진 다수의 지지봉(145)에 연결되어 메인컨트롤러(147)를 이격되게 덮는 덮개판(148)으로 구성된 몸체부(140);로 구성된 자율이동 주행장치(300)를 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2축 엑츄에이터(120)는 주행용 모터(DC모터)(122)와 방향 전환용 모터(서보모터)(124)가 결합된 것으로 상기 2축 엑츄에이터(120)에 의해 각각의 4개 바퀴(102)가 자율적으로 구동되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2축 엑츄에이터(120)에 구비된 주행용 모터(DC모터)(122)에는 감속기어인 스퍼 기어(152a,152b)와 결합된 것으로 바퀴(102)와 연결된 구동모터축(104)과 주행용 모터(DC모터)(122) 사이에 스퍼 기어((152a,152b)의 결합으로 바퀴(102)는 정방향과 역방향으로 회전하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 2축 엑츄에이터(120)에 구비된 방향 전환용 모터(서보모터)(124)에는 방향 전환 시 큰 힘을 내기 위한 웜기어(154)와 감속 기어인 스퍼 기어(152c,152d)가 결합되어 정방향과 역방향으로 회전하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 2축 엑츄에이터(120)에 의해 4개의 바퀴(102)가 자율 적으로 구동되도록 제어하는 하나의 메인컨트롤러(147)를 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2축 엑츄에이터(120) 상단측 각각에 연결되는 서보 블럭(130)은 흔들림과 외부 충격을 방지하기 위한 것으로 서보 블록(130)의 내부에 2중 베어링(156)을 구비하면서 그 내부에 브레이크 디스크(132)와 상기 브레이크 디스크(132)의 상면에 안착되어 완충력을 부여하는 스프링(134)을 구비한 구조로 되어 있으며 동력전달 장치인 2축 엑츄에이터(120)와 서보블럭(130) 사이에도 2중 베어링(156)으로 결합되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 서보 블럭(130) 내부에 구비된 브레이크 디스크(132)의 상단에 스프링(134)이 위치하고, 상기 스프링(134)의 상단에 자성을 띠는 마그네틱(136)이 순차적으로 결합된 서보 블록(130)이 위치제어 회전축(162)을 중심으로 결합되어 자성으로 상기 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당겨 해체시키는 장치인 마그네틱(136)이 위치제어 회전축(162)의 방향 전환시 원활한 방향 전환이 가능하게 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 전진, 후진 주행은 주행버튼(220) 1, 4번의 전진, 후진 버튼 작동시 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)로 신호를 보내 상기 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하며, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향전환을 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 같은 PWM 신호를 보내 같은 RPM으로 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 좌, 우 방향전환은 주행버튼(220) 2, 3번의 좌측, 우측 버튼 작동시 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)로 신호를 보내 상기 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하며, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 신호를 보내 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하고, 동시에 뒤왼쪽, 뒤오른쪽 엑츄에이터 드라이브(206,208)는 주행용 모터(122)에만 신호를 보냄과 동시에 동작하게 되며 코너링 주행시 각 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 주행용 모터(122)에 PWM신호를 다르게 보냄으로써 RPM를 조종하여 전복을 방지하고 원할한 코너링를 하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 제자리 회전은 주행버튼(220)의 <, > 버튼 작동시 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)에 신호를 보내 상기 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 PWM 신호를 보내 오른쪽 회전 시 각각의 2축 엑츄에이터(120)의 내부에 구비된 각각의 주행용 모터(122)는 왼쪽 방향으로 회전하는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 측면주행 모드의 전진, 후진 주행은 주행버튼(220) A,D번의 전진, 후진 버튼 작동시 엑츄에이터 드라이버(202,204,206,208)로 신호를 보내 상기 액츄에이터 드라이버(202,204,206,208)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136) 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한 후 주행용 모터(122)에 같은 PWM 신호를 보내 같은 RPM으로 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 측면주행 모드의 좌,우 방향전환은 주행버튼(220) B,C번의 좌측, 우측 버튼 작동시 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)로 신호를 보내 상기 앞왼쪽, 앞오른쪽 엑츄에이터 드라이브(202,204)는 최초 서보블럭(130)의 자성을 띠는 마그네틱(136)에만 신호를 보내게 되어 스프링(134)이 누르고 있는 브레이크 디스크(132)를 마그네틱(136) 측으로 당김으로써 브레이크를 해제하고, 방향전환용 모터(124)에 신호를 보냄과 동시에 엔코더(158)에 의해 방향(회전수)를 인식하여 방향 전환를 한 후 마그네틱(136)에 신호를 해제하면 브레이크 디스크(132)가 스프링(134)에 의해 브레이크가 작동한후 주행용 모터(122)에 신호를 보내 주행용 모터(122)의 축에 결합된 동력전달용 스퍼 기어(152a)와 바퀴(102)의 구동모터축(104)에 결합된 스퍼 기어(152b)가 서로 연결되어 존재하는 각각의 동력전달용 스퍼 기어(152a,152b)에 의해 주행하고, 동시에 뒤왼쪽, 뒤오른쪽 엑츄에이터 드라이브(206,208)는 주행용 모터(122)에만 신호를 보냄과 동시에 동작하게 되며 코너링 주행시 각 엑츄에이터 드라이브(202,204,206,208)는 주행용 모터(122)에 PWM신호를 다르게 보냄으로써 RPM를 조종하여 전복을 방지하고 원할한 코너링를 하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  13. 제8항 내지 제12항에 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자율이동 주행장치(300)의 2축 엑츄에이터(120)는 주행용 모터(DC모터)(122)와 방향 전환용 모터(서보모터)(124)로 바퀴(102)와 결합되어 상기 2축 엑츄에이터(120)에 의해 각각의 4개 바퀴(102)는 45도, 90도, 360도 내에 방향전환이 자율적으로 구동되는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 몸체부(140)에 장착된 바퀴(102)를 구동시키고, 바퀴(102)의 주행과 위치를 제어하는 주용행 모터(122)와 방향 전환용 모터(124)가 각각 분리된 위치에서 각각의 4개 바퀴(102)를 자율적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 몸체부(140)의 하단 일측에 서로 대향하게 장착된 바 퀴(102)의 각각에 연결된 구동모터축(104)과 연결되어 바퀴(102)를 구동시키는 4개의 주행용 모터(122)와;
    상기 몸체부(140)의 일측에 서로 대향하게 'L'자형 브라켓(126)이 장착되고, 상기 'L'자형 브라켓(126)에 고정되어 4개의 바퀴(102) 각각에 위치 제어시키기 위한 4개의 방향전환용 모터(124)와;
    상기 방향전환용 모터(124)와 연결되면서 주행용 모터(122) 상단에 고정되어 상기 방향전환용 모터(124)의 위치 제어를 주행용 모터(122)에 전달하는 서보블럭(130);을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 서보블럭(130)은 방향전환용 모터(124)와 주행용 모터(122) 사이에서 위치제어 동력을 전달하는 것으로 상기 방향전환용 모터(124)의 위치제어 회전을 서보블럭(130)이 주행용 모터(122)에 전달하여 상기 주행용 모터(122)가 회전 움직임을 가져 각각의 4개 바퀴(102)를 자율적으로 구동시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 자율이동 4륜차의 자유로운 주행이 가능한 주행 방향 이동장치.
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