KR101094740B1 - movable robot using caterpillar - Google Patents

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KR101094740B1
KR101094740B1 KR20090015206A KR20090015206A KR101094740B1 KR 101094740 B1 KR101094740 B1 KR 101094740B1 KR 20090015206 A KR20090015206 A KR 20090015206A KR 20090015206 A KR20090015206 A KR 20090015206A KR 101094740 B1 KR101094740 B1 KR 101094740B1
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caterpillar
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김종형
고현준
김일남
홍성원
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서울과학기술대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 캐터필러를 이용하여 주행할 수 있는 로봇(robot)에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 메인캐터필러의 회전에 의해 이동할 수 있는 메인캐터필러부; 상기 메인캐터필러부의 전측에 연결된 프런트캐터필러부; 및 상기 메인캐터필러부의 후측에 연결된 서포트캐터필러부;를 포함하기 때문에 안정적으로 장애물을 등판하여 이동할 수 있게 되어 이동로봇의 기동성을 향상시킬 수 있는 기술이 개시된다.The present invention relates to a robot that can travel using a caterpillar, and according to the present invention, a main caterpillar unit capable of moving by rotation of the main caterpillar; A front caterpillar unit connected to the front side of the main caterpillar unit; And a support caterpillar unit connected to the rear side of the main caterpillar unit. Thus, a technique capable of stably climbing obstacles and moving to improve mobility of a mobile robot is disclosed.
무한궤도, 캐터필러, 트랙, 로봇 Caterpillar, Caterpillar, Track, Robot

Description

이동로봇{movable robot using caterpillar}Mobile robot using caterpillar}
본 발명은 캐터필러(caterpillar)를 이용하여 이동할 수 있는 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a robot that can move using a caterpillar.
일반적으로 모터나 엔진 등의 회전동력을 이용하여 지면을 이동하도록 이루어지는 주행 장치는 크게 무한궤도(track 또는 캐터필러(caterpillar)라고 함)를 이용하는 방식과 바퀴(휠,wheel)를 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 좋지 않은 상태에서 사용하는 차량이나 로봇에 주로 사용된다. In general, a traveling device configured to move the ground by using rotational power such as a motor or an engine is largely compared to a method using a track or a caterpillar and a method using a wheel. Although it is slow, the area in contact with the ground is wide, so that it is possible to run freely even on the rough roads or muddy ground, and there is an advantage that it is possible to freely change the driving direction by adjusting the left and right rotational speeds. Therefore, it is mainly used for vehicles or robots that are used in bad driving conditions such as tanks, tractors, and heavy equipment.
최근에는 화재현장의 상황파악, 건물 내부의 무인감시, 원자로나 위험물이 존재하는 위험지역의 탐사 및 자료수집등의 민간용, 전지 탐사나 지뢰탐지및 제거 등의 군사용으로 원격제어가 가능한 무인로봇이 많이 이용되고 있다. Recently, there are many unmanned robots that can be remotely controlled for military purposes such as detecting fire situations, unmanned surveillance inside buildings, exploration of dangerous areas where nuclear reactors or dangerous goods exist and for collecting data, civil exploration, battery exploration, mine detection and removal. It is used.
상기와 같은 용도로 사용되는 무인로봇의 주행장치에 있어서는 계단의 등반능력이 필수적으로 요구된다. 그런데, 무인로봇의 주행장치를 바퀴로 구성하는 경 우에는 계단등반시 안정성이 크게 부족하며, 무한궤도로 구성하는 경우에는 최초의 계단을 올라갈 수 있도록 구성하는 부분에서 어려움이 있다. In the traveling device of the unmanned robot used for such a purpose is required to climb the stairs. However, when the driving device of the unmanned robot is composed of wheels, the stability of climbing stairs is largely insufficient, and in the case of an infinite track, there is a difficulty in configuring the first stairs to climb up.
이러한 로봇에 관하여 많은 기술이 제안되고 있는데 그 중에서 대한민국 등록특허 제10-0780850호(발명의 명칭 : 무한궤도차량의 링크형 현가장치, 선행기술1 이라 함), 등록특허 제10-0477044호(발명의 명칭 : 계단 주행 로봇 및 그 주행방법, 선행기술2 이라함)가 있다. Many technologies have been proposed regarding such robots, among which the Republic of Korea Patent No. 10-0780850 (name of the invention: the link-type suspension of the tracked vehicle, referred to as the prior art 1), Patent No. 10-0477044 (invention) The name: Stair running robot and its driving method, called the prior art 2).
선행기술1에서는 무한궤도차량의 링크형 현가장치에 관한 것으로 주행 시 무한궤도차량의 롤러가 상하로 이동하면서 장애물을 타고 부드럽게 이동할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 선행기술2에서는 각기 구동되는 전방의 좌/우 및 후방의 좌/우 4개의 궤도형 구동바퀴와, 전방 좌/우 및 후방 좌/우 의 구동바퀴 각도를 각각 달리 조절할 수 있는 전/후륜회동기구를 사용하여 전륜과 후륜이 각각 수평이동및 등판이동을 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라 평지는 물론 경사각을 가진 장애물을 등판하여 돌파할 수 있게 하는 기술이 개시되어 있다. Prior art 1 relates to a link-type suspension of a crawler vehicle and discloses a technique of smoothly moving on an obstacle while the roller of the crawler vehicle moves up and down while driving. In the prior art 2, the front left / right and rear left / right four raceway driving wheels respectively driven, and the front / rear wheel turning mechanism which can adjust the driving wheel angles of the front left / right and the rear left / right respectively, respectively. It is disclosed that the front wheel and the rear wheel can perform horizontal movement and climbing movement at the same time, and also break through obstacles having a flat as well as an inclination angle.
그러나 이러한 선생기술1 및 선행기술2에선 다음과 같은 문제점이 있었다. However, the teacher technology 1 and the prior art 2 had the following problems.
먼저 선행기술1의 도 6에서는 선행기술1에 따른 로봇의 장애물등판모습을 개략적으로 나타내고 있다. 여기서 계단형상의 장애물을 등판하기 시작하여 장애물을 등판하는 중일 때 (선행기술1의 도 6의 (d) 내지 (f) 참조) 캐터필러의 일부분이 장애물의 모서리 일부분에만 접하기 때문에 장애물 등판시 안정적인 등판이 어려웠다. 특히 장애물의 경사각도가 급격할수록 안정적인 등판은 더욱 어려우며 자칫 전복될 수 있는 문제점이 있었다. First, Figure 6 of the prior art 1 schematically shows the obstacle climbing of the robot according to the prior art 1. Here, when climbing obstacles starting from the stair-shaped obstacles (see (d) to (f) of FIG. 6 of the prior art 1), the stable climbing when climbing obstacles is possible because a part of the caterpillar touches only a corner part of the obstacle. This was difficult. In particular, the steeper the angle of inclination of the obstacle, the more difficult the stable climbing and there is a problem that can be overturned.
그리고 선행기술2에서는 선행기술2의 도10에 도시된 등판과정과 같이 앞쪽의 캐터필러와 뒤쪽의 캐터필러 각각의 앞쪽을 들어 올리고 장애물을 극복하면서 등판하지만 이러한 등판은 장애물의 경사각도가 작은 경우에는 별 문제되지 않을 수 있으나 경사각도가 큰 장애물인 경우 각각의 캐터필러의 앞쪽을 들어주면서 로봇은 장애물보다 더 큰 경사 각도를 이루면서 무게중심이 뒤쪽으로 이동하게 되고 자세가 불안정하여 자칫 전복될 수 있는 문제점이 있었다. In the prior art 2, as in the climbing process shown in FIG. 10 of the prior art 2, the front of each of the front and rear of the caterpillar is lifted and overcomes obstacles, but the climbing is a particular problem when the oblique angle of the obstacle is small. In case of obstacles with large inclination angles, the robots may have a larger inclination angle than the obstacles while moving the center of gravity to the rear while the inclination angle is greater than the obstacles.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동로봇이 이동에 방해가 되는 장애물을 만났을 때 장애물을 극복하고 이동할 수 있는 이동로봇을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a mobile robot that can overcome the obstacle and move when the mobile robot encounters an obstacle that hinders the movement.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동로봇은 메인캐터필러의 회전에 의해 이동할 수 있는 메인캐터필러부; 상기 메인캐터필러부의 전(前)측에 연결된 프런트캐터필러부; 및 상기 메인캐터필러부의 후(後)측에 연결된 서포트캐터필러부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The mobile robot according to the present invention for achieving the above object is a main caterpillar unit that can move by the rotation of the main caterpillar; A front caterpillar unit connected to a front side of the main caterpillar unit; And a support caterpillar unit connected to a rear side of the main caterpillar unit.
여기서, 상기 서포트캐터필러부는 서포트휠; 및 상기 서포트휠의 회전에 따라 회전하는 서포트캐터필러;를 포함하고, 상기 메인캐터필러부가 지면에 대하여 소정의 각도를 이루며 장애물을 등판하는 경우 상기 메인캐터필러부의 후측에서 등판을 지원하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Here, the support caterpillar unit support wheel; And a support caterpillar which rotates according to the rotation of the support wheel, wherein the main caterpillar part supports a backing from the rear side of the main caterpillar part when the obstacle is climbed at a predetermined angle with respect to the ground. do.
나아가 상기 서포트캐터필러부는 상기 서포트휠을 구동시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 서포트구동력발생장치;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Furthermore, the support caterpillar unit may further include a support driving force generating device for generating a driving force capable of driving the support wheel.
여기서, 상기 프런트캐터필러부는 상기 프런트캐터필러부가 장애물을 등판하는 경우 상기 장애물을 등판할 수 있는 구동력을 발생시키는 프런트구동력발생장치; 상기 프런트구동력발생장치가 장착될 수 있는 틀을 제공하는 프런트프레임; 상기 프런트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전하는 프런트구동휠; 및 상기 프런트구동휠의 회전에 의하여 회전하는 한 쌍의 프런트캐터필러; 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.The front caterpillar unit may include: a front driving force generating device for generating a driving force capable of climbing the obstacle when the front caterpillar member climbs an obstacle; A front frame providing a frame in which the front driving force generating device can be mounted; A front driving wheel which receives the driving force from the front driving force generating device and rotates the driving force; And a pair of front caterpillars rotating by rotation of the front driving wheel. It is another feature to include a.
여기서, 상기 프런트캐터필러부는 상기 메인캐터필러부의 상측에 위치하도록 상기 메인캐터필러부에 대하여 접혀질 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Here, the front caterpillar unit is another feature that can be folded relative to the main caterpillar unit to be located above the main caterpillar unit.
나아가 상기 메인캐터필러부에 장착되고, 이동 중 장애물 출현시 상기 프런트캐터필러부가 상기 바디부의 상측에서 전면측으로 전개될 수 있도록 장애물의 출현여부를 센싱하는 센서; 를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Furthermore, the sensor is mounted on the main caterpillar unit and senses the presence of an obstacle so that the front caterpillar unit can be deployed from the upper side to the front side when the obstacle appears during movement; It is characterized by another comprising a further.
여기서, 상기 서포트캐터필러부가 상기 메인캐터필러부의 상측에 위치하도록 상기 메인캐터필러부에 대하여 접혀질 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Here, it is another feature that the support caterpillar unit can be folded relative to the main caterpillar unit so as to be located above the main caterpillar unit.
여기서, 상기 메인캐터필러부는 이동시 상기 메인캐터필러부로 충격전달을 완화시켜주는 현가장치; 를 더 포함하고, 상기 현가장치는 상기 메인캐터필러와 함께 회전하는 서브휠; 상기 서브휠을 통해 전달되어오는 충격을 완화시키는 탄성스프링; 일단이 상기 서브휠이 회전할 수 있게 서브휠의 중심축과 결합되고 타단은 상기 탄성스프링과 체결되는 서브휠지지암; 및 상기 탄성스프링의 일단이 고정 결합되며 상기 서브휠지지암을 지지하는 완충프레임; 을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다. Here, the main caterpillar unit is a suspension device for mitigating the impact transmission to the main caterpillar unit when moving; The suspension further comprises a sub-wheel rotating with the main caterpillar; An elastic spring for alleviating the impact transmitted through the sub-wheel; A subwheel support arm having one end coupled to the central axis of the subwheel so that the subwheel can rotate and the other end thereof coupled to the elastic spring; One end of the elastic spring is fixedly coupled to the buffer frame for supporting the sub-wheel support arm; It is another feature to include a.
본 발명에 따른 이동로봇은 서포트캐터필러부를 포함하고 있기 때문에 이동로봇이 장애물을 등판하는 경우 서포트캐터필러부에 의한 등판 지원을 받아 안정적 으로 장애물을 등판하여 이동할 수 있으므로 전복될 위험성이 대폭 감소하며 이동로봇의 기동성을 향상시키는 효과가 있다. Since the mobile robot according to the present invention includes the support caterpillar part, when the mobile robot climbs the obstacle, the support robot can stably climb the obstacle by the support support of the caterpillar part, thereby greatly reducing the risk of overturning. This has the effect of improving mobility.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be described in more detail with respect to the present invention will be described with reference to a preferred embodiment.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 프런트캐터필러부 및 서포트캐터필러부가 전개되는 모습을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 장애물 등판모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the front caterpillar unit and the support caterpillar unit of the mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view schematically showing the obstacle climbing of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇은 메인캐터필러부(100), 프런트캐터필러부(200) 및 서포트캐터필러부(300)를 포함하여 이루어진다. 1 to 3, a mobile robot according to an embodiment of the present invention includes a main caterpillar unit 100, a front caterpillar unit 200, and a support caterpillar unit 300.
메인캐터필러부(100)는 한 쌍의 메인캐터필러(103)의 회전에 의해 이동한다. 메인캐터필러부(100)를 기준으로 전측(즉, 앞쪽)에는 프런트캐터필러부(200)가 연결되어 있다. 그리고 메인캐터필러부(100)의 후측(즉, 뒤쪽)에는 서포트캐터필러부(300)가 연결되어 있다. The main caterpillar unit 100 moves by the rotation of the pair of main caterpillars 103. The front caterpillar unit 200 is connected to the front side (that is, the front side) based on the main caterpillar unit 100. The support caterpillar unit 300 is connected to the rear side (ie, the rear side) of the main caterpillar unit 100.
메인캐터필러부(100)는 메인구동력발생장치(미도시), 메인프레임(104), 메인구동휠(105) 및 한 쌍의 메인캐터필러(103)를 포함하여 이루어진다. The main caterpillar unit 100 includes a main driving force generating device (not shown), a main frame 104, a main driving wheel 105, and a pair of main caterpillars 103.
메인구동력발생장치는 메인캐터필러부(100)가 이동할 수 있는 구동력을 발생시킨다. 메인구동력발생장치의 예로서 전기에너지를 회전에너지로 변환시킴에 의해 구동력을 발생시키는 전기모터 또는 연료를 공급받아 구동력을 발생시키는 엔진 등을 들을 수 있다. 메인구동력발생장치에는 발생된 구동력을 메인구동휠(105)로 전달하기 위하여 회전축, 기어나 벨트와 같은 동력전달수단이 포함될 수 있다. The main driving force generating device generates a driving force to which the main caterpillar unit 100 can move. An example of the main driving force generating device may be an electric motor that generates driving force by converting electrical energy into rotational energy, or an engine that receives fuel and generates driving force. The main driving force generating device may include a power transmission means such as a rotating shaft, a gear or a belt to transfer the generated driving force to the main driving wheel 105.
메인프레임(104)은 구동력발생장치가 장착될 수 있는 소정의 틀을 제공한다. The main frame 104 provides a predetermined frame in which the driving force generating device can be mounted.
쉽게 말해서 메인프레임(104)은 메인캐터필러부(100)의 몸통(body) 역할을 한다. 메인프레임(104)에 메인구동력발생장치가 설치 결합되어 외부로부터 보호된다. In other words, the main frame 104 serves as a body of the main caterpillar unit 100. Main drive force generating device is installed and coupled to the main frame 104 is protected from the outside.
메인구동휠(105)은 메인프레임(104)의 좌/우 에 위치하고 있다. 메인구동휠(105)은 구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전한다. 여기서 도면에 나타낸 예에서 메인구동휠(105)은 메인캐터필러부(100)의 후측에 위치하고 있지만 앞측에 위치하는 휠(105')을 메인구동휠로 하는 변형된 실시형태 또한 있을 수 있다. The main driving wheel 105 is located on the left and right of the main frame 104. The main driving wheel 105 is rotated by receiving the driving force from the driving force generating device. Here, in the example shown in the drawings, the main driving wheel 105 is located at the rear side of the main caterpillar unit 100, but there may also be a modified embodiment in which the wheel 105 'located at the front side is the main driving wheel.
메인프레임(104)의 좌/우 각각에는 캐터필러(101,102)가 위치하고 있다. 좌/우 한 쌍의 캐터필러(101,102)를 통틀어서 메인캐터필러(103)로 칭하기로 한다. 메인캐터필러(103)는 메인구동휠(105)의 회전에 따라 회전한다. 휠의 회전에 따라 캐터필러를 회전시키는 것에 대한 기술은 널리 알려져 있으므로 이 부분에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 물론 좌/우 각각의 캐터필러(101,102)는 각각 독립적 으로 회전될 수 있다. Caterpillars 101 and 102 are positioned on the left and right sides of the main frame 104, respectively. The pair of left and right caterpillars 101 and 102 will be referred to as the main caterpillar 103. The main caterpillar 103 rotates according to the rotation of the main driving wheel 105. Since the technique for rotating the caterpillar according to the rotation of the wheel is widely known, a detailed description thereof will be omitted. Of course, each of the left and right caterpillars 101 and 102 may be independently rotated.
서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부(100)의 후(後)측에 연결되어 있다. 그리고, 서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부(100)가 장애물을 등판할 경우 메인캐터필러부(100)의 후측에서 지면에 접하여 메인캐터필러부(100)가 안정적으로 장애물을 등판할 수 있도록 도와준다.The support caterpillar unit 300 is connected to the rear side of the main caterpillar unit 100. In addition, the support caterpillar unit 300 helps the main caterpillar unit 100 stably climb the obstacle by contacting the ground at the rear side of the main caterpillar unit 100 when the main caterpillar unit 100 climbs the obstacle. .
서포트캐터필러부(300)는 서포트휠(305) 및 서포트캐터필러(303)를 포함하여 이루어진다. 좀 더 바람직하게는 서포트구동력발생장치(미도시)를 더 포함하여 이루어진다. The support caterpillar unit 300 includes a support wheel 305 and a support caterpillar 303. More preferably, it further comprises a support driving force generating device (not shown).
서포트휠(305)은 서포트캐터필러(301,302)가 회전될 수 있도록 하기 위하여 서포트프레임(304)에 장착되어 있다. 그리고 서포트캐터필러부(300)에 서포트구동력발생장치(미도시)가 메인구동력발생장치와 별도로 독립적으로 마련되어 있는 것이 바람직하다. 서포트구동력발생장치(미도시)가 마련되어 있는 경우 서포트휠(305)은 서포트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있다. The support wheel 305 is mounted to the support frame 304 to allow the support caterpillars 301 and 302 to be rotated. In addition, the support caterpillar unit 300 may be provided with a support driving force generator (not shown) independently of the main driving force generator. When a support driving force generator (not shown) is provided, the support wheel 305 may rotate by receiving a driving force from the support driving force generator.
서포트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받은 서포트휠(305)은 서포트캐터필러(303)를 회전시키게 된다. 서포트구동력발생장치가 마련된 서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부(100)와는 별개로 독자적인 구동력을 낼 수 있다. The support wheel 305 which receives the driving force from the support driving force generating device rotates the support caterpillar 303. The support caterpillar unit 300 provided with the support driving force generating device may exert an independent driving force separately from the main caterpillar unit 100.
따라서, 메인캐터필러부(100)가 장애물을 등판할 경우 서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부(100)의 후측에서 메인캐터필러부(100)를 밀어올려주게 된다.Therefore, when the main caterpillar unit 100 climbs the obstacle, the support caterpillar unit 300 pushes up the main caterpillar unit 100 from the rear side of the main caterpillar unit 100.
서포트캐터필러(303)는 한 쌍의 캐터필러(301,302)로 이루어져 있으며, 서포트프레임(304)의 좌우 양 측에 마련되어 있다. 서포트캐터필러(301,302)는 서포트휠(305)이 서포트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전할 경우 서포트휠(305)의 회전력에 의하여 회전하게 된다. The support caterpillar 303 consists of a pair of caterpillars 301 and 302, and is provided on both left and right sides of the support frame 304. The support caterpillar 301, 302 is rotated by the rotational force of the support wheel 305 when the support wheel 305 is rotated by receiving the driving force from the support driving force generating device.
서포트구동력발생장치(미도시)는 서포트캐터필러부(300)가 구동력을 가지고 메인캐터필러부(100)의 장애물 등판을 도와줄 수 있도록 하기 위해서 마련되는 것이다. 모터나 엔진을 구동력발생장치의 예로 들을 수 있으며, 기어, 벨트, 회전축 등과 같은 구동력전달수단을 포함한다. The support driving force generating device (not shown) is provided so that the support caterpillar unit 300 may support the obstacle climbing of the main caterpillar unit 100 with the driving force. Examples of the driving force generating device include a motor or an engine, and includes driving force transmission means such as a gear, a belt, a rotating shaft, and the like.
서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부(100)에 대하여 접혀질(folding) 수 있도록 연결되어 있다. 이러한 연결된 결합형태로서 힌지결합된 형태를 들을 수 있다. 예를 들어 서포트캐터필러부(300)는 메인캐터필러부와 힌지결합될 수 있도록 전개암(extension arm, 306)을 구비하고 있으며. 전개암(306)의 일부분이 메인캐터필러부(100)에 결합되어 있다. 전개암(306)을 회전시키어 서포트캐터필러부(300)가 메인캐터필러부(100)에 대하여 전개되거나(즉, 펼쳐지거나) 접혀지게(folding) 된다. The support caterpillar unit 300 is connected to be foldable with respect to the main caterpillar unit 100. The hinged form can be mentioned as such a connected form. For example, the support caterpillar unit 300 has an extension arm 306 to be hinged with the main caterpillar unit. A portion of the deployment arm 306 is coupled to the main caterpillar portion 100. By rotating the deployment arm 306, the support caterpillar unit 300 is deployed (ie, unfolded) or folded with respect to the main caterpillar unit 100.
전개암(306)을 회전시키어 서포트캐터필러부(300)을 전개 또는 접기 위한 회전력은 메인캐터필러부(100)의 메인구동력발생장치(미도시)로부터 전달받을 수 있다. 물론 응용된 실시형태로서 서포트구동력발생장치(미도시)로부터 회전력을 전달받아 전개암(306)이 회전되게 할 수도 있다. Rotation force for deploying or folding the support caterpillar unit 300 by rotating the deployment arm 306 may be transmitted from a main driving force generating device (not shown) of the main caterpillar unit 100. Of course, as an applied embodiment, the deployment arm 306 may be rotated by receiving a rotational force from a support driving force generating device (not shown).
평상시의 경우 서포트캐터필러부(300)가 메인캐터필러부(100)에 대하여 접혀 진 형태로서 도 1에 도시된 바와 같은 형태가 된다. 그리고, 이동중 장애물을 등판하게 되는 경우에는 서포트캐터필러부(300)가 전개암(306)의 회전에 의해 전개되어 도 2a에 나타낸 모습을 거쳐서 도 2b에 도시된 모습과 같은 형태로 펼쳐지게 된다. In general, the support caterpillar unit 300 is folded to the main caterpillar unit 100 to have a shape as shown in FIG. 1. In addition, when climbing the obstacle during the movement, the support caterpillar unit 300 is developed by the rotation of the deployment arm 306 and is unfolded in the form shown in FIG. 2B through the state shown in FIG. 2A.
프런트캐터필러부(200)는 메인캐터필러부(100)의 앞측에서 전개되거나 접힐 수 있도록 매인캐터필러부(100)의 앞측에 힌지결합되어 있다. 그리고, 프런트캐터필러부(200)는 메인캐터필러부(100)가 장애물을 등판하기 전에 먼저 장애물을 등판하여 메인캐터필러부(100)가 원활하게 장애물을 등판할 수 있는 등판각도를 조성하여 준다. The front caterpillar unit 200 is hinged to the front side of the main caterpillar unit 100 to be deployed or folded at the front side of the main caterpillar unit 100. In addition, the front caterpillar unit 200 forms a climbing angle at which the main caterpillar unit 100 can climb the obstacle smoothly before the main caterpillar unit 100 climbs the obstacle.
프런트캐터필러부(200)는 프런트구동력발생장치(미도시), 프런트프레임(204), 프런트구동휠(205) 및 프런트캐터필러(201,202)를 포함하여 이루어진다. The front caterpillar unit 200 includes a front driving force generating device (not shown), a front frame 204, a front driving wheel 205, and a front caterpillar 201, 202.
프런트구동력발생장치(미도시)는 프런트캐터필러부(200)가 구동력을 가지고 장애물을 먼저 등판할 수 있도록 구동력을 발생시킨다. 프런트구동력발생장치의 예로서 전기에너지를 회전에너지로 변환시킴에 의해 구동력을 발생시키는 전기모터 또는 연료를 공급받아 구동력을 발생시키는 엔진 등을 들을 수 있다. The front driving force generating device (not shown) generates a driving force so that the front caterpillar unit 200 has a driving force to climb an obstacle first. An example of the front driving force generating apparatus may be an electric motor that generates driving force by converting electrical energy into rotational energy, or an engine that generates driving force by receiving fuel.
프런트구동력발생장치에는 발생된 구동력을 프런트구동휠(205)로 전달하기 위하여 회전축, 기어나 벨트와 같은 동력전달수단이 포함될 수 있다. The front driving force generating device may include a power transmission means such as a rotating shaft, a gear or a belt to transmit the generated driving force to the front driving wheel 205.
프런트프레임(204)은 프런트구동력발생장치가 장착될 수 있는 소정의 틀을 제공한다. 즉, 프런트프레임(204)의 몸체(body)역할을 한다고 할 수 있다. 그리고, 프런트캐터필러부(200)가 메인케터필러부(100)에 대하여 접혀지거나 전개될 수 있도록 메인케터필러부(100)와 프런트캐터필러부(200)에 결합된 전개암(206)이 마련되어 있다. The front frame 204 provides a predetermined frame in which the front driving force generating device can be mounted. That is, it can be said that it serves as a body (body) of the front frame (204). The front caterpillar unit 200 is provided with a deployment arm 206 coupled to the main caterpillar unit 100 and the front caterpillar unit 200 so that the front caterpillar unit 200 can be folded or deployed with respect to the main caterpillar unit 100.
힌지결합된 전개암(206)을 회전시키어 프런트캐터필러부(200)가 메인캐터필러부(100)에 대하여 전개되거나(즉, 펼쳐지거나) 접혀지게(folding) 된다. 전개암(206)을 회전시키기 위한 회전력은 메인캐터필러부(100)의 메인구동력발생장치(미도시)로부터 전달받을 수 있다. 물론 응용된 실시형태로서 프런트구동력발생장치로부터 회전력을 전달받아 전개암(206)이 회전되게 할 수도 있다. The hinged deployment arm 206 is rotated so that the front caterpillar portion 200 is deployed (ie, unfolded) or folded with respect to the main caterpillar portion 100. Rotation force for rotating the deployment arm 206 may be transmitted from the main driving force generating device (not shown) of the main caterpillar unit 100. Of course, as an applied embodiment, the deployment arm 206 may be rotated by receiving the rotational force from the front driving force generating device.
평상시의 경우 프런트캐터필러부(200)가 메인캐터필러부(100)에 대하여 접혀져 있으며 도 1에 도시된 바와 같은 형태가 된다. 그리고, 이동중 장애물을 등판하게 되는 경우에는 프런트캐터필러부(200)이 전개암(206)의 회전에 의해 전개되어 도 2a에 나타낸 모습을 거쳐서 도 2b에 도시된 모습과 같은 형태가 된다. In general, the front caterpillar unit 200 is folded with respect to the main caterpillar unit 100 and has a shape as shown in FIG. 1. In addition, when the obstacle is climbing during the movement, the front caterpillar unit 200 is developed by the rotation of the deployment arm 206 to have the form shown in FIG. 2B through the state shown in FIG. 2A.
프런트구동휠(205)은 프런트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전한다. 프런트구동휠(205)이 회전하면 프런트구동휠(205)의 회전에 따라 프런트캐터필러(203)가 회전하게 된다. 따라서, 장애물 등판시 힘있게 등판 할 수 있다. 프런트구동휠(205)이 프런트캐터필러부(200)의 프런트구동력발생장치로부터 동력을 전달받아 회전하기 때문에 메인구동력발생장치로부터 동력을 전달받는 것에 비하여 등판능력이 향상될 수 있다. The front driving wheel 205 is rotated by receiving the driving force from the front driving force generating device. When the front drive wheel 205 rotates, the front caterpillar 203 rotates according to the rotation of the front drive wheel 205. Therefore, it is possible to make a strong climb when climbing obstacles. Since the front driving wheel 205 is rotated by receiving power from the front driving force generating device of the front caterpillar unit 200, the climbing ability can be improved as compared with receiving the power from the main driving force generating device.
즉, 메인구동력발생장치가 메인구동휠(105)과 프런트구동휠(205)에 동력을 전달하는 경우에 비하여 프런트구동력발생장치로부터 프런트구동휠(205)이 동력을 전달받기 때문에 메인구동력발생장치에 걸리는 부하가 감소되고 이동로봇의 이동력이 향상된다. That is, the main driving force generating device receives power from the front driving force generating device because the front driving wheel 205 receives power from the main driving wheel 105 and the front driving wheel 205, compared to the case of transmitting power to the main driving wheel 105 and the front driving wheel 205. The load on the load is reduced and the moving force of the mobile robot is improved.
프런트캐터필러(203)는 한 쌍의 캐터필러(201,202)로 이루어져 있으며, 프런트프레임(204)의 좌/우 양 측에 마련되어 있다. 프런트캐터필러(201,202)는 프런트휠(205)이 프런트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전할 경우 프런트구동휠(205)의 회전력에 의하여 회전하게 된다. The front caterpillar 203 consists of a pair of caterpillars 201 and 202 and is provided on both left and right sides of the front frame 204. The front caterpillars 201 and 202 are rotated by the rotational force of the front driving wheel 205 when the front wheel 205 is rotated by receiving the driving force from the front driving force generating device.
한편, 이동로봇에는 장애물을 감지하는 센서(미도시)가 더 포함될 수 있다. 센서는 메인캐터필러부(100)의 전면측에 마련되는 것이 바람직하다. 장애물이 있음을 센서가 감지하면 메인캐터필러부(100)의 상측으로 접혀져 있던 프런트캐터필러부(200), 서포트캐터필러부(300)가 전개되고, 장애물을 등판하여 이동하게 된다. Meanwhile, the mobile robot may further include a sensor (not shown) for detecting an obstacle. The sensor is preferably provided on the front side of the main caterpillar unit 100. When the sensor detects that there is an obstacle, the front caterpillar unit 200 and the support caterpillar unit 300, which are folded to the upper side of the main caterpillar unit 100, are developed, and the obstacle is climbed and moved.
도 3에 도시된 바와 같이 평지를 이동하던 이동로봇이 전방에 장애물을 만난 경우 센서가 이를 감지한다. 그리고 이동로봇의 프런트캐터필러부(200) 및 서포트캐터필러부(300)가 전개된다. 프런트캐터필러부(200)가 먼저 등판을 시작하여 메인캐터필러부(100)가 좀 더 원활하게 등판할 수 있도록 도와준다. 메인캐터필러부(100)가 등판을 하게 되면 서포트캐터필러부(300)가 메인캐터필러부(100)가 안정적으로 등판을 이룰수 있도록 후측에서 밀어올려준다. 장애물을 먼저 극복한 프런트캐터필러부(200)는 장애물의 상측에서 메인캐터필러부(100)를 당겨올리게된다. 따라서, 서포트캐터필러부(300)가 충분히 밀어올린 후에는 서포트캐터필러부(300)가 장애물의 상측에서 메인캐터필러부(100) 및 서포트캐터필러부(300)를 이끌어 올리게 된다. As shown in FIG. 3, when the mobile robot that moves the flat meets an obstacle in front, the sensor detects this. And the front caterpillar unit 200 and the support caterpillar unit 300 of the mobile robot is deployed. The front caterpillar unit 200 first starts climbing and helps the main caterpillar unit 100 to climb more smoothly. When the main caterpillar unit 100 is climbing, the support caterpillar unit 300 pushes up from the rear side so that the main caterpillar unit 100 can stably climb. The front caterpillar unit 200 that overcomes the obstacle first pulls up the main caterpillar unit 100 from the upper side of the obstacle. Therefore, after the support caterpillar unit 300 is sufficiently pushed up, the support caterpillar unit 300 pulls up the main caterpillar unit 100 and the support caterpillar unit 300 from the upper side of the obstacle.
그리고 메인캐터필러부(100)는 메인캐터필러부(100)로 충격전달을 완화시켜주는 현가장치를 더 포함하여 이루어질 수 있다. The main caterpillar unit 100 may further include a suspension device for mitigating impact transmission to the main caterpillar unit 100.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 서브휠 및 현가장치를 개략적으로 나타낸 분해도이고, 도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 서브휠 및 현가장치를 개략적으로 나타낸 평면 및 사시도이다. 4 is an exploded view schematically showing a subwheel and a suspension of a mobile robot according to an embodiment of the present invention, Figures 5 (a) and 5 (b) is a sub wheel and a mobile robot according to an embodiment of the present invention A plan view and a perspective view of the suspension system schematically.
현가장치는 서브휠(106), 탄성스프링(1061), 서브휠지지암(1062) 및 완충프레임(1063)을 포함하여 이루어진다. The suspension includes a subwheel 106, an elastic spring 1061, a subwheel support arm 1062 and a buffer frame 1063.
서브휠(106)은 메인캐터필러(103)가 회전할 때 메인캐터필러(103)와 함께 회전하여 매인캐터필러(103)가 원활하게 회전하도록 돕는다. The subwheel 106 rotates together with the main caterpillar 103 when the main caterpillar 103 rotates to help the main caterpillar 103 rotate smoothly.
서브휠지지암(1061)은 그 일단이 서브휠(106)의 중심축과 결합되어 있다. 즉, 서브휠(106)이 회전될 수 있도록 서브휠지지암(1061)의 일단이 서브휠(106)의 중심축과 베어링을 통해 결합되어 있다. 서브휠지지암(1061)의 타단은 탄성체인 탄성스프링(1062)의 일단과 결합되어 있다.One end of the subwheel support arm 1061 is engaged with the central axis of the subwheel 106. That is, one end of the subwheel support arm 1061 is coupled to the central axis of the subwheel 106 through a bearing so that the subwheel 106 can be rotated. The other end of the subwheel support arm 1061 is engaged with one end of the elastic spring 1062 which is an elastic body.
탄성스프링(1062)은 서브휠(106)을 통해 전달되는 충격을 완화시켜준다. 탄성스프링(106)의 일단은 서브휠지지암(1061)의 타단에 고정결합된다. 그리고 탄성스프링(1062)의 타단은 완충프레임(1063)에 고정결합된다. The elastic spring 1062 relieves the shock transmitted through the subwheel 106. One end of the elastic spring 106 is fixedly coupled to the other end of the subwheel support arm 1061. The other end of the elastic spring 1062 is fixedly coupled to the buffer frame 1063.
완충프레임(1063)에는 탄성스프링(1062)의 일단이 고정결합된다. 그리 고 완충프레임(1063)은 서브휠지지암(1061)을 지지한다. 완충프레임(1062)은 메인프레임(104)에 고정결합된다. One end of the elastic spring 1062 is fixedly coupled to the buffer frame 1063. The buffer frame 1063 then supports the subwheel support arm 1061. The buffer frame 1062 is fixedly coupled to the main frame 104.
이동로봇이 험한길을 이동할 때 노면상태가 고르지 못하므로 서브휠(106)은 노면상태에 따라 위아래로 움직이게 된다. 서브휠지지암(1061)은 완충프레임(1063)의 지지를 받으며 서브휠(106)이 위아래로 움직일 수 있도록 한다. 즉, 서브휠지지암(106)이 완충프레임(1063)의 지지를 받는 지점을 중심으로 소정의 각도 이내에서 각운동을 하게 된다. 서브휠지지암(1061)이 움직이면서 서브휠지지암(1061)의 타단에 고정결합된 탄성스프링(1062)에 형태변형이 일어난다. 탄성스프링(1062)은 탄성력에 의해 변형에 반대되는 방향으로 형태복원을 하려하기 때문에 서브휠(106)을 통해 전달되어오는 충격이 완화된다. Since the road surface is not even when the mobile robot moves the rough road, the subwheel 106 moves up and down according to the road surface state. The subwheel support arm 1061 is supported by the buffer frame 1063 and allows the subwheel 106 to move up and down. That is, the sub-wheel support arm 106 is angular movement within a predetermined angle with respect to the point of support of the buffer frame 1063. As the subwheel support arm 1061 moves, a shape deformation occurs in the elastic spring 1062 fixedly coupled to the other end of the subwheel support arm 1061. Since the elastic spring 1062 tries to restore the shape in the direction opposite to the deformation by the elastic force, the impact transmitted through the subwheel 106 is alleviated.
이와 같이 본 발명에 따른 이동로봇은 서포트캐터필러부를 포함하고 있기 때문에 이동로봇이 장애물을 등판하는 경우 서포트캐터필러부에 의한 등판 지원을 받아 안정적으로 장애물을 등판하여 이동할 수 있으므로 전복될 위험성이 대폭 감소되고 이동로봇의 기동성을 향상시키게 된다. As described above, since the mobile robot includes the support caterpillar unit, when the mobile robot climbs the obstacle, the support catapult can be stably climbed and supported by the support caterpillar unit, thereby greatly reducing the risk of overturning. Improved maneuverability of the robot.
또한 각각의 캐터필러부(100,200,300)가 각기 구동력발생장치를 독립적으로 마련하고 있기 때문에 메인구동력발생장치에 걸리는 부하가 감소되고, 장애물 등판시 등판능력이 향상된다.In addition, since each of the caterpillar units 100, 200, and 300 each independently provides a driving force generating device, the load on the main driving force generating device is reduced, and the climbing ability when climbing an obstacle is improved.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예들은 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings, but since the above-described embodiments have only been described with reference to the preferred examples of the present invention, the present invention has been described above. It should not be understood to be limited only to the embodiments, and the scope of the present invention should be understood by the claims and equivalent concepts described below.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇을 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 프런트캐터필러부 및 서포트캐터필러부가 전개되는 모습을 개략적으로 나타낸 사시도면이다. 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the front caterpillar unit and the support caterpillar unit of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 장애물 등판모습을 개략적으로 나타낸 사시도이다.Figure 3 is a perspective view schematically showing the obstacle climbing of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 서브휠 및 현수장치를 개략적으로 나타낸 분해도이다.Figure 4 is an exploded view schematically showing the sub-wheel and the suspension device of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동로봇의 서브휠 및 현수장치를 개략적으로 나타낸 평면 및 사시도이다. 5 is a plan view and a perspective view schematically showing a sub-wheel and a suspension device of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
103 : 메인캐터필러 105 : 메인구동휠103: main caterpillar 105: main drive wheel
203 : 프런트캐터필러 205 : 프런트구동휠203: front caterpillar 205: front drive wheel
303 : 서포트캐터필러 305 : 서포트휠303: Support Caterpillar 305: Support Wheel

Claims (8)

  1. 메인캐터필러(103)의 회전에 의해 이동할 수 있는 메인캐터필러부(100);A main caterpillar unit 100 which can be moved by the rotation of the main caterpillar 103;
    상기 메인캐터필러부(100)의 전(前)측에 연결된 프런트캐터필러부(200);A front caterpillar unit 200 connected to a front side of the main caterpillar unit 100;
    상기 메인캐터필러부(100)의 후(後)측에 연결된 서포트캐터필러부(300); 및A support caterpillar unit 300 connected to a rear side of the main caterpillar unit 100; And
    상기 메인캐터필러부(100)가 이동시 상기 메인캐터필러부(100)로 충격전달을 완화시켜주는 현가장치; 를 포함하고,Suspension device for mitigating the impact transmission to the main caterpillar unit 100 when the main caterpillar unit 100 is moved; Including,
    상기 현가장치는,The suspension device,
    상기 메인캐터필러(103)와 함께 회전하는 서브휠(106);A subwheel 106 that rotates together with the main caterpillar 103;
    상기 서브휠(106)을 통해 전달되어오는 충격을 완화시키는 탄성스프링(1061);An elastic spring 1061 that mitigates the impact transmitted through the sub-wheel 106;
    일단이 상기 서브휠(106)이 회전할 수 있게 서브휠(106)의 중심축과 결합되고 타단은 상기 탄성스프링(1061)과 체결되는 서브휠지지암(1062); 및A subwheel support arm 1062 having one end coupled to the central axis of the subwheel 106 and the other end engaged with the elastic spring 1061 so that the subwheel 106 can rotate; And
    상기 탄성스프링(1061)의 일단이 고정결합되며 상기 서브휠지지암(1062)을 지지하는 완충프레임(1063); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.One end of the elastic spring 1061 is fixedly coupled to the buffer frame 1063 for supporting the sub-wheel support arm (1062); Mobile robot, comprising a.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 서포트캐터필러부(300)는,The support caterpillar unit 300,
    서포트휠(305); 및Support wheel 305; And
    상기 서포트휠(305)의 회전에 따라 회전하는 서포트캐터필러(303);를 포함하고,And a support caterpillar 303 which rotates according to the rotation of the support wheel 305.
    상기 메인캐터필러부(100)가 지면에 대하여 소정의 각도를 이루며 장애물을 등판하는 경우 상기 메인캐터필러부(100)의 후측에서 등판을 지원하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.When the main caterpillar unit 100 makes a predetermined angle with respect to the ground and climbs an obstacle, the mobile robot which supports the back plate from the rear side of the main caterpillar unit 100.
  3. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 서포트캐터필러부(300)는 상기 서포트휠(305)을 구동시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 서포트구동력발생장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.The support caterpillar unit 300 further comprises a support driving force generating device for generating a driving force capable of driving the support wheel 305.
  4. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 프런트캐터필러부(200)는,The front caterpillar unit 200,
    상기 프런트캐터필러부(200)가 장애물을 등판하는 경우 상기 장애물을 등판할 수 있는 구동력을 발생시키는 프런트구동력발생장치;A front driving force generating device for generating a driving force capable of climbing the obstacle when the front caterpillar unit 200 climbs the obstacle;
    상기 프런트구동력발생장치가 장착될 수 있는 틀을 제공하는 프런트프레임(204);A front frame 204 providing a frame in which the front driving force generating device can be mounted;
    상기 프런트구동력발생장치로부터 구동력을 전달받아 회전하는 프런트구동휠(205); 및A front driving wheel 205 rotating by receiving a driving force from the front driving force generating device; And
    상기 프런트구동휠(205)의 회전에 의하여 회전하는 한 쌍의 프런트캐터필러(203); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.A pair of front caterpillar 203 rotating by rotation of the front drive wheel 205; Mobile robot, comprising a.
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