KR101159043B1

KR101159043B1 - 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101159043B1
Application number: KR1020120032232A
Authority: KR
Inventors: 이우준; 주영도; 강정석; 이성용; 전지광; 홍성율
Original assignee: 주식회사 에스엠이씨
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-06-25

Abstract

본 명세서는 거리 측정 센서를 통해 바닥의 장애물 또는 경사를 감지하여, 장애물 또는 경사가 감지될 때, 서비스 로봇의 하부에 구비된 캐스터 휠이 부착된 하부 프레임을 힌지를 통해 소정 각도로 접히도록 하여, 수직 장애물 또는 경사가 있는 장소를 용이하게 이동할 수 있는 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치는, 서비스 로봇에 장착되며, 하나 이상의 힌지로 연결되는 제1 하부 프레임과 제2 하부 프레임을 포함하는 캐스터 휠 변이 장치에 있어서, 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 잠금 상태로 유지하거나 잠금 해제 상태로 유지하는 잠금부; 상기 제1 하부 프레임에 배치되는 제1 캐스터 휠; 상기 제1 하부 프레임에 배치되며, 지면 또는 장애물과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 및 상기 거리 측정 센서를 통해 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 장애물 또는 경사로가 존재할 때, 구동부를 통해 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환하는 제어부;를 포함하며, 상기 제1 캐스터 휠이 배치된 상기 제1 하부 프레임은, 상기 잠금부가 상기 잠금 해제 상태일 때, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 장애물 또는 경사로를 통과하면서 임의의 상하 각도로 접힌 상태를 유지한다.

Description

캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법{Caster wheel variation apparatus and method thereof}

본 명세서는 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 거리 측정 센서를 통해 바닥의 장애물 또는 경사를 감지하여, 장애물 또는 경사가 감지될 때, 서비스 로봇의 하부에 구비된 캐스터 휠이 부착된 하부 프레임을 힌지를 통해 소정 각도로 접히도록 하여, 수직 장애물 또는 경사가 있는 장소를 용이하게 이동할 수 있는 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 하부 프레임(또는, 캐스트)에 2개의 휠을 구비한 서비스 로봇은, 안전한 주행을 위해서 상기 하부 프레임의 소정 위치에 복수의 캐스터 휠을 구비한다.

이러한, 캐스터 휠이 구비된 하부 프레임은, 상기 서비스 로봇의 주행 중 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 주행하는데 어려움이 있다.

그러한 문제점을 극복하기 위해서, 상기 하부 프레임의 상단부에 스프링이나 유압/공압 장치를 이용한 텐션 장치를 이용하여 완충 기능 또는 수직상하강 기능을 적용하였지만, 상기 서비스 로봇의 급출발 또는 급정거 시 상기 스프링이나 유압/공압 장치로 인해 상기 서비스 로봇 전체의 움직임(전/후 또는 좌/우 방향으로의 흔들림)이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 상기 서비스 로봇의 급출발 또는 급정거 시, 상기 스프링이나 유압/공압 장치의 파손 등이 발생하는 문제점이 있다.

한국 특허 출원 번호 제10-2002-7000703호

본 명세서의 목적은, 거리 측정 센서를 통해 수직 장애물 또는 경사로 등이 감지될 때, 서비스 로봇의 주행 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 보조 휠(또는, 캐스터 휠)이 부착된 제1 하부 프레임과 구동 휠(또는, 메인 휠)이 부착된 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 잠금을 해제하여, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동할 수 있는 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 명세서의 다른 목적은, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동한 후, 상기 보조 휠이 부착된 제1 하부 프레임과 상기 구동 휠이 부착된 제2 하부 프레임에 연결된 스프링 쇼바를 통해 상기 제1 하부 프레임을 원래 상태로 복원시킬 수 있는 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치는, 서비스 로봇에 장착되며, 하나 이상의 힌지로 연결되는 제1 하부 프레임과 제2 하부 프레임을 포함하는 캐스터 휠 변이 장치에 있어서, 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 잠금 상태로 유지하거나 잠금 해제 상태로 유지하는 잠금부; 상기 제1 하부 프레임에 배치되는 제1 캐스터 휠; 상기 제1 하부 프레임에 배치되며, 지면 또는 장애물과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 및 상기 거리 측정 센서를 통해 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 장애물 또는 경사로가 존재할 때, 구동부를 통해 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환하는 제어부;를 포함하며, 상기 제1 캐스터 휠이 배치된 상기 제1 하부 프레임은, 상기 잠금부가 상기 잠금 해제 상태일 때, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 장애물 또는 경사로를 통과하면서 임의의 상하 각도로 접힌 상태를 유지할 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 잠금부는, 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에 배치될 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 거리 측정 센서를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 미리 설정된 기준값 이하이거나 일정 비율로 감소할 때, 장애물 또는 경사로가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제2 하부 프레임에 배치되는 복수의 구동 휠; 및 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 스프링 쇼바;를 더 포함하며, 상기 제1 하부 프레임은, 상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 스프링 쇼바에 의해 초기 상태로 복원될 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 방법은, 서비스 로봇에 장착되며, 하나 이상의 힌지로 연결되는 제1 하부 프레임과 제2 하부 프레임을 포함하며, 상기 제1 하부 프레임에는 제1 캐스터 휠과 거리 측정 센서가 배치된 캐스터 휠 변이 장치의 캐스터 휠 변이 방법에 있어서, 상기 거리 측정 센서를 통해, 지면 또는 장애물과의 거리를 측정하는 단계; 상기 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 장애물 또는 경사로가 존재할 때, 구동부를 통해 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시키는 단계; 및 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 캐스터 휠이 배치된 상기 제1 하부 프레임은, 상기 잠금부가 상기 잠금 해제 상태일 때, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 장애물 또는 경사로를 통과하면서 임의의 상하 각도로 접힌 상태를 유지할 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하는 단계는, 상기 거리 측정 센서를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 미리 설정된 기준값 이하이거나 일정 비율로 감소할 때, 장애물 또는 경사로가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환하는 단계;를 더 포함하며, 상기 제1 하부 프레임은, 상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 스프링 쇼바에 의해 초기 상태로 복원될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법은, 거리 측정 센서를 통해 수직 장애물 또는 경사로 등이 감지될 때, 서비스 로봇의 주행 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 보조 휠(또는, 캐스터 휠)이 부착된 제1 하부 프레임과 구동 휠(또는, 메인 휠)이 부착된 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 잠금을 해제함으로써, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치 및 그 방법은, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동한 후, 상기 보조 휠이 부착된 제1 하부 프레임과 상기 구동 휠이 부착된 제2 하부 프레임에 연결된 스프링 쇼바를 통해 상기 제1 하부 프레임을 원래 상태로 복원시킬 수 있음으로써, 상기 서비스 로봇의 움직임을 안정적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치의 상면도이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치의 측면도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5A 내지 5D는 본 명세서의 실시예에 따른 장애물 또는 경사로의 이동에 따라 하부 플레임의 변화를 보인 측면도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 캐스터 휠 변이 장치(100)는, 하부 프레임(110), 구동 휠(120), 캐스터 휠(130), 잠금부(140), 힌지(150), 스프링 쇼바(160), 거리 측정 센서(170), 구동부(180) 및, 제어부(190)로 구성된다. 도 1에 도시된 캐스터 휠 변이 장치(100)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구현될 수도 있다.

상기 하부 프레임(110)은, 목재, 강철, 알루미늄, 카본, 티타늄 등의 다양한 재질로 구성하며, 복수의 하부 프레임으로 구성한다.

또한, 상기 하부 프레임(110)은, 복수의 구동 휠(120)을 장착한 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된(또는, 장착된) 서비스 로봇의 하부를 구성하며, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 하부 프레임(111)과 제2 하부 프레임(112)으로 구성한다. 여기서, 상기 제1 하부 프레임(111)에는, 상기 캐스터 휠(130)에 포함된 제1 캐스터 휠(131)과 상기 거리 측정 센서(170)가 각각 배치된다. 또한, 상기 제2 하부 프레임(112)에는, 상기 캐스터 휠(130)에 포함된 제2 캐스터 휠(132)과 상기 복수의 구동 휠(120)과 상기 구동부(180)와 상기 제어부(190) 등이 배치된다. 이때, 상기 제1 캐스터 휠(131)과 상기 거리 측정 센서(170)가 배치된 상기 제1 하부 프레임(111)은, 장애물을 통과하거나 또는 평지에서 경사로 지형으로 상기 경사로 지형을 통과할 때, 상하각도로 꺾여서 상기 제1 하부 프레임(111)의 손상을 방지하게 된다.

상기 구동 휠(120)은, 상기 구동부(180)와 연결되며, 상기 제어부(190)의 제어에 따른 상기 구동부(180)의 구동에 의해 전/후 방향으로 회전한다.

또한, 상기 구동 휠(120)은, 상기 도2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 복수로 구성한다. 즉, 상기 구동 휠(120)은, 주행 방향(또는, 이동 방향)을 기준으로 상기 하부 프레임(110)(예를 들어, 상기 제2 하부 프레임(112))에서 좌/우 위치에 각각 배치한다. 이때, 상기 구동 휠(120)은, 연결축(또는, 샤프트(shaft))(미도시), 지지부재(또는, 지지축)(미도시), 지지판(미도시), 브래킷(bracket)(미도시) 등을 통해 상기 하부 프레임(110)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 구동 휠(120)은, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 거리 측정 센서(170)와 상기 캐스터 휠(130)에 포함된 제1 캐스터 휠(131)이 배치된 상기 제1 하부 프레임(111)과는 다른 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치한다.

상기 캐스터 휠(caster wheel)(130)은, 하나 또는 복수로 구성한다. 여기서, 상기 캐스터 휠(130)이 복수로 구성된 경우, 상기 복수의 캐스터 휠(130)은, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 구동 휠(120)이 배치된 전/후 위치에 각각 배치한다. 이때, 상기 캐스터 휠(130) 대신, 캐스터 볼(caster ball)이 사용될 수도 있다. 또한, 상기 캐스터 휠(또는, 조향 캐스터 휠(steering caster wheel))(130)은, 연결축(또는, 샤프트)(미도시), 지지부재(또는, 지지축)(미도시), 지지판(미도시), 브래킷(미도시) 등을 통해 상기 하부 프레임(110)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 캐스터 휠(130)은, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 캐스터 휠(131)과 상기 제2 캐스터 휠(132)을 포함한다.

상기 제1 캐스터 휠(131)은, 상기 거리 측정 센서(170)가 배치되는 상기 제1 하부 프레임(111)에 배치한다.

상기 제2 캐스터 휠(132)은, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 구동 휠(120)이 배치되는 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치한다.

상기 잠금부(140)는, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 동작한다.

또한, 상기 잠금부(140)는, 솔레노이드부(또는, 솔레노이드 장치), 마그네틱 락 장치(또는, 마그네틱 잠금 장치) 등을 포함한다.

또한, 상기 잠금부(140)는, 상기 하부 프레임(110)의 상면 또는 하면(상기 상면에 반대되는 면) 중 어느 하나의 면에 고정되도록 배치한다.

또한, 상기 잠금부(140)는, 하나 또는 복수로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 잠금부(140)는, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 잠금부(140)가 상기 솔레노이드부로 구성된 경우, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)의 잠금 상태를 유지하거나 해제한다. 즉, 상기 잠금부(140)는, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환되면, 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치된 상기 잠금부(140)의 구성 요소의 일부(예를 들어, 자기력에 움직이는 막대(또는, 플런저(plunger))(141)가 상기 제1 하부 프레임(111)에 배치된 상기 잠금부(140)의 다른 구성 요소(142) 내에 삽입되어 잠금 상태를 유지하고, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 상기 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환되면, 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치된 상기 잠금부(140)의 구성 요소의 일부(141)가 상기 제1 하부 프레임(111)에 배치된 상기 잠금부(140)의 다른 구성 요소(142)로부터 이격되어 잠금 해제 상태를 유지하게 된다.

상기 힌지(150)는, 상기 하부 프레임(110)에 포함된 복수의 하부 프레임을 상호 연결한다.

또한, 상기 힌지(150)는, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 복수로 구성되어, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112) 간을 연결한다.

또한, 상기 힌지(150)는, 상기 하부 프레임(110)의 상면에 배치하여, 상기 하부 프레임(110)에 포함된 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)이 서로 접힐 수 있도록 한다.

상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 하부 프레임(110)에 의해 각각 지지되는 복수의 지지부재(또는, 암(arm))를 통해, 복수의 하부 프레임을 상호 연결한다.

또한, 상기 스프링 쇼바(160)는, 하나 또는 복수로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 하부 프레임(111)에 배치된 제1 지지부재(161)와 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치된 제2 지지부재(162)를 통해 지지 및 연결된다.

또한, 상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 힌지(150)와 동일한 상기 하부 프레임(110)의 상면에 배치하며, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된 서비스 로봇이 장애물을 통과하거나 경사로(또는, 경사로 지형) 등을 통과한 직후, 상하각도로 꺾인(또는, 접힌) 상기 제1 하부 프레임(111)이 원래 상태로 복원되도록 한다. 즉, 상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 잠금부(140)의 동작 상태가 잠금 상태일 때에는 일정한 탄성력을 유지한다. 또한, 상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 잠금부(140)의 동작 상태가 잠금 해제 상태일 때 상기 제1 하부 프레임(111)의 꺾임/접힘에 따라 상기 상기 제1 지지부재(161)가 상기 제2 지지부재(162)쪽으로 이동하여, 상기 제1 지지부재(161)와 상기 제2 지지부재(162) 사이에 위치하는 상기 스프링 쇼바(160)의 탄성력이 증가하게 되며, 상기 서비스 로봇의 장애물/경사로 통과 후에는 상기 증가된 탄성력에 따라 상기 제1 지지부재(161)가 배치된 상기 제1 하부 프레임(111)이 원래 위치로 복원된다.

상기 거리 측정 센서(170)는, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된 상기 서비스 로봇이 이동 중일 때, 상기 거리 측정 센서(170)와 임의의 객체 사이의 거리를 측정한다. 여기서, 상기 객체는, 바닥(또는, 지면), 장애물 등일 수 있다.

또한, 상기 거리 측정 센서(170)는, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 서비스 로봇이 주행하는 방향의 앞 부분에 위치한 상기 하부 프레임(110)에 포함된 상기 제1 하부 프레임(111)의 임의의 위치에 고정되게 배치한다. 이때, 상기 거리 측정 센서(170)의 위치는, 상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 하부 프레임(111)에 배치되는 상기 제1 캐스터 휠(131)보다 더 앞쪽으로 배치한다.

상기 구동부(180)는, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 구동(또는, 동작)한다.

또한, 상기 구동부(180)는, 모터, 상기 모터와 상기 구동 휠(120)을 연결하는 연결축(미도시) 등을 포함한다. 여기서, 상기 구동 휠(120)은, 상기 구동부(180)의 구동에 의해 전/후/좌/우 방향 등으로 회전한다. 이때, 상기 구동부(180)는, 상기 제어부(190)의 제어에 의해 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된 상기 서비스 로봇의 이동(또는, 이동 속도)을 제어할 수도 있다.

또한, 상기 구동부(180)는, 상기 하부 프레임(110)에 포함된 상기 제2 하부 프레임(112)에 배치한다.

상기 제어부(190)는, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)의 전반적인 제어 기능을 수행한다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정된 거리(또는, 거리 정보)를 근거로 이동 방향(또는, 주행/이동 경로)에 위치한 장애물의 존재 여부 또는 경사로의 존재 여부를 판단한다.

즉, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정된 거리 정보가 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 장애물이 존재하는 것으로 판단한다. 이때, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 미리 설정된 개수 이상의 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값 이하일 때, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 장애물이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 일정 시간 동안 누적 측정된 거리 정보(또는, 상기 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보)가 일정 비율로 감소하는 경우, 즉, 상기 일정 시간 동안 누적 측정된 거리 정보가 일정 비율의 기울기 값을 갖는 경우, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 경사로가 존재하는 것으로 판단한다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정된 거리 정보를 근거로 하여 장애물이 존재하거나 경사로가 존재하는 것으로 판단한 경우, 상기 구동부(180)에 포함된 모터의 동작을 제어하여, 이동 중인 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨다. 이와 같이, 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 상기 미리 설정된 속도 이하로 감속시킴으로써, 상기 서비스 로봇의 이동 속도가 너무 빨라 상기 하부 프레임(110)(예를 들어, 상기 제1 하부 프레임(111))이 해당 장애물 등에 부딪혀 상기 하부 프레임(110)이 손상되거나 또는, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된 상기 서비스 로봇의 본체가 전/후/좌/우로 심하게 흔들리거나 또는, 상기 구동 휠(120)이 허공에 들리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 이동 중인 서비스 로봇의 이동 속도가 상기 미리 설정된 속도 이하로 감속된 경우(또는, 상기 이동 중인 서비스 로봇의 이동 속도가 상기 미리 설정된 속도 이하인 경우), 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)을 연결하는 잠금부(140)의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 제어(또는, 변환)한다. 즉, 상기 제어부(190)는, 상기 이동 중인 서비스 로봇의 이동 속도가 상기 미리 설정된 속도 이하일 때, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)을 고정한 상기 잠금부(140)의 잠금 상태를 해제한다. 이에 따라, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과하기 위해서 임의의 상하 각도로 꺾인 상태(또는, 기울어진 상태 또는, 접힌 상태)를 유지하며, 상기 제1 캐스터 휠(131)은 상기 장애물 또는 경사로를 통과하게 된다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 제1 하부 프레임(111)이 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부(140)의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환한다. 즉, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정되는 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값과 같아질 경우(또는, 상기 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값의 오차 범위 내에 존재할 경우), 상기 제1 하부 프레임(111)이 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과한 것으로 판단하여, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)을 상호 연결하는 상기 잠금부(140)를 잠금 상태로 유지하기 위해서, 상기 잠금부(140)의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환한다.

또한, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 실시예에서와 같이, 임의의 서비스 로봇과 연동되어 동작할 경우, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)에 포함된 하나 이상의 일부 구성 요소들(예를 들어, 상기 구동 휠(120), 상기 캐스터 휠(130), 상기 구동부(180), 상기 제어부(190) 등 포함)은 상기 서비스 로봇에 구비된 해당 구성 요소들에서 각각의 기능을 수행하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)는, 상기 서비스 로봇의 속도를 측정/감지하는 측정부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)는, 다양한 사용자 인터페이스(User Interface : UI) 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)를 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 저장부는, 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장한다.

또한, 상기 저장부는, 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory : RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory : ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 캐스터 휠 변이 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 저장부의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.

또한, 상기 저장부는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정되는 거리 정보, 상기 센서부를 통해 측정되는 상기 서비스 로봇의 이동 속도 정보, 상기 미리 설정된 기준값, 상기 미리 설정된 속도 정보 등을 저장한다.

이와 같이, 거리 측정 센서를 통해 수직 장애물 또는 경사로 등이 감지될 때, 서비스 로봇의 주행 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 보조 휠(또는, 캐스터 휠)이 부착된 제1 하부 프레임과 구동 휠(또는, 메인 휠)이 부착된 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 잠금을 해제하여, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동할 수 있다.

또한, 이와 같이, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동한 후, 상기 보조 휠이 부착된 제1 하부 프레임과 상기 구동 휠이 부착된 제2 하부 프레임에 연결된 스프링 쇼바를 통해 상기 제1 하부 프레임을 원래 상태로 복원시킬 수 있다.

이하에서는, 본 명세서에 따른 캐스터 휠 변이 방법을 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 캐스터 휠 변이 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 거리 측정 센서(170)는, 캐스터 휠 변이 장치(100)가 구비된 서비스 로봇이 이동 중일 때, 상기 거리 측정 센서(170)와 임의의 객체 사이의 거리를 측정한다. 여기서, 상기 객체는, 바닥(또는, 지면), 장애물(또는, 상기 바닥 위에 위치한 장애물) 등일 수 있다.

일 예로, 상기 거리 측정 센서(170)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 거리 측정 센서(170)와 지면 간의 거리를 측정한다(S410).

이후, 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정된 거리 정보를 근거로 이동 방향(또는 주행 방향 또는, 이동 경로 또는, 주행 경로)에 위치한 장애물의 존재 여부 또는 경사로의 존재 여부를 판단한다.

일 예로, 상기 제어부(190)는, 도 5A에 도시한 바와 같이, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 측정된 거리 정보(A)가 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 장애물(200)이 존재하는 것으로 판단한다. 이때, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값 이하일 때, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 상기 장애물이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.

다른 일 예로, 상기 제어부(190)는, 도 5B에 도시한 바와 같이, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 일정 시간 동안 누적 측정된 거리 정보(또는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보)가 일정 비율로 감소(예를 들어, 일정한 기울기 형태)하는 경우, 상기 서비스 로봇의 이동 경로에 경사로(300)가 존재하는 것으로 판단한다(S420).

이후, 상기 제어부(190)는, 상기 판단 결과, 장애물이 존재하거나 경사로가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 구동부(180)를 제어하여, 이동 중인 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨다.

즉, 상기 제어부(190)는, 상기 장애물이 존재하거나 상기 경사로가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 서비스 로봇의 이동 속도에 의해 상기 캐스터 휠 변이 장치(100)(예를 들어, 하부 프레임(110))가 파손/손상되거나 또는 상기 서비스 로봇이 충격에 의해 전/후/좌/우로 심하게 흔들리는 것을 방지하기 위해서, 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 상기 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨다(S430).

이후, 상기 제어부(190)는, 상기 서비스 로봇의 이동 속도가 상기 미리 설정된 속도 이하로 감속된 경우, 제1 하부 프레임(111)과 제2 하부 프레임(112)을 연결하는 잠금부(140)의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환(또는, 제어)한다. 여기서, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)은 하나 이상의 힌지(150)로 연결한다. 또한, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 상기 제1 하부 프레임(111)의 소정 영역에 제1 캐스터 휠(131)과, 상기 서비스 로봇의 이동 방향을 기준으로 상기 제1 캐스터 휠(131)의 앞쪽에 상기 거리 측정 센서(170) 등을 배치한다. 또한, 상기 제2 하부 프레임(112)은, 상기 서비스 로봇의 본체(미도시)(예를 들어, 상기 구동부(180), 상기 제어부(190) 등 구비), 복수의 구동 휠(120), 제2 캐스터 휠(132) 등을 배치한다. 이때, 상기 잠금부(140)는, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에 고정되도록 부착할 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 상기 서비스 로봇의 이동에 의해 상기 장애물/경사로를 통과할 때, 임의의 상하 각도로 접힌/꺾인 상태를 유지한다.

일 예로, 상기 제어부(190)는, 상기 서비스 로봇의 이동 속도가 상기 미리 설정된 속도 이하로 감속될 때, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)을 고정한 상기 잠금부(140)의 잠금 상태가 해제되도록 제어한다. 또한, 이에 따라, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 도 5C에 도시한 바와 같이, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 상기 장애물(200)(또는, 상기 경사로)을 통과하면서 임의의 상하 각도로 꺾인 상태를 유지하여, 상기 제1 하부 프레임(111)의 피해 없이 상기 장애물(200)을 통과할 수 있다(S440).

이후, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과한 후, 스프링 쇼바(160)에 의해 원래 자세(또는, 초기 자세)로 복원된다. 여기서, 상기 스프링 쇼바(160)는, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112) 간을 연결한다.

또한, 상기 제어부(190)는, 상기 제1 하부 프레임(111)이 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부(140)의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환한다. 이때, 상기 제어부(190)는, 상기 거리 측정 센서(170)를 통해 실시간으로 측정되는 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값과 같아질 경우(또는, 상기 거리 정보가 상기 미리 설정된 기준값의 오차 범위 내에 존재할 경우), 상기 제1 하부 프레임(111)이 상기 장애물 또는 상기 경사로를 통과한 것으로 판단하여, 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112) 간을 연결하는 상기 잠금부(140)의 동작 상태를 상기 잠금 상태로 변환한다.

일 예로, 상기 제1 하부 프레임(111)은, 도 5D에 도시한 바와 같이, 상기 장애물(200)을 통과한 후, 상기 스프링 쇼바(160)에 의해 원래 자세로 복원된다. 또한, 상기 제어부(190)는, 상기 잠금부(140)의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환하여 상기 잠금부(140)의 동작 상태가 잠금 상태가 되도록 제어한다(S450).

상기 실시예에서는, 상기 하부 프레임(110)이 상기 제1 하부 프레임(111)과 상기 제2 하부 프레임(112)으로 구성되는 예에 대해서 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 임의의 복수의 캐스터 휠과 구동 휠이 각각 배치되는 복수의 하부 프레임으로 구성할 수 있으며, 이러한 임의의 복수의 캐스터 휠이 각각 배치된 복수의 하부 프레임에 있어서, 해당하는 상기 복수의 캐스터 휠이 각각 배치된 복수의 하부 프레임 각각에 상기 구성 요소들(예를 들어, 잠금부, 힌지 및, 스프링 쇼바 등 포함)을 동일하게 적용할 수 있다.

본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이 거리 측정 센서를 통해 수직 장애물 또는 경사로 등이 감지될 때, 서비스 로봇의 주행 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 보조 휠(또는, 캐스터 휠)이 부착된 제1 하부 프레임과 구동 휠(또는, 메인 휠)이 부착된 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 잠금을 해제하여, 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이 상기 보조 휠이 상기 수직 장애물을 극복하거나 또는 경사로를 자연스럽게 이동한 후, 상기 보조 휠이 부착된 제1 하부 프레임과 상기 구동 휠이 부착된 제2 하부 프레임에 연결된 스프링 쇼바를 통해 상기 제1 하부 프레임을 원래 상태로 복원시켜, 상기 서비스 로봇의 움직임을 안정적으로 유지할 수 있다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 캐스터 휠 변이 장치 110: 하부 프레임
120: 구동 휠 130: 캐스터 휠
140: 잠금부 150: 힌지
160: 스프링 쇼바 170: 거리 측정 센서
180: 구동부 190: 제어부

Claims

서비스 로봇에 장착되며, 하나 이상의 힌지로 연결되는 제1 하부 프레임과 제2 하부 프레임을 포함하는 캐스터 휠 변이 장치에 있어서,
상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 잠금 상태로 유지하거나 잠금 해제 상태로 유지하는 잠금부;
상기 제1 하부 프레임에 배치되는 제1 캐스터 휠;
상기 제1 하부 프레임에 배치되며, 지면 또는 장애물과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 및
상기 거리 측정 센서를 통해 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 장애물 또는 경사로가 존재할 때, 구동부를 통해 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시킨 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환하는 제어부;를 포함하며,
상기 제1 캐스터 휠이 배치된 상기 제1 하부 프레임은,
상기 잠금부가 상기 잠금 해제 상태일 때, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 장애물 또는 경사로를 통과하면서 임의의 상하 각도로 접힌 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 잠금부는,
상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 거리 측정 센서를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 미리 설정된 기준값 이하이거나 일정 비율로 감소할 때, 장애물 또는 경사로가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 하부 프레임에 배치되는 복수의 구동 휠; 및
상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 스프링 쇼바;를 더 포함하며,
상기 제1 하부 프레임은,
상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 스프링 쇼바에 의해 초기 상태로 복원되는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환하는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 장치.
서비스 로봇에 장착되며, 하나 이상의 힌지로 연결되는 제1 하부 프레임과 제2 하부 프레임을 포함하며, 상기 제1 하부 프레임에는 제1 캐스터 휠과 거리 측정 센서가 배치된 캐스터 휠 변이 장치의 캐스터 휠 변이 방법에 있어서,
상기 거리 측정 센서를 통해, 지면 또는 장애물과의 거리를 측정하는 단계;
상기 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 장애물 또는 경사로가 존재할 때, 구동부를 통해 상기 서비스 로봇의 이동 속도를 미리 설정된 속도 이하로 감속시키는 단계; 및
상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 잠금부의 동작 상태를 잠금 상태에서 잠금 해제 상태로 변환하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 캐스터 휠이 배치된 상기 제1 하부 프레임은,
상기 잠금부가 상기 잠금 해제 상태일 때, 상기 서비스 로봇의 이동에 따라 장애물 또는 경사로를 통과하면서 임의의 상하 각도로 접힌 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 잠금부는,
상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 측정된 거리 정보를 근거로 장애물 또는 경사로의 존재 여부를 판단하는 단계는,
상기 거리 측정 센서를 통해 연속적으로 측정되는 복수의 거리 정보가 미리 설정된 기준값 이하이거나 일정 비율로 감소할 때, 장애물 또는 경사로가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 잠금부의 동작 상태를 상기 잠금 해제 상태에서 잠금 상태로 변환하는 단계;를 더 포함하며,
상기 제1 하부 프레임은,
상기 제1 캐스터 휠이 상기 장애물 또는 경사로를 통과한 후, 상기 제1 하부 프레임과 상기 제2 하부 프레임을 연결하는 스프링 쇼바에 의해 초기 상태로 복원되는 것을 특징으로 하는 캐스터 휠 변이 방법.