KR101272197B1 - 로버의 주행 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체를 이동시키도록 상기 본체의 양측면에 마련되는 복수개의 주행 모듈을 포함하는 로버의 주행 장치에 있어서, 상기 주행 모듈은 상기 본체의 측면에 간격을 두고 고정되는 연결부, 상기 연결부 또는 상기 본체에 회동 가능하게 결합되는 회동 링크, 상기 회동 링크의 양단부에 각각 마련되어 지면의 상태에 따라 상하로 이동하는 지지 링크, 상기 지지 링크의 상단부와 상기 연결부를 연결하는 고정 링크 및 상기 지지 링크의 하단부에 회전 가능하게 마련되는 주행 바퀴를 포함하되, 상기 주행 모듈은 상기 본체 양측면의 전방 및 후방에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

로버의 주행 장치{TRAVELLING DEVICE OF ROVER}

본 발명은 로버의 주행 장치에 관한 것으로서, 달, 화성 등의 행성 표면에서 과학 실험 및 과학 임무를 수행하는 행성 표면 탐사 시스템 즉, 로버의 장애물 극복 능력 및 안정도 향상을 위한 로버의 주행 장치에 관한 것이다.

일반적으로 로버는 행성 표면 탐사를 위한 장치로서, 상기 로버의 주행 장치는 서스펜션에 따라 크게 수동형(Passive)과 능동형(Active)으로 분류할 수 있다. 수동형 서스펜션은 안정된 움직임을 위해 추가적인 액추에이터(Actuator) 등이 장착되지 않고 간단한 기계 구조적인 방법을 이용한 것으로, 미국 NASA의 Sojourner, MER(Opportunity, Sprit) 또는 MSL(Mars Scientific Laboratory) 로버 등과 같이 무인 로버의 대부분이 여기에 속하고, 특히 Rocker-Bogie 현가 장치가 수동 서스펜션의 대표적인 예가 된다.

반면, 능동형 서스펜션은 이동 중 안정도를 유지하기 위해 밀폐형 제어(close loop control)를 사용하는 능동 제어를 사용하는데, 상기 시스템은 로버의 걷는(walking) 기능을 가능하게 하여 주행성(장애물 극복능력 등)과 안전성이 뛰어나다.

도 1을 참조하면, 수동형 서스펜션을 갖는 종래의 로버가 도시되어 있는데, 상기 로버는 행성 탐사를 위한 과학 장비, 카메라 및 드릴 등이 장착되는 본체(10) 및 상기 본체(10)를 지지함과 동시에 이동시키는 주행 모듈(20, 30)을 포함하여 구성된다.

먼저, 도 1의 (a)에 도시된 로버는 기본적인 수동형 서스펜션을 갖는 로버로서, 상기 주행 모듈(20)은 상기 본체(10)의 양측면에 각각 두 개씩 마련되며 각각의 주행 모듈(20)은 4개의 바(bar)가 연결된 링크 어셈블리(22)와 상기 링크 어셈블리(22)의 하단에 마련되는 주행 바퀴(24)를 포함하여 구성된다.

그리고, 도 1의 (b)에 도시된 로버는 미국 NASA의 로커-보기(rocker-bogie) 서스펜션을 갖는 로버로서, 상기 주행 모듈(30)은 상기 본체의 양측면에 각각 하나씩 마련되며 각각의 주행 모듈(30)은 상기 본체(10)에 회동 가능하게 결합되는 로커(32), 상기 로커(32)의 일단부에 회동 가능하게 결합되는 보기(34) 및 상기 로커(32)와 상기 보기(34)의 하단에 마련되는 주행 바퀴(24)를 포함하여 구성된다.

그러나, 상술한 로버들의 주행 모듈(20, 30)은 하나의 결합축만을 중심으로 회동되므로, 행성 탐사 등에 있어서 장애물을 만났을 경우 비교적 안정적이고 효율적으로 극복하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행 모듈을 구성하는 다수개의 링크들이 각각의 결합축을 중심으로 회동됨으로써 장애물 극복에 필요한 토크 및 전력을 감소시켜 장애물 극복에 효율성을 증대시키고, 안정적인 주행을 할 수 있는 로버의 주행 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로버의 주행 장치는, 본체를 이동시키도록 상기 본체의 양측면에 마련되는 복수개의 주행 모듈을 포함하는 로버의 주행 장치에 있어서, 상기 주행 모듈은 상기 본체의 측면에 간격을 두고 고정되는 연결부, 상기 연결부 또는 상기 본체에 회동 가능하게 결합되는 회동 링크, 상기 회동 링크의 양단부에 각각 마련되어 지면의 상태에 따라 상하로 이동하는 지지 링크, 상기 지지 링크의 상단부와 상기 연결부를 연결하는 고정 링크 및 상기 지지 링크의 하단부에 회전 가능하게 마련되는 주행 바퀴를 포함하되, 상기 주행 모듈은 상기 본체 양측면의 전방 및 후방에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 고정 링크의 일단부는 상기 연결부의 일면 및 타면에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따르면, 로버의 주행 장치의 주행 모듈을 구성하는 다수개의 링크들이 각각의 결합축을 중심으로 회동됨으로써 장애물 극복에 필요한 토크 및 전력을 감소시켜 장애물 극복 효율성 및 안정적인 주행 성능을 증대시키는 장점이 있다.

도 1은 종래의 로버를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버를 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치의 작동 과정을 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치 성능을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

그리고, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버를 나타낸 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 로버의 주행 장치는 로버의 본체(100) 및 상기 본체(100)를 지지하는 복수개의 주행 모듈(200)을 포함하여 구성된다.

상기 본체(100)에는 행성 탐사를 위한 과학 장비, 카메라 및 드릴 등이 장착되며, 상기 주행 모듈(200)은 상기 본체(100)의 양측면에 각각 두 개씩 마련되는데, 별도로 마련되는 구동 모터 등의 구동원에 의하여 상기 본체(100)를 이동시킨다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치의 작동 과정을 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치를 나타낸 정면도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 로버의 주행 장치의 구성 및 작동 과정에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 주행 모듈(200)은 상기 본체(100)의 측면에 간격을 두고 고정되는 연결부(210), 상기 연결부(210) 또는 상기 본체(100)에 회동 가능하게 결합되는 회동 링크(220), 상기 회동 링크(220)의 양단부에 각각 마련되어 지면의 상태에 따라 상하로 이동하는 지지 링크(230), 상기 지지 링크(230)의 상단부와 상기 연결부(210)를 연결하는 고정 링크(240) 및 상기 지지 링크(230)의 일단부에 회전 가능하게 마련되는 주행 바퀴(250)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 고정 링크(240)의 일단부는 상기 연결부(210)의 일면 및 타면에 각각 연결된다.

이러한 주행 모듈(200)은 행성 등의 표면에서 상기 본체(100)를 이동시키기 위하여 상기 주행 바퀴(250)에 의하여 주행하는데, 주행시 암석 등의 장애물을 만나는 경우에는 상기 회동 링크(220), 지지 링크(230) 및 고정 링크(240) 등이 그 결합축을 중심으로 회동되어 장애물을 넘게 된다.

구체적으로, 도 4를 참조하면 상기 로버의 주행 장치가 장애물을 만나는 경우 상기 본체(100)의 전방에 배치된 주행 모듈(200, 도 4에서 왼쪽)의 회동 링크(220)는 반시계 방향으로 회동됨과 동시에, 상기 회동 링크(220)의 일단부에 마련된 지지 링크(230)는 상측으로 이동하여 상기 주행 바퀴(250)가 암석 등의 장애물을 타고 넘을 수 있게 한다. 이때, 상기 고정 링크(240)는 상기 연결부(210)에 결합된 축을 중심으로 회동함으로써 상기 지지 링크(230)의 회동 각도 범위를 이탈하는 것을 방지한다.

이와 같이, 상기 로버의 주행 장치는 상기 주행 모듈(200)을 구성하는 회동 링크(220), 지지 링크(230) 및 고정 링크(240)가 각각의 결합축을 중심으로 회동됨으로써 장애물 극복에 효율성을 증대시키고, 안정적인 주행을 할 수 있게 된다.

한편, 도 5를 참조하면 상기 연결부(210)와 상기 본체(100) 사이에는 간격축(212)이 마련되는데, 이는 상기 연결부(210)가 상기 본체(100)에 소정 간격 이격되도록 결합하게 하여 각 링크들 간의 간섭을 방지하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치 성능을 나타낸 그래프이다. 도 6에 있어서 첫 번째 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치의 성능을 나타낸 것이고, 두 번째 그래프는 도 1의 (a)에 도시된 기본적인 수동형 서스펜션을 갖는 로버의 주행 장치의 성능을 나타낸 것이며, 세 번째 그래프는 도 1의 (b)에 도시된 로커-보기 서스펜션을 갖는 로버의 주행 장치의 성능을 나타낸 것이다.

그리고, 그래프의 파란선은 로버의 무게 중심의 중력 방향에 대한 변위를 나타내며, 빨간선은 로버의 중심축에 대한 본체의 회전 각속도를 나타내는데 이들의 변화량이 적을수록 주행 성능이 더 안정적이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 로버의 주행 장치에 의하면 무게 중심의 중력 방향에 대한 변위가 다른 로버의 주행 장치보다 적게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로버의 주행 장치의 회전 각속도 변화량은 125, 기본적인 수동형 서스펜션을 갖는 로버의 주행 장치의 회전 각속도 변화량은 140, 로커-보기 서스펜션을 갖는 로버의 주행 장치의 회전 각속도 변화량은 115로 나타나는데, 로커-보기 서스펜션을 갖는 로버의 주행 장치는 장애물을 만나서 앞바퀴가 장애물을 극복하는 구간에서 진동이 심하게 발생하는 것을 알 수 있다.

따라서, 주행시 로버의 무게 중심의 중력 방향에 대한 변위 및 본체의 회전 각속도의 변화량을 참고할 때, 본 발명에 따른 로버의 주행 장치는 다른 로버의 주행 장치보다 안정적으로 주행한다는 사실을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 본체 200: 주행 모듈
210: 연결부 220: 회동 링크
230: 지지 링크 240: 고정 링크
250: 주행 바퀴

Claims (3)

1. 본체를 이동시키도록 상기 본체의 양측면에 마련되는 복수개의 주행 모듈을 포함하는 로버의 주행 장치에 있어서,
   상기 주행 모듈은,
   상기 본체의 측면에 간격을 두고 고정되는 연결부;
   상기 연결부 또는 상기 본체에 회동 가능하게 결합되는 회동 링크;
   상기 회동 링크의 양단부에 각각 마련되어 지면의 상태에 따라 상하로 이동하는 지지 링크;
   상기 지지 링크의 상단부와 상기 연결부를 연결하는 고정 링크; 및
   상기 지지 링크의 하단부에 회전 가능하게 마련되는 주행 바퀴; 를 포함하되,
   상기 주행 모듈은 상기 본체 양측면의 전방 및 후방에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 로버의 주행 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정 링크의 일단부는 상기 연결부의 일면 및 타면에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 로버의 주행 장치.
3. 삭제

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