KR101304721B1 - 전방향 바퀴를 가지는 이동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에 관한 것으로서, 전방향바퀴로 구성되는 복수의 외측바퀴와, 상기 외측바퀴를 연결하는 각각의 회전축과, 상기 복수의 외측바퀴 사이에 배치되며 전방향바퀴로 구성되는 내측바퀴와, 상기 외측바퀴와 상기 내측바퀴를 구동하는 구동부와, 상기 외측바퀴 또는 상기 내측바퀴의 회전을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 회전에 따라 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부 및 전원공급부를 포함한다.
이에 의해, 다양한 방향으로의 움직임이 가능하고, 작업장에서 용이하게 물체의 운반이 가능해지며, 공간 차지 비율이 감소되므로 좁은 공간에서도 물체 운반이 가능한 효과가 있다.

Description

전방향 바퀴를 가지는 이동장치{MOVING APPARATUS USING THE OMNI-DIRECTIONAL WHEEL}
본 발명은 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 전방향 바퀴를 구비하여 전후좌우의 전방향으로의 이동 및 정지된 상태에서의 회전 등이 가능한 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에 관한 것이다.
일반적인 차량은 독립적인 두 바퀴 구동방식(Independent Two Driving Wheel Mechanism)이나 조향 구동방식(Steering and Driving Mechanism)으로 구분된다.
상기와 같은 기존의 구동방식에는 움직임에 제약이 있다. 즉, 앞으로 움직이던 상태에서 차체를 직접 회전시키지 않고는 바로 옆으로 이동할 수 없게 된다.
이러한 움직임의 제약으로 협소한 공간에서의 움직임이 어렵고, 원하는 위치에 도달하기 위하여 복잡한 경로의 계산이 필요하게 된다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위해서 개발된 것이 전방향 구동방식이다. 전방향 구동방식은 차량 또는 이동 로봇 등의 운동 능력을 향상시켜 2차원 평면에서 3자유도(전후, 좌우, 회전)의 운동이 가능하도록 함으로써, 임의의 자세에서 임의의 방향으로 주행이 가능하다.
지금까지 이러한 전방향 구동을 위한 여러 종류의 전방향 메커니즘이 연구되었으며, 상기 전방향 메커니즘은 크게 종래의 일반적인 바퀴를 사용하는 방법과 전방향 구동을 위하여 특수하게 설계된 바퀴를 사용하는 방법으로 분류할 수 있다.
오프-센터 휠 메커니즘(Off-Centered Wheel Mechanism)은 종래의 바퀴를 사용하는 대표적인 메커니즘으로서 전방향 구동을 하기 위하여 각 바퀴에 바퀴의 중심과 일정한 거리가 있도록 조향축을 설치하고, 각 바퀴를 조향 및 구동하여 전방향 구동이 가능하도록 한다.
이에 비해, 전방향 구동을 위하여 특수하게 설계된 바퀴들로는 유니버설 휠(Universal Wheel), 메카넘 휠(Mecanum Wheel), 더블 휠(Double Wheel), 얼터닛 휠(Alternate Wheel), 하프 휠(Half Wheel), 오쏘고날 휠(Orthogonal Wheel), 볼 휠(Ball Wheel) 등의 여러 방식이 있다.
이들의 형태는 다양하지만, 공통적으로는 바퀴의 회전을 통해서 구동력을 전달하는 능동 모드와 구동력을 전달하지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 수동 모드의 두 가지 모드를 갖는다.
상기와 같이 능동과 수동 모드를 갖고 전방향 구동에 이용될 수 있는 바퀴에 대해 전방향 바퀴라고 칭한다.
종래의 기술의 경우, 전방향 바퀴 하나를 사용하는 이동장치는 전후좌우의 이동은 가능하지만, 정지된 상태에서 자체 회전하여 방향을 변경하는 움직임은 실현시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 전반향 바퀴 두개를 사용하는 이동장치는 이동시 전후좌우로의 움직임과 회전은 가능하지만, 정지된 상태에서 전후로의 움직임 없이 좌우 일직선으로의 움직임은 실현시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 복수의 전방향 바퀴를 서로 다른 회전축에 구비되도록 하여서 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 다음과 같은 과제해결을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 전후좌우의 이동뿐만 아니라 정지된 상태에서 자체 회전하여 방향을 변경하는 움직임의 구현이 가능한 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 정지된 상태에서 전후로의 움직임 없이 좌우 일직선으로의 움직임까지 구현 가능한 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 동일 회전축에 복수의 전방향 바퀴를 배치하여 공간 차지 비율을 감소시킬 수 있는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 작업장에서 용이하게 물체의 운반이 가능해지며, 공간 차지 비율이 감소되므로 좁은 공간에서도 물체 운반이 가능한 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 작업자의 노동력이 감소될 수 있고, 작업자의 안전사고의 위험이 감소될 수 있는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 전방향바퀴로 구성되는 복수의 외측바퀴와, 상기 외측바퀴를 연결하는 각각의 회전축과, 상기 복수의 외측바퀴 사이에 배치되며 전방향바퀴로 구성되는 내측바퀴와, 상기 외측바퀴와 상기 내측바퀴를 구동하는 구동부와, 상기 외측바퀴 또는 상기 내측바퀴의 회전을 감지하는 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 회전에 따라 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부 및 전원공급부를 포함한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 외측바퀴는 메인휠과 서브휠로 구성되어 상기 메인휠의 회전방향과 상기 서브휠의 회전방향이 수직이 되도록 상기 메인휠과 상기 서브휠이 배치되는 옴니휠(Omni-Wheel)로 마련되고, 상기 내측바퀴는 회전부에 경사진 채로 결합되는 복수의 롤러가 구비되는 메카넘휠(Mecanum-Wheel)로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 상기 외측바퀴 및 상기 내측바퀴의 상측에 배치되고, 상기 회전축에 프레임으로 연결되며, 물건의 이송을 위해 마련되는 받침부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 프레임은 상하로 승하강하면서 높낮이의 조절이 가능한 높이조절부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 프레임에 형성된 높이조절부는 삽입구조로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 상기 받침부의 위치조절을 위해 상기 받침부와 상기 프레임 사이에 위치조절부가 배치되며, 상기 제어부는 상기 위치조절부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 위치조절부는 원기둥형상으로 형성되어 상기 받침부의 하부에 유동가능하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 제어부는 균형 유지를 위해 상기 구동부의 움직임을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에서 상기 구동부는 힘을 검출하는 힘센서가 구비되어 미는 힘을 인식하여 구동되는 방식이거나 또는 무선컨트롤러에 의해 구동되는 방식인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 동일 회전축에 메카넘휠(Mecanum-Wheel)과 옴니휠(Omni-Wheel)을 구비하여 전후좌우의 이동뿐만 아니라 정지된 상태에서 자체 회전하여 방향을 변경하는 움직임의 구현이 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 정지된 상태에서 전후로의 움직임 없이 좌우 일직선으로의 움직임까지 구현 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 동일 회전축에 메카넘휠(Mecanum-Wheel)과 옴니휠(Omni-Wheel)을 구비하여 공간 차지 비율을 감소시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 3개의 전방향 바퀴로 전방향의 움직임이 가능하며, 4개 이상의 전방향 바퀴로 구성되었던 종래 기술에 비해 바퀴수가 감소되므로, 비용절감 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치를 사용하여 작업장에서 용이하게 물체의 운반이 가능해지며, 공간 차지 비율이 감소되므로 좁은 공간에서도 물체 운반이 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치를 사용하여 물체를 운반하는 것에 의해 작업자의 노동력이 감소되는 효과가 있고, 작업자의 안전사고의 위험이 감소되는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 일 실시예이다.
도 2(a)는 본 발명에 따른 전방향 바퀴 중 옴니휠(Omni-Wheel)이 구동부에 연결된 결합사시도이다.
도 2(b)는 본 발명에 따른 전방향 바퀴 중 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 구동부에 연결된 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치를 이용하여 물건을 이송시키는 일 실시예의 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치를 이용하여 물건을 이송시키는 다른 실시예의 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치를 이용하여 물건을 이송시키는 또다른 실시예의 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하면서 전방향 바퀴를 가지는 이동장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 전방향바퀴로 구성되는 복수의 외측바퀴(100)를 포함한다. 또한, 상기 외측바퀴(100)를 연결하는 각각의 회전축(210,220)을 포함한다.
또한, 상기 복수의 외측바퀴(100) 사이에 배치되며, 전방향바퀴로 구성되는 내측바퀴(300)를 포함한다. 또한, 상기 외측바퀴(100)와 상기 내측바퀴(300)를 구동하는 구동부(390)를 포함한다.
또한, 상기 외측바퀴(100) 또는 상기 내측바퀴(300)의 회전을 감지하는 감지부(미도시)를 포함한다. 또한, 상기 감지부(미도시)에서 감지된 회전에 따라 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부(600) 및 전원공급부(미도시)를 포함한다.
이하, 각 구성별로 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 외측바퀴(100)는 복수의 전방향바퀴로 구성된다. 여기서, 상기 외측바퀴(100)는 메인휠(110)과 서브휠(120)로 구성되어 상기 메인휠(110)의 회전방향과 상기 서브휠(120)의 회전방향이 수직이 되도록 상기 메인휠(110)과 상기 서브휠(120)이 배치되는 옴니휠(Omni-Wheel)로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)이 2개로 마련되는 경우, 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)은 각각의 회전축(210,220)에 결합되어 서로 다른 방향과 서로 다른 속도로 회전가능하도록 마련될 수 있다.
상기 옴니휠(Omni-Wheel)은 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(210,220)을 따라 회전하는 메인휠(110)의 가장자리에 상기 메인휠(110)의 회전방향과 수직한 방향으로 회전가능한 복수의 서브휠(120)이 배치되도록 마련된다.
또한, 상기 메인휠(110)과 상기 서브휠(120)로 구성되는 바퀴 2개가 겹쳐서 결합되되, 상기 2개의 바퀴가 겹쳐지는 경우 상기 서브휠(120)이 엇갈려서 결합되도록 마련된다.
이에 의해, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)의 상기 메인휠(110)이 회전시 적어도 하나의 상기 서브휠(120)이 지면에 접촉될 수 있게 되며, 상기 서브휠(120)이 임의의 지점에서 지면에 접촉되어 힘을 받게 되면, 상기 서브휠(120)의 회전에 의해 상기 메인휠(110)의 회전방향과 수직한 방향으로의 회전이동이 가능해진다.
즉, 상기 메인휠(110)이 회전축(210,220)을 따라 회전하는 경우 상기 옴니휠(Omni-Wheel)은 상기 메인휠(110)의 회전방향을 기준으로 할 때, 앞뒤로, 즉, 전진 또는 후진을 할 수 있게 된다. 상기 옴니휠(Omni-Wheel)의 전진 또는 후진 중에는 상기 서브휠(120)은 정지된 상태이다.
한편, 상기 메인휠(110)의 회전이 정지된 후 상기 서브휠(120)의 회전방향으로 힘이 가해지면, 상기 서브휠(120)은 상기 메인휠(110)의 회전방향과 수직한 방향으로 회전하게 되므로, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)은 상기 메인휠(110)의 회전방향을 기준으로 할 때, 양 옆으로, 즉, 좌측 또는 우측으로 이동할 수 있게 된다.
이에 의해, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)은 전후좌우 전방향으로의 이동이 가능해진다.
상기 외측바퀴(100)는 복수로 마련 가능하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개로 구비되어 각각의 회전축(210,220)에 결합될 수 있다. 여기서, 내측바퀴(300)는 상기 2개의 외측바퀴(100) 사이에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 내측바퀴(300)는 복수의 외측바퀴(100) 사이에 배치되며, 전방향바퀴로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 내측바퀴(300)는 회전부(310)에 경사진 채로 결합되는 복수의 롤러(320)가 구비되는 메카넘휠(Mecanum-Wheel)로 마련될 수 있다.
상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)은 도 1에 도시된 바와 같이, 회전부(310)의 가장자리에 복수개의 롤러(320)가 경사를 가진 채로 결합되어 있다.
상기 회전부(310)가 회전하게 되면, 상기 롤러(320)는 경사각을 가지면서 지면과 접촉하게 되므로, 상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)은 상기 회전부(310)의 회전방향을 기준으로 전진 또는 후진하는 방향뿐만 아니라 기울어진 경사각에 따른 측면의 대각선 방향으로도 힘이 작용하게 된다.
상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)에 작용되는 힘들을 제어하면, 상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)은 전후좌우 전방향으로의 이동이 가능해진다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 각각의 회전축(210,220)의 양단에 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)이 각각 결합되고, 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel) 사이에 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)과 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)은 모두 지면에 접촉되도록 구성된다.
한편, 구동부(390)는 복수의 외측바퀴(100)와 내측바퀴(300)를 구동하도록 마련된다. 여기서, 구동부(390)에는 다양한 종류의 모터(391,397)가 포함될 수 있다.
여기서, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 모터(391)는 회전축(210)에 연결되어 회전축(210)을 회전시키며, 회전축(210)의 회전력을 상기 외측바퀴(100)에 전달가능하도록 마련될 수 있다. 도 2(a)에서는 일측의 외측바퀴(100)에 대해서만 도시되고 있지만, 대향되는 타측의 외측바퀴도 동일하게 구성된다.
여기서, 모터(391)에서 발생된 구동력이 기어(393,395)를 통해 상기 외측바퀴에 전달되도록 마련될 수도 있다.
상기 복수의 외측바퀴(100)가 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)로 마련되고 내측바퀴(300)가 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)로 마련되는 경우, 상기 구동부(390)에 포함되는 상기 모터(391,397)는 복수로 마련되어 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)과 상기 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel) 각각에 연결되도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 구동부(390)는 3개의 모터가 포함되고, 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)과 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel) 각각에 연결되며, 상기 3개의 휠이 서로 다른 방향과 다른 속도로 회전가능하도록 구동력을 전달할 수 있다.
여기서, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)에 연결되는 모터(391)는 상기 옴니휠(Omni-Wheel)에 연결되는 각각의 회전축(210)을 통해 연결될 수도 있다. 즉, 하나의 옴니휠(Omni-Wheel)에는 하나의 회전축을 통해 하나의 모터가 연결될 수 있다.
상기 옴니휠(Omni-Wheel)이 상기 회전축(210)에 연결되고, 상기 회전축(210)에는 기어(395)가 결합되어 있으며, 상기 구동부(390) 내부에 배치된 모터(391)의 구동축에도 기어(393)가 결합되어 상기 회전축(210)에 결합된 기어(395)에 연결된다.
여기서, 상기 모터(391)가 전원공급부(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전하게 되면, 상기 모터(391)에 결합된 기어(393)와 상기 회전축(210)에 결합된 기어(395)가 맞물려 회전하며, 상기 기어(393,395)의 회전력에 연동되어 상기 회전축(210)도 회전하게 된다.
이에 의해, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)이 회전가능하며, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)이 2개로 마련되는 경우, 상기 모터도 2개로 구성되어 각각의 상기 옴니휠(Omni-Wheel)에 결합되므로, 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)의 회전방향과 회전속도를 제어부(600)에서 각각 조절가능하다.
다만, 상기 옴니휠(Omni-Wheel)에 상기 모터가 결합되는 방식은 이에 한정되지 않으며, 다른 방식을 이용할 수도 있다. 즉, 상기 모터를 상기 구동부(390)의 내부가 아닌 외부에 결합시킨 후 기어와 축의 연결을 통해 각각의 회전축(210,220)에 구동력이 전달되도록 마련될 수 있다.
한편, 모터에 형성된 회전하는 구동축 부분이 직접 상기 옴니휠(Omni-Wheel)에 연결되어 상기 옴니휠(Omni-Wheel)을 회전시키는 방식을 고려할 수도 있다.
또한, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)의 회전부(310) 내부에 기어이빨이 형성되며, 모터(397)에 결합된 기어(399)가 상기 회전부(310) 내부에 형성된 기어이빨을 통해 결합되어 모터(397)의 구동력을 전달받아 회전되도록 마련될 수도 있다.
또는, 상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel) 역시 회전축(미도시)을 통해 모터에 연결될 수 있다. 즉, 상기 구동부(390) 내부에서 회전축(미도시)과 기어를 통해 상기 구동부(390) 내부에 배치된 모터에 연결될 수 있다.
여기서, 제어부(600)가 상기 각각의 모터(391,397)의 회전방향과 회전 속도를 제어하여 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 전방향으로의 이동이 가능해진다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)과 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 모두 같은 방향과 같은 속도로 회전하는 경우 전진 또는 후진을 하게 된다.
다만, 상기 메카넘휠(Mecanum-Wheel)에 구비된 복수의 롤러(320)에 미끄러짐이 발생하여 대각선 방향으로 조금씩 힘을 받아 이동방향에 변화가 생길 수 있지만, 이 때에는 제어부(600)에서 구동부(390)를 통해 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)의 회전방향 또는 회전속도를 제어하며, 이에 의해 전진 또는 후진이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)이 정지된 상태에서 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 회전하는 경우, 상기 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 대각선 방향으로 힘을 받게 되므로, 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 힘이 작용하는 대각선 방향으로 이동하려 하게 된다.
한편, 상기 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 경사진 채로 지면과 접촉하므로 제자리에서 회전하려는 회전모멘트가 발생하게 된다.
여기서, 제어부(600)가 구동부(390)를 통해 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)의 회전방향 또는 회전속도를 제어하게 되면, 상기 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)의 회전모멘트에 의한 움직임이 상쇄되며, 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 정지된 상태에서 좌우로 이동가능하게 된다.
이에 의해, 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 정지된 상태에서 전후로의 움직임 없이 좌우 일직선으로의 움직임까지 구현 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 하나의 메카넘휠(Mecanum-Wheel)이 정지된 상태에서 상기 2개의 옴니휠(Omni-Wheel)이 서로 다른 방향으로 회전하는 경우, 제자리에서 회전하게 된다.
이에 의해, 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 전후좌우의 이동뿐만 아니라 정지된 상태에서 자체 회전하여 방향을 변경하는 움직임의 구현이 가능한 효과를 가진다.
감지부(미도시)는 외측바퀴(100) 또는 내측바퀴(300)의 회전을 감지하도록 마련된다. 즉, 상기 감지부(미도시)는 다양한 종류의 센서로 마련될 수 있으며, 상기 다양한 종류의 센서가 상기 외측바퀴(100)와 상기 내측바퀴(300)에 연결되어 각각 바퀴의 회전방향과 회전속도를 측정하게 된다.
도 3을 참조하면, 제어부(600)는 회전축(210,220)에 연결되는 프레임(400)의 일측에 배치될 수 있다. 다만, 상기 제어부(600)의 위치는 이에 한정되지 않는다.
여기서, 상기 제어부(600)가 상기 프레임(400)의 일측에 배치되는 경우, 상기 제어부(600)에는 전원공급부(미도시)가 함께 배치될 수 있다.
상기 제어부(600)는 감지부(미도시)에서 감지된 상기 외측바퀴(100)와 상기 내측바퀴(300)에 대한 회전속도와 회전방향에 대한 신호을 입력받으며, 상기 구동부(390)를 통해 상기 외측바퀴(100)와 상기 내측바퀴(300) 각각의 회전속도와 회전방향을 제어하여 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 이동방향과 이동속도를 제어하도록 마련된다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 이동방향에 대한 제어는 전술한 바와 같다.
상기 제어부(600)는 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치가 계속해서 균형을 유지하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 제어부(600)는 상기 각각의 바퀴들로부터 입력되는 신호를 분석하여 미세하게 전진 또는 후진을 반복하는 방식에 의해 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 균형을 유지할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 받침부(500)는 외측바퀴(100) 및 내측바퀴(300)의 상측에 배치되고, 회전축(210,220)에 프레임(400)으로 연결되며, 물건의 이송을 위해 마련된다.
즉, 상기 받침부(500) 상부에 이송대상이 되는 물체를 올려놓은 후 상기 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 이동을 제어하여 상기 물체를 원하는 지점까지 이송가능하도록 마련될 수 있다.
이에 의해, 작업장에서 용이하게 물체의 운반이 가능해지며, 3개의 전방향 바퀴로 구성되므로 공간 차지 비율이 감소되어 좁은 공간에서도 물체 운반이 가능한 효과를 가진다. 또한, 작업자의 노동력이 감소되는 효과가 있고, 작업자의 안전사고의 위험이 감소되는 효과를 가진다.
상기 받침부(500)에는 다양한 형태의 물체가 올려져서 이송될 수 있다. 즉, 하나의 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 받침대 위에 직접 물체를 올려놓은 후 상기 물체를 이송시킬 수 있다.
또는, 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치가 2개로 구비되며, 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치 상부에 롤지지부(800)를 위치시킨 후, 상기 롤지지부(800)에 롤 형태의 물체의 양단을 각각 올려놓고, 상기 2개로 구비된 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 이동방향과 이동속도를 제어하여 원하는 지점까지 롤 형태의 물체를 이송할 수 있다.
또는, 또다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치가 4개로 구비되며, 평판형상의 적재부(900) 모서리를 4개로 구비된 전방향 바퀴를 가지는 이동장치 상부에 각각 연결시킨 후 상기 적재부(900) 상부에 물체를 올려놓고, 상기 4개로 구비된 전방향 바퀴를 가지는 이동장치의 이동방향과 이동속도를 제어하여 원하는 지점까지 상기 적재부(900) 상부에 올려진 물체를 이송할 수 있다.
전술한 물체의 이송방식은 하나의 예시일 뿐으로 이에 한정되지는 않으며, 상기의 방식외에도 다양한 방식에 의해 물체의 이송이 가능함은 자명한 사실임을 밝혀 둔다.
상기 받침부(500)는 상기 프레임(400)과의 사이에 위치조절부(700)가 배치될 수 있다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 위치조절부(700)는 원기둥 형상으로 형성되어 상기 받침부(500)의 하부에 회동가능하도록 연결될 수 있다.
즉, 물체를 상기 받침부(500)에 올려 놓는 경우, 상기 받침부(500)의 수평이 유지되지 않을 수 있으며, 이 경우, 상기 제어부(600)는 상기 위치조절부(700)를 제어하여 상기 받침부(500)가 평형을 유지할 수 있도록 조절한다.
여기서, 상기 위치조절부(700)에는 상기 받침부(500)의 기울어진 정도를 측정할 수 있는 센서가 포함될 수 있다.
상기 위치조절부(700)는 상기 위치조절부(700) 하부에 형성된 기어이빨이 기어(710)에 맞물리고, 상기 기어(710)가 연결된 모터(730)에 의해 구동력을 전달받으며, 상기 제어부(600)에서 상기 모터(730)의 회전을 조절해서 상기 받침대(500)의 평형을 조절할 수 있다.
도 3을 참조하면, 프레임(400)은 회전축(210,220)과 받침부(500)를 연결하도록 구성된다. 여기서, 상기 프레임(400)은 상기 받침부(500)를 지지하도록 마련된다.
상기 프레임(400)은 상하로 승하강하면서 높낮이의 조절이 가능한 높이조절부(410)가 형성될 수 있다.
상기 프레임(400)은 물체의 이송 편이성을 위해 높이조절이 가능하도록 상하로 승하강하면서 높낮이의 조절이 가능한 높이조절부(410)가 형성될 수 있다. 즉, 높은 위치에 물체를 이송해야될 때는 상기 프레임(400)의 높이가 상방향으로 올라가도록 조절가능하다.
여기서, 상기 프레임(400)은 다양한 방식으로 높이조절이 가능하며, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 삽입구조로 마련되어 높이 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 프레임(400)이 삽입구조로 마련되는 경우, 상기 프레임(400)은 평기어(412)와 상기 프레임(400)의 일측에 형성된 랙기어(414)가 맞물리도록 형성되며, 상기 평기어(412)가 모터에 연결되어 모터의 구동력으로 상기 프레임(400)을 승하강 가능하도록 마련된다.
또한, 상기 프레임(400)은 유압펌프와 유압실린더에 의해 상기 받침부(500)의 높낮이 조절이 가능하도록 마련될 수도 있다.
상기 프레임(400)에 형성된 높이조절부(410)는 제어부(600)에 의해 높낮이의 조절이 가능하도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 전방향 바퀴를 가지는 이동장치는 다양한 방식에 의해 구동될 수 있다. 즉, 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치 내부에 힘센서가 설치되어 작업자의 미는 힘이 측정되며, 상기 제어부(600)에 의해 측정된 힘으로부터 환산된 거리만큼 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치가 이동하도록 마련될 수 있다.
또는, 상기 전방향 바퀴를 가지는 이동장치 내부에 신호수신부가 구비되어 무선컨트롤러의 의해 무선방식으로 이동하도록 마련될 수 있다.
100 : 외측바퀴 110 : 메인휠
120 : 서브휠 210 : 회전축
220 : 회전축 300 : 내측바퀴
310 : 회전부 320 : 롤러
390 : 구동부 400 : 프레임
410 : 높이조절부 500 : 받침부
600 : 제어부 700 : 위치조절부
800 : 롤지지부 900 : 적재부

Claims (9)

  1. 전방향바퀴로 구성되는 복수의 외측바퀴;
    상기 외측바퀴를 연결하는 각각의 회전축;
    상기 복수의 외측바퀴 사이에 배치되며, 전방향바퀴로 구성되는 내측바퀴;
    상기 외측바퀴와 상기 내측바퀴를 구동하는 구동부;
    상기 외측바퀴 또는 상기 내측바퀴의 회전을 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 감지된 회전에 따라 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부; 및 전원공급부;를 포함하되,
    상기 제어부는 균형 유지를 위해 상기 구동부의 움직임을 조절하는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외측바퀴는 메인휠과 서브휠로 구성되어 상기 메인휠의 회전방향과 상기 서브휠의 회전방향이 수직이 되도록 상기 메인휠과 상기 서브휠이 배치되는 옴니휠(Omni-Wheel)로 마련되고, 상기 내측바퀴는 회전부에 경사진 채로 결합되는 복수의 롤러가 구비되는 메카넘휠(Mecanum-Wheel)로 마련되는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측바퀴 및 상기 내측바퀴의 상측에 배치되고, 상기 회전축에 프레임으로 연결되며, 물건의 이송을 위해 마련되는 받침부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임은 상하로 승하강하면서 높낮이의 조절이 가능한 높이조절부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임에 형성된 높이조절부는 삽입구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  6. 전방향바퀴로 구성되는 복수의 외측바퀴;
    상기 외측바퀴를 연결하는 각각의 회전축;
    상기 복수의 외측바퀴 사이에 배치되며, 전방향바퀴로 구성되는 내측바퀴;
    상기 외측바퀴와 상기 내측바퀴를 구동하는 구동부;
    상기 외측바퀴 또는 상기 내측바퀴의 회전을 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 감지된 회전에 따라 이동방향과 이동속도를 제어하는 제어부;
    전원공급부; 및
    상기 외측바퀴 및 상기 내측바퀴의 상측에 배치되고, 상기 회전축에 프레임으로 연결되며, 물건의 이송을 위해 마련되는 받침부;
    를 포함하되,
    상기 받침부의 평형유지를 위해 상기 받침부와 상기 프레임 사이에 위치조절부가 배치되며, 상기 제어부는 상기 위치조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치조절부는 원기둥형상으로 형성되어 상기 받침부의 하부에 유동가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부는 힘을 검출하는 힘센서가 구비되어 미는 힘을 인식하여 구동되는 방식이거나 또는 무선컨트롤러에 의해 구동되는 방식인 것을 특징으로 하는 전방향 바퀴를 가지는 이동장치.
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