KR101349916B1 - 이중 링키지 방식의 현가 장치 및 이를 포함하는 탐사 로버 - Google Patents

이중 링키지 방식의 현가 장치 및 이를 포함하는 탐사 로버 Download PDF

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이주희
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Abstract

본 발명은 현가장치에 대한 것으로서 특히 negative moment를 감소시키기 위해 휠을 지지하는 2개의 링크와 센터링크 사이에 배치되는 연결 링크가 Ⅴ형상이 되도록 배치하여 장애물 극복 성능을 향상시킬 수 있는 이중 링키지 방식의 현가장치 및 이를 이용한 탐사 로버에 대한 것이다.

Description

이중 링키지 방식의 현가 장치 및 이를 포함하는 탐사 로버 {DUAL LINKAGE TYPE SUSPENSION DEVICE AND EXPLORATION ROVER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 현가장치에 대한 것으로서 특히 negative moment를 감소시키기 위해 휠을 지지하는 2개의 링크와 센터링크 사이에 배치되는 연결 링크가 Ⅴ형상이 되도록 배치하여 장애물 극복 성능을 향상시킬 수 있는 이중 링키지 방식의 현가장치 및 이를 이용한 탐사 로버에 대한 것이다.
일반적으로 행성 탐사 로버라고 하는 것은 행성의 환경, 자원 등을 탐사하고 우주인의 행성 탐사 시 수송 시스템으로 활용할 수 있는 장치를 말한다.
이러한 로버의 경우 주행장치에 대한 연구가 많이 이루어지고 있는데, 특히 장애물 극복을 위한 현가 장치에 많은 연구가 집중된다.
상술한 현가 장치로서는 종래에는 Rocky-bogie 방식의 현가 장치 또는 개선된 Rock-bogie 현가 장치가 제시되고 있으며 이는 널리 알려진 기술로서 예를 들어 우주과학학회지에서 발표된 논문(지상시험모델 로버 주행장치 개념 설계, J. Astron. Space Sci. 26(4), 677-692, 2009)에서 자세히 개시되어 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래 현가 장치의 경우 negative moment가 높아서 장애물을 극복할 수 있는 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 행상 탐사 로버의 negative moment를 감소시켜 장애물 극복 능력을 향상시키고 이에 따른 전력 절감이 가능한 현가 장치 및 이를 이용한 탐사 로버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 2개의 휠(W)을 지지하는 2개의 베이스(B)에 각각 고정되는 제1링크(110) 및 제2링크(120)와, 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)사이에 배치되는 센터 링크(160)와, 상기 제2링크(120)의 상단부 및 센터 링크(160)의 우측단에 연결되는 제4링크(140)와 제1링크(110)의 상단부 및 센터 링크(160)의 좌측단에 연결되는 제3링크(130)와 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 각 하단부에 연결되는 제5링크(150)를 포함하되, 상기 제3링크(130)는 상기 제1링크(110)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 전면에 배치되고, 상기 제4링크(140)는 상기 제2링크(120)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 후면에 배치되는 이중 링키지 방식의 현가 장치(100)에 일 특징이 있다.
이때, 상기 제5링크(150)는 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 전면에 설치되는 것도 가능하다.
또한, 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)는 상기 베이스(B)상에서 상부 측으로 향하도록 배치되되 상부 측으로 갈수록 상호 근접되도록 경사지게 설치되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 현가 장치(100)와, 상기 현가 장치(100)에 각각 장치되는 휠(W)과, 상기 현가 장치(100)에 탑재되는 로버 본체(200)를 포함하는 탐사 로버에 또 다른 특징이 있다.
이때, 상기 현가 장치(100)의 센터 링크(160)의 후면에 돌출되어 상기 로버 본체(200)에 삽입되는 고정 바아(165)를 더 포함하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 negative moment를 감소시켜 장애물 극복 능력을 향상시키고 이에 따른 전력 절감이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 탐사 로버를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 탐사 로버와 현가 장치를 분리하여 도시한 분리 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 현가 장치만의 전면 및 후면을 도시한 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 현가 장치의 각 링크를 분리하여 도시한 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명과 종래 기술의 성능을 도시한 그래프이다.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
또, 장치 또는 요소방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본 명세서에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
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 있다 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상 에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 휠(W)을 지지하는 현가 장치(100)로서, 상기 현가 장치(100)에 의해 상기 휠(W)이 각각 독립적으로 움직여서 장애물을 극복하게 된다.
이러한 본 발명의 이중 링키지 방식의 현가 장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1링크(110), 제2링크(120), 제3링크(130), 제4링크(140), 제5링크(150) 및 센터 링크(160)를 포함한다.
상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)는 상기 2개의 휠(W)을 지지하는 2개의 베이스(B)에 각각 고정된다.
또한, 상기 센터 링크(160)는 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)사이에 배치된다.
이때, 상기 제2링크(120)의 상단부와, 센터 링크(160)의 우측단 사이에는 제4링크(140)가 연결되고, 상기 제1링크(110)의 상단부와, 센터 링크(160)의 좌측단 사이에는 제3링크(130)가 연결된다.
또한, 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 각 하단부에는 제5링크(150)가 연결된다.
특히, 상기 제3링크(130)는 상기 제1링크(110)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 전면에 배치되고, 상기 제4링크(140)는 상기 제2링크(120)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 후면에 배치된다.
이때, 상기 제5링크(150)는 상술한 바와 같이 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 각 하단부를 걸쳐 연결되는데, 도시된 바와 같이 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 전면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)는 상기 베이스(B)상에서 상부 측으로 향하도록 배치되되 상부 측으로 갈수록 상호 근접되도록 경사지게 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 현가 장치(100)에 의해 각 휠(W)이 독립적으로 상하 운동하여 장애물을 극복할 수 있다.
즉, 도 3의 좌측 휠(W)이 상승하는 경우 상기 제5링크(150)의 좌측 부분이 상승하게 되고, 동시에 상기 센터 링크(160)가 시계방향으로 회전하면서 상기 제4링크(140)의 좌측 단이 상승하게 된다.
즉, 상기 좌측 휠(W)이 상승하더라도 우측 휠(W)은 이에 영향을 받지 않아 단턱과 같은 장애물을 극복할 수 있다.
한편, 상기 제1링크(110) 내지 제5링크(150)는 상술한 바와 같이 연결되는데, 이때, 상기 연결된다 라고 하는 단어의 의미는 각 링크가 회동 가능하게 연결됨을 뜻한다.
이를 위해 상기 제1링크(110) 내지 제5링크(150)는 도 5에 도시된 바와 같은 구성을 가질 수 있다.
즉, 제1링크(110)의 경우 상술한 바와 같이 휠(W)을 지지하는 베이스(B)에 상방향으로 향하도록 고정되는 바아 형상의 제1링크 본체(111)와, 상기 제1링크 본체(111)의 상단부 및 하단부에 각각 형성되는 상부 연결공(112) 및 하부 연결공(113)을 포함할 수 있다.
상기 제2링크(120)의 경우 유사하게 베이스(B)에 상방향으로 향하도록 고정되는 바아 형상의 제2링크 본체(121)와, 상기 제2링크 본체(121)의 상단부 및 하단부에 각각 형성되는 상부 연결공(122) 및 하부 연결공(123)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 센터 링크(160)는 전체적으로 역삼각형 형상을 가지는 센터 링크 본체(161)와, 상기 센터 링크 본체(161)의 상부 좌측 및 우측에 형성되는 상부 좌측 연결공(162) 및 상부 우측 연결공(163)과 상기 센터 링크 본체(161)의 하부에 형성되는 하부 연결공(164)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4링크(140)의 경우도 바아 형상의 제4링크 본체(141)와 상기 제4링크 본체(141)의 상부측 및 하부측에 형성되는 상부 연결공(142) 및 하부 연결공(143)을 포함한다.
이때, 상기 제4링크(140)의 상부 연결공(142)과 제2링크(120)의 상부 연결공(122)사이에 연결부(F)가 설치되어 상기 제4링크(140)와 제2링크(120)가 회동 가능하게 결합된다.
한편, 상기 제4링크(140)의 하부 연결공(143)과 상기 센터 링크(160)의 상부 우측 연결공(163)사이에 연결부(F)가 설치되어 상기 제4링크(140)와 센터 링크(160)가 회동 가능하게 설치되며, 이때, 상기 제4링크(140)는 상기 센터 링크(160)의 후면에 배치됨은 이미 설명한 바와 같다.
한편, 상기 제3링크(130)의 경우도 유사하게 바아 형상의 제3링크 본체(131)와 상기 제3링크 본체(131) 상부측 및 하부측에 각각 형성되는 상부 연결공(132) 및 하부 연결공(133)을 포함한다.
이때, 상기 제3링크(130)의 하부 연결공(133)과 센터 링크(160)의 상부 좌측 연결공(162)사이에 연결부(F)가 설치되어 상기 제3링크(130)와 센터 링크(160)가 회동 가능하게 연결되며, 이때, 상기 제3링크(130)는 상기 센터 링크(160)의 전면에 배치됨은 이미 설명한 바와 같다.
한편, 제3링크(130)의 상부 연결공(132)과 제1링크(110)의 상부 연결공(112)사이에 연결부(F)가 설치되어 상기 제3링크(130)와 제1링크(110)가 상호 회동 가능하게 설치된다.
상기 제5링크(150)의 경우도 바아 형상으로서 상기 제1링크(110), 센터 링크(150) 그리고 제2링크(120)사이를 걸쳐서 배치되는 제5링크 본체(151)와, 상기 제5링크 본체(151)의 좌측단 및 우측단에 형성되는 좌측 연결공(152) 및 우측 연결공(153)과 상기 제5링크 본체(151)의 중앙부에 형성되는 중앙 연결공(154)을 포함한다.
이때, 상기 좌측 연결공(152)과 상기 제2링크(120)의 하부 연결공(123)사이에 연결부(F)가 배치되고, 상기 중앙 연결공(154)과 센터 링크(160)의 하부 연결공(164)사이에 연결부(F)가 배치되며, 상기 우측 연결공(153)과 제1링크(110)의 하부 연결공(113)사이에 연결부(F)가 배치되어 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)가 상기 제5링크(150)와 회동 가능하게 결합된다.
특히 상기 제5링크(150)는 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 전면에 설치됨은 이미 설명한 바와 같다.
한편, 상기 연결부(F)는 각 링크가 상호 회동 가능하게 하는 구성이면 어느 것이든 사용 가능하다.(예를 들어 핀 등)
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 현가 장치(100)에 의해 각 휠(W)이 독립적으로 상하 운동하여 장애물을 극복할 수 있다.
종래의 경우 negative moment가 커서 장애물 극복이 어려운 문제점이 있었으나 본 발명에 의한 경우 negative moment를 감소시켜 장애물 극복이 용이하게 되며 이하 도 6을 참조하여 설명한다.
상기 도 6의 수평축은 장애물 높이를 나타내며 수직축은 negative moment를 나타낸다.
도시된 바와 같이 종래의 rocky-bogie 현가 장치의 경우 본 발명의 현가 장치에 비해 negative moment가 큰 것을 확인할 수 있다.
또한, 개선된 rocky-bogie의 경우 본 발명의 현가 장치에 비해 negative moment가 일부 작은 부분도 있으나 도시된 바와 같이 상기 negative moment가 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보인다.
이는 일종의 특이점으로서 상기 특이점에서 후술하는 탐사 로버가 전복될 우려가 있어 사용하기 부적합하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 현가 장치(100)에 의한 경우 negative moment도 작고 전복될 위험성도 낮음을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 현가 장치(100)와, 상기 현가 장치(100)에 각각 장치되는 휠(W)과, 상기 현가 장치(100)에 탑재되는 로버 본체(200)를 포함하는 탐사 로버(10)이다.
즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 현가 장치(100)에 휠(W)을 2개 씩 장착한 후 상기 현가 장치(100)을 일 측에 각각 2개씩 장치하였으며, 상기 현가 장치(100)에 로버 본체(200)를 장착한 것이다.
이때, 상기 로버 본체(200)에는 각종 제어부 및 전자 부품이 탑재될 것이다.
한편, 상기 현가 장치(100)와 상기 로버 본체(200)를 상호 고정시키기 위해 상기 현가 장치(100)의 센터 링크(160)의 후면에 돌출되어 상기 로버 본체(200)에 삽입되는 고정 바아(165)를 포함할 수 있다.
즉, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 센터 링크(160)의 센터 링크 본체(161) 후면(로버 본체측 방향)에 상기 고정 바아(165)를 돌출 형성한 후 상기 로버 본체(200) 일 측에 형성되는 고정 홀(200a)에 상기 고정 바아(165)를 삽입하여 고정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 의해 negative moment가 적어 장애물을 극복하기가 쉬운 탐사 로버(10)를 제공할 수 있다.
100 : 현가 장치 110 : 제1링크
120 : 제2링크 130 : 제3링크
140 : 제4링크 150 : 제5링크
160 : 센터 링크 200 : 로버 본체

Claims (5)

  1. 2개의 휠(W)을 지지하는 2개의 베이스(B)에 각각 고정되는 제1링크(110) 및 제2링크(120)와, 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)사이에 배치되는 센터 링크(160)와, 상기 제2링크(120)의 상단부 및 센터 링크(160)의 우측단에 연결되는 제4링크(140)와 제1링크(110)의 상단부 및 센터 링크(160)의 좌측단에 연결되는 제3링크(130)와 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 각 하단부에 연결되는 제5링크(150)를 포함하되,
    상기 제3링크(130)는 상기 제1링크(110)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 전면에 배치되고,
    상기 제4링크(140)는 상기 제2링크(120)측으로 갈수록 상부를 향하도록 경사지게 설치되되 상기 센터 링크(160)의 후면에 배치되는 이중 링키지 방식의 현가 장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제5링크(150)는 상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)와 센터 링크(160)의 전면에 설치되는 이중 링키지 방식의 현가 장치(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1링크(110) 및 제2링크(120)는 상기 베이스(B)상에서 상부 측으로 향하도록 배치되되 상부 측으로 갈수록 상호 근접되도록 경사지게 설치되는 이중 링키지 방식의 현가 장치(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 현가 장치(100)와,
    상기 현가 장치(100)에 각각 장치되는 휠(W)과,
    상기 현가 장치(100)에 탑재되는 로버 본체(200)를 포함하는 탐사 로버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 현가 장치(100)의 센터 링크(160)의 후면에 돌출되어 상기 로버 본체(200)에 삽입되는 고정 바아(165)를 더 포함하는 탐사 로버.
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