KR101444665B1 - 전개장치를 가지는 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바디와, 대상체의 하단부를 감쌀 수 있도록 상기 바디에 결합되는 팔 및 상기 바디의 전면에 접고 펼 수 있도록 장착되고 상기 팔을 보조하여 대상체를 지지하도록 형성되는 지지장치를 포함하며, 상기 지지장치는 대상체를 안착시키는 지지판 및 상기 팔의 구동에 대응하여 상기 지지판을 구동시키는 전개 모듈을 포함하는 구난 로봇을 제공한다.

Description

전개장치를 가지는 로봇{ROBOT HAVING A DEPLOYING DEVICE}

본 발명은 재해 또는 재난 지역에서 인명을 구조하기 위한 로봇에 관한 것이다.

구난 로봇은 재해 또는 재난 지역에서 인명을 구조하기 위한 로봇으로 부상자의 경우 양팔 매니퓰레이터를 이용하여 인명을 들어서 안은 상태로 이송하게 된다.

일반적으로 양팔을 구비한 휴머노이드형 구난 로봇의 경우 도 1과 같이 인간이 사람을 안는 것과 같이 양팔을 지지대로 삼아 사람을 들어 안는다. 도시된 바와 같이 종래의 로봇은 한 팔로 사람의 목 부분을 받치고, 다른 한 팔로는 다리 부분 받치는 형태로 양팔을 이용하여 인명을 들어올려 이송한다. 그러나, 부상자의 부상이 심각하거나 의식이 없는 경우에는 근육이 쉽게 이완되어 로봇의 양팔 사이의 공간으로 인명이 추락할 수 있으며, 이로 인해 인명에 2차 피해가 발생할 수 있는 문제가 있다.

또한, 양팔을 이용하여 물건을 운반 시에도 그 무게를 양팔이 지속적으로 감당하기 위하여 끊임없는 제어를 해야 하므로 이에 따른 전력의 손실을 부담해야 하며 이동간 발생하는 하중을 견디기 위한 과도한 설계 부담을 피할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 인명을 안아서 이송하는 양팔 로봇형 구난 로봇에 있어서, 양팔 사이에 인명을 지지할 수 있는 지지 구조를 구비하여 인명이 로봇으로부터 추락하여 2차 손상을 입는 것을 방지하고 안전하게 이송시킬 수 있는 구난 로봇의 인명 이송용 보조 지지장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 관련된 구난 로봇은 바디와, 대상체의 하단부를 감쌀 수 있도록 상기 바디에 결합되는 팔 및 상기 바디의 전면에 접고 펼 수 있도록 장착되고 상기 팔을 보조하여 대상체를 지지하도록 형성되는 지지장치를 포함하며, 상기 지지장치는 대상체를 안착시키는 지지판 및 상기 팔의 구동에 대응하여 상기 지지판을 구동시키는 전개 모듈을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전개 모듈은 상기 지지판의 하단부에 결합되는 회전축 및 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축을 회전시키며, 상기 팔의 동작에 대응하여 구동되는 모터를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전개 모듈은 상기 바디에 상하 방향으로 연장되도록 형성되는 가이드 레일과, 상기 지지판의 상부에 형성되고 상기 가이드 레일에 맞물려 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 부재와, 일단이 상기 가이드 레일의 하단에 힌지 결합되고 타단은 상기 지지판에 연결되며, 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성 부재를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구난 로봇은 상기 지지판에 상기 상하 방향으로 힘을 가하도록 형성되는 구동 유닛을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동 유닛은 상기 상하 방향으로 연장되고 외면에 나사산이 형성되는 샤프트 및 상기 지지판의 상단부에 결합되고, 상기 나사산에 맞물리는 나사골을 포함하며 상기 샤프트를 따라 이동하는 이동부재를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지장치는 상기 지지판의 배면에 형성되는 프레임 및 상기 프레임의 길이 방향으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 일단에서 상기 프레임의 외부로 개방되는 개구부를 포함하는 탄성부재 수용홈을 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 타단이 상기 탄성부재 수용홈에 맞물려 이동하도록 형성된다.

본 발명에 따른 인명 이송용 구난 로봇은 구난 로봇의 양팔 이외에 인명을 받칠 수 있는 제 3의 지지 장치를 구비하여 재해 또는 재난 지역에서 부상자를 들어서 안고 이송하는 과정에서 부상자가 구난 로봇의 양팔 사이로 추락하여 2차 부상이 발생하는 것을 방지하고, 부상자를 안전하게 이송할 수 있다.

또한, 본 발명은 물체를 이송할 경우에도 지지판을 전개하여 물체를 받칠 수 있으므로 양팔을 사용할 경우에 필요로 하는 제어 및 전력 소모를 줄일 수 있어 운용성 측면에서 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 부상자를 안고 이송하는 종래의 구난 로봇을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보조 지지장치의 일반적인 비효율적인 전개상태를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치를 개략적으로 도시한 상세 구성도이다.
도 5는 도 4의 보조 지지장치에 대한 구분 동작도이다.
도 6a는 탄성부재의 확장 및 수축 상태를 도시한 개념도로서 가운데 표준은 스프링의 무부하시 자유길이의 상태를 보여준다.
도 6b는 지지판 펼침 초기 상태에서의 탄성부재의 동작을 도시한 개념도이다.
도 6c는 상기 지지판 펼침 초기 상태에서 탄성부재가 탄성부재 수용홈(341)를 이탈하여 지지판이 펼쳐지는 동작을 나타낸 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 인명을 안아서 이송하는 양팔 로봇형 구난 로봇에 있어서 양팔 사이에 인명을 지지할 수 있는 지지 구조를 포함하여 인명이 로봇으로부터 추락하여 2차 손상을 입는 것을 방지하고 안전하게 이송시킬 수 있는 구난 로봇의 인명 이송용 보조 지지장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 구조에 대해 이하에서 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 인명 이송용 구난 로봇은 인명을 안는 과정에서 양팔 이외에 제3의 보조 지지장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보조 지지장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보조 지지장치는 구난 로봇의 몸체 전면에 접이식으로 회동가능하게 결합되어 구난 로봇의 양팔 사이에서 상기 양팔과 함께 인명을 지지하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 보조 지지장치는 인명을 지지하는 지지판(10)과 상기 지지판을 상기 몸체와 회동 가능하게 결합시키는 회동수단(20)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 회동수단(20)은 상기 지지판의 측면 일단에 결합되고 수직상태의 지지판을 수평상태로 90도 회동시켜 인명의 등을 추가적으로 지지하도록 구동된다. 이를 위해, 상기 회동수단은 지지판을 회동시키기 위한 힘을 제공하는 모터와 상기 모터의 구동력에 의해 상기 지지판을 회동시키는 힌지부재를 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 본 실시예는 회동전의 지지판 상태에서 앞쪽에 위치했던 쿠션 부분이 회동 후에는 아래 부분으로 향하기 때문에 쿠션 역할을 못하게 되고 점선을 따라 회동되는 동안에 인명이나 물체와 간섭을 일으키게 되어 운용성이 떨어지게 됨을 보여준다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치는 구난 로봇의 몸체 전면에 슬라이딩 가능하게 결합되고 슬라이딩 방식으로 펼쳐지도록 형성되어 구난 로봇의 양팔 사이에서 상기 양팔과 함께 인명을 지지하게 된다.

상기 제 1 실시예의 경우 지지판이 수직에서 수평으로 펼쳐지면서 보호패드가 뒤집히게 되고, 수직에서 수평으로 1/4원 만큼의 간섭 공간이 발생하게 되어 구난 로봇의 타 작업에 영향을 미칠 수 있는 간섭 공간이 지나치게 큰 문제가 있지만, 제 2 실시예의 경우 지지판이 하부로 슬라이딩되면서 각도만 변화되면서 펼쳐지게 되므로 보호패드가 뒤집히지 않고, 간섭 공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제2 실시예에 따르면, 로봇의 양 팔의 각도에 대응하여 지지판의 각도를 변경할 수 있도록 형성되어 팔과 지지판에 무게가 고르게 분산될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로봇이 사람을 안을 때 팔을 접는 각도에 따라 지지판의 각도가 자동으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 팔이 사람의 아래 쪽을 받치도록 배치되는 경우 지지판은 비스듬하게 배치되어 사람의 아래 쪽과 대각선 방향을 모두 받쳐 하중이 어느 일 방향으로 집중되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 5는 도 4의 보조 지지장치에 대한 구분 동작도이다.

도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 지지장치는 인명을 지지하는 지지판(10)과 상기 지지판을 하부로 슬라이딩 이동시켜 상기 지지판이 펼쳐지도록 상기 지지판과 결합된 슬라이딩 수단(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 슬라이딩 수단(30)은 지지판 배면에 중앙의 샤프트 수용부와 탄성부재 수용홈(341)를 구비하는 지지판 프레임(310)과 샤프트 수용부에 형성된 샤프트(320)와 상기 지지판의 상단 중앙부에 형성되고 샤프트와 결합되어 상기 샤프트를 따라 상하로 이동하는 이동부재(330)와 탄성부재 수용홈(341)에 결합되어 상기 지지판을 하부전면으로 슬라이딩되도록 탄성력을 제공하여 지지하는 탄성부재(340) 및 상기 샤프트를 따라 상기 이동부재를 상하로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 모터(350)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 샤프트와 이동부재(330)는 상기 모터(350)의 힘으로 상하 이동이 가능하도록 스크류 결합으로 체결될 수 있으므로, 상기 샤프트는 스크류로 구성되고, 상기 이동부재 내면은 암 스크류 너트의 나사산이 형성될 수 있다.

즉, 상기 지지판(10)과 일체로 결합된 이동부재(330)가 상기 샤프트를 따라 하부로 이동하게 되므로 지지판의 패드가 뒤집히지 않고, 상기 지지판이 하부로 슬라이딩되면서 상기 탄성부재(340)의 탄성력에 의해 펼쳐짐으로 간섭 공간을 최소화하면서 지지판(10)이 수평으로 펼쳐질 수 있다.

도 6은 탄성부재의 동작을 개략적으로 도시한 것이다.

보다 구체적으로, 도 6a에는 탄성부재의 확장 및 수축 상태가 도시되어 있고, 도 6b에는 지지판 펼침 초기 상태에서의 탄성부재와 지지판의 동작을 도시한 것으로서 지지판이 수직으로 하강한 후 탄성부재 상부의 힌지포인트가 약간 전면으로 이동한 상태이며, 도 6c는 상기 도 6a의 상태와 같이 지지판을 이동시키는 탄성부재가 탄성부재 수용홈(341)를 이탈하여 지지판이 펼쳐지는 초기 동작이 도시되어 있다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 탄성부재(340)는 도 6의 (a)와 같이 확장 및 수축이 가능하고, 지지판(10)이 펼쳐지지 않는 상태에서는 확장된 상태로 지지판 프레임의 양 측면에 형성된 탄성부재 수용홈(341)에 안착되어 지지판을 수직상태로 파지하고 있고, 도 6의 (b)와 같이 초기 지지판의 이동부재(330)가 샤프트(320)를 따라 하부로 이동하면서 상기 탄성부재(340)가 탄성부재 수용홈(341) 내에서 수직 아래 방향으로 수축되고, 도 6의 (c)와 같이 탄성부재 수용홈(341)에 형성된 개구부(342)를 통해 상기 탄성부재(340)가 상기 탄성부재 수용홈(341)로부터 이탈하면서 탄성부재(340)를 받침대로 삼아 지지판(10)이 수평으로 펼쳐지게 된다.

따라서, 지지판의 패드가 뒤집힘없이 펼쳐지는 과정에서의 간섭 공간을 최소화하면서 지지판을 펼칠 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르는 인명 이송용 구난 로봇은 구난 로봇의 양팔 이외에 인명을 받칠 수 있는 제 3의 지지 장치를 구비하여 재해 또는 재난 지역에서 부상자를 들어서 안고 이송하는 과정에서 부상자가 구난 로봇의 양팔 사이로 추락하여 2차 부상이 발생하는 것을 방지하고, 부상자를 안전하게 이송할 수 있다.

또한, 본 발명은 물체를 이송할 경우에도 지지판을 전개하여 물체를 받칠 수 있으므로 양팔을 사용할 경우에 필요로 하는 제어 및 전력 소모를 줄일 수 있어 운용성 측면에서 탁월한 효과가 발생한다.

이상에서 설명한 구난 로봇은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (6)

1. 바디;
   대상체의 하단부를 감쌀 수 있도록 상기 바디에 결합되는 팔; 및
   상기 바디의 전면에 접고 펼 수 있도록 장착되고 상기 팔을 보조하여 대상체를 지지하도록 형성되는 지지장치를 포함하며,
   상기 지지장치는,
   대상체를 안착시키는 지지판; 및
   상기 팔의 구동에 대응하여 상기 지지판을 구동시키는 전개 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전개 모듈은,
   상기 지지판의 하단부에 결합되는 회전축; 및
   상기 회전축에 연결되어 상기 회전축을 회전시키며, 상기 팔의 동작에 대응하여 구동되는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전개 모듈은,
   상기 바디에 상하 방향으로 연장되도록 형성되는 가이드 레일;
   상기 지지판의 상부에 형성되고 상기 가이드 레일에 맞물려 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 부재;
   일단이 상기 가이드 레일의 하단에 힌지 결합되고 타단은 상기 지지판에 연결되며, 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지판에 상기 상하 방향으로 힘을 가하도록 형성되는 구동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 구동 유닛은,
   상기 상하 방향으로 연장되고 외면에 나사산이 형성되는 샤프트; 및
   상기 지지판의 상단부에 결합되고, 상기 나사산에 맞물리는 나사골을 포함하며 상기 샤프트를 따라 이동하는 이동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.
6. 제4항에 있어서,
   상기 지지장치는,
   상기 지지판의 배면에 형성되는 프레임; 및
   상기 프레임의 길이 방향으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 일단에서 상기 프레임의 외부로 개방되는 개구부를 포함하는 탄성부재 수용홈을 포함하며,
   상기 탄성 부재는,
   상기 타단이 상기 탄성부재 수용홈에 맞물려 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 구난 로봇.

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