KR101483023B1 - Apparatus for measuring contact pressure of robot - Google Patents

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KR101483023B1
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sensor
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강신천
이명천
홍성일
이원석
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring a ground contact pressure of a robot and a method for controlling a load. Disclosed are the apparatus for measuring the ground contact pressure of the robot and the method for controlling the load using the same, wherein the robot is formed by coupling a lower leg track to an upper leg track, and includes sensors formed in shafts at both ends of the lower leg track to measure the ground contact pressure and a load controller analyzing the ground contact pressure measured by the sensors and determining regularity of the ground contact pressure between the lower leg track and the ground.

Description

로봇의 접지압 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING CONTACT PRESSURE OF ROBOT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring a contact pressure of a robot,

본 발명은 로봇의 접지압 측정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 로봇의 하부 레그 트랙에 센서를 부착하고 측정된 접지압에 의해 로봇의 안정성을 판단하는 기술에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus for measuring the contact pressure of a robot, and more particularly, to a technique for attaching a sensor to a lower leg track of the robot and determining the stability of the robot by the measured contact pressure.

일반적으로, 구난 로봇은 재해 또는 재난 지역에서 인명을 구조하기 위한 로봇으로 평지가 아닌 험지나 오지, 계단과 경사지와 같은 험난한 지형에서 임무를 수행하므로 이동시 트랙의 동적 밸런싱이 매우 중요하고 하중이 트랙을 통해 지면에 골고루 전달되도록 하중이 전달되는 트랙 하부 전체에서 지면과의 접지압(지반 반력)이 균일할 필요가 있다.In general, rescue robots are robots that rescue human lives in disaster or disaster areas. They perform tasks on rough terrain such as hills, hillsides, stairways and slopes, which are not flat, so dynamic balancing of the track is very important when moving. It is necessary that the ground pressure (ground reaction force) with the ground is uniform over the entire lower portion of the track where the load is transmitted so as to be uniformly transmitted through the ground.

만일 트랙 하부의 접지압이 불균일하고, 특정 부분에 압력이 집중될 경우 고장이나 파손의 위험이 매우 높다. 특히, 가변 형상 플랫폼을 채용한 구난 로봇의 경우 레그 형태의 트랙의 형상을 변경시켜 이동 제어하게 되므로 최적 형상 제어와 동적 밸런싱 및 충격 하중 흡수 및 분산을 위해 트랙 하부의 전체 접지압이 균일한지 여부를 측정할 필요가 매우 높다. If the ground pressure at the lower part of the track is uneven and the pressure is concentrated on a specific part, there is a high risk of failure or damage. Particularly, in the case of a rescue robot employing a variable shape platform, it is controlled to change the shape of the track of the leg type so that it is determined whether the total ground pressure under the track is uniform for optimal shape control, dynamic balancing, Need to do is very high.

그러나, 종래의 구난 로봇은 이동 플랫폼의 트랙으로 이동하거나 인명을 이송하는 과정에서 트랙의 지면과의 접지압을 측정할 수 있는 장치가 없었으므로 균일한 트랙의 압력 분산 제어가 불가능한 문제가 있었다.
However, since the conventional rescue robot has no device capable of measuring the contact pressure with the ground of the track in the process of moving to the track of the moving platform or transferring the person's name, it is impossible to control the pressure distribution of the uniform track.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 좌, 우 하부 레그 트랙의 양단의 축 상에 트랙과 지면 사이의 접지 압력을 측정할 수 있는 복수 개의 측정 센서를 구비하여 트랙 하단에서의 전체 접지 하중을 측정하여 분석할 수 있는 구난 로봇의 접지압 측정 장치를 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a ground pressure between a track and a ground on both axes of left and right lower leg tracks, And measuring the total grounding load at the bottom of the track and analyzing the grounding load.

본 발명의 일 실시에에 의하면, 로봇의 접지압 측정 장치에 있어서, 상기 로봇은 하부 레그 트랙과 상부 레그 트랙이 결합되어 형성되고, 상기 하부 레그 트랙의 양단의 축에 형성되어 접지압을 측정하는 센서, 및 상기 센서로부터 측정된 접지압을 분석하여 상기 하부 레그 트랙과 지면의 접지압 균형 여부를 판단하는 하중 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a contact pressure of a robot, wherein the robot is formed by combining a lower leg track and an upper leg track, a sensor formed on an axis of both ends of the lower leg track, And a load controller for analyzing the ground pressure measured by the sensor to determine whether or not the ground pressure of the lower leg track is balanced with the ground surface.

상기 하중 제어부는, 센서를 통해 측정된 하부 레그 트랙의 접지압을 분석하여 전복의 위험이 없는지를 판단하여 전복의 위험을 감지할 경우 안정한 자세로 변경하도록 제어할 수 있다.The load control unit may analyze the ground pressure of the lower leg track measured through the sensor to determine whether there is a risk of overturning, and may control to change to a stable posture when sensing the risk of overturning.

상기 하부 레그 트랙은, 양단의 축 사이에 형성된 복수 개의 보조 롤러를 포함하되, 상기 보조 롤러는 트랙으로부터 5 ~ 15mm 이격되도록 형성될 수 있다.The lower leg track includes a plurality of auxiliary rollers formed between axes at both ends, and the auxiliary roller may be formed to be spaced 5 to 15 mm from the track.

상기 센서는, 상기 하부 레그 트랙의 양단의 축 상에 형성된 베어링 상에 형성될 수 있고, 압력 센서 또는 로드 셀 중 어느 하나일 수 있다.The sensor may be formed on a bearing formed on the axes at both ends of the lower leg track, and may be either a pressure sensor or a load cell.

상기 하중 제어부는, 상기 센서로부터 측정된 접지압이 설정된 범위 내에 있는 경우 안정적인 상태로 판단하고, 접지압이 설정된 범위를 벗어나는 경우 불안정한 상태로 판단할 수 있고, 상기 접지압의 차이가 설정된 범위를 벗어난 경우 균형을 이루도록 제어하고 알람을 발생하도록 할 수 있다.The load control unit may determine that the ground pressure measured by the sensor is within a predetermined range, and may determine that the ground pressure is in an unstable state when the ground pressure is out of the set range. When the difference of the ground pressure is out of the set range, So that an alarm can be generated.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 하부 레그 트랙과 상부 레그 트랙이 결합되어 형성되는 이송용 로봇의 하중을 제어하는 방법으로서, 상기 하부 레그 트랙 끝단에 형성된 센서로부터 접지압을 측정하는 단계와, 이미 설정된 안전 접지압과 상기 측정된 접지압을 비교하여 안정성을 판단하는 단계, 및 상기 측정된 접지압이 전복으로부터 안정한 상태인지를 판단하여 하중을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 하중 제어 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a load of a transfer robot formed by combining a lower leg track and an upper leg track, the method comprising: measuring an earth pressure from a sensor formed at an end of the lower leg track; Determining a stability by comparing the safety ground pressure that has been set and the measured grounding pressure and controlling the load by determining whether the measured grounding pressure is stable from the rollover state, Can be provided.

상기 안정성을 판단하는 단계는, 상기 측정 접지압이 안전 접지압 범위 이내 일 경우 안정상태로 판단하고, 크거나 작을 경우 불안정 상태로 판단할 수 있다.The step of determining the stability may determine that the measured grounding pressure is in a stable state when the measured grounding pressure is within a safe grounding pressure range, and may determine that the measured state is in an unstable state when the measured grounding pressure is greater or smaller.

상기 안정성을 판단하는 단계에서, 불안정 상태로 판단된 경우 상기 하중 제어 단계에서는 상부 레그 트랙의 각도 및 팔의 각도를 변화시켜 자세를 제어할 수 있다.
In the step of determining the stability, if it is determined that the apparatus is in an unstable state, the load control step may control the posture by changing the angle of the upper leg track and the angle of the arm.

본 발명의 일 실시예에 따른 구난 로봇의 접지압 측정 장치는 좌, 우 하부 레그 트랙의 양단의 전후에 작용하는 4개소의 각 접지압을 측정하고, 각 단에서 측정된 접지압이 균일한지 여부를 비교하여 트랙의 접지상태를 파악할 수 있는 효과가 있다.The apparatus for measuring the earthing pressure of a rescue robot according to an embodiment of the present invention measures four earthing pressures acting on the front and rear of both ends of left and right lower leg tracks and compares the measured earthing pressures at each end The ground state of the track can be grasped.

또한, 트랙과 지면의 접지 상태 분석을 통해 최적 자세 제어와 동적 밸런싱 제어에 효과적으로 이용할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다. In addition, the ground state analysis of the track and ground results in an excellent effect that can be effectively used for optimal attitude control and dynamic balancing control.

또한, 하부 레그 트랙 끝단의 접지압을 분석하여 부하시 하중 분포로부터 로봇의 주행 자세가 전복으로부터 안전한 상태인지 여부를 판단하여 주행 안정성을 확보할 수 있으며 양팔로 물건을 파지하여 앞으로 쭉 뻗을 경우 무게중심이 앞으로 이동하면서 로봇이 앞으로 넘어지는 경우를 사전에 방지할 수 있는 효과와 계단과 같은 경사지를 이동시 경사도(기울기)에 따라 무게의 중심을 이동하여 안정적으로 기동할 수 있도록 제어하는 효과도 있다.
In addition, by analyzing the contact pressure at the end of the lower leg track, it is possible to determine whether the robot's running posture is safe from rollover from the load distribution at the time of loading, thereby ensuring the stability of travel. There is an effect that the robot can be prevented from falling forward while moving forward, and an effect of controlling the stable movement by shifting the center of gravity according to the inclination (slope) when the slope such as the stairs is moved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지압 측정을 위한 로봇을 도시한 것이다.
도 2는 종래의 트랙 구조를 가지는 형태에서의 접지압 분산 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙 구조를 가지는 형태에서의 접지압 분산 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 레그 트랙에 센서가 형성된 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 제어 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무부하시의 우측 끝단의 하부 레그 트랙에 작용하는 하중 분포를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하시의 하부 레그 트랙에 작용하는 하중 분포를 도시한 것이다.1 illustrates a robot for measuring ground pressure according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a conventional grounding pressure dispersion structure in a form having a track structure.
3 illustrates a ground pressure dispersion structure in a form having a track structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a sensor formed on a lower leg track according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a load control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates a load distribution acting on the lower leg track at the right end during no-load according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a load distribution acting on a lower leg track during loading according to an embodiment of the present invention.

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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred.

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. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지압 측정을 위한 구난 로봇(100)을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a rescue robot 100 for measuring ground pressure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구난 로봇(100)은 인간과 유사한 구조를 갖는데, 크게 몸체(110)와, 상기 몸체(110)를 지지하고, 이동가능하도록 하는 상부 레그 트랙(120) 및 하부 레그 트랙(130)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, a rescue robot 100 according to an embodiment of the present invention has a structure similar to that of a human, and includes a body 110, (120) and a lower leg track (130).

또한, 상기 몸체(110)는 머리(111)와, 머리(111)를 받치고 있는 가슴부(115)와, 상기 가슴부(115)를 받치고 있는 받침부(116)를 포함하며, 상기 가슴부(115)에는 팔(112,113,114)이 결합되어 있다.The body 110 includes a head 111, a chest 115 supporting the head 111, and a support portion 116 supporting the chest 115, 115 are coupled to the arms 112, 113, 114.

상기 팔 중 팔뚝부(113)는 인체 또는 물건이 안착될 수 있도록 평판으로 되어 있으며, 어깨부(112)는 상기 가슴부(115)에 연결되어 회전가능하며, 손목부(114)는 인체 또는 물건이 떨어지지 않도록 이탈을 방지하는 기능을 한다.The shoulder portion 112 is connected to the chest portion 115 and is rotatable. The wrist portion 114 is connected to the human body or the object So as not to fall off.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)의 접지압 측정 장치는 도시된 바와 같이, 하부 레그 트랙(130)의 양단의 축(131a,131b)에 형성되어 접지 압력을 측정하는 센서(133a,133b)와 상기 센서(133a,133b)로부터 측정된 접지압을 분석하여 상기 하부 레그 트랙(130)과 지면의 접지압 균일도를 판단하는 하중 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. The apparatus for measuring the contact pressure of the robot 100 according to the embodiment of the present invention includes sensors 133a and 133b formed on the axes 131a and 131b at both ends of the lower leg track 130 for measuring the ground pressure, And a load controller for analyzing the ground pressure measured by the sensors 133a and 133b to determine the uniformity of the ground pressure between the lower leg track 130 and the ground.

그리고, 상기 하부 레그 트랙(130)은 양단의 축(131a,131b) 사이에 형성된 복수 개의 지지 롤러(134)를 포함하되, 상기 지지 롤러(134)는 트랙(135)으로부터 이격되어 형성되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구난 로봇(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 좌, 우 하부 레그 트랙(130)이 지면에 닿은 상태로 주행하는 상태에서 하부 레그 트랙(130)에 작용하는 양 끝단의 접지압을 측정하는 것이 목적이므로 상기 센서(133a,133b)는 하부 레그 트랙(130)의 양단의 축(131a,131b)에만 형성될 수 있다.The lower leg track 130 includes a plurality of support rollers 134 formed between the shafts 131a and 131b at both ends and the support roller 134 is formed apart from the track 135. [ 1, the rescue robot 100 according to an embodiment of the present invention is configured such that the left and right lower leg tracks 130 move in contact with the ground, The sensors 133a and 133b may be formed only on the axes 131a and 131b at both ends of the lower leg track 130. [

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 구난 로봇(100)은 좌, 우에 2개의 하부 레그 트랙(130)으로 구성되므로, 각 하부 레그 트랙(130) 양단에 센서(133)가 형성되어 총 4개의 센서(133)로 구성될 수 있다. 상기 센서(133)의 개수는 이에 한정되지 않고, 더욱 세부적인 측정을 하고자한다면 센서(133)의 개수를 늘릴 수 있음은 당연하다.That is, since the rescue robot 100 according to the embodiment of the present invention is composed of two lower leg tracks 130 on the left and right sides, a sensor 133 is formed on both ends of each lower leg track 130, And a sensor 133. The number of the sensors 133 is not limited to this, and it is natural that the number of the sensors 133 can be increased in order to perform more detailed measurement.

보다 구체적으로, 좌측 하부 레그 트랙(130) 일단의 축(131a)에 센서(133a)가 형성되고, 타단의 축(131b)에 센서(133b)가 형성되며, 우측 하부 레그 트랙(130)에도 동일하게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센서(133a,133b) 각각은 보다 정확한 접지압 측정을 위해 축(131a,131b) 양단에 2개의 센서(133a,133b)로 구성되어 총 8개의 센서(133)로 구성될 수 있다.More specifically, the sensor 133a is formed on the shaft 131a at one end of the left lower leg track 130, the sensor 133b is formed at the other end shaft 131b, and the sensor 133b is formed on the right lower leg track 130 . Each of the sensors 133a and 133b may include two sensors 133a and 133b at both ends of the shafts 131a and 131b for a more accurate measurement of the contact pressure.

여기서, 상기 센서(133)는 트랙과 지면 사이의 압력 및 하중을 측정하기 위한 것으로 로드 셀은 물론 압력 센서 등 압력 측정이 가능한 센서는 무엇이나 가능하다. 다만, 센서(133)를 초소형으로 장착하기 위해 로드 셀로 구성하는 것이 바람직하다.Here, the sensor 133 measures pressure and load between the track and the ground. Any sensor capable of measuring pressure such as a pressure sensor as well as a load cell is possible. However, it is preferable to configure the sensor 133 as a load cell in order to mount the sensor 133 very compactly.

한편, 상기 지지 롤러(134)가 트랙으로부터 이격되게 설치되는 이유는 상기 지지 롤러(134)가 트랙(135)과 맞닿도록 형성될 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 트랙 상부의 하중이 상기 양단의 축(131a,131b) 뿐만 아니라, 상기 지지 롤러(134)를 통해 분산되므로 상기 트랙의 양단에서 정확한 접지 압력을 측정하기 어렵기 때문이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지 롤러(134)를 트랙(135)으로부터 이격시켜서 접지 하중이 트랙(135)의 양단의 축(131a,131b)에 집중되어 접지압이 대부분 걸리도록 하기 위함이다.The reason why the support roller 134 is spaced from the track is that when the support roller 134 is formed to abut the track 135 as shown in Figure 2, Since it is dispersed not only through the shafts 131a and 131b but also through the support roller 134, it is difficult to measure an accurate grounding pressure at both ends of the track. 3, the support roller 134 is separated from the track 135 so that the grounding load is concentrated on the shafts 131a and 131b at both ends of the track 135 so that most of the grounding pressure is applied to be.

만약, 상기 지지 롤러(134)가 트랙(135)으로부터 이격되는 거리가 지나치게 작을 경우 하중을 하부 레그 트랙(130)의 양단으로 집중하는 효과가 떨어지고, 지나치게 클 경우에는 지지롤러(134)로서 지지 효과가 떨어지게 되므로 본 발명의 일 실시예에서는 상기 트랙(125)으로부터의 이격 거리를 5 ~ 15mm 범위 내로 한정한다.If the distance that the support roller 134 is separated from the track 135 is too small, the effect of concentrating the load on both ends of the lower leg track 130 becomes ineffective. If the support roller 134 is excessively large, The distance from the track 125 is limited within a range of 5 to 15 mm in one embodiment of the present invention.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 레그 트랙(130)에 센서(133)가 형성된 것을 도시한 것인데, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(133)는 하부 레그 트랙(130)의 양단의 축(131a,131b) 상에 형성된 베어링(132a,132b)의 하단에 형성되는 것이 바람직하다. 4 and 5, a sensor 133 is formed on a lower leg track 130 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3 and 4, 133 are preferably formed at the lower ends of the bearings 132a, 132b formed on the shafts 131a, 131b at both ends of the lower leg track 130. [

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상부 레그 트랙(120) 및 하부 레그 트랙(130)은 연결부(125)에 의해 상호 결합되는데, 상기 연결부(125)는 감속기(127) 및 모터(128)를 포함하며, 이들은 바디(126) 내에 내장되어 있으며, 상기 모터(128)에 의해 모터축(129)이 회전하게 되고, 상기 감속기(127)에 의해 상기 상부 레그 트랙(120)과 하부 레그 트랙(130)의 구동 속도를 제어하게 된다.4, the upper leg track 120 and the lower leg track 130 of the present invention are coupled to each other by a connecting portion 125. The connecting portion 125 includes a reducer 127 and a motor 128, Which are housed in the body 126. The motor shaft 129 is rotated by the motor 128 and the upper leg track 120 and the lower leg track 130, respectively.

이때, 하부 레그 트랙(130)에 전달되는 접지 하중은 축(131a,131b)을 둘러싸고 있는 베어링(132a,132b)을 통해 인가될 수 있으므로 상기 센서(133)를 상기 베어링(132a,132b) 상에 결합하여 장착함으로써 접지압이 센서(133)에 직접 로딩되어 전달되도록 구성할 수 있다. At this time, the ground load transmitted to the lower leg track 130 can be applied through the bearings 132a and 132b surrounding the shafts 131a and 131b, so that the sensor 133 is mounted on the bearings 132a and 132b So that the ground pressure can be directly loaded on the sensor 133 and transmitted.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 제어 시스템의 개략도인데, 상기와 같이 접지 하중 장치를 구성할 경우 각 하부 레그 트랙(130)의 양단의 축(131a,131b) 상에만 접지압이 집중될 수 있으며, 각 축(131a,131b) 상에 형성된 센서(133)를 통해 각 단의 접지압을 측정(S10)하고, 좌,우 하부 레그 트랙(130)에 설치되는 4군데의 센서(133)에서의 접지압을 안전 접지압과 비교(S20)해서 상부 몸통 무게의 중심이 어느 쪽으로 쏠려 있는지 여부를 판단할 수 있다.5 is a schematic diagram of a load control system according to an embodiment of the present invention. When the ground load device is constructed as described above, only the grounding pressure is applied to the axes 131a and 131b at both ends of each lower leg track 130 The ground pressure of each stage is measured through the sensor 133 formed on each of the shafts 131a and 131b and the four sensors 133 installed on the left and right lower leg tracks 130 (S20), it is possible to determine whether or not the center of the weight of the upper body is directed toward the safety grounding pressure.

만약, 측정 접지압이 안전 접지압의 범위 내에 있을 경우에는 안정한 상태로 판단(S50)하여 정상적인 주행을 계속하면 되나, 측정 접지압이 안전 접지압의 범위를 벗어났을 경우에는 불안정한 상태로 판단(S30)하여 상부 몸통의 무게 중심을 이동시켜 접지압을 조정하기 위하여 자세를 제어(S40)하게 된다. 이와 같이 안정한 상태인지를 판단하기 위해서는 모든 센서(133)의 각각에 대하여 안전 접지압과 측정 접지압을 비교함으로써 보다 정확한 판단을 할 수 있다. If the measured grounding pressure is within the safety grounding pressure range, it is determined that the measured grounding pressure is stable (S50) and the normal running is continued. However, if the measured grounding pressure is out of the safety grounding pressure range, And the posture is controlled (S40) to adjust the ground pressure. In order to judge whether or not it is stable, it is possible to make a more accurate judgment by comparing the safety grounding pressure and the measured grounding pressure with respect to each of all the sensors 133.

즉, 센싱을 통해 상기 4군데 단의 접지압의 분포가 균일한 경우에는 상부의 하중이 트랙 하부 전체에 균일하게 분포함을 의미하므로 안정적인 주행상태라고 판단할 수 있으며, 상기 4군데 단의 접지압이 불균일할 경우, 특히 특정한 단의 접지압이 다른 단보다 크게 높을 경우 트랙이 불안정한 상태로 주행중이므로 동적 밸런싱이나 자세 제어가 필요함을 의미하므로 최적 제어에 매우 유익하게 적용할 수 있다.That is, when the distribution of the grounding pressure at the four stages is uniform through the sensing, it means that the load at the upper portion uniformly distributes to the entire lower portion of the track, so that it can be determined that the running state is stable. In particular, when the grounding pressure of a specific stage is higher than that of the other stages, dynamic balancing or attitude control is necessary because the track is running in an unstable state, so that it can be advantageously applied to optimum control.

보다 구체적으로는, 상기 하중 제어부에서 상기 4개의 센서(133)로부터 측정된 접지압이 설정된 범위 내에 있으면 안정적인 기동여건으로 판단하고, 접지압이 설정된 범위를 벗어나는 경우에는 안정적이지 못한 기동여건으로 판단할 수 있다. 그리고, 특정 부분의 접지압이 지나치게 높아서 접지압의 차이가 설정된 안정 범위를 벗어난 경우 알람을 발생하도록 하고 긴급하게 상부 몸통의 무게 중심을 이동시켜 고장이나 안전사고가 발생하는 것을 미연에 방지하도록 제어할 수도 있다. More specifically, when the ground pressure measured from the four sensors 133 in the load control unit is within the set range, it is determined that the starting condition is stable, and when the ground pressure is out of the set range, it is determined that the starting condition is not stable . An alarm may be generated when the difference in the grounding pressure deviates from the set stability range because the grounding pressure of a specific portion is too high, and the center of gravity of the upper body is urgently moved to prevent a failure or a safety accident from occurring .

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 제어 방법에 대해 살펴보기로 한다. Hereinafter, a load control method according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 접지압 측정을 위한 구난 로봇(100)은 좌, 우측 하부 레그 트랙(130)이 지면에 닿은 상태로 부하가 없는 상태 또는 인명 등을 구난한 상태의 부하가 걸린 상태로 이동하게 된다. 로봇(100)의 전복에 대한 안정성을 판단하기 위해서 하부 레그 트랙(130)의 끝단에 형성된 센서(133)의 접지압이 특히 중요하다. 즉, 하부 레그 트랙(130)에 형성된 센서(133) 중 상부 레그 트랙(120)과 연결되지 않은 부분에 형성되는 센서(133)의 접지압이 0이라면 전복의 위험이 있기 때문이다. 이에 대하여는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.The rescue robot 100 for measuring the ground pressure according to an embodiment of the present invention is configured such that the left and right lower leg tracks 130 are in contact with the ground and are in a state in which there is no load, . The grounding pressure of the sensor 133 formed at the end of the lower leg track 130 is particularly important in order to determine stability of the robot 100 overturning. That is, if the contact pressure of the sensor 133 formed on the portion of the sensor 133 formed on the lower leg track 130 that is not connected to the upper leg track 120 is zero, there is a risk of overturning. This will be described with reference to FIG. 6 and FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무부하시의 하부 레그 트랙(130)에 작용하는 하중 분포를 도시한 것인데, 상기 도 6에서 표시된 화살표 내의 숫자는 상부 레그 트랙(120)의 위치에 따라 하부 레그 트랙(130)의 끝단에 작용하는 접지압을 의미하고, 그 값이 클수록 큰 반력이 작용하고 값이 작을 수록 작은 반력이 작용함을 의미한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 레그 트랙(120)이 하부 레그 트랙(130)과 이루는 각도가 커질수록 하부 레그 트랙(130) 끝단에 작용하는 접지압이 감소한다. 즉, 상부 레그 트랙(120)과 180도와 가까울 정도로 각도가 커질 경우 하부 레그 트랙(130)의 접지압이 매우 낮은 것을 알 수 있다. 도 6에서는 무부하 상태에서는 상부 레그 트랙(120)과 각도가 아무리 증가해도 하부 레그 트랙(130) 끝단에서 작용하는 접지압은 0보다 크게 되므로 로봇(100)이 전복할 염려가 없음을 보여주고 있다. 6 shows the load distribution acting on the lower leg track 130 at no load according to one embodiment of the present invention. The numbers in the arrows shown in FIG. 6 indicate the load distribution on the lower leg track 130 Means a grounding pressure acting on the end of the leg track 130. The larger the value is, the larger the reaction force acts, and the smaller the value, the smaller the reaction force acts. As shown in FIG. 6, as the angle formed by the upper leg track 120 and the lower leg track 130 becomes larger, the ground contact pressure acting on the end of the lower leg track 130 decreases. That is, when the angle is increased to be close to 180 degrees to the upper leg track 120, it can be seen that the contact pressure of the lower leg track 130 is very low. 6, even when the angle with respect to the upper leg track 120 is increased in no-load state, the ground pressure acting on the end of the lower leg track 130 is greater than 0, indicating that there is no concern that the robot 100 will overturn.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하시의 하부 레그 트랙(130)에 작용하는 하중 분포를 도시한 것인데, 도 7을 참조하면, 부하시의 하중 분포는 무부하시와 상이함을 알 수 있으며, 하부 레그 트랙(130)과 상부 레그 트랙(120)과의 각도가 90도보다 커질 경우 하부 레그 트랙(130) 끝단에서의 접지압이 매우 낮아짐을 알 수 있으며 90도를 넘어선 어느 순간 즉, 상부 몸통의 중심이 하부 레그 트랙(130)의 좌측 풀리(133) 작용점에서 점점 멀어져서 하부 레그 말단의 끝단의 접지압이 0 이하가 되면 로봇(100)이 부하 방향으로 전복하게 된다.7 shows a load distribution acting on the lower leg track 130 at the time of loading according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, it can be seen that the load distribution at the time of load is different from that at no load When the angle between the lower leg track 130 and the upper leg track 120 is greater than 90 degrees, it can be seen that the contact pressure at the end of the lower leg track 130 is very low. At an instant when the angle exceeds 90 degrees, When the center of the body gradually moves away from the point of action of the left pulley 133 of the lower leg track 130 and the ground pressure at the end of the lower leg becomes 0 or less, the robot 100 overturns in the load direction.

따라서, 인명을 안은 상태와 같은 부하상태에서 이동시 하중 분포를 실시간으로 관리하여 하부 레그 트랙 끝단의 접지압이 낮아져서 전복 위험 상태에 이를 경우 하부 레그 트랙(130) 끝단의 접지압이 높아지도록 자세를 제어함으로써 안정적인 주행을 가능하게 해 줄 수 있다. Accordingly, by controlling the load distribution in real-time when the vehicle is moving under a load such as a human lifestyle, the grounding pressure at the end of the lower leg track is lowered to control the posture so that the ground pressure at the end of the lower leg track 130 becomes higher It is possible to make driving possible.

보다 구체적으로, 상기 하중 제어부는 안전을 고려한 하부 레그 트랙(130) 끝단의 안전 접지압을 미리 설정할 수 있으며, 센서(133)로부터 실시간으로 전송되는 하부 레그 트랙(130) 끝단의 접지압과 상기 기 저장된 안전 접지압을 비교하여 상기 하부 레그 트랙(130) 끝단의 접지압이 안전 접지압보다 크면 로봇(100)이 전복에 대한 안정한 상태로 판단하게 되고, 안전 접지압보다 작으면 로봇(100)이 전복에 대한 불안정한 상태로 판단하여 상기 하부 레그 트랙(130) 끝단의 접지압을 높이도록 자세를 제어함으로써 하중을 제어하게 된다.The load control unit may set the safety grounding pressure at the end of the lower leg track 130 considering safety, and may determine the ground contact pressure at the end of the lower leg track 130 transmitted in real time from the sensor 133, If the ground contact pressure at the end of the lower leg track 130 is greater than the safety ground contact pressure, the robot 100 is determined to be stable with respect to the rollover. If the contact pressure is lower than the safety contact pressure, the robot 100 is in an unstable state And controls the posture to increase the ground pressure at the end of the lower leg track 130, thereby controlling the load.

상기 안전 접지압은 접지압이 0일 경우 로봇(100)은 전복 상태에 이르게 되므로 안전에 대한 마진을 고려한 값으로 설정될 수 있으며, 이는 다른 센서(133)들에 대하여도 마찬가지다. 다만, 센서(133)의 위치가 모두 상이하므로, 마진을 고려한 값은 다르게 해야할 것이다.The safety ground pressure may be set to a value considering safety margins since the robot 100 is in the rollover state when the ground pressure is 0, which is the same for other sensors 133 as well. However, since the positions of the sensors 133 are all different, a value considering the margin should be different.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (10)

로봇의 접지압 측정 장치에 있어서,
상기 로봇은,
몸체;
상기 몸체의 하부에 배치되어 상기 몸체를 지지하는 한 쌍의 상부 레그 트랙;
상기 상부 레그 트랙에 각각 결합하여 형성되고, 상기 몸체를 이동시키는 하부 레그 트랙;
상기 하부 레그 트랙의 양단의 축에 형성되어 접지압을 측정하는 센서; 및
상기 센서로부터 측정된 접지압을 분석하여 상기 하부 레그 트랙과 지면의 접지압 균형 여부를 판단하는 하중 제어부를 포함하고,
상기 하부 레그 트랙은 양단의 축 사이에 형성된 복수 개의 지지 롤러를 포함하되, 상기 지지 롤러는 트랙으로부터 5 ~ 15mm 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치. An apparatus for measuring a ground contact pressure of a robot,
The robot includes:
Body;
A pair of upper leg tracks disposed at a lower portion of the body to support the body;
A lower leg track coupled to the upper leg track, respectively, for moving the body;
A sensor formed on both ends of the lower leg track to measure the ground pressure; And
And a load controller for analyzing the ground pressure measured by the sensor to determine whether or not the ground pressure is balanced between the lower leg track and the ground,
Wherein the lower leg track includes a plurality of support rollers formed between axes at both ends, wherein the support rollers are spaced from the track by 5 to 15 mm. 제1항에 있어서,
상기 하중 제어부는,
센서를 통해 측정된 하부 레그 트랙의 접지압을 분석하여 전복의 위험이 없는지를 판단하여 전복의 위험을 감지할 경우 안정한 자세로 변경하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치. The method according to claim 1,
The load control unit includes:
Wherein the controller is configured to determine whether there is a risk of rollover by analyzing the ground pressure of the lower leg track measured by the sensor, and to change the stable posture when the risk of rollover is detected. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 센서는,
상기 하부 레그 트랙의 양단의 축 상에 형성된 베어링 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치.3. The method of claim 2,
The sensor includes:
Wherein the lower leg track is formed on a bearing formed on axes at both ends of the lower leg track. 제1항에 있어서,
상기 센서는,
압력 센서 또는 로드 셀 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치.The method according to claim 1,
The sensor includes:
Wherein the robot is one of a pressure sensor and a load cell. 제1항에 있어서,
상기 하중 제어부는,
상기 센서로부터 측정된 접지압이 설정된 범위 내에 있는 경우 안정적인 상태로 판단하고, 접지압이 설정된 범위를 벗어나는 경우 불안정한 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치.The method according to claim 1,
The load control unit includes:
Wherein the controller determines that the grounding pressure measured by the sensor is in a stable state when the measured grounding pressure is within a predetermined range and determines that the grounding pressure is in an unstable state when the grounding pressure is out of the set range. 제6항에 있어서,
상기 접지압의 차이가 설정된 범위를 벗어난 경우 균형을 이루도록 제어하고 알람을 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇의 접지압 측정 장치.The method according to claim 6,
And controls the balance so as to generate an alarm when the difference in the ground pressure is out of the set range. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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