KR101525327B1 - 상하 회전형 차등 구동 장치 및 그 장치를 제어하는 방법 - Google Patents

상하 회전형 차등 구동 장치 및 그 장치를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법이 개시되고, 더 구체적으로는 구동부가 주행면에 수직인 축을 기준으로 회전할 수 있어 전 방향으로 구동가능하고, 구동부를 상하로 조절할 수 있어 동력을 공급받아 주행하거나 동력을 공급받지 않고 인력으로 주행하는 두 가지 형태로 작동할 수 있는 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법이 개시된다.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치는 본체부, 상기 본체부의 하부에 부착된 회전 부재, 상기 본체부의 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전가능하고 본체부가 주행될 수 있도록 하는 동력이 공급되는 구동부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

상하 회전형 차등 구동 장치 및 그 장치를 제어하는 방법{DEVICE FOR UP-AND-DOWN ROTATING DIFFERENTIAL DRIVE AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법이 개시되고, 더 구체적으로는 구동부가 주행면에 수직인 축을 기준으로 회전할 수 있어 전 방향으로 구동가능하고, 구동부를 상하로 조절할 수 있어 동력을 공급받아 주행하거나 동력을 공급받지 않고 인력으로 주행하는 두 가지 형태로 작동할 수 있는 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법이 개시된다.
모니터링 시스템에서 지시된 작업 명령을 자율적으로 수행하는 무인이송시스템 및 사람이 직접 조작하지 않고 자동으로 짐을 운반하는 무인 운반차(AGV; Automated guided vehicle)가 사용되고 있다. 하지만 무인이송시스템의 경로에 주어진 공간이 매우 협소하기 때문에 전방향으로 주행할 수 있는 구동부를 가진 무인이송시스템이 필요하다.
예를 들어 공개특허공보 제 2001-0096560호에는 작업물 용기의 무인이송장치와 이를 이용한 작업물 용기의 전달방법에 대하여 개시된다. 상기 공개특허공보에 개시된 발명은 용기를 전달해주는 셔틀이 가이드레일의 유도에 따라 이동하고 수직운동을 통해 용기를 로딩 / 언로딩 할 수 있는 무인이송장치에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 구동부가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있어 전 방향으로 주행할 수 있는 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 구동부를 상하로 조절할 수 있어 동력을 공급받아 주행하거나 동력의 공급 없이 수동으로 주행하는 두 가지 형태로 작동할 수 있는 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 복수의 구동부에 부착된 다수의 모터를 이용하여 하중이 큰 물체를 이동시킬 수 있는 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 일 실시예의 목적은, 다음과 같은 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법을 제공함으로써 달성된다.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치는 본체부, 상기 본체부의 하부에 부착된 회전 부재, 상기 본체부의 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전가능하고, 본체부를 주행시킬 수 있는 동력이 공급되는 구동부 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 주행 모터, 상기 주행 모터와 연결되는 주행 바퀴 및 상기 주행 모터 및 주행 바퀴를 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 회전 모터를 포함할 수 있다.
상기 구동부로부터 연장되는 지지부재 및 상기 구동부와 지면 사이의 높이를 조절할 수 있는 상하 이동식 모터를 포함하는 상하 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 상하 조절부에서, 상기 상하 이동식 모터는 본체부의 하측에 부착되고, 상기 지지부재의 일 단부는 상기 상하 이동식 모터에, 상기 지지부재의 반대쪽 단부는 상기 회전 모터와 연결되고, 상기 회전 모터는 상기 지지부재를 중심으로 선회가능하도록 힌지방식으로 연결될 수 있다.
상기 상하 회전형 차등 구동 장치는 주행 바퀴의 회전 수 또는 상기 구동부의 회전각도를 측정하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는 노면의 충격이 본체부에 전달되지 않도록 충격을 흡수하는 서스펜션을 더 포함하는 상하 회전형 차등 구동장치.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치를 제어하는 방법은 차등 구동장치의 속력 또는 방향 정보가 획득되는 단계, 상기 차등 구동장치의 주행 바퀴의 회전수가 측정되는 단계, 상기 주행 바퀴가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전된 각도가 측정되는 단계, 상기 측정된 정보가 제어부에 전송되는 단계 및 상기 제어부는 전송된 신호와 목표 값을 바탕으로 상기 주행 바퀴의 회전 수 또는 주행방향을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상하 회전형 차등 구동장치를 제어하는 방법은 상기 주행속력 또는 방향정보가 획득되는 단계 이전 또는 상기 회전 수 또는 각도를 조절하는 단계 이후에, 상기 주행 바퀴가 상하로 조절되는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법은 구동부가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있어 전 방향으로 주행할 수 있다.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법은 구동부를 상하로 조절할 수 있어 동력을 공급받아 주행하거나 동력의 공급 없이 수동으로 주행하는 두 가지 형태로 작동할 수 있다.
일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동 장치 및 방법은 복수의 구동부에 부착된 다수의 모터를 이용하여 하중이 큰 물체를 이동시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구동부를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 상하 조절부가 작동하는 형태를 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 주행형태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 여러 태양 중 하나이며, 하기의 기술은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룬다.
도 1은 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구성를 개략적으로 도시하고, 도 2는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구동부를 개략적으로 도시하며, 도 3은 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 상하 조절부가 작동하는 형태를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하여, 상하 회전형 차등 구동장치(1)는 본체부(10), 회전 부재(20), 구동부(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
본체부(10)는 물건을 싣고 운반할 수 있는 형태로 구성될 수 있는데, 가령 직육면체 형태일 수 있다. 회전 부재(20)는 캐스터 휠로 구성될 수 있고 본체부(10)의 각 모서리마다 부착될 수 있다. 회전 부재(20)는 본체부(10)와 힌지형으로 부착되어 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 회전 부재(20)가 주행방향에 따라 회전할 수 있으므로 본체부(10)는 쉽게 전 방향으로 주행할 수 있다. 회전 부재(20)는 동력을 공급받지 않고, 하기 묘사되는 동력을 공급받는 구동부(30)에 의하여 또는 인력에 의하여 주행될 때 함께 회전하면서 주행을 보조할 수 있다. 다만, 회전 부재(20)의 형태 또는 배치 등은 일 실시예에 한정되지 않고 발명의 목적을 달성할 수 있는 형태라면 다양하게 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 구동부(30)는 주행 모터(31), 주행 모터(31)와 연결되는 주행 바퀴(32) 및, 주행 모터(31) 및 주행 바퀴(32)를 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 회전 모터(33)을 포함할 수 있다.
구동부(30)는 본체부(10)의 하부에 배치될 수 있고, 주행 모터(31)로부터 동력을 공급받아 본체부(10)를 인력에 의하지 않고 주행하게 할 수 있다. 회전 부재(20)가 본체부(10)에 힌지형으로 부착되어 주행방향에 따라 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있는 반면에, 구동부(30)는 본체부(10)와 주행 모터(31)가 회전 모터(33)에 의하여 회전하도록 구성될 수 있다. 즉, 구동부(30)는 회전 모터(33)에 의하여 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있고, 주행 모터(33)가 회전하면서 본체부(10)의 주행 방향을 조절할 수 있다.
구동부(30)는 서스펜션(미도시)를 포함할 수 있는데 가령 주행 모터(31)와 주행 바퀴(32) 사이에 부착되어 노면의 충격이 본체부(10)에 전달되지 않도록 충격을 흡수할 수 있다.
도 3을 참조하여, 상하 회전형 차등 구동장치(1)는 구동부(30)로부터 연장되는 지지부재(51) 및 구동부(30)와 지면 사이의 높이를 조절할 수 있는 상하 이동식 모터(52)를 포함하는 상하 조절부(50)를 더 포함할 수 있다.
상하 이동식 모터(52)는 본체부(10)의 하측에 부착될 수 있고 지지부재(51)의 일 단부는 상하 이동식 모터(52)에, 지지부재(51)의 반대쪽 단부는 회전 모터(33)와 연결될 수 있다. 그리고 회전 모터(33)는 지지부재(51)를 중심으로 선회 가능하도록 힌지방식으로 연결될 수 있다. 즉, 구동부(30)는 지지부재(51)를 축으로 하여 회전할 수 있다.
도 3(a)는 상하 회전형 차등 구동장치(1)가 주행 모터(31)로부터 동력을 공급받아 주행하는 형태를 도시한다.
도 3(a)를 참조하여, 예를 들어 구동부(30)를 사용하여 상하 회전형 차등 구동장치(1)를 주행시키고자 하는 경우, 상하 이동식 모터(52)는 지지부재(51)가 지면(2)과 수직을 이룰 때까지 지지부재(51)를 아래로 내릴 수 있다. 지지부재(51)의 길이는 지지부재(51)가 지면(2)과 수직을 이룰 때 주행 바퀴(2)가 주행하기에 적합한 길이로 제공될 수 있다. 그 결과 주행 바퀴(32)는 지면(2)과 접하게 되어 차등 구동장치(1)를 주행시킬 수 있다.
도 3(b)는 상하 회전형 차등 구동장치(1)가 주행 모터(31)로부터 동력을 공급받지 않고 주행하는 형태를 도시한다.
도 3(b)를 참조하여, 예를 들어 구동부(30)를 사용하지 않고 상하 회전형 차등 구동장치(10)를 수동으로 사용하는 경우, 상하 이동식 모터(52)는 지지부재(51)가 지면(2)과 평행할 때까지 지지부재(51)를 위로 올릴 수 있다. 따라서, 주행 바퀴(32)는 지면(2)과 접하지 않게 되고 수동으로 차등 구동장치(1)가 주행 될 수 있다.
지지부재(51)과 상하 이동식 모터(52)는 가령 힌지형으로 연결되어 지지부재(51)가 지면(2)에 대하여 수직, 수평으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
다만, 상하 조절부(50)의 구성, 지지부재(51)가 구동부(30)를 상하로 움직이는 형태 및 지지부재(51)가 지면(2)과 이루는 각도 등은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 주행 바퀴(32)가 선택적으로 지면(2)에 접할 수 있는 것이라면 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어 지지부재(51)는 상하방향으로 신축가능하게 구성될 수도 있을 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다. 아래에서 편의를 위하여 차등 구동장치(1)를 예시로 하여 설명하지만, 상기 구동 방법은 본 실시예에 한정되지 않는다.
도 4를 참조하여, 주행정보 획득 단계(S10)에서는 차등 구동장치(1)의 속력 또는 방향 정보가 획득될 수 있다. 차등 구동장치(1)는 원격 조정장치 또는 주행경로를 감지하는 센서에 의하여 제어될 수 있다. 상기 원격 조정장치 또는 센서는 차등 구동장치(1)가 이동해야 할 방향 또는 속력에 대한 정보를 차등 구동장치(1)의 제어부(40)에 전달할 수 있다.
회전 수 또는 각도 측정단계(S20)에서는 차등 구동장치(1)의 주행상태를 측정할 수 있다.
차등 구동장치(1)는 주행 바퀴(32)의 회전 수 또는 회전 모터(33)의 회전각도를 측정하는 엔코더(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 주행 바퀴(32)의 회전 수를 측정하는 엔코더는 주행 모터(31)에 부착되어 차등 구동장치(1)의 주행 바퀴(32)의 회전수가 측정될 수 있고, 회전 각도를 측정하는 앱솔루트 엔코더(absolute encoder)는 회전 모터(33)에 부착되어 구동부(30) 및 주행 바퀴(32)가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전된 각도가 측정될 수 있다.
전송단계(S30)에서는 측정단계(S20)에서 획득된 정보가 제어부(40)로 전송되고, 회전 수 또는 각도 조절 단계(S40)에서는 측정단계(S20)에서 전송된 신호와 주행정보 획득 단계(S10)에서 전송된 목표 값을 바탕으로 주행 바퀴(32)의 회전 수 또는 주행방향을 조절할 수 있다.
즉, 주행정보 획득 단계(S10)에서 차등 구동장치(1)가 이동해야 할 방향 또는 속도에 대한 목표 값의 정보가 전송되고, 이를 측정단계(S20)에서 측정된 차등 구동장치(1)의 현 이동정보와 비교하여, 방향 또는 속도를 조절할 수 있다. 속도를 제어하기 위하여 PID 제어기법이 사용될 수 있으며, 이에 따른 출력 값을 DAC 모듈을 통하여 구동부(30)에 전달할 수 있다.
예를 들어 차등 구동장치(1)를 좌회전 시키고자 하는 경우 구동부(30)의 우측 주행 바퀴의 회전 수를 좌측 주행 바퀴의 회전 수보다 많게 하거나, 회전 모터(33)를 시계 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 또는, 주행 바퀴(32)의 회전 수를 증가 시키거나 감소 시켜 차등 구동장치(1)의 속력을 조절할 수 있다.
주행정보 획득 단계(S10) 이전 또는 회전 수 또는 각도 조절 단계(S40) 이후에 구동부(30)의 상하 조절 단계(S50)가 더 포함될 수 있다.
차등 구동장치(1)는 동력을 공급받는 구동부(30)에 의하여 자동으로 작동되거나 동력을 공급받지 않고 수동으로 작동될 수 있다. 구동부(30)를 상하로 조절하는 단계(S50)에서 이러한 주행방법에 대한 정보를 받을 수 있고, 상하 조절부(50)의 상하 이동식 모터(52)가 주행 바퀴(32)를 선택적으로 지면(2)에 접할 수 있도록 하여 자동 또는 수동의 작동 형태를 변경시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 상하 회전형 차등 구동장치의 주행형태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하여, 진행방향에 따라 회전 부재(20) 및 구동부(30)가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있기 때문에, 차등 구동장치(1)는 전 방향으로 주행할 수 있다. 예를 들어 도 5(a)처럼 차동 구동장치(1)가 직진을 하다가 도 5(b)처럼 대각선 이동을 하고자 하는 경우, 구동부(30)는 시계방향으로 약 45도 회전할 수 있고, 구동부(30)가 회전하여 진행함에 따라 동력을 공급받지 않는 회전 부재(20)도 함께 회전하여 진행할 수 있다. 마찬가지로, 도 5(c)처럼 다른 대각선 방향으로 이동하고자 하는 경우 차등 구동장치(1)의 구동부(30)는 도 5(b)의 상태에서 시계방향 또는 반시계 방향으로 약 90도 회전할 수 있고, 회전 부재(20)도 함께 회전하여 진행할 수 있다. 이와 같은 방식으로 차등 구동장치(1)는 도 5(d)에서 도시된 것과 같이 좌, 우 방향으로 주행할 수도 있다.
이상 설명한 본 발명은, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 고안에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정하여야 할 것이다.
1 상하 회전형 차등 구동장치
2 지면
10 본체부
20 회전 부재
30 구동부
31 주행 모터
32 주행 바퀴
33 회전 모터
40 제어부
50 상하 조절부
51 지지부재
52 상하 이동식 모터

Claims (8)

  1. 본체부;
    상기 본체부의 하부에 부착된 회전 부재;
    주행 모터와, 상기 주행 모터와 연결되는 주행 바퀴와, 상기 주행 모터 및 주행 바퀴를 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전 할 수 있도록 하는 회전모터를 포함하는 구동부;
    상기 구동부를 제어하는 제어부; 및,
    상기 본체부의 하측에 부착되고 상기 구동부와 지면 사이의 높이를 조절할 수 있는 상하 이동식 모터와, 일 단부는 상기 상하 이동식 모터에 연결되고 반대쪽 단부는 상기 회전 모터와 연결되는 지지부재를 포함하는 상하 조절부를 포함하고,
    상기 회전 모터는 상기 지지부재를 중심으로 선회가능하도록 힌지방식으로 연결되는 상하 회전형 차등 구동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    주행 바퀴의 회전 수 또는 상기 구동부의 회전각도를 측정하는 엔코더를 더 포함하는 상하 회전형 차등 구동장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 노면의 충격이 본체부에 전달되지 않도록 충격을 흡수하는 서스펜션을 더 포함하는 상하 회전형 차등 구동장치.
  7. 차등 구동장치의 속력 또는 방향 정보가 획득되는 단계;
    상기 차등 구동장치의 주행 바퀴의 회전수가 측정되는 단계;
    상기 주행 바퀴가 주행면에 수직한 축을 중심으로 회전된 각도가 측정되는 단계;
    상기 측정된 정보가 제어부에 전송되는 단계; 및,
    상기 제어부는 전송된 신호와 목표값을 바탕으로 상기 주행 바퀴의 회전 수 또는 주행방향을 조절하는 단계;
    를 포함하는,
    상하 회전형 차등 구동장치를 제어하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 속력 또는 방향정보가 획득되는 단계 이전 또는 상기 회전 수 또는 각도를 조절하는 단계 이후에, 상기 주행 바퀴가 상하로 조절되는 단계를 더 포함하는 상하 회전형 차등 구동장치를 제어하는 방법.
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KR100737818B1 (ko) * 2006-12-18 2007-07-10 박운서 무인운반카트
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