KR101533256B1 - 자가균형 이륜 이동차 - Google Patents
자가균형 이륜 이동차 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101533256B1 KR101533256B1 KR1020130071217A KR20130071217A KR101533256B1 KR 101533256 B1 KR101533256 B1 KR 101533256B1 KR 1020130071217 A KR1020130071217 A KR 1020130071217A KR 20130071217 A KR20130071217 A KR 20130071217A KR 101533256 B1 KR101533256 B1 KR 101533256B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- self
- mode
- driving motors
- speed
- tilting
- Prior art date
Links
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
- B62K11/00—Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
- B62K11/007—Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/16—Single-axle vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/24—Personal mobility vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
- B62K2204/00—Adaptations for driving cycles by electric motor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차는 내리막 경사에서는 속도 제한 모드를 수행하고, 오르막 경사에서는 회전력 강화 모드를 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 자가균형 이륜 이동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이륜(二輪)으로 이루어진 1인용 이동수단으로서 자이로 센서 및 가속도 센서와 같은 감지센서를 통하여 바퀴의 구동이 제어되면서 균형을 유지할 수 있는 자가균형 이륜 이동차에 관한 것이다.
세그웨이(Segway)는 미국의 발명가인 '딘 카멘(Dean Kamen)'이 2001년에 공개한 1인용 이동수단이며, 자동으로 중심을 잡고 몸의 움직임만으로 전진, 후진 및 회전이 가능한 스쿠터 형태의 장치이다.
세그웨이는 바퀴 두 개가 좌우로 달려 있으며, 사용자는 디지털 열쇠를 꼽고 발판 위에 올라선 뒤 원하는 방향으로 몸을 조금씩 기울이면 그 방향으로 자동으로 움직이게 된다. 그리고 브레이크가 따로 없이 몸을 뒤쪽으로 기울이는 동작으로 정지가 이루어진다. 전기동력을 사용하며 마이크로프로세서가 자이로스코프와 바퀴 사이에서 제어 명령 기능을 담당하며, 최대 시속 19(12마일)의 속도를 낼 수 있다.
좀더 구체적으로, 세그웨이의 작동을 위하여 5개의 자이로 센서와 2개의 가속도 센서로 기울기와 가속도를 감지하게 되는데, 감지에 따른 세그웨이의 제어는 도립진자 제어원리가 이용된다. 도립진자는 무게 추가 회전 중심보다 위에 있는 진자를 말하며, 이러한 무게 추의 균형을 잡는 것과 같은 원리로 세그웨이가 가속되거나 멈추게 된다.
최근 화석연료 사용으로 인한 환경문제 및 저공해 에너지 기술개발에 대한 관심증가에 따라 국내에서도 세그웨이와 같은 장치의 개발이 이루어지고 있으며, 또한 이륜장치의 불안정한 요소를 해결하기 위하여 목적으로도 이런 장치에 대한 연구개발이 이루어지고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허 제10-2011-0088827호는 "삼륜 자가균형 이동차"를 개시하며, 구체적으로, 자가균형 이동차의 플랫폼을 이루며, 플랫폼의 전방 상면에 위치한 고정힌지에 회동가능하게 결합되고 하부에는 돌출길이가 선형적으로 변하는 가이드 플레이트가 구비된 발판과, 플랫폼 후방 하면에 장착된 적어도 하나 이상의 보조휠을 포함하는 샤시부;와, 고정힌지의 전방으로 샤시부의 하면에 고정된 T-자형의 조향핸들과, 조향핸들에 가해지는 좌우방향의 조향력을 감지하도록 조향핸들에 설치된 토크 센서와, 조향핸들의 전후방향으로 가해지는 모멘트를 감지하도록 조향핸들과 샤시부의 연결부위에 설치된 모멘트 센서를 포함하는 조향부;와, 샤시부의 내부공간의 양 측면에 각각 고정된 두 개의 직류모터와, 직류모터로부터 동력을 전달받아 구동되는 한 쌍의 구동휠을 포함하는 구동부;와, 샤시부의 하면에 회전가능하게 고정된 볼 스크류와, 볼 스크류를 정역회전시키는 구동모터와, 볼 스크류에 나사결합되어 볼 스크류의 회전에 따라 전후방향으로 병진이송되고 가이드 플레이트에 접하는 롤러가 장착된 가이드 블록을 포함하는 발판가변부;와, 조향핸들에 가해지는 힘의 크기와 방향을 토크 센서와 모멘트 센서로부터 입력되는 신호로 판단한 후 두 개의 직류모터를 독립적으로 구동하여 샤시부의 전후좌우 및 회전운동을 제어하고, 샤시부에 고정된 기울기 센서로부터 입력되는 신호로 샤시부가 지면에 대하여 이루는 경사각을 판단한 후 구동모터를 제어하여 발판이 중력방향에 대하여 수평을 이루도록 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는 제어부; 및 조향부, 구동부, 발판가변부 및 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 전원부를 포함하고, 이에 의하면 모바일 역진자의 장점은 가지면서도 고가의 센서와 제어기구를 배제한 채 보조휠에 의해 자가균형 이동차가 정적으로도 균형상태를 유지할 수 있음을 기재하고 있다.
자가 균형 이동차는 일반적으로 사륜 이동 수단에 비하여 과속 시와 경사로 에서의 안전 사고 위험성이 높다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 과속 시에 자동으로 이동 속도를 감소시킬 수 있는 자가 균형 이륜 이동차를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 내리막 경사에서 자동으로 이동 속도를 감소시킬 수 있는 자가 균형 이륜 이동차를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차는, 좌측에 제1 구동 모터가 구비되고 우측에 제2 구동 모터가 구비되는 몸체; 상기 제1 및 제2 구동 모터 중 대응되는 구동 모터에 결합되는 좌륜과 우륜; 상기 몸체의 상측에 결합되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지 기둥; 상기 지지 기둥의 기울어짐 및 이동 경로의 경사를 감지하는 센싱부; 및 상기 지지 기둥의 기울어짐 방향 및 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 제어하여 회전 또는 이동 동작을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센싱부에 의하여 감지된 이동 경로의 경사 판단 결과, 평지에서는, 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터를 회전시키는 정상 주행 모드를 수행하고, 내리막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 억제하는 속도 제한 모드를 수행하며, 오르막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전력을 증가시키는 회전력 강화 모드를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 내리막 경사에서는, 상기 몸체의 앞부분 들림 동작을 수행하여 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 각도를 감소시킴으로써 상기 속도 제한 모드를 수행할 수 있다. 상기 제어부는, 내리막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도에 대응되는 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 낮게 설정함으로써 상기 속도 제한 모드를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 내리막 경사에서는, 내리막 경사 정도를 고려하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 일정 속도로 제한함으로써 상기 속도 제한 모드를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 오르막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터에 공급되는 전류를 증가시킴으로써 상기 회전력 강화 모드를 수행할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 균형 이륜 이동 차는, 좌측에 제1 구동 모터가 구비되고 우측에 제2 구동 모터가 구비되는 몸체; 상기 제1 및 제2 구동 모터 중 대응되는 구동 모터에 결합되는 좌륜과 우륜; 상기 몸체의 상측에 결합되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지 기둥; 상기 지지 기둥의 기울어짐 및 이동 경로의 경사를 감지하는 센싱부; 및 상기 지지 기둥의 기울어짐 방향 및 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 제어하여 회전 또는 이동 동작을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 센싱부에 의하여 감지된 이동 경로의 경사 판단 결과, 정상 속도이면, 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터를 회전시키는 정상 주행 모드를 수행하고, 과속 상태이면, 상기 몸체의 앞부분 들림 동작을 수행하여 상기 지지 기둥의 전방 기울임 정도를 감소시킴으로써 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 억제하는 속도 제한 모드를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 속도 제한 모드에서는, 상기 제1 및 제2 구동 모터에 공급되는 전류를 감소시키는 동작을 더 수행할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 속도 제한 모드에서는, 상기 제1 및 제2 구동 모터에 역방향의 회전력을 발생하도록 상기 제1 및 제2 구동 모터에 역방향 전류를 공급하는 동작을 더 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차는 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 과속 시 또는 내리막 경사에서 자동으로 이동 속도를 감소시킴으로써 안전 사고 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가균형 이륜 이동차를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 몸체 부분을 분해하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 손잡이 부분을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 표시창을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차의 구성간의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차의 이동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차의 일예를 나타내는 블락도이다.
도 9는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라 속도 제한 모드가 수행되는 일예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 11에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라서 앞부분 들림 동작이 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차를 운행하여 경사면을 횡단하는 경우, 자가 균형 이륜 이동차의 지지 기둥의 기준 각도가 변경되어 사용자의 운전 편의성을 제공하는 것을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차를 운행하여 코너링 시, 안전 사고 방지를 위하여 이동 속도가 감소하는 것을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 자가 균형 이륜 이동차의 동작이나 상태를 제어하기 위한 리모콘을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 몸체 부분을 분해하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 손잡이 부분을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 표시창을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차의 구성간의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차의 이동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차의 일예를 나타내는 블락도이다.
도 9는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라 속도 제한 모드가 수행되는 일예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 11에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라서 앞부분 들림 동작이 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차를 운행하여 경사면을 횡단하는 경우, 자가 균형 이륜 이동차의 지지 기둥의 기준 각도가 변경되어 사용자의 운전 편의성을 제공하는 것을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차를 운행하여 코너링 시, 안전 사고 방지를 위하여 이동 속도가 감소하는 것을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 자가 균형 이륜 이동차의 동작이나 상태를 제어하기 위한 리모콘을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 몸체(100) 부분을 분해하여 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 몸체(100), 좌륜(200) 및 우륜(300), 지지기둥(400), 제1 감지센서(500)를 포함하여 이루어진다.
몸체(100)는 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 중심을 이루며, 그 내부에 배터리팩(170), 배터리팩(170)으로부터 전원을 공급받아 구동하는 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160), 이동차(1)의 각부 구성의 작동을 제어하는 제어회로를 구성하는 각종 기판 및 센서 등이 구비된다.
그리고 몸체(100)의 일측에는 배터리팩(170)의 충전을 위한 충전단자(101)가 형성되고, 전원스위치(102)가 형성된다.
또한 몸체(100)에는, 자가균형 이륜 이동차(1)의 미사용시 안정된 거치를 위하여 지면에 지지되는 지지다리(103)가 힌지결합될 수 있다.
제1 구동모터(150)는 몸체(100)의 좌측에 구비되고 제2 구동모터(160)는 몸체(100)의 우측에 구비되는데, 제1 구동모터(150)와 제2 구동모터(160)는 서로 개별적으로 구동되어 자가균형 이륜 이동차(1)의 회전이 이루어지도록 한다. 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)는 통상의 직류모터로 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는 좌륜(200)과 우륜(300), 2개의 바퀴가 구비되며, 기본적으로 이러한 2개의 바퀴만으로 구동이 이루어지게 된다. 좌륜(200)은 제1 구동모터(150)에 연결(직접연결, 기어의 조합 또는 밸트 및 풀리 등에 의하여 연결될 수 있음)되어 회전하고, 우륜(300)은 제2 구동모터(160)에 연결되어 회전하고, 좌륜(200)과 제1 구동모터(150) 및 우륜(300)과 제2 구동모터(160)는 몸체(100) 상에서 서로 대칭된 형태로 이루어진다.
지지기둥(400)은 몸체(100) 상측으로 길게 형성되며 상단에 손잡이(410)가 형성된다. 지지기둥(400)은 몸체(100)와 완전히 고정된 형태를 이루도록 결합되는 것은 아니고, 몸체(100)를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 소정의 범위 내에서 회전할 수 있도록 이루어진다. 즉, 지지기둥(400)의 회전축은 지지기둥(400)의 하단에서 전후방향으로 형성되며, 이에 따라 지지기둥(400)이 몸체(100)의 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전할 수 있게 된다. 지지기둥(400)에 별도의 하중이 가해지지 않는 경우 지지기둥(400)은 몸체(100)를 기준으로 좌측 또는 우측으로 치우치지 않고 중앙에 놓이게 되며, 어느 한쪽으로 회전하는 경우에도 외력이 제거된 상태에서는 다시 중앙 위치로 회복되게 된다. 이러한 지지기둥(400)의 위치 회복을 위하여 스프링과 같은 별도의 탄성수단(미도시)이 구비된다.
지지기둥(400)이 왼쪽으로 기울어지는 경우 제2 구동모터(160)의 회전속도가 제1 구동모터(150)에 비해 증가하게 되어 자가균형 이륜 이동차(1)는 왼쪽으로 회전하게 되고, 반대로 지지기둥(400)이 오른쪽으로 기울어지는 경우 제1 구동모터(150)의 회전속도가 제2 구동모터(160)에 비해 증가하게 되어 자가균형 이륜 이동차(1)는 오른쪽으로 회전하게 된다.
이러한 지지기둥(400)의 기울어짐은 제1 감지센서(500)에 의해 감지되고 마이크로프로세서(700)에 의해 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 속도제어가 이루어진다.
아울러 지지기둥(400)은 몸체(100)와 함께 앞쪽 또는 뒤쪽으로 기울어질 수 있는데, 지지기둥(400)이 앞쪽으로 기울어지는 경우 도립진자 제어원리에 따라 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전속도는 증가하여 자가균형 이륜 이동차(1)는 전방으로 가속되고, 지지기둥(400)이 뒤쪽으로 기울어지는 경우에는 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전속도가 감소하면서 감속 내지는 정지가 이루어진다.
지지기둥(400)은 길이가 가변적인 형태로 이루어질 수 있으며, 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 지지기둥(400)은 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)로 구분되고, 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)이 서로 슬라이드이동 가능하게 결합되고, 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)을 서로 고정시키는 고정다이얼(401)이 결합될 수 있다.
제1 감지센서(500)는 자이로 센서(gyro sensor)와 가속도 센서(acceleration sensor)를 포함하여 이루어질 수 있고, 이에 따라 자가균형 이륜 이동차(1)의 기울기 및 가속도를 감지할 수 있도록 이루어진다. 제1 감지센서(500)는 몸체(100) 내부에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 앞쪽, 뒤쪽, 왼쪽 및 오른쪽으로의 기울기를 감지하기 위하여 기본적으로 4개의 자이로 센서를 포함하고, 나아가 오류 보정을 위하여 예비적으로 1개의 자이로 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 발판(110) 위에 사용자가 올라서서 운행의 준비상태가 된 경우에 제1 감지센서(500)의 작동 및 이동차(1)의 운행이 이루어지며, 이를 위하여 몸체(100)는, 발판(110), 중앙판(120) 및 스위치(140)를 포함하여 이루어진다.
발판(110)은 사용자의 발이 안착되는 부분이며, 좌측 및 우측에 개별적으로 구비될 수 있고 사용자의 발바닥 모양에 맞도록 전후방향으로 긴 면을 형성하여 이루어진다. 발판(110)의 상부면에는 미끄러짐을 방지하기 위하여 요철, 돌기 등이 형성되는 것이 바람직하다.
발판(110)은 사용자의 좌측 발이 안착되는 좌측발판(111) 및 우측 발이 안착되는 우측발판(112)으로 구분되고, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)은 사용자의 발 크기에 맞도록, 전후길이 20 ~ 40 cm, 좌우폭 15 ~ 30 cm 정도의 크기를 갖도록 이루어진다.
좌측발판(111) 및 우측발판(112)은 대체로 납작한 판 형태로 이루어지는데, 상하방향으로 탄성변형 될 수 있도록 금속판 또는 고무판 형태로 이루어질 수 있다. 다만, 사용자의 발의 안정된 지지, 제조의 편의, 중량 감소 및 용이한 탄성변형을 위하여 고무판 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 상하방향의 변형은 대략 5 ~ 30 mm 의 범위에서 이루어질 수 있다.
중앙판(120)은 발판(110)의 하측에 위치하고 전체적으로 편평하게 형성되며, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)과 대응되는 지점에 누름키(130)가 구비된다. 중앙판(120) 상에 누름키(130)가 고정되도록 하기 위해서 중앙판(120)에는 상하로 관통형성된 관통구(121)가 구비되고 누름키(130)는 이러한 관통구(121)에 끼워져 결합된다.
중앙판(120)은 강철과 같은 금속성으로 이루어지고 몸체(100) 상에서 상하방향의 이격이 없도록 안정되게 고정되는 것이 바람직하다.
누름키(130)는, 그 상단이 발판(110)과 밀착되거나 근접하고 발판(110)에 의해 가압되면서 상하방향으로 이동할 수 있도록 이루어지는 것이며 탄성변형 가능하게 이루어진다. 즉, 누름키(130)는 외력에 의해 하측방향으로 가압되는 경우 하측 방향으로 이동하고, 외력이 제거되는 경우 다시 원래의 위치로 탄성복원 되도록 이루어진다. 이를 위하여, 누름키(130)는 별도의 탄성스프링(코일스프링 등)을 포함하는 형태로 이루어질 수 있으나, 간결한 구성 및 제조의 편의를 위하여, 도 2에 되시된 바와 같이, 탄성고무와 같은 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
누름키(130)는 발판(110)(좌측발판(111) 및 우측발판(112) 각각)보다 그 차지하는 면적이 작게 이루어지며, 예컨대 3 ~ 7 cm 정도의 직경을 갖도록 이루어진다. 누름키(130)가 차지하는 면적은 발판(111, 112)의 면적의 5 ~ 10 % 정도를 차지하도록 이루어질 수 있다. 즉, 발판(111, 112)의 저면의 상당부분은 중앙판(120)에 의해 지지되고, 발판(111, 112)의 일부분에서만 누름키(130)를 가압하도록 이루어진다. 이에 따라 발판(110) 상에서 사용자의 발이 안정되게 안착될 수 있고, 누름키(130)에 의한 이물감 내지는 불편함을 최소화하면서, 누름키(130)의 안정된 가압이 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 누름키(130)는 테두리부(131), 탄성변형부(132) 및 누름부(133)를 포함하여 이루어지고, 테두리부(131), 탄성변형부(132) 및 누름부(133)는 모두 일체로 이루어진다.
테두리부(131)는 중앙판(120)의 관통구(121)에 끼워지는 부분이며, 테두리부(131)의 원주방향 주변을 따라 홈이 형성되고 이러한 홈에 관통구(121) 주변 부분이 끼워지면서 중앙판(120)에 결합되게 된다.
탄성변형부(132)는 테두리부(131)의 안쪽에 형성되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 테두리부(131)의 아래쪽에서 시작하여 중앙부분이 상측으로 볼록한 형태로 이루어진다. 그리고 탄성변형부(132)에 의하여 중앙판(120)의 관통구(121)는 밀폐된다.
탄성변형부(132) 중앙에는 상측으로 더 돌출된 헤드부(134)가 형성되고, 헤드부(134)의 상단면은 편평하게 이루어진다.
누름키(130)가 중앙판(120)에 결합된 상태에서 탄성변형부(132) 및 헤드부(134)는 중앙판(120) 위쪽으로 돌출되고, 중앙판(120)과 발판(110)이 조립된 상태에서 헤드부(134)의 상단은 발판(110)의 저면에 밀착되거나 매우 근접한 상태가 된다. 이때, 누름키(130) 주변 부분, 즉 누름키(130) 주변의 중앙판(120)은 발판(110)의 저면과 이격된 상태에 있게 된다.
이에 따라 발판(110)에 사용자의 발이 안착되는 경우 좌측발판(111) 및 우측발판(112)(특히, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 각 중앙 부분)은 전체적으로 하측으로 이동하면서 누름키(130)를 누르게 된다.
누름부(133)는 탄성변형부(132) 중앙 저면에서 하측으로 돌출된 형태로 이루어진다. 누름키(130)가 하측으로 가압될 때, 즉 누름부(133)가 하측으로 이동할 때 누름부(133)의 하단은 몸체(100) 상의 스위치(140)를 가압하여 스위치(140)가 온(on) 상태가 되도록 하며, 스위치(140)는 제1 감지센서(500)의 작동신호를 송출한다. 즉, 누름부(133)에 의해 스위치(140)가 눌려지면서 제1 감지센서(500)의 작동상태가 이루어지고, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전가능상태가 된다.
누름부(133)가 상측으로 다시 이동하면 눌려진 스위치(140) 또한 다시 원래 상태로 회복하여 오프(off)되고 제1 감시센서의 작동신호를 송출하지 않는다. 즉, 자이로 센서를 포함한 제1 감지센서(500), 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동이 정지된다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서, 누름키(130) 및 스위치(140)는 다수 개로 마련되어 좌측발판(111)과 우측발판(112) 하측에 각각 마련된다. 예컨대, 누름키(130) 및 스위치(140)는 총 4개로 구비되어 좌측발판(111)과 우측발판(112) 하측에 각각 2개씩 구비될 수 있다. 이때, 누름키(130) 및 스위치(140) 중 어느 하나는 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 전단과 중앙 사이에 배치되고, 다른 하나는 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 후단과 중앙 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라, 사용자의 발이 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 정확한 지점에 안착된 경우 전체 스위치(140)가 온(on) 됨은 물론, 각 발판(110) 상에서 앞쪽 또는 뒤쪽으로 치우쳐 안착 되더라도 어느 하나의 누름키(130)가 가압되면서 스위치(140)가 온(on) 상태로 될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에 의하면, 사용자의 발이 발판(110)에 안착될 때 탄성변형되는 발판(110)에 의해 가압되면서 누름키(130)가 하측으로 이동하고 아울러 제1 감지센서(500)의 작동신호를 송출하는 스위치(140)가 작동되도록 함으로써 자가균형 이륜 이동차(1)의 전원이 온(on) 되더라도 사용자의 발이 발판(110)에 안착되지 않는 경우에는 제1 감지센서(500)의 작동이 이루어지지 않으면서 좌륜(200) 및 우륜(300)의 회전이 이루어지지 않아 안전사고를 방지할 수 있게 된다.
또한, 발판(110)을 통하여 누름키(130)가 눌려지도록 함으로써 발판(110) 상에서 임의 부위가 가압되더라도 자가균형 이륜 이동차(1)의 작동이 이루어질 수 있어 최소한의 누름키(130)로 제1 감지센서(500)의 작동이 이루어질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 손잡이(410) 부분을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 표시창(610)을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 구성 간의 연결관계를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서, 손잡이(410)는 지지기둥(400) 상단에서 좌측 및 우측으로 돌출형성되고 좌우대칭 형태로 이루어진다.
또한, 손잡이(410)의 양쪽 단부에는 전방으로 돌출된 충격방지부(420)가 형성되며, 이러한 충격방지부(420)는 손잡이(410)와 일체로 이루어질 수 있다. 충격방지부(420)의 돌출 길이(L)는 사용자의 손바닥 두께보다 길게 이루어지며, 바람직하게는 사용자의 손바닥 두께보다 2배 이상 길게 이루어진다.
충격방지부(420)가 구비됨으로써, 자가균형 이륜 이동차(1)가 옆으로 넘어지는 경우 사용자의 손이 지면에 닿는 것을 방지하여 손을 보호할 수 있으며, 또한 앞쪽으로 넘어지는 경우에도 충격방지부(420)의 앞쪽 단부가 지면에 닿음으로써 사용자의 손이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 손잡이(410)에는 사용자의 파지여부를 감지하는 제2 감지센서(430)가 형성될 수 있다. 제2 감지센서(430)는 온도센서(temperature sensor) 또는 감압센서(PRESSURE-SENSITIVE SENSOR)와 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 사용자에 의한 손잡이(410) 파지여부를 감지하고 이러한 정보를 마이크로프로세서(제어부, 700)로 전달하며, 마이크로프로세서(700)는 이에 따라 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동이 이루어지도록 제어할 수 있다.
즉, 제2 감지센서(430)에 의해 손잡이(410)의 파지 여부가 감지되지 않는 경우 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동을 정지시키도록 이루어짐으로써, 불안하거나 부적합한 상태에서의 주행이 차단되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는 좌측발판(111)과 우측발판(112) 사이에 경계턱(600)이 형성된다. 이러한 경계턱(600)은 전후 방향으로 길게 형성되고 상측으로 돌출된 형태를 갖는다.
그리고 경계턱(600) 상부면에는 표시창(610)이 형성되며, 표시창(610)에는 배터리표시부(611), 센서표시부(612) 및 속도제한표시부(613)가 형성된다.
배터리표시부(611)는, 다수 개로 배열된 램프의 형태로 이루어질 수 있으며, 배터리팩(170)의 배터리 잔량에 따라 점등되는 램프의 개수를 달리할 수 있도록 이루어질 수 있다. 즉, 배터리팩(170)의 충전이 완료된 상태에서 배터리표시부(611)의 모든 램프는 점등되고, 배터리의 사용이 진행됨에 따라 각 램프가 연속하여 소등됨으로써 사용자로 하여금 배터리 잔량을 직관적으로 알 수 있도록 한다.
이러한 배터리표시부(611)는 충전여부를 확인할 수 있도록 함은 물론, 배터리가 부족한 상태에서의 자가균형 이륜 이동차(1)의 사용을 방지하는 수단으로 사용될 수 있다.
센서표시부(612)는 제1 감지센서(500)의 작동 여부를 표시하며, 다수 개로 구비되는 제1 감지센서(500)의 개수 및 위치에 대응되도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1 감지센서(500)가 4개의 자이로 센서로 이루어지고 각 자이로 센서가 전후 및 좌우로 배열된 경우, 센서표시부(612)는 전후 및 좌우로 배열된 램프의 형태로 이루어져, 각 자이로 센서의 작동이 양호한 경우 점등되고 불량인 경우 소등되도록 이루어질 수 있다.
이러한 센서표시부(612)는 제1 감지센서(500)의 상태가 양호한지 여부를 표시하여, 제1 감지센서(500)의 상태가 불량한 상태에서 자가균형 이륜 이동차(1)의 사용을 방지하는 수단으로 사용될 수 있다.
속도제한표시부(613)는, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 속도제한이 설정된 경우, 그 여부를 표시한다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(100)에 2개의 배터리팩(170)이 전후방향으로 나뉘어 구비되고, 배터리팩(170) 사이에 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)가 배치된다. 즉, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)가 차지하는 공간을 고려하여 전후방향으로 각 배터리팩(170)을 배치하여 공간활용 효율을 높일 수 있도록 한다.
그리고 2개의 배터리팩(170)은 각각의 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)에 의해 제어되도록 하며, 배터리의 용이한 제어가 이루어지도록 한다.
예컨대, 복수의 배터리 셀로 이루어지는 하나의 배터리팩(170)을 하나의 BMS에 의해 제어되도록 하는 경우보다, 복수의 배터리 셀을 다시 배터리 셀 그룹으로 분할하여 이를 BMS에 의해 제어되도록 하는 경우, 각 배터리 셀의 제어가 용이하고 배터리의 충전 및 사용효율을 높일 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
사용자가 몸의 중심을 뒤로 하면 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 뒤로 이동하며(도 7의 (a)), 상기 사용자가 가만히 있으면 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 움직이지 않으며(도 7의 (b)), 상기 사용자가 몸의 중심을 앞으로 하면 사기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 앞으로 이동하는 것을 알 수 있다(도 7의 (c)).
만약, 앞으로 이동 중에 상기 사용자가 몸의 중심을 뒤로하거나 뒤로 이동 중에 상기 사용자가 몸의 중심을 앞으로 하는 경우, 상기 자가 균형 이동 이륜차(1)는 이동을 중단하기 위한 동작을 수행할 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차(1)의 일예를 나타내는 블락도이다. 도 9는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 상기 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법을 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 구동 모터부(150 및 160), 좌우륜(200 및 300), 배터리 팩(170), 지지 기둥(400), 센싱부(900), 제어부(910), 및 자세 제어부(930)를 포함한다. 도 8에는 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 배터리 관리 동작을 설명하는데 필요한 구성 요소들만 도시되었다. 즉, 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 도 8에 도시된 구성요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수 있다.
센싱부(900)는 상기 지지 기둥(400)의 기울어짐 및 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 경로의 경사를 감지할 수 있다(S100). 그러면, 제어부(910)는 상기 이동 경로가 평지인지 여부를 판단한다(S110).
만약, 상기 이동 경로가 평지이면, 상기 제어부(910)는 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)를 정상 주행 모드로 동작시킨다(S120). 여기서, 정상 주행 모드라 함은 상기 지지 기둥(400)의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 구동 모터부(150 및 160)를 회전시키는 모드를 말한다.
그러나, 상기 이동 경로가 내리막 경사이면, 상기 제어부(910)는 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)를 속도 제한 모드로 동작시킨다(S130). 여기서, 속도 제한 모드라 함은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도를 정상 주행 모드일 때보다 감소시키는(즉, 구동 모터부(150 및 160)의 회전 속도를 억제하는) 모드를 말한다.
보다 구체적으로, 속도 제한 모드일 때, 상기 제어부(910)는 몸체(100)의 앞부분 들림 동작을 수행하여 상기 지지 기둥(400)의 전방 기울임 각도를 감소시킴으로써 상기 속도 제한 모드를 수행할 수 있다. 상기 몸체(100)의 앞부분 들림 동작은 상기 제어부(910)의 제어하에 상기 자세 제어부(930)에 의하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 제어부(910)는 속도 제한 모드에서, 지지 기둥(400)의 전방 기울어짐 정도에 대응되는 구동 모터부(150 및 160)의 회전 속도를 정상 주행 모드에 비하여 낮게 설정함으로써 속도 제한 모드를 수행할 수도 있다. 또한, 상기 제어부(910)는 속도 제한 모드에서, 상기 구동 모터부(150 및 160)의 회전 속도를 일정 속도로 제한함으로써 속도 제한 모드를 수행할 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 상술한 예들로 한정되는 것은 아니다.
다시 도 9를 참조하면, 상기 이동 경로가 오르막 경사이면, 상기 제어부(910)는 정상 주행 모드에 비하여 구동 모터부(150 및 160)의 회전력을 증가시키는 회전력 강화 모드를 수행할 수 있다(S140). 예컨대, 상기 제어부(910)는 오르막 경사에서는 상기 지지 기둥(400)의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 구동 모터부(150 및 160)에 공급되는 전류를 정상 주행 모드에 비하여 증가시키도록 상기 BMS(920)을 제어함으로써 상기 회전력 강화 모드를 수행할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 도 9에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라 속도 제한 모드가 수행되는 일예를 나타낸다.
도 10의 (a)는 일반 자가 균형 이동 이륜차(1')의 경우, 내리막 경사에서도 앞부분 들림 동작을 수행하지 않는 것을 알 수 있다. 이 경우에는 상기 자가 균형 이동 이륜차(1')의 이동 속도와 무게 그리고 사용자(800)의 무게로 인하여 과속의 위험성이 높아지고 나아가 안전 사고가 일어날 수 가능성 역시 높아진다.
그러나 도 10의 (b)에 도시된 바와 같아. 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차(1)는 내리막 경사에서는 앞부분 들림 동작을 수행하여 지지 기둥(400)이 전방으로 기울어지는 각도를 미리 줄여 줌으로써 구동 모터부(150 및 160)의 회전 속도를 감소시켜 이동 속도를 줄여 준다. 그러므로 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 일반적인 자가 균형 이륜 이동차(1')에 비하여 안전성이 높다.
도 11은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 이하, 필요한 도면들을, 상기 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법을 설명한다.
센싱부(900)는 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도를 감지한다(S200). 그러면, 제어부(910)는 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도가 과속인지를 판단한다(S210).
만약, 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도가 과속이면, 상기 제어부(910)는 자세 제어부(930)를 제어하여 앞부분 들림 동작을 수행함으로써 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도를 감소시키는 속도 제한 모드를 수행한다(S220). 그러나, 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도가 과속이 아니면, 상기 제어부(910)는 정상 주행 모드를 수행한다(S230).
한편, 과속에 따른 속도 제한 모드를 수행하는 방법이 앞부분 들림 동작으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 제어부(910)는 상기 구동 모터부(150 및 160)에 공급되는 전류를 감소키거나, 상기 구동 모터부(150 및 160)에 역방향의 회전력을 발생하도록 상기 제1 및 제2 구동 모터에 역방향 전류를 공급함으로써 속도 제한 모드를 수행할 수도 있다.
도 12는 도 11에 도시된 자가 균형 이륜 이동차 구동 방법에 따라서 앞부분 들림 동작이 수행되는 것을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 정상 속도인 정상 주행 모드에 비하여 과속 상태에서 수행되는 속도 제한 모드에서 자가 균형 이륜 이동차(1)의 앞부분이 들림 동작이 수행되는 것을 알 수 있다. 그러면, 앞부분 들림 동작으로 인한 지지 기둥(400)의 각도 차이에 따라서 구동 모터부(150 및 160)에 공급되는 전류가 감소하여 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도가 감소될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차(1)를 운행하여 경사면을 횡단하는 경우, 자가 균형 이륜 이동차(1)의 지지 기둥(400)의 기준 각도가 변경되어 사용자의 운전 편의성을 제공하는 것을 나타내는 도면이다.
도 13의 (a)는 일반 주행 모드로 경사면을 횡단하는 것을 나타낸다. 일반 주행 모드라 함은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 지지 기둥(400)의 몸체(100)에 대한 기준 각도를 미리 설정되어 있는 직각으로 유지한 상태로 주행하는 것을 의미한다.
일반 주행 모드에서는 경사면을 횡단할 경우에, 직진을 위해서는 지지 기둥(400)이 경사면과 수직을 유지하여야 한다. 그러기 위해서 상기 사용자의 몸체와 지지 기둥(400)은 서로 만약, 도 13의 (b)에서와 같이, 지지 기둥(400)의 각도가 변경되면 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)는 상기 지지 기둥(400)가 기울어진 방향으로 회전할 것이기 때문이다.
도 13의 (b)는 경사면 횡단 모드로 경사면을 횡단하는 것을 나타낸다. 경사면 횡단 모드라 함은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 지지 기둥(400)의 몸체(100)에 대한 기준 각도가 경사면을 고려하여 변경된 모드를 의미한다. 그러면, 사용자는 도 13의 (b)에서와 같이 보다 편안한 자세로 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)를 운행할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 자가 균형 이륜 이동차(1)를 운행하여 코너링 시, 안전 사고 방지를 위하여 이동 속도가 감소하는 것을 나타내는 도면이다. 코너링 시 이동 속도를 감소하게 되면, 원심력에 의한 전복 사고의 가능성을 낮추기 위함이다.
도 15는 본 발명에 자가 균형 이륜 이동차(1)의 동작이나 상태를 제어하기 위한 리모콘(1000)을 나타낸다.
상기 리모콘(100)은 전원 버튼(1010), 잠금 버튼(1020), 모드 설정, 버튼(1030), 및 표시 제어 버튼(1040)을 포함한다. 상기 전원 버튼(1010)은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)에 대한 전원 공급 여부를 제어하기 위한 버튼이다. 상기 잠김 버튼(1020)은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)에 대한 잠김/해제를 위한 버튼이다.
상기 모드 제어 버튼(1030)은 자가 균형 이륜 이동차(1)의 동작 모드를 설정하기 위한 버튼이다. 예컨대, 상기 모드 제어 버튼(1030)은 앞서 살펴본 속도 제한 모드, 회전력 강화 모드 등을 설정하는데 이용될 수 있다. 그리고, 상기 모드 제어 버튼(1030)은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 저속/고속 모드를 설정하는데에도 이용될 수 있다.
상기 표시 제어 버튼(1040)은 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 상태나 동작 관련 정보의 표시를 제어하기 위한 버튼이다. 예를 들면, 상기 표시 제어 버튼(1040) 조작에 기초하여 상기 자가 균형 이륜 이동차(1)의 이동 속도, 주행 거리, 누적 주행 거리 등이 사용자에게 제공될 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 자가균형 이륜 이동차 100 : 몸체
110 : 발판 111 : 좌측발판
112 : 우측발판 120 : 중앙판
121 : 관통구 130 : 누름키
131 : 테두리부 132 : 탄성변형부
133 : 누름부 134 : 헤드부
140 : 스위치 150 : 제1 구동모터
160 : 제2 구동모터 170 : 배터리팩
200 : 좌륜 300 : 우륜
400 : 지지기둥 410 : 손잡이
420 : 충격방지부 430 : 제2 감지센서
500 : 제1 감지센서 600 : 경계턱
610 : 표시창 611 : 배터리표시부
612 : 센서표시부 613 : 속도제한표시부
900: 센싱부 700, 910: 제어부
930p: 자세 제어부
110 : 발판 111 : 좌측발판
112 : 우측발판 120 : 중앙판
121 : 관통구 130 : 누름키
131 : 테두리부 132 : 탄성변형부
133 : 누름부 134 : 헤드부
140 : 스위치 150 : 제1 구동모터
160 : 제2 구동모터 170 : 배터리팩
200 : 좌륜 300 : 우륜
400 : 지지기둥 410 : 손잡이
420 : 충격방지부 430 : 제2 감지센서
500 : 제1 감지센서 600 : 경계턱
610 : 표시창 611 : 배터리표시부
612 : 센서표시부 613 : 속도제한표시부
900: 센싱부 700, 910: 제어부
930p: 자세 제어부
Claims (8)
- 좌측에 제1 구동 모터가 구비되고 우측에 제2 구동 모터가 구비되는 몸체;
상기 제1 및 제2 구동 모터 중 대응되는 구동 모터에 결합되는 좌륜과 우륜;
상기 몸체의 상측에 결합되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지 기둥;
상기 지지 기둥의 기울어짐 및 이동 경로의 경사를 감지하는 센싱부; 및
상기 지지 기둥의 기울어짐 방향 및 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 제어하여 회전 또는 이동 동작을 수행하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 센싱부에 의하여 감지된 이동 경로의 경사 판단 결과,
평지에서는, 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터를 회전시키는 정상 주행 모드를 수행하고,
내리막 경사에서는, 상기 몸체의 앞부분 들림 동작을 수행하여 상기 지지 기둥이 전방으로 기울어지는 각도를 미리 감소시킴으로써 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 상기 정상 주행 모드에 비하여 감소시키는 속도 제한 모드를 수행하며,
오르막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전력을 증가시키는 회전력 강화 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
내리막 경사에서는, 추가적으로, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도에 대응되는 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 낮게 설정함으로써 상기 속도 제한 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
내리막 경사에서는, 추가적으로, 내리막 경사 정도를 고려하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 일정 속도로 제한함으로써 상기 속도 제한 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
오르막 경사에서는, 상기 정상 주행 모드에 비하여 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터에 공급되는 전류를 증가시킴으로써 상기 회전력 강화 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 좌측에 제1 구동 모터가 구비되고 우측에 제2 구동 모터가 구비되는 몸체;
상기 제1 및 제2 구동 모터 중 대응되는 구동 모터에 결합되는 좌륜과 우륜;
상기 몸체의 상측에 결합되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지 기둥;
상기 지지 기둥의 기울어짐, 이동 경로의 경사 및 이동 속도를 감지하는 센싱부; 및
상기 지지 기둥의 기울어짐 방향 및 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 제어하여 회전 또는 이동 동작을 수행하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 센싱부에 의하여 감지된 상기 이동 속도의 판단 결과,
상기 이동 속도가 미리 정해진 범위 내의 정상 속도이면, 상기 지지 기둥의 전방 기울어짐 정도를 반영하여 상기 제1 및 제2 구동 모터를 회전시키는 정상 주행 모드를 수행하고,
상기 이동 속도가 상기 미리 정해진 범위를 초과한 과속 상태이면, 상기 몸체의 앞부분 들림 동작을 수행하여 상기 지지 기둥의 전방 기울임 정도를 감소시키고, 상기 제1 및 제2 구동 모터에 역방향의 회전력을 발생하도록 상기 제1 및 제2 구동 모터에 역방향 전류를 공급하여, 상기 제1 및 제2 구동 모터의 회전 속도를 억제하는 속도 제한 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 속도 제한 모드에서는, 상기 제1 및 제2 구동 모터에 공급되는 전류를 감소시키는 동작을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 자가 균형 이륜 이동차. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130071217A KR101533256B1 (ko) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 자가균형 이륜 이동차 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130071217A KR101533256B1 (ko) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 자가균형 이륜 이동차 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140147618A KR20140147618A (ko) | 2014-12-30 |
| KR101533256B1 true KR101533256B1 (ko) | 2015-07-02 |
Family
ID=52676357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130071217A KR101533256B1 (ko) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 자가균형 이륜 이동차 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101533256B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018039907A1 (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 尚艳燕 | 一种平衡车车杆和平衡车 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101693357B1 (ko) * | 2015-01-27 | 2017-01-05 | 한남대학교 산학협력단 | 거리측정센서를 이용한 세그보드 및 이의 구동 방법 |
| KR101626975B1 (ko) * | 2015-09-22 | 2016-06-02 | 주식회사 이에스지 | 인체유도장치를 구비한 이륜차 |
| CN106184529B (zh) * | 2016-08-16 | 2019-10-08 | 杭州骑客智能科技有限公司 | 人机互动运动装置 |
| KR101870427B1 (ko) * | 2017-01-23 | 2018-06-22 | 네이버랩스 주식회사 | 자율주행 플랫폼 |
| CN106741410B (zh) * | 2017-02-24 | 2019-07-12 | 宁波工程学院 | 两轮电动平衡车分级驱动信号生成方法 |
| KR102020976B1 (ko) * | 2017-09-21 | 2019-09-11 | 오형진 | 학습용 모형장치 |
| KR102058297B1 (ko) * | 2018-10-24 | 2019-12-20 | 이홍관 | 기립식 외바퀴 전동장치 |
| CN113031612B (zh) * | 2021-03-10 | 2024-04-12 | 深圳市科服信息技术有限公司 | 一种基于智能控制的平衡车系统、控制方法及计算机可读存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090048584A (ko) * | 2006-08-11 | 2009-05-14 | 세그웨이 아이엔씨. | 전기 운송수단의 속도 제한 |
| US20100051371A1 (en) * | 2008-09-02 | 2010-03-04 | Segway Inc. | Methods and Apparatus for Moving a Vehicle Up or Down a Sloped Surface |
| JP2013521173A (ja) * | 2010-02-26 | 2013-06-10 | セグウェイ・インコーポレイテッド | 車両を制御するための装置及び方法 |
-
2013
- 2013-06-20 KR KR1020130071217A patent/KR101533256B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090048584A (ko) * | 2006-08-11 | 2009-05-14 | 세그웨이 아이엔씨. | 전기 운송수단의 속도 제한 |
| US20100051371A1 (en) * | 2008-09-02 | 2010-03-04 | Segway Inc. | Methods and Apparatus for Moving a Vehicle Up or Down a Sloped Surface |
| JP2013521173A (ja) * | 2010-02-26 | 2013-06-10 | セグウェイ・インコーポレイテッド | 車両を制御するための装置及び方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018039907A1 (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 尚艳燕 | 一种平衡车车杆和平衡车 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140147618A (ko) | 2014-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101533256B1 (ko) | 자가균형 이륜 이동차 | |
| KR20140134095A (ko) | 자가균형 이륜 이동차 | |
| CN105329387B (zh) | 电动平衡车 | |
| KR101079755B1 (ko) | 핸즈프리형 전동스쿠터 | |
| US7467681B2 (en) | Vehicle, vehicle control device and variable control method | |
| CN105346643B (zh) | 电动平衡车 | |
| CN105346651B (zh) | 电动平衡车 | |
| US6538411B1 (en) | Deceleration control of a personal transporter | |
| US20070084662A1 (en) | Traveling apparatus and method of controlling the same | |
| CN105416484B (zh) | 电动平衡车 | |
| JP2014151721A (ja) | ホイールウォーカー | |
| CN105416485B (zh) | 电动平衡车 | |
| NZ525279A (en) | Controlling a motorized personal transporter with single and three-axis stabilizer | |
| KR101533258B1 (ko) | 지능형 배터리 관리 시스템을 포함하는 자가균형 이륜 이동차 | |
| JP2008068801A (ja) | 車両 | |
| JP5263058B2 (ja) | 搭乗姿勢保持機構及び同軸二輪車 | |
| US20050087375A1 (en) | Active stability wheel chair based on positive angle sensors | |
| CN209889032U (zh) | 自平衡代步车 | |
| KR20120139900A (ko) | 볼 세그웨이 | |
| JP2014069676A (ja) | 自動車 | |
| JP2013144513A (ja) | 車両 | |
| KR101335373B1 (ko) | 전동보행기 | |
| KR101935858B1 (ko) | 안정성이 향상된 이륜 전동차 | |
| US20220008810A1 (en) | Drifting electric scooter | |
| JP2005335677A (ja) | 車両、車両の制御装置および制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |