KR101638242B1 - Method of Controlling Motor Driven Power Assisted Safe Stroller and Apparatus for the Same - Google Patents

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KR101638242B1 KR1020140131822A KR20140131822A KR101638242B1 KR 101638242 B1 KR101638242 B1 KR 101638242B1 KR 1020140131822 A KR1020140131822 A KR 1020140131822A KR 20140131822 A KR20140131822 A KR 20140131822A KR 101638242 B1 KR101638242 B1 KR 101638242B1
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Abstract

배터리 전원으로 모터를 구동하여 발생하는 동력으로 바퀴부의 회전을 보조하도록 설계된 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 또는 마트용 카트와 같은 이송장치(이하, '유모차'로 통칭함)를 제어하는 방법이 개시된다. 힘센서를 이용하여 측정한 '사용자가 유모차에 가하는 힘'으로부터 유모차 구동에 관한 사용자의 의사를 파악하여 그 의사에 맞는 추종 각속도를 산출한다. 속도센서를 이용하여 유모차의 실제 각속도를 측정한다. 실제 각속도가 추종 각속도를 추종하기 위한 각속도 보상값을 산출한다. 경사센서가 측정하는 '유모차가 위치한 지점의 경사각'과 유모차의 총 질량에 의해 유모차가 경사면에서 밀려 내려가는 힘을 보상하기 위한 토크 보상값을 산출한다. 각속도 보상값과 토크 보상값을 합하여 모터부의 구동을 위한 구동제어신호를 산출하여 모터구동부에 제공한다. 이러한 제어를 수행하기 위한 제어 장치도 개시된다. 이에 의하면, 모터가 경사도에 따라 적정한 동력을 보조해주므로, 사용자는 유모차가 위치한 지점이 평지, 오르막, 내리막에 상관없이 언제나 평지에서 모는 정도의 힘만으로 유모차를 구동할 수 있다. 내리막에서 유모차 손잡이를 놓치더라도, 그 사실을 자동으로 인지하여 유모차를 신속하고 안전하게 정지시킬 수 있어 안전사고를 예방할 수 있다. (Hereinafter, referred to as a stroller) such as a stroller, an elderly walker, an industrial wagon, or a cart for a mart, which is designed to assist the rotation of the wheel by the power generated by driving the motor by the battery power. do. A user's intention regarding the driving of the stroller is grasped from the 'force applied by the user to the stroller' measured using the force sensor, and the following angular velocity corresponding to the doctor is calculated. The actual angular velocity of the stroller is measured using a speed sensor. And calculates the angular velocity compensation value for the actual angular velocity to follow the tracking angular velocity. The inclination angle of the point where the baby carriage is located and the total mass of the baby carriage measured by the inclination sensor are used to calculate a torque compensation value for compensating the force that the baby carriage is pushed down from the inclined surface. The angular velocity compensation value and the torque compensation value are summed up to calculate a drive control signal for driving the motor section and provide it to the motor drive section. A control device for performing such control is also disclosed. According to this, since the motor assists the proper power according to the degree of inclination, the user can drive the stroller only by the force that the position of the stroller is always driven on the flat surface regardless of the level, the uphill, and the downhill. Even if you miss the handle of the stroller in the downhill, you can stop the stroller quickly and safely by recognizing the fact automatically, thus preventing a safety accident.

Figure R1020140131822
Figure R1020140131822

Description

전동 동력 보조 안전 유모차 제어 방법 및 이를 위한 제어 장치 { Method of Controlling Motor Driven Power Assisted Safe Stroller and Apparatus for the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electric power assisted safety stroller,

본 발명은 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 마트용 카트 등(이하, 대표예인 '유모차'로 통칭함)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 동력을 이용하여 여러 가지 기능과 편의성을 제공할 수 있는 전동 동력 보조 안전 유모차에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stroller, an elderly walker, an industrial wagon, a cart for a mart, etc. (hereinafter, referred to as a representative example of a baby stroller) The present invention relates to an electric power assistance assisted safety baby carriage.

영유아를 둔 가족의 외부 활동에 필수적인 유모차는 그 구동방식에 따라 수동형과 전동형으로 분류된다. 수동형은 가격이 저렴하고 유지 보수가 용이한 장점이 있지만, 유모차를 미는 사람(이하에서는 '사용자'라 함)이 자신의 힘만으로 손잡이를 직접 밀어서 사용하기 때문에, 아기 외에 무거운 짐도 함께 이동하여야 하거나 또는 오르막 경사면을 이동할 때 많이 불편하고, 경사면에서 손잡이를 놓치게 되면 그에 대처하기가 어려워 사고로 이어지는 경우가 발생할 수 있다. Baby strollers, which are indispensable for the external activities of families with infants and young children, are classified into passive and motorized types according to their driving methods. Although the passive type is advantageous in that it is cheap and easy to maintain, the pusher (hereinafter, referred to as the 'user') pushes the handle only by its own force. Therefore, It is very inconvenient to move up the slope, and if the handle is missed on the slope, it is difficult to cope with it, leading to an accident.

최근에는 한 자녀 가정이 늘면서 부모들이 아이를 위해서라면 고가의 유모차도 과감하게 구입하는 경향이 두드러지고 있고, 업계는 이에 발맞추어 유모차의 안전성과 편리성 강화에 초점을 맞추고자 하는 노력을 도모하고 있다. 그 일예로, 전기모터를 이용한 전동 유모차가 개발되어 판매하고 있다. 그 전동 유모차는 스위치 방식으로 정해진 속도로 유모차가 움직이는 것만 가능하다. 따라서 유모차 사용자가 어떤 이유에서건 그 유모차의 손잡이를 놓았을 때도 그 유모차는 계속 움직이는 문제점이 있다. 유모차가 이동해야 할 도로가 오르막 경사면이면 유모차 바퀴에 정방향 토크를 부가하면 사용자가 힘을 덜 들여도 된다. 반대로, 내리막 경사면에서는 유모차 바퀴에 부방향 토크를 부가함으로써 사용자가 내리막 고속 이동을 막는 데 힘을 덜 사용해도 된다. 기존의 전동 유모차는 도로의 경사 조건에 따른 토크 제어 기능을 갖지 못하여 유모차의 안전성과 편의성의 측면에서 개선이 여지가 크다. In recent years, the number of single-family homes has increased, and parents are increasingly purchasing high-priced strollers for their children. The industry is trying to focus on the safety and convenience of the stroller in keeping with this trend. have. For example, electric baby strollers using electric motors have been developed and sold. The electric baby stroller is only able to move the stroller at a fixed speed in a switch manner. Therefore, there is a problem that the stroller continues to move even when the stroller user forgets the handle of the stroller for any reason. If the road on which the stroller is to be moved is an uphill slope, adding a positive torque to the stroller wheels may reduce the user's effort. Conversely, on the downward slope, the user may use less force to prevent downward movement at high speeds by adding negative torque to the stroller wheels. The conventional electric baby stroller has no torque control function according to the inclination condition of the road, and thus there is a great opportunity to improve the safety and convenience of the baby stroller.

대한민국 특허등록 10-1408162호는 손잡이에 장착된 센서를 통해 보호자와 유모차가 멀어지는 것을 감지하여 유모차 바퀴 축에 설치된 전자클러치브레이크를 작동시켜 유모차를 정지시킴으로써 내리막길 안전사고를 막을 수 있도록 설계된 전자동 유모차를 개시한다. 하지만, 이 유모차 역시 도로의 경사 조건을 자동으로 인식하여 그에 따른 토크 제어를 자동으로 하지 못하며, 사용자의 유모차 운전에 관한 의사를 자동으로 파악하여 모터를 구동함으로써 유모차를 편리하고 안전하게 운행하도록 지원해주는 기능까지 갖추지는 못한 한계가 있다. Korean Patent Registration No. 10-1408162 discloses a fully automatic stroller which is designed to prevent a downhill safety accident by stopping the stroller by activating the electromagnetic clutch brake installed on the stroller's wheel axis by sensing the distance between the protector and the stroller through the sensor mounted on the handle . However, this stroller also automatically recognizes the inclination condition of the road and does not automatically control the torque accordingly. Also, the stroller automatically recognizes the user's intention to operate the stroller and supports the stroller to operate the stroller conveniently and safely There is a limit that can not be met.

본 발명은 종래의 전동 유모차가 갖는 한계를 개선하기 위한 것으로서, 도로의 경사 조건 및 유모차 운전에 관한 사용자의 의사를 자동으로 파악하여 모터 구동에 반영함으로써 이동로의 경사도에 상관없이 언제나 평지이동에 필요한 힘만으로 구동할 수 있는 편리함과 내리막 경사면에서 사용자가 손잡이를 놓쳤을 때는 자동 정지되게 하는 안전함을 함께 제공하도록 설계된 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 방법 및 이를 위한 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is intended to improve the limitations of the conventional electric baby stroller, and automatically grasps the user's intention regarding the inclination condition of the road and the operation of the baby carriage and reflects the user's intention to the motor drive, And an object of the present invention is to provide an electric power assisted safety baby carriage control method and control device for the same which are designed to provide both convenience of driving by force alone and safety of automatically stopping when a user misses the handle on a downhill slope.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 전원으로 모터를 구동하여 발생하는 동력으로 바퀴부의 회전을 보조하도록 설계된 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 또는 마트용 카트와 같은 이송장치(이하, '유모차'로 통칭함)를 제어하는 방법에 있어서, 힘센서를 이용하여 측정한 '사용자가 유모차에 가하는 힘'으로부터 유모차 구동에 관한 사용자의 의사를 파악하여 그 의사에 맞는 추종각속도를 산출하는 단계; 속도센서를 이용하여 유모차의 실제 각속도를 측정하는 단계; 상기 실제 각속도가 상기 추종 각속도를 추종하기 위한 각속도 보상값을 산출하는 단계; 경사센서가 측정하는 '유모차가 위치한 지점의 경사각'과 유모차의 총 질량에 의해 유모차가 경사면에서 밀려 내려가는 힘을 보상하기 위한 토크 보상값을 산출하는 단계; 및 상기 각속도 보상값과 상기 토크 보상값을 합하여 모터부의 구동을 위한 구동제어신호를 산출하여 모터구동부에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transfer device such as a stroller, an elderly walker, an industrial wagon, or a cart for a mart, which is designed to assist rotation of a wheel by a power generated by driving a motor by battery power In the method for controlling the baby carriage, a user's intention regarding the driving of the baby carriage is grasped from the 'force applied to the baby carriage by the user' measured using the force sensor, and the following angular velocity corresponding to the user is calculated ; Measuring an actual angular velocity of the baby carriage using a velocity sensor; Calculating an angular velocity compensation value for the actual angular velocity to follow the following angular velocity; Calculating a torque compensation value for compensating a force of the baby carriage pushed down from the slope by the inclination angle of the point where the baby carriage is positioned and the total mass of the baby carriage measured by the inclination sensor; And calculating the driving control signal for driving the motor unit by summing the angular velocity compensation value and the torque compensation value and providing the calculated driving control signal to the motor driving unit.

상기 제어 방법에 있어서, 상기 추종 각속도를 산출하는 단계는, 힘센서를 이용하여 사용자가 유모차에 가하는 힘을 측정하는 단계; 측정된 힘 신호의 크기를 기준값과 비교하여 사용자가 유모차를 구동하려는 의사인지 아니면 정지하려는 의사인지를 판별하는 단계; 및 구동의사로 판별되면 상기 측정된 힘을 미리 설정해둔 구동의사 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 구동의사 시 기준모델에 따른 추종 각속도를 산출하고, 정지의사로 판별되면 상기 측정된 힘을 미리 설정해둔 정지의사 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 정지의사 시 기준모델에 따른 추종 각속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. In the control method, the step of calculating the following angular velocity includes: measuring a force applied by a user to the baby carriage using a force sensor; Comparing the magnitude of the measured force signal with a reference value to determine whether the user intends to drive the stroller or to stop the stroller; And calculating a follow-up angular velocity according to the driving pseudo-reference model by applying a transfer function according to a driving pseudo-reference model in which the measured force is previously set, And calculating a follow-up angular velocity according to the pause pseudo-reference model by applying a transfer function according to a preset pseudo-assist reference model.

상기 제어 방법은, 사용자가 유모차의 뒷바퀴만 지면에서 떨어지도록 들어 올린 상태에서 상기 힘센서가 출력하는 힘 측정값을 소정의 환산표를 참조하여 유모차의 실제 총질량으로 환산하여 상기 토크보상값을 산출하는 단계에 적용되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. The control method calculates the torque compensation value by converting the force measurement value outputted by the force sensor into the actual total mass of the baby carriage with reference to a predetermined conversion table in a state in which the user lifts the rear wheel of the baby carriage away from the ground Step to be applied to the step.

상기 제어 방법에 있어서, 상기 토크보상값은, 사용자가 경사면에서도 평지와 같은 힘을 가하여 유모차를 구동할 수 있도록 하기 위해, 유모차가 위치하는 경사면의 경사각에 상관없이 유모차의 실제 총질량에 작용하는 중력에 의해 경사면의 아래쪽으로 밀려 내려가려는 것을 방지해주는 크기로 정해지는 것이 바람직하다. In the control method, the torque compensation value is set such that, in order to enable the user to drive the stroller by applying a force equal to that of a flat surface even on an inclined surface, the gravitational force acting on the actual total mass of the stroller, regardless of the inclination angle of the inclined surface, It is preferable to set the size to prevent it from being pushed downward by the inclined surface.

상기 제어 방법에 있어서, 상기 각속도 보상값은, 상기 추종 각속도와 상기 실제 각속도 간의 차이값에 대하여 비례적분(PI) 제어를 수행하여 산출하는 것이 바람직하다. In the control method, it is preferable that the angular velocity compensation value is calculated by performing proportional-plus-integral (PI) control on a difference value between the following angular velocity and the actual angular velocity.

한편, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 바퀴들과, 상기 바퀴에 결합되어 지지되는 바디 프레임과, 상기 바디 프레임에 결합된 손잡이부를 포함하는 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 또는 마트용 카트와 같은 이송장치(이하, '유모차'로 통칭함)에 부가되어 전동 동력을 제공하기 위한 제어 장치로서, 상기 유모차에 설치되어, 사용자가 유모차에 가하는 힘을 측정하는 힘센서; 상기 유모차에 설치되어, 상기 유모차가 위치하는 지점의 경사각을 측정하는 경사센서; 상기 유모차에 설치되어, 상기 유모차의 속도와 등가적인 실제 각속도를 측정하는 속도센서; 입력되는 모터구동신호에 의해 구동되어 회전력을 발생시켜 상기 복수의 바퀴들의 적어도 일부를 회전시키도록 하는 모터부; 입력되는 구동제어신호에 의거하여 모터구동신호를 생성하여 상기 모터부에 제공하는 모터구동부; 상기 모터부의 구동에 필요한 에너지원으로 사용되는 배터리; 및 상기 힘센서의 출력신호로부터 유모차 구동에 관한 사용자의 의사를 파악하여 그 의사에 맞는 추종 각속도를 산출함과 더불어 상기 속도센서가 검출하여 피드백해주는 상기 유모차의 실제 각속도가 상기 추종 각속도를 추종하도록 하기 위한 각속도 보상값과, 상기 경사센서가 측정하는 '유모차가 위치한 지점의 경사각'과 유모차의 총 질량에 의해 유모차가 경사면에서 밀려 내려가는 힘을 보상하기 위한 토크 보상값을 포함하는 상기 구동제어신호를 생성하여 상기 모터구동부에 제공함으로써 상기 모터부의 구동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a stroller comprising: a plurality of wheels; a body frame coupled to the wheel; a stroller including a handle coupled to the body frame; (Hereinafter referred to as " stroller ") such as an industrial wagon or a cart for a mart, and is provided with a control unit for providing an electric power to the stroller, Force sensor; A tilt sensor installed on the baby carriage for measuring a tilt angle of a point where the baby carriage is located; A speed sensor installed in the stroller for measuring an actual angular speed equivalent to a speed of the stroller; A motor unit driven by an input motor drive signal to generate a rotational force to rotate at least a part of the plurality of wheels; A motor driving unit for generating a motor driving signal based on an input drive control signal and providing the generated motor driving signal to the motor unit; A battery used as an energy source necessary for driving the motor unit; And an actual angular velocity of the baby carriage which detects and feeds back the detected angular velocity of the baby carriage to follow the following angular velocity, And a torque compensation value for compensating a force of the baby carriage pushed down from the inclined surface by the inclination angle of the position of the baby carriage measured by the inclination sensor and the total mass of the baby carriage And a control unit for controlling the driving of the motor unit by providing the motor driving unit to the motor driving unit.

상기 제어 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 힘센서의 출력신호의 크기가 제1 범위 이내이면 상기 유모차를 정지하려는 사용자 의사(이하, '정지 의사'라 함)로 판별하고, 상기 제1 범위를 벗어나면 상기 유모차를 구동하려는 사용자 의사(이하, '구동 의사'라 함)로 판별하며, 상기 정지 의사로 판별되면 상기 힘센서의 출력신호에 정지 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하고, 상기 구동 의사로 판별되면 상기 힘센서의 출력신호에 구동 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 추종 각속도를 산출하는 처리를 수행하는 것이 바람직하다. In the control device, the controller may determine that the baby stroller is to be stopped if the output signal of the force sensor is within a first range (hereinafter, referred to as a "stop doctor"), (Hereinafter, referred to as " drive doctor ") to drive the stroller, and if it is determined that the driver wants to stop the driver, the transfer function according to the reference model during stopping is applied to the output signal of the force sensor, It is preferable to perform the process of calculating the following angular velocity by applying a transfer function according to the reference model to the output signal of the force sensor when it is determined as a doctor.

상기 제어부에서, 상기 각속도 보상값은, 상기 추종 각속도와 상기 실제 각속도 간의 차이값에 대하여 비례적분(PI) 제어를 수행하여 산출하는 것이 바람직하다. In the control unit, it is preferable that the angular velocity compensation value is calculated by performing PI (Proportional Integral) control on the difference between the following angular velocity and the actual angular velocity.

상기 제어부에서, 상기 토크보상값은, 사용자가 경사면에서도 평지와 같은 힘을 가하여 유모차를 구동할 수 있도록 하기 위해, 유모차가 위치하는 경사면의 경사각에 상관없이 유모차의 실제 총질량에 작용하는 중력에 의해 경사면의 아래쪽으로 밀려 내려가려는 것을 방지해주는 크기로 정해지는 것이 바람직하다. In the control unit, the torque compensation value is determined by the gravity acting on the actual total mass of the stroller, regardless of the inclination angle of the inclined surface on which the stroller is located, so that the user can drive the stroller by applying force equal to the flat surface It is preferable that the size is set to a size that prevents the user from pushing down the slope.

상기 유모차의 총 질량은, 사용자가 유모차의 뒷바퀴만 지면에서 떨어지도록 들어 올린 상태에서 상기 힘센서가 출력하는 힘 측정값을 상기 제어부에서 소정의 환산표를 참조하여 환산한 유모차의 실제 총 질량인 것이 바람직하다.It is preferable that the total mass of the baby carriage is an actual total mass of the baby carriage converted by referring to a predetermined conversion table by the force measurement value outputted by the force sensor while the user is raised so that only the rear wheel of the baby carriage is lifted away from the ground Do.

상기 모터부와 상기 바퀴부는 상기 모터부가 상기 바퀴부의 허브 안으로 일체화되어 상기 바퀴부를 직접 구동하는 인휠 모터일 수 있다. 인휠 모터를 채용하지 않는 경우, 상기 제어장치는 상기 모터부에서 발생시킨 회전력을 상기 바퀴부들의 적어도 일부에게 전달하여 그 바퀴부들의 회전 구동을 보조하는 동력전달부를 더 구비한다. The motor unit and the wheel unit may be an in-wheel motor in which the motor unit is integrated into the hub of the wheel unit to directly drive the wheel unit. When the in-wheel motor is not employed, the control unit further includes a power transmission unit that transmits rotational force generated by the motor unit to at least a part of the wheels and assists rotation of the wheels.

본 발명에 따른 '전동 동력 보조 안전 유모차'는 사용자가 오르막, 내리막, 평지를 이동할 때 항상 평지와 같은 힘으로 유모차를 구동할 수 있도록 하기 위해, 유모차가 위치한 지점의 경사각과 실제 총 질량에 따른 필요한 힘을 모터의 동력으로 보상해준다. 유모차가 위치하고 있는 지점이 경사면이든 평지든 상관없이 사용자는 평지에서 몰 때의 힘만 가하여 유모차를 몰 수 있다. 이동로의 경사조건에 구애받지 않으므로 유모차 구동에 힘이 덜 필요하여 구동이 쉽고 이동범위를 확대할 수 있다. In order to enable the driver to drive the stroller with the force equal to the flat surface when the user moves up, down, and down, the 'electric power assistant safety stroller' according to the present invention requires It compensates the power by the power of the motor. Regardless of whether the position where the stroller is located is a slope or a flat surface, the user can drive the stroller by applying only the driving force on the flat ground. Since it does not depend on the inclination condition of the traveling path, the driving force is less required to drive the stroller, so that the driving is easy and the moving range can be expanded.

유모차 손잡이 부분의 토크 센서가 사용자가 손잡이를 밀었을 때 생기는 토크를 측정하여 사용자가 유모차를 구동하고자 하는 의사가 있는지 여부를 파악하고, 그 사용자 의사에 따라 별도의 기준모델을 미리 설정해두고 유모차의 실제 각속도가 그 기준모델에 따른 추종 각속도를 추종하도록 제어한다. 이런 제어방식은 경사면에서의 안전사고를 예방해줄 수 있다. 즉, 탑승자인 유아는 외부 상황에 대하여 저항능력이 전혀 없다. 경사면에서 사용자가 의도하지 않게 유모차의 손잡이를 놓쳤을 시에는 유모차를 정지시키기 위한 기준모델이 자동으로 적용되어, 모터가 생성하는 보상 토크가 브레이크 작용을 하여 유모차를 신속하고 안전하게 정지시킬 수 있다. 경사면에서의 유모차의 가속하강, 충돌, 전도 등과 같은 안전사고를 방지할 수 있다.The torque sensor of the stroller handle portion measures the torque generated when the user pushes the handle so as to determine whether the user intends to drive the stroller and to set a separate reference model in advance according to the user's intention, And controls the angular velocity to follow the following angular velocity according to the reference model. This control method can prevent safety accidents on slopes. In other words, the infant as a passenger has absolutely no resistance to outside situations. When the user unintentionally misses the handle of the stroller on the slope, the reference model for stopping the stroller is automatically applied so that the compensating torque generated by the motor acts as a brake to stop the stroller quickly and safely. It is possible to prevent safety accidents such as acceleration falling, collision, and conduction of the baby carriage on the inclined surface.

기존의 유모차의 문제점을 보완하고 새로운 시스템으로 구동되므로 유모차 사용자의 선택폭이 증진된다.Since the problem of the existing baby carriage is compensated and the baby carriage is driven by a new system, the selection range of the baby carriage user is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 동력 보조 안전 유모차를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 유모차에서 시트를 제거하고 후방에서 본 상태를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명에 따른 전동 동력 보조 안전 유모차의 제어시스템을 나타낸 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 전동 동력 보조 안전 유모차를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이며,
도 5는 도 3의 제어부가 수행하는 제어로직을 나타내는 제어흐름도이며,
도 6은 유모차가 경사면을 이동하는 경우, 토크 보상 제어를 설명하기 위한 유모차의 자유물체도(free body diagram)이며,
도 7은 경사면에서 경사각의 크기에 따른 보상 토크의 이론값과 실제값을 비교하기 위한 그래프이다.1 is a perspective view illustrating an electric power assistant safety baby carriage according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 shows a state in which the seat is removed from the stroller of Fig. 1 and viewed from behind,
FIG. 3 is a block diagram showing a control system for an electric power assistant safety baby carriage according to the present invention,
4 is a flowchart illustrating a method of controlling an electric power assisted safety baby carriage according to the present invention,
5 is a control flowchart showing the control logic performed by the control unit of Fig. 3,
6 is a free body diagram of a baby carriage for explaining torque compensation control when the baby carriage moves on an inclined plane,
7 is a graph for comparing the theoretical value and the actual value of the compensation torque according to the magnitude of the tilt angle on the slope.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 바람직하게 실시하기 위한 내용을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적인 유모차는 앞바퀴와 뒷바퀴를 포함하는 바퀴부, 시트부, 바퀴부에 지지되어 시트부를 받쳐주는 바디 프레임부, 그리고 바디 프레임부에 결합된 손잡이부를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유모차(100)는 이런 유모차의 기본적인 구성을 기반으로 하여, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시를 위한 별도의 구성요소들이 부가되는 형태의 구성을 갖는다. 또한, 기본적인 구성의 구조는 부가되는 구성요소의 기능적, 구조적 특징에 따라 그에 적합하도록(adaptively) 변형된다. 도 1과 도 2는 시트부(140)가 설치된 상태와 제거된 상태의 유모차(100)를 측방과 후방에서 본 모습을 도시하고 있다.A typical baby carriage includes a wheel portion including a front wheel and a rear wheel, a seat portion, a body frame portion supported by the wheel portion to support the seat portion, and a handle portion coupled to the body frame portion. The stroller 100 according to the preferred embodiment of the present invention has a configuration in which separate components for implementing the present invention described below are added based on the basic configuration of the stroller. Further, the structure of the basic structure is adaptively modified according to the functional and structural characteristics of the added components. 1 and 2 illustrate a state in which the seat portion 140 is installed and a state in which the stroller 100 is removed from a side and a rear side.

구체적으로, 바퀴부(110)는 앞바퀴와 뒷바퀴 중 적어도 어느 한 쪽은 차축으로 결합된 두 개의 바퀴로 구성된다. 도면에 예시된 유모차는 뒷바퀴부(112)가 두 개의 바퀴를 차축(114)으로 연결된 구조로 되어 있다. 모터(70)가 생성한 회전력은 예컨대 기어부(80)와 같은 동력전달수단을 통해 이 차축(114)에 전달된다. 이 경우, 앞바퀴부(116)는 한 개 이상의 바퀴로 구성된다. 도면에 예시된 유모차(100)는 앞바퀴부(116)가 두 개의 바퀴를 포함하는 경우를 보여준다. 물론 앞바퀴부도 뒷바퀴부와 마찬가지로 차축으로 두 바퀴를 연결하여 모터의 회전력을 전달받을 수 있도록 구성할 수도 있을 것이다.Specifically, the wheel part 110 is composed of two wheels that are axially coupled to at least one of the front wheel and the rear wheel. The baby carriage illustrated in the figure has a structure in which the rear wheel portion 112 has two wheels connected to each other via an axle 114. The rotational force generated by the motor 70 is transmitted to the axle 114 via a power transmitting means such as a gear portion 80, for example. In this case, the front wheel portion 116 is constituted by one or more wheels. The baby carriage 100 illustrated in the figure shows a case in which the front wheel portion 116 includes two wheels. Of course, the front part may also be configured to receive the rotational force of the motor by connecting two wheels with the axle like the rear wheel part.

바디 프레임부(120)는 유모차(100)의 바디를 구성하는 부분으로서, 바퀴부(110) 위에 결합되어 지지되며 시트부(140)를 받쳐준다. 구체적으로, 뒷바퀴(112)들의 바퀴축에 결합된 후방 프레임(122)과, 앞바퀴(116)들의 바퀴축에 결합된 전방 프레임(124)을 포함한다. 후방 프레임(122)과 전방 프레임(124)이 시트부(140)를 직접 받쳐주는 구조로 만들 수 있다. 대안으로, 도면에 예시된 것처럼, 후방 프레임(122) 및 전방 프레임(124)에 결합되어 지지되면서 시트부(140)를 잡아서 받쳐주는 시트파지 프레임(126)을 더 포함하는 구조로 만들 수도 있다. 예시된 것에 따르면, 후방 프레임(122)과 전방 프레임(124)은 각각 대략 U자를 거꾸로 뒤집은 형상을 가지며, 전방 프레임(124)은 후방 쪽으로 비스듬히 설치되고, 후방 프레임(122)은 전방 쪽으로 비스듬히 설치되어, 상단부가 서로 접근 내지 접촉된다. 시트파지 프레임(126)도 시트부(140)를 내포하여 감쌀 수 있도록 대략 U자 형상으로 만들어지며, 이의 하부가 후방 및 전방 프레임(122, 124)의 상부와 결합되어 그들에 의해 지지되고, 그의 좌우측 수직부가 시트부(140)의 좌우측을 붙잡아 지지할 수 있도록 결합된다.The body frame 120 constitutes a body of the baby carriage 100. The body frame 120 is coupled to the wheel unit 110 and supports the seat unit 140. A rear frame 122 coupled to a wheel axis of the rear wheels 112 and a front frame 124 coupled to a wheel axis of the front wheels 116. [ The rear frame 122 and the front frame 124 can be made to directly support the seat portion 140. Alternatively, as illustrated in the drawings, the structure may further include a seat grasping frame 126 that is supported by being coupled to the rear frame 122 and the front frame 124 to support the seat portion 140. According to the illustrated example, the rear frame 122 and the front frame 124 each have a substantially inverted U shape, the front frame 124 is installed at an angle to the rear side, and the rear frame 122 is installed at an angle toward the front side , And the upper end portions come into contact with each other or come into contact with each other. The sheet holding frame 126 is also made substantially U-shaped so as to wrap around and cover the seat portion 140. The lower portion thereof is engaged with and supported by the upper portions of the rear and front frames 122 and 124, The left and right vertical portions are engaged to support the left and right sides of the seat portion 140 so as to be held.

시트부(140)는 유아가 그 위에 앉거나 누울 수 있도록 받침부(142)와 등받이부(144)를 포함하며, 이 둘은 원하는 각도로 접거나 펼 수 있도록 결합된다. 시트부(140)는 바디 프레임부(120)에 결합되어 지지된다. 도면에 예시된 시트부(140)는 시트파지 프레임(126)에 결합되어 지지되며, 필요 시 도 2처럼 그 시트파지 프레임(126)으로부터 분리될 수도 있다. The seat portion 140 includes a receiving portion 142 and a back portion 144 for allowing the infant to sit or lie thereon, both of which are coupled to be folded or unfolded at a desired angle. The seat portion 140 is coupled to and supported by the body frame portion 120. The seat portion 140 illustrated in the drawing is coupled to and supported by the seat grasping frame 126, and may be detached from the seat grasping frame 126, if necessary, as shown in Fig.

손잡이부(130)는 바디 프레임부(120)에 사용자의 힘을 전달할 수 있도록 결합된다. 도면에 예시된 이 손잡이부(130)는 사용자가 손으로 잡아 미는 중앙 손잡이와, 이의 양쪽에서 소정길이 연장되어 끝부분이 바디 프레임부(120), 보다 구체적으로는 시트파지 프레임(126)의 좌우측 수직부에 결합된 좌측 및 우측 연장부를 포함한 대략 U자형상이다. 사용자가 힘을 가하기에 편리하도록 중앙 손잡이는 사용자의 가슴 근처에 수평으로 배치되고, 좌우측 연장부는 아랫방향으로 비스듬히 배치된다. The handle 130 is coupled to the body frame 120 so as to transmit a user's force. The handle 130 illustrated in the figure includes a center handle that is pushed by the user and a predetermined length extending from both sides of the handle, and an end portion of the handle is extended to the left and right of the body frame portion 120, more specifically, And is substantially U-shaped including left and right extensions coupled to the vertical portion. The center knob is horizontally disposed near the user's chest and the left and right extended portions are disposed diagonally downward so that the user can easily apply force.

이러한 기본적 구성요소들은 사용자의 힘만으로 밀고 이동할 수 있는 수동형 유모차가 일반적으로 구비하는 것들이다. 본 발명에 따른 유모차(100)은 이런 기본적인 구성요소에 사용자가 유모차(100)를 이동시키기 위해 손잡이부(130)를 밀거나 당길 때 가해지는 힘을 측정하기 위한 힘센서(20)와, 유모차(100)가 위치하고 있는 지점의 경사도를 측정하기 위한 경사센서(30), 그리고 유모차(100)의 이동속도를 측정하기 위한 속도센서(40) 등을 구비하는 센서부를 더 포함한다.These basic components are usually provided by a passenger stroller which can be pushed and moved only by the force of the user. The stroller 100 according to the present invention includes a force sensor 20 for measuring the force applied when the user pushes or pulls the handle 130 to move the stroller 100 to such a basic component, A tilt sensor 30 for measuring the tilt of a point where the tilt sensor 100 is positioned and a speed sensor 40 for measuring the moving speed of the trolley 100.

또한, 본 발명의 유모차(100)는 유모차(100)에 전동 동력을 제공하기 위한 수단으로서, 회전 동력을 생성하는 모터부(70)와, 모터부(70)를 구동하는 모터구동부(60), 그리고 모터부(70)가 생성한 회전 동력을 유모차(100)의 바퀴부(110)에 전달하는 동력전달부(80)를 더 포함한다. 유모차(100)는 센서부에서 측정한 사용자 힘, 경사각, 유모차(100)의 속도값을 제공받아 유모차(100)가 있는 지점의 경사도와 사용자 의사를 파악하여 유모차의 구동 토크를 보상하고, 내리막길 안전사고를 방지하기 위한 총괄적 제어를 하는 제어부(50)를 더 포함한다. The stroller 100 according to the present invention includes a motor unit 70 for generating a rotational power, a motor driving unit 60 for driving the motor unit 70, And a power transmission unit 80 for transmitting the rotational power generated by the motor unit 70 to the wheel unit 110 of the stroller 100. [ The baby carriage 100 is provided with the user force, the inclination angle, and the velocity value of the baby carriage 100 measured by the sensor unit, and compensates for the driving torque of the baby carriage by grasping the user's intention and the inclination of the position of the baby carriage 100, And a control unit 50 for performing overall control for preventing a safety accident.

힘센서(20)는 손잡이부(130)에 가해지는 힘에 의해 탄성변형체의 변형이 일어나거나 전압이 발생하는 경우 그 변형량이나 전압을 측정하는 방식, 또는 전자력, 자이로효과, 지레 등과 같은 힘의 균형을 이용하여 측정하는 방식 등 기존에 알려진 힘 측정 방식을 이용하여 구현된 센서라면 어떤 것이든 무방하다. 예컨대 토크센서나 압력센서 등도 힘센서의 일종으로서, 본 발명의 힘센서(20)로서 사용될 수 있다. 예컨대 토크센서는 사용자가 유모차(100)의 손잡이부(130)에 힘을 가하였을 때의 토크를 측정하여 그 측정된 토크의 값을 정방향 토크인 경우에는 +값으로 나타내고, 역방향 토크인 경우에는 -값으로 나타내어 제어부(50)에 제공한다. The force sensor 20 measures the amount of deformation or voltage of the elastic deforming member when a deforming of the elastic deforming member occurs due to a force applied to the handle 130 or a voltage is applied or a method of measuring a force balance such as an electromagnetic force, And a method using a force measurement method known in the art can be used. For example, a torque sensor or a pressure sensor may be used as the force sensor 20 of the present invention as a kind of force sensor. For example, the torque sensor measures the torque when the user applies a force to the handle 130 of the stroller 100 and displays the measured torque value as a positive value when the torque is positive, And provides it to the control unit 50. [

힘센서(20)의 측정값은 유모차 구동에 관한 사용자의 의사 즉, 유모차(100)를 구동하는지 아니면 정지시키고자 하는지를 파악하는 데 이용된다. 힘센서(20)는 사용자 유모차 구동 의사를 가장 정확하게 파악할 수 있는 위치에 힘센서(20)를 설치하는 것이 바람직하다. 사용자가 유모차(110)를 구동하기 위해 손잡이부(130)에 가하는 힘은 손잡이부(130)의 좌측 연장부 또는 우측 연장부의 말단 즉, 시트부(140)와의 결합 지점을 통해 시트부(140)로 전달된다. 그러므로 그 결합 지점이 힘센서(20)를 설치하기에 적합한 지점이다. 물론 사용자의 힘은 손잡이부(130)의 중앙 손잡이에 일차적으로 가해지므로, 거기에 힘센서(20)를 설치하는 것도 가능할 것이다. 어떤 종류의 힘센서(130)를 사용하는가에 따라 그것의 최적의 설치위치나 설치 형태가 다를 수 있다. 사용하는 힘센서(130)의 특징을 잘 고려하여 적합하게 설치하면 된다. 예를 들어 도면에 예시된 것처럼, 토크센서를 힘센서(20)로서 사용하는 경우, 사용자가 손잡이부(130)를 미는 힘에 의한 토크는 시트부(140)와 결합하는 손잡이부(130)의 좌측 연장부 또는 우측 연장부의 말단부에서 측정하는 것이 용이하고 정확하므로 그 말단부에 토크센서를 설치하는 것이 가장 바람직하다. The measured value of the force sensor 20 is used to determine whether the user intends to drive the stroller 100, that is, whether the stroller 100 is to be driven or stopped. It is preferable that the force sensor 20 be installed at a position where the driver's intention to drive the user's baby stroller can be grasped most accurately. The force applied by the user to the handle 130 for driving the baby carriage 110 is transmitted to the seat 140 through the left end of the handle 130 or the end of the right extension, Lt; / RTI > The coupling point is therefore a suitable point for installing the force sensor 20. Of course, since the force of the user is first applied to the center knob of the handle 130, it is also possible to install the force sensor 20 therein. The optimal installation position and installation type may vary depending on what kind of force sensor 130 is used. It may be suitably installed considering the characteristics of the force sensor 130 to be used. For example, when the torque sensor is used as the force sensor 20, as shown in the figure, the torque of the user due to the pushing force of the handle 130 is transmitted to the handle portion 130 It is most preferable to provide a torque sensor at the distal end portion thereof since it is easy and accurate to measure at the left extension portion or the distal extension portion of the right extension portion.

또한, 힘센서(20)의 측정값은 유모차(100)의 실제 총질량(유모차(100)의 질량과 거기에 탑승한 영유아 및/또는 물건의 질량을 합한 값)을 파악하는 데도 이용된다(이에 관한 자세한 내용은 후술함). 모터부의 구동제어 특히 내리막길 안전사고 방지를 위한 제어에 있어서, 유모차(100)의 실제 총 질량을 알면 더욱 신속하고 정확한 제어를 할 수 있다. The measured value of the force sensor 20 is also used to grasp the actual total mass of the baby carriage 100 (the sum of the mass of the baby carriage 100 and the mass of infants and / or objects aboard it) More about this later). In order to control the driving of the motor part, in particular, in the control for preventing safety accident on the downhill road, knowing the actual total mass of the stroller 100 enables quick and accurate control.

경사센서(30)는 유모차(100)가 위치하고 있는 지점의 경사각을 측정하기 위한 것으로, 경사각은 0도인 평지에서 경사각이 0도로 측정될 수 있도록 설치하되, 유모차(100)의 진행방향의 경사각을 정확하게 측정할 수 있도록 설치하면 된다. 설치 위치에 관한 다른 특별한 제한은 없다. 예컨대, 후술할 제어부(50)를 올려놓기 위한 수평 받침대의 저면에 장착할 수 있다. 1축 방향(유모차(100)의 진행방향) 경사센서로도 충분하며, 사용 못할 것은 아니나 다축 방향의 경사도까지 측정할 수 있는 경사센서까지는 필요 없다. 경사센서(30)는 측정된 경사각이 예컨대 오르막일 때는 양(+)의 값이 되고, 내리막일 때는 음(-)의 값이 되는 출력신호를 제어부(50)로 제공한다.The inclination sensor 30 is provided to measure the inclination angle of the point where the baby carriage 100 is positioned. The inclination sensor 30 is installed so that the inclination angle can be measured at 0 degree on a flat surface having an inclination angle of 0 degrees, It can be installed so that it can be measured. There are no other specific restrictions on the installation location. For example, it can be mounted on the bottom of a horizontal support for placing a controller 50 to be described later. 1-axis direction (traveling direction of the baby carriage 100) A tilt sensor is sufficient, and it is not necessary to use a tilt sensor capable of measuring the tilt in the multi-axis direction. The inclination sensor 30 provides the control unit 50 with an output signal having a positive (positive) value when the measured inclination angle is, for example, an uphill, and a negative (negative) value when the measured inclination angle is downhill.

속도센서(40)는 유모차(100)의 이동속도를 측정하기 위한 수단이다. 유모차(100)의 이동속도는 앞바퀴나 뒷바퀴(116, 112)의 각속도 또는 모터부(70)의 각속도 ω와 등가적인 물리량이므로, 이 값을 측정하면 된다. 예컨대 모터부(70)의 각속도 ω는 모터부(70)의 회전수를 카운트함으로써 측정할 수 있다. 도시된 속도센서(40)는 모터부(70)의 회전수를 카운트하여 각속도 ω를 측정할 수 있도록 모터부(70)와 일체형으로 구성된 속도센서이다. The speed sensor 40 is a means for measuring the moving speed of the baby carriage 100. Since the moving speed of the baby carriage 100 is a physical quantity equivalent to the angular velocity of the front wheels or the rear wheels 116 and 112 or the angular velocity o of the motor unit 70, this value can be measured. For example, the angular speed omega of the motor unit 70 can be measured by counting the number of revolutions of the motor unit 70. [ The speed sensor 40 is a speed sensor that is integrated with the motor unit 70 so as to measure the angular speed omega by counting the number of revolutions of the motor unit 70. [

동력전달부(80)는 모터부(70)가 생성한 동력을 차축(114)에 전달하여 차축(114)을 회전시키기 위한 수단이다. 예컨대 모터부(70)의 회전축에 결합된 기어와 바퀴부(110)의 차축(114)에 결합된 기어들로 구성된 기어조립체로 구현될 수 있다. 대안으로, 벨트와 풀리를 이용하여 구현될 수도 있다. The power transmission unit 80 is a means for transmitting the power generated by the motor unit 70 to the axle 114 to rotate the axle 114. [ For example, a gear assembly composed of gears coupled to the rotational axis of the motor unit 70 and gears coupled to the axle 114 of the wheel unit 110. Alternatively, it may be implemented using a belt and a pulley.

모터구동부(60)는 모터부(70)의 구동에 필요한 구동신호를 생성하여 모터부(70)에 제공한다. 이 구동신호는 제어부(50)가 제공하는 모터 구동에 관한 제어신호에 따라 배터리(90) 전원을 이용하여 만든다. The motor driving unit 60 generates a driving signal required for driving the motor unit 70 and supplies the generated driving signal to the motor unit 70. This driving signal is generated by using the power source of the battery 90 in accordance with a control signal for motor driving provided by the control unit 50. [

모터부(70)는 모터구동부(60)의 구동신호 입력에 의해 회전 동력을 발생시킨다. 사용하는 직류 전원에 적합하게 직류 모터, 예컨대 브러시리스 모터(BLDC 모터)로 구현하는 것이 바람직하다. 이 모터부(70)는 차축(114)과 가까운 위치에 고정되고, 동력전달부(80)와 맞물려 차축(114)에 동력을 제공할 수 있도록 설치된다. The motor unit 70 generates rotational power by inputting a driving signal of the motor driving unit 60. It is preferable to implement a DC motor such as a brushless motor (BLDC motor) suitable for a DC power source to be used. The motor unit 70 is fixed at a position close to the axle 114 and is installed to be able to engage with the power transmission unit 80 to provide power to the axle 114. [

인휠 모터(in-wheel motor)(휠허브 모터(wheel hub motor)라고도 함)를 채용할 수도 있다. 인휠 모터는 전기 모터부가 바퀴의 허브 안으로 일체화되어 인휠 모터가 바퀴를 직접 구동하는 구조로 된 모터이다. 모터부(70)와 유모차의 바퀴부들(112, 116) 중 적어도 일부가 인휠 모터(85)로 대체되는 경우, 동력전달부(80)는 생략될 수 있다. 인휠 모터(85)는 뒷바퀴에만 또는 앞바퀴에만 적용되거나, 또는 그 둘 모두에 적용될 수 있을 것이다.An in-wheel motor (also referred to as a wheel hub motor) may be employed. The in-wheel motor is a motor in which the electric motor is integrated into the hub of the wheel and the in-wheel motor directly drives the wheels. When at least a part of the motor part 70 and the wheel parts 112 and 116 of the baby carriage are replaced by an in-wheel motor 85, the power transmitting part 80 may be omitted. The in-wheel motor 85 may be applied only to the rear wheels or only to the front wheels, or both.

제어부(50)는 힘센서(20), 경사센서(30), 속도센서(40)로부터 각각의 측정값을 전기신호 형태로 제공받을 수 있도록 이들 센서(20, 30, 40)와 전기적으로 연결된다. 또한, 모터구동부(60)에 모터 구동에 관한 제어신호를 제공할 수 있도록 모터구동부(60)와도 전기적으로 연결된다. 측정값을 아날로그 신호로 제공하는 센서들(20, 30, 40)을 사용하는 경우, 제어부(50)는 그것을 디지털 신호로 변환하는 AD변환기를 구비한다. 제어부(50)는, 모터구동부(60)에 제공하는 모터구동 제어신호가 아날로그 신호이므로, 모터구동 제어값을 아날로그 신호로 변환하기 위한 DA변환기를 구비한다. 제어부(50)는 기본적으로 후술하는 본 발명의 제어방법을 실행하기 위한 프로그램을 내장하고 필요한 데이터를 저장하는 메모리, 센서들(20, 30, 40)로부터 제공되는 측정값을 입력받고 그 내장 프로그램을 실행하여 모터구동에 관한 제어값을 연산하는 연산장치를 포함한다. The control unit 50 is electrically connected to these sensors 20, 30 and 40 so that the respective measured values from the force sensor 20, the inclination sensor 30 and the velocity sensor 40 can be provided in the form of electric signals . The motor driving unit 60 is also electrically connected to the motor driving unit 60 so as to provide a control signal for driving the motor. When using the sensors 20, 30, and 40 that provide measured values as analog signals, the controller 50 includes an AD converter that converts the measured values to digital signals. The control unit 50 includes a DA converter for converting the motor drive control value into an analog signal because the motor drive control signal provided to the motor drive unit 60 is an analog signal. The control unit 50 basically receives a measurement value provided from a memory and sensors 20, 30, and 40 for storing necessary data and a program for executing the control method of the present invention to be described later, And calculates a control value related to the motor drive.

유모차(100)는 배터리(90)를 전원수단으로서 구비한다. 배터리(90)는 전원을 필요로 하는 구성요소들, 예컨대 센서부(20, 30, 40), 제어부(50), 모터구동부(60) 등에 연결되어, 이들이 필요로 하는 전원을 공급한다. 도시하지는 않았지만, 사용자가 필요에 따라 이들 구성요소들에 대한 배터리(90)의 전원 공급을 온 또는 오프 시킬 수 있도록 하기 위해, 전원스위치를 더 구비할 수 있다. 전원스위치가 켜진 경우에만 이하에서 설명하는 제어방법이 실행될 수 있다.The stroller 100 has a battery 90 as a power source. The battery 90 is connected to the components requiring power supply, such as the sensor units 20, 30, 40, the control unit 50, the motor drive unit 60, and the like, Although not shown, a power switch may be further provided to allow the user to turn on or off the power supply of the battery 90 to these components as needed. The control method described below can be executed only when the power switch is turned on.

바디 프레임부(120)의 하부에 충분한 공간이 주어지므로, 배터리(90), 모터구동부(60), 제어부(50)는 거기의 적당한 지점에 고착시키면 된다. 예컨대 이들을 받침판(비도시)에 고정시키고, 그 받침판을 바디 프레임부(120)에 고착할 수 있다. 미관을 좋게 하기 위해 이들 구성요소들을 수납함(비도시) 안에 모두 수납하고, 그 수납함을 바디 프레임부(120)에 고착시킬 수도 있다. 유모차는 일반적으로 차량에 실어 이동하여 사용하기도 하는데, 차량 이동 시 부피를 최소화하기 위해 접을 수 있는 구조로 설계된다. 본 발명의 유모차(100)도 배터리(90), 모터구동부(60), 제어부(50) 등을 바디 프레임부(120)에 고착함에 있어서, 유모차(100)를 접거나 펴는 것에 지장을 주지 않도록 설치될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 부가적인 구성요소들은 기존의 또는 장래의 접이식 또는 비접이식 유모차에 적합하게 설치될 수 있다.The battery 90, the motor driving unit 60, and the control unit 50 may be fixed at appropriate points since a sufficient space is provided in the lower portion of the body frame unit 120. For example, these can be fixed to a base plate (not shown), and the base plate can be fixed to the body frame portion 120. In order to improve the appearance, these components may be housed in a storage box (not shown), and the storage box may be fixed to the body frame portion 120. The stroller is generally designed to be folded in order to minimize the volume when the vehicle is moving. The stroller 100 according to the present invention may also be installed so as not to hinder the folding or unfolding of the stroller 100 when the battery 90, the motor driver 60, the controller 50 and the like are fixed to the body frame 120. [ . That is, the additional components according to the present invention may be installed in an existing or future folding or non-folding stroller.

도 3은 모터유모차(100)의 구동 제어를 위한 제어시스템(10)을 블록도로 도시한다. 제어부(50)는 힘센서(20), 경사센서(30), 그리고 속도센서(40)로부터 샘플링주기마다 그들의 측정값 즉, 사용자가 유모차(100)에 가하는 힘(T), 유모차가 위치하는 지점의 경사각(θ), 그리고 유모차의 속도 즉 모터부(70)의 각속도(ω*)에 관한 정보를 각각 전기신호 형태로 제공받는다. 제어부(50)는 센서부(20, 30, 40)에서 제공되는 측정값들을 이용하여 이하에서 설명하는 제어로직을 수행함으로써 모터구동 제어신호(Cd)를 생성하여 모터구동부(60)로 제공한다. 모터구동부(60)는 그 모터구동 제어신호(Cd)에 의거하여 모터구동신호(Md)를 생성하여 모터부(70)에 제공한다. 이에 의해 제어부(50)가 지시하는 회전속도로 모터부(70)가 구동되고, 이에 의해 생성된 회전력은 동력전달부(80)를 통해 유모차(100)의 차축(114)에 전달된다. 사용자가 가하는 힘과 모터부(70)의 부가하는 보조 동력의 합력이 유모차(100)를 구동한다. 모터부(70)의 각속도(ω*)는 속도센서(40)가 실시간으로 검출하여 제어부(50)로 피드백 한다.Fig. 3 is a block diagram of a control system 10 for controlling the driving of the motor stroller 100. Fig. The control unit 50 reads out the measured values from the force sensor 20, the inclination sensor 30 and the velocity sensor 40 at each sampling cycle, that is, the force T applied by the user to the stroller 100, And the angular speed? * Of the motor unit 70 are provided in the form of electric signals, respectively. The controller 50 generates the motor drive control signal Cd by using the measured values provided by the sensor units 20, 30 and 40 to provide the motor drive unit 60 with the control logic described below. The motor drive unit 60 generates the motor drive signal Md based on the motor drive control signal Cd and provides it to the motor unit 70. [ The motor unit 70 is driven at the rotational speed indicated by the control unit 50 and the generated rotational force is transmitted to the axle 114 of the baby carriage 100 through the power transmitting unit 80. [ And the resultant force of the user and the auxiliary driving force added by the motor unit 70 drives the baby carriage 100. [ The angular speed? * Of the motor unit 70 is detected by the speed sensor 40 in real time and fed back to the control unit 50. [

이 제어시스템(10)이 수행하는 제어방법이 도 4의 흐름도에 도시되어 있다. 이 흐름도를 참조하면서 본 발명의 유모차(100)의 제어방법을 설명한다.The control method performed by this control system 10 is shown in the flow chart of Fig. A control method of the baby carriage 100 of the present invention will be described with reference to this flowchart.

먼저, 본 발명은 사용자 의사에 기반한 토크 보상 제어 알고리즘을 적용한다. 유모차(100)를 구동하는 사용자의 의사를 자동으로 파악하여 그 파악된 의사에 따라 그에 적합한 모터의 구동제어를 수행하는 데 특징이 있다. 사용자의 의사는 크게 두 가지로 구분한다. 하나는 유모차를 구동하려는 의사이고, 다른 하나는 유모차를 정지시키려는 의사이다. 유모차의 운동을 동역학적으로 모델링하여, 유모차가 구동 시와 정지 시의 기준모델을 각각 만든다. 파악된 사용자의 의사가 유모차를 구동하려는 것이라면, 실제 유모차(100)가 구동 시의 기준모델의 운동을 추종하도록 모터부(70)의 구동을 제어한다. 이와 달리, 파악된 사용자의 의사가 유모차를 정지시키려는 것이면, 실제 유모차(100)가 정지 시의 기준모델의 운동을 추종하도록 모터의 구동을 제어한다. 이하에서는 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.First, the present invention applies a torque compensation control algorithm based on a user's intention. And is characterized by automatically grasping the intention of the user driving the stroller 100 and controlling the driving of the motor in accordance with the detected intention. There are two main types of users' opinions. One is a doctor who wants to drive a stroller, and the other is a doctor who wants to stop the stroller. Dynamically modeling the movement of the stroller, the stroller makes reference models for driving and stopping, respectively. If the user's intention is to drive the baby carriage, the control of the motor unit 70 is performed so that the actual baby carriage 100 follows the movement of the reference model at the time of driving. On the other hand, if the user's intention is to stop the baby carriage, the control of the motor is controlled so that the actual baby carriage 100 follows the movement of the reference model at the time of stopping. Hereinafter, this will be described in more detail.

유모차 구동에 관한 사용자의 의사는 유모차 손잡이부(130)를 미는 힘으로부터 파악할 수 있다(S10 단계). 예시된 것처럼 토크센서를 힘센서(20)로 사용하는 경우, 손잡이부(130)에서 발생하는 토크(T)값을 이용하여 파악할 수 있다. 사용자가 손잡이부(130)에 힘을 가할 때 토크센서는 손잡이부(130)에서 걸리는 토크를 전압신호(토크신호 T)로 변환하여 제어부(50)에 제공한다(S12 단계). The user's intention regarding the driving of the baby carriage can be grasped from the pushing force of the baby carriage knob 130 (step S10). When the torque sensor 20 is used as the force sensor 20 as shown in the figure, it can be grasped by using the value of the torque T generated at the handle 130. When the user applies a force to the handle 130, the torque sensor converts the torque applied to the handle 130 into a voltage signal (torque signal T) and provides the torque signal T to the controller 50 in step S12.

토크센서는 측정된 토크의 크기가 예컨대 -5V ~ +5V 범위 내의 전압값으로 환산되어 출력되도록 한다. 이 경우, 토크신호 T는 이론적으로는 손잡이부(130)에 힘이 가해지지 않을 때는 0[V](기준값)가 측정되고, 손잡이부(130)를 앞으로 미는 힘이 가해질 때는 그 힘의 크기에 따라 0[V]<T≤5[V] 범위 내의 정(+) 방향 토크값이 측정되고, 손잡이부(130)를 뒤로 당기는 힘이 가해질 때는 그 힘의 크기에 따라 -5[V]≤T<0[V] 범위 내의 부(-) 방향 토크값이 측정될 것이다. 실제로는 여러 요인에 의한 노이즈가 토크신호에 포함될 수 있다. 그러므로 토크센서의 출력 전압신호의 값이 정확하게 0[V]가 아니고 그 근처의 값 예컨대 -0.2[V] ~ +0.2[V] 사이의 값(이하, '실질적 0[V]'라 함)이면 손잡이부(130)에 힘이 가해지지 않은 상태로 간주하는 것이 바람직하다. 토크신호의 전압값이 실질적 0[V]인 경우는 사용자가 유모차(100)를 밀거나 당기는 등의 구동행위를 하지 않는 상태 즉, 정지 상태로 볼 수 있고, 실질적 0[V]가 아닌 경우에는 사용자가 유모차(100)를 구동하고 있는 상태 즉, 구동 상태로 볼 수 있다. The torque sensor causes the magnitude of the measured torque to be converted into a voltage value within a range of, for example, -5 V to +5 V and output. In this case, the torque signal T is theoretically measured to be 0 [V] (reference value) when no force is applied to the knob portion 130, and when the force pushing the knob portion 130 is applied, The positive torque value within the range of 0 [V] <T? 5 [V] is measured, and when a force for pulling back the handle 130 is applied, -5 [V]? T A negative torque value within the range of < 0 [V] will be measured. In practice, noise due to various factors may be included in the torque signal. Therefore, when the value of the output voltage signal of the torque sensor is not exactly 0 [V] and is a value between -0.2 [V] and +0.2 [V] It is preferable that the handle 130 is regarded as not being subjected to a force. When the voltage value of the torque signal is substantially 0 [V], it can be regarded as a state in which the user does not perform a driving operation such as pushing or pulling the stroller 100, that is, in a stationary state and is not substantially 0 [V] The user can see that the user is driving the stroller 100, that is, the driving state.

그러므로 제어부(50)는 힘센서(20) 즉, 토크센서가 제공하는 토크신호(T)의 전압값이 실질적 0[V]인지 여부를 판단한다(S14 단계). 이 때, 그 토크신호가 아날로그 신호이면 디지털 값으로 변환하는 처리를 선행한다. Therefore, the control unit 50 determines whether the voltage value of the torque signal T provided by the force sensor 20, that is, the torque sensor is substantially 0 [V] (step S14). At this time, if the torque signal is an analog signal, the process of converting to a digital value is performed.

그리고 제어부(50)는 정지 상태의 기준모델과 구동 상태의 기준모델을 각각 미리 설정해두고, S14 단계에서의 판단 결과에 따라 모터부(70)의 구동에 관한 제어를 수행한다. 제어부(50)의 제어 목표는 유모차(100)의 실제 속도와 등가적인 값인 모터부(70)의 각속도(ω)가 미리 설계해둔 두 가지 기준모델 즉, 유모차의 정지 상태 기준모델의 각속도(ω*)와 구동상태 기준모델의 각속도(ω*) 중 어느 한 가지를 추종하도록 하는 것이다. The control unit 50 sets the reference model in the stopped state and the reference model in the drive state in advance, and performs control relating to the drive of the motor unit 70 in accordance with the determination result in step S14. A control target of the control unit 50 is the angular velocity of the stroller 100, the actual speed and the equivalent value of the motor unit 70, the angular velocity (ω) are two standards model that is, stop state of the baby carriage reference model haedun pre-design of the (ω * And the angular speed? * Of the drive state reference model.

이를 위해, 토크센서가 제공하는 토크신호(T)의 전압값이 실질적 0[V]이 아닌 경우는 구동상태 기준모델에 따른 유모차 추종 각속도(ω*)를 산출한다(S16 단계). 반면에, 토크신호(T)의 전압값이 실질적 0[V]인 경우에는 정지 상태의 기준모델에 따른 유모차 추종 각속도(ω*)를 산출한다(S18 단계).To this end, when the voltage value of the torque signal T provided by the torque sensor is not substantially 0 [V], the baby carriage following angular speed? * According to the driving state reference model is calculated (step S16). On the other hand, if the voltage value of the torque signal T is substantially 0 [V], the baby carriage following angular speed [omega] * according to the stopped reference model is calculated (step S18).

이와 병행하여 제어부(50)는 속도센서(40)가 실시간으로 측정하는 모터부(70)의 실제 각속도(ω)를 제공받으므로(S34 단계), 제어부(50)는 그 모터부(70)의 실제 각속도(ω)가 두 기준모델에 따른 산출된 각속도(ω*)를 추종하도록 각속도 보상값을 산출한다(S20 단계). 단계 S18과 S20의 구체적인 산출방법은 후술하는 도 5의 설명에서 함께 하기로 한다.The controller 50 receives the actual angular speed? Of the motor unit 70 measured in real time by the speed sensor 40 in step S34 so that the controller 50 controls the motor unit 70 The angular velocity compensation value is calculated so that the actual angular velocity? Follows the calculated angular velocity? * In accordance with the two reference models (step S20). The specific calculation method of steps S18 and S20 will be described together with the description of FIG. 5 to be described later.

본 발명은 또한, 경사면에서의 자유 하강 방지를 위한 토크 보상 제어를 수행하는 데 다른 특징이 있다. 유모차(100)가 경사면에서 운행하고 있는 상황을 고려한다(S22 단계). 본 발명에 따른 제어방법은 유모차(100)가 위치한 지점의 경사각에 따른 토크를 모터부(70)의 동력으로 보상해준다. 힘센서(20)로 측정한 유모차(100)의 실제 총 질량과 경사센서(30)가 실시간으로 측정한 경사각을 이용해 경사진 곳에서 보상해 주어야 할 토크의 크기를 계산해 낸다. 이때 바퀴에 보상되어야 할 필요 토크를 계산하여 DC모터에서 토크를 보상해 준다. 토크 보상에 의해, 사용자는 유모차(100)가 위치하고 있는 지점의 경사도와 상관없이 마치 평지에서 유모차(100)를 모는 것과 같은 힘만으로 유모차를 움직일 수 있다. The present invention is also characterized in that it performs torque compensation control for preventing free fall on the inclined plane. Consider a situation in which the baby carriage 100 travels on an inclined plane (step S22). The control method according to the present invention compensates the torque according to the inclination angle of the point where the baby carriage 100 is located by the power of the motor unit 70. [ The actual total mass of the baby carriage 100 measured by the force sensor 20 and the inclination angle measured by the inclination sensor 30 in real time are used to calculate the magnitude of the torque to be compensated at the inclined portion. At this time, the required torque to be compensated for the wheel is calculated, and the DC motor compensates the torque. With the torque compensation, the user can move the stroller only with the same force as if driving the stroller 100 in the flat position regardless of the inclination of the position where the stroller 100 is located.

이를 위해, 경사센서(30)는 유모차(100)가 위치한 지점의 경사각을 실시간으로 측정하여 그에 대응하는 전압신호로 변환한 경사신호를 제어부(50)에 제공한다(S24 단계). 예컨대 측정 가능한 경사각이 -20°~ +20° 때 0.5V~4.5V의 출력 전압신호를 출력하는 경사센서(30)를 채용하는 경우, 경사센서(30)의 출력 전압값에 2.5를 뺀 후 10을 곱하면 다시 경사각 -20°~ +20°로 환산할 수 있다. 측정된 경사각을 나타내는 전압신호는 제어부(50)에 제공된다. For this, the inclination sensor 30 measures the inclination angle of the point where the baby carriage 100 is located in real time, and provides the inclination signal converted into the corresponding voltage signal to the control unit 50 (step S24). For example, when the inclination sensor 30 that outputs an output voltage signal of 0.5 V to 4.5 V is used when the measurable inclination angle is -20 to +20, 2.5 is subtracted from the output voltage value of the inclination sensor 30, , It can be converted to an inclination angle of -20 ° to + 20 ° again. The voltage signal indicating the measured inclination angle is provided to the control unit 50. [

제어부(50)는 경사센서(30)로부터 제공되는 출력 전압신호를 입력받아 상기 경사각에 따라 유모차(100)에 보상해줄 토크 보상량을 산출한다(S28 단계). 도 6은 토크 보상 제어를 설명하기 위한 유모차의 자유물체도(free body diagram)이다. 유모차(100)의 자유물체도를 보면, 유모차(100)에는 유모차 질량 m에 따른 중력 W=mg이 지구중심 방향으로 작용한다. 이 힘의 경사면과 평행한 방향의 성분의 크기는 mg·sinθ이다. 여기서, g는 중력가속도이고, θ는 유모차(100)가 위치한 지점(경사면)의 경사각이다. 경사면 표면과 유모차 바퀴부(112, 116) 간의 마찰력을 무시하는 경우, 유모차(100)에는 경사면을 따라 아래로 굴러 내려가려는 힘 mg·sinθ가 작용하는 것으로 볼 수 있다. 그러므로 유모차(100)에 사용자가 아무런 힘을 가하지 않을 때, 유모차(100)가 경사면에서 밀려 내려오지 않도록 하기 위해서는 mg·sinθ과 같거나 더 큰 힘(F)이 반대방향으로 유모차(100)에 가해져야 한다. 즉, 본 발명은The control unit 50 receives an output voltage signal from the inclination sensor 30 and calculates a torque compensation amount to be compensated for the baby carriage 100 according to the inclination angle (step S28). 6 is a free body diagram of the baby carriage for explaining the torque compensation control. In the free body view of the baby carriage 100, gravity W = mg corresponding to the baby carriage mass m acts on the baby carriage 100 in the direction of the center of the globe. The magnitude of the component in the direction parallel to the slope of this force is mg · sin θ. Here, g is the gravitational acceleration, and? Is the inclination angle of the point (inclined plane) where the baby carriage 100 is located. When the frictional force between the inclined surface and the baby carriage wheels 112 and 116 is neglected, it can be seen that a force mg · sin θ is applied to the baby carriage 100 to roll down along the inclined surface. Therefore, when the user does not apply any force to the stroller 100, in order to prevent the stroller 100 from being pushed down from the slope, a force F equal to or greater than mg · sin θ is applied to the stroller 100 in the opposite direction Should be. That is,

Figure 112014093672703-pat00001
......(1)
Figure 112014093672703-pat00001
......(One)

인 힘 F를 경사센서(30)를 이용하여 보상해주는 시스템을 기본으로 적용한다. A force F is compensated by using the inclination sensor 30 as a base.

또한, 모터부(70)의 회전수는 다음 식으로 구할 수 있다(동력전달부(80)를 감속비가 1:1인 기어로 구성한 경우)The number of revolutions of the motor section 70 can be obtained from the following equation (when the power transmitting section 80 is constituted by gears having a reduction ratio of 1: 1)

Figure 112014093672703-pat00002
......(2)
Figure 112014093672703-pat00002
......(2)

이므로, Because of,

Figure 112014093672703-pat00003
......(3)
Figure 112014093672703-pat00003
(3)

유모차(100)의 뒷바퀴(112)의 필요 토크 T는 아래 식을 이용하여 구한다.The required torque T of the rear wheel 112 of the baby carriage 100 is obtained using the following equation.

여기서, V는 유모차의 속도, D는 유모차의 뒷바퀴(112)의 지름, N은 모터부(70)의 회전수를 각각 나타낸다. (D는 단위가 mm이고, N은 RPM [rev/min]이고, 속도 V의 단위가 m/s이기 때문에 RPM의 단위를 맞춰주기 위해서 분모와 같은 상수를 사용함). Here, V represents the speed of the baby carriage, D represents the diameter of the rear wheel 112 of the baby carriage, and N represents the number of revolutions of the motor unit 70, respectively. (D is a unit of mm, N is RPM [rev / min], and the unit of velocity V is m / s, so use a constant such as the denominator to match the unit of RPM).

T = F x R ......(4) T = F x R (4)

여기서, R은 뒷바퀴(112)의 반지름이다.Here, R is the radius of the rear wheel 112.

제어부(50)는 이들 식을 이용하여 모터부(70)에서 필요로 하는 보상 토크를 산출하여 모터구동부(60)에 제공한다. 이에 의해 모터부(70)가 생성하는 토크에 보상이 이루어져 본 발명이 원하는 대로 모터부(70)의 구동을 제어할 수 있다. The control unit 50 calculates the compensation torque required by the motor unit 70 using these equations and supplies the calculated compensation torque to the motor drive unit 60. [ As a result, the torque generated by the motor unit 70 is compensated, and the driving of the motor unit 70 can be controlled as desired by the present invention.

이와 같은 토크 보상 제어에 따르면, 유모차(100)는 평지에서 아무런 힘이 가해지지 않아서 정지해 있는 상태와 같게 된다. 또한, 사용자가 경사면에서 부주의로 유모차 손잡이부(130)를 놓치더라도, 유모차(100)는 경사면에서 미끄러져 내려가지 않고 정지하게 된다. 왜냐하면 사용자가 유모차(100)를 놓쳐 힘을 가하지 못하고 모터부(70)만 유모차(100)에 하강 방지를 위한 보상 토크를 유모차(100)에 가해주기 때문이다. According to such a torque compensation control, the stroller 100 is in a state where it is stopped because no force is applied to the flat surface. Further, even if the user accidentally misses the stroller handle 130 on the inclined surface, the stroller 100 does not slip down on the inclined surface and stops. This is because the user does not apply the force to the stroller 100 because the user misses the stroller 100 and the motor unit 70 applies the compensation torque to the stroller 100 to prevent the stroller 100 from descending.

힘 mg·sinθ의 크기를 계산하려면, 경사각 θ과 유모차(100)의 총 질량(유모차에 탑승한 유아나 기타 물건의 질량을 전부 포함한 질량임) m을 알아야 한다. 경사각 θ은 경사센서(30)의 검출값으로부터 알 수 있다. 질량 m은 탑승 유아의 평균체중 등을 고려하여 미리 정한 하나의 값(고정값)으로 고정할 수도 있겠으나, 만약 그 고정값이 유모차(100)의 실제 총 질량과 편차가 크면 계산된 힘 mg·sinθ의 크기가 정확하지 않아 제어에 오차가 발생한다. 본 발명은 오차를 최소화하기 위한 방안으로, 사용자의 간단한 조작에 의해 유모차(100)의 실제 총 질량을 직접 측정하는 방법을 사용한다(S26 단계). To calculate the magnitude of the force mg · sin θ, you need to know the angle of inclination θ and the total mass of the stroller 100 (including all the masses of infants and other objects aboard the stroller) m. The inclination angle &amp;thetas; can be known from the detection value of the inclination sensor 30. [ The mass m may be fixed to a predetermined value (fixed value) in consideration of the average weight of the infant on board, but if the fixed value is larger than the actual total mass of the stroller 100, the magnitude of sin θ is not correct and an error occurs in the control. In order to minimize the error, the present invention uses a method of directly measuring the actual total mass of the stroller 100 by a simple operation of the user (step S26).

유모차(100)의 총 질량은 힘센서(20)를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 유모차(100) 자체의 질량은 제조 시 이미 알고 있는 값이므로, 유모차(100)에 탑승하는 영유아나 싣는 물건 등 유모차(100) 이외의 질량을 정확하게 알아내면 된다. 이를 위해, 유모차(100)에 부가되는 질량(또는 유모차의 총 질량)과 힘센서(20)의 측정값 간의 상관관계 데이터를 미리 만들기 위한 테스트를 수행하고, 그 테스트를 통해 얻어진 상기 상관관계 데이터를 환산 테이블로 만들어 제어부(50)에 저장해두고, 추후 유모차(100)에 총 질량 산출에 활용한다. 상기 상관관계 데이터를 확보하기 위한 테스트는, 질량을 알고 있는 물건(테스트 물건)을 그 유모차(100)에 시트부(140)에 싣고서 사용자가 유모차(100)의 손잡이부(130)를 위로 들어 올려 뒷바퀴(112)가 지면에서 떨어진 상태(이 때, 앞바퀴부(116)는 지면에 닿아 있음)에서 힘센서(20)가 측정한 힘(예: 토크)의 크기를 제어부(50)가 연산을 통해 미리 '유모차(100)에 부가되는 질량(또는 유모차의 총 질량)과 힘센서(20)의 측정값 간의 상관관계 데이터'를 환산 테이블로 저장해두는 방법으로 수행한다. 상기 테스트는 상기 테스트 물건의 질량을 예컨대 1kg부터 30kg까지 1kg씩 증가시켜가면서 위와 같은 상관관계 데이터를 확보해둔다(이 경우, 유모차(100)의 총 질량의 이론적 최대 호차는 0.5kg이 될 것이다). The total mass of the baby carriage 100 can be measured using the force sensor 20. Specifically, since the mass of the baby carriage 100 itself is a known value at the time of manufacture, the masses other than the baby carriage 100, such as infants and the like, should be accurately obtained. To do this, a test is performed to preliminarily make correlation data between the mass (or the total mass of the baby carriage) added to the baby carriage 100 and the measured value of the force sensor 20, and the correlation data Converted into a conversion table and stored in the control unit 50, and utilized for calculating the total mass of the baby carriage 100 in the future. The test for securing the correlation data is performed by loading a stapler (100) having a known mass (test object) on the seat part (140) and lifting the handle part (130) of the stroller The controller 50 calculates the magnitude of the force (e.g., torque) measured by the force sensor 20 in a state in which the rear wheel 112 is separated from the ground (in this case, the front wheel portion 116 touches the ground) The correlation data between the mass (or the total mass of the baby carriage) added to the baby carriage 100 and the measured value of the force sensor 20 is stored in advance as a conversion table. In this test, the above-mentioned correlation data is secured while increasing the mass of the test object by 1 kg from 1 kg to 30 kg (in this case, the theoretical maximum inclination of the total mass of the baby carriage 100 will be 0.5 kg).

유모차(100)에 부가되는 질량과 힘센서(20)의 측정값 간의 상관관계 데이터가 준비된 상태에서, 사용자가 전원스위치를 온 시킨 상태에서 유모차(100)에 실제로 영유아를 태워(및/또는 물건을 실어) 이동을 시작하기 전에 상기 테스트와 똑같은 방법으로 그 유모차(100)의 손잡이부(130)를 들어 올려 유모차(100)의 실제 총 질량을 산출할 수 있다. 즉, 사용자가 유모차(100)를 들어 올렸을 때, 제어부(50)는 힘센서(20)가 측정한 힘(토크)의 크기를 산출하고, 내장된 상기 상관관계 데이터에 관한 환산 테이블을 참조함으로써 산출된 힘(토크)의 크기에 대응되는 유모차(100)의 실제 총 질량(m)을 산출할 수 있다. In the state in which the correlation data between the mass added to the stroller 100 and the measured value of the force sensor 20 is prepared, the infant is actually brought to the stroller 100 (and / The actual total mass of the stroller 100 can be calculated by lifting the handle 130 of the stroller 100 in the same manner as the above test before starting the movement. That is, when the user lifts the baby carriage 100, the control unit 50 calculates the magnitude of the force (torque) measured by the force sensor 20 and refers to the conversion table relating to the built- The actual total mass m of the baby carriage 100 corresponding to the magnitude of the applied force (torque) can be calculated.

제어부(50)는, 이렇게 유모차(100)의 총 질량(m)을 운행 시작 단계에서 미리 산출해두고, 유모차(100)가 운행하는 동안에 유모차(100)가 위치한 지점의 실시간 경사각 θ에 상응하여 모터부(70)가 발생시켜야 할 토크 보상값을 계산한다(S28 단계). The control unit 50 calculates the total mass m of the baby carriage 100 in advance at the start of the driving operation and calculates the total mass m of the baby carriage 100 in accordance with the real time tilt angle? The torque compensation value to be generated by the torque converter 70 is calculated (step S28).

제어부(50)는 단계 S20에서 산출한 각속도 보상값과 단계 S28에서 산출한 토크 보상값을 입력값으로 하여 소정의 제어로직을 수행함으로써 모터부(70)의 구동을 제어하기 위한 신호(모터구동제어신호)를 생성한다(S30 단계). 도 5는 이를 위한 제어부(50)의 제어로직을 나타낸다. The controller 50 performs a predetermined control logic using the angular velocity compensation value calculated in step S20 and the torque compensation value calculated in step S28 as input values to generate a signal for controlling the drive of the motor unit 70 Signal) (step S30). 5 shows the control logic of the control unit 50 for this purpose.

제어부(50)는 사용자가 유모차(100)를 경사면에서 구동할 때, 경사에 따른 토크를 모터부(70)의 동력으로 보상해줌으로써 유모차(100)를 평지에서 구동할 때와 같은 힘만으로 구동할 수 있도록 해줌과 동시에, 사용자가 부주의로 인해 유모차(100)의 손잡이부(130)를 놓치더라도 유모차(100)가 안전하게 정지하도록 함으로써 경사면을 따라 급가속 하강에 따른 안전사고의 발생을 방지해주는 제어를 수행한다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The control unit 50 compensates the torque corresponding to the inclination by the power of the motor unit 70 when the user drives the stroller 100 on the inclined plane so as to drive the stroller 100 with the same force as when driving the stroller 100 on the flat surface And controls the baby stroller 100 to stop safely even if the user misses the handle 130 of the stroller 100 due to carelessness so as to prevent the occurrence of safety accidents due to rapid descent along the slant surface . Specifically, it is as follows.

유모차의 바퀴(112, 116)에는 사람이 가해주는 힘, 마찰과 기타 등의 외란 토크가 작용한다. 뒷바퀴(112)를 연결해주는 차축(114)과 동력전달부(80)인 기어로 연결된 모터부(70)의 각속도(유모차(100)의 각속도)를 속도센서(40)가 측정한다. 제어부(50)는 경사센서(30)와 유모차(100)의 실제 총 질량을 이용해 경사면에서 보상해 주어야 하는 토크를 계산하고, 그 계산된 보상 토크를 모터구동부(60)를 통해 모터부(70)의 토크에 보상되도록 제어한다. 또한, 제어부(50)는 보상된 토크와 사용자가 유모차(100)에 가한 힘에 의한 토크의 합이 유모차(100)의 차축(114)이 연결된 뒷바퀴(112)에 작용하여 얻어지는 유모차(100)의 실제 각속도(ω)가 기준모델의 각속도(ω*)를 추종하도록 제어한다. 즉, 가상의 유모차 기준모델의 각속도(ω*)와 속도센서(40)를 통해 얻은 실제 모터부(70)의 각속도(ω) 내지 실제 유모차 뒷바퀴(112)의 각속도를 지속적으로 비교하여 양자가 일치하도록 닫힌 루프(close-loop) 제어를 사용한다.The wheels 112 and 116 of the stroller are subjected to disturbance torques such as a force applied by a person, friction and the like. The speed sensor 40 measures the angular speed (the angular speed of the baby carriage 100) of the axle 114 connecting the rear wheels 112 and the motor unit 70 connected to the power transmission unit 80 by a gear. The control unit 50 calculates the torque to be compensated in the inclined plane by using the actual total mass of the inclination sensor 30 and the baby carriage 100 and supplies the calculated compensating torque to the motor unit 70 through the motor driving unit 60. [ To be compensated for. The control unit 50 controls the operation of the stroller 100 in which the sum of the compensated torque and the torque due to the force applied by the user to the stroller 100 acts on the rear wheel 112 to which the axle 114 of the stroller 100 is connected The actual angular speed? Is controlled so as to follow the angular speed? * Of the reference model. That is, the angular speed ω * of the virtual baby carriage reference model and the angular speed ω of the actual motor unit 70 obtained through the speed sensor 40 and the angular speed of the actual rear wheel of the baby carriage 112 are continuously compared, And use close-loop control.

이를 위해, 유모차 구동에 관한 사용자의 의사가 '정지'인 경우와 '구동'인 경우 각각에 관하여 유모차 구동에 관한 기준모델을 설정한다. 두 기준모델은 다음과 같은 전달함수 H 1 (s)와 H 2 (s)로 나타낼 수 있다. 이 두 전달함수 H 1 (s)와 H 2 (s)는 정지와 구동의 경우 유모차(100) 전체의 전달함수이다.For this purpose, a reference model for driving the stroller is set for each of the case where the user's intention to drive the stroller is 'stop' and the case where it is 'driving'. The two reference models can be represented by the following transfer functions H 1 (s) and H 2 (s) . These two transfer functions H 1 (s) and H 2 (s) are transfer functions of the entire stroller 100 in the case of stop and drive.

정지 시의 전달함수:

Figure 112014093672703-pat00004
......(5)Transfer function at stop:
Figure 112014093672703-pat00004
(5)

구동 시의 전달함수:

Figure 112014093672703-pat00005
......(6)Transfer function at driving:
Figure 112014093672703-pat00005
(6)

여기서, 관성모멘트 a1, a2와 점성 마찰 b1, b2는 테스트를 통해 얻어지는 실험값일 수 있다. 이 실험값은 유모차(100)에 토크를 입력하여 그 때의 유모차 속도 응답을 출력하여 확인 후 시스템 특정화(System Identification)을 통해 실제 유모차의 전달함수를 구하는 것을 통해 얻어진다. 구동 시 가상 전달함수는 실제 유모차를 구동시키면서 사용자의 임의로 선택할 수 있고, 정지 시 가상 전달함수는 사용자가 손잡이를 놓쳤을 때 안전하게 감속하여 정지할 수 있도록 설정할 수 있다. Here, the moment of inertia a 1 , a 2 and the viscous friction b 1 , b 2 may be experimental values obtained through testing. This experimental value is obtained by inputting the torque to the stroller 100, outputting the stroller speed response at that time, and obtaining the transfer function of the actual stroller through system identification (System Identification). The virtual transfer function at the time of driving can be arbitrarily selected by the user while driving the actual baby carriage, and the virtual transfer function at the time of stopping can be set so that the user can safely decelerate and stop when the knob is missed.

사용자가 유모차에 가하는 힘(토크)이 0인 경우에는 정지 시의 전달함수가 적용되고, 0이 아닌 경우에는 구동 시의 전달함수가 적용된다. 제어부(50)의 추종 각속도 산출부(52)는 힘센서(20)로부터 제공되는 토크 T(s)를 입력받아 그것에 전달함수 H 1 (s) 또는 H 2 (s)를 적용하여 추종 각속도(ω*)를 산출한다. When the force (torque) applied by the user to the baby carriage is 0, the transfer function at the time of stopping is applied. When it is not 0, the transfer function at the time of driving is applied. The tracking angular velocity calculation unit 52 of the control unit 50 receives the torque T (s) provided from the force sensor 20 and applies a transfer function H 1 (s) or H 2 (s) * ).

제어부(50)는 정지 시의 전달함수 H 1 (s)와 구동 시의 전달함수 H 2 (s)를 거친 추종 각속도(ω*)를 유모차(100)의 각속도가 추종하도록 피드백 제어를 한다. 구체적으로, 각속도 오차 산출부(54)는 산출된 추종 각속도(ω*)에서 각도센서(40)가 검출한 유모차(100)의 실제 각속도(ω)를 감한 값을 산출한다. The control unit 50 performs feedback control so that the angular velocity of the baby carriage 100 follows the following angular velocity ω * which is obtained by passing the transfer function H 1 (s) at the time of stopping and the transfer function H 2 (s) at the time of driving. Specifically, the angular velocity error calculator 54 calculates a value obtained by subtracting the actual angular velocity? Of the baby carriage 100 detected by the angle sensor 40 from the calculated following angular velocity? * .

산출된 각속도 차이는 PI제어부(56)의 입력값으로 제공되어 이득제어가 수행된다. 이득제어는 응답속도를 빠르게 하기 위한 비례제어(P제어)와 유모차(100)가 정지할 때에 오차가 생기지 않도록 적분제어(I제어)를 이용한다. PI 제어에 적용하는 이득제어 전달함수 G(s)는,The calculated angular velocity difference is provided as an input value of the PI control unit 56, and gain control is performed. The gain control uses proportional control (P control) for increasing the response speed and integral control (I control) so that no error occurs when the baby carriage 100 stops. The gain control transfer function G (s), which is applied to the PI control,

Figure 112014093672703-pat00006
......(7)
Figure 112014093672703-pat00006
(7)

로 나타낼 수 있다. 여기서, 비례제어 계수 K p 와 적분제어 계수 K i 는 테스트를 통해 구한 실험값일 수 있다.. Here, the proportional control coefficient K p and the integral control coefficient K i may be experimental values obtained through testing.

비례제어만 적용하면, 응답속도는 빠르나 정상 상태의 오차가 0이 되지 못하고 계속 잔존하기 때문에 사용자가 경사면에서 유모차(100)를 놓쳤을 경우 유모차(1000가 내리막에서 정지하지 못하고 경사면 아래로 계속 조금씩 굴러내려가게 되는 단점이 있다. 이미분제어까지 적용하면 유모차(100)의 반응속도가 지나치게 느려지는 단점이 있다. 비례 적분 제어를 수행하면, 정상 상태 오차가 0이 되어, 손잡이를 놓았을 때 유모차가 곧바로 잘 멈춘다. If the proportional control is applied, the response speed is fast, but the error of the steady state does not become zero. Therefore, when the user loses the stroller 100 on the slope, the stroller 1000 can not stop at the downhill, If the proportional integral control is performed, the steady state error becomes zero, and when the handle is released, the baby carriage is immediately turned on It stops well.

제어부(50)의 경사도 보상부(58)는 PI제어를 통해 얻어진 회전 각속도에 경사면의 경사각에 의한 토크 보상을 위한 제어를 수행한다. 위에서 언급한 것처럼, 경사면에서는 유모차(100)에는 경사면을 따라 내려가는 방향으로 mg·sinθ만큼의 힘이 작용하는데, 이 힘 때문에 사용자는 그 경사면을 오를 때에는 더 강하게 유모차(100)를 밀어야 하고, 그 경사면을 내려갈 때에는 반대방향으로 유모차(100)를 잡아주어야 한다. 상기 힘 mg·sinθ을 이겨내기 위해 추가로 필요한 토크를 보상해주면, 경사면을 오르거나 내려갈 때도 사용자는 평지에서 밀듯이 유모차(100)를 구동할 수 있다. 경사도 보상부(58)는 보상이 필요한 토크 mg·sinθ에 상당하는 각속도를 계산하고, 그 계산된 각속도를 PI제어부(56)의 출력 각속도와 합하여 구동제어신호를 생성한다(S30 단계). The tilt compensation unit 58 of the control unit 50 performs control for torque compensation based on the tilt angle of the slope with respect to the rotational angular velocity obtained through the PI control. As described above, a force of mg · sin θ is applied to the baby carriage 100 in the direction of descending along the inclined surface of the baby carriage 100. Due to this force, the user must push the baby carriage 100 more strongly when the baby car rises on the inclined surface, The baby carriage 100 should be held in the opposite direction. If the additional torque required to overcome the force mg · sin θ is compensated, the user can drive the stroller 100 as if pushing it on the flat surface, even when climbing up or down the slope. The inclination compensator 58 calculates an angular velocity corresponding to a torque mg · sin θ required for compensation, and adds the calculated angular velocity to the output angular velocity of the PI controller 56 to generate a drive control signal (step S30).

사용자가 똑같은 힘으로 유모차(100)를 앞으로 미는 경우와 뒤로 당기는 경우에 모터부(70)를 통해 보상해주는 토크의 크기도 같게 할 수 있지만, 사용자가 앞으로 나아가는 것이 뒤로 물러서는 것보다 더 빠르고 편하게 느껴지는 것이 일반적이다. 이런 점을 고려하여, 제어부(50)가 보상 토크를 산출함에 있어서, 뒤로 당기는 경우에 비해 앞으로 미는 경우 더 큰 비율 (예컨대 1.2~2.5)로 토크를 보상해주는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 비율을 2배를 적용하는 경우, 뒤로 당길 때의 부방향 토크값이 -2[V]인 경우 보상 토크의 크기를 -10을 적용한다면, 앞으로 밀 때의 정방향 토크값이 +2[V]인 경우 보상 토크의 크기는 +20(=10x2)으로 적용한다.  Although the user can make the same amount of torque to compensate through the motor unit 70 when the user pushes the baby carriage 100 forward and backward with the same force, it is possible to make the user feel that the forward movement is faster and easier than the backward movement It is common. In consideration of this point, it is preferable that the control unit 50 compensates the torque by a larger ratio (for example, 1.2 to 2.5) in the case where the controller 50 pushes forward as compared with the case of pulling back. For example, when the above ratio is doubled and the negative torque value when pulling back is -2 [V], if the magnitude of the compensation torque is -10, the positive torque value at forward pushing is +2 [V ], The magnitude of the compensation torque is applied as +20 (= 10x2).

이렇게 하여 얻어진 각속도 값이 실제 유모차(100)를 구동 제어하기 위해 제어부(50)가 모터구동부(60)에 제공하는 각속도이다. 모터구동부(60)는 그 각속도 값을 이용하여 모터 구동신호를 생성하여 모터부(70)를 구동한다(S32 단계). 그 결과 나타나는 유모차(100)의 실제 각속도(즉, 모터부(70)의 실제 각속도) ω는 속도센서(40)를 통해 다시 각속도 오차 산출부(54)로 피드백 되어(S34 단계) 그 실제 각속도(ω)가 추종 각속도(ω*)를 추종하도록 폐루프 제어가 수행된다.The angular velocity value thus obtained is an angular velocity that the control unit 50 provides to the motor driving unit 60 to drive and control the actual baby carriage 100. [ The motor driving unit 60 generates a motor driving signal using the angular velocity value to drive the motor unit 70 (step S32). The actual angular velocity? (I.e., the actual angular velocity of the motor unit 70)? Of the baby carriage 100 as a result is fed back to the angular velocity error calculator 54 through the velocity sensor 40 (step S34) closed loop control is performed so that the following angular velocity? * follows the following angular velocity? * .

이와 같은 제어방법에 따르면, 유모차의 운동을 동역학적으로 모델링하여 유모차가 구동 시와 정지 시의 가상모델을 만들고, 실제 유모차가 가상모델의 운동을 추종하도록 모터부의 구동을 제어한다. 사용자가 유모차(100) 손잡이부(130)를 놓친 상태 그리고 그 상태가 경사면에서 발생하였는지 등을 자동으로 검출해낼 수 있다. 그리고 경사면의 경사도 때문에 중력에 의해 유모차(100)에 가해지는 하강 토크를 이겨낼 수 있는 최소한의 보상 토크를 모터부(70)가 언제나 보상해주도록 되어 있으므로, 사용자가 의도하지 않게 경사면에서 유모차의 손잡이부(130)를 놓친 경우에도 그 유모차(100)는 경사면에서 정지해있을 수 있게 된다. 또한, 경사면에 따른 하강 토크가 모터(70)의 동력 보조에 의해 상쇄되므로, 유모차(100)는 경사면에서도 마치 평지에 있는 것과 같은 상태로 존재할 수 있다. 그러므로 경사면에서도 사용자는 평지에서 유모차(100)를 구동하는 힘만 가해서 유모차(100)를 몰 수 있게 된다. According to such a control method, kinematics of the baby carriage is dynamically modeled to create a virtual model when the baby carriage is driven and stopped, and the driving of the motor is controlled so that the actual baby carriage follows the movement of the virtual model. It is possible to automatically detect whether the user has missed the handle 130 of the stroller 100 and whether the state has occurred on the inclined surface or the like. Since the motor unit 70 always compensates for the minimum compensation torque that can overcome the dropping torque applied to the baby carriage 100 due to the inclination of the inclined surface, the user unintentionally tilts the knob of the stroller 100, Even when the baby carriage 130 is missed, the baby carriage 100 can be stopped on the inclined plane. In addition, since the downward torque along the inclined surface is canceled by the power assist of the motor 70, the baby carriage 100 can exist as if it is in the flat state on the inclined plane. Therefore, the user can only drive the stroller 100 on the flat surface to drive the stroller 100 on the inclined surface.

본 발명자들은 본 발명에 따른 실제 유모차(100)를 경사진 곳에서 놓쳤을 때 정지 성능을 확인하기 위해, 제어시스템(10)을 끈(off) 상태와 켠(on) 상태에서 유모차(100)를 동일 위치에서 놓았을 때의 거동을 비교 관찰해 보았다. 제어 시스템(10)이 꺼져 있는 경우 유모차(100)가 자중에 의해 빠른 속도로 내려가고, 제어 시스템(10)이 켜져 있는 경우에는 유모차(100)가 신속하게 정지하는 것을 확인할 수 있었다. The present inventors have found that when the baby carriage 100 is moved in the off state and on state of the control system 10 in order to check the stopping performance when the actual baby carriage 100 according to the present invention is missed, We compared the behavior of the sample at the position. It can be confirmed that when the control system 10 is turned off, the baby carriage 100 is rapidly lowered by its own weight and the baby carriage 100 stops quickly when the control system 10 is turned on.

경사진 곳의 경우 경사센서(30)에서 읽어온 경사 각도와 유모차(100)의 총 질량 m을 이용하여 보상해 주어야 할 힘 mg·sinθ 를 계산한다. 계산된 힘을 바탕으로 모터에서 추가로 보상해 주어야 할 토크가 출력되도록 하였다. 이론적으로 경사각에 따라 보상해 주어야 할 토크를 총 질량 m이 30kg, 35kg, 40kg인 경우로 나누어 그래프를 구했다(도 7의 위쪽에 표시된 이론값 그래프 참조). 그리고 실제로 유모차의 총 질량 m을 30kg, 35kg, 40kg이 되게 하여 실험하여 경사각에 따른 보상 토크의 크기를 측정하였다. 실험 결과는 도 7의 아래쪽에 표시된 실제값 그래프로 나타냈다. 실험 결과에 따르면, 평지 즉, 경사각 θ=0°인 경우에 유모차(100)의 진동에 의해 노이즈가 생기는데, 이 부분을 제외하고는 유모차(100)의 총 질량 m에 따라서 토크보상이 이론값에 근사하게 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 위 실험은 단적인 예를 보여준 것이며, 손잡이를 놓쳤을 뿐만 아니라 손잡이를 잡고 있지 않았을 때에도 항상 유모차가 경사에 의해 생긴 자중에 의해 움직이지 않도록 하였다. The inclination angle read by the inclination sensor 30 and the total mass m of the stroller 100 are used to calculate a force mg · sin θ to be compensated. Based on the calculated force, the torque to be compensated for is output from the motor. Theoretically, a graph was obtained by dividing the torque to be compensated according to the inclination angle by the case where the total mass m was 30 kg, 35 kg, and 40 kg (see the graph of the theoretical value shown in the upper part of FIG. 7). In addition, the total mass m of the stroller was measured to be 30 kg, 35 kg and 40 kg, and the magnitude of the compensation torque according to the tilt angle was measured. The experimental results are shown in an actual value graph shown at the bottom of Fig. According to the experimental result, noise occurs due to the vibration of the stroller 100 when the flat surface, that is, the inclination angle? = 0 °, except that the torque compensation is calculated according to the total mass m of the stroller 100 And it was confirmed that it was done well. The above experiment shows a simple example that not only did you miss the handle, but also that the stroller would not move due to the weight caused by the slope, even when you did not hold the handle.

본 발명은 영유아용 유모차뿐만 아니라, 노인용 보행기, 산업용 수레, 마트용 카트 등과 같이 사람의 힘으로 이동할 수 있는 이동체에 손쉽게 융합될 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be easily fused not only with a baby carriage for infants and children, but also with a mobile body which can be moved by human force, such as a walker for the elderly, an industrial wagon, a cart for a mart and the like.

10: 제어시스템 20: 힘센서
30: 경사센서 40: 속도센서
50: 제어부 60: 모터구동부
70: 모터부 80: 동력전달부
85: 인휠 모터 90: 배터리
100: 유모차 110: 바퀴부
120: 바디 프레임 130: 손잡이부 140: 시트부10: control system 20: force sensor
30: inclination sensor 40: speed sensor
50: control unit 60: motor driving unit
70: motor section 80: power transmission section
85: In-wheel motor 90: Battery
100: baby carriage 110:
120: body frame 130: handle 140: seat portion

Claims (12)

배터리 전원으로 모터를 구동하여 발생하는 동력으로 바퀴부의 회전을 보조하도록 설계된 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 또는 마트용 카트와 같은 이송장치(이하, '유모차'로 통칭함)를 제어하는 방법에 있어서,
힘센서를 이용하여 측정한 '사용자가 유모차에 가하는 힘'으로부터 상기 유모차 구동에 관한 사용자의 의사를 파악하여 그 의사에 맞는 추종 각속도를 산출하는 단계;
속도센서를 이용하여 상기 유모차의 실제 각속도를 측정하는 단계;
상기 실제 각속도가 상기 추종 각속도를 추종하기 위한 각속도 보상값을 산출하는 단계;
경사센서가 측정하는 '유모차가 위치한 지점의 경사각'과 상기 유모차의 총 질량에 의해 상기 유모차가 경사면에서 밀려 내려가는 힘을 보상하기 위한 토크 보상값을 산출하는 단계; 및
상기 각속도 보상값과 상기 토크 보상값을 합하여 모터부의 구동을 위한 구동제어신호를 산출하여 모터구동부에 제공하는 단계를 포함하고,
상기 추종 각속도를 산출하는 단계는, 상기 힘센서를 이용하여 사용자가 상기 유모차에 가하는 힘을 측정하는 단계; 측정된 힘 신호의 크기를 기준값과 비교하여 사용자가 상기 유모차를 구동하려는 의사인지 아니면 정지하려는 의사인지를 판별하는 단계; 및 구동의사로 판별되면 상기 측정된 힘을 미리 설정해둔 구동의사 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 구동의사 시 기준모델에 따른 추종 각속도를 산출하고, 정지의사로 판별되면 상기 측정된 힘을 미리 설정해둔 정지의사 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 정지의사 시 기준모델에 따른 추종 각속도를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 토크 보상값은, 상기 유모차가 위치하는 경사면의 경사각에 상관없이 사용자가 경사면에서도 평지와 같은 힘을 가하여 상기 유모차를 구동할 수 있도록 하기 위해, 상기 유모차의 실제 총질량에 작용하는 중력에 의해 경사면의 아래쪽으로 밀려 내려가려는 것을 방지해주는 크기로 정해지고,
상기 각속도 보상값은, 상기 추종 각속도와 상기 실제 각속도 간의 차이값에 대하여 비례적분(PI) 제어를 수행하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 방법.(Hereinafter referred to as a 'stroller') such as a stroller, an elderly walker, an industrial wagon, or a cart for a mart, which is designed to assist the rotation of the wheel by the power generated by driving the motor by battery power ,
Calculating a follow-up angular velocity suitable for the user by grasping the user's intention regarding the driving of the baby carriage from the 'force applied by the user to the baby carriage' measured using the force sensor;
Measuring an actual angular velocity of the baby carriage using a velocity sensor;
Calculating an angular velocity compensation value for the actual angular velocity to follow the following angular velocity;
Calculating a torque compensation value for compensating for a force that the stroller is pushed down from an inclined surface by the inclination angle of the point at which the stroller is positioned and the total mass of the stroller measured by the inclination sensor; And
Calculating a driving control signal for driving the motor unit by summing the angular velocity compensation value and the torque compensation value and providing the calculated driving control signal to the motor driving unit,
Wherein the step of calculating the following angular velocity includes: measuring a force applied by the user to the baby carriage using the force sensor; Comparing the magnitude of the measured force signal with a reference value to determine whether the user intends to drive the stroller or to stop the stroller; And calculating a follow-up angular velocity according to the driving pseudo-reference model by applying a transfer function according to a driving pseudo-reference model in which the measured force is previously set, And calculating a follow-up angular velocity according to the pseudo-pseudo-reference model by applying a transfer function according to a preset pseudo-pseudo-reference model,
In order to allow the user to drive the baby carriage by applying a force equal to that of a flat surface even on an inclined surface regardless of the inclination angle of the inclined surface on which the baby carriage is located, To prevent it from being pushed downward,
Wherein the angular velocity compensation value is calculated by performing proportional integral (PI) control on a difference value between the following angular velocity and the actual angular velocity. 삭제delete 제1항에 있어서, 사용자가 상기 유모차의 뒷바퀴만 지면에서 떨어지도록 들어 올린 상태에서 상기 힘센서가 출력하는 힘 측정값을 소정의 환산표를 참조하여 상기 유모차의 실제 총질량으로 환산하여 상기 토크 보상값을 산출하는 단계에 적용되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 방법.2. The stroller according to claim 1, wherein the user reads the force measurement value outputted by the force sensor while lifting the rear wheel of the baby carriage away from the ground, converts the force measurement value into the actual total mass of the baby carriage with reference to a predetermined conversion table, To the step of calculating the electric power assisted safety baby carriage. 삭제delete 삭제delete 복수의 바퀴들과, 상기 바퀴들에 결합되어 지지되는 바디 프레임과, 상기 바디 프레임에 결합된 손잡이부를 포함하는 유모차, 노인용 보행기, 산업용 수레, 또는 마트용 카트와 같은 이송장치(이하, '유모차'로 통칭함)에 부가되어 전동 동력을 제공하기 위한 제어 장치로서,
상기 유모차에 설치되어, 사용자가 상기 유모차에 가하는 힘을 측정하는 힘센서;
상기 유모차에 설치되어, 상기 유모차가 위치하는 지점의 경사각을 측정하는 경사센서;
상기 유모차에 설치되어, 상기 유모차의 속도와 등가적인 실제 각속도를 측정하는 속도센서;
입력되는 모터구동신호에 의해 구동되어 회전력을 발생시켜 상기 복수의 바퀴들의 적어도 일부를 회전시키도록 하는 모터부;
입력되는 구동제어신호에 의거하여 모터구동신호를 생성하여 상기 모터부에 제공하는 모터구동부;
상기 모터부의 구동에 필요한 에너지원으로 사용되는 배터리; 및
상기 힘센서의 출력신호로부터 상기 유모차 구동에 관한 사용자의 의사를 파악하여 그 의사에 맞는 추종 각속도를 산출함과 더불어 상기 속도센서가 검출하여 피드백해주는 상기 유모차의 실제 각속도가 상기 추종 각속도를 추종하도록 하기 위한 각속도 보상값과, 상기 경사센서가 측정하는 '유모차가 위치한 지점의 경사각'과 상기 유모차의 총 질량에 의해 상기 유모차가 경사면에서 밀려 내려가는 힘을 보상하기 위한 토크 보상값을 포함하는 상기 구동제어신호를 생성하여 상기 모터구동부에 제공함으로써 상기 모터부의 구동을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 힘센서의 출력신호의 크기가 제1 범위 이내이면 상기 유모차를 정지하려는 사용자 의사(이하, '정지 의사'라 함)로 판별하고, 상기 제1 범위를 벗어나면 상기 유모차를 구동하려는 사용자 의사(이하, '구동 의사'라 함)로 판별하며, 상기 정지 의사로 판별되면 상기 힘센서의 출력신호에 정지 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하고, 상기 구동 의사로 판별되면 상기 힘센서의 출력신호에 구동 시 기준모델에 따른 전달함수를 적용하여 상기 추종 각속도를 산출하고,
상기 각속도 보상값은, 상기 추종 각속도와 상기 실제 각속도 간의 차이값에 대하여 비례적분(PI) 제어를 수행하여 산출하고,
상기 토크 보상값은, 상기 유모차가 위치하는 경사면의 경사각에 상관없이 사용자가 경사면에서도 평지와 같은 힘을 가하여 상기 유모차를 구동할 수 있도록 하기 위해, 상기 유모차의 실제 총질량에 작용하는 중력에 의해 경사면의 아래쪽으로 밀려 내려가려는 것을 방지해주는 크기로 정해지는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 장치.(Hereinafter referred to as a &quot; stroller &quot;) such as a stroller, an elderly walker, an industrial wagon, or a cart for a mart, which includes a plurality of wheels, a body frame coupled to the wheels, (Hereinafter collectively referred to as &quot; control device &quot;),
A force sensor installed on the stroller for measuring a force applied by the user to the stroller;
A tilt sensor installed on the baby carriage for measuring a tilt angle of a point where the baby carriage is located;
A speed sensor installed in the stroller for measuring an actual angular speed equivalent to a speed of the stroller;
A motor unit driven by an input motor drive signal to generate a rotational force to rotate at least a part of the plurality of wheels;
A motor driving unit for generating a motor driving signal based on an input drive control signal and providing the generated motor driving signal to the motor unit;
A battery used as an energy source necessary for driving the motor unit; And
Wherein the controller is configured to calculate a following angular velocity suitable for the driver by grasping the user's intention regarding the driving of the baby carriage from the output signal of the force sensor and to make the actual angular velocity of the baby carriage, And a torque compensation value for compensating a force of the baby carriage pushed down from the inclined surface by the inclination angle of the position of the baby carriage measured by the inclination sensor and the total mass of the baby carriage, And a control unit for controlling the driving of the motor unit by providing the motor driving unit to the motor driving unit,
If the magnitude of the output signal of the force sensor is within the first range, the controller determines that the baby stroller is to be stopped (hereinafter referred to as a "stop doctor"), And a transfer function according to the reference model at the time of stopping is applied to the output signal of the force sensor when it is determined that the driver intends to stop the engine, The tracking angular velocity is calculated by applying a transfer function according to the reference model to the output signal of the sensor,
Wherein the angular velocity compensation value is calculated by performing proportional integral (PI) control on the difference value between the following angular velocity and the actual angular velocity,
In order to allow the user to drive the baby carriage by applying a force equal to that of a flat surface even on an inclined surface regardless of the inclination angle of the inclined surface on which the baby carriage is located, And the size of the electric power assisted safety baby carriage control device is determined so as to prevent the user from being pushed downward. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서, 상기 유모차의 총 질량은, 사용자가 상기 유모차의 뒷바퀴만 지면에서 떨어지도록 들어 올린 상태에서 상기 힘센서가 출력하는 힘 측정값을 상기 제어부에서 소정의 환산표를 참조하여 환산한 상기 유모차의 실제 총 질량인 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 장치.7. The stroller according to claim 6, wherein the total mass of the baby carriage is calculated by referring to a predetermined conversion table in the control unit, the force measurement value outputted by the force sensor in a state in which the user only lifts the rear wheel of the baby carriage away from the ground, Wherein the total mass of the stroller is the actual total mass of the stroller. 제6항에 있어서, 상기 모터부와 상기 바퀴들은 상기 모터부가 상기 바퀴들의 허브 안으로 일체화되어 상기 바퀴들을 직접 구동하는 인휠 모터인 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 장치.7. The control apparatus for an electric power assisted safety baby carriage according to claim 6, wherein the motor unit and the wheels are an in-wheel motor in which the motor unit is integrated into a hub of the wheels to drive the wheels directly. 제6항에 있어서, 상기 모터부에서 발생시킨 회전력을 상기 바퀴들의 적어도 일부에게 전달하여 그 바퀴들의 회전 구동을 보조하는 동력전달부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 동력 보조 안전 유모차 제어 장치.7. The control apparatus for an electric power assisted safety baby carriage according to claim 6, further comprising a power transmitting unit for transmitting rotational force generated by the motor unit to at least a part of the wheels to assist rotation of the wheels.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106043398A (en) * 2016-06-20 2016-10-26 好孩子儿童用品有限公司 Power-assisted child stroller
WO2020171250A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 엘지전자 주식회사 Cart operating in power assist mode, and cart moving method
US11449065B2 (en) 2019-09-03 2022-09-20 Honda Motor Co., Ltd. System and method for controlling an autonomous carriage based on user intentions

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107650991B (en) * 2017-09-29 2023-08-04 好孩子儿童用品有限公司 Power-assisted children cart
WO2020209394A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-15 엘지전자 주식회사 Method for controlling movement of cart robot adaptively to change in travel surface by using artificial intelligence, and cart robot
US20200393831A1 (en) * 2019-05-02 2020-12-17 Lg Electronics Inc. Method of identifying driving space using artificial intelligence, and learning module and robot implementing same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170119A (en) * 1999-12-15 2001-06-26 Hitachi Ltd Walk-assisting equipment
JP4411415B2 (en) * 2003-09-08 2010-02-10 株式会社 東北テクノアーチ Passive type mobile trolley
JP2013070824A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Mitsuba Corp Electric handy cart

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124547A (en) * 1983-12-07 1985-07-03 Nippon Denso Co Ltd Control device for alarm lamp

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001170119A (en) * 1999-12-15 2001-06-26 Hitachi Ltd Walk-assisting equipment
JP4411415B2 (en) * 2003-09-08 2010-02-10 株式会社 東北テクノアーチ Passive type mobile trolley
JP2013070824A (en) * 2011-09-28 2013-04-22 Mitsuba Corp Electric handy cart

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106043398A (en) * 2016-06-20 2016-10-26 好孩子儿童用品有限公司 Power-assisted child stroller
WO2020171250A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 엘지전자 주식회사 Cart operating in power assist mode, and cart moving method
US11449065B2 (en) 2019-09-03 2022-09-20 Honda Motor Co., Ltd. System and method for controlling an autonomous carriage based on user intentions

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