KR101668390B1 - Mobile platform apparatus of robot having balancing member - Google Patents

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강윤식
장명언
최병훈
박규현
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 구난 로봇 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 구난 로봇의 이동 플랫폼에 부하의 상태 또는 동작 모드에 따라 동적 균형을 유지할 수 있는 밸런싱 부재를 포함하여 인명의 구조, 이송 과정에서 동적 안정성을 확보할 수 있는 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a rescue robot technology, and more particularly, to a rescue robot that includes a balancing member capable of maintaining a dynamic balance according to a load state or an operation mode on a moving platform of a rescue robot, The robot platform of the rescue robot.

Description

밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치{Mobile platform apparatus of robot having balancing member}[0001] The present invention relates to a mobile platform apparatus for a robot having a balancing member,

본 발명은 구난 로봇 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 구난 로봇의 이동 플랫폼에 부하의 상태 또는 동작 모드에 따라 동적 균형을 유지할 수 있는 밸런싱 부재를 포함하여 인명의 구조, 이송 과정에서 동적 안정성을 확보할 수 있는 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a rescue robot technology, and more particularly, to a rescue robot that includes a balancing member capable of maintaining a dynamic balance according to a load state or an operation mode on a moving platform of a rescue robot, The robot platform of the rescue robot.

구난 로봇은 재해 또는 재난 지역에서 인명을 구조하기 위한 로봇으로 평지가 아닌 험지나 오지, 계단 및/또는 경사지와 같은 험난한 지형에서 임무를 수행하므로 장애물이나 험지의 유연한 이동이 가능한 이동 플랫폼 구조를 채택할 필요가 있다. Rescue robots are robots that rescue human lives in disaster or disaster areas. They employ a mobile platform structure that allows for flexible movement of obstacles or hurricanes, as they perform tasks in rough terrain such as hills, ovals, stairways and / or slopes There is a need.

도 1은 일반적인 가변 형상 제어가 가능한 구난 로봇의 이동 플랫폼 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 구난 로봇의 이동 플랫폼은 베이스와 결합된 2개의 좌, 우 레그 어셈블리를 포함하여 구성되고, 상기 좌, 우 레그 어셈블리는 각각 상부 레그 트랙(110)과 하부 레그 트랙(120)으로 구성된다.FIG. 1 schematically shows a moving platform structure of a rescue robot capable of a general variable shape control. Referring to FIG. 1, a moving platform of a conventional recovery robot includes two left and right leg assemblies coupled to a base, and the left and right leg assemblies include upper leg tracks 110 and lower leg tracks 120 ).

상기 상부 레그 트랙과 하부 레그 트랙은 끝단이 피벗 축으로 결합되어 지면의 형상에 따른 가변 제어가 가능하여 오지나 험지는 물론, 계단과 같은 장애물에 대한 유연한 이동이 가능하고, 인명을 발견한 경우 자유로운 가변 형상 제어를 통해 지면의 인명을 안전하게 들어서 이송시킬 수 있다.The upper leg track and the lower leg track are coupled with the pivot shaft at their ends so that flexible control according to the shape of the ground can be performed. This enables flexible movement of obstacles such as stairs, The shape control can safely lift and transport the surface of the ground.

그러나, 이러한 구난 로봇의 이동 플랫폼은 무부하 상태뿐만 아니라, 인명을 드는 과정과 인명을 이송하는 과정에서 인명으로 인해 부하가 작용하는 동작 모드로 작동하기 때문에 구난 로봇의 무게 중심이 동작 모드에 따라 지속적으로 변하한다. 따라서, 무게 중심이 균형을 잃을 경우 구난 로봇이 전복될 위험이 있으므로 안전한 임무 수행을 위해 동적 밸런싱 제어가 매우 중요하다.However, since the moving platform of the rescue robot operates not only in a no-load state but also in a lifting mode and a lifting mode in the lifting process, the center of gravity of the rescue robot continuously moves according to the operation mode Change. Therefore, if the center of gravity is out of balance, there is a danger that the rescue robot will overturn, so dynamic balancing control is very important for safe mission.

특히, 도 2와 같이 인명을 안은 상태에서 스탠딩 모드로 이동하는 경우 지형의 변동이나 장애물을 극복하는 과정에서 도 3과 같이 하중이 앞으로 쏠림으로 인해 앞으로 전복될 수 있다. 이 경우, 인명과 로봇이 2차 손상을 받을 수 있다. 또한, 인명을 안는 과정에서 인명을 들어올리기 위해 상체를 숙이는 과정에서도 하중에 의해 로봇이 전복될 수 있는 문제가 있다. Particularly, in the case of moving to a stand-by mode while holding a human being as shown in FIG. 2, the load can be overturned in the future as the load is shifted forward as shown in FIG. 3 in the process of overcoming the change of the terrain or the obstacle. In this case, the person and the robot may suffer secondary damage. In addition, there is a problem that the robot can be overturned by the load even in the process of leaning the upper body to raise the human body during the process of holding the human body.

1. 한국등록특허 제10-1451786호1. Korean Patent No. 10-1451786

1. 김태운외, "가속도 DB를 이용한 구조구난 로봇의 한계주행속도 추정"대한기계학회 2013년. 1. Kim, Tae-Woon et al., "Estimation of marginal speed of rescue robot using acceleration DB"

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 구난 로봇의 이동 플랫폼에 부하의 상태 또는 동작 모드에 따라 동적 균형을 유지할 수 있는 밸런싱 부재를 포함하여 인명의 구조, 이송 과정에서 동적 안정성을 확보할 수 있는 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention relates to a balancing member for balancing a dynamic platform according to a load state or an operation mode on a moving platform of a rescue robot, The present invention provides a mobile platform device for a rescue robot capable of securing a robot.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 구난 로봇의 이동 플랫폼에 부하의 상태 또는 동작 모드에 따라 동적 균형을 유지할 수 있는 밸런싱 부재를 포함하여 인명의 구조, 이송 과정에서 동적 안정성을 확보할 수 있는 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rescue robot including a balancing member capable of maintaining a dynamic balance according to a load state or an operation mode on a moving platform of a rescue robot, Thereby providing a moving platform device of the rescue robot.

상기 이동 플랫폼 장치는,The mobile platform device comprising:

베이스와, 상기 베이스의 양단에 결합되는 상부 레그와, 상기 상부 레그의 끝단에 연결되는 하부 레그를 갖는 가변 형상 변경 제어가 가능한 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치에 있어서, A moving platform apparatus for a rescue robot capable of variable shape change control having a base, an upper leg coupled to both ends of the base, and a lower leg connected to an end of the upper leg,

상기 베이스의 하부에 상기 구난 로봇의 무게 중심 변화에 따라 회동되어 동적 밸런싱을 수행하는 밸런싱 부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a balancing member that is rotated at a lower portion of the base according to a change in the center of gravity of the rescue robot to perform dynamic balancing.

또한, 상기 밸런싱 부재는, 상기 베이스의 장착부에 회동 가능하게 힌지 결합되며 중량의 부재인 밸런서; 및 상기 밸런서의 회동을 제어하는 밸런서 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The balancing member may include a balancer that is pivotably hinged to the mounting portion of the base and is of a weightless member; And a balancer control unit for controlling rotation of the balancer.

또한, 상기 밸런서 제어부는, 상기 밸런서를 회동시키기 위한 구동력을 제공하는 제 1 모터; 상기 제 1 모터의 구동에 따라 상기 밸런서를 회동시키는 제 1 기어; 동작 모드에 따른 구난 로봇의 무게 중심을 모니터링하여 상기 밸런서의 회동 범위를 결정하여 상기 제 1 모터를 구동시켜 동적 밸런싱을 컨트롤하는 제 1 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The balancer control unit may further include: a first motor for providing driving force for rotating the balancer; A first gear that rotates the balancer in accordance with driving of the first motor; And a first controller for monitoring the center of gravity of the recovery robot according to the operation mode to determine a rotation range of the balancer and driving the first motor to control dynamic balancing.

이때, 상기 컨트롤러는, 구난 로봇의 메인 컨트롤러로부터 구난 로봇의 무게 중심 정보를 실시간 수신하고 상기 구난 로봇의 무게 중심에 따라 동적 밸런싱을 위한 밸런서의 위치 및 방향을 산출하여 산출된 위치로 밸런서를 회동시키도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the controller receives the center of gravity information of the robot retrieved from the main controller of the rescue robot in real time, calculates the position and direction of the balancer for dynamic balancing according to the center of gravity of the rescue robot, and rotates the balancer to the calculated position And a control unit for controlling the control unit.

또한, 상기 밸런서는, 길이 신축이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The balancer may be formed to be capable of extending and contracting in length.

이때, 상기 밸런서는, 상기 장착부와 회동 가능하게 결합되는 힌지부; 상기 힌지부와 연결되며 길이 신축이 가능한 신축 파이프; 및 상기 신축 파이프 끝단에 형성된 밸런싱 추;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the balancer may include: a hinge portion rotatably coupled to the mounting portion; An extensible pipe connected to the hinge portion and capable of expanding and contracting in length; And a balancing weight formed at an end of the expansion and contraction pipe.

또한, 상기 상부 레그는 상기 베이스를 기준으로 우측에는 연결되는 우 상부 레그 어셈블리와 상기 베이스의 좌측에는 연결되는 좌 상부 레그 어셈블리로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The upper leg may include a right upper leg assembly connected to the right side with respect to the base, and a left upper leg assembly connected to the left side of the base.

또한, 상기 하부 레그는 상기 우 레그 어셈블리의 끝단에 연결되는 우 하부 레그 어셈블리와 상기 좌 상부 레그 어셈블리의 끝단에 연결되는 좌 하부 레그 어셈블리로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.The lower leg may include a right lower leg assembly connected to an end of the right leg assembly and a left lower leg assembly connected to an end of the left upper leg assembly.

또한, 상기 가변 형상 변경 제어는 상부 레그와 하부 레그가 수직을 이루는 스탠딩 모드 또는 상부 레그와 하부 레그가 수평을 이루는 크롤러(crawler) 모드인 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the variable shape change control may be a crawler mode in which the upper leg and the lower leg are perpendicular to each other or the upper leg and the lower leg are parallel to each other.

또한, 상기 이동 플랫폼 장치는, 상기 신축 파이프의 신축 길이를 제어하는 파이프 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The mobile platform device may further include a pipe control unit for controlling an extension and contraction length of the telescopic pipe.

이때 , 상기 파이프 제어부는, 상기 신축 파이프의 신축 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 제 2 모터; 상기 제 2 모터의 구동에 따라 상기 신축 파이프를 회동시키는 제 2 기어; 및 상기 밸런서의 회동 범위가 결정되면 상기 제 2 모터를 구동시켜 상기 신축 파이프의 신축 길이 범위를 컨트롤하는 제 2 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the pipe control unit may include a second motor that provides a driving force for adjusting the extension / contraction length of the expansion pipe; A second gear for rotating the extensible pipe in accordance with driving of the second motor; And a second controller for controlling the stretch length range of the stretchable pipe by driving the second motor when the pivot range of the balancer is determined.

본 발명에 따르면 구난 로봇의 이동 플랫폼의 베이스 하부에 밸런싱 부재를 포함함으로써 구난 로봇의 동작 모드 및/또는 부하 상태에 따른 가변적인 무게 중심 변화로 인한 동적 불안정을 해소한다.According to the present invention, by including a balancing member under the base of the moving platform of the rescue robot, the dynamic instability due to the variable center of gravity change according to the operation mode and / or the load state of the rescue robot is solved.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 동적 밸런싱을 유지하여 구난 로봇과 인명의 안정성을 확보할 수 있다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that dynamic balancing is maintained to ensure stability of the rescue robot and human life.

도 1은 일반적인 트랙으로 형성된 가변 형상 제어가 가능한 구난 로봇의 이동 플랫폼 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 일반적인 구난 로봇의 이동 플랫폼 구조의 인명 이송 및 구조 과정에서의 전복 위험성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸런싱 부재를 구비한 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구난 로봇의 이동 플랫폼의 다양한 동작 모드를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 밸런싱 부재를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 길이 신축이 가능한 밸런서 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 신축 가능한 신축 파이프(720)를 제어하는 제어 블록도이다.
FIG. 1 schematically shows a moving platform structure of a rescue robot capable of variable shape control formed by general tracks.
FIG. 2 and FIG. 3 illustrate the risk of rollover in the process of lifting and rescue of a moving platform structure of a general rescue robot.
FIG. 4 is a schematic view of a moving platform apparatus of a rescue robot having a balancing member according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates various modes of operation of a moving platform of a rescue robot according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically illustrating a balancing member according to one embodiment of the present invention.
7 schematically shows a balancer structure capable of stretching in length according to an embodiment of the present invention.
8 is a control block diagram for controlling the stretchable extensible pipe 720 shown in Fig.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a moving platform device of a robot having a balancing member according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 밸런싱 부재를 구비한 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치(400)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 이동 플랫폼 장치(400)는, 베이스(430)의 양단에 결합된 상부 레그(410)와 상부 레그(410)의 양단에 연결되는 하부 레그(420)좌 레그 어셈블리(410-1), 및 이들 상부 레그(410) 및/또는 하부 레그(420)의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 부재(450) 등을 포함하여 구성된다.4 schematically shows a moving platform device 400 of a rescue robot having a balancing member according to an embodiment of the present invention. 4, the mobile platform device 400 includes an upper leg 410 coupled to both ends of a base 430 and a lower leg 420 connected to opposite ends of the upper leg 410. The left leg assembly 410- 1 and a balancing member 450 that performs balancing of the upper leg 410 and / or the lower leg 420, and the like.

상부 레그(410)는 베이스(430)를 기준으로 우측에는 연결되는 우 상부 레그 어셈블리(410-1)와 베이스(430)의 좌측에는 연결되는 좌 상부 레그 어셈블리(410-2)로 구성된다.The upper leg 410 includes a right upper leg assembly 410-1 connected to the right side with respect to the base 430 and a left upper leg assembly 410-2 connected to the left side of the base 430. [

또한, 하부 레그(420)는 우 레그 어셈블리(410-1)의 끝단에 연결되는 우 하부 레그 어셈블리(420-1)와 좌 레그 어셈블리(410-2)의 끝단에 연결되는 좌 하부 레그 어셈블리(420-2)로 구성된다.The lower leg 420 includes a right lower leg assembly 420-1 connected to an end of the right leg assembly 410-1 and a left lower leg assembly 420 connected to an end of the left leg assembly 410-2. -2).

이들 우 상부 레그 어셈블리(410-1), 좌 상부 레그 어셈블리(410-2), 우 하부 레그 어셈블리(420-1) 및 좌 하부 레그 어셈블리(420-2)는 이동 수단으로 트랙 유닛(미도시)을 포함하여 구성된다. 트랙 유닛(미도시)은 외주면을 따라 형성되는 트랙벨트(미도시), 이 트랙벨트(미도시)를 회전하도록 구동되는 모터(미도시), 상기 트랙벨트(미도시)의 일부를 지지하며 상기 모터의 구동에 따라 상기 트랙벨트를 회전시키는 풀리(미도시) 등으로 구성된다. 이러한 트랙 유닛에 대하여는 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.These right upper leg assemblies 410-1, left upper leg assemblies 410-2, right lower leg assemblies 420-1 and left lower leg assemblies 420-2 are moved by a track unit (not shown) . The track unit (not shown) includes a track belt (not shown) formed along the outer peripheral surface, a motor (not shown) driven to rotate the track belt (not shown), a part of the track belt And a pulley (not shown) for rotating the track belt in accordance with the driving of the motor. Since such a track unit is widely known, a further description thereof will be omitted.

상기 베이스(430)는 토르소(즉 로봇 몸통)와 연결되며, 상기 베이스(430)의 하부에 로봇의 동적 밸런싱을 수행하는 밸런싱 부재(450)가 구성된다. 물론, 밸런싱 부재(450)가 베이스(430)에 장착되기 위해 베이스(430)의 하부에 장착부(431)가 형성된다. The base 430 is connected to a torso (i.e., a robot body), and a balancing member 450 for performing dynamic balancing of the robot is formed below the base 430. Of course, a mounting portion 431 is formed at the lower portion of the base 430 to mount the balancing member 450 to the base 430. [

따라서, 상기 밸런싱 부재(450)는 힌지축(451)에 연결되어 로봇의 무게 중심 변화에 따라 전후로 회동된다.Accordingly, the balancing member 450 is connected to the hinge shaft 451 and is rotated back and forth according to the change of the center of gravity of the robot.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구난 로봇의 이동 플랫폼의 다양한 동작 모드를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 구난 로봇의 동작 모드는 대기하는 대기 모드(510), 비상 정지(521)를 수행하는 비상 모드(520), 지시된 구난모드(531), EOD(Explosive Ordnance Disposal) 모드(532), 기타 모드(533) 등의 작업을 수행하는 작업모드(530), 스탠딩 자세(541)를 수행하는 스탠딩 모드(540), 기본 주행 모드(551), 계단 주행 모드(552), 경사 주행 모드(553), 장애물 극복 모드(554) 등을 수행하는 주행 모드(550) 등으로 구성된다.5 illustrates various modes of operation of a moving platform of a rescue robot according to an embodiment of the present invention. 5, an operation mode of the rescue robot includes an idle standby mode 510, an emergency mode 520 for performing an emergency stop 521, an indicated rescue mode 531, an Explosive Ordnance Disposal (EOD) mode 532) and other modes 533, a standing mode 540 for performing a standing posture 541, a basic traveling mode 551, a stepped traveling mode 552, A mode 553 for performing an obstacle avoidance mode 554, and the like.

도 5에 도시된 바와 같이, 동작 모드에 따라 이동 플랫폼 장치(400)는 상부 레그와 하부 레그가 수직을 이루는 스탠딩 모드로부터, 상부 레그와 하부 레그가 수평을 이루는 크롤러(crawler) 모드까지 다양한 가변 형상 변경 제어를 통해 구난 로봇의 임무를 수행한다.As shown in FIG. 5, the mobile platform device 400 may be configured to move from a standing mode in which the upper leg and the lower leg are perpendicular to each other, to a crawler mode in which the upper leg and the lower leg are parallel to each other, Performs the mission of the rescue robot through change control.

여기서, 구난 로봇은 상기와 같은 다양한 형상의 동작 모드가 무부하 상태가 아닌 인명으로 부하가 작용하는 상태에서 험지나 계단 등의 장애물을 극복하여야 하므로 동적 밸런싱을 유지하는 것이 매우 중요하다. Here, it is very important for the rescue robot to maintain the dynamic balancing because the operation modes of the various shapes as described above must overcome obstacles such as hills or stairs in a state where the load is applied to the human being rather than the no-load state.

따라서, 도 4에 도시된 밸런싱 부재(400)는 무부하 상태는 물론 인명이 적재된 부하 상태에서도 다양한 동작모드로 작동하는 구난 로봇의 동적 밸런싱을 제공한다.Accordingly, the balancing member 400 shown in Fig. 4 provides dynamic balancing of the rescue robot operating in various modes of operation, even in a no-load state as well as in a live load state.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 밸런싱 부재를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 상기 밸런싱 부재(450)는 상기 베이스(도 4의 430)의 하부에 형성된 장착부(431)에 회동 가능하게 결합된 밸런서(640), 상기 밸런서(640)의 회동을 제어하는 밸런서 제어부(650) 등을 포함하여 구성될 수 있다.6 is a block diagram schematically illustrating a balancing member according to one embodiment of the present invention. 6, the balancing member 450 includes a balancer 640 rotatably coupled to a mounting portion 431 formed at a lower portion of the base 430 (see FIG. 4), and a balancer 640 for controlling the rotation of the balancer 640 A balancer control unit 650, and the like.

상기 밸런서(640)는 장착부(431)의 힌지축(451)에 힌지 결합된다. 부연하면, 상기 밸런서(640)를 회동 가능하게 고정하는 구성으로 베이스(640)의 내부홈인 장착부(431)에 상기 밸런서(640)가 일부가 수용되어 힌지축(451)에 힌지 결합된다. 따라서, 상기 밸런서(640)가 회동 가능하다. The balancer 640 is hinged to the hinge shaft 451 of the mounting portion 431. A part of the balancer 640 is hinge-coupled to the hinge shaft 451 in a mounting portion 431, which is an inner groove of the base 640, in such a manner that the balancer 640 is rotatably fixed. Accordingly, the balancer 640 is rotatable.

상기 밸런서는 중량의 부재로 로봇의 무게 중심에 따라 각도를 이동시켜 동적 밸런싱을 유지하는 역할을 담당한다.The balancer plays a role of maintaining the dynamic balancing by moving the angle along the center of gravity of the robot in the absence of weight.

상기 밸런서 제어부(650)는 상기 밸런서(640)를 회동시키기 위한 구동력을 제공하는 제 1 모터(652), 상기 제 1 모터(652)의 구동에 따라 상기 밸런서(640)를 회동시키는 제 1 기어(553), 동작 모드에 따른 구난 로봇의 무게 중심을 모니터링하여 상기 밸런서의 회동 범위를 결정하여 상기 제 1 모터(652)를 구동시켜 동적 밸런싱을 컨트롤하는 제 1 컨트롤러(651) 등으로 포함하여 구성될 수 있다.The balancer control unit 650 includes a first motor 652 for providing a driving force for rotating the balancer 640, a first gear 652 for rotating the balancer 640 in accordance with the driving of the first motor 652, A first controller 651 for controlling the dynamic balancing by driving the first motor 652 by determining the rotation range of the balancer by monitoring the center of gravity of the recovering robot according to the operation mode, .

상기 컨트롤러(651)는 구난 로봇의 메인 컨트롤러(610)와 통신을 통해 구난 로봇의 동작 모드 및/또는 부하 상태에 따른 무게 중심 정보를 실시간으로 제공받을 수 있다. 또한, 상기 무게 중심 정보에 따라 동적 밸런싱을 유지하기 위한 밸런서(640)의 위치 및 방향을 추출하여 상기 밸런서를 추출된 위치로 회동시켜 동적 밸런싱을 유지하도록 제어하는 역할을 담당한다.The controller 651 can receive the gravity center information according to the operation mode and / or the load state of the rescue robot in real time through communication with the main controller 610 of the rescue robot. In addition, the controller 640 controls the balancer 640 to maintain the dynamic balance by rotating the balancer to the extracted position by extracting the position and direction of the balancer 640 to maintain the dynamic balancing according to the center of gravity information.

즉, 구난 로봇의 밸런서(640)를 제외한 무게중심과 밸런서 무게의 백터 합으로 인한 로봇 전체의 무게중심이 로봇이 지면에 지지하고 있는 면 안쪽으로 들어올 수 있게 제어한다.That is, the center of gravity of the whole robot due to the sum of the center of gravity of the rescue robot and the balancer weight excluding the balancer 640 is controlled so that the robot can come into the surface supported on the ground.

로봇이 지면에 지지하고 있는 면을 지지 다각형(Support Polygon) 이라 한다. 따라서, 로봇이 지면에서 수직으로 보았을 때 지지 다각형 안쪽으로 로봇 전체의 무게중심이 들어올 경우 로봇은 전복되지 않게 된다.The supporting surface of the robot is called the supporting polygon. Therefore, when the center of gravity of the whole robot comes into the supporting polygon when the robot looks vertically on the ground, the robot is not rolled over.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 길이 신축이 가능한 밸런서 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 밸런서(640)는 베이스(430)의 장착부(431)에 회동 가능하게 힌지 결합되는 힌지부(710), 상기 힌지부(710)에 결합되는 신축 파이프(720), 및 상기 신축 파이프(720)의 끝단에 형성되는 밸런싱 추(730) 등을 포함하여 구성될 수 있다.7 schematically shows a balancer structure capable of stretching in length according to an embodiment of the present invention. 7, the balancer 640 includes a hinge portion 710 rotatably hinged to a mounting portion 431 of the base 430, a telescopic pipe 720 coupled to the hinge portion 710, A balancing weight 730 formed at the end of the stretching pipe 720, and the like.

상기 신축 파이프(720)는 통상의 안테나 신축 방법과 같이 복수 개의 굵기가 다른 파이프가 연속적으로 결합되어 길이가 신축되도록 구성될 수 있다. 이러한 신축 파이프(720)를 제어하는 구성을 보여주는 도면이 도 8에 도시된다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.The stretch pipe 720 may be configured such that a plurality of pipes having different thicknesses are continuously connected and expanded and contracted in a manner similar to a normal antenna stretching method. A diagram showing a configuration for controlling such a stretch pipe 720 is shown in Fig. This will be described later.

도 6을 계속 참조하면, 상기 밸런서(640)는 동적 밸런싱을 위해 중량의 부재로 돌출되는 구성이므로 동적 밸런싱 제어가 필요없는 동작 모드에서 공간상의 제약으로 작용할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 신축 가능한 구성을 통해 밸런서가 필요없는 모드에서는 길이를 최소화한 상태를 유지할 수 있다. 6, since the balancer 640 is configured to protrude as a member of a weight for dynamic balancing, it can act as a space limitation in an operation mode in which dynamic balancing control is not required. Therefore, in the mode in which the balancer is not needed through the stretchable configuration as described above, it is possible to maintain the state where the length is minimized.

물론, 밸런서(640)가 필요한 모드에서만 상기 밸런서 길이를 늘여서 회동시킴으로써 공간상의 제약 없이 원활한 동적 밸런싱 제어가 가능하다.Of course, by balancing the length of the balancer only in the necessary mode of the balancer 640, the dynamic balancing control can be smoothly performed without restriction on the space.

도 8은 도 7에 도시된 신축 가능한 신축 파이프(720)를 제어하는 제어 블록도이다. 도 8을 참조하면, 파이프 부재(810)는 밸런싱 추(도 7의 730)와 연결되며 신축이 가능한 신축 파이프(720), 상기 신축 파이프(720)의 신축 길이를 제어하는 파이프 제어부(850) 등을 포함하여 구성될 수 있다.8 is a control block diagram for controlling the stretchable extensible pipe 720 shown in Fig. 8, the pipe member 810 is connected to a balancing weight (730 of FIG. 7) and includes a telescopic pipe 720 that can be expanded and contracted, a pipe control unit 850 that controls the telescopic length of the telescopic pipe 720, and the like As shown in FIG.

이때, 파이프 제어부(850)는 상기 신축 파이프(720)의 신축 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 제 2 모터(852), 상기 제 2 모터(852)의 구동에 따라 상기 신축 파이프(720)를 회동시키는 제 2 기어(853), 상기 밸런서의 회동 범위가 결정되면 상기 제 2 모터(852)를 구동시켜 상기 신축 파이프(720)의 신축 길이 범위를 컨트롤하는 제 2 컨트롤러(851) 등으로 포함하여 구성될 수 있다. The pipe control unit 850 includes a second motor 852 for providing driving force for adjusting the extension and contraction length of the expansion pipe 720 and a second motor 852 for driving the expansion pipe 720 according to the driving of the second motor 852. [ And a second controller 851 for controlling the extension and contraction length range of the extension pipe 720 by driving the second motor 852 when the rotation range of the balancer is determined Lt; / RTI >

상기 2 컨트롤러(851)는 구난 로봇의 메인 컨트롤러(610)와 통신을 통해 전달된 무게 중심 정보에 따라 동적 밸런싱을 유지하기 위한 밸런서(640)의 위치 및 방향을 추출한다. 이러한 추출된 위치 및/또는 방향으로 밸런서(640)를 이동시키기 위해 신축 파이프(720)의 신축 길이 범위를 산출하여 산출된 신축 길이 범위에 따라 제 2 모터(852)를 제어하는 역할을 담당한다.The two controller 851 extracts the position and direction of the balancer 640 for maintaining dynamic balancing according to the center of gravity information transmitted through communication with the main controller 610 of the rescue robot. In order to move the balancer 640 in the extracted position and / or direction, a stretch length range of the stretch shrink pipe 720 is calculated, and the second motor 852 is controlled according to the stretch length range thus calculated.

물론, 메인 컨트롤러(610)는 신축 파이프(720)의 이동에 따른 이동 정보(801)를 피드백받아 제 2 컨트롤러(851)에 제공한다.Of course, the main controller 610 feeds back the movement information 801 according to the movement of the expansion and contraction pipe 720 to the second controller 851.

110, 410: 상부 레그
120, 420: 하부 레그
400: 이동 플랫폼 장치
410-1: 우 상부 레그 어셈블리
410-2: 좌 상부 레그 어셈블리
420-1: 우 하부 레그 어셈블리
420-2: 좌 하부 레그 어셈블리
430: 베이스 431: 장착부
450: 밸런싱 부재
451: 힌지축
610: 메인 컨트롤러
640: 밸런서
650: 밸런서 제어부
651: 제 1 컨트롤러 652: 제 1 모터
653: 제 1 기어
710: 힌지부
720: 신축 파이프
730: 밸런싱 추
810: 파이프 제어부
851: 제 2 컨트롤러 852: 제 2 모터
853: 제 2 기어
110, 410: upper leg
120, 420: Lower leg
400: mobile platform device
410-1: Right upper leg assembly
410-2: upper left leg assembly
420-1: right lower leg assembly
420-2: left lower leg assembly
430: Base 431:
450: balancing member
451: Hinge axis
610: Main controller
640: balancer
650: balancer control unit
651: first controller 652: first motor
653: First gear
710: Hinge section
720: Extension pipe
730: Balancing Chu
810:
851: second controller 852: second motor
853: Second gear

Claims (9)

베이스와, 상기 베이스의 양단에 결합되는 상부 레그와, 상기 상부 레그의 끝단에 연결되는 하부 레그를 갖는 가변 형상 변경 제어가 가능한 구난 로봇의 이동 플랫폼 장치에 있어서,
상기 베이스의 하부에 상기 구난 로봇의 무게 중심 변화에 따라 회동되어 동적 밸런싱을 수행하는 밸런싱 부재를 포함하며,
상기 밸런싱 부재는, 상기 베이스의 장착부에 회동 가능하게 힌지 결합되며 중량의 부재인 밸런서; 및 상기 밸런서의 회동을 제어하는 밸런서 제어부;를 포함하고,
상기 밸런서는, 길이 신축이 가능하도록 형성되고,
상기 밸런서는, 상기 장착부와 회동 가능하게 결합되는 힌지부; 상기 힌지부와 연결되며 길이 신축이 가능한 신축 파이프; 및 상기 신축 파이프 끝단에 형성된 밸런싱 추;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
A movable platform apparatus for a rescue robot capable of variable shape change control having a base, an upper leg coupled to both ends of the base, and a lower leg connected to an end of the upper leg,
And a balancing member that is rotated at a lower portion of the base according to a change in the center of gravity of the rescue robot to perform dynamic balancing,
Wherein the balancing member comprises: a balancer that is pivotably hinged to the mounting portion of the base and is weightless; And a balancer control unit for controlling rotation of the balancer,
The balancer is formed so as to be capable of extending and contracting in length,
Wherein the balancer comprises: a hinge portion rotatably coupled to the mounting portion; An extensible pipe connected to the hinge portion and capable of expanding and contracting in length; And a balancing weight formed at an end of the expansion and contraction pipe.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 밸런서 제어부는,
상기 밸런서를 회동시키기 위한 구동력을 제공하는 제 1 모터;
상기 제 1 모터의 구동에 따라 상기 밸런서를 회동시키는 제 1 기어;
동작 모드에 따른 구난 로봇의 무게 중심을 모니터링하여 상기 밸런서의 회동 범위를 결정하여 상기 제 1 모터를 구동시켜 동적 밸런싱을 컨트롤하는 제 1 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
The method according to claim 1,
The balancer control unit includes:
A first motor for providing a driving force for rotating the balancer;
A first gear that rotates the balancer in accordance with driving of the first motor;
And a first controller for monitoring the center of gravity of the recovery robot according to the operation mode to determine the rotation range of the balancer and driving the first motor to control the dynamic balancing. Platform device.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 컨트롤러는, 구난 로봇의 메인 컨트롤러로부터 구난 로봇의 무게 중심 정보를 실시간 수신하고 상기 구난 로봇의 무게 중심에 따라 동적 밸런싱을 위한 밸런서의 위치 및 방향을 산출하여 산출된 위치로 밸런서를 회동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
The method of claim 3,
The first controller receives the center of gravity information of the robot retrieved from the main controller of the rescue robot in real time and calculates the position and direction of the balancer for dynamic balancing according to the center of gravity of the rescue robot and rotates the balancer to the calculated position And a control unit for controlling the movement of the robot.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 상부 레그는 상기 베이스를 기준으로 우측에는 연결되는 우 상부 레그 어셈블리와 상기 베이스의 좌측에는 연결되는 좌 상부 레그 어셈블리로 이루어지며,
상기 하부 레그는 상기 우 상부 레그 어셈블리의 끝단에 연결되는 우 하부 레그 어셈블리와 상기 좌 상부 레그 어셈블리의 끝단에 연결되는 좌 하부 레그 어셈블리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
The method according to claim 1,
The upper leg includes a right upper leg assembly connected to the right side with respect to the base, and a left upper leg assembly connected to the left side of the base,
Wherein the lower leg comprises a right lower leg assembly connected to an end of the right upper leg assembly and a left lower leg assembly connected to an end of the left upper leg assembly.
제 1 항에 있어서,
상기 가변 형상 변경 제어는 상부 레그와 하부 레그가 수직을 이루는 스탠딩 모드 또는 상부 레그와 하부 레그가 수평을 이루는 크롤러(crawler) 모드인 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the variable shape change control is a crawler mode in which the upper leg and the lower leg are perpendicular to each other or the upper leg and the lower leg are parallel to each other.
제 1 항에 있어서,
상기 신축 파이프의 신축 길이를 제어하는 파이프 제어부를 포함하되,
상기 파이프 제어부는,
상기 신축 파이프의 신축 길이를 조절하기 위한 구동력을 제공하는 제 2 모터;
상기 제 2 모터의 구동에 따라 상기 신축 파이프를 회동시키는 제 2 기어; 및
상기 밸런서의 회동 범위가 결정되면 상기 제 2 모터를 구동시켜 상기 신축 파이프의 신축 길이 범위를 컨트롤하는 제 2 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 부재를 갖는 로봇의 이동 플랫폼 장치.
The method according to claim 1,
And a pipe control unit for controlling an extension and contraction length of the expansion pipe,
The pipe control unit includes:
A second motor for providing a driving force for adjusting an extension / contraction length of the expansion pipe;
A second gear for rotating the extensible pipe in accordance with driving of the second motor; And
And a second controller for driving the second motor to control an extension / contraction length range of the extension / contraction pipe when the rotation range of the balancer is determined.
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