KR101810838B1 - 탐사 로버 - Google Patents

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KR101810838B1
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자동차부품연구원
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Abstract

탐사 로버에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 탐사 로버는: 차체; 차륜을 구동시키는 구동 모터부; 차륜에 연결되는 조향암부; 조향암부를 이동시키도록 조향암부에 연결되는 조향 모터부; 및 차체를 지지하도록 차체에 연결되고, 구동 모터부와 조향 모터부가 내부 공간에 배치되고, 내부 공간이 외부로부터 밀봉되는 액슬 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탐사 로버{EXPLORATION ROVER}
본 발명은 탐사 로버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부피와 무게를 감소시키고, 극한 기온에서도 구동이 가능한 탐사 로버에 관한 것이다.
일반적으로 탐사 차량은 사람이 접근하기 어려운 험한 지형이나, 별이나 화성과 같은 외계 행성을 탐사하는 장치이다. 탐사 차량은 탐사장비가 적재되는 차체와, 차체에 설치되는 차축과, 차축에 설치되는 모터와, 모터에 연결되는 차륜을 포함한다. 모터가 극한의 기온이나 환경에서 작동이 가능하도록 차륜의 내부에 설치된다.
그러나, 종래의 탐사 차량은 극한의 환경에서 모터가 보호될 수 있도록 모터 보온장치 및 모터 가열장치 등이 차륜에 각각 설치된다. 또한, 모터가 모래, 미세먼지 등의 이물질로부터 보호되도록 모터 보호장치가 차륜에 각각 설치된다. 따라서, 탐사 차량의 부피와 무게가 증가될 수 있다.
또한, 탐사 차량의 차륜마다 모터 보온장치, 모터 가열장치 및 모터 보호장치 등이 설치되므로, 보온 및 가열 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 일본 공개특허공보 제2000-198497호(2000. 07. 18 공개, 발명의 명칭: 우주 탐사용 주행차)에 개시되어 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 부피와 무게를 감소시키고, 극한 기온에서도 구동이 가능한 탐사 로버를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 탐사 로버는: 차체; 차륜을 구동시키는 구동 모터부; 상기 차륜에 연결되는 조향암부; 상기 조향암부를 이동시키도록 상기 조향암부에 연결되는 조향 모터부; 및 상기 차체를 지지하도록 상기 차체에 연결되고, 상기 구동 모터부와 상기 조향 모터부가 내부 공간에 배치되고, 상기 내부 공간이 외부로부터 밀봉되는 액슬 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 모터부는 상기 차륜에 직결되도록 상기 액슬 하우징의 양측에 배치될 수 있다.
상기 액슬 하우징은 상기 구동 모터부와 상기 조향 모터부가 상기 내부 공간에 배치되는 하우징 몸체; 및 상기 하우징 몸체에 설치되고, 상기 차체에 결합되는 결합 브라켓을 포함할 수 있다.
상기 하우징 몸체는 원통형으로 형성될 수 있다.
상기 탐사 로버는 상기 하우징 몸체의 내부 온도를 증가시키도록 상기 하우징 몸체의 상기 내부 공간에 배치되는 발열부를 더 포함할 수 있다.
상기 탐사 로버는 상기 하우징 몸체의 내측면을 둘러싸도록 배치되는 단열재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액슬 하우징이 차체에 지지되고, 내부 공간에 구동 모터부와 조향 모터부가 배치되므로, 액슬 하우징이 차축 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 탐사 로버에 별도의 차축을 설치할 필요가 없으므로, 탐사 로버의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 액슬 하우징의 내부 공간에 구동 모터부와 조향 모터부가 배치되고, 내부 공간이 외부로부터 밀봉되므로, 구동 모터부와 조향 모터부가 극한의 온도로부터 보호될 수 있고, 모래나 미세먼지 등과 같은 이물질이 구동 모터부나 조향 모터부에 침투되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 발열부가 구동 모터부와 조향 모터부가 구동될 수 있는 온도로 액슬 하우징의 내부 온도를 유지하므로, 극한의 환경에서도 구동 모터부와 조향 모터부가 정상적으로 구동될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 단열재가 하우징 몸체의 내부에 하우징 몸체의 둘레를 따라 배치되므로, 하우징 몸체의 내부 공간과 외부가 단열재에 의해 단열 차단된다. 따라서, 액슬 하우징 내부의 온도가 외부의 극한 기온으로부터 보호될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 차륜과 액슬 하우징을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 액슬 하우징의 내부 공간에 구동 모터부와 조향 모터부가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 액슬 하우징에 발열부와 단열재가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버의 액슬 하우징에 설치된 발열부를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 탐사 로버의 일 실시예를 설명한다. 탐사 로버를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 차륜과 액슬 하우징을 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 액슬 하우징의 내부 공간에 구동 모터부와 조향 모터부가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버는 차체(110), 구동 모터부(130), 조향암부(140), 조향 모터부(150) 및 액슬 하우징(160)을 포함한다.
차체(110)의 상측에는 태양 전지부(113)가 설치된다. 차체(110)에는 태양 전지부(113)에서 발생된 전기 에너지를 저장하도록 배터리(미도시)가 설치된다. 차체(110)에는 외부 환경을 촬영하여 영상을 송신할 수 있는 카메라 장치(미도시) 등이 설치된다. 탐사 로버의 탐사 목적에 따라 차체(110)에는 다양한 장치가 설치될 수 있다.
구동 모터부(130)는 차륜(120)을 구동시킨다. 차체(110)에는 복수의 차륜(120)이 설치되고, 각 차륜(120)에는 구동 모터부(130)가 직접적으로 연결된다. 구동 모터부(130)가 구동됨에 따라 차륜(120)이 회전된다.
조향암부(140)는 차륜(120)에 연결된다. 조향암부(140)는 차륜(120)에 연결되는 조향암(141)과, 조향암(141)에 연결되는 조향축(142)과, 조향축(142)이 편심되게 설치되고, 조향 모터부(150)의 샤프트(153)가 연결되는 조향레버(143)를 포함한다. 조향 모터부(150)가 구동됨에 따라 조향레버(143)가 회전되고, 조향레버(143)가 회전됨에 따라 조향축(142)이 조향 모터부(150)의 샤프트(153)를 중심으로 편심된 궤적을 따라 회전된다. 조향축(142)이 편심된 궤적을 따라 회전됨에 따라 조향암부(140)가 이동된다.
조향 모터부(150)는 조향암부(140)를 이동시키도록 조향암부(140)에 연결된다. 조향 모터부(150)가 구동됨에 따라 조향암부(140)가 이동되어 차륜(120)의 조향 각도가 조절된다.
액슬 하우징(160)은 차체(110)를 지지하도록 차체(110)에 연결되고, 액슬 하우징(160)의 내부 공간(163)에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되고, 내부 공간(163)이 외부로부터 밀봉된다.
도 1에서는 액슬 하우징(160)은 차체(110)의 전방측과 후방측에 2개 설치된 구조를 도시하였으나, 액슬 하우징(160)의 개수는 다양하게 변경 가능하다.
액슬 하우징(160)이 차체(110)에 지지되고, 내부 공간(163)에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되므로, 액슬 하우징(160)이 차축 역할을 수행할 수 있다. 액슬 하우징(160)이 차축 역할을 수행하므로, 탐사 로버에 별도의 차축을 설치할 필요가 없다. 따라서, 탐사 로버의 구조를 단순화시키고, 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 액슬 하우징(160)의 내부 공간(163)에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되고, 내부 공간(163)이 외부로부터 밀봉되므로, 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 극한의 온도로부터 보호될 수 있다. 또한, 액슬 하우징(160)의 내부 공간(163)이 외부로부터 밀봉되므로, 모래나 미세먼지 등과 같은 이물질이 구동 모터부(130)나 조향 모터부(150)에 침투되는 것을 방지할 수 있다.
구동 모터부(130)는 차륜(120)에 직접적으로 연결되도록 액슬 하우징(160)의 양측에 배치된다. 이때, 액슬 하우징(160)의 양측에는 부시(미도시)가 결합되고, 부시에는 구동 모터부(130)의 구동축(133)이 삽입된다. 구동 모터부(130)가 액슬 하우징(160)의 양측에 배치되므로, 구동 모터부(130)의 구동력이 해당 차륜(120)에 직접적으로 전달될 수 있다. 따라서, 구동 모터부(130)를 구동력을 전달하기 위한 별도의 동력전달장치를 설치하지 않아도 되므로, 탐사 로버의 무게를 감소시킬 수 있다.
액슬 하우징(160)은 하우징 몸체(161) 및 결합 브라켓(165)을 포함한다.
하우징 몸체(161)의 내부 공간(163)에는 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치된다. 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 하우징 몸체(161)의 내부 공간(163)에 배치되므로, 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 극한의 온도 및 외부의 이물질로부터 보호될 수 있다.
또한, 하우징 몸체(161)의 내부에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되고, 하우징 몸체(161)가 외부 환경과 밀봉되므로, 복수의 구동 모터부(130)와 복수의 조향 모터부(150)에 보온장치, 가열장치 및 보호장치 등을 개별적으로 설치하지 않아도 된다. 또한, 하우징 몸체(161)가 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)를 극한의 기후와 이물질 등으로부터 단열 및 보호하는 기능 등을 수행할 수 있다. 또한, 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 극한의 환경에 노출되어 고장나거나 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 탐사 로버의 크기 및 무게를 감소시키고, 탐사 로버의 설치 구조를 단순화시킬 수 있다.
결합 브라켓(165)은 하우징 몸체(161)에 설치되고, 차체(110)에 결합된다. 이때, 결합 브라켓(165)에는 체결부(미도시)가 형성되고, 결합 브라켓(165)의 체결부에는 차체(110)에 연결되는 서스펜션(115)이 결합된다. 따라서, 결합 브라켓(165)은 서스펜션(115)을 매개로 차체(110)에 결합된다. 결합 브라켓(165)은 하우징 몸체(161)의 강성을 보강함으로써 하우징 몸체(161)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
하우징 몸체(161)는 원통형으로 형성된다. 하우징 몸체(161)가 원통형으로 형성되므로, 하우징 몸체(161)의 특정 부위에 하중이 집중되거나 노치가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 하우징 몸체(161)가 극한의 기후에 의해 파손되거나 휘어지는 것을 방지할 수 있다.
하우징 몸체(161)의 내부에는 하우징 몸체(161)의 내부 공간(163)의 온도를 목표 온도로 저하시킬 수 있도록 냉각 장치(미도시)가 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버에서 액슬 하우징에 발열부와 단열재가 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버의 액슬 하우징에 설치된 발열부를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 탐사 로버는 하우징 몸체(161)의 내부 온도를 증가시키도록 하우징 몸체(161)의 내부에 배치되는 발열부(170)를 더 포함한다. 발열부(170)는 배터리부에서 공급되는 전원에 의해 발열된다. 발열부(170)로는 탄소 발열 히터가 적용된다. 탄소 발열 히터는 텅스텐 발열체에 비해 대략 10% 이상의 열효율을 향상시킨다.
발열부(170)는 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 구동될 수 있는 온도인 ??40℃ 이상으로 액슬 하우징(160)의 내부 온도를 유지한다. 이때, 발열부(170)의 발열 온도가 목표 온도 범위 내에서 유지될 수 있도록 발열부(170)를 온오프시키는 온도센서(167)가 설치된다. 온도센서(167)가 발열부(170)의 발열 온도를 목표 온도로 제어함으로써 소비 전력을 감소시킨다. 발열부(170)가 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 구동될 수 있는 온도로 액슬 하우징(160)의 내부 온도를 유지하므로, 극한의 환경에서도 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 정상적으로 구동될 수 있다.
발열부(170)는 양측에 캡(171)에 설치되는 발열튜브(172)와, 발열튜브(172)의 내부에 배치되는 탄소섬유(174)와, 발열튜브(172)의 양측에 배치되는 전극(175)과, 전극(175)을 관통하는 전극봉(176)을 포함한다. 전극봉(176)을 통해 전극(175)에 전원이 공급됨에 따라 탄소섬유(174)가 발열된다. 이러한 발열부(170)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
탐사 로버는 하우징 몸체(161)의 내측면을 둘러싸도록 설치되는 단열재(180)를 더 포함한다. 단열재(180)로는 하우징 몸체(161)의 내부에 수용되는 에어로겔(aerogel)이 적용될 수 있다. 에어로겔은 물보다 비중이 가볍기 때문에, 단열재로 에어로겔이 사용됨에 따라 탐사 로버의 무게를 감소시킬 수 있다.
단열재(180)가 하우징 몸체(161)의 내부에 하우징 몸체(161)의 둘레를 따라 배치되므로, 하우징 몸체(161)의 내부 공간(163)과 외부가 단열재(180)에 의해 단열 차단된다. 따라서, 액슬 하우징(160) 내부의 온도가 외부의 극한 기온으로부터 보호될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로버의 작동에 관해 설명하기로 한다.
구동 모터부(130)가 구동됨에 따라 차륜(120)이 회전되고, 차륜(120)이 회전됨에 따라 탐사 로버가 이동된다. 또한, 조향 모터부(150)가 구동됨에 따라 탐사 로버의 조향 각도가 조절된다. 이때, 액슬 하우징(160)이 차체(110)를 지지하는 차축 역할을 수행하므로, 탐사 로버에 별도의 차축을 설치하지 않아도 된다. 따라서, 탐사 로버의 구조를 단순화시키고, 부피 및 무게를 감소시킬 수 있다.
탐사 지역의 환경이 극저온인 경우, 액슬 하우징(160)은 점차적으로 냉각된다. 이때, 온도센서(167)에서 액슬 하우징(160)의 내부 온도를 측정하여 제어부에 전달한다. 제어부에서는 액슬 하우징(160)의 내부 온도가 목표 온도보다 낮다고 판단되면, 발열부(170)에 전원을 공급하여 액슬 하우징(160)의 내부 공간(163)을 목표 온도로 가열한다. 액슬 하우징(160)이 발열부(170)에 의해 가열됨에 따라 액슬 하우징(160)의 내부 온도가 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 가동될 수 있는 목표 온도(예: 5∼-5℃) 로 유지된다. 따라서, 탐사 지역의 환경이 극저온인 경우에도 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 정상적으로 구동될 수 있다.
상기와 같이, 액슬 하우징(160)이 차체(110)를 지지하고, 내부 공간(163)에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되므로, 액슬 하우징(160)이 차축 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 탐사 로버에 별도의 차축을 설치할 필요가 없으므로, 탐사 로버의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 액슬 하우징(160)의 내부 공간(163)에 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 배치되고, 내부 공간(163)이 외부로부터 밀봉되므로, 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 극한의 온도로부터 보호될 수 있다. 또한, 모래나 미세먼지 등과 같은 이물질이 구동 모터부(130)나 조향 모터부(150)에 침투되는 것을 방지하고, 이물질에 의해 구동 모터부(130)나 조향 모터부(150)가 고장나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 발열부(170)가 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 구동될 수 있는 온도로 액슬 하우징(160)의 내부 온도를 유지하므로, 극한의 환경에서도 구동 모터부(130)와 조향 모터부(150)가 구동될 수 있다.
또한, 단열재(180)가 하우징 몸체(161)의 내부에 하우징 몸체(161)의 둘레를 따라 배치되므로, 하우징 몸체(161)의 내부 공간(163)과 외부가 단열재(180)에 의해 단열 차단된다. 따라서, 액슬 하우징(160) 내부의 온도가 외부의 극한 기온으로부터 보호될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 차체 113: 태양 전지부
115: 서스펜션 120: 차륜
130: 구동 모터부 133: 구동축
140: 조향암부 141: 조향암
142: 조향축 143: 조향레버
150: 조향 모터부 153: 샤프트
160: 액슬 하우징 161: 하우징 몸체
163: 온도센서 165: 결합 브라켓
170: 발열부 171: 캡
172: 발열튜브 174: 탄소섬유
175: 전극 176: 전극봉
180: 단열재

Claims (6)

  1. 차체;
    차륜을 구동시키는 구동 모터부;
    상기 차륜에 연결되는 조향암부;
    상기 조향암부를 이동시키도록 상기 조향암부에 연결되는 조향 모터부; 및
    상기 차체를 지지하도록 상기 차체에 연결되고, 상기 구동 모터부와 상기 조향 모터부가 내부 공간에 배치되고, 상기 내부 공간이 외부로부터 밀봉되는 액슬 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 모터부는 상기 차륜에 직결되도록 상기 액슬 하우징의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 액슬 하우징은,
    상기 구동 모터부와 상기 조향 모터부가 상기 내부 공간에 배치되는 하우징 몸체; 및
    상기 하우징 몸체에 설치되고, 상기 차체에 결합되는 결합 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징 몸체는 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징 몸체의 내부 온도를 증가시키도록 상기 하우징 몸체의 상기 내부 공간에 배치되는 발열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징 몸체의 내측면을 둘러싸도록 배치되는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탐사 로버.
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