KR101887283B1 - 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 야지 및 험지에서 원활한 주행이 가능하도록 지면으로부터 전달되는 진동과 충격을 저감시키기 위한 무인 로봇에 관한 발명이다.

Description

플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇{Unmanned robot for reduction of vibration}

본 발명은 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 야지 및 험지에서 원활한 주행이 가능하도록 지면으로부터 전달되는 진동과 충격을 저감시키기 위한 무인 로봇에 관한 발명이다.

재해 또는 재난 지역에서 인명을 구조하거나, 폭발물의 처리 및 이송임무를 하기 위하여 개발된 무인 로봇은 평지가 아닌 험지나 오지, 계단과 경사지와 같은 험난한 지형에서 임무를 수행한다.

다양한 임무를 효과적으로 수행하기 위해서 가변형상의 플랫폼을 구비하는 휴머노이드 형태의 로봇이 개발되고 있다.

최근에는 바디와 결합되고, 서로 연결된 상부 및 하부 트랙에 의하여 이동 가능하게 형성되는 가변 형상 플랫폼으로 구성된 로봇이 개발된다.

상부 트랙은 바디부와 연결되고, 하부 트랙은 지면에 의하여 지지되며, 상부 트랙 및 하부 트랙의 회전에 의하여 이동하게 된다.

도 1 및 도 2에는 종래의 휴머노이드 형태의 무인 로봇이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 상부 트랙(2) 및 하부 트랙(4)은 하부 트랙(4) 하면 전체가 지면에 닿게 되어, 다양한 노면 환경하에서 예상치 못한 진동 및 충격이 발생하였을 경우 치명적인 영향을 받을 수 있는 형상이며, 특히 다관절 로봇의 경우 진동과 충격의 영향으로 각 관절부가 크게 손상을 입을 수 있다.

한국 등록특허공보 제10-1483023호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 하부 트랙의 제1롤러와 제3롤러 사이에 접근각을 형성하여 상부 트랙이 지면으로부터 일정 간격 이격되어 위치하도록 함으로써 무인 로봇의 주행 시 진동 및 충격으로 인하여 무인 로봇의 몸체에 가해지는 손상을 최소화하고, 운용성을 향상시키는 것에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇에 있어서,

가변형 플랫폼은

몸체를 지지하도록 몸체와 연결되어 제1방향으로 연장되는 상부 트랙;

상부 트랙과 연결되어 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 하부 트랙;을 포함하며,

가변형 플랫폼의 하부 트랙은,

하부 트랙의 시작단에 구성되는 제1롤러;

하부 트랙의 끝단에 구성되는 제2롤러;

하부 트랙의 하단면에 구성되는 제3롤러;를 포함하여,

하부 트랙의 외주면을 따라 구성되는 하부 트랙 밸트는 제1롤러와 제3롤러 사이에서 지면과 정해진 각도를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 트랙 밸트는 측면이 삼각형 형상이 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상부 트랙의 끝단은 지면과 일정 간격 이격되어 위치하는 것을 특징으로 한다.

상부 트랙의 끝단 부위와 하부 트랙의 시작단 부위는 회동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 하부 트랙의 제1롤러와 제3롤러 사이에 형성된 접근각으로 인하여 상부 트랙이 지면과 일정 간격 이격되어 위치하게 되어 지면과 직접적으로 접촉되지 않아 무인 로봇의 주행 시 플랫폼에 가해지는 진동 및 충격이 무인 로봇의 몸체에 분산되어 전달됨으로써 몸체에 가해지는 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 무인 로봇의 내구성을 향상시킬 수 있게 되어, 로봇을 구성하는 구동장치의 수명과 성능이 향상되며, 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 측면도.
도 2는 종래의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 정면도.
도 3은 본 발명의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 측면도.
도 4는 본 발명의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 정면도.
도 5는 종래와 본 발명의 무인 로봇의 주행 중 가속도 비교 그래프.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 야지 및 험지에서 원활한 주행이 가능하도록 지면으로부터 전달되는 진동과 충격을 저감시키기 위한 무인 로봇에 관한 발명이다.

도 3은 본 발명의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 측면도가 도시되어 있고, 도 4는 본 발명의 휴머노이드 형태의 무인 로봇의 정면도가 도시되어 있으며, 도 5는 종래와 본 발명의 무인 로봇의 주행 중 가속도 비교 그래프가 도시되어 있다.

본 발명의 무인 로봇은 몸체(10) 및 이를 양측에서 지지하는 한 쌍의 가변형 플랫폼(12)을 포함하여 구성된다.

상기 몸체(10)에는 대상물을 안거나 내려놓을 수 있는 양팔 매니퓰레이터가 구성될 수 있다.

상기 가변형 플랫폼(12)은 상기 몸체(10)를 지지하도록 상기 몸체(10)와 연결되어 제1방향으로 연장되는 상부 트랙(14)과 상기 상부 트랙(14)과 연결되어 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 하부 트랙(20)을 포함하여 구성된다.

상기 상부 트랙(14)은 상단면과 하단면이 평행하며 양단이 같은 형상의 곡선부로 이루어지는 본체(16)와, 상기 본체(16)의 외주면을 따라 본체(16)를 감싸고 있는 밸트(18)를 포함하여 구성된다.

상기 상부 트랙(14)의 시작단은 상기 몸체(10)에 대하여 회전 가능하도록 상기 몸체(10)의 하단부에 연결되어 있다.

상기 상부 트랙(14) 및 하부 트랙(20)은, 상기 무인 로봇이 지면과 수직을 이루는 스탠딩 모드에서부터 지면과 수평을 이루는 크롤러 모드까지 자유로운 형상 변경이 가능하도록 상부 트랙(14)의 끝단 부위와 상기 하부 트랙(20)의 시작단 부위가 회동 가능하게 결합된다.

상기 하부 트랙(20)은 일정 형상의 본체(22)와 상기 본체(22)의 외주면을 따라 본체(22)를 감싸고 있는 밸트(30)를 포함하여 구성된다.

상기 상부 트랙 밸트(18)와 상기 하부 트랙 밸트(30)에는 일정한 형상의 트랙 패턴(34)이 형성되어 무인 로봇이 계단 등과 같은 지면을 이동할 때 장애물을 극복할 수 있도록 하였다.

상기 하부 트랙(20)의 본체(22)에는 상기 하부 트랙(20)의 외주면을 따라 상기 하부 트랙 밸트(30)를 회전시키기 위하여 3개의 롤러가 구성된다.

상기 하부 트랙(20)의 본체(22)에는, 상기 하부 트랙(20)의 시작단에 구성되는 제1롤러(24)와, 상기 하부 트랙(20)의 끝단에 구성되는 제2롤러(26)와, 상기 하부 트랙(20)의 하단면에 구성되는 제3롤러(28)가 구성된다.

상기 제2롤러(26)와 상기 제3롤러(28)는 지면과 접촉되어 위치하게 되고, 상기 제1롤러(24)는 상기 제3롤러(28) 보다 전단에 위치하게 되며 지면과 일정 간격 이격되어 지면과 직접 접촉되지 않은 상태로 위치하게 된다.

즉, 상기 하부 트랙 밸트(30)가 상기 제1롤러(24)와 상기 제3롤러(28) 사이를 지날 때 상기 하부 트랙 밸트(30)는 지면과 정해진 각도의 접근각(32)을 형성하게 된다.

또한, 상기 하부 트랙 본체(22)의 측면은 삼각형상의 단면을 갖도록 형성되고, 상기 하부 트랙 밸트(30)는 측면이 삼각형 형상으로 형성되어, 상기 제3롤러(28)의 상측으로부터 상기 제2롤러(26), 상기 제3롤러(28)로부터 상기 제2롤러(26) 부분의 외주면을 따라 위치하는 부분의 측면이 테이퍼 형상이 되도록 구성된다.

상기 하부 트랙(20)의 형상이 상기와 같이 형성되어 상기 하부 트랙(20)의 시작단이 지면과 일정 각도 이격됨으로써 상기 하부 트랙(20)의 시작단에 연결되어 있는 상기 상부 트랙(14)의 끝단이 지면과 일정 간격 이격되어 위치하게 된다.

상기 상부 트랙(14)의 끝 단이 지면과 일정 간격 이격되어 위치함에 따라 상기 상부 트랙(14)이 지면과 직접적으로 접촉되지 않아 무인 로봇의 주행 시 플랫폼(12)에 가해지는 진동 및 충격이 무인 로봇의 몸체(10)에 분산되어 전달되고, 따라서 상기 몸체(10)에 가해지는 손상을 최소화할 수 있게 된다.

상기 몸체(10)에 가해지는 손상이 최소화됨으로써 무인 로봇의 내구성을 향상시킬 수 있게 되어 로봇을 구성하는 구동장치의 수명과 성능이 향상될 수 있으며, 따라서 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.

도 5에는 종래의 하부 트랙(4)과 같은 형상으로 구성된 무인 로봇의 주행 중 가속도와 본 발명의 하부 트랙(20)과 같은 형상으로 구성된 무인 로봇의 주행 중 가속도를 비교한 그래프가 도시되어 있다.

도 5는 무인 로봇이 10kph 속도로 ISO 표준 노면을 주행할 때 무인 로봇의 골반부에 전달되는 가속도를 비교한 그래프이다.

무인 로봇 골반부의 가속도는 상기 하부 트랙(20)과 상기 상부 트랙(14)의 진동과 충격을 상기 몸체(10)로 전달하기 때문에 골반부의 가속도를 감소시키는 것이 무인 로봇 전체의 성능에 많은 영향을 주기 때문에 골반부에 대한 가속도를 비교하였다.

도 5를 보면, 접근각(32)이 적용된 본 발명의 무인 로봇 골반부의 가속도는 접근각(32)을 적용하지 않은 종래의 무인 로봇 골반부의 가속도와 비교하여 최대 가속도와 평균 가속도가 크게 개선된 것이 확인된다.

이상에서 설명된 본 발명의 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

2 : 종래의 상부 트랙
4 : 종래의 하부 트랙
10 : 몸체
12 : 가변형 플랫폼
14 : 상부 트랙
16 : 상부 트랙 본체
18 : 상부 트랙의 밸트
20 : 하부 트랙
22 : 하부 트랙 본체
24 : 제1롤러
26 : 제2롤러
28 : 제3롤러
30 : 하부 트랙의 밸트
32 : 접근각(Attack angle)
34 : 트랙 패턴

Claims (4)

1. 몸체 및 이를 양측에서 지지하는 한 쌍의 가변형 플랫폼을 포함하는 무인 로봇에 있어서,
   상기 가변형 플랫폼은
   상기 몸체를 지지하도록 상기 몸체와 연결되어 제1방향으로 연장되는 상부 트랙;
   상기 상부 트랙과 연결되어 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장되는 하부 트랙;을 포함하며,
   상기 가변형 플랫폼의 하부 트랙은,
   상기 하부 트랙의 시작단에 구성되는 제1롤러;
   상기 하부 트랙의 끝단에 구성되는 제2롤러;
   상기 하부 트랙의 하단면에 구성되는 제3롤러;를 포함하며,
   상기 제2롤러와 상기 제3롤러는 지면과 접촉되어 위치하게 되고, 상기 제3롤러 보다 전단에 위치하는 상기 제1롤러는 지면과 일정 간격 이격되어 지면과 직접 접촉되지 않은 상태로 위치하게 되어,
   상기 하부 트랙의 외주면을 따라 구성되는 하부 트랙 밸트는 상기 제1롤러와 상기 제3롤러 사이에서 지면과 정해진 각도를 형성하게 되고,
   상기 상부 트랙의 끝단은 지면과 일정 간격 이격되도록 위치하여 지면과 접촉되지 않는 것
   을 특징으로 하는 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부 트랙 밸트는 측면이 삼각형 형상이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부 트랙의 끝단 부위와 상기 하부 트랙의 시작단 부위는 회동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 플랫폼 진동 저감을 위한 무인 로봇.

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