KR101920817B1 - Robot apparatus based on the ball driving - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼 구동 기반의 로봇 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 볼 구동 기반의 로봇 장치는, 로봇 장치의 이동을 제어하는 제어부, 상기 제어부에 의해 조절된 동력을 출력하는 구동부, 상기 구동부의 하측에 위치해서 상측 방향으로부터 상기 동력을 제공받고 상기 동력에 따라 볼 구동하는 구동용 볼 및 상기 구동용 볼의 하측에서 상기 구동용 볼과 맞닿아 상기 구동용 볼의 부분 구동력을 제공받고 상기 부분 구동력으로 상기 로봇 장치를 지면에 대해 이동시키는 적어도 3개의 바퀴용 볼을 포함한다.The present invention discloses a ball drive-based robot apparatus. The ball drive-based robot apparatus according to the present invention includes a controller for controlling movement of the robot apparatus, a drive unit for outputting the power adjusted by the controller, a control unit for receiving the power from the upper side, And at least three wheels for receiving the partial driving force of the driving balls in contact with the driving balls at a lower side of the driving balls and moving the robot apparatus with respect to the ground by the partial driving force, For example.

Description

볼 구동 기반의 로봇 장치{Robot apparatus based on the ball driving}[0001] The present invention relates to a robot driving apparatus,

본 발명은 볼 구동 기반의 로봇 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이한 볼 구동 기반의 로봇 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ball drive-based robot apparatus, and more particularly, to a ball drive-based robot apparatus in which a direction can be easily switched in a narrow space.

주행 기능을 가지는 로봇은 복수 개의 바퀴를 이용하거나, 캐터필러 등을 이용한다. 바퀴를 이용하는 로봇의 경우에는 평탄한 지형에서 고속으로 이동할 수 있는 장정이 있으나, 비평탄 지형에서는 급격하게 주행 성능이 떨어지는 단점이 있다.A robot having a traveling function uses a plurality of wheels or a caterpillar. In the case of a robot using a wheel, there is a rule to move at a high speed from a flat terrain. However, there is a disadvantage that a running performance is rapidly deteriorated in a non-flat terrain.

또한, 바퀴를 이용하는 로봇의 경우에는 전진 및 후진과, 앞 바퀴의 방향 전환을 통해 로봇이 이동하는 방향의 전환을 수행함에 따라, 방향의 전환을 위해서는 최소한의 회전 반경이 확보되어야만 로봇이 이동하고자 하는 방향으로 전환하는 것이 가능하다.In addition, in the case of a robot using a wheel, since the direction of movement of the robot is switched through advancing and retreating, and switching of the direction of the front wheel, the robot must move only when the minimum turning radius is secured It is possible to switch the direction.

아울러, 캐터필러를 이용하는 로봇의 경우에는 상기한 바퀴를 이용하는 로봇에 비해서는 상대적으로 저속으로 주행하는데 반해, 주행노면의 상태에 큰 상관없이 주행할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 캐터필러의 경우에는 구성부품의 수가 많기 때문에 유지보수가 어려운 단점이 있으며, 단순히 전진 및 후진을 통해 주행 외에 회전 및 롤링 운동과 같은 복잡한 움직임에는 다소 용이하지 않은 부분도 있다.In addition, in the case of a robot using a caterpillar, the robot can travel at a relatively low speed as compared with a robot using the wheel, but can be driven regardless of the state of the road surface. However, the caterpillar has a disadvantage in that it is difficult to maintain because of a large number of components, and there are some parts that are not easy to carry out such complex movements as rotation and rolling motion besides running through forward and reverse.

이와 같이 바퀴를 이용하는 로봇 또는 캐터필러를 이용하는 로봇은 모두 좁은 공간에서 방향의 전환을 용이하게 수행하는 데에 적합하지 않은 측면이 있다. 이러한 점에 착안하여, 몸체가 구형으로 구비되어 볼 이동 방식과 같이 이동하는 구형 로봇도 있다.Such a robot using a wheel or a robot using a caterpillar is not suitable for easily switching directions in a narrow space. In view of such a point, there is a spherical robot in which the body is provided in a spherical shape and moves like a ball moving system.

그러나, 이와 같은 구형 로봇은 좁은 공간에서 최소한의 회전 반경을 확보하지 않아도 방향 전환을 용이하게 수행하면서 이동할 수 있을지는 몰라도, 정지 시에 로봇의 정지 상태를 유지하기 위한 지지 구조를 확보하는 것이 구형 구조상 용이하지 않다. However, such a spherical robot may be able to move while easily performing a direction change without securing a minimum radius of rotation in a narrow space, but it is difficult to secure a supporting structure for maintaining a stopped state of the robot at the time of stopping, It is not easy.

따라서, 구형 로봇은 좁은 공간에서 위치 이동하면서 밸런스를 유지하는 것이 어렵기 때문에, 영상 촬영 또는 물품 이동 등과 같은 능력을 수행하는 데에 적절하지 않다.Therefore, the spherical robot is not suitable for performing the functions such as image shooting or moving articles, because it is difficult to maintain balance while moving in a narrow space.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0110188 (2010.10.12)Korean Patent Publication No. 10-2010-0110188 (Oct. 12, 2010)

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이하며 밸런스를 유지할 수 있는 볼 구동 기반의 로봇 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a ball drive-based robot apparatus which can easily change directions in a narrow space and maintain balance.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 볼 구동 기반의 로봇 장치는 로봇 장치의 이동을 제어하는 제어부, 상기 제어부에 의해 조절된 동력을 출력하는 구동부, 상기 구동부의 하측에 위치해서 상측 방향으로부터 상기 동력을 제공받고 상기 동력에 따라 볼 구동하는 구동용 볼 및 상기 구동용 볼의 하측에서 상기 구동용 볼과 맞닿아 상기 구동용 볼의 부분 구동력을 제공받고 상기 부분 구동력으로 상기 로봇 장치를 지면에 대해 이동시키는 적어도 3개의 바퀴용 볼을 포함하고, 상기 적어도 3개의 바퀴용 볼의 위치를 고정하는 브라켓을 더 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a ball drive-based robot apparatus including a control unit for controlling movement of a robot apparatus, a drive unit for outputting power adjusted by the control unit, Wherein the driving force of the driving ball is applied to the driving ball and the driving force of the driving ball is applied to the driving ball, And a bracket for fixing the positions of the at least three balls for the wheels.

상기 구동부는 상기 제어부를 안착하는 메인 플레이트의 아랫면으로부터 상기 구동용 볼을 지향하는 방향으로 설치되는 적어도 3개의 풋 프레임, 상기 각 풋 프레임의 끝단부에 위치하는 모터, 상기 각 모터의 회전자에 구비되는 스크류 커플링 및 상기 각 스크류 커플링을 통해 결합해서 상기 동력을 상기 구동용 볼의 상측에 제공하는 휠을 포함할 수 있다.The driving unit includes at least three foot frames installed in a direction to direct the driving balls from a lower surface of the main plate on which the control unit is mounted, a motor positioned at an end of each of the foot frames, And a wheel coupled through the screw couplings to provide the power to the upper side of the driving balls.

따라서, 본 발명에서는 볼 구동 방식으로 바퀴 역할을 하는 적어도 3개의 바퀴용 볼을 구동시키는 로봇 주행 구조를 구비함에 따라, 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이하며 밸런스를 유지할 수 있는 볼 구동 기반의 로봇 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.Therefore, according to the present invention, there is provided a robot driving structure for driving at least three balls for a wheel that serves as a wheel in a ball driving system, so that a ball drive-based robot device Can be provided.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 로봇 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 장치의 일실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 휠의 구체적 형상에 대한 일실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 브라켓을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 브라켓에 구동용 볼 및 바퀴용 볼을 결합한 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계에 따라 일실시 예로 동작하는 것을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계에 따라 다른 실시 예로 동작하는 것을 나타내는 평면도이다.
그리고, 도 8은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계를 다른 실시 예로 나타내는 평면도이다.1 is a block diagram showing a robot apparatus according to the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing an embodiment of the robot apparatus shown in Fig. 1. Fig.
3 is a perspective view showing an embodiment of a concrete shape of the wheel shown in Fig.
4 is a perspective view illustrating a bracket according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a structure in which a driving ball and a wheel ball are coupled to the bracket shown in FIG.
FIG. 6 is a plan view showing operation according to an embodiment according to a coupling relation between a driving ball and a wheel ball of the present invention. FIG.
Fig. 7 is a plan view showing the operation according to another embodiment in accordance with the coupling relation between the driving ball and the wheel ball of the present invention. Fig.
8 is a plan view showing another embodiment of the coupling relationship between the driving ball of the present invention and the ball for a wheel.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. Further, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or schematic drawings that are ideal illustrations of the present invention. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. In addition, in the drawings of the present invention, each component may be somewhat enlarged or reduced in view of convenience of explanation.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 로봇 장치를 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram showing a robot apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 볼 구동 기반의 로봇 장치(100)는 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이하며 밸런스를 유지할 수 있는 주행 능력을 갖춤에 따라, 방향의 전환을 위한 최소한의 회전 반경도 확보되지 않은 좁은 공간(예: 제자리에서 회전하여야만 회전할 수 있는 공간)에서도 방향의 전환을 이루어 다른 공간으로 이동할 수 있고, 이러한 이동 과정에서 밸런스를 그대로 유지하여 특정 자세에서의 영상 촬영 또는 물품 이동을 위한 물품의 흡착 상태 유지 등을 실행할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ball drive-based robot apparatus 100 is capable of switching directions in a narrow space and has a running ability capable of maintaining balance, so that a minimum turning radius for switching directions is not secured It is possible to change the direction and move to another space even in a narrow space (for example, a space that can be rotated only when it is rotated in place). In this movement process, The adsorption state can be maintained.

즉, 로봇 장치(100)는 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이하며 밸런스를 유지할 수 있는 능력을 갖추기 위하여, 로봇 장치(100)의 이동 방향으로 직접 구동력 전달이 가능한 볼 구동 방식의 로봇 주행 구조를 구동용 볼(130)과 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)로 구분할 수 있다. That is, the robot apparatus 100 is driven by a ball driving type robot running structure capable of directly transmitting a driving force in the moving direction of the robot apparatus 100, in order to easily change the direction in a narrow space and to have an ability to maintain balance. And at least three balls 140 (140: 140-1, 140-2, 140-3).

구동용 볼(130)을 로봇 장치(100)의 주행을 위한 동력 발생 소스로 하고, 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)을 로봇 장치(100)의 실질적인 바퀴 역할로 구비하여 구동용 볼(130)과 직접 맞닿아 전달되는 구동력 및 구동방향에 따라 지면에 대해 로봇 장치(100)가 이동하도록 한다.The driving ball 130 is used as a power generating source for driving the robot apparatus 100 and at least three balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) So that the robot apparatus 100 moves relative to the ground according to the driving force and the driving direction transmitted directly to the driving ball 130. [

구동용 볼(130)을 로봇 장치(100)의 이동 방향 및 주행 속도에 따라 구동시키면, 구동되는 구동용 볼(130)이 직접 맞닿아 있는 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)에 구동력을 전달함으로써, 좁은 공간에서도 방향의 전환을 용이하게 할 수 있다.When the driving ball 130 is driven in accordance with the moving direction and the traveling speed of the robot apparatus 100, at least three balls 140 (140-1, 140-1, 140-2) -2, and 140-3, it is possible to facilitate the switching of directions even in a narrow space.

또한, 로봇 장치(100)를 지면에 대해 직접 지지하는 것은 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)이기 때문에, 로봇 장치(100)의 주행이 정지된 상태인 경우에도 로봇 장치(100)는 지면에 대해 특정 자세를 지속 유지할 수 있다.In addition, since it is the at least three balls 140 (140: 140-1, 140-2, 140-3) that directly support the robot apparatus 100 with respect to the ground, the running of the robot apparatus 100 is stopped The robot apparatus 100 can maintain a specific posture with respect to the ground.

구체적으로, 볼 구동 기반의 로봇 장치(100)는 로봇 장치(100)의 이동을 제어하는 제어부(110), 제어부(110)에 의해 조절된 동력을 출력하는 구동부(120), 구동부(120)의 하측에 위치해서 상기 구동부(120)로부터 전달되는 동력에 따라 볼 구동하는 구동용 볼(130), 및 구동용 볼(130)의 하측에서 구동용 볼(130)과 맞닿아 구동용 볼(130)의 부분 구동력을 제공받고 제공받은 부분 구동력으로 로봇 장치(100)를 지면에 대해 이동시키는 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)을 포함한다.Specifically, the ball drive-based robot apparatus 100 includes a control unit 110 for controlling the movement of the robot apparatus 100, a driving unit 120 for outputting the power adjusted by the control unit 110, A drive ball 130 driven by the driving force of the driving unit 120 and a driving ball 130 driven by the driving ball 130 at a lower side of the driving ball 130, 140-1, 140-2, 140-3 for receiving the partial driving force of the robot and moving the robot apparatus 100 with respect to the ground with the provided partial driving force.

여기서, 전술한 부분 구동력이라 함은 구동용 볼(130)의 구동으로 발생하는 구동력 중 일부분의 구동력을 일컫는다. 즉, 구동용 볼(130)은 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)과 직접 맞닿는 구조로 구비됨으로써, 구동용 볼(130)의 구동으로 발생하는 구동력은 구조적으로 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)로 분할되어 전달될 수 있다.Here, the partial driving force refers to a driving force of a part of the driving force generated by driving the driving ball 130. That is, since the driving ball 130 is in direct contact with at least three balls 140 (140-1, 140-2, 140-3), the driving force generated by driving the driving ball 130 May be structurally divided into at least three balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) and transmitted.

따라서, 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 구동용 볼(130)로부터 직접적으로 구동력을 전달받게 되고, 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 구동용 볼(130)의 구동으로 발생하는 구동력 중 1/N (다만, N은 바퀴용 볼의 개수)에 해당하는 부분 구동력을 전달받을 수 있다. Therefore, at least three balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) receive driving force directly from the driving ball 130, and each of the balls 140 (140-1, 140-2 and 140-3 may receive a partial driving force corresponding to 1 / N (N, the number of balls for the wheel) of the driving force generated by driving the driving ball 130. [

예를 들면, 바퀴용 볼(140)이 3개로 구비되는 경우, 구동용 볼(130)의 구동으로 발생하는 구동력이 100F라 가정할 때 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)에 전달되는 부분 구동력은 대략 33.3F이다. For example, when three wheel balls 140 are provided, assuming that the driving force generated by driving the driving ball 130 is 100F, each wheel 140 (140-1, 140-2, 140-3) is approximately 33.3F.

도 2는 도 1에 도시된 로봇 장치의 일실시 예를 나타내는 사시도이다.Fig. 2 is a perspective view showing an embodiment of the robot apparatus shown in Fig. 1. Fig.

도 2를 참조하면, 로봇 장치(100)의 제어부(110), 구동부(120), 구동용 볼(130) 및 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)을 포함하는 구성이 상호 결합하는 구조를 일례로 확인할 수 있다.2, the control unit 110, the driving unit 120, the driving ball 130 and the at least three balls 140: 140-1, 140-2, and 140-3 of the robot apparatus 100, Can be mutually coupled to each other.

즉, 메인 플레이트의 상면에 안착한 제어부(110)에서 로봇 장치(100)의 이동을 위한 제어를 하면, 제어부(110)에 의해 조절된 동력을 메인 플레이트의 하면에 장착된 구동부(120)에서 출력한다.That is, when the control unit 110 mounted on the upper surface of the main plate controls the movement of the robot apparatus 100, the power adjusted by the control unit 110 is outputted from the driving unit 120 mounted on the lower surface of the main plate .

이후, 구동부(120)로부터 출력된 동력은 구동용 볼(130)의 표면에 전달되면서 구동용 볼(130)의 구동을 유발케 하고, 이렇게 구동하는 구동용 볼(130)은 실제 로봇 장치(100)의 지면에 대한 이동을 수행하는 바퀴용 볼(140)의 입장에서 판단할 때 로봇 장치(100)의 이동을 위한 동력 소스로 역할을 한다.The power output from the driving unit 120 is transmitted to the surface of the driving ball 130 to drive the driving ball 130 and the driving ball 130 to be driven is driven by the actual robot apparatus 100 As the power source for moving the robot apparatus 100 when it is judged from the standpoint of the ball 140 for performing the movement with respect to the ground of the robot.

위 언급된 동력 소스의 역할을 하는 구동용 볼(130)은 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)을 동작시키기 위한 구동력을 생성하고, 구동용 볼(130)에서 생성된 구동력은 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)에 각각의 부분 구동력으로 분할되어 전달된다.The driving ball 130 serving as the above-mentioned power source generates a driving force for operating at least three balls 140: 140-1, 140-2 and 140-3, 130 are divided into at least three wheel balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) divided into partial driving forces and transmitted.

적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 구동용 볼(130)로부터 전달된 부분 구동력에 따른 구동 방향 및 구동 속도로서 동작함에 따라, 지면에 대해 로봇 장치(100)를 이동시킨다. 이뿐 아니라, 바퀴용 볼(140)은 지면에 대해 로봇 장치(100)를 적어도 3개로 지지 구조를 갖추기 위한 적재 위치에 구비됨에 따라 로봇 장치(100)를 정지 상태에서도 안정적으로 밸런스를 유지할 수 있게 한다.At least three wheels 140 (140-1, 140-2, 140-3) operate as a driving direction and a driving speed in accordance with the partial driving force transmitted from the driving ball 130, (100). In addition, since the wheel ball 140 is provided at a loading position for supporting the robot apparatus 100 with at least three robot apparatuses 100 relative to the ground, the robot apparatus 100 can stably maintain the balance even when the robot apparatus 100 is stationary .

구동부(120)는 제어부(110)를 안착하는 메인 플레이트의 아랫면으로부터 구동용 볼(130)을 지향하는 방향으로 설치되는 적어도 3개의 풋 프레임(121: 121-1, 121-2, 121-3), 각 풋 프레임(121: 121-1, 121-2, 121-3)의 끝단부에 위치하는 모터(122: 122-1, 122-2, 122-3), 각 모터(122: 122-1, 122-2, 122-3)의 회전자에 구비되는 스크류 커플링(123: 123-1, 123-2, 123-3), 및 각 스크류 커플링(123: 123-1, 123-2, 123-3)을 통해 결합해서 모터(122: 122-1, 122-2, 122-3)의 동력을 구동용 볼(130)의 상측에 제공하는 휠을 포함할 수 있다.The driving unit 120 includes at least three foot frames 121 121-1, 121-2, and 121-3 that are installed in a direction that directs the driving balls 130 from the bottom surface of the main plate on which the control unit 110 is mounted, 122-2, 122-3, and 122-3 positioned at the ends of the respective foot frames 121: 121-1, 121-2, and 121-3; motors 122: 122-1 123-1, 123-2, 123-3, and screw couplings 123: 123-1, 123-2, 123-3, 123-3, 123-3, 122-3, and 123-3 to provide power of the motors 122 (122-1, 122-2, 122-3) to the upper side of the driving balls 130. [

또한, 로봇 장치(100)에 포함되는 제어부(110), 구동부(120), 구동용 볼(130), 및 적어도 3개의 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 도 2와 같은 결합 구조를 갖추기 위한 하우징 구조물의 각 해당 위치에 체결됨으로써, 도 2와 같은 결합 구조가 갖춰지는 것이 가능하다.The control unit 110, the driving unit 120, the driving ball 130 and the at least three balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) included in the robot apparatus 100 The coupling structure shown in FIG. 2 can be provided by being fastened at respective corresponding positions of the housing structure to have the coupling structure shown in FIG.

도 3은 도 2에 도시된 휠의 구체적 형상에 대한 일실시 예를 나타내는 사시도이다.3 is a perspective view showing an embodiment of a concrete shape of the wheel shown in Fig.

도 3을 참조하면, 구동부(120) 중 한 구성인 휠은 구동용 볼(130)에 동력을 전달하여야 하는 특성을 고려할 때, 전방향 회전이 가능한 옴니 휠로 구비될 수 있다.Referring to FIG. 3, a wheel, which is one of the driving units 120, may be provided as an omnidirectional wheel capable of rotating in all directions, considering the characteristic that power must be transmitted to the driving ball 130.

예를 들면, 구동부(120)의 제3 구동부(120)는 제3 풋 프레임(121-3), 제3 모터(122-3), 제3 스크류 커플링(123-3) 및 제3 휠을 포함한다. 도 2에 도시된 도면을 기준으로 하는 경우, 도 2에 도시된 도면을 기준으로 하는 경우, 로봇 장치(100)가 5시 방향으로 이동한다면 제어부(110)에 의해 제어된 제1 모터(122-1)가 시계 방향으로 회전하고, 제2 모터(122-2)는 반시계 방향으로 회전하며, 제3 모터(122-3)는 회전하지 않음으로써, 구동용 볼(130)이 5시 방향에 대해 역회전함에 따라 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)이 정회전하여 로봇 장치(100)를 5시 방향으로 이동시킨다. For example, the third driving unit 120 of the driving unit 120 includes the third foot frame 121-3, the third motor 122-3, the third screw coupling 123-3, . 2, when the robot apparatus 100 moves in the direction of 5 o'clock, the first motor 122 - 2 controlled by the control unit 110 moves to the 5 o'clock position, 1 is rotated in the clockwise direction and the second motor 122-2 is rotated in the counterclockwise direction and the third motor 122-3 is not rotated so that the driving ball 130 is rotated in the 5 o'clock direction The wheels 140 (140: 140-1, 140-2, 140-3) rotate in the forward direction and move the robot apparatus 100 in the direction of 5 o'clock.

제3 휠이 옴니 휠로 구비되는 경우, 제3 모터(122-3)의 정지로 인해 제3 휠 또한 정지상태를 유지할 것이고, 이러한 상태에서 로봇 장치(100)가 제3 휠의 회전 방향에 대해 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 옴니 휠로서 제3 휠의 외주면 표면에 다수의 보조바퀴들이 회전함에 따라, 제3 휠이 정지 상태에 있더라도 로봇 장치(100)의 이동에 장애가 되지 않도록 할 수 있다.When the third wheel is provided with the omni wheel, the third wheel will also remain stationary due to the stop of the third motor 122-3, and in this state, the robot apparatus 100 is moved in the vertical direction It can move in one direction. At this time, as the plurality of auxiliary wheels rotate on the outer circumferential surface of the third wheel as the omni wheel, it is possible to prevent the movement of the robot apparatus 100 from being obstructed even if the third wheel is stationary.

다른 예로, 로봇 장치(100)가 12 방향으로 이동한다면 제어부(110)에 의해 제어된 제3 모터(122-3)가 시계 방향으로 회전하고, 제1 모터(122-1)는 반시계 방향으로 회전하며, 제2 모터(122-2)는 회전하지 않음으로써, 구동용 볼(130)이 12시 방향에 대해 역회전함에 따라 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)이 정회전하여 로봇 장치(100)를 12시 방향으로 이동시킨다. 이때도 제1 휠의 보조바퀴의 회전을 통해 제1 휠이 정지 상태에 있더라도 로봇 장치(100)의 이동에 장애가 되지 않도록 할 수 있다.As another example, if the robot apparatus 100 moves in the 12 direction, the third motor 122-3 controlled by the control unit 110 rotates clockwise, and the first motor 122-1 rotates counterclockwise And the second motor 122-2 does not rotate so that the driving balls 130 rotate in the reverse direction with respect to the 12 o'clock direction so that the balls 140 (140-1, 140-2, 140- 3 are rotated forward to move the robot apparatus 100 at 12 o'clock. At this time, the rotation of the auxiliary wheel of the first wheel also prevents the movement of the robot apparatus 100 from being obstructed even if the first wheel is in the stopped state.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 브라켓을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 브라켓에 구동용 볼 및 바퀴용 볼을 결합한 구조를 나타내는 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view illustrating a bracket according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view illustrating a structure in which a driving ball and a wheel ball are coupled to the bracket shown in FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 로봇 장치(100)는 적어도 3개의 바퀴용 볼(140)의 위치를 고정하기 위한 브라켓을 더 포함할 수 있다. 4 and 5, the robot apparatus 100 may further include a bracket for fixing a position of at least three balls 140 for a wheel.

이러한 브라켓은 각 바퀴용 볼(140)이 구동용 볼(130)과 맞닿기 위한 최적의 위치에 구비되도록 지원하는 역할을 한다. 이를 위해, 브라켓의 평면에 형성된 각 홀은 바퀴용 볼(140)이 구동용 볼(130)과 맞닿기 위한 특정 지점과 상기 평면으로부터 돌출되는 바퀴용 볼(140)의 높이를 정하기 위한 특정 반경으로 구비되는 것이 바람직하다.These brackets serve to support the respective wheels 140 to be provided at optimal positions for coming in contact with the driving balls 130. For this purpose, each hole formed in the plane of the bracket has a specific radius for determining the height of the wheel ball 140 protruding from the plane, and a specific point for the wheel ball 140 to come in contact with the driving ball 130 .

더 나아가, 브라켓의 각 홀의 하면 둘레에는 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)이 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위한 베어링이 구비될 수 있다.Further, bearings for smoothly rotating the respective balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) may be provided around the bottom surfaces of the holes of the bracket.

도 6은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계에 따라 일실시 예로 동작하는 것을 나타내는 평면도이다.FIG. 6 is a plan view showing operation according to an embodiment according to a coupling relation between a driving ball and a wheel ball of the present invention. FIG.

도 6을 참조하면, 로봇 장치(100)가 12시 방향으로 이동하는 경우, 구동용 볼(130)은 12시 방향에 대해 역회전하는 방향으로 회전하면서 구동력을 발생시키고, 구동용 볼(130)로부터 발생한 구동력이 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)에 분할되어 전달된다. 이후, 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 전달된 부분 구동력에 의해 구동되어 12시 방향에 대해 정회전하는 방향으로 회전하면서 로봇 장치(100)를 12시 방향으로 이동케 한다.Referring to FIG. 6, when the robot apparatus 100 moves in the 12 o'clock direction, the driving ball 130 rotates in a direction opposite to the 12 o'clock direction to generate a driving force, Is transmitted to the respective balls 140 (140-1, 140-2, 140-3). Thereafter, each of the balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) is driven by the transmitted partial driving force and rotates in the direction of forward rotation with respect to the 12 o'clock direction so that the robot apparatus 100 is rotated at 12 o'clock .

도 7은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계에 따라 다른 실시 예로 동작하는 것을 나타내는 평면도이다.Fig. 7 is a plan view showing the operation according to another embodiment in accordance with the coupling relation between the driving ball and the wheel ball of the present invention. Fig.

도 7을 참조하면, 로봇 장치(100)가 1시 30분 방향으로 이동하는 경우, 구동용 볼(130)은 1시 30분 방향에 대해 역회전하는 방향으로 회전하면서 구동력을 발생시키고, 구동용 볼(130)로부터 발생한 구동력이 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)에 분할되어 전달된다. 이후, 각 바퀴용 볼(140: 140-1, 140-2, 140-3)은 전달된 부분 구동력에 의해 구동되어 1시 30분 방향에 대해 정회전하는 방향으로 회전하면서 로봇 장치(100)를 1시 30분 방향으로 이동케 한다.Referring to FIG. 7, when the robot apparatus 100 moves in the direction of 1:30, the driving ball 130 generates a driving force while rotating in a direction reverse to the 1:30 direction, The driving force generated from the ball 130 is divided and transmitted to the balls 140 (140-1, 140-2, 140-3). Thereafter, each of the balls 140 (140-1, 140-2, 140-3) is driven by the transmitted partial driving force and rotated in the direction of normal rotation about 1:30, It moves in the direction of 30 minutes.

그리고, 도 8은 본 발명의 구동용 볼과 바퀴용 볼 간의 결합 관계를 다른 실시 예로 나타내는 평면도이다.8 is a plan view showing another embodiment of the coupling relationship between the driving ball of the present invention and the ball for a wheel.

로봇 장치(100)는 볼 구동 방식으로 바퀴 역할을 하는 적어도 3개의 바퀴용 볼(140)을 구동시키는 로봇 주행 구조를 갖추는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 바퀴용 볼(140)이 4개로 구비되는 것도 가능하다.The robot apparatus 100 is provided with a robot running structure for driving at least three balls 140 serving as wheels in a ball driving manner. As shown in FIG. 8, the robot apparatus 100 includes four wheel balls 140 .

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

또한, 본 발명은 좁은 공간에서 방향의 전환이 용이하며 밸런스를 유지할 수 있는 볼 구동 기반의 로봇 장치를 제공하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.Further, since the present invention is to provide a robot driving apparatus based on a ball drive capable of easily switching a direction in a narrow space and maintaining balance, it is not only possible to market or operate the robot apparatus, It is an invention that is industrially applicable.

100: 로봇 장치 110: 제어부
120: 구동부 121: 풋 프레임
121-1: 제1 풋 프레임 121-2: 제2 풋 프레임
121-3: 제3 풋 프레임 122: 모터
122-1: 제1 모터 122-2: 제2 모터
122-3: 제3 모터 123: 스크류 커플링
123-1: 제1 스크류 커플링 123-2: 제2 스크류 커플링
123-3: 제3 스크류 커플링 130: 구동용 볼
140: 바퀴용 볼 140-1: 제1 바퀴용 볼
140-2: 제2 바퀴용 볼 140-3: 제3 바퀴용 볼
150: 메인 플레이트 160: 브라켓
160-1, 160-2, 160-3: 홀
160-1-1, 160-2-1, 160-3-1: 베어링100: robot apparatus 110:
120: driving part 121: foot frame
121-1: first foot frame 121-2: second foot frame
121-3: Third foot frame 122: Motor
122-1: first motor 122-2: second motor
122-3: third motor 123: screw coupling
123-1: first screw coupling 123-2: second screw coupling
123-3: third screw coupling 130: driving ball
140: Ball for Wheel 140-1: Ball for 1st Wheel
140-2: Ball for the second wheel 140-3: Ball for the third wheel
150: main plate 160: bracket
160-1, 160-2, and 160-3: holes
160-1-1, 160-2-1, 160-3-1: Bearings

Claims (2)

로봇 장치에 있어서,
상기 로봇 장치의 이동을 제어하는 제어부;
상기 제어부에 의해 조절된 동력을 출력하는 구동부;
상기 구동부의 하측에 위치해서 상측 방향으로부터 상기 동력을 제공받고 상기 동력에 따라 볼 구동하는 구동용 볼; 및
상기 구동용 볼의 하측에서 상기 구동용 볼과 맞닿아 상기 구동용 볼의 부분 구동력을 제공받고 상기 부분 구동력으로 상기 로봇 장치를 지면에 대해 이동시키는 적어도 3개의 바퀴용 볼을 포함하고,
상기 적어도 3개의 바퀴용 볼의 위치를 고정하는 브라켓을 더 포함하는, 볼 구동 기반의 로봇 장치.In a robot apparatus,
A control unit for controlling movement of the robot apparatus;
A driving unit for outputting the power adjusted by the control unit;
A driving ball which is positioned below the driving unit and receives the power from the upper side and ball drives according to the power; And
And at least three balls for driving wheels, which are in contact with the driving balls on the lower side of the driving balls to receive the partial driving force of the driving balls and move the robot apparatus with respect to the ground with the partial driving force,
Further comprising a bracket for fixing the position of the at least three balls for the wheels. 제1 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 제어부를 안착하는 메인 플레이트의 아랫면으로부터 상기 구동용 볼을 지향하는 방향으로 설치되는 적어도 3개의 풋 프레임;
상기 각 풋 프레임의 끝단부에 위치하는 모터;
상기 각 모터의 회전자에 구비되는 스크류 커플링; 및
상기 각 스크류 커플링을 통해 결합해서 상기 동력을 상기 구동용 볼의 상측에 제공하는 휠을 포함하는, 볼 구동 기반의 로봇 장치.



The method according to claim 1,
The driving unit includes:
At least three foot frames installed in a direction that directs the driving ball from a bottom surface of the main plate on which the control unit is mounted;
A motor positioned at an end of each of the foot frames;
A screw coupling provided on a rotor of each of the motors; And
And a wheel coupled through the screw couplings to provide the power to the upper side of the driving ball.



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