KR101976410B1

KR101976410B1 - Power Assistive Modular Robot

Info

Publication number: KR101976410B1
Application number: KR1020170064142A
Authority: KR
Inventors: 강성철; 이우섭; 김승원; 배강태; 최동은; 송지연
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2019-05-10
Also published as: KR20180128700A

Abstract

의료 보조기의 작업을 지원하는 파워 지원 모듈 로봇은, 사용자가 조작하는 조종 장치에 의해 구동하며, 상기 파워 지원 모듈 로봇이 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동을 하도록 하는 구동부와, 전력을 제공하는 전력 공급부를 포함하고, 연결되는 의료 보조기를 수송하거나 의료 보조기에 전력을 공급한다. A power assisted module robot for supporting the operation of the medical assistant is driven by a control device operated by a user and includes a driver for causing the power assisted module robot to perform translational motion, rotational motion and omnidirectional movement of translational rotational motion, To deliver the connected medical aids or to power the medical aids.

Description

Power Assistive Modular Robot

본 명세서는 파워 지원 모듈 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 병원 등 의료 환경에 사용되는 각종 의료 보조기의 이동, 동작 등 작업을 지원하기 위한 파워 지원 모듈 로봇에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power-assisted module robot, and more particularly, to a power-assisted module robot for supporting movement, operation, and the like of various medical assistants used in a medical environment such as a hospital.

일반적으로 병원 등 의료 환경에서는 간호 물품 등의 운송이나 환자의 이동 지원을 인력에 의존하고 있다. Generally, in the medical environment such as hospitals, transportation of nursing articles and support for movement of patients are dependent on manpower.

인력에 의한 작업은 관련 인력의 피로를 유발하게 되고, 인력 구축을 위한 인건비를 증가시키는 등의 낭비를 가져온다. Work by manpower leads to fatigue of the related workforce, and wastes such as increasing the labor cost for the workforce.

인력에 의존한 작업을 회피하기 위하여, 병원 내 물류 운송을 위한 물류 지원 로봇이 개발되고 있다. In order to avoid work-dependent work, logistic support robots are being developed for logistics transportation in hospitals.

하지만, 종래 기술에 따른 물류 수송 로봇은 주로 저장된 병원 내 경로 맵(map)을 이용하여 자동 주행하도록 고안되고 있다. However, the logistics transportation robot according to the related art is mainly designed to automatically run using a stored route map in a hospital.

로봇의 자동 주행을 위한 시스템을 구축하기 위해서 병원 전체 경로 환경을 로봇이 이동할 수 있게 재창출해야 한다. 또한, 로봇에 맞는 의료 인프라 및 의료 보조기를 설계하여 완전 교체를 하여야 한다. In order to construct a system for automatic running of the robot, the entire path environment of the hospital should be regenerated so that the robot can move. In addition, the medical infrastructure and medical assistant suitable for the robot should be designed and completely replaced.

단순히 물류 수송로 역할이 제한되어 있는 물류 수송 로봇을 적용하기 위하여, 시스템 구축에 막대한 기술과 비용이 필요한 상황이어서, 중소형 의료 환경에서는 쉽게 적용하기 어렵다는 한계가 있다. In order to apply a logistics transportation robot, which has a limited role as a logistics transportation route, a huge amount of technology and costs are required to construct a system, and thus it is difficult to easily apply it in a small and medium medical environment.

아울러, 종래기술에 따른 물류 수송 로봇은 이동에 필요한 궤적이 커서 좁은 침상 사이 등 좁은 장소에 대한 접근성이 매우 떨어진다. In addition, the logistics transportation robot according to the prior art has a large trajectory required for movement, and accessibility to a narrow place such as a narrow bed is very poor.

미국 특허 제8,204,624호U.S. Patent No. 8,204,624

본 명세서는 저가로 적용 가능하며, 이동성이 우수하여, 의료 환경에서 기존의 의료 보조기의 작업을 효과적으로 지원할 수 있는 파워 지원 모듈 로봇을 제공한다. The present invention provides a power-assisted module robot that can be applied at low cost, has excellent mobility, and can effectively support the operation of an existing medical assistant in a medical environment.

본 발명의 일 측면에 따르면, 의료 보조기의 작업을 지원하는 파워 지원 모듈 로봇으로서, 사용자가 조작하는 조종 장치에 의해 구동하며, 상기 파워 지원 모듈 로봇이 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동을 하도록 하는 구동부와, 전력을 제공하는 전력 공급부를 포함하고, 연결되는 의료 보조기를 수송하거나 의료 보조기에 전력을 공급하는 파워 지원 모듈 로봇이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a power assisted module robot for supporting the operation of a medical assistant, the robotic arm being driven by a user-operated steering device, There is provided a power assisted module robot including a driving part for causing movement, and a power supplying part for providing power, for transporting a connected medical assistant or supplying power to a medical assistant.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 제1 모터와 제2 모터 및 상기 제1 모터와 제2 모터의 구동력에 의해 구동하는 구동 바퀴를 포함하고, 상기 제1 모터와 제2 모터의 차동 구동에 의해 상기 구동 바퀴가 구동하여, 상기 파워 지원 모듈 로봇의 주행 및 조향이 이루어진다. According to one embodiment, the driving unit includes a first motor and a second motor, and a driving wheel driven by a driving force of the first motor and the second motor, The driving wheels are driven to drive and steer the power-assisted module robots.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 서로 중첩되어 형성되며 각각 상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 제1 축(axis)을 중심으로 회전하는 제1 샤프트와 제2 샤프트를 포함하고, 상기 제1 축과 수직한 제2 축(axis)과, 상기 제2 축과 평행하면서 상기 제1 축과 오프셋(offset)된 제3 축(axis)이 정의되고, 상기 구동 바퀴는 제3 축을 중심으로 회전한다. According to one embodiment, the driving unit includes a first shaft and a second shaft that are formed to overlap with each other and rotate about a first axis by the first motor and the second motor, A second axis perpendicular to the first axis and a third axis parallel to the second axis and offset from the first axis are defined and the drive wheel is rotated about the third axis, do.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 상기 제1 샤프트에 연결되는 제1 교차축 기어와, 상기 제1 교차축 기어와 마주하며 상기 제2 샤프트에 연결되는 제2 교차축 기어와, 상기 제1 교차축 기어와 상기 제2 교차축 기어에 동시 치합되는 교차축 기어부를 구비하며 상기 제2 축을 중심으로 회전하는 전달 기어 및 상기 전달 기어의 평행축 기어부와 치합되며, 상기 구동 바퀴와 결합되어 상기 구동 바퀴를 회전시키는 구동 기어를 포함한다. According to one embodiment, the driving unit includes a first cross shaft gear connected to the first shaft, a second cross shaft gear facing the first cross shaft gear and connected to the second shaft, And a second gear portion that is engaged with the first gear portion and is engaged with the second gear portion of the transmission gear, And a driving gear for rotating the driving wheels.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 모터와 상기 제1 샤프트 및 상기 제2 모터와 상기 제2 샤프트는 각각 타이밍 벨트에 의해 연결된다. According to one embodiment, the first motor, the first shaft, the second motor, and the second shaft are connected by a timing belt, respectively.

일 실시예에 따르면, 파워 지원 모듈 로봇은, 의료 보조기가 연결될 수 있는 연결부를 포함한다. According to one embodiment, the power assisted module robot includes a connection to which a medical assistance device can be connected.

일 실시예에 따르면, 상기 의료 보조기는 간호 용품을 적재하는 간호 카트이고, 상기 파워 지원 모듈 로봇은 수직 몸체부와 상기 수직 몸체부에 수평한 수평 몸체부를 포함하고, 상기 간호 카트는 상기 수평 몸체부에 얹어져 상기 파워 지원 모듈 로봇에 탑재된다. According to one embodiment, the medical assistance device is a nursing car loaded with nursing articles, and the power support module robot includes a vertical body portion and a horizontal horizontal body portion on the vertical body portion, And mounted on the power support module robot.

일 실시예에 따르면, 상기 간호 카트는, 사용자가 파지할 수 있는 카트 손잡이를 포함하고, 카트 손잡이에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 측정 센서가 형성되며, 상기 조종 장치에 의한 조종 모드와 상기 카트 손잡이에 의한 조종 모드로 모드 전환 가능하고, 상기 카트 손잡이에 의한 조종 모드에서, 사용자가 상기 카트 손잡이를 잡고 상기 카트가 이동하길 원하는 방향으로 상기 카트 손잡이를 밀거나 당기면, 상기 카트 손잡이에 가해지는 힘의 방향에 대응하여 상기 구동부가 구동하여 상기 파워 지원 모듈 로봇이 상기 카트 손잡이에 가해지는 힘의 방향으로 이동한다. According to one embodiment, the nursing cart includes a cart handle capable of being held by a user, a measurement sensor capable of sensing a force applied to the cart handle is formed, and a control mode by the control device, When the user holds the cart handle and pushes or pulls the cart handle in a direction in which the cart is desired to move in a steered mode by the cart handle, the force applied to the cart handle The driving unit is driven to move in the direction of the force applied to the cart handle by the power-assisted-module robot.

일 실시예에 따르면, 상기 카트 손잡이는 상판의 둘레를 따라 형성되는 난간형 손잡이이고, 상기 측정 센서는 상기 상판의 아래 중앙에 배치되어, 상기 카트 손잡이를 통해 상기 상판에 전달되는 힘을 감지하는 6축 힘-토크 센서이다. According to one embodiment, the cart handle is a handrail-type handle formed along the periphery of the upper plate, and the measurement sensor is disposed at the lower center of the upper plate and detects the force transmitted to the upper plate through the cart handle Axis force-torque sensor.

일 실시예에 따르면, 상기 연결부는, 상기 수평 몸체부 상단에 형성되어, 상기 간호 카트의 하부에 돌출된 결합 돌기에 체결될 수 있는 결합 홈이고, 상기 결합 홈에는 상기 결합 돌기의 둘레를 따라 형성된 체결 홈에 체결될 수 있는 스프링 플런지가 형성된다. According to one embodiment, the connecting portion is an engaging groove formed at an upper end of the horizontal body portion and capable of being fastened to an engaging projection protruding from a lower portion of the nursing cart, and the engaging groove is formed along the circumference of the engaging projection A spring plunger that can be fastened to the fastening groove is formed.

일 실시예에 따르면, 상기 의료 보조기는 환자가 몸을 지지하거나 거치하여 거동하기 위한 거동 보조기이다. According to one embodiment, the medical aids are behavior aids for the patient to support or move the body.

일 실시예에 따르면, 상기 파워 지원 모듈 로봇은 수직 몸체부와 상기 수직 몸체부에 수평한 수평 몸체부를 포함하고, 상기 연결부는 상기 수평 몸체부의 상단에 연장되며, 상기 이동 보조기에 형성된 체결 핀이 걸림 체결될 수 있는 걸림 홈이다. According to one embodiment, the power-assisted module robot includes a vertical body portion and a horizontal horizontal body portion that is horizontal to the vertical body portion, the connection portion extends to an upper end of the horizontal body portion, Which can be fastened.

일 실시예에 따르면, 파워 지원 모듈 로봇은, 상기 파워 지원 모듈 로봇의 위치의 등록, 연결되는 의료 보조기나 사용자의 신원을 등록할 수 있는 무선 인식 장치를 포함한다. According to one embodiment, the power-assisted module robot includes a registration of the position of the power-assisted module robot, and a wireless recognition device capable of registering the identity of the connected medical aid or user.

일 실시예에 따르면, 파워 지원 모듈 로봇은, 인식되는 상기 파워 지원 모듈 로봇의 위치, 연결되는 의료 보조기나 사용자의 신원에 따라 이동 속도가 조절된다. According to one embodiment, the power-assisted module robot adjusts the movement speed according to the position of the power-assisted module robot recognized, and the identity of the connected medical aid or user.

도 1은 일 실시예에 따른 파워 지원 모듈 로봇을 포함하는 작업 지원 시스템의 개념도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 파워 지원 모듈 로봇의 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 파워 지원 모듈 로봇의 구동부를 여러 각도에서 도시한 도면이다.
도 7은 파워 지원 모듈 로봇의 병진 운동을 나타내는 도면이다.
도 8은 파워 지원 모듈 로봇의 회전 운동 및 병진회전 운동을 나타내는 도면니다.
도 9는 파워 지원 모듈 로봇에 연결되는 의료 보조기의 일 예인 간호 카트의 사시도이다.
도 10은 파워 지원 모듈 로봇과 간호 카트가 결합된 사시도이다.
도 11은 파워 지원 모듈 로봇과 간호 카트가 연결되는 연결부를 도시한 도면이다.
도 12는 간호 카트에 구비된 힘-토크 센서를 표시한 도면이다.
도 13은 간호 카트의 상판 부분을 도시한 도면이다.
도 14는 간호 카트의 카트 손잡이에 의한 파워 지원 모듈 로봇의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 15는 파워 지원 모듈 로봇과 의료 보조기의 다른 예인 보행 보조기가 연결된 도면이다.
도 16 및 도 17은 파워 지원 모듈 로봇과 보행 보조기가 연결되는 연결부를 도시한 도면이다. 1 is a conceptual diagram of a task support system including a power support module robot according to an embodiment.
2 and 3 are perspective views of a power assisted module robot according to one embodiment.
FIGS. 4 to 6 are views showing the driving unit of the power-assisted module robot from various angles.
7 is a diagram showing translational motion of the power-assisted module robot.
8 is a view showing the rotational motion and the translational rotational motion of the power-assisted module robot.
9 is a perspective view of a nurse cart, which is an example of a medical assistant connected to a power-assisted module robot.
10 is a perspective view of a power assisted module robot and a nursing cart combined.
FIG. 11 is a view showing a connection portion where the power support module robot and the nurse cart are connected.
12 is a view showing a force-torque sensor provided in the nursing car.
13 is a view showing a top plate portion of the nursing car.
14 is a view showing the driving state of the power assisted module robot by the cart handle of the nurse cart.
Fig. 15 is a view showing a connection between a power-assisted module robot and a walking aid, which is another example of a medical assistant.
16 and 17 are views showing a connection portion where the power-assisted module robot and the walking aids are connected.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and action are not limited by this embodiment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 지원 모듈 로봇(이하, "모듈 로봇"이라고 함)(1)을 포함하는 작업 지원 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a task support system including a power assisted module robot (hereinafter referred to as " module robot ") 1 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 간호사 등 관련 사용자가 직접 조작하는 조종 장치(3)의 동작 신호를 유무선으로 전달받아 이동하며, 간호 카트(400)와 같은 의료 보조기(2)가 연결되어 의료 보조기(2)를 수송하거나 의료 보조기(2)에 필요 전력을 공급하여 의료 보조기의 작업을 지원한다. The modular robot 1 according to the present embodiment receives an operation signal of a steering device 3 directly operated by a related user such as a nurse and transfers the signal to the medical assistant 2 such as the nurse cart 400, And supports the operation of the medical aids by transporting the medical aids 2 or by supplying the necessary power to the medical aids 2.

본 명세서에서 "연결"은 구성 간의 물리적 체결뿐 아니라, 전기 신호적 연결도 포함할 수 있다. As used herein, " connection " may include not only physical coupling between components but also electrical signal connections.

모듈 로봇(1)은 무선 인식 장치의 일종인 RFID(radio frequency identification) 장치(6)를 포함한다. 사용자는 자신의 ID 카드(4)를 RFID 장치(6)에 태그하여 모듈 로봇(1)을 사용하는 사용자의 신원을 등록시킬 수 있으며, 의료 보조기(2)에 내장 또는 부착된 ID 카드(미도시)를 RFID 장치(6)에 태그하여 모듈 로봇(1)에 연결되는 의료 보조기(2)를 등록시킬 수 있다. The module robot 1 includes a radio frequency identification (RFID) device 6, which is a type of a radio frequency identification device. The user can register the identity of the user who uses the module robot 1 by tagging his or her own ID card 4 to the RFID device 6 and can identify the ID card built in or attached to the medical assistant 2 Can be tagged to the RFID device 6 to register the medical assistant 2 connected to the module robot 1. [

아울러, 연결되는 의료 보조기나 사용자의 신원 외에도, RFID 장치(6)는 모듈 로봇(1)의 현재 위치를 확인하는데도 이용된다. 모듈 로봇(1)을 위한 충전 스테이션 등 모듈 로봇(1)이 대기하는 위치 또는 주요 사용 거점에도 RFID 장치(6)와 태그할 수 있는 ID 인식 장치가 구비된다. 사용자는 모듈 로봇(1)을 대기 장소로/로부터 이동시킬 때, RFID 장치(6)에 태그하여, 모듈 로봇(1)의 위치를 등록시킬 수 있다. In addition, in addition to the identity of the medical assistant or user connected, the RFID device 6 is also used to identify the current position of the modular robot 1. An ID recognizing device capable of tagging the RFID device 6 is also provided at a position where the module robot 1 is waiting or at a major use base such as a charging station for the module robot 1. [ The user can tag the RFID device 6 and register the position of the module robot 1 when moving the module robot 1 to / from the waiting position.

사용되는 모듈 로봇(1)의 위치, 모듈 로봇(1)에 대한 사용자 및/또는 의료 보조기의 등록 정보는 병원 내 관리 컴퓨터(5)로 전송되어, 컨트롤 룸에서 관리할 수 있다. The position of the module robot 1 to be used and the registration information of the user and / or the medical assistant to the module robot 1 can be transferred to the in-hospital management computer 5 and managed in the control room.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 로봇(1)의 사시도이다. 2 and 3 are perspective views of a module robot 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 모듈 로봇(1)은 수직하게 형성되는 수직 몸체부(10)와, 상기 수직 몸체부(10)로부터 수직하게 형성되는 수평 몸체부(20)를 포함하여, 대략 "ㄴ" 자의 형태를 가진다. 2 and 3, the module robot 1 includes a vertical body portion 10 formed vertically and a horizontal body portion 20 formed vertically from the vertical body portion 10, It has the form of "b".

수직 몸체부(10)의 상단에는 모니터(30)가 구비된다. 모니터(30)는 충전 상태, 현재 속도 등 모듈 로봇(1)의 작동 상태를 표시하거나, 모듈 로봇(1)의 프로그램 입력 등을 위한 UI 장치로 이용된다. 다만, 모니터(30)가 반드시 구비될 필요는 없으며, 모듈 로봇(1)과 유무선 통신하는 PC 등으로 대체될 수 있다. A monitor 30 is provided at the upper end of the vertical body 10. The monitor 30 is used as a UI device for displaying the operating state of the module robot 1 such as the charging state and the current speed or for inputting the program of the module robot 1. [ However, the monitor 30 is not necessarily provided, and may be replaced with a PC or the like which performs wired / wireless communication with the module robot 1. [

도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 수평 몸체부(20)의 하단에는 두 개의 구동부(100)가 구비된다. 수평 몸체부(20)의 모서리 부근에는 별도 구동력을 제공하지 않는 볼 캐스터(101)가 구비된다. 볼 캐스터(101)는, 모듈 로봇(1)이 전방향성 이동 가능하도록 모듈 로봇(1)을 지지한다. As best shown in FIG. 2, at the lower end of the horizontal body 20 there are two drive units 100. A ball caster 101 is provided near the corner of the horizontal body 20 to provide no separate driving force. The ball caster 101 supports the modular robot 1 so that the modular robot 1 is movable omnidirectionally.

수평 몸체부(20)의 후단에는 오목부(21)가 형성되며, 오목부(21)는 모듈 로봇(1)의 후단에 배치되어 모듈 로봇(1)에 의해 견인되는 이동 보조기 등의 설치가 용이하게 해준다. The recessed portion 21 is formed at the rear end of the horizontal body portion 20 and the recessed portion 21 is disposed at the rear end of the module robot 1 to facilitate the installation of a movement assistant etc. pulled by the module robot 1. [ It is.

수평 몸체부(20)의 상단에는 복수 종의 의료 보조기가 모듈 로봇(1)에 연결될 수 있도록 하는 복수의 연결부(300)가 형성된다. A plurality of connection portions 300 are formed at the upper end of the horizontal body portion 20 so that a plurality of medical assistants can be connected to the module robot 1. [

본 실시예에 따르면, 두 종류의 의료 보조기가 연결될 수 있는 제1 연결부(310)와 제2 연결부(320)가 형성되어 있다. According to the present embodiment, the first connection part 310 and the second connection part 320, to which two kinds of medical assistants can be connected, are formed.

수직 몸체부(10)의 내부에는 구동부(100), 모니터(30) 및 모듈 로봇(1)에 연결되는 의료 보조기 중 전력을 필요로 하는 의료 보조기에 전력을 공급할 수 있는 전력 공급부(200)가 형성되어 있다. A power supply unit 200 capable of supplying power to a medical assistant requiring power among the medical assistants connected to the driving unit 100, the monitor 30 and the module robot 1 is formed inside the vertical body unit 10 .

별도로 도시하지는 않았지만, 전력 공급부(200)는 충전 가능한 배터리 및 배터리와 다른 장치를 전기적으로 연결할 수 있는 단자를 포함한다. Although not separately shown, the power supply unit 200 includes a rechargeable battery and a terminal capable of electrically connecting the battery and the other device.

수직 몸체부(10) 내부에는 구동부(100)의 모터를 제어하고, 조종 장치 내지 모니터(30) 등으로부터 전달되는 신호를 처리하기 위한 제어 컴퓨터가 형성된다. A control computer for controlling the motor of the driving unit 100 and for processing signals transmitted from the control unit or the monitor 30 is formed in the vertical body 10.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 구동부(100)에 의해 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동이 가능하다. The modular robot 1 according to the present embodiment is capable of omnidirectional movement of translational motion, rotational motion, and translational rotational motion by the driving unit 100.

도 4 내지 도 6은 구동부(100)를 여러 각도에서 도시한 도면이다. 4 to 6 are views showing the driving unit 100 from various angles.

구동부(100)는 수평 프레임(20)에 결합되는 프레임(110)과 프레임(110)의 상단에서 수직하게 연장되고 서로 평행하게 배치되는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)를 포함한다. 제1 모터(121)와 제2 모터(122)는 수직 프레임(10)으로 연장되어, 전력 공급부(200) 및 제어 컴퓨터와 연결된다. The driving unit 100 includes a frame 110 coupled to the horizontal frame 20 and a first motor 121 and a second motor 122 extending vertically at the upper end of the frame 110 and disposed parallel to each other . The first motor 121 and the second motor 122 extend to the vertical frame 10 and are connected to the power supply 200 and the control computer.

제1 모터(121)의 모터축(123)과 제2 모터(122)의 모터축(124)은 프레임(110)을 관통하여 프레임(110)의 하단으로 연장된다. The motor shaft 123 of the first motor 121 and the motor shaft 124 of the second motor 122 extend through the frame 110 to the lower end of the frame 110.

제1 모터(121)와 제2 모터(122)와 소정 거리만큼 오프셋(offset)된 위치에는 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 프레임(110)에 대해 회전 가능하게 형성된다.The first shaft 141 and the second shaft 142 are rotatably formed with respect to the frame 110 at a position offset from the first motor 121 and the second motor 122 by a predetermined distance.

본 실시예에 따르면, 제2 샤프트(142)는 제1 샤프트(141)에 비해 대경(大徑)으로 제1 샤프트(141)는 중공의 제2 샤프트(142)를 관통해 배치된다. 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)는 서로 중첩되어 형성되며, 프레임(110)에 대해 수직한 제1 축(axis)(A₁)을 중심으로 회전한다. According to this embodiment, the second shaft 142 has a larger diameter than the first shaft 141 and the first shaft 141 is disposed through the hollow second shaft 142. The first shaft 141 and the second shaft 142 are overlapped with each other and rotate around a first axis A ₁ perpendicular to the frame 110.

제1 샤프트(141)는 제2 샤프트(142)에 비해 길이가 길며, 제1 샤프트(141)의 양단은 제2 샤프트(142)의 밖으로 노출된다. 제1 샤프트(141)의 일단은 프레임(110)에 회전 가능하게 고정되고, 제2 샤프트(142)는 제1 샤프트(141)에 대해 회전 가능하게 고정되어 프레임(110)에 대해 회전 가능하다. The first shaft 141 is longer than the second shaft 142 and both ends of the first shaft 141 are exposed to the outside of the second shaft 142. One end of the first shaft 141 is rotatably fixed to the frame 110 and the second shaft 142 is rotatably fixed to the first shaft 141 and rotatable with respect to the frame 110.

프레임(110)에 인접하여 제1 샤프트(141)에는 제1 회전 드럼(151)이 형성되고, 제2 샤프트(142)에는 제2 회전 드럼(152)이 형성된다. A first rotary drum 151 is formed on the first shaft 141 adjacent to the frame 110 and a second rotary drum 152 is formed on the second shaft 142.

제1 모터(121)의 회전축(123)과 제1 회전 드럼(151)에는 제1 타이밍 벨트(timing belt)(131)가 연결되고, 제2 모터(122)의 회전축(124)과 제2 회전 드럼(152)에는 제2 타이밍 벨트(132)가 연결된다. A first timing belt 131 is connected to the rotating shaft 123 of the first motor 121 and the first rotating drum 151. A second timing belt 131 is connected to the rotating shaft 124 of the second motor 122, The second timing belt 132 is connected to the drum 152.

제1 모터(121)가 구동하여 회전축(123)이 회전하면, 제1 타이밍 벨트(131)에 의해 구동력이 전달되어 제1 샤프트(141)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전한다. 제2 모터(122)가 구동하여 회전축(124)이 회전하면, 제2 타이밍 벨트(132)에 의해 구동력이 전달되어 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전한다. 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)의 회전은 각각 제1 모터(121)와 제2 모터(122)에 의해 독립적으로 이루어진다. When the first motor 121 rotates and the rotation shaft 123 rotates, the first timing belt 131 transmits the driving force to rotate the first shaft 141 about the first axis A ₁ . When the second motor 122 is driven to rotate the rotation shaft 124, a driving force is transmitted by the second timing belt 132 so that the second shaft 142 rotates about the first axis A ₁ . The rotations of the first shaft 141 and the second shaft 142 are independently performed by the first motor 121 and the second motor 122, respectively.

도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(100)는 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)를 감싸도록 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)와 고정되는 연결 블록(140)을 포함하고, 연결 블록(140)에는 구동 바퀴(150)가 형성된다. 4, the driving unit 100 includes a connection block 140 fixed to the first shaft 141 and the second shaft 142 to enclose the first shaft 141 and the second shaft 142, And a driving wheel 150 is formed on the connection block 140. [

본 실시예에 따르면, 제1 축(A₁)과 수직하게 제1 축(A₁)으로부터 연장되는 제2 축(axis)(A₂)가 정의되고, 제2 축(A₂)과 평형하면서 제1 축(A₁)과는 오프셋된 제3 축(A₃)이 정의된다. 본 실시예에 따르면, 구동 바퀴(150)는 제3 축(A₃)을 중심으로 회전하도록 형성되어, 구동 전달축과 듀얼 오프셋(dual-offset)된 배치를 가진다. According to this embodiment, and the second axis (axis) (A ₂₎ defined extending from the first axis (A ₁₎ and to a first axis perpendicular (A _1), while the equilibrium with a second axis (A ₂₎ A third axis A ₃ offset from the first axis A ₁ is defined. According to the present embodiment, the driving wheel 150 is formed to rotate about the third axis A ₃ and has a dual-offset arrangement with the driving transmission shaft.

본 실시예에 따르면, 구동 바퀴(150)는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 구동력에 의해 구동한다. 이때, 독립적으로 구동하는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 차동 구동에 의해 구동 바퀴(150)가 구동하여, 모듈 로봇(1)의 주행 및 조향이 이루어진다. According to the present embodiment, the driving wheels 150 are driven by the driving forces of the first motor 121 and the second motor 122. At this time, the drive wheel 150 is driven by the differential drive between the first motor 121 and the second motor 122 that are independently driven, and the module robot 1 is driven and steered.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 교차축 기어(143)(예를 들어, 베벨 기어)가 제1 샤프트(141)의 하측 단부에서 제1 샤프트(141)에 연결되고, 제2 교차축 기어(144)가 제2 샤프트(142)의 하측 단부에서 제2 샤프트(142)에 연결된다. 제1 교차축 기어(143)는 제2 교차축 기어(144)와 소정 간격으로 이격되어 마주하도록 배치된다. 5 and 6, a first cross shaft gear 143 (e.g., a bevel gear) is connected to the first shaft 141 at the lower end of the first shaft 141, The gear 144 is connected to the second shaft 142 at the lower end of the second shaft 142. The first crossover shaft gear 143 is spaced apart from the second crossover shaft gear 144 by a predetermined distance.

연결 블록(140)에는 제2 축(A₂)을 중심으로 회전하는 전달 기어(145)가 구비된다. 전달 기어(145)는 교차축 기어부(예를 들어, 베벨 기어)(146)와 평행축 기어부(예를 들어, 평기어)(147)의 2중 기어를 가지도록 형성된다.The connection block 140 is provided with a transmission gear 145 that rotates around the second axis A ₂ . The transmission gear 145 is formed to have a double gear of a cross shaft gear portion (for example, a bevel gear) 146 and a parallel shaft gear portion (for example, a spur gear)

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전달 기어(145)의 교차축 기어부(146)는 아래 위로 배치되는 제1 교차축 기어(143)과 제2 교차축 기어(144)에 동시 치합된다. 5 and 6, the cross shaft gear portion 146 of the transmission gear 145 is simultaneously engaged with the first cross shaft gear 143 and the second cross shaft gear 144 which are arranged in the downward direction .

도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구동 바퀴(150)에는 구동 바퀴(150)와 결합되어 제3 축(A₃)을 중심으로 구동 바퀴(150)와 함께 회전하는 구동 기어(148)가 구비된다. 6, the driving wheel 150 is provided with a driving gear 148 coupled to the driving wheel 150 and rotated together with the driving wheel 150 about the third axis A ₃ do.

구동 기어(148)는 평행축 기어이며, 전달 기어(1450)의 평행축 기어부(147)와 치합된다. The driving gear 148 is a parallel shaft gear, and meshes with the parallel shaft gear portion 147 of the transmission gear 1450.

구동부(100)에서 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 반대 방향으로 회전하게 되면, 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. When rotated in the driving unit 100 in the opposite direction of the motor shaft of the first motor 121 and second motor 122, the first shaft the first shaft 141 and the second shaft (142) (A ₁ In the direction opposite to each other.

제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 반대 방향으로 회전하면, 제1 교차축 기어(143)는 제2 교차축 기어(144)와 전달 기어(145)의 치합 관계에 의해, 전달 기어(145)는 제2 축(A₂)을 중심으로 회전한다. 전달 기어(145)가 회전하게 되면, 그와 치합된 구동 기어(148)와 구동 바퀴(150)가 제3 축(A₃)을 중심으로 회전하게 된다. When the first shaft 141 and the second shaft 142 rotate in opposite directions, the first cross shaft gear 143 meshes with the second cross shaft gear 144 and the transmission gear 145, The gear 145 rotates about the second axis A ₂ . When the transmission gear 145 rotates, the driving gear 148 and the driving wheel 150 meshed with the transmission gear 145 rotate about the third axis A ₃ .

즉, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 반대 방향으로 회전하도록 제어하면, 구동 바퀴(150)가 축 회전하는 주행이 이루어진다. That is, when the motor shafts of the first motor 121 and the second motor 122 are controlled to rotate in opposite directions, the driving wheels 150 are rotated.

반대로, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 동일 방향으로 회전하게 되면, 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 동일 방향으로 회전하게 된다. 만약, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 출력이 동일하다면, 제1 교차축 기어(143)과 제2 교차축 기어(144)이 제공하는 힘이 제2 축(A₂)을 중심으로 동일한 방향이 되어, 전달 기어(145)는 회전하지 못한다. Conversely, when the motor shafts of the first motor 121 and the second motor 122 rotate in the same direction, the first shaft 141 and the second shaft 142 rotate about the first axis A ₁ In the same direction. If the outputs of the first motor 121 and the second motor 122 are the same, the force provided by the first and second intersecting gears 143 and 144 is transmitted to the second axis A ₂ , And the transmission gear 145 does not rotate.

전달 기어(145)가 회전하지 못한 상태에서 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 동일 방향으로 회전하게 되면, 그와 연결된 연결 블록(140)이 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)의 회전 방향으로 함께 제1 축(A₁)을 중심으로 회전하게 되고, 연결 블록(140)에 고정된 구동 바퀴(150)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전하는 조향이 이루어진다. When the first shaft 141 and the second shaft 142 are rotated in the same direction about the first axis A ₁ in a state where the transmission gear 145 is not rotated, Is rotated about the first axis A ₁ together in the rotating direction of the first shaft 141 and the second shaft 142 and the driving wheel 150 fixed to the connecting block 140 rotates about the first axis A ₁ , Steering is performed to rotate around the axis A ₁ .

위에서는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)가 동일 방향 및 출력으로 동작하여 구동 바퀴(150)가 주행 또는 조향되는 것을 설명하였지만, 독립적으로 구동하는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터 축 회전 방향 및 출력을 적절히 조절하면, 구동 바퀴(150)가 주행 및 조향이 동시에 일어나도록 제어할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. The first motor 121 and the second motor 122 operate in the same direction and output to drive or steer the drive wheel 150. However, the first motor 121 and the second motor 122, which are independently driven, It will be appreciated that, by appropriately adjusting the motor shaft rotation direction and output of the motor 122, the driving wheels 150 may be controlled so that driving and steering are simultaneously performed.

본 실시예에 따른, 모듈 로봇(1)은 상술한 동일 구조의 구동부(100)를 수평 몸체부(20)의 양 측에 두 개 구비한다. 두 개의 구동부(100)의 주행 및/또는 조향 구동을 통해 모듈 로봇(1)은 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동이 가능하다. The module robot 1 according to the present embodiment has two driving units 100 having the same structure as described above on both sides of the horizontal body 20. Through the running and / or steering operation of the two driving parts 100, the module robot 1 is capable of omnidirectional movement of translational motion, rotary motion and translational motion.

도 7은 모듈 로봇(1)의 병진 운동을 나타내는 도면이다. 7 is a view showing the translational motion of the module robot 1. Fig.

모듈 로봇(1)은 두 개의 구동부(100)의 구동 바퀴(150)를 원하는 방향으로 조향한 뒤 주행시킴으로써, 전단이 전방으로 향하는 모듈 로봇(1)의 자세를 그대로 유지한채 위치 이동하는 "병진 운동"이 가능하다. The module robot 1 steers the driving wheels 150 of the two driving units 100 in a desired direction and then travels the vehicle so that the position of the module robot 1 whose front end is directed to the front is maintained, "It is possible.

도 3과 같이 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 전방으로 향하도록 배치된 상태에서, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 모듈 로봇(1)은 전진 또는 후진한다. 3, when the motor of each driving unit 100 is controlled so that the driving wheels 150 move in a state in which the driving wheels 150 of the two driving units 100 are disposed to face forward, Move forward or backward.

도 3에 도시된 상태와 수직하게 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 측방으로 향하도록 조향한 뒤, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 모듈 로봇(1)은 자세를 그대로 유지하면서 좌우 이동할 수 있다. If the motors of the respective driving parts 100 are controlled so that the driving wheels 150 are driven so that the driving wheels 150 of the two driving parts 100 are laterally directed perpendicular to the state shown in FIG. 3, (1) can move left and right while maintaining the posture.

두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 동일한 방향으로 사선 배치되도록 조향한 뒤, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 모듈 로봇(1)은 자세를 그대로 유지하면서 대각선 이동 가능하다. If the motors of the driving units 100 are controlled such that the driving wheels 150 of the two driving units 100 are diagonally arranged in the same direction and then the driving wheels 150 are driven to travel, And can be diagonally moved.

회전 반경이 필요치 않은 병진 운동이 가능하도록 함으로써, 예를 들어, 간호 카트(400)를 모듈 로봇(1)에 결합한 경우, 회전 반경에 필요한 공간을 확보하지 않고도 좁은 침상 사이를 자유롭게 드나들 수 있어, 병원 내 작업 지원 장치로 적절히 이용될 수 있다. When the nursing cart 400 is coupled to the module robot 1, for example, it is possible to freely move between the narrow beds without securing a space required for the turning radius, And can be suitably used as an in-hospital operation support device.

도 8은 모듈 로봇(1)의 회전 운동 및 병진회전 운동을 나타내는 도면이다. 8 is a view showing the rotational motion and the translational rotational motion of the module robot 1. Fig.

도 3과 같이 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 전방으로 향하도록 배치된 상태에서, 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)의 회전 방향을 반대로 제어하면, 모듈 로봇(1)은 두 구동부(100)의 사이의 중심축을 중심으로 제자리 회전하는 회전 운동을 하게 된다. 3, when the driving wheels 150 of the two driving units 100 are disposed so as to face forward, and the rotational directions of the driving wheels 150 of the two driving units 100 are reversely controlled, the module robot 1 And rotates about the center axis between the two driving parts 100 to rotate.

아울러, 모듈 로봇(1)이 전진 또는 후진하는 도중, 두 개의 구동부(100)의 구동 바퀴(150)를 동일한 사선 방향으로 조향하면서 모듈 로봇(1)의 회전 중심의 외측에 위치한 구동부(100)의 모터 출력을 더 높이면, 모듈 로봇(1)은 그 진행 방향에 대해 좌회전 또는 우회전하는 병진회전 운동을 하게 된다. In addition, while the modular robot 1 is moving forward or backward, the driving wheels 150 of the two driving units 100 are steered in the same oblique direction while the driving unit 100 positioned outside the rotational center of the modular robot 1 When the motor output is further increased, the module robot 1 performs a translational rotational motion to the left or right with respect to its traveling direction.

본 실시예에 따른 구동부(100)는 두 개의 모터의 출력을 연계하여 동작하므로 적은 모터 출력으로도 이동에 필요한 큰 출력을 얻을 수 있다. 아울러, 타이밍 벨트에 의한 듀얼 오프셋 구조로 구동 바퀴를 구동시킴으로써, 로봇의 크기 및 공간 제약을 회피할 수 있다. Since the driving unit 100 according to the present embodiment operates in conjunction with the outputs of the two motors, a large output required for movement can be obtained even with a small motor output. In addition, by driving the driving wheels with the dual offset structure using the timing belt, it is possible to avoid the size and space limitation of the robot.

아울러, 모터의 차동 구동이라는 간단한 제어 방식에 의해 모듈 로봇(1)이 전방향성 이동 가능하므로, 병원 내에서 자유로이 이동하면서 작업을 지원할 수 있는 작업 지원 인프라를 비교적 저가로 구축할 수 있게 된다. In addition, since the module robot 1 can be moved omnidirectionally by a simple control method of a differential drive of the motor, it is possible to construct a work support infrastructure that can support a work while moving freely in a hospital at a relatively low cost.

구동부(100)에 의한 모듈 로봇(1)의 최대 이동 속도는 모듈 로봇(1)의 위치, 연결되는 의료 보조기나 사용자의 신원에 따라 달리 지정되어 모듈 로봇(1)의 제어부에 입력된다. 모듈 로봇(1)은 RIFD 장치(6)를 통해 인식되는 모듈 로봇(1)의 위치, 연결되는 의료 보조기나 사용자의 신원에 따라 이동 속도가 자동으로 조절될 수 있다. The maximum moving speed of the module robot 1 by the driving unit 100 is specified in accordance with the position of the module robot 1, the medical assistant to be connected, or the identity of the user and inputted to the controller of the module robot 1. The moving speed of the module robot 1 can be automatically adjusted according to the position of the module robot 1 recognized by the RIFD device 6, the medical assistant connected thereto, or the user's identity.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 의료 보조기가 연결될 수 있는 연결부(300)를 구비하여, 연결된 의료 보조기를 수송한다. The modular robot 1 according to the present embodiment has a connection portion 300 to which a medical assistant can be connected to transport a connected medical assistant.

도 9는 의료 보조기의 일 예인 간호 카트(400)의 사시도이고, 도 10은 간호 카트(400)가 결합된 모듈 로봇(1)은 도시한 것이다. 9 is a perspective view of a nurse cart 400 as an example of a medical assistant, and Fig. 10 shows a modular robot 1 to which a nurse cart 400 is coupled.

간호 카트(400)는 복수의 수납장(411)을 구비하여 약품 내지 혈액 등 간호 용품을 적재할 수 있는 카트 몸체부(410)와, 카트 몸체부(410)의 상단에 형성되는 상판부(430) 및 카트 몸체부(410)의 하단에 형성되는 하판부(420)를 포함한다. The nurse cart 400 includes a cart body 410 having a plurality of storage units 411 and capable of loading nursing supplies such as medicine and blood, an upper plate 430 formed at the upper end of the cart body 410, And a lower plate 420 formed at the lower end of the cart body 410.

도 10에 도시된 바와 같이, 간호 카트(400)는 대략 모듈 로봇(1)의 수평 몽체부(20)의 면적에 대응하는 크기로 형성되며, 수평 몸체부(20) 위에 얹어져 모듈 로봇(1)에 탑재된다. 병원 내에는 간호 카트(400)를 상하 운동시키는 수동식 리프트 장치가 배치되며, 모듈 로봇(1)을 간호 카트(400)의 위치로 이동시킨 후 리프트 장치를 이용해 간호 카트(400)를 모듈 로봇(1)에 연결한다. 10, the nurse cart 400 is roughly formed to have a size corresponding to the area of the horizontal monochrome portion 20 of the module robot 1 and is mounted on the horizontal body portion 20, ). A manual lifting device for moving the nurse cart 400 up and down is disposed in the hospital and the module robot 1 is moved to the position of the nurse cart 400 and then the nurse cart 400 is moved to the module robot 1 ).

상판부(430)는 상판부(430)의 중앙에 걸쳐 배치되는 상판(432)과 상기 상판(432)에 형성되어 사용자가 파지할 수 있는 카트 손잡이(433) 및 상판(432)의 위를 덮어 간호 차트 등 각종 물건을 얹을 수 있는 데스크 판(431)을 포함한다. The upper plate 430 covers an upper plate 432 disposed at the center of the upper plate 430 and a cart handle 433 and a top plate 432 formed on the upper plate 432, And a desk plate 431 on which a variety of objects such as a desk can be placed.

카트 손잡이(433)는 여러 형태를 가질 수 있지만, 본 실시예에 따르면, 종래의 간호 카트와 마찬가지로 카트 손잡이(433)는 상판(434)의 둘레를 따라 형성되는 난간형 손잡이이다. Like the conventional nursing cart, the cart grip 433 is a handrail type handle formed along the periphery of the upper plate 434, although the cart grip 433 may have various shapes.

하판부(420)에는 모듈 로봇(1)의 수평 몸체부(20)의 위에 형성된 결합 홈 형태의 제1 연결부(310)에 체결될 수 있는 결합 돌기(421)가 제1 연결부(310)의 위치에 대응하여 돌출 형성되어 있다. The lower plate portion 420 is provided with a coupling protrusion 421 which can be fastened to the first coupling portion 310 in the form of a coupling groove formed on the horizontal body portion 20 of the module robot 1, As shown in Fig.

도 11은 제1 연결부(결합 홈)(310)과 결합 돌기(421)의 연결 구조를 도시한 것이다. 11 shows a connection structure of the first connection portion (coupling groove) 310 and the coupling projection 421. As shown in FIG.

도 11에 도시된 바와 같이, 결합 홈(310)에는 결합 홈(310)의 둘레 방향으로 형성되어, 결합 홈(310)의 반경 방향으로 돌출 또는 삽입될 수 있는 스프링 플런지(311)가 형성되어 있다. 11, a spring plunger 311 is formed in the coupling groove 310 in the circumferential direction of the coupling groove 310 and can be protruded or inserted in the radial direction of the coupling groove 310 have.

이에 대응하여, 결합 돌기(421)에는 둘레 방향을 따라 스프링 플런지(311)가 체결될 수 있는 체결 홈(422)이 형성되어 있다. Corresponding to this, a coupling groove 422 is formed in the coupling projection 421 so that the spring plunger 311 can be fastened along the circumferential direction.

간호 카트(400)를 모듈 로봇(1)의 수평 몸체부(20)에 얹으면, 결합 돌기(421)가 결합 홈(310)에 삽입되며, 삽입 과정에서 결합 돌기(421)는 스프링 플런지(311)를 결합 홈(310)의 반경 외측으로 밀면서 삽입된다. When the nurse cart 400 is placed on the horizontal body 20 of the module robot 1, the engaging projections 421 are inserted into the engaging grooves 310. In the inserting process, the engaging projections 421 are engaged with the spring plungers 311) to the outside of the radius of the coupling groove (310).

결합 돌기(421)가 결합 홈(310)에 완전히 삽입되어 체결 홈(422)이 스프링 플런지(311)의 위치에 위치하면, 스프링 플런지(311)는 스프링의 탄성력으로 결합 홈(310)의 반경 내측으로 복귀하여 체결 홈(422)에 체결된다. When the engaging protrusion 421 is completely inserted into the engaging groove 310 and the engaging groove 422 is positioned at the position of the spring plunger 311, the spring plunger 311 is urged by the resilient force of the spring, And is fastened to the fastening groove 422.

스프링 플런지(311)와 체결 홈(422)의 체결력은 모듈 로봇(1)이 이동하는 동안 혹시 모를 사고에 의해 간호 카트(400)가 모듈 로봇(1)으로부터 전복되는 것을 방지한다. 다만, 간호 카트(400)와 모듈 로봇(1)의 주된 고정력은 간호 카트(400)의 자중이며, 스프링 플런지(311)와 체결 홈(422)이 간호 카트(400)와 모듈 로봇(1)의 주된 고정력을 제공하는 것은 아니다. 간호 카트(400)를 리프트 장치를 이용해 모듈 로봇(1)으로부터 들어올리면 다른 수단 없이 결합 돌기(421)의 형상에 의해 스프링 플런지(311)가 작동하면서 결합 돌기(421)와 결합 홈(310)이 서로 분리된다. The fastening force of the spring plunger 311 and the fastening groove 422 prevents the nursing cart 400 from being rolled over from the module robot 1 due to an accident while the module robot 1 is moving. The main clamping force of the nurse cart 400 and the module robot 1 is the force of the nurse cart 400. When the spring plunger 311 and the lock groove 422 are inserted into the nurse cart 400 and the module robot 1, Lt; / RTI > When the nurse cart 400 is lifted from the module robot 1 by using the lifting device, the spring plunger 311 is operated by the shape of the coupling protrusion 421 without any other means, so that the coupling protrusion 421 and the coupling groove 310, Are separated from each other.

간호 카트(400)와 연결된 모듈 로봇(1)은 기존 방식대로 조종 장치(3)를 이용해 이동하여 간호 카트(400)를 수송할 수 있다. 하지만, 조종 장치(3)를 이용하는 경우 간호사 등 사용자는 조종 장치(3)의 조작에 숙련되어야 한다. 아울러, 간호 카트(400)로부터 일정 정도 떨어져 조작을 하여야 하므로, 간호 카트(400)의 이동에 직관적으로 대처할 수 없을 수 있다. The module robot 1 connected to the nurse cart 400 can move the nurse cart 400 by using the control unit 3 in the conventional manner. However, when the control device 3 is used, a user such as a nurse must be skilled in operating the control device 3. [ In addition, since it is required to perform a certain distance away from the nurse cart 400, it may not be possible to intuitively cope with the movement of the nurse cart 400.

난간형 카트 손잡이를 가지는 카트를 원하는 방향으로 이동시킬 때 가장 사용자에게 직관성을 주는 방법은 사용자가 카트 손잡이를 잡고 카트가 이동하길 원하는 방향으로 힘을 주어 카트 손잡이를 밀거나 당기는 방식이다. 하지만, 이러한 이동 방식은 카트의 관성에 의해 비교적 많은 힘을 필요로 하여 사용자의 피로를 유발시킨다. When moving a cart with a handrail-type cart handle in the desired direction, the most intuitive way for the user is to push or pull the cart handle by grasping the handle of the cart and applying a force in the direction the cart wants to move. However, such a moving method requires a relatively large amount of force due to the inertia of the cart, thereby causing fatigue of the user.

도 12는 데스크 판(431)이 도시 생략된 간호 카트(400)의 사시도이고, 도 13은 간호 카트(400)의 상판부(430)를 도시한 것이다. Fig. 12 is a perspective view of the nursing cart 400, in which the desk plate 431 is not shown, and Fig. 13 is a top view of the nursing cart 400. Fig.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 카트 손잡이(433)에 의한 모듈 로봇(1)의 조종이 가능하도록 카트 손잡이(433)에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 측정 센서(450)가 형성된다. 12, according to the present embodiment, a measurement sensor 450, which can sense a force applied to the cart knob 433 so as to enable the manipulation of the module robot 1 by the cart knob 433, .

본 실시예에 따른 측정 센서(450)는 카트 손잡이(433)를 통해 상판(432)에 전달되는 3축의 힘(F_x, F_y, F_z)과 그로 인한 3축 모멘트(M_x, M_y, M_z)를 측정하는 비교적 저가의 6축 힘-토크 센서(Force-torque sensor)이다. The measurement sensor 450 according to the present embodiment can measure the forces F _x , F _y and F _{z of} three axes transmitted to the upper plate 432 through the cart knob 433 and the resulting three axis moments M _x and M _y , M _z ) is a relatively low-cost six-axis force-torque sensor.

도 13에 도시된 바와 같이, 측정 센서(450)는 상판(432)의 중앙 아래에 배치된다. 데스크 판(431)을 지지하도록 프레임에 고정되는 핀(434)은 상판(432)을 관통하여 형성되지만 상판(432)을 구속하지 않는다. 카트 손잡이(433)는 데스크 판(431)을 관통하여 형성되지만, 데스크 판(431)이 카트 손잡이(433)를 구속하지는 않는다. 따라서, 사용자가 카트 손잡이(433)를 잡고 힘을 가하면 그 힘은 온전히 측정 센서(450)에 전달되어 측정된다. As shown in Fig. 13, the measurement sensor 450 is disposed below the center of the upper plate 432. [ The pin 434 fixed to the frame to support the desk plate 431 is formed through the upper plate 432 but does not constrain the upper plate 432. [ The cart grip 433 is formed to penetrate the desk plate 431, but the desk plate 431 does not restrict the cart grip 433. Therefore, when the user holds the cart grip 433 and applies a force, the force is transmitted to the measurement sensor 450 and measured.

도 14는 카트 손잡이에 의한 모듈 로봇(1)의 조종 방법의 개념을 설명하는 도면이다. 14 is a view for explaining the concept of a manipulation method of the modular robot 1 by the cart knob.

도 14에 도시된 바와 같이, 카트 손잡이(433)에 의한 조종 모드에서, 사용자는 일반적으로 카트는 이동시킬 때와 마찬가지로 난간형의 카트 손잡이(433)를 두 손으로 파지하면 된다. As shown in Fig. 14, in the control mode by the cart knob 433, the user generally grasps the handrail-type cart knob 433 with two hands as when the cart is moved.

사용자는 간호 카트(400)가 원하는 이용 방향으로 이동하기 위해서는 카트 손잡이(433)에 어떻게 힘을 가하여하는지 직관적으로 알고 있다. 사용자가 카트 손잡이(433)를 잡고 간호 카트(400)가 이동하길 원하는 방향으로 카트 손잡이(433)를 밀거나 당기면, 각 손에 의해 카트 손잡이(433)에 힘(F_L, F_R)이 가해진다. 양 손에 의한 힘(F_L, F_R)의 합력(F)이 측정 센서(450)에서 측정된다. 6축 센서인 측정 센서(450)는 합력(F)의 방향 및 크기와 그로 인한 모멘트를 계산할 수 있다. The user intuitively knows how to apply force to the cart handle 433 in order to move the nurse cart 400 in a desired direction of use. When the user holds the cart knob 433 and pushes or pulls the cart knob 433 in a direction in which the nurse cart 400 wants to move, the force F _L , F _R is applied to the cart knob 433 by each hand All. The resultant force F of the forces F _L and F _R by both hands is measured by the measuring sensor 450. The measurement sensor 450, which is a six-axis sensor, can calculate the direction and size of the resultant force F and the resulting moment.

모듈 로봇(1)의 제어부는 해당 힘(F)에 대응하여 힘(F)의 방향대로 모듈 로봇(1)이 이동할 수 있도록 두 구동부(100)를 구동하기 위한 신호를 생성한다. 두 구동부(100)는 상술한 주행 및 조향 운동을 일으켜 모듈 로봇(1)이 카트 손잡이(433)에 가해지는 힘의 방향대로 이동하도록 한다. The control unit of the module robot 1 generates a signal for driving the two driving units 100 so that the module robot 1 can move in the direction of the force F corresponding to the force F. [ The two driving portions 100 cause the above-described traveling and steering motion to move the module robot 1 in the direction of the force applied to the cart grip 433.

간호 카트(400)의 실질적인 이동은 모듈 로봇(1)의 구동부(100)에 의해 이루어지므로, 사용자는 매우 적은 힘으로 간호 카트(400)를 이동시킬 수 있다. Since the substantial movement of the nurse cart 400 is performed by the driving unit 100 of the modular robot 1, the user can move the nurse cart 400 with very little force.

본 실시예에 따르면, 일반적인 사용자라면 누구나 익숙한 카트 손잡이를 밀거나 당기는 방법 그대로 간호 카트(400)를 이동시킬 수 있으므로, 매우 직관적이고 간단한 조종 인터페이스가 제공된다. According to the present embodiment, anyone who is a general user can move the nurse cart 400 in a manner of pushing or pulling the familiar cart handle, so that a very intuitive and simple manipulation interface is provided.

물론, 모듈 로봇(1)은 사용자의 성향이나 장소에 따라 조종 장치에 의한 조종 모드와 상기 카트 손잡이에 의한 조종 모드 중 선택적인 모드 전환이 가능하도록 형성된다. 조종 모드의 전환은 모듈 로봇(1) 또는 조종 장치(3) 상에 형성된 모드 전환 버튼을 조작하여 이루어진다. Of course, the modular robot 1 is configured to be capable of selectively switching between the steered mode by the steering device and the steered mode by the cart handle depending on the user's propensity or location. The switching of the steering mode is performed by operating a mode switching button formed on the modular robot 1 or the steering device 3. [

간호 카트(400)와 모듈 로봇(1)의 전기/신호적 연결은 양 장치에 형성되는 USB 단자(미도시)에 의히 이루어진다. 간호 카트(400)에는 모듈 로봇(1)의 RFID 장치(6)에 태그할 수 있는 ID 카드가 내장 또는 부착되어 있다. The electrical / signal connection between the nurse cart 400 and the module robot 1 is carried out by a USB terminal (not shown) formed in both devices. An ID card that can be tagged to the RFID device 6 of the module robot 1 is built in or attached to the nursing car 400. [

사용자는 대기 장소에서 모듈 로봇(1)을 이동시켜, 간호 카트(400)의 보관 장소로 이동시킨 후, 모듈 로봇(1)과 간호 카트(400)의 USB 단자를 연결해 양 장치를 연결시킨다. 사용자는 간호 카트(400)의 ID 카드를 모듈 로봇(1)의 RFID 장치(6)에 태그하여, 연결되는 간호 카트(400)를 인식시킨다. 이후, 사용자는 자신의 ID 카드(4)를 RFID 장치(6)에 태그하여, 사용자의 신원을 인식시킨다. 인식된 간호 카트(400) 및 사용자의 신원은 중앙 컴퓨터(5)로 전송되어 관리된다. The user moves the module robot 1 to a storage place of the nurse cart 400 and then connects the module robots 1 and the USB terminals of the nurse cart 400 to connect both devices. The user tags the ID card of the nurse cart 400 to the RFID device 6 of the module robot 1 to recognize the nurse cart 400 to be connected. Then, the user tags his / her ID card 4 to the RFID device 6 to recognize the identity of the user. The recognized nurse cart 400 and the identity of the user are transferred to the central computer 5 and managed.

이후, 사용자는 조종 모드 전환 버튼을 눌러, 조종 장치에 의한 조종 모드와 카트 손잡이에 의한 조종 모드 중 하나를 선택하고 선택한 조종 인터페이스를 조작하여 모듈 로봇(1)을 이동시켜 간호 카트(400)를 원하는 장소로 이동시킨다. Thereafter, the user selects one of the control mode by the control device and the control mode by the cart knob, and operates the selected control interface to move the module robot 1 to the nursing car 400 Move to the place.

도 15는 다른 예에 따른 의료 보조기(2)인 보행 보조기(500)가 연결된 모듈 로봇(1)을 도시한 것이다. Fig. 15 shows a modular robot 1 to which a walking aid 500, which is a medical assistant 2 according to another example, is connected.

보행 보조기(500)는 몸이 불편한 환자가 몸을 일으키거나 보행을 하는데 도움을 주기 위한 장치이다. The walking aid 500 is a device for helping a patient with an uncomfortable body to raise or walk.

일반적으로 보행 보조기(500)는 바퀴(531)가 달린 수평 프레임(530) 상에 수직 프레임(520)을 설치하고, 수직 프레임(520) 상에 팔걸이(510)를 설치한 구조를 가진다. 환자는 팔걸이(510)에 양 팔을 걸쳐 몸을 일으키고 보행 보조기(500)에 몸을 지지한 채 보행한다. Generally, the walking aids 500 have a structure in which a vertical frame 520 is installed on a horizontal frame 530 with wheels 531 and an armrest 510 is installed on the vertical frame 520. The patient raises his / her body over the armrest 510 with both arms and straddles the body while supporting the walking aid 500.

보행 보조기(500)는 이동 가능하도록 바퀴를 구비하는 것 외에는, 다른 구동력을 제공하지 않는 수동형 장치이다. The walking aid 500 is a passive device that does not provide any other driving force, except that it has a wheel for movement.

환자는 보행 보조기(500)를 스스로 밀어 이동시켜야 한다. 하지만, 혼자서 보행 보조기(500)를 이동시키면서 보행하기 어려운 환자의 경우, 보행 보조기(500)를 이동시키는 것 자체가 노동에 해당하는 것으로 오히려 과도한 노동을 통해 증세가 악화될 수 있다. 보행 보조기(500)가 스스로 자율 구동하도록 구동 장치를 고안할 수 있으나, 이에는 매우 많은 자본과 기술이 필요하다. The patient must push the walking aid 500 by himself. However, in the case of a patient who is unable to walk alone while moving the walking aid 500 alone, the movement of the walking aid 500 itself corresponds to labor, and the symptoms may be exacerbated through excessive labor. A driving device can be designed to allow the walking aids 500 to autonomously drive themselves, but this requires a lot of capital and skill.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 보행 보조기(500) 등과 같이 환자가 몸을 지지하거나 거치하여 거동하기 위한 (특히, 장치 자체의 구동 장치가 구비되지 않은) 의료 보조기인 소위 "거동 보조기"와 연결되어, 거동 보조기의 이동을 보조한다. 거동 보조기로는 예를 들어, 보행 보조기, 휠체어, 환자 침대 등이 있다. The modular robot 1 according to the present embodiment is a so-called " behavioral orthosis ", which is a medical assistant for the patient to support or mount the body such as the walking aid 500 (particularly, Thereby assisting the movement of the motion assistant. Behavioral aids include, for example, walking aids, wheelchairs, and patient beds.

본 실시예에 따른 거동 보조기와 같은 견인형 장치를 연결하기 위한 제2 연결부(320)를 포함한다. 보행 보조기(500)는 기존의 보행 보조기(500)의 구조에 제2 연결부(320)에 체결될 수 있는 연결 장치(540)만 간단히 추가함으로써 모듈 로봇(1)에 연결될 수 있다. And a second connection part 320 for connecting a pull type device such as a behavioral assist device according to the present embodiment. The walking aid 500 can be connected to the module robot 1 by simply adding a connecting device 540 that can be fastened to the second connecting part 320 to the structure of the existing walking aid 500. [

도 16 및 도 17은 모듈 로봇(1)과 보행 보조기(500)가 연결되는 연결부를 도시한 도면이다. 16 and 17 are views showing a connection portion to which the module robot 1 and the walking aid 500 are connected.

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 모듈 로봇(1)의 제2 연결부(320)는 수평 몸체부(20)의 상단에서 수직하게 연장된다. 16 and 17, the second connection part 320 of the modular robot 1 extends vertically at the upper end of the horizontal body part 20. As shown in FIG.

제2 연결부(320)는 걸림 홈(323)이 형성되도록 대략 "ㄷ"자 형태로 형성된 걸림판(322)과, 걸림판(322)의 일측 단부 축(325) 상에서 회전하는 체결부(324)와, 걸림판(322)의 타측 단부 축 상에서 회전하는 레버(321)를 포함한다. The second connection portion 320 includes a coupling plate 322 formed in a substantially C shape so as to form a coupling groove 323 and a coupling portion 324 rotated on one end shaft 325 of the coupling plate 322, And a lever 321 that rotates on the other end shaft of the retaining plate 322.

보행 보조기(500)에는 제2 연결부(320)에 대한 연결부로서 걸림 홈(323)에 체결될 수 있는 체결 핀(541)이 형성되어 있다. The walking aid 500 is formed with a fastening pin 541 which can be fastened to the fastening groove 323 as a connection part to the second connection part 320. [

체결부(324)는 걸림판(322)에 대해 스프링을 경유해 고정된다. 체결 핀(541)을 걸림 홈(323)에 밀어 넣으면 체결 핀(541)이 체결부(324)를 회전시키면서 걸림 홈(323)에 삽입된다. 체결부(324)의 단부는 회전시 레버(321)의 단부에 걸리도록 형성된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 체결 핀(541)을 걸림 홈(323)에 밀어 넣으면 체결부(324)와 레버(321)에 의해 체결 핀(541)은 걸림 홈(322) 내부에 체결되어, 모듈 로봇(1)의 제2 연결부(320)에 보행 보조기(500)가 결속된다. The fastening portion 324 is fixed to the fastening plate 322 via a spring. When the fastening pin 541 is pushed into the fastening groove 323, the fastening pin 541 is inserted into the fastening groove 323 while rotating the fastening portion 324. The end of the fastening portion 324 is formed so as to be caught by the end of the lever 321 upon rotation. 17, when the fastening pin 541 is pushed into the fastening groove 323, the fastening portion 324 and the lever 321 fasten the fastening pin 541 inside the fastening groove 322, The walking aid 500 is bound to the second connection portion 320 of the module robot 1. [

분리시에는 레버(321)를 반시계 방향으로 돌리면, 도 16과 같이 체결부(324)가 체결 핀(541)을 밀어내면서 모듈 로봇(1)의 제2 연결부(320)로부터 보행 보조기(500)가 분리된다. When the lever 321 is rotated in the counterclockwise direction, the locking part 324 pushes the locking pin 541 from the second connecting part 320 of the module robot 1 to the walking aid 500, .

보행 보조기(500)가 모듈 로봇(1)에 연결된 상태에서, 보호자는 모듈 로봇(1)을 조종 장치(3)로 이동시켜, 환자가 보행하는 것을 도울 수 있다. In a state in which the walking aid 500 is connected to the modular robot 1, the protector can move the modular robot 1 to the control device 3, thereby helping the patient to walk.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)에는 상술한 간호 카트나 거동 보조기 외에도, 자체 구동력이 없으나 구동력을 제공하면 편리한 병원 내외의 다양한 의료 보조기(예를 들어, 청소함, 식사 제공 카트 등)가 연결될 수 있다. The modular robot 1 according to the present embodiment is connected to various medical assistants (for example, a cleaner, a meal-providing cart, etc.) inside and outside the hospital, which are convenient when the driving force is provided, .

아울러, 본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 의료 보조기의 수송만을 의도하는 것은 아니며, 전력 공급부로 연결되는 전원 단자를 통해 예를 들어 자체로 모터를 구비한 환자 운동 기구 등의 의료 보조기에 전력을 공급하는데 이용될 수 있다. 이동성이 있는 모듈 로봇(1)을 전력 공급용으로 이용할 수 있으므로, 환자 운동 기구 등을 전원 공급 선이 없는 야외 등 다양한 장소에 위치시킬 수 있다. 야외 등 외진 장소에서 모터를 구비한 환자 운동 기구는 보호자가 모듈 로봇(1)을 대동하여야만 이용할 수 있으므로, 환자가 보호자 없이 운동 기구를 이용하여 발생할 수 있는 사고 등을 미연에 방지할 수 있다. In addition, the module robot 1 according to the present embodiment does not only intend to transport a medical assistant but also transmits power to a medical assistant such as a patient exercise machine having a motor itself, for example, Lt; / RTI > Since the movable module robot 1 can be used for electric power supply, the patient exercise machine or the like can be positioned at various places such as the outdoors without power supply line. The patient exercise machine equipped with the motor in the outdoors such as the outdoor can be used only when the protector carries the module robot 1 so that the patient can prevent an accident that may occur using the exercise machine without the protector.

본 실시예에 따른 모듈 로봇(1)은 기존의 의료 인프라를 간단히 개조하는 것만으로 의료 인프라에 바로 적용될 수 있고, 별도의 자동화 시스템을 구축할 필요가 없다. The module robot 1 according to the present embodiment can be directly applied to the medical infrastructure by simply modifying the existing medical infrastructure and there is no need to construct a separate automation system.

또한, 모듈 로봇(1)은 전방향성 이동이 가능하여, 병원과 같이 시설과 사람이 많은 공간에서 효과적으로 이용 가능하다. In addition, the module robot 1 is capable of omnidirectional movement, and thus can be effectively used in facilities and people-like spaces such as hospitals.

Claims

As a power-assisted modular robot that supports the operation of medical assistants,
A driving unit that is driven by a manipulator operated by a user and causes the power support module robot to perform omni-directional movement of translational motion, rotational motion, and translational rotational motion;
A power supply unit for supplying electric power; And
And a connection portion to which the medical assistant can be connected,
Wherein the medical assistant is connected to the medical assist device, and the medical assistant is connected to the medical assist device.

The method according to claim 1,
The driving unit includes:
A first motor and a second motor; And a driving wheel driven by a driving force of the first motor and the second motor,
Wherein the driving wheels are driven by differential operation between the first motor and the second motor to drive and steer the power assisted module robot.

3. The method of claim 2,
Wherein the driving unit includes a first shaft and a second shaft that are overlapped with each other and rotate about a first axis by the first motor and the second motor,
A second axis perpendicular to the first axis and a third axis parallel to the second axis and offset from the first axis are defined,
And the drive wheel rotates about a third axis.

The method of claim 3,
The driving unit includes:
A first cross shaft gear connected to the first shaft;
A second cross shaft gear facing the first cross shaft gear and connected to the second shaft;
A transmission gear having a first axis of rotation and a second axis of rotation; a transmission gear having a first axis of rotation and a second axis of rotation;
And a driving gear engaged with the parallel shaft gear portion of the transmission gear and engaged with the driving wheel to rotate the driving wheel.

The method of claim 3,
Wherein the first motor, the first shaft, the second motor, and the second shaft are connected by a timing belt, respectively.

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The method according to claim 1,
Wherein the medical assistant is a nursing car loaded with nursing care articles,
Wherein the power assistance module robot includes a vertical body and a horizontal body horizontal to the vertical body,
Wherein the nursing cart is mounted on the horizontal supporting body and mounted on the power support module robot.

8. The method of claim 7,
The nursing care cart includes a cart handle that can be held by a user,
A measurement sensor capable of sensing a force applied to the cart handle is formed,
The mode can be switched to the steering mode by the steering device and the steering mode by the cart handle,
When the user holds the cart handle and pushes or pulls the cart handle in a direction in which the cart wants to move, the driver is driven in response to the direction of the force applied to the cart handle, Wherein the power support module robot moves in the direction of the force applied to the cart handle.

9. The method of claim 8,
The cart handle is a handrail type handle formed along the periphery of the upper plate,
Wherein the measurement sensor is a six-axis force-torque sensor disposed at a lower center of the upper plate and sensing a force transmitted to the upper plate through the cart handle.

The method according to claim 1,
Wherein the medical assistant is a nursing car loaded with nursing care articles,
Wherein the power assistance module robot includes a vertical body and a horizontal body horizontal to the vertical body,
The connecting portion
And an engaging groove formed at an upper end of the horizontal body portion and engageable with an engaging projection protruding from a lower portion of the nursing cart,
Wherein the coupling groove is formed with a spring plunger that can be fastened to the coupling groove formed along the circumference of the coupling protrusion.

The method according to claim 1,
Wherein the medical assistant is a behavior assistant for supporting a patient or supporting the body.

12. The method of claim 11,
Wherein the power assistance module robot includes a vertical body and a horizontal body horizontal to the vertical body,
Wherein the connecting portion is a hooking groove extending from an upper end of the horizontal body portion and capable of engaging with a fastening pin formed on the walking aiding device.

The method according to claim 1,
And a wireless recognition device capable of registering the position of the power-assisted module robot, and registering the connected medical assistant or the user's identity.

14. The method of claim 13,
Wherein the movement speed is controlled according to the position of the power support module robot recognized, the medical assistant to be connected, and the user's identity.