KR102012127B1 - 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치 - Google Patents

자율주행 자동차용 안정성 시험 장치

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KR102012127B1
KR102012127B1 KR1020180042092A KR20180042092A KR102012127B1 KR 102012127 B1 KR102012127 B1 KR 102012127B1 KR 1020180042092 A KR1020180042092 A KR 1020180042092A KR 20180042092 A KR20180042092 A KR 20180042092A KR 102012127 B1 KR102012127 B1 KR 102012127B1
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김선구
박지수
황윤미
엄휘수
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재단법인 지능형자동차부품진흥원
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    • G01M7/08Shock-testing

Abstract

본 발명은 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 적어도 도로로 주행 가능한 폭을 가지는 전·후방 프레임과, 상기 프레임 상에 구름 운동하는 복수의 바퀴를 구비하는 트레일러; 상기 후방 프레임의 상단에 길이 방향으로 유동 가능하게 장착되는 지지판과, 상기 지지판의 중앙에 수직하게 기립되는 지지벽을 구비하는 더미지그; 상기 전방 프레임의 상단에 추돌로 유동하는 더미지그를 보호하는 완충대와, 상기 완충대의 일단에 견인차와 연결을 유도하는 연결대를 구비하는 보조유닛; 및 상기 더미지그 상에 자동차의 제원과 동일한 크기를 가지는 충돌대와, 상기 충돌대의 외면에 자동차와 동일한 이미지가 표시된 커버가 씌워진 더미차량;을 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 도로를 주행할 수 있는 트레일러로 구성하여 자율주행 자동차의 제동은 물론, 조향을 복합적으로 제어하여 다양한 돌발 상황을 회피하고 대처하는 성능을 시험할 수 있도록 하여 전반적인 기술의 발전을 도모하는 효과가 있다.

Description

자율주행 자동차용 안정성 시험 장치 {Stability test device for autonomous driving car}

본 발명은 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 첨단운전자지원시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)이 적용되어 운전을 보조하거나 자율적으로 주행하는 자동차에 대해 안정성을 검사하고 학습을 유도하는 시험 장치에 관한 것이다.

자율주행 자동차는 무인 또는 사람이 탑승한 상태에서 별도의 수동적인 운전 조작을 하지 않고도 자율적으로 주행이 가능한 차량을 의미한다. 사람의 운전에 의한 주행은 많은 위험을 내포하고 있다. 인간은 기본적으로 음주, 피로, 주의력 저하, 보복 운전, 씽크 홀, 낙석 등 다양한 예외 상황으로 인해 운전 과정에서 많은 위험에 노출된다.

이러한 현상은 인간이 안정적인 기기 조작을 함에 있어서 결함을 가지고 있기 때문이다. 이를 해결하기 위해 벤츠, 현대, 포드, 아우디, 테슬라 등을 비롯한 기존 자동차 제조회사는 물론 애플이나 구글과 같은 IT 업체에서도 차량의 스마트 화와 더불어 스마트 자율주행 자동차 개발 경쟁에 들어가 있는 상황이다.

즉, 자율주행의 기본은 어떠한 돌발 상황을 비롯한 통상적이 아닌 위험의 발생을 인지하고, 이를 어떻게 회피하고 대처할 것인가를 판단하여 실행하도록 하는 하드웨어 센서와 엑추에이터 및 소프트웨어 알고리즘를 바탕으로 한다.

그러나 자율주행 자동차의 안전한 운행을 위한 검증 시스템의 구축 및 확립되어 있지 않아 기술의 안정적인 발전에 제약요건으로 작용하고 있다. 즉, 실제 도로에서 발생하는 돌발 상황들을 인위적으로 발생시켜 자율주행 자동차의 안정성 검증과 더불어 학습할 수 있는 자율주행 자동차 전용 시험 장치의 개발이 필요한 실정이다.

물론, 대한민국 등록특허공보 제10-1589640호 (발명의 명칭: 자율 제동 테스트 시스템 및 그 방법)와, 대한민국 등록특허공보 제10-1658609호 (발명의 명칭: 자율 제동 테스트 장치 및 방법)를 제안하고 있다.

제안된 문헌은 단순 주행 상태에서 제동 시험에 국한될 뿐이므로 차량의 인식과 함께 제동과 조향을 복합적으로 제어하여 위험한 상황을 회피하고 대처하는 안정성 시험이 불가능한 문제가 있다. 더구나 자동차와 더미가 심각하게 충돌하게 되면, 더미가 손상되거나 파손됨에 따라 전반적인 시험에 소요되는 공수가 증가되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1589640호 (발명의 명칭: 자율 제동 테스트 시스템 및 그 방법) 대한민국 등록특허공보 제10-1658609호 (발명의 명칭: 자율 제동 테스트 장치 및 방법)

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 견인차와 함께 도로를 주행할 수 있는 트레일러로 구성하여 다양한 돌발 상황을 연출할 수가 있는데 이어 충돌 시 더미의 손상이나 파손을 최소화할 수 있는 구조를 채택하여 전반적인 시험에 소요되는 공수를 절감할 수 있는 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치에 있어서: 적어도 도로로 주행 가능한 폭을 가지는 전·후방 프레임과, 상기 프레임 하부에 형성되어 구름 운동하는 복수의 바퀴를 구비하는 트레일러; 상기 후방 프레임의 상단에 길이 방향으로 유동 가능하게 장착되는 지지판과, 상기 지지판의 중앙에 수직하게 기립되는 지지벽을 구비하는 더미지그; 상기 전방 프레임의 상단에 추돌로 유동하는 더미지그를 보호하는 완충대와, 상기 완충대의 일단에 견인차와 연결을 유도하는 연결대를 구비하는 보조유닛; 및 상기 더미지그 상에 자동차의 제원과 동일한 크기를 가지는 충돌대와, 상기 충돌대의 외면에 자동차와 동일한 이미지가 표시된 커버가 씌워진 더미차량;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 트레일러는 전·후방 프레임 사이에 선택적으로 개재되어 길이를 연장하는 하나 이상의 연결 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 후방 프레임은 일측 상단에 더미지그를 고정하는 자석을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 더미지그는 지지판의 하단으로 전·후방 프레임을 따라 유동 가능하게 맞물리는 복수의 롤러가 개재되고, 지지판과 지지벽의 상단으로 더미차량의 탈·장착을 유도하는 걸림대와 걸고리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 완충대는 전방 프레임의 상단에 후방으로 중앙이 개구된 완충실린더와, 상기 완충실린더의 후방으로 출몰 가능하게 개재되는 완충로드와, 상기 완충실린더와 완충로드 사이에 충격을 흡수하는 완충스프링이 개재된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 연결대는 완충대의 전방에 힌지를 따라 상하로 회전하는 연결로드와, 상기 연결로드의 일단에 하향으로 돌출되어 견인차와 연결되는 연결핀이 개재된 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 충돌대는 연질의 재질로 하측으로 개방되며 내부가 빈 중공형으로 형성되고, 내부에 자동차의 형태를 유지하면서 충격을 흡수하는 공기주머니가 내장된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 충돌대는 후방 외면에 자동차와 동일한 열을 발산하도록 후미등과 서스펜션에 해당하는 부위마다 발열패드가 더 부착된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 충돌대는 후방 외면에 차량과 충돌시 충격 위치 및 충격량을 측정할 수 있도록 스트레인게이지가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 견인차와 함께 도로를 주행할 수 있는 트레일러로 구성하여 다양한 돌발 상황을 연출할 수가 있어 기술발전을 도모한다.

둘째, 충돌에 따른 더미지그의 유동 거리를 조절할 수 있도록 하면서도 완충대가 추돌위치에서 충격을 흡수함에 따라 파손 방지와 함께 다양한 돌발 상황에 대처할 수가 있다.

셋째, 더미지그와 트레일러가 자력에 의해 선택적으로 고정할 수 있는 자석을 구성하여 전반적인 구조가 경박 단소해져 제작비용을 절감할 수가 있다.

넷째, 상하로 높낮이 조절이 가능한 연결대를 구성하여 견인차의 구조에 구애받지 않고 두루 적용이 가능하다.

다섯째, 자동차와 직접 충돌하는 더미차량을 충격을 흡수하는 이중구조를 채택하여 더미차량의 손상이나 파손을 최소화할 수가 있다.

여섯째, 실제 차량과 동일 내지 유사한 레이더 반사율과 온도를 방출하도록 구성하여 시험의 신뢰성을 향상할 수가 있다.

일곱째, 차량과 충돌시 충격 위치 및 충격량을 측정할 수 있어 작동평가 및 주요 성능 지표 검증이 가능하다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 시험장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 시험 장치의 주요부를 나타내는 확대도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 시험 장치의 더미차량을 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 첨단운전자지원시스템(ADAS)이 적용된 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치에 관련되며, 도 1 내지 도 3처럼 트레일러(10), 더미지그(20), 보조유닛(30), 더미차량(40)을 주요 구성으로 하는 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치이다.

본 발명은 도로를 주행할 수 있는 트레일러로 구성하여 자율주행 자동차의 제동은 물론, 조향을 복합적으로 제어하여 다양한 돌발 상황을 회피하고 대처하는 성능을 시험할 수 있도록 하여 전반적인 기술의 발전을 도모하는 것을 주요 요지로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 트레일러(10)는 도 1 및 도 2처럼 견인차와 연결되어 자동차와 같이 도로를 주행한다. 이러한 트레일러(10)는 적어도 도로로 주행 가능한 폭을 가지는 프레임(11)(12)과, 프레임(11)(12) 하부에 형성되어 구름 운동하는 복수의 바퀴(15)로 이루어진다.

프레임(11)(12)은 한 쌍의 강관이 설정한 폭에 평행하게 배치되고, 강관 사이에 강관을 서로 연결하고 지지하는 복수의 각관과 각재가 일체로 용접된다. 여기서 강관은 최소 60mm 이상의 직경으로 구성하는 것이 좋다.

여기서 프레임(11)(12)은 전방 프레임(11)과 후방 프레임(12)으로 구분된다. 전방 프레임(11)은 보조유닛(30)을 구성하여 견인차와 연결되고, 후방 프레임(12)은 더미지그(20)와 더미차량(40)을 구성하여 자율주행 자동차를 시험한다.

이때, 후방 프레임(12)은 도 4와 같이 일측 상단에 더미지그(20)를 고정하는 자석(16)을 구비한다. 여기서 후술하는 더미지그(20)는 시험 자동차와 충돌 시에 충격전달을 차단하고, 더미차량(40)의 파손을 방지하며 별도의 기구 없이 제동할 수 있도록 강관을 따라 유동 가능하게 장착된다. 즉, 자석(16)은 더미지그(20)를 자력으로 흡착시켜 더미차량(40)이 시험 자동차와 충돌 전까지 위치를 유지하며 주행할 수 있도록 고정한다.

한편, 트레일러(10)는 전·후방 프레임(11)(12) 사이에 선택적으로 개재되어 길이를 연장하는 하나 이상의 연결 프레임(13)을 더 구비한다. 연결 프레임(13)은 전·후방 프레임(11)(12)과 마찬가지로 한 쌍의 강관과 복수의 각관 및 각재로 구성된다.

즉, 강관의 양단은 서로 이음할 수 있도록 암수로 구성되고, 이음을 선택적으로 구속하는 고정요소가 마련된다. 물론, 연결 프레임(13)에도 구름 운동하는 복수의 바퀴(15)를 구비한다.

이러한 연결 프레임(13)은 전·후방 프레임(11)(12)간의 거리 즉, 트레일러(10)의 길이를 조절하기 위해 사용된다. 예컨대, 시험대상의 중량 또는 충돌 예측 량이 클 경우, 연결 프레임(13)을 이음하여 전·후방 프레임(11)(12)간의 거리를 늘려준다. 즉, 충돌에 의해 후방에서 전방으로 이동하는 보조유닛(30)이 마찰이나 주행 가속도에 의해 스스로 제동할 수 있는 거리를 늘려줌으로서 충돌에 의한 손상이나 파손을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 더미지그(20)는 도 1 내지 도 3처럼 후방 프레임(12)에 구성되어 더미차량(40)의 탈·장착을 유도한다. 이러한 더미지그(20)는 도 4처럼 후방 프레임(12)의 상단에 길이 방향으로 유동 가능하게 장착되는 지지판(21)과, 지지판(21)의 중앙에 수직하게 기립되는 지지벽(22)으로 이루어진다.

여기서 지지판(21)은 하단으로 전·후방 프레임(11)(12)을 따라 유동 가능하게 맞물리는 복수의 롤러(25)가 개재된다. 이러한 롤러(25)는 외면에 강관과 맞물리는 홈부를 가지고, 강관의 상면과 저면에 각각 배치되어 구속된다. 그리고 지지판(21)과 지지벽(22)의 상단에는 더미차량(40)의 탈·장착을 유도하는 걸림대(26)와 걸고리(27)를 구비한다.

먼저, 걸림대(26)는 지지판(21)의 상단에 ㅅ형으로 부착된 턱으로서, 더미차량(40)을 정 위치로의 배치되게 유도한다. 즉, 걸림대(26)는 더미차량(40)의 저부와 걸림을 유도하여 고정 과정에서 유동을 최소화해준다.

그리고 걸고리(27)는 지지벽(25)의 상단에 전방을 향해 ㄱ형으로 절곡된 것으로, 지지판(21)에 장착된 더미차량(40)을 로프로 고정을 유도한다. 즉, 걸고리(27)는 더미차량(40)과 지지벽(25)에 둘러지는 로프의 감김 영역을 보호하여 풀림이나 끊김을 최소화해준다.

이어서 본 발명에 따른 보조유닛(30)은 도 1 및 도 2처럼 전방 프레임(11)에 구성되어 더미차량(40)을 보호하고, 견인차와 연결을 유도한다. 이러한 보조유닛(30)은 전방 프레임(11)의 상단에 추돌로 유동하는 더미지그(20)를 보호하는 완충대(31)와, 완충대(31)의 일단에 견인차와 연결을 유도하는 연결대(35)로 이루어진다.

먼저, 완충대(31)는 전방 프레임(11)의 상단에 후방으로 중앙이 개구된 완충실린더(31a)와, 완충실린더(31a)의 후방으로 출몰 가능하게 개재되는 완충로드(31b)와, 완충실린더(31a)와 완충로드(31b) 사이에 충격을 흡수하는 완충스프링이 개재된다. 여기서 완충로드(31b)에는 충격을 완화하기 위한 고무판(31c)이 부착된다.

즉, 시험 자동차와 더미차량(40)과의 충돌에 의해 더미지그(20)가 전방 프레임(11)에 이동되면, 완충대(31)와 지지벽(22)이 충돌하면서 충격을 흡수하여 보호한다. 따라서 완충대(31)가 충돌위치에서 충격을 흡수함에 따라 파손 방지와 함께 다양한 돌발 상황에 대처할 수가 있다.

그리고 연결대(35)는 완충대(31)의 전방에 힌지(H)를 따라 상하로 회전하는 연결로드(35a)와, 연결로드(35a)의 일단에 하향으로 돌출되어 견인차와 연결되는 연결핀(35b)이 개재된다.

즉, 시험 항목에 따라 견인차가 달라질 수가 있는데, 연결로드(35a)가 상하로 높낮이 조절이 가능함에 따라 다양한 견인차의 구조에 구애받지 않고 두루 적용이 가능하다.

마지막으로 본 발명에 따른 더미차량(40)은 도 1 및 도 2처럼 더미지그(20)에 장착되어 시험 자동차가 실제 도로에서 주행하는 자동차로 인식되게 유도하는 모형이다. 이러한 더미차량(40)은 도 4 및 도 5처럼 더미지그(20)상에 자동차의 제원과 동일한 크기를 가지는 충돌대(41)와, 충돌대(41)의 외면에 자동차와 동일한 이미지가 표시된 커버(45)가 씌워진 구조를 가진다.

충돌대(41)는 연질의 발포 수지재로 하측으로 개방되며 내부가 빈 중공형으로 형성된다. 여기서 충돌대(41)의 내부에는 자동차의 형태를 유지하면서 충격을 흡수하는 공기주머니(42)가 내장된다. 이러한 충돌대(41)는 이중구조로 이루어져 자동차와 어떠한 충돌에도 손상이나 파손을 최소화할 수가 있다.

이때, 자율주행 자동차는 레이더와 라이다와 함께 영상 카메라 외에 열상 카메라로 주행 환경에 존재하는 다양한 물체를 인식한다. 즉, 충돌대(41)는 도 6처럼 후방 외면에 자동차와 동일한 열을 발산하도록 후미등과 서스펜션에 해당하는 부위마다 발열패드(43)가 더 부착된다. 따라서 더미차량(40)이 실제 차량과 동일 내지 유사한 레이더 반사율과 온도를 방출함에 따라 시험 자동차 신뢰성을 향상할 수가 있다.

또한, 충돌대(41)의 후방 외면에 스트레인게이지(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 이를 통해 차량과 충돌시 충격 위치 및 충격량을 측정할 수 있어 작동평가 및 주요 성능 지표 검증이 가능하다.

한편, 충돌대(41)는 외면에 더미지그(20)의 탈·장착과 이동을 유도하는 손잡이(41a)가 부착되고, 내측에 발열패드(43)와 전기적으로 연결되어 온도를 제어하는 컨트롤러(44)를 내장한다. 컨트롤러(44)는 발열패드(43)마다 발열 온도를 각각 조절하는 제어기판과 함께 전원을 공급하는 배터리로 구성된다.

그리고 커버(45)는 충돌대(51)의 5면을 감싸며 전개 가능한 형태를 가지고, 일변에 서로 여미어 마감을 유도하는 지퍼 또는 벨크로 또는 단추로 구성된 부착수단(45a)이 마련된다.

이때, 커버(45)의 일면에는 충돌대(41)에 내장된 컨트롤러(44)를 개폐되게 절개된 도어(46)가 마련된다. 이러한 도어(46)에는 커버(45)와 마찬가지로 부착수단이 구성된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 경제협력권산업 육성사업으로 수행된 연구결과입니다. (This research was supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE), Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT) through the Encouragement Program for The Industries of Economic Cooperation Region)

H: 힌지 10: 트레일러
11: 전방 프레임 12: 후방 프레임
13: 연결 프레임 15: 바퀴
16: 자석 20: 더미지그
21: 지지판 22: 지지벽
25: 롤러 26: 걸림대
27: 걸고리 30: 보조유닛
31: 완충대 31a: 완충실린더
31b: 완충로드 31c: 고무판
35: 연결대 35a: 연결로드
35b: 연결핀 40: 더미차량
41: 충돌대 41a: 손잡이
42: 공기주머니 43: 발열패드
44: 컨트롤러 45: 커버
45a: 부착수단 46: 도어

Claims (9)

  1. 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치에 있어서:
    적어도 도로로 주행 가능한 폭을 가지는 전·후방 프레임과, 상기 전·후방 프레임 사이에 선택적으로 개재되어 길이를 연장하는 하나 이상의 연결 프레임과, 상기 프레임 하부에 형성되어 구름 운동하는 복수의 바퀴와, 상기 후방 프레임의 일측 상단에 더미지그를 고정하는 자석을 구비하는 트레일러;
    상기 후방 프레임의 상단에 길이 방향으로 유동 가능하게 장착되고, 더미차량의 저부와 걸리는 걸림대가 형성된 지지판과, 상기 지지판의 하단에 개재되어 전·후방 프레임을 따라 유동 가능하게 맞물리는 복수의 롤러와, 상기 지지판의 중앙에 수직하게 기립되는 지지벽과, 상기 지지벽의 상단에 더미차량의 탈·장착을 유도하는 걸고리를 구비하는 더미지그;
    상기 전방 프레임의 상단에 후방으로 중앙이 개구된 완충실린더와, 상기 완충실린더의 후방으로 출몰 가능하게 개재되는 완충로드와, 상기 완충실린더와 완충로드 사이에 충격을 흡수하는 완충스프링으로 구성되어 추돌로 유동하는 더미지그를 보호하는 완충대와, 상기 완충대의 전방에 힌지를 따라 상하로 회전하는 연결로드와, 상기 연결로드의 일단에 하향으로 돌출되어 견인차와 연결되는 연결핀으로 구성되어 견인차와 연결을 유도하는 연결대를 구비하는 보조유닛; 및
    내부가 빈 중공형으로 형성되고, 자동차의 형태를 유지하면서 충격을 흡수하는 공기주머니가 내장되며, 후방 외면에 자동차와 동일한 열을 발산하도록 후미등과 서스펜션에 해당하는 부위마다 발열패드가 부착되고, 차량과 충돌시 충격 위치 및 충격량을 측정할 수 있는 스트레인게이지가 부착되어 상기 더미지그에 탈·장착되는 충돌대와, 상기 충돌대의 외면에 자동차와 동일한 이미지가 표시된 커버가 씌워진 더미차량;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행 자동차용 안정성 시험 장치.
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