KR102040591B1 - 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼 - Google Patents

질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼 Download PDF

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KR102040591B1
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Abstract

본 발명은 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼에 관한 것으로서, 로버 바디의 롤링과 피칭을 통해 로버의 질량중심을 가변시켜 장애물 극복과 경사면 주행의 안정성을 향상시킬 수 있는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼에 관한 것이다.

Description

질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼{Rover platform with center-of-mass variable mechanism}
본 발명은 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로버 바디의 롤링과 피칭을 통해 로버의 질량중심을 가변시켜 장애물 극복과 경사면 주행의 안정성을 향상시킬 수 있는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼에 관한 것이다.
행성탐사의 임무성공에 있어 탐사 로버의 이동성과 안정성은 우선적으로 고려되어야 할 중요한 사항이다. 탐사 로버는 임무수행에 있어 연약지반과 경사, 돌출된 암석 등의 장애물이 있는 험지와 같은 이동 환경에 노출된다. 특히, 달과 화성 표면과 같은 연약 지반의 경우 탐사 로버의 휠이 연약지면에 파묻혀 공전함으로써 이동능력을 상실할 수 있으며 장애물이 산재해 있는 험지 또는 급격한 경사 지형의 경우 주행 시 탐사 로버가 지형을 극복하지 못하거나 전복될 수 있어 높은 이동능력과 전복에 대한 안정성이 요구된다. 이와 같은 주행환경에서 탐사 로버의 이동능력과 안정성을 향상시키기 위한 관련 연구가 다양하게 수행되고 있다.
예컨대, 지형 특성을 도출하고 이를 기반으로 휠 형상이 이동성에 미치는 영향을 연구와, 탐사 로버의 다양한 수직항력 분포에 따른 구동면에서의 견인력에 대한 영향을 평가한 연구가 있다. 또한, 장애물 및 험지극복을 위한 이동 메커니즘과 제어에 대해 설계 및 평가한 연구가 있으며, 또한, 로버의 질량중심 이동에 따른 영향을 기술하고 질량중심의 위치변경을 통한 장애물 극복 및 로버의 자세 복원메커니즘에 대한 연구도 있다.
한편, 질량중심의 위치 변화는 로버 휠에 분배되는 하중의 변화에 영향을 미치며 이는 수직항력 분포에 따른 견인력의 관점에서도 고려할 수 있다. 또한, 질량 중심의 위치는 로버의 안전성과 에너지 소비에도 영향을 미치며 로버의 설계에 있어 중요한 요인으로 작용한다.
이러한 질량중심의 위치는 휠-레그 이동메커니즘과 같이 지지점에 대해 질량중심의 위치를 변경할 수 없는 경우 설계 시 고정되어 이후 변경이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 질량 중심을 이동할 수 없는 로버의 견인력과 장애물 극복능력, 안정성은 환경에 따라 수동적이며 제한적이다.
그러나, 로버의 질량 중심의 위치를 제어할 수 있다면 상황에 따라 로버의 견인력, 장애물 극복 능력 및 안정성에 대해 보다 능동적으로 대처가 가능할 수 있다. 이에 따라, 로버의 이동능력과 안정성 향상을 위한 질량중심 이동 탐사 로버의 개발이 탐사의 임무 성공을 위해 절실하다 할 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 패시브 서스펜션인 6휠의 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션을 사용하는 로버에 대하여 로버 바디의 질량중심을 회전이동함으로써 장애물 극복 및 경사면에서의 전복에 대한 안정성을 확보하는 능동적인 구조의 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼을 제공하는데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 바디; 상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및 상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며, 주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 회전부는 양측으로 상기 로커(Rocker) 서스펜션과 연결되는 로커축을 결합하는 차동기어박스; 상기 바디와 직결되는 롤링부 및 상기 롤링부와 결합되어 상기 바디와 연동되되, 상기 차동기어박스를 내재하여 양측으로 상기 로커축이 관통하는 피칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 롤링부는 상기 피칭부 전면측과 후면측으로 각각 결합되어 이격된 거리를 형성하며, 상기 바디에 체결되는 롤링 허브 및 상기 일측 롤링 허브에 내재되는 롤링 기어부를 포함하며, 상기 롤링 기어부는 일측에 구동기어가 장착되며, 롤 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 롤 동력 발생모터; 상기 구동기어와 상응하는 피동기어를 장착하여 상기 롤 방향 제어 동력을 전달받는 제1 웜 및 상기 제1 웜과 맞물려 회전하며, 상기 피칭부와 연결축을 통해 연결되는 제1 웜휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결축 끝단에는 제1 퍼텐쇼미터가 장착되어 연결축에 대한 롤링허브의 상대회전을 측정할 수 있다.
또한, 상기 피칭부는 상기 롤링부와 연결되는 피칭 허브; 양단이 상기 피칭 허브 상, 하단에 결합되어 고정되며, 일단에 피치 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 피치 동력 발생모터가 장착되는 제2 웜 및 상기 제2 웜과 맞물려 회전하되, 상기 로커축을 중심으로 차동기어박스에 결합되어 상기 피치 방향 제어 동력을 전달하는 제2 웜휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 피칭부는 상기 제2 웜과 제2 웜휠이 형성된 타측으로 상기 차동기어박스에 대한 피칭허브의 상대회전을 측정하는 피칭 측정부를 더 포함하며, 상기 피칭 측정부는 상기 제2 웜휠이 결합된 타측 로커축에 결합되는 제1 헬리컬 기어; 상기 제1 헬리컬 기어와 맞물려 회전하는 제2 헬리컬 기어 및 상기 제2 헬리컬 기어와 연결되는 제2 퍼텐쇼미터를 포함할 수 있다.
또한, 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 상기 질량중심 이동을 통한 장애물 극복을 위해 상기 바디의 피칭을 통해 상기 주행부의 전방 휠 축
Figure 112018018500254-pat00001
에 가해지는 수직하중
Figure 112018018500254-pat00002
를 제어하도록 이루어지며, 상기 수직하중
Figure 112018018500254-pat00003
는 하기 수학식 1에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018018500254-pat00004
(여기서,
Figure 112019052217911-pat00170
는 전방 휠 축에 가해지는 하중이며,
Figure 112019052217911-pat00171
은 바디의 회전중심에서부터 바디의 질량중심까지의 거리,
Figure 112019052217911-pat00172
는 바디의 피치 회전각,
Figure 112019052217911-pat00173
는 바디의 하중이다)
또한, 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 상기 질량중심 이동을 통한 경사면에서 슬립 감소를 위해 상기 바디의 롤링을 통해 경사면 아래쪽 휠
Figure 112018018500254-pat00009
에 가해지는 힘과 경사면 위쪽 휠
Figure 112018018500254-pat00010
에 가해지는 힘을 제어하도록 이루어지며, 상기
Figure 112018018500254-pat00011
와
Figure 112018018500254-pat00012
는 각각 하기 수학식 2와 수학식 3에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018018500254-pat00013
(여기서,
Figure 112019052217911-pat00174
는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
Figure 112019052217911-pat00175
는 롤 회전각,
Figure 112019052217911-pat00176
은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
Figure 112019052217911-pat00177
는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
Figure 112019052217911-pat00178
는 경사각,
Figure 112019052217911-pat00179
은 로버의 폭이다)
[수학식 3]
Figure 112018018500254-pat00020
(여기서,
Figure 112019052217911-pat00180
는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
Figure 112019052217911-pat00181
는 롤 회전각,
Figure 112019052217911-pat00182
은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
Figure 112019052217911-pat00183
는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
Figure 112019052217911-pat00184
는 경사각,
Figure 112019052217911-pat00185
은 로버의 폭이다)
또한, 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 상기 질량중심 이동을 통한 경사 이동시의 안정성 부여를 위해 상기 바디의 롤링을 통해 롤 회전각 Ø을 제어하도록 이루어지며, 상기 롤 회전각 Ø은 하기 수학식 5에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112018018500254-pat00027
(여기서,
Figure 112019052217911-pat00186
는 안정도,
Figure 112019052217911-pat00187
은 로버의 폭 ,
Figure 112019052217911-pat00188
는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
Figure 112019052217911-pat00189
는 경사각,
Figure 112019052217911-pat00190
은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
Figure 112019052217911-pat00191
는 롤 회전각이다)
또한, 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 상기 바디에 장착되는 태양광 모듈을 더 포함하며, 태양의 고도각에 대한 방위각 추종을 통해 에너지를 획득할 수 있다.
또한, 상기 태양의 고도각
Figure 112018018500254-pat00034
에 대한 방위각
Figure 112018018500254-pat00035
추종은, 하기 수학식 6에 의해 추종될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112018018500254-pat00036
(여기서,
Figure 112018018500254-pat00037
는 적위(declination),
Figure 112018018500254-pat00038
는 시간각(hour angle),
Figure 112018018500254-pat00039
는 위도(latitude),
Figure 112018018500254-pat00040
는 천정각(zenith angle)이다)
본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 질량중심 이동을 통한 수직하중 분포 제어가 가능하며, 질량중심 이동을 통한 측면을 안정성을 제어할 수 있고, 로버 바디 회전을 통한 태양에너지 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 매커니즘을 갖는 로봇 플랫폼의 기구부 사시도이다.
도 2는 도 1의 로봇 플랫폼의 로커-보기 서스펜션을 분리하여 후면측에서 바라본 후면사시도이다.
도 3은 도 2의 일측 로커-보기 서스펜션이다.
도 4는 로봇 플랫폼의 일 구성인 차동기어박스의 정면도이다.
도 5는 도 1의 로봇 플랫폼의 일 구성인 회전부 중 롤링 허브를 전/후면 측으로 분리한 분해도이다.
도 6은 도 1의 로봇 플랫폼의 일 구성인 회전부를 롤링 허브의 상면 및 후면을 제거하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 회전부를 롤링부와 피칭 허브의 상면 및 후면을 제거하여 도시한 도면이다.
도 8은 바디의 피칭에 대한 로버 플랫폼의 정적 모델이다.
도 9는 바디 회전을 통한 하중 이동에 따른 전방 휠의 등반에 요구되는 마찰계수 그래프이다.
도 10은 측면 경사면에서 롤링에 대한 로버 플랫폼의 정적 모델이다.
도 11은 측면 경사면에서 로버 플랫폼의 안정성에 대한 기하학적 모델이다.
도 12는 지면 경사에 따른 안정도 1을 갖는 제어에 필요한 롤 회전각의 그래프이다.
도 13은 태양광 모듈을 장착한 질량중심 가변 매커니즘을 갖는 로봇 플랫폼의 사시도이다.
도 14는 로버 플랫폼의 태양의 위치 추종에 대한 기하학적 모델이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로봇 플랫폼에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼에 관한 것으로서, 로버의 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키도록 구성되어 주행하는 지형에 따라 로버의 질량 중심을 이동시켜 장애물 극복이 용이하며, 경사면에서 슬립이 감소될 수 있고, 경사 이동에 대한 안정성을 부여하여 전복을 방지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 하기와 같은 질량중심 가변 메커니즘 로버 플랫폼의 구성을 갖는다.
Ⅰ. 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플래폼의 구성
1. 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼의 기구부
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은 바디(100), 회전부(200) 및 주행부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 바디(100)는 로버의 몸체이며, 바디(100)의 회전을 통해 로버의 질량 중심을 이동시킬 수 있다. 또한, 회전부(200)는 바디(100)를 회전시키는 구성으로서, 바디(100)를 롤(roll)과 피치(pitch) 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 주행부(300)는 회전부(200)의 양측으로 연결되어 바디(100)를 이동시킬 수 있으며, 6휠의 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션을 이동메커니즘으로 사용할 수 있다. 이는, 다른 휠을 사용하는 이동메커니즘에 비해 장애물 극복 능력이 우수하며, 레그 형태의 이동 메커니즘보다 상대적으로 신뢰성이 높고 제어가 간단한 장점이 있다. 또한, 상대적으로 적은 엑추에이터로 인하여 에너지 소비가 낮은 효과가 있다. 여기서, 로커(Rocker) 서스펜션(310)에 연결되는 휠이 구성되는 방향이 전면방향이며, 보기(Bogie) 서스펜션(320)에 연결되는 휠이 구성되는 방향이 후면방향이다.
보다 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 보기 서스펜션(320)은 중단과 후방 휠(334, 336)이 연결되는 서스펜션이고, 로커 서스펜션(310)은 전단에 전방 휠(332)이 장착되며, 후단이 보기 서스펜션(320)의 중단부와 링크 결합되는 서스펜션이다. 즉, 로커-보기 서스펜션(310, 320)은, 로커 서스펜션(310)에 2개의 전방 휠(332)이 장착되고, 보기 서스펜션(320) 전단에 중단 휠(334)이 장착되며, 후단에 후방 휠(336)이 장착되어 중단부를 통해 상기 로커 서스펜션(310)의 후단과 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 전방 휠(332)과 결합되는 로커 서스펜션(310)의 전단과, 후방 휠(336)과 보기 서스펜션(320)의 후단은 각각 스티어링(340)을 장착하여 전방 휠(332)과, 후방 휠(336)을 양 방향 회전 즉, 요(yaw) 방향으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 바디(100)의 방향 전환이 가능할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 각 휠(332, 334, 336)과 스티어링(340)에는 모터에 의해 구동되며, 서로 맞물려 회전하는 웜과 웜휠이 각각 장착되어 개별 제어 될 수 있다.
이러한 로커-보기 서스펜션(310, 320)은, 로커축(220)을 통해 회전부(200)의 양측으로 연결될 수 있으며, 회전부(200)와 연결된 바디(100)를 전방 또는 후방으로 이송시킬 수 있다.
한편, 바디(100)는 로버의 질량 대부분을 차지할 수 있다. 따라서, 로버의 바디(100)를 회전하여 질량중심을 이동하는 메커니즘은 내부나 외부에서 질량체를 움직이는 제한적이고 복잡한 구조의 메커니즘보다 직접적이고 단순해야 한다.
이를 위해, 본 발명은 바디(100)를 회전시키는 회전부(200)를 웜과 웜휠을 이용한 구조를 통해 공간 활용이 용이하고 메커니즘을 단순화 하였다. 이러한 웜과 웜휠로 동작되는 로버의 구조는 본 발명의 일 특징이며, 웜과 웜휠로 형성되는 구조에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
구체적으로, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 바디(100)를 회전시키는 회전부(200)는 차동기어박스(210), 롤링부(230) 및 피칭부(240)를 포함할 수 있으며, 차동기어박스(210)는 양측으로 로커 서스펜션(310)과 연결되는 로커축(220)이 결합될 수 있다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 차동기어박스(210) 내부에는 차동기어박스(210)의 상, 하, 좌, 우 내측면에 각각 결합되는 4개의 베벨기어(212, 214, 216, 218)가 맞물려 회전하며, 상측과 하측의 베벨기어(212, 214)는 하나의 지지축(211)에 의해 축 회전할 수 있다. 또한, 상측 및 하측 베벨기어(212, 214)와 맞물려 회전하는 좌/우측 베벨기어(216, 218)에는 각각 로커 서스펜션(310)과 연결되는 로커축(220)이 결합될 수 있다.
이에 따라, 양측 로커축(220)을 통해 연결되는 로커-보기 서스펜션(310, 320)은 지형의 굴곡이나 장애물에 의해 양측 휠 간의 높이가 다를 시에 휠의 들림을 방지하며 모든 휠이 지면에 접촉할 수 있도록 한다.
롤링부(230)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 롤링 허브(232) 및 롤링 기어부(234)를 포함할 수 있다. 여기서, 롤링 허브(232)는 바디(100)의 하단면 또는 전/후면으로 직결되도록 형성되어, 롤링 기어부(234)를 내재하여 보호하고, 이와 동시에 롤링 기어부(234)와 연결되어 피칭부(240)와 결합될 수 있다. 즉, 롤링 허브(232)는 피칭부(240)와 바디(100)를 연결시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 롤링 허브(232)는 2개의 판형 부재로 구비되어 피칭부(240)의 전면측과 후면측으로 각각 결합되어 이격된 거리를 형성하며, 바디(100) 하단면의 전방과 후방 또는 바디(100)의 전면과 후면에 직접적으로 체결될 수 있다. 즉, 이격된 롤링 허브(232) 사이 공간으로 피칭부(240)가 결합될 수 있다.
롤링 기어부(234)는 롤 동력 발생모터(234a), 제1 웜(234d) 및 제1 웜휠(234e)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 롤 동력 발생모터(234a)는 일측에 구동기어(234b)가 장착되며, 롤 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 모터이며, 제1 웜(234d)은 구동기어(234b)와 상응하는 피동기어(234c)가 장착되어 롤 방향 제어 동력을 전달받을 수 있다. 이때, 제1 웜(234d)은 양단이 롤링 허브(232)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 제1 웜휠(234e)은 제1 웜(234d)과 맞물려 제1 웜(234d)의 회전에 따라 회전할 수 있으며, 연결축(236)을 통해 피칭부(240)와 연결될 수 있다.
즉, 롤 동력 발생모터(234a)로부터 동력 발생시에, 롤링 허브(232)에 연결축(236)을 통해 고정된 제1 웜(234d)과 피칭 허브(242)에 고정된 제1 웜휠(234e)이 맞물려 회전하게 되고, 이를 통해 바디(100)의 롤링 동작이 이루어질 수 있으며, 각 서스펜션(310, 320)에 대한 하중이 이동할 수 있다.
이때, 연결축(236)에 대한 롤링 허브(232)의 상대적인 회전은 연결축(236)과 롤링 허브(232)에 연결된 제1 퍼텐쇼미터(미도시)를 통해 측정할 수 있다.
한편, 연결축(236)과 연결되는 피칭부(240)는 연결축(236)을 통해 롤링 허브(232)와 결합되어 바디(100)와 연동될 수 있다. 또한, 상술한 차동기어박스(210)를 내재하여 차동기어박스(210) 양측면으로 돌출되는 로커축(220)이 관통되도록 형성될 수 있다.
이를 위해, 도 7을 참조하면, 피칭부(240)는 피칭 허브(242), 제2 웜(244), 제2 웜휠(246)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 피칭 허브(242)는 상기 차동기어박스(210)가 내재되어 로커축(220)이 관통되는 피칭부(240)의 몸체로서, 전면과 후면으로는 연결축(236)을 통해 연결되는 롤링 허브(232)가 구비될 수 있다. 또한, 제2 웜(244)은 양단이 피칭 허브(242) 내 일측에서 피칭 허브(242) 상단과 하단에 각각 결합 고정되도록 형성되며, 제2 웜(244)의 일단에는 바디(100)를 피치 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 피치 동력 발생모터(243)가 장착될 수 있다. 또한, 제2 웜휠(246)은 제2 웜(244)과 맞물려 로커축(220)에 장착됨으로써 로커축(220)을 따라 회전하며, 차동기어박스(210)에 결합고정되어 피치 동력 발생모터(243)로부터 생성되는 피치 방향 제어 동력을 전달할 수 있다.
즉, 피치 동력 발생모터(243)로부터 발생되는 피치 방향 제어 동력이 제2 웜(244)을 회전시키면, 차동기어박스(210)에 고정되어 있는 제2 웜휠(246)을 따라 피칭 허브(242)가 회전을 하게 되며, 바디(100)가 상/하로 피칭 동작을 하게 된다.
이때, 피칭부(240)는 제2 웜(244)과 제2 웜휠(246)이 형성된 피칭 허브(242) 내 타측으로, 차동기어박스(210)에 대한 피칭 허브(242)의 상대회전을 측정하는 피칭 측정부(248)를 구성할 수도 있다.
여기서, 피칭 측정부(248)는 2개의 헬리컬 기어 즉, 제2 웜휠(246)이 형성된 로커축(220)의 반대방향으로 구성되는 타측 로커축(220)에 결합되는 제1 헬리컬 기어(248a)와, 제1 헬리컬 기어(248a)와 맞물려 회전하는 제2 헬리컬 기어(248b)의 기어합을 구성하며, 제2 헬리컬 기어(248b)와 결합하는 제2 퍼텐쇼미터(248c)를 포함하여 로커축(220)의 회전력을 전달받아 피칭 허브(242)의 상대회전을 측정할 수 있다.
이러한, 웜과 웜휠을 이용한 구조는 작은 용적으로 큰 감속비를 얻을 수 있으며, 동력전달에 있어 비가역적인 특성으로 모터의 구동이 멈추어도 바디(100)의 하중에 의해 회전하지 않고 자세를 유지할 수 있어 바디(100)의 자세 제어에 대한 에너지 소비를 줄일 수 있다. 이러한 바디(100) 회전을 통한 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은 질량중심 이동을 위해 바디(100) 내부 또는 외부에 질량이동에 필요한 추가 질량체와 이동을 위한 메커니즘을 별도로 설치할 필요가 없어 바디(100) 내부 또는 외부의 공간 활용이 용이하고 메커니즘이 단순한 이점이 있다.
2. 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼의 제어
본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼의 자세 제어는 본체에 부착된 자이로 가속도 센서와 각 회전부에 부착된 퍼텐쇼미터로부터 얻어진 데이터를 토대로 이루어 진다. 여기서, 자이로 가속도 센서는 지형과 본체 회전에 따른 바디의 기울기를 측정하는데 사용된다. 또한, 퍼텐쇼미터는 상술한 제1 및 제2 퍼텐쇼미터를 포함하며, 조향각과 바디(100)의 피치, 롤 회전각을 측정하는데 사용된다. 구동을 위해 장착된 모터는 회전방향과 속도가 제어될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은 크게는 하기와 같이 질량중심 이동을 통한 수직하중 분포 제어의 효과와 질량중심 이동을 통한 측면 안정성 제어 효과, 로버 바디 회전을 통한 태양에너지 획득 효과가 있다.
Ⅱ. 질량중심 이동을 통한 수직하중 분포 제어 효과
1. 수직하중 제어를 통한 장애물 극복능력 향상
일반적인 휠 구동 이동 로버의 경우 극복 가능한 장애물의 높이는 휠 직경의 절반 혹은 그 미만이다. 이에 대해 휠 구동 서스펜션의 장애물 극복능력을 향상시킨 방법이 로커-보기 서스펜션이다. 로커-보기 서스펜션의 기본 개념은 구동 휠의 수직하중에 비해 큰 견인력으로 휠의 직경보다 큰 장애물을 밀어 붙여 감아 넘어 가는 것이다. 하지만 지형에 따른 로버의 자세에 따라 구동 휠의 수직하중이 증가하여 장애물 극복에 더 큰 견인력이 요구될 수 있으며 연약 지반의 경우 충분한 견인력이 발생하지 못할 가능성이 있다. 따라서, 로버의 질량중심 이동을 통한 구동 휠의 수직하중을 제어하여 로버의 장애물 극복능력을 향상시킬 수 있다.
도 8은 바디(100)의 피칭에 대한 로버 플랫폼의 정적 모델이다. 여기서,
Figure 112019052217911-pat00192
는 전방 휠 축에 가해지는 하중이며,
Figure 112019052217911-pat00193
은 바디의 회전중심에서부터 바디의 질량중심까지의 거리, θ는 바디의 피치 회전각,
Figure 112019052217911-pat00194
는 바디의 하중이다. 또한,
Figure 112019052217911-pat00195
는 전방 휠과 접촉하는 장애물 벽면의 마찰력 ,
Figure 112019052217911-pat00196
는 휠과 지면과의 마찰력이다.
하기 수학식 1은 로버의 바디(100)의 피치 각
Figure 112018018500254-pat00046
에 따른 휠 축
Figure 112018018500254-pat00047
에 가해지는 수직하중
Figure 112018018500254-pat00048
에 대한 식이다.
[수학식 1]
Figure 112018018500254-pat00049
수학식 1을 보면, 휠 축
Figure 112018018500254-pat00050
에 가해지는 수직하중
Figure 112018018500254-pat00051
를 피칭을 통한 피치 각
Figure 112018018500254-pat00052
로 제어가 가능함을 볼 수 있다. 로버의 휠이 벽면을 타고 오르려면 수직하중
Figure 112018018500254-pat00053
가 견인력과 그에 따른 마찰력
Figure 112018018500254-pat00054
보다 같거나 작아야 한다. 하지만, 지면의 마찰력이 충분하지 않아 휠이 공전하는 경우 요구 견인력을 낼 수 없게 되고 벽면의 마찰력
Figure 112018018500254-pat00055
역시 감소하게 되며, 만일 수직하중
Figure 112018018500254-pat00056
가 벽면의 마찰력
Figure 112018018500254-pat00057
보다 커지게 될 경우 벽면을 타고 오를 수 없게 된다.
이러한 상황에서 바디(100)의 회전을 통해 휠 축
Figure 112018018500254-pat00058
에 가해지는 하중을 줄이고 다른 두 휠
Figure 112018018500254-pat00059
,
Figure 112018018500254-pat00060
축에 가해지는 하중을 증가시켜 두 휠의 마찰력을 키우게 되면 견인력이 증가하게 되고 벽면의 마찰력
Figure 112018018500254-pat00061
또한 커지게 되어 보다 작은 마찰 상태에서도 장애물을 극복할 수 있다.
도 9는 바디 회전을 통한 하중 이동에 따른 전방 휠의 등반에 요구되는 마찰계수 그래프로서, 바디 회전을 통한 수직하중 이동과 장애물 벽면을 등반할 때 로커의 회전과 바디의 추가적인 회전에 따른 요구 마찰력을 나타내고 있다. 요구 마찰력에 대한 그래프를 계산한 조건으로 R= 160 mm, H = 100mm, L = 600 mm, 로커 회전각
Figure 112018018500254-pat00062
는 1~30°까지 1°씩, 바디 피치 각 θ는 0 ~ 20°까지 5°씩 변경하였고 벽면과 지면의 마찰계수는 동일하다고 가정하였다.
도 9를 살펴보면, 전방 휠의 하중을 줄이는 바디 회전에 대해 장애물 벽면의 극복에 요구되는 마찰계수가 작아짐을 볼 수 있다. 한편, 바디 피치 각
Figure 112018018500254-pat00063
가 15°와 20°의 경우 로커의 회전이 25° 이상으로 커지는 시점에서 마찰계수가 0으로 떨어지는데 이는 바디 질량중심이 로커와 보기가 연결된 조인트를 넘어서 로버의 전복 조건에 따라 계산이 되지 않은 경우로 초기 과도한 바디 회전은 장애물 등반에 있어 로버의 전복을 초래할 수 있음을 보여준다.
따라서 수직하중 제어와 함께 전복에 대한 안정성 제어가 같이 이루어져야 함을 알 수 있다. 또한, 질량중심 이동을 통한 수직하중 제어는 장애물 극복에만 국한되지 않고 험지와 같은 평탄하지 않은 지형에서 치우친 하중 분포를 제어함으로써 견인력을 향상시킬 수 있다.
2. 경사면에서 수직하중 분포 제어를 통한 슬립 감소
경사면에서 로버는 경사면을 따라 기울게 되며 지지면에서 질량중심까지의 높이에 의해 기울어진 경사면 아래쪽으로 질량중심이 이동하게 된다. 이동한 질량중심에 의해 로버의 하중 분포는 경사면 아래쪽 휠들에 치우치게 되고 아래쪽 휠에 치우친 힘은 휠의 수직항력과 경사면 방향의 힘 또한 증가시키게 된다. 이는 지반을 밀리게 하고 지반의 저항력보다 큰 경우에는 지반의 파괴에 따른 측면 슬립이 발생한다. 따라서 경사에 의해 기울어진 질량중심에 대해 경사면 아래쪽으로 치우친 하중 분포를 바디 회전을 통해 일정하게 제어함으로서 측면슬립을 감소시킬 수 있다.
도 10은 측면 경사면에서 롤링에 대한 로버 플랫폼의 정적 모델이다. 여기서,
Figure 112019052217911-pat00197
는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
Figure 112019052217911-pat00198
는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
Figure 112019052217911-pat00199
는 롤 회전각,
Figure 112019052217911-pat00200
은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량중심까지의 거리,
Figure 112019052217911-pat00201
는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
Figure 112019052217911-pat00202
는 경사각,
Figure 112019052217911-pat00203
은 로버의 폭이다.
하기 수학식 2와 수학식 3은 측면 경사에서 로버 바디의 롤 회전각
Figure 112018018500254-pat00071
에 대하여 각 휠에 분해되는 하중에 대한 식이다.
[수학식 2]
Figure 112018018500254-pat00072
[수학식 3]
Figure 112018018500254-pat00073
수학식 2와 수학식 3을 보면 동일하게 분배된 자중에 지지면에서 회전허브까지의 높이
Figure 112019052217911-pat00204
에 의한 부분과 바디 회전중심에서 바디 질량중심까지 길이
Figure 112019052217911-pat00205
과 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00206
에 대한 부분의 합으로 이루어진 추가하중이 가감됨을 볼 수 있다. 경사면에서 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00207
가 0일 경우 가감되는 추가하중은 로버의 지지면에서 질량중심까지 높이에 의해 편중된 하중이나 중간 회전허브의 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00208
의 변경을 통해 제어할 수 있다. 경사면에서 지면의 전단 강도는 경사가 증가할수록 작아지고 지면의 토양 자중에 대한 전단응력은 커진다. 따라서 이 둘의 차인 전단마진은 경사가 증가할수록 작아진다. 경사면에서의 편향된 하중은 전단방향의 힘을 증가 시키게 되고 전단마진에 이르게 되면 지반의 파괴를 초래한다. 지반이 파괴된 휠의 지지력은 상실되고 이는 다른 휠에 전가되어 로버의 측면 슬립을 발생시키게 된다.
따라서 측면경사에서 휠의 분포하중을 제어함으로써 경사에 의해 편중된 하중이 전단마진을 초과해 발생되는 측면슬립을 감소시킬 수 있다.
Ⅲ. 질량중심 이동을 통한 측면 안정성 제어 효과
탐사 로버가 경사면을 지나거나 장애물을 극복 할 때 탐사 로버는 구동면을 따라 차체가 기울게 된다. 차체가 기울게 되면 로버의 지지면에서 질량중심까지의 높이에 의해 질량 중심의 위치가 지지영역의 중심에서 지지영역의 경계쪽으로 이동하게 된다. 이는 중력에 의한 안정성 마진의 감소로 로버의 전복에 대한 안정성의 감소를 의미하며 질량 중심이 지지영역 경계 밖으로 넘어가는 최악의 경우에는 로버가 전복된다.
도 11은 측면 경사면에서 로버 플랫폼의 안정성에 대한 기하학적 모델이다. 여기서,
Figure 112019052217911-pat00209
는 경사에 따라 지면에서 바디 회전중심까지의 높이에 의한 질량중심의 이동 거리,
Figure 112019052217911-pat00210
는 롤링 허브(232)에서 질량중심까지의 거리와 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00211
에 의한 질량중심의 이동 거리,
Figure 112019052217911-pat00212
는 질량중심의 이동 거리,
Figure 112019052217911-pat00213
은 안정성 마진,
Figure 112019052217911-pat00214
은 안정성 구간이다.
하기 수학식 4는 측면 안정도
Figure 112018018500254-pat00085
를 나타낸다.
[수학식 4]
Figure 112019052217911-pat00215
수학식 4와 같이 측면 안정도는 로버의 폭
Figure 112019052217911-pat00216
과 지지면에서 회전부 중심까지의 높이
Figure 112019052217911-pat00217
와 바디 회전중심에서부터 바디의 질량중심까지의 거리
Figure 112019052217911-pat00218
을 합한 지지면에서 질량 중심까지의 높이 그리고 경사각
Figure 112019052217911-pat00219
에 의해 기본적으로 정해지나, 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00220
을 통해 제어할 수 있다.
따라서, 경사면의 기울기에 의해 감소된 로버의 안정성을 바디의 롤링을 통해 향상시킬 수 있다.
수학식 5는 수학식 4를 롤 회전각
Figure 112018018500254-pat00092
에 대해 정리한 식으로 경사각
Figure 112018018500254-pat00093
변화에 따른 안정도
Figure 112018018500254-pat00094
에 대한 요구 롤 회전각
Figure 112018018500254-pat00095
를 구하는 식이다.
[수학식 5]
Figure 112018018500254-pat00096
도 12는 지면 경사각
Figure 112019052217911-pat00221
에 대해 안정도 1을 갖는 제어에 필요한 롤 회전각
Figure 112019052217911-pat00222
를 구한 그래프이다. 계산 을 위해 L = 400mm, H = 130 mm로 설정하였다. 0.8, 1, 1.2는 바디 회전중심과 질량중심까지의 길이
Figure 112019052217911-pat00223
과 경사면에서 회전허브까지의 길이
Figure 112019052217911-pat00224
와의 비이다.
도 12를 보면
Figure 112018018500254-pat00101
이
Figure 112018018500254-pat00102
보다 긴 경우 제어에 요구되는 회전각이 줄어듦을 볼 수 있으며 길이가 같은 비율이 1인 경우 안정도 1에 요구되는 제어 각
Figure 112018018500254-pat00103
가 경사각
Figure 112018018500254-pat00104
의 2배임을 알 수 있다. 로버의 설계에 있어 질량중심이 회전할 수 있는 롤 회전 각은 제한될 수밖에 없다. 따라서 임무 요구에 대해 로버를 설계할 때 안정성에 영향을 주는
Figure 112018018500254-pat00105
/
Figure 112018018500254-pat00106
의 비, 로버의 폭, 롤 회전 범위 등에 대한 고려가 필요하다.
Ⅳ. 로버 바디 회전을 통한 태양에너지 획득 효과
도 13 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼은, 바디에 장착되는 태양광 모듈을 더 포함하여, 태양의 고도각에 대한 방위각 추종을 통해 에너지를 획득할 수 있다.
이때, 상기 태양의 고도각
Figure 112018018500254-pat00107
에 대한 방위각
Figure 112018018500254-pat00108
추종은, 수학식 6에 의해 추종될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112018018500254-pat00109
(여기서,
Figure 112018018500254-pat00110
는 적위(declination),
Figure 112018018500254-pat00111
는 시간각(hour angle),
Figure 112018018500254-pat00112
는 위도(latitude),
Figure 112018018500254-pat00113
는 천정각(zenith angle)이다)
이와 같은 방법으로, 태양광 패널을 에너지 공급원으로 사용할 경우, 일반적인 로버보다 더 많은 에너지를 획득할 수 있으며, 탐사 시간이 증대되는 효과를 볼 수 있다.
100 : 바디
200 : 회전부
210 : 차동기어박스
211 : 지지축
212 : 상측 베벨기어
214 : 하측 베벨기어
216 : 좌측 베벨기어
218 : 우측 베벨기어
220 : 로커축
230 : 롤링부
232 : 롤링 허브
234 : 롤링 기어부
234a : 롤 동력 발생모터
234b : 구동기어
234c : 피동기어
234d : 제1 웜
234e : 제1 웜휠
236 : 연결축
240 : 피칭부
242 : 피칭 허브
243 : 피치 동력 발생모터
244 : 제2 웜
246 : 제2 웜휠
248 : 피칭 측정부
248a : 제1 헬리컬 기어
248b : 제2 헬리컬 기어
248c : 제2 퍼텐쇼미터
300 : 주행부
310 : 로커 서스펜션
320 : 보기 서스펜션
332 : 전방 휠
334 : 중단 휠
336 : 후방 휠
340 : 스티어링
400 : 태양광 모듈

Claims (11)

  1. 바디;
    상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및
    상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며,
    상기 회전부는,
    양측으로 상기 로커(Rocker) 서스펜션과 연결되는 로커축을 결합하는 차동기어박스;
    상기 바디와 직결되는 롤링부 및
    상기 롤링부와 결합되어 상기 바디와 연동되되, 상기 차동기어박스를 내재하여 양측으로 상기 로커축이 관통하는 피칭부를 포함하고,
    주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤링부는,
    상기 피칭부 전면측과 후면측으로 각각 결합되어 이격된 거리를 형성하며, 상기 바디에 체결되는 롤링 허브 및
    상기 일측 롤링 허브에 내재되는 롤링 기어부를 포함하며,
    상기 롤링 기어부는,
    일측에 구동기어가 장착되며, 롤 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 롤 동력 발생모터;
    상기 구동기어와 상응하는 피동기어를 장착하여 상기 롤 방향 제어 동력을 전달받는 제1 웜 및
    상기 제1 웜과 맞물려 회전하며, 상기 피칭부와 연결축을 통해 연결되는 제1 웜휠을 포함하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결축 끝단에는 제1 퍼텐쇼미터가 장착되어 연결축에 대한 롤링허브의 상대회전을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피칭부는,
    상기 롤링부와 연결되는 피칭 허브;
    양단이 상기 피칭 허브 상, 하단에 결합되어 고정되며, 일단에 피치 방향으로 제어하기 위한 동력을 발생시키는 피치 동력 발생모터가 장착되는 제2 웜 및
    상기 제2 웜과 맞물려 회전하되, 상기 로커축을 중심으로 차동기어박스에 결합되어 상기 피치 방향 제어 동력을 전달하는 제2 웜휠을 포함하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피칭부는,
    상기 제2 웜과 제2 웜휠이 형성된 타측으로 상기 차동기어박스에 대한 피칭허브의 상대회전을 측정하는 피칭 측정부를 더 포함하며,
    상기 피칭 측정부는,
    상기 제2 웜휠이 결합된 타측 로커축에 결합되는 제1 헬리컬 기어;
    상기 제1 헬리컬 기어와 맞물려 회전하는 제2 헬리컬 기어 및
    상기 제2 헬리컬 기어와 연결되는 제2 퍼텐쇼미터를 포함하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.
  7. 바디;
    상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및
    상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며,
    주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있되,
    상기 질량중심 이동을 통한 장애물 극복은, 상기 바디의 피칭을 통해 상기 주행부의 전방 휠 축
    Figure 112019052217911-pat00225
    에 가해지는 수직하중
    Figure 112019052217911-pat00226
    를 제어하도록 이루어지며, 상기 수직하중
    Figure 112019052217911-pat00227
    는 하기 수학식 1에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.

    [수학식 1]
    Figure 112019052217911-pat00228

    (여기서,
    Figure 112019052217911-pat00229
    는 전방 휠 축에 가해지는 하중이며,
    Figure 112019052217911-pat00230
    은 바디의 회전중심에서부터 바디의 질량중심까지의 거리,
    Figure 112019052217911-pat00231
    는 바디의 피치 회전각,
    Figure 112019052217911-pat00232
    는 바디의 하중이다)
  8. 바디;
    상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및
    상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며,
    주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있되,
    상기 질량중심 이동을 통한 경사면에서 슬립 감소는, 상기 바디의 롤링을 통 해 경사면 아래쪽 휠
    Figure 112019052217911-pat00233
    에 가해지는 힘과 경사면 위쪽 휠
    Figure 112019052217911-pat00234
    에 가해지는 힘을 제 어하도록 이루어지며, 상기
    Figure 112019052217911-pat00235
    와
    Figure 112019052217911-pat00236
    각각 하기 수학식 2와 수학식 3에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.

    [수학식 2]
    Figure 112019052217911-pat00237

    (여기서,
    Figure 112019052217911-pat00238
    는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
    Figure 112019052217911-pat00239
    는 롤 회전각,
    Figure 112019052217911-pat00240
    은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
    Figure 112019052217911-pat00241
    는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
    Figure 112019052217911-pat00242
    는 경사각,
    Figure 112019052217911-pat00243
    은 로버의 폭이다)

    [수학식 3]
    Figure 112019052217911-pat00244

    (여기서,
    Figure 112019052217911-pat00245
    는 경사면 위쪽 휠에 가해지는 수직하중,
    Figure 112019052217911-pat00246
    는 롤 회전각,
    Figure 112019052217911-pat00247
    은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
    Figure 112019052217911-pat00248
    는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
    Figure 112019052217911-pat00249
    는 경사각,
    Figure 112019052217911-pat00250
    은 로버의 폭이다)
  9. 바디;
    상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및
    상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며,
    주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있되,
    상기 질량중심 이동을 통한 경사 이동시의 안정성 부여는, 상기 바디의 롤링을 통해 롤 회전각
    Figure 112019052217911-pat00251
    을 제어하도록 이루어지며, 상기 롤 회전각
    Figure 112019052217911-pat00252
    은 하기 수학식 5에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.

    [수학식 5]
    Figure 112019052217911-pat00253

    (여기서,
    Figure 112019052217911-pat00254
    는 안정도,
    Figure 112019052217911-pat00255
    은 로버 의 폭,
    Figure 112019052217911-pat00256
    는 지면에서 회전부 중심까지의 높이,
    Figure 112019052217911-pat00257
    는 경사각,
    Figure 112019052217911-pat00258
    은 바디 회전중심에서부터 바디의 질량 중심까지의 거리,
    Figure 112019052217911-pat00259
    는 롤 회전각이다)
  10. 바디;
    상기 바디를 롤(roll) 방향과 피치(pitch) 방향으로 회전시키는 회전부 및
    상기 회전부의 양측으로 연결되어 바디를 이동시키는 로커(Rocker)-보기(Bogie) 서스펜션의 주행부를 포함하며,
    주행하는 지형에 따라 상기 바디의 롤링과 피칭을 통해 질량 중심을 이동시킬 수 있되,
    상기 바디에 장착되는 태양광 모듈을 더 포함하며,
    태양의 고도각에 대한 방위각 추종을 통해 에너지를 획득할 수 있고,
    상기 태양의 고도각
    Figure 112019052217911-pat00260
    에 대한 방위각
    Figure 112019052217911-pat00261
    추종은,
    하기 수학식 6에 의해 추종되는 것을 특징으로 하는 질량중심 가변 메커니즘을 갖는 로버 플랫폼.

    [수학식 6]
    Figure 112019052217911-pat00262

    (여기서,
    Figure 112019052217911-pat00263
    는 적위(declination),
    Figure 112019052217911-pat00264
    는 시간각(hour angle),
    Figure 112019052217911-pat00265
    는 위도(latitude),
    Figure 112019052217911-pat00266
    는 천정각(zenith angle)이다)
  11. 삭제
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