KR102124128B1 - 모바일 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 모바일 로봇이 개시되며, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 매니퓰레이터가 설치되는 바디모듈, 상기 바디모듈의 하측에 설치되는 바디휠, 상기 바디모듈의 양측에 각각 설치되고, 상기 바디모듈의 측방향으로 연장되는 회전축을 가지는 복수의 관절부를 포함하는 한 쌍의 레그모듈 및 상기 한 쌍의 레그모듈에 각각 설치되는 레그휠을 포함하고, 보행모드에서 상기 바디휠 및 상기 레그휠은 지면으로부터 이격되고 상기 한 쌍의 레그모듈의 보행운동에 의해 이동되며, 주행모드에서 상기 한 쌍의 레그모듈은 지면으로부터 이격되고 상기 바디휠 및 상기 레그휠이 지면에 접촉되어 주행된다.

Description

모바일 로봇{MOBILE ROBOT}

본 발명은 모바일 로봇에 관한 것으로서, 휠 또는 레그 등을 이용하여 이동할 수 있는 모바일 로봇에 관한 것이다.

로봇은 제조, 생산, 유통 등 산업분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 모바일 로봇은 이동을 위한 구성을 포함하여 위치를 이동하면서 작업을 수행할 수 있다.

모바일 로봇의 이동타입은 다양할 수 있다. 예컨대 휠을 이용한 주행타입, 레그를 이용한 보행타입 또는 무한궤도를 가지는 이동수단을 통한 주행타입 등이 있으며, 그 외에도 다양한 방식이 있을 수 있다.

한편, 이동수단을 포함하는 모바일 로봇의 이동은 지형이나 이동공간의 특징에 따라 그 효율이 다를 수 있다. 예컨대, 지면이 고르지 않은 비평탄지형에서 휠을 이용한 주행방식은 안정성에서 불리할 수 있고, 레그를 이용한 보행방식은 휠을 이용한 주행방식에 비해 주행속도 및 효율성 측면에서 불리할 수 있다.

따라서, 이동환경 등 다양한 조건을 고려하여 이동 시 안정성 및 효율성 등을 향상시키는 것은 모바일 로봇의 활용에 있어 중요한 과제가 되며, 각 이동수단에 있어서 로봇의 이동에 대한 안정성과 에너지 효율을 향상시키는 것은 중요한 과제가 된다.

본 발명의 실시예들은 이동환경에 따라 적절한 이동수단을 선택하여 이동할 수 있는 모바일 로봇을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 로봇의 이동에 대한 안정성과 에너지 효율성을 효과적으로 향상시킨 모바일 로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 매니퓰레이터가 설치되는 바디모듈, 상기 바디모듈의 하측에 설치되는 바디휠, 상기 바디모듈의 양측에 각각 설치되고, 상기 바디모듈의 측방향으로 연장되는 회전축을 가지는 복수의 관절부를 포함하는 한 쌍의 레그모듈 및 상기 한 쌍의 레그모듈에 각각 설치되는 레그휠을 포함하고, 보행모드에서 상기 바디휠 및 상기 레그휠은 지면으로부터 이격되고 상기 한 쌍의 레그모듈의 보행운동에 의해 이동되며, 주행모드에서 상기 한 쌍의 레그모듈은 지면으로부터 이격되고 상기 바디휠 및 상기 레그휠이 지면에 접촉되어 주행된다.

상기 보행모드에서 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 한 쌍의 레그모듈 중 적어도 하나를 지면에 접촉시키고, 상기 주행모드에서 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 레그휠이 상기 레그모듈의 최하단에 위치시켜 상기 바디휠이 함께 지면에 접촉시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 레그모듈은 상기 주행모드에서 지면에 접촉되는 풋부재가 일단부에 마련되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제1레그멤버 및 일단부가 상기 제1레그멤버의 타단부에 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 전방에 위치되는 제2레그멤버를 포함하며, 상기 복수의 관절부는 상기 제1레그멤버의 타단부와 상기 제2레그멤버의 일단부를 연결하는 제1관절부 및 상기 제2레그멤버의 타단부에 설치되는 제2관절부를 포함할 수 있다.

상기 레그휠은 상기 제1레그멤버에 설치되고, 상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 주행모드에서 상기 제1레그멤버를 주행방향에 나란하게 배치시키며, 상기 레그휠을 상기 바디휠과 지면에 대해 동일한 높이를 가지도록 위치시킬 수 있다.

상기 바디휠은 상기 바디모듈의 하측 중 전방에 설치되고, 상기 레그휠은 상기 제1레그멤버의 타단부에 설치되어 상기 주행모드에서 상기 바디모듈의 후방측에 위치될 수 있다.

상기 바디휠은 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 바디모듈에 설치되고, 상기 제어부는 상기 바디휠을 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전시켜 주행방향을 설정할 수 있다.

상기 레그모듈은 상기 바디모듈에 결합되고 주행방향과 나란한 회전축을 중심으로 상기 레그모듈을 회전시키는 고관절부를 더 포함할 수 있다.

상기 레그모듈은 상기 제1레그멤버와 나란하게 연장되고, 일단부가 상기 제1레그멤버의 타단부에 고정되며, 외력에 의한 상기 제1레그멤버의 회전에 의해 탄성 변형되는 제1탄성플레이트, 일단부가 상기 제2관절부와 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제3레그멤버 및 양단부가 각각 상기 제3레그멤버의 타단부 및 상기 제1탄성플레이트의 타단부에 연결되는 제1링크를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 제3레그멤버의 회전각을 조절함으로써 상기 제1탄성플레이트의 변형량을 조절할 수 있다.

상기 제1링크는 상기 제2레그멤버와 동일한 길이를 가지고, 상기 제1탄성플레이트는 상기 제3레그멤버와 동일한 길이를 가지며, 상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 제3레그멤버를 상기 제1탄성플레이트와 평행하게 배치시킬 수 있다.

상기 레그모듈은, 일단부가 상기 제2관절부에 연결되고, 타단부는 상기 제1링크와 상기 제1탄성플레이트간의 연결지점에 연결되어 상기 연결지점을 상기 제2관절부측으로 당기는 탄성링크를 더 포함할 수 있다.

상기 풋부재는 상기 제1레그멤버의 일단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레그모듈은 일단부가 상기 풋부재에 연결되는 제2링크 및 상기 제1레그멤버에 마련되고, 상기 제2링크의 타단부와 연결되어 상기 풋부재에 회전력을 전달하는 풋조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 매니퓰레이터는 상기 바디모듈의 전방측에 설치되고, 상기 바디모듈의 후방에는 배터리가 배치될 수 있다.

상기 바디모듈의 후방에는 주행방향을 따라 연장되는 배터리홈이 마련되고, 상기 배터리는 상기 배터리홈에 결합되며, 상기 배터리홈에서 상기 주행방향을 따라 위치가 조절될 수 있다.

상기 매니퓰레이터 및 레그모듈은 상기 바디모듈에 교체 가능하게 설치될 수 있다.

상기 복수의 관절부는 각각 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고, 외력에 의한 회전에 의해 탄성 변형되는 탄성부재가 내장될 수 있다.

상술한 바와 본 발명의 실시예들은 이동환경에 따라 적절한 이동수단을 선택하여 효율적으로 이동할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 로봇의 이동에 대한 안정성과 에너지 효율성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 측면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 위에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇의 주행모드를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇의 주행모드를 위에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇의 레그모듈을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇의 각 모듈이 분리된 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 모바일 로봇의 관절에 외력이 가해지기 전 상황을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 다른 모바일 로봇의 관절에 외력이 가해진 상황을 개략적으로 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇의 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 측면에서 바라본 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 매니퓰레이터(200)가 설치되는 바디모듈(100), 상기 바디모듈(100)의 하측에 설치되는 바디휠(150), 상기 바디모듈(100)의 양측에 각각 설치되고, 상기 바디모듈(100)의 측방향(y)으로 연장되는 회전축을 가지는 복수의 관절부(320)를 포함하는 한 쌍의 레그모듈(300) 및 상기 한 쌍의 레그모듈(300)에 각각 설치되는 레그휠(350)을 포함하고, 보행모드에서 상기 바디휠(150) 및 상기 레그휠(350)은 지면으로부터 이격되고 상기 한 쌍의 레그모듈(300)의 보행운동에 의해 이동되며, 주행모드에서 상기 한 쌍의 레그모듈(300)은 지면으로부터 이격되고 상기 바디휠(150) 및 상기 레그휠(350)이 지면에 접촉되어 주행된다.

바디모듈(100)은 매니퓰레이터(200) 및 레그모듈(300) 등이 설치되는 대상이 된다. 바디모듈(100)은 다양한 크기 및 형상으로 마련될 수 있으며, 매니퓰레이터(200) 또는 레그모듈(300) 등을 제어하기 위한 제어부(110)를 포함할 수 있다.

매니퓰레이터(200)는 모바일 로봇에 요구되는 작업을 수행하기 위한 수단이 되며, 후술할 내용과 같이 작업내용에 따라 교체 가능하다. 예컨대, 용접작업이 요구되는 경우 상기 매니퓰레이터(200)는 용접기가 설치된 로봇암으로 마련되며, 작업 대상물의 운반이 요구되는 경우 상기 매니퓰레이터(200)는 그리퍼를 포함하는 타입으로 마련될 수 있다. 또한 매니퓰레이터가 제거되고 작업 대상물을 운반하기 위한 카트가 탑재될 수 있다.

도 1 내지 2에는 본 발명의 일실시예에 따라 바디모듈(100)의 전방측에 매니퓰레이터(200)가 위치된 모습이 도시되어 있다. 한편, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 위에서 바라본 모습이 도시되어 있으며, 도 3에는 매니퓰레이터(200)와 바디모듈(100)간의 결합부위가 도시되어 있다.

바디휠(150)은 바디모듈(100)의 하측에 설치된다. 바디휠(150)은 모바일 로봇이 휠을 이용하여 주행하는 주행모드에서 상기 바디모듈(100) 등을 지면으로부터 지지하여 모바일 로봇을 이동시키는 수단이 된다.

바디휠(150)은 다양한 타입으로 마련될 수 있다. 기본적으로 바디휠(150)은 주행 동력이 없는 수동 주행, 예컨대 패시브 캐스터 타입으로 마련될 수 있고, 필요에 따라서는 별도의 동력원이 구비되어 능동 주행 및 조향이 가능하도록 마련될 수도 있다.

또한, 바디휠(150)은 단일개로 마련될 수 있으며 지면에 대한 안정적 주행을 위해 복수개로 마련될 수도 있다. 또한, 능동 주행이 가능한 타입으로 마련된 경우에는 주행방향(x)의 변경을 용이하게 하기 위해 옴니휠 등의 타입으로 마련될 수도 있다.

도 1 내지 2에는 본 발명의 일실시예에 따라 바디모듈(100)의 하부에 지면을 마주하도록 설치된 바디휠(150)의 모습이 도시되어 있다.

레그모듈(300)은 복수로 마련될 수 있고, 바람직하게는 한 쌍으로 마련되어 바디모듈(100)의 양측에 각각 설치될 수 있다. 또한, 레그모듈(300)은 그 골격을 구성하는 복수의 레그멤버(310)를 포함할 수 있으며, 상기 레그멤버(310) 사이를 연결하고 레그모듈(300)의 보행운동을 위한 복수의 관절부(320)를 포함할 수 있다.

복수의 관절부(320)는 바디모듈(100)의 측방향(y)을 따라 연장된 회전축을 가질 수 있다. 즉, 상기 복수의 관절부(320)에 연결된 레그멤버(310) 등은 적어도 일단부가 바디모듈(100)의 전방 또는 후방으로 회동할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따라 한 쌍의 레그모듈(300)이 바디모듈(100)의 양측에 각각 결합된 모습이 도시되어 있으며, 도 1 내지 2에는 레그모듈(300)에 포함된 복수의 관절부(320)가 도시되어 있다.

레그휠(350)은 본 발명의 일실시예에 따라 한 쌍의 레그모듈(300)에 각각 설치된다. 레그휠(350)은 레그모듈(300)에 마련되고, 본 발명에서 레그모듈(300)을 이용하여 이동하는 보행모드에서는 바디휠(150)은 물론 레그휠(350) 또한 지면으로부터 이격된 상태가 되며, 휠을 이용한 주행모드에서 바디모듈(100)의 바디휠(150)과 함께 지면에 접하게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 보행모드에서 상기 바디휠(150) 및 상기 레그휠(350)은 지면으로부터 이격되고 상기 한 쌍의 레그모듈(300)의 보행운동에 의해 이동되며, 주행모드에서 상기 한 쌍의 레그모듈(300)은 지면으로부터 이격되고 상기 바디휠(150) 및 상기 레그휠(350)이 지면에 접촉되어 주행된다.

본 발명에서 보행모드는 레그모듈(300)의 보행운동을 통해 모바일 로봇이 이동되는 모드를 의미하며, 주행모드는 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면에 접촉되어 상기 바디휠(150) 및 레그휠(350)을 통해 모바일 로봇이 주행하는 모드를 의미한다.

본 발명의 모바일 로봇은 제조, 생산, 운반 등을 포함하는 산업분야 및 야외지역 맵핑이나 순찰 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 이 때, 모바일 로봇의 활동지역 또는 지면 특성에 따라서 각 이동방식의 안정성 및 효율성이 다를 수 있다.

예컨대, 바디휠(150) 및 레그휠(350)을 이용한 주행모드의 경우, 지면이 평탄한 평탄지형에서 유리할 수 있지만 비평탄지형이나 주행경로상에 다양한 장애물이 존재하는 경우 이동이 방해되거나 주행 안정성이 저하될 수 있다.

한편, 레그모듈(300)의 보행운동을 통해 이동하는 보행모드의 경우, 상기 비평탄지형 또는 장애물지형에서 모바일 로봇의 이동에 유리할 수 있지만 복수의 관절부(320)가 사용되고 바디모듈(100)을 포함한 모바일 로봇의 하중을 레그모듈(300)에서 지지하게 되므로 상기 주행모드에 비해 에니저 소비량이 증가될 가능성이 있다.

이와 같이, 본 발명의 따른 모바일 로봇이 이동하는 지형의 특성에 따라 주행모드 및 보행모드가 가지는 이점이나 단점이 상이할 수 있으며, 본 발명은 이에 따라 모바일 로봇의 작업공간 또는 지형 특성에 따라 이동방식을 달리 선택할 수 있도록 한다.

이와 같은 이동방식의 변경은 사용자가 별도의 제어콘솔을 조작함으로써 이루어질 수도 있고, 제어부(110)의 카메라 센서 등을 통해 자율적으로 판단하거나 사용자의 명령신호에 따라 반자동적인 변경을 수행할 수도 있다.

보행모드는 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면으로부터 이격된 상태가 되도록 레그모듈(300)이 제어된다. 또한, 레그모듈(300)의 각 관절부(320) 제어를 통해 레그모듈(300)은 보행운동을 수행하고, 이를 통해 모바일 로봇의 이동이 이루어진다.

한편, 주행모드에서는 레그모듈(300)의 관절부(320) 제어를 통해 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면에 접촉되도록 하고, 레그모듈(300)은 지면으로부터 이격되도록 한다. 바디휠(150) 및 레그휠(350)은 지면에 접촉된 상태로 회전하면서 모바일 로봇을 이동시킨다.

본 발명은 주행모드에서 지면에 접하는 레그휠(350)이 레그모듈(300)에 설치되며, 이에 따라 본 발명에 따른 모바일 로봇은 상기 레그모듈(300)의 관절부(320) 제어만으로 주행모드와 보행모드를 구현할 수 있어 유리하다.

또한, 본 발명은 주행모드에서 상기 레그휠(350) 외에 바디휠(150)을 함께 이용하게 되는데, 바디모듈(100)에 설치된 바디휠(150)을 레그휠(350)과 함께 이용함으로써 주행모드 구현 시 안정적인 지지 구조를 가질 수 있어 유리하다.

예컨대, 주행모드에서 단지 레그모듈(300)에 구비된 레그휠(350)만을 이용하는 경우에는 레그모듈(300)의 제어상태에 따라 레그휠(350)의 위치나 지면 접촉상태가 상이해져 불안정할 수 있으나, 본 발명은 바디모듈(100)에 고정된 바디휠(150)을 레그휠(350)과 함께 이용함으로 예정된 주행모드의 구현이 안정적으로 구현될 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇이 주행모드를 구현한 모습이 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따라 주행모드가 구현된 모바일 로봇을 위에서 바라본 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에서 보행모드는 도 1 내지 2에 도시된 것처럼 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면으로부터 이격되고 레그모듈(300)이 지면에 지지되는 자세를 구현하며, 주행모드는 도 4에 도시된 것처럼 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면에 지지되며 레그모듈(300)을 지면에서 이격된 자세가 구현된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 상기 보행모드에서 상기 복수의 관절부(320)를 제어하여 상기 한 쌍의 레그모듈(300) 중 적어도 하나를 지면에 접촉시키고, 상기 주행모드에서 상기 복수의 관절부(320)를 제어하여 상기 레그휠(350)이 상기 레그모듈(300)의 최하단에 위치시켜 상기 바디휠(150)이 함께 지면에 접촉시키는 제어부(110)를 더 포함할 수 있다.

도 1에는 바디모듈(100)에 구비된 제어부(110)가 도시되어 있다. 제어부(110)는 다양한 센서를 이용하여 자율적인 작업 수행을 하도록 마련될 수도 있고, 사용자의 명령신호에 따라 각 모듈을 제어하도록 마련될 수도 있다.

제어부(110)는 레그모듈(300)의 각 관절부(320)를 제어하며, 보행모드에서는 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면에 이격된 상태를 유지시키며 레그모듈(300)의 보행운동을 제어한다. 한편, 주행모드에서 제어부(110)는 레그모듈(300)의 각 관절부(320)를 제어하여 레그모듈(300)의 각 레그멤버(310) 및 풋부재(311)를 지면으로부터 이격시키고 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 지면에 접하도록 제어한다.

한편, 상기 레그모듈(300)은 상기 주행모드에서 지면에 접촉되는 풋부재(311)가 일단부에 마련되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제1레그멤버(312) 및 일단부가 상기 제1레그멤버(312)의 타단부에 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 전방에 위치되는 제2레그멤버(313)를 포함할 수 있고, 상기 복수의 관절부(320)는 상기 제1레그멤버(312)의 타단부와 상기 제2레그멤버(313)의 일단부를 연결하는 제1관절부(321) 및 상기 제2레그멤버(313)의 타단부에 설치되는 제2관절부(322)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일실시예는 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 레그모듈(300)에 풋부재(311)가 포함될 수 있다. 풋부재(311)는 보행모드에서 레그모듈(300)의 최하단측에 위치될 수 있고, 지면에 접촉되어 바디모듈(100)을 포함한 모바일 로봇을 지지하게 된다.

풋부재(311)는 제1레그멤버(312)의 일단부에 설치된다. 제1레그멤버(312)는 일단부에 상기 풋부재(311)가 결합되며, 타단부는 일단부보다 후방에 위치된다. 도 1 및 2에는 일단부에 풋부재(311)가 결합되고 타단부가 상기 일단부의 후방에 위치된 제1레그멤버(312)가 도시되어 있다.

제1레그멤버(312)의 타단부는 제2레그멤버(313)의 일단부에 연결된다. 제2레그멤버(313)의 타단부는 도 1 내지 2에 도시된 것처럼 제2레그멤버(313)의 일단부보다 전방에 위치된다.

한편, 복수의 관절부(320)는 제1관절부(321) 및 제2관절부(322)를 포함한다. 제1관절부(321)는 제1레그멤버(312)와 제2레그멤버(313) 사이에서 양자를 연결시킨다. 즉, 제1관절부(321)는 제1레그멤버(312)의 타단부 및 제2레그멤버(313)의 일단부에 함께 결합된다.

제2관절부(322)는 제2레그멤버(313)의 타단부에 결합된다. 제1레그멤버(312), 제2레그멤버(313), 제1관절부(321) 및 제2관절부(322)를 포함하는 레그모듈(300)이 도 1, 2 및 4에 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 제1레그멤버(312) 및 제2레그멤버(313)를 포함하는 레그모듈(300)은 타조와 같이 관절이 후방에 배치되는 형태를 가지게 된다. 이와 같이 관절이 후방에 배치된 레그 구조는 전방으로 이동하기 위한 보행운동에 유리한 구조이다.

즉, 본 발명의 일실시예와 같이 제1관절부(321)가 후방에 배치되는 레그모듈(300) 구조는 인간과 같이 제1관절부(321)가 전방에 배치되는 구조와 달리 보행운동을 위한 제1레그멤버(312)의 회동 시 바디모듈(100)에 상승력을 제공하게 되어 이어지는 보행운동에 있어 역학적인 측면 및 제어적인 측면에서 유리할 수 있다.

예컨대, 제1관절부(321)가 전방에 배치되는 구조는 보행운동에서 제1레그멤버(312)의 회동 시 바디모듈(100)이 지면을 향해 내려가는 것을 방지하기 위해 제2관절부(322)의 구동이 불가피하지만, 본 발명의 일실시예와 같이 제1관절부(321)가 후방에 배치되는 구조는 보행운동에서 제1관절부(321)의 구동만으로도 전방이동이 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예는 제1관절부(321)가 후방측으로 배치되는 레그모듈(300) 구조를 구현함으로써, 보행을 위한 에너지 효율을 향상시키고 제어적인 이점을 가지게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 레그휠(350)은 상기 제1레그멤버(312)에 설치되고, 상기 제어부(110)는 상기 복수의 관절부(320)를 제어하여 상기 주행모드에서 상기 제1레그멤버(312)를 주행방향(x)에 나란하게 배치시키며, 상기 레그휠(350)을 상기 바디휠(150)과 지면에 대해 동일한 높이를 가지도록 위치시킬 수 있다.

본 발명에서 레그휠(350)은 풋부재(311)와 동시에 지면에 접촉되지 않는 구성이므로 풋부재(311)에 설치되는 것은 보행모드 및 주행모드를 구분하는 데에 불리할 수 있으며, 제1레그멤버(312)는 레그모듈(300)에서 풋부재(311)를 제외하고 지면에 가장 가까운 구성에 해당하므로, 본 발명의 일실시예는 레그휠(350)을 제1레그멤버(312)에 설치한다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라서는 레그휠(350)을 추가 설비와 함께 풋부재(311)에 구비하거나 제2레그멤버(313) 등에 설치할 수도 있다.

제어부(110)는 주행모드에서 제1관절부(321)의 제어를 통해 제1레그멤버(312)를 회동시켜 풋부재(311)를 지면으로부터 이격시킨다. 이 때, 제어부(110)는 제1레그멤버(312)가 주행방향(x)과 나란하도록 배치하되, 레그휠(350)이 바디휠(150)의 높이와 동일하도록 레그모듈(300)을 제어한다.

도 4에는 제어부(110)에 의해 주행모드로 제어된 레그모듈(300)이 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예는 도 4에 도시된 것처럼 풋부재(311)를 지면에서 이격시키고 제1레그멤버(312)를 지면 또는 주행방향(x)에 나란하게 배치시킨다.

또한, 제1레그멤버(312)에 설치된 레그휠(350)이 바디휠(150)과 동일한 높이에 위치되도록 하는데, 도 4에는 제1관절부(321)와 함께 제2관절부(322) 등을 더 제어하여 지면에 대한 레그모듈(300)의 수직길이를 최소화하여 레그모듈(300)을 바디모듈(100)에 밀착시킨 모습이 도시되어 있다.

즉, 본 발명의 일실시예는 레그모듈(300)을 바디모듈(100)에 밀착시켜 바디모듈(100)을 지면측으로 하강시키고, 타조와 같은 레그 구조를 가지는 본 발명의 일실시예에 따라 제1레그멤버(312)에 설치된 레그휠(350)과 바디휠(150)이 지면에 동시에 접촉될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 바디휠(150)은 상기 바디모듈(100)의 하측 중 전방에 설치되고, 상기 레그휠(350)은 상기 제1레그멤버(312)의 타단부에 설치되어 상기 주행모드에서 상기 바디모듈(100)의 후방측에 위치된다.

도 5에는 주행모드가 구현된 모바일 로봇을 위에서 바라본 모습이 도시되어 있으며, 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 위치가 표시되어 있다. 바디휠(150)은 바디모듈(100)의 하면 중 전방에 설치되고, 바디모듈(100)의 양측에 각각 설치된 레그모듈(300)의 레그휠(350)은 바디휠(150)보다 후방에 배치되어 바디모듈(100)의 후방측에 배치된다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예는 바디휠(150) 및 레그휠(350)이 삼각형 구도를 형성할 수 있고, 3개의 휠이 3개의 지점에서 지면에 접촉되므로 모든 휠이 지면에 접촉되기 유리하며, 안정적인 지지 구조를 구현하게 된다.

한편, 상기 바디휠(150)은 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 바디모듈(100)에 설치되고, 상기 제어부(110)는 상기 바디휠(150)을 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전시켜 주행방향(x)을 설정할 수 있다.

주행방향(x)을 기준으로 전방에 위치된 바디휠(150)은 바디모듈(100)에 회전 가능하게 설치되며, 이 때의 회전은 주행을 위한 휠의 회전과는 다르며, 주행방향(x)을 설정하기 위한 회전에 해당한다.

이 때의 회전은 지면에 수직한 방향(z)으로 연장된 회전축을 중심으로 이루어질 수 있고, 회전을 위한 별도의 구동수단을 가질 수 있다. 제어부(110)는 바디휠(150)을 회전시켜 주행방향(x)을 설정한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 다른 모바일 로봇에서 상기 레그모듈(300)은 상기 바디모듈(100)에 결합되고 주행방향(x)과 나란한 회전축을 중심으로 상기 레그모듈(300)을 회전시키는 고관절부(323)를 더 포함할 수 있다.

도 1 및 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 고관절부(323)가 도시되어 있다. 고관절부(323)는 주행방향(x)과 나란하게 연장된 회전축을 가지며, 레그모듈(300)을 바디모듈(100)의 측방향(y)으로 회동시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 보행모드는 지면의 형태나 상황에 따라 레그모듈(300)이 지면과 접촉되는 위치를 변경할 필요가 있는데, 이에 따라 본 발명은 고관절부(323)를 통해 한 쌍의 레그모듈(300) 각각을 바디모듈(100)의 측방향(y)으로 회동시킬 수 있도록 마련되며, 상황에 따른 고관절부(323)의 제어를 통해 보행 능력을 효과적으로 향상시킨다.

한편, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 레그모듈(300)이 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 레그모듈(300)은 상기 제1레그멤버(312)와 나란하게 연장되고, 일단부가 상기 제1레그멤버(312)의 타단부에 고정되며, 외력(F)에 의한 상기 제1레그멤버(312)의 회전에 의해 탄성 변형되는 제1탄성플레이트(342), 일단부가 상기 제2관절부(322)와 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제3레그멤버(314) 및 양단부가 각각 상기 제3레그멤버(314)의 타단부 및 상기 제1탄성플레이트(342)의 타단부에 연결되는 제1링크(344)를 더 포함하고, 상기 제어부(110)는 상기 복수의 관절부(320)를 제어하여 상기 제3레그멤버(314)의 회전각을 조절함으로써 상기 제1탄성플레이트(342)의 변형량을 조절할 수 있다.

구체적으로, 제1탄성플레이트(342)는 도 1 또는 6에 도시된 것처럼 제1레그멤버(312)와 나란한 길이방향을 가지며, 제1탄성플레이트(342)의 일단부는 상기 제1레그멤버(312)의 타단부에 결합되어 고정될 수 있다.

한편, 레그모듈(300)은 제2레그멤버(313)의 타단부에 연결되는 제3레그멤버(314)를 더 포함할 수 있고, 제3레그멤버(314)는 일단부가 바람직하게는 제2관절부(322)를 통해 제2레그멤버(313)의 타단부와 연결되고, 제3레그멤버(314)의 타단부와 제1탄성플레이트(342)의 일단부는 제1링크(344)의 양단부에 각각 결합되어 상호 연결된다.

제1탄성플레이트(342)는 제1레그멤버(312)의 길이방향이 제1탄성플레이트(342)와 달라지도록 회전되는 경우 탄성력을 가지게 되는데, 상기 탄성력은 제1레그멤버(312)를 제1탄성플레이트(342)와 동일한 길이방향을 가지도록 상기 제1레그멤버(312)에 제공된다.

한편, 제어부(110)는 레그모듈(300)에 구비된 복수의 관절부(320)를 조절하여 상기 제1탄성플레이트(342)에 형성되는 탄성력을 조절할 수 있다. 예컨대, 보행 중 레그모듈(300)이 지면에 대한 수직길이가 증가되도록 신장되는 상황에서, 제어부(110)가 제3레그멤버(314)를 더 많이 회동시키면 제1탄성플레이트(342)는 제1레그멤버(312)가 회동하는 방향으로 탄성력을 제공하여 회전력을 증가시킨다.

이 경우, 제1레그멤버(312)를 회동시키기 위한 구동력은 제1관절부(321) 자체의 구동력 뿐만 아니라 제1탄성플레이트(342)를 통해 제2관절부(322) 또는 기타 관절부(320)의 구동력이 더해질 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예는 제어부(110)가 통상적으로 제1레그멤버(312) 및 제3레그멤버(314)를 동일 방향으로 회전시키며, 모바일 로봇의 하중 또는 현재의 보행운동에서 요구되는 회전력에 따라 상기 제3레그멤버(314)의 회전량을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제1링크(344)는 상기 제2레그멤버(313)와 동일한 길이를 가지고, 상기 제1탄성플레이트(342)는 상기 제3레그멤버(314)와 동일한 길이를 가지며, 상기 제어부(110)는 상기 복수의 관절부(320)를 제어하여 상기 제3레그멤버(314)를 상기 제1탄성플레이트(342)와 평행하게 배치시킬 수 있다.

제1링크(344) 및 제1탄성플레이트(342)와의 관계에서, 제2레그멤버(313) 및 제3레그멤버(314)의 길이는 각각의 양단측에 형성되는 회전축 사이의 거리를 기준으로 정의될 수 있다. 예컨대, 제2레그멤버(313)의 길이는 제1관절부(321)에 의한 회전축으로부터 제2관절부(322)에 의한 회전축까지의 거리로 정의될 수 있고, 제1링크(344)는 위와 같이 정의된 제2레그멤버(313)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있다.

마찬가지로, 제1탄성플레이트(342)와의 관계에서 제3레그멤버(314)의 길이는 양단측에 형성되는 회전축 사이 거리로 정의될 수 있으며, 제1탄성플레이트(342)는 상기 정의에 의한 제3레그멤버(314)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있다. 이하에서 특별한 설명이 없는 경우 각 레그멤버의 길이는 상기한대로 양단측의 회전축 사이의 거리로 정의될 수 있다.

도 6을 참고하면, 제1링크(344)와 제2레그멤버(313)가 동일 길이를 가지고, 제3레그멤버(314)와 제1탄성플레이트(342)가 동일 길이를 가짐으로써, 제2레그멤버(313), 제3레그멤버(314), 제1링크(344) 및 제1탄성플레이트(342)는 함께 하나의 평행사변형 구조를 형성한다. 여기서 각 구성의 길이는 타 구성과의 결합지점을 기준으로 측정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에서 제어부(110)는 제3레그멤버(314)를 제1탄성플레이트(342)와 평행하도록 회전시키게 되고, 이에 따라 통상의 경우 제1탄성플레이트(342)는 보행운동 등 레그모듈(300)의 구동에 있어 탄성 변형되지 않은 원형상태를 유지할 수 있다.

한편, 제1탄성플레이트(342)는 제1레그멤버(312)에 작용하는 외력(F)에 의해서 탄성 변형될 수 있고, 탄성 변형 이후의 복원력을 제1레그멤버(312)에 전달할 수 있다.

구체적으로, 제1탄성플레이트(342)는 제1레그멤버(312)와 동일한 길이방향을 가지며, 제어부(110)에 의해 제3레그멤버(314)가 제1탄성플레이트(342)와 나란한 길이방향을 가지도록 회전되면, 일반적으로 제1탄성플레이트(342)는 탄성 변형되지 않지만, 제어부(110)에서 의도한 제어상태와 다르게 제1레그멤버(312)에 작용하는 외력(F)에 의해 제1레그멤버(312)가 회전하게 되면, 제1탄성플레이트(342)는 제1레그멤버(312)가 제1관절부(321)의 제어 등을 통해 의도된 회전각으로 복원되도록 탄성력을 제1레그멤버(312)에 제공하게 된다.

제1레그멤버(312)에 작용하는 외력(F)은 다양할 수 있다. 예컨대, 보행운동 중 바디모듈(100)의 하중, 관성력, 지면에서 전달되는 반력 및 외부로부터 바디모듈(100) 또는 레그모듈(300)에 전달된 충격 등이 상기 외력(F)에 해당될 수 있다.

제어부(110)는 복수의 관절부(320)를 제어하여 제1탄성플레이트(342)와 제3레그멤버(314)를 평행하게 배치하므로 제1탄성플레이트(342)의 변형이 발생되지 않지만, 상기 외력(F)이 작용하는 경우 제1레그멤버(312)가 현재 요구되는 회전각을 벗어날 수 있고, 이 경우 제1레그멤버(312)와 동일한 길이방향을 가지도록 제1레그멤버(312)에 고정된 제1탄성플레이트(342)가 변형되어 제1레그멤버(312)에 회전력을 제공하여 제1레그멤버(312)를 제어부(110)에 의해 의도된 회전각으로 복원시킨다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예는 의도치 않은 외력(F)에 대해 별도의 구동력을 소모하지 않더라도 대응할 수 있으며, 나아가 외력(F)에 의한 충격력을 완화시키면서 대처할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 레그모듈(300)은, 일단부가 상기 제2관절부(322)에 연결되고, 타단부는 상기 제1링크(344)와 상기 제1탄성플레이트(342)간의 연결지점에 연결되어 상기 연결지점을 상기 제2관절부(322)측으로 당기는 탄성링크(390)를 더 포함할 수 있다.

탄성링크(390)는 제2관절부(322)와 제1링크(344) 및 제1탄성플레이트(342)간 연결지점을 서로 연결하도록 마련될 수 있다. 예컨대, 탄성링크(390)의 일단부는 제2관절부(322)에 연결되고, 타단부는 제1탄성플레이트(342)의 타단부, 바람직하게는 제1링크(344) 및 제1탄성플레이트(342)간 연결지점에 연결될 수 있다.

탄성링크(390)는 탄성체, 예컨대 인장스프링으로 마련되어 제1링크(344) 및 제1탄성플레이트(342)간 연결지점을 제2관절부(322)측으로 당기도록 마련될 수 있다. 탄성링크(390)에 의해 제1탄성플레이트(342)가 당겨짐으로써 제1레그멤버(312)는 지면을 밀어내는 회전력을 제공받을 수 있고, 제1관절부(321)는 보행상황에서 요구되는 구동력이 저감될 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면 탄성링크(390)를 통해 제1레그멤버(312) 등이 지면을 밀어내기 위한, 또는 하중을 지지하기 위한 잠재적인 회전력을 형성할 수 있고, 보행을 위한 회전력을 별도의 구동력 없이도 상시 제공할 수 있어 유리하다.

한편, 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 풋부재(311)는 상기 제1레그멤버(312)의 일단부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레그모듈(300)은 일단부가 상기 풋부재(311)에 연결되는 제2링크(364) 및 상기 제1레그멤버(312)에 마련되고, 상기 제2링크(364)의 타단부와 연결되어 상기 풋부재(311)에 회전력을 전달하는 풋조절부(362)를 더 포함할 수 있다.

풋부재(311)는 회전축을 가지며 제1레그멤버(312)의 일단부에 결합되고, 제1레그멤버(312)에서 바람직하게는 제1레그멤버(312)의 타단부에는 풋부재(311)에 회전력을 제공하기 위한 풋조절부(362)가 마련될 수 있다.

풋조절부(362)는 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 도 6에는 본 발명의 일실시예로서 모터를 이용하여 회전되는 방식의 풋조절부(362)가 도시되어 있다.

제2링크(364)는 양단부가 각각 풋부재(311) 및 풋조절부(362)에 결합되어 상기 풋조절부(362)로부터 상기 풋부재(311)로 회전력을 전달한다. 이에 따라, 본 발명의 일실시예는 풋부재(311)에 풋조절부(362)를 구비하지 않더라도 제2링크(364)를 통해 풋조절부(362)로부터 풋부재(311)로 회전력을 전달할 수 있고, 풋조절부(362)의 설치 위치에 대한 자유도가 높아지게 되어 유리하다. 또한, 풋조절부(362)가 풋부재(311)와 이격되어 보행운동 중 지면으로부터 전달되는 충격이 풋조절부(362)에 직접 전달되지 않아 풋조절부(362)의 내구 향상에도 유리하다.

한편, 도 3 및 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇을 위에서 바라본 모습이 도시되어 있는데, 도 3 및 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에서 상기 매니퓰레이터(200)는 상기 바디모듈(100)의 전방측에 설치되고, 상기 바디모듈(100)의 후방에는 배터리(130)가 배치될 수 있다.

레그모듈(300)은 2개의 쌍 또는 3개의 쌍 등으로 구비될 수 있지만, 바람직하게는 한 쌍의 레그모듈(300)이 마련되고, 상기 한 쌍의 레그모듈(300)의 보행운동으로 이동하는 모바일 로봇은 전방 및 후방간의 하중의 조절이 중요하다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예는 바디모듈(100)의 전방측에 매니퓰레이터(200)를 설치하되, 바디모듈(100)의 후방측에는 다양한 구동수단에 전력을 제공하기 위한 배터리(130)를 설치함으로써, 주행방향(x)을 기준으로 무게중심을 레그모듈(300)의 풋부재(311)에 근접하게 형성시키고, 보행모드에서의 보행 안정성을 향상시킨다.

한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 바디모듈(100)의 후방에는 주행방향(x)을 따라 연장되는 배터리홈(135)이 마련되고, 상기 배터리(130)는 상기 배터리홈(135)에 결합되며, 상기 배터리홈(135)에서 상기 주행방향(x)을 따라 위치가 조절될 수 있다.

도 3 및 5를 참고하면, 바디모듈(100)의 후방에는 주행방향(x)을 따라 연장되어 배터리(130)가 삽입 장착되는 배터리홈(135)이 마련될 수 있다. 배터리(130)는 배터리홈(135)에 결합되며 배터리홈(135)을 따라 이동되어 무게중심을 조절하는 데에 활용될 수 있다.

배터리홈(135)에는 배터리(130)의 위치를 조절하기 위한 모터 등의 능동적 구동수단이 구비될 수 있으며, 사용자가 직접 배터리(130)의 위치를 조절하기 위한 조절나사가 상기 능동적 구동수단을 대체하거나 병존하여 구비될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예는 작업 내용에 따라 매니퓰레이터(200)가 변경되어 그 하중이 변하더라도 상기 배터리(130)의 위치를 조절함으로써 무게중심을 조절할 수 있다.

한편, 도 7에는 바디모듈(100)에 결합된 매니퓰레이터(200), 레그모듈(300) 및 배터리(130)가 분리된 모습이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서 상기 매니퓰레이터(200) 및 레그모듈(300)은 상기 바디모듈(100)에 교체 가능하게 설치될 수 있다.

모바일 로봇의 작업환경 또는 지형 특성에 따라서는 레그모듈(300) 대신 무한궤도가 적용된 크롤러모듈이 요구될 수 있고, 현재 이용되는 레그모듈(300) 대신 레그멤버(310)가 추가된 또 다른 구조의 레그 타입이 요구될 수 있다.

나아가, 앞서 설명한 바와 같이 작업 내용에 따라서는 매니퓰레이터(200)의 교체가 요구될 수 있고, 매니퓰레이터(200) 및 레그모듈(300)의 변경에 따라서는 배터리(130)의 용량 또한 변경될 필요가 있을 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예는 바디모듈(100)에 상기 매니퓰레이터(200), 레그모듈(300) 및 배터리(130)가 분리 가능하도록 결합되며, 각 구성은 바디모듈(100)에 필요에 따라 교체 가능하게 결합된다. 도 7에는 본 발명의 일실시예에 따라 매니퓰레이터(200) 및 레그모듈(300)이 결합되는 결합부위가 도시되어 있다.

한편, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇에서 레그모듈(300) 등에 사용되는 관절부(320)가 개략적으로 도시되어 있다. 구체적으로, 도 8에는 외력(F)이 작용하지 않은 관절부(320)의 모습이 도시되어 있으며, 도 9에는 도 8의 상태에서 외력(F)이 가해진 상태의 관절부(320) 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 복수의 관절부(320)는 각각 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고, 외력(F)에 의한 회전에 의해 탄성 변형되는 탄성부재(329)가 내장될 수 있다.

복수의 관절부(320)를 구동하기 위한 구동부는 단일개로 존재하되 복수의 링크를 통해 각 관절부(320)로 동력을 전달할 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 복수의 관절부(320)가 각각 구동부를 포함하는 타입으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 제어부(110)에 의한 복수의 관절부(320) 제어가 보다 정밀하고 다양해질 수 있다.

한편, 관절부(320)에 내장되는 탄성부재(329)는 다양한 종류 및 형태로 마련될 수 있다. 도 8 및 9에는 본 발명의 일실시예로서 상기 탄성부재(329)가 코일스프링으로 마련되고, 양단부가 각각 관절부(320)에 내장되는 2개의 회전부재에 결합된 모습이 도시되어 있다.

탄성부재(329)는 관절부(320)에 전달되는 외력(F)에 의한 회전력에 대해 반력 또는 복원력을 제공한다. 탄성부재(329)를 포함한 관절부(320)의 작용을 레그모듈(300)에 사용된 관절부(320)를 기준으로 도 8 및 9를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 8에는 제어부(110)에 의해 레그멤버(310)를 일정각도로 회전시키도록 제어된 관절부(320)가 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 관절부(320)는 2개의 회전부재가 내장될 수 있으며, 제1회전부재(327)가 회전되면 제2회전부재(328)가 상기 제1회전부재(327)를 기준으로 회동하게 되고, 제2회전부재(328)와 연결된 레그멤버(310)는 상기 제2회전부재(328)와 함께 회동하여 소정의 회전각을 형성한다.

관절부(320)는 제1회전부재(327), 제2회전부재(328) 및 탄성부재(329)를 내장하는 케이스를 더 포함할 수 있으며, 케이스는 제1회전부재(327)와 회전이 구속되며 제2회전부재(328)는 상기 케이스에 회전 가능하도록 결합됨으로써, 제1회전부재(327)의 회전에 의해 제2회전부재(328)가 회전됨과 동시에 제2회전부재(328)의 자체 회전이 이루어질 수 있는 구조가 구현될 수 있다.

한편, 도 9에는 도 8에 도시된 관절부(320)에서 제2회전부재(328)에 연결된 레그멤버(310)에 외력(F)이 가해진 모습이 도시되어 있다. 제2회전부재(328)는 자체의 회전축을 통해 회전 가능하게 마련되며, 레그멤버(310)에 가해진 외력(F)에 의해 제2회전부재(328)의 자체 회전이 발생한다.

제2회전부재(328)가 자체 회전하게 되면 제1회전부재(327) 및 제2회전부재(328)를 상호 연결하는 탄성부재(329)가 인장상태가 되며, 탄성부재(329)에 형성된 탄성력은 상기 제2회전부재(328)를 외력(F)이 가해지기 전의 상태로 복원시키는 데에 사용된다.

위와 같은 탄성부재(329)의 작용에 의해, 본 발명의 일실시예에 따른 관절부(320)는 외력(F)에 대한 충격을 흡수하여 파손 등이 방지됨과 동시에, 별도의 동력 소모 없이도 외력(F)에 의한 변형을 원형상태로 복원하면서 외력(F)에 대해 유연하게 대응할 수 있게 된다.

다시 도 6을 참고하면, 본 발명의 일실시예는 양단부가 각각 제2관절부(322) 및 제2레그멤버(313)에 결합된 제2탄성플레이트(332)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2탄성플레이트(332)는 제2관절부(322) 외의 관절부(320)에도 설치될 수 있다.

제1회전부재(327), 제2회전부재(328) 및 탄성부재(329)를 포함하는 제2관절부(322)에 있어서, 상기 제2관절부(322)에 연결된 제2레그멤버(313)에 외력(F)이 작용하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 제2레그멤버(313) 및 제2회전부재(328)는 제1회전부재(327)의 회전에 별개로 자체 회전을 일으킬 수 있다.

이 경우, 일단부가 제2관절부(322)의 케이스에 결합되고 타단부가 제2레그멤버(313)에 결합된 제2탄성플레이트(332)는 외력(F)의 작용에 의한 제2레그멤버(313)의 회전에 의해 탄성 변형되면서 외력(F)에 의한 충격을 흡수하되, 흡수된 충격력을 탄성력으로서 상기 제2회전부재(328) 및 제2레그멤버(313)에 전달하여 외력(F) 작용 전의 원상태로 복원시키는 복원력을 제공할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 바디모듈 110 : 제어부
130 : 배터리 135 : 배터리홈
150 : 바디휠 200 : 매니퓰레이터
300 : 레그모듈 310 : 레그멤버
311 : 풋부재 312 : 제1레그멤버
313 : 제2레그멤버 314 : 제3레그멤버
320 : 관절부 321 : 제1관절부
322 : 제2관절부 323 : 고관절부
327 : 제1회전부재 328 : 제2회전부재
329 : 탄성부재 332 : 제2탄성플레이트
342 : 제1탄성플레이트 344 : 제1링크
350 : 레그휠 362 : 풋조절부
364 : 제2링크 390 : 탄성링크

Claims (15)

1. 매니퓰레이터가 설치되는 바디모듈;
   상기 바디모듈의 하측에 설치되는 바디휠;
   상기 바디모듈의 양측에 각각 설치되고, 상기 바디모듈의 측방향으로 연장되는 회전축을 가지는 복수의 관절부를 포함하는 한 쌍의 레그모듈;
   상기 한 쌍의 레그모듈에 각각 설치되는 레그휠; 및
   보행모드에서 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 한 쌍의 레그모듈 중 적어도 하나를 지면에 접촉시키고, 주행모드에서 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 레그휠이 상기 레그모듈의 최하단에 위치시켜 상기 바디휠이 함께 지면에 접촉시키는 제어부를 포함하고,
   상기 보행모드에서, 상기 바디휠 및 상기 레그휠은 지면으로부터 이격되고 상기 한 쌍의 레그모듈의 보행운동에 의해 이동되며,
   상기 주행모드에서, 상기 한 쌍의 레그모듈은 지면으로부터 이격되고 상기 바디휠 및 상기 레그휠이 지면에 접촉되어 주행되고,
   상기 레그모듈은 상기 주행모드에서 상기 지면에 접촉되는 풋부재가 일단부에 마련되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제1레그멤버,
   상기 제1레그멤버와 나란하게 연장되고, 일단부가 상기 제1레그멤버의 타단부에 고정되며, 외력에 의한 상기 제1레그멤버의 회전에 의해 탄성 변형되는 제1탄성플레이트, 그리고
   일단부가 상기 제1레그멤버의 타단부에 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 전방에 위치되는 제2레그멤버
   를 더 포함하고,
   상기 제1 탄성 플레이트의 길이 방향이 상기 제1레그멤버의 길이방향과 달라지도록 상기 제1 레그멤버가 회전되는 경우 상기 제1 탄성 플레이트는 상기 제1레그멤버를 상기 제1탄성플레이트와 동일한 길이방향을 가지도록 상기 제1레그멤버에 탄성력을 제공하고,
   상기 복수의 관절부는,
   상기 제1레그멤버의 타단부와 상기 제2레그멤버의 일단부를 연결하는 제1관절부; 및
   상기 제2레그멤버의 타단부에 설치되는 제2관절부;를 포함하고,
   상기 레그모듈은,
   일단부가 상기 제2관절부와 연결되고, 타단부는 상기 일단부보다 후방에 위치되는 제3레그멤버; 및
   양단부가 각각 상기 제3레그멤버의 타단부 및 상기 제1탄성플레이트의 타단부에 연결되는 제1링크;를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 제3레그멤버의 회전각을 조절함으로써 상기 제1탄성플레이트의 변형량을 조절하는 모바일 로봇.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 레그휠은 상기 제1레그멤버에 설치되고,
   상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 주행모드에서 상기 제1레그멤버를 주행방향에 나란하게 배치시키며, 상기 레그휠을 상기 바디휠과 지면에 대해 동일한 높이를 가지도록 위치시키는 모바일 로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 바디휠은 상기 바디모듈의 하측 중 전방에 설치되고,
   상기 레그휠은 상기 제1레그멤버의 타단부에 설치되어 상기 주행모드에서 상기 바디모듈의 후방측에 위치되는 모바일 로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 바디휠은 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 바디모듈에 설치되고,
   상기 제어부는 상기 바디휠을 지면에 수직한 회전축을 중심으로 회전시켜 주행방향을 설정하는 모바일 로봇.
7. 제1항에 있어서,
   상기 레그모듈은, 상기 바디모듈에 결합되고 주행방향과 나란한 회전축을 중심으로 상기 레그모듈을 회전시키는 고관절부;를 더 포함하는 모바일 로봇.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1링크는 상기 제2레그멤버와 동일한 길이를 가지고,
   상기 제1탄성플레이트는 상기 제3레그멤버와 동일한 길이를 가지며,
   상기 제어부는 상기 복수의 관절부를 제어하여 상기 제3레그멤버를 상기 제1탄성플레이트와 평행하게 배치시키는 모바일 로봇.
10. 제1항에 있어서,
    상기 레그모듈은, 일단부가 상기 제2관절부에 연결되고, 타단부는 상기 제1링크와 상기 제1탄성플레이트간의 연결지점에 연결되어 상기 연결지점을 상기 제2관절부측으로 당기는 탄성링크;를 더 포함하는 모바일 로봇.
11. 제1항에 있어서,
    상기 풋부재는 상기 제1레그멤버의 일단부에 회전 가능하게 결합되고,
    상기 레그모듈은,
    일단부가 상기 풋부재에 연결되는 제2링크; 및
    상기 제1레그멤버에 마련되고, 상기 제2링크의 타단부와 연결되어 상기 풋부재에 회전력을 전달하는 풋조절부;를 더 포함하는 모바일 로봇.
12. 제1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터는 상기 바디모듈의 전방측에 설치되고,
    상기 바디모듈의 후방에는 배터리가 배치되는 모바일 로봇.
13. 제12항에 있어서,
    상기 바디모듈의 후방에는 주행방향을 따라 연장되는 배터리홈이 마련되고,
    상기 배터리는 상기 배터리홈에 결합되며, 상기 배터리홈에서 상기 주행방향을 따라 위치가 조절되는 모바일 로봇.
14. 제1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터 및 레그모듈은 상기 바디모듈에 교체 가능하게 설치되는 모바일 로봇.
15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 관절부는 각각 회전력을 제공하는 구동부를 포함하고, 외력에 의한 회전에 의해 탄성 변형되는 탄성부재가 내장되는 모바일 로봇.

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