KR102158310B1

KR102158310B1 - Self balancing carrier robot testing unit

Info

Publication number: KR102158310B1
Application number: KR1020180169478A
Authority: KR
Inventors: 곽관웅; 윤수용; 이우상
Original assignee: 세종대학교산학협력단
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-09-21
Also published as: KR102187304B1; KR20200008943A; KR20200008935A

Abstract

본 발명은, 자가 균형 탑승 로봇(M)을 안정성을 시험하기 위한 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)로서, 자가 균형 탑승 로봇에 위치 고정되어 탑재 가능한 유니트 바디(100)와, 상기 유니트 바디(100)에 장착되고 회전 가능하여 모멘트 변화를 통한 무게 중심 변화를 유발하는 모듈 플라이 휠(217)을 구비하는 가변 모멘트 모듈(200)과, 상기 모듈 플라이 휠(217)을 회전 내지 위치 변화시켜 모멘트 변화를 형성하는 구동력을 제공하는 모멘트 구동부(300)를 포함하는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)를 제공한다.The present invention is a self-balancing boarding robot test unit 10 for testing the stability of the self-balancing boarding robot (M), a unit body 100 that can be mounted and fixed to the self-balancing boarding robot, and the unit body 100 ), and a variable moment module 200 having a module flywheel 217 that is rotatable and capable of causing a change in the center of gravity through a moment change, and a moment change by rotating or changing the position of the module flywheel 217. It provides a self-balancing boarding robot test unit 10 including a moment driving unit 300 that provides a driving force to form.

Description

Self-balancing boarding robot test unit {SELF BALANCING CARRIER ROBOT TESTING UNIT}

본 발명은 테스트 유니트에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 자가 균형 탑승 로봇의 주행 성능 내지 안전성/안정성을 테스트하기 위한 자가 균형 로봇 테스트 유니트에 관한 것이다. The present invention relates to a test unit, and more particularly, to a self-balancing robot test unit for testing the driving performance or safety/stability of the self-balancing boarding robot.

자가 균형 탑승로봇은 로봇 내에 장착된 자이로스코프 및 가속도계 등의 센서를 이용하여 로봇이 수평을 유지하도록 제어함으로써 주행을 수행하는 장치이다.The self-balancing boarding robot is a device that performs driving by controlling the robot to maintain a horizontal level using sensors such as a gyroscope and an accelerometer installed in the robot.

기본적인 주행은 탑승자의 무게중심 이동에 의해 수행된다. 탑승자가 앞으로 운행하고 싶을 때에는 몸을 앞으로 기울이고, 뒤로 운행하고 싶을 때에는 몸을 뒤로 기울이면 된다.Basic driving is performed by the movement of the occupant's center of gravity. When the occupant wants to drive forward, he can lean forward, and when he wants to drive backward, he can lean back.

다양한 타입의 탑승 로봇이 제조 판매되고 있는데, 이에 대한 수요 급증에 따라 안전 사고의 발생 빈도도 높아지고 있으며, 제조물에 대한 성능 불만도 고조되고 있다. Various types of boarding robots are manufactured and sold, and the frequency of occurrence of safety accidents is increasing due to the rapid increase in demand for them, and performance dissatisfaction with the manufactured products is also increasing.

하지만, 종래 기술에 따른 자가 균형 탑승 로봇의 안전성/안정성 및 주행 성능 등을 테스트 하기 위한 장치들이 있으나, 제품의 발전 속도에 비추어 다양한 테스트 환경 구현의 제약이 있다. However, there are devices for testing the safety/stability and driving performance of the self-balancing boarding robot according to the prior art, but there are limitations in implementing various test environments in light of the development speed of the product.

특히, 사람이 탑승한 실제 상태에 대한 테스트가 필수적으로 필요하나, 종래 기술에 따른 테스트 장치는 사람 탑승 상황에 대한 실제 모사의 한계가 명확하였다. In particular, although a test for an actual state in which a person is boarded is indispensable, the test apparatus according to the prior art has a clear limitation of actual simulation of a person boarding situation.

따라서, 본 발명은 사람이 탑승한 상태와 유사 내지 근접 모사된 자가 균형 탑승 로봇의 테스트 실행을 하기 위한 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a self-balancing boarding robot test unit for performing a test of a self-balancing boarding robot similar to or closely simulated in a state in which a person is on board.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자가 균형 탑승 로봇(M)을 안전성 및/또는 안정성을 시험하기 위한 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)로서, 자가 균형 탑승 로봇에 위치 고정되어 탑재 가능한 유니트 바디(100)와, 상기 유니트 바디(100)에 장착되고 회전 가능하여 모멘트 변화를 통한 무게 중심 변화를 유발하는 모듈 플라이 휠(217)을 구비하는 가변 모멘트 모듈(200)과, 상기 모듈 플라이 휠(217)을 회전 내지 위치 변화시켜 모멘트 변화를 형성하는 구동력을 제공하는 모멘트 구동부(300)를 포함하는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a self-balancing boarding robot test unit 10 for testing the safety and/or stability of the self-balancing boarding robot (M), a unit that is fixed and mounted on the self-balancing boarding robot. A variable moment module 200 having a body 100, a module flywheel 217 mounted on the unit body 100 and rotatable to cause a change in a center of gravity through a change in a moment, and the module flywheel ( It provides a self-balancing boarding robot test unit 10 including a moment driving unit 300 that provides a driving force for forming a moment change by rotating or changing the position 217.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 유니트 바디(100)는: 자가 균형 탑승 로봇(M)의 탑승자 발판에 위치 고정 탑재되는 베이스 바디(110)와, 상기 베이스 바디(110)의 단부에 연결 배치되고 상기 가변 모멘트 모듈(200)이 장착되는 프레임 바디(120)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the unit body 100 includes: a base body 110 fixedly mounted on a passenger's footrest of the self-balancing boarding robot M, and connected to an end of the base body 110 It may include a frame body 120 that is disposed and to which the variable moment module 200 is mounted.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 가변 모멘트 모듈(200)은: 자가 균형 탑승 로봇(M)의 지면 수직 기립 상태에 대하여 상기 프레임 바디(120)에 지면에 수직한 축을 중심으로 상기 모듈 플라이 휠(217)을 회동 가능하도록 지지하는 모멘트 모듈 프레임부(210)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the variable moment module 200 includes: The module fly around an axis perpendicular to the ground to the frame body 120 with respect to the ground vertical standing state of the self-balancing boarding robot (M). It may also include a moment module frame portion 210 that supports the wheel 217 to be rotatable.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모멘트 모듈 프레임부(210)는: 상기 프레임 바디(120)에 위치 고정 배치되는 모듈 프레임 베이스(211)와, 상기 모듈 프레임 베이스(211)와 연결되고, 상기 모듈 플라이 휠(217)을 축회동 가능한 공간을 허용하여 배치되는 모듈 프레임 샤프트 바디(213)을 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the moment module frame part 210 is: a module frame base 211 positioned fixedly on the frame body 120 and connected to the module frame base 211, It may also include a module frame shaft body 213 arranged to allow a space in which the module flywheel 217 can be pivoted.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 가변 모멘트 모듈(200)은: 상기 모듈 프레임 샤프트 바디(213)에 회동 가능하게 배치되고 상기 모듈 프레임 샤프트 바디(213)에 대하여 축회동 가능하게 배치되는 모듈 로테이션 샤프트(219)와, 상기 모듈 플라이 휠(217)을 포함하고, 상기 모듈 로테이션 샤프트(219)에 상대 회동 고정되도록 연결되고 상기 모듈 플라이 휠(217)이 가동 가능하게 배치되는 모듈 로테이션 바디(215)를 포함하는 모멘트 모듈 로테이션부(214)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the variable moment module 200 is: a module disposed rotatably on the module frame shaft body 213 and axially rotatably disposed with respect to the module frame shaft body 213 A module rotation body 215 that includes a rotation shaft 219 and the module flywheel 217, is connected to the module rotation shaft 219 so as to be fixedly rotated, and the module flywheel 217 is movably disposed. It may also include a moment module rotation unit 214 including ).

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모멘트 구동부(300)는: 상기 모듈 로테이션 샤프트(219)와 연결되어 구동력을 제공하여 상기 모멘트 모듈 로테이션부(214)를 가동시키는 프레임 샤프트 구동부(310)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the moment driving unit 300 includes: a frame shaft driving unit 310 connected to the module rotation shaft 219 to provide a driving force to operate the moment module rotation unit 214. It can also be included.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 프레임 샤프트 구동부(310)는: 상기 모멘트 모듈 프레임(210)에 위치 고정되어 장착되는 프레임 샤프트 구동 모터(311)와, 상기 프레임 샤프트 구동 모터(311)와 연결되어 구동 속도를 변화시키는 프레임 샤프트 감속기(313)와, 상기 프레임 샤프트 감속기(313) 및 상기 모듈 로테이션 샤프트(219) 사이에 배치되어 양자를 연결시키는 프레임 샤프트 커플러(315)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the frame shaft drive unit 310 includes: a frame shaft drive motor 311 fixedly mounted on the moment module frame 210, and the frame shaft drive motor 311 It may include a frame shaft reducer 313 connected to change the driving speed, and a frame shaft coupler 315 disposed between the frame shaft reducer 313 and the module rotation shaft 219 to connect the two.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)는: 상기 모듈 플라이 휠(217)을 가동 가능하게 수용하는 로테이션 메인 바디(2151)와, 상기 로테이션 메인 바디(2151)의 단부와 연결되어 상기 모듈 플라이 휠(217)이 배치되는 공간을 구획하는 로테이션 커버 바디(2153)와, 상기 모듈 플라이 휠(217)이 상기 로테이션 커버 바디(2153)에 대하여 상대 회동 가능하게 상기 모듈 플라이 휠(217) 측 및 상기 로테이션 커버 바디(2153) 측에 연결 배치되는 로테이션 플라이휠 베어링(218)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the moment module rotation body 215 includes: a rotation main body 2151 movably accommodating the module flywheel 217, and an end portion of the rotation main body 2151 The module flywheel is connected to the rotation cover body 2153 to partition the space in which the module flywheel 217 is disposed, and the module flywheel 217 is able to rotate relative to the rotation cover body 2153 It may also include a rotation flywheel bearing 218 connected to the side of the rotation cover body 2153 and the 217 side.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모듈 로테이션 커버 바디(2153)와 상기 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에는 로테이션 커버 베어링 픽서(2158)가 배치되고, 상기 모듈 플라이 휠(217)과 상기 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에는 로테이션 플라이 휠 픽서(2159)가 배치될 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, a rotation cover bearing fixer 2158 is disposed between the module rotation cover body 2153 and the rotation flywheel bearing 218, and the module flywheel 217 and the rotation A rotation flywheel fixer 2159 may be disposed between the flywheel bearings 218.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모멘트 구동부(300)는: 상기 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)에 배치되고 상기 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)의 내부에 배치되는 상기 모듈 플라이 휠(217)과 연결되어 구동력을 제공하여 상기 모듈 플라이 휠(217)을 회동시키는 로테이션 구동부(320)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the moment drive unit 300 includes: the module flywheel 217 disposed in the moment module rotation body 215 and disposed inside the moment module rotation body 215 It may also include a rotation driving unit 320 that is connected to provide a driving force to rotate the module flywheel 217.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 로테이션 구동부(320)는: 상기 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)에 위치 고정되어 장착되고 상기 모듈 플라이 휠(217)과 연결되는 로테이션 구동 모터(321)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the rotation drive unit 320 includes: a rotation drive motor 321 mounted in a fixed position on the moment module rotation body 215 and connected to the module flywheel 217 You may.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 로테이션 구동부(320)는: 일단은 상기 모듈 플라이 휠(217)의 상기 로테이션 구동 모터(321)와 연결되는 측의 타측에 배치되고, 타단은 상기 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)에 회동 가능하게 연결되는 로테이션 서포트 샤프트(325)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the rotation driving unit 320: One end is disposed on the other side of the module flywheel 217 connected to the rotation drive motor 321, and the other end is the moment module It may also include a rotation support shaft 325 rotatably connected to the rotation body 215.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 로테이션 구동부(320)는: 상기 로테이션 구동 모터(321)와 상기 로테이션 서포트 샤프트(325) 사이에 배치되고 양측을 연결하는 로테이션 커플링(323)이 더 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the rotation driving unit 320 further includes: a rotation coupling 323 disposed between the rotation driving motor 321 and the rotation support shaft 325 and connecting both sides. You may.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 유니트 바디(100)에 배치되고, 자가 균형 탑승 로봇(M)의 조향 레버(MS)를 조정하는 스티어링부(400)가 더 구비될 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, a steering part 400 disposed on the unit body 100 and adjusting the steering lever MS of the self-balancing boarding robot M may be further provided.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 스티어링부(400)는: 상기 유니트 바디(100)에 위치 고정되어 배치되는 스티어링 구동부(410)와, 일단은 상기 스티어링 구동부(410)와 연결되고, 타단은 상기 조향 레버(MS)와 연결되어 상기 스티어링 구동부(410)의 조향 구동력을 조향 레버(MS)로 전달하는 스티어링 전달부(420)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the steering unit 400 includes: a steering driving unit 410 positioned and disposed on the unit body 100, one end connected to the steering driving unit 410, and the other end May include a steering transmission unit 420 connected to the steering lever MS to transmit a steering driving force of the steering driving unit 410 to the steering lever MS.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 스티어링 전달부(420)는: 상기 유니트 바디(100)에 축회동 가동 가능하게 배치되는 전달 풀리(421)와, 일단은 상기 전달 풀리(421)에 권취 가이드 되고 타단이 조향 레버(MS)와 연결되는 전달 와이어(423)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the steering transfer unit 420 includes: a transfer pulley 421 disposed to be axially movable on the unit body 100, and one end is wound around the transfer pulley 421 It is guided and the other end may include a transmission wire 423 connected to the steering lever (MS).

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 전달 풀리(421)는: 상기 스티어링 구동부(410)와 연결되는 센터 풀리(4211)와, 상기 센터 풀리(4211)의 외측에 이격 배치되고 상기 전달 와이어(423)의 진행 방향을 전환하는 사이드 풀리(4213)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the transfer pulley 421 includes: a center pulley 4211 connected to the steering drive unit 410, and spaced apart from the outside of the center pulley 4211, and the transfer wire ( It may also include a side pulley 4213 for changing the direction of travel of the 423.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모듈 플라이 휠(217)은: 상기 모멘트 구동부(300) 측에 연결되어 회동 구동력을 제공받는 플라이 휠 허브(2172)와, 상기 플라이 휠 허브(2172)와 연결되되 상기 플라이 휠 허브(2172)로부터 방사 상으로 배치되는 복수 개의 플라이 휠 스포크(2173)와, 상기 플라이 휠 허브(2172)와 동축으로 상기 플라이 휠 허브(2172)의 외주에 배치되고 상기 플라이 휠 스포크(2173)를 통하여 상기 플라이 휠 허브(2172)와 연결되는 플라이 휠 림(2171)과, 상기 플라이 휠 스포크(2173)를 따라 가동 가능한 플라이 휠 웨이트 슬라이드(21745)를 포함하는 플라이 휠 웨이트부(2174)를 구비할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the module flywheel 217 includes: a flywheel hub 2172 connected to the moment driving unit 300 and receiving rotational driving force, the flywheel hub 2172 and A plurality of flywheel spokes 2173 which are connected but disposed radially from the flywheel hub 2172, and coaxially with the flywheel hub 2172 are disposed on the outer circumference of the flywheel hub 2172, and the flywheel A flywheel weight portion including a flywheel rim 2171 connected to the flywheel hub 2172 through a spoke 2173 and a flywheel weight slide 21745 movable along the flywheel spoke 2173 ( 2174) may be provided.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 플라이 휠 웨이트부(2174)는: 상기 플라이 휠 웨이트 슬라이드(21745)에 배치 가능한 플라이 휠 웨이트(21743)과, 상기 플라이 휠 스포크(2173)와 평행하게 배치되고 상기 플라이 휠 웨이트(21743)가 길이를 따라 가동 가능하게 배치되는 플라이 휠 웨이트 가이드(21740)와, 상기 플라이 휠 웨이트 가이드(21740)의 길이 상으로 상기 플라이 휠 웨이트(21743)의 전후로 배치되는 플라이 휠 웨이트 탄성부(21741)를 포함할 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, the flywheel weight unit 2174 includes: a flywheel weight 21743 that can be disposed on the flywheel weight slide 21745, and the flywheel spoke 2173 is disposed in parallel. And a flywheel weight guide 21740 in which the flywheel weight 21743 is movably disposed along a length, and a fly disposed before and after the flywheel weight 21743 on the length of the flywheel weight guide 21740 It may also include a wheel weight elastic portion (21741).

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 플라이 휠 스포크(2173)는 복수 개가 각분할 배치될 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, a plurality of flywheel spokes 2173 may be dividedly disposed.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모듈 플라이 휠(217)은 짝수 개가 배치될 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, an even number of module flywheels 217 may be disposed.

상기 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 있어서, 상기 모듈 플라이 휠(217)은 홀수 개가 배치될 수도 있다.In the self-balancing boarding robot test unit, an odd number of the module flywheels 217 may be disposed.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는 다음과 같은 효과를 갖는다. The self-balancing boarding robot test unit according to the present invention having the configuration as described above has the following effects.

첫째, 본 발명에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는, 사람이 탑승한 상태에 대한 실질적 모사 실험을 가능하게 하여 자가 균형 탑승 로봇에 대한 보다 정확한 안전 내지 성능 데이트 확보가 가능하다. First, the self-balancing boarding robot test unit according to the present invention enables a practical simulation experiment on a state in which a person is on board, thereby securing more accurate safety or performance data for the self-balancing boarding robot.

둘째, 본 발명에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는, 가변 모멘트 모듈 및 모멘트 구동부를 통한 다양한 실험 환경을 제공할 수 있다. Second, the self-balancing boarding robot test unit according to the present invention can provide various experimental environments through a variable moment module and a moment driving unit.

셋째, 본 발명에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는, 스티어링부를 통하여 실험자가 설정한 조향 형태의 테스트 환경을 제공할 수도 있다. Third, the self-balancing boarding robot test unit according to the present invention may provide a test environment in the form of a steering set by an experimenter through a steering unit.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 개략적인 사시도, 측면도 및 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 개략적인 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 가변 모멘트 모듈에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 가변 모멘트 모듈의 측면도, 정면도 및 부분 측단면도이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모멘트 모듈 프레임의 부분 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모멘트 모듈 프레임 및 모멘트 모듈 로테이션부의 모듈 플라이 휠의 결합된 상태의 부분 측면도 및 부분 정면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모멘트 모듈 로테이션부의 부분 단면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모멘트 구동부의 프레임 샤프트 구동부의 개략적인 부분 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 스티어링부의 개략적인 부분 분해 사시도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트의 모듈 플라이 휠의 변형예의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 또 다른 형태의 모듈 플라이 휠의 개략적인 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모듈 플라이 휠의 상태를 나타내는 선도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모듈 플라이 휠의 배치 상태를 나타내는 선도이다.
도 22 내지 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 모듈 플라이 휠의 모멘트 변화로 인한 자가 균형 탑승 로봇의 거동을 나타내는 선도이다.
도 24는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 상단에 배치되는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 배치 상태의 모식도이다.
도 25는 인간이 자가 균형 탑승 로봇을 전/후진시키기 위해 몸을 기울여 모멘트를 발생시키는 것과 동일한 크기로 CMG로서의 가변 모멘트 모듈의 모듈 플라이 휠로부터 외란 모멘트를 발생시킨 경우의 모사 상태를 나타내는 선도이다.
도 26 내지 도 28은 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 시뮬레이션 상태 및 결과를 도시하는 선도이다.
도 29는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 블록 선도이다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇의 직진 가감속 테스트 결과 선도이다.
도 33 내지 도 37은 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇의 선회 테스트 결과 선도이다. 1 to 3 are schematic perspective views, side views, and front views of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic partial perspective view of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic exploded perspective view of a variable moment module of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are a side view, a front view, and a partial side cross-sectional view of a variable moment module of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are partial exploded perspective views of a moment module frame of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
10 and 11 are a partial side view and a partial front view of a moment module frame of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention and a module flywheel of a moment module rotation unit in a combined state.
12 is a partial cross-sectional view of a moment module rotation part of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 are schematic partial exploded perspective views of a frame shaft driving part of a moment driving part of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
15 is a schematic partial exploded perspective view of a steering part of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
16 and 17 are perspective and exploded perspective views of a modified example of a module flywheel of a self-balancing boarding robot test according to an embodiment of the present invention.
18 is a schematic perspective view of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
19 is a schematic perspective view of another type of module flywheel of the self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram showing the state of the module flywheel of the self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
21 is a diagram showing an arrangement of a module flywheel of a self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
22 to 23 are diagrams showing the behavior of the self-balancing boarding robot due to a change in moment of the module flywheel of the self-balancing boarding robot test unit according to an embodiment of the present invention.
24 is a schematic diagram of an arrangement state of the self-balancing boarding robot test unit of the present invention disposed on the upper end of the self-balancing boarding robot (M).
25 is a diagram showing a simulated state when a disturbance moment is generated from a module flywheel of a variable moment module as a CMG at the same size as a human being tilted to generate a moment in order to move the self-balancing boarding robot forward/backward.
26 to 28 are diagrams showing simulation states and results of the self-balancing boarding robot test unit.
29 is a block diagram of a self-balancing boarding robot test unit of the present invention.
30 to 32 are diagrams showing results of a straight acceleration/deceleration test of a self-balancing boarding robot equipped with a self-balancing boarding robot test unit of the present invention.
33 to 37 are diagrams showing results of a turning test of a self-balancing boarding robot equipped with a self-balancing boarding robot test unit of the present invention.

이하에서는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 대한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)는 자가 균형 탑승 로봇(M)을 안전성/안정성을 시험하기 위한 장치로서, 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)는 자가 균형 탑승 로봇(M)에 장착 탑재되어 테스트 실행되고, 해당 테스트 결과는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)를 통하여 확인될 수 있다. Hereinafter, a self-balancing boarding robot test unit will be described with reference to the drawings. The self-balancing boarding robot test unit 10 according to an embodiment of the present invention is a device for testing safety/stability of the self-balancing boarding robot M, and the self-balancing boarding robot test unit 10 is a self-balancing boarding robot. The test is carried out by being mounted on (M), and the test result can be confirmed through the self-balancing boarding robot test unit 10.

본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)는 유니트 바디(100)와 가변 모멘트 모듈(200)과, 모멘트 구동부(300)를 포함한다. The self-balancing boarding robot test unit 10 according to an embodiment of the present invention includes a unit body 100, a variable moment module 200, and a moment driving unit 300.

유니트 바디(100)는 자가 균형 탑승 로봇에 위치 고정되어 탑재 가능하고, 가변 모멘트 모듈(200)은 유니트 바디(100)에 장착되고 회전 가능하여 모멘트 변화를 통한 무게 중심 변화를 유발하는 모듈 플라이 휠(217)을 구비하고, 모멘트 구동부(300)는 모듈 플라이 휠(217)을 회전 내지 위치 변화시켜 모멘트 변화를 형성하는 구동력을 제공한다. The unit body 100 is fixedly positioned and mounted on a self-balancing boarding robot, and the variable moment module 200 is mounted on the unit body 100 and is rotatable to cause a change in the center of gravity through a moment change. 217), and the moment driving unit 300 provides a driving force for forming a moment change by rotating or changing the position of the module flywheel 217.

보다 구체적으로, 유니트 바디(100)는 베이스 바디(110)와 프레임 바디(120)를 포함한다. 베이스 바디(110)는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 탑승자 발판에 위치 고정 탑재되고, 프레임 바디(120)는 베이스 바디(110)의 단부에 연결 배치되고 가변 모멘트 모듈(200)이 장착된다. More specifically, the unit body 100 includes a base body 110 and a frame body 120. The base body 110 is fixedly mounted on an occupant's footrest of the self-balancing boarding robot M, and the frame body 120 is connected to the end of the base body 110 and the variable moment module 200 is mounted.

본 실시예에서 베이스 바디(110)는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 발판에 탑재되는 프레임 구조물로 형성된다. 베이스 바디(110)의 하단은 자가 균형 탑승 로봇(M)의 발판에 고정 장착되어 하기되는 구성요소들이 자가 균형 탑승 로봇(M)에 대하여 고정된 위치를 형성하며 자가 균형 탑승 로봇(M)에 탑재된 상태를 유지할 수 있도록 한다. In this embodiment, the base body 110 is formed of a frame structure mounted on the footrest of the self-balancing boarding robot (M). The bottom of the base body 110 is fixedly mounted on the footrest of the self-balancing boarding robot (M), so that the following components form a fixed position with respect to the self-balancing boarding robot (M), and mounted on the self-balancing boarding robot (M). To be able to maintain the status.

프레임 바디(120)는 베이스 바디(110)와 연결되어 베이스 바디(110)의 상단에 배치된다. 프레임 바디(120)에는 가변 모멘트 모듈(200)과, 모멘트 구동부(300) 등의 다른 구성요소들이 안정적인 배치 위치를 형성하는 장착 구조를 제공한다. The frame body 120 is connected to the base body 110 and is disposed on the top of the base body 110. The frame body 120 is provided with a mounting structure in which other components such as the variable moment module 200 and the moment driving unit 300 form a stable arrangement position.

가변 모멘트 모듈(200)은 유니트 바디(100)에 장착되는데, 가변 모멘트 모듈(200)은 모듈 플라이 휠(217)을 구비한다. 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)은 회전 가능하여 모멘트 변화를 통한 무게 중심 변화를 유발한다. The variable moment module 200 is mounted on the unit body 100, and the variable moment module 200 includes a module flywheel 217. The module flywheel 217 of the variable moment module 200 is rotatable and causes a change in center of gravity through a change in moment.

모멘트 구동부(300)는 모듈 플라이 휠(217)을 회전시키거나 또는 위치를 변화시키는데, 모듈 플라이 휠(217)에 의하여 모듈 플라이 휠(217)이 장착 연결되는 유니트 바디(110)에 모멘트 변화를 형성하고, 궁극적으로 자가 균형 탑승 로봇(M)에 관성 변화를 이루어 소정의 균형 유지 등의 안전성/안정성 테스트 기능을 실행 가능하도록 한다. The moment driving unit 300 rotates the module flywheel 217 or changes its position, and forms a moment change in the unit body 110 to which the module flywheel 217 is mounted and connected by the module flywheel 217 And, ultimately, by changing the inertia of the self-balancing boarding robot (M), it is possible to execute a safety/stability test function such as maintaining a predetermined balance.

특히, 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)의 가변 모멘트 모듈(200)은 모멘트 모듈 프레임부(210, 도 1 참조)를 더 포함하는데, 모멘트 모듈 프레임부(210)는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 지면 수직 기립 상태에 대하여 프레임 바디(120)에 지면에 수직한 축을 중심으로 모듈 플라이 휠(217)을 회동 가능하도록 지지한다. In particular, the variable moment module 200 of the self-balancing boarding robot test unit 10 of the present invention further includes a moment module frame part 210 (see FIG. 1), and the moment module frame part 210 is a self-balancing boarding robot With respect to the ground vertical standing state of (M), the module flywheel 217 is supported so as to be rotatable about an axis perpendicular to the ground on the frame body 120.

모멘트 모듈 프레임부(210)는 모듈 프레임 베이스(211)와, 모듈 프레임 샤프트 바디(213, 도 7 참조)를 포함한다. 모듈 프레임 베이스(211)는 프레임 바디(120)에 위치 고정 배치되고, 모듈 프레임 샤프트 바디(213)는 모듈 프레임 베이스(211)와 연결된다. 모듈 프레임 샤프트 바디(213)는 모듈 플라이 휠(217)을 축회동 가능한 공간을 허용하여 배치된다. The moment module frame part 210 includes a module frame base 211 and a module frame shaft body 213 (refer to FIG. 7 ). The module frame base 211 is fixedly disposed on the frame body 120, and the module frame shaft body 213 is connected to the module frame base 211. The module frame shaft body 213 is disposed to allow a space in which the module flywheel 217 can be pivoted.

모듈 프레임 베이스(211)는 모듈 프레임 베이스 바디(2115)와, 모듈 프레임 베이스 바텀(2113)와, 모듈 프레임 베이스 가이드(2111)를 포함한다. The module frame base 211 includes a module frame base body 2115, a module frame base bottom 2113, and a module frame base guide 2111.

모듈 프레임 베이스 바디(2115)는 유니트 바디(100)의 프레임 바디(120)에 위치 고정되어 장착되는데, 본 실시예에서 모듈 프레임 베이스 바디(2115)에는 모듈 프레임 베이스 바텀(2113)와, 모듈 프레임 베이스 가이드(2111)가 각각 연결 배치된다. The module frame base body 2115 is fixedly mounted on the frame body 120 of the unit body 100. In this embodiment, the module frame base body 2115 includes a module frame base bottom 2113 and a module frame base. Guides 2111 are respectively connected and arranged.

모듈 프레임 베이스 바텀(2113)에는 하기되는 모멘트 구동부(300)의 프레임 샤프트 구동부(310)의 구성요소, 보다 구체적으로 프레임 샤프트 구동 모터(311)가 연결 지지되고, 모듈 프레임 베이스 가이드(2111)에는 하기되는 모멘트 구동부(300)의 프레임 샤프트 구동부(310)의 구성요소, 보다 구체적으로 프레임 샤프트 구동 감속기(313)를 연결 지지한다. Components of the frame shaft driving unit 310 of the moment driving unit 300 described below are connected to the module frame base bottom 2113, and more specifically, the frame shaft driving motor 311 is connected and supported, and the module frame base guide 2111 has the following A component of the frame shaft driving unit 310 of the moment driving unit 300, more specifically, the frame shaft driving reducer 313 is connected and supported.

모듈 프레임 샤프트 바디(213)는 모듈 프레임 베이스(211)와 연결된다. 모듈 프레임 샤프트 바디(213)는 모듈 플라이 휠(217)을 축회동 가능한 공간을 허용하여 배치된다. The module frame shaft body 213 is connected to the module frame base 211. The module frame shaft body 213 is disposed to allow a space in which the module flywheel 217 can be pivoted.

모듈 프레임 샤프트 바디(213)는 모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131)과, 모듈 프레임 샤프트 바디 샤프트 섹션(2133)과, 모듈 프레임 샤프트 바디 어퍼 섹션(2135)를 포함한다. The module frame shaft body 213 includes a module frame shaft body bottom section 2131, a module frame shaft body shaft section 2133, and a module frame shaft body upper section 2135.

모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131)은 하단의 모듈 프레임 베이스 바디(2115)와 연결되고 모듈 프레임 샤프트 바디 어퍼 섹션(2135)은 모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131)에 대응하여 이격 배치되어 모듈 플라이 휠(217) 측을 회동 가능하게 지지하는 구조를 형성하고, 모듈 프레임 샤프트 바디 샤프트 섹션(2133)은 모듈 프레임 샤프트 바디 어퍼 섹션(2135)와 모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131)을 연결 지지하는 구조를 형성한다. The module frame shaft body bottom section 2131 is connected to the module frame base body 2115 at the bottom, and the module frame shaft body upper section 2135 is spaced apart corresponding to the module frame shaft body bottom section 2131, and A structure for supporting the side so as to be rotatable is formed, and the module frame shaft body shaft section 2133 has a structure connecting and supporting the module frame shaft body upper section 2135 and the module frame shaft body bottom section 2131. To form.

모듈 프레임 샤프트 바디 샤프트 섹션(2133)과 모듈 프레임 샤프트 바디 어퍼 섹션(2135) 및 모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131) 각각의 연결부 인근에는 모듈 프레임 샤프트 바디 앵글 섹션(2137)이 배치되어 구조체의 강성을 지지하는 구조를 형성한다. The module frame shaft body angle section 2137 is disposed near the connection of each of the module frame shaft body shaft section 2133, the module frame shaft body upper section 2135, and the module frame shaft body bottom section 2131 to increase the rigidity of the structure. Form a supporting structure.

가변 모멘트 모듈(200)은 모듈 로테이션 샤프트(219)를 포함하는데, 모듈 로테이션 샤프트(219)은 모듈 프레임 샤프트 바디(213)에 회동 가능하게 배치된다. 즉, 모듈 로테이션 샤프트(219)은 모듈 프레임 샤프트 바디 어퍼 섹션(2135) 및 모듈 프레임 샤프트 바디 바텀 섹션(2131)에 상대 회동 가능하게 배치된다.The variable moment module 200 includes a module rotation shaft 219, and the module rotation shaft 219 is disposed rotatably on the module frame shaft body 213. That is, the module rotation shaft 219 is disposed to be able to rotate relative to the module frame shaft body upper section 2135 and the module frame shaft body bottom section 2131.

본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)는 센서부(500)를 더 구비할 수 있는데, 센서부(500)는 모듈 로테이션 샤프트(219)에 연결되는 각도 센서로 구현된다. 본 실시예에서 센서부(500)는 각도 센서를 구비하는 것을 기술하였으나, 이 밖에 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 작동 상태 내지 환경을 감지하는 범위에서 다양한 센서(Gyro Sensor, Force Sensor 등)가 구비될 수도 있다. The self-balancing boarding robot test unit 10 according to an embodiment of the present invention may further include a sensor unit 500, which is implemented as an angle sensor connected to the module rotation shaft 219. . In the present embodiment, it has been described that the sensor unit 500 includes an angle sensor, but in addition, various sensors (Gyro Sensor, Force Sensor, etc.) may be provided in the range of sensing the operating state or environment of the self-balancing boarding robot test unit. May be.

또한, 가변 모멘트 모듈(200)은 모멘트 모듈 로테이션부(214)를 포함하는데, 모멘트 모듈 로테이션부(214)은 모듈 플라이 휠(217)을 포함하는데, In addition, the variable moment module 200 includes a moment module rotation unit 214, the moment module rotation unit 214 includes a module flywheel 217,

모멘트 모듈 로테이션부(214)는 모듈 로테이션 샤프트(219)에 상대 회동 고정되도록 연결되고, 모멘트 모듈 로테이션부(214)는 모듈 로테이션 바디(215)를 포함한다. 모듈 로테이션 바디(215)는 모듈 플라이 휠(217)이 가동 가능하게 배치되도록 하고, 모듈 플라이 휠(217)에 의한 모멘트 변화를 생성하기 위하여 모멘트 구동부(300)가 모듈 플라이 휠(217)의 위치 내지 회동 상태를 변화시키는 구동력을 제공한다. The moment module rotation unit 214 is connected to the module rotation shaft 219 so as to be fixedly rotated, and the moment module rotation unit 214 includes a module rotation body 215. The module rotation body 215 allows the module flywheel 217 to be movably disposed, and in order to generate a moment change by the module flywheel 217, the moment drive unit 300 is positioned at the position of the module flywheel 217 It provides a driving force that changes the rotational state.

모멘트 구동부(300)는 프레임 샤프트 구동부(310)와 로테이션 구동부(320)를 포함한다. 먼저, 프레임 샤프트 구동부(310)는 모듈 로테이션 샤프트(219)와 연결되어 모듈 로테이션 샤프트(219)의 회동을 통한 모듈 플라이 휠(217)의 회동 위치 상태를 변화시키 구동력을 제공하여 모멘트 모듈 로테이션부(214)를 가동시킨다. The moment driving unit 300 includes a frame shaft driving unit 310 and a rotation driving unit 320. First, the frame shaft drive unit 310 is connected to the module rotation shaft 219 and provides a driving force by changing the rotational position of the module flywheel 217 through rotation of the module rotation shaft 219 to provide a driving force to the moment module rotation unit ( 214).

프레임 샤프트 구동부(310)는 프레임 샤프트 구동 모터(311)와, 프레임 샤프트 감속기(313)와, 프레임 샤프트 커플러(315)를 포함한다. The frame shaft drive unit 310 includes a frame shaft drive motor 311, a frame shaft reducer 313, and a frame shaft coupler 315.

프레임 샤프트 구동 모터(311)는 모멘트 모듈 프레임(210)에 위치 고정되어 장착되는데, 프레임 샤프트 구동 모터(311)는 앞서 기술한 바와 같이 모듈 프레임 베이스 바텀(2113)에 위치 고정 장착된다. The frame shaft drive motor 311 is fixedly mounted on the moment module frame 210, and the frame shaft drive motor 311 is fixedly mounted on the module frame base bottom 2113 as described above.

프레임 샤프트 감속기(313)는 프레임 샤프트 구동 모터(311)와 연결되어 구동 속도를 변화시키는데, 프레임 샤프트 감속기(313)는 모듈 프레임 베이스 가이드(2111)에 위치 고정되어 장착된다. The frame shaft reducer 313 is connected to the frame shaft drive motor 311 to change the driving speed, and the frame shaft reducer 313 is fixedly mounted on the module frame base guide 2111.

프레임 샤프트 커플러(315)는 프레임 샤프트 감속기(313) 및 모듈 로테이션 샤프트(219) 사이에 배치되어 양자를 연결시켜 프레임 샤프트 구동 모터(311)에서 생성되어 프레임 샤프트 감속기(313)를 거친 구동력을 모듈 로테이션 샤프트(219)에 전달하여 The frame shaft coupler 315 is disposed between the frame shaft reducer 313 and the module rotation shaft 219 and connects both to generate a driving force from the frame shaft drive motor 311 and subjected to the frame shaft reducer 313 to module rotation. To the shaft 219

모멘트 모듈 로테이션부(214)의 모듈 로테이션 바디(215)를 회전시킨다. 본 실시예에서 모듈 로테이션 바디(215)의 회동 범위는 180이하의 각도 범위를 구성하였으나, 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. The module rotation body 215 of the moment module rotation unit 214 is rotated. In the present embodiment, the rotation range of the module rotation body 215 is configured as an angular range of 180 or less, but various modifications are possible according to design specifications.

모멘트 모듈 로테이션 바디(215)는 로테이션 메인 바디(2151)와, 로테이션 커버 바디(2153)와, 로테이션 플라이휠 베어링(218)를 포함한다. The moment module rotation body 215 includes a rotation main body 2151, a rotation cover body 2153, and a rotation flywheel bearing 218.

로테이션 메인 바디(2151)는 모듈 플라이 휠(217)을 가동 가능하게 수용한다. 로테이션 커버 바디(2153)는 로테이션 메인 바디(2151)의 단부와 연결되어 모듈 플라이 휠(217)이 배치되는 공간을 구획하고, 로테이션 플라이휠 베어링(218)은 모듈 플라이 휠(217)이 로테이션 커버 바디(2153)에 대하여 상대 회동 가능하게 모듈 플라이 휠(217) 측 및 로테이션 커버 바디(2153) 측에 연결 배치된다. Rotation main body 2151 movably accommodates the module flywheel 217. The rotation cover body 2153 is connected to the end of the rotation main body 2151 to partition a space in which the module flywheel 217 is disposed, and the rotation flywheel bearing 218 includes the module flywheel 217 and the rotation cover body ( It is connected to the module flywheel 217 side and the rotation cover body 2153 side so that relative rotation with respect to 2153) is possible.

이와 같이, 로테이션 메인 바디(2151)와 로테이션 커버 바디(2153)에 의하여 구획되는 공간 내에 모듈 플라이 휠(217)이 배치되는데, 모듈 플라이 휠(217)의 안정적인 회동을 위하여 로테이션 플라이휠 베어링(218)의 장착 위치를 유지시키기 위한 구성요소가 더 구비될 수 있다. In this way, the module flywheel 217 is disposed in the space partitioned by the rotation main body 2151 and the rotation cover body 2153. For stable rotation of the module flywheel 217, the rotation flywheel bearing 218 Components for maintaining the mounting position may be further provided.

즉, 모듈 로테이션 커버 바디(2153)와 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에 로테이션 커버 베어링 픽서(2158)가 배치되고, 모듈 플라이 휠(217)과 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에 로테이션 플라이 휠 픽서(2159)가 배치되는데, That is, a rotation cover bearing fixer 2158 is disposed between the module rotation cover body 2153 and the rotation flywheel bearing 218, and a rotation flywheel fixer between the module flywheel 217 and the rotation flywheel bearing 218 (2159) is placed,

로테이션 커버 베어링 픽서(2158)는 모듈 로테이션 커버 바디(2153)와 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에 배치되어, 로테이션 플라이 휠 베어링(218)이 모듈 로테이션 커버 바디(2153) 외측으로 이탈되는 것을 방지하고, The rotation cover bearing fixer 2158 is disposed between the module rotation cover body 2153 and the rotation flywheel bearing 218 to prevent the rotation flywheel bearing 218 from being separated outside the module rotation cover body 2153 ,

로테이션 플라이 휠 픽서(2159)는 모듈 플라이 휠(217)과 로테이션 플라이 휠 베어링(218) 사이에 배치되어, 로테이션 플라이 휠 베어링(218)이 모듈 플라이 휠(217) 외측으로 이탈되는 것을 방지하고, 이와 같은 구조를 통하여 모듈 플라이 휠(217)과 모듈 로테이션 바디(215)의 로테이션 메인 바디(2151)와 로테이션 커버 바디(2153) 간의 상대 회동을 원활하고 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다. The rotation flywheel fixer 2159 is disposed between the module flywheel 217 and the rotation flywheel bearing 218 to prevent the rotation flywheel bearing 218 from being separated out of the module flywheel 217, and Through the same structure, relative rotation between the rotation main body 2151 and the rotation cover body 2153 of the module flywheel 217 and the module rotation body 215 can be smoothly and stably performed.

여기서, 모멘트 구동부(300)의 로테이션 구동부(320)는 모멘트 모듈 로테이션 바디(215), 보다 구체적으로 로테이션 커버 바디(2153)에 위치 고정되어 장착 배치되는데, 로테이션 구동부(320)는 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)의 내부에 배치되는 모듈 플라이 휠(217)과 연결되어 모듈 플라이 휠(217)에 회전 구동력을 제공하여 로테이션 메인 바디(2151)와 로테이션 커버 바디(2153)가 구획하는 공간에서 모듈 플라이 휠(217)의 회동이 이루어지도록 한다. Here, the rotation driving unit 320 of the moment driving unit 300 is fixedly mounted on the moment module rotation body 215, more specifically, the rotation cover body 2153, and the rotation driving unit 320 is a moment module rotation body ( It is connected to the module flywheel 217 disposed inside the module 215 to provide rotational driving force to the module flywheel 217, so that the module flywheel in the space partitioned by the rotation main body 2151 and the rotation cover body 2153 217) will be held.

로테이션 구동부(320)는 로테이션 구동 모터(321)를 포함하는데, 로테이션 구동 모터(321)는 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)에 위치 고정되어 장착되고 모듈 플라이 휠(217)과 연결된다. 또한, 본 실시예에서 로테이션 구동부(320)는 로테이션 서포트 샤프트(325)를 더 포함하는데, 로테이션 서포트 샤프트(325)는 일단이 모듈 플라이 휠(217)의 로테이션 구동 모터(321)와 연결되는 측의 타측에 배치되고, 타단은 모멘트 모듈 로테이션 바디(215)에 회동 가능하게 연결된다. The rotation driving unit 320 includes a rotation driving motor 321, which is mounted in a fixed position on the moment module rotation body 215 and connected to the module flywheel 217. In addition, in this embodiment, the rotation drive unit 320 further includes a rotation support shaft 325, and the rotation support shaft 325 has one end connected to the rotation drive motor 321 of the module flywheel 217. It is disposed on the other side, and the other end is rotatably connected to the moment module rotation body 215.

또한, 로테이션 구동부(320)는 로테이션 커플링(323)이 더 포함하는데, 로테이션 커플링(323)은 로테이션 구동 모터(321)와 로테이션 서포트 샤프트(325) 사이에 배치되고 양측을 연결한다. In addition, the rotation driving unit 320 further includes a rotation coupling 323, which is disposed between the rotation driving motor 321 and the rotation support shaft 325 and connects both sides.

이와 같은 구성을 통하여 모듈 플라이 휠(217)의 회동 상태를 안정적으로 지지하여 원활한 회동 동작을 이루도록 할 수 있다. Through this configuration, it is possible to stably support the rotating state of the module flywheel 217 to achieve a smooth rotating operation.

따라서, 모멘트 구동부(300)의 프레임 샤프트 구동부(310)로부터 제공되는 회전 구동력을 통하여 모듈 플라이 휠(217)의 지면에 수직한 방향의 회동이 이루어지고, 로테이션 구동부(320)의 회전 구동력을 통하여 자가 균형 탑승 로봇(M)의 정상 기립 상태에서 지면 내지 가상의 평평한 지면에 평행한 방향을 축으로 하는 모듈 플라이 휠(217)의 회전 동작 구현을 가능하게 한다. Accordingly, rotation in a direction perpendicular to the ground of the module flywheel 217 is made through the rotational driving force provided from the frame shaft driving unit 310 of the moment driving unit 300, and the rotation driving force of the rotation driving unit 320 allows the In the normal standing state of the balanced boarding robot M, it is possible to implement a rotational motion of the module flywheel 217 having a direction parallel to the ground or a virtual flat ground as an axis.

한편, 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 테스트 중 조향을 제어하는 스티어링부(400)가 더 구비될 수도 있다. 스티어링부(400)는 유니트 바디(100)에 배치되고, 자가 균형 탑승 로봇(M)의 조향 레버(MS)를 조정하는데, 스티어링부(400)는 랙앤피니언 등의 다양한 동력 전달 장치의 구현이 가능하다. Meanwhile, the self-balancing boarding robot test unit 10 of the present invention may further include a steering unit 400 for controlling steering during the test of the self-balancing boarding robot M. The steering unit 400 is disposed on the unit body 100 and adjusts the steering lever MS of the self-balancing boarding robot M, and the steering unit 400 can implement various power transmission devices such as rack and pinion. Do.

다만, 본 실시예에서 스티어링부(400)는 와이어-풀리 동력 전달 방식을 취하는 경우를 중심으로 설명한다. However, in the present embodiment, the steering unit 400 will be described mainly in the case of taking the wire-pulley power transmission method.

보다 구체적으로, 스티어링부(400)는 스티어링 구동부(410)와, 스티어링 전달부(420)를 포함한다. 스티어링 구동부(410)는 유니트 바디(100)에 위치 고정되어 배치되고, 스티어링 전달부(420)는 일단이 스티어링 구동부(410)와 연결되고, 타단이 조향 레버(MS)와 연결되어 스티어링 구동부(410)의 조향 구동력을 조향 레버(MS)로 전달할 수도 있다. More specifically, the steering unit 400 includes a steering driving unit 410 and a steering transmission unit 420. The steering driving unit 410 is fixedly positioned on the unit body 100 and disposed, and the steering transmission unit 420 has one end connected to the steering driving unit 410 and the other end connected to the steering lever MS, so that the steering driving unit 410 ) May be transmitted to the steering lever MS.

스티어링 전달부(420)는 전달 풀리(421)와, 전달 와이어(423)를 포함한다. 전달 풀리(421)는 유니트 바디(100)에 축회동 가동 가능하게 배치되고, The steering transmission unit 420 includes a transmission pulley 421 and a transmission wire 423. The transmission pulley 421 is disposed to be axially movable in the unit body 100,

전달 와이어(423)는 일단이 전달 풀리(421)에 권취 가이드 되고 타단이 조향 레버(MS)와 연결된다. 본 실시예에서 전달 와이어(423)는 전달 풀리(421)에 권취 가이드 되는데, 본 실시예에서 전달 풀리(421)는 센터 풀리(4211)와, 사이드 풀리(4213)를 포함한다. The transfer wire 423 has one end guided to the transfer pulley 421 and the other end is connected to the steering lever MS. In this embodiment, the transfer wire 423 is a winding guide to the transfer pulley 421. In this embodiment, the transfer pulley 421 includes a center pulley 4211 and a side pulley 4213.

센터 풀리(4211)는 스티어링 구동부(410)와 연결되고, 사이드 풀리(4213)는 센터 풀리(4211)의 외측에 이격 배치되어 전달 와이어(423)의 진행 방향을 전환하여 전달 와이어(423)의 동작을 가이드 한다. The center pulley 4211 is connected to the steering drive unit 410, and the side pulley 4213 is spaced apart from the center pulley 4211 to switch the traveling direction of the transfer wire 423 to operate the transfer wire 423. Guide.

한편, 경우에 따라 전달 풀리(421), 특히 센터 풀리(4211)에는 풀리 리턴 스프링(42111)이 배치되어, 스티어링 구동부(410)를 통한 스티어링 구동력의 인가가 제한되는 경우에 탄성 복원력을 통한 조향 레버(MS)의 원위치 복귀를 이루도록 하여, 스티어링 구동부(410)의 부하 부담을 최소화시킬 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. On the other hand, in some cases, a pulley return spring 42111 is disposed on the transmission pulley 421, in particular, the center pulley 4211, and the steering lever through the elastic restoring force when the application of the steering driving force through the steering drive unit 410 is limited. Various modifications are possible, such as minimizing the load burden on the steering drive unit 410 by making the (MS) return to its original position.

따라서, 제어부(미도시)를 통하여 인가되는 스티어링 구동부(410) 제어 신호에 따라 스티어링 구동부(410)가 정회전, 역회전 등의 소정의 동작을 실행하고 이에 따라 스티어링 구동부(410)에 장착된 전달 풀리의 권취 가이드되는 전달 와이어(423)를 통한 조향 레버(MS)의 조향 제어를 이루어 소정의 자가 균형 탑승 로봇(M)의 테스트 실행을 원활하게 할 수도 있다. Accordingly, the steering driving unit 410 executes a predetermined operation such as forward rotation or reverse rotation according to a control signal of the steering driving unit 410 applied through a control unit (not shown), and accordingly, the transmission mounted on the steering driving unit 410 By controlling the steering of the steering lever MS through the transfer wire 423 that is guided by the winding of the pulley, the test execution of the predetermined self-balancing boarding robot M may be smoothly performed.

한편, 상기 실시예에서 모듈 플라이 휠(217)의 단순한 회전 질량체의 구성을 취하였으나, 경우에 따라 모듈 플라이 휠은 가변적 모멘트 형성을 가능하게 하는 구성을 취할 수도 있다. On the other hand, in the above embodiment, the configuration of a simple rotating mass of the module flywheel 217 is taken, but in some cases, the module flywheel may have a configuration that enables formation of a variable moment.

즉, 모듈 플라이 휠(217)은 플라이 휠 허브(2172)와, 복수 개의 플라이 휠 스포크(2173)와, 플라이 휠 림(2171)과, 플라이 휠 웨이트부(2174)를 포함한다. That is, the module flywheel 217 includes a flywheel hub 2172, a plurality of flywheel spokes 2173, a flywheel rim 2171, and a flywheel weight portion 2174.

플라이 휠 허브(2172)는 모멘트 구동부(300) 측에 연결되어 회동 구동력을 제공받는다. 복수 개의 플라이 휠 스포크(2173)는 플라이 휠 허브(2172)와 연결되되 플라이 휠 허브(2172)로부터 방사 상으로 배치된다. The flywheel hub 2172 is connected to the moment driving unit 300 to receive rotational driving force. The plurality of flywheel spokes 2173 are connected to the flywheel hub 2172 and are disposed radially from the flywheel hub 2172.

플라이 휠 림(2171)은 플라이 휠 허브(2172)와 동축으로 플라이 휠 허브(2172)의 외주에 배치되고 플라이 휠 스포크(2173)를 통하여 플라이 휠 허브(2172)와 연결된다. The flywheel rim 2171 is disposed on the outer periphery of the flywheel hub 2172 coaxially with the flywheel hub 2172 and is connected to the flywheel hub 2172 through the flywheel spokes 2173.

플라이 휠 웨이트부(2174)는 플라이 휠 스포크(2173)를 따라 가동 가능한 플라이 휠 웨이트 슬라이드(21745)를 포함한다. The flywheel weight portion 2174 includes a flywheel weight slide 21745 that is movable along the flywheel spokes 2173.

플라이 휠 웨이트부(2174)는 플라이 휠 웨이트(21743)와, 플라이 휠 웨이트 가이드(21740)와, 플라이 휠 웨이트 탄성부(21741)를 포함한다. The flywheel weight portion 2174 includes a flywheel weight 21743, a flywheel weight guide 21740, and a flywheel weight elastic portion 21743.

플라이 휠 웨이트(21743)는 플라이 휠 웨이트 슬라이드(21745)에 배치 가능하다. 플라이 휠 웨이트 가이드(21740)는 플라이 휠 스포크(2173)와 평행하게 배치되고 플라이 휠 웨이트(21743)가 길이를 따라 가동 가능하게 배치된다. The flywheel weight 21743 can be disposed on the flywheel weight slide 21745. The flywheel weight guide 21740 is disposed parallel to the flywheel spokes 2173 and the flywheel weight 21743 is movably disposed along its length.

플라이 휠 웨이트 탄성부(21741)는 플라이 휠 웨이트 가이드(21740)의 길이 상으로 플라이 휠 웨이트(21743)의 전후로 배치되어, 플라이 휠 웨이트(21743)의 관성으로 인한 충격 발생을 완충시킬 수 있다. The flywheel weight elastic portion 21743 is disposed before and after the flywheel weight 21743 along the length of the flywheel weight guide 21740, and can buffer the occurrence of impact due to the inertia of the flywheel weight 21743.

플라이 휠 웨이트(21743)는 테스트 환경에 따라 질량체의 중량을 선택 변경 가능한 구성을 취할 수 있어, 다양한 테스트 실행을 가능하게 할 수도 있다. The flywheel weight 21743 may take a configuration in which the weight of the mass can be selected and changed according to the test environment, and thus various test executions may be possible.

이와 같은 가변 모멘트 타입의 모듈 플라이 휠의 플라이 휠 스포크(2173)는 복수 개가 각분할 배치될 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여 모멘트 변화의 안정적인 균형 상태 형성을 가능하게 할 수도 있다. A plurality of flywheel spokes 2173 of such a variable moment type module flywheel may be dividedly disposed. Through such a configuration, it may be possible to form a stable balanced state of moment change.

또한, 본 실시예에서 변형 형태의 모듈 플라이 휠은 슬라이드 탄성 지지 구조를 취하였으나, 플라이 휠 스포크(2173, 도 19 참조)가 리드 스크류 형태를 취하고(도 19 참조), 플라이 휠 웨이트(21741)가 장착된 플라이 휠 웨이트 파트(21745)가 스크류에 나선 결합되고 회전 조정을 통하여 위치 변화를 형성함으로써 관성 모멘트의 테스트 환경 변화를 이루도록 할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. In addition, in this embodiment, the modified form module flywheel has a slide elastic support structure, but the flywheel spokes 2173 (refer to Fig. 19) take the lead screw form (refer to Fig. 19), and the flywheel weight 21741 is The mounted flywheel weight part 21745 is helically coupled to the screw and various modifications are possible, such as being able to achieve a change in the test environment of the moment of inertia by forming a position change through rotation adjustment.

도 29에는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)의 개략적인 블록 선도가 도시된다. 입력부(50)는 실험자가 테스트하고자 하는 테스트 조건 등의 입력을 가능하게 하는 구성요소로, 입력 신호는 제어부(20)로 전달된다. 제어부(20)는 저장부(30) 및 연산부(40)와 연결되며, 저장부(30)에는 테스트 동작을 위한 사전 설정 데이터 및 테스트 결과가 저장될 수 있고, 연산부(40)는 제어부(20)의 연산 제어 신호에 따라 소정의 연산 과정을 수행할 수 있다. 입력부(50)의 입력 신호와 저장부(30)의 사전 설정 데이터를 이용하여 제어부(20)는 프레임 샤프트 구동 모터(311), 로테이션 구동 모터(321) 및 스티어링 구동부(410)에 구동 제어 신호를 인가할 수 있다. 29 is a schematic block diagram of a self-balancing boarding robot test unit 10 according to an embodiment of the present invention. The input unit 50 is a component that enables an experimenter to input a test condition to be tested, and an input signal is transmitted to the control unit 20. The control unit 20 is connected to the storage unit 30 and the operation unit 40, and the storage unit 30 may store preset data and test results for a test operation, and the operation unit 40 is the control unit 20 A predetermined operation process may be performed according to the operation control signal of. Using the input signal of the input unit 50 and the preset data of the storage unit 30, the control unit 20 transmits a drive control signal to the frame shaft drive motor 311, the rotation drive motor 321, and the steering drive unit 410. Can be approved.

앞선 실시예들에서, 모듈 플라이 휠(217)은 두 개, 즉 짝수 개가 배치되는 경우에 대하여 설명하였는데, 이와 같은 복수 개의 대칭적 배치 구조를 통하여 형성되는 원치 않는 모멘트 성분의 상쇄를 통한 안정적인 테스트 환경 구현이 가능하다. In the foregoing embodiments, two module flywheels 217, that is, an even number, have been described, but a stable test environment through cancellation of unwanted moment components formed through such a plurality of symmetrical arrangement structures Implementation is possible.

한편, 본 발명의 모듈 플라이 휠(217)은 홀수 개가 배치될 수도 있는데, 이와 같은 구성을 통하여 선회 동작 테스트 환경 구현을 가능하게 할 수도 있다. 본 실시예에서 세 개 이상의 홀수 개 배치 구조를 예시하였으나, 이에 국한되지 않고 1개의 배치를 홀수 개를 포함할 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. Meanwhile, an odd number of module flywheels 217 of the present invention may be disposed, and through such a configuration, it may be possible to implement a turning motion test environment. In the present embodiment, three or more odd-numbered arrangement structures have been illustrated, but various configurations are possible, such as one arrangement may include an odd number of arrangements without being limited thereto.

이러한 모듈 플라이 휠의 짝수 개 내지 홀수 개의 배치 구조에 관한 사항은 다음과 같이 기술될 수 있다. 모듈 플라이 휠(217)의 작동에 의한 모멘트 생성을 살펴보면, 모듈 플라이 휠(217, 도 20 참조)이

축으로

속도로 회전할 때

방향과 수직인

방향(Gimbal)으로 회전 운동을 하면, 두 회전축에 외적한 방향으로 토크가 발생한다.Matters concerning the arrangement structure of the even-numbered or odd-numbered module flywheels may be described as follows. Looking at the moment generation by the operation of the module flywheel 217, the module flywheel 217 (see Fig. 20)

Axis

When rotating at speed

Perpendicular to the direction

When rotating in the direction (Gimbal), torque is generated in a direction external to the two rotating shafts.

원하는 방향의 pitch 방향의 토크

만 사용하고

방향의 토크를 상쇄하기 위해 모듈 플라이 휠의 배치는 짝수 개, 즉 2n개(n = 1,2,3 ...)의 배치 구조를 적용한다. 본 발명의 각 모듈 프라이 휠(217), 즉 Flywheel의 속도와 Gimbal의 속도의 크기는 같고 방향은 반대로 한다(도 21 참조).Torque in the desired pitch direction

Using only

In order to offset the torque in the direction, an even number of module flywheels, that is, 2n (n = 1,2,3 ...) arrangements are applied. Each module fry wheel 217 of the present invention, that is, the speed of the flywheel and the speed of the gimbal are the same and the direction is reversed (see FIG. 21).

도 21의 좌측의 모듈 플라이 휠은 상기와 같이 수식화될 수 잇고, 우측의 모듈 플라이 휠(CMG2)의 상태는 다음과 같이 수식화될 수 있다. The module flywheel on the left side of FIG. 21 may be formulated as described above, and the state of the module flywheel CMG2 on the right side may be formulated as follows.

도 22 내지 도 24에는 CMG(Control Moment Gyroscope)로 구현되는 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)의 외란 토크에 의한 자가 균형 탑승 로봇(M)의 거동이 도시된다. 22 to 24 show the behavior of the self-balancing boarding robot M by the disturbing torque of the module flywheel 217 of the variable moment module 200 implemented with a control moment gyroscopic (CMG).

가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)의 속도가

이고 Gimbal 의 속도

일 때

의 토크가 발생하고 +pitch 방향으로 자가 균형 탑승 로봇(M)이 기울어질 때, 자가 균형 탑승 로봇(M)의 자가 균형 제어부(self-balancing controller, 미도시)의 작동에 의해 자가 균형 탑승 로봇(M)은

방향으로 진행한다. 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)의 속도가

이고 Gimbal의 속도가

일 때

토크가 발생해 -pitch 방향으로 탑승로봇이 기울어져 진행을 멈추거나

방향으로 진행한다.The speed of the module flywheel 217 of the variable moment module 200 is

Is the speed of Gimbal

when

When the torque of is generated and the self-balancing boarding robot M tilts in the +pitch direction, the self-balancing boarding robot (not shown) operates by the self-balancing controller (not shown) of the self-balancing boarding robot (M). M) is

Proceed in the direction The speed of the module flywheel 217 of the variable moment module 200 is

And Gimbal's speed is

when

Torque occurs and the boarding robot tilts in the -pitch direction to stop the progress

Proceed in the direction

도 24에는 자가 균형 탑승 로봇(M)의 상단에 배치되는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)의 배치 상태의 모식도가 도시되는데, 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트(10)의 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의하여 생성되는 관성 모멘트의 변화가 자가 균형 탑승 로봇(M)의 균형 기립 상태로부터 외란 모멘트에 의한 기울어진 상태가 형성된다. 24 is a schematic diagram of an arrangement state of the self-balancing boarding robot test unit 10 of the present invention disposed on the top of the self-balancing boarding robot M, the variable moment module of the self-balancing boarding robot test unit 10 ( The change in the moment of inertia generated by the module flywheel 217 of 200) is inclined by the disturbing moment from the balanced standing state of the self-balancing boarding robot M.

상기한 실시예에서와 같은 짝수 개의 가변 모멘트 모듈(200)을 구비하는 경우, 즉 2n(n = 1, 2, 3, ...)개의 CMG로서의 가변 모멘트 모듈(200)을 이용한 자가 균형 탑승 로봇(M)은 진행방향(pitch)방향으로의 인간의 거동을 보여줄 수 있고, 회전은 핸들바를 조작함으로써 발생하기 때문에 회전 방향으로의 토크를 내지 않아도 된다. A self-balancing boarding robot using the variable moment module 200 as 2n (n = 1, 2, 3, ...) CMGs having an even number of variable moment modules 200 as in the above embodiment (M) can show human behavior in the pitch direction, and since rotation occurs by manipulating the handlebar, there is no need to apply torque in the rotation direction.

사람이 자가균형로봇에 탑승해서 선회를 하기 위해서 회전할 때 생기는 원심력을 보상하기 위해 몸을 회전 중심 방향으로 기울이게 되는데, 전 후진이 가능한 2n개의 CMG로서의 짝수 개의 모듈 플라이 휠을 구비하는 가변 모멘트 모듈을 장착한 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 장착된 자가 균형 탑승 로봇(M)이 회전 운동을 실행하는 경우, 전 후진이 가능한 2n개의 CMG로서의 짝수 개의 모듈 플라이 휠을 구비하는 가변 모멘트 모듈을 장착한 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는 자가 균형 탑승 로봇의 진행방향으로의 토크만 발생시켜 원심력을 보상하기 어렵기 때문에 전복이 발생 할 수도 있다. The body is tilted in the direction of the rotation center to compensate for the centrifugal force generated when a person rotates in order to make a turn on a self-balancing robot. Equipped self-balancing boarding robot When the self-balancing boarding robot (M) equipped with the test unit performs a rotational movement, a self-balancing module equipped with an even number of modules flywheels as 2n CMGs capable of forward and backward is installed. The boarding robot test unit generates only torque in the traveling direction of the self-balancing boarding robot, making it difficult to compensate for centrifugal force, which may cause overturn.

따라서, 회전방향 안전성/안정성을 위해 이에 하나의 CMG로서의 가변 모멘트 모듈의 모듈 플라이 휠을 추가하여 자가균형 탑승 로봇의 롤방향 자세를 기울여 가변 모멘트 모듈을 포함하는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에서 생성되는 토크를 통해 원심력을 보상 할 수 있다. Therefore, for the safety/stability of the rotation direction, torque generated by the self-balancing boarding robot test unit including the variable moment module by tilting the roll direction posture of the self-balancing boarding robot by adding the module flywheel of the variable moment module as one CMG Centrifugal force can be compensated through.

즉, 사람의 거동을 모사하는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는 자가 균형 탑승 로봇의 전 후진 안전성/안정성만 고려하는 것 뿐만 아니라 회전방향 안정성을 고려할 수 있어야 하는데, 2n개의 CMG로서의 가변 모멘트 모듈의 구성은 전 후진 할 때 인간 거동 구현을 모사하고, 여기에 하나의 CMG를 추가, 즉 총 세 개 이상의 복수 개의 모듈 플라이 휠을 포함하는 가변 모멘트 모듈을 구비하는 구성을 취하여 자가 균형 탑승 로봇을 탄 사람이 회전 운동을 할 때 원심력을 보상하는 역할을 할 수도 있는데, 달리 표현하자면, 2n개의 CMG로서의 가변 모멘트 모듈을 갖는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 경우 전 후진 할 때 인간 거동 구현을 모사하는 용도로 사용할 수도 있다. In other words, the self-balancing boarding robot test unit that simulates human behavior should be able to consider not only the forward and backward safety/stability of the self-balancing boarding robot, but also the stability in the direction of rotation.The configuration of the variable moment module as 2n CMGs Simulate the realization of human behavior when moving forward and backward, and add one CMG to it, i.e., take a configuration with a variable moment module including a total of three or more module flywheels, and the person on the self-balancing boarding robot rotates It can also play a role of compensating centrifugal force when exercising.In other words, in the case of a self-balancing boarding robot test unit with variable moment modules as 2n CMGs, it can also be used to simulate human behavior when moving forward and backward. .

2n+1개의 CMG로서의 가변 모멘트 모듈을 갖는 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 경우 전 후진 할 때의 인간 거동 구현 모사와 함께 선회시 원심력을 보상하는 용도로 사용할 수도 있다. 여기서, 이해를 용이하도록 2n+1의 CMG의 개수를 예시하였으나, 경우에 따라 n은 0을 취하여 홀수 개의 배치 구조를 취하는 범위를 포함할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. In the case of a self-balancing boarding robot test unit having a variable moment module as 2n+1 CMG, it can also be used for compensating centrifugal force during turning, as well as simulating human behavior when moving forward and backward. Here, the number of CMGs of 2n+1 is illustrated for ease of understanding, but in some cases, various modifications are possible, such as taking n as 0 to include a range taking an odd number of arrangement structures.

ATD(Anthropomorphic test device)로서의 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 인간 거동 구현 원리는 다음과 같다. 인간이 탑승 로봇을 전/후진시키기 위해 몸을 기울여 모멘트를 발생시키는 것과 동일한 크기로 CMG로서의 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)로부터 외란 모멘트를 발생시켜, 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇(M)에 전달한다(도 25 참조). The principle of implementing the human behavior of the self-balancing boarding robot test unit of the present invention as an anthropomorphic test device (ATD) is as follows. By generating a disturbance moment from the module flywheel 217 of the variable moment module 200 as a CMG at the same size as a human being tilted to generate a moment to move the boarding robot forward/backward, the self-balancing boarding robot test unit It is transmitted to the mounted self-balancing boarding robot M (see Fig. 25).

본 실시예에서의 두 개의 배치되는 CMG로서의 가변 모멘트 모듈을 이용해 사람의 무게중심이 이동하면서 생기는 모멘트 방향(Pitch)으로의 토크를 증가시키고 필요하지 않는 방향(Roll)의 토크는 상쇄 시켜준다. In the present embodiment, the torque in the moment direction (Pitch) generated by the movement of the center of gravity of a person is increased by using the variable moment module as two arranged CMGs, and the torque in the unnecessary direction (Roll) is canceled.

CMG로서의 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의한 Torque 식으로 앞서 기술된

값과

,

값에서

와

는 고정하고 Gimbal의 속도

를 조절하여 사람이 발생시키는 모멘트와 동일한 토크를 생성하여 테스트 진행을 위한 물리적 모사 환경을 제공할 수 있다.As previously described in the torque equation by the module flywheel 217 of the variable moment module 200 as CMG

Value and

,

In value

Wow

Is fixed and the speed of the Gimbal

It is possible to provide a physical simulation environment for test progress by generating the same torque as the moment generated by a person by adjusting.

도 26 내지 도 28에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇(M)의 시뮬레이션을 RecurDyn simulation을 통해 실행한 시뮬레이션 결과가 도시되는데, 탑승자의 pitch reference를 잘 따라 갈 수 있는지 확인해 보았으며, 실제 실험치와 시뮬레이션 모사값이 거의 일치함을 확인하였다. 26 to 28 show simulation results of the simulation of the self-balancing boarding robot M equipped with the self-balancing boarding robot test unit of the present invention through RecurDyn simulation, whether it is possible to follow the passenger's pitch reference well. We checked, and it was confirmed that the actual experimental value and the simulated simulation value were almost identical.

도 30 내지 도 32 및 도 33 내지 도 37에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 실험 결과의 일예들이 도시된다. 도 30 내지 도 32에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 정지 상태로부터 출발하여 일정 범위 내 가/감속이 이루어지는 경우에 대한 테스트 결과가, 그리고 도 33 내지 도 37에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트의 전진 주행 중 회전 선회 운동이 이 이루어지는 경우에 대한 테스트 결과가 도시된다. 30 to 32 and 33 to 37 show examples of experimental results of the self-balancing boarding robot test unit of the present invention. 30 to 32 show test results for a case where acceleration/deceleration is performed within a certain range starting from the stop state of the self-balancing boarding robot test unit of the present invention, and FIGS. 33 to 37 are the self-balancing boarding robot of the present invention. The test result for the case where the rotational orbital motion is performed during the forward running of the test unit is shown.

먼저, 도 30에는 테스트 조건에서 사람의 탑승시 사람에 의하여 행해지는 거동으로부터 얻어지는 피치 데이터(실선)와, 본 발명의 CMG(Control Moment Gyroscope)로 구현되는 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의한 피치 데이터(점선)가 도시되는데, CMG(Control Moment Gyroscope)로 구현되는 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의한 토크는 사람에 의하여 행해지는 거동과 거의 실질적으로 동일한 토크 거동(도 31 참조)을 발생시킨다. 도 32에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇(M)의 직진 주행 가/감속 실험의 수행 상태를 도시하는 사진 선도이다. First, FIG. 30 shows pitch data (solid line) obtained from a behavior performed by a person upon boarding of a person under test conditions, and a module flywheel of the variable moment module 200 implemented by the CMG (Control Moment Gyroscope) of the present invention. Pitch data (dotted line) by 217) is shown, and the torque by the module flywheel 217 of the variable moment module 200 implemented by CMG (Control Moment Gyroscope) is substantially the same as the behavior performed by a person. It generates a torque behavior (see Fig. 31). FIG. 32 is a photographic diagram showing a state in which the self-balancing boarding robot M equipped with the self-balancing boarding robot test unit of the present invention is performed in a straight traveling acceleration/deceleration experiment.

직진 주행 이외, 선회 동작의 경우, 도 33 내지 도 37에 도시되는데, 도 33에는 선회 동작 테스트 조건에서 사람의 탑승시 사람에 의하여 행해지는 거동으로부터 얻어지는 피치 데이터(실선)와, 본 발명의 CMG(Control Moment Gyroscope)로 구현되는 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의한 피치 데이터(점선)가 도시되는데, CMG(Control Moment Gyroscope)로 구현되는 가변 모멘트 모듈(200)의 모듈 플라이 휠(217)에 의한 토크는 사람에 의하여 행해지는 거동과 거의 실질적으로 동일한 토크 거동(도 34 참조)을 발생시킨다. In the case of a turning operation other than straight traveling, it is shown in Figs. 33 to 37, in Fig. 33, pitch data (solid line) obtained from the behavior performed by a person upon boarding a person in a turning operation test condition, and the CMG ( Pitch data (dotted line) by the module flywheel 217 of the variable moment module 200 implemented as a Control Moment Gyroscope) is shown, and the module flywheel of the variable moment module 200 implemented as a Control Moment Gyroscope (CMG) The torque by (217) produces a torque behavior that is almost substantially the same as that performed by a person (see Fig. 34).

자가 균형 탑승 로봇(M)의 자가 균형 제어부(미도시, self-balancing controller)는 균형을 잡기 위해 주행을 통해 보상토크를 발생하는데, 본 실험의 경우 대략 0.5초에 전진을 시작하여 대략 3초에 감속하며 9초에 정지하는 상황이다(도 33 참조). 선회 동작은 대략 1초부터 시작하여 최종적으로 약 -25deg의 yaw angle을 가진다(도 36 참조). 도 35에는 탑승자에 의하여 실행되는 조향 레버(MS)의 조정 동작(실선)과 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트에 의한 조향 레버(MS)의 조정 동작(점선)은 거의 동일한 반응 패턴을 나타낸다. 도 37에는 본 발명의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트가 탑재된 자가 균형 탑승 로봇(M)의 직진 주행 가/감속 실험의 수행 상태를 도시하는 사진 선도이다. The self-balancing controller (not shown, self-balancing controller) of the self-balancing boarding robot (M) generates compensation torque through driving in order to balance.In this experiment, it starts moving forward in approximately 0.5 seconds and starts in approximately 3 seconds. It decelerates and stops at 9 seconds (see Fig. 33). The turning operation starts from about 1 second and finally has a yaw angle of about -25deg (see Fig. 36). In FIG. 35, the adjustment operation of the steering lever MS executed by the occupant (solid line) and the adjustment operation of the steering lever MS by the self-balancing boarding robot test unit of the present invention (dotted line) show substantially the same reaction pattern. FIG. 37 is a photographic diagram showing a state in which the self-balancing boarding robot M equipped with the self-balancing boarding robot test unit of the present invention is performed in a straight traveling acceleration/deceleration experiment.

탑승자의 선회 상황에서의 자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트는 사람이 탑승하여 얻은 피치각(Pitch angle)과 회전운동을 하기 위한 조향 레버(MS)의 각도 데이터(angle)가 재현될 수 있음을 확인 할 수 있고, 이로부터 본 발명의 자가균형 탑승 로봇 테스트 유니트를 통하여 자가 균형 탑승 로봇의 사람의 비탑승 상태에서도 사람의 동작 반응 모사가 가능한 조건으로 자가 균형 탑승 로봇의 전·후진 상황과 회전 운동 상황 등이 변형된 예에서 실험이 가능하다.The self-balancing boarding robot test unit in the occupant's turning situation can confirm that the pitch angle obtained by the person boarding and the angle data of the steering lever MS for rotational movement can be reproduced. From this, through the self-balancing boarding robot test unit of the present invention, the self-balancing boarding robot's forward/reverse situation and the rotational movement situation, etc. are conditions that can simulate the motion of a person even in a non-boarding state of the self-balancing boarding robot. Experiments are possible in modified examples.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니고 다양한 변형이 가능하다.The above embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible.

10...자가 균형 탑승 로봇 테스트 유니트
100...유니트 바디 200…가변 모멘트 모듈
300…모멘트 구동부 400…스티어링부
500…센서부10... self-balancing boarding robot test unit
100... unit body 200... Variable moment module
300… Moment drive part 400... Steering
500… Sensor

Claims

As a self-balancing boarding robot test unit 10 for testing the stability of the self-balancing boarding robot (M), a unit body 100 that can be mounted and fixed to the self-balancing boarding robot, and mounted on the unit body 100 A variable moment module 200 having a module flywheel 217 that is rotatable and causes a change in the center of gravity through a change in moment, and a driving force that forms a moment change by rotating or changing the position of the module flywheel 217 Including a moment driving unit 300 to provide,
The unit body 100 includes: a base body 110 that is fixedly mounted on an occupant's footrest of a self-balancing boarding robot M, and is connected to the end of the base body 110 and the variable moment module 200 Including a frame body 120 to be mounted,
The variable moment module 200: Supports the module flywheel 217 to be rotatable about an axis perpendicular to the ground on the frame body 120 with respect to the ground vertical standing state of the self-balancing boarding robot M Including a moment module frame portion 210,
The moment module frame part 210 is: a module frame base 211 positioned fixedly on the frame body 120, connected to the module frame base 211, and pivoting the module flywheel 217 Self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a module frame shaft body (213) arranged to allow possible space.

delete

The method of claim 1,
The variable moment module 200 is:
A module rotation shaft 219 disposed rotatably on the module frame shaft body 213 and axially rotatably disposed with respect to the module frame shaft body 213,
Moment module rotation including the module flywheel 217, a module rotation body 215 connected to the module rotation shaft 219 so as to be fixedly rotated relative to the module rotation shaft 219, and in which the module flywheel 217 is movably disposed Self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that it comprises a unit 214.

The method of claim 5,
The moment driving unit 300 is:
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a frame shaft driving unit (310) connected to the module rotation shaft (219) to provide a driving force to move the moment module rotation unit (214).

The method of claim 6,
The frame shaft drive 310 is:
A frame shaft drive motor 311 fixedly mounted on the moment module frame 210,
A frame shaft reducer 313 connected to the frame shaft drive motor 311 to change a driving speed,
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a frame shaft coupler (315) disposed between the frame shaft reducer (313) and the module rotation shaft (219) to connect both.

The method of claim 5,
The moment module rotation body 215 is:
A rotation main body 2151 movably accommodating the module flywheel 217,
A rotation cover body 2153 connected to an end of the rotation main body 2151 to partition a space in which the module flywheel 217 is disposed,
The module flywheel 217 includes a rotation flywheel bearing 218 connected to the module flywheel 217 side and the rotation cover body 2153 side so as to be able to rotate relative to the rotation cover body 2153 Self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that.

The method of claim 8,
A rotation cover bearing fixer 2158 is disposed between the module rotation cover body 2153 and the rotation flywheel bearing 218,
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that a rotation flywheel fixer (2159) is disposed between the module flywheel (217) and the rotation flywheel bearing (218).

The method of claim 9,
The moment driving unit 300 is:
A rotation driving unit disposed on the moment module rotation body 215 and connected to the module flywheel 217 disposed inside the moment module rotation body 215 to provide a driving force to rotate the module flywheel 217 Self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that it comprises (320).

The method of claim 10,
The rotation driving unit 320 is:
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a rotation drive motor (321) fixedly mounted on the moment module rotation body (215) and connected to the module flywheel (217).

The method of claim 11,
The rotation driving unit 320 is:
One end is disposed on the other side of the module flywheel 217 connected to the rotation driving motor 321, the other end is a rotation support shaft 325 rotatably connected to the moment module rotation body 215 Self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that it comprises.

The method of claim 12,
The rotation driving unit 320 is:
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it further comprises a rotation coupling (323) disposed between the rotation drive motor (321) and the rotation support shaft (325) and connecting both sides.

The method of claim 1,
A self-balancing boarding robot test unit (10), which is disposed on the unit body (100) and further includes a steering unit (400) for adjusting a steering lever (MS) of the self-balancing boarding robot (M).

The method of claim 14,
The steering unit 400 is:
A steering driving unit 410 positioned and disposed on the unit body 100,
One end is connected to the steering drive unit 410, the other end is connected to the steering lever MS, including a steering transmission unit 420 that transmits the steering driving force of the steering drive unit 410 to the steering lever MS. Self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that.

The method of claim 15,
The steering transmission unit 420 is:
A transfer pulley 421 disposed to be axially movable on the unit body 100,
A self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that it includes a transfer wire 423 at one end guided to the transfer pulley 421 and the other end is connected to the steering lever MS.

The method of claim 16,
The transfer pulley 421 is:
A center pulley 4211 connected to the steering drive unit 410,
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a side pulley (4213) that is spaced apart from the center pulley (4211) and switches the traveling direction of the transfer wire (423).

As a self-balancing boarding robot test unit 10 for testing the stability of the self-balancing boarding robot (M), a unit body 100 that can be mounted and fixed to the self-balancing boarding robot, and mounted on the unit body 100 A variable moment module 200 having a module flywheel 217 that is rotatable and causes a change in the center of gravity through a change in moment, and a driving force that forms a moment change by rotating or changing the position of the module flywheel 217 Including a moment driving unit 300 to provide,
The module flywheel 217 is:
A flywheel hub 2172 connected to the moment driving unit 300 and receiving a rotational driving force,
A plurality of flywheel spokes (2173) connected to the flywheel hub (2172) and disposed radially from the flywheel hub (2172),
A flywheel rim 2171 disposed on the outer periphery of the flywheel hub 2172 coaxially with the flywheel hub 2172 and connected to the flywheel hub 2172 through the flywheel spokes 2173,
Self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a flywheel weight portion (2174) including a flywheel weight slide (21745) movable along the flywheel spokes (2173).

The method of claim 18,
The flywheel weight portion 2174 is:
A flywheel weight 21743 that can be disposed on the flywheel weight slide 21745,
A flywheel weight guide 21740 disposed parallel to the flywheel spokes 2173 and movably disposed along a length of the flywheel weight 21743,
Self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that it comprises a flywheel weight elastic portion (21741) disposed before and after the flywheel weight (21743) on the length of the flywheel weight guide (21740).

The method of claim 19,
A self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that a plurality of the flywheel spokes (2173) are dividedly arranged.

The method of claim 1,
The module flywheel 217 is a self-balancing boarding robot test unit 10, characterized in that the even number is arranged.

The method of claim 1,
The module flywheel (217) is a self-balancing boarding robot test unit (10), characterized in that the odd number is arranged.