KR102206024B1 - 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이 - Google Patents

Abstract

이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이는, 전진 또는 후진 운동을 위해서 구비되는 휠; 상기 휠과 휠축을 이용하여 결합되며, 상기 휠의 상부 일정 영역을 보호하기위해 구비되는 하부 하우징; 상기 휠축과 결합되며, 상기 휠의 회전을 제어하기위해 구비되는 휠 제어 모터; 상기 하부 하우징의 상부에 결합되는 지지판; 상기 지지판의 하부에 형성되는 제1 회전부; 상기 지지판의 상부에 형성되는 제2 회전부; 및 상기 지지판의 상부에 결합되어 상기 제1 회전부 및 제2 회전부를 보호하도록 형성되는 상부 하우징;을 포함하도록 형성된다.

Description

이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이{Smart top with dual spin structure}

본 발명은 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이에 관한 것으로, 특히, 두 개의 회전부재를 회전시킴으로써 균형을 유지하고, 이동 방향을 사용자가 직접 제어할 수 있는 원격 조종이 가능한 스마트 팽이에 관한 것이다.

팽이는 어린이들에게 매우 인기가 높은 장난감 중 하나로서, 주로 채로 치거나 끈을 몸통에 감았다가 끈을 잡아당겨 푸는 힘으로 돌리면 구심력과 회전관성 때문에 평형을 유지하여 회전력이 소멸될 때까지 쓰러지지 않고 축을 중심으로 회전운동을 한다.

이러한 팽이는 회전력을 가하는 방식으로 실을 원추형의 몸체에 감아 팽이를 던지는 방식, 랙과 피니언 구조를 응용하여 회전력을 제공하는 방식, 팽이에 와인더를 끼우고 와인더를 당김으로써 팽이를 회전시키는 방식 등이 있다.

최근에는 팽이경기장 내에 돌고 있는 팽이를 서로 맞부딪치게 하여 어느 하나의 팽이를 쓰러뜨리는 이른바 배틀(battle) 방식의 놀이가 유행하고 있다.

그러나 종래의 팽이는 무작위적인 상황에서 단순히 상대편 팽이와 충돌에 따른 회전력의 저하로 승부를 가릴 수밖에 없는 구조이기 때문에 놀이(게임) 방식이 단조로워 몰입감이 낮고 박진감이 떨어지며 흥미 유발에 한계가 있다.

이러한 종래의 팽이가 지닌 문제점을 해결하기 위한 기술로, 대한민국 등록특허공보 제10-1469747호에 원격제어가 가능한 팽이형 로봇 시스템이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1611193호에 스마트폰을 활용한 팽이완구 및 이를 운용하는 방법이 개시되어 있다.

그런데 전자는 팽이의 본체 하부에 한 쌍의 바퀴를 장치하고, 이에 구동력을 전달하는 구동부를 원격에서 제어함으로써 팽이를 전후 양쪽으로만 이동 방향을 전환할 수 있는 구조에 불과하고, 후자는 팽이에 내장되어 있는 회전체에 구동력을 전달하는 구동모터를 스마트폰으로 제어하여 팽이의 회전을 자동으로 유지할 수는 있지만, 팽이경기장의 상판 기울기를 조절하는 기울기조절부를 스마트폰으로 제어하여 팽이의 방향을 전환시키는 구조여서 반드시 전용 팽이경기장이 필요한 사용상의 불편함과 한계가 있다.

대한민국등록특허 제10-1469747호 대한민국등록특허 제10-1611193호

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 팽이의 진행 방향을 사용자가 직접 외부 원격 조종을 통해 조종할 수 있는 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이를 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이가 제공된다. 상기 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이는, 전진 또는 후진 운동을 위해서 구비되는 휠; 상기 휠과 휠축을 이용하여 결합되며, 상기 휠의 상부 일정 영역을 보호하기위해 구비되는 하부 하우징; 상기 휠축과 결합되며, 상기 휠의 회전을 제어하기위해 구비되는 휠 제어 모터; 상기 하부 하우징의 상부에 결합되는 지지판; 상기 지지판의 하부에 형성되는 제1 회전부; 상기 지지판의 상부에 형성되는 제2 회전부; 및 상기 지지판의 상부에 결합되어 상기 제1 회전부 및 제2 회전부를 보호하도록 형성되는 상부 하우징;을 포함하도록 형성된다.

상기 제1 회전부는, 상기 지지판의 중심과 연결된 제1 회전축을 중심으로 회전하는 제1 회전부재; 및 상기 제1 회전축을 이용하여 상기 제1 회전부재를 회전시키는 제1 회전모터;를 포함하도록 형성될 수 있다.

상기 제2 회전부는, 상기 지지판의 중심과 연결된 제2 회전축을 중심으로 회전하는 제2 회전부재; 및 상기 제2 회전축을 이용하여 상기 제2 회전부재를 회전시키는 제2 회전모터;를 포함하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 회전부재는, 낮은 무게중심을 위해 상기 제2 회전부재보다 무겁게 형성될 수 있다.

상기 제1 회전모터는 전원이 공급되면 지속적으로 동작하도록 형성되고, 상기 제2 회전모터는 외부 입력을 전달받아 펄스 형태로 동작하도록 형성될 수 있다.

상기 외부 입력을 무선 신호를 통해 전달받고, 상기 지지판의 일 측에 구비되어 상기 휠 제어 모터, 상기 제1 회전모터 및 상기 제2 회전모터를 상기 외부 입력을 기준으로 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 외부 입력을 이용하여 상기 휠 제어 모터 및 상기 제1 회전모터의 회전 속도를 제어하고, 상기 제2 회전모터의 상기 펄스 형태 동작의 시간 및 세기를 제어할 수 있다.

상기 지지판은 상기 제1 회전부 및 상기 하부 하우징와 연결되는 하부 지지판; 및 상기 제2 회전부 및 상기 상부 하우징과 연결되는 상부 지지판;을 포함하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이는 사용자가 외부 원격 조종을 이용하여 팽이의 이동 속도, 이동 방향 및 균형 등을 직접 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이의 (a) 설계도 및 (b)간략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이의 (a) 설계도 및 (b)간략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이의 단면도이다.

이하에서는 도 1 및 도 2를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)는, 크게는 하부 하우징(110) 및 상부 하우징(120)으로 형성된다. 하부 하우징(110)은 팽이의 하부에 형성되며, 바람직하게는 상부 하우징(120) 방향으로 갈수록 단면적이 넓어지도록 팽이 형상으로 형성될 수 있다.

하부 하우징(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부 하우징(120)과 지지판(230)을 기준으로 구분될 수 있으며, 내부에 휠(211), 휠 제어 모터(212) 및 제1 회전부(240)를 포함하도록 형성되어 각각의 구성요소를 외부 충격으로부터 보호하도록 구비될 수 있다.

휠(211)은 하부 하우징(110)의 하부에 구비된다. 휠(211)은 휠 축을 이용하여 하부 하우징(110)과 결합하고, 하부 하우징의 외부에 휠(211)의 일부가 돌출되도록 형성된다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(110)는, 휠(211)이 지면에 닿도록 형성될 수 있고, 휠(211)이 회전하는 경우, 휠(211)의 회전 운동에 따라 이동이 가능하도록 형성된다.

이때, 휠(211)은 휠 축을 중심으로 회전운동하기 때문에 전진 또는 후진의 일차원 이동이 가능하도록 형성된다.

이러한 휠(211)의 회전운동을 위해 휠 제어 모터(212)가 휠 축과 결합하는 방식으로 하부 하우징(110)의 내부에 구비된다. 휠 제어 모터(212)는 도 2에 도시된 바와 같이 ㄱ자 형태로 형성되는 휠 축의 일측에 구비될 수도 있지만, 하부 하우징(110)의 공간에 여유가 있는 경우 직선 형태의 휠 축의 일 측에 구비될 수도 있다.

휠 제어 모터(212)는 후술되는 제어부를 통해 제어되며, 휠(211)이 회전할 수 있도록 회전력을 공급하기위해 구비된다. 이때, 휠 제어 모터(212)가 정방향으로 회전하면, 휠(211)은 직진 운동을 하고, 휠 제어 모터(212)가 역방향으로 회전하면, 휠(211)은 후진 운동을 할 수 있다.

제1 회전부(240)는, 하부 하우징(110)의 상부에 구비된다. 이때, 제1 회전부(240)는 본 발명의 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)의 균형을 유지하기 위해서 회전운동을 할 수 있다. 제1 회전부(240)는 이를 위해 제1축(241), 제1 회전부재(242) 및 제1 회전모터(243)를 포함할 수 있다.

제1 회전부재(242)는 제1축(241)을 이용하여 제1 회전모터(243) 및 하부 하우징(110)과 연결된다. 제1 회전부재(242)의 중심을 지나는 제1축(241)은 일 측이 하부 하우징(110)과 연결되고, 제1 회전모터(243)가 제1축(241)을 회전시킬수 있는 형태로 연결된다.

일 예로, 제1축(241)은 하부 하우징(110)의 상부에 형성되는 지지판(230)과 일 측이 결합하고, 제1 회전부재(242)와 지지판(230) 사이에 제1 회전모터(243)가 구비되어 제1 회전모터(243)로부터 회전력을 전달받아 제1 회전부재(242)를 회전시키도록 형성될 수도 있다.

하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1축(241), 제1 회전부재(242) 및 제1 회전모터(243)는 모두 제1 회전부재(242)가 하부 하우징(110) 내부에서 용이하게 회전할 수 있는 형태로 구비될 수도 있다.

제1 회전모터(243)는 제1 회전부재(242)의 회전운동을 이용하여 본 발명의 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)가 균형을 잡도록 하기 위해, 제1 회전부재(242)에 회전력을 일정하게 제공할 수 있다. 이때, 제1 회전 모터(243)에서 제공하는 회전력은 후술되는 제어부(260)의 제어 신호에 따라 조절될 수도 있다.

상부 하우징(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 하우징(110)과 지지판(230)을 기준으로 구분될 수 있으며, 내부에 제2 회전부(250) 및 제어부(260)를 포함하도록 형성되어 각각의 구성요소를 외부 충격으로부터 보호하도록 구비될 수 있다.

제2 회전부(250)는 상부 하우징(120)의 하부에 구비된다. 이때, 제2 회전부(250)는 본 발명의 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)의 이동 방향을 전진 및 후진의 일차원에서 각도를 변경하여 이동가능 하도록 변경하기 위해 회전운동을 할 수 있다. 제2 회전부(250)는 이를 위해 제2축(251), 제2 회전부재(252) 및 제2 회전모터(253)를 포함할 수 있다.

제2 회전부재(252)는 제2축(251)을 이용하여 제2 회전모터(253) 및 상부 하우징(120)과 연결된다. 제2 회전부재(252)의 중심을 지나는 제2축(251)은 일 측이 상부 하우징(120)과 연결되고, 제2 회전모터(253)가 제2축(251)을 회전시킬 수 있는 형태로 형성된다.

일 예로, 제2축(251)은 상부 하우징(120)의 하부에 형성되는 지지판(230)과 일 측이 결합하고, 제2 회전부재(252)와 지지판(230) 사이에 제2 회전모터(253)가 구비되어 제2 회전모터(253)로부터 회전력을 전달받아 제2 회전부재(252)를 회전시키도록 형성될 수도 있다.

하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제2축(251), 제2 회전부재(252) 및 제2 회전모터(253)는 모두 제2 회전부재(252)가 상부 하우징(120) 내부에서 용이하게 회전할 수 있는 형태로 구비될 수도 있다.

제2 회전모터(253)는 제2 회전부재(252)의 회전운동을 이용하여 본 발명의 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)가 이동 방향을 전환할 수 있도록 제2 회전부재(252)에 펄스 형태의 짧은 시간동안의 회전을 공급할 수 있다. 이를 통해 제2 회전부재(252)는 일 방향으로 짧은 시간동안 회전 후 정지하게 되고, 이러한 회전 동작 및 작용 반작용 법칙에 의해 본 발명의 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이는 제2 회전부재(252)가 펄스 회전을 수행한 반대 방향으로 일정 각도 회전하게 된다.

따라서, 하부 하우징(110)과 결합한 휠(211)이 바라보는 방향은 최초 펄스 회전을 수행하기 전과 달라지게 되고, 이로 인해 사용자가 원하는 방향으로 이동 방향을 변경하여 이동할 수 있게 된다.

한편, 일반적인 팽이는 무게중심이 아래에 있을수록 안정된 자세를 보다 용이하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)는 바람직하게는 제1 회전부재(242)의 무게가 제2 회전부재(252)의 무게보다 무겁게 형성될 수 있다.

나아가, 사용자의 필요에 따라 하부 하우징(110)의 하부 공간에 무게추(도면 미도시)가 더 결합될 수도 있으며, 이 경우, 팽이(100)의 균형을 잘 유지하기 위해 서로 대칭되는 위치에도 같은 무게가 형성되도록 구비될 수도 있다.

제어부(260)는 휠 제어 모터(212), 제1 회전모터(243) 및 제2 회전모터(253)를 사용자의 원격 조종에 기반하여 제어하기위해 구비된다. 이를 위해 제어부(260)는 사용자의 원격 조종 디바이스로부터 무선 신호를 전달받을 수 있는 무선 통신 모듈을 포함하도록 형성될 수 있다.

또, 제어부(260)는 사용자의 원격 조종 디바이스로부터 무선 신호를 전달 받으면, 무선 신호를 분석하여 해당 신호가 어떤 모터를 제어하기 위한 신호인지 파악한 후, 해당 모터를 무선 신호에 포함된 제어 정보를 이용하여 제어할 수 있다.

일 예로, 사용자가 원격 조종 디바이스를 이용하여 팽이(100)를 전진시키도록 조종한 경우, 제어부(260)는 전진 제어 정보를 무선 신호로 전달받아 휠 제어 모터(212)를 정방향으로 회전시켜 스마트 팽이(100)가 전진 이동을 수행하도록 할 수 있다.

또, 사용자가 팽이(100)를 더 빠르게 전진하도록 조종한 경우, 제어부(260)는 전진 가속 제어 정보를 무선 신호로 전달받아 휠 제어 모터(212)의 회전 속도를 증가시켜 팽이(100)의 이동 속도를 증가시킬 수도 있다.

다른 예로, 사용자가 원격 조종 디바이스를 이용하여 팽이(100)의 이동 방향을 우측으로 변경하도록 조종한 경우, 제어부(260)는 방향 전환 정보를 무선 신호로 전달받아 제2 회전모터(253)를 이용하여 제2 회전부재(252)를 시계 반대방향으로 펄스 회전시키고, 작용 반작용 법칙에 의하여 팽이(100)가 시계 방향으로 회전하여 휠(211)의 이동 방향이 기존에 비하여 일정 각도 우측으로 변경될 수 있다.

한편, 제어부(260)는 바람직하게는 제1 회전모터(242)는 전원이 공급되는 경우 지속적으로 회전하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이(100)는 배터리를 사용할 수 있으며, 전원 관리를 위해 전원 온/오프 스위치가 더 구비될 수도 있다.

이 경우, 제어부(260)는 전원이 공급되면, 제1 회전모터(242)가 일정 속도로 회전하도록 제어하여 사용자가 팽이(100)의 균형을 쉽게 유지하며 팽이(100)를 지면에 세울 수 있도록 할 수 있다.

또, 제어부(260)는 전원이 공급되더라도, 사용자가 팽이(100)를 활성화시키는 조종 신호를 제공한 이후에 제1 회전모터(242)를 일정 속도로 회전하도록 제어할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지판(230)은 1개로 형성되어 하부 하우징(110)과 상부 하우징(120)에 동시에 결합될 수도 있고, 하부 지지판 및 상부 지지판으로 분리되어 형성됨으로써 하부 지지판이 하부 하우징(110)에 결합하고, 상부 지지판이 상부 하우징(120)에 결합하도록 형성될 수도 있다.

또, 제어부(260)는 본 발명의 일 실시예에서는 상부 하우징 내부에 포함되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하부 하우징 내부에 포함되도록 형성될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이
110: 하부 하우징 120: 상부 하우징
211: 휠 212: 휠 제어 모터
230: 지지판 240: 제1 회전부
241: 제1축 242: 제1 회전부재
243: 제1 회전모터 250: 제2 회전부
251: 제2축 252: 제2 회전부재
253: 제2 회전모터 260: 제어부

Claims (8)

1. 전진 또는 후진 운동을 위해서 구비되는 휠;
   상기 휠과 휠축을 이용하여 결합되며, 상기 휠의 상부 일정 영역을 보호하기위해 구비되는 하부 하우징;
   상기 휠축과 결합되며, 상기 휠의 회전을 제어하기위해 구비되는 휠 제어 모터;
   상기 하부 하우징의 상부에 결합되는 지지판;
   상기 지지판의 하부에 형성되는 제1 회전부;
   상기 지지판의 상부에 형성되는 제2 회전부; 및
   상기 지지판의 상부에 결합되어 상기 제1 회전부 및 제2 회전부를 보호하도록 형성되는 상부 하우징;을 포함하도록 형성되는 이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이에서,
   상기 제1 회전부는,
   상기 지지판의 중심과 연결된 제1 회전축을 중심으로 회전하는 제1 회전부재; 및
   상기 제1 회전축을 이용하여 상기 제1 회전부재를 회전시키는 제1 회전모터;를 포함하고,
   상기 제2 회전부는,
   상기 지지판의 중심과 연결된 제2 회전축을 중심으로 회전하는 제2 회전부재; 및
   상기 제2 회전축을 이용하여 상기 제2 회전부재를 회전시키는 제2 회전모터;를 포함하고,
   상기 제1 회전부재는, 낮은 무게중심을 위해 상기 제2 회전부재보다 무겁게 형성되고,
   상기 제1 회전모터는 전원이 공급되면 지속적으로 동작하도록 형성되고,
   상기 제2 회전모터는 외부 입력을 전달받아 펄스 형태로 동작하여 상기 스마트 팽이의 방향을 전환하고,
   상기 휠 제어 모터는 외부 입력을 전달받아 상기 휠에 회전을 공급하여,
   상기 스마트 팽이의 이동을 수행하도록 형성되며,
   상기 외부 입력을 무선 신호를 통해 전달받고, 상기 지지판의 일 측에 구비되어 상기 휠 제어 모터, 상기 제1 회전모터 및 상기 제2 회전모터를 상기 외부 입력을 기준으로 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 외부 입력을 이용하여 상기 휠 제어 모터 및 상기 제1 회전모터의 회전 속도를 제어하고, 상기 제2 회전모터의 상기 펄스 형태 동작의 시간 및 세기를 제어하고,
   상기 지지판은 상기 제1 회전부 및 상기 하부 하우징와 연결되는 하부 지지판; 및
   상기 제2 회전부 및 상기 상부 하우징과 연결되는 상부 지지판;을 포함하도록 형성되고,
   상기 제1 회전부의 제1 회전축 및 상기 제2 회전부의 제2 회전축은 상기 지지판의 중심과 연결되어 형성되는
   이중 회전 구조를 가지는 스마트 팽이.
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