KR102270318B1

KR102270318B1 - 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조 및 그를 이용한 이동 로봇

Info

Publication number: KR102270318B1
Application number: KR1020200031557A
Authority: KR
Inventors: 박성주; 신경철; 문창오; 김병모
Original assignee: 주식회사 유진로봇
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-06-29
Also published as: EP3878339B1; EP3878339A1

Abstract

휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조 및 그를 이용한 이동 로봇을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 휠 어셈블리는, 이동 로봇의 이동을 위한 메인 휠과 상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동 모터 및 기어를 포함하고, 상기 메인 휠의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되는 휠 기어 박스 어셈블리; 및 상기 휠 기어 박스 어셈블리와 결합되어 하부를 보호하고, 일측단에 상기 제1 힌지축과 결합되는 제1 힌지축 장착부가 형성된 휠 하부 커버를 포함할 수 있다.

Description

휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조 및 그를 이용한 이동 로봇{Wheel Assembly Structure for Preventing Wheel Slip and Mobile Robot Using It}

본 발명은 휠 슬립 방지를 위하여 힌지 구조를 적용한 휠 어셈블리 및 그를 이용한 이동 로봇에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

이동 로봇은 스스로 주행하거나 외부의 제어에 의해 주행하면서 특정 작업을 수행하는 로봇으로서, 수행하는 작업의 종류에 따라 청소로봇, 감시로봇 등이 있다. 이와 같은 이동 로봇은 지시된 작업, 예컨대 청소 또는 감시 등을 스스로 수행할 수 있는 기능을 갖고 있는 것이 일반적이다.

청소용 이동 로봇을 예로 들면, 청소용 이동 로봇은 주택 또는 사무실과 같은 일정한 청소구역을 스스로 이동하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입한다. 이를 위하여, 이동 로봇은 먼지 또는 이물질을 흡입하는 일반적인 진공 청소기의 구성 이외에 이동 로봇을 주행시키는 휠 조립체와, 청소구역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있도록 장애물을 감지하는 다수의 감지 센서와, 전원을 공급하는 배터리 및 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서 등으로 구성되어 있다.

이동 로봇을 주행시키는 휠 조립체는, 휠과 휠에 구동력을 제공하는 구동모터와 같은 동력원을 포함한다. 동력원으로부터 제공되는 구동력에 의하여 휠이 회전함으로써 이동 로봇이 주행할 수 있다. 그러나, 일반적으로 휠은 이동 로봇의 로봇 몸체에 대하여 고정된 상태에서 회전하도록 구성된다. 그러나, 이동 로봇은 편평한 주행면에서만 주행하는 것이 아니라 울퉁불퉁한 주행면과 같이 균일하지 않은 주행면에서 주행할 수도 있고, 문턱과 같은 장애물을 통과할 수도 있으며, 미끄러운 주행면에서 주행할 수도 있다.

이동 로봇은 휠의 접지력이 주행 저항보다 작거나, 주행 저항이 접지력보다 큰 경우 휠 슬립(Slip)이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이동 로봇이 울퉁불퉁한 주행면에서 주행할 때 주행면이 불균일하여 일측의 휠만이 주행면에 접지되고, 다른 측의 휠은 오목하게 함몰된 부위에 놓여져서 주행면과 접지되지 않는 경우, 이동 로봇은 주행면에 접지되지 않은 휠을 축으로 하여 같은 자리에서 계속적으로 회전한다. 즉, 이동 로봇이 전진하지 못하고 한 곳에서 계속적으로 맴도는 현상이 발생하는 문제점이 발생한다.

또한, 이동 로봇은 주행에 대한 저항력이 심한 환경(예: 카펫(Carpet) 위 등) 에서 로봇 주행 시 휠의 슬립(Slip) 현상으로 인해 정상적인 주행이 되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 이동 로봇은 주행 저항이 큰 환경에서 주행 시, 전진 시와 후진 시의 이동 속도 및 이동 거리가 다르게 되거나 휠의 슬립(Slip) 현상이 발생하게 된다. 이러한 경우, 이동 로봇의 주행 제어가 어렵게 되고, 안전 사고의 위험, 청소 성능의 불균일 등의 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 메인 휠을 구동하는 휠 어셈블리 구조에 적어도 하나의 힌지부를 적용하여 수직항력 및 접지력을 증가시키는 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조 및 그를 이용한 이동 로봇을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 이동 로봇의 휠 어셈블리는, 이동 로봇의 이동을 위한 메인 휠과 상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동 모터 및 기어를 포함하고, 상기 메인 휠의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되는 휠 기어 박스 어셈블리; 일측단이 상기 휠 기어 박스 어셈블리의 상기 제1 힌지축과 결합되고, 타측단에 구비된 제2 힌지축을 통해 상기 휠 기어 박스 어셈블리가 회동되도록 하는 힌지 샤프트; 및 상기 휠 기어 박스 어셈블리와 결합되어 상부를 보호하고, 타측단에 상기 제2 힌지축과 결합되는 제2 힌지축 장착부가 형성된 휠 상부 커버를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 이동 로봇은, 상기 이동 로봇의 외주면을 정의하는 본체 하우징; 이동 로봇의 이동을 위한 메인 휠과 상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동 모터 및 기어를 포함하고, 상기 메인 휠의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되는 휠 기어 박스 어셈블리; 일측단이 상기 휠 기어 박스 어셈블리의 상기 제1 힌지축과 결합되고, 타측단에 구비된 제2 힌지축을 통해 상기 휠 기어 박스 어셈블리가 회동되도록 하는 힌지 샤프트; 및 상기 휠 기어 박스 어셈블리와 결합되어 상부를 보호하고, 타측단에 상기 제2 힌지축과 결합되는 제2 힌지축 장착부가 형성된 휠 상부 커버를 포함하며, 상기 본체 하우징에 결합되는 휠 어셈블리; 청소하고자 하는 바닥면을 향하여 회전하며 독립적으로 착탈 가능하도록 마련된 회전 롤러와 상기 회전 롤러의 표면에서 형성된 로테이션 부재를 포함하며, 상기 회전 롤러의 회전을 통해 상기 바닥면에 있는 이물질을 제거하는 로테이팅 어셈블리; 및 상기 휠 어셈블리와 상기 로테이팅 어셈블리의 동작을 제어하는 제어회로를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 로봇 주행에 대한 저항력이 심한 환경(예: Carpet 위 등)에서 주행 시, 휠 슬립 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 접지력 향상을 통하여, 전진 시와 후진 시의 주행 성능을 동일한 수준으로 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 힌지부를 휠 어셈블리에 적용하여 주행 저항이 심한 환경에서도 안정적인 주행이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보조 휠과 휠 어셈블리 사이의 제1 힌지부의 위치를 설명하기 위한 이동 로봇의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부를 포함하는 휠 어셈블리 및 이동 로봇을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리에서 이동시 다중 힌지부의 동작을 나타낸 예시도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부를 포함하는 휠 어셈블리의 조립 구조를 나타낸 분해도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 휠 기어 박스 어셈블리를 조립 구조를 나타낸 분해도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 탄성 부재의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부의 회전 각도를 조절하기 위한 휠 상부 커버의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 힌지 샤프트를 포함하는 다중 힌지 구조의 휠 어셈블리를 나타낸 분해도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조가 적용된 이동 로봇을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조 및 그를 이용한 이동 로봇에 대해 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이동 로봇의 휠 어셈블리는 자체 제어 또는 외부로부터의 제어에 의하여 주행을 하면서 특정한 임무를 수행하는 다양한 이동 로봇에 설치되어 작동할 수 있다. 이하의 설명에서는 본 발명에 따른 이동 로봇의 휠 어셈블리가 청소용 이동 로봇에 설치되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 실시예에 따른 휠 어셈블리(100)는 휠 기어 박스 어셈블리(110) 및 휠 하부 커버(120)을 포함한다. 도 1의 휠 어셈블리(100)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 휠 어셈블리(100)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

휠 어셈블리(100)는 이동 로봇(10)의 본체에 장착되어, 이동 로봇(10)의 이동을 위하여 주행이 제어되도록 하는 동작을 수행한다.

휠 기어 박스 어셈블리(110)는 이동 로봇(10)의 이동을 위한 메인 휠(112)과 메인 휠(112)을 회전시키기 위한 기어 박스(114) 및 구동 모터(116)를 포함한다. 또한, 휠 기어 박스 어셈블리(110)는 제1 힌지축(115)을 구비하며, 메인 휠(112)의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축(115)에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되도록 한다.

메인 휠(112)은 이동 로봇(10)의 주행을 위해 회전하는 바퀴를 의미한다. 메인 휠(112)은 휠 어셈블리(100)가 이동 로봇(10)의 본체에 장착되면 이동 로봇(10)의 주행면(지면)에 접지되고 구동 모터(116)에 의하여 구동되어 이동 로봇(10)을 주행시킨다.

메인 휠(112)은 기어 박스(114)에 포함된 종동 기어의 회전축에 결합되어 종동 기어와 일체로 회전한다.

메인 휠(112)은 기어 박스(114)에 고정됨으로써, 기어 박스(114)에 구비된 제1 힌지축(115)의 회동에 의해 기어 박스(114)와 함께 회동될 수 있다. 메인 휠(112)은 제1 힌지축(115)의 회동에 의해 지면과의 접지력이 증가될 수 있다.

기어 박스(114)는 내부에 구동 모터(116)에 의해 구동되는 구동 기어 및 구동 기어에 의해 구동되는 종동 기어 등을 포함할 수 있다.

기어 박스(114)의 구동 기어는 구동 모터(116)의 회전축에 결합되어 구동 모터(170)에 의해 구동되고, 종동 기어의 회전축에는 메인 휠(112)이 결합된다. 구동 기어와 종동 기어 사이에는 구동 기어의 구동력을 종동 기어에 전달시키는 전달 기어(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 감속 기어는 구동 모터(116)의 구동력을 메인 휠(112)에 전달한다.

기어 박스(114)는 일측단에 종동 기어의 회전축과 평행하게 형성된 제1 힌지축(115)을 구비한다. 기어 박스(114)의 제1 힌지축(115)은 휠 하부 커버(120)에 구비된 제1 힌지축 장착부(122)와 결합되어 메인 휠(112)의 접지력 향상을 위한 제1 힌지부(130)를 형성한다.

구동 모터(116)는 기어 박스(114)와 결합되어, 메인 휠(112)을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 동작을 수행한다. 본 실시예에서 메인 휠(112)의 구동을 위한 구동력을 제공하는 구동 모터(116)는 휠 어셈블리(100)의 모듈화를 위하여 휠 하부 커버(120) 및 휠 상부 커버(140)에 수용되어 휠 어셈블리(100)와 함께 모듈화되는 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동 모터(116)는 본 발명에 따른 휠 어셈블리(100)의 필수 구성요소는 아니며, 구동 모터(116)의 구동축에 구동 기어가 결합될 수 있는 구조라면 구동 모터(116)의 설치 위치 및 휠 어셈블리(100)와의 결합 구조는 다양하게 변경 가능하다.

휠 기어 박스 어셈블리(110)에 포함된 각각의 구성요소 간의 결합 구조는 도 7에서 설명하도록 한다.

휠 하부 커버(120)는 휠 기어 박스 어셈블리(110)와 결합되어 하부를 보호한다. 휠 하부 커버(120)는 휠 상부 커버(140)와 서로 결합되어 소정의 수용 공간을 형성할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상부가 오픈된 형태의 경우 휠 상부 커버(140)는 생략될 수 있다.

휠 하부 커버(120)는 일측단에 제1 힌지축(115)과 결합되는 제1 힌지축 장착부(122)를 구비한다. 제1 힌지축 장착부(122)는 제1 힌지축(115)를 고정시키면서 제1 힌지축(115)의 회동이 가능한 형태로 제1 힌지축(115)과 결합된다.

제1 힌지부(130)는 제1 힌치축(115)과 제1 힌지축 장착부(122)를 포함한다. 한편, 제1 힌지부(130)는 휠 하부 커버(120)가 생략된 경우, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 휠 상부 커버(140)에 결합되는 힌지 샤프트(150)의 일부를 포함할 수 있다. 즉, 제1 힌지부(130)는 제1 힌치축(115)과 힌지 샤프트(150) 일측단의 힌지 결합 홀이 결합된 형태를 포함할 수 있다.

제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)이 일측 방향으로 회전 시, 일측 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 한다.

제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)의 회전축 중심과 기 설정된 거리가 이격된 위치에 설치되며, 메인 휠(112)의 회전축 중심과 지면 사이의 높이에 설치되는 것이 바람직하다.

제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)이 일측 회전 방향으로 회전 구동되면, 메인 휠(112)과 지면과의 접지력이 증가되고, 제1 힌지축(115)에 일측 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발명하면서 증가된 수직 항력에 의해 메인 휠(112)과 지면 사이의 접지력이 증가되도록 한다.

휠 어셈블리(100)는 메인 휠(112)과 함께 회전하며, 이동 로봇(10)의 본체에서 메인 휠(112)과 소정의 거리를 가지는 위치에 설치된 보조 횔(200)을 추가로 포함할 수 있다.

제1 힌지부(130)는 보조 휠(200)의 중심 및 메인 휠(130)의 중심을 연결하는 가상의 기준선(C)과 지면 사이에 설치된다. 제1 힌지부(130)는 보조 휠(200)의 중심과 제1 힌지축(115)의 중심 사이의 제1 거리(D1)은 메인 휠(112)의 중심과 제1 힌지축(115)의 중심 사이의 제2 거리(D2)보다 길게 형성된다. 제1 힌지부(130)는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 합이 가상의 기준선(C)의 길이보다 길게 형성되는 위치에 설치된다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 휠 어셈블리(100)에서 제1 힌지부(130)는 거리(A)는 거리(B)보다 길게 형성되는 위치에 설치된다. 여기서, 거리(A)는 제1 힌지축(115)의 중심과 메인 휠(112) 및 지면이 접하는 접지면과의 거리를 의미하고, 거리(B)는 제1 힌지축(115)의 중심과 지면 사이의 거리를 의미한다.

또한, 제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)을 회전시키기 위한 소정의 기준 이상의 구동력이 존재하는 경우, 힌지 토크가 발생되어 메인 휠(112)의 접지력을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보조 휠과 휠 어셈블리 사이의 제1 힌지부의 위치를 설명하기 위한 이동 로봇의 단면도이다.

본 실시예에 따른 휠 어셈블리(100)에서 제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)이 일측 방향으로 회전하는 경우, 제1 회전축(115)이 고정된 상태에서 회동만 가능한 형태로 설치된다. 즉, 휠 어셈블리(100)에서 제1 회전축(115)의 높낮이는 조절되지 않으면서 회동만 가능한 형태로 구현될 수 있다.

휠 어셈블리(100)는 메인 휠(112)과 함께 회전하며, 이동 로봇(10)의 본체에서 메인 휠과 소정의 거리를 가지는 위치에 설치된 보조 횔(200)을 추가로 포함할 수 있다.

제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)과 보조 휠(200)의 주행 저항력이 높은 환경에서 회동만 가능한 형태로 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 힌지부(130)는 주행 저항 때문에 보조 휠(200)이 구비된 방향으로 이동할 수 없다

또한, 제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)의 회전 방향과 반대로 토크가 발생하기 때문에 보조 휠(200)이 구비된 방향과 반대 방향으로 이동할 수 없다

또한, 제1 힌지부(130)는 평평한 상태의 지면에서 지면에 의해 막혀 있어 하측 방향으로 이동할 수 없다.

또한, 제1 힌지부(130)는 지면과 반대 방향인 상측 방향으로 이동할 수 없다.

본 실시예에서, 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 합은 고정된 길이 값이며, 가상의 기준선(C)는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 합보다 작은 값을 가진다.

제1 힌지부(130)가 상측 방향으로 이동하기 위해서는 제1 힌지축(115)의 중심이 가상의 기준선(C)의 길이와 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)의 합이 같아지는 순간을 거쳐야만 한다. 그러나, 그러기 위해서는 가상의 기준선(C)가 커져야 하며, 가상의 기준선(C)가 커지는 유일한 방법은 메인 휠(112)이 타측 방향으로 회전하는 것이나, 타측 방향은 메인 휠(112)의 회전 방향(일측 방향)과 반대라서 발생할 수 없는 상태이다.

따라서, 가상의 기준선(C)은 커질 수 없으며, 가상의 기준선(C)의 길이는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)의 합과 같아질 수 없으므로, 제1 힌지부(130)는 지면과 반대 방향인 상측 방향으로 이동할 수 없다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a은 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리의 구조를 기반으로 접지력을 증가시키는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리의 동작을 나타낸 순서도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 휠 어셈블리(100)는 메인 휠(112)과 지면이 접한 상태에서 구동 모터 및 기어를 통해 메인 휠(112)을 일측 방향으로 회전시켜(S310), 메인 휠(112)과 지면 사이에 접지력이 발생되도록 한다(S320). 여기서, 메인 휠(112)과 지면 사이에 발생된 접지력은 메인 휠(112)과 지면 사이의 접지력(마찰력)과 같은 수평 방향의 힘을 의미한다.

휠 어셈블리(100)는 메인 휠(112)과 지면 사이에 발생된 접지력에 의해 제1 힌지부(130)의 제1 힌지축(115) 중심을 기준으로 힌지 토크가 발생한다(S330). 여기서, 힌지 토크는 접지력에 의해 형성된 수직 방향의 힘을 의미하며, 수직 방향의 힘은 단계 S320의 수평 방향의 힘에 의해 생성된 힘을 의미한다.

휠 어셈블리(100)는 제1 힌지부(130)에 발생된 힌지 토크에 의해 수직 항력이 증가한다(S340). 여기서, 수직 항력은 단계 S330의 수직 방향의 힘에 의해 메인 휠(112)에 형성된 힘을 의미한다.

휠 어셈블리(100)는 증가된 수직 항력에 의해 메인 휠(112)과 지면 사이의 접지력(마찰력)이 증가한 상태로 이동 로봇(10)이 주행되도록 한다(S350).

구체적으로, 휠 어셈블리(100)는 증가된 수직 항력에 의해 접지력이 증가하게 되며, 접지력의 크기가 주행 저항 이상이 될 때까지 접지력과 수직항력은 서로 상호 증가하게 된다. 여기서, 휠 어셈블리(100)는 메인 휠(112)과 지면 사이의 접지력이 주행 저항 이상이 되면, 휠 슬립(Slip)이 없는 상태로 이동하게 된다.

도 3a 및 도 3b에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3a 및 도 3b에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3a 및 도 3b은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부를 포함하는 휠 어셈블리 및 이동 로봇을 설명하기 위한 단면도이다.

제1 힌지부(130) 및 제2 힌지부(170)은 서로 동일한 높이를 가지는 위치에 설치된다.

제1 힌지부(130)는 제1 힌치축(115)과 제1 힌지축 장착부(122)를 포함한다. 제1 힌지부(130)는 메인 휠(112)이 일측 방향으로 회전 시, 일측 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 한다.

제2 힌지부(170)는 제2 힌치축(152)과 제2 힌지축 장착부(142)를 포함한다. 제2 힌지부(170)는 메인 휠(112)이 타측 방향으로 회전 시, 타측 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리에서 이동시 다중 힌지부의 동작을 나타낸 예시도이다.

도 5의 (a)는 이동 로봇(10)이 정지 상태일 때의 휠 어셈블리(100)을 나타낸다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(10)이 제1 이동방향으로 이동하기 위하여 메인 휠(112)이 회전하는 경우, 제2 힌지부(170)에는 메인 휠(112)의 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 이를 통해 이동 로봇(10)이 제1 이동방향으로 주행 시 접지력이 증가될 수 있다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 이동 로봇(10)이 제2 이동방향으로 이동하기 위하여 메인 휠(112)이 회전하는 경우, 제1 힌지부(130)에는 메인 휠(112)의 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 이를 통해 이동 로봇(10)이 제2 이동방향으로 주행 시 접지력이 증가될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부를 포함하는 휠 어셈블리의 조립 구조를 나타낸 분해도이다.

본 실시예에 따른 휠 어셈블리(100)는 휠 기어 박스 어셈블리(110), 휠 하부 커버(120), 휠 상부 커버(140), 힌지 샤프트(150) 및 센서(180)를 포함한다.

휠 어셈블리(100)의 휠 기어 박스 어셈블리(110) 및 휠 하부 커버(120)는 도 1에 기재된 내용과 중복되어, 그 자세한 설명은 생략하도록 한다. 또한, 휠 하부 커버(120)는 도 6의 휠 상부 커버(140)의 하측면과 결합되는 구성으로서, 휠 어셈블리(100)이 내부 구성 및 그 결합 구조를 설명하기 위하여 도 6에서는 휠 하부 커버(120)의 도시를 생략하도록 한다.

휠 상부 커버(140)는 휠 기어 박스 어셈블리(110)와 결합되어 상부를 보호한다. 휠 상부 커버(140)는 휠 하부 커버(120)와 서로 결합되어 소정의 수용 공간을 형성할 수 있다.

휠 상부 커버(140)는 타측단에 제2 힌지축(152)과 결합되는 제2 힌지축 장착부(142)를 구비한다. 제2 힌지축 장착부(142)는 제2 힌지축(152)를 고정시키면서 제2 힌지축(152)의 회동이 가능한 형태로 제2 힌지축(152)과 결합된다.

힌지 샤프트(150)는 제1 힌지부(130) 및 제2 힌지부(170)를 지지하고, 회동 반경을 조정하기 위한 구조를 가진다. 힌지 샤프트(150)는 휠 상부 커버(140)의 내측면을 지지하는 형태로 구현될 수 있다.

힌지 샤프트(150)의 일측단은 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 제1 힌지축(115)과 결합되며, 타측단에는 제2 힌지축(152)이 구비된다. 힌지 샤프트(150)의 타측단에 구비된 제2 힌지축(152)을 통해 휠 기어 박스 어셈블리(110)가 회동될 수 있다.

힌지 샤프트(150)은 일측단에 힌지 결합 홀을 구비하고, 타측단에 제1 힌지축(115)과 평행한 제2 힌지축(152)을 구비한다. 힌지 샤프트(150)의 힌지 결합 홀은 기어 박스(114)에 형성된 제1 힌지축(115)의 일측단과 결합된다.

힌지 샤프트(150)의 제2 힌지축(152)은 지면을 기준으로 제1 힌지축(115)과 상이한 높이를 가지는 위치에 설치된다. 구체적으로, 제2 힌지축(152)은 지면을 기준으로 제2 힌지축(152)의 중심이 제1 힌지축(115)의 중심보다 낮은 위치에 형성되도록 설치된다. 예를 들어, 제2 힌지축(152) 사이의 높이가 지면과 제1 힌지축(115) 사이의 높이보다 1 mm 이상 작게 형성되는 위치에 제2 힌지축(152)이 형성될 수 있다.

제2 힌지부(170)는 제2 힌치축(152)과 제2 힌지축 장착부(142)를 포함한다.

제2 힌지부(170)는 메인 휠(112)이 타측 방향으로 회전 시, 타측 회전 방향과 반대 방향으로 힌지 토크가 발생하며, 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 한다.

도 6a의 (a)는 휠 어셈블리(100)를 나타내고, 도 6a의 (b)는 휠 어셈블리(100)의 분해도를 나타낸다. 도 6a의 (b)를 참조하면, 기어 박스(114)에 형성된 제1 힌지축(115)은 힌지 샤프트(150) 일측단에 구비된 힌지 결합 홀과 결합되고, 결합된 형태에서 제1 힌지축 장착부(122)와 결합될 수 있다. 한편, 휠 하부 커버(120)의 구성이 생략된 경우, 제1 힌지축(115)은 제1 힌지축 장착부(122)와의 결합을 생략하고, 힌지 결합 홀에만 결합될 수 있다.

도 6b의 (a)는 휠 어셈블리(100)를 나타내고, 도 6b의 (b)는 휠 어셈블리(100)의 분해도를 나타낸다. 도 6b의 (b)를 참조하면, 힌지 샤프트(150)의 타측단에 형성된 제2 힌지축(152)은 휠 상부 커버(140)에 구비된 제2 힌지축 장착부(142)와 결합될 수 있다.

센서(180)는 메인 휠(112)이 이동 로봇(10)의 본체에 대하여 회동이 발생하여 하강한 상태일 경우를 감지한다. 센서(180)는 제2 힌지부(170)에서 힌지 토크의 발생으로 인해 제2 힌지축(152)이 회동됨에 따라 하강된 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 상태를 감지할 수 있다.

센서(180)에서 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 하강된 상태가 기 설정된 범위를 벗어난 것으로 감지한 경우, 제어부는 이동 로봇이 작동을 할 수 없는 상태라고 판단하고 구동 모터(116)에 공급되는 전원을 차단하여 구동 모터(116)의 작동을 중지시킨다. 이와 같은 이동 로봇의 작동 불가능 상태는, 예컨대 사용자가 이동 로봇을 들어 올려 잡고 있는 상태나 이동 로봇이 통과할 수 없는 높은 턱에 걸려 있는 상태가 될 수 있다. 센서(180)는 접촉식 또는 비접촉식 센서일 수 있으나, 본 실시예의 경우 센서(180)는 마이크로 스위치와 같이 접촉부에 물체가 접촉하면 이를 감지하는 방식의 접촉식 센서로 구현된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 휠 기어 박스 어셈블리를 조립 구조를 나타낸 분해도이다.

휠 기어 박스 어셈블리(110)는 메인 휠(112), 기어 박스(114) 및 구동 모터(116)를 포함한다.

한편, 휠 하부 커버(120)의 구성이 생략된 경우, 제1 힌지축(115)은 제1 힌지축 장착부(122)와의 결합을 생략하고, 힌지 샤프트(150) 일측단의 힌지 결합 홀에만 결합되어 제1 힌지부(130)를 형성할 수 있다.

도 7을 참고하면, 기어 박스(114)의 일측 단면에는 메인 휠(112)가 결합되고, 타측 단면에는 구동 모터(116)가 결합된다. 여기서, 기어 박스(114)의 구동 기어 축은 구동 모터(116)와 연결되어 구동력을 전달 받는다. 또한, 기어 박스(114)의 종동 기어 축은 메인 휠(112)의 중심부와 결합되어 메인 휠(112)의 소정의 방향으로 회전되도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휠 어셈블리의 탄성 부재의 연결 구조를 나타낸 도면이다.

휠 어셈블리(100)는 제2 힌지부(170)에 의해 휠 기어 박스 어셈블리(110)가 회동된 경우, 빠른 위치 복원을 위해 탄성 부재(160)를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 탄성 부재(160)는 스프링일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 탄성을 가지는 다양한 형태의 구성으로 구현될 수도 있다.

도 8을 참고하면, 탄성 부재(160)는 기어 박스(114)에 구비된 제1 고정부(162)와 휠 상부 커버(140)에 구비된 제2 고정부(164) 사이에 연결된다. 탄성 부재(160)는 제2 힌지부(170)에 발생한 힌지 토크에 의해 회동된 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 기어 박스(114)를 탄성력을 이용하여 복원시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중 힌지부의 회전 각도를 조절하기 위한 휠 상부 커버의 구조를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 주행 저항력이 높은 환경에서 휠 어셈블리(100)는 접지력 향상을 위해 제1 힌지부(130) 또는 제2 힌지부(170)에 의해 회동이 이루어진다.

휠 어셈블리(100)는 제1 힌지부(130)에 발생된 힌지 토크에 의해 회동되는 경우 회동의 각도 범위를 제한하기 위하여 휠 상부 커버(140)에 제1 지지부(144)를 구비한다. 제1 지지부(144)는 제1 힌지부(130)에 의해 회동된 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 일부분과 접하여 회동의 각도 범위를 제한한다. 여기서, 휠 기어 박스 어셈블리(110)의 일부분은 기어 박스(114)의 일측 부분을 의미한다.

휠 어셈블리(100)는 제2 힌지부(170)에 발생된 힌지 토크에 의해 회동되는 경우 회동의 각도 범위를 제한하기 위하여 휠 상부 커버(140)에 제2 지지부(146)를 구비한다. 제2 지지부(146)는 제2 힌지부(170)에 의해 회동된 힌지 샤프트(150)의 일부분과 접하여 회동의 각도 범위를 제한한다. 여기서, 힌지 샤프트(150)의 일부분은 힌지 결합 홀과 인접한 힌지 샤프트(150)의 본체 일부분을 의미한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 힌지 샤프트를 포함하는 다중 힌지 구조의 휠 어셈블리를 나타낸 분해도이다.

휠 어셈블리(100)는 복수 개의 힌지 샤프트(1110, 1120)를 포함하는 구성을 나타낸 예시도이다.

도 10은 도 6a의 (b)와 동일한 휠 어셈블리(100)에서, 힌지 샤프트(150)와 결합되는 추가 힌지 샤프트를 포함하는 복수 개의 힌지 샤프트(1110, 1120)를 나타낸다. 여기서, 추가 힌지 샤프트는 일측단에 제1 힌지축(115)과 평행한 제3 힌지축을 구비하고, 타측단에 힌지 결합 홀을 구비할 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 휠 슬립 방지를 위한 휠 어셈블리 구조가 적용된 이동 로봇을 나타낸 도면이다.

도 11a의 (a)는 이동 로봇(10)의 사시도를 나타내며, 도 11a의 (b)는 이동 로봇(10)의 측면도를 나타낸다. 또한, 도 11b는 이동 로봇(10)의 저면 사시도를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇(10)은 청소하고자 하는 바닥면을 이동하면서 청소를 수행한다. 여기서, 이동 로봇(10)은 흡식 또는 습식 청소를 수행하는 로봇일 수 있다. 구체적으로, 이동 로봇(10)은 본체에 구비된 적어도 하나의 휠과 회전 키트의 회전을 통해 지면(청소 바닥면)을 이동하면서 청소를 수행한다.

이동 로봇(10)은 휠 어셈블리(100), 본체 하우징(300) 및 로테이팅 어셈블리(400)를 포함한다.

본체 하우징(300)은 이동 로봇(10)의 외주면을 정의하는 하우징으로서, 상부 하우징(310) 및 하부 하우징(320)으로 구성된다. 여기서, 본체 하우징(300)은 이동 로봇(10) 내부의 지지체와 같이 골격을 이로는 바디도 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 본체 하우징(300)은 상부 하우징(310) 및 하부 하우징(320)을 모두 포함하는 개념일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하부 하우징(320)에 보호커버가 결합된 개념일 수도 있다.

휠 어셈블리(100)는 본체 하우징(300)과 결합되며, 이동 로봇(10)을 이동시키기 위한 추진력을 생성한다. 휠 어셈블리(100)는 적어도 하나의 휠을 구비하고, 휠을 구동시키는 휠 구동 모터를 포함할 수 있다. 휠 어셈블리(100)는 하부 하우징(320)으로 부터 탈착 가능한, 또는 독립적으로 분리 가능한 모듈형태로 구현될 수도 있다.

휠 어셈블리(100)에 포함된 적어도 하나의 휠은 휠 구동 모터의 구동력을 전달받아 회전한다. 여기서, 휠 구동 모터는 제어회로에 의해 그 구동이 제어될 수 있다. 적어도 하나의 휠은 하부 하우징(320)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있으며, 각각의 휠(100a, 100b)은 독립적인 구동을 위하여 각 휠(100a, 100b)마다 휠 구동 모터가 연결될 수 있다. 휠 어셈블리(100)에 포함된 적어도 하나의 휠에 의해 이동 로봇(10)은 전후 좌우로 이동되거나 회전될 수 있다. 휠 어셈블리(100)의 휠은 능동적으로 구동되며, 이동 로봇(10)이 주행하는 것을 가능하게 하므로 메인 휠로 호칭될 수도 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 휠 어셈블리(100)는 휠의 실질적인 구동에 따른 회전을 감지하기 위한 메인 휠 인코더(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 휠 어셈블리(100)는 휠의 회전을 감지 하거나, 휠 구동 모터에 인가되는 전류를 감지하기 위한 메인 휠 센서(미도시)도 더 포함할 수 있다.

휠 어셈블리(100)의 구동을 제어하는 제어 회로는 휠 구동 모터의 제어를 통해 휠을 구동시킨다. 이러한 제어 회로는 휠 어셈블리에 마련될 수도 있고, 또는 이동 로봇의 메인 프로세서가 그 기능을 수행하도록 구현될 수도 있다. 이러한 제어 회로는 메인 휠 센서로부터의 상기 메일 휠 인코더로부터의 인코딩된 신호, 및/또는 메인 휠 센서로부터 획득된 신호를 입력으로, 메인 휠이 제어 회로부터의 지령에 따라 제대로 구동하고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어 회로는 메인 휠 센서로부터 감지된 신호가 기준값을 초과할 경우, 즉 과전류가 구동 모터에 인가될 경우, 회로의 파손을 방지하기 위하여 주행을 정지시키거나, 역 바이어스를 인가함으로써 위험한 상황에서 벗어나는 동작을 하기 위한 제어 신호를 휠 구동 모터에 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 휠 어셈블리(100)과 떨어진 위치에 보조 휠(200)이 구비될 수 있다. 보조 휠(200)은 하부 하우징(320)에서 적어도 하나의 휠(100a, 100b)과 다른 위치에 구비된다. 여기서, 보조 휠(200)은 수동형 보조휠과 능동형 보조휠로 구현될 수 있다. 능동형 보조휠은 구동력에 의하여 구동되는 것과 달리 수동형 보조휠은 구동력 없이 휠(100a, 100b)의 회전에 의해 이동 로봇이 이동함에 따라 미끄러지는 휠을 의미한다. 보조 휠(200)은 적어도 하나의 휠(100a, 100b)과 함께 이동 로봇(10)을 지지하며, 적어도 하나의 휠(100a, 100b)에 의한 이동 로봇(10)의 주행을 보조한다. 또한, 본 실시예에서는 보조 휠(200)의 회전을 인코딩하기 위한 보조휠 인코더(미도시)와, 보조 휠(200)의 회전을 감지하기 위한 보조휠 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

로테이팅 어셈블리(400)는 본체 하우징(300)과 결합되며, 이동 로봇(10)의 이동에 따라 바닥면에 있는 이물질을 제거한다. 로테이팅 어셈블리(400)는 본체 하우징의 저면과 독립적으로 탈착 가능하도록 분리 가능한 모듈 형태로 구현될 수 있다. 로테이팅 어셈블리(400)는 브러쉬 또는 습식 구조의 회전 롤러를 포함하는 형태로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 바닥면의 이물질을 흡입하는 흡입구로만 구현될 수도 있다.

도 11a 및 도 11b에는 도시되지 않았지만 이동 로봇의 내부에는, 메인 프로세서, 메모리 및 전원부를 더 포함할 수 있다. 메인 프로세서는 이동 로봇에 포함되며, 능동적으로 구동되는 능동 모듈들의 구동을 제어하고, 현재 주행하고 있는 상황에 대한 상황 진단을 수행하며, 진단된 상황에 따라 적절한 동작을 할 수 있도록 지령을 생성하여, 필요한 모듈에 전달하는 기능을 한다. 휠 어셈블리 모듈, 로테이팅 어셈블리 등 능동적으로 구동되는 모듈은 각각의 서브 프로세서를 가질 수 있다. 이 경우 서브 프로세서는 메인 프로세서의 지령에 따른 동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 서브 프로세서가 없을 경우, 메인 프로세서는 서브 프로세서를 대신하여 각종 모듈을 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하여, 해당 모듈에 전달하도록 구현될 수 있다. 메모리는 모바일 로봇 청소기의 구동과 관련하여 필요한 소프트웨어를 저장하거나, 주행에 따라 생성된 주행 정보(맵 정보, 주행 거리 정보 등)를 저장할 수 있다. 전원부는 이동 로봇의 구동을 위한 전원을 공급한다. 또한, 이동 로봇은 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 사용자가 원격으로 이동 로봇을 제어하기 위해서는 통신 모듈이 이동 로봇 내에 포함되어야 하고, 이를 통해 원격 제어가 가능하다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 메인 프로세서 또는 다른 서브 프로세서는 구동되는 모듈들, 휠 어셈블리에서 감지되는 신호, 보조 휠에서 감지되는 신호, 회전 롤러의 회전과 관련하여 감지되는 신호 등 구동되는 객체들의 상태를 감지하기 위한 센서들로부터의 신호를 이용하여, 현재의 주행 상황을 판단할 수 있다. 예를 들어, 휠 어셈블리의 휠은 정상 범위에서 회전을 하고 있으나, 회전 롤러는 회전을 제대로 하지 않고 있는 경우, 이 경우 메인 프로세서 또는 서브 프로세서(각 모듈별 제어 회로)는 현재 회전 롤러의 회전과 관련하여 현재 장애가 발생하였음을 알 수 있고, 이런 상황을 탈출하기 위한 탈출 지령을 생성할 수도 있다. 이러한 상황은, 로테이션 부재가 회전 롤러로부터 이탈되거나, 로테이션 부재가 주행중인 바닥에 엉키는 경우에서 발생할 수 있다. 로테이션 부재가 회전 롤러로부터 이탈된 경우라면, 이동 로봇과 바닥면의 높이(PSD 센서 등을 통해 감지)가 미리 정해진 기준값 또는 이탈 전의 높이 보다 꾸준히 낮게 나타날 것이다. 반대로, 카펫 등과 같이 로테이션 부재가 달라 붙기 쉬운 상황에서도 회전 롤러의 회전에는 장애가 발생할 수 있다. 카펫과 같이 푹신하고, 일정한 높이가 있는 바닥 부재의 경우 바닥면과의 높이는 낮아질 것이지만, 카펫의 특성상 높이값에 대한 편차가 크게 나타날 것이다. 메인 프로세서 또는 서브 프로세서는 높이 값에 대한 연산(표준편차 계산 등)을 통해 현재의 상황이 로테이션 부재의 이탈로 인한 것인지, 또는 카펫과 같은 주행 영역에서 벌어진 것인지를 판단할 수 있다.

또한, 회전 롤러의 구동을 위한 회로에 인가되는 전류의 값이 기준값 보다 적을 경우, 또는 회전 롤러의 회전 수가 메인 휠의 회전 수보다 큰 경우, 또는 회전 롤러의 회전 수에 따라 계산된 이동 거리가 메인 휠의 회전 수에 따라 계산된 이동 거리보다 더 클 경우, 메인 프로세서 또는 서브 프로세서는 회전 롤러가 헛돈다는 판단을 할 수 있다. 이런 경우는 주로 회전 롤러에 물이 거의 떨어지거나, 또는 메인 휠이 회전하기 어려운 상황에서 발생할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 이동 로봇
100: 휠 어셈블리 110: 휠 기어 박스 어셈블리
120: 휠 하부 커버 130: 제1 힌지부
140: 휠 상부 커버 150: 힌지 샤프트
170: 제2 힌지부 180: 센서
200: 보조 휠

Claims

이동 로봇의 이동을 위한 메인 휠과 상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동 모터 및 기어를 포함하고, 상기 메인 휠의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되는 휠 기어 박스 어셈블리;
일측단이 상기 휠 기어 박스 어셈블리의 상기 제1 힌지축과 결합되고, 타측단에 구비된 제2 힌지축을 통해 상기 휠 기어 박스 어셈블리가 회동되도록 하는 힌지 샤프트; 및
상기 휠 기어 박스 어셈블리와 결합되어 상부를 보호하고, 타측단에 상기 제2 힌지축과 결합되는 제2 힌지축 장착부가 형성된 휠 상부 커버
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 휠 기어 박스 어셈블리는,
상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 구동 모터;
내부에 상기 구동 모터에 의해 구동되는 구동 기어 및 상기 구동 기어에 의해 구동되는 종동 기어를 포함하고, 일측단에 상기 종동 기어의 회전축과 평행하게 형성된 상기 제1 힌지축을 구비하는 기어 박스; 및
상기 종동 기어의 회전축에 결합되어 상기 종동 기어와 일체로 회전하며, 상기 제1 힌지축의 회동에 의해 접지력이 증가하는 메인 휠
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 제1 힌지축과 상기 힌지 샤프트 일측단의 힌지 결합 홀이 결합된 제1 힌지부는,
상기 메인 휠이 일측 방향으로 회전 시, 일측 회전 방향과 반대 방향으로 상기 힌지 토크가 발생하며, 상기 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 제1 힌지부는,
상기 메인 휠의 회전축 중심과 기 설정된 거리가 이격된 위치에 설치되며, 상기 메인 휠의 회전축 중심과 지면 사이의 높이에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 제1 힌지부는,
상기 메인 휠이 일측 회전 방향으로 회전 구동되면, 상기 메인 휠과 지면과의 접지력이 증가되고, 상기 제1 힌지축에 상기 일측 회전 방향과 반대 방향으로 토크가 발명하면서 증가된 상기 수직 항력에 의해 상기 메인 휠과 지면 사이의 접지력이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 메인 휠과 함께 회전하며, 상기 이동 로봇의 본체에서 상기 메인 휠과 소정의 거리를 가지는 위치에 고정된 보조 휠을 추가로 포함하며,
상기 제1 힌지부는, 상기 보조 휠의 중심 및 상기 메인 휠의 중심을 연결하는 가상의 기준선(C)과 지면 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 힌지부는,
상기 보조 휠의 중심과 상기 제1 힌지축의 중심 사이의 제1 거리(D1)은 상기 메인 휠의 중심과 상기 제1 힌지축의 중심 사이의 제2 거리(D2)보다 길게 형성되고,
상기 제1 힌지부는, 상기 제1 거리(D1)와 상기 제2 거리(D2)의 합이 가상의 기준선(C)의 길이보다 길게 형성되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 제2 힌지축과 상기 제2 힌지축 장착부가 결합된 제2 힌지부는,
상기 메인 휠이 타측 방향으로 회전 시, 타측 회전 방향과 반대 방향으로 상기 힌지 토크가 발생하며, 상기 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제8항에 있어서,
상기 기어 박스에 구비된 제1 고정부와 상기 휠 상부 커버에 구비된 제2 고정부 사이에 연결된 탄성 부재를 추가로 포함하며,
상기 탄성 부재는, 상기 제2 힌지부에 발생한 상기 힌지 토크에 의해 회동된 상기 기어 박스를 복원시키는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 힌지 샤프트는,
일측단에 상기 기어 박스에 형성된 상기 제1 힌지축의 일측단과 결합되는 힌지 결합 홀을 구비하고, 타측단에 상기 제1 힌지축과 평행한 제2 힌지축을 구비하며,
상기 제2 힌지축은 지면을 기준으로 상기 제2 힌지축의 중심이 상기 제1 힌지축의 중심보다 낮은 위치에 형성되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 힌지 샤프트와 결합되는 추가 힌지 샤프트를 포함하며,
상기 추가 힌지 샤프트는, 일측단에 힌지 결합 홀을 구비하고, 타측단에 상기 제1 힌지축과 일직선 상에 위치하는 제3 힌지축을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 휠 어셈블리.
청소를 위한 이동 로봇에 있어서,
상기 이동 로봇의 외주면을 정의하는 본체 하우징;
이동 로봇의 이동을 위한 메인 휠과 상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동 모터 및 기어를 포함하고, 상기 메인 휠의 회전에 의해 일측에 구비된 제1 힌지축에 힌지 토크가 발생되도록 하여 소정의 범위 내에서 회동되는 휠 기어 박스 어셈블리; 일측단이 상기 휠 기어 박스 어셈블리의 상기 제1 힌지축과 결합되고, 타측단에 구비된 제2 힌지축을 통해 상기 휠 기어 박스 어셈블리가 회동되도록 하는 힌지 샤프트; 및 상기 휠 기어 박스 어셈블리와 결합되어 상부를 보호하고, 타측단에 상기 제2 힌지축과 결합되는 제2 힌지축 장착부가 형성된 휠 상부 커버를 포함하며, 상기 본체 하우징에 결합되는 휠 어셈블리;
청소하고자 하는 바닥면을 향하여 회전하며 독립적으로 착탈 가능하도록 마련된 회전 롤러와 상기 회전 롤러의 표면에서 형성된 로테이션 부재를 포함하며, 상기 회전 롤러의 회전을 통해 상기 바닥면에 있는 이물질을 제거하는 로테이팅 어셈블리; 및
상기 휠 어셈블리와 상기 로테이팅 어셈블리의 동작을 제어하는 제어회로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
제12항에 있어서,
상기 휠 기어 박스 어셈블리는,
상기 메인 휠을 회전시키기 위한 구동력을 발생하는 구동 모터;
내부에 상기 구동 모터에 의해 구동되는 구동 기어 및 상기 구동 기어에 의해 구동되는 종동 기어를 포함하고, 일측단에 상기 종동 기어의 회전축과 평행하게 형성된 상기 제1 힌지축을 구비하는 기어 박스; 및
상기 종동 기어의 회전축에 결합되어 상기 종동 기어와 일체로 회전하며, 상기 제1 힌지축의 회동에 의해 접지력이 증가하는 메인 휠을 포함하되,
상기 제1 힌지축과 상기 힌지 샤프트 일측단의 힌지 결합 홀이 결합된 제1 힌지부는, 상기 메인 휠이 일측 방향으로 회전 시, 일측 회전 방향과 반대 방향으로 상기 힌지 토크가 발생하며, 상기 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.
제13항에 있어서,
상기 제2 힌지축과 상기 제2 힌지축 장착부가 결합된 제2 힌지부는, 상기 메인 휠이 타측 방향으로 회전 시, 타측 회전 방향과 반대 방향으로 상기 힌지 토크가 발생하며, 상기 힌지 토크에 의해 수직 항력이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.