KR102340646B1 - 자율주행 로봇용 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치는, 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향으로 위치되는 몸체부; 각각 원통 형상으로 이루어지되, 몸체부의 제 1 측면에서 몸체부의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된 복수 개의 바퀴부; 몸체부의 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면의 제 1 종단 부분에서 바퀴부에 대응하도록 위치되고, 회전력을 발생시키는 구동부; 및 몸체부의 내부에 위치되어 구동부와 바퀴부를 연결하고, 구동부의 회전력을 바퀴부에 전달하는 전달부를 포함하되, 구동부가 회전력을 발생시킬 때, 동력은 전달부를 통해 바퀴부에 전달되어 바퀴부를 회전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

자율주행 로봇용 동력 전달 장치{Power transmission device for autonomous robots}

본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로봇의 외관에 영향을 최소화한 상태로 로봇에 설치되어 로봇을 주행 가능하도록 하고, 용이하게 유지 보수될 수 있는 자율주행 로봇용 동력 전달 장치에 관한 것이다.

자율주행은 사람의 조작없이 스스로 판단하여 교통수단 등과 같은 이동체를 운행하는 시스템을 의미한다. 이러한 자율주행은 이동체를 운행하는 사람이 없이 외부에 있는 서버와 통신하고 서버의 명령에 따라 주행하는 무인운전 방식, 및 이동체 내부에 탑재된　인공지능　컴퓨터가 스스로 판단하여 주행하는 방식으로 나뉘어질 수 있다. 또한, 자율주행은 철도, 항공기, 선박, 자동차, 로봇 등에 적용될 수 있다.

한편, 많은 전문가들은 자율주행 로봇을 실생활에서 가장 먼저 접할 수 있을 것이라 예측하고 있다. 실제로 로봇 청소기는 자율주행 로봇에 상당히 부합하고 있다. 또한, 자율주행 로봇은 물류창고, 호텔, 공항, 방역시스템, 순찰시스템, 연구 목적 등에서 광범위하게 적용되고 있다.

하지만, 자율주행 로봇의 주행을 구현하는 구동계는 개발에 있어서 높은 난도를 갖고 복잡한 부품들의 조합으로 구성될 수 있다. 이러한 구동계는 개발 및 제조에 있어서 상당한 비용을 필요로 하고 있는 실정이다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 로봇의 외관에 영향을 최소화한 상태로 로봇에 설치되어 로봇을 주행 가능하도록 할 수 있는 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 로봇에 설치된 상태에서 용이하게 유지 보수될 수 있는 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 용이하게 다양한 폭 및 길이를 갖는 로봇의 주행부를 형성할 수 있는 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치는, 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향으로 위치되는 몸체부; 각각 원통 형상으로 이루어지되, 몸체부의 제 1 측면에서 몸체부의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된 복수 개의 바퀴부; 몸체부의 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면의 제 1 종단 부분에서 바퀴부에 대응하도록 위치되고, 회전력을 발생시키는 구동부; 및 몸체부의 내부에 위치되어 구동부와 바퀴부를 연결하고, 구동부의 회전력을 바퀴부에 전달하는 전달부를 포함하되, 구동부가 회전력을 발생시킬 때, 동력은 전달부를 통해 바퀴부에 전달되어 바퀴부를 회전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 몸체부는, 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 제 1 측면에는 바퀴부에 대응하도록 복수 개의 장착 개구들이 형성되고, 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면에는 개방된 양종단면을 갖는 사각 기둥 형상의 장착 공간이 장착 개구들에 연결되도록 오목하게 형성되는 몸체 프레임; 및 몸체 프레임의 제 2 측면에 대응되는 판 형상으로 이루어지되, 몸체 프레임의 제 2 측면으로부터 분리가능하도록 몸체 프레임의 제 2 측면에 위치되고, 장착 개구들에 대응되는 커버 개구들을 갖는 프레임 커버를 포함할 수 있다.

또한, 전달부는, 각각 바아 형상으로 이루어지되, 상호 간에 대응되는 장착 개구와 커버 개구에 대응되면서 장착 공간에 위치되고, 제 1 종단 부분이 바퀴부에 연결되고, 제 1 종단 부분의 반대편인 제 2 종단 부분이 구동부에 연결되는 복수 개의 전달 샤프트들; 각각 장착 공간의 내부에서 장착 개구들 및 커버 개구들에 대응하도록 위치되고, 한 쌍씩 전달 샤프트에 의해 관통되며, 각각의 일부가 전달 샤프트에 고정되어 전달 샤프트와 함께 회전될 수 있고 각각의 나머지 일부가 장착 공간의 내부에 고정되는 복수 개의 전달 베어링들; 각각 원형 판 형상으로 이루어지고 가장자리를 따라 복수 개의 치차들을 포함하며, 상호 간에 대응되는 전달 베어링들 사이의 전달 샤프트 상에 위치되어 전달 샤프트와 함께 회전되는 복수 개의 전달 기어들; 및 장착 공간에 위치되고, 전달 기어들을 감아 연결하면서 전달 기어들과 맞물리는 하나의 전달 체인을 포함할 수 있다.

또한, 구동부가 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 샤프트에 연결된 상태에서 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 샤프트를 회전시킬 때, 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 기어는 전달 샤프트를 축으로 하여 회전되어 전달 체인을 이동시켜 다른 전달 기어들을 회전시키고 다른 전달 기어들에 대응되는 전달 샤프트들을 회전시킬 수 있다.

또한, 구동부는, 모터 형태의 구동 몸체; 구동 몸체의 제 1 면에 위치되고, 프레임 커버의 제 1 종단 부분에 고정되어 전달 샤프트에 연결되는 구동 감속기; 및 구동 몸체의 상면에 설치되고, 구동 몸체의 구동 데이터를 감지하는 구동 인코더를 포함하되, 구동 인코더는 제어부에 연결되어 제어부로부터 신호를 전달받아 구동 몸체를 제어하고, 감지된 구동 몸체의 구동 데이터에 따른 신호를 생성하여 제어부에 전달할 수 있다.

또한, 한 쌍의 몸체부들이 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되고, 하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부는 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되어, 로봇의 주행부가 형성될 수 있다.

또한, 하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부가 동일한 속도 및 상이한 방향으로 회전력을 발생시킬 때, 주행부는 지면 상에서 직선 이동가능하고, 하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부가 상이한 속도 및 상이한 방향으로 회전력을 발생시킬 때, 주행부는 지면 상에서 상대적으로 큰 속도의 회전력에 대응되는 구동부에 대응하도록 회전될 수 있다.

또한, 전달 기어에는 전달 기어의 중앙 주위를 따라 복수 개의 기어 개구들이 상호 간에 이격되어 형성되고, 기어 개구들은 치차들의 개수 이상으로 형성되며, 커버 개구에 대응되는 전달 베어링의 나머지 일부에는 기어 개구들에 대응하도록 복수 개의 베어링 개구들이 형성되고, 전달부는, 판 형상으로 이루어지되, 장착 개구에 대응되는 전달 베어링의 나머지 일부에 고정되고 전달 베어링과 전달 기어 사이에서 전달 샤프트에 의해 관통되어 전달 샤프트 상에 위치되고, 제 1 면에는 기어 개구들에 대응하도록 전달 기어를 향하도록 레이저를 방출할 수 있는 복수 개의 발광체가 위치되는 발광 몸체를 더 포함하며, 구동부는, 구동 몸체의 제 1 면의 반대편인 제 2 면에 설치되고 발광 인코더에 연결되며, 복수 개의 발광체에 대응하도록 위치되고 레이저를 감지할 수 있는 복수 개의 수광 몸체를 더 포함하고, 전달 기어는 회전될 때, 발광 몸체는 고정되고, 레이저는 발광체로부터 방출되어 기어 개구들 사이의 전달 기어에 의해 동시에 차단되거나, 기어 개구들 및 베어링 개구들을 통과하여 장착 공간의 외부로 방출될 수 있다.

또한, 한 쌍의 몸체부들이 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되고, 하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부는 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되어, 로봇의 주행부가 형성되며, 주행부가 전진 방향으로 직선 이동할 때, 하나의 몸체부에서 전달 체인에 의해 회전되는 전달 기어에 대응되는 발광 몸체의 발광체들은 전달 기어를 향하도록 레이저를 방출하고, 레이저는 전달 기어에 의해 차단되거나, 기어 개구들 및 베어링 개구들을 통과하여 다른 하나의 몸체부의 구동부의 수광 몸체에 도달하여 감지될 수 있다.

또한, 수광 몸체들은 하나의 몸체부에 대응되는 전달 기어의 회전 속도에 따른 레이저의 감지 주기를 생성하여 구동 인코더에 전달하고, 구동 인코더는 레이저의 감지 주기에 따른 전달 기어의 회전 속도를 산출하고 산출된 회전 속도에 대응하는 동력을 발생시키도록 다른 하나의 몸체에 대응되는 구동 몸체를 제어할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치는 하기와 같은 효과를 가진다.

(1) 로봇의 외관에 영향을 최소화한 상태로 로봇을 주행가능하도록 로봇에 설치될 수 있다.

(2) 로봇에 설치된 상태에서 용이하게 유지 보수될 수 있다.

(3) 다양한 폭 및 길이를 갖는 로봇의 주행부가 용이하게 형성되도록 할 수 있다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 분리하여 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 적용한 자율주행 로봇의 주행부를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치를 변형한 형태로 적용한 자율주행 로봇의 주행부를 도시하는 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)를 분리하여 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)를 적용한 자율주행 로봇의 주행부(10)를 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)는 몸체부(101), 바퀴부(102), 구동부(103) 및 전달부(104)를 포함하며, 로봇의 하부에 설치되어 로봇의 주행을 구현할 수 있고, 로봇에 의해 제어됨으로써 로봇과 조합하여 자율주행 로봇으로 제공될 수 있다.

몸체부(101)는 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향을 따라 위치될 수 있다. 여기서, 수평 방향은 지면을 따르는 방향을 의미할 수 있고, 로봇의 주행 방향(도 3의 A 참조)에 대응될 수 있다. 본 실시예의 몸체부(101)는 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 양 종단면들 및 양 측면들은 수직 방향으로 위치될 수 있고, 상면 및 하면은 지면과 평행하도록 위치될 수 있다. 또한, 몸체부(101)는 몸체 프레임(111) 및 프레임 커버(113)를 포함할 수 있다.

몸체 프레임(111)은 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향을 따라 위치될 수 있다. 여기서, 몸체 프레임(111)의 제 1 측면에는 구체적으로 후술될 바퀴부(102)가 위치될 수 있다.

또한, 몸체 프레임(111)의 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면에는 몸체 프레임(111)에 대응되는 형상(즉, 사각 기둥 형상)을 갖는 장착 공간(110)이 오목하게 형성될 수 있다. 장착 공간(110)에는 구체적으로 후술될 전달부(104)가 위치될 수 있다. 여기서, 장착 공간(110)의 양 종단면은 개방될 수 있다.

또한, 몸체 프레임(111)의 제 1 측면에는 바퀴부(102)의 위치에 대응하도록 몸체 프레임(111)의 길이 방향을 따라 복수 개의 장착 개구(101a)들이 형성될 수 있다. 여기서, 장착 개구(101a)들은 장착 공간(110)에 연결되되, 2개로 형성되어, 몸체 프레임(111)의 제 1 종단 부분 및 몸체 프레임(111)의 제 1 종단 부분의 반대편인 제 2 종단 부분에 형성될 수 있다. 또한, 몸체 프레임(111)의 제 1 종단 부분과 제 2 종단 부분 사이의 몸체 프레임(111)에는 장착 개구(101a)가 선택적으로 형성될 수 있다.

프레임 커버(113)는 몸체 프레임(111)의 제 2 측면에 대응되는 판 형상으로 이루어질 수 있고, 몸체 프레임(111)의 제 2 측면에 위치되어 장착 공간(110)의 일부를 폐쇄할 수 있다. 이러한 프레임 커버(113)는 몸체 프레임(111)의 제 2 측면으로부터 분리될 수 있다.

또한, 프레임 커버(113)에는 장착 개구(101a)들에 대응하도록 커버 개구(101b)들이 형성될 수 있다. 즉, 프레임 커버(113)가 몸체 프레임(111)에 위치된 상태에서, 장착 개구(101a)들과 커버 개구(101b)들은 상호 간에 대응하도록 위치될 수 있다.

바퀴부(102)는 복수 개의 원통 형상으로 이루어지되, 몸체부(101)의 제 1 측면에서 몸체부(101)의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되어 위치될 수 있다. 여기서, 바퀴부(102)는 장착 개구(101a)들의 각각에 대응하도록 위치될 수 있다. 또한, 바퀴부(102)의 최하단은 몸체부(101)의 하면보다 하측에 위치될 수 있다.

특히, 바퀴부(102)는 2개로 이루어져, 각각 몸체부(101)의 제 1 면에서 몸체부(101)의 제 1 종단 부분 및 제 1 종단 부분의 반대편인 제 2 종단 부분에 위치될 수 있다. 장착 개구(101a)들이 3개 이상으로 이루어진 경우, 장착 개구(101a)들 사이에 위치된 장착 개구(101a)에는 바퀴부(102)가 선택적으로 위치될 수 있다. 이러한 바퀴부(102)는 타이어와 결합되어 바퀴로써 기능을 제공할 수 있다.

구동부(103)는 동력, 특히 회전력을 발생시킬 수 있고, 몸체부(101)의 제 2 측면에서 몸체부(101)의 제 1 종단 부분에 위치된 바퀴부(102)에 대응하도록 위치되어 고정될 수 있다. 여기서, 구동부(103)가 동력을 발생시킬 때, 동력은 구체적으로 후술될 전달부(104)를 통해 바퀴부(102)에 전달될 수 있고, 바퀴부(102)는 전달된 동력에 의해 회전될 수 있다. 즉, 구동부(103)는 바퀴부(102)를 회전시켜, 지면 상에 바퀴부(102)의 회전을 통해 로봇의 주행을 구현할 수 있다.

또한, 구동부(103)는 구동 몸체(131), 구동 감속기(133) 및 구동 인코더(135)를 포함할 수 있다.

구동 몸체(131)는 동력을 발생시킬 수 있고, 몸체부(101)의 제 2 측면에서 몸체부(101)의 제 1 종단 부분, 즉 프레임 커버(113)의 제 1 종단 부분에 형성된 커버 개구(101b)에 대응하도록 위치될 수 있다. 여기서, 구동 몸체(131)는 모터의 형태로 이루어지되, 회전력의 형태로 동력을 발생시킬 수 있다.

구동 감속기(133)는 구동 몸체(131)의 제 1 면에 위치되고, 구동 몸체(131)를 몸체부(101)의 제 2 측면에 고정될 수 있다. 여기서, 구동 감속기(133)는 프레임 커버(113)의 제 1 종단 부분에 고정되어, 구동 몸체(131)로부터 발생된 회전력을 증가시킬 수 있다.

구동 인코더(135)는 구동 몸체(131)의 상면에 위치되고, 구동 몸체(131)에 고정될 수 있다. 여기서, 구동 인코더(135)는 제어부(미도시 됨)에 연결되어 제어부로부터 신호를 전달받아 구동 몸체(131)를 제어할 수 있고, 구동 몸체(131)의 회전력에 따른 회전 속도, 회전 방향, 분당 회전수 등과 같은 구동 몸체(131)의 구동 데이터를 감지할 수 있다. 또한, 구동 인코더(135)는 감지된 구동 몸체(131)의 구동 데이터에 따른 신호를 생성하여 제어부에 전달할 수도 있다. 즉, 구동 인코더(135)는 제어부와 조합하여 구동 몸체(131)의 구동을 제어하는 데 이용될 수 있다.

전달부(104)는 몸체부(101)의 내부, 즉 장착 공간(110)에 위치되어, 구동부(103)와 바퀴부(102)를 연결할 수 있다. 여기서, 구동부(103)로부터 발생된 동력, 즉 회전력은 전달부(104)를 통해 바퀴부(102)에 전달되어 바퀴부(102)를 회전시킬 수 있다.

또한, 전달부(104)는 전달 샤프트(141)들, 전달 베어링(142)들, 전달 기어(143)들 및 전달 체인(144)을 포함할 수 있다.

전달 샤프트(141)들은 복수 개의 바아(bar) 형상으로 이루어지면서 상호 간에 대응되는 장착 개구(101a) 및 커버 개구(101b)에 대응되면서 장착 공간(110)에 위치될 수 있다. 여기서, 전달 샤프트(141)들 각각의 제 1 종단 부분은 바퀴부(102)에 연결되어 고정될 수 있어, 전달 샤프트(141)와 바퀴부(102)는 함께 회전될 수 있다. 또한, 전달 샤프트(141)들 중 몸체부(101)의 제 1 종단 부분에 대응되는 전달 샤프트(141)의 제 1 종단 부분의 반대편인 제 2 종단 부분은 구동부(103), 특히 구동 감속기(133)에 연결될 수 있다. 이로 인해, 전달 샤프트(141)들 중 하나는 구동부(103)에 의해 회전될 수 있다.

전달 베어링(142)들은 각각 장착 개구(101a)들 및 커버 개구(101b)들에 대응하도록 위치되고 장착 공간(110)의 내부에 고정될 수 있다. 여기서, 전달 샤프트(141)들의 각각은 상호 간에 대응되는 한 쌍의 전달 베어링(142)들을 관통하도록 위치될 수 있고, 장착 공간(110)의 내부에 위치될 수 있다.

또한, 전달 베어링(142)들 각각의 일부는 전달 샤프트(141)에 고정되어 전달 샤프트(141)와 함께 회전될 수 있고, 전달 베어링(142)들의 각각의 나머지 일부는 장착 공간(110)의 내부에 고정되어 회전되지 않을 수 있다. 여기서, 전달 샤프트(141)가 회전될 때, 전달 베어링(142)의 일부와 전달 베어링(142)의 나머지 일부 사이에는 마찰이 최소화되어, 전달 샤프트(141)는 원활하게 회전될 수 있다.

전달 기어(143)들은 각각 기어 형태로 이루어지되, 원형 판 형상으로 이루어지고 가장자리를 따라 복수 개의 치차(143')들을 포함할 수 있다. 전달 기어(143)들의 각각은 상호 간에 대응되는 한 쌍의 전달 베어링(142)들 사이의 전달 샤프트(141) 상에 위치될 수 있다. 여기서, 전달 샤프트(141)는 전달 기어(143)의 중앙을 관통하고, 전달 기어(143)는 전달 베어링(142)들로부터 이격되고 전달 샤프트(141)와 함께 회전될 수 있다.

전달 체인(144)은 하나로 이루어지되, 장착 공간(110)에 위치되어 복수 개의 전달 기어(143)들을 감아 연결하도록 위치될 수 있다. 여기서, 전달 기어(143)들은 각각 치차(143')들의 일부를 통해 전달 체인(144)에 맞물릴 수 있고, 전달 체인(144)에 의해 동시에 회전될 수 있다.

몸체부(101)의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 샤프트(141)가 구동부(103)에 의해 회전될 때, 상기 전달 샤프트(141)에 위치된 전달 기어(143)는 전달 샤프트(141)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 또한, 상기 전달 샤프트(141)에 연결된 바퀴부(102)는 회전될 수 있다. 여기서, 전달 체인(144)은 상기 전달 기어(143)와 맞물린 상태에서 전달 기어(143)의 회전에 대응하도록 이동될 수 있고, 나머지 전달 기어(143)들을 각각의 전달 샤프트(141)를 축으로 하여 회전시킬 수 있다. 나머지 전달 기어(143)들에 대응되는 전달 샤프트(141)들도 회전되고, 바퀴부(102)들을 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 바퀴부(102)들은 전달 샤프트(141)들을 축으로 하여 동일한 방향으로 동시에 회전될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 동력 전달 장치(100)는 바퀴부(102)들의 회전에 대응하도록 이동될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 동력 전달 장치(100)들은 로봇의 하부에 설치되어 주행부(10)로서 기능을 할 수 있고, 로봇에 설치된 제어부(미도시 됨)에 의해 제어되어 로봇을 자율주행 로봇으로 작동되도록 할 수 있다. 여기서, 동력 전달 장치(100)들 각각의 몸체부(101)는 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되고, 각각의 구동부(103)도 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치될 수 있다. 또한, 구동부(103)들은 몸체부(101)들 사이에 위치될 수 있다. 이로 인해, 로봇의 주행부(10)는 몸체부(101)들 사이의 거리에 대응되는 폭을 가질 수 있다. 즉, 몸체부(101)들 사이의 거리는 구동부(103)의 크기에 대응되는 거리로부터 형성될 수 있어, 한 쌍의 동력 전달 장치(100)들은 다양한 폭에 대한 주행부(10)에 적용될 수 있다. 또한, 동력 전달 장치(100)들은 직렬로 연결되어, 다양한 길이에 대한 주행부(10)에 적용될 수 있다.

각각의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)들은 상이한 방향으로 회전력을 발생시켜 로봇의 전진, 후진, 방향 전환을 구현할 수 있다.

예를 들어, 도 3에서 로봇의 주행부(10)가 전진 방향(A)으로 이동하고자 할 때, 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 좌측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 반시계 방향으로 회전력을 발생시킬 수 있고, 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 우측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 시계 방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 구동부(103)들은 동일한 속도로 작동되어, 로봇을 전진 방향(A)으로 직선 이동시킬 수 있다.

또한, 도 3에서 로봇의 주행부(10)가 전진 방향(A)의 반대 방향인 후진 방향으로 이동하고자 할 때, 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 좌측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 시계 방향으로 회전력을 발생시킬 수 있고, 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 우측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 반시계 방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 구동부(103)들은 동일한 속도로 작동되어, 로봇을 후진 방향으로 직선 이동시킬 수 있다.

또한, 도 3에서 로봇의 주행부(10)가 전진 방향(A)으로 이동할 때, 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 좌측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 우측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)보다 빠른 속도의 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 로봇의 주행부(10)는 전진 방향으로 직선 이동하면서 좌측으로 회전되어 방향 전환될 수 있다. 반면에, 로봇의 주행부(10)가 전진 방향(A)으로 이동할 때, 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 좌측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)는 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)(도 3의 우측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)보다 느린 속도의 회전력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 로봇의 주행부(10)는 전진 방향(A)으로 직선 이동하면서 우측으로 회전되어 방향 전환될 수 있다.

본 실시예의 동력 전달 장치(100)에서 수평 방향으로 위치되는 사각 기둥 형상의 몸체부(101)는 바퀴로서 기능을 하는 바퀴부(102)를 제 1 측면에 갖고, 회전력을 발생시키는 구동부(103)를 제 2 측면에 가지며, 바퀴부(102)와 구동부(103)를 연결하여 구동부(103)의 회전력을 바퀴부(102)에 전달하는 전달부(104)를 내부에 형성된 장착 공간(110)에 포함할 수 있다. 이로 인해, 본 실시예의 동력 전달 장치(100)는 간단하면서 단순한 구조를 가져 용이하게 조립 및 유지 보수될 수 있도록 로봇의 주행부(10)에 적용될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 동력 전달 장치(100)는 로봇의 주행부를 구성하고 유지하는 데에 따른 비용을 현저하게 절감할 수 있다.

특히, 본 실시예의 동력 전달 장치(100)는 몸체부(101)들을 다양한 간격 및 길이로 연결하여 다양한 폭 및 길이 갖는 주행부(10)에 적용될 수 있어, 로봇의 외관에 영향을 최소화하여 로봇에 설치될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)를 변형한 상태로 적용한 자율주행 로봇의 주행부(10)를 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자율주행 로봇용 동력 전달 장치(100)의 변형이 이루어질 수 있다. 여기서, 전달부(104)에는 발광 몸체(145)가 더 포함될 수 있고, 구동부(103)에는 수광 몸체(137)가 더 포함될 수 있다. 또한, 전달 기어(143)에는 전달 기어(143)의 중앙 주위를 따라 복수 개의 기어 개구(143")들이 상호 간에 이격되어 형성되고, 기어 개구(143")들은 치차(143')들의 개수 이상으로 형성될 수 있으며, 각각의 기어 개구(143")는 전달 기어(143)의 중앙과 치차(143') 사이에 위치될 수 있다. 각각의 기어 개구(143')는 전달 기어(143)의 중앙으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 위치될 수 있다. 또한, 커버 개구(101b)에 대응되는 전달 베어링(142)에는 복수 개의 베어링 개구(142')들이 형성되며, 베어링 개구(142')들은 기어 개구(143")들에 대응하도록 형성될 수 있고, 고정되어 회전되지 않는 전달 베어링(142)의 나머지 일부에 위치될 수 있다.

발광 몸체(145)는 판 형상으로 이루어지되, 장착 개구(101a)에 대응되는 전달 베어링(142)과 전달 기어(143) 사이에서 전달 샤프트(141)에 의해 관통되도록 전달 샤프트(141) 상에 위치될 수 있다. 여기서, 발광 몸체(145)는 장착 개구(101a)에 대응되는 전달 베어링(142)의 나머지 일부에 고정되고 전달 샤프트(141)와 함께 회전되지 않도록 위치될 수 있다.

또한, 발광 몸체(145)의 제 1 면에는 복수 개의 발광체(145')들이 위치될 수 있고, 발광체(145')들은 전달 기어(143)의 기어 개구(143")에 대응하도록 위치될 수 있다. 이러한 발광체(145')들은 전달 기어(143)를 향하도록 레이저(도 4의 일점쇄선 화살표 참조)를 방출할 수 있고, 레이저는 회전되는 기어 개구(143")들 사이의 전달 기어(143)에 의해 동시에 차단되기도 하고, 기어 개구(143")들 및 베어링 개구(142')들을 통과하여 장착 공간(110)의 외부로 방출될 수 있다.

수광 몸체(137)는 구동부(103)의 구동 몸체(131)의 제 1 면의 반대편인 제 2 면에 위치되고, 구동 인코더(135)에 연결될 수 있다. 여기서, 수광 몸체(137)는 복수 개로 이루어지되, 발광 몸체(145)의 발광체(145')들에 대응하도록 위치될 수 있고, 레이저를 감지할 수 있다. 또한, 수광 몸체(137)들은 레이저의 감지 주기를 생성할 수 있고, 생성된 감지 주기를 구동 인코더(135)에 전달할 수 있다. 여기서, 구동 인코더(135)는 레이저를 감지 주기를 바탕으로 한 전달 기어(143)의 회전 속도에 대응하도록 구동 몸체(131)를 제어할 수 있다.

본 실시예의 한 쌍의 동력 전달 장치(100)들은 변형된 상태로 로봇의 하부에 설치되어 주행부(10)로서 기능을 할 수 있도록 다음과 같이 조합될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 동력 전달 장치(100)들 각각의 몸체부(101)는 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되고, 각각의 구동부(103)도 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치될 수 있다. 또한, 구동부(103)들은 몸체부(101)들 사이에 위치될 수 있다.

주행부(10)가 한 쌍의 동력 전달 장치(100)들에 의해 전진 방향(A)으로 직선 이동할 때, 하나의 동력 전달 장치(100)(도 4의 좌측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)의 몸체부(101)에서 전달 체인(144)에 의해 회전되는 전달 기어(143)에 대응되면서 고정된 상태의 발광 몸체(145)의 발광체(145')들은 레이저를 전달 기어(143)를 향하도록 방출할 수 있다. 여기서, 레이저는 전달 기어(143)에 차단되거나 전달 기어(143)의 기어 개구(143')들을 통과할 수 있다. 특히, 레이저는 기어 개구(143')들을 통과한 이후에 커버 개구(101b)에 대응하도록 위치된 전달 베어링(142)의 베어링 개구(142')들을 통과할 수 있다. 이러한 레이저는 다른 하나의 동력 전달 장치(100)(도 4의 우측에 위치된 동력 전달 장치(100) 참조)의 구동부(103)를 향하도록 방출될 수 있다. 여기서, 레이저는 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 구동부(103)의 수광 몸체(137)들에 도달하고, 수광 몸체(137)들은 레이저를 감지할 수 있다.

다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 수광 몸체(137)들은 하나의 동력 전달 장치(100)의 전달 기어(143)의 회전 속도에 따른 주기로 레이저를 감지할 수 있다. 또한, 수광 몸체(137)들은 레이저의 감지 주기를 생성하여 구동 인코더(135)에 전달하고, 구동 인코더(135)는 레이저의 감지 주기에 따른 전달 기어(143)의 회전 속도를 산출하고 산출된 회전 속도에 대응하는 동력을 발생시키도록 구동 몸체(131)를 제어할 수 있다. 이로 인해, 다른 하나의 동력 전달 장치(100)의 전달 기어(143)도 하나의 동력 전달 장치(100)의 전달 기어(143)와 동일한 회전 속도를 가질 수 있다. 이로 인해, 한 쌍의 동력 전달 장치(100)는 하나의 동력 전달 장치(100)의 이동 속도만을 이용하여 상호 간에 동일한 이동 속도를 가져 로봇의 주행부(10)에서 안정적인 직선 이동을 구현할 수 있다.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

100: 동력 전달 장치
101: 몸체부
102: 바퀴부
103: 구동부
104: 전달부

Claims (10)

1. 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향으로 위치되는 몸체부;
   각각 원통 형상으로 이루어지되, 몸체부의 제 1 측면에서 몸체부의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된 복수 개의 바퀴부;
   몸체부의 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면의 제 1 종단 부분에서 바퀴부에 대응하도록 위치되고, 회전력을 발생시키는 구동부; 및
   몸체부의 내부에 위치되어 구동부와 바퀴부를 연결하고, 구동부의 회전력을 바퀴부에 전달하는 전달부를 포함하되,
   구동부가 회전력을 발생시킬 때, 동력은 전달부를 통해 바퀴부에 전달되어 바퀴부를 회전시키고,
   몸체부는,
   사각 기둥 형상으로 이루어지되, 제 1 측면에는 바퀴부에 대응하도록 복수 개의 장착 개구들이 형성되고, 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면에는 개방된 양종단면을 갖는 사각 기둥 형상의 장착 공간이 장착 개구들에 연결되도록 오목하게 형성되는 몸체 프레임; 및
   몸체 프레임의 제 2 측면에 대응되는 판 형상으로 이루어지되, 몸체 프레임의 제 2 측면으로부터 분리가능하도록 몸체 프레임의 제 2 측면에 위치되고, 장착 개구들에 대응되는 커버 개구들을 갖는 프레임 커버를 포함하며,
   전달부는,
   각각 바아 형상으로 이루어지되, 상호 간에 대응되는 장착 개구와 커버 개구에 대응되면서 장착 공간에 위치되고, 제 1 종단 부분이 바퀴부에 연결되고, 제 1 종단 부분의 반대편인 제 2 종단 부분이 구동부에 연결되는 복수 개의 전달 샤프트들;
   각각 장착 공간의 내부에서 장착 개구들 및 커버 개구들에 대응하도록 위치되고, 한 쌍씩 전달 샤프트에 의해 관통되며, 각각의 일부가 전달 샤프트에 고정되어 전달 샤프트와 함께 회전될 수 있고 각각의 나머지 일부가 장착 공간의 내부에 고정되는 복수 개의 전달 베어링들;
   각각 원형 판 형상으로 이루어지고 가장자리를 따라 복수 개의 치차들을 포함하며, 상호 간에 대응되는 전달 베어링들 사이의 전달 샤프트 상에 위치되어 전달 샤프트와 함께 회전되는 복수 개의 전달 기어들; 및
   장착 공간에 위치되고, 전달 기어들을 감아 연결하면서 전달 기어들과 맞물리는 하나의 전달 체인을 포함하고,
   구동부는,
   모터 형태의 구동 몸체;
   구동 몸체의 제 1 면에 위치되고, 프레임 커버의 제 1 종단 부분에 고정되어 전달 샤프트에 연결되는 구동 감속기; 및
   구동 몸체의 상면에 설치되고, 구동 몸체의 구동 데이터를 감지하는 구동 인코더를 포함하며,
   구동 인코더는 제어부에 연결되어 제어부로부터 신호를 전달받아 구동 몸체를 제어하고, 감지된 구동 몸체의 구동 데이터에 따른 신호를 생성하여 제어부에 전달하며,
   전달 기어에는 전달 기어의 중앙 주위를 따라 복수 개의 기어 개구들이 상호 간에 이격되어 형성되고, 기어 개구들은 치차들의 개수 이상으로 형성되며,
   커버 개구에 대응되는 전달 베어링의 나머지 일부에는 기어 개구들에 대응하도록 복수 개의 베어링 개구들이 형성되고,
   전달부는,
   판 형상으로 이루어지되, 장착 개구에 대응되는 전달 베어링의 나머지 일부에 고정되고 전달 베어링과 전달 기어 사이에서 전달 샤프트에 의해 관통되어 전달 샤프트 상에 위치되고, 제 1 면에는 기어 개구들에 대응하도록 전달 기어를 향하도록 레이저를 방출할 수 있는 복수 개의 발광체가 위치되는 발광 몸체를 더 포함하며,
   구동부는,
   구동 몸체의 제 1 면의 반대편인 제 2 면에 설치되고 발광 인코더에 연결되며, 복수 개의 발광체에 대응하도록 위치되고 레이저를 감지할 수 있는 복수 개의 수광 몸체를 더 포함하고,
   전달 기어는 회전될 때, 발광 몸체는 고정되고, 레이저는 발광체로부터 방출되어 기어 개구들 사이의 전달 기어에 의해 동시에 차단되거나, 기어 개구들 및 베어링 개구들을 통과하여 장착 공간의 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
   
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3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   구동부가 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 샤프트에 연결된 상태에서 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 샤프트를 회전시킬 때, 몸체부의 제 1 종단 부분에 위치된 전달 기어는 전달 샤프트를 축으로 하여 회전되어 전달 체인을 이동시켜 다른 전달 기어들을 회전시키고 다른 전달 기어들에 대응되는 전달 샤프트들을 회전시키는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   한 쌍의 몸체부들이 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되고, 하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부는 상호 간에 이격되어 평행하도록 위치되어, 로봇의 주행부가 형성되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부가 동일한 속도 및 상이한 방향으로 회전력을 발생시킬 때, 주행부는 지면 상에서 직선 이동가능하고,
   하나의 몸체부에 위치되는 구동부와 다른 하나의 몸체부의 위치된 구동부가 상이한 속도 및 상이한 방향으로 회전력을 발생시킬 때, 주행부는 지면 상에서 상대적으로 큰 속도의 회전력에 대응되는 구동부에 대응하도록 회전되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
   
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