KR102393828B1 - 조합될 수 있는 모듈을 갖는 교육용 기능성 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 명세서에는 함께 조합될 수 있는 모듈을 가진 교육용 기능성 디바이스가 설명되어 있다.
이 디바이스는
- 하나 이상의 프레임 본체(42, 44), 및
- 하나 이상의 동력식 조인트(22, 24)를 포함하고, 각 조인트는
- 하나 이상의 전기 모터(227),
- 상기 모터의 전력 공급 및 제어를 위한 유닛(280), 및
- 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)으로서, 상기 제1 원통형 부분은 그 내측에 상기 하나 이상의 전기 모터를 포함하는, 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)을 포함한다.
각 프레임 본체는 상기 조인트의 상기 제1 원통형 부분(22A, 24A) 또는 상기 제2 원통형 부분(22B, 24B)을 수용하고 그 위에 대등하게 고정하도록 미리 배열된 제1 원통형 시트(42A, 44A) 및 제2 원통형 시트(42B, 44B)를 나타낸다.

Description

조합될 수 있는 모듈을 갖는 교육용 기능성 디바이스{A FUNCTIONAL DEVICE FOR EDUCATIONAL USE WITH MODULES THAT CAN BE COMBINED TOGETHER}

본 발명은 교육용으로 함께 조합될 수 있는 모듈을 갖는 기능성 디바이스에 관한 것이다.

종래 기술을 참조하면, 오늘날 상업적으로 이용가능한 작은 크기의 로봇이 존재하며, 이들은 일반적으로 관절식 아암의 구성을 나타내고, 이들은 연구 활동에 관한 용례를 위해, 또는 다르게는, 교시 및 교육 분야에서의 사용을 위해 또는 취미 목적을 위해서도 설계된다.

전술한 로봇은, 정확하게는 심지어 숙련되지 않은 조작자도 자체적으로 이들 로봇을 구성 및 설치할 수 있게 하는 관점에서, 작은 크기일 뿐만 아니라 함께 조합될 수 있는 모듈로 구성된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

로봇의 일반적 분야에서, 로봇을 위한 모듈식 구조는 종래 기술 문헌 US 5 428 713 및 US 5 293 107로부터 나타나는 바와 같이 여하간 소정 시간 동안 이미 널리 알려져 왔다.

문헌 US 5 293 107은 동력식 조인트를 통해 관절 방식으로 함께 연결된 일련의 구조 요소를 포함하는 로봇 아암에 관한 것이다. 이들 조인트는, 그 내부에서 회전 전자 기계 작동기 및 전력 공급과 작동기의 제어를 위한 유닛을 통합하는 독립적 모듈을 구성한다. 특히, 각 조인트는 일련의 권선을 구비한 스테이터 본체와 대응하는 일련의 자석을 구비한 로터 본체를 포함한다. 또한, 상기 본체들은 유성 기어 감속기 조립체를 구성하도록 설계된 각각의 기어를 보유하고 있다. 이러한 조인트의 로터 및 스테이터 본체는 볼트로 로봇의 다른 구조 요소에 고정된다.

또한, 문헌 US 5 428 713은 모듈식 로봇 아암에 관한 것이지만, 이들은 완전히 동일한 일련의 모듈로 이루어진다. 이 경우에서, 각 모듈은 기어감속기를 구비한 모터, 모터에 동축으로 그리고 직접적으로 연결된 제어 유닛, 모터의 회전 축을 공유하도록 제어 유닛으로부터 외향 연장하는 고정 샤프트, 모터의 회전 축을 공유하도록 모터로부터 외향 연장하는 회전 샤프트, 고정 샤프트에 연결된 제1 단부와 이동 샤프트를 향해 모터의 회전 축에 평행하게 연장하는 다른 단부를 갖는 L 형상 브래킷 및 이동 샤프트에 연결되는 일 단부와 고정 샤프트를 향해 모터의 회전 축에 평행하게 연장하는 다른 단부를 갖는 추가적인 L 형상 브래킷을 포함한다.

그러나, 오늘날 이용가능한 모듈식 로봇 구성은 교육 목적을 위한 용도에 관련하여서는 그다지 만족스럽지 못한 것으로 판명되었다.

이와 관련하여, 본 발명의 목적은 함께 조합될 수 있는 모듈을 갖는 구조를 갖는 교육 목적을 위한 기능성 디바이스를 제공하는 것으로서, 이는 그 특정 사용 목적에 따른 일련의 장점, 특히 구조의 단순화, 조립의 용이성 및 신속성, 그리고, 다수의 사용 가능성을 디바이스에 제공한다.

특히, 본 발명은 청구항 제1항에 명시된 특징을 갖는 기능성 디바이스에 관한 것이다.

이 청구항은 본 발명에 관련하여 본 명세서에 제공된 기술적 교시의 필수적 부분을 형성한다.

이하에서 상세히 알게 될 바와 같이, 본 명세서에 설명된 기능성 디바이스는 복수 구성의 용도를 취하도록 제공되며, 특히, 간단하고, 신속하며 안전한 방식으로 조립 및 분해될 수 있다.

본 발명의 추가적 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하는 다음 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이며, 첨부 도면은 순수히 비제한적인 예로서 제공된 것이다.
도 1은 로봇 아암 구성으로 조립되어 있는, 본 명세서에 설명된 디바이스의 양호한 실시예를 예시하는 축측도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 명세서에 설명된 디바이스의 실시예에 사용되는 2개 조인트 각각을 예시하는 정면도이다.
도 3은 도 2b의 조인트의 분해 축측도이다.
도 4는 도 3의 분해된 모습의 측면도이다.
도 5는 본 명세서에 설명된 디바이스의 실시예에 사용되는 지지 본체의 축측도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 구성요소를 정면도(도 6a), 아래로부터의 평면도(도 6b), 상면도(도 6c) 및 단면도(도 6d)로 도시한다.
도 7은 본 명세서에 설명된 디바이스의 일 실시예에 사용되는 추가적 지지 본체를 예시하는 축측도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 7의 구성요소를 정면도(도 8a), 아래로부터의 평면도(도 8b), 상면도(도 8c) 및 단면도(도 8d)로 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 디바이스에 제공되는 일 유형의 제어 및 전력 공급 유닛의 블록도를 도시한다.
도 10은 자가-구동식 차량의 구성에 있어서의 본 명세서에 설명된 디바이스를 도시한다.

다음 설명에는 실시예의 깊은 이해를 제공할 목적으로 다양한 특정 세부사항이 예시되어 있다. 실시예는 특정 세부사항 중 하나 이상이 결여된 상태로 또는 다른 방법, 구성요소 또는 재료 등과 함께 달성될 수 있다. 다른 경우에, 공지된 구조, 재료 또는 동작은 실시예의 다양한 양태가 모호해지지 않도록 상세히 예시 또는 설명되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 참조는 단지 편의를 위해 제공되는 것이며, 실시예의 범위나 보호의 영역을 정의하는 것은 아니다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 명세서에 설명된 디바이스는 교육 목적을 위해 함께 조합될 수 있는 모듈을 갖는 기능성 디바이스이다. 이러한 사용 사양은 디바이스에 의한 특정 동작의 수행에 관하여서라기 보다는 오히려 기능성 디바이스의 구성 및 프로그래밍의 예비 단계의 수행으로서의 디바이스의 사용을 의미하며, 이는 주로 이 단계들을 사용자들에게 교시하고 그리고/또는 그것들을 실험하는 것을 목표로 수행된다. 사용처는 예로서 학교 또는 그렇지 않으면 로봇을 특히 좋아하는 사람들의 커뮤니티와 관련될 수 있다.

상기 디바이스의 양호한 실시예가 도면에 예시되어 있다. 도 1에서, 디바이스는 로봇 아암 구성으로 조립되는 반면, 도 10에서, 이는 프로그램가능한 구동부를 갖는 차량의 구성으로 조립된다.

이제 일반적으로 본 명세서에 설명된 디바이스는 일련의 지지 본체로, 그리고, 또한, 지지 본체를 관절 방식으로 함께 연결하는 일련의 동력식 조인트에 의해 구성된다는 것을 유의하여야 하다.

예시된 실시예를 특정하게 참조하면, 디바이스는 특히 동력식 조인트(22, 24)를 포함하고, 이들은 관절 방식으로 일련의 프레임 본체(42, 44)를 함께 연결한다. 디바이스가 로봇 아암 구성을 취하는 도 1에서, 각 구성요소의 참조번호와 병기된 괄호 내의 로마 숫자는 각각의 시리즈 내에서의 대응 순차 번호를 나타내는데; 즉, 참조번호 22(II)는 일련의 조인트의 제2 동력식 조인트를 나타내고, 마찬가지로, 참조번호 42(II)는 일련의 프레임 본체의 제2 프레임 본체를 나타낸다.

동력식 조인트는 각각의 회전 축(X_i)을 중심으로 한 회전 이동의 독립적 작동을 위한 유닛을 구성한다. 특히, 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 조인트는 하나 이상의 전기 모터 및 모터의 전력 공급 및 제어를 위한 모듈을 포함한다.

이제, 본 명세서에 설명된 디바이스의 중요한 특징에 따라서, 디바이스의 조인트는 조인트의 전술한 전기 모터를 그 내측에 수용하는 제1 고정 원통형 부분 및 앞서 언급한 전기 모터에 의해 구동되어 회전 이동가능한 제2 원통형 부분을 갖는다. 동시에, 프레임 본체 각각은 제1 시트 및 제2 시트를 나타내고, 이들은 모두 원통형이며, 동력식 조인트의 이동 원통형 부분 또는 고정 원통형 부분을 수용하며 이들이 그 위에 대등하게(indifferently) 고정되도록 미리 배열된다.

다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것과 같이, 프레임 본체는 특히 각각의 축이 서로 직교하는 2개의 원통형 시트를 배열하도록 전체적으로 L 형상인 횡단면 프로파일을 갖는다. 또한, 다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것에서와 같이, 각 프레임 본체가 그 직교 측면들 중 적어도 하나 상에서 2개의 대향 배향에 따라 2개 동력식 조인트를 동시에 또는 개별적으로 수납할 수 있도록 2개의 대향 동축 원통형 시트를 구비한다.

이제 도면의 실시예로 돌아가서, 조인트(22, 24)는 고정 원통형 부분(22A, 24A) 및 이동 원통형 부분(22B, 24B)을 갖는다(도 2a 및 도 2b). 다른 한편, 프레임 본체(42, 44)는 일 측에서 각각의 원통형 시트(42A, 44A) 및 다른 측에서, 2개의 대향 원통형 시트(42B, 42C 및 44B, 44C)를 갖는다(도 6d 및 도 8d).

조인트(22, 24) 그리고 동일한 방식으로 프레임 본체(42, 44)는 그 치수에 관하여 기본적으로 서로 다르고, 특히, 조인트(22) 및 프레임 본체(42)는 서로 직접적으로 연결되도록 미리 배열된 더 큰 구성요소를 구성하고, 유사하게, 조인트(24) 및 프레임 본체(44)는 직접적으로 함께 연결될 수 있는 더 작은 구성요소를 구성한다. 다음에서 볼 수 있는 바와 같이, 디바이스는 대신 예로서, 작은 조인트(24)와 큰 프레임 본체(42)를 함께 연결하기 위한 어댑터 모듈을 고려할 수 있으며, 그 반대도 고려할 수 있다.

언급된 구성요소는 예로서, 도 1에 예시된 로봇 아암을 획득하도록, 또는, 다르게는, 도 10의 차량을 획득하도록 함께 조립될 수 있다. 다음에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 유연성은 다수의 양태에 따라 프레임 본체 및 조인트를 함께 조립하는, 이 디바이스에서 제공된 가능성으로부터 유도된다.

이들 기본 구성요소를 통해 생성할 수 있는 디바이스는 다수이며, 실제로 이 의미에서의 가능성은 기본적으로 사용가능한 구성요소의 수에 의존한다는 것은 명백하다.

전술한 양태는 임의의 경우에 이하에 제공된 개별 구성요소의 구조의 상세한 검토를 통해 다음에서 명백해질 것이다.

조인트를 참조함에 있어서, 특히, 도 3 및 도 4에 상세히 예시된 더 큰 조인트(22)를 참조한다.

다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것과 같이, 조인트의 고정 원통형 부분(22A)은, 천공된 외부 원통형 입구부(203)인 중심 부분이 제공된 벽(201)에 의해 일 측이 폐쇄된 관형 용기(202)로 구성된다. 벽(201)에 관한 대향 측면 상에서, 원통형 용기(202)는 용기(202)의 중심 축을 공유하는 천공된 내부 입구부(207)를 구비하는 커버(205)에 의해 폐쇄된다. 커버(205)는 종래의 유형의 고정 부재를 통해 용기(22A)에 고정된다. 다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것 같이, 커버(205)의 측방향 에지를 따라, 복수의 나사형 보어(206)가 제공되고, 마찬가지로, 용기(202)의 단부 에지에는, 커버(205)가 용기(202)에 조립될 때 보어(206)가 정렬되는 보어(209)를 대응 위치에 구비한다. 이러한 조건에서, 2개의 구성요소는 따라서 언급된 보어들을 결합시키는 스크류를 통해 함께 고정된다.

조인트는 중심 중공 샤프트(211)를 포함하는데, 이는 베어링 부재(208)의 개재를 통해, 일 측에서 커버(205)의 입구부(207)에 의해 그 제1 단부 부근에 회전 가능하게 지지되고, 용기(22A)의 입구부(203)에 의해 그 대향 단부의 부근에서 회전가능하게 지지된다.

샤프트(211)는 입구부(207)를 통해 외향 돌출하는데, 그 나사형 단부는 입구부(207)의 외부 벽에 대해 베어링 부재(208)를 체결하는 링 너트(213)에 의해 결합된다.

샤프트(211)의 대향 단부는 대신 조인트의 제2 원통형 부분(22B)을 구성하는 추가적 원통형 쉘(212)에 고정되도록 설계된다. 특히, 쉘(212)은 용기(202)의 벽과 동일한 직경으로 이루어지는 원통형 측면 벽 및 용기에 대면하는 입구부 에지를 갖는다.

쉘(212)은 샤프트(211)에의해 횡단되는 중심 개구(219)가 그 위에 제공되어 있는 원형 저부 벽(217)을 갖는다. 벽(217)의 외부 측에서 중앙 개구(219) 둘레에 형성된 하위 원형 시트(221)가 있으며, 이는 샤프트(211)의 단부에 형성된 플랜지(223)에 의해 결합된다. 플랜지(223) 및 시트(221)의 저부 벽은 스크류로 함께 고정되도록 대응하는 위치에 각각의 보어를 갖는다.

벽(217)의 내부 측에는 내부 치형부를 갖는 링(225)이 고정되어있다.

대신, 출력 샤프트 상에 조립되는 복수의 전기 모터(227)가 용기(202) 내에 배열되는데, 상기 출력 샤프트는 링(225)의 내부 치형부와 결합하도록 개구(231)를 통해 벽(201)을 넘어 돌출하는 각각의 피니언(229)이다. 다양한 양호한 실시예에서, 모터(227)는 통합된 감속기 모듈을 갖는다.

다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것 같이, 각 모터 또는 모터 감속기(227)에는 브래킷(233)이 연계되며, 이 브래킷은 벽(201)의 외부 측 상에 장착되고, 이를 축방향으로 구속하도록 피니언(229)의 단부와 회전가능하게 결합하도록 설계된 핀(233B)을 구비하는 중심 부분을 갖는다. 핀의 이러한 조립 모드는 모터/모터 감속기의 샤프트 상의 응력의 감소를 가능하게 한다.

브래킷(233)은 또한 벽(201) 상에 제공된 보어에 대응하는 위치에 그 자체를 설정하도록 설계된 2개의 천공된 측방향 부분을 갖는다. 동일한 보어의, 그러나, 벽의 내부 측 상의 영역에서, 모터(227)는 대신에 그 케이싱에 형성된 나사형 보어를 제공한다. 브래킷(233)의 측방향 부분의 보어 내에 삽입되고 벽(201)을 횡단한 이후 모터의 케이싱 상에 제공된 나사형 보어에 도달하는 스크류를 통해, 모터(227), 브래킷(233) 및 벽(201)은 단일 동작으로 함께 고정된다. 언급한 바와 같이, 이 상태에서, 브래킷(233)의 중심 핀(233B)은 피니언(229)을 축 방향으로 구속시킨다.

쉘(212)- 전술한 바와 같이, 조인트의 이동 원통형 부분(22B)을 구성함 -은 모터(227), 피니언(229) 및 링(225)에 의해 구성되는 구동 시스템의 결과로서 조인트의 축(X_i)을 중심으로 회전하도록 설정된다. 또한 쉘(212)과 용기(202) 사이에는 쉘(212)의 단부 에지에 고정되는 저 마찰 플라스틱 재료로 제조된 환형 요소(237)가 설정된다는 것을 유의하여야 한다. 이 요소는 바람직하게는 용기(202) 및 쉘(212)의 벽과 실질적으로 동일한 직경을 갖고 용기(202)의 벽(201)과 활주 결합하는 관계로 자체적으로 설정되는 원통형 부분(239)을 갖는다. 요소(237)는 외부 환경으로부터 조인트의 구성요소를 분리하는 기능과 쉘(212) 및 용기(202)가 서로 접경하는 부분을 마모로부터 보호하는 기능을 동시에 수행한다.

커버(205)의 외부 측면에는 조인트의 전력 공급 및 제어 유닛(280)이 고정되어 있다. 다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것과 같이, 이는 커버(205) 상에 직접 고정되고 외측으로부터 직접 액세스가능한 다양한 전자 구성요소를 지지하는 하나 이상의 인쇄 회로 기판(PCB)으로 구성된다.

이 유닛은 도 9에서 기능 블록 레벨로 표현되어 있다. 이 도면을 참조하면, 유닛은 제어 모듈(282), 이동 감지 디바이스(284)(예로서, 하나 이상의 가속계를 포함함), 하나 이상의 통신 모듈, 특히, 무선 통신 모듈(286)(예로서, Wi-Fi 또는 다르게는 블루투스 통신 프로토콜을 사용함) 및 유선 데이터-액세스 모듈(288), 모터를 구동하기 위한 회로, 특히, MOSFET 구동 회로(290)를 포함하는데, MOSFET 구동 회로는 바람직하게는 H 브리지 및 신호 증폭기 모듈(292)을 포함하고, 후자는 또한 가능하게는 구동 회로의 일부를 형성할 수 있다.

다양한 양호한 실시예에서, 유닛(280)은 특정 용례를 위해 고려된 일련의 조인트의 개별 조인트를 식별하는 부호(sign)를 작업자의 활용을 위해 재현하기 위한 소형 디스플레이(294)를 더 포함한다. 예로서, 도 1의 디바이스를 참조하면, 제2 조인트(22)(II)와 관련된 디스플레이는 로마 숫자 "II"를 재생할 수 있다. 이 정보는 제어 모듈(282)에 포함된다.

각 조인트의 제어 유닛(280)은 특정 프로토콜로 독립적으로 프로그래밍될 것이다.

또한, 다양한 양호한 실시예에서, 각 조인트에서, 모터(227) 중 적어도 하나는 인코더(228)(도 4 참조)가 연계되며, 이는 제어 모듈(282)과의 신호 연결 상태로 설정된다.

바람직하게, 본 명세서에 설명된 기능성 디바이스는 추가로 중앙 제어 유닛(302)을 포함하고, 다양한 조인트의 유닛(280)이 그와 통신하고, 이는 예로서 센서 디바이스(284)로부터 그리고 인코더(282)로부터 얻어진 신호에 기초하여 다양한 조인트를 함께 조정하기 위한 제어 신호를 유닛에 송신하도록 구성된다. 이 유닛(302)은 개인용 컴퓨터를 통해 프로그래밍되도록 구성될 수 있다(도 1 참조). 또한, 유닛(302)은 다양한 조인트에 급전하기 위한 배터리 팩을 포함할 수 있다. 중앙 유닛(302)과의 다양한 조인트의 전기적 및/또는 신호 연결은 각각의 중공 샤프트(211) 내에서 연장하는 다양한 조인트를 통과하는 와이어를 통해 얻어질 수 있다.

프레임 본체에 관해서는, 이제, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d에 예시된 프레임 본체(42)를 참조할 것이다.

이 본체는 동일한 직경을 갖는 원형 단면을 갖는 2개의 관형 부분(412 및 414)을 가지며, 이들은 그 각각의 축(I1 및 I2)이 서로 직교하고 동시에 하나의 그리고 동일한 평면에 있도록 서로에 관해 배향된다. 이들 부분들은 오목한 연결 표면(416)에 의해 함께 연결되며, 이는 그 내측에, 프레임 본체의 구조를 강화하도록 설계된 일련의 리브(ribbing)를 갖는다. 그 실질적으로 중앙 섹션에서, 2개의 부분(414, 412)은 각각의 내부 환형 플랜지(413, 417)를 갖는다.

도 6d를 참조하면, 플랜지(413)는 부분(412)의 하부 영역과 함께 위에서 언급된 원통형 시트(42A)를 식별한다. 다른 한편으로, 내부 플랜지(417)는 관형 부분(414)을 2개의 실질적으로 동일한 부분으로 분할하여, 이들과 함께 전술한 2개의 원통형 시트(42B 및 42C)를 규정하는데, 이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 이들은 반대 방향을 향한다.

각각의 시트(42A, 42B, 42C)는 조인트(22)의 각각의 원통형 부분(22A, 22B)과 형상 끼워맞춤을 획득하기 위해 미리 배열된다. 이와 관련하여, 부분(414, 412)의 내부 직경은 원통형 부분의 외부 벽이 실질적으로 그 주연 모두를 따라 시트의 내부 벽과 실질적으로 표면 일치하게 설정되는 조건에 따라 전술한 시트가 원통형 부분(22A, 22B)을 수용하도록 선택된다는 것을 유의하여야 한다.

플랜지(413 및 417) 상에는 특히 그 커버(205) 상의 조인트의 고정 원통형 부분 및 특히 그 원형 벽(217) 상의 조인트의 이동 부분 양자 모두에서 형성된, 대응 보어(279), 특히 나사형 보어와 정렬되도록 미리 배열되는 복수의 개구(419)가 제공된다는 것에 유의하여야 할 수 있다. 이 보어 및 개구는 조인트가 간단한 스크류를 사용하여 프레임 본체의 시트에 고정될 수 있게 한다.

다양한 양호한 실시예에서, 예시된 것과 같이, 조인트에 의해 점유되지 않는 시트는 순전히 미적 목적을 위해 패시아(48; fascia)에 의해 폐쇄될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 조인트(24) 및 프레임 본체(44)는 조인트(22) 및 프레임 본체(42)를 참조하여 전술한 것과 실질적으로 동일한 구조 및 동일한 동작 양식을 갖는다.

이제 도 1로 돌아가서, 예시된 로봇 아암 구성은 다수의 양태에 따라 조인트 및 프레임 본체를 함께 조립하 것으로 나타내어진 가능성을 이용함으로써 얻어진다.

사실, 참조번호 42(I)로 표시된 제1 프레임 본체를 참조하면, 제1 프레임 본체는 제1 조인트(22(I))의 이동 부분(22B)을 그 시트(42A)에 수납하고, 제2 조인트(22(II))의 고정 부분을 그 시트(42B)에 수납한다.

제2 프레임 본체(42(II))는 대신 제2 조인트(22(II))의 이동 부분을 그 시트(42B)에 수납하고, 대신, 스페이서 요소(예시되지 않음)를 그 시트(42A)에 수납하며, 이는 다음 프레임 본체, 즉, 제3 프레임 본체(42(III))에 이 프레임 본체를 고정하도록 설계된다.

제3 프레임 본체(42(III))는 직전에 언급한 스페이서 요소를 그 시트(42A)에서 수납하는데, 제3 조인트(22(III))의 고정 부분을 그 시트(42B)에 수납한다.

제4 프레임 본체(42(IV))는 제3 조인트(22III)의 이동 부분을 그 시트(42B)에 수납하고, 어뎁터(예시되지 않음)를 그 시트(42A)에 수납하며, 어뎁터 내에는 제4 조인트(24(IV))의 고정 부분이 수납한다.

제5 프레임 본체(44(V))는 제4 조인트(24(IV))의 이동 부분을 그 시트(44A)에 수납하고, 제5 조인트(24(V))의 고정 부분을 그 시트(44B)에 수납된다.

마지막으로, 제6 프레임 본체(44(VI))는 제5 조인트(24(V))의 이동 부분을 그 시트(44A)에 수납하고, 제6 조인트(24(VI))의 고정 부분을 그 시트(44C)에 수납한다.

도 10에 예시된 구성을 이제 참조하면, 예시된 프로그램가능한 차량은 도 1의 동일한 중앙 유닛(302)에 의해 구성되는 프레임 본체와 전방 조향륜 조립체(62) 및 2개 후륜 조립체(64)를 포함하며, 이들은 조인트와 프레임 본체의 상이한 조합으로 구성된다.

특히, 전방 조립체(62)는, 3개 시트(44A, 44B, 44C) 내에 다수의 조인트(24)의 고정 부분(24A)을 수납하는 프레임 본체(44)로 구성된다. 시트(44B, 44C) 내에 수납되는 조인트(24)는 그 이동 부분(24B)을 통해 각각의 휠의 허브에 연결된다. 시트(44A) 내에 수납되는 조인트(24)는 대신에 그의 이동 부분(24B)을 통해 중앙 유닛(382)에 연결된다. 처음 2개의 조인트(24)는 모터 부재로서 동작하는 반면, 제3 조인트는 조향 기능을 수행한다.

한편, 후륜 조립체(64)는 그 시트(42A)를 통해 차량의 프레임에 연결되고, 대신, 그 시트(42C) 내에 조인트(22)의 고정 부분(22A)을 수납하는 프레임 본체(42)로 각각 구성된다. 이 조인트의 이동 부분(22B)은 대신 각각의 휠의 허브에 연결된다.

차량의 구조의 일부로서 중앙 유닛(302)의 사용은 와이어를 사용하지 않고 이를 수행하는 것을 가능하게 하여 차량 자체의 이동을 용이하게 한다는 것을 유의하여야 한다.

조인트의 프레임 본체 및 케이싱은 금속, 예로서 알루미늄, 또는 다르게는 폴리머 재료, 바람직하게는 다양한 본체의 사출 성형에 적합한 폴리머 재료, 예로서 유리 섬유 충전제를 갖는 폴리아미드로 제조될 수 있다.

전술한 내용의 견지에서, 본 명세서에 설명된 디바이스의 장점이 이제 명백해진다. 한편으로는 광범위한 기능 구성을 취하여 사용자의 계획 및 프로그래밍 능력과 관심을 자극할 가능성을 제공한다. 또한, 그 구성요소는 사실 단지 몇 개의 스크류로 충분하다는 점에서 매우 신속하게 조립 및 분해될 수 있지만, 동시에, 그 첨부 부분을 특징짓는 전술한 원통형 기하형상의 도움으로 신속하고 안전한 연결을 제공할 수 있다.

물론, 본 발명의 원리를 벗어나지 않고, 구성 및 실시예의 세부사항은 첨부 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 순수히 비제한적 예로 본 명세서에 예시되어있는 바에 관하여 매우 현저하게 변할 수 있다.

Claims (13)

1. 기능성 디바이스로서,
   - 하나 이상의 프레임 본체(42, 44), 및
   - 하나 이상의 동력식 조인트(22, 24)를 포함하는 유형의 기능성 디바이스이며, 각 조인트는
   - 하나 이상의 전기 모터(227),
   - 상기 모터의 전력 공급 및 제어를 위한 유닛(280), 및
   - 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)으로서, 상기 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A)은 그 내측에 상기 하나 이상의 전기 모터를 포함하는, 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)을 포함하고,
   각 프레임 본체는 상기 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 또는 상기 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)을 수용하고 그 위에 대등하게 고정하도록 미리 배열된 제1 원통형 시트(42A, 44A) 및 제2 원통형 시트(42B, 44B)를 나타내며,
   상기 프레임 본체는 2개의 대향 배향에 따라 상기 조인트를 수납할 수 있도록 2개 대향 동축 원통형 시트(42B, 42C, 44B, 44C)를 구비하는 기능성 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 본체의 상기 원통형 시트(42A, 44A, 42B, 44B) 및 상기 조인트의 상기 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A)과 상기 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)의 직경은 실질적으로 동일하여, 상기 시트는 상기 부분의 외부 벽이 그 주연부를 따라 모두 상기 시트의 내부 벽과 표면 일치하게 설정되는 조건에 따라 상기 부분을 수용하는 기능성 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임 본체(42)는 상기 제1 및 제2 원통형 시트 중 적어도 하나를 형성하는 환형 플랜지(413, 417)를 내측에 구비하는 적어도 하나의 관형 부분(412, 414)을 포함하는 기능성 디바이스.
4. 제3항에 있어서, 상기 환형 플랜지(413, 417) 상에는 일련의 개구(419)가 제공되며, 상기 조인트의 상기 원통형 부분 상에는, 스크류를 사용하여 상기 조인트를 상기 프레임 본체에 고정하기 위해 상기 환형 플랜지 상에 제공되는 상기 개구와 정렬되도록 미리 배열되는, 일련의 나사형 보어(279)가 제공되는 기능성 디바이스.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임 본체(42, 44)는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트가 서로에 대해 상호 직교하는 각각의 축(I1, I2)을 갖도록 전체적으로 L 형상인 기능성 디바이스.
6. 삭제
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조인트의 상기 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 상기 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)은, 스크류로 상기 프레임 본체에 상기 조인트를 고정하기 위한 하나 이상의 나사형 보어(279)가 그 위에 제공되는, 각각의 원형 단부 벽(205, 217)을 가지는 기능성 디바이스.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 조인트는 원통형 용기(202)를 포함하고,
   원통형 용기는 상기 전기 모터를 포함하고 커버(205)에 의해 폐쇄되며 그리고 상기 제1 고정된 원통형 부분(22A, 24A) 및 원통형 절반-쉘(212)을 형성하며, 이 원통형 절반-쉘은 그 단부 에지가 상기 용기(202)와 대면하고 그리고 상기 제2 이동 원통형 부분(22B, 24B)을 형성하는 기능성 디바이스.
9. 제8항에 있어서, 상기 전기 모터는 스크류를 통해 상기 용기의 저부(201)에 고정되고, 상기 스크류는 상기 저부 상에 제공된 대응 개구를 횡단하며 상기 전기 모터(227)의 케이싱 상에 제공된 나사형 보어와 결합하는 기능성 디바이스.
10. 제8항에 있어서, 상기 모터는 상기 용기 외측에 위치되어 상기 절반-쉘 내에 수용되는 각각의 피니언(229)을 그 출력 샤프트 상에 보유하고, 상기 절반-쉘은 상기 피니언에 의해 결합되는 내부 치형부(225)를 갖는 기능성 디바이스.
11. 제10항에 있어서, 각 피니언에는 전체적으로 오목한 합치부를 갖는 브래킷(233)이 연계되고, 이 합치부는 상기 용기에 고정되고 그리고 상기 모터의 대향 측 상에서 상기 피니언(229)과 회전가능하게 결합하도록 제공되어, 상기 피니언이 상기 출력 샤프트의 외부로 활주하게 하는 경향의 작용에 관하여 이를 축방향으로 구속하는 기능성 디바이스.
12. 제8항에 있어서, 상기 용기 및 상기 절반-쉘의 외부 원통형 벽은 서로 정렬되는 기능성 디바이스.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 공급 및 제어 유닛은 제공되는 일련의 조인트 사이에서 동력식 조인트를 나타내는 부호를 재생하기 위한 디스플레이를 갖는 기능성 디바이스.

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