KR102534823B1 - 독립 서스펜션을 구비한 이동식 플랫폼 - Google Patents

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KR102534823B1 KR1020210154772A KR20210154772A KR102534823B1 KR 102534823 B1 KR102534823 B1 KR 102534823B1 KR 1020210154772 A KR1020210154772 A KR 1020210154772A KR 20210154772 A KR20210154772 A KR 20210154772A KR 102534823 B1 KR102534823 B1 KR 102534823B1
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Abstract

독립 서스펜션 기능을 부가해 노면 대응 능력이 보다 개선된 이동식 플랫폼이 개시된다. 본 발명에 따르면, 본체; 본체에 배치된 복수의 볼조립체; 적어도 한 쌍이 볼조립체에 배치되어 볼조립체로 회전 구동력을 전달하는 링크조립체; 및 링크조립체에 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함하고, 볼조립체는, 볼이 수용되는 볼하우징; 및 본체에 대해 볼하우징을 상하로 탄성 지지하는 서스펜션유닛;을 포함하는 이동식 플랫폼이 제공된다. 본 발명은 다양한 노면 상태에 대응해 접지력을 유지하고 동력 손싱을 줄이는데 기여할 수 있다.

Description

독립 서스펜션을 구비한 이동식 플랫폼 {MOVABLE PLATFORM WITH INDEPENDENT SUSPENSION}
본 발명은 무인운반차 등으로 활용될 수 있는 이동식 플랫폼에 관한 것이다.
근래 들어 소비 패턴의 변화로 과거 획일화, 대량화 중심의 생산 및 관리 체제가 점차 다품종, 소량 품목의 생산 및 관리 체제로 변화되고 있다. 이에 따라 종래 소품종 대량생산에 초점을 맞춰 설계되었던 자동화 공정 시스템은 다품종 소량 생산에 적합한 형태로의 전환이 모색되고 있다. 이러한 맥락에서 다품종 소량 생산 체제의 자동화 공정이나 물류 이송 등에 적합하게 활용될 수 있는 무인운반차(AGV: Automated Guided Vehicle)가 주목받고 있다.
무인운반차는 현재까지 다양한 종류가 개발되어 활용 중에 있다. 일 예로 등록특허 제10-2225464호나 등록특허 제10-1884825호는 무인운반차에 사용되는 로더 센터링 장치나, 무인운반차를 이용한 자동화 창고 시스템 등을 제안한 바 있다.
다만 과거의 무인운반차는 전형적으로 차량과 유사한 형태를 가지고 있다. 즉, 하나의 축에 대해 회전되는 휠(wheel)을 이용하는 방식이다. 그러나 이러한 방식은 조향, 운동성능 등이 일반적인 차량에서 가능한 범위로 제한되는 측면이 있다. 특히 무인운반차는 상대적으로 제한된 공간 내에서 다양한 이동능력을 갖춰야 하므로, 상기와 같은 조향, 운동성능 등의 제한은 무인운반차의 활용도를 저해하는 주된 요인이 될 수 있다.
상기와 같은 맥락에서 최근에는 옴니 휠(omni wheel)이나 매카넘 휠(mecanum wheel)을 이용해 보다 다양한 모션이 가능한 무인운반차가 주목받고 있다. 옴니 휠 등을 이용해 전방향(omni-direction)) 이동이 가능한 매커니즘은 물류 이송이나 자동화 시스템 등에서 공간 활용도를 극대화시킬 수 있다. 나아가 휠체어, 차량 등 사람이 탑승 가능한 이동수단으로도 활용이 기대되고 있다.
상기와 같은 배경에서 본 출원인은 보다 효과적인 이동이나 방향 전환이 가능하고, 동력 전달 효율 또한 보다 개선할 수 있는 이동식 플랫폼에 대해 기 출원한 바 있다(출원번호: 제10-2021-0063449호, 2021년 5월 17일 출원). 상기의 이동식 플랫폼은 옴니 휠 등의 전방향 휠을 매개로 각 볼 조립체를 회전 구동하는 방식을 통해, 동력 손실을 최소화하면서도 높은 자유도의 이동과 회전 동작을 구현할 수 있다.
등록특허 제10-2225464호(2018.07.27. 등록) 등록특허 제10-1884825호((2018.07.27. 등록)
본 발명은 본 출원인이 기 출원한 이동식 플랫폼 등에 독립 서스펜션 기능을 부가해 노면 대응 능력이 보다 개선된 이동식 플랫폼을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본체; 상기 본체에 배치된 복수의 볼조립체; 적어도 한 쌍이 상기 볼조립체에 배치되어 상기 볼조립체로 회전 구동력을 전달하는 링크조립체; 및 상기 링크조립체에 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함하고, 상기 볼조립체는, 볼이 수용되는 볼하우징; 및 상기 본체에 대해 상기 볼하우징을 상하로 탄성 지지하는 서스펜션유닛;을 포함하는 이동식 플랫폼이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 이동식 플랫폼은 복수의 볼을 통해 다양한 방향으로의 이동, 회전 등이 보다 효과적으로 구현될 수 있다. 이는 물류, 각종 산업분야, 개인형 이동장치, 유인차량 등에서 이동식 플랫폼의 활용도를 높이는데 기여할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따른 이동식 플랫폼은 서스펜션유닛을 통해 각각의 볼조립체에 대한 독립적인 서스펜션 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라 노면 상태에 보다 적절히 대응할 수 있고, 접지력을 유지하고 다양한 지형지물을 극복할 수 있도록 하다. 또한 이는 이동식 플랫폼의 사용범위를 넓히고, 동력 손실을 줄이는데도 기여할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 플랫폼을 상측에서 바라본 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 이동식 플랫폼을 하측에서 바라본 사시도이다.
도 2a는 도 1a에 도시된 이동식 플랫폼의 부분 확대도이다.
도 3a는 도 1a에 도시된 볼조립체를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 볼조립체를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 4a는 도 1a에 도시된 링크조립체를 확대한 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 링크조립체의 분해 사시도이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 링크조립체의 측면도이다.
도 5a는 도 1a에 도시된 구동유닛을 확대한 사시도이다.
이하 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조해 설명한다. 다만 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 반드시 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에서 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 요지를 불분명하게 하거나 공지된 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 플랫폼을 상측에서 바라본 사시도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 이동식 플랫폼을 하측에서 바라본 사시도이다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 본체(100)를 포함할 수 있다.
본체(100)는 이동식 플랫폼(10)의 전체적인 외관을 형성할 수 있다. 후술할 볼조립체(200) 등 이동식 플랫폼(10)의 각 구성부품들은 본체(100)를 매개로 장착 설치될 수 있다.
본체(100)는 소정의 구조 및 형상을 갖고, 이동식 플랫폼(10)의 지지구조나 다른 구성부품들의 장착공간을 적절히 제공할 수 있는 것이면 무방하고, 그 구조나 형상이 특별히 제한되지 않는다. 본 실시예의 경우, 본체(100)는 대략 십(十)자형의 평면형상을 갖는 것으로 예시되어 있다.
본체(100)에는 이동식 플랫폼(10)의 용도, 기능 등에 따라 다양한 부가수단이 탑재될 수 있다. 본체(100)에 탑재된 부가수단에 따라 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 다양한 용도, 기능 등을 갖고 활용될 수 있다. 즉, 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 적절한 방향 전환 능력을 갖추고 지면에서 이동되는 다양한 장치로 응용될 수 있다.
일 예로, 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 본체(100)에 적절한 부가수단이 탑재되어, 물류, 기타 산업분야 등에서 사용될 수 있는 무인운반차(AGV: Automated Guided Vehicle)로 활용될 수 있다. 또는 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 자율이동로봇(AMR: Autonomous Mobile Robots), 사람의 탑승이 가능한 개인형 이동장치(PM: Personal Mobility), 유인차량 등으로 활용될 수 있다.
한편 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 볼조립체(200)를 포함할 수 있다.
볼조립체(200)는 본체(100)에 설치되어 이동식 플랫폼(10)의 이동을 구현할 수 있다. 볼조립체(200)는 필요에 따라 각각 상이한 방향, 속도 등으로 회전 구동될 수 있고, 이를 통해 이동식 플랫폼(10)의 전방향(omni-direction) 이동 및 회전을 구현할 수 있다.
볼조립체(200)는 복수개가 구비될 수 있다. 예컨대, 볼조립체(200)는 3 내지 5개가 구비될 수 있다. 바람직하게 볼조립체(200)는 도시된 바와 같은 형태로 4개 세트가 구비될 수 있다.
복수의 볼조립체(200)는 평면상 이격 배치될 수 있다. 예컨대, 3개의 볼조립체(200)가 구비되는 경우, 각 볼조립체(200)는 평면상 상호 이격되어 삼각형의 각 정점 부위에 배치될 수 있다. 또한 도시된 바와 같이 4개의 볼조립체(200)가 구비되는 경우, 각 볼조립체(200)는 평면상 상호 이격되어 사각형의 각 정점 부위에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 4개의 볼조립체(200)를 예시하고 있으므로, 이하에서는 이를 중심으로 설명하도록 한다.
한편 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 링크조립체(300)를 포함할 수 있다.
링크조립체(300)는 구동유닛(400)으로부터 볼조립체(200)로 구동력을 전달할 수 있다.
링크조립체(300)는 복수개가 구비될 수 있다. 구체적으로 링크조립체(300)는 구동유닛(400)을 중심으로 좌우 한 쌍이 구비될 수 있다. 또한 링크조립체(300)는 볼조립체(200)를 중심으로 좌우 한 쌍이 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우 4개의 볼조립체(200)를 예시하고 있으므로, 링크조립체(300)는 총 8개가 구비될 수 있다.
구동유닛(400)을 중심으로 배치된 좌우 한 쌍의 링크조립체(300)는, 해당 구동유닛(400)으로부터 구동력을 전달받아 좌우의 각 볼조립체(200)로 구동력을 전달할 수 있다.
또한 볼조립체(200)를 중심으로 배치된 좌우 한 쌍의 링크조립체(300)는, 각 구동유닛(400)으로부터 구동력을 전달받아 해당 볼조립체(200)로 구동력을 전달할 수 있다. 즉, 볼조립체(200)는 좌우 한 쌍의 링크조립체(300)로부터 각각 소정 방향 및 속도로 구동력을 전달받고, 전달된 구동력이 합산된 소정의 방향 및 속도로 회전 구동될 수 있다. 이에 따라 볼조립체(200)는 한 쌍의 링크조립체(300)로부터 전달되는 회전 방향 및 속도에 의해 그 회전 방향 및 속도가 제어될 수 있다.
한 쌍의 링크조립체(300)는 소정 간격 떨어진 위치에서 각각 볼조립체(200)에 접촉되어 구동력을 전달할 수 있다. 예시된 바와 같이 4개의 볼조립체(200)가 구비된 경우, 한 쌍의 링크조립체(300)는 대략 90도 간격으로 배치되어 각각 볼조립체(200)에 접촉될 수 있다. 다른 예로 3개의 볼조립체(200)가 구비된 경우를 가정하면, 한 쌍의 링크조립체(300)는 대략 60도 간격으로 배치되어 각각 볼조립체(200)에 접촉될 수 있다.
한편 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 구동유닛(400)을 포함할 수 있다.
구동유닛(400)은 링크조립체(300)를 매개로 각 볼조립체(200)에 회전 구동력을 전달할 수 있다. 즉, 구동유닛(400)은 각 볼조립체(200)는 소정의 방향 및 속도로 회전시켜 이동식 플랫폼(10)의 이동, 회전 등을 구현할 수 있다.
구동유닛(400)은 복수개가 구비될 수 있다. 바람직하게 구동유닛(400)은 볼조립체(200)의 개수에 대응되도록 복수개가 구비될 수 있다. 즉, 예시된 바와 같이 4개의 볼조립체(200)가 구비되는 경우, 구동유닛(400)은 이에 대응되도록 4개가 구비될 수 있다. 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은, 구동유닛(400)이 좌우의 링크조립체(300)를 통해 좌우 한 쌍의 볼조립체(200)로 각각 구동력을 전달하는 방식을 가져, 상대적으로 구동유닛(400)의 개수를 줄일 수 있다.
도 2a는 도 1a에 도시된 이동식 플랫폼의 부분 확대도이다.
도 2a를 참조하면, 하나의 볼조립체(200)에는 한 쌍의 링크조립체(300, 300')가 배치될 수 있다. 한 쌍의 링크조립체(300, 300')는 각 구동휠(320, 320')이 볼조립체(200)의 볼(220) 표면에 접촉되도록 배치될 수 있고, 각 구동휠(320, 320')은 볼(220)을 중심으로 대략 90도 간격 이격 배치될 수 있다. 이에 따라 각 구동휠(320, 320')은 볼(220)에 제1방향의 회전축과, 제1방향에 직교하는 제2방향의 회전축을 중심으로 회전력을 전달하고, 이들의 조합을 통해 볼(220)의 회전 방향 및 속도가 제어될 수 있다.
한 쌍의 구동휠(320, 320')이 배치된 반대편에는 후술할 가이드휠(230)이 배치될 수 있다. 가이드휠(230)은 한 쌍의 구동휠(320, 320')과 대향해 볼(220)을 접촉 지지하여 구동휠(320, 320')이 볼(220) 표면에 보다 밀착될 수 있도록 하고, 동력 전달의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편 볼조립체(200)는 서스펜션유닛(240)을 통해 본체(100)에 설치될 수 있고, 한 쌍의 제1탄성지지체(245)에 의해 탄성 지지될 수 있다. 이에 의해 노면에 대응한 볼조립체(200)의 서스펜션이 구현될 수 있다. 볼(220)로 구동력을 전달하는 링크조립체(300, 300')는 제2탄성지지체(314)에 의해 탄성 지지될 수 있다. 이에 따라 볼조립체(200)의 상하 이동에 대응해 구동휠(320, 320')이 상하로 이동되며 볼(220)에 접촉된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 3a는 도 1a에 도시된 볼조립체를 상측에서 바라본 사시도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 볼조립체를 하측에서 바라본 사시도이다.
설명의 편의를 위해 도 3a 및 3b에서는 도 1a 등에 도시된 일부 구성부품들을 생략해 도시하고 있다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 본 실시예의 볼조립체(200)는 볼하우징(210)을 포함할 수 있다.
볼하우징(210)은 내부에 볼(220)을 수용할 수 있는 수용공간(211)을 형성할 수 있다. 볼하우징(210)의 하부는 개방 형성될 수 있고, 볼(220)은 개방된 하부를 통해 수용공간(211) 외부로 노출되어 지면에 접촉될 수 있다. 볼하우징(210) 하단에는 볼(220)이 이탈되지 않도록 적절한 지지 구조나 형상이 구비될 수 있다.
본체(100) 측에 인접한 볼하우징(210)의 일측에는 하우징결합부(212)가 구비될 수 있다. 하우징결합부(212)는 서스펜션유닛(240)를 매개로 본체(100)에 장착될 수 있다. 하우징결합부(212)는 볼하우징(210) 내지 볼(220)이 본체(100)로부터 독립적 분리될 수 있도록 하여 교체 편의성 등을 제공할 수 있다.
한편 본 실시예의 볼조립체(200)는 볼(220)을 포함할 수 있다.
볼(220)은 원형 구체 형상으로 형성되어, 수용공간(211) 내부에 장착 배치될 수 있다. 볼(220)은 수용공간 하측으로 일부 노출되어 지면에 접촉될 수 있고, 소정의 방향 및 속도로 회전 구동되어 이동식 플랫폼(10)을 이동시킬 수 있다.
필요에 따라 본 실시예의 볼조립체(200)는 가이드휠(230)을 포함할 수 있다.
가이드휠(230)은 볼하우징(210)에 횡방향의 회전축을 갖고 회전 가능하게 장착될 수 있다. 볼하우징(210)에는 가이드휠(230)의 장착을 위한 가이드휠브라켓(231)이 구비될 수 있고, 가이드휠(230)을 이와 같은 가이드휠브라켓(231)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 가이드휠(230)은 볼(220) 외면에 접촉되어 볼(220)의 회전에 따라 피동적으로 회전되면서 볼(220)의 원활한 회전을 안내할 수 있다.
가이드휠(230)은 전방향휠을 포함할 수 있다. 전방향휠은 림휠(rim wheel)과, 림휠의 외주를 따라 배치된 복수의 롤러로 구성될 수 있고, 각 롤러는 전방향휠의 회전축과 대략 직교하는 회전축을 가지고 림휠에 대해 회전 가능하게 장착될 수 있다. 이러한 전방향휠은 옴니 휠(omni wheel), 옴니 디렉셔널 휠(omni directional wheel) 등의 명칭으로 알려져 있다.
경우에 따라 가이드휠(230)은 다른 종류의 휠이나, 이와 유사한 기능을 갖는 회전체 등으로 대체될 수 있다. 일 예로, 가이드휠(230)은 슬립을 일부 허용하는 형태의 휠, 매카넘 휠(mecanum wheel) 등으로 대체될 수 있다.
또한 가이드휠(230)은 전술한 바와 같이 한 쌍의 구동휠(320)과 대향하는 위치에 배치될 수 있다.
한편 본 실시예의 볼조립체(200)는 서스펜션유닛(240)을 포함할 수 있다.
서스펜션유닛(240)은 본체(100)에 볼하우징(210)을 장착시키기 위한 것으로, 본체(100)와 볼하우징(210) 간에 배치될 수 있다. 여기서 서스펜션유닛(240)은 볼하우징(210)이 본체(100)에 대해 상하 운동할 수 있도록, 볼하우징(210)과 본체(100) 간을 링크 결합시킬 수 있다. 이에 따라 각 볼하우징(210) 및 볼(220)은 주행 상황에 따라 본체(100)에 대해 상하 운동될 수 있다.
서스펜션유닛(240)은 노면 상태 등에 따라 볼(220)의 상하 이동을 적절히 허용할 수 있다. 이에 따라 본체(100)는 보다 안정적인 자세를 유지하며 주행할 수 있다. 일 예로, 커브 구간을 통과하는 경우, 원심력에 따라 바깥쪽의 휠에 무게가 집중될 수 있고, 안쪽의 휠은 상대적으로 노면과의 접지력이 약해질 수 있다. 여기서 캠버각의 변화가 발생되어 접지력이 줄어든다면 빠른 속도로 커브 구간을 주행하는데 어려움이 있다. 서스펜션유닛(240)은 각 볼(220)의 독립적인 상하 이동을 통해 상기와 같은 문제점을 적절히 해결할 수 있다.
또한 서스펜션유닛(240)는 다양한 주행 상황에서 볼(220)이 노면에 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 이는 다양한 지형지물을 극복해 이동식 플랫폼(10)의 사용범위를 넓히는데 기여할 수 있다. 나아가 노면과 볼(220) 간의 슬립을 줄여 동력 손실을 줄이는데도 기여할 수 있다.
서스펜션유닛(240)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 서스펜션유닛(240)는 제1서스펜션블록(241)과 제2서스펜션블록(242)을 구비할 수 있다. 제1서스펜션블록(241)은 볼하우징(210)의 하우징결합부(212)와 체결될 수 있고, 제2서스펜션블록(242)은 제1서스펜션블록(241)과 소정 간격 이격되어 본체(100)에 장착 지지될 수 있다.
또한 서스펜션유닛(240)는 제1, 2서스펜션블록(241, 242) 간을 연결하는 제1, 2링크로드(243, 244)를 구비할 수 있다. 제1링크로드(243)는 일단이 제1서스펜션블록(241)이 회동 가능하게 결합될 수 있고, 타단이 제2서스펜션블록(242)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 제2링크로드(244)는 제1링크로드(243)의 하측으로 소정 간격 이격되어, 일단이 제1서스펜션블록(241)에 회동 가능하게 결합될 수 있고, 타단이 제2서스펜션블록(242)에 회동 가능하게 결합될 수 있다.
제1, 2서스펜션블록(241, 242)은 상기와 같은 결합구조의 제1, 2링크로드(243, 244)에 의해 소정 범위 상하 이동될 수 있다. 이를 통해 제1서스펜션블록(241)에 장착된 볼하우징(210) 내지 볼(220)은 소정 범위 상하 이동되어, 노면 상태 등에 대응한 서스펜션 구조가 구현될 수 있다.
또한 서스펜션유닛(240)은 상기와 같은 제1서스펜션블록(241)의 상하 이동을 탄성 지지하는 제1탄성지지체(245)를 포함할 수 있다. 제1탄성지지체(245)는 일단(상단)이 제1탄성체브라켓(246)을 통해 본체(100)에 지지될 수 있고, 타단(하단)이 제1서스펜션블록(241)에 체결되어 제1서스펜션블록(241)을 탄성 지지하도록 이뤄질 수 있다. 제1탄성지지체(245)는 제1서스펜션블록(241)을 하측으로 탄성 지지할 수 있고, 이에 따라 제1서스펜션블록(241) 내지 볼하우징(210)의 상측 방향 이동에 대응해 하방으로 복원력을 제공할 수 있다.
제1탄성지지체(245)는 공지된 다양한 탄성지지수단을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1탄성지지체(245)는 에어스프링, 쇼크업소버, 압축스프링 등으로 구성될 수 있다. 또한 제1탄성지지체(245)는 제1서스펜션블록(241)의 좌우에 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 제1탄성지지체(245)는 제1서스펜션블록(241) 내지 볼하우징(210)으로 보다 균일하고 안정적인 복원력을 제공할 수 있게 한다.
한편 상기와 같은 서스펜션유닛(240)은 도 1A 등에서 도시되고 있는 바와 같이 각 볼조립체(200)마다 구비될 수 있다. 각 볼조립체(200)에 구비된 각 서스펜션유닛(240)은 상호 독립적으로 상하 이동되면서 서스펜션 기능을 구현할 수 있다.
도 4a는 도 1a에 도시된 링크조립체를 확대한 사시도이다. 도 4b는 도 4a에 도시된 링크조립체의 분해 사시도이다. 도 4c는 도 4a에 도시된 링크조립체의 측면도이다.
참고로, 도 4a 및 4b에서는 도시 편의상 도 4c에 도시된 구동벨트(350)를 생략하고 있음을 알려 둔다.
도 4a 내지 4c를 참조하면, 본 실시예의 링크조립체(300)는 링크브라켓(310)을 포함할 수 있다.
링크브라켓(310)은 후술할 구동휠(320) 등이 장착될 수 있는 지지구조를 제공할 수 있다. 본 실시예에 있어서 링크브라켓(310)은 좌우로 소정 간격 이격된 브라켓 형태의 구조물로 예시되고 있다. 다만 링크브라켓(310)의 형상이 반드시 예시된 바로 한정되지는 않는다.
링크브라켓(310)은 제2탄성지지체(314)에 의해 탄성 지지될 수 있다. 제2탄성지지체(314)는 일단(상단)이 제2탄성체브라켓(315)을 통해 본체(100)에 지지될 수 있고, 타단(하단)이 링크브라켓(310)에 체결되어 구동휠(320)을 탄성 지지하도록 이뤄질 수 있다. 전술한 제1탄성지지체(245)와 유사하게 제2탄성지지체(314)는 에어스프링, 쇼크업소버, 압축스프링 등 공지된 다양한 탄성지지수단을 포함할 수 있다.
제2탄성지지체(314)에 따라 구동휠(320)은 볼조립체(200)의 상하 이동에 대응해 안정적인 접촉 상태를 유지할 수 있다. 이는 동력 전달의 효율을 개선하는데도 기여할 수 있다.
한편 본 실시예의 링크조립체(300)는 구동휠(320)을 포함할 수 있다.
구동휠(320)을 좌우방향의 회전축을 갖고 링크브라켓(310)에 장착 지지될 수 있다. 구동휠(320)은 볼(220) 표면에 접촉 배치될 수 있고, 볼(220) 표면에서 회전되어 볼(220)로 구동력을 전달할 수 있다. 전술한 바와 같이 본 실시예에서는 하나의 볼(220)에 2개의 구동휠(320)이 접촉 배치되어 있다.
구동휠(320)은 전방향휠을 포함할 수 있다. 이는 전술한 가이드휠(230)과 유사하다. 또한 경우에 따라 구동휠(320)은 매카넘 휠 등 다른 종류의 휠 부품으로 대체될 수 있다. 볼(220)은 이와 같이 전방향휠로 구성된 2개의 구동휠(320)로부터 구동력을 전달받고, 소정의 방향 및 속도로 회전 구동될 수 있다.
한편 본 실시예의 링크조립체(300)는 구동풀리(330) 및 종동풀리(340)를 포함할 수 있다.
종동풀리(340)는 구동휠(320)와 대응되는 좌우방향의 회전축을 갖고, 구동휠(320)과 동축상에 배치될 수 있다. 구동풀리(330)는 종동풀리(340)로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있고, 좌우방향의 회전축을 갖고 회전 가능하게 형성될 수 있다. 구동풀리(330)는 후술할 구동유닛(400)에 인접하게 배치되어, 구동유닛(400)으로부터 회전 구동력을 전달받을 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 종동풀리(340)와 구동풀리(330) 사이에는 구동벨트(350)가 체결될 수 있다. 구동벨트(350)는 일측이 종동풀리(340)에 체결되고, 그 반대측이 구동풀리(330)에 체결되어, 구동풀리(330)의 회전 구동력을 종동풀리(340)로 전달할 수 있다. 또한 구동벨트(350)는 후술할 상, 하부베어링(361, 371)에 의해 이동 안내될 수 있다.
구동풀리(330)의 일측에는 전달기어(331)가 구비될 수 있다. 전달기어(331)는 구동유닛(400)에 치합되어 회전 구동력을 전달받는다. 필요에 따라 전달기어(331)의 크기, 기어이 등이 적절히 가감되어, 소정의 감속비가 구비될 수 있다.
한편 본 실시예의 링크조립체(300)는 상부베어링샤프트(360) 및 하부베어링샤프트(370)를 포함할 수 있다.
상부베어링샤프트(360)는 좌우로 연장 형성되어, 좌우의 링크브라켓(310)에 장착 고정될 수 있다. 상부베어링샤프트(360)는 대체로 소정 반경을 가진 로드(rod) 형태를 가질 수 있다.
바람직하게 상부베어링샤프트(360)는 링크브라켓(310)으로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 링크브라켓(310)의 좌우에는 각각 상부체결홀(311)이 형성될 수 있고, 상부베어링샤프트(360)는 이와 같은 상부체결홀(311)을 관통하도록 체결될 수 있다. 또한 상부베어링샤프트(360)의 일단에는 너트 등 탈착 가능한 형태의 체결부재(312)가 결합될 수 있다. 이와 같은 경우, 상부베어링샤프트(360)는 체결부재(312)를 탈거해 링크브라켓(310)으로부터 분리되거나, 다시 링크브라켓(310)으로 설치될 수 있다.
상기와 같은 분리형의 상부베어링샤프트(360)는 필요에 따라 상부베어링(361)을 교체할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 이동식 플랫폼(10)의 용도, 적재중량 등에 따라 적절한 스펙의 구동벨트(350)를 선택해 사용하고, 이에 대응해 적절한 상부베어링(361)을 선택해 사용할 수 있도록 한 것이다.
유사하게, 하부베어링샤프트(370) 또한 링크브라켓(310)으로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 링크브라켓(310)의 좌우에는 각각 하부체결홀(313)이 형성될 수 있고, 하부베어링샤프트(370)는 하부체결홀(313)을 관통하도록 체결될 수 있다. 또한 하부베어링샤프트(370)의 일단에는 너트 등 탈착 가능한 형태의 체결부재가 결합될 수 있다.
여기서 하부체결홀(313)은 전술한 상부체결홀(311)과 달리 상하로 소정 높이 연장된 슬릿 형태를 가질 수 있다. 이는 하부베어링샤프트(370)의 상하 위치를 소정 범위 조절 가능하게 하여, 상, 하부베어링(361, 371)의 크기 등에 적절히 대응하기 위함이다. 즉, 하부베어링샤프트(370)는 상, 하부베어링(361, 371)의 크기 등에 따라 소정의 상하 위치로 적절히 위치 조절될 수 있다. 또는 하부베어링샤프트(370)는 적절한 구동벨트(350)의 텐션 등을 위해 상하 위치가 적절히 조절될 수 있다.
한편 본 실시예의 링크조립체(300)는 상부베어링(361) 및 하부베어링(371)을 포함할 수 있다.
상부베어링(361)은 전술한 바와 같이 상부베어링샤프트(360)에 체결되어, 구동벨트(350)의 상측을 지지할 수 있다. 또한 하부베어링(371)은 하부베어링샤프트(370)에 체결되어, 구동벨트(350)의 하측을 지지할 수 있다.
또한 본 실시예의 링크조립체(300)는 구동벨트(350)를 포함할 수 있다.
구동벨트(350)는 종동풀리(340) 및 구동풀리(330)에 체결되어, 구동풀리(330)로부터 종동풀리(340)로 회전 구동력을 전달할 수 있다. 또한 구동벨트(350)는 전술한 상부베어링(361)에 의해 상측 중간 부위가 지지되고, 하부베어링(371)에 의해 하측 중간 부위가 지지될 수 있다. 구동벨트(350)를 이에 의해 적절한 텐션이 유지될 수 있다.
도 5a는 도 1a에 도시된 구동유닛을 확대한 사시도이다.
도 5a를 참조하면, 본 실시예의 구동유닛(400)은 구동모터(410) 및 구동기어(420)를 포함할 수 있다.
구동모터(410)는 본체(100)에 장착될 수 있고, 구동축에는 구동기어(420)가 구비될 수 있다. 구동기어(420)는 좌우의 각 전달기어(331)에 치합되어, 각 전달기어(331) 내지 링크조립체(300)로 구동력을 전달할 수 있다. 본 실시예의 구동유닛(400)은 이와 같은 동력전달구조를 통해 하나의 구동모터(410)로 좌우 한 쌍의 볼조립체(200)에 구동력을 전달할 수 있다.
도 6a는 도 1a에 도시된 이동식 플랫폼의 작동 예시도이다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 4개의 구동유닛(400-1~400-4)을 제어해 전방향 이동 및 회전 동작을 구현할 수 있다.
편의상 도 6A에 표시된 것과 같이, 각 구동유닛(400)을 제1구동유닛(400-1), 제2구동유닛(400-2), 제3구동유닛(400-3) 및 제4구동유닛(400-4)으로 구분해 지칭하면, 제2, 4구동유닛(400-2, 400-4)의 제어를 통해 이동식 플랫폼(10)의 전, 후진 이동이 구현될 수 있다. 제2구동유닛(400-2)이 제2, 3볼조립체(200-2, 200-3)를 좌우축을 중심으로 회전 구동시키고, 제4구동유닛(400-4)이 제1, 4볼조립체(200-1, 200-4)를 좌우축을 중심으로 회전 구동시켜 전, 후진 이동이 구현될 수 있다.
또한 제1, 3구동유닛(400-1, 400-3)의 제어를 통해 상기와 유사한 방식으로 좌우 측방으로의 이동이 구현될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 전후나 측방의 구분이 없는 전방향의 이동식 플랫폼(10)으로 기능할 수 있다. 또한 제1 내지 4구동유닛(400-1~400-4)이 복합적으로 구동 제어되어 다양한 방향으로의 이동이나, 제자리에서의 회전 동작 등이 구현될 수 있다. 특히 본 실시예의 이동식 플랫폼(10)은 구체의 볼(220)에 기초해 이동 및 방향 전환이 되기 때문에, 기존의 전형적인 차량 등에서 불가하였던 다양한 방향 및 자세로의 이동, 회전 등이 보다 적절히 구현될 수 있다.
이상 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 이동식 플랫폼(10)은 복수의 볼(220)을 통해 다양한 방향으로의 이동, 회전 등이 보다 효과적으로 구현될 수 있다. 이는 물류, 각종 산업분야, 개인형 이동장치, 유인차량 등에서 이동식 플랫폼(10)의 활용도를 높이는데 기여할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따른 이동식 플랫폼(10)은 서스펜션유닛(240)을 통해 각각의 볼조립체(200)에 대한 독립적인 서스펜션 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라 노면 상태에 보다 적절히 대응할 수 있고, 접지력을 유지하고 다양한 지형지물을 극복할 수 있도록 하다. 또한 이는 이동식 플랫폼(10)의 사용범위를 넓히고, 동력 손실을 줄이는데도 기여할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사장으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 이동식 플랫폼 100: 본체
200: 볼조립체 210: 볼하우징
220: 볼 230: 가이드휠
240: 서스펜션유닛 300: 링크조립체
310: 링크브라켓 320: 구동휠
330: 구동풀리 340: 종동풀리
350: 구동벨트 360: 상부베어링샤프트
370: 하부베어링샤프트 400: 구동유닛
410: 구동모터 420: 구동기어

Claims (7)

  1. 본체에 배치되고, 볼이 수용되는 볼하우징과, 상기 본체에 대해 상기 볼하우징을 상하로 탄성 지지하는 서스펜션유닛을 구비하는 복수의 볼조립체;
    적어도 한 쌍이 상기 볼조립체에 배치되어 상기 볼조립체로 회전 구동력을 전달하는 링크조립체; 및
    상기 링크조립체에 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함하고,
    상기 서스펜션유닛은,
    상기 볼조립체에 체결되는 제1서스펜션블록;
    상기 제1서스펜션블록과 소정 간격 이격되어 상기 본체에 지지되고, 상기 제1서스펜션블록에 대해 상하 이동 가능하게 형성된 제2서스펜션블록;
    상기 제2서스펜션블록에 대한 상기 제1서스펜션블록의 상하 이동을 탄성 지지하는 제1탄성지지체;
    일단이 상기 제1서스펜션블록에 힌지 결합되고, 타단이 상기 제2서스펜션블록에 힌지 결합된 제1링크로드; 및
    상기 제1링크로드의 하측으로 소정 간격 이격되어, 일단이 상기 제1서스펜션블록에 힌지 결합되고, 타단이 상기 제2서스펜션블록에 힌지 결합된 제2링크로드;를 포함하는 이동식 플랫폼.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1탄성지지체는,
    상기 제1서스펜션블록으로 균일한 복원력을 제공할 수 있도록 상기 제1서스펜션블록의 좌우로 한 쌍이 구비되고,
    상기 서스펜션유닛은,
    상기 각각의 볼조립체에 대응되도록 복수개가 구비되어, 상기 각각의 볼조립체에 대해 독립적인 서스펜션 기능을 제공하는 이동식 플랫폼.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼하우징은,
    상기 서스펜션유닛에 착탈 가능하게 형성된 하우징결합부를 구비하고, 상기 본체로부터 독립적으로 분리 가능하게 형성되고,
    상기 볼조립체는,
    상기 링크조립체와 대향하는 측에서 상기 볼을 접촉 지지하는 가이드휠을 포함하는 이동식 플랫폼.
  6. 본체에 배치되고, 볼이 수용되는 볼하우징과, 상기 본체에 대해 상기 볼하우징을 상하로 탄성 지지하는 서스펜션유닛을 구비하는 복수의 볼조립체;
    적어도 한 쌍이 상기 볼조립체에 배치되어 상기 볼조립체로 회전 구동력을 전달하는 링크조립체; 및
    상기 링크조립체에 구동력을 제공하는 구동유닛;을 포함하고,
    상기 링크조립체는,
    링크브라켓;
    상기 링크브라켓 일측에 체결되고, 상기 볼에 접촉되어 회전 구동력을 전달하는 구동휠;
    상기 구동휠에 축 결합되는 종동풀리;
    상기 구동유닛에 의해 회전 구동되고, 상기 종동풀리로부터 이격 배치되어 구동벨트를 통해 상기 종동풀리로 구동력을 전달하는 구동풀리; 및
    상기 본체에 대해 상기 링크브라켓을 상하로 탄성 지지하는 제2탄성지지체;를 포함하는 이동식 플랫폼.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 링크조립체는,
    좌우로 연장되어 상기 링크브라켓과 체결되고, 상기 구동벨트를 상측에서 소정 정도 가압 지지하는 상부베어링을 구비하는 상부베어링샤프트; 및
    상기 상부베어링샤프트의 하측으로 소정 간격 이격 배치되고, 좌우로 연장되어 상기 링크브라켓과 체결되며, 상기 구동벨트를 하측에서 소정 정도 가압 지지하는 하부베어링을 구비하되, 상하로 연장된 하부체결홀을 통해 상기 링크브라켓에 체결되어, 상기 구동벨트의 텐션을 조정 가능하도록 하는 하부베어링샤프트;를 포함하는 이동식 플랫폼.
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