KR102539265B1 - Semi-Self-driving cart assisted by electricity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자가 손수레를 밀거나 당기는 힘을 감지하고, 감지된 힘에 대응하여 전동모터가 정방향 또는 역방향으로 구동함으로써 손수레의 전·후진, 방향전환, 정지, 주행 속도 조절 등이 이루어지도록 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레에 관한 것이다.
본 발명은 「바디 프레임, 바퀴 및 손잡이를 포함하는 손수레로서, 상기 손잡이가 상기 바디 프레임에 연결되는 부분에 구비되어 가해지는 힘의 정·역 방향과 크기를 감지하는 압력센서; 상기 바퀴에 내장 또는 외장되어 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 전동모터; 및 상기 바디 프레임에 구비되어 상기 압력센서에서 전달된 감지값에 대응하여 상기 전동모터의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 전동 보조 반 자율주행 손수레」를 제공한다.The present invention detects the force that the user pushes or pulls the cart, and drives the electric motor in the forward or reverse direction in response to the detected force, thereby enabling the cart to move forward and backward, change direction, stop, and adjust the driving speed. It is about an assisted semi-autonomous handcart.
The present invention is "a handcart including a body frame, wheels and a handle, wherein the handle is provided in a portion connected to the body frame and a pressure sensor for detecting the forward/reverse direction and magnitude of the applied force; An electric motor built into or external to the wheel to provide driving force to the wheel; and a controller provided in the body frame to control driving of the electric motor in response to a detected value transmitted from the pressure sensor. Provides an electric assisted semi-autonomous handcart including a.
Description
본 발명은 사용자가 손수레를 밀거나 당기는 힘을 감지하고, 감지된 힘에 대응하여 전동모터가 정방향 또는 역방향으로 구동함으로써 손수레의 전·후진, 방향전환, 정지, 주행 속도 조절 등이 이루어지도록 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레에 관한 것이다.The present invention detects the force that the user pushes or pulls the cart, and drives the electric motor in the forward or reverse direction in response to the detected force, thereby enabling the cart to move forward and backward, change direction, stop, and adjust the driving speed. It is about an assisted semi-autonomous handcart.
손수레는 짐을 싣고 사람이 밀거나 끌 수 있는 수레를 의미하나, 농가, 공장, 건설현장 등에서는 전동장치가 설치된 전동 손수레가 이용된다.A handcart refers to a cart that can be pushed or pulled by a person carrying a load, but an electric cart equipped with an electric device is used in farmhouses, factories, construction sites, and the like.
다만 종래의 전동 손수레는 손잡이를 당기면 전진하고, 기어를 후진 기어로 변환 후 손잡이를 당기면 후진이 이루어지도록 하는 오토바이 운전 방식이 적용된다. 이러한 전동 손수레는 운전 방법이 숙달되어야 하고 농가의 고령자가 운전하기에는 쉽지 않은 문제가 있다.However, a conventional motorized handcart is applied with a motorcycle driving method in which the motorized handcart moves forward when the handle is pulled, and reverses when the handle is pulled after converting the gear to reverse gear. These electric handcarts have a problem in that driving methods must be mastered and it is not easy for the elderly in farmhouses to drive.
최근에는 IoT, 인공지능 등의 4차산업분야 기술이 발전함에 따라 카트의 자율주행 기술, 원격 주행제어 기술 등이 등장하고 있으나(특허 제10-1709683호, 특허 제10-2240688호, 특허 제10-2018832호, 특허 제10-2033326호 등), 이들 기술은 제한된 환경에서 제한된 용도로만 활용될 수 있을 뿐 다양한 조건과 상황에서 사용자의 수고를 덜어줄 수 있는 수단으로 활용할 수 없다.Recently, with the development of 4th industry technologies such as IoT and artificial intelligence, self-driving cart technology and remote driving control technology have emerged (Patent No. 10-1709683, Patent No. 10-2240688, Patent No. 10). -2018832, Patent No. 10-2033326, etc.), these technologies can only be used for limited purposes in a limited environment and cannot be used as a means to relieve users' troubles in various conditions and situations.
따라서, 복잡한 조작방법으로 운행하는 현행 전동 손수레나 사용환경이나 용도가 제한적인 완전 자율 주행형 손수레(카트)와는 달리 각종 센싱정보를 통해 사용자의 의도에 따른 주행 방향과 속도로 전동장치가 구동하도록 함으로써 남녀노소 누구나 조작방법을 따로 익힐 필요 없이 힘쓰지 않고 무거운 짐을 안전하게 운송할 수 있도록 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레를 개발할 필요가 있었다.Therefore, unlike the current electric handcarts that operate with complicated manipulation methods or fully autonomous handcarts (carts) that have limited use environments or uses, the electric device drives the driving direction and speed according to the user's intention through various sensing information. There was a need to develop a semi-autonomous handcart with electric assistance that allows anyone of any age or gender to safely transport heavy loads without having to learn how to operate them separately.
본 발명은 사용자 힘을 감지하여 원하는 방향으로 전동수단에 의한 주행이 이루어지는 전동 보조 반 자율주행 손수레를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an electric-assisted semi-autonomous driving handcart in which a user's force is sensed and driven by an electric means in a desired direction.
본 발명은 「바디 프레임, 바퀴 및 손잡이를 포함하는 손수레로서, 상기 손잡이가 상기 바디 프레임에 연결되는 부분에 구비되어 가해지는 힘의 정·역 방향과 크기를 감지하는 압력센서; 상기 바퀴에 내장 또는 외장되어 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 전동모터; 및 상기 바디 프레임에 구비되어 상기 압력센서에서 전달된 감지값에 대응하여 상기 전동모터의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 전동 보조 반 자율주행 손수레」를 제공한다.The present invention is "a handcart including a body frame, wheels and a handle, wherein the handle is provided in a portion connected to the body frame and a pressure sensor for detecting the forward/reverse direction and magnitude of the applied force; An electric motor built into or external to the wheel to provide driving force to the wheel; and a controller provided in the body frame to control driving of the electric motor in response to a detected value transmitted from the pressure sensor. Provides an electric assisted semi-autonomous handcart including a.
상기 제어부는, 상기 전동모터가 정지된 상태에서, 상기 압력센서에서 전달된 감지값이 설정된 정·역 방향 최소값을 초과할 때 상기 전동모터를 정·역 방향으로 구동시키도록 구성될 수 있다.The control unit may be configured to drive the electric motor in the forward/reverse direction when the detected value transmitted from the pressure sensor exceeds a set minimum value in the forward/reverse direction while the electric motor is stopped.
또한, 상기 제어부는, 상기 압력센서에서 전달된 감지값의 정·역 방향 최소값과 최대값 사이의 유효범위를 설정하고, 상기 전동모터의 정·역 방향 속도범위를 설정하여, 상기 전동모터의 구동속도를 상기 속도범위 내에서, 상기 유효범위 내 감지값에 비례하게 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the control unit sets an effective range between the minimum value and the maximum value in the forward/reverse direction of the sensed value transmitted from the pressure sensor, sets the speed range in the forward/reverse direction of the electric motor, and drives the electric motor. It may be configured to control the speed within the speed range in proportion to the detected value within the effective range.
또한, 상기 제어부는, 상기 전동모터가 정·역 방향으로 구동하는 상태에서, 상기 압력센서에서 역·정 방향 감지값이 전달되는 경우 상기 전동모터를 감속 또는 정지시키도록 구성될 수 있다.In addition, the controller may be configured to decelerate or stop the electric motor when a reverse/forward direction detection value is transmitted from the pressure sensor in a state in which the electric motor is driven in the forward/reverse direction.
본 발명은 상기 바퀴의 미끄러짐을 감지하고 회전속도를 체크하는 바퀴센서 를 더 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 상기 바퀴센서에서 미끄러짐신호가 전달되거나 구동 제어 속도를 초과하는 회전속도가 체크되는 경우, 상기 전동모터를 감속 제어하도록 구성될 수 있다.The present invention is configured to further include a wheel sensor that detects slippage of the wheel and checks the rotational speed, and the control unit, when a slip signal is transmitted from the wheel sensor or a rotational speed exceeding the driving control speed is checked, It may be configured to control the deceleration of the electric motor.
또한 본 발명은 상기 손잡이에 구비된 그립센서(150)를 더 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 상기 그립센서에서 그립감지신호가 전달되지 않는 경우 상기 전동모터를 정지시키도록 구성될 수 있다.In addition, the present invention may further include a
또한 본 발명은 상기 바디 프레임에 구비되어 전방의 위험요소를 감지하는 전방감지센서를 더 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 상기 전방감지센서에서 지정 범위 내 위험감지신호가 전달되는 경우 상기 전동모터를 정지시키도록 구성될 수 있다.In addition, the present invention is configured to further include a front detection sensor provided on the body frame to detect a danger element in front, and the control unit stops the electric motor when a danger detection signal within a specified range is transmitted from the front detection sensor. can be configured to do so.
또한 본 발명은 상기 전동모터의 구동력을 상기 바퀴에 전달하는 기어의 치합 상태를 유지시키거나 해제시키는 클러치를 더 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the present invention may further include a clutch for maintaining or disengaging a meshing state of gears that transmit the driving force of the electric motor to the wheels.
또한, 상기 손잡이는 사용자의 좌·우 양 손을 벌려잡을 수 있도록 구비되고, 상기 압력센서는 상기 손잡이가 좌·우측에서 바디 프레임에 연결되는 부분에 각각 구비되고, 상기 바퀴는 상기 바디 프레임의 좌·우측에 각각 구비되고, 상기 전동모터는 상기 바디 프레임의 좌·우측에서 좌·우측의 바퀴에 각각 구동력을 제공하도록 구비되며, 상기 제어부는 좌·우측 압력센서의 감지값에 대응하여 좌·우측 전동모터의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the handle is provided to hold the user's left and right hands openly, the pressure sensor is provided at a portion where the handle is connected to the body frame on the left and right sides, and the wheel is provided on the left and right sides of the body frame. It is provided on the right side, and the electric motor is provided to provide driving force to the left and right wheels on the left and right sides of the body frame, respectively, and the control unit responds to the detected values of the left and right pressure sensors to It may be configured to control the driving of the electric motor.
이 경우 상기 제어부는, 좌·우측 압력센서의 감지값이 같은 방향이고, 상기 감지값의 작은값이 큰값의 특정 비율을 초과하는 경우 상기 작은값 기준으로 좌·우측 전동모터의 구동을 제어하고, 상기 작은값이 큰값의 특정 비율 이하인 경우에는 좌·우측 감지값비에 따라 좌·우측 전동모터의 구동 속도비를 제어하여 주행 중 조향이 이루어지도록 구성될 수 있다.In this case, the control unit controls driving of the left and right electric motors based on the small value when the detected values of the left and right pressure sensors are in the same direction and the small value of the detected value exceeds a specific ratio of the large value, When the small value is less than a specific ratio of the large value, the steering may be performed while driving by controlling the drive speed ratio of the left and right electric motors according to the left and right sensing value ratio.
또한 상기 제어부는, 좌·우측 압력센서의 감지값이 다른 방향인 경우, 역 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터를 정지시킨 상태로 정 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터를 구동시켜 제자리에서 방향 전환이 이루어지도록 구성될 수 있다.In addition, when the detected values of the left and right pressure sensors are in different directions, the control unit drives the electric motor on the side where the positive direction detection value is detected while stopping the electric motor on the side where the reverse direction detection value is detected. It can be configured so that the direction change is made in .
본 발명은 사용자 힘을 감지하여 원하는 방향으로 자율주행이 이루어지는 손수레를 제공한다.The present invention provides a handcart that autonomously travels in a desired direction by sensing a user's force.
이에 본 발명은 복잡한 조작방법으로 운행하는 현행 전동손수레가 아닌 사용자의 의도를 각종 센서로부터 읽어 들여서 사용자가 움직이고자 하는 방향과 속도를 계산하여 사용자의 의도대로 전동 손수레를 운행할 수 있어 남녀노소 조작방법을 따로 익히지 않고도 힘쓰지 않고 무거운 짐을 안전하게 운송이 가능한 전동 보조 반 자율주행 손수레인 것이다.Therefore, the present invention reads the user's intention from various sensors, rather than the current electric handcart operated by a complicated manipulation method, calculates the direction and speed that the user wants to move, and operates the electric handcart according to the user's intention. It is an electric-assisted semi-autonomous handcart that can safely transport heavy loads without having to learn how to use it separately.
[도 1]은 본 발명에 적용되는 2륜 손수레의 실시예를 나타낸 것이다.
[도 2]는 본 발명 손수레의 전진방향과 후진방향을 정의한 개념도이다.
[도 3]는 본 발명에 적용되는 압력센서의 작용을 나타낸 것이다.
[도 4]는 본 발명에 적용되는 그립센서의 작용을 나타낸 것이다.
[도 5]는 본 발명에 적용되는 전방감지센서의 작용을 나타낸 것이다.
[도 6]은 사용자가가 손수레 주행 중 좌회전을 하려할 때 힘의 크기 등을 나타낸 것이다.
[도 7]은 사용자가 제자리에서 우회전 하려할 때 힘의 작용 방향 등을 예로 들어 나타낸 것이다.
[도 8]은 본 발명이 제공하는 전동 보조 반 자율주행 손수레의 구동을 제어하기 위한 각 구성요소의 연결 및 작용 관계를 나타낸 것이다.
[도 9]는 본 발명에 적용되는 1륜 손수레의 실시예를 나타낸 것이다[Figure 1] shows an embodiment of a two-wheeled handcart applied to the present invention.
[Figure 2] is a conceptual diagram defining the forward direction and the backward direction of the handcart of the present invention.
[Figure 3] shows the operation of the pressure sensor applied to the present invention.
[Figure 4] shows the operation of the grip sensor applied to the present invention.
[Figure 5] shows the operation of the front detection sensor applied to the present invention.
[Fig. 6] shows the magnitude of force when the user tries to turn left while driving the handcart.
[Fig. 7] shows an example of the direction of force applied when the user tries to turn right in place.
[Figure 8] shows the connection and action relationship of each component for controlling the driving of the electric-assisted semi-autonomous handcart provided by the present invention.
[Figure 9] shows an embodiment of a one-wheeled handcart applied to the present invention
본 발명은 사용자가 손으로 밀거나 당겨 주행하되, 사용자가 손으로 밀거나 당기는 힘을 감지하여 목적하는 방향과 속도로 주행이 이루어지도록 하는 전동 보조 반(半) 자율주행 손수레(100)에 관한 것이다. The present invention relates to an electric assisted semi-autonomous driving handcart (100) that drives by pushing or pulling by a user's hand, and which senses the force of the user's pushing or pulling by hand to drive in a desired direction and speed. .
본 발명은 사용자의 의도에 따라 전동모터가 제어되어 손수레의 주행 방향, 속도 등이 결정되는 점에서 "자율주행"적 요소가 있으나, 미약하게나마 사용자의 힘이 개입되므로 "반 자율주행"이라 칭한다. In the present invention, there is an element of "autonomous driving" in that the electric motor is controlled according to the user's intention to determine the driving direction and speed of the handcart, but it is called "semi-autonomous driving" because the user's force is involved.
본 발명 적용되는 손수레(100)는 종류와 형태에 제한을 두지 않으나, 사용자가 손으로 밀거나 끌수 있도록 바디 프레임(101) 하부에는 바퀴(102)가 구비되고, 바디 프레임(101) 상부에는 손잡이(103)가 구비되어야 한다. 상기 바디 프레임(101)에는 짐을 싣기 위한 바구니형 또는 평판형 적재부(104)가 결합되어 있을 수 있으며, 상기 적재부(104)는 탈착형으로 구비될 수도 있다. 상기 손수레(100)는 바퀴가 1개 구비된 것을 적용할 수도 있고, 2개 구비된 것을 적용할 수도 있다. 3개 또는 4개의 바퀴가 구비된 손수레에도 본 발명이 적용될 수 있으나, 조향(操向)에 영향을 미치는 전륜부 바퀴 수만으로 중앙 1개 바퀴가 구비된 손수레([도 10] 참조)와 좌·우 2개 바퀴가 구비된 손수레([도 1] 참조)로 구분할 수 있다. The
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하되, 좌·우 2개 바퀴가 구비된 손수레를 실시예로 들어 설명한다. 다만, 좌·우측 전동모터의 구동으로 손수레 주행 방향을 제어하는 것 이외의 기술사항은 1개 바퀴가 구비된 손수레에도 동일하게 적용할 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with accompanying drawings, but a handcart equipped with two left and right wheels will be described as an example. However, technical matters other than controlling the driving direction of the handcart by driving the left and right electric motors can be equally applied to a handcart equipped with one wheel.
본 발명은 손수레(100)의 손잡이(103)가 바디 프레임(101)에 연결되는 부위에 구비되어 상기 손잡이(103)를 통해 전해지는 힘의 정·역 방향과 크기를 감지하는 압력센서(110), 상기 바퀴(102)에 내장 또는 외장되어 구동력을 제공하는 전동모터(120) 및 상기 바디 프레임(101)에 구비되어 상기 압력센서(110)에서 전달된 감지값에 대응하여 상기 전동모터(120)의 구동을 제어하는 제어부(130)의 구성 및 기능에 주요 특징이 있다. The present invention is a
[도 1]에 도시된 바와 같이 상기 압력센서(110), 전동모터(120) 및 제어부(130)에 전원을 공급하는 배터리(140)가 별도 구비될 수 있으며, 상기 배터리(140)의 On 모드에서 상기 압력센서(110), 전동모터(120) 및 제어부(130)의 상호 작용이 이루어지도록 할 수 있다. 상기 압력센서(110), 전동모터(120) 및 제어부(130)의 상호 작용은 전기적 연결 또는 근거리 통신수단을 매개로 이루어지도록 할 수 있다. As shown in [FIG. 1], a
바디 프레임(101)의 좌·우측에 각각 바퀴(102)가 구비된 손수레의 경우 상기 전동모터(120)는 상기 바디 프레임(101)의 좌·우측에서 좌·우측의 바퀴(102)에 각각 구동력을 제공하도록 구비된다. 상기 전동모터(120)는 [도 1]에 도시된 바와 같이 바퀴(102)에 외장되거나 [도 10]에 도시된 바와 같이 바퀴(102)에 내장될 수 있다.In the case of a wheelbarrow provided with
본 명세서에서는 손수레(100)의 전진 방향이 정 방향이고, 후진 방향이 역 방향이다([도 2] 참조). 따라서, 상기 압력센서(110)에 감지된 미는 힘(압축력)이 곧 정 방향 힘이고, 당기는 힘(인장력)이 곧 역 방향 힘이다([도 3] 참조). In this specification, the forward direction of the
상기 압력센서(110)는 [도 3]에 도시된 바와 같이 산업 전반에 널리 활용되고 있는 일반적인 압력센서를 적용할 수 있으며, 단위면적 당 수 g에서 수백 kg 범위까지의 압력을 감지할 수 있다. 따라서, 100 kg 정도 무게의 짐을 운반할 수 있는 손수레일 경우 수백 kg의 하중을 견디는 압력센서가 먼저 파손되는 일은 발생하지 않는다.As shown in FIG. 3, the
상기 압력센서(110)의 감지값은 전압으로 크기와 방향을 나타낼 수 있다. 상기 압력센서(110)에 압축력을 가하면 +전압이 발생하고 인장력을 가하면 -전압이 발생한다. 또한 가해지는 압력의 강약에 따라 발생하는 전압의 크기가 달라진다. 예를 들어 상기 압력센서에 100 g의 압축력이 가해지면 1 mV의 전압이 발생하고, 100 kg의 압축력이 가해지면 1000 mV의 전압이 발생하는 것이다.The sensed value of the
상기 제어부(130)는 상기 전동모터(120)가 정지된 상태에서, 상기 압력센서(110)에서 전달된 감지값이 설정된 정·역 방향 최소값을 초과할 때 상기 전동모터(120)를 정·역 방향으로 구동시키도록 구성할 수 있다. 상기 정·역 방향 최소값은 상기 전동모터(120)의 구동이 시작되도록 하는 최소한의 힘이 작용함을 감지하기 위해 설정된 것으로 정·역 방향 최소값은 동일하게 설정할 수 있으나, 다르게 설정할 수도 있다. The
예를 들어 상기 제어부(130)가 상기 감지값의 정·역 방향 최소값을 각각 1 mV로 설정된 경우, 감지값이 -1 mV 내지 1 mV 사이에 있다면 상기 제어부(130)는 사용자가 밀거나 당기지 않았다고 보고 정지상태를 유지하다가, 감지값이 1 mV 보다 크면 상기 전동모터(120)를 정 방향으로 구동시켜 손수레(100)가 전진하도록 하고, 감지값이 -1 mV 보다 작으면(절대값이 1 mV 보다 크면) 상기 전동모터(120)를 역 방향으로 구동시켜 손수레가 후진하도록 한다. For example, when the
이것을 다른 관점에서 설명하면, 상기 압력센서(110)가 100 g의 하중의 감지값을 1 mV로 출력한다고 할 때, 사용자는 수십 내지 수백 kg의 짐을 실은 손수레(100)를 100 g의 힘만으로 구동시킬 수 있다는 것이다.To explain this from another point of view, assuming that the
또한, 상기 제어부(130)는 상기 압력센서(110)에서 전달된 감지값의 정·역 방향 최소값과 최대값 사이의 유효범위를 설정하고, 상기 전동모터(120)의 정·역 방향 속도범위를 설정하여, 상기 전동모터(120)의 구동속도를 상기 속도범위 내에서, 상기 유효범위 내 감지값에 비례하게 제어할 수 있다.In addition, the
즉, 상기 제어부(130)는 상기 전동모터(120)의 구동속도가 사람이 손수레 손잡이를 잡고 밀거나 당기는 힘에 비례하도록 제어하지만, 과소한 힘은 감지값의 유효범위에서 제외하고, 과대한 힘은 감지값의 최대값으로 취급함으로써 적정 속도범위 내에서 손수레(100)의 주행이 이루어지도록 구성한 것이다. That is, the
예를 들어 상기 감지값의 유효범위를 1 mV 내지 100 mV로 설정했다면, 사용자가 손잡이(103)에 가하는 100 g 미만의 하중에 따른 1 mV 미만의 감지값에는 상기 제어부(130)가 반응하지 않고, 10 kg를 초과하는 하중을 가함에 따라 100 mV를 초과하는 감지값이 전달되더라도 상기 제어부(130)는 감지값을 100 mV로 처리하여 전동모터(120)를 100 mV에 대응하는 구동속도로 제어할 수 있는 것이다.For example, if the effective range of the detected value is set to 1 mV to 100 mV, the
또한, 상기 정·역 방향 유효범위가 동일하게 설정되더라도 상기 전동모터(120)의 정·역 방향 속도범위는 다르게 설정될 수 있다. 사람은 전진에 익숙하고 후진에 익숙하지 않기 때문에 역 방향 구동속도를 더 낮은 범위에서 설정할 수 있다.In addition, even if the forward and reverse effective ranges are set identically, the forward and reverse speed ranges of the
상기 전동모터(120)의 정·역 방향 속도범위는 사람의 평균 보행속도를 반영하여 설정할 수 있다. 예를 들어 사람의 평균 보행속도가 4 km/h인 경우 손수레(100)의 최저 주행속도는 상기 평균 보행속도의 70%인 2.8 km/h로 설정하고, 최고 주행속도는 상기 평균 보행속도의 200%인 8 km/h로 설정할 수 있다. 이에 상기 제어부(130)는 손수레(100)가 2.8~8 km/h 범위에서 상기 유효범위 내 감지값에 비례하는 속도로 주행하도록 전동모터(120)의 구동속도를 제어할 수 있다. The forward/reverse speed range of the
상기 제어부(130)는 상기 전동모터(120)의 구동속도를 상기 유효범위 내 감지값에 따라 다수의 단계별로 불연속적으로 변화하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전동모터(120) 구동속도 제어단계가 5단계인 경우, 감지값 구간에 따라 손수레(100) 주행속도 2.8 km/h, 4.1 km/h, 5.4 km/h, 6.7 km/h, 8 km/h에 맞추어 전동모터(120) 구동속도를 제어하는 것이다.The
상기 제어부(130)는, 상기 전동모터(120)가 정·역 방향으로 구동하는 상태에서, 상기 압력센서(110)에서 역·정 방향 감지값이 전달되는 경우 상기 전동모터(120)가 감속 또는 정지되도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 압력센서(110)에서 손수레 주행 방향의 반대방향 감지값이 전달되는 경우 전동모터(120)를 감속 또는 정지(손수레가 저속 주행 중인 경우 정지)시키는 것이다. 손수레(100)가 고속 주행 중인 경우 주행방향의 반대방향 감지값이 전달될 때 저속으로 감속되도록 할 수 있으며, 이러한 감속은 단계적으로 이루어지도록 할 수 있다. 또한 주행방향의 반대방향 감지값의 크기가 설정 기준을 초과하면 손수레(100)의 급정지가 이루어지도록 할 수 있다.The
부연하면, 상기 전동모터(120)의 정 방향 구동으로 손수레(100)가 전진 중인 상태에서 사용자가 손잡이(103)를 잡아당기면, 상기 압력센서(110)는 역 방향 감지값을 상기 제어부(130)에 전달하고, 상기 제어부(130)가 전동모터(120)를 정지시켜 손수레(100)의 주행 속도가 줄거나 멈춰지도록 제어한다. In other words, when the user pulls the
반대로 상기 전동모터(120)의 역 방향 구동으로 손수레(100)가 후진 중인 상태에서 사용자(103)가 손잡이를 밀면, 상기 압력센서(110)는 정 방향 감지값을 상기 제어부(130)에 전달하고, 상기 제어부(130)가 전동모터(120)를 정지시켜 손수레(100)의 주행 속도가 줄거나 멈춰지도록 제어한다.Conversely, when the
또한, 본 발명은 상기 바퀴(102)의 미끄러짐을 감지하고 회전속도를 체크하는 바퀴센서(미도시)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 특히 경사로(내리막길)에서 바퀴(102)가 미끄러지거나 전동모터(120)에 의한 정상 구동속도보다 빠르게 구를 수 있는데, 상기 제어부(130)는 상기 바퀴센서에서 미끄러짐신호가 전달되거나 구동 제어 속도를 초과하는 회전속도가 체크되는 경우, 상기 전동모터(120)를 감속 제어하여 오버회전을 방지한다.In addition, the present invention may further include a wheel sensor (not shown) for detecting the slip of the
또한, 본 발명은 상기 손잡이(103)에 구비된 그립센서(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(130)는 상기 그립센서(150)에서 그립감지신호가 전달되지 않는 경우 상기 전동모터(120)를 정지시키도록 구성될 수 있다([도 4] 참조). 상기 그립감지신호는 해제조건부(解除條件附) 인터럽트(interrupt) 신호로서, 전동모터(120) 구동을 위한 다른 신호보다 우선 적용된다.In addition, the present invention may be configured to further include a
다시말해, 사용자가 손잡이(103)를 잡고 있어야 전동모터(120)가 구동되는 것이며, 손수레(100)가 주행 중이라도 사용자가 손잡이(103)를 놓는 순간 정지되도록 함으로써 안전사고를 예방할 수 있다. 전동모터(120)의 정지는 단순히 구동속도를 0 m/h으로 제어하는 것 외에, 관성에 의한 바퀴 구름이나 미끄러짐 없이 급제동이 이루어지도록 브레이크 장치나 역회전 제어 등의 기술수단을 부가할 수 있다. In other words, the
상기 그립센서(150)는 손잡이에 전체적으로 둘러 설치할 수 있으나, [도 1], [도 4] 및 [도 10]에 도시된 바와 같이 사용자의 손이 많이 닿는 부분에 부분적으로 설치할 수 있으며, 그립센서(150)를 잡아야만 손수레(100) 운행이 가능한 상태가 되도록 함으로써 사용자가 그립센서(150)를 안정적으로 잡도록 유도할 수 있다. 상기 그립센서(150)로는 정전센서, 정압센서, 정전-정압 복합 센서 등을 적용할 수 있다.The
또한, 본 발명은 상기 바디 프레임(101)에 구비되어 전방의 위험요소를 감지하는 전방감지센서(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(130)는 상기 전방감지센서(160)에서 지정 범위 내에 장애물, 낭떠러지 등이 있음을 알리는 위험감지신호가 전달되는 경우 상기 전동모터(120)를 정지시키도록 구성될 수 있다([도 5] 참조). 상기 위험감지신호는 정지조건부(停止條件附) 인터럽트(interrupt) 신호로서, 상기 전동모터(120) 구동을 위한 다른 신호보다 우선 적용된다.In addition, the present invention may be configured to further include a
상기 전방감지센서(160)는 이미지센서, 적외선센서, 초음파센서 등을 선택적 또는 복합적으로 활용하여 구성할 수 있으며, 이에 따라 전방의 벽체, 물체, 계단, 움푹 들어간 바닥 등을 모두 전방의 위험요소로 감지할 수 있다. 위험감지 범위는 필요에 따라 설정할 수 있으며(예를 들어 전방 1 m), 상기 제어부(130)는 위험감지신호 전달 시 전동모터(120)를 정지시킴에 따라 안전사고를 예방한다. 전동모터(120)의 정지를 위해 브레이크 장치나 역회전 제어 등의 기술수단을 부가할 수 있음은 전술한 바와 같다.The
또한 본 발명은 상기 전동모터(120)의 구동력을 상기 바퀴(102)에 전달하는 기어의 치합 상태를 유지시키거나 해제시키는 클러치(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 필요에 따라 상기 클러치 설정에 의해 전동모터(120)의 감속기어를 바퀴(103)에 전달되지 않도록 하여, 여타의 일반적인 손수레처럼 전동 보조 없이 무동력으로 사용자의 힘만으로 손수레를 운행할 수 있도록 하는 것이다.In addition, the present invention may further include a clutch (not shown) for maintaining or disengaging the meshing state of gears that transmit the driving force of the
한편, 상기 손잡이(103)가 사용자의 좌·우 양 손을 벌려잡을 수 있도록 구비되고, 상기 압력센서(110)는 상기 손잡이(103)가 좌·우측에서 바디 프레임(101)에 연결되는 부분에 각각 구비되고, 상기 바퀴(102)는 상기 바디 프레임(101)의 좌·우측에 각각 구비되고, 상기 전동모터(120)는 상기 바디 프레임(101)의 좌·우측에서 좌·우측의 바퀴(102)에 각각 구동력을 제공하도록 구비된 경우, 상기 제어부(130)는 좌·우측 압력센서(110)의 감지값에 대응하여 좌·우측 전동모터(120)의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the
상기 제어부(130)는, 좌·우측 압력센서(110)의 감지값이 같은 방향이고, 상기 감지값의 작은값이 큰값의 특정 비율을 초과하는 경우 상기 작은값 기준으로 좌·우측 전동모터의 구동을 제어할 수 있다. 반대로, 상기 제어부(130)는 전달된 감지값의 작은값이 큰값의 특정 비율 이하인 경우에는 좌·우측 감지값에 따라 좌·우측 전동모터(120)의 구동 속도를 각각 제어하여 주행 중 조향이 이루어지도록 할 수 있다.The
예를 들어, 상기 "특정 비율"을 80%로 설정한 경우, 상기 감지값의 작은값이 큰값의 80%를 초과하는 것은 사용자가 좌·우 손잡이(103)에 가하는 힘의 차이가 크지 않고, 주행 방향 전환의 의도가 없는 것으로 파악하되 불의의 안전 사고 예방을 위해 좌·우측 전동모터(120) 모두를 상기 작은값 기준으로 제어하여 손수레(100)의 직진 주행이 지속되도록 한다. 상기 감지값의 작은값이 큰값의 80% 이하이면 사용자가 한쪽으로 방향 전환을 하려는 의도가 있는 것으로 파악하여 좌·우측 감지값에 따라 좌·우측 전동모터(120)의 구동을 각각 제어함으로써 주행 방향의 전환이 이루어진다.For example, when the "specific ratio" is set to 80%, when the small value of the detected value exceeds 80% of the large value, the difference in force applied to the left and
[도 6]은 사용자가가 손수레(100) 주행 중 좌회전을 하려할 때 힘의 크기 등을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 사용자가 손수레(100)를 좌회전시키고자 한다면 손잡이(103)의 우측을 좌측보다 강하게 밀어야 한다. 이에 따라 우측 압력센서의 감지값이 크고 좌측 압력센서의 감지값이 작게 되는데, 감지값의 작은값이 큰값의 특정 비율(예를 들어 80%) 이하인 경우 우측 전동모터는 상대적으로 빠르게 구동시키고 좌측 전동모터는 상대적으로 느리게 구동시킴으로써 손수레 주행 방향의 전환이 이루어진다. 조향 각도는 좌·우 감지값의 차이가 클수록 커지게 되며, 90도 범위 내에서 주행 방향 전환이 이루어지도록 하면서 주행 반경을 제어할 수 있다.6 shows the magnitude of force when the user tries to make a left turn while driving the
상기 제어부(130)는, 좌·우측 압력센서(110)의 감지값이 다른 방향인 경우 사용자가 제자리 방향 전환을 의도하는 것으로 판단하여 역 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터(120)를 정지시킨 상태로 정 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터(120)를 구동시켜 제자리에서 방향 전환이 이루어지도록 구성될 수 있다.When the detected values of the left and
[도 7]은 사용자가 제자리에서 우회전 하려할 때 힘의 작용 방향 등을 예로 들어 나타낸 도면으로 사용자가 손수레(100)를 우회전시키려 하면 손잡이(103)의 좌측은 밀고 우측은 당겨야 한다. 미는 힘을 받는 좌측의 압력센서에서는 정 방향 감지값이 출력되고, 당기는 힘을 받는 우측의 압력센서에서는 역 방향 감지값이 출력된다. 따라서 제어부(130)는 우측 전동모터를 정지시킨 상태로 좌측 전동모터를 구동시켜 제자리 방향 전환이 이루어지도록 한다. 이 때 구동되는 측 전동모터의 구동속도는 감지값의 크기에 따라 제어하기 보다는 설정속도로 제어되도록 함으로써 사용자가 강한 힘을 가하더라도 급격한 방향 전환이 이루어지 않고 설정된 속도에 따라 안전하게 방향 전환이 이루어지도록 할 수 있다.[Figure 7] is a diagram showing the direction of force applied when the user tries to turn right in place as an example. When the user tries to turn the
[도 8]은 본 발명이 제공하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100)의 구동을 제어하기 위한 각 구성요소의 연결 및 작용 관계를 나타낸 것이다.[Figure 8] shows the connection and action relationship of each component for controlling the driving of the electric assisted
본 발명은 제어부를 중심으로 각 센서와 배터리, 전동모터 등이 전기적으로 또는 근거리 무선통신 수단에 의해 연결되어 있다. 각 구성은 개념적으로 제어부, 전원부(배터리), 동작 제어 입력부(좌·우측 압력센서), 인터럽트 제어 입력부(그립센서, 전방감지센서, 바퀴센서 등), 구동부(모터 드라이버, 좌·우측 전동모터)로 이해할 수 있다. In the present invention, each sensor, battery, electric motor, etc. are connected electrically or by short-range wireless communication means centered on a control unit. Conceptually, each component includes a control unit, a power supply unit (battery), an operation control input unit (left and right pressure sensors), an interrupt control input unit (grip sensor, front detection sensor, wheel sensor, etc.), and a drive unit (motor driver, left and right electric motors). can be understood as
이상에서 본 발명에 대하여 구체적인 실시예와 함께 상세하게 살펴보았다. 그러나 본 발명은 위의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 및 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이와 같은 수정 및 변형을 포함한다. In the above, the present invention was examined in detail with specific examples. However, the present invention is not limited by the above embodiments and can be modified and modified within the scope without departing from the gist of the present invention. Accordingly, the claims of the present invention include such modifications and variations.
100 : 전동 보조 반 자율주행 손수레
101 : 바디 프레임 102 : 바퀴 103 : 손잡이
104 : 적재부
110 : 압력센서 120 : 전동모터 130 : 제어부
140 : 배터리 150 : 그립센서 160 : 전방감지센서100: Electric assisted semi-autonomous cart
101: body frame 102: wheel 103: handle
104: loading part
110: pressure sensor 120: electric motor 130: control unit
140: battery 150: grip sensor 160: front detection sensor
Claims (11)
상기 손잡이(103)가 좌·우측에서 상기 바디 프레임(101)에 연결되는 부분에 구비되어 가해지는 힘의 정·역 방향과 크기를 감지하는 좌·우측 압력센서(110);
상기 바퀴(102)에 내장 또는 외장되어 상기 바퀴(102)에 각각 구동력을 제공하는 좌·우측 전동모터(120); 및
상기 바디 프레임(101)에 구비되어 상기 좌·우측 압력센서(110)에서 전달된 감지값에 대응하여 상기 좌·우측 전동모터(120)의 구동을 제어하는 제어부(130); 를 포함하고,
상기 제어부(130)는,
상기 좌·우측 전동모터(120)가 정지된 상태에서, 상기 좌·우측 압력센서(110)에서 전달된 감지값이 설정된 정·역 방향 최소값을 초과할 때 상기 전동모터(120)를 정·역 방향으로 구동시키고,
좌·우측 압력센서(110)의 감지값이 같은 방향이고, 상기 감지값의 작은값이 큰값의 특정 비율을 초과하는 경우 상기 작은값 기준으로 좌·우측 전동모터(120)의 구동을 제어하고, 상기 작은값이 큰값의 특정 비율 이하인 경우 좌·우측 감지값비에 따라 좌·우측 전동모터(120)의 구동을 제어하여 주행 중 조향이 이루어지도록 하고,
좌·우측 압력센서(110)의 감지값이 다른 방향인 경우, 역 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터를 정지시킨 상태로 정 방향 감지값이 감지된 측의 전동모터(120)를 구동시켜 제자리에서 방향 전환이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
A body frame 101, a wheel 102 provided at the lower left and right sides of the body frame 101, and a handle 103 coupled to the body frame 101 so that the user's left and right hands can be held open. ) As a handcart containing,
Left and right pressure sensors 110 provided at the portion where the handle 103 is connected to the body frame 101 on the left and right sides to sense the forward and reverse directions and magnitudes of the applied force;
Left and right electric motors 120 built into or external to the wheel 102 to provide driving force to the wheel 102, respectively; and
a control unit 130 provided on the body frame 101 and controlling driving of the left and right electric motors 120 in response to the detected values transmitted from the left and right pressure sensors 110; including,
The controller 130,
In a state where the left and right electric motors 120 are stopped, when the detected value transmitted from the left and right pressure sensors 110 exceeds the set minimum value in the forward and reverse directions, the electric motor 120 is switched forward and reverse. drive in the direction
When the detected values of the left and right pressure sensors 110 are in the same direction and the smaller value of the detected value exceeds a specific ratio of the larger value, the driving of the left and right electric motors 120 is controlled based on the small value, When the small value is less than a specific ratio of the large value, driving of the left and right electric motors 120 is controlled according to the left and right sensing value ratios so that steering is performed while driving,
When the detection values of the left and right pressure sensors 110 are in different directions, the electric motor 120 on the side where the positive detection value is detected is driven while the electric motor on the side where the reverse detection value is detected is stopped. An electric-assisted semi-autonomous handcart (100), characterized in that it is configured to change direction in place.
상기 제어부(130)는,
상기 압력센서(110)에서 전달된 감지값의 정·역 방향 최소값과 최대값 사이의 유효범위를 설정하고,
상기 전동모터(120)의 정·역 방향 속도범위를 설정하여,
상기 전동모터(120)의 구동속도를 상기 속도범위 내에서, 상기 유효범위 내 감지값에 비례하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
The controller 130,
Setting an effective range between the minimum value and the maximum value in the forward and reverse directions of the sensed value transmitted from the pressure sensor 110,
By setting the forward/reverse speed range of the electric motor 120,
Electric-assisted semi-autonomous handcart (100), characterized in that configured to control the driving speed of the electric motor (120) within the speed range, in proportion to the detected value within the effective range.
상기 제어부(130)는,
상기 전동모터(120)가 정·역 방향으로 구동하는 상태에서, 상기 압력센서(110)에서 역·정 방향 감지값이 전달되는 경우 상기 전동모터(120)를 감속 또는 정지시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
The controller 130,
In a state where the electric motor 120 is driven in the forward/reverse direction, when a reverse/forward direction detection value is transmitted from the pressure sensor 110, the electric motor 120 is decelerated or stopped. An electric assisted semi-autonomous driving cart (100).
상기 바퀴(102)의 미끄러짐을 감지하고 회전속도를 체크하는 바퀴센서(미도시); 를 더 포함하며,
상기 제어부(130)는 상기 바퀴센서에서 미끄러짐신호가 전달되거나 구동 제어 속도를 초과하는 회전속도가 체크되는 경우, 상기 전동모터(120)를 감속 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
a wheel sensor (not shown) that detects the slip of the wheel 102 and checks the rotational speed; Including more,
The control unit 130 is configured to decelerate and control the electric motor 120 when a slip signal is transmitted from the wheel sensor or a rotation speed exceeding the driving control speed is checked. 100).
상기 손잡이(103)에 구비된 그립센서(150); 를 더 포함하며,
상기 제어부(130)는 상기 그립센서(150)에서 그립감지신호가 전달되지 않는 경우 상기 전동모터(120)를 정지시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
a grip sensor 150 provided on the handle 103; Including more,
The control unit 130 is configured to stop the electric motor 120 when a grip detection signal is not transmitted from the grip sensor 150.
상기 바디 프레임에 구비되어 전방의 위험요소를 감지하는 전방감지센서(160); 를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 전방감지센서에서 지정 범위 내 위험감지신호가 전달되는 경우 상기 전동모터를 정지시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
A front detection sensor 160 provided on the body frame to detect a risk factor in the front; Including more,
The control unit is configured to stop the electric motor when a danger detection signal within a specified range is transmitted from the front sensor.
상기 전동모터(120)의 구동력을 상기 바퀴(102)에 전달하는 기어의 치합 상태를 유지시키거나 해제시키는 클러치(미도시); 를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동 보조 반 자율주행 손수레(100).
In paragraph 1,
a clutch (not shown) that maintains or releases a meshed state of a gear that transmits the driving force of the electric motor 120 to the wheel 102; Electric-assisted semi-autonomous driving cart (100), characterized in that configured to further include.
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