KR102544187B1 - 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차 - Google Patents

무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차가 개시된다. 본 발명의 구동 장치는 무인 운반차의 주행 기능을 수행하는 휠, 휠과 연결되고, 휠의 직선 주행을 위한 회전을 하는 복수의 주행용 모터, 휠 및 주행용 모터 사이에 배치되고, 주행용 모터의 회전을 휠에 전달하는 적어도 하나의 통합 기어, 주행용 모터와 수평을 이루며 배치되고, 휠의 방향 전환을 위한 회전을 하는 적어도 하나의 방향 전환용 모터, 하부에 휠이 장착되고, 방향 전환용 모터와 연결되어 방향 전환용 모터의 회전에 따라 휠의 방향을 전환시키는 회전 톱니 및 방향 전환용 모터 및 회전 톱니 사이에 배치되고, 방향 전환용 모터의 회전을 회전 톱니에 전달하는 적어도 하나의 웜기어를 포함한다.

Description

무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차{Driving device for Automated Guided Vehicle(AGV) and AGV comprising the same}
본 발명은 무인 운반차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인 운반차에 대한 구동 장치의 구조를 개선하여 제한된 공간을 최대한 활용하는 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차에 관한 것이다.
무인 운반차는 광학, 전자기, 관성센서 어셈블리 등이 장착되어 있으며, 위치, 속도, 토크 등과 같은 데이터에 대하여 폐루프 제어를 수행함으로써, 소정의 경로를 따라 주행하면서 해당 작업을 수행한다.
하지만 종래의 무인 운반차의 휠 구조는 모터와 휠이 단일 축계로 결합되는 구조로서, 커다란 요구 출력이 요구되는 경우, 모터와 휠 사이즈가 모두 증가되어 저상용 운반차에 적합하지 않다.
또한 무인 운반차는 다양한 움직임을 위해 바닥면과 수직으로 배치되는 방향 전환용 구동모터를 별로로 필요하며, 이로 인해 공간과 출력 확보, 조립성 측면에서 불리한 문제점을 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2015-0067507호(2015.06.18.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무인 운반차의 제한된 공간을 최대한으로 활용하도록 지원하는 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 구동 장치의 동작 과정에서 일부 모터의 고장이 발생되는 경우에도 원활한 긴급 운전을 지원하는 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무인 운반차용 구동 장치는 무인 운반차의 주행 기능을 수행하는 휠, 상기 휠과 연결되고, 상기 휠의 직선 주행을 위한 회전을 하는 복수의 주행용 모터, 상기 휠 및 상기 주행용 모터 사이에 배치되고, 상기 주행용 모터의 회전을 상기 휠에 전달하는 적어도 하나의 통합 기어, 상기 주행용 모터와 수평을 이루며 배치되고, 상기 휠의 방향 전환을 위한 회전을 하는 적어도 하나의 방향 전환용 모터, 하부에 상기 휠이 장착되고, 상기 방향 전환용 모터와 연결되어 상기 방향 전환용 모터의 회전에 따라 상기 휠의 방향을 전환시키는 회전 톱니 및 상기 방향 전환용 모터 및 상기 회전 톱니 사이에 배치되고, 상기 방향 전환용 모터의 회전을 상기 회전 톱니에 전달하는 적어도 하나의 웜기어를 포함한다.
또한 기 설정된 속도 및 부하 크기에 따라 상기 주행용 모터 및 상기 방향 전환용 모터 중 적어도 하나의 속도 및 부하를 감속시켜주는 적어도 하나의 감속기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 주행용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 주행용 모터는, 병렬구조로 연결되고, 각 주행용 모터의 기어가 상기 통합 기어와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 방향 전환용 모터가 복수개인 경우, 상기 복수의 방향 전환용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되고, 상기 회전 톱니의 회전 방향이 일방향으로 방향 전환되도록 각 방향전환용 모터가 동일한 회전방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 웜기어는, 상기 방향 전환용 모터의 샤프트와 일체형으로 형성되고, 상기 회전 톱니와 맞물리며 상기 휠의 방향을 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무인 운반차는 물품이 적재되는 본체, 상기 본체에 구비되고, 상기 물품을 이송하기 위한 정보를 측정하는 센서부, 상기 본체에 구비되고, 상기 본체의 이동을 지원하는 적어도 하나의 구동 장치, 상기 센서부로부터 측정된 정보를 이용하여 상기 구동 장치를 제어하여 상기 본체를 이동시키는 제어부를 포함하되, 상기 구동 장치는, 주행 기능을 수행하는 적어도 하나의 휠, 상기 휠과 연결되고, 상기 휠의 직선 주행을 위한 회전을 하는 복수의 주행용 모터, 상기 휠 및 상기 주행용 모터 사이에 배치되고, 상기 주행용 모터의 회전을 상기 휠에 전달하는 적어도 하나의 통합 기어, 상기 주행용 모터와 수평을 이루며 배치되고, 상기 휠의 방향 전환을 위한 회전을 하는 적어도 하나의 방향 전환용 모터, 하부에 상기 휠이 장착되고, 상기 방향 전환용 모터와 연결되어 상기 방향 전환용 모터의 회전에 따라 상기 휠의 방향을 전환시키는 회전 톱니 및 상기 방향 전환용 모터 및 상기 회전 톱니 사이에 배치되고, 상기 방향 전환용 모터의 회전을 상기 회전 톱니에 전달하는 적어도 하나의 웜기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 회전 톱니는, 상기 물품이 적재되는 본체의 베드(bed) 하부와 베어링으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무인 운반차용 구동 장치 및 이를 포함하는 무인 운반차는 구동 장치의 모터를 수평을 이루며 배치함으로써, 무인 운반차의 제한된 공간을 최대한으로 활용하도록 지원할 수 있다.
또한 복수의 모터(주행용/방향 전환용)를 병렬로 연결하여 구동 장치의 동작 과정에서 일부 모터의 고장이 발생되는 경우에도 원활한 긴급 운전을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차용 구동 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차용 구동 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무인 운반차(200)는 무인으로 물품을 적재한 후, 기 설정된 목적지로 운반한다. 이때 무인 운반차(200)는 저상형 무인 운반차일 수 있으며, 본체(210), 센서부(240), 제어부(250) 및 구동 장치(100)를 포함하고, 통신부(220), 입력부(230), 출력부(260) 및 저장부(270)를 더 포함할 수 있다.
본체(210)는 무인 운반차(200)의 프레임 역할을 하고, 상부에 물품이 적재된다. 여기서 물품은 무인 운반차(200)가 사용되는 환경에서 적재되는 다양한 종류의 물건일 수 있다. 이를 위해 본체(210)는 물품이 안정적으로 적재되도록 평평한 구조를 가지는 베드(bed)를 포함할 수 있다.
통신부(220)는 본체(210)에 구비되고, 외부 장치(미도시)와의 통신을 한다. 통신부(220)는 외부 장치로부터 사용자 입력을 수신하고, 외부 장치로 무인 운반차(200)의 현재 상태에 대한 모니터링 정보를 전송할 수 있다. 여기서 외부 장치는 사용자가 사용하는 단말로써, 스마트폰, 데스크톱, 랩톱, 태블릿 PC, 핸드헬드 PC 등을 포함할 수 있다.
입력부(230)는 본체(210)에 구비되고, 사용자 입력을 입력받는다. 입력부(230)는 사용자로부터 직접 사용자 입력을 입력받을 수 있다. 이를 위해 입력부(230)는 터치스크린, 키패드, 버튼, 스위치 등을 포함할 수 있다.
센서부(240)는 본체(210)에 구비되고, 물품을 이송하기 위한 정보를 측정한다. 상세하게는 센서부(240)는 본체(210)의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 베드 상에 적재된 물품의 무게를 측정하는 무게측정센서, 적재된 물품의 높이를 측정하는 높이측정센서, 이동 경로의 장애물 및 지형을 측정하는 적외선 센서, 초음파 센서, 라이다 등을 포함할 수 있다.
제어부(250)는 본체(210)에 구비되고, 무인 운반차(200)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(250)는 센서부(240)로부터 측정된 정보를 이용하여 구동 장치(100)를 제어하여 본체(210)를 이동시킨다. 또한 제어부(250)는 통신부(220) 및 입력부(230)로부터 수신 또는 입력된 사용자 입력에 따라 본체(210)를 이동시킬 수 있다. 여기서 사용자 입력은 무인 운반차(200)의 작업과 관련된 정보를 포함하며, 예를 들어 작업 종류, 목적지, 이동 경로 등과 같은 정보를 포함할 수 있다. 제어부(250)는 무인 운반차(200)의 현재 상태를 분석하고, 분석된 결과를 이용하여 모니터링 정보를 생성할 수 있다. 모니터링 정보는 무인 운반차(200)의 적재상태, 현재 위치, 전원상태, 고장상태 등을 포함할 수 있다. 이때 제어부(250)는 적재상태, 전원상태, 고장상태 등에 이상이 있는 경우 경보신호를 생성하고, 생성된 경보신호를 출력부(260)에 전달하여 경보를 출력하도록 제어할 수 있다.
구동 장치(100)는 본체(210)에 구비되고, 본체(210)의 이동을 지원한다. 이때 구동 장치(100)는 적어도 하나의 구동 장치가 본체(210) 중 베드의 하부에 구비될 수 있다. 즉 구동 장치(100)는 적재되는 물품의 종류, 크기, 무게, 베드의 크기 등을 고려하여 물품이 이동 중에 손상되지 않도록 균형감을 가지도록 베드의 하부에 구비될 수 있다.
출력부(260)는 제어부(250)로부터 생성된 무인 운반차(200)의 모니터링 정보를 출력한다. 또한 출력부(260)는 제어부(250)로부터 수신된 경보신호에 따른 경보를 출력할 수 있다. 이때 출력부(260)는 경보신호에 따라 해당 신호에 맞는 경보를 구분되게 출력할 수 있다.
저장부(270)는 무인 운반차(200)를 동작시키기 위한 알고리즘 및 프로그램이 저장된다. 저장부(270)는 통신부(220) 및 입력부(230)로부터 수신 또는 입력된 사용자 입력이 저장되고, 센서부(240)로부터 측정된 정보가 저장된다. 저장부(270)는 제어부(250)로부터 생성된 제어신호 및 모니터링 정보가 저장된다. 저장부(270)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다.
또한 도면에는 도시되지 않았으나, 무인 운반차(200)는 GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하는 GPS부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 무인 운반차(200)는 GPS 정보를 통해 현재 위치를 정확하게 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차용 구동 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 운반차용 구동 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구동 장치(100)는 휠(11), 주행용 모터(12), 통합 기어(13), 방향 전환용 모터(14), 회전 톱니(15) 및 웜기어(16)를 포함한다.
휠(11)은 무인 운반차(200)의 주행 기능을 수행한다. 휠(11)은 바퀴 역할을 하며, 무인 운반차(200)가 이동하기 위한 수단이다. 휠(11)은 외주면에 탄성물질로 덮어져서 안정적으로 이동함으로써, 적재된 물품을 안전하게 이송시킬 수 있다.
주행용 모터(12)는 복수개 구비되어 휠(11)과 연결되고, 휠(11)의 직선 주행을 위한 회전을 한다. 주행용 모터(12)는 요구하는 출력에 따라 구비되는 모터 수를 설정할 수 있다. 주행용 모터(12)는 휠(11)을 기준으로 대칭되는 구조로 배치된다. 또한 주행용 모터(12)는 복수개의 모터들이 병렬구조로 연결되고, 각 주행용 모터의 기어가 통합 기어(13)와 연결된다. 예를 들어 주행용 모터(12)는 휠(11)을 기준으로 일측면에 제1 주행용 모터(12a), 제2 주행용 모터(12b)를 배치하고, 타측면에 제3 주행용 모터(12c), 제4 주행용 모터(12d)를 배치하고, 각 주행용 모터(12a, 12b, 12c, 12d)는 병렬구조로 연결한다. 이때 각 주행용 모터(12a, 12b, 12c, 12d)의 기어는 통합 기어(13)와 연결되어 서로 간의 기어가 맞물리는 구조를 이룰 수 있다. 이를 통해 주행용 모터(12)는 시스템 요구 출력을 적절하게 분산하고, 동작 과정에서 일부 주행용 모터의 고장이 발생하여도 원활한 긴급 운전을 가능하도록 하는 시스템 이중화(system redundancy) 기능을 제공할 수 있다.
통합 기어(13)는 적어도 하나가 휠(11) 및 주행용 모터(12) 사이에 배치되고, 주행용 모터(12)의 회전을 휠(11)에 전달한다. 이때 통합 기어(13)는 주행용 모터(12)가 휠(11)을 기준으로 양측면에 배치되어 병렬로 연결된 경우, 각 측면에 통합 기어를 배치될 수 있다. 예를 들어 통합 기어(13)는 제1 주행용 모터(12a), 제2 주행용 모터(12b)와 연결된 기어와 맞물리는 제1 통합 기어(13a) 및 제3 주행용 모터(12c), 제4 주행용 모터(12d)와 연결된 기어와 맞물리는 제2 통합 기어(13b)를 포함할 수 있다.
방향 전환용 모터(14)는 주행용 모터(12)와 수평을 이루면 배치되고, 휠(11)의 방향 전환을 위한 회전을 한다. 방향 전환용 모터(14)는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 시스템 요구 출력에 따라 개수를 조절할 수 있다. 이때 방향 전환용 모터(14)가 복수개인 경우, 복수의 방향 전환용 모터(14)는 휠(11)을 기준으로 대칭되는 구조로 배치된다. 또한 복수의 방향 전환용 모터(14)는 회전 톱니(15)의 회전 방향이 일방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 방향 전환되도록 각 방향전환용 모터(14a, 14b)가 동일한 회전방향으로 회전한다.
회전 톱니(15)는 하부에 휠(11)이 장착되고, 원판 모양에 테두리에 톱니 형상이 형성된다. 회전 톱니(15)는 방향 전환용 모터(14)의 회전에 따라 휠(11)의 방향을 전환시킨다. 이를 위해 회전 톱니(15)는 회전 톱니(15)는 물품이 적재되는 본체(210)의 베드(215) 하부와 베어링으로 결합될 수 있다. 또한 회전 톱니(15)는 휠(11)과 수직 방향으로 결합될 수 있다.
웜기어(16)는 방향 전환용 모터(14) 및 회전 톱니(15) 사이에 배치되고, 방향 전환용 모터(14)의 회전을 회전 톱니(15)에 전달한다. 웜기어(16)는 방향 전환용 모터(14)의 샤프트와 일체형으로 형성되고, 회전 톱니(15)와 맞물리며 휠(11)의 방향을 전환시킨다. 이때 웜기어(16)는 방향 전환용 모터(14)의 개수만큼 구비된다. 예를 들어 방향 전환용 모터(14)가 1개인 경우, 웜기어(16)도 1개가 구비되고, 방향 전환용 모터(14)가 2개인 경우, 웜기어(16)도 2개가 구비되며, 방향 전환용 모터(14)가 N개인 경우, 웜기어(16)도 N개가 구비된다.
한편 도면에는 도시되지 않았지만 구동 장치(100)는 주행용 모터(12) 및 방향 전환용 모터(14) 중 적어도 하나의 출력단에 감속기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 감속기는 기 설정된 속도 및 부하 크기에 따라 주행용 모터(12) 및 방향 전환용 모터(14)의 속도 및 부하를 감속시켜준다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
11: 휠
12: 주행용 모터
13: 통합 기어
14: 방향 전환용 모터
15: 회전 톱니
16: 웜기어
100: 구동 장치
200: 무인 운반차
210: 본체
220: 통신부
230: 입력부
240: 센서부
250: 제어부
260: 출력부
270: 저장부

Claims (8)

  1. 무인 운반차의 주행 기능을 수행하는 휠;
    상기 휠의 측방에서 상기 휠과 연결되고, 상기 휠의 직선 주행을 위한 회전을 하는 복수의 주행용 모터;
    상기 휠 및 상기 주행용 모터 사이에 배치되고, 상기 주행용 모터의 회전을 상기 휠에 전달하는 적어도 하나의 통합 기어;
    상기 휠의 측방에서 상기 주행용 모터와 수평을 이루며 배치되고, 상기 휠의 방향 전환을 위한 회전을 하는 복수의 방향 전환용 모터;
    하부에 상기 휠이 장착되고, 상기 방향 전환용 모터의 측방에서 상기 방향 전환용 모터와 연결되어 상기 방향 전환용 모터의 회전에 따라 상기 휠의 방향을 전환시키는 회전 톱니; 및
    상기 방향 전환용 모터 및 상기 회전 톱니 사이에 배치되고, 상기 방향 전환용 모터의 회전을 상기 회전 톱니에 전달하는 적어도 하나의 웜기어;를 포함하며,
    상기 복수의 주행용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되고, 병렬구조로 연결되며, 각 주행용 모터의 기어가 상기 통합 기어와 연결되고,
    상기 복수의 방향 전환용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되고, 상기 회전 톱니의 회전 방향이 일방향으로 방향 전환되도록 각 방향전환용 모터가 동일한 회전방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 무인 운반차용 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주행용 모터 및 상기 방향 전환용 모터 중 적어도 하나의 출력단에 연결되어 기 설정된 속도 및 부하의 크기에 따라 상기 주행용 모터 및 상기 방향 전환용 모터의 속도 및 부하를 감속시켜주는 적어도 하나의 감속기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 운반차용 구동 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 웜기어는,
    상기 방향 전환용 모터의 샤프트와 일체형으로 형성되고, 상기 회전 톱니와 맞물리며 상기 휠의 방향을 전환시키는 것을 특징으로 하는 무인 운반차용 구동 장치.
  7. 물품이 적재되는 본체;
    상기 본체에 구비되고, 상기 물품을 이송하기 위한 정보를 측정하는 센서부;
    상기 본체에 구비되고, 상기 본체의 이동을 지원하는 적어도 하나의 구동 장치;
    상기 센서부로부터 측정된 정보를 이용하여 상기 구동 장치를 제어하여 상기 본체를 이동시키는 제어부;를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    주행 기능을 수행하는 적어도 하나의 휠;
    상기 휠의 측방에서 상기 휠과 연결되고, 상기 휠의 직선 주행을 위한 회전을 하는 복수의 주행용 모터;
    상기 휠 및 상기 주행용 모터 사이에 배치되고, 상기 주행용 모터의 회전을 상기 휠에 전달하는 적어도 하나의 통합 기어;
    상기 휠의 측방에서 상기 주행용 모터와 수평을 이루며 배치되고, 상기 휠의 방향 전환을 위한 회전을 하는 복수의 방향 전환용 모터;
    하부에 상기 휠이 장착되고, 상기 방향 전환용 모터의 측방에서 상기 방향 전환용 모터와 연결되어 상기 방향 전환용 모터의 회전에 따라 상기 휠의 방향을 전환시키는 회전 톱니; 및
    상기 방향 전환용 모터 및 상기 회전 톱니 사이에 배치되고, 상기 방향 전환용 모터의 회전을 상기 회전 톱니에 전달하는 적어도 하나의 웜기어;를 포함하며,
    상기 복수의 주행용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되고, 병렬구조로 연결되며, 각 주행용 모터의 기어가 상기 통합 기어와 연결되고,
    상기 복수의 방향 전환용 모터는, 상기 휠을 기준으로 대칭되는 구조로 배치되고, 상기 회전 톱니의 회전 방향이 일방향으로 방향 전환되도록 각 방향전환용 모터가 동일한 회전방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 무인 운반차.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 회전 톱니는,
    상기 물품이 적재되는 본체의 베드(bed) 하부와 베어링으로 결합되는 것을 특징으로 하는 무인 운반차.
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