KR102572862B1 - 계단 주행 로봇을 위한 균형 유지 및 위치 이동 적재장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적재 장치에 관한 것으로, 구체적으로 적재함의 균형과 위치를 실시간으로 자동 제어하여 계단 주행 시에 적재된 화물의 이탈을 방지하고 계단 주행 배송 로봇의 본체를 안정적으로 유지하기 위한 기술이다.

Description

계단 주행 로봇을 위한 균형 유지 및 위치 이동 적재장치{Balanced cargo loading device for stair traveling robot}

본 발명은 계단 주행 로봇을 위한 균형 유지 및 위치 이동 적재장치에 관한 것이다.

비대면 배송이 활성화되며, 배송 인력의 활용 문제, 배송 비용 절감을 이용하여 배송 로봇 시장에 대한 관심이 증대되고 있다.

이러한 배송 로봇은 배송을 수행하기 위해 계단을 주행하여야 하는 데, 계단의 턱에 바퀴가 닿아 회전하며 발생하는 마찰로 계단을 오르는 계단 주행 배송 로봇의 경우, 계단을 주행할 시 로봇 본체의 기울어짐과 계단의 턱에 로봇의 바퀴가 오르며 발생하는 충격으로 인해 로봇 본체에 고정된 적재함 내의 화물이 이탈하거나 화물이 아래쪽으로 쏠리게 된다. 이에, 전체적인 무게중심이 동력 축과 멀어지며 배송 로봇이 전복되거나, 혹은 바퀴의 동력 부족 등의 문제를 야기시켜 배송 로봇의 정상적인 작동이 불가한 문제점이 있다.

따라서, 화물 이탈 방지와 계단 주행 시 배송 로봇의 안정성 향상을 위한 해결책을 필요로 한다.

종래에는, 운송 로봇 주행 시, 화물이 이탈하지 않도록 운송 로봇의 무게중심을 판단하고 운송 로봇의 속도를 제어하는 기술은 제시되었다.

예를 들어, 한국공개특허문헌 제10-2019-0119786호는 운송 로봇 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 운송로봇(100)은 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하여 운송 로봇 (100)의 무게중심을 판단하고, 무게중심을 기초로 하여 운송로봇(100)의 속도를 제어하는 것이 개시되나, 계단 주행 시 운송 로봇(100)의 적재함의 각도를 조절하여 흔들림을 제어하는 것과, 계단 주행 시 운송 로봇(100)의 무게중심을 이동시키는 것에 대해 개시되지 않는다.

종래의 계단 주행의 운반장치에서는 계단 주행 시 계단 주행에 사용되는 주행부의 각도 또는 화물이 적재되는 적재함의 각도를 조절하는 것에 대한 인식은 있었다.

예를 들어, 한국등록특허문헌 제10-1508901호는 점검장비 운반장치에 관한 것으로, 계단을 주행하기 위한 무한궤도부(140), 지지대(120), 무한궤도부(140)측에 양단이 연결 설치 되어 지지대(120)로부터 무한궤도부(140)의 각도를 조정하는 전동 실린더(150), 지지대(120)의 상부에 설치되어 무한궤도부(140)에 구동하기 위한 구동모터(161)를 포함하나, 본 문헌은 계단 주행을 위한 주행부 자체의 각도를 조절하는 것에 대한 인식만 있고, 계단 주행에 따라 화물의 각도를 조절하여 화물의 흔들림을 방지하고자 하는 인식은 부족하며, 계단 주행 시 적재 장치의 무게중심을 이동시키는 것에 대한 인식은 없다.

한국공개특허문헌 제10-2000-0033156호는 평지에서는 이송장치에서 볼트(16)를 분리하여 가볍게 화물을 적재하여 인력만으로 이동하고 경사면이나 계단을 승강할 때에는 이송장치를 간단히 화물적재패널(4) 저면과 볼트로 결합하여 동력으로 화물적재패널(4)을 수평을 유지한 상태로 구동할 수 있는 것이 개시된다. 다만, 본 문헌은 적재함의 각도만을 조절하는 것에 대한 인식만 있을 뿐, 계단 주행 시 적재 장치의 무게중심을 이동시키는 것에 대한 인식은 없다.

(특허문헌 1) 한국공개특허문헌 제10-2019-0119786호

(특허문헌 2) 한국등록특허문헌 제10-1508901호

(특허문헌 3) 한국공개특허문헌 제10-2000-0033156호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

본 발명은 배송 로봇이 계단을 주행할 시에 계단 턱의 기울기를 따라 로봇의 본체가 기울어지는 것과, 주행 과정에서 발생하는 충격으로 인해 적재된 화물이 배송 로봇을 이탈하거나 아래쪽으로 쏠리며 배송 로봇의 정상적인 메커니즘을 구현하기 어려운 문제를 해결하기 위함이다.

구체적으로, 본 발명은 배송 로봇이 계단을 주행할 시에 적재 장치의 무게 중심을 이동시켜 적재 장치의 흔들림을 방지하기 위함이다.

또한, 본 발명은 적재함의 균형과 위치를 실시간으로 자동 제어하여 계단 주행 시에 적재된 화물의 이탈을 방지하고 계단 주행 배송 로봇의 본체를 안정적으로 유지하기 위함이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 적재함; 상기 적재함의 X축 방향 양 측에 각각 결합되는 적재함 브라켓 암; 상기 적재함 브라켓 암에 결합되는 X 방향 균형 유지 프레임; 상기 적재함 브라켓 암과 상기 X 방향 균형 유지 프레임을 연결하고, 회전축이 상기 적재함 브라켓 암에 고정되어 회전함에 따라 X축 방향으로 상기 적재함 브라켓 암에 대한 상기 X 방향 균형 유지 프레임을 상대 회전시키는 X축 플랫 모터; 상기 X 방향 균형 유지 프레임과 결합되는 Y 방향 균형 유지 프레임; 상기 Y 방향 균형 유지 프레임의 외측에서 결합되는 짐벌 외부 프레임; 및 상기 Y 방향 균형 유지 프레임과 상기 짐벌 외부 프레임을 연결하고, 회전축이 상기 Y 방향 균형 유지 프레임에 고정되어 회전함에 따라 Y축 방향으로 상기 Y 방향 균형 유지 프레임에 대한 상기 짐벌 외부 프레임을 상대 회전시키는 Y축 플랫 모터;를 포함하는, 적재 장치를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 짐벌 외부 프레임과 결합되어 고정되는 리니어 가이드 블록 브라켓; 및 상기 리니어 가이드 블록 브라켓이 이동 가능하도록 길이방향으로 연장되는 홀이 형성되는 리니어 가이드; 를 포함하는 선형 운동 모듈을 더 포함하고, 상기 선형 운동 모듈은 구동 모터;와 상기 구동 모터와 결합되며, 상기 짐벌 외부 프레임의 일측과 결합되는 볼스크류 부싱 브라켓에 삽입되는 볼 스크류;를 더 포함하고, 상기 구동 모터가 동작함에 따라 상기 볼 스크류가 회전하고, 상기 리니어 가이드 블록 브라켓이 상기 리니어 가이드를 따라 이동하여 상기 적재함의 무게중심이 이동될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 X방향 균형 유지 프레임은, 상기 적재함의 X축 방향 양 측에 각각 위치되는 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임;를 포함하는 X방향 균형 유지 수직 프레임; 및 상기 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제1 X방향 균형 유지 수평 프레임; 및 상기 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임;을 포함하고, 상기 Y방향 균형 유지 프레임은, 상기 적재함의 상기 X방향과 평면 상 수직 방향 양측에 각각 위치되는 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임과 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임;를 포함하는 Y방향 균형 유지 수직 프레임; 및 상기 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제1 Y방향 균형 유지 수평 프레임; 및 상기 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제2 Y방향 균형 유지 수평 프레임;을 포함하는 Y방향 균형 유지 수평 프레임;를 포함하고, 상기 제1 X방향 균형 유지 수평 프레임과 상기 제2 Y방향 균형 유지 수평 프레임이 결합되고, 상기 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임과 상기 제1 Y방향 균형 유지 수평 프레임이 결합될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 짐벌 외부 프레임은, 상기 Y방향 균형 유지 프레임과 결합되는 짐벌 수직 프레임;과 상기 짐벌 수직 프레임의 수직 방향으로 결합되며, 하측으로 상기 볼스크류 부싱 브라켓과 결합되는 짐벌 수평 프레임을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 적재함 브라켓 암에 형성되는 홀에 결합되는 X 방향 균형유지 회전축; 및 상기 X방향 균형 유지 회전축의 외측으로 결합된 X축 플랫 모터 브라켓; 를 더 포함하고, 상기 X축 플랫 모터 브라켓은, 상기 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 결합하는 제1 X축 플랫 모터 브라켓; 및 하측으로 상기 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임과 결합하며, 외측으로 상기 X축 플랫 모터와 결합하는 제2 X축 플랫 모터 브라켓;를 포함하고, 상기 제1 X축 플랫 모터 브라켓의 외측으로 결합되는 추;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 Y방향 균형 유지 수직 프레임에 형성되는 홀에 결합되는 Y 방향 균형유지 회전축; 및 상기 Y방향 균형 유지 회전축의 외측으로 결합된 Y축 플랫 모터 브라켓;을 더 포함하고, 상기 Y축 플랫 모터 브라켓은, 상기 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임와 결합하는 제1 Y축 플랫 모터 브라켓; 및 하측으로 상기 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임와 결합하고, 외측으로 상기 Y축 플랫 모터와 결합하는 제2 Y축 플랫 모터 브라켓;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 X축 플랫 모터는 상기 적재함의 X축 방향 기울어진 각도와 반대 방향으로 모터가 회전하도록 구동되고, 상기 Y축 플랫 모터는 상기 적재함의 Y축 방향 기울어진 각도와 반대 방향으로 모터가 회전하도록 구동될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 짐벌 외부 프레임에 위치되는 IMU 센서; 및 상기 IMU 센서에서 측정된 정보를 이용하여 상기 X축 플랫 모터, 상기 Y축 플랫 모터 및 상기 구동 모터의 동작을 조절하는 제어 모듈;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 IMU 센서에서 측정된 정보를 이용하여, 상기 적재함의 기울어진 각도를 판단하고, 상기 기울어진 각도에 따라 상기 X축 플랫 모터, 상기 Y축 플랫 모터 및 상기 구동 모터 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 적재함의 수평을 제어할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 적재함 브라켓 암에 결합되는 레이더 센서;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 선형 운동 모듈은, 상기 리니어 가이드 양측으로 각각 위치되어 상기 리니어 가이드와 결합되는, 고정용 플레이트;를 더 포함하고, 상기 고정용 플레이트는, 상기 구동 모터와 결합되는 모터 하우징이 형성되는 제1 고정용 플레이트와, 상기 볼 스크류와 결합되는 베어링 하우징이 형성되는 제2 고정용 플레이트를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 적재 장치가 결합되며 다수의 구동바퀴를 포함하는, 배송 로봇을 더 제공한다.

일 실시예에 있어서, 다수의 구동 바퀴 중 상기 로봇의 주행 방향 전단에 위치하는 바퀴의 수직 방향 상의 위치가 볼 스크류 부싱 브라켓의 위치와 동일한 직선 상에 있도록 제어될 수 있다.

본 발명에 따라, 다음과 같은 효과가 달성된다.

또한, 본 발명은 적재함의 균형과 위치를 실시간으로 자동 제어하여 계단 주행 시에 적재된 화물의 이탈을 방지하고 계단 주행 배송 로봇의 본체를 안정적으로 유지하기 위함이다.

본 발명의 적재 장치는 계단 주행 배송 로봇이 계단을 주행할 시 계단 턱에 의한 기울어짐과 동력 바퀴의 좌우 높이 차이가 존재할 경우를 고려하여 2축 짐벌 구조로 설계되어, 계단의 주행할 시에 배송 로봇의 기울기와 흔들림에도 적재함의 수평을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 균형 유지 적재 장치는 짐벌의 회전축에 모터를 연결하여 적재함의 수평 유지를 자동으로 실시간 제어하고, 적재함의 위치를 제어하는 선형 운동 모듈을 포함하여 배송 로봇의 동력 축 위에 적재 장치 및 화물의 무게중심을 이동할 수 있다.

또한, 본 발명은 플랫 모터와 짐벌 프레임의 트러스 구조의 사용으로 적재 장치의 전체 무게를 절감하였으며, 계단 주행 배송 로봇이 정상적인 계단 주행을 할 수 있다.

도 1은 적재장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 적재함과 X축 일부 구성요소를 생략한 도면이다.
도 3 적재장치의 분해도이다.
도 4는 짐벌 내부 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 짐벌 외부 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 계단 주행시 X축 방향으로 적재함이 기울어진 것과. Y축 방향으로 적재함이 기울어진 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 선형 운동 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, "X축"은 배송 로봇의 진행 방향과 평행한 축을 의미한다.

이하, "Y축"은 지면으로부터 수직 방향을 의미하고, 계단의 턱과 평행한 축을 의미할 수 있다.

이하, "내측"은 적재함 방향으로 내측을 의미한다. 예를 들어, 플랫 모터는 플랫 모터 브라켓 보다 내측으로 위치한다.

이하, "외측"은 적재함 반대 방향을 의미하며, 내측의 반대 방향을 의미한다.

본 발명은 배송 로봇에 고정되며, 적재함 내의 화물의 자세를 수평으로 유지하고 화물의 무게중심을 배송 로봇의 동력 바퀴 축 위로 이동할 수 있는 균형 유지 및 위치 이동 적재 장치이다.

본 발명에 의한 적재 장치의 구성은 크게 2축 짐벌 구조와 선형 운동 모듈로 나누어지며, 본 발명에서의 2축 짐벌 구조는 각각의 축에 대해 독립적으로 회전 가능한 X축 균형 유지 모듈, Y축 균형 유지 모듈과 짐벌 프레임으로 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 구성에 대해 설명한다.

본 발명은, X축 균형 유지 모듈, Y축 균형 유지 모듈, 짐벌 프레임 및 선형 운동 모듈을 포함한다.

적재함(10)은 운송물품을 담기 위한 용기로서, 후술하는 X축 균형 유지 모듈, Y축 균형 유지 모듈, 짐벌 프레임 및 선형 운동 모듈과 결합된다.

이 때, 적재함(10)은 도시된 바에 제한되는 것은 아니고, 다양한 크기와 모양을 가질 수 있음은 물론이다.

X축 균형 유지 모듈은 적재함(10)의 X축 상의 균형을 유지하기 위한 모듈이다.

X축 균형 유지 모듈은 적재함 브라켓(110), 적재함 브라켓 암(120a, 120b), X 방향 균형유지 회전축(130), X축 플랫 모터(140), X축 플랫 모터 브라켓(150a, 150b), 베어링(160), 베어링 커버(170) 및 회전축 픽서(180)를 포함한다.

적재함 브라켓(110)은 적재함(10)의 외측 둘레를 따라 형성되며, 적재함 브라켓 암과 결합되도록 소정의 폭을 가질 수 있다.

적재함 브라켓 암(120a, 120b)은 적재함 브라켓(110)과 결합되어 고정된다.

적재함 브라켓 암(120a, 120b)에는 홀이 형성되어 X 방향 균형유지 회전축(130)이 결합될 수 있다.

적재함 브라켓 암(120a, 120b)은 제1 적재함 브라켓 암(120a)과 제2 적재함 브라켓 암(120b)을 포함한다.

제1 적재함 브라켓 암(120a)은 후술하는 레이더 센서(510)가 결합되도록 제2 적재함 브라켓 암(120b)보다 긴 길이로 형성될 수 있다.

제1 적재함 브라켓 암(120a)의 상측으로는 레이더 센서(510)가 결합되고, 그 하측으로 홀이 형성되어 X 방향 균형유지 회전축(130)이 결합될 수 있다.

제2 적재함 브라켓 암(120b)은 제1 적재함 브라켓 암(120a)보다 짧은 길이로 형성될 수 있으나, 제1 적재함 브라켓 암(120a)에 결합된 레이더 센서(510)가 동작하는데 장애물로 작용하지 않도록 적당한 길이로 형성되면 족하고 도시된 바에 제한되는 것은 아니다.

X 방향 균형유지 회전축(130)은 적재함 브라켓 암에 삽입되어 결합된다.

X 방향 균형유지 회전축(130)의 중심은 X축 플랫 모터(140)의 모터 축과 결합되어 적재함(10)의 X축 방향 기울기를 제어할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

X 방향 균형유지 회전축(130)은 적재함 브라켓 암(120a, 120b)의 결합되되, 소정의 길이를 가져 적재함 브라켓 암(120a, 120b)의 길이방향 외측으로 돌출된다. 이에, X방향 균형유지 회전축(130)에 후술하는 베어링(160), 베어링 커버(170), 회전축 픽서(180)가 위치될 수 있다.

X축 플랫 모터(140)의 회전축(미도시)은 전술한 X 방향 균형유지 회전축(130)과 결합된다.

X축 플랫 모터(140)는 적재함(10)이 X축 방향으로 기울어지면, 기울어진 방향의 반대방향으로 X축 플랫 모터(140)가 이동하도록 모터의 토크를 제어하여 기울짐을 상쇄하도록 구동할 수 있다.

X축 플랫 모터(140)는 적재함 브라켓암(120a, 120b)과 X 방향 균형 유지 프레임을 연결하고, 회전축이 적재함 브라켓암(120a, 120b)에 고정되어 회전함에 따라 X축 방향으로 적재함 브라켓암(120a, 120b)에 대한 X 방향 균형 유지 프레임을 상대 회전시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

이 때, X축 플랫 모터(140)는 제2 적재함 브라켓암(120b)에만 위치되어, 제2 적재함 브라켓암(120b)과 직접 연결되는 구조이나, 제1 적재함 브라켓 암(120a)에 연결되는 X 방향 균형 유지 프레임도 제2 적재함 브라켓암(120b)에 연결되는 X 방향 균형 유지 프레임이 회전함에 따라 함께 회전할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

X축 플랫 모터(140)는 후술하는 센서 모듈에서 측정되는 값을 이용하여 회전하도록 제어되고, X축 방향 기울기가 제어될 수 있다.

X축 플랫 모터(140)는 제2 X축 플랫모터 브라켓(150b)에 장착된다. 즉, X축 플랫 모터(140)는 적재함(10)의 일측에만 위치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

X축 플랫 모터 브라켓(150a, 150b)은 제1 X축 플랫모터 브라켓(150a)과 제2 X축 플랫모터 브라켓(150b)을 포함한다.

제1 X축 플랫모터 브라켓(150a)의 하측으로 후술하는 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임(311a)과 결합된다.

제1 X축 플랫모터 브라켓(150a)의 외측으로 추(240)와 결합하고, 제1 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a)의 상측으로는 레이더 센서(510)가 위치된다.

제2 X축 플랫 모터 브라켓(150b)의 하측으로 후술하는 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임(311b)과 결합된다.

제2 X축 플랫 모터 브라켓(150b)의 외측으로 X축 플랫 모터(140)와 결합하는바, 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311b)의 상측으로 X축 플랫 모터(140)가 위치된다.

베어링(160)은 베어링 커버(170)와 회전축 픽서(180) 사이에 결합되어, X방향 균형 유지 회전축(130)의 하중을 지지하면서 회전시킬 수 있다.

베어링 커버(170)는 X방향 균형유지 회전축(130)과 베어링(160) 사이에 결합된다.

회전축 픽서(180)는 베어링(160)과 제1 X축 플랫모터 브라켓(150a) 사이에 결합된다.

이 때, 베어링(160), 베어링 커버(170) 및 회전축 픽서(180)는 종래에 널리 알려진 부품인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

즉, 도 3을 참조하면 X축 균형 유지 모듈의 결합 관계는 다음과 같다.

적재함 브라켓 암(120a, 120b)은 적재함 브라켓(110)에 고정된다.

제1 적재함 브라켓 암(120a)의 외측으로 순서대로, X방향 균형유지 회전축(130), 베어링 커버(170), 베어링(160), 회전축 픽서(180), 제1 X축 플랫모터 브라켓(150a) 및 추(240)가 결합된다.

또한, 제2 적재함 브라켓 암(120b)의 외측으로 순서대로, X방향 균형유지 회전축(130), 베어링 커버(170), 베어링(160), 제2 X축 플랫모터 브라켓(150b) 및 X축 플랫 모터(140)가 결합된다.

Y축 균형 유지 모듈은 적재함(10)의 Y축 상의 균형을 유지하기 위한 모듈이다.

Y축 균형 유지 모듈은 Y축 균형유지 회전축(210), Y축 플랫모터(220), Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b), 추(240), 베어링(250), 베어링 커버(260) 및 회전축 픽서(270)를 포함한다.

Y축 균형유지 회전축(210)은 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)에 결합된다.

또한, Y축 균형유지 회전축(210)의 중심은 Y축 플랫 모터(220)의 모터 축(미도시)과 고정되어 적재함(10)의 Y축 방향 기울기를 제어할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

Y방향 균형유지 회전축(210)은 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)에 결합되되, 소정의 길이를 가져 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)의 길이방향 외측으로 돌출된다. 이에, Y방향 균형유지 회전축(210)에 후술하는 베어링(250), 베어링 커버(260), 회전축 픽서(270)가 위치될 수 있다.

Y축 플랫 모터(220)의 모터축(미도시)는 전술한 Y 방향 균형유지 회전축(210)과 결합된다.

Y축 플랫 모터(220)는 적재함(10)이 Y축 방향으로 기울어지면, 기울어진 방향의 반대방향으로 Y축 플랫 모터(220)가 이동하도록 모터의 토크를 제어하여 기울짐을 상쇄하도록 구동할 수 있다.

Y축 플랫 모터(220)는 Y 방향 균형 유지 프레임과 짐벌 외부 프레임을 연결하고, 회전축이 Y 방향 균형 유지 프레임에 고정되어 회전함에 따라 Y축 방향으로 Y 방향 균형 유지 프레임에 대해 짐벌 외부 프레임을 상대 회전시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

Y축 플랫 모터(220)는 전술하는 센서 모듈에서 측정되는 값을 이용하여 회전하도록 제어되고, Y축 방향 기울기가 제어될 수 있다.

Y축 플랫모터(220)는 제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)에 장착된다. 즉, Y축 플랫모터(220)는 적재함(10)의 일측에만 위치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)은 그 하측으로 짐벌 수직 프레임(321a, 321b)과 결합된다.

Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)은 제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a)과 제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)을 포함한다.

제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a)은 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313a)와 결합한다.

제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)는 하측으로 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임(311b)와 결합하고, 외측으로 X축 플랫 모터(140)와 결합한다.

제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)의 일측으로 Y축 플랫 모터(220)가 결합된다.

추(240)는 X축 플랫 모터(220)와 비슷한 무게로, Y축 방향의 회전 시에 Y축 플랫 모터(220) 무게로 인한 짐벌 구조의 기울어짐을 방지하기 위해, 제1 X축 플랫모터 브라켓(150a)의 외측으로 결합된다.

베어링(250)은 베어링 커버(260)와 회전축 픽서(270) 사이에 결합되어, X방향 균형 유지 회전축(130)의 하중을 지지하면서 회전시킬 수 있다.

베어링 커버(260)는 Y방향 균형유지 회전축(210)과 베어링(250) 사이에 결합된다.

회전축 픽서(270)는 베어링(250)과 제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a) 사이에 결합된다.

이 때, 베어링(250), 베어링 커버(260) 및 회전축 픽서(270)는 종래에 널리 알려진 부품인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

즉, 도 3을 참조하면 Y축 균형 유지 모듈의 결합 관계는 다음과 같다.

제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313a)의 외측으로 순서대로, Y방향 균형유지 회전축(210), 베어링 커버(260), 베어링(250), 회전축 픽서(270), 제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a)이 결합된다.

또한, 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313b)의 외측으로 순서대로, Y방향 균형유지 회전축(210), 베어링 커버(260), 베어링(250), 제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b) 및 Y축 플랫 모터(220)가 결합된다.

짐벌 프레임은 전술한 X축 균형 유지 모듈과 Y축 균형 유지 모듈과 결합되며, 후술할 선형 운동 모듈과 결합되는 프레임이다.

짐벌 프레임은 짐벌 내부 프레임, 짐벌 외부 프레임, 수직-수평 프레임 브라켓(330) 및 수평 프레임 브라켓(340)을 포함한다.

도 4를 참조하여, 짐벌 내부 프레임과, 짐벌 내부 프레임에 결합되는 다른 구성요소를 함께 설명한다.

짐벌 내부 프레임은 X축 균형 유지 모듈과 결합되는 X 방향 균형 유지 프레임과, X 방향 균형 유지 프레임과 결합되는 Y 방향 균형 유지 프레임을 포함한다.

짐벌 내부 프레임은 적재 장치의 전체 무게를 줄이기 위해 X자 형태로 배치될 수 있다.

이 때, 짐벌 내부 프레임의 각각의 프레임은 트러스 구조로 설계하여 무게 절감 효과와 내구성을 지니도록 구성될 수 있다.

X 방향 균형 유지 프레임은 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)과 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)을 포함한다.

Y 방향 균형 유지 프레임은 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)과 Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314a, 314b)을 포함한다.

X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)은 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)과 결합된다.

X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)은 수직-수평 프레임 브라켓(330)에 의해 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)과 결합된다.

X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)은 전술한 X축 플랫 모터 브라켓(150A, 150B)과 결합된다.

X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)은 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임(311a)과 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임(311b)을 포함한다.

제1 X축 플랫 모터 브라켓(150a)은 전술한 추(240)와 결합되고, 제2 X축 플랫 모터 브라켓(150b)은 X축 플랫 모터(140)와 결합하는 바, 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임(311a) 의 상측으로 추(240)가 위치되고, 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임(311b) 의 상측으로 X축 플랫 모터(140)가 위치된다.

이 때, X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)은 도시된 형상, 개수 및 크기에 제한되는 것은 아니다.

X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)은 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)과 수직-수평 프레임 브라켓(330)으로 결합된다.

또한, X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)은 제1 X방향 균형 유지 수평 프레임(312a)과 제2 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312b)을 포함한다.

제1 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a)은 제1 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a)과 결합되고, 제2 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312b)은 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311b)과 결합된다.

제1 X방향 균형 유지 수평 프레임(312a)과 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임(312b)은 수평 프레임 브라켓(340)에 의해, Y방향 균형 유지 수평 프레임과 결합된다.

이 때, 수직-수평 프레임 브라켓(330)과 수평 프레임 브라켓(340)의 크기 및 형상은 도시된 바에 제한되는 것은 아니다.

Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)은 수직-수평 프레임 브라켓(330)에 의해 Y방향 균형 유지 수평 프레임과 결합된다.

이 때, 수직-수평 프레임 브라켓(330)은 전술한 수직-수평 프레임 브라켓(330)과 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)은 전술한 Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)과 결합되고, Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)은 Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)의 측면으로 결합될 수 있다.

Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)은 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313a)과 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313b)을 포함한다.

제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313a)은 제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a)의 하측과 결합된다.

또한, 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313a)는 제1 Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314a)과 수직방향으로 결합된다.

제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313b)은 제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)의 하측과 결합된다.

또한, 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313b)는 제2 Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314b)과 수직방향으로 결합된다.

이 때, Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)은 도시된 형상, 개수 및 크기에 제한되는 것은 아니다.

Y방향 균형 유지 수평 프레임은 수직-수평 프레임 브라켓(330)에 의해 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)과 결합된다.

Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314a, 314b)은 제1 Y방향 균형 유지 수평 프레임(314a)과 제2 Y방향 균형 유지 수평 프레임(314b)을 포함한다.

제1 Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314a)은 제1 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a)과 결합되고, 제2 Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314b)은 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)과 결합된다.

또한, Y 방향 균형 유지 수평 프레임(314a, 314b)은 전술한 바와 같이 수평 프레임 브라켓(340)에 의해 제1 X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a)과 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임(312b)과 결합된다.

이 때, X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a, 311b)과 Y방향 균형 유지 수직 프레임(313)은 동일한 길이 및 형상으로 형성될 수 있고, X 방향 균형 유지 수평 프레임(312a, 312b)과 Y방향 균형 유지 수평 프레임은 동일한 길이 및 형상으로 형성되어, 짐벌 내부 프레임이 대칭이 되도록 형성될 있으나, 도시된 길이나 형상에 제한되는 것은 아니다.

도 5를 참조하여, 짐벌 외부 프레임과, 짐벌 외부 프레임에 결합되는 다른 구성요소를 함께 설명한다.

짐벌 외부 프레임은 짐벌 내부 프레임의 외측으로 형성되는 프레임으로서, 후술하는 선형 운동 모듈과 결합한다.

짐벌 외부 프레임은 짐벌 수직 프레임(321a, 321b)과 짐벌 수평 프레임(322)을 포함한다.

짐벌 수직 프레임(321a, 321b)은 Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)과 결합하며, Y축 플랫모터 브라켓(230a, 230b)의 하측으로 위치되며, Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313a, 313b)의 외측으로 위치한다.

짐벌 수직 프레임(321a, 321b)은 제1 짐벌 수직 프레임(321a)과 제2 짐벌 수직 프레임(321b)을 포함한다.

제1 짐벌 수직 프레임(321a)은 제1 Y축 플랫모터 브라켓(230a)의 외측에서 결합한다.

제2 짐벌 수직 프레임(321b)은 제2 Y축 플랫모터 브라켓(230b)의 외측에서 결합한다.

짐벌 수직 프레임(321a, 321b)은 짐벌 수평 프레임(322)과 수직-수평 프레임 브라켓(330)으로 결합될 수 있다.

짐벌 수평 프레임(322)은 수직-수평 프레임 브라켓(330)으로 짐벌 수직 프레임(321a, 321b)과 결합된다.

짐벌 수평 프레임(322)의 하측으로, 후술하는 선형 운동 모듈과 결합할 수 있는 홈이 형성될 수 있다.

짐벌 수평 프레임(322)은 선형 운동 모듈의 부품들과 고정되어, 적재함(10)의 위치를 이동시킬 수 있다.

짐벌 수평 프레임(322)의 양측 말단은 후술하는 리니어 가이드 블록 브라켓(460)과 결합될 수 있다. 짐벌 수평 프레임(322)은 리니어 가이드 블록 브라켓(460)과 결합되어 리니어 가이드(450)를 따라 이동할 수 있다.

또한, 짐벌 수평 프레임(322)의 하측 중앙으로는 볼스크류 부싱 브라켓(440)과 결합될 수 있고, 볼 스크류 부싱 브라켓(440)에는 후술하는 볼 스크류(430)가 결합될 수 있다.

또한, 짐벌 수평 프레임(322)에 IMU 센서를 부착하여 계단 주행 배송 로봇의 기울기, 각속도를 측정하여 적재함(10)의 기울기, 각속도와의 상대적인 값을 통해 X축 플랫 모터(140)와 Y축 플랫 모터(220)를 제어하여 적재함(10)의 수평을 유지하고, 적재 장치의 직선 운동 여부를 결정할 수 있다.

도 6(a)는 계단 주행시 X축 방향으로 적재함이 기울어진 것을 설명하기 위한 도면이다.

X축 플랫 모터(140)는 제2 적재함 브라켓 암(120b)과 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311b)을 연결하고, 모터의 회전축이 제2 적재함 브라켓 암(120b)에 고정되어 회전함에 따라 X축 방향으로 적재함 브라켓 암에 대한 X 방향 균형 유지 프레임을 상대 회전시킬 수 있다.

즉, X축 플랫 모터(140)와 결합된 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311b)이 회전함에 따라, 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311b)과 결합된 X방향 균형 유지 수평 프레임이 회전하고, X방향 균형 유지 수평 프레임이 회전함에 따라 제1 X 방향 균형 유지 수직 프레임(311a)이 함께 회전할 수 있다. 이 때, 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임(311a)은 제1 적재함 브라켓 암(120a)에 대해 회전하는 것을 의미하고, X방향 균형 유지 수직 프레임(311a)은 제1 적재함 브라켓 암(120a)에 결합된 X방향 균형유지 회전축(130)을 이용하여 회전할 수 있다.

X축 플랫 모터(140)는 적재함(10)이 기울어진 각도만큼 그 반대방향으로 모터가 회전되어 적재함(10)의 수평을 유지할 수 있도록 제어될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 적재 장치가 X축 방향으로 기울어지더라도 적재함(10)은 수평을 유지할 수 있다.

도 6(b)는 계단 주행시 Y축 방향으로 적재함이 기울어진 것을 설명하기 위한 도면이다.

Y축 플랫 모터(220)는 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)과 제2 짐벌 수직 프레임(321b)을 연결하고, 회전축이 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)에 고정되어 회전함에 따라 Y축 방향으로 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)에 대해 짐벌 프레임을 상대 회전시킬 수 있다.

즉, Y축 플랫 모터(220)와 결합된 제2 짐벌 수직 프레임(321b)이 회전함에 따라, 제2 짐벌 수직 프레임(321b)과 결합된 짐벌 수평 프레임(322)이 회전하고, 짐벌 수평 프레임(322)이 회전함에 따라 이와 결합된 제1 짐벌 수직 프레임(321a)이 함께 회전할 수 있다.

이 때, 제1 짐벌 수직 프레임(321a)은 제1 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)에 대해 회전하는 것을 의미하고, 제1 짐벌 수직 프레임(321a)은 제1 Y 방향 균형 유지 수직 프레임(313b)에 결합된 Y방향 균형유지 회전축(210)을 이용하여 회전할 수 있다.

Y축 플랫 모터(220)는 적재함(10)이 기울어진 각도만큼 그 반대방향으로 모터가 회전되어 적재함(10)의 수평을 유지할 수 있도록 제어될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 적재 장치가 X축 방향으로 기울어지더라도 적재함(10)은 수평을 유지할 수 있다.

도 6 및 7을 참조하여, 선형 운동 모듈을 설명한다.

선형 운동 모듈은 짐벌 프레임과 결합되며, 적재 장치의 가장 하단에 위치한다. 선형 운동 모듈의 경우, 계단 주행 배송 로봇이 평지 주행 모드에서 계단 주행 모드로 전환될 때나 계단 주행을 시작하는 순간에 구동하여 적재 장치의 무게 중심을 배송 로봇의 동력 축 위에 위치시켜 적재함의 흔들림을 줄이고 배송 로봇의 동력 분산을 방지할 수 있다.

선형 운동 모듈은 후술하는 배송 로봇의 구동 바퀴(22)의 수직방향 상측으로 적재장치의 무게중심을 이동시킬 수 있다.

선형 운동 모듈은 고정용 플레이트(410a, 410b), 구동 모터(420), 볼 스크류(430) 및 리니어 가이드(450)를 포함한다.

고정용 플레이트(410a, 410b)는 모터 하우징(411)과 베어링 하우징(412)이 위치된다.

고정용 플레이트(410a, 410b)는 리니어 가이드(450)와 리니어 가이드 고정용 플레이트(470)를 통해 결합될 수 있다.

고정용 플레이트(410a, 410b)는 구동 모터(420)과 결합되는 모터 하우징(411)이 형성되는 제1 고정용 플레이트(410a)와, 볼 스크류(430)와 결합되는 베어링 하우징(412)이 형성되는 제2 고정용 플레이트(410b)를 포함한다.

모터 하우징(411)은 후술하는 구동 모터(420)가 삽입되어 고정될 수 있다.

베어링 하우징(412)은 볼 스크류(430)가 결합되며, 베어링 하우징(412)의 내측으로 베어링 하우징 커버(413)를 포함할 수 있다.

구동 모터(420)은 모터 하우징(411)에 삽입되어 고정되고, 구동 모터(420)에 볼 스크류(430)와 결합된다.

구동 모터(420)에 결합된 볼 스크류(430)가 회전하며 짐벌 구조물과 고정된 볼 스크류(430)의 볼 스크류 부싱 브라켓(440)이 직선 운동하여 적재 장치의 위치를 이동시킬 수 있다.

볼 스크류(430)의 일측은 구동 모터(420)와 결합되며, 볼 스크류(430)의 타측은 베어링 하우징(412)과 결합된다.

또한, 볼 스크류 부싱 브라켓(440)이 볼 스크류(430)에 삽입되어 위치되는 바, 적재장치가 계단을 따라 주행하면서 볼 스크류 부싱 브라켓(440)이 볼스크류(340)를 따라 이동될 수 있다.

리니어 가이드(450)는 고정용 플레이트와 리니어 가이드 고정용 플레이트(470)를 통해 결합될 수 있다.

리니어 가이드(450)는 리니어 가이드 블록 브라켓(460)이 이동될 수 있도록, 리니어 가이드 블록 브라켓(460)과 결합되는 부분으로 길이방향으로 홈이 형성된다.

선형 운동 모듈은 구동 모터(420)와 연결된 볼 스크류(430)가 회전하며 짐벌 구조물과 고정된 볼 스크류 부싱 브라켓(440)이 직선 운동하여 적재함(10)의 위치를 이동시킬 수 있다.

센서 모듈은 레이더 센서(510)를 포함한다.

레이더 센서(510)는 계단 주행 배송 로봇의 자율주행을 위한 센서로, 제1 적재함 브라켓 암(120a)의 상측으로 결합될 수 있다.

레이더 센서(510)는 계단 주행 배송 로봇의 이동 중 장애물과 경로를 탐지할 수 있고, 제어 모듈이 레이더 센서(510)에서 측정된 결과를 이용하여 계단 주행 배송 로봇의 이동을 자율 주행하도록 제어할 수 있다.

또한, 센서 모듈은 IMU 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

IMU 센서는 적재함(10)의 자세를 실시간 자동제어하기 위해 적재함(10)의 각도 및 각속도를 측정한다. IMU 센서는 적재함(10)의 각도 및 각속도를 측정하여, 제어 모듈이 이에 따라 적재함(10)의 X방향 기울기와 Y방향 기울기를 제어하도록 제어할 수 있다.

제어 모듈은 IMU 센서에서 측정된 정보를 이용하여, 적재함의 기울어진 각도를 판단하고, 기울어진 각도에 따라 X축 플랫 모터(140), Y축 플랫 모터(220) 및 구동 모터(420) 중 어느 하나 이상을 제어하여 적재함의 수평을 제어할 수 있다.

이 때, 센서 모듈은 배송 로봇의 주행에 필요한 다른 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 설명된 센서의 종류에 제한되는 것은 아니다.

이 때, IMU 센서와 레이더 센서(510)의 동작에 의한 방법은 종래에 공지된 방법인 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명은 전술한 적재 장치가 결합되며 다수의 구동바퀴를 포함하는 배송 로봇을 더 포함할 수 있다.

전술한, 선형 운동 모듈은 후술하는 배송 로봇의 구동 바퀴의 수직방향 상측으로 적재 장치의 무게중심을 이동시킬 수 있다.

다수의 구동 바퀴 중 상기 로봇의 주행 방향 전단에 위치할 수 있다.

즉, 선형 운동 모듈은 구동 모터(420)와 연결된 볼 스크류(430)가 회전하며 짐벌 구조물과 고정된 볼 스크류 부싱 브라켓(440)이 직선 운동하여, 볼 스크류 부싱 브라켓(440)의 수직방향 상의 위치가 구동바퀴와 동일한 직선 상에 놓이게 제어될 수 있다.

이에 따라, 다수의 구동 바퀴 중 상기 로봇의 주행 방향 전단에 위치하는 바퀴의 수직 방향 상의 위치가 볼 스크류 부싱 브라켓(440)의 위치와 동일한 직선 상에 있도록 제어된다.

해당 배송 로봇과 전술한 적재 장치가 결합되는 방식은 특정한 방식에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 적재 장치는 화물을 운반할 수 있는 장치, 기계 및 시스템에 모두 적용될 수 있음은 물론이다. 가령, 본 발명에 따른 적재 장치는 드론에 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 배송 로봇을 제어되는 과정은 다음과 같다.

본 발명의 배송 로봇이 기울어질 때는, 적재 장치의 짐벌 프레임의 구조로도 X축 플랫 모터(140), Y축 플랫 모터(220)의 구동 없이 중력에 의해서도 짐벌 구조물이 수평과 가깝게 유지할 수 있다.

다만, 배송 로봇이 계단을 오를 시에 발생하는 진동, 충격에 의해 적재함(10)이 수평을 넘어 과도하게 흔들릴 경우에 X축 플랫 모터(140) 및 Y축 플랫 모터(220)의 구동으로 흔들림을 상쇄하여 적재함(10)의 수평을 유지할 수 있다.

또한, 계단 주행 배송 로봇이 계단 주행 모드로 전환 시에 짐벌 외부 수평 프레임(320)에 부착된 IMU 센서로 각속도와 각도를 측정하여 선형 운동 모듈을 구동해 적재 장치의 위치를 배송 로봇의 전반부로 이동해 동력 축 위에 무게중심을 위치시킨다.

결론적으로, 본 발명의 균형 유지 및 위치 이동 적재 장치는 일반적인 계단 주행 배송 로봇의 계단 주행 시에 고정된 적재함의 기울기와 충격에 따라 발생하는 화물의 이탈 및 배송 로봇의 불안정한 구동을 물리적으로 해결할 수 있다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 적재함
110: 적재함 브라켓
120a: 제1 적재함 브라켓 암
120b: 제2 적재함 브라켓 암
130: X방향 균형유지 회전축
140: X축 플랫 모터
150a: 제1 X축 플랫모터 브라켓
150b: 제2 X축 플랫모터 브라켓
160: 베어링
170: 베어링 커버
180: 회전축 픽서
210: Y축 균형유지 회전축
220: Y축 플랫모터
230a: 제1 Y축 플랫모터 브라켓
230b: 제2 Y축 플랫모터 브라켓
240: 추
250: 베어링
260: 베어링 커버
270: 회전축 픽서
311a: 제1 X 방향 균형 유지 수직 프레임
311b: 제2 X 방향 균형 유지 수직 프레임
312a: 제1 X 방향 균형 유지 수평 프레임
312b: 제2 X 방향 균형 유지 수평 프레임
313a: 제1 Y 방향 균형 유지 수직 프레임
313b: 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임
314a: 제1 Y 방향 균형 유지 수평 프레임
314b: 제2 Y 방향 균형 유지 수평 프레임
321a: 제1 짐벌 수직 프레임
321b: 제2 짐벌 수직 프레임
322: 짐벌 수평 프레임
330: 수직-수평 프레임 브라켓
340: 수평 프레임 브라켓
410a: 제1 고정용 플레이트
410b: 제2 고정용 플레이트
411: 모터 하우징
412: 베어링 하우징
420: 구동 모터
430: 볼스크류
440: 볼 스크류 부싱 브라켓
450: 리니어 가이드
460: 리니어 가이드 블록 브라켓
470: 리니어 가이드 고정용 플레이트
510: 레이더 센서

Claims (13)

1. 적재함;
   상기 적재함의 X축 방향 양 측에 각각 결합되는 적재함 브라켓 암;
   상기 적재함 브라켓 암에 결합되는 X 방향 균형 유지 프레임;
   상기 적재함 브라켓 암과 상기 X 방향 균형 유지 프레임을 연결하고, 회전축이 상기 적재함 브라켓 암에 고정되어 회전함에 따라 X축 방향으로 상기 적재함 브라켓 암에 대한 상기 X 방향 균형 유지 프레임을 상대 회전시키는 X축 플랫 모터;
   상기 X 방향 균형 유지 프레임과 결합되는 Y 방향 균형 유지 프레임;
   상기 Y 방향 균형 유지 프레임의 외측에서 결합되는 짐벌 외부 프레임; 및
   상기 Y 방향 균형 유지 프레임과 상기 짐벌 외부 프레임을 연결하고, 회전축이 상기 Y 방향 균형 유지 프레임에 고정되어 회전함에 따라 Y축 방향으로 상기 Y 방향 균형 유지 프레임에 대한 상기 짐벌 외부 프레임을 상대 회전시키는 Y축 플랫 모터;를 포함하는,
   적재 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 짐벌 외부 프레임과 결합되어 고정되는 리니어 가이드 블록 브라켓; 및 상기 리니어 가이드 블록 브라켓이 이동 가능하도록 길이방향으로 연장되는 홀이 형성되는 리니어 가이드; 를 포함하는 선형 운동 모듈을 더 포함하고,
   상기 선형 운동 모듈은
   구동 모터;와 상기 구동 모터와 결합되며, 상기 짐벌 외부 프레임의 일측과 결합되는 볼스크류 부싱 브라켓에 삽입되는 볼 스크류;를 더 포함하고,
   상기 구동 모터가 동작함에 따라 상기 볼 스크류가 회전하고, 상기 리니어 가이드 블록 브라켓이 상기 리니어 가이드를 따라 이동하여 상기 적재함의 무게중심이 이동되는,
   적재 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 X방향 균형 유지 프레임은,
   상기 적재함의 X축 방향 양 측에 각각 위치되는 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임;를 포함하는 X방향 균형 유지 수직 프레임; 및
   상기 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제1 X방향 균형 유지 수평 프레임; 및 상기 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임;을 포함하고
   상기 Y방향 균형 유지 프레임은,
   상기 적재함의 상기 X방향과 평면 상 수직 방향 양측에 각각 위치되는 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임과 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임;를 포함하는 Y방향 균형 유지 수직 프레임; 및
   상기 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제1 Y방향 균형 유지 수평 프레임; 및 상기 제2 Y 방향 균형 유지 수직 프레임과 수직으로 결합되는 제2 Y방향 균형 유지 수평 프레임;을 포함하는 Y방향 균형 유지 수평 프레임;를 포함하고,
   상기 제1 X방향 균형 유지 수평 프레임과 상기 제2 Y방향 균형 유지 수평 프레임이 결합되고, 상기 제2 X방향 균형 유지 수평 프레임과 상기 제1 Y방향 균형 유지 수평 프레임이 결합되는,
   적재 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 짐벌 외부 프레임은, 상기 Y방향 균형 유지 프레임과 결합되는 짐벌 수직 프레임;과 상기 짐벌 수직 프레임의 수직 방향으로 결합되며, 하측으로 상기 볼스크류 부싱 브라켓과 결합되는 짐벌 수평 프레임을 포함하는,
   적재 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 적재함 브라켓 암에 형성되는 홀에 결합되는 X 방향 균형유지 회전축; 및
   상기 X방향 균형 유지 회전축의 외측으로 결합된 X축 플랫 모터 브라켓; 를 더 포함하고,
   상기 X축 플랫 모터 브라켓은,
   상기 제1 X방향 균형 유지 수직 프레임과 결합하는 제1 X축 플랫 모터 브라켓; 및
   하측으로 상기 제2 X방향 균형 유지 수직 프레임과 결합하며, 외측으로 상기 X축 플랫 모터와 결합하는 제2 X축 플랫 모터 브라켓;를 포함하고,
   상기 제1 X축 플랫 모터 브라켓의 외측으로 결합되는 추;를 더 포함하는,
   적재 장치.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 Y방향 균형 유지 수직 프레임에 형성되는 홀에 결합되는 Y 방향 균형유지 회전축; 및
   상기 Y방향 균형 유지 회전축의 외측으로 결합된 Y축 플랫 모터 브라켓;을 더 포함하고,
   상기 Y축 플랫 모터 브라켓은, 상기 제1 Y방향 균형 유지 수직 프레임와 결합하는 제1 Y축 플랫 모터 브라켓; 및
   하측으로 상기 제2 Y방향 균형 유지 수직 프레임와 결합하고, 외측으로 상기 Y축 플랫 모터와 결합하는 제2 Y축 플랫 모터 브라켓;를 포함하는,
   적재 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 X축 플랫 모터는 상기 적재함의 X축 방향 기울어진 각도와 반대 방향으로 모터가 회전하도록 구동되고, 상기 Y축 플랫 모터는 상기 적재함의 Y축 방향 기울어진 각도와 반대 방향으로 모터가 회전하도록 구동되는,
   적재 장치.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 짐벌 외부 프레임에 위치되는 IMU 센서; 및
   상기 IMU 센서에서 측정된 정보를 이용하여 상기 X축 플랫 모터, 상기 Y축 플랫 모터 및 상기 구동 모터의 동작을 조절하는 제어 모듈;를 더 포함하는,
   적재 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어 모듈은 상기 IMU 센서에서 측정된 정보를 이용하여, 상기 적재함의 기울어진 각도를 판단하고, 상기 기울어진 각도에 따라 상기 X축 플랫 모터, 상기 Y축 플랫 모터 및 상기 구동 모터 중 어느 하나 이상을 제어하여 상기 적재함의 수평을 제어하는,
   적재 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 적재함 브라켓 암에 결합되는 레이더 센서;를 더 포함하는,
    적재 장치.
    
11. 제2항에 있어서,
    상기 선형 운동 모듈은,
    상기 리니어 가이드 양측으로 각각 위치되어 상기 리니어 가이드와 결합되는, 고정용 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 고정용 플레이트는,
    상기 구동 모터와 결합되는 모터 하우징이 형성되는 제1 고정용 플레이트와, 상기 볼 스크류와 결합되는 베어링 하우징이 형성되는 제2 고정용 플레이트를 포함하는,
    적재 장치.
    
12. 제1항에 따른 상기 적재 장치가 결합되며 다수의 구동바퀴를 포함하는, 배송 로봇.
    
13. 제12항에 있어서,
    다수의 구동 바퀴 중 상기 로봇의 주행 방향 전단에 위치하는 바퀴의 수직 방향 상의 위치가 볼 스크류 부싱 브라켓의 위치와 동일한 직선 상에 있도록 제어되는,
    배송 로봇.
    

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