KR102597420B1

KR102597420B1 - 모듈형 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼

Info

Publication number: KR102597420B1
Application number: KR1020230012148A
Authority: KR
Inventors: 이순걸; 최재환; 우수호; 황인준
Original assignee: 주식회사 칼만텍
Priority date: 2022-12-23
Filing date: 2023-01-30
Publication date: 2023-11-03

Abstract

모듈형 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼이 제공된다. 내주면이 원형의 궤적을 그리며 형성된 하우징;과 상기 하우징의 내측에 배치되어 종방향으로 연장 형성되고, 종방향을 축으로 회전 구동되는 종방향 샤프트;와 상기 종방향 샤프트에 횡방향으로 관통 배치되어 횡방향으로 연장 형성되고, 제1구동휠 모듈 및 제2구동휠 모듈의 회전 또는 각도 변경에 따라 회전되는 횡방향 샤프트; 상기 횡방향 샤프트의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되는 제1구동휠 모듈; 및 상기 제1구동휠 모듈과 대응되도록 상기 횡방향 샤프트의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되되, 상기 제1구동휠 모듈과 독립적으로 회전 구동되는 제2구동휠 모듈;을 포함하는, 듀얼 스위블 휠이 제공될 수 있다.

Description

모듈형 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼{MODULAR DUAL SWIVEL WHEEL AND PLATFORM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 모듈형 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼에 관한 것이다.

무인운반차(AGV: Automated Guided Vehicle)의 발전에 따라 보다 다양한 모션을 구현할 수 있는 새로운 형태의 휠(wheel)이 활발하게 연구 개발되고 있다.

물류 설비나 자동화 시스템 등 제한된 공간 내에서 전 방향 모션을 구현할 수 있는 것으로 종래 옴니 휠(omni wheel)이나 매카넘 휠(mecanum wheel)이 알려져 있다.

옴니 휠은 횡방향의 회전축을 갖는 메인 휠과, 메인 휠의 회전축과 직교하는 회전축을 갖는 보조 휠로 이뤄지고, 메인 휠의 외주를 따라 복수의 보조 휠이 배치되어 구성될 수 있다. 일 예로 공개특허 제10-2021-0087717호의 "옴니 휠 진동 저감 장치"는 이러한 옴니 휠의 하나를 개시하고 있다.

매카넘 휠은 옴니 휠과 유사하게 횡방향의 회전축을 갖는 메인 휠과, 메인 휠의 외주를 따라 배치되는 복수의 보조 휠로 구성되되, 보조 휠의 회전축이 옴니 휠 대비 45도 틀어지게 배치되어 있다. 일반적으로 매카넘 휠은 옴니 휠 대비 운동 성능이 우수한 반면, 가격이 비싸다는 단점을 갖는다. 일 예로 등록특허 제10-2341430호의 "구조적인 안전성이 우수한 매카넘 휠"은 이러한 매카넘 휠의 하나를 개시하고 있다.

이와 같은 옴니 휠과 매카넘 휠은 바닥과 보조 휠 간의 슬립 현상으로 대각 운전 및 선회를 하므로 에너지가 유실되는 단점을 가지고 있다. 또한, 옴니 휠과 매카넘 휠은 보조 휠을 만드는 과정이 복잡하고 가격이 비싸며 여러 방향으로 제어를 하는 데에 어려운 한계점을 가지고 있다.

한편, 보다 최근에 등장한 형태로는 일명 "볼봇(ballbot)"이 알려져 있다. 볼봇은 옴니 휠 등을 매개로 구형의 볼을 회전시켜 이동을 구현하는 방식이다. 볼봇은 구형의 볼이 지면과 점(point) 접촉된 상태로 이동되기 때문에 접촉면적을 최소화하거나 보다 다양한 운동성능을 구현하는데 이점을 가질 수 있다. 일 예로 본 출원인이 기 출원한 등록특허 제10-2332149호의 "이동식 플랫폼"은 이러한 볼봇이 응용된 형태를 개시하고 있다.

다만 전 방향 모션을 구현하는 옴니 휠, 매카넘 휠, 볼봇 등의 수단들은 여전히 다양한 개선과제를 가지고 있다. 특히, 주행 노면은 완벽한 평면일 수 없으므로, 모든 바퀴가 주행 노면과 접지력을 가질 수 없다. 따라서, 전방향 주행이 가능하며, 다양한 주행 환경에서 강인하게 작동될 수 있는 이동 플랫폼에 적용될 수 있는 휠이 요구되고 있다.

공개특허 제10-2021-0087717호(2021년 7월 13일 공개) 등록특허 제10-2341430호(2021년 12월 15일 등록) 등록특허 제10-2332149호(2021년 11월 24일 등록)

본 발명의 실시예들은 전방향 주행이 가능하고, 불규칙한 노면에서도 원활하게 주행할 수 있으며, 3축의 자유도를 갖는 모듈형 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼을 제공하고자 한다.

다만 본 발명의 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제들은 반드시 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 상세한 설명 등 명세서의 다른 기재로부터 본 발명의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내주면이 원형의 궤적을 그리며 형성된 하우징;과 상기 하우징의 내측에 배치되어 종방향으로 연장 형성되고, 종방향을 축으로 회전 구동되는 종방향 샤프트;와 상기 종방향 샤프트에 횡방향으로 관통 배치되어 횡방향으로 연장 형성되고, 제1구동휠 모듈 및 제2구동휠 모듈의 회전 또는 각도 변경에 따라 회전되는 횡방향 샤프트; 상기 횡방향 샤프트의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되는 제1구동휠 모듈; 및 상기 제1구동휠 모듈과 대응되도록 상기 횡방향 샤프트의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되되, 상기 제1구동휠 모듈과 독립적으로 회전 구동되는 제2구동휠 모듈;을 포함하는, 듀얼 스위블 휠이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하나 이상의 상기에 따른 듀얼 스위블 휠; 및 상기 듀얼 스위블 휠에 의해 지지 및 이동되는 패널;을 포함하는, 듀얼 스위블 휠 플랫폼이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼은 3축의 자유도를 가지며 각각의 휠의 속력 및 회전 방향의 조절이 가능하여, 전 방향의 다양한 이동 및 회전 모션을 구현할 수 있는 특징이 있다. 특히, 두 개의 휠은 고르지 않은 노면에서도 항상 노면에 접지되어 다양한 주행 노면 환경에서 용이하게 주행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼은 각각의 휠 내부에 구동부가 배치되어, 전체적인 크기가 감소되고, 구조가 단순화되며, 모듈화됨에 따라 소형화가 가능한 특징이 있다. 또한 두 개의 구동부에 의해 고출력의 동작이 가능하며, 복륜 구조에 의해 각각의 휠에 필요한 토크를 양분화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼은 동력축과 진행방향이 직렬 구조로 형성되어, 동력 손실이 감소되는 특징이 있다. 즉, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠 및 이를 포함하는 플랫폼은 협소한 공간에서도 고중량의 물건을 옮길 수 있는 특징이 있다.

다만 본 발명의 실시예들을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과들은 반드시 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 효과들은 상세한 설명 등 명세서의 다른 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스위블 휠의 전면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 후면 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 분해도이다.
도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 듀얼 스위블 휠의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 작동상태도이다.
도 6은 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠을 포함하는 듀얼 스위블 휠 플랫폼의 사시도이다.

이하 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조해 설명한다. 이하의 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공될 수 있다. 다만 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이고 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 기술적 요지를 불분명하게 하거나 공지된 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스위블 휠의 전면 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 후면 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 분해도이다. 도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 듀얼 스위블 휠의 단면도이다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 회전 및 각도 조절이 가능한 두 개의 휠로 형성되어, 3축의 자유도를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 각각의 휠을 개별적으로 구동시킬 수 있어 휠의 회전 방향 및 속력에 따라 다양한 동작 구현이 가능하다. 이와 같은 듀얼 스위블 휠(100)은 다수 개가 후술할 패널(210)에 설치되어 지지될 수 있다.

구체적으로, 듀얼 스위블 휠(100)은 전체적인 외형을 형성하고 지지구조를 제공하는 하우징(110), 하우징(110)의 내측에 종방향으로 배치되는 종방향 샤프트(120), 종방향 샤프트(120)에 횡방향으로 관통 배치되는 횡방향 샤프트(130), 횡방향 샤프트(130)의 양 끝단에 연결되는 제1구동휠 모듈(140), 제1구동휠 모듈(140)과 대응되게 연결되는 제2구동휠 모듈(150) 및 하우징(110)과 후술할 패널(210) 간에 연결되는 연결부재(160)를 포함할 수 있다.

이하 상기의 각 구성요소들에 대해 보다 상세히 설명한다.

하우징(110)은 듀얼 스위블 휠(100)의 전체적인 외형을 형성하고, 지지구조를 제공할 수 있다. 하우징(110)의 내부에는 종방향 샤프트(120)가 배치될 수 있다. 이와 같은 하우징(110)은 내부에 소정의 공간을 갖는 다면체 형상으로 형성되고, 내주면이 원형의 궤적을 그리며 형성될 수 있다.

상세하게는, 하우징(110)은 제1하우징(112), 제2하우징(114) 및 제3하우징(116)의 세 부분으로 형성되어, 종방향 샤프트(120)를 하우징(110)의 내부에 간편하게 조립할 수 있다. 더욱 상세하게는, 후술할 종방향 샤프트(120)의 베어링부(122)를 제1하우징(112)에 연결하고, 제2하우징(114) 및 제3하우징(116)을 결합시키는 방법으로 용이하게 종방향 샤프트(120)를 하우징(110)에 연결시킬 수 있다. 바람직하게, 제1하우징(112)의 내주연은 베어링부(122)가 연결될 수 있는 크기로 원형의 궤적을 그리며 개방 형성될 수 있고, 제2,3하우징(114, 116)의 내주연은 후술할 종방향 샤프트(120)의 제1샤프트(121)의 회전에 방해되지 않도록 제1샤프트(121)보다 큰 크기로 개방 형성될 수 있다.

한편, 종방향 샤프트(120)는 하우징(110)의 내측에 배치되며, 종방향으로 연장 형성될 수 있다. 종방향 샤프트(120)는 종방향을 축으로 회전 구동되어, 듀얼 스위블 휠(100)의 조향 기능을 구현할 수 있다. 상세하게는, 종방향 샤프트(120)는 횡방향 샤프트(130)를 매개로 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 연결될 수 있다. 즉, 종방향 샤프트(120)는 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 구동력을 하우징(110)에 전달해 이동을 구현하고, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 회전속도나 방향에 따라 조향을 가능하게 한다. 이는 제1,2구동휠 모듈(140, 150)과 관련해 부연하기로 한다.

구체적으로, 종방향 샤프트(120)는 하우징(110)의 내부에 배치되는 제1샤프트(121), 하우징(110)과 제1샤프트(121)를 회전 가능하게 연결하는 베어링부(122) 및 제1샤프트(121)의 하단에 배치되는 제2샤프트(123)를 포함할 수 있다.

제1샤프트(121)는 하우징(110)의 내부에 종방향으로 배치될 수 있다. 상세하게는, 제1샤프트(121)는 내부에 공간을 갖는 원통형의 부재로 형성될 수 있다. 제1샤프트(121)는 베어링부(122)를 매개로 제1하우징(112)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1샤프트(121)는 제1샤프트(121)의 배치 각도 및 회전 속도를 감지하는 엔코더(121a)를 포함할 수 있다.

엔코더(121a)는 제1샤프트(121)의 상단에 배치될 수 있다. 엔코더(121a)는 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)에 의해 회전되는 제1샤프트(121)의 배치 각도 및 회전 속도를 감지하여, 듀얼 스위블 휠(100)의 이동 방향 및 속도를 정밀하게 측정 및 제어할 수 있다.

베어링부(122)는 제1샤프트(121)와 하우징(110)의 사이에 배치되어, 제1샤프트(121)를 하우징(110)에 회전 가능하게 고정시킬 수 있다.

제2샤프트(123)는 제1샤프트(121)의 하단에 배치될 수 있다. 제2샤프트(123)는 제1샤프트(121)와 같이 종방향으로 연장 형성되고, 내부에 공간을 가질 수 있다. 제2샤프트(123)는 베어링부(122)를 사이에 두고 제1샤프트(121)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2샤프트(123)는 횡방향 샤프트(130)가 관통 배치되는 관통홀(123a)을 포함할 수 있다.

관통홀(123a)은 제2샤프트(123)의 일측에 횡방향으로 개구부가 형성되어, 횡방향 샤프트(130)가 관통 배치될 수 있다. 바람직하게, 관통홀(123a)의 내주면은 원형의 궤적을 그리며 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 관통홀(123a)은 후술할 횡방향 샤프트(130)의 메인샤프트(131)의 외주연과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다. 예컨대, 관통홀(123a)은 메인샤프트(131)가 관통 배치되었을 때 횡방향으로 회전 가능하게 형성되거나, 제1,2연결패널(132, 133)이 메인샤프트(131)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다.

한편, 횡방향 샤프트(130)는 종방향 샤프트(120)의 일측에 횡방향으로 관통 배치될 수 있다. 횡방향 샤프트(130)는 횡방향으로 연장 형성되고, 종방향 샤프트(120)의 회전에 따라 회전될 수 있다. 상세하게는, 횡방향 샤프트(130)는 종방향 샤프트(120)의 관통홀(123a)에 관통 배치되며, 종방향을 기준으로 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이와 같은 횡방향 샤프트(130)는 제1구동휠 모듈(140) 및 제2구동휠 모듈(150)과 연결될 수 있다.

구체적으로, 횡방향 샤프트(130)는 관통홀(123a)에 횡방향으로 관통 배치되는 메인샤프트(131), 메인샤프트(131)의 일측 끝단에 배치되는 제1연결패널(132), 메인샤프트(131)의 타측 끝단에 배치되는 제2연결패널(133) 및 제1연결패널(132)과 제2연결패널(133)의 양 끝단에 한 쌍이 배치되는 반원형 패널(134)을 포함할 수 있다.

메인샤프트(131)는 원통의 바(bar) 형상으로 형성되되, 횡방향으로 연장 형성될 수 있다. 메인샤프트(131)는 종방향 샤프트(120)의 관통홀(123a)에 관통 배치될 수 있다. 바람직하게, 메인샤프트(131)는 횡방향을 기준으로 회전 가능하게 배치되거나, 메인샤프트(131)의 일측에 연결되는 제1,2연결패널(132, 133)이 메인샤프트(131)에 대해 회전 가능하게 배치될 수 있다.

상세하게는, 주행 노면이 고르지 않게 형성되어 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 상하 방향으로 이동되는 경우, 메인샤프트(131)가 횡방향으로 회전되거나, 제1,2연결패널(132, 133)이 메인샤프트(131)를 기준으로 회전될 수 있다.

즉, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 이동 방향이 변경되는 경우, 메인샤프트(131)가 종방향으로 회전되며 메인샤프트(131)와 연결된 종방향 샤프트(120)가 회전될 수 있다.

제1연결패널(132)은 메인샤프트(131)의 일측 끝단에 배치될 수 있다. 바람직하게, 제1연결패널(132)은 판형 부재로 형성되고, 메인샤프트(131)의 끝단에 수직되게 연결될 수 있다. 또한, 제1연결패널(132)은 중심부가 메인샤프트(131)의 끝단에 연결되어, 메인샤프트(131)의 양 측면으로 제1연결패널(132)이 노출되게 배치될 수 있다. 제1연결패널(132)의 양 끝단에는 각각 반원형 패널(134)이 연결되어, 제1구동휠 모듈(140) 및 제2구동휠 모듈(150)이 연결될 수 있다.

제2연결패널(133)은 제1연결패널(132)과 대응되도록 메인샤프트(131)의 타측 끝단에 배치될 수 있다. 제2연결패널(133)의 형상 및 연결구조는 제1연결패널(132)과 동일 또는 유사하게 형성되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이와 같은 제1연결패널(132) 및 제2연결패널(133)은 메인샤프트(131)를 길이방향으로 사이에 두고 양 끝단에 마주보게 배치될 수 있다.

이와 같은 제1,2연결패널(132, 133)은 메인샤프트(131)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

반원형 패널(134)은 한 쌍이 배치되되, 일측은 제1,2연결패널(132, 133)의 일단과 타단에 각각 연결되고, 타측은 제1,2구동휠 모듈(140, 150)에 각각 연결될 수 있다. 상세하게는, 반원형 패널(134)의 양 측면은 각각 제1,2연결패널(132, 133)의 일측 끝단에 연결되고, 전면 또는 후면은 제1구동휠 모듈(140) 또는 제2구동휠 모듈(150)과 연결될 수 있다. 즉, 한 쌍의 반원형 패널(134)은 메인샤프트(131)를 폭 방향으로 사이에 두고 마주보게 배치되어, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)과 연결될 수 있다.

한편, 도 5는 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠의 작동상태도이다.

예컨대, 도 5와 같이 불규칙한 주행환경에서 제1,2연결패널(132, 133)의 배치 각도가 변경되어, 반원형 패널(134)과 종방향 샤프트(120)가 부딪힐 수 있다. 이때, 반원형 패널(134)의 상단에는 완충부재(미도시)가 배치되어, 반원형 패널(134)과 종방향 샤프트(120)가 부딪히는 경우 충격을 완화시킬 수 있다.

한편, 제1구동휠 모듈(140)은 횡방향 샤프트(130)의 양 끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 속도를 갖고 회전 구동될 수 있다. 상세하게는, 제1구동휠 모듈(140)은 반원형 패널(134)에 연결되어, 메인샤프트(131)의 폭 방향 일측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1구동휠 모듈(140)은 제1구동휠(142)의 내측에 배치되어, 제1구동휠(142)을 구동시키는 제1구동부(141) 및 소정의 회전 방향 및 속도로 회전 구동되는 제1구동휠(142)을 포함할 수 있다.

제1구동부(141)는 횡방향 샤프트(130)의 반원형 패널(134)에 연결되어 외주에 배치된 제1구동휠(142)을 회전 구동시킬 수 있다. 바람직하게, 제1구동부(141)는 제1구동휠(142)에 내설된 인휠모터로 구현될 수 있다. 또한, 제1구동부(141)는 내부에 내장 엔코더(미도시)가 배치되어, 제1구동부(141)의 회전 속도 및 회전 방향 등이 정밀하게 제어될 수 있다.

제1구동휠(142)은 제1구동부(141)의 외주에 배치되어, 소정의 회전 방향 및 속도로 회전 구동하도록 이뤄질 수 있다.

한편, 제2구동휠 모듈(150)은 제1구동휠 모듈(140)과 대응되도록 횡방향 샤프트(130)의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동될 수 있다. 상세하게는, 제2구동휠 모듈(150)은 제1구동휠 모듈(140)이 연결되지 않은 나머지 반원형 패널(134)에 연결되어, 메인샤프트(131)의 폭 방향 타측에 배치될 수 있다. 즉, 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)은 횡방향 샤프트(130)의 메인샤프트(131)의 폭방향(좌우방향)을 따라 소정 간격 이격 배치될 수 있다.

이와 같은 제2구동휠 모듈(150)은 제2구동부(151)에 의해 제1구동휠 모듈(140)과 독립적으로 회전 구동될 수 있다. 즉, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 각 회전 방향 및 회전 속도에 따라 이동속도 및 이동 방향이 제어될 수 있다.

구체적으로, 제2구동휠 모듈(150)은 제2구동휠(152)의 내측에 배치되어, 제2구동휠(152)을 구동시키는 제2구동부(151) 및 소정의 회전 방향 및 속도로 회전 구동되는 제2구동휠(152)을 포함할 수 있다. 이와 같은 제2구동부(151) 및 제2구동휠(152)은 전술한 제1구동부(141) 및 제1구동휠(142)과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같은 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 독립적인 구동을 통해 정방향 또는 역방향의 주행이나, 조향 등이 구현될 수 있다. 또한, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 횡방향 샤프트(130)를 축으로 하여 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 시소와 같이 각도 변경되어, 실질적으로 전 방향의 이동을 구현할 수 있다. 즉, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 종래의 옴니 휠(omni wheel)이나 매카넘 휠(mecanum wheel), 볼봇(ballbot) 등의 고가형 이동수단을 대체할 수 있다.

한편, 연결부재(160)는 하우징(110)의 일측에 배치되어, 후술할 패널(210)과 연결될 수 있다. 본 실시예의 연결부재(160)는 하우징(110)과 패널(210)이 소정 정도 이격된 상태로 연결될 수 있도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 연결부재(160)는 한 쌍의 절곡 부재로 형성되는 제1연결부재(161) 및 하우징(110)에 돌출 배치되는 제2연결부재(162)를 포함할 수 있다.

제1연결부재(161)는 한 쌍의 절곡된 부재로 형성되고, 대략 'ㄱ'자 형상으로 절곡 형성될 수 있다. 바람직하게, 제1연결부재(161)는 다수 개의 홀을 포함하여, 체결부재를 통해 패널(210)과 제2연결부재(162)에 각각 고정될 수 있다. 상세하게는, 제1연결부재(161)는 상단은 횡방향으로 패널(210)에 연결 고정되고, 하단은 종방향으로 제2연결부재(162)에 연결될 수 있다.

제2연결부재(162)는 하우징(110)의 일측에 돌출 배치될 수 있다. 바람직하게, 제2연결부재(162)는 하우징(110)의 양 측면에 돌출 배치되어, 제1연결부재(161)가 연결 고정되는 브라켓 역할을 할 수 있다. 즉, 제1연결부재(161)와 제2연결부재(162)가 어떠한 각도로 연결 고정되는지에 따라, 하우징(110)과 패널(210)이 이격되는 간격이 변경될 수 있다. 필요에 따라, 제1연결부재(161)와 제2연결부재(162)는 서로 관통하는 축으로 연결되어, 하우징(110)과 패널(210) 간의 간격이 유동적으로 변경될 수 있다.

이상과 같은듀얼 스위블 휠(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)이 동일한 회전방향 및 회전속도로 구동되는 경우, 듀얼 스위블 휠(100)은 평면상에서 소정의 속도로 전진 이동될 수 있다. 이때, 횡방향 샤프트(130) 및 종방향 샤프트(120)는 회전되거나 각도 변경되지 않은 상태로 일정한 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)이 동일한 방향으로 회전되되, 서로 다른 속도로 회전되는 경우에는 듀얼 스위블 휠(100)이 일측 방향으로 선회 이동될 수 있다. 상세하게는, 제1구동휠 모듈(140)이 정방향으로 제1회전속도를 갖고 회전 구동되고, 제2구동휠 모듈(150)이 정방향으로 제2회전속도를 갖고 회전 구동된다. 이때, 제1회전속도가 제2회전속도보다 크면, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 속도차에 의해 듀얼 스위블 휠(100)은 제2구동휠 모듈(150) 측을 향해 선회하며 이동될 수 있다. 반면에, 제1회전속도가 제2회전속도보다 작게 되면 위와 반대로 듀얼 스위블 휠(100)이 작동될 수 있다.

이와 같은 경우, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)은 횡방향 샤프트(130)에 연결되어 있으므로, 상기와 같은 회전속도의 차이에 의해 횡방향 샤프트(130)가 회전되고, 횡방향 샤프트(130)에 연결된 종방향 샤프트(120)까지 회전될 수 있다. 즉, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 배치 방향이 상하방향의 축을 중심으로 소정 정도 회전되어, 이동 방향이 적절히 가변될 수 있다.

한편, 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)이 서로 반대 방향으로 회전되는 경우에는 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)은 제자리에서 회전되며 급격한 방향 전환이 이뤄질 수 있다. 즉, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 서로 반대 방향으로 구동되는 경우, 횡방향 샤프트(130)도 상하방향을 축으로 제자리에서 회전되며 종방향 샤프트(120)를 회전시킬 수 있다. 즉, 이와 같은 경우 듀얼 스위블 휠(100)은 제자리에서의 방향 전환이 구현될 수 있다.

또한, 제1구동휠 모듈(140)만이 구동되고, 제2구동휠 모듈(150)은 정지되는 경우, 듀얼 스위블 휠(100)은 제2구동휠 모듈(150)에 의해 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 반시계방향으로 회전되면서 신속하게 방향 전환이 이뤄질 수 있다.

즉, 듀얼 스위블 휠(100)이 선회하는 궤적이나 이동방향의 변경 속도 등은 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 각 회전 속도 및 회전 방향을 적절하게 제어하여 다양하게 가변시킬 수 있다. 일 예로 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)의 회전속도 차이를 줄여 완만하고 느린 형태로 방향을 전환하거나, 제1구동휠 모듈(140)과 제2구동휠 모듈(150)의 회전방향을 반대로 하여 급격하고 빠르게 방향을 전환할 수 있다. 이 외에도 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠(100)은 매우 다양한 형태의 조합을 통해 방향과 속도 등의 제어가 이뤄질 수 있다.

또한, 듀얼 스위블 휠(100)은 위와 같이 작동되는 전 과정 중에서 주행 노면이 울퉁불퉁한 경우 제1,2구동휠 모듈(140, 150)이 상하 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 제1,2구동휠 모듈(140, 150)과 연결된 반원형 패널(134)이 상하 방향으로 이동되고, 반원형 패널(134)과 연결된 제1,2연결패널(132, 133)의 배치 각도가 변경될 수 있다. 즉, 경사가 없는 노면에서는 평행한 상태로 배치되었던 제1,2연결패널(132, 133)이 경사가 있는 노면에서는 제1,2구동휠 모듈(140, 150)의 이동에 의해 소정의 각도로 회전 배치될 수 있다.

도 6은 도 1에 도시된 듀얼 스위블 휠을 포함하는 듀얼 스위블 휠 플랫폼의 사시도이다.

도 6을 더 참조하면, 듀얼 스위블 휠 플랫폼(200)은 다수 개의 듀얼 스위블 휠(100)의 상단에 패널(210)이 연결될 수 있다. 상세하게는, 하우징(110)이 패널(210)에 설치되어 지지될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 패널(210)의 이동을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 다만, 본 실시예에 있어서, 패널(210)의 종류나 용도 등은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠 플랫폼(200)은 지면에서 이동되며 적절한 방향 전환이나 조향이 요구되는 다양한 형태의 구동체에서 활용될 수 있다.

일 예로 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 물류나 산업분야에서 활용되는 무인운반차(AGV: Automated Guided Vehicle), 자율주행로봇 등을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100)은 사람이 탑승 가능한 형태의 이동차량, 휠체어 등으로 응용될 수 있다.

이상에서 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠(100) 및 이를 포함하는 플랫폼(200)은 3축의 자유도를 가지며 각각의 휠의 속력 및 회전 방향의 조절이 가능하여, 전 방향의 다양한 이동 및 회전 모션을 구현할 수 있는 특징이 있다. 특히, 두 개의 휠은 고르지 않은 노면에서도 항상 노면에 접지되어 다양한 주행 노면 환경에서 용이하게 주행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠(100) 및 이를 포함하는 플랫폼(200)은 각각의 휠(142, 152) 내부에 구동부(141, 151)가 배치되어, 전체적인 크기가 감소되고, 구조가 단순화되며, 모듈화됨에 따라 소형화가 가능한 특징이 있다. 또한 두 개의 구동부에 의해 고출력의 동작이 가능하며, 복륜 구조에 의해 각각의 휠에 필요한 토크를 양분화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 스위블 휠(100) 및 이를 포함하는 플랫폼(200)은 동력축과 진행방향이 직렬 구조로 형성되어, 동력 손실이 감소되는 특징이 있다. 즉, 본 실시예의 듀얼 스위블 휠(100) 및 이를 포함하는 플랫폼(200)은 협소한 공간에서도 고중량의 물건을 옮길 수 있는 특징이 있다.

이상 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 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.

100: 듀얼 스위블 휠 110: 하우징
112: 제1하우징 114: 제2하우징
116: 제3하우징 120: 종방향 샤프트
121: 제1샤프트 122: 베어링부
123: 제2샤프트 130: 횡방향 샤프트
131: 메인샤프트 132: 제1연결패널
133: 제2연결패널 134: 반원형 패널
140: 제1구동휠 모듈 141: 제1구동부
142: 제1구동휠 150: 제2구동휠 모듈
151: 제2구동부 152: 제2구동휠
160: 연결부재 161: 제1연결부재
162: 제2연결부재 200: 듀얼 스위블 휠 플랫폼
210: 패널

Claims

내주면이 원형의 궤적을 그리며 형성된 하우징(110);
상기 하우징(110)의 내측에 관통 배치되어 종방향으로 연장 형성되고, 종방향을 축으로 회전 구동되며, 하단에 관통홀(123a)을 포함하는 종방향 샤프트(120);
상기 종방향 샤프트(120)에 횡방향으로 관통 배치되어 횡방향으로 연장 형성된 메인샤프트(131), 상기 메인샤프트(131)의 양 끝단에 수직으로 배치된 부재에 제1구동휠 모듈(140) 및 제2구동휠 모듈(150)이 상기 메인샤프트(131)와 평행하게 이격 배치되어, 노면의 경사에 따라 종방향으로 회전되어 상기 제1구동휠 모듈(140)과 상기 제2구동휠 모듈(150)을 노면에 항상 접지되게 하는 횡방향 샤프트(130);
상기 횡방향 샤프트(130)의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되는 제1구동휠 모듈(140); 및
상기 제1구동휠 모듈(140)과 대응되도록 상기 횡방향 샤프트(130)의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되되, 상기 제1구동휠 모듈(140)과 독립적으로 회전 구동되는 제2구동휠 모듈(150);을 포함하여,
상기 제1구동휠 모듈(140)의 회전 방향 및 회전 속도와 상기 제2구동휠 모듈(150)의 회전 방향 및 회전 속도를 독립적으로 조절하여, 회전 방향 및 회전 속도가 조절되는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 종방향 샤프트(120)는,
상기 하우징(110)의 내부에 종방향으로 배치되는 제1샤프트(121); 및
상기 제1샤프트(121)의 배치 각도 및 회전 속도를 감지하는 엔코더(121a);를 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 종방향 샤프트(120)는,
상기 제1샤프트(121)와 상기 하우징(110)의 사이에 배치되어, 상기 제1샤프트(121)를 상기 하우징(110)에 회전 가능하게 고정시키는 베어링부(122);를 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 2에 있어서,
상기 종방향 샤프트(120)는,
상기 제1샤프트(121)의 하단에 배치되는 제2샤프트(123);를 더 포함하고,
상기 제2샤프트(123)는,
상기 제2샤프트(123)의 일측에 횡방향으로 개구부가 형성되어, 상기 횡방향 샤프트(130)가 관통 배치되는 관통홀(123a);을 더 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 횡방향 샤프트(130)는,
상기 종방향 샤프트(120)에 횡방향으로 관통 배치되는 메인샤프트(131);
상기 메인샤프트(131)의 일측에 배치되는 제1연결패널(132); 및
상기 제1연결패널(132)과 대응되도록 상기 메인샤프트(131)의 타측에 배치되는 제2연결패널(133);을 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
내주면이 원형의 궤적을 그리며 형성된 하우징(110);
상기 하우징(110)의 내측에 배치되어 종방향으로 연장 형성되고, 종방향을 축으로 회전 구동되는 종방향 샤프트(120);
상기 종방향 샤프트(120)에 횡방향으로 관통 배치되어 횡방향으로 연장 형성되고, 제1구동휠 모듈(140) 및 제2구동휠 모듈(150)의 회전 또는 각도 변경에 따라 회전되는 횡방향 샤프트(130);
상기 횡방향 샤프트(130)의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되는 제1구동휠 모듈(140); 및
상기 제1구동휠 모듈(140)과 대응되도록 상기 횡방향 샤프트(130)의 양끝단에 체결되어, 횡방향을 축으로 소정의 회전 방향 및 회전 속도를 갖고 회전 구동되되, 상기 제1구동휠 모듈(140)과 독립적으로 회전 구동되는 제2구동휠 모듈(150);을 포함하고,
상기 횡방향 샤프트(130)는,
상기 종방향 샤프트(120)에 횡방향으로 관통 배치되는 메인샤프트(131);
상기 메인샤프트(131)의 일측에 배치되는 제1연결패널(132);
상기 제1연결패널(132)과 대응되도록 상기 메인샤프트(131)의 타측에 배치되는 제2연결패널(133); 및
한 쌍이 배치되되, 일측은 상기 제1연결패널(132)과 상기 제2연결패널(133)의 일단과 타단에 각각 연결되고, 타측은 상기 제1구동휠 모듈(140)과 상기 제2구동휠 모듈(150)에 각각 연결되는 반원형 패널(134);을 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 5에 있어서,
상기 메인샤프트(131)는,
상기 제1구동휠 모듈(140) 및 상기 제2구동휠 모듈(150)의 방향 전환 시 종방향을 기준으로 회전되어, 상기 종방향 샤프트(120)를 회전시키는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 제1구동휠 모듈(140) 및 상기 제2구동휠 모듈(150)은,
서로 상이한 회전속도 또는 회전 방향으로 구동되어, 상기 종방향 샤프트(120)를 상기 하우징(110)에 대해 회전시키도록 형성되는, 듀얼 스위블 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 제1구동휠 모듈(140)은,
제1구동휠(142)에 내설되어, 상기 제1구동휠(142)에 회전 구동력을 제공하는 제1구동부(141);를 포함하고,
상기 제2구동휠 모듈(150)은,
제2구동휠(152)에 내설되어, 상기 제1구동부(141)와 독립적으로 상기 제2구동휠(152)에 회전 구동력을 제공하는 제2구동부(151);를 포함하는, 듀얼 스위블 휠.
하나 이상의 청구항 1에 따른 듀얼 스위블 휠; 및
상기 듀얼 스위블 휠에 의해 지지 및 이동되는 패널(210);을 포함하는, 듀얼 스위블 휠 플랫폼.