KR102640104B1 - 독거노인 케어로봇 구동시스템 - Google Patents

독거노인 케어로봇 구동시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일정한 외관을 형성하는 본체부와; 상기 본체부를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 상기 본체부의 전방 양측면에 구비되는 메인 구동횔과, 상기 본체부의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 이동 방향을 제어하는 방향 전환휠로 이루어지는 구동휠부와; 상기 메인 구동휠의 구동에 의하여 상기 본체부가 이동시에 장애물을 용이하게 넘을 수 있도록 상기 메인 구동휠과 근접한 위치에 배치되어 회전 구동하는 보조 구동휠을; 포함함으로써, 종래의 구동부가 한 쌍의 구동휠로 구동되어 장애물을 용이하게 넘지 못하여 구동에 제약이 따라 정확한 구동이 이루어지지 못하는 현상을 방지할 수 있도록 메인구동휠의 전방과 후방에 별도의 보조구동휠을 설치하여 장애물을 신속하고 용이하게 넘어서 정확한 구동 제어가 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

독거노인 케어로봇 구동시스템{DRIVING SYSTEM OF CARE ROBOT FOR LIVING-ALONE ELDER}
본 발명은 본체부의 하부에 구비된 메인구동휠의 전방과 후방에 각각 복수의 보조구동휠을 구비한 독거노인 케어로봇 구동시스템에 관한 것으로, 종래의 구동부가 한 쌍의 구동휠로 구동되어 장애물을 용이하게 넘지 못하여 구동에 제약이 따라 정확한 구동이 이루어지지 못하는 현상을 방지할 수 있도록 메인구동휠의 전방과 후방에 별도의 보조구동휠을 설치하여 장애물을 신속하고 용이하게 넘어서 정확한 구동 제어가 가능하도록 할 수 있도록 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템에 관한 것이다.
최근들어, 생활수준의 향상에 따라 삶의 질, 웰빙, 건강관리 등에 관심이 커지고 있다. 의료 서비스의 수요 증대에 따라, 특히, 만성질환자, 고위험군, 방문간호대상자, 의료소외지역의 환자가 늘어감에 따라 이들에 대한 적절한 치료를 위한 의료기관의 확대와 발병 예방을 위한 진단 실시 등 헬스 케어를 위한 적절한 시스템에 대한 요구가 날로 증대되고 있는 실정이다.
주거지 내에서 인터넷을 통하여 카메라 영상으로 환자와 의사 간에 대화를 하면서 진료하고 처방하거나 혈압, 당뇨 등을 측정할 수 있는 헬스 기구를 결합하여 진단에 정확성을 기하고자 하는 헬스 케어 모니터링 시스템이 개발되기도 하였다.
그런데, 종래의 이러한 헬스 케어 모니터링 시스템은 이동시에 복수의 구동휠을 이용하여 이동함으로써 사용자에게 원하는 서비스를 제공하게 되는데, 구동휠을 이용하여 주행을 하다가 높이가 높은 장애물을 만나게 될 경우에 상기 장애물을 효과적으로 넘을 수 있는 별도의 수단이 전혀 마련되어 있지 않기 때문에 응급 상황이 발생할 경우에 독거노인은 도움을 줄 수 있는 다른 사람의 가까이에 존재하지 않기 때문에 헬스 케어 모니터링 시스템에 의한 적절한 응급조치가 신속하게 취해지지 못해 큰 위험에 직면할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 종래의 구동부가 한 쌍의 구동휠로 구동되어 장애물을 용이하게 넘지 못하여 구동에 제약이 따라 정확한 구동이 이루어지지 못하는 현상을 방지할 수 있도록 메인구동휠의 전방과 후방에 별도의 보조구동휠을 설치하여 장애물을 신속하고 용이하게 넘어서 정확한 구동 제어가 가능하도록 할 수 있는 독거노인 케어로봇 구동시스템을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 일정한 외관을 형성하는 본체부와; 상기 본체부를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 상기 본체부의 전방 양측면에 구비되는 메인 구동횔과, 상기 본체부의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부의 이동 방향을 제어하는 방향 전환휠로 이루어지는 구동휠부와; 상기 메인 구동휠의 구동에 의하여 상기 본체부가 이동시에 장애물을 용이하게 넘을 수 있도록 상기 메인 구동휠과 근접한 위치에 배치되어 회전 구동하는 보조 구동휠을; 포함한 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템을 제시한다.
여기서, 상기 보조 구동휠을 상기 메인 구동휠을 기준으로 상기 메인 구동휠의 전방에 배치되며 구름 접촉되는 하면이 상기 메인 구동휠의 하면보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 제1보조 구동휠과, 상기 메인 구동휠과 상기 방향 전환휠 사이의 위치에 배치되는 제2보조 구동휠을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2보조 구동휠의 하면은 상기 메인 구동휠의 하면과 상기 제1보조 구동휠의 하면 사이의 위치에 배치되도록 할 수 있다.
또한, 상기 본체부의 일측에는 회전축이 회전 가능하게 설치되는 구동모터가 구비되고, 상기 회전축에 설치된 가동기어와 상기 메인 구동휠에 설치된 피동기어가 맞물리어 상기 메인 구동휠의 회전이 이루어지도록 할 수 있다.
아울러, 상기 메인 구동휠에는 메인 풀리가 설치되고 상기 보조 구동휠에는 보조 풀리가 설치되며, 상기 메인 풀리와 상기 보조 풀리 사이에 벨트가 설치되어 상기 보조 구동휠 측으로 구동력을 전달하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 메인 풀리의 직경은 상기 보조 풀리의 직경보다 상대적으로 크게 형성되어 상기 보조 구동휠의 회전 속도가 상기 메인 구동휠의 회전속도보다 상대적으로 빠르도록 할 수 있다.
또한, 상기 메인 구동휠의 전방에 배치된 상기 제1보조 구동휠은 상기 장애물의 높이에 따라 배치된 높이가 조절가능하도록 별도의 현가 장치에 의하여 탄성지지되도록 할 수 있다.
본 발명은 종래의 구동부가 한 쌍의 구동휠로 구동되어 장애물을 용이하게 넘지 못하여 구동에 제약이 따름으로 인하여 정확한 구동이 이루어지지 못하는 현상을 방지할 수 있도록 메인구동휠의 전방과 후방에 별도의 보조구동휠을 설치하여 장애물을 신속하고 용이하게 넘도록 함으로써 정확한 구동 제어가 가능하도록 하여 위급상황에 처한 노약자에게 신속한 도움을 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템을 측면에서 바라본 구조을 도시한 측면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템의 동작을 도시한 작동도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템을 측면에서 바라본 구조을 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템의 동작을 도시한 작동도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 독거노인 케어로봇 구동시스템은, 일정한 외관을 형성하는 본체부(100)와; 상기 본체부(100)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 상기 본체부(100)의 전방 양측면에 구비되는 메인 구동횔(210)과, 상기 본체부(100)의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부(100)의 이동 방향을 제어하는 방향 전환휠(220)로 이루어지는 구동휠부(200)와; 상기 메인 구동휠(210)의 구동에 의하여 상기 본체부(100)가 이동시에 장애물을 용이하게 넘을 수 있도록 상기 메인 구동휠(210)과 근접한 위치에 배치되어 회전 구동하는 보조 구동휠(300)을; 포함한 것을 특징으로 한다.
본체부(100)는 일정한 외관을 형성하며, 내부에 여러 부품들을 수용할 수 있는 수용공간이 형성된 부재이다.
이러한 본체부(100)에는 신체적으로 약자인 독거 노인분들에게 도움을 줄 수 있도록 하는 호출 버튼이나 비상 버튼 및 간단한 명령을 입력시키고 결과를 출력할 수 있는 화면 등과 같은 부품들이 부착될 수 있다.
구동휠부(200)는 상술한 바와 같이, 본체부(100)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 본체부(100)의 전방 양측면에 구비되는 메인 구동횔(210)과, 본체부(100)의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 본체부(100)의 이동 방향을 제어하는 방향 전환휠(220)로 구성되어 있다.
메인 구동휠(210)은 본체부(100)의 진행 방향을 따라 전방의 양측면에 회전 가능하게 구비되어 있으며, 방향 전환휠(220)은 본체부(100)의 진행 방향을 따라 후방의 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 있다.
방향 전환휠(220)이 본체부(100)의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치됨으로써 본체부(100)를 우측 방향으로 회전시켜 우측으로 이동하도록 할 경우에는 방향 전환휠(220)이 우측으로 회전되도록 하고, 본체부(100)를 좌측 방향으로 회전시켜 좌측으로 이동하도록 할 경우에는 방향 전환휠(220)이 좌측으로 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
보조 구동휠(300)은 메인 구동휠(210)의 구동에 의하여 본체부(100)가 이동시에 장애물을 용이하게 넘을 수 있도록 메인 구동휠(210)과 근접한 위치에 배치되어 회전 구동되는 부재이다.
이러한 보조 구동휠(300)은 메인 구동휠(210)을 기준으로 메인 구동휠(210)의 전방에 배치되며 구름 접촉되는 하면이 메인 구동휠(210)의 하면보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 제1보조 구동휠(310)과, 메인 구동휠(210)과 방향 전환휠(220) 사이의 위치에 배치되는 제2보조 구동휠(320)을 포함하여 구성되어 있다.
제1보조 구동휠(310)은 메인 구동휠(210)로부터 동력을 전달받아 스스로 회전하는 부재로서, 메인 구동휠(210)의 전방에 배치되며 메인 구동휠(210)보다 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
제1보조 구동휠(310)이 회전 구동하면서 메일 구동휠(210)의 전방에 배치되어 있기 때문에 본체부(100)가 이동하다가 장애물을 만나게 되면, 가장 먼저 제1보조 구동휠(310)이 장애물의 표면과 접촉되면서 제1보조 구동휠(310)의 회전 구동에 의하여 장애물의 표면을 따라 타고 올라가면서 메인 구동휠(210)이 자연스럽게 장애물과 접촉되어 장애물을 넘을 수 있도록 유도하게 된다.
이러한 제1보조 구동휠(310)은 상기 장애물의 높이에 따라 배치된 높이가 조절가능하도록 별도의 현가 장치(400)에 의하여 탄성지지되는 것이 효과적인데, 제1보조 구동휠(310)이 탄성지지되면서 높이 조절되는 범위는 20 mm 내지 40 mm 가 되도록 함으로써 최소한 25 mm 이상의 장애물을 신속하게 용이하게 넘을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 별도의 현가 장치(400)에 의하여 제1보조 구동휠(310)은 하측 방향으로 가압되도록 탄성지지되도록 하여, 제1보조 구동휠(310)이 장애물과 초기 접촉시에 제1보조 구동휠(310)이 장애물의 표면으로 밀착되도록 함으로써 제1보조 구동휠(310)이 장애물의 표면을 따라 용이하게 올라 타도록 하는 것이 효과적이다.
제2보조 구동휠(320)의 하면은 메인 구동휠(210)의 하면과 제1보조 구동휠(310)의 하면 사이의 본체부(100) 중앙 위치에 배치되고, 메인 구동휠(210)과 방향 전환휠(220) 사이의 위치에 제2보조 구동휠(320)이 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
이는, 제2보조 구동휠(320)에 의하여 본체부(100)가 장애물을 타고 넘어 가다가 본체부(100)의 하면 중앙 영역이 장애물에 걸리게 되어 메일 구동휠(210)이 공회전함을 방지하여 원활하고 신속하게 본체부(100)가 원하는 방향으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다.
본체부(100)가 이동할 수 있는 구동력을 메인 구동휠(210) 측으로 제공할 수 있도록 본체부(100)의 일측에는 회전축이 회전 가능하게 설치되는 구동모터(110)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 회전축에 설치된 가동기어(120)와 메인 구동휠(210)에 설치된 피동기어(130)가 맞물리어 메인 구동휠(210)의 회전이 이루어지도록 하는 것이 효과적이다.
메인 구동휠(210)이 구동모터(110)에 의하여 회전구동하는 가동기어(120)와 메인 구동횔(210)에 고정 결합된 피동기어(130)가 상호 맞물리어 메인 구동휠(210)이 회전 구동하도록 함으로써 동력 전달 손실을 줄일 수 있다는 효과가 있으며, 벨트에 의하여 연결된 구조에서 발생할 수 있는 밀림 현상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
그리고, 메인 구동휠(210)에는 메인 풀리(140)가 설치되고 보조 구동휠(300)에는 보조 풀리(150)가 설치되며, 메인 풀리(140)와 보조 풀리(150) 사이에 벨트(160)가 설치되어 보조 구동휠(300) 측으로 구동력을 전달할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 구성은 보조 구동휠(300)의 구동을 위하여 별도의 모터를 구비하는 것이 아니라 메인 구동휠(210)을 구동시키는 구동모터(110)의 구동력을 이용하여 보조 구동휠(300)을 구동시킬 수 있도록 하여 제작 비용을 줄이고 제품의 전체적인 중량을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
또한, 보조 구동휠(300)과 메인 구동휠(210)의 연결 구조가 기어 방식이 아니라 벨트 연결 방식이기 때문에 보조 구동휠(300)이 벨트(160)와 보조 풀리(150) 및 메인 풀리(140) 사이의 슬립에 의하여 구동 속도가 느려지거나 회전 구동이 되지 않더라도 메인 구동휠(210)의 회전을 지속적으로 이루어질 수 있다는 효과가 있다.
메인 풀리(140)의 직경은 보조 풀리(150)의 직경보다 상대적으로 크게 형성되어 보조 구동휠(220)의 회전 속도가 메인 구동휠(210)의 회전속도보다 상대적으로 빠르도록 할 수 있다.
메인 구동휠(210)에 구비된 메인 풀리(140)와 보조 구동휠(300)에 구비된 보주 풀리(150)의 직경 크기를 조절함으로써 메인 구동휠(210)에 대한 보조 구동휠(300)의 회전 속도를 조절할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.
한편, 메인 구동휠(210)의 전방에 배치된 제1보조 구동휠(310)은 상기 장애물의 높이에 따라 배치된 높이가 조절가능하도록 별도의 현가 장치(400)에 의하여 탄성지지되는 것이 바람직한데, 현가 장치(400)의 구성을 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
현자 장치(400)는 일측이 본체부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에 제1보조 구동휠(310)의 회전축이 결합되어 제1보조 구동휠(310)을 회전 가능하게 지지하는 지지체(410)와, 지지체(410)를 탄성지지하도록 일단이 상기 지지체(410)의 일측과 연결되고 타단이 본체부(100)의 일측과 연결된 탄성스프링(420)을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 구성에 의하여 제1보조 구동휠(310)이 탄성지지되면서 높이 조절되는 범위가 20 mm 내지 40 mm 가 되도록 함으로써 최소한 25 mm 이상의 장애물을 신속하게 용이하게 넘을 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템의 동작을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 독거노인 케어로봇 구동시스템 측으로 이동 명령을 내리면 구동모터(110)가 동작하여 메인 구동휠(210)을 회전 구동하면서 본체부(100)가 원하는 위치로 이동하게 된다.
그리고, 그와 동시에 풀리와 벨트에 의하여 메인 구동휠(210)과 연결되어 있는 보조 구동휠(300)이 회전 구동하게 된다.
이러한 상태에서 본체부(100)가 전방으로 이동하다가 장애물을 만나게 되면 제1보조 구동휠(310)이 장애물과 접촉되고, 메인 구동휠(210)의 구동에 따라 본체부(100)가 추가로 전진하게 되면, 제1보조 구동휠(310)의 회전에 의하여 제1보조 구동휠(310)이 장애물의 표면을 타고 장애물의 상부로 올라가게 된다.
제1보조 구동휠(310)이 장애물의 상부로 올라가게 되면 본체부(100)의 전방이 상승하면서 메인 구동휠(210)이 순조롭게 장애물의 상부로 올라가게 됨으로써 신속하고 용이하게 독거노인 케어로봇 구동시스템이 장애물을 넘게 되는 것이다.
독거노인 케어로봇 구동시스템이 장애물을 넘은 후에는 현가 장치(400)의 탄성스프링(420)에 의하여 제1보조 구동휠(310)은 원래의 위치로 복원하게 되고, 본체부(100)는 명령에 따라 설정된 위치로 이동하여 독거 노인이 필요한 케어 작업을 수행할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 독거노인 케어로봇 구동시스템은 종래의 구동부가 한 쌍의 구동휠로 구동되어 장애물을 용이하게 넘지 못하여 구동에 제약이 따라 정확한 구동이 이루어지지 못하는 현상을 방지할 수 있도록 메인구동휠의 전방과 후방에 별도의 보조구동휠을 설치하여 장애물을 신속하고 용이하게 넘어서 정확한 구동 제어가 가능하게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 본체부 110 : 구동모터
120 : 가동기어 130 : 피동기어
140 : 메인 풀리 150 : 보조 풀리
160 : 벨트 200 : 구동휠부
210 : 메인 구동휠 220 : 방향 전환휠
300 : 보조 구동휠 310 : 제1보조 구동휠
320 : 제2보조 구동휠 400 : 현가 장치
410 : 지지체 420 : 탄성스프링

Claims (8)

  1. 일정한 외관을 형성하는 본체부(100)와;
    상기 본체부(100)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 상기 본체부(100)의 전방 양측면에 구비되는 메인 구동횔(210)과, 상기 본체부(100)의 후방 중앙 영역에 회전 가능하게 설치되어 상기 본체부(100)의 이동 방향을 제어하는 방향 전환휠(220)로 이루어지는 구동휠부(200)와;
    상기 메인 구동휠(210)의 구동에 의하여 상기 본체부(100)가 이동시에 장애물을 용이하게 넘을 수 있도록 상기 메인 구동휠(210)과 근접한 위치에 배치되어 회전 구동하는 보조 구동휠(300)을; 포함하고,
    상기 보조 구동휠(300)은 상기 메인 구동휠(210)을 기준으로 상기 메인 구동휠(210)의 전방에 배치되며 구름 접촉되는 하면이 상기 메인 구동휠(210)의 하면보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 제1보조 구동휠(310)과, 상기 메인 구동휠(210)과 상기 방향 전환휠(220) 사이의 위치에 배치되는 제2보조 구동휠(320)을 포함하며, 상기 제2보조 구동휠(320)의 하면은 상기 메인 구동휠(210)의 하면과 상기 제1보조 구동휠(310)의 하면 사이의 위치에 배치되고, 상기 본체부(100)의 일측에는 회전축이 회전 가능하게 설치되는 구동모터(110)가 구비되고, 상기 회전축에 설치된 가동기어(120)와 상기 메인 구동휠에 설치된 피동기어(130)가 맞물리어 상기 메인 구동휠(210)의 회전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 구동휠(210)에는 메인 풀리(140)가 설치되고 상기 보조 구동휠(300)에는 보조 풀리(150)가 설치되며, 상기 메인 풀리(140)와 상기 보조 풀리(150) 사이에 벨트(160)가 설치되어 상기 보조 구동휠(300) 측으로 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메인 풀리(140)의 직경은 상기 보조 풀리(150)의 직경보다 상대적으로 크게 형성되어 상기 보조 구동휠(300)의 회전 속도가 상기 메인 구동휠(210)의 회전속도보다 상대적으로 빠른 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템.
  7. 제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 구동휠(210)의 전방에 배치된 상기 제1보조 구동휠(310)은 상기 장애물의 높이에 따라 배치된 높이가 조절가능하도록 별도의 현가 장치(400)에 의하여 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현가 장치는 일측이 상기 본체부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 타측에 상기 제1보조 구동휠(310)의 회전축이 결합되어 상기 제1보조 구동휠(310)을 회전 가능하게 지지하는 지지체(410)와, 상기 지지체(410)를 탄성지지하도록 일단이 상기 지지체(410)의 일측과 연결되고 타단이 상기 본체부(100)의 일측과 연결된 탄성스프링(420)을 포함한 것을 특징으로 하는 독거노인 케어로봇 구동시스템.
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