KR20090007818A

KR20090007818A - Mobile robot

Info

Publication number: KR20090007818A
Application number: KR1020070070950A
Authority: KR
Inventors: 최무성; 양광웅; 손웅희; 김홍석
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2009-01-21

Abstract

A mobile robot is provided to reduce backlash phenomenon and reduce the size of a connection structure for operating driving wheels. A mobile robot comprises a drive module(100) producing driving force, and an extension module(200). The extension module includes accessories selectively mounted thereon if necessary. The extension module is joined with the drive module by a mechanical connecting structure. The extension module is electrically connected to the drive module by an electrical connecting structure separately from the mechanical connecting structure. The extension module controls the drive module by transmitting a control signal to the drive module through the electrical connecting structure.

Description

Mobile Robot {MOBILE ROBOT}

본 발명은 이동 로봇에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 다양한 부속 장치가 장착될 수 있는 이동 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot. More specifically, the present invention relates to a mobile robot in which various accessory devices can be mounted.

로봇에 관한 기술의 발달에 따라 다양한 종류의 로봇이 개발되고 실용화되고 있다. 최근에는 보행을 하거나 스스로 이동하는 로봇이 다양하게 개발되고 있다.Various kinds of robots have been developed and put into practical use according to the development of the technology regarding robots. Recently, various types of robots that walk or move on their own have been developed.

특히 스스로 이동하면서 원하는 기능을 수행하기 위한 이동 로봇의 개발의 필요성이 크게 대두되고 있다. 그러나 아직까지는 이동 로봇의 안정적인 작동 등에 관한 다양한 기술적 과제의 해결이 필요한 상태이다.In particular, the need for the development of a mobile robot to perform a desired function while moving by itself is emerging. However, it is still necessary to solve various technical problems related to the stable operation of the mobile robot.

나아가, 현재까지는 단일한 기능을 수행하는 로봇이 주로 연구 개발되고 있으나, 필요에 따라 다양한 기능을 수행하는 다양한 부속 장치가 장착될 수 있는 로봇의 개발이 필요한 실정이다. 또한 단일의 통신 인터페이스를 가지는 로봇의 경우 다양한 종류의 부속 장치가 장착되기 어려우므로, 다양한 부속 장치가 부착될 수 있는 확장성을 가지도록 다양한 종류의 통신 인터페이스를 가지는 이동 로봇의 개발의 필요성이 대두되고 있다.Furthermore, until now, a robot that performs a single function has been mainly researched and developed, but it is necessary to develop a robot that can be equipped with various accessory devices that perform various functions as needed. In addition, in the case of a robot having a single communication interface, it is difficult to mount various kinds of accessory devices, and therefore, there is a need for the development of a mobile robot having various types of communication interfaces so as to have expandability to which various accessory devices can be attached. have.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 안정적으로 작동할 수 있고 다양한 부속 장치가 장착될 수 있는 이동 로봇을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above, and an object of the present invention is to provide a mobile robot that can operate stably and can be equipped with various accessory devices.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 이동 로봇은 구동력을 생성하는 구동 모듈, 그리고 확장 모듈을 포함한다. 확장 모듈은 필요에 따라 부속 장치가 선택적으로 장착될 수 있도록 형성되고, 기계적 연결 구조에 의해 상기 구동 유닛에 체결될 수 있도록 형성되며, 상기 기계적 연결 구조와는 별개의 전기적 연결 구조에 의해 상기 구동 유닛에 전기적으로 연결되고, 상기 전기적 연결 구조를 통해 제어 신호를 전송하여 상기 구동 모듈을 제어한다.A mobile robot according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a driving module for generating a driving force, and an expansion module. The expansion module is formed so that the accessory device can be selectively mounted, if necessary, can be fastened to the drive unit by a mechanical connection structure, the drive unit by an electrical connection structure separate from the mechanical connection structure It is electrically connected to, and transmits a control signal through the electrical connection structure to control the drive module.

상기 전기적 연결 구조는 복수의 통신 미디어 표준 커넥터를 포함할 수 있다.The electrical connection structure may comprise a plurality of communication media standard connectors.

상기 구동 모듈은 상기 확장 모듈이 장착될 수 있도록 형성되는 몸체, 상기 몸체에 체결되는 한 쌍의 구동 바퀴, 상기 구동 바퀴를 회전시키기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터, 그리고 상기 구동 바퀴의 내부에 배치되며 상기 액추에이터에 의해 생성된 구동력을 상기 구동 바퀴로 전달하도록 상기 구동 바퀴와 상기 액추에이터를 기계적으로 연결하는 커플링(coupling)을 포함할 수 있다.The drive module is disposed in the body formed to be mounted to the expansion module, a pair of drive wheels fastened to the body, an actuator for generating a driving force for rotating the drive wheels, and the drive wheels It may include a coupling (coupling) for mechanically connecting the drive wheel and the actuator to transfer the driving force generated by the actuator to the drive wheel.

상기 구동 모듈은 외부 물체와의 충돌 시 발생하는 충격을 흡수하기 위한 충 격 흡수 장치를 더 포함할 수 있다.The driving module may further include a shock absorber for absorbing a shock generated when a collision with an external object occurs.

상기 충격 흡수 장치는 상기 몸체의 일측에 장착되는 범퍼 패널, 상기 범퍼 패널에 전달된 충격을 탄성력을 이용하여 완충하도록 형성되는 충격 흡수 유닛, 그리고 상기 범퍼 패널의 슬라이딩(sliding)을 가이드(guide) 하는 가이드 유닛을 포함할 수 있다.The shock absorbing device may be configured to guide a bumper panel mounted on one side of the body, a shock absorbing unit configured to cushion an impact transmitted to the bumper panel using an elastic force, and sliding the bumper panel. It may include a guide unit.

상기 확장 모듈에 장착되는 부속 장치는 영상 이미지 획득을 위한 카메라유닛을 포함할 수 있다. 상기 카메라 유닛은 카메라, 상기 확장 모듈로부터 이격되도록 상기 카메라를 지지하는 지지대, 상기 확장 모듈에 장착되며 상기 카메라를 구동하기 위한 구동력을 생성하는 액추에이터, 그리고 상기 액추에이터의 구동력을 상기 카메라로 전달하여 상기 카메라를 설정된 방향으로 구동할 수 있도록 상기 액추에이터와 상기 카메라를 연결하는 와이어를 포함할 수 있다.The accessory device mounted on the expansion module may include a camera unit for obtaining an image image. The camera unit may include a camera, a support for supporting the camera to be spaced apart from the expansion module, an actuator mounted to the expansion module and generating a driving force for driving the camera, and transmitting the driving force of the actuator to the camera. It may include a wire connecting the actuator and the camera to drive in a set direction.

본 발명에 의하면, 이동 로봇의 확장 모듈이 구동 모듈에 기계적 연결 구조를 통해서 연결되고 아울러 이 기계적 연결 구조와 별개의 전기적 연결 구조에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 구동 모듈과 확장 모듈 사이의 전기적 연결이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.According to the present invention, the expansion module of the mobile robot is connected to the drive module through a mechanical connection structure and electrically connected by a separate electrical connection structure to the mechanical connection structure, whereby the electrical connection between the drive module and the expansion module is further improved. It can be kept stable.

또한 구동 모듈의 액추에이터와 구동 바퀴가 커플링에 의해 기계적으로 연결되고 커플링이 구동 바퀴의 내부에 배치됨으로써, 백래쉬 현상을 줄임과 동시에 구동 바퀴를 구동하기 위한 연결 구조의 크기가 감소될 수 있다.In addition, since the actuator and the driving wheel of the drive module are mechanically connected by the coupling and the coupling is disposed inside the drive wheel, the size of the connection structure for driving the drive wheel can be reduced while reducing the backlash phenomenon.

나아가 이동 로봇이 외부 물체와의 충돌 시 발생하는 충격 흡수 장치가 구비 됨으로써, 외부 물체와의 충돌에 의한 손상을 최소화할 수 있다.Furthermore, since the shock absorbing device generated when the mobile robot collides with an external object is provided, it is possible to minimize the damage caused by the collision with the external object.

더 나아가 충격 흡수 장치의 범퍼 패널이 가이드 유닛을 매개로 구동 모듈의 몸체에 장착됨으로써, 충돌 시 범퍼 패널의 손상이 최소화될 수 있다.Furthermore, since the bumper panel of the shock absorbing device is mounted to the body of the drive module via the guide unit, damage to the bumper panel in the event of a collision can be minimized.

그리고 외부 영상 이미지를 획득하기 위한 카메라를 구동하기 위한 액추에이터가 확장 모듈의 몸체에 구비되고 이에 연결된 와이어에 의해 카메라를 설정된 방향으로 구동함으로써, 카메라 유닛 중 외부로 노출되는 부분의 크기가 크게 감소될 수 있다.In addition, an actuator for driving a camera for acquiring an external video image is provided in the body of the expansion module, and the size of the portion exposed to the outside of the camera unit can be greatly reduced by driving the camera in a set direction by a wire connected thereto. have.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은 구동 모듈(100)과 이에 장착되는 확장 모듈(200)을 포함한다. 도 1에는 확장 모듈(200)이 구동 모듈(100)과 분리된 상태가 도시되어 있으며, 확장 모듈(200)은 기계적 연결 구조에 의해 구동 유닛(100)에 체결될 수 있도록 형성된다.As shown in Figure 1 and 2, the mobile robot according to an embodiment of the present invention includes a drive module 100 and an expansion module 200 mounted thereto. 1 shows a state in which the expansion module 200 is separated from the driving module 100, and the expansion module 200 is formed to be fastened to the driving unit 100 by a mechanical connection structure.

구동 모듈(100)은 이동을 위한 구동력을 생성하며 이동을 위한 수단을 구비한다. 예를 들어, 구동 모듈(100)은 전력을 이용하여 구동력을 생성하는 모터를 포함할 수 있다. 구동력을 생성하기 위한 전력을 제공하는 전원(예를 들어, 배터리)은 구동 모듈(100) 내에 구비될 수도 있고 확장 모듈(200)에 구비될 수도 있다.The drive module 100 generates a driving force for movement and has a means for movement. For example, the driving module 100 may include a motor that generates driving force using electric power. A power source (eg, a battery) that provides power for generating driving force may be provided in the driving module 100 or may be provided in the expansion module 200.

구동 모듈(100)은 확장 모듈(200)이 장착될 수 있도록 형성되는 몸체(101)를 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 몸체(101)의 상부에는 장착면(103)이 구비되며 이 장착면(103) 상에 확장 모듈(200)이 고정된다.The drive module 100 includes a body 101 formed to mount the expansion module 200. As shown in the figure, the mounting surface 103 is provided on the upper portion of the body 101, the expansion module 200 is fixed on the mounting surface 103.

확장 모듈(200)은 기계적 연결 구조에 의해 구동 모듈(100)에 체결될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 구동 모듈(100)의 몸체(101)의 장착면(103)과 확장 모듈(200)의 몸체(201)의 하면(203)에 양자의 결합을 위한 홈이나 돌기 등을 형성하여 이를 체결함으로써 확장 모듈(200)이 구동 모듈(100)에 장착될 수 있다. 도 2를 참조하면, 확장 모듈(200)의 몸체(201)의 하면(203)에 고정 턱(205), 고정 핀(207), 잠금 턱(209) 등이 형성되고, 구동 모듈(100)의 몸체(101)의 장착면(103)의 대응되는 위치에 각각 홈(105, 107, 109)이 형성되며, 고정 턱(205), 고정 핀(207), 잠금 턱(209)이 각각 홈(105, 107, 109)에 삽입됨으로써 확장 모듈(200)이 구동 모듈(100)에 장착될 수 있다.The expansion module 200 is formed to be fastened to the driving module 100 by a mechanical connection structure. For example, grooves or protrusions for coupling the two are formed on the mounting surface 103 of the body 101 of the driving module 100 and the lower surface 203 of the body 201 of the expansion module 200. By fastening, the expansion module 200 may be mounted to the driving module 100. 2, a fixing jaw 205, a fixing pin 207, a locking jaw 209, and the like are formed on a lower surface 203 of the body 201 of the expansion module 200, and the driving module 100 may be formed. Grooves 105, 107, and 109 are formed at corresponding positions of the mounting surface 103 of the body 101, respectively, and the fixing jaw 205, the fixing pin 207, and the locking jaw 209 are grooves 105, respectively. The expansion module 200 may be mounted to the driving module 100 by being inserted into the first, second and second 107 and 109.

확장 모듈(200)에는 잠금 턱(209)을 홈(109)으로부터 이탈시키기 위한 잠금 해제 버튼(211)이 구비될 수 있다. 잠금 해제 버튼(211)은 잠금 턱(209)에 기구적으로 연결되며, 잠금 해제 버튼(211)이 눌려지는 경우 잠금 턱(209)이 홈(109)으로부터 이탈될 수 있는 위치로 이동하도록 구성된다. 잠금 해제 버튼(211)이 구비됨으로써 확장 모듈(200)이 구동 모듈(100)로부터 필요에 따라 선택적으로 분리될 수 있게 된다.The expansion module 200 may be provided with a lock release button 211 for detaching the locking jaw 209 from the groove 109. The unlocking button 211 is mechanically connected to the locking jaw 209 and is configured to move to the position where the locking jaw 209 can be released from the groove 109 when the unlocking button 211 is pressed. . As the lock release button 211 is provided, the expansion module 200 may be selectively separated from the driving module 100 as necessary.

한편, 확장 모듈(200)은 위에서 설명한 기계적 연결 구조와는 별개의 전기적 연결 구조에 의해 구동 유닛(100)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 확장 모듈(200)은 전원 및 통신 인터페이스(interface)(300)를 통해서 구동 모듈(100)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(100)과 확장 모듈(200)은 TCP/IP 방식으로 서로 통신할 수 있다. 전원 및 통신 인터페이스(300)는 전원 및 신호를 전송할 수 있는 플렉시블(flexible)한 인터페이스로 구현될 수 있다.On the other hand, the expansion module 200 is electrically connected to the drive unit 100 by an electrical connection structure separate from the mechanical connection structure described above. For example, the expansion module 200 may be connected to the driving module 100 through a power source and a communication interface 300. For example, the driving module 100 and the expansion module 200 may communicate with each other in a TCP / IP manner. The power and communication interface 300 may be implemented as a flexible interface capable of transmitting power and signals.

이때, 확장 모듈(200)과 구동 모듈(100)을 연결하는 전기적 연결 구조는 복수의 통신 미디어 표준 커넥터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 구동 모듈(100)에는 배터리 입출력 단자(301), 파워 입력 단자(303), 파워 출력 단자(305), 이더넷(ethernet) 단자(307), 시리얼(serial) 통신 단자(309), USB 단자(311), 스위치(313) 등이 구비될 수 있으며, 확장 모듈(200)에는 파워 입력 단자(321), 이더넷(ethernet) 단자(323), 시리얼(serial) 통신 단자(325), USB 단자(327), 스위치(329) 등이 구비될 수 있다. 구동 모듈(100)의 이더넷 단자(307), 시리얼 통신 단자(309), 및 USB 단자(311)가 확장 모듈(200)의 이더넷 단자(323), 시리얼 통신 단자(325), 및 USB 단자(327)에 각각 해당 통신 미디어 표준 커넥터를 통해서 연결될 수 있다. 이와 같이 확장 모듈(200)이 통신 미디어 표준 커넥터를 통해서 구동 모듈(100)에 전기적으로 연결됨으로써, 확장 모듈(200)과 구동 모듈(100) 사이의 신호 송수신 및 전원 공급이 가능하게 된다.In this case, the electrical connection structure connecting the expansion module 200 and the driving module 100 may include a plurality of communication media standard connectors. For example, as illustrated in FIGS. 3 and 4, the driving module 100 includes a battery input / output terminal 301, a power input terminal 303, a power output terminal 305, and an ethernet terminal. 307, a serial communication terminal 309, a USB terminal 311, a switch 313, and the like, may be provided. The expansion module 200 may include a power input terminal 321 and an Ethernet terminal ( 323, a serial communication terminal 325, a USB terminal 327, a switch 329, and the like may be provided. The Ethernet terminal 307, the serial communication terminal 309, and the USB terminal 311 of the driving module 100 are connected to the Ethernet terminal 323, the serial communication terminal 325, and the USB terminal 327 of the expansion module 200. Can be connected via the corresponding communication media standard connector. As such, the expansion module 200 is electrically connected to the driving module 100 through a communication media standard connector, thereby enabling signal transmission and reception and power supply between the expansion module 200 and the driving module 100.

확장 모듈(200)은 각종 센서의 신호를 수신하고 구동 모듈(100)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 브레인부(brain part)(210)를 포함한다. 도 1에는 브레인부(210)가 랩탑 컴퓨터(laptop computer)인 경우가 도시되어 있으나, 브레인부(210)는 센서들 및 부속 장치로부터 각종 신호 및 데이터를 수신하고 이를 처리, 분석, 판단하여 구동 모듈(100)을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 임의의 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다. 또한 브레인부(210)는 사용자와의 인터페이스 를 위해 터치 패널(touch panel)을 구비할 수 있으며, 브레인부(210)에는 음성 인식 및 비젼(vision) 관련 각종 소프트웨어가 탑재될 수 있다.The expansion module 200 includes a brain part 210 that receives signals from various sensors and outputs a control signal for controlling the driving of the driving module 100. 1 illustrates a case where the brain unit 210 is a laptop computer, but the brain unit 210 receives various signals and data from sensors and accessories, processes, analyzes, and judges the driving module. It can be implemented with any computer device that outputs a control signal for controlling 100. In addition, the brain unit 210 may include a touch panel to interface with a user, and the brain unit 210 may be equipped with various software related to voice recognition and vision.

확장 모듈(200)은 이러한 전기적 연결 구조를 통해 제어 신호를 전송하여 구동 모듈(100)을 제어한다. 아울러, 구동 모듈(100)에는 구동 제어를 위해 필요한 데이터를 획득하기 위한 각종 센서가 장착될 수 있으며 이 센서의 신호는 전기적 연결 구조를 통해서 확장 모듈(200)로 전송될 수 있으며 확장 모듈(200)은 이 신호를 기초로 구동 모듈(100)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성할 수 있다.The expansion module 200 transmits a control signal through the electrical connection structure to control the driving module 100. In addition, the driving module 100 may be equipped with various sensors for acquiring data necessary for driving control, and the signals of the sensors may be transmitted to the expansion module 200 through an electrical connection structure, and the expansion module 200. May generate a driving signal for driving the driving module 100 based on the signal.

구동 모듈(100)의 이동을 위해, 구동 모듈(100)의 몸체(101)에는 한 쌍의 구동 바퀴(111, 113)가 구비된다. 예를 들어, 한 쌍의 구동 바퀴(111, 113)는 서로 마주 보도록 몸체(101)의 양측에 장착될 수 있으며, 구동 바퀴(111, 113)는 충격 흡수가 용이하도록 공기가 충진되는 형태의 바퀴일 수 있다. 또한 구동 바퀴(111, 113)는 서스펜션(suspension)을 통해서 몸체(101)에 체결될 수도 있다.In order to move the driving module 100, the body 101 of the driving module 100 is provided with a pair of driving wheels 111 and 113. For example, the pair of drive wheels 111 and 113 may be mounted on both sides of the body 101 to face each other, and the drive wheels 111 and 113 are wheels in which air is filled to facilitate shock absorption. Can be. In addition, the driving wheels 111 and 113 may be fastened to the body 101 through suspension.

그리고 구동 모듈(100)의 몸체(101)에는 구동 모듈(100)의 진행 방향에 따라 회전 가능한 보조 바퀴(115)가 구비될 수 있다. 보조 바퀴(115)는 구동 모듈(100)의 진행 방향에 따라 회전 가능한 캐스터 휠(caster wheel)로 구현될 수 있다.In addition, the body 101 of the driving module 100 may be provided with an auxiliary wheel 115 rotatable in accordance with the advancing direction of the driving module 100. The auxiliary wheel 115 may be implemented as a caster wheel rotatable according to the driving direction of the drive module 100.

한편, 도 5 및 도 6을 참조하면, 구동 모듈(100)은 구동 바퀴(111, 113)를 회전시키기 위한 액추에이터(actuator)(115, 117)를 포함한다. 액추에이터(115, 117)는 한 쌍의 구동 바퀴(111, 113)를 각각 회전시킬 수 있는 임의의 장치일 수 있으며, 예를 들어 전동 모터일 수 있다. 이 액추에이터(115, 117)는 확장 모듈(200)로부터 수신되는 구동 제어 신호에 의해 작동 제어될 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 5 and 6, the driving module 100 includes actuators 115 and 117 for rotating the driving wheels 111 and 113. Actuators 115 and 117 can be any device capable of rotating a pair of drive wheels 111 and 113, respectively, for example an electric motor. The actuators 115 and 117 may be operation controlled by a drive control signal received from the expansion module 200.

도 6에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(100)은 액추에이터(115)에 의해 생성된 구동력을 구동 바퀴(111)로 전달하도록 구동 바퀴(111)와 액추에이터(115)를 기계적으로 연결하는 커플링(coupling)(119)을 포함한다. 도면에는 도시되지 아니하였으나, 도면부호 113의 구동 바퀴도 커플링에 의해 도면부호 117의 액추에이터에 기계적으로 연결된다.As shown in FIG. 6, the driving module 100 may include a coupling for mechanically connecting the driving wheel 111 and the actuator 115 to transmit the driving force generated by the actuator 115 to the driving wheel 111. coupling 119). Although not shown in the drawings, the drive wheel 113 is also mechanically connected to the actuator 117 by a coupling.

보다 구체적으로 설명하면, 커플링(119)의 일단은 액추에이터(115)의 출력축(121)에 고정 연결되고 이와 동시에 커플링(119)은 구동 바퀴(111)와 일체로 회전하도록 구동 바퀴(111)에 고정된다. 이때 커플링(119)은 구동 바퀴(111)에 고정된 부쉬(bush)(123)에 고정 연결됨으로써 구동 바퀴(111)와 일체로 회전하도록 구동 바퀴(111)에 고정될 수 있다. 한편, 구동 바퀴(111)와 일체로 회전하는 부쉬(123)와 구동 모듈(100)의 몸체(101)에 고정되는 프레임(125) 사이에는 베어링(bearing)(127)이 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로 구동 바퀴(111, 113)는 액추에이터(115, 119)에 의해 회전 구동될 수 있다. 구동 바퀴(111, 113)와 액추에이터(115, 119)가 커플링(119)에 의해 직결됨으로써 백래쉬(backlash) 현상이 크게 감소될 수 있다.More specifically, one end of the coupling 119 is fixedly connected to the output shaft 121 of the actuator 115 and at the same time the coupling 119 rotates integrally with the driving wheel 111. Is fixed to. In this case, the coupling 119 may be fixed to the driving wheel 111 to rotate integrally with the driving wheel 111 by being fixedly connected to a bush 123 fixed to the driving wheel 111. Meanwhile, a bearing 127 may be disposed between the bush 123 rotating integrally with the driving wheel 111 and the frame 125 fixed to the body 101 of the driving module 100. In this manner, the drive wheels 111 and 113 may be rotationally driven by the actuators 115 and 119. Since the driving wheels 111 and 113 and the actuators 115 and 119 are directly connected by the coupling 119, a backlash phenomenon may be greatly reduced.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 커플링(119)은 구동 바퀴(111)의 내부에 배치된다. 즉, 커플링(119)이 구동 바퀴(111)의 폭 방향 내측에 배치된다. 이에 따라, 백래쉬 현상을 줄임과 동시에, 액추에이터(115, 117)와 구동 바퀴(111, 113)를 기계적으로 연결하기 위한 연결 구조의 폭 방향 길이가 감소될 수 있고, 이에 의해 이동 로봇의 전체적인 크기가 감소될 수 있다.In this case, as shown in FIG. 6, the coupling 119 is disposed inside the driving wheel 111. That is, the coupling 119 is disposed inside the width direction of the driving wheel 111. Accordingly, while reducing the backlash phenomenon, the widthwise length of the connection structure for mechanically connecting the actuators 115 and 117 and the driving wheels 111 and 113 can be reduced, thereby reducing the overall size of the mobile robot. Can be reduced.

한편, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(100)은 외부 물체와의 충돌 시 발생하는 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수 장치(130)를 더 포함할 수 있다.1 and 5, the driving module 100 may further include a shock absorbing device 130 for absorbing a shock generated when a collision with an external object occurs.

충격 흡수 장치(130)는 범퍼 패널(bumper panel)(131), 충격 흡수 유닛(133), 그리고 가이드(guide) 유닛(135)을 포함할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 범퍼 패널(131)은 충격 흡수 유닛(133)과 가이드 유닛(135)을 매개로 구동 모듈(100)의 몸체(101)의 일측에 장착된다. 이때 범퍼 패널(131)은 구동 모듈(100)의 몸체(101)로부터 약간 이격된 상태로 장착된다. 본 실시예는 두 개의 충격 흡수 유닛(133)이 구비되는 경우이나 충격 흡수 유닛의 개수는 이제 한정되지 아니한다.The shock absorber 130 may include a bumper panel 131, a shock absorber unit 133, and a guide unit 135. As shown in the figure, the bumper panel 131 is mounted on one side of the body 101 of the drive module 100 via the shock absorbing unit 133 and the guide unit 135. In this case, the bumper panel 131 is mounted in a state slightly spaced apart from the body 101 of the driving module 100. In this embodiment, two shock absorbing units 133 are provided, but the number of shock absorbing units is not limited thereto.

충격 흡수 유닛(133)은, 구동 모듈(100)의 몸체(101)의 내부에 설치되며 실린더 형태를 가지는 하우징(housing)(137), 이 하우징(137)의 내부에 배치되는 탄성을 가지는 탄성 부재(예를 들어, 스프링)(139), 그리고 일단은 범퍼 패널(131)에 고정되고 다른 일단은 하우징(137) 내에서 이동 가능하게 배치되는 피스톤 부재(141)를 포함한다. 이 피스톤 부재(141)의 하우징(137) 내에 배치된 일단은 탄성 부재(139)에 의해 탄성적으로 지지된다.The shock absorbing unit 133 is installed inside the body 101 of the drive module 100 and has a housing 137 having a cylindrical shape, and an elastic member having elasticity disposed inside the housing 137. (For example, a spring) 139, and one end fixed to the bumper panel 131 and the other end movably disposed within the housing 137. One end disposed in the housing 137 of the piston member 141 is elastically supported by the elastic member 139.

이와 같은 충격 흡수 유닛(133)의 구조에 따라, 범퍼 패널(131)이 외부 물체와 충돌하는 경우 그 충격이 몸체(101)로 바로 전달되지 아니하고 탄성 부재(139)에 의해 흡수된다.According to the structure of the shock absorbing unit 133 as described above, when the bumper panel 131 collides with an external object, the shock is not directly transmitted to the body 101 and is absorbed by the elastic member 139.

한편, 충격 흡수 유닛(133)의 하우징(137)의 외측 단에는 전방 충돌을 감지 하기 위한 리밋 스위치(limit switch)(143)가 설치될 수 있다. 전방 충돌에 의해 리밋 스위치(143)가 범퍼 패널(131)이나 몸체(101)에 의해 눌리는 경우 리밋 스위치(143)는 해당하는 신호를 출력하고, 확장 모듈(200)의 브레인부(210)가 리밋 스위치(143)의 출력 신호를 수신하여 필요한 구동 제어를 수행할 수 있다. 리밋 스위치(143)의 신호는 CAN(Controller Area Network) 인터페이스를 통해서 확장 모듈(200)의 브레인부(210)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 확장 모듈(200)의 브레인부(210)는 리밋 스위치(143)의 해당하는 신호가 수신되는 경우 구동 모듈(100)의 손상이 방지되도록 구동을 중지시킬 수 있다.Meanwhile, a limit switch 143 for detecting a front collision may be installed at an outer end of the housing 137 of the shock absorbing unit 133. When the limit switch 143 is pressed by the bumper panel 131 or the body 101 due to the front collision, the limit switch 143 outputs a corresponding signal, and the brain 210 of the expansion module 200 limits the limit. Receiving the output signal of the switch 143 may perform the necessary drive control. The signal of the limit switch 143 may be transmitted to the brain unit 210 of the expansion module 200 through a controller area network (CAN) interface. For example, the brain unit 210 of the expansion module 200 may stop driving to prevent damage to the driving module 100 when a corresponding signal of the limit switch 143 is received.

가이드 유닛(135)은 구동 모듈(100)의 몸체(101) 내부에 설치되는 중공 실린더 형상의 리니어 부쉬(linear bush)(145), 그리고 리니어 부쉬(145)에 삽입되는 가이드 샤프트(guide shaft)(147)를 포함한다. 가이드 샤프트(147)의 외측 단은 범퍼 패널(131)에 고정된다. 범퍼 패널(131)이 외부 물체와 충돌하는 경우 가이드 샤프트(147)가 리니어 부쉬(145)의 내부를 따라 선형으로 이동하므로 가이드 샤프트(147)에 고정된 범퍼 패널(131)이 선형으로 이동하게 된다. 이에 따라 범퍼 패널(131)의 이동이 선형으로 안내되며 이에 의해 외부 물체와의 충돌에 의해 범퍼 패널(131) 및 충격 흡수 유닛(133)이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.The guide unit 135 includes a hollow cylindrical linear bush 145 installed inside the body 101 of the drive module 100, and a guide shaft inserted into the linear bush 145 ( 147). The outer end of the guide shaft 147 is fixed to the bumper panel 131. When the bumper panel 131 collides with an external object, since the guide shaft 147 moves linearly along the inside of the linear bush 145, the bumper panel 131 fixed to the guide shaft 147 moves linearly. . Accordingly, the movement of the bumper panel 131 is linearly guided, thereby minimizing damage to the bumper panel 131 and the shock absorbing unit 133 by collision with an external object.

한편 도면에도 도시되지 아니하였으나, 구동 모듈(100)에는 자동 충전을 위한 충전부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 충전부는 범퍼 패널(131)의 장착된 반대측에 설치될 수 있다.Although not shown in the drawings, the driving module 100 may be provided with a charging unit for automatic charging. For example, the charging unit may be installed on the opposite side of the bumper panel 131.

한편, 도면에는 명시적으로 도시되지 아니하였으나, 구동 모듈(100)과 확장 모듈(200)에는 다양한 종류의 센서가 장착될 수 있다. 예를 들어, 전방의 장애물 감지와 장애물까지의 거리 측정을 위해 몸체(101)의 전방에 복수의 적외선 센서가 장착될 수 있으며, 계단 등의 하향 감지를 위해 복수의 적외선 센서가 몸체(101)의 아래 방향으로 배치될 수 있다. 적외선 센서의 검출 신호는 전기적 연결 구조(예를 들어, CAN(Controller Area Network) 인터페이스)를 통해서 확장 모듈(200)의 브레인부(210)로 전송될 수 있다. 또한 확장 모듈(200)에는 초음파 센서, 레이저 스캐너(laser scanner) 등이 장착될 수 있으며, 이들의 신호는 직렬 통신 및 USB 단자를 통해서 브레인부(210)로 전송될 수 있다. 이때, 복수의 초음파 센서와 적외선 센서가 장착될 수 있으며, 각 센서는 CAN 인터페이스로 연결될 수 있다.Although not explicitly shown in the drawings, various types of sensors may be mounted on the driving module 100 and the expansion module 200. For example, a plurality of infrared sensors may be installed at the front of the body 101 to detect an obstacle and a distance to the front of the obstacle, and a plurality of infrared sensors may be installed at the front of the body 101 to detect downwards such as stairs. It may be arranged in a downward direction. The detection signal of the infrared sensor may be transmitted to the brain unit 210 of the expansion module 200 through an electrical connection structure (for example, a controller area network (CAN) interface). In addition, the expansion module 200 may be equipped with an ultrasonic sensor, a laser scanner, and the like, and their signals may be transmitted to the brain unit 210 through serial communication and a USB terminal. In this case, a plurality of ultrasonic sensors and infrared sensors may be mounted, and each sensor may be connected to a CAN interface.

한편, 확장 모듈(200)은 필요에 따라 다양한 부속 장치가 선택적으로 장착될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 부속 장치는 영상 이미지 획득을 위한 카메라 유닛(400)일 수 있다. 카메라 유닛(400)은 USB 포트를 통해서 브레인부(210)에 연결될 수 있다. 나아가, 부속 장치는 필요한 기능을 수행할 수 있는 임의의 장치일 수 있으며, 예를 들어 로봇 팔 등 일 수 있다.On the other hand, the expansion module 200 is formed so that various accessory devices can be selectively mounted as needed. For example, as shown in FIG. 1, the accessory device may be a camera unit 400 for acquiring a video image. The camera unit 400 may be connected to the brain unit 210 through a USB port. Furthermore, the accessory device may be any device capable of performing the required function, for example, a robotic arm or the like.

카메라 유닛(400)은 외부 이미지를 촬영하여 영상 이미지를 획득하는 카메라(401)를 포함한다. 카메라(401)는 확장 모듈(200)의 몸체(201)로부터 이격되도록 지지대(403)에 의해 지지된다. 이때 카메라(401)는 설정된 방향으로 구동(회전)될 수 있도록 지지대(403)에 체결된다. 액추에이터(405)는 확장 모듈(200)의 몸체(201) 내에 구비되며 카메라(401)를 설정된 방향으로 구동하기 위한 구동력을 생성한다. 와이어(wire)(407)는 액추에이터(405)의 구동력을 카메라(401)로 전달 하여 카메라(401)를 설정된 방향으로 구동할 수 있도록 액추에이터(405)와 카메라(401)를 연결한다. 예를 들어, 액추에이터(405)는 RC 서보 모터(RC servo motor)(409)와 모터 드라이버(motor driver)(411)로 구현될 수 있다.The camera unit 400 includes a camera 401 for capturing an external image to obtain a video image. The camera 401 is supported by the support 403 to be spaced apart from the body 201 of the expansion module 200. At this time, the camera 401 is fastened to the support 403 to be driven (rotated) in the set direction. The actuator 405 is provided in the body 201 of the expansion module 200 and generates a driving force for driving the camera 401 in a set direction. The wire 407 connects the actuator 405 and the camera 401 to transmit the driving force of the actuator 405 to the camera 401 to drive the camera 401 in a set direction. For example, the actuator 405 may be implemented as an RC servo motor 409 and a motor driver 411.

카메라 유닛(400)의 카메라(401)를 구동하기 위한 액추에이터(405)가 확장 모듈(200)의 몸체(201) 내부에 설치되고 이에 연결된 와이어(407)를 통해서 카메라(401)를 구동함으로써, 카메라 유닛(400)의 외부에 노출되는 부분의 크기가 작아질 수 있다.An actuator 405 for driving the camera 401 of the camera unit 400 is installed inside the body 201 of the expansion module 200 to drive the camera 401 through a wire 407 connected thereto, thereby providing a camera. The size of the portion exposed to the outside of the unit 400 may be reduced.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and it is recognized that the present invention is easily changed and equivalent by those skilled in the art to which the present invention pertains. Includes all changes and modifications to the scope of the matter.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구동 모듈과 확장 모듈의 기계적 결합을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the mechanical coupling of the drive module and the expansion module of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구동 모듈의 외부 단자를 보여주는 도면이다.3 is a view illustrating an external terminal of a driving module of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 확장 모듈의 외부 단자를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an external terminal of the expansion module of the mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구동 모듈의 내부 구성을 보여주는 도면이다.5 is a view showing the internal configuration of a drive module of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 구동 바퀴의 내부 구조를 보여주는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the internal structure of a driving wheel of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇의 카메라 유닛을 보여주는 도면이다.7 and 8 are views showing a camera unit of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 구동 모듈 101: 몸체100: drive module 101: body

111: 구동 바퀴 115: 보조 바퀴111: driving wheel 115: auxiliary wheel

130: 충격 흡수 장치 131: 범퍼 패널130: shock absorber 131: bumper panel

133: 충격 흡수 유닛 135: 가이드 유닛133: shock absorbing unit 135: guide unit

119: 커플링 200: 확장 모듈119: coupling 200: expansion module

Claims

A driving module for generating a driving force, and

If necessary, an accessory device may be selectively mounted, and may be fastened to the drive unit by a mechanical connection structure, and electrically connected to the drive unit by an electrical connection structure separate from the mechanical connection structure. And an expansion module connected to the control module and transmitting a control signal through the electrical connection structure to control the driving module.

In claim 1,

The electrical connection structure includes a plurality of communication media standard connectors.

In claim 1,

The drive module

Body formed to be mounted to the expansion module,

A pair of drive wheels fastened to the body,

An actuator for generating a driving force for rotating the drive wheels, and

And a coupling disposed in the drive wheel and coupling the drive wheel and the actuator to mechanically transfer the driving force generated by the actuator to the drive wheel.

In claim 1,

The driving module further comprises a shock absorbing device for absorbing a shock generated when a collision with an external object.

In claim 4,

The shock absorber is

A bumper panel mounted on one side of the body,

A shock absorbing unit configured to cushion the shock transmitted to the bumper panel using an elastic force, and

And a guide unit for guiding sliding of the bumper panel.

In claim 1,

The accessory device mounted on the expansion module includes a camera unit for acquiring a video image.

The camera unit may include a camera, a support for supporting the camera to be spaced apart from the expansion module, an actuator mounted to the expansion module and generating a driving force for driving the camera, and transmitting the driving force of the actuator to the camera. A mobile robot comprising a wire connecting the actuator and the camera so as to drive in a set direction.