KR20090085176A - Multiple wheel-leg hybrid mobile robot and control method - Google Patents

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KR20090085176A
KR20090085176A KR1020080010928A KR20080010928A KR20090085176A KR 20090085176 A KR20090085176 A KR 20090085176A KR 1020080010928 A KR1020080010928 A KR 1020080010928A KR 20080010928 A KR20080010928 A KR 20080010928A KR 20090085176 A KR20090085176 A KR 20090085176A
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권동수
육남수
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한국과학기술원
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Abstract

A mobile robot with multiple hybrid wheel-legs and a control method thereof are provided to tilt the upper body or regulate the height of the robot using height difference generated through control of the legs. A mobile robot(100) comprises legs(20), leg driving parts(30), a body(40), a memory, an upper control part, a travel control part, and a microcomputer. The legs are mounted on manual wheels(10). The leg driving parts raise or lower the legs. The body unites the leg driving parts. The memory stores operation program including driving algorithm. The upper control part set the travel direction and moving command. The travel control part determines the rotational angle of the leg driving parts according to the travel direction of the upper control part. The microcomputer includes a leg controller which controls a first and a second motor(34,36) to follow the rotational angle set by the travel control part.

Description

다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇 및 그 제어 방법{Multiple Wheel-Leg Hybrid Mobile Robot and Control Method}Mobile robot with multiple hybrid legs and its control method {Multiple Wheel-Leg Hybrid Mobile Robot and Control Method}

본 발명은 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다수 족을 갖는 이동로봇에 있어서, 다리 끝에 달린 수동바퀴의 조향과 다리의 상하 운동만으로 전방향(Omni-direction) 이동 및 상부 기울임이 가능한 이동로봇의 주행 매커니즘과 그를 이용한 이동로봇의 주행 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot having a plurality of hybrid legs, and more particularly, in a mobile robot having a large number of legs, omni-direction movement only by steering of a manual wheel at the end of the leg and vertical movement of the leg. And a traveling mechanism of a mobile robot capable of tilting upward and a traveling technology of the mobile robot using the same.

사회 전반에 급속도로 확산되고 있는 로봇의 이동 메커니즘은 크게 지면에 닿은 바퀴를 구동하여 이동하는 바퀴 주행형과 링크 구조를 이용한 다리를 갖는 보행형으로 나뉘어져 있다. The robot's moving mechanism, which is rapidly spreading throughout society, is largely divided into a wheel driving type that moves by driving wheels touching the ground and a walking type that has legs using a link structure.

이러한, 바퀴 구동형의 경우 이동 효율이 좋고, 제어가 상대적으로 간단한 반면 바닥 면의 상태에 민감할 뿐 아니라, 사용자로 하여금 정적인 움직임만을 제공한다. In the case of the wheel drive type, the movement efficiency is good and the control is relatively simple while being sensitive to the state of the floor surface, and provides the user with only static movement.

반대로 관절형 이동로봇은 이동 효율이 낮고 제어가 상대적으로 복잡하나, 바닥 면의 상태에 잘 적응되고, 사용자에게 상체 전체를 기울이거나 높낮이를 조절하는 등의 동적인 움직임을 제공한다. On the contrary, the articulated mobile robot has low moving efficiency and relatively complicated control, but is well adapted to the condition of the floor surface and provides the user with dynamic movement such as tilting the whole upper body or adjusting the height.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 사용자에게 상체 전체를 기울이거나 높낮이를 조절하는 등의 동적인 움직임을 제공하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동 로봇의 주행 매커니즘과 그를 이용한 이동로봇의 주행 기술을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a driving mechanism of a mobile robot having a plurality of hybrid-type legs to provide a user with dynamic movements such as tilting the entire upper body or adjusting height. It is to provide a driving technology of the mobile robot using the same.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 조향이 가능한 수동바퀴가 달린 다리와; 상기 다리를 상승 또는 하강시키는 다리 구동부와; 다수의 다리 구동부를 결합하는 몸체와; 주행 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램이 저장되는 메모리와; 주행 방향 및 움직임 명령을 설정하는 상위 제어부와; 상기 상위 제어부로부터 전달된 주행방향에 따라 각 다리 구동부의 회전각을 결정하는 주행 제어부와; 상기 주행 제어부에 의해 설정된 회전각으로 추종하도록 제1모터와 제2모터를 제어하는 다리 제어부를 포함하는 마이컴;을 포함하여 구성된 것이다.In order to achieve this technical problem, the present invention, the steering wheel is equipped with a steering wheel; A leg drive unit for raising or lowering the leg; A body coupling a plurality of leg drives; A memory in which an operating program including a driving algorithm is stored; An upper control unit for setting a driving direction and a movement command; A driving control unit which determines a rotation angle of each leg driving unit according to a driving direction transmitted from the upper control unit; And a microcomputer including a leg controller for controlling the first motor and the second motor to follow the rotation angle set by the driving controller.

이러한, 상기 이동로봇의 다리 구동부는 몸을 지탱하는 상호 회동되게 연결된 4절 링크 구조로 이루어져 하단에 장착된 수동바퀴를 지면과 항상 수직이 되게 유지하며 상하 높낮이를 조절하여 상체의 기울기 동작을 조작하는 제1모터와 수동바퀴를 제자리 회전시킴으로서 수동바퀴의 지면에 대한 구름 진행방향을 조작하는 제2모터를 포함하는 구조이다.This, the leg drive of the mobile robot consists of a four-section link structure that is connected to each other rotationally supporting the body to keep the manual wheel mounted on the bottom always perpendicular to the ground and to adjust the upper and lower height to manipulate the tilting of the upper body By rotating the first motor and the manual wheel in place is a structure comprising a second motor for manipulating the direction of rolling of the manual wheel to the ground.

이때, 상기 4절링크는 제1모터에 의해 링크부재가 외측 방향으로 지면에 대해 수평, 내측방향으로 지면에 대해 수직이 되도록 조작되고, 4절링크 하단에 연결된 제2모터 및 수동바퀴가 부착된 부재는 이로 인해 지면에 대해 기울어짐이 발생하지 않는 수평상하운동을 함으로서, 링크부재가 내측에서 외측방향으로 조작되면 구동부는 몸체 외측으로 이동하며 상향하게 되어 몸체는 해당 방향에 대해 하향방향으로 기울어지게 되고, 링크부재가 외측에서 내측방향으로 조작되면 구동부는 몸체 내측으로 이동함과 동시에 몸체를 상향방향으로 들어올리게 되어, 몸체가 해당방향에 대해 기울기를 가지게 된다. 결국, 4절 링크 관절의 구부렸다 펴는 동작 반복에 의해 다리 구동부가 몸체 안팎으로의 왕복운동을 함과 동시에 해당 방향에 대해 상하방향 운동이 일어나고 이로 인해 몸체는 기울기 움직임을 가지는 것이다.At this time, the four-section link is operated so that the link member is horizontal to the ground in the outward direction, and perpendicular to the ground in the inward direction by the first motor, the second motor and the manual wheel connected to the bottom of the four-section link is attached As a result, the member moves horizontally up and down without inclination with respect to the ground. When the link member is manipulated from the inner side to the outer side, the driving unit moves to the outer side of the body and the upper side is inclined downward with respect to the corresponding direction. When the link member is operated from the outside to the inward direction, the driving unit moves to the inside of the body and simultaneously lifts the body upward, so that the body has an inclination with respect to the corresponding direction. As a result, the leg drive unit reciprocates in and out of the body by repeating the bending and unfolding of the four-join link joint, and the up and down motion occurs in the corresponding direction, thereby causing the body to have a tilting motion.

그리고, 상기 상위 제어부는 이동로봇의 진행방향 및 몸체의 기울기에 대한 명령을 주행제어부에 전달하고, 이에 따라 주행 제어부는 각 다리 구동부에 해당하는 회전각을 각 다리 제어부에 전달하고, 이를 다리 제어부가 추종하게 된다. 다리 제어부에 의해 제1모터가 주행 제어부가 설정한 회전각을 추종하며 왕복운동을 하고, 이에 맞춰 제2모터가 제1모터와 동일한 경로로 전달된 제2모터의 회전각을 추종함으로서 해당 수동바퀴가 지면에 대해 가지는 구름진행 방향이 변하게 된다. In addition, the upper control unit transmits a command for the traveling direction of the mobile robot and the inclination of the body to the driving control unit. Accordingly, the driving control unit transmits a rotation angle corresponding to each leg driving unit to each leg control unit, and the leg control unit Will follow. By the leg control, the first motor follows the rotation angle set by the traveling control unit and reciprocates, and accordingly, the second motor follows the rotation angle of the second motor transmitted in the same path as the first motor, thereby allowing the corresponding manual wheel to rotate. The direction of cloud movement with respect to the ground changes.

각 구동부의 제 1모터가 가지는 왕복운동에 의해 발생된 4절 링크의 몸체 내 외측 방향의 왕복운동은 각각의 수동바퀴를 몸체 안팎으로 왕복운동 시키고, 이에 맞춰 각 수동바퀴의 제2모터를 통해 구름 진행방향을 변화시키면 이동로봇 몸체가 목표 방향으로 이동하게 되는 것이다.The outward reciprocation in the body of the four-link link generated by the reciprocating motion of the first motor of each drive unit reciprocates each manual wheel in and out of the body, and accordingly the rolling through the second motor of each manual wheel If the moving direction is changed, the moving robot body moves in the target direction.

또한, 각 구동부의 제1모터의 회전각을 동일하게 조작하는 경우는 몸체의 기울어짐 없이 몸체는 상하운동만을 가지며 목표방향으로 이동한다.In addition, in the case of operating the same rotation angle of the first motor of each drive unit, the body moves only in the target direction with only the vertical movement without tilting the body.

각 구동부의 제1모터의 회전각 및 왕복운동 주기를 조절함에 따라 몸체 상부 기울기는 다양하게 변화하게 되고, 이에 따라 목표방향으로 이동도 할 수 있게 된다.As the rotation angle and the reciprocating cycle of the first motor of each drive unit are adjusted, the inclination of the upper part of the body is changed in various ways, and thus, it is possible to move in the target direction.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 다수의 하이브리드 다리를 갖는 이동로봇은 다수의 구비된 하이브리드 형태의 다리의 구동부를 각각 제어하여 발생되는 상하 높이 차를 이용함으로써 이동 또는 정지 시에 각각의 다리가 동작함에 따라 사용자에게 상체 전체를 기울이거나 높낮이를 조절하는 등의 동적 움직임을 제공한다는 장점을 갖는다.According to the present invention as described above, the mobile robot having a plurality of hybrid legs of the present invention each leg when moving or stopping by using the vertical height difference generated by controlling the drive unit of the plurality of the hybrid-type legs respectively provided As has the advantage of providing a dynamic movement to the user, such as tilting the whole upper body or adjusting the height.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,The configuration of the present invention for achieving the above object,

조향이 가능한 수동바퀴가 달린 다리와; A leg with a steering wheel capable of steering;

상기 다리를 상승 또는 하강시키는 다리 구동부와; A leg drive unit for raising or lowering the leg;

다수의 다리 구동부를 결합하는 몸체와; A body coupling a plurality of leg drives;

주행 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램이 저장되는 메모리와; A memory in which an operating program including a driving algorithm is stored;

주행 방향 및 움직임 명령을 설정하는 상위 제어부와; An upper control unit for setting a driving direction and a movement command;

상기 상위 제어부로부터 전달된 주행방향에 따라 각 다리 구동부의 회전각을 결정하는 주행 제어부와; A driving control unit which determines a rotation angle of each leg driving unit according to a driving direction transmitted from the upper control unit;

상기 주행 제어부에 의해 설정된 회전각으로 추종하도록 제1모터와 제2모터를 제어하는 다리 제어부를 포함하는 마이컴;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇을 제공함으로써 달성하였다.By providing a mobile robot having a plurality of hybrid-type legs, characterized in that it comprises a; microcomputer comprising a leg control unit for controlling the first motor and the second motor to follow the rotation angle set by the traveling control unit Achieved.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, they can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 상하 움직임을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 4절링크 다리 구조 및 제1모터에 조작에 의한 움직임을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 일측 다리구동부만의 상하 움직임을 통해 몸체 기울기를 변화시키는 것을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 임의의 복수개 다리구동부의 상하 움직임을 통해 기울기 변화시키는 것을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 각 구동부의 제2모터에 통해서 각각의 수동바퀴가 조향되는 것을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vertical movement of a mobile robot having a plurality of hybrid type legs according to the present invention, Figure 2 is a four-link link structure and a second structure of a mobile robot having a plurality of hybrid type legs in accordance with the present invention 3 is a view showing the movement by the operation on one motor, Figure 3 is a view showing a change in the body tilt through the vertical movement of only one leg drive of the mobile robot having a plurality of hybrid-type legs according to the invention, 4 is a view showing a change in inclination through the vertical movement of any of the plurality of leg drive of the mobile robot having a plurality of hybrid-type legs in accordance with the present invention, Figure 5 has a plurality of hybrid-type legs in accordance with the present invention Figure 2 shows that the manual wheel is steered by the second motor of each driving unit of the mobile robot.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇(100)의 구조는 조향만 가능한 수동바퀴(10)가 달린 각 다리(20)가 몸체(40)의 하단에 장착된 구조이다.As shown, the structure of the mobile robot 100 according to the present invention is a structure in which each leg 20 with a manual wheel 10 capable of steering only is mounted at the bottom of the body 40.

이때, 상기 각 다리(20)에는 상승 또는 하강시키는 다리 구동부(30)가 각각의 다리(20)와 연결된다.At this time, each leg 20 is connected to each leg 20, the leg drive unit 30 to raise or lower.

이러한, 상기 다리 구동부(30)를 구비한 다수개의 다리(20)를 결합하는 몸체(40)가 상부에 위치한 것이다.This, the body 40 for coupling a plurality of legs 20 having the leg drive 30 is located at the top.

그리고, 상기 다리 구동부(30)의 하단에 장착된 수동바퀴(10)를 지면과 항상 수직이 되게 유지하며 상하 높낮이를 조절하여 상체의 기울기 동작을 조작하는 제1모터(34)와 상기 수동바퀴(10)를 제어하는 것으로 제자리 회전시키면서 수동바퀴(10)의 지면에 대한 진행방향을 조작하는 제2모터(36)가 구비된다.In addition, the first motor 34 and the manual wheel which maintain the manual wheel 10 mounted at the lower end of the leg drive unit 30 at all times perpendicular to the ground and adjust the upper and lower heights to manipulate the inclination of the upper body. A second motor 36 is provided for manipulating the traveling direction with respect to the ground of the manual wheel 10 while rotating in place by controlling 10).

이와 같이, 상기 다리 구동부(30)의 제1모터(34)와 제2모터(36)를 연결하는 4절 링크(33)는 제1모터(34)에 의해 제1,2링크부재(31,32)가 외측 방향으로 지면에 대해 수평인 내측방향으로 지면에 대해 수직이 되도록 조작되고, 상기 4절링크(33) 하단에 연결된 제2모터(36)와 수동바퀴(10)가 부착 고정되어 지면에 대해 기울어짐이 발생하지 않는 수평상하운동을 하는 구조이다.As such, the above The four-section link 33 connecting the first motor 34 and the second motor 36 of the leg drive unit 30 has an outer side of the first and second link members 31 and 32 by the first motor 34. Direction so as to be perpendicular to the ground in the inward direction horizontal to the ground, the second motor 36 and the manual wheel 10 connected to the lower end of the four link link 33 is fixed to the ground tilted relative to the ground This vertical and horizontal movement does not occur.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 다리 구동부(30)의 구조는 제1모터(34)에 의해 몸체(40)을 지탱하는 4절 링크(33) 구조로 이루어진 관절을 구부렸다 펴는 동작을 반복함으로써 다리 구동부(30)가 몸체(40) 안팎으로 상하 왕복운동 함과 동시에 펼쳐진 다리 구동부(30) 방향으로 몸체(40)가 기울어지는 상하방향의 움직임이 발생하게 된다.That is, as shown in FIG. 2, the leg drive unit 30 has a leg by repeating an operation of bending a joint formed of a four-section link 33 structure supporting the body 40 by the first motor 34. As the driving unit 30 vertically reciprocates in and out of the body 40, movement in the vertical direction in which the body 40 is inclined toward the extended leg driving unit 30 occurs.

그리고, 다리(20) 끝 부분에 장착된 수동바퀴(10)는 4절 링크(33) 구조로 인해 지면과 항상 수직이고, 제2모터(36)에 의해 회전각 제어가 가능하다.In addition, the manual wheel 10 mounted at the end of the leg 20 is always perpendicular to the ground due to the four-section link 33 structure, and the rotation angle can be controlled by the second motor 36.

여기서, 상기 제2모터(36)와 제1모터(34)는 상하 수직하게 연결하는 4절 링크(33) 구조로 상호 회동되게 연결되는 것이다.Here, the second motor 36 and the first motor 34 are connected to each other in a four-section link 33 structure that is connected vertically vertically.

그리고, 상기 제1모터(34)와 제2모터(36)를 수직하게 연결하는 제1링크부재(31)와 제2링크부재(32)가 결합되어 4절 링크(33)를 이루는 구조로 되어 있다. In addition, the first link member 31 and the second link member 32, which vertically connect the first motor 34 and the second motor 36, are coupled to form a four-section link 33. have.

즉, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제1,2링크부재(31,32)가 내측에서 외측방향으로 조작되면 다리 구동부(30)는 몸체(40) 외측으로 이동하며 상향하게 되어 몸체(40)는 해당 방향에 대해 하향방향으로 기울어지게 되고, 제1,2링크부재(31,32)가 외측에서 내측방향으로 조작되면 다리 구동부(30)는 몸체(40) 내측으로 이동함과 동시에 몸체(40)를 상향방향으로 들어올리게 되어, 상기 몸체(40)가 해당방향에 대해 기울기를 가지는 것으로 상기 4절링크(33) 관절의 구부렸다 펴는 동작 반복에 의해 다리 구동부(30)가 몸체(40) 안팎으로의 왕복운동을 함과 동시에 해당 방향에 대해 상하방향 운동이 일어나고 몸체(40)는 기울기 움직 임을 가지는 것이다.That is, as shown in FIGS. 3 and 4, when the first and second link members 31 and 32 are manipulated from the inside to the outside, the leg driving unit 30 moves upward while moving toward the outside of the body 40. 40 is inclined in a downward direction with respect to the corresponding direction, and when the first and second link members 31 and 32 are operated from the outside to the inward direction, the leg driving unit 30 moves to the inside of the body 40 and at the same time. Lifting the body 40 in the upward direction, the body 40 is inclined with respect to the corresponding direction leg drive unit 30 is repeated by repeating the bending motion of the articulated link (33) joint 33 ) The reciprocating movement in and out and at the same time the up and down movement occurs in the corresponding direction and the body 40 has a tilt movement.

또한, 상기 다리 구동부(30)의 제1모터(34)가 가지는 왕복운동에 의해 발생된 4절링크(33)의 몸체(40) 내 외측 방향의 왕복운동은 각각의 수동바퀴(10)를 몸체(40) 안팎으로 왕복운동시키고, 이에 맞춰 각 수동바퀴(10)의 제2모터(36)를 통해 진행방향을 변화시키면 이동로봇(100)의 몸체(40)가 목표 방향으로 이동하게 되는 것으로 각 다리 구동부(30)의 제1모터(34)의 회전각을 동일하게 조작하면 몸체(40)의 기울어짐 없이 몸체(40)는 상하운동만을 가지며 목표방향으로 이동하고, 상기 각 다리 구동부(30)의 제1모터(34)의 회전각과 왕복운동 주기를 조절함에 따라 몸체(40) 상부 기울기는 변화되면서 목표방향으로 이동하는 것이다.In addition, the reciprocating motion in the outward direction in the body 40 of the four-way link 33 generated by the reciprocating motion of the first motor 34 of the leg drive unit 30, each of the manual wheel 10 to the body (40) When the reciprocating movement in and out, and accordingly change the traveling direction through the second motor 36 of each manual wheel 10, the body 40 of the mobile robot 100 to move in the target direction When the rotation angle of the first motor 34 of the leg drive unit 30 is operated in the same manner, the body 40 moves only in the target direction with only the vertical movement without the inclination of the body 40, and the leg drive units 30 respectively. By adjusting the rotation angle and the reciprocating cycle of the first motor 34 of the upper body 40 is inclined to move in the target direction.

아울러, 상기 이동로봇(100)의 주행 방향 및 움직임 명령을 설정하는 상위 제어부(120)는 이동로봇(100)의 진행방향과 몸체(40)의 기울기에 대한 명령을 주행 제어부(130)에 전달하고, 상기 주행 제어부(130)는 각 다리 구동부(30)에 해당하는 회전각을 각 다리 제어부(142)에 전달하여 다리 제어부(142)가 추종하게 되는 것으로 상기 다리 제어부(142)에 의해 제1모터(34)는 주행 제어부(130)가 설정한 회전각을 추종하며 왕복운동을 하고, 이에 맞춰 제2모터(36)는 제1모터(34)와 동일한 경로로 전달된 제2모터(36)의 회전각을 추종함으로써 해당 수동바퀴(10)가 지면에 대해 가지는 진행 방향이 변하게 되는 것이다.In addition, the upper control unit 120 for setting the driving direction and the movement command of the mobile robot 100 transmits a command for the traveling direction of the mobile robot 100 and the inclination of the body 40 to the driving control unit 130. The driving control unit 130 transmits a rotation angle corresponding to each leg driving unit 30 to each leg control unit 142 so that the leg control unit 142 follows the first motor by the leg control unit 142. 34 is a reciprocating motion following the rotation angle set by the driving control unit 130, and accordingly, the second motor 36 of the second motor 36 is transmitted in the same path as the first motor 34 By following the rotation angle, the traveling direction of the manual wheel 10 with respect to the ground is changed.

이러한, 이동 로봇(100)의 이동은 상위 제어부(120)에서 각 다리 구동부(30)에 상하 왕복 운동을 명령하여 각 다리 구동부(30)의 수동바퀴(10)가 지면을 따라 전후 왕복운동을 하게 된다.The movement of the mobile robot 100 instructs the upper and lower reciprocating motions of each leg drive unit 30 from the upper control unit 120 so that the manual wheel 10 of each leg drive unit 30 moves back and forth along the ground. do.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 다리 구동부(30)의 하단에 장착된 각 수동바퀴(10)의 회전각을 제2모터(36)의 바퀴 구동부(35)에 의해 회전 왕복운동을 순차적으로 반복되도록 조절하여 목표 방향으로 이동하는 것이다.Then, as shown in FIG. 5, the rotation angle of each of the manual wheels 10 mounted on the lower end of the leg drive unit 30 is sequentially rotated by the wheel drive unit 35 of the second motor 36. Adjust it to repeat and move in the target direction.

아울러, 이동 로봇(100)의 기울기를 가지도록 하는 것은 상기 상위 제어부(120)에서 각 다리 구동부(30) 중에 2개의 다리(20)에는 제1모터(34)의 상향 방향 운동을 명령하고, 상기 상위 제어부(120)에서 1개의 다리(20)의 다리 구동부(30)에 펼쳐지는 전진방향의 하향방향 운동을 명령하여 몸체(40)가 일측으로 기울어짐이 조절되는 것이다. In addition, to have the inclination of the mobile robot 100 to command the upward movement of the first motor 34 to the two legs 20 of each leg drive unit 30 in the upper control unit 120, The inclination of the body 40 toward one side is controlled by the upper control unit 120 instructing the downward direction of the forward direction to be extended to the leg drive unit 30 of one leg 20.

이때, 상기 몸체(40)와 연결된 다수개의 다리(20)는 각각이 개별적으로 구동되어 이동로봇(100)을 전후이동은 물론 위치 이동 조향이 가능하게 한다.At this time, each of the plurality of legs 20 connected to the body 40 is individually driven to enable the front and rear movement of the mobile robot 100 as well as position movement steering.

이와 같이, 상기 이동 로봇(100)의 다리의 구동부(30)를 각각 제어하여 발생되는 상하 높이 차로 이동 또는 정지 시에 각각의 다리(20)가 동작함에 따라 사용자에게 몸체(20) 전체를 기울이거나 높낮이를 조절하는 등의 동적 움직임을 수행할 수 있다.As such, when the legs 20 are operated at the time of moving or stopping with the vertical height difference generated by controlling the driving units 30 of the legs of the mobile robot 100, the entire body 20 is tilted to the user. Dynamic movements such as adjusting the height can be performed.

아울러, 도 6은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 제어를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram showing the control of a mobile robot having a plurality of hybrid legs according to the present invention.

상기한 바와 같이, 이동 로봇(100)을 구동시키기 위한 전원을 공급하는 전원공급부(150)와 전원 공급부(150)로부터 공급되는 전원을 장치 각 부분으로 인가하기 위한 전원 스위치(160)와 다리(20)를 상승 또는 하강시키며, 상승한 다리(20)를 전진 또는 후진시키는 다리 구동부(30)와 주행 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램 이 저장되는 메모리(110)와 주행 방향 및 움직임 명령을 설정하는 상위 제어부(120)가 존재하며, 상기 상위 제어부(120)로부터 전달된 주행방향을 설정하는 주행 제어부(130)와 상기 주행 제어부(130)에 의해 설정된 주행 방향을 다수의 다리 구동부(30)를 순차적으로 구동하도록 상기 다리 구동부(30)로 제어 신호를 출력하는 다리 제어부(142)를 포함하는 마이컴(140)을 포함하여 구성되는 것이다.As described above, the power supply unit 150 for supplying power for driving the mobile robot 100 and the power switch 160 and the leg 20 for applying the power supplied from the power supply unit 150 to each part of the device. ) Up or down, the leg drive unit 30 for advancing or reversing the raised leg 20 and the memory 110 in which an operation program including a driving algorithm is stored and the upper control unit 120 for setting a driving direction and a movement command. ) Is present, and the driving control unit 130 for setting the driving direction transmitted from the upper control unit 120 and the driving direction set by the driving control unit 130 sequentially drive the plurality of leg driving units 30. It is configured to include a microcomputer 140 including a leg control unit 142 for outputting a control signal to the leg drive unit (30).

이러한, 각각의 다리구동부(30)의 제어 방법으로, 하나의 마이크로컨트롤러(200)가 제1 모터(34)와 제2 모터(36)를 제어하고 각각의 다리구동부(30)는 주행제어부(130)에 의해 다시 제어된다.In such a control method of each leg driver 30, one microcontroller 200 controls the first motor 34 and the second motor 36, and each leg driver 30 is a driving controller 130. Is controlled again.

그리고, 상위 제어부(120)에 의해 전달된 이동 명령은 주행제어부(130)로 전달되고, 주행제어부(130)는 다리 구동부(30)를 제어한다.In addition, the movement command transmitted by the upper controller 120 is transmitted to the travel controller 130, and the travel controller 130 controls the leg driver 30.

아울러, 상기 다리 구동부(30)는 각각의 다리(20)에 구비되되, 마이컴(140)의 다리 제어부(142)로부터 출력되는 구동 신호에 따라 다리를 상승 또는 하강시키며, 주행 방향에 따라 상승한 다리(20)를 전진 또는 후진 시킨다. 이러한 각각의 다리 구동부(30)는 다리(20)를 상승 또는 하강시키는 제1모터(34)와 상기 제1모터(34)와 4절 링크(33)로 연결되어 회전각 제어가 가능한 제2모터(36)가 구성되는 것이다.In addition, the leg drive unit 30 is provided on each leg 20, the leg is raised or lowered in accordance with the drive signal output from the leg control unit 142 of the microcomputer 140, and the leg is raised in accordance with the driving direction ( 20) Move forward or backward. Each of the leg drives 30 is connected to the first motor 34 that raises or lowers the leg 20 and the first motor 34 and the four-section link 33 to control the rotation angle. 36 is constituted.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 상하 움직임을 나타낸 도면. 1 is a view showing a vertical movement of a mobile robot having a plurality of hybrid legs according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 4절링크 다리 구조 및 제1모터에 조작에 의한 움직임을 나타낸 도면. Figure 2 is a view showing the movement of the four-link link structure and the first motor of the mobile robot having a plurality of hybrid-type legs in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 일측 다리구동부만의 상하 움직임을 통해 몸체 기울기를 변화시키는 것을 나타낸 도면. Figure 3 is a view showing changing the body tilt through the vertical movement of only one leg drive of the mobile robot having a plurality of hybrid type legs in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 임의의 복수개 다리구동부의 상하 움직임을 통해 기울기 변화시키는 것을 나타낸 도면. Figure 4 is a view showing a change in inclination through the vertical movement of any of the plurality of leg drive of the mobile robot having a plurality of hybrid-type legs in accordance with the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 각 구동부의 제2모터에 통해서 각각의 수동바퀴가 조향되는 것을 나타낸 도면.5 is a view showing that each of the manual wheel is steered through the second motor of each drive unit of the mobile robot having a plurality of hybrid legs according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇의 제어를 나타낸 블록도.Figure 6 is a block diagram showing the control of a mobile robot having a plurality of hybrid legs in accordance with the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10:수동바퀴 20:다리10: Manual wheel 20: Leg

30:다리 구동부 31:제1링크부재30: leg drive part 31: first link member

32:제2링크부재 33:4절 링크32: Second link member 33: 4 Link

34:제1모터 35:바퀴 구동부34: first motor 35: wheel drive unit

36:제2모터 40:몸체36: second motor 40: body

100:이동로봇 110:메모리100: mobile robot 110: memory

120:상위제어부 130:주행제어부120: upper control unit 130: driving control unit

140:마이컴 142:다리 제어부140: microcomputer 142: leg control unit

150:전원공급부 160:전원스위치150: power supply unit 160: power switch

Claims (7)

다수 족을 갖는 이동로봇에 있어서,In a mobile robot having a large number of groups, 조향이 가능한 수동바퀴(10)가 달린 다리(20)와; A leg 20 having a steering wheel 10 capable of steering; 상기 다리(20)를 상승, 하강시키는 다리 구동부(30)와; A leg drive part 30 for raising and lowering the leg 20; 상기 다리 구동부(30)를 결합하는 몸체(40)와; A body 40 coupling the leg drive part 30; 주행 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램이 저장되는 메모리(110)와; A memory 110 in which an operating program including a driving algorithm is stored; 주행 방향 및 움직임 명령을 설정하는 상위 제어부(120)와; An upper control unit 120 for setting a driving direction and a movement command; 상기 상위 제어부(120)로부터 전달된 주행방향에 따라 각 다리 구동부(30)의 회전각을 결정하는 주행 제어부(130)와; A driving control unit 130 for determining a rotation angle of each leg driving unit 30 according to a driving direction transmitted from the upper control unit 120; 상기 주행 제어부(130)에 의해 설정된 회전각으로 추종하도록 제1모터(34)와 제2모터(36)를 제어하는 다리 제어부(142)를 포함하는 마이컴(140);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇.And a microcomputer 140 including a leg controller 142 controlling the first motor 34 and the second motor 36 to follow the rotation angle set by the driving controller 130. A mobile robot having a plurality of hybrid legs. 제1항에 있어서, 상기 다리 구동부(30)의 하단에 장착된 수동바퀴(10)를 지면과 항상 수직이 되게 유지하며 상하 높낮이를 조절하여 상체의 기울기 동작을 조작하는 제1모터(34)와,The first motor (34) of claim 1, wherein the manual wheel (10) mounted at the lower end of the leg drive unit (30) is always perpendicular to the ground and the upper and lower heights are adjusted to manipulate the inclination of the upper body. , 상기 수동바퀴(10)를 제어하는 것으로 제자리 회전시키면서 수동바퀴(10)의 지면에 대한 진행방향을 조작하는 제2모터(36)를 포함함을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇.Mobile robot having a plurality of hybrid legs, characterized in that it comprises a second motor 36 for manipulating the direction of movement of the manual wheel 10 to the ground while rotating in place by controlling the manual wheel (10). . 제2항에 있어서, 상기 다리 구동부(30)의 제1모터(34)와 제2모터(36)를 연결하는 4절 링크(33)는 제1모터(34)에 의해 제1,2링크부재(31,32)가 외측 방향으로 지면에 대해 수평인 내측방향으로 지면에 대해 수직이 되도록 조작되고, 상기 4절링크(33) 하단에 연결된 제2모터(36)와 수동바퀴(10)가 부착 고정되어 지면에 대해 기울어짐이 발생하지 않는 수평상하운동을 하는 것을 포함함을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇.The four-section link 33 connecting the first motor 34 and the second motor 36 of the leg drive unit 30 is connected to the first and second link members by the first motor 34. The second motor 36 and the manual wheel 10 attached to the lower end of the four-section link 33 are attached to each other so as to be perpendicular to the ground in the inward direction horizontal to the ground in the outward direction. A mobile robot having a plurality of hybrid legs, characterized in that the horizontal motion is fixed to the ground does not incline with respect to the ground. 제3항에 있어서, 상기 제1,2링크부재(31,32)가 내측에서 외측방향으로 조작되면 다리 구동부(30)는 몸체(40) 외측으로 이동하며 상향하게 되어 몸체(40)는 해당 방향에 대해 하향방향으로 기울어지게 되고, 제1,2링크부재(31,32)가 외측에서 내측방향으로 조작되면 다리 구동부(30)는 몸체(40) 내측으로 이동함과 동시에 몸체(40)를 상향방향으로 들어올리게 되어, 상기 몸체(40)가 해당방향에 대해 기울기를 가지는 것으로 상기 4절링크(33) 관절의 구부렸다 펴는 동작 반복에 의해 다리 구동부(30)가 몸체(40) 안팎으로의 왕복운동을 함과 동시에 해당 방향에 대해 상하방향 운동이 일어나고 몸체(40)는 기울기 움직임을 가지는 것을 포함함을 특징으로 하는 The method of claim 3, wherein when the first and second link members 31 and 32 are manipulated from the inner side to the outer side, the leg driving unit 30 moves upward while the body 40 moves upward, and the body 40 moves in the corresponding direction. When the first and second link members 31 and 32 are manipulated from the outside to the inward direction, the leg drive unit 30 moves to the inside of the body 40 and at the same time raises the body 40. The body 40 is inclined with respect to the corresponding direction, and the leg drive unit 30 reciprocates in and out of the body 40 by repeating the bending and extending of the joint of the four-section link 33. At the same time the up and down movement occurs in the corresponding direction and the body 40 is characterized in that it comprises a tilt movement 제1항에 있어서, 상기 상위 제어부(120)는 이동로봇(100)의 진행방향과 몸체(40)의 기울기에 대한 명령을 주행 제어부(130)에 전달하고, 상기 주행 제어부(130)는 각 다리 구동부(30)에 해당하는 회전각을 각 다리 제어부(142)에 전달하여 다리 제어부(142)가 추종하게 되는 것으로 상기 다리 제어부(142)에 의해 제1모터(34)는 주행 제어부(130)가 설정한 회전각을 추종하며 왕복운동을 하고, 이에 맞춰 제2모터(36)는 제1모터(34)와 동일한 경로로 전달된 제2모터(36)의 회전각을 추종함으로서 해당 수동바퀴(10)가 지면에 대해 가지는 진행 방향이 변하게 되는 것을 포함함을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇.According to claim 1, The upper control unit 120 transmits a command for the traveling direction of the mobile robot 100 and the inclination of the body 40 to the driving control unit 130, the driving control unit 130 is each leg The leg control unit 142 follows the rotation angle corresponding to the driving unit 30 to each leg control unit 142. The first motor 34 is driven by the driving control unit 130 by the leg control unit 142. The reciprocating motion is performed while following the set rotation angle, and accordingly, the second motor 36 follows the rotation angle of the second motor 36 transmitted in the same path as the first motor 34 so that the corresponding manual wheel 10 A mobile robot having a plurality of hybrid legs, characterized in that the direction of travel with respect to the ground) is changed. 제3항에 있어서, 상기 다리 구동부(30)의 제1모터(34)가 가지는 왕복운동에 의해 발생된 4절링크(33)의 몸체(40) 내 외측 방향의 왕복운동은 각각의 수동바퀴(10)를 몸체(40) 안팎으로 왕복운동시키고, 이에 맞춰 각 수동바퀴(10)의 제2모터(36)를 통해 진행방향을 변화시키면 이동로봇(100)의 몸체(40)가 목표 방향으로 이동하게 되는 것으로 각 다리 구동부(30)의 제1모터(34)의 회전각을 동일하게 조작하면 몸체(40)의 기울어짐 없이 몸체(40)는 상하운동만을 가지며 목표방향으로 이동하고, 상기 각 다리 구동부(30)의 제1모터(34)의 회전각과 왕복운동 주기를 조절함에 따라 몸체(40) 상부 기울기는 변화되면서 목표방향으로 이동하는 것을 포함 함을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇.According to claim 3, wherein the reciprocating motion in the outward direction in the body 40 of the four-way link 33 generated by the reciprocating motion of the first motor 34 of the leg drive unit 30 is the respective manual wheel ( 10) reciprocating in and out of the body 40, and accordingly changing the traveling direction through the second motor 36 of each of the manual wheel 10 moves the body 40 of the mobile robot 100 in the target direction When the same rotation angle of the first motor 34 of each leg drive unit 30 is manipulated in the same way, the body 40 has only vertical movement without tilting of the body 40 and moves in the target direction. By adjusting the rotation angle and the reciprocating cycle of the first motor 34 of the drive unit 30, the upper slope of the body 40 is changed to have a plurality of hybrid legs, characterized in that it comprises moving in the target direction Mobile robot. 하나의 마이크로컨트롤러(200)가 각각의 다리 구동부(30)의 제1모터(34)와 제2모터(36)를 제어하고, 상기 각각의 다리 구동부(30)는 주행제어부(130)에 의해 다시 제어되며, 상위 제어부(120)에 의해 전달된 이동 명령은 주행제어부(130)로 전달되고, 상기 주행제어부(130)는 다리 구동부(30)를 제어는 것을 특징으로 하는 다수의 하이브리드 형태의 다리를 갖는 이동로봇 제어 방법.One microcontroller 200 controls the first motor 34 and the second motor 36 of each leg driver 30, and each leg driver 30 is again driven by the travel controller 130. Controlled, the movement command transmitted by the upper control unit 120 is transmitted to the driving control unit 130, the driving control unit 130 controls a plurality of bridges of the hybrid type, characterized in that for controlling the leg drive unit (30) Mobile robot control method.
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