KR20100020664A

KR20100020664A - 탐사형 변형 로봇

Info

Publication number: KR20100020664A
Application number: KR1020080079351A
Authority: KR
Inventors: 공정식
Original assignee: 대덕대학산학협력단
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-23

Abstract

본 발명은 몸통부, 몸통부를 지지함과 아울러 보행하기 위한 다수의 구동관절들을 포함하는 종아리부와 허벅지부로 이루어진 다수의 다리부 및 다리부의 관절들을 작동 및 제어하기 위한 제어부를 포함하는 탐사용 보행로봇에 있어서, 다수의 다리부의 종아리부 일측 종단에는 보행을 위한 발이 각각 구비되고, 발이 구비된 종아리부의 일측에는 바퀴 구동을 위한 볼 캐스터가 구비되며, 종아리부의 중심 일측에는 발 및 볼 캐스터를 선택적으로 구동시키는 회전관절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 탐사형 변형 로봇을 구현한 바, 로봇의 보행 환경에 따라 발을 이용한 구름 동작 또는 볼 캐스터를 이용한 미끄러짐 동작을 자유롭게 변경하여 이동 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

보행 로봇, 4족, 볼 캐스터, 구동, 제어

Description

탐사형 변형 로봇{Transformable Robot for Exploration}

본 발명은 탐사형 변형 로봇 및 보행 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 환경에 따라 이동수단을 발을 이용한 보행 또는 볼 캐스터를 사용하여 바퀴의 회전을 이용한 구름동작을 로봇이 자체적으로 판단하여 이동하는 탐사형 변형 로봇 및 보행 제어장치에 관한 것이다.

사족 보행 로봇 또는 육족 보행 로봇과 같이 다수의 다리를 갖는 보행 로봇은 뛰어난 기동성과 우수한 환경 적응 능력을 갖기 때문에 다양한 용도에 사용된다. 그리고 이러한 기동성과 한경 적응 능력 및 효율성을 결정하는 가장 중요한 요소는 바로 로봇의 다리 메커니즘 때문이다.

특히, 살아있는 생명체를 모방하는 생체 모방학을 로봇의 기구학적 설계에 응용하여 이동능력과 기동능력을 향상시키는 예가 근래 들어 로봇 연구자들에게 각광받고 있다.

또한, 최근까지 몇몇 연구자들에 의해 생체 모방학에 근거하여 사족보행 로봇의 다리구조와 보행자세 결정에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 그들이 연구한 보행 동물의 기구학적 구조와 보행자세를 로봇에 적용하려는 시도가 있어 왔다.

그러나, 종래의 보행 로봇은 보행을 위한 발 구조로 이루어져 있기 때문에 다양한 환경에서 다양한 역할을 수행하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 이동 환경에 따라 로봇의 구동형태를 볼 캐스터를 이용한 휠 또는 보행으로 판단하고 이에 따라 이동하는 탐사형 변형 로봇 및 보행 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 몸통부, 몸통부를 지지함과 아울러 보행하기 위한 다수의 구동관절들을 포함하는 종아리부와 허벅지부로 이루어진 다수의 다리부 및 다리부의 관절들을 작동 및 제어하기 위한 제어부를 포함하는 탐사용 보행로봇에 있어서, 다수의 다리부의 종아리부 일측 종단에는 보행을 위한 발이 각각 구비되고, 발이 구비된 종아리부의 일측에는 바퀴 구동을 위한 볼 캐스터가 구비되며, 종아리부의 중심 일측에는 발 및 볼 캐스터를 선택적으로 구동시키는 회전관절수단이 구비된 것을 특징으로 하는 탐사형 변형 로봇에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면 로봇의 보행 환경에 따라 발을 이용한 보행 동작 또는 볼 캐스터를 이용한 미끄러짐 동작을 자유롭게 변경하여 이동 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명 한다.

<탐사형 변형 로봇의 구성>

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 사시도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇(10)은 전체적으로 몸통부(200) 및 몸통부(200)를 지지하는 동시에 보행하기 위한 다수의 다리부(100)로 이루어진다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 몸통부(200)는 다수의 다리부(100)를 연결하고 상부 일측에 제어부(미도시)를 구비할 수 있는 공간을 제공하는 것으로서, 평판형상으로 이루어지는 것이 좋다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 다리부(100)는 허벅지부(110) 및 종아리부(120)로 이루어진다. 여기서 허벅지부(110)는 상부 일측에 어깨 역할을 하는 구동관절(130)을 구비하고, 하부 일측에는 무릎 역할을 하는 구동관절(130)을 구비한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 종아리부의 변형을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 종아리부(120)는 상부 일측은 허벅지부(110)의 무릎 역할을 하는 구동관절(130)과 연결되고, 하부 종단에는 탐사형 변형 로봇(10)을 보행시키기 위한 발(150)이 구비된다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 종아리부(120)의 중심 일측에는 회전관절수단(140)이 구비되고, 회전관절수단(140)에는 볼 캐스터(160)를 지지하기 위한 판 형상의 지지부(170)가 구비된다. 여기서, 지지부(170)의 일측에는 소정 깊이의 홈(175)이 형성된다. 지지부(170)와 회전관절수단(140)이 연결된 지지부(170)의 일측과 대향되는 타측 종단에는 볼 캐스터(160)가 구비된다. 여기서, 회전관절수단(140)은 스텝 모터를 사용하여 발(150)을 사용하여 보행하는 경우에 지지부(170)를 종아리부(120)의 후방으로 들어올려 고정시킨다. 그리고, 볼 캐스터(160)를 사용하는 경우에는 회전관절수단(140)을 회전시켜 발(150)의 하부로 볼 캐스터(160)를 이동시켜 볼의 회전에 의한 미끄러짐 이동을 할 수 있다. 이렇게 볼 캐스터(160)를 사용하는 경우에는 지지부(170)에 형성된 홈(175)이 발(150)을 고정하는 고정축(155)에 결합된다.

(제 2 실시예)

본 발명의 제 2 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇은 전체적으로 몸통부(200) 및 몸통부(200)를 지지하는 동시에 보행하기 위한 다수의 다리부(100)로 이루어진다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 몸통부(200)는 4개의 다리부(100)를 연결하고 상부 일측에 제어부(미도시)를 구비할 수 있는 공간을 제공하는 것으로서, 평판형상으로 이루어지는 것이 좋다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 다리부(100)는 허벅지부(110) 및 종아리부(120)로 이루어진다. 여기서 허벅지부(110)는 상부 일측에 어깨 역할을 하는 구동관절(130)을 구비하고, 하부 일측에는 무릎 역할을 하는 구동관절(130)을 구비한다.

도 3는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 종아리부의 변형을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 종아리부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 일측은 허벅지부(110)의 무릎 역할을 하는 구동관절(130)과 연결되고, 하부 종단에는 탐사형 변형 로봇(10)을 보행시키기 위한 발(150)이 구비된다. 여기서 종아리부(120)의 내부는 중공으로 이루어지고, 종아리부(120)의 중앙 일측에는 회전관절수단(140)이 구비된다. 회전관절수단(140)과 연결된 볼 캐스터(160)는 종아리부(120)의 내부 일측에 삽입되어 있다. 이렇게 내부에 삽입된 볼 캐스터(160)는 필요에 따라 회전관절수단(140)을 회전하여 볼 캐스터(160)를 종아리부(120)의 하부로 이동시키고, 발(150)을 종아리부(120)의 내부로 삽입하여 볼 캐스터(160)를 이용한 미끄러짐 이동을 할 수 있다. 여기서, 회전관절수단(140)은 스텝 모터를 사용하여 발(150) 또는 볼 캐스터(160)를 선택적으로 사용하고, 사용하지 않는 발(150) 또는 볼 캐스터(160)는 회전관절수단(140)을 회전시켜 종아리부(120) 내부로 삽입하여 고정할 수 있다.

(탐사형 변형 로봇의 사용양태)

본 발명에 따른 탐사형 변형 로봇(10)은 보행 환경에 따라 평평한 지면을 이동하는 경우에는 볼 캐스터(140)를 사용하여 이동 속도를 향상시켜 이동한다. 하지만, 장애물을 통과하거나, 평평하지 않은 지면을 이동하는 경우에는 볼 캐스터(140)를 종아리부(120)의 후방 또는 내부로 들어올린 후, 발(150)을 사용하여 이동한다.

필요에 따라, 다수의 다리부(100)는 앞발은 발(150)을 사용하고, 뒷발은 볼 캐스터(160)를 사용하여 보행 환경에 따라 원활한 보행이 가능하다.

다수의 다리부(100)를 동시에 변형하는 경우에는 소정의 순서에 따라 한쪽 발씩 순차적으로 변형하거나, 서로 대각선 방향에 구비된 두 개의 발들을 동시에 변형할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 사시도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 종아리부의 변형을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탐사형 변형 로봇의 종아리부의 변형을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 로봇 100 : 다리부

110 : 허벅지부 120 : 종아리부

130 : 구동 관절 140 : 회전관절수단

150 : 발 155 : 고정축

160 : 볼 캐스터 170 : 지지부

175 : 홈 200 : 몸통부

Claims

몸통부(200), 상기 몸통부(200)를 지지함과 아울러 보행하기 위한 다수의 구동관절(130)들을 포함하는 종아리부(120)와 허벅지부(110)로 이루어진 다수의 다리부(100) 및 상기 다리부(100)의 구동관절(130)들을 작동 및 제어하기 위한 제어부를 포함하는 탐사용 보행로봇(10)에 있어서,

상기 다수의 다리부(100)의 종아리부(120) 일측 종단에는 보행을 위한 발(150)이 각각 구비되고,

상기 발(150)이 구비된 상기 종아리부(120)의 일측에는 바퀴 구동을 위한 볼 캐스터(160)가 구비되며,

상기 종아리부(120)의 중심 일측에는 발(150) 및 볼 캐스터(160)를 선택적으로 구동시키는 회전관절수단(140)이 구비된 것을 특징으로 하는 탐사형 변형 로봇.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 다리부(100)의 종아리부(120)는 상기 발(150) 또는 볼 캐스터(160)로 소정의 순서에 따라 순차적으로 변형되는 것을 특징으로 하는 탐사형 변형 로봇.