KR20110067272A

KR20110067272A - 바퀴 구조체

Info

Publication number: KR20110067272A
Application number: KR1020090123795A
Authority: KR
Inventors: 김명국
Original assignee: 김명국
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-22

Abstract

본 발명에 따른 바퀴 구조체는 소정의 간격을 가지는 복수개의 제1지지부에 지지되는 복수개의 제1배럴을 구비하는 제1옴니 휠과, 소정의 간격을 가지는 복수개의 제2지지부에 지지되는 복수개의 제2배럴을 구비하는 제2옴니 휠과, 상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하도록 위치시키며 상기 제1옴니 휠과 제2옴니 휠을 착탈 가능하게 결합하는 결합부재를 구비함으로써 사용자가 사용 목적에 맞게 다양한 형태로 옴니 휠을 변형하여 사용할 수 있다.

바퀴 구조체, 옴니 휠, 결합부재

Description

바퀴 구조체{Wheel Structure}

본 발명은 이동로봇 등에 사용되는 바퀴 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 옴니 휠을 착탈 가능하게 결합할 수 있는 결합부재를 구비하는 바퀴 구조체에 관한 것이다.

가정용 로봇이나 경비로봇과 같은 이동로봇에 있어서 좁은 공간에서도 쉽게 방향 전향이 가능한 바퀴로서 옴니 디렉셔널 휠(Omni-directional Wheel, 이하 ‘옴니 휠’이라 함)이 많이 사용되고 있다.

상기 옴니 휠에는 휠 프레임의 외주에 휠의 축방향으로 회전할 수 있는 다수개의 배럴(barrel)이 배치된다. 상기 옴니 휠은 이동로봇의 본체에서 동일 원주상으로 3개 이상 배치되어 이동로봇이 모든 방향으로 이동 가능하도록 한다.

옴니 휠이 설치되는 이동로봇의 일례로 이동로봇의 중심을 기준으로 120°간격으로 3개의 옴니 휠이 설치되고, 제어부가 각 옴니 휠의 방향 및 속도를 제어함으로써 이동로봇의 진행방향을 결정하는 이동로봇이 있다.

한편 최근에는 2개 또는 3개의 옴니 휠을 회전축 방향으로 연속하여 결합하여 옴니 휠이 바닥면과 접하는 면적을 높임으로써 이동로봇의 안정성을 확보한 멀티 옴니 휠도 나타나고 있다.

그러나 이와 같은 멀티 옴니 휠의 경우 가격이 비싸며 복수개의 옴니 휠이 일체로 형성되어 있어 사용자가 사용 목적에 맞게 옴니 휠 중 일부를 분리하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자가 선택적으로 옴니 휠의 결합 및 분리를 용이하게 할 수 있도록 함으로써 사용 목적에 맞게 옴니 휠을 다양하게 변형하여 사용할 수 있는 바퀴 구조체를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체는 소정의 간격을 가지는 복수개의 제1지지부에 지지되는 복수개의 제1배럴을 구비하는 제1옴니 휠과, 소정의 간격을 가지는 복수개의 제2지지부에 지지되는 복수개의 제2배럴을 구비하는 제2옴니 휠과, 상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하도록 위치시키며 상기 제1옴니 휠과 제2옴니 휠을 착탈 가능하게 결합하는 결합부재를 포함할 수 있다.

이때 상기 제1옴니 휠은 복수개의 제1결합홀을 구비하고, 상기 제2옴니 휠은 복수개의 제2결합홀을 구비하며, 상기 제1결합홀과 제2결합홀을 서로 일치시키게 되면 상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하게 된다.

그리고 상기 결합부재는 중앙부에 삽입공이 구비된 본체와, 상기 본체의 양측에서 대칭되도록 각각 연장되는 복수개의 제1 및 제2지지대와, 상기 복수개의 제1 및 제2지지대의 단부에 각각 구비되어 상기 제1결합홀과 상기 제2결합홀에 삽입 되는 제1 및 제2후크를 구비할 수 있다.

한편 상기 제1 및 제2결합홀에는 상기 결합부재의 본체가 안착되는 안착턱이 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2결합홀에는 상기 제1 및 제2후크가 걸리는 걸림턱이 각각 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체에 의하면 결합부재를 이용하여 복수개의 옴니 휠을 용이하게 결합 및 분리할 수 있으므로 사용자가 사용 목적에 맞게 옴니 휠을 변형하여 사용할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체의 구조 및 동작에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 바퀴 구조체의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체는 도 1에 도시된 바와 같이 제1본체부(110)에서 회전 가능하게 결합되는 복수개의 제1배럴(130)을 가지는 제1옴니 휠(100)과, 제2본체부(210)에서 회전 가능하게 결합되는 복수개의 제2배럴(230)을 가지는 제2옴니 휠(200)과, 상기 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 착탈 가능 하게 결합하는 결합부재(300)를 포함한다.

제1옴니 휠(100) 및 제2옴니 휠(200)의 중앙에는 각각 회전축이 관통하는 제1 및 제2축공(111,211)이 마련된다.

그리고 제1옴니 휠(100) 및 제2옴니 휠(200)의 외주에는 각각 제1배럴(130) 및 제2배럴(230)을 지지하도록 돌출된 복수개의 제1 및 제2지지부(120,220)가 구비된다.

상기 복수개의 제1 및 제2지지부(120,220)는 제1옴니 휠(100) 및 제2옴니 휠(200)의 길이에 대응하는 간격을 가지고 형성된다.

본 실시예에서는 제1 및 제2지지부(120,220)는 각각 6개가 형성되고, 제1 및 제2배럴(130,230)도 각각 6개가 형성되는 것을 보였으나, 제1 및 제2지지부(120,220)의 개수 및 제1 및 제2배럴(130,230)의 개수는 6개 이외에 4개 또는 다른 개수로 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2축공(111,211)에는 이동로봇 등의 휠 구동부(미도시)의 회전축이 끼워져 관통되고, 상기 휠 구동부에 의해 제1 및 제2본체부(110.210)가 회전된다. 상기 제1 및 제2지지부(120,220)는 제1 및 제2본체부(110.210)가 회전하는 방향에 대하여 직교하는 방향으로 제1 및 제2배럴(130,230)이 회전할 수 있도록 제1 및 제2배럴(130,230)을 지지한다.

따라서 상기 제1 및 제2옴니 휠(100,200)은 회전축의 회전 방향뿐만 아니라 회전축의 회전 방향과 다른 방향으로 이동이 가능해진다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체에 사용되는 제1 및 제2옴니 휠(100,200)의 제1 및 제2축공(111,211) 주위에는 각각 동일 원주상으로 복수개의 제1 및 제2결합홀(140,240)이 형성된다.

본 실시예에서는 제1옴니 휠(100)에 형성되는 복수개의 제1결합홀(140)과 제2옴니 휠(200)에 형성되는 복수개의 제2결합홀(240)이 각각 4개씩 마련되는 것을 보였다. 그러나 복수개의 제1결합홀(140) 및 제2결합홀(240)은 4개 외에 다른 개수로 형성될 수 있다.

한편 복수개의 제1결합홀(140)과 제2결합홀(240)은 서로 대응하도록 형성된다. 본 실시예에서는 제1 및 제2결합홀(140,240) 중 2개는 지지부(120,220)에 대응하는 위치에 마련되고, 2개는 배럴(130,230)에 대응하는 위치에 마련되는 것을 보였다.

한편 상기 제1옴니 휠(100) 및 제2옴니 휠(200)은 결합부재(300)에 의해 착탈 가능하게 결합된다. 따라서 사용자는 제1옴니 휠(100) 또는 제2옴니 휠(200)을 별도로 사용하거나 결합부재(300)로 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 결합한 다음 일체로 사용할 수 있다.

상기 결합부재(300)는 삽입공(311)을 구비하는 본체(310)와, 상기 본체(310)의 양측에서 대칭되도록 각각 연장되는 복수개의 제1 및 제2지지대(320,330)와, 상기 복수개의 제1 및 제2지지대(320,330)의 단부에 각각 구비되어 상기 제1결합홀(140)과 상기 제2결합홀(240)에 각각 삽입되는 제1 및 제2후크(321,331)를 구비 한다.

상기 결합부재(300)는 플라스틱과 같이 탄성을 가지는 재질로 형성되며, 복수개의 제1 및 제2지지대(320,330)는 서로 이격되어 있으므로 복수개의 제1 및 제2지지대(320,330)의 단부는 본체(310)의 반경방향으로 이동할 수 있다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2축공(111,211)을 형성하기 위해 제1 및 제2본체부(110,210)로부터 일측으로 연장된 제1 및 제2내측하우징(112,212)을 구비한다.

그리고 상기 제1 및 제2결합홀(140,240)을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2내측하우징(112,212)을 각각 감싸고 있는 제1 및 제2외측하우징(115,215)을 구비한다.

한편 상기 제1 및 제2내측하우징(112,212)의 외주면에는 결합부재(300)의 본체(310)가 각각 안착되는 제1 및 제2안착턱(113,213)이 각각 형성된다.

그리고 상기 제1 및 제2내측하우징(112,212)의 내주면에는 결합부재(300)의 제1 및 제2후크(321,331)가 걸리는 제1 및 제2걸림턱(116,216)이 각각 형성된다.

도 3은 도 1에 도시된 바퀴 구조체가 결합된 모습을 보인 사시도이고, 도 4는 바퀴 구조체가 결합된 상태에서의 단면도이다.

이하에서는 상술한 바퀴 구조체가 결합되는 과정에 대해 설명한다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이 제1옴니 휠(100)의 제1지지부(120)에 대응하 는 위치에 형성된 제1결합홀(140)과 2옴니 휠(200)의 제2배럴(230)에 대응하는 위치에 형성된 제2결합홀(240)이 서로 마주보도록 위치시킨다.

그런 다음 결합부재(300)에 구비된 복수개의 제1 및 제2지지대(320,330)를 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)에 형성된 제1 및 제2결합홀(140,240)에 각각 삽입한 후 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 양측에서 누른다.

그러면 도 4에 도시된 바와 같이 제1지지대(320)의 단부에 형성된 제1후크(321)는 제1결합홀(140)에 삽입된 후 제1외측하우징(115)의 내주면과 접촉된 상태로 미끄러진 후 제1걸림턱(116)에 걸리게 된다. 그리고 제2지지대(330)의 단부에 형성된 제2후크(331)는 제2결합홀(240)에 삽입된 후 제2외측하우징(215)의 내주면과 접촉된 상태로 미끄러진 후 제2걸림턱(216)에 걸리게 된다. 따라서 제1옴니 휠(100), 제2옴니 휠(200) 및 결합부재(300)는 일체로 결합된다.

이때 결합부재(300)의 본체(310)는 제1 및 제2안착턱(113,213)에 안착됨으로써 결합부재(300)가 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 견고하게 결합하도록 한다.

이와 같이 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)이 결합부재(300)에 의해 결합되면 제1옴니 휠(100)에 구비된 복수개의 제1배럴(130)과 제2옴니 휠(200)에 구비된 복수개의 제2배럴(230)은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 교번하며 위치하게 된다.

따라서 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)이 결합된 상태에서 회전축이 회전하게 되더라도 제1지지부(120) 또는 제2지지부(220)는 지면에 닿지 않게 되고 지 면에는 항상 제1배럴(130) 또는 제2배럴(230)이 닿게되므로 이동로봇의 자유도를 높일 수 있는 장점을 가진다.

만일 사용자가 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 분리하여 사용하고자 할 때에는 드라이버와 같은 장비를 제1 및 제2결합홀(140,240)로 삽입하여 제1 및 제2후크(321,331)가 제1 및 제2걸림턱(116,216)에서 이탈되도록 함으로써 제1옴니 휠(100)과 제2옴니 휠(200)을 분리할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체에 의하면 사용자가 복수개의 옴니 휠을 용이하게 결합 및 분리할 수 있으므로 사용자가 옴니 휠을 사용 목적에 맞게 변형하여 사용할 수 있다.

이상에서는 2개의 옴니 휠이 착탈 가능하게 결합되는 바퀴 구조체에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 3개 이상의 옴니 휠이 착탈 가능하게 결합되는 바퀴 구조체에 대해서도 적용될 수 있다.

그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴 구조체의 분해 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 바퀴 구조체의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 바퀴 구조체가 결합된 모습을 보인 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 바퀴 구조체의 단면도.

** 도면 주요부호에 대한 설명 **

100, 200: 제1, 2옴니 휠 110,210: 제1, 2본체부

120, 220：제1, 2 지지부 130, 230:　제1, 2 배럴

300: 결합부재 310: 본체

320, 330: 제1, 2지지대

Claims

소정의 간격을 가지는 복수개의 제1지지부에 지지되는 복수개의 제1배럴을 구비하는 제1옴니 휠과,

소정의 간격을 가지는 복수개의 제2지지부에 지지되는 복수개의 제2배럴을 구비하는 제2옴니 휠과,

상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하도록 위치시키며, 상기 제1옴니 휠과 제2옴니 휠을 착탈 가능하게 결합하는 결합부재를 포함하는 바퀴 구조체.
제 1항에 있어서,

상기 제1옴니 휠은 복수개의 제1결합홀을 구비하고, 상기 제2옴니 휠은 복수개의 제2결합홀을 구비하며, 상기 제1결합홀과 제2결합홀을 서로 일치시키게 되면 상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하게 되는 것을 특징으로 하는 바퀴 구조체.
제 2항에 있어서,

상기 결합부재는 중앙부에 삽입공이 구비된 본체와,

상기 본체의 양측에서 대칭되도록 각각 연장되는 복수개의 제1 및 제2지지대와,

상기 복수개의 제1 및 제2지지대의 단부에 각각 구비되어 상기 제1결합홀과 상기 제2결합홀에 삽입되는 제1 및 제2후크를 구비하는 바퀴 구조체.
제 3항에 있어서,

상기 제1 및 제2결합홀에는 상기 결합부재의 본체가 안착되는 안착턱이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 바퀴 구조체.
제 3항에 있어서,

상기 제1 및 제2결합홀에는 상기 제1 및 제2후크가 걸리는 걸림턱이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 바퀴 구조체.