KR20110072535A - 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치 - Google Patents

험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치는, 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 내부에 설치된 모터부; 상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 주행용 바퀴; 상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 스프라켓; 상기 다수의 스프라켓의 외부에 위치하여 상기 다수의 스프라켓의 구동에 따라 회전하는 다수의 트랙; 상기 다수의 스프라켓을 지지하며, 상기 모터부의 동력을 제공받아 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 세로로 세워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 작게 변형하기 위해 가로로 누워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭을 변형함과 아울러 계단 승강 또는 하강을 위한 트랙 진입각을 계단의 높이에 따라 조정하는 다수의 트랙 암; 평지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 가로로 누워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하고, 험지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형하기 위해 세로로 세워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하는 제어장치;를 구비하여, 평지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 외부로 드러나 주행용 바퀴에 의해 주행하고, 험지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 내부로 들어가 상기 트랙에 의해 주행되게 함을 특징으로 한다.
휠/트랙 하이브리드형, 모바일 로봇 플랫폼, 험지 주행

Description

험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치{Wheel and Track hybrid mobile platform apparatus applied off-road driving mechanism for a special service robot}
본 발명은 전문 서비스 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치에 관한 것이다.
전문 서비스 로봇은 빌딩 및 공공시설에 대한 안전관리 및 실내외 방범 활동, 지하철이나 지하상가 등에 대한 재해 발생 사전 관리, 건물이나 지하시설 붕괴시 인명 구조 작업 지원 기능을 수행하는 데 있어서 평지 주행 능력뿐만 아니라 각종 험로에 대한 대처 능력을 갖추어야 한다.
이러한 요구를 해소하기 위해 평지 주행을 넘어 장애물 회피나 험로 극복을 위한 다양한 형태의 이동 기구 메커니즘이 제안되고 있다.
종래 전문 서비스 로봇의 이동 기구 메커니즘으로는 크게 세가지 형태가 있으며, 이는 무한궤도나 벨트를 이용한 기구 및 바퀴를 변형한 기구, 보행형 기구이다.
상기 바퀴를 변형한 차륜 기구가 전문 서비스 로봇의 이동 기구 메커니즘으로 가장 많이 채용되며, 이는 탄탄한 평면의 주행에 있어서는 무한궤도형이나 보행형 같은 다른 이동기구에 비해 주행 성능 및 에너지 효율 등이 휠씬 우수하나, 험로 극복에서는 타 구조에 비해 부적합한 구조를 지니고 있다.
그리고 보행형 로봇의 경우에는 지형에 대한 적응성은 향상시킬 수 있지만, 험난한 지형에 대한 안정성이 떨어지고, 제어가 매우 복잡하고 에너지 효율이 매우 낮다는 단점을 지닌다.
그리고 무한 궤도형은 안정적인 험로 극복이 용이함에 따라 널리 적용되기는 하나 평지 속도 및 에너지 효율이 낮고, 소음이 크다는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 신속하게 평지를 주행할 수 있으며 계단 등반을 가능하게 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치는, 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 내부에 설치된 모터부; 상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 주행용 바퀴; 상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 스프라켓; 상기 다수의 스프라켓의 외부에 위치하여 상기 다수의 스프라켓의 구동에 따라 회전하는 다수의 트랙; 상기 다수의 스프라켓을 지지하며, 상기 모터부의 동력을 제공받아 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 세로로 세워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 작게 변형하기 위해 가로로 누워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭을 변형하고 계단 승강 또는 하강을 위한 트랙 진입각을 계단의 높이에 따라 조정하는 다수의 트랙 암; 평지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 가로로 누워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하고, 험지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형하기 위해 세로로 세워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하는 제어장치;를 구비하여, 평지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 외부로 드러나 주행용 바퀴에 의해 주행하고, 험지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 내부로 들어가 상기 트랙에 의해 주행되게 함을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은 신속하게 평지를 주행할 수 있으며 계단 등반을 가능하게 효과가 있다.
본 발명은 평지 주행시에는 트랙을 지지하는 트랙암이 지면과 수평되게 하여 트랙내의 주행용 바퀴가 외부로 드러나게 하여 주행용 바퀴에 의해 주행되도록 하고, 험지 주행시에는 상기 트랙암이 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형하기 위해 세로로 세워 상기 트랙에 의해 주행되도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 제1측면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 제2측면도이다.
상기 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치를 전반적으로 설명한다.
상기 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 메인 프레임(100)은 직사각형 프레임으로, 내측에 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264) 및 제1 및 제2트랙(1221,1222)을 구동하기 위한 구동력을 생성하는 제1 및 제2모터(1021,1022)와 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)을 주행모드 및 계단승강모드 및 계단하강모드에 따른 각도로 변경시킬 수 있는 구동력을 생성하는 제3 및 제4모터(1041,1042)가 위치한다.
상기 제1 및 제2모터(1021,1022)는 상기 메인 프레임(100)의 후면 양측에 설치된다. 또한 상기 메인 프레임(100)의 후면 양측에는 상기 제1 및 제2모터(1021,1022)와 직접 연결되어 회전력을 제공받는 제1 및 제2회전축(1061~1062)이 설치되며, 상기 제1 및 제2회전축(1061~1062)으로부터 일정 거리 단위로 이격된 메인 프레임(100)의 위치에는 제3 내지 제6회전축(1101~1104)이 설치된다.
상기 제1회전축(1061)과 제3회전축(1101) 사이에는 제1동력전달용 벨트(1121)가 위치하고, 상기 제3회전축(1101)과 제5회전축(1103) 사이에는 제2동력전달용 벨트(1122)가 위치하며, 상기 제1 및 제2동력전달용 벨트(1121,1122)는 제1모터(1021) 로부터의 동력이 제1회전축(1061) 및 제3회전축(1101)과 제5회전축(1103)으로 공급되게 한다.
그리고 상기 제2회전축(1062)과 제4회전축(1102) 사이에는 제3동력전달용 벨트(1123)가 위치하고, 상기 제4회전축(1102)과 제6회전축(1104) 사이에는 제4동력전달용 벨트(1124)가 위치하며, 상기 제3 및 제4동력전달용 벨트(1123,1124)는 제2모터(1022)로부터의 동력이 제2회전축(1062)과 제4회전축(1102), 제6회전축(1104)으로 공급되게 한다.
상기 제3 내지 제6회전축(1103~1106)에는 각각 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)가 연결되며, 상기 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)는 상기 제1 및 제2모터(1021,1022)로부터의 구동력을 제공받아 회전한다. 특히, 상기 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)의 크기는 주행모드를 위해 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 수평 상태를 유지하는 경우에 외부로 드러날 수 있게 한다. 이로서, 주행시에는 제1 내지 제2트랙(1221,1222)이 지면에 닿지 않게 하여 주행효율을 향상시킨다.
또한 상기 제1회전축(1061)에는 제1스프라켓(1161)으로 동력을 전달하는 제1동력전달부(1141)가 연결되고, 상기 제2회전축(1062)에는 제2스프라켓(1162)으로 동력을 전달하는 제2동력전달부(1142)가 연결된다. 이에따라 상기 제1 및 제2회전 축(1061,1062)으로 전달된 구동력이 상기 제1 및 제2스프라켓(1161,1162)와 맞물리는 제1 및 제2트랙(1221,1222)으로 전달되어, 상기 제1 및 제2트랙(1221,1222)이 구동되게 한다.
상기 제3 및 제4모터(1041,1042)는 상기 메인 프레임(100)의 전면 양측에 설치된다. 또한 상기 메인 프레임(100)의 전면 양측에는 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)와 직접 연결되어 회전력을 제공받는 제7 및 제8회전축(1081~1082)이 설치된다.
상기 제7 및 제8회전축(1081~1082)은 제2 및 제5트랙암(1202~1205)의 중심축과 연결된다. 이에 따라 제3 및 제4모터(1041,1042)의 구동에 따른 회전력이 제2 및 제5트랙암(1202~1205)으로 전달되어, 상기 제2 및 제5트랙암(1202~1205)이 제3 및 제4모터(1041,1042)의 구동에 따라 주행모드 및 계단승강모드 및 계단하강모드의 각도로 이동되게 한다. 상기 제2트랙암(1202)은 제1 및 제2트랙 암 연결링크(1241,1242)를 통해 제1트랙암(1201)과 제3트랙암(1203)과 연결되어, 자신의 구동에 따라 제1트랙암(1201)과 제3트랙암(1203)도 주행모드 및 계단승강모드 및 계단하강모드의 각도로 이동되게 한다. 또한 상기 제5트랙암(1205)은 제3 및 제4트랙 암 연결링크(1243,1244)를 통해 제4트랙암(1204)과 제6트랙암(1206)과 연결되어, 자신의 구동 에 따라 제4트랙암(1204)과 제6트랙암(1206)도 주행모드 및 계단승강모드 및 계단하강모드의 각도로 이동되게 한다.
상기 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)의 양측 종단에는 제1 내지 제6아이들 바퀴(1181~1186)와 제1 내지 제6스프라켓(1161~1166)이 각각 하나씩 설치되어, 상기 제1 및 제2트랙(1221~1222)이 상기 제1 내지 제6아이들 바퀴(1181~1186)와 제1 내지 제6스프라켓(1161~1166)이 회전되게 한다.
도 5는 상기 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 각부에 대한 상세도이다. 상기 도 5의 (a) 및 (b)는 제1동력전달부(1141)를 상세 도시한 것으로, 상기 제1동력전달부(1141)는 제1 내지 제4톱니(2021~2024)와 지지부재(200)로 구성된다. 상기 제1톱니(2021)는 제1회전축(1061)으로부터 구동력을 제공받으며, 상기 제1회전축(1061)으로부터의 구동력을 제2 내지 제4톱니(2022~2024)를 통해 제1스프라켓(1161)으로 전달한다. 상기 지지부재(200)는 상기 제1 내지 제4톱니(2021~2024)를 지지한다.
도 5의 (c)는 제1 및 제2트랙(1221~1222)의 상세도로서, 상기 제1 및 제2트랙(1221~1222)은 내측에 위치하는 체인(302)과 외측에 위치하는 고무패드(300)가 결합되어 형성된다.
또한 도 5의 (b)에는 제1모터(1021)의 구조를 도시한 것으로, 상기 제1모터(1021)는 모터(204)와 직교 감속기(206)로 구성되어, 상기 모터(204)로부터의 회전력을 제1회전축(1061)으로 전달한다.
<트랙암 구동>
이제 주행모드 및 계단승강모드 및 계단하강모드의 제1 내지 제6트랙암(1201~1206) 구동을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 6은 주행모드시의 제1 내지 제6트랙암(1201~1206) 상태를 도시한 것으로, 상기 주행모드시에 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)는 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 수평되게 제어한다. 이와 같이 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 수평되는 경우에, 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)는 외부로 드러나 지면에 닿게 되고, 제1 내지 제2트랙(1221,1222)이 지면에 닿지 않게 된다.
도 7은 계단승강모드시의 제1 내지 제6트랙암(1201~1206) 상태를 도시한 것으로, 상기 계단승강모드시에 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)는 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 제1각도(θ1)가 되게 제어한다. 이와 같이 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 제1각도(θ1)가 되는 경우에, 제1 내지 제2트랙(1221,1222)의 수직폭이 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)의 원주보다 커져서 상기 제1 내지 제4주 행용 바퀴(1261~1264)는 제1 내지 제2트랙(1221,1222)의 내부로 들어가 지면에 닿지 않게 됨은 물론이며, 제1 내지 제2트랙(1221,1222)은 지면에 닿게 된다. 여기서, 상기 제1각도(θ1)는 진행방향에 위치하는 계단의 높이에 대응되는 진입각이다.
도 8은 계단하강모드시의 제1 내지 제6트랙암(1201~1206) 상태를 도시한 것으로, 상기 계단하강모드시에 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)는 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 제2각도(θ2)가 되게 제어한다. 이와 같이 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 제2각도(θ2)가 되는 경우에, 제1 내지 제2트랙(1221,1222)의 수직폭이 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)의 원주보다 커져서 상기 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)는 제1 내지 제2트랙(1221,1222)의 내부로 들어가 지면에 닿지 않게 됨은 물론이며, 제1 내지 제2트랙(1221,1222)은 지면에 닿게 된다.
<동력전달과정>
도 9는 제3 및 제4모터(1041,1042)의 동력전달과정을 도시한 것이다. 상기 도 9를 참조하면, 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)에 의한 동력은 상기 제7 및 제8회전축(1081~1082)을 통해 제2 및 제5트랙암(1202~1205)의 중심으로 제공된다.
상기 제2트랙암(1202)은 제1 및 제2트랙 암 연결링크(1241,1242)를 통해 제1트랙암(1201)과 제3트랙암(1203)과 연결되고, 상기 제5트랙암(1205)은 제3 및 제4트 랙 암 연결링크(1243,1244)를 통해 제4트랙암(1204)과 제6트랙암(1206)과 연결되므로, 상기 제3 및 제4모터(1041,1042)로부터의 동력은 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)으로 전달된다.
도 10은 제1 및 제2모터(1021,1022)의 동력전달과정을 도시한 것이다.
상기 도 10의 (a),(b)을 참조하면, 상기 제1 및 제2모터(1021,1022)로부터의 동력은 제1 및 제2회전축(1141,1142) 및 제1 및 제2동력전달부(1141,1142)를 통해 제1 및 제2스프라켓(1161,1162)으로 전달된다. 상기 제1 및 제2스프라켓(1161,1162)으로 전달된 동력은 제1 및 제2트랙(1221,1222)을 구동하여 주행을 이행한다.
그리고 상기 도 10의 (c),(d)를 참조하면, 상기 제1 및 제2모터(1021,1022)로부터의 동력은 제1 및 제2회전축(1141,1142) 및 제1 내지 제4동력전달용 벨트(1121~1124)를 통해 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)로 전달된다. 이로서 상기 제1 내지 제4주행용 바퀴(1261~1264)는 상기 제1 및 제2모터(1021,1022)의 동력에 따라 구동하여 주행을 이행한다.
<전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 블럭구성>
도 11은 본 발명의 바람직한 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 블럭구성도이다.
상기 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치는 제어모듈(300), 메모리부(302), 통신모듈(304), 제1 내지 제4모터 구동모듈(306~312), 제1 내지 제4모터(1021,1022,1041,1042)를 포함한다.
상기 제어모듈(300)은 상기 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 각부를 전반적으로 제어하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주행을 이행하기 위하여 제1 내지 제4모터(1021,1022,1041,1042)를 구동하기 위한 제1 내지 제4모터 구동모듈(306~312)을 제어한다.
상기 메모리부(302)는 상기 제어모듈(300)의 처리 프로그램을 포함하는 다양한 정보를 저장한다.
상기 통신모듈(304)은 외부로부터의 각종 정보 및 제어명령을 입력받아 상기 제어모듈(300)로 제공한다.
상기 제1 내지 제4모터 구동모듈(306~312)은 상기 제어모듈(300)의 제어에 따라 상기 제1 내지 제4모터(1021,1022,1041,1042)를 제어한다.
상기한 제어모듈(300)의 처리 프로세스를 도 12를 참조하여 설명한다.
상기 제어모듈(300)은 통신모듈(304)을 통해 평지 주행이 요청되면(400단계), 평지 주행을 위해 제1 및 제4주행용 바퀴(1261~1264)로 주행하기 위하여 제1 및 제2모터(1021,1022)를 구동함과 아울러 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 수평상태를 유지하도록 제3 및 제4모터(1041,1042)를 구동한다(402단계).
이로서 전문 서비스 로봇은 도 13의 (a) 및 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 및 제2트랙(1221,1222)의 외부로 드러난 제1 및 제4주행용 바퀴(1261~1264)에 의해 평지를 주행하게 된다.
상기 제어모듈(300)은 통신모듈(304)을 통해 계단 승강이 요청되면(404단계), 계단 승강을 위해 제1 및 제2트랙(1221~1222)으로 주행하기 위하여 제1 및 제2모터(1021,1022)를 구동함과 아울러 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 계단승강을 위한 제1각도가 되도록 제3 및 제4모터(1041,1042)를 구동한다(406단계). 여기서, 상기 제1각도는 진행방향에 위치하는 계단의 높이에 대응되는 진입각이다.
이로서 전문 서비스 로봇은 도 13의 (b)~(d)에 도시한 바와 같이 제1 및 제2트랙(1221,1222)에 의해 계단을 승강하게 된다.
특히, 상기 제어모듈(300)은 미리 산출된 계단 승강시의 모멘트를 충족시킬 수 있도록 제1 및 제2모터(1021,1022)를 구동한다.
상기 제어모듈(300)은 통신모듈(304)을 통해 계단 하강이 요청되면(408단계), 계단 하강을 위해 제1 및 제2트랙(1221~1222)으로 주행하기 위하여 제1 및 제2모터(1021,1022)를 구동함과 아울러 제1 내지 제6트랙암(1201~1206)이 계단하강을 위한 제2각도가 되도록 제3 및 제4모터(1041,1042)를 구동한다(410단계).
이로서 전문 서비스 로봇은 도 14의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이 제1 및 제2트랙(1221,1222)에 의해 계단을 하강하게 된다.
상기한 실시예에서는 상기 제어모듈(300)이 통신모듈(304)을 통해 계단 승강 및 계단 하강 요청을 받는 것으로만 기재하였으나, 상기 전문 서비스 로봇은 장애물 감지 센서 또는 중력 센서 등을 통해 승강 또는 하강을 위한 계단의 존재를 센싱하고, 그 센싱결과를 계단 승강 또는 하강 요청으로 판별할 수도 있다.
<계단 등반을 위한 모멘트 산출과정>
도 15는 계단 등반 모멘트를 위한 기본 자유 물체도이다. 상기 도 15를 참조하면, 모멘트 Mb는 지면과 트랙과의 접점 B를 중심으로 반시계 방향으로 작용한다.
상기 계단 등반 모멘트는 계단 모서리 부근에서 접촉하는 점들의 반력들과 거리를 통해 계산되며 이 반력들은 각 지점에 작용하는 무게에 의한 수직항력과 마찰력에 의해 결정된다. 이에따라 힘의 평형식으로부터 수학식 1을 얻을 수 있다.
Figure 112009079600016-PAT00001
도 15의 A지점에서의 반력(Na)과 마찰력(Na)을 지면과 수평인 성분(Fax)과 수 직인 성분(fay)으로 분해하면 수학식 2와 같다.
Figure 112009079600016-PAT00002
또한 거리 a,b는 기하학적인 관계에 의해 수학식 3에 따라 결정된다.
Figure 112009079600016-PAT00003
여기서,k는 트랙용 휠 사이의 거리, r은 트랙용 휠의 반지름이다.
따라서 계단 등반을 위한 B점의 모멘트는 수학식 4와 같다.
Figure 112009079600016-PAT00004
상기 수학식 4에서 p는 계단 높이이고, 상기 a 및 b는 트랙용 휠 사이의 거리이며, Fax과 fay는 반력(Na)과 마찰력(Na)을 지면과 수평인 성분과 수직인 성분으로 분해한 것이고, 상기 m은 플랫폼의 질량, g는 중력이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 제1측면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 제2측면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 각부의 상세도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트랙암의 동작상태를 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력제공과정을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 블럭구성도.
도 12는 도 11의 제어장치의 처리 흐름도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 동작상 태를 예시한 도면.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치의 모멘트를 도시한 도면.

Claims (6)

  1. 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치에 있어서,
    메인 프레임;
    상기 메인 프레임의 내부에 설치된 모터부;
    상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 주행용 바퀴;
    상기 모터부로부터의 동력을 제공받아 구동하는 다수의 스프라켓;
    상기 다수의 스프라켓의 외부에 위치하여 상기 다수의 스프라켓의 구동에 따라 회전하는 다수의 트랙;
    상기 다수의 스프라켓을 지지하며, 상기 모터부의 동력을 제공받아 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 세로로 세워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 작게 변형하기 위해 가로로 누워지게 이동하여, 상기 트랙의 수직 폭을 변형하는 다수의 트랙 암;
    평지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 가로로 누워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하고,
    험지 주행시에는 상기 다수의 트랙암이 상기 트랙의 수직 폭이 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형하기 위해 세로로 세워지게 이동되도록 상기 모터부를 제어하는 제어장치;를 구비하여,
    평지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 외부로 드러나 주행 용 바퀴에 의해 주행하고, 험지 주행시에는 상기 다수의 주행용 바퀴가 상기 트랙 내부로 들어가 상기 트랙에 의해 주행되게 함을 특징으로 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 험지 주행시의 상기 트랙의 모멘트는 수학식 5에 따라 산출됨을 특징으로 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
    Figure 112009079600016-PAT00005
    여기서, p는 계단 높이이고, 상기 a 및 b는 트랙암 사이의 거리이며, Fax과 fay는 반력(Na)과 마찰력(Na)을 지면과 수평인 성분과 수직인 성분으로 분해한 것이고, 상기 m은 플랫폼의 질량, g는 중력임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터부는,
    상기 다수의 트랙 및 상기 다수의 주행용 바퀴로 동력을 제공하는 모터들;
    상기 다수의 트랙암으로 동력을 제공하는 모터들;
    상기 제어장치의 제어에 따라 상기 모터들을 구동하는 모터구동모듈들을 구 비함을 특징으로 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    계단 승강이 요청되면, 상기 다수의 트랙암이 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형함과 아울러 진행방향으로 계단의 높이에 대응되는 진입각이 형성되도록 상기 트랙을 변형하도록 상기 모터부를 제어하고,
    계단 하강이 요청되면, 상기 다수의 트랙암이 상기 트랙의 수직폭을 상기 주행용 바퀴의 원주보다 크게 되도록 변형함과 아울러 진행방향의 반대방향으로 기울어진 각도로 이동되도록 상기 모터부를 제어함을 특징으로 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 트랙암에는 다수의 스프라켓을 통해 전달된 동력을 전달하기 위한 다수의 아이들 바퀴가 더 구비됨을 특징으로 하는 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 트랙암 중 일부 트랙암의 중앙에만 상기 각도 조절을 위한 동력 이 제공되며, 상기 일부 트랙암과 나머지 트랙암 사이에는 상기 각도 조절을 위한 동력을 전달하기 위해 다수의 트랙 암 연결 링크가 더 구비됨을 험지 극복 메카니즘이 적용된 전문 서비스 로봇용 휠 및 트랙 하이브리드형 모바일 플랫폼 장치.
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