KR20110078313A - 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇에 관한 것으로, 그 구성은 로봇 본체; 상기 로봇 본체에 구비되어 로봇 본체를 이동시키는 구동 부재; 상기 로봇 본체 전단에 구비되어 상기 구동 부재에 의해 동작하는 구동 바퀴; 상기 로봇 본체 후단에 구비되어 회전하는 보조 바퀴; 및 상기 로봇 본체에 구비된 상태로 로봇 본체가 경사면을 이동할 때 경사면에 대응되는 각도로 회전하여 지면과 지지되게 하는 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재는 각각 로봇 본체의 전단과 후단에 구비된다.

로봇, 이형성, 경사, 수평 유지

Description

항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇{Always, the robot in which the member making the horizontal gimbals possible is equipped}

본 발명은 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바퀴를 이용해 이동하는 로봇이 충량물을 적재한 상태로 경사면을 이동할 경우 로봇의 자세를 수평하게 함으로써 적재된 충량물의 손실을 방지할 수 있게 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업발달로 인간의 안전을 도모하고, 인간이 하기 힘든 작업 등에 투입되어 작업 효율성을 극대화하기 위해 개발되었다.

특히 정밀도와 고난도의 위험성이 요구되는 분야에서 많이 이용되며, 로봇들은 작업 현경에 따라 고정된 상태로 동작하는 것과 이동하며 동작하는 것으로 분류할 수 있다. 고정된 상태의 로봇들은 이동해야할 물품들을 사람의 팔과 같은 동작으로 특정 위치에서 다른 위치로 근거리 이동하는게 주요 목적으로 이용되고 있고, 이동형 로봇은 물품을 근거리 또는 장거리 이동시키는 것을 주요목적으로 이용된다. 또한 이동형 로봇은 바퀴를 이용해 바퀴가 바닥에 지지된 상태로 이동하는 것 과, 두개 또는 다수개의 다리를 이용해 사람과 같이 직립 보행하는 로봇으로 분류할 수 있다.

여기서 통상 고정형 로봇들은 물품의 무게가 비교적 가벼운 것을 이동하는데 이용되는데 반해 이동형 로봇은 비교적 무거운 물품을 이용하고 있고, 고정형 로봇의 경우 바닥 등에 지지된 상태여서 비교적 안정된 자세를 유지할 수 있는 것에 반하여 이동형 로봇은 중량물을 적재한 상태로 이용해야함으로 각종 장애물과 바닥의 평탄도에 따라 이동성이 좌우되어 로봇의 평행 상태 유지에 대한 문제 개선이 관건이다.

즉, 이동형 로봇의 경우 충량물을 적재한 상태로 자세를 얼마나 정확히 유지할 수 있는가에 따라 설계 매카니즘이 좌우된다고 해도 과언이 아니다.

이러한 이동형 로봇 중 바퀴에 의해 이동하는 로봇은 바닥이 평평한 지형에서는 대체로 이동이 용이하나, 경사진 지형에서는 자세를 수평하게 유지하기 힘든 문제점이 있다. 특히 충량물을 적재한 상태로 수평 유지가 않될 경우 적재된 충량물이 손실 위험성이 있는 문제점 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 바퀴를 이용해 이동하는 로봇이 충량물을 적재한 상태로 경사면을 이동할 경우 로봇의 자세를 수평하게 함으로써 적재된 충량물의 손실을 방지할 수 있게 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇을 제공함에 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇는, 로봇 본체; 상기 로봇 본체에 구비되어 로봇 본체를 이동시키는 구동 부재; 상기 로봇 본체 전단에 구비되어 상기 구동 부재에 의해 동작하는 구동 바퀴; 상기 로봇 본체 후단에 구비되어 회전하는 보조 바퀴; 및 상기 로봇 본체에 구비된 상태로 로봇 본체가 경사면을 이동할 때 경사면에 대응되는 각도로 회전하여 지면과 지지되게 하는 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재는 각각 로봇 본체의 전단과 후단에 구비된다.

또한 상기 제2 수평 유지부재는 상기 로봇 본체에 구비되는 구동 모터와, 상기 로봇 본체에 축설되는 브라켓과, 지지 바퀴로 이루어진다.

그리고 상기 구동 부재는 구동 모터와, 상기 구동 모터로부터 구동 바퀴 측으로 동력을 전달하는 기어와 벨트로 이루어진다.

또한 상기 제1 수평 유지부재는 상기 로봇 본체에 구비되는 구동 모터와, 상기 구동부재에 축되어 구동부재를 회전되게 하는 기어로 이루어진다.

그리고 상기 구동 부재와 제1 수평 유지부재는 각각 독립되게 동작하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 바퀴를 이용해 이동하는 로봇이 충량물을 적재한 상태로 경사면을 이동할 경우 로봇의 자세를 수평하게 함으로써 적재된 충량물의 손실을 방지할 수 있게 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 저면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇을 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 저면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇의 작동 상태를 나타내는 작동도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바에 의하면, 본 발명은 로봇 본체(10), 구동 부재(20), 제1 수평 유지부재(30) 및 제2 수평 유지부재(40)를 포함한다.

상기 로봇 본체(10)는 판체 형태의 블록이며, 판체 중앙 부분을 슬롯 형태로 관통하는 통공(11)이 형성되어 있고, 상기 판체 상에 충량물 적재 또는 충량물을 이동하기 위한 수단이 구비되게 된다. 이러한 구성은 사용 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로 설명을 생략한다.

상기 구동 부재(20)는 상기 로봇 본체(10) 저면에 한쌍으로 구비되는 구동 모터(21)와 상기 구동 모터(21)에 축설되는 구동 기어(22)와 상기 구동 기어(22)와 접점된 상태로 지지축(24)에 베어링에 의해 회전 가능하게 고정되는 종동 기어(23)와 상기 지지축(24)을 로봇 본체(10) 저면에 회전 가능하게 구비시키는 베어링 블록(25)과 상기 지지축(24) 양단에서 각각 연장되게 구비되는 브라켓(26)과 상기 브라켓(26) 단부에서 서로 마주보는 방향으로 연결되게 하는 구동축(28)과 상기 구동축(28)에 베어링에 의해 회전 가능하게 결합되는 구동 바퀴(29)와 상기 구동 바퀴(29)와 종동 기어(23) 사이를 연결하여 구동 모터로부터 전달되는 동력을 구동 바퀴측으로 전달하는 벨트(27)로 이루어진다. 여기서 상기 벨트(27)는 타이밍 벨트인 것이 바람직하다. 따라서 상기 도시하고 있지는 않지만 구동 바퀴와 종동 기어 측에는 각각 타이밍 벨트와 대응되는 기어가 구비되는 것을 주지사실이다.

또한 상기 로봇 본체(10) 저면에는 상기 구동 바퀴(29)와 대응되는 크기의 보조 바퀴(미도시)가 구비되는 것은 주지사실이다.

상기 제1 수평 유지부재(30)는 로봇 본체(10) 상면에 구비되는 구동 모터(31)와 하나는 상기 구동 모터(31)에 축설되고, 다른 하나는 상기 지지축(24)에 고정되는 기어(32a,32b)로 이루어진다.

상기 제2 수평 유지부재(40)는 상기 로봇 본체(10) 상면에 구비되는 구동 모터(41)와 베어링 블록(43)에 의해 로봇 본체(10) 저면에 회전 가능하게 구비되는 지지축(44)과 하나는 상기 구동 모터(41)에 축설되고, 다른 하나는 상기 지지축(44)에 고정되는 기어(42a,4b)와 상기 지지축(44) 양단에 각각 구비되는 브라켓(45)과 상기 브라켓(45) 단부에 서로 마주보는 방향으로 고정되는 고정축(46)과 상기 고정축(46)에 베이링에 의해 회전 가능하게 구비되는 지지 바퀴(47)로 이루어진다.

본 발명의 결합상태를 보면, 먼저 지지축(24) 중에 위치되게 기어(32b)를 삽입 고정한 후 지지축(24) 양단 측으로 각각 종동 기어(23)를 베어링과 같이 삽입하여 종동 기어가 지지축에 대해 회전되게 결합한다. 이때 상기 종동 기어에는 벨트(27)과 결합되는 기어(미도시) 한 몸으로 구성시키는 것이 바람직하다. 즉, 상기 종동 기어의 회전량 만큼 벨트가 동일하게 회전되게 하기 위함이다.

다음으로 상기 로봇 본체(10) 저면에 베어링 블록(25)을 고정시킨 후 지지축(25) 양단이 각각 상기 베어링 블록(25) 외측으로 돌출되도록 지지축(23)을 고정시켜 베어링 블록에 대해 지지축이 회전되게 한다. 이때 상기 기어(32b)는 로봇 본체(10)에 형성된 통공(11) 측에 위치되게 한다.

다음으로 구동 모터(21)에 구동 기어(22)를 고정한 후 구동 기어(22)가 종동 기어와 맞물릴 수 있도록 구동 모터를 로봇 본체 저면에 고정시킨다.

다음으로 상기 지지축(25) 양단에 지지축과 연동될 수 있게 각각 브라켓(26) 일측 단부를 고정시킨다.

다음으로 구동축(28)에 구동 바퀴(29)를 삽입하는데, 상기 종동 기어에 구비된 기어(미도시)와 동일한 기어를 구동 바퀴에 한 몸이 되게 구비시켜 구동 바퀴와 연동되게 한다.

다음으로 상기 브라켓(26)에 구동축(28)을 삽입하여 고정시킨다.

다음으로 구동 부재가 구비된 로봇 본체(10)의 타측 저면에 보조 바퀴(미도시)를 구비시킨다. 여기서 상기 보조 바퀴는 구동 바퀴와 동일한 크기를 하는 것이 바람직하다.

다음으로 제1 수평 유지부재(30)의 구동 모터(31)에 기어(32a)를 축설한 후 상기 로봇 본체(10) 상면에 개구된 통공(11)에 기어(32a)가 위치되어 하측에 위치된 기어(32b)와 맞물리도록 구동 모터를 고정시킨다.

다음으로 로봇 본체(10) 후단에 베어링 블록(43)을 고정시킨 상태에서 지지 축(44)에 기어(42b)를 고정시킨다. 이때 상기 기어는 로봇 본체(10)에 형성된 통공(11)에 위치될 수 있는 위치에 고정되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 지지축(44)의 양단이 베어링 블록(43) 외축으로 돌출되게 고정시킨 후 상기 지지축(44) 양단에 각각 브라켓(45) 일측 단부를 고정시킨다.

다음으로 상기 고정축(46)에 한쌍의 지지 바퀴(47)를 베어링을 이용해 회전 가능하게 결합한 후 상기 브라켓(45)에 고정축을 고정시킨다.

다음으로 상기 구동 모터(41)에 기어(42a)를 축설한 후 상기 기어 상기 로봇 본체(10)에 형성된 통공(11) 측에 기어(42a)가 위치된 상태로 하측의 기어(42b)와 맞출리도록 구동 모터를 로봇 본체 상면에 고정시킨다.

즉, 상기 구동 부재에 의해 동작하는 구동 바퀴는 로봇 본체를 지면에서 이동시키기 위한 수단이며, 상기 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재는 상기 로봇 본체가 평평한 지면을 이용할 때는 동작하지 않다가 경사면을 이동할 때 제1 수평 유지부재 또는 제2 수평 유지부재 중 어느 하나를 동작시켜 로봇 본체가 수평 상태를 유지할 수 있게 하는 것이다. 또한 상기 제1 수평 유지부재는 상기 구동 부재와 같은 축 상에 구비되나 각각은 서로 독립된 동작하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작동 상태를 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재는 로봇 본체가 경사면을 이동할 때 경사면과 대응되는 만큼 회전하여 로봇 본체가 지면에 수평상태로 지지될 수 있게 하는 구성이다.

도 5에 도시된 바와 같이 로봇 본체(10)는 평평한 지면(G)을 구동 부재(20)의 동작을 통해 이동하게 된다. 이때 제1 수평 유지부재(30) 및 제2 수평 유지부재(40)는 로봇 본체(10) 측으로 밀착된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서, 도 6에 도시된 바와 같이 이동하는 과정에 경사면(I)에 도달하였을 때 상기 경사면(I)이 지면 보다 높게 경사각을 가질 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 수평 유지부재(30)의 구동 모터(31)를 동작시켜 지지축(24)을 회전시킴과 동시에 지지축(24)의 회전만큼 브라켓(26)이 회전하여 구동축(28)에 결합된 구동 바퀴(29)가 경사면과 지지된 상태를 유지할 수 있게 되고, 구동 바퀴와 지면의 마찰력이 유지되어 로봇 본체가 수평을 유지한 상태로 경사면을 이동할 수 있게 된다. 이는 지지축(24)과 기어(32b)는 연동되게 고정되고, 구동 부재(20)의 종동 기어(23)는 지지축(24)에 베어링에 의해 회전 가능하게 결합되어 있고, 구동 바퀴(29)는 구동축(28)에 베어링에 의해 회전 가능하게 결합된 상태여서 구동 모터(31)의 동작으로 지지축을 회전시키더라도 지지축에 결합된 종동기어는 회전력 전달을 지속적으로 유지할 수 있게 되어 가능한 것이다.

한편 상기 로봇 본체(10)에는 경사면의 경사각을 인식하는 감지센서가 구비시키는 것도 가능하다. 이를 통해 경사면의 경사각 인식에 따라 로봇 본체가 능동적으로 수평을 유지할 수 있기 때문이다.

그리고 반대로 로봇 본체가 지면보다 낮은 경사면을 이동할 경우에는 제1 수평 유지부재는 유지시킨 상태에서 경사면의 경사각만큼 구동 모터를 이용해 지지축을 회전시켜 지지 바퀴가 지면을 지지하여 로봇 본체가 수평 상태를 유지할 수 있 게 한다.

이와 같이 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재를 이용해 로봇 본체가 경사면을 이동시 수평 상태를 유지시킬 수 있어 로봇 본체에 적재된 중량물 또는 중량물을 이도시키기 위한 이동수단 등의 수평 상태를 유지할 수 있어 작업 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 저면 사시도.

도 3은 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇을 나타내는 평면도.

도 4는 본 발명의 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇를 나타내는 저면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇의 작동 상태를 나타내는 작동도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 로봇 본체 20 : 구동 부재

30 : 제1 수평 유지부재 40 : 제2 수평 유지부재

Claims (5)

1. 로봇 본체;

   상기 로봇 본체에 구비되어 로봇 본체를 이동시키는 구동 부재;

   상기 로봇 본체 전단에 구비되어 상기 구동 부재에 의해 동작하는 구동 바퀴;

   상기 로봇 본체 후단에 구비되어 회전하는 보조 바퀴; 및

   상기 로봇 본체에 구비된 상태로 로봇 본체가 경사면을 이동할 때 경사면에 대응되는 각도로 회전하여 지면과 지지되게 하는 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재;를 포함하여 이루어지며,

   상기 제1 수평 유지부재와 제2 수평 유지부재는 각각 로봇 본체의 전단과 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 수평 유지부재는 상기 로봇 본체에 구비되는 구동 모터와, 상기 로봇 본체에 축설되는 브라켓과, 지지 바퀴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 부재는 구동 모터와, 상기 구동 모터로부터 구동 바퀴 측으로 동력을 전달하는 기어와 벨트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 수평 유지부재는 상기 로봇 본체에 구비되는 구동 모터와, 상기 구동부재에 축되어 구동부재를 회전되게 하는 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항상 수평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 구동 부재와 제1 수평 유지부재는 각각 독립되게 동작하는 것을 특징으로 하는 항상 수 평 유지를 가능하게 하는 부재가 구비된 로봇.

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