KR20110099202A - 계단을 이동할 수 있는 운송 시스템. - Google Patents

Abstract

장애물을 통과하기 위한 주행로봇은 다양한 방법들이 있다. 각각의 장단점이 있겠으나 본 발명장치는 소형화가 가능하고, 외발 주행을 하거나 계단을 오르내릴 때 주행바퀴와 베이스 상판과 병행 함으로서 신속한 평행유지가 가능한 것이 특징이다. 따라서, 위험한 계단주행시 본 발명장치인 운송장치에 외부 힘이 가해지더라도 상술한 봐와 같이 신속한 평행유지가 가능함에 따라 안전한 주행을 보장할 수 있다.

Description

계단을 이동할 수 있는 운송 시스템. {Transportation system to move stairs}

계단을 오르는 운송시스템, 계단을 오르는 휠체어, 장애물을 건너가는 운송시스템, 무인운송장치.

지금부터 약 30여 년 전 한국의 텔레비전 방송에서 발명왕 프로그램 내용 중 한쪽 축에 바퀴 3개를 삼각형 모양으로 양쪽에 부착하여 계단을 이동할 수 있는 손수레를 소개한 적이 있다. 본인 역시 그 아이디어를 활용하여 동력장치를 구비한 것으로 평지 및 계단을 안전하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 운송 시스템에 대한 발명이다.

국제출원번호 PCT/US2001/042657(10-0911065) 평형유지 이송 관련, PCT/US1995/01522(10-0346992) 수송차량 관련, 한국 공개특허 10-2005-0013087 계단을 오르는 휠체어와 같은 공지된 발명기술이 있으나 실용화 하기는 몇 가지 문제가 있다.

그 내용으로 PCT/US1995/01522 의 경우 사람의 무게중심을 잡기 위해 관절을 이용하여 무게 중심을 잡고 있다. 좋은 생각이지만 현실적으로 실현하기에는 어려움이 있음을 당 분야 종사자라면 다음 설명으로 충분히 이해를 할 것이다.

계단을 오를 때 무게중심을 잡기 위해서 도면에서 관절 945, 946을 이용하고 있다. 942 관절의 길이에 따라 관절 945을 구동하기 위한 모터의 힘은 사람의 무게와 관절의 길이에 비례함에 따라 상당히 많은 힘이 요구된다. 따라서, 구동모터의 힘이 큰 것을 사용하여야 함에 따라 전력소비도 많아지게 된다. 경우에 따라서는 감속기어 비율을 높이게 되면 구동전력은 감소하나 균형을 잡기 위해 빠른 이동하여야 하는데 그 이동 속도가 느려서 중심을 유지하기에 어려움이 있다. 그러나 본 발명장치에서는 무게 중심을 슬라이드 형태로 발명하여, 작은 힘으로도 신속하게 무게 중심을 이동할 수 있는 것이 특징이다.

PCT/US2001/042657 의 발명은 평행유지를 하면서 운송하는 방법이나 장애물이 있을 경우에 전진을 할 수 없는 발명이고, 본 발명에서 평형유지는 이와 비슷한 방법을 제시하는 부분이 있어 표기하였다. 또한, 10-2005-0013087은 계단을 오르기 위한 수단을 제시하고 있으나 계단 한 칸의 높이 180cm, 길이 260cm 가량이므로 바퀴 전후 거리를 생각할 때 적어도 계단 3칸의 거리가 될 것이다. 따라서, 휠체어가 올라가는 상태라면 수평유지를 위해 뒷바퀴를 180*3 즉 540cm를 더 높이 올려줘야 수평유지가 된다. 이와 같이 복잡한 구조로 계단을 올라가도록 하기에는 실용성이 매우 떨어진다.

본 발명은 계단 주행시 안전한 평행유지가 가능하며 구동모터 수를 줄이고, 작은 구동 토크로도 평행유지가 가능함에 따라 배터리 소모가 적으며 제조 원가도 낮추는 장점과 탑승자에게 외부로부터 인위적으로 중심을 뺏을 경우에 신속한 무게 중심이동과 균형유지를 할 수 있는 특징이 있는 것을 발명하였다.

본 발명장치는 계단인지 평지인지 구별하는 센서 모듈이 부착되어 있으며, 또한, 바닥에 돌멩이와 유사한 장애물이 있는지 검출하는 센서 모듈이 부착되어 있다. 이 센서 모듈은 계단을 오르거나 내려오는 기능을 수행하거나, 장애물을 피해 갈 것인지 넘어갈 것인지 판단할 수 있는 기능이 있다. 주행중일 때는 바퀴가 좌우 각각 1개 또는 2개가 지면에 접촉하여 모터로부터 동력을 전달받아 주행하게 된다. 만약 좌우 각각 1개의 바퀴가 지면에 접촉하여 주행할 때는 평행유지를 해야 하는 기능이 필요하다.

또한, 무인운송에 필요한 영상인식 기술, 장애인을 위한 휠체어 또는 레저용으로 즐기기 위한 용도 변경이 용이한 기능을 가지는 것이 특징이다.

상술한 것과 같이 다양한 기술이 필요하며 이와 같은 기술들은 과제의 해결 수단 및 발명을 실시하기 위한 구체적 내용에서 상세히 설명하기도 한다.

계단인지 평지인지 또는 장애물인지 판단하기 위한 센서는 다양하게 있지만 그중 가장 손쉽게 활용 가능한 것으로 초음파센서 모듈을 이용하여 장애물과의 거리를 연산하고, 계단인지 장애물인지 판단하는 기술과, 자이로스코프 센서를 이용하여 X, Y, Z 축에 대한 정보를 습득하여 외발 주행시 본 장치는 중심을 잃지 않도록 하는 평형유지 제어기술이 필요하다. 또한, 무인운전을 위해 카메라에 의한 영상신호를 습득하여 사전 예약된 행선지로 무인운전을 하거나, 영상신호를 무선으로 송출하여 리모트 조작에 의해 목적지로 이송 가능하도록 하는 기술이 필요하다.

특히 계단을 오르거나 내려올 때는 상당한 제어 기술이 요구되며, 쌍발 운전을 하다가 외발 운전을 하기 위한 제어 기술 역시 매우 까다롭다. 이와 같은 기술들은 발명의 구체적 실시 예에서 분야별 세부적으로 설명하기로 한다.

일반적으로 전동 운송장치들은 바퀴의 지름이 300mm 전후가 대부분이다. 그러다 보니 높이가 낮은 장애물이라도 그 장애물을 통과하기가 쉽지 않다. 특히 계단의 경우 올라가거나 내려가는 것은 상상도 할 수 없을 것이다. 본 발명으로 인하여 휠체어를 이용하는 장애인의 경우 계단과 턱이 있는 곳을 자유롭게 이동이 가능함에 따라 매우 유용할 것으로 기대된다.

도 1. 본 발명의 기본 구성 도면.

본 발명은 장애물 및 계단을 오르거나 내려갈 수 있도록 발명한 것이 특징이다.

도 1은 본 발명의 구동부로서 좌우 대칭형이다. 바퀴 101, 102, 103과 상기 바퀴를 축을 고정할 수 있는 바퀴프레임 106과 전 후진을 위한 구동모터 및 기어박스 104와 상기 바퀴프레임을 회전하기 위한 구동모터 및 기어박스 105와 무게중심을 이동하기 위한 구동모터 및 기어박스 107과 무게중심을 이동하기 위한 수단으로 랙크기어 109를 베이스 상판 110에 부착하고, 가이드 108을 통해 상판 110이 전후 이동이 용이하도록 구성하고, 상기 무게중심 이동용 구동모터의 작동에 따라 상판 110이 전 후 이동이 용이하도록 하여 상판 위에 사람이나 의자를 이동하여 무게중심 위치를 변경하도록 한다.

기타 클러치, 기계적 브레이크 등은 필요에 따라 부착이 가능하고, 또한 바퀴에 개별적 클러치를 부착하여 독립된 구동을 할 수도 있지만 이와 같은 내용은 본 발명의 요점을 흐릴 수 있어 설명에서 제외하기로 한다.

먼저, 바퀴구조는 도 6과 같은 구조로 좌우 대칭형으로 한쪽 부분만 설명하기로 한다. 바퀴 301, 302, 303은 바퀴프레임 304에 부착이 되고 각각의 바퀴는 구동모터 및 기어 박스 305와 바퀴와 연결되는 바퀴프레임 중심축 307과 기어의 결합에 의해 바퀴들은 정회전 또는 역회전을 할 수 있도록 한다. 또한, 바퀴프레임 304를 회전할 수 있도록 하기 위해 구동모터 및 기어박스 306과 바퀴프레임과 연결되는 기어의 결합에 의해 바퀴프레임이 회전할 수 있도록 구성한다.

여기서 구동모터는 BLDC 모터를 사용하여 세밀한 RPM 조정이 가능하고 BLDC모터 내부에 모터 회전시 위상검출이 가능한 홀 센서가 부착되어 있으므로 각각 센서 출력을 검출하고 기어 비율을 계산하면 바퀴프레임의 각도 조절이 용이하다. 만약 이러한 기능이 없다면 특히 브러시 모터로 구동시에는 별도의 인코더를 부착해야 하는 불편함이 생길 것이다.

본 발명의 특징 중 하나는 한쪽 축당 바퀴가 2개(233, 234) 양축 모두 4개의 바퀴가 동시에 지면에 접촉하여 안정된 주행이 가능하고, 주행 정지시에도 특별한 제어 동작을 하지 않아도 됨에 따라 배터리 전력을 절약할 수 있다. 만약 한 축당 바퀴 1개(234-1) 양축 모두 2개의 바퀴로 주행할 경우 바퀴로 인한 마찰력이 줄어 배터리 소모를 줄일 수 있지만 균형을 잘 잡아야 한다. 균형을 잡기 위한 수단은 뒤에서 별도 설명을 하기로 하겠다.

각각의 바퀴프레임의 각도를 조절할 수 있는 장점을 이용하여 고속주행시 좌우 기울기 조정을 하여 원심력에 의해 밖으로 밀려나는 현상을 줄일 수 있다.

계단 또는 장애물 판단에 대한 실시 예 1)

계단이나 장애물을 판단하기 위해 본 발명에서는 적외선 센서 모듈, 초음파 송수신 센서 모듈 등등이 있지만 본 발명에서는 초음파 센서 모듈을 응용한 실시 예로 설명하기로 한다. 초음파 송수신 센서 모듈은 음파의 속도가 초당 약 340M를 이동한다는 것을 응용하여 장애물과의 거리 계산이 가능하다. 도 2는 계단을 검출하는 방법에 대한 설명을 돕기 위한 도면이며, 초음파 송수신 센서 201, 202, 203을 수직으로 일정한 간격으로 부착하고, 각 초음파 송수신 센서 모듈은 순차적으로 초음파를 발사하고, 초음파가 반사되어 수신되는 음파의 지연시간을 계산해서 각 계단의 거리 204 들을 환산할 수가 있다. 만약 계단이 확실하다면 각각 203, 202, 201에서 계산된 거리는 다르게 검출될 것이다. 203이 거리가 가장 짧고 201이 거리가 가장 긴 것으로 검출이 된다. 이것을 마이컴에서 계단 205이란 것을 판단하고 계단을 올라가야 한다는 것으로 판단하기가 매우 용이할 것이다. 초음파 센서를 이용함에 주의할 것은 지향성을 목적에 맞도록 잘 설치하고, 간섭 반사파는 회로 적으로 또는 소프트웨어 알고리즘으로 해소하면 된다.

도 3은 계단인식 및 계단을 내려오기 위한 초음파 송수신 센서 모듈에 관한 것으로 초음파 송수신 센서 211, 212, 213을 일정간격으로 수평으로 설치하고 도 2에서 설명한 봐와 같이 각각의 초음파 센서로부터 바닥의 거리 214를 계산하고, 계산된 거리가 211, 212, 213 순으로 거리가 길다는 것을 마이컴에서 판단하여 215가 계단임을 인식할 수 있겠다.

도 2와 도 3은 주행도중 실시간 검출을 시도하여 장애물이 발생했는지 판단할 수 있도록 하여 사람이 운행 조작을 계단진입모드로 키 스위치 조작을 별도로 하지 않아도 계단 주변에 진입하게 되면 서행을 하고 계단을 오르거나 내려갈 수 있는 단계로 마이컴에서 처리하게 된다.

도 4는 주행중 돌멩이나 기타 나무 조각 등등의 장애물 225를 검출하는 것으로 도 1을 설명한 것과 유사하지만 초음파 송수신센서 221, 222, 223을 일정간격 수직으로 설치하고 장애물의 거리와 높이를 예상할 수 있겠다. 장애물의 높이는 장애물의 거리는 비슷하게 검출이 될 것이고 만약 223, 222에서 장애물이 감지가 되었다면 대략적인 높이를 예상할 수 있을 것이다. 만약 장애물의 높이가 너무 높을 경우는 진입을 하지 않아야 할 것이고, 장애물의 높이가 충분히 넘어갈 수 있는 높이라면 장애물 통과 단계로 마이컴에서 진행하면 될 것이다.

도 2, 도 3의 센서는 좌, 우측에 그리고 전 후방에 각각 설치하여 전진 및 후진에도 검출이 용이하도록 한다.

바퀴프레임 회전 실시 예 2)

실시 예 1에서 상술한 계단을 오르내리거나 장애물을 넘어갈 때는 바퀴프레임이 회전을 해야 한다. 도 5는 바퀴프레임 235의 회전에 대한 설명하기 위한 도면이며 도 5의 (A)는 바퀴 2개 233, 234가 지면에 접촉되어 있는 모습이고 도 5의 (B)는 바퀴프레임이 회전을 하여 바퀴 1개 234-1만 접촉되어 있는 모습이다.

도 5의 (A)에서 (B)와 같이 바퀴프레임을 회전하기 위해서는 바퀴 234의 중심축에 무게 중심을 유지해야 한다. 그러기 위해서는 무게중심 이동용 슬라이드 231을 이용하여 사람 및 의자, 배터리 등등 본 발명장치의 몸체에 하중이 발생하는 것들 230을 바퀴 234쪽으로 이동하여 무게 중심에 변화를 주어 바퀴프레임이 회전할 때 본 발명장치가 기울어지지 않도록 해야 한다. 바퀴프레임이 회전할 때 바퀴프레임의 회전 각도에 따라 230의 무게 중심위치는 실시간으로 바뀌어야 한다.

바퀴프레임을 회전시켜 도 5의 (A)에서 바퀴프레임을 120도 회전하여 (B)와 같이 바퀴 234-1이 지면에 접촉되고 바퀴프레임이 역삼각형 235-1이 되면 무게 중심이 중간에 오게 됨에 따라 230-1은 중앙위치에 오게 된다. 좀더 정밀한 제어는 자이로스코프나 기울기 센서에 의해 마이컴에서 연산처리하여 제어를 해야 좀더 효과적일 것이다.

계단을 오르내리거나 장애물을 건너가기 위한 실시 예 3)

상술한 계단 또는 장애물 판단에 대한 실시 예 1)에서 설명한 봐와 같이 초음파 송수신 센서 모듈에 의해 각각의 센서에서 검출된 초음파 반사거리를 마이컴 보드에서 연산처리하고 반사된 초음파가 계단인지 장애물인지 평지인지 분석하여 해당 동작모드로 진입하도록 하는 것을 설명하였다.

계단을 올라가는 방법이나 내려오는 방법은 유사함에 따라 올라가는 방법에 대한 설명만 하기로 한다. 마이컴 보드에서 장애물이 계단으로 판단되었다면 계단을 올라가기 위한 순서에 따라 진행하면 된다. 만약 사람이 수동으로 계단이라 판단하고 KEY 조작 스위치로 계단을 올라갈 수도 있지만 올라가는 방법은 동일하다. 도 7은 계단을 올라가기 위한 도면으로 (A)에서 (B)처럼 계단 1칸을 올라가는 과정이다. 이 과정을 반복하면 계단을 모두 오르게 될 것이다. 상술한 도 2에 관한 사항에서 계단 한 칸의 거리는 센서에서 검출한 거리 202에서 거리 203을 빼주면 계단 한 칸의 거리를 알 수 있다. 따라서, 초음파 송수신 센서 203에서 첫 번째 계단과 적절한 거리가 올 때까지 이동한다. 상술한 도 3의 도면을 설명한 것처럼 초음파 송수신 센서에 의해 측정된 거리를 빼주면 계단의 한 칸 높이를 알 수 있다. 따라서, 바퀴의 지름과 바퀴프레임의 회전각도에 따라 바퀴 401-1이 계단 첫 번째 지면에 접촉하는 위치와 바퀴프레임의 각도를 알 수 있을 것이다. 도 7의 (A)에서 (B)와 같이 계단을 올라가는 과정에서 바퀴프레임이 회전하면서 베이스 상판을 이동하여 무게 중심을 잘 잡아야 하는 기술적 어려움을 극복해야 한다. 그 기술적 어려움을 손쉽게 해소하는 방법으로는 자이로스코프 센서나 기울기 센서를 응용하여 마이컴에서 연산처리하고, 베이스 상판 구동모터 모듈을 제어하면 손쉽게 해소가 된다.

자이로스코프 또는 기울기 센서에 의한 평형유지 실시 예 4)

평행유지를 위해서는 자이로스코프 센서나 기울기 센서를 이용해 마이컴 연산처리 장치에서 연산을 하여 기울기 보정 할 수 있는 수단이 필요하다.

도 5의 (B)와 같이 지면에 바퀴 하나로 좌우 합쳐서 바퀴 2개를 지면에 접촉해서 주행(외발 주행)할 때는 수평유지가 매우 중요하다. 물론 계단을 오르내리거나 장애물을 건너갈 때 바퀴프레임이 회전시에 무게중심을 잡기 위한 베이스 상판을 조정하는 것도 매우 중요하다.

평행유지를 위해서 베이스 상판으로 무게중심을 이동 제어하기 위한 수단으로 자이로스코프나 기울기 센서에서 신호를 검출하고 마이컴에서 실시간 연산처리하여 평행유지를 할 수 있다. 또한, 주행바퀴에 의해 전 후진을 반복하면서 평행유지를 할 수도 있고, 상기 베이스 상판과 주행바퀴를 동시에 이용하여 평행유지를 하면 더욱더 효과적으로 평행유지를 할 수 있겠다.

외발 주행하기 위한 실시 예 5)

도 5의 (B)와 같은 형태로 좌우 동일하게 한쪽 바퀴만 지면에 접촉하여 주행(외발 주행)하기 위한 방법으로 계단을 오르내리기 위한 방법에서 설명한 봐와 같이 바퀴프레임을 회전시켜 바퀴의 모양이 도 5의 (B) 형태로 바꾸어야 외발 주행을 할 수 있다. 외발 주행을 위해서 초기에 바퀴프레임을 회전하여 도 5의 (A)에서 (B)의 형태로 바퀴프레임을 회전시킨다. 이때 바퀴프레임 중심축으로부터 무게중심이 변화됨에 따라 무게중심을 실시간 변경하여야 한다. 무게 중심을 바꾸기 위해 베이스 상판의 무게 중심을 이동시켜 바퀴프레임을 회전시키는 과정이 필요하다. 상기 외발 주행은 전진 또는 후진할 진행 방향으로 속도에 비례해 무게중심을 이동하도록 하고, 마이컴 제어부에서는 자이로스코프나 기울기 센서 모듈로부터 입력받은 가속도, 기울기에 관한 자료를 받아 연산처리하고 평행유지를 하려고 주행바퀴는 지속적으로 구동을 할 것이다. 상기 무게 중심 이동은 본 발명에서 두 가지 방법을 제시할 수 있다. 베이스 상판을 이동하거나 바퀴프레임을 회전하여 적절한 각도를 유지하면 된다. 주행방향 전환 또는 회전은 주행바퀴의 좌측, 우측에 각각 적절한 주행바퀴의 구동모터 회전수를 조절함으로써 방향 전환을 손쉽게 할 수가 있다.

만약 주행 또는 정지상태일 때 외부에서 본 장치 또는 탑승자를 밀어 갑작스럽게 무게중심을 잃게 되면 마이컴 제어부에서는 무게 중심을 빠르게 바로 잡기 위해 무게 중심의 방향에 따라 주행용 모터를 정회전 또는 역회전으로 회전수를 적절하게 조절하거나 베이스 상판을 이동하여 균형을 잡거나, 급박한 상황일 경우에는 두 가지 기능을 모두 활용하는 방안을 제시할 수가 있다. 또한, 최악의 경우에는 바퀴프레임을 쌍발 주행 모드로 변경하여 탑승자의 안전을 도모할 수가 있는 기능을 제공하는 것을 특징으로 한다.

쌍발 주행하기 위한 실시 예 6)

쌍발주행 모드로 주행하는 것은 매우 안정된 주행을 제공한다. 본 발명장치가 주행을 정지하였을 경우 외발 주행 모드는 항상 평행유지를 위해 주행 모터 또는, 베이스 상판의 무게중심 구동모터가 정회전 또는, 역회전하기 때문에 배터리 소모가 있으나, 쌍발 주행일 경우 상기와 같이 평행유지를 할 필요없이 자연스럽게 안정된 정차가 가능하다. 그러나 안정된 주행을 할 수 있으나 방향전환(조향)은 주행모터의 RPM으로만 조정하게 되면 주행 바퀴에 방향전환에 필요한 각도만큼 마찰을 피할 수 없다. 따라서, 이와 같은 문제를 해소하기 위해 좌우 바퀴프레임 구동모터를 작동시켜 약간의 각도를 만들어 좌, 우측 각각 바퀴 하나씩 지면에 접촉해서 주행할 필요가 있다. 나머지 바퀴는 지면으로부터 살짝 떨어지도록 하여 방향전환을 하면 되겠다. 도 5의 (B)와 같이 완전한 외발 주행 모드로 하여도 되지만 그렇게 할 필요는 없다. 바퀴 2개가 지면에 접촉하는 경우에 수는 4가지(좌 전진 - 우 후진, 좌 후진 - 우 전진, 좌 후진 - 우 후진, 좌 전진 - 우 전진)이며, 운행 방향 조건에 따라 최적의 상태로 선택하여 방향전환을 하면 된다.

휠체어 또는 레저용 동작 실시 예 7)

본 발명장치는 장애인을 위한 휠체어로도 사용이 가능하고, 놀이기구인 레저용, 무인운반 등등 다양한 용도로 사용 가능하도록 발명한 것이 특징이다.

베이스 상판 위에 장애인을 위한 의자와 발판 그리고, 주행조작용 조이스틱을 부착하면 휠체어로 사용이 가능하고, 레저용으로는 도 10과 같이 베이스 상판 위에 탑승자가 지지할 수 있는 지지대와 손잡이 601을 부착하면 레저용으로도 활용가능하고, 베이스 상판 위에 무비카메라를 부착하여 무선조작이 가능한 무인운송장치로도 활용이 가능하다. 상술한 봐와 같이 본 발명장치는 다용도로 사용 가능한 운송장치를 제공하는 것이 특징이다.

무선조정 및 무인이송 실시 예 8)

본 발명장치는 사람이 탑승하여 특별한 장소에서 탐색하기가 곤란한 경우 본 발명장치만 특정 위치로 이송할 필요가 있을 경우에는 무인조정의 필요성이 있다. 따라서, 본 장치에 무선제어를 할 수 있는 송수신기를 부착하고, 상기 무선 송수신기는 마이컴 제어부와 명령을 주고 받으면서 운송할 수 있도록 한다. 명령 전송은 무선조정기에서 실시를 하고 필요에 따라서, 베이스 상판에 영상 카메라를 부착하여 실시간 영상데이터를 무선 송수신기를 통해 전송하고, 무선조정기에 영상데이터를 수신하여 디스플레이에 표시하여 무선조정기 조작자가 수신된 영상데이터를 보면서 무인 조정할 수 있는 특징이 있다.

또한, 주행 경로에 좌우 또는 중앙에 주변 색상과 다른 선을 그려두거나 테이프를 부착하여 영상카메라가 인식할 수 있도록 하고, 마이컴 제어부에서는 영상카메라로부터 획득한 영상데이터를 컬러 라인 인식알고리즘이나 이진화 영상처리를 통해 주행 경로를 획득하여 무인이송 할 수 있는 특징을 제공한다.

도 8과, 도 9는 본 발명에서 적용한 블록다이어그램으로 상술한 시스템 동작에 대한 설명을 좀더 보충하기로 한다.

먼저, 운전 조작키 및 표시모듈 500은 속도 제한 설정을 위한 입력기능과 계단 또는 장애물을 수동 또는 자동으로 조작하기 위한 기능, 주행속도 조정을 위한 조이스틱, 운전방식 설정, 베이스 상판에 걸리는 하중입력 등등 설정할 수 있는 입력과 조작에 필요한 상기 데이터, 영상데이터, 속도, 하중, 알림 기능 등을 표시하는 표시부로 구성된다. 마이컴 연산 및 제어장치 모듈 501은 각종 센서정보를 수집하고, 주행 및 평행유지에 필요한 연산처리를 하고, 각각의 구동모터 모듈을 제어한다. 마이컴 연산 및 제어장치 모듈에서 도 5의 (A)에서 (B)의 형태로 바퀴프레임을 회전할 때 바퀴프레임 구동용 모터는 베이스 상판의 사람 또는 물체의 무게에 따라 전력의 차이가 있다. 따라서, 바퀴프레임 구동용 모터에 전류센서 모듈을 부착하여 대략적인 하중을 연산 또는 각각의 하중에 따른 전력을 데이터 베이스에 저장하여 마이컴 제어부에서 베이스 상판에 가해지는 근사치 하중을 알 수 있다. 상기 하중을 이용하여 좀더 세밀한 제어가 가능해진다. 예를 들면 평행유지를 위한 구동 토크 연산, 주행중 정지를 위한 과정 등등 좀더 정밀한 제어가 가능하다.

초음파 송수신센서 모듈 502는 장애물을 탐지하고 장애물과의 거리를 측정하고, 계단의 경우 계단인지 판독하는 기능과 각각 계단에 대한 길이, 높이를 측정할 수 있다. 이러한 연산은 초음파 송수신센서를 도 2, 도 3과 같은 방법으로 초음파 송수신 센서를 부착하여 초음파가 반사되어 오는 시간을 마이컴에서 연산처리하여 결과를 얻을 수 있다. 초음파 송수신 센서는 수직하향, 수평주행방향으로 각각 1조씩 있으면 전진 또는 후진시 손쉬운 정보를 얻을 수 있다. 또한, 무인운전시 좌우에 각각 설치하면 계단의 경우 계단의 좌우로부터 중간위치 찾기가 용이하여 계단 중간으로 오르내릴 수 있다.

자이로스코프 또는 기울기 센서 모듈 503은 평형유지, 가속도, 방향을 감지하는 것으로 마이컴 연산에 필요한 정보를 제공하도록 한다.

운전방식 검출 센서 모듈 504는 휠체어 또는 레저용 외 다양한 운송수단을 마이컴 제어부(501)에서 판독이 용이하도록 하기 위한 것으로, 베이스 상판에 상기 휠체어 또는 레저용 기구 등을 조립하는 위치에 식별센서를 부착하여 마이컴 제어부에서 인식하도록 하여 주행방법을 자동으로 결정하도록 하기 위한 것이다.

모터 드라이브 505는 베이스 상판 구동모터 모듈 506, 바퀴프레임 구동모터 모듈 507, 주행바퀴 구동모터 모듈 508을 제어하기 위한 모듈로서 각각의 구동모터의 회전 속도를 제어하거나 바퀴프레임의 각도를 조정하기 위한 수단을 구비하고, 구동모터의 전류를 검출하여 과부하에 대한 경고 또는 상술한 하중을 간접적으로 연산하기 위한 수단을 제공한다.

무선조정용 송수신장치 모듈 510은 도 9의 리모트 송수신장치와 통신을 하면서 운송장치를 주행, 정지, 방향 등등 본 발명에서 언급한 기능들을 리모트 제어할 수 있도록 하는 것을 제공한다.

영상센서 모듈 511은 자동주행에 필요한 영산센서로부터 획득한 영상데이터를 실시 예에서 설명한 봐와 같이 이미지 연산을 하여 자동 주행하거나, 리모트 제어를 할 경우 영상센서로부터 획득한 영상데이터를 무선으로 송신하여, 리모트 제어 장치에 영상데이터를 표시하도록 하여 조작자가 리모트 제어에 용이하도록 하기 위한 기능을 제공한다.

도 9의 무선 리모트 제어장치로 운전 조작키 및 표시부 522는 상술한 500과 유사한 기능이며, 영상센서로부터 영상데이터를 수신한 자료를 표시하는 기능이 추가되도록 한다. 마이컴 제어장치 521은 무선조정용 송수신장치 520으로부터 수신한 정보를 판독하여 운전에 필요한 정보를 표시하거나, 조작키의 명령을 무선 조정용 송수신 장치로 송출하기 위한 수단을 제공한다.

본 발명에서 도면에는 없으나 계단을 오를 때 계단의 높이로 인해 사람의 발판이 계단이 부디 칠 경우가 생길 수도 있을 것이다. 이와 같은 것은 발판의 높이를 조정하여 해소하면 될 것으로 본다.

바퀴프레임 : 본 발명에서는 바퀴프레임에 3개의 바퀴를 부착하고, 각각의 바퀴가 회전을 할 수 있도록 기어와 바퀴를 연결한 구조로 도 5와 같이 3개의 바퀴위치가 바뀌도록 회전할 수 있도록 하는 수단.
주행바퀴 : 바퀴프레임에 부착한 도 5와 같이 3개의 바퀴를 배치하고, 구동모터와 감속기를 통해 바퀴를 회전할 수 있도록 하는 수단.
베이스 상판 : 도 1의 베이스 상판 110과 랙크키어 107을 부착하고 베이스 상판이 전후로 이동하여 무게 중심의 위치를 변경하기 위한 수단으로 구동모터 107에 의해 랙크기어 108을 이동할 수 있도록 가이드 108을 설치하고 구동모터 107의 정회전 또는 역회전에 따라 베이스 상판이 전후 이동을 할 수 있도록 하여 베이스 상판 위에 탑승자, 의자, 배터리, 여러 가지 장치들의 하중에 대한 무게 중심을 이동하기 위한 수단.
외발 주행 : 도 5의 (B)와 같이 지면에 바퀴 하나로 좌우 합쳐서 바퀴 2개를 지면에 접촉해서 주행하는 것.
쌍발 주행 : 도 5의 (A)와 같이 지면에 바퀴 2개로 좌우 합쳐서 바퀴 4개를 지면에 접촉해서 주행하는 것.

Claims (1)

1. 계단을 식별하기 위한 초음파 센서 모듈과
   상기 초음파 센서 모듈은 계단 한 칸의 높이 및 길이를 측정할 수 있는 수단을 구비하고,
   계단을 오르내리기 위한 바퀴프레임과 주행바퀴들을 부착하고,
   무게중심과 평행유지를 하기 위한 수단과,
   상기 무게중심을 유지하기 위한 수단으로 자이로스코프 또는 기울기 센서 모듈의 신호를 받아 마이컴에서 연산처리하여 베이스 상판을 이동하여 평행유지할 수 있는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 운송장치.
   
   

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