KR20120058872A

KR20120058872A - 관외 주행용 로봇

Info

Publication number: KR20120058872A
Application number: KR1020100120382A
Authority: KR
Inventors: 양현석; 이병수
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-08
Also published as: KR101211878B1

Abstract

관이나, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 목표물의 외부면을 따라 주행 가능한 관외 주행용 로봇을 개시한다. 본 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 기둥형상의 주행대상물을 홀딩할 수 있는 구조의 복수의 그립퍼(gripper); 그립퍼 내측에 장치되며, 주행대상물을 그립한 상태에 있는 상기 그립퍼의 전방향 구동을 지원하는 복수의 주행모듈; 및 주행모듈이 장치된 복수의 그립퍼를 상호 굴절가능하게 연결시키는 시져(scissors) 링크 구조물;을 포함하는 구성되는 것을 발명의 요지로 한다.

Description

관외 주행용 로봇{External pipe driving robot}

본 발명은 관외 주행용 로봇에 관한 것으로, 상세하게는 관이나 교각 기둥, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 주행대상물 외부를 따라 주행하면서 관련 시설물 점검, 가설물 설치 및 기타 작업 등에 다양한 용도로 활용될 수 있는 관외 주행용 로봇에 관한 것이다.

사회환경의 변화에 대응하여 여러 가지 이상환경(異常環境)에 적응하는 기계로서 로봇이 등장하게 되었다. 로봇은 자동제어기술이나 원격조종기술의 진보에 따라 우주나 해저, 고온이나 저온 등의 위험한 환경에서의 작업 또는 아주 단조로운 작업 등 인간이 하기에는 부적합한 다양한 작업분야에서 다양한 형태로 운용되고 있다.

로봇의 응용분야는 대체로, 산업용, 의료용, 우주용, 해저용으로 분류될 수 있다. 그 중 산업용으로 쓰이는 로봇은 관련 기술분야에 따라 그 형태 및 동작, 그리고 그 쓰임새가 매우 다양하며, 그 활용 역시 보다 광범위해지고 있는 추세에 있다.

특히, 최근에는 산업용 로봇으로서, 로봇이 관이나, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 대상물을 주행하면서 교량 및 관로를 점검하거나 가설물을 설치하는 것과 같이, 사람의 접근이 곤란한 작업환경에서 인력을 대체해 작업을 수행하는 관외 주행용 로봇(External pipe robot or Pole climbing robot)이 다양한 형태로 개발되어 실제 적용되고 있다.

현재까지 알려진 관외 주행용 로봇은 그 주행방식에 따라 휠 타입(wheel type), 인치웜 타입(inch worm type), 스네이크 타입(snake type)으로 구분될 수 있다.

스네이크 타입은 관의 외부뿐 아니라 내부와 평지에서 주행이 가능하다는 장점이 있지만, 주행의 효율성이 떨어지고 속도가 느리면서 로봇 구현을 위해서는 많은 액츄에이터(actuator)가 요구되는 구조적 단점이 있고, 인치웜 타입 역시 주행속도가 느리고 구부러진 형상의 대상물을 주행함에 있어 많은 어려움이 있다는 구조적 단점이 있다.

휠 타입 로봇은 스네이크 타입 및 인치웜 타입에 비해 주행효율이 좋고 주행속도 또한 빠르다는 장점을 가지고 있으나, 현재까지 알려진 휠 타입 로봇들은 일정한 크기의 기둥에서만 주행이 가능하거나 장애물 등에 취약하고 기둥 위에서 다양한 운동이 불가능하다는 단점이 있다.

한편, 수직으로 배열된 옴니 휠(omni-wheel)을 사용하여 휠 타입과 옴니 휠의 특성을 겸비한 로봇이 제안되기도 하였으나, 이는 일정한 크기의 기둥에서만 주행이 가능하고 평지주행은 불가능하며, 기둥에서 수직주행이 어렵다는 단점이 있다.

위와 같이, 종래 교량의 점검 또는 상, 하수도 관의 점검에 사용되는 관외 주행용 로봇들은 대부분 장애물이 없는 평탄면에서의 주행을 목적으로 하는 메커니즘 연구에 초점이 맞추어져 있으며, 기둥 형상의 목표물을 이동하는 메커니즘의 로봇이 제안되기도 하였으나, 주행속도가 느리거나 장애물이 존재할 경우 연속적인 주행이 불가능한 문제가 있다.

본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 평지 주행이 가능하면서도 관이나 교각 기둥, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 주행대상물의 외부에서 이를 따라 빠르고 연속적인 주행이 가능한 관외 주행용 로봇을 제공하고자 한다.

또한, 주행 중 나뭇가지나 플랜지, 그외 기타 장애요소 등 주행에 방해가 되는 장애물이 존재하더라도 이를 회피하거나 극복할 수 있는 구성의 관외 주행용 로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기 기둥형상의 주행대상물을 홀딩할 수 있는 구조의 그립퍼(gripper); 그립퍼에 장치되어 이동을 위한 주행동력을 발생시키는 복수의 주행모듈;을 포함하는 관외 주행용 로봇을 제공한다.

본 실시예에서 상기 그립퍼는, 고정 프레임과; 고정 프레임 양 단부에 그 한 쪽 끝이 피봇 가능하게 장치되는 두 개의 관절형 아암;을 포함하는 구성일 수 있다.

그리고 상기 주행모듈은, 회전축을 형성한 휠 표면에 일정한 각도로 다수의 롤러가 경사 배치된 구성의 메카넘 휠(mecanum wheel)로 구성된다.

이때 상기 메카넘 휠은, 고정 프레임 중앙부 내측의 휠 장착부재 양 단부에 회전 가능하게 장치되는 한 쌍의 제1 메카넘 휠과; 두 개의 굴절형 아암 자유단에 하나씩 회전 가능하게 장치되는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠;로 구분될 수 있다.

본 실시예에서 상기 제1 메카넘 휠과 제2 메카넘 휠은 기둥형상의 주행대상물 길이방향과 일치하는 방향으로 회전될 수 있다.

또한, 마주하는 한 쌍의 제1 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도가 상호 반대이며, 마주하는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도 역시 상호 반대일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기둥형상의 주행대상물을 홀딩할 수 있는 구조의 복수의 그립퍼(gripper); 그립퍼에 장치되어 이동을 위한 주행동력을 발생시키는 복수의 주행모듈; 및 주행모듈이 장치된 복수의 그립퍼를 상호 굴절가능하게 연결시키는 시져(scissors) 링크 구조물;을 포함하여 구성되는 관외 주행용 로봇을 제공한다.

또한 상기 주행모듈은, 회전축을 형성한 휠 표면에 일정한 각도로 다수의 롤러가 경사 배치된 구성의 메카넘 휠(mecanum wheel)로 구성된다.

이 경우 상기 메카넘 휠은, 고정 프레임 중앙부 내측의 휠 장착부재 양 단부에 회전 가능하게 장치되는 한 쌍의 제1 메카넘 휠과; 두 개의 관절형 아암 자유단에 하나씩 회전 가능하게 장치되는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠;로 구분될 수 있다.

또한 본 실시예에 적용된 상기 시져 링크 구조물은, 각각의 그립퍼 상단에 배치되어 상호 이격되는 링크 바디와; 중앙의 피봇점을 기준으로 크로스 형성된 한 쌍의 시져 링크와; 시져 링크와 링크 바디에 각각 그 양 끝이 피봇 가능하게 연결되는 연동 링크; 및 상호 이격된 링크 바디에 그 양 쪽 끝이 각각 피봇 가능하게 연결되는 선형 구동수단;을 포함하는 구성으로 이루어짐으로써, 상기 선형 구동수단의 선형 움직임에 따른 시져 링크 및 연동 링크의 접힘 및 펼쳐짐 동작에 의해, 상기 링크 바디를 장착한 복수의 그립퍼가 주행대상물로부터 순서대로 들어올려져, 주행 중 주행대상물 중간에 형성된 장애물을 극복할 수 있는 구성일 수 있다.

또한, 본 실시예에 적용된 상기 선형 구동수단으로는, 리니어 액츄에이터, 랙 앤 피니언 기어, 볼 스크류와 같은 선형 움직임을 갖는 구동수단이 채택될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 관외 주행용 로봇에 따르면, 평지 주행뿐 아니라, 관이나 교각 기둥, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 주행대상물 외부를 따라 연속 주행이 가능한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 교량 및 관로 점검, 송전탑 점검과 같이 사람이 직접 작업하기 힘든 환경에 사람을 대체하여 다양하게 활용될 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 다른 예로서 제안된 시져 링크 구조물 적용 관외 주행용 로봇의 경우에는, 기둥형상의 주행대상물을 따라 주행하는 도중, 나뭇가지나 플랜지와 같이 그 주행에 방해가 되는 장애물이 존재하더라도 스스로 이를 회피하거나 극복할 수 있는 구성을 가짐으로써, 제한적인 환경에서만 주행이 가능한 종래 관외 주행용 로봇의 단점을 해소할 수 있다. 즉, 그 운용환경에 제약이 없어 보다 광범위하게 다양한 용도로 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관외 주행용 로봇의 사시도.
도 2는 도 1에 나타난 관외 주행용 로봇의 정면도.
도 3은 도 1에 나타난 관외 주행용 로봇의 측면도.
도 4는 본 실시예에 적용된 주행모듈의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관외 주행용 로봇의 관외 주행모드에서 다양한 움직임을 나타낸 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관외 주행용 로봇의 다른 작동 상태도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관외 주행용 로봇의 사시도.
도 8은 도 7에 나타난 관외 주행용 로봇의 정면도.
도 9는 도 8에 나타난 관외 주행용 로봇의 측면도.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작동 상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관외 주행용 로봇의 사시도이며, 도 2는 도 1에 나타난 관외 주행용 로봇의 정면도이다. 그리고 도 3은 관외 주행용 로봇의 측면도를 나타내며, 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 주행모듈의 사시도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 기둥형상의 주행대상물(이하, '폴 (pole)'이라 한다)을 감싸 안아 로봇이 폴(P)에 안정적으로 홀딩된 상태로 이동 가능하도록, 폴(P)을 홀딩하는 그립퍼(gripper, 10)와, 그립퍼(10)에 장치되어 주행동력을 발생시키는 복수의 주행모듈로 구성된다.

그립퍼(10)는 고정 프레임(12)과, 고정 프레임(12) 양 단부에 그 한 쪽 끝이 피봇 가능하게 장치된 두 개의 아암(14)을 포함하는 구성의 집게형 그립퍼일 수 있다. 두 개의 아암(14)은 고정 프레임(12)과 연결되는 지점을 피봇점으로 서로 이격되어 벌어지거나 오므려지는 방향으로 움직이며, 따라서 폴(P)을 홀딩하거나 일정한 범위 내에서(아암의 길이에 따라 달라짐) 폴(P)의 직경 변화에 대처할 수 있다.

도면의 도시와 같이, 그립퍼(10)를 구성하는 상기 아암(14)은, 중앙 관절부(140)를 기준으로 그 자유단 측이 굴절 가능한 구성의 관절형 아암(14)의 구성을 가지며, 상기 아암(14)의 자유단에는 주행동력을 발생시키는 주행모듈 중 일부 주행모듈이 회전 가능하게 장치된다.

주행모듈은 그립퍼(10)에 장치되며 그립퍼(10)가 폴(P)을 홀딩 했을 때 폴(P) 외부와 접한다. 따라서 상기한 그립퍼(10)는 폴(P)을 홀딩한 상태에서 상기 주행모듈의 구동에 의해 폴(P)을 따라 이동될 수 있다.

주행모듈로서 본 실시예에서는 도 4의 도시와 같이, 회전축을 형성한 휠 표면에 일정한 각도로 다수의 롤러(24)가 경사 부착된 구성의 메카넘 휠(mecanum wheel, 20)을 채택하고 있다.

메카넘 휠(20)은 휠(22) 표면에 일정한 각도로 경사 부착된 상기 롤러(24)에 의해 구동 시 롤러(24)가 경사진 방향으로 힘 벡터가 발생되는 바퀴의 일종으로, 다수의 메카넘 휠(20)을 독립적으로 제어하여 정?역회전 구동시키면, 각각의 휠 구동에 따른 다양한 벡터의 조합으로 전진, 후진, 선회, 사선이동, 수직이동 등 전방향 이동이 가능한 이동체를 구현할 수 있다.

본 실시예에서 주행모듈로서 적용된 상기 메카넘 휠(20)은, 고정 프레임(12) 중앙부 내측의 휠 장착부재(16) 양 단부에 회전 가능하게 장치되는 한 쌍의 제1 메카넘 휠(20-1)과, 두 개의 아암(14) 자유단에 각각 하나씩 회전 가능하게 장치되는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠(20-2)로 구성되며, 제1 메카넘 휠(20-1) 및 제2 메카넘 휠(20-2)은 폴의 길이방향과 일치하는 방향으로 회전되는 움직임을 갖는다.

그립퍼(10)에 상기 제1 메카넘 휠(20)이 장치됨에 있어, 마주하는 한 쌍의 제1 메카넘 휠(20-1)의 휠 표면에 경사 배치된 롤러(24)들은 상호 반대되는 각도로 마주하도록 배치되어 있으며, 마주하는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠(20-2)의 휠 표면에 경사 배치된 롤러(24) 역시 상호 반대가 되는 각도로 마주하도록 배치되어 있다.

이에 따라, 총 4개의 휠이 정역회전하면서 발생하는 메카넘 휠(20)의 다양한 벡터의 조합으로, 본 실시예에 따른 로봇은 폴(P)을 홀딩한 상태로 폴(P) 상에서 다양한 움직임을 구현할 수 있다.

도 5는 상기와 같은 구성을 갖는 관외 주행용 로봇의 관외 주행과 관련하여 다양한 동작을 나타낸 작동 상태도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 그립퍼 아암(14)의 홀딩동작으로 기둥형상의 목표물 예컨대, 폴(P)을 감싸 안듯 홀딩할 수 있으며, 폴(P)을 홀딩한 상태에서 폴(P)의 외부면과 접속되는 주행모듈의 구동에 의해 원하는 방향으로 안정된 주행을 할 수 있다.

특히, 주행모듈로서 메카넘 휠(20)의 적용으로 본 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 각각의 메카넘 휠(20-1, 20-2)이 정?역회전하면서 발생하는 다양한 벡터의 조합으로 폴(P)을 홀딩한 상태에서 도 5의 (a)와 같은 수직 승강 또는 전?후진 운동뿐 아니라, 도 5의 (b) 내지 (c)의 도시와 같은, 선회 및 나선형 주행 등 다양한 주행을 구사할 수 있다.

본 실시예에서 상기 제2 메카넘 휠(20-2)은 상기 관절형 아암(14) 자유단에 장치되며, 따라서 상기 아암(14)의 굴절각도에 따라 다양한 각도로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기한 그립퍼(10)를 통해 폴(P)을 감싸 안듯 홀딩함에 있어 폴(P)의 직경이 상이하더라도, 상기 관절형 아암(14)의 굴절각 조절을 통해 제2 메카넘 휠(20-2)은 폴(P)의 외부면에 주행에 적합한 각도로 접속될 수 있다.

또한, 위와 같이 제2 메카넘 휠(20-2)이 관절형 아암(14) 자유단에 위치하면, 상기 관절형 아암(14)의 자유단이 바깥 쪽으로 펼쳐지는 동작에 의해, 로봇은 도 6의 도시와 같이 평지 주행이 가능한 모드로 전환될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 폴(P)을 홀딩 한 상태로 폴(P)을 따라 이동하는 관외 주행뿐 아니라 평지 주행도 가능하다.

상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 관외 주행용 로봇에 따르면, 평지 주행뿐 아니라, 관이나 교각 기둥, 가로등, 신호등, 전봇대, 나무 등과 같은 기둥형상의 주행대상물 외부를 따라 연속 주행이 가능하다. 따라서, 교량 및 관로 점검, 송전탑 점검과 같이 사람이 직접 작업하기 힘든 환경에 사람을 대체하여 다양하게 활용될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관외 주행용 로봇을 나타낸 도면들이다. 본 실시예를 설명함에 있어 전술한 일 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.

도 7 내지 도 9에 도시된 본 발명의 다른 실시예는, 전술한 관외 주행용 로봇을 구성하는 그립퍼(10a)(10b) 복수개(본 실시예에서는 2개 이루어진 로봇을 예로 들어 설명함)를 시져 (scissors) 링크 구조물(30)로서 굴절 가능하게 연결시켜 관외 주행용 로봇을 구현했다는 점에서 전술한 일 실시예의 구성과 차이점을 갖는다.

본 실시예에서 상기 그립퍼(10) 및 이 그립퍼(10)에 장치되는 주행모듈은 전술한 일 실시예의 구성과 동일하다. 따라서 이하 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 상기 그립퍼(10) 및 주행모듈에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 본 실시예의 특징인 상기 시져 링크 구조물(30) 및 이를 적용함으로써 구현된 로봇의 동작을 중점으로 설명하기로 한다.

도 7 내지 도 9을 참조하면, 주행모듈로서 메카넘 휠(20)이 장치된 복수(2개)의 그립퍼(10)가 이들 그립퍼(10)를 연결시키는 시져 링크 구조물(30)을 통해 상호 굴절 가능하게 연결된다. 시져 링크 구조물(30)은 한 쌍의 시져 링크(34)와, 이 시져 싱크(34)와 연동 가능하게 연결되는 연동 링크(36), 그리고 상기 시져 링크 동작을 위한 선형 구동수단(38)을 포함한다.

각각의 그립퍼(10) 상단에는 링크 바디(32)가 구비되며, 연동 링크(36)는 상기 시져 링크(34)와 상기 링크 바디(32)에 각각 그 양 끝이 피봇 가능하게 연결된다.

또한, 상기 시져 링크(34)는 중앙의 피봇점을 기준으로 두 개의 바(bar)가 크로스된 구성으로 이루어져, 상기 2개의 그립퍼(10)가 서로 인접되거나 멀어지는 방향으로 접히거나 펼쳐질 수 있으며, 상기 선형 구동수단(38)은 상호 이격배치된 링크 바디(32)에 그 양 쪽 끝이 각각 피봇 가능하게 연결된다.

상기 선형 구동수단(38)으로는 예를 들어, 리니어 액츄에이터나, 랙 앤 피니언 기어, 볼 스크류 등이 사용될 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 시져 링크에 선형적인 힘을 제공함으로써 상기 시져 링크 및 연동 링크(36)에 상호 연동된 움직임을 형성시킬 수 있는 구성이면, 그 형상 및 구조에 특별한 제한은 없다.

상기한 구성의 본 발명의 다른 실시예는, 도 10의 도시와 같은 모드로서 평면 주행이 가능하며, 상기 선형 구동수단(38)의 선형 움직임에 따른 시져 링크 및 연동 링크(36)의 접힘 및 펼쳐짐 동작에 의해, 복수의 그립퍼(10)가 폴(P)로 순서대로 이격되는 동작이 구현되며, 이와 같은 동작에 따라 주행 중 주행대상물 중간에 형성된 장애물을 극복할 수 있다.

본 실시예에 따른 관외 주행용 로봇에 의해 구현되는 주행 중 장애물 극복 과정에 대해 첨부도면을 참조하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.

도 11 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관외 주행용 로봇이 주행도중 장애물을 극복하는 과정을 순서대로 나타낸 작동 상태도이다.

본 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 2개의 그립퍼(10)로서 폴(P)을 감싸 안듯 홀딩한 상태에서 폴(P)의 외부면과 접속되는 다수의 메카넘 휠(20)의 구동으로, 도 11의 도시와 같이 폴(P)을 따라 원하는 방향으로 주행할 수 있다. 폴에 홀딩된 상태에서 본 실시예에 따른 로봇 역시도, 각각의 메카넘 휠(20-1)(20-2)이 구동하면서 발행하는 힘 벡터의 조합으로 폴(P) 상에서 앞서 설명한 도 5에 예시한 것과 같은 다양한 주행을 구사할 수 있다.

도 11과 같이 폴에 홀딩된 상태로 주행 중 중간에 플랜지와 같은 장애물(O)이 존재하는 경우, 먼저 장애물과 가까운 쪽에 존재하는 그립퍼(10a)의 아암(14)이 펼쳐지면서 잡고 있던 폴(P)을 놓게 되고, 동시에 선형 구동수단(38) 구동에 따른 시져 링크(34) 및 연동 링크(36)의 접힘 동작으로, 폴(P)을 놓은 그립퍼(10a)는 도 12의 도시와 같이 폴(P)로부터 이격된다.

도 12와 같이 전환된 상태에서, 폴(P)을 홀딩하고 있는 다른 쪽 그립퍼(10b) 만으로 로봇은 소정 거리 수직 이동될 수 있으며, 폴(P)을 놓았던 상기 그립퍼(10a)가 장애물 반대 쪽에 위치한 폴(P)을 홀딩할 수 있는 위치에 도달하면, 선형 구동수단(38) 구동에 따른 시져 링크(34) 및 연동 링크(36)의 펼침 동작으로, 폴(P)로부터 이격되었던 상기 그립퍼(10a)는 도 12의 도시와 같이, 장애물 반대 쪽에 위치한 폴(P)을 홀딩 할 수 있다.

도 12에 나타난 동작과 마찬가지로, 이번에는 도 14의 도시와 같이 다른 쪽 그립퍼(10b)의 홀딩이 해제되어 폴(P)로부터 이격되고, 한 쪽 그립퍼(10a) 만으로 로봇은 소정 거리 수직 이동한다. 상기 다른 쪽 그립퍼(10b)가 장애물(O)을 넘어서면, 선형 구동수단(38) 동작에 따른 시져 링크(34) 및 연동 링크(36)의 펼침 동작으로, 도 15의 도시와 같이 2개의 그립퍼(10a)(10b)는 모두 장애물 반대 쪽에 위치한 폴(P)을 홀딩할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선형 구동수단의 선형 움직임에 따른 시져 링크 및 연동 링크의 접힘 및 펼쳐짐 동작에 의해, 링크 바디를 장착한 복수의 그립퍼가 폴을 동시에 홀딩한 상태에서 순서대로 폴로부터 이격되는 동작이 구현됨으로써, 주행 중 폴 즉, 주행대상물 중간에 장애물을 존재하더라도 이를 극복할 수 있다.

이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관외 주행용 로봇은, 기둥형상의 주행대상물을 따라 주행하는 도중, 나뭇가지나 플랜지와 같이 그 주행에 방해가 되는 장애물이 존재하더라도 스스로 이를 회피하거나 극복할 수 있는 구성을 가짐으로써, 제한적인 환경에서만 주행이 가능한 종래 관외 주행용 로봇의 단점을 해소할 수 있다.

즉, 그 운용환경에 제약이 없어 보다 광범위하게 다양한 용도로 활용될 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 그립퍼(gripper) 12 : 고정 프레임
14 : 관절형 아암 16 : 휠 장착부재
20 : 주행모듈(메카넘 휠, mecanum wheel)
20-1 : 제1 메카넘 휠 20-2 : 제2 메카넘 휠
30 : 시져 링크 구조물 32 : 링크 바디
34 : 시져 링크 36 : 연동 링크
38 : 선형 구동수단

Claims

기둥형상의 주행대상물을 홀딩할 수 있는 구조의 그립퍼(gripper);
그립퍼에 장치되어 이동을 위한 주행동력을 발생시키는 복수의 주행모듈;을 포함하는 관외 주행용 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 그립퍼는,
고정 프레임과;
고정 프레임 양 단부에 그 한 쪽 끝이 피봇 가능하게 장치되는 두 개의 관절형 아암;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 2 항에 있어서,
주행모듈은,
회전축을 형성한 휠 표면에 일정한 각도로 다수의 롤러가 경사 배치된 구성의 메카넘 휠(mecanum wheel)인 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 메카넘 휠은,
고정 프레임 중앙부 내측의 휠 장착부재 양 단부에 회전 가능하게 장치되는 한 쌍의 제1 메카넘 휠과;
두 개의 굴절형 아암 자유단에 하나씩 회전 가능하게 장치되는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠;로 구성되는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 메카넘 휠과 제2 메카넘 휠은 기둥형상의 주행대상물 길이방향과 일치하는 방향으로 회전되는 움직임을 갖는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 5 항에 있어서,
마주하는 한 쌍의 제1 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도가 상호 반대이며,
마주하는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도 역시 상호 반대인 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
기둥형상의 주행대상물을 홀딩할 수 있는 구조의 복수의 그립퍼(gripper);
그립퍼에 장치되어 이동을 위한 주행동력을 발생시키는 복수의 주행모듈; 및
주행모듈이 장치된 복수의 그립퍼를 상호 굴절가능하게 연결시키는 시져(scissors) 링크 구조물;을 포함하여 구성되는 관외 주행용 로봇.
제 7 항에 있어서
상기 그립퍼는,
고정 프레임과;
고정 프레임 양 단부에 그 한 쪽 끝이 피봇 가능하게 장치되는 두 개의 관절형 아암;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 8 항에 있어서,
주행모듈은,
회전축을 형성한 휠 표면에 일정한 각도로 다수의 롤러가 경사 배치된 구성의 메카넘 휠(mecanum wheel)인 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 9 항에 있어서,
상기 메카넘 휠은,
고정 프레임 중앙부 내측의 휠 장착부재 양 단부에 회전 가능하게 장치되는 한 쌍의 제1 메카넘 휠과;
두 개의 관절형 아암 자유단에 하나씩 회전 가능하게 장치되는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠;로 구성되는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 메카넘 휠과 제2 메카넘 휠은 기둥형상의 주행대상물 길이방향과 일치하는 방향으로 회전되는 움직임을 갖는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 10 항에 있어서,
마주하는 한 쌍의 제1 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도가 상호 반대이며,
마주하는 다른 한 쌍의 제2 메카넘 휠의 휠 표면에 경사 배치된 롤러의 배치각도 역시 상호 반대인 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 7 항에 있어서,
상기 시져 링크 구조물은,
각각의 그립퍼 상단에 배치되어 상호 이격되는 링크 바디와;
중앙의 피봇점을 기준으로 크로스 형성된 한 쌍의 시져 링크와;
시져 링크와 링크 바디에 각각 그 양 끝이 피봇 가능하게 연결되는 연동 링크; 및
상호 이격된 링크 바디에 그 양 쪽 끝이 각각 피봇 가능하게 연결되는 선형 구동수단;을 포함하는 구성으로 이루어져,
상기 선형 구동수단의 선형 움직임에 따른 시져 링크 및 연동 링크의 접힘 및 펼쳐짐 동작에 의해, 상기 링크 바디를 장착한 복수의 그립퍼가 주행대상물로부터 순서대로 들어올려져, 주행 중 주행대상물 중간에 형성된 장애물을 극복할 수 있는 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.
제 13 항에 있어서,
상기 선형 구동수단은,
리니어 액츄에이터, 랙 앤 피니언 기어, 볼 스크류 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 관외 주행용 로봇.