KR20120087482A

KR20120087482A - 이동 로봇

Info

Publication number: KR20120087482A
Application number: KR1020110008695A
Authority: KR
Inventors: 임충혁; 이영석; 이정민; 이병호
Original assignee: (주)컨벡스
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-07
Also published as: WO2012102428A1; KR101180882B1

Abstract

이동 로봇은, 몸체, 상기 몸체에 설치되는 한 쌍의 모터, 상기 몸체의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 휠, 상기 한 쌍의 휠이 상기 몸체에 탄성적으로 연결되도록 상기 몸체와 상기 한 쌍의 휠을 각각 연결하는 한 쌍의 탄성 부재, 상기 몸체의 양단 및 상기 한 쌍의 휠에 각각 회전 가능하도록 체결되는 한 쌍의 타이어, 상기 한 쌍의 휠과 상기 한 쌍의 타이어 사이에 개재되는 한 쌍의 롤러, 상기 한 쌍의 타이어와 각각 함께 회전하도록 상기 한 쌍의 타이어에 설치되는 한 쌍의 회전 부재, 그리고 상기 한 쌍의 모터의 구동력을 상기 한 쌍의 회전 부재로 각각 전달하는 한 쌍의 동력 전달 메커니즘을 포함한다.

Description

이동 로봇{Mobile robot}

본 발명은 스스로 이동할 수 있는 이동 로봇에 관한 것이다.

로봇 기술이 발달하면서 다양한 용도를 가지는 로봇들이 개발되고 있다. 그 중 위험 지역 등을 정찰하거나 경비하기 위해 주변의 영상, 음성 및 환경 정보를 모니터링하며, 원격으로 사람이 제어할 수 있도록 고안된 투척형 이동 로봇이 개발되었다.

이러한 투척형 이동 로봇은 굴곡이 있는 지면 등 험로를 통과해야 하는 경우를 예상하여 이동 중 발생할 수 있는 충격을 흡수할 수 있는 기능이 필요하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 이동 중 발생할 수 있는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 이동 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 이동 로봇은, 몸체, 상기 몸체에 설치되는 한 쌍의 모터, 상기 몸체의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 휠, 상기 한 쌍의 휠이 상기 몸체에 탄성적으로 연결되도록 상기 몸체와 상기 한 쌍의 휠을 각각 연결하는 한 쌍의 탄성 부재, 상기 몸체의 양단 및 상기 한 쌍의 휠에 각각 회전 가능하도록 체결되는 한 쌍의 타이어, 상기 한 쌍의 휠과 상기 한 쌍의 타이어 사이에 개재되는 한 쌍의 롤러, 상기 한 쌍의 타이어와 각각 함께 회전하도록 상기 한 쌍의 타이어에 설치되는 한 쌍의 회전 부재, 그리고 상기 한 쌍의 모터의 구동력을 상기 한 쌍의 회전 부재로 각각 전달하는 한 쌍의 동력 전달 메커니즘을 포함한다.

상기 회전 부재는 내주면에 제1 기어치가 형성되는 고리 형태의 제1 기어로 이루어질 수 있고, 상기 동력 전달 메커니즘은 상기 회전 부재의 제1 기어치에 치합되는 제2 기어치가 형성된 제2 기어를 포함할 수 있다.

상기 동력 전달 메커니즘은 상기 모터와 상기 제2 기어를 연결하는 유니버셜 조인트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇은 상기 한 쌍의 타이어와 상기 한 쌍의 회전 부재 사이에 각각 개재되는 러버 링(rubber ring)을 더 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 휠에는 관통공이 각각 형성될 수 있다.

상기 몸체는 서로 체결되어 중공을 형성하는 두 개의 부재, 그리고 상기 두 개의 부재를 서로 체결하는 체결 탭을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 로봇은 상기 몸체에서 후방으로 연장되어 형성되는 자세 유지 꼬리를 더 포함할 수 있다.

상기 자세 유지 꼬리는 변형 및 복원이 가능한 탄성 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 휠이 탄성 부재에 의해 탄성적으로 몸체에 연결되고 또한 지면에 접촉하는 타이어가 구비됨으로써 이동 로봇의 이동 시에 가해질 수 있는 충격을 효과적으로 완충할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도 및 단면사시도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 이동 로봇의 일부 분해 사시도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은 스스로 이동할 수 있는 기능을 가지며 위험 지역 정찰 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은 몸체(100)를 구비한다. 도면에 도시된 바와 같이 몸체(100)는 대략 원통형의 형상을 가질 수 있으며 그에 따라 이동 로봇이 대략 원통형 형태를 가질 수 있다.

이때, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 몸체(100)는 그 내부에 중공을 형성한다. 이러한 구조를 실현하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체(100)는 서로 마주하게 체결되어 중공을 형성하는 두 개의 부재(101, 103)를 포함할 수 있다. 그리고 두 개의 부재(101, 103)에 의해 형성되는 내부 공간에는 구조적 강도를 확보하고 또한 필요한 구조물을 설치할 수 있는 격벽(105, 107)이 구비될 수 있다. 그리고 서로 체결되는 두 개의 부재(101, 103)의 양단에는 측벽(109)이 체결될 수 있다.

이때, 체결 탭(113)이 두 개의 부재(101, 103)를 서로 체결할 수 있다. 구체적으로, 두 개의 부재(101, 103)는 서로 마주하도록 밀착된 상태에서 실린더 형상을 이룰 수 있으며 두 개의 부재(101, 103)의 외측단에는 각각 나사산(102, 104)이 형성되고, 고리 형상의 체결 탭(113)의 내주면에 두 나사산(102, 104)에 나사결합되는 나사산(115)이 형성된다. 체결 탭(113)이 두 부재(101, 103)의 양단에 나사결합됨으로써 체결 탭(113)이 두 부재(101, 103)를 고정하게 된다.

한 쌍의 휠(300)이 몸체의 양측에 각각 배치되며, 한 쌍의 탄성 부재(400)가 휠(300)이 몸체(100)에 탄성적으로 연결되도록 몸체(100)와 휠(300)을 각각 연결한다.

한 쌍의 휠(300)은 몸체의 길이 방향을 따라 형성되는 관통공(301)을 구비하는 형태를 가질 수 있으며 몸체(100)의 양단에서 일정 거리 이격된 상태로 배치된다. 그리고 탄성 부재(400)는 코일 스프링일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(400)는 몸체(100)의 체결 탭(113)의 외주면에 반경 방향 외측으로 형성되는 플랜지(117)와 휠(300)의 외주면에 반경 방향 외측으로 형성되는 플랜지(307)에 각각 고정됨으로써 몸체(100)와 휠(300)을 탄성적으로 연결할 수 있다. 탄성 부재(400)의 양단에 몸체(100)에 휠(300)에 각각 연결됨으로써 휠(300)이 몸체(100)에 탄성적으로 연결될 수 있다. 휠(300)이 몸체(100)에 탄성적으로 연결됨으로써, 휠(300)에 작용하는 충격을 완충할 수 있다. 또한 휠(300)이 관통공(301)을 구비함으로써 충격을 더욱 효과적으로 완충할 수 있다.

몸체(100)의 양단 및 한 쌍의 휠(300)에 한 쌍의 타이어(500)가 각각 체결된다. 이때, 타이어(500)는 몸체(100) 및 휠(300)에 대해 회전 가능하도록 장착된다. 타이어(500)의 양단의 내주면에는 반경 방향 내측으로 연장되는 플랜지(501, 503)가 각각 형성될 수 있으며, 이 두 개의 플랜지(501, 503)가 몸체(100)의 체결 탭(103)의 플랜지(117) 및 휠(300)의 외측단에 지지됨으로써 타이어(500)가 회전 가능한 상태로 몸체(100)에 체결되고 타이어(500)의 이탈이 방지된다.

타이어(500)는 몸체(100)보다 직경이 약간 크게 형성되어 타이어(500)가 지면에 닿게 되고, 타이어(500)의 회전에 의해 이동 로봇이 이동이 가능해진다. 타이어(500)는 회전 시 지면과의 마찰력을 확보하고 나아가 충격을 흡수할 수 있도록 고무 재질로 형성될 수 있다.

한 쌍의 롤러(600)가 휠(300)과 타이어(500) 사이에 각각 개재된다. 예를 들어, 각 롤러(600)는 서로 마주하게 배치되는 외부 케이지(601)와 내부 케이지(603), 그리고 이들 사이에 배치되는 복수의 볼(605)을 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 외부 케이지(601)는 타이어(500)의 내주면에 고정되고 내부 케이지(603)는 휠(300)의 외주면(303)에 고정된다. 롤러(600)에 의해 타이어(500)가 원활하게 회전할 수 있다. 이때, 휠(300)의 외주면(303)에는 롤러(600)의 위치를 고정하기 위한 링(610)이 체결되는 홈(305)이 형성될 수 있다. 롤러(600)가 휠(300)의 외주면에 안착된 상태에서 링(610)이 홈(305)에 장착됨으로써 롤러(600)가 정해진 위치에 고정될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 링(610)은 C자 형태를 가질 수 있다.

한 쌍의 회전 부재(700)가 타이어(500)와 각각 함께 회전하도록 타이어(500)에 설치된다. 예를 들어, 회전 부재(700)는 내주면에 기어치(701)가 형성되는 고리 형태의 기어로 이루어질 수 있다.

한편, 한 쌍의 타이어(500)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 한 쌍의 모터(200)가 몸체(100)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 모터(200)는 몸체(100)의 내부에 설치된 격벽(105, 107) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 모터(200)의 회전력이 회전 부재(700)에 전달됨으로써, 모터(200)의 작동에 의해 타이어(500)가 회전하게 된다. 한편, 외부 신호 등에 의해 모터(200)의 작동을 제어하는 컨트롤러가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 이동 로봇은 투척형 이동 로봇으로 사용될 수 있으며, 원격 제어 신호를 수신하여 그에 따라 이동할 수 있다.

한 쌍의 모터(200)의 구동력을 한 쌍의 회전 부재(700)로 각각 전달하는 한 쌍의 동력 전달 메커니즘(900)이 구비된다. 즉, 동력 전달 메커니즘(900)은 모터(200)의 구동력을 타이어(500)에 연결된 회전 부재(700)로 전달한다.

구체적으로, 동력 전달 메커니즘(900)은 모터(200)의 출력축(201)에 연경되는 유니버셜 조인트(901), 그리고 이에 연결되는 기어(903)를 포함할 수 있다. 기어(903)는 회전 부재(700)의 기어치(701)에 치합되는 기어치를 구비한다. 유니버셜 조인트(901)가 구비됨으로써 외부 충격에 의한 휠(300)과 타이어(500)의 위치 변화에 대응할 수 있게 된다. 예를 들어, 유니버셜 조인트(901)는 5축 유니버셜 조인트일 수 있다. 모터(200)의 구동력에 의해 유니버셜 조인트(901) 및 기어(903)가 회전하게 되고, 이에 따라 기어(903)에 치합된 회전 부재(700)가 회전함으로써 타이어(500)가 회전하게 된다.

한편, 회전 부재(700)와 타이어(500) 사이에는 러버 링(rubber ring)(800)이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 러버 링(800)이 회전 부재(700)의 외주면과 타이어(500)의 내주면 사이에 개재된다. 타이어(500)와 회전 부재(700) 사이에 러버 링(800)이 개재됨으로써 타이어(500)에 가해지는 충격이 러버 링(800)에 의해 한 번 더 완충될 수 있다.

한편, 몸체(100)의 후방으로 연장되어 형성되는 자세 유지 꼬리(10)가 구비될 수 있다. 자세 유지 꼬리(10)는 지면과 접촉하게 되어 이동 로봇의 자세를 유지하는 역할을 한다. 예를 들어, 이동 로봇은 평지에서 무게 중심이 뒤쪽에 있도록 형성될 수 있으며 자세 유지 꼬리(10)가 지면에 맞닿아 이동 로봇을 지지함으로써 자세 유지 기능이 이루어질 수 있다. 자세 유지 꼬리(10)는 자세 유지 및 충격 흡수 기능을 가질 수 있도록 변형 및 원 상태로의 복원이 가능한 탄성 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 양호한 복원력을 가지는 고무 재질로 형성될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

Claims

몸체,
상기 몸체에 설치되는 한 쌍의 모터,
상기 몸체의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 휠,
상기 한 쌍의 휠이 상기 몸체에 탄성적으로 연결되도록 상기 몸체와 상기 한 쌍의 휠을 각각 연결하는 한 쌍의 탄성 부재,
상기 몸체의 양단 및 상기 한 쌍의 휠에 각각 회전 가능하도록 체결되는 한 쌍의 타이어,
상기 한 쌍의 휠과 상기 한 쌍의 타이어 사이에 개재되는 한 쌍의 롤러,
상기 한 쌍의 타이어와 각각 함께 회전하도록 상기 한 쌍의 타이어에 설치되는 한 쌍의 회전 부재, 그리고
상기 한 쌍의 모터의 구동력을 상기 한 쌍의 회전 부재로 각각 전달하는 한 쌍의 동력 전달 메커니즘을 포함하는 이동 로봇.
제1항에서,
상기 회전 부재는 내주면에 제1 기어치가 형성되는 고리 형태의 제1 기어로 이루어지고,
상기 동력 전달 메커니즘은 상기 회전 부재의 제1 기어치에 치합되는 제2 기어치가 형성된 제2 기어를 포함하는 이동 로봇.
제2항에서,
상기 동력 전달 메커니즘은 상기 모터와 상기 제2 기어를 연결하는 유니버셜 조인트를 더 포함하는 이동 로봇.
제1항에서,
상기 한 쌍의 타이어와 상기 한 쌍의 회전 부재 사이에 각각 개재되는 러버 링(rubber ring)을 더 포함하는 이동 로봇.
제1항에서,
상기 한 쌍의 휠에는 관통공이 각각 형성되는 이동 로봇.
제1항에서,
상기 몸체는
서로 체결되어 중공을 형성하는 두 개의 부재, 그리고
상기 두 개의 부재를 서로 체결하는 체결 탭을 포함하는 이동 로봇.
제1항에서,
상기 몸체에서 후방으로 연장되어 형성되는 자세 유지 꼬리를 더 포함하는 이동 로봇.
제7항에서,
상기 자세 유지 꼬리는 변형 및 복원이 가능한 탄성 재질로 형성되는 이동 로봇.