KR20130130405A - Climbing robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 등반 로봇에 과한 것으로, 더욱 상세하게는 주행 경로 상에 계단 및 벽면과 같은 고정 장애물이나 창틀과 같은 요철 장애물이 있을 경우에도 장애물을 용이하게 동반할 수 있는 등반 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a climbing robot, and more particularly, to a climbing robot that can easily accompany the obstacle even when there are fixed obstacles such as stairs and walls or uneven obstacles such as window frames on the travel path.
국내외적으로 고층빌딩 외벽 청소 및 도장, 대형 선박의 블라스팅(Blasting) 및 도장, 대형 탱크의 검사 등과 같이 극한 환경에서 작업자의 안전을 보호하고 작업 효율을 높이기 위하여 등반 로봇의 연구가 활발히 이루어지고 있다.Climbing robots are being actively researched at home and abroad to protect workers' safety and improve work efficiency in extreme environments, such as cleaning and painting high-rise buildings, painting and blasting large vessels, and inspecting large tanks.
상기 등반 로봇의 기구부 설계 및 제작에 있어서 가장 중요시되는 기능은 흡착 기능과 승월(乘越) 기능이다. 여기서 흡착 기능은 다양한 재질의 수직 벽면에 로봇을 안정적으로 흡착시키는 것을 의미하고, 승월 기능은 로봇이 다양한 형상의 벽면 및 벽면상의 장애물을 넘어 주행이 가능하도록 하는 것을 의미한다.The most important functions in the design and manufacture of the mechanical part of the climbing robot are the adsorption function and the climbing function. Here, the adsorption function means that the robot is stably adsorbed on the vertical walls of various materials, and the ascending function means that the robot can travel over obstacles on the walls and walls of various shapes.
상기 흡착 기능과 관련된 연구는 주로 기존의 진공, 자석을 이용한 방법 뿐만 아니라, 게코도마뱀의 발바닥을 모사하여 반데르발스 힘(Van Der Waals Force) 으로 흡착하는 방법, 정전기를 이용하여 흡착하는 방법, 미세발톱을 이용하여 기계적으로 거친 벽면에 부착하는 방법 등이 활발히 연구되고 있다(참고문헌 1 내지 7 참조).The study related to the adsorption function is mainly a method using a vacuum and a magnet, as well as a method of simulating the gecko lizard by Van Der Waals Force, a method of adsorption using static electricity, fine A method of attaching to a mechanically rough wall by using a claw is actively studied (see references 1 to 7).
반면 다양한 형상의 벽면 및 벽면상에 존재하는 장애물의 승월 기능에 관한 연구는 대표적으로 일본의 히로세(Hirose) 교수에 의한 닌자-1(NINJA-1)과 같이 다수의 다리 메커니즘을 이용하여 한 평면에서 다른 경사진 평면으로 이동하는 방법과, 슬라이딩 메커니즘을 활용하여 이동하는 방법 등의 연구가 진행되고 있으나, 흡착 기능에 대한 연구에 비해 다양한 관점에서 연구 접근이 이루어지지 못하고 있는 실정이며, 실제로 사용하기에는 제어 부분에서 문제점이 있다(참고문헌 1, 2, 8, 9 참조).On the other hand, studies on the wall climbing function of various shapes and obstacles on the wall are typically performed in one plane by using a number of bridge mechanisms such as NINJA-1 by Hirose, Japan. Researches on moving to other inclined planes and moving using sliding mechanisms have been conducted. However, the research approach has not been made from various viewpoints compared to the study of adsorption function. In question (see Refs. 1, 2, 8, 9).
또한 빌딩의 외벽 등 실제로 로봇이 주행해야 하는 환경은 요철, 곡면, 면과 면의 조합 등 다양한 형상의 장애물을 포함하고 있기 때문에 이를 효과적으로 극복하기 위한 장애물 승월 메커니즘의 개발 또한 매우 중요하며, 보다 다양하고 효과적인 접근 방식이 필요한 실정이다.In addition, since the environment in which the robot actually travels, such as the outer wall of a building, includes obstacles of various shapes such as irregularities, curved surfaces, and a combination of surfaces and surfaces, it is also very important to develop an obstacle climbing mechanism to effectively overcome the obstacles. An effective approach is needed.
(참고 문헌)(references)
1. Hirose, S., Nagakubo, A. and Toyama, R., "Machine that can walk and climb on floors, walls and ceilings," International Conference on Advanced Robotics, vol. 1, pp. 753-758, 1991.Hirose, S., Nagakubo, A. and Toyama, R., "Machine that can walk and climb on floors, walls and ceilings," International Conference on Advanced Robotics, vol. 1, pp. 753-758, 1991.
2. Xu, Z., and Ma, P., "A wall climbing robot for labeling scale of oil tank's volume," Robotica, vol. 20, pp. 2009-212, 2002.2. Xu, Z., and Ma, P., "A wall climbing robot for labeling scale of oil tank's volume," Robotica, vol. 20, pp. 2009-212, 2002.
3. Kim, S., Spenko, M., Trujillo, S., Heyneman, B., Mattoli, V. and Cutkosky, M. R., "Whole body adhesion: hierarchical, directional and distributed control of adhesive forces for a climbing robot," IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1268-1273, 2007.3. Kim, S., Spenko, M., Trujillo, S., Heyneman, B., Mattoli, V. and Cutkosky, MR, "Whole body adhesion: hierarchical, directional and distributed control of adhesive forces for a climbing robot, "IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1268-1273, 2007.
4. Prahlad, H., Pelrine, R., Stanford, S., Marlow, J. and Kornbluh, R., "Electroadhesive Robots-Wall Climbing Robots Enabled by a Novel, Robust, and Electrically Controllable Adhesion Technology," IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 3028-3033, 2008.4. Prahlad, H., Pelrine, R., Stanford, S., Marlow, J. and Kornbluh, R., "Electroadhesive Robots-Wall Climbing Robots Enabled by a Novel, Robust, and Electrically Controllable Adhesion Technology," IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 3028-3033, 2008.
5. Asbeck, A. T.., Kim, S., Cutkosky, M. R., Provancher, W. R. and Lanzetta, M., "Scaling hard vertical surfaces with compliant microspine arrays," The International Journal of Robotic Research, vol. 25, pp. 1165-1179, 2006.5. Asbeck, A. T .., Kim, S., Cutkosky, M. R., Provancher, W. R. and Lanzetta, M., "Scaling hard vertical surfaces with compliant microspine arrays," The International Journal of Robotic Research, vol. 25, pp. 1165-1179, 2006.
6. Seo, K. C., Chang, D. Y., Lee, K. H., Kim, H., Lee, K. H., Nam, U. C., and Kim, J. W., "Design of an attachment device for robotic systems climbing the rugged vertical surfaces, " 한국정밀공학회 2007년도 추계학술대회 논문집, pp. 97-98, 2007.6. Seo, KC, Chang, DY, Lee, KH, Kim, H., Lee, KH, Nam, UC, and Kim, JW, "Design of an attachment device for robotic systems climbing the rugged vertical surfaces," Korea Precision Proceedings of the 2007 Fall Conference, 97-98, 2007.
7. Seo, K. C., Lee, K. H., Nam, U. C., Kim, B. W., and Kim, J. W., "Optimal Design of a Vacuum Attachment Device Capable of Attaching to the Irregular Surface by Using Taguchi Methodology," 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집, pp. 227-228, 2008.7. Seo, KC, Lee, KH, Nam, UC, Kim, BW, and Kim, JW, "Optimal Design of a Vacuum Attachment Device Capable of Attaching to the Irregular Surface by Using Taguchi Methodology," Fall 2008, Korean Society of Precision Engineering Conference Proceedings, pp. 227-228, 2008.
8. Minor, M. A. and Mukherjee, R., "Under-actuated kinematic structures for miniature climbing robots," ASME Journal of Mechanical Design, vol. 125, no. 2, pp. 281-291, 2003.8. Minor, M. A. and Mukherjee, R., "Under-actuated kinematic structures for miniature climbing robots," ASME Journal of Mechanical Design, vol. 125, no. 2, pp. 281-291, 2003.
9. Zhang, H., Zhang, J., Wang, W., Liu, R. and Zong, G., "A series of pneumatic glass-wall cleaning robots for high-rise buildings," Industrial robot: An International Journal, vol. 34, no. 2, pp. 150-160, 2007.9. Zhang, H., Zhang, J., Wang, W., Liu, R. and Zong, G., "A series of pneumatic glass-wall cleaning robots for high-rise buildings," Industrial robot: An International Journal , vol. 34, no. 2, pp. 150-160, 2007.
본 발명은 상기 필요성에 부합하기 위해 창출된 것으로서, 실제 현장에 투입하여 다양환 작업을 수행할 수 있도록 하기 위하여 계단 및 벽면과 같은 고정 장애물이나 창틀과 같은 요철 장애물을 안정적으로 용이하게 등반할 수 있는 등반 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been created to meet the above needs, it is possible to stably climb the fixed obstacles such as stairs and walls or uneven obstacles such as window frames in order to be able to perform a variety of operations by putting in the actual site The purpose is to provide a climbing robot.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 발명에 의하면, 이격되게 배치되는 제1 및 제2회전축과, 상기 제1회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제1구동휠과, 상기 제2회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제2구동휠과, 상기 제1 및 제2회전축의 각 측부에 전후방 방향으로 이격 배치된 제1구동휠과 제2구동휠을 감싸는 복수개의 캐터필러(Caterpillar)를 포함하는 제1모듈; 상기 제1모듈을 구동시키는 제1구동부; 이격되게 배치되는 제3 및 제4회전축과, 상기 제3회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제3구동휠과, 상기 제4회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제4구동휠과, 상기 제3 및 제4회전축의 각 측부에 전후방 방향으로 이격 배치된 제3구동휠과 제4구동휠을 감싸는 복수개의 캐터필러(Caterpillar)를 포함하는 제2모듈; 상기 제2모듈을 구동시키는 제2구동부; 상기 제1모듈과 상기 제2모듈을 연결하는 링크부; 상기 제1 및 제2구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 제1구동부와 상기 제2구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 제4회전축의 중간부에 연결되는 능동형 꼬리를 포함하는 등반 로봇이 제공된다.According to the invention for achieving the above object, the first and second rotary shafts spaced apart from each other, a plurality of first driving wheels mounted on both ends of the first rotary shaft, and mounted on both ends of the second rotary shaft A first module including a plurality of second driving wheels, and a plurality of caterpillars surrounding the first driving wheels and the second driving wheels spaced apart in the front-rear direction on each side of the first and second rotation shafts; A first driver driving the first module; Third and fourth rotating shafts spaced apart from each other, a plurality of third driving wheels mounted at both ends of the third rotating shaft, a plurality of fourth driving wheels mounted at both ends of the fourth rotating shaft, and the third and A second module including a plurality of caterpillars surrounding a third driving wheel and a fourth driving wheel which are spaced apart in the front-rear direction on each side of the fourth rotating shaft; A second driving unit driving the second module; A link unit connecting the first module and the second module; A power supply unit supplying power to the first and second driving units; A controller for controlling the first driver and the second driver; And an active tail connected to an intermediate portion of the fourth rotary shaft.
상기 등반 로봇에 있어서, 상기 캐터필러(Caterpillar)의 외측 표면에는 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포될 수 있다.In the climbing robot, a polymer adhesive may be applied to an outer surface of the caterpillar.
상기 링크부는 상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 일단에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 제1링크와, 상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 타단에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 제2링크와, 상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 중간부에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 연결링크를 포함할 수 있고, 상기 제1링크 및 제2링크는 방향성이 있는 수동형 컴플라인 조인트(compliant joint)일 수 있다.The link unit may include a first link connecting the second rotating shaft and the third rotating shaft at one end of the second rotating shaft and the third rotating shaft, and the second rotating shaft and the third rotating shaft at the other end of the second rotating shaft and the third rotating shaft. A second link connecting the rotating shaft, and a connecting link connecting the second rotating shaft and the third rotating shaft at an intermediate portion of the second rotating shaft and the third rotating shaft, wherein the first link and the second link include: It may be a directional passive compliant joint.
상기 제1구동부는 상기 제1구동휠과 상기 제2구동휠을 구동시키는 적어도 하나의 제1구동모터와, 상기 적어도 하나의 제1구동모터의 동력을 전달하는 복수개의 제1구동축과, 상기 적어도 하나의 제1구동축과 상기 제1구동휠 및 제2구동휠을 연결하는 연결부재를 포함할 수 있고, 상기 제2구동부는 상기 제3구동휠과 상기 제4구동휠을 구동시키는 적어도 하나의 제2구동모터와, 상기 적어도 하나의 제2구동모터의 동력을 전달하는 복수개의 제2구동축과, 상기 적어도 하나의 제2구동축과 상기 제3구동휠 및 제4구동휠을 연결하는 연결부재를 포함할 수 있으며, 상기 연결부재는 기어 또는 벨트일 수 있다.The first driving unit includes at least one first driving motor for driving the first driving wheel and the second driving wheel, a plurality of first driving shafts for transmitting power of the at least one first driving motor, and the at least one driving shaft. And a connecting member connecting one first driving shaft to the first driving wheel and the second driving wheel, wherein the second driving part includes at least one first driving the third driving wheel and the fourth driving wheel. And a second driving motor, a plurality of second driving shafts for transmitting power of the at least one second driving motor, and a connection member connecting the at least one second driving shaft, the third driving wheel, and the fourth driving wheel. The connection member may be a gear or a belt.
본 발명에 따른 등반 로봇에 의하면, 제1 및 제2캐터필러에 의해 주행하는 제1모듈 및 제2모듈의 제1모듈이 장애물을 만나면, 제1모듈과 제2모듈을 장애물의 벽면 방향으로 회동시키는 제1링크 및 제2링크에 의하여, 계단이나 벽면 및 창틀과 같은 장애물을 안정적으로 용이하게 등반할 수 있다. According to the climbing robot according to the present invention, when the first module and the first module of the second module traveling by the first and second caterpillar meet the obstacle, the first module and the second module is rotated in the wall direction of the obstacle By the first link and the second link, it is possible to stably and easily climb obstacles such as stairs, walls and window frames.
또한 제2모듈의 후미로 연장된 꼬리가 제1모듈과 제2모듈을 후미에서 지지함으로써, 계단이나 벽면 및 창틀과 같은 장애물을 안정적으로 용이하게 등반할 수 있다는 장점을 갖는다. In addition, the tail extending to the rear of the second module supports the first module and the second module from the rear, it has the advantage that it is possible to stably easily climb obstacles such as stairs, walls and window frames.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 등반 로봇이 계단이나 벽면과 같은 고정 장애물을 등반하는 상태를 순차적으로 도시한 측면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 도 1에 도시된 등반 로봇이 창틀과 같은 요철 장애물을 통과하는 상태를 순차적으로 도시한 측면도이다.1 is a perspective view showing a climbing robot according to an embodiment of the present invention.
2A to 2H are side views sequentially illustrating a state in which the climbing robot shown in FIG. 1 climbs a fixed obstacle such as a stair or a wall.
3A to 3H are side views sequentially illustrating a state in which the climbing robot shown in FIG. 1 passes an uneven obstacle such as a window frame.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a climbing robot according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇(10)은, 제1모듈(100)과, 제1구동부(200)와, 제2모듈(300)과, 제2구동부(400)와, 링크부(500)와, 전원공급부(600)와, 제어부(700)와, 꼬리(800)를 포함한다.Referring to the drawings, the
상기 제1모듈(100)은 제1회전축(110) 및 제2회전축(120)과, 제1구동휠(112) 및 제2구동휠(122)과, 복수개의 제1캐터필러(130)를 포함한다. 상기 제1회전축(110)과 상기 제2회전축(120)은 서로 이격되게 배치되며, 상기 제1회전축(110)의 양단에는 복수개의 제1구동휠(112)이 장착되고, 상기 제2회전축(120)의 양단에는 복수개의 제2구동휠(122)이 장착된다.The
상기 제1회전축(110) 및 제2회전축(120)의 양단에 전후방 방향으로 이격 배치된 상기 복수개의 제1구동휠(112)과 상기 복수개의 제2구동휠(122)은 복수개의 제1캐터필러(Caterpillar;130)에 의해 감싸여진다.The plurality of
상기 복수개의 제1캐터필러(130)의 외측 표면에는 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포된다. 상기 제1캐터필러(130)의 외측 표면에 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포됨으로 인하여 상기 제1캐터필러(130)는 유리, 아크릴, 나무, 철 등의 다양한 면에서 높은 부착력을 구현할 수 있게 된다.A polymer adhesive is applied to the outer surfaces of the plurality of
상기 제1회전축(110) 및 제2회전축(120)과, 제1구동휠(112) 및 제2구동휠(122)과, 복수개의 제1캐터필러(130)로 구성되는 제1모듈(100)은 제1구동부(200)에 의해 구동된다.The
상기 제1구동부(200)는 제1구동모터(210)와, 제1구동축(220)과, 제1연결수단(230)을 포함한다. 상기 제1구동모터(210)은 상기 제1회전축(110)을 회전시키는 동력을 공급하는 역할을 하고, 상기 제1구동축(220)은 상기 제1구동모터(210)에 연결되어 상기 제1구동모터(210)의 동력을 전달하는 역할을 하며, 상기 제1연결수단(230)은 상기 제1구동축(220)과 상기 제1회전축(110)을 연결하는 역할을 한다. 상기 제1연결수단(230)은 벨트가 사용되나 이에 한정되는 것은 아니며, 벨트가 아닌 체인이나 기어가 사용될 수 있다.The first driving
상기 제1모듈(100)은 상기 제1구동모터(210)의 동력에 의해 구동된다. 상기 제1구동모터(210)의 동력이 제1구동축(220)으로 전달되고, 제1구동축(220)과 제1회전축(110)을 연결하는 제1연결수단(230)에 의해 상기 제1회전축(110)이 회전하게 된다. 상기 제1회전축(110)이 회전함으로 인하여 제1회전축(110)의 양단에 장착된 제1구동휠(112)가 회전하고, 상기 제1구동휠(112)가 회전함으로 인하여 제1구동휠(112)와 제2구동휠(122)를 감싸는 복수개의 제1캐터필러(130)가 회전하며, 제1캐터필러(130)가 회전함으로 인하여 제1모듈(100)이 상기 제1캐터필러(130)의 회전방향으로 이동하게 된다.The
상기 제2모듈(300)은 제3회전축(310) 및 제4회전축(320)과, 제3구동휠(312) 및 제4구동휠(322)과, 복수개의 제2캐터필러(330)를 포함한다. 상기 제3회전축(310)과 상기 제4회전축(320)은 상기 제1모듈(100)의 제1회전축(110) 및 제2회전축(120)와 동일하게 서로 이격되게 배치되며, 상기 제3회전축(310)의 양단에는 복수개의 제3구동휠(312)이 장착되고, 상기 제4회전축(320)의 양단에는 복수개의 제4구동휠(322)이 장착된다.The
상기 제3회전축(310) 및 제4회전축(320)의 양단에 전후방 방향으로 이격 배치된 상기 복수개의 제3구동휠(312)과 상기 복수개의 제4구동휠(322)은 복수개의 제2캐터필러(Caterpillar;330)에 의해 감싸여지고, 상기 제2캐터필러(330)의 외측 표면에는 상기 제1캐터필러(130)와 동일하게 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포된다.The plurality of
상기 제2캐터필러(330)의 외측 표면에도 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포됨으로 인하여 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇(10)이 유리, 아크릴, 나무, 철 등의 다양한 면이 구비되는 장애물을 용이하게 등반할 수 있게 된다.Since a polymer adhesive is also applied to the outer surface of the
상기 제3회전축(310) 및 제4회전축(320)과, 제3구동휠(312) 및 제4구동휠(322)과, 복수개의 제2캐터필러(330)로 구성되는 제2모듈(100)은 제2구동부(400)에 의해 구동된다.The
상기 제2구동부(400)는 상기 제1구동부(200)와 동일하게 제2구동모터(410)와, 제2구동축(420)과, 제2연결수단(430)을 포함한다. 상기 제2구동모터(410)은 상기 제4회전축(320)을 회전시키는 동력을 공급하는 역할을 하고, 상기 제2구동축(420)은 상기 제2구동모터(410)에 연결되어 상기 제2구동모터(410)의 동력을 전달하는 역할을 하며, 상기 제2연결수단(430)은 상기 제1구동축(420)과 상기 제4회전축(320)을 연결하는 역할을 한다. 상기 제2연결수단(430)은 역시 상기 제1벨트수단(230)과 동일하게 벨트가 사용되나 이에 한정되는 것은 아니며, 벨트가 아닌 체인이나 기어가 사용될 수 있다.The
상기 제2모듈(300)은 상기 제2구동모터(410)의 동력에 의해 구동된다. 상기 제2구동모터(410)의 동력이 제2구동축(420)으로 전달되고, 제2구동축(420)과 제4회전축(320)을 연결하는 제2연결수단(430)에 의해 상기 제4회전축(320)이 회전하게 된다. 상기 제4회전축(320)이 회전함으로 인하여 제4회전축(320)의 양단에 장착된 제4구동휠(322)가 회전하고, 상기 제4구동휠(322)가 회전함으로 인하여 제3구동휠(312)와 제4구동휠(322)를 감싸는 복수개의 제2캐터필러(330)가 회전하며, 제2캐터필러(330)가 회전함으로 인하여 제2모듈(300)이 상기 제2캐터필러(330)의 회전방향으로 이동하게 된다.The
상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)은 링크부(500)에 의해 연결된다. 상기 링크부(500)는 제1링크(510)와 제2링크(520) 및 연결링크(530)를 포함한다. 상기 제1링크(510)는 상기 제1모듈(100)의 제2회전축(120)과 상기 제2모듈(300)의 제3회전축(310)의 일단에서 연결하는 상기 제2회전축(120)과 상기 제3회전축(310)을 연결하고, 제2링크는(520)는 상기 제1링크(510)과 대응되는 상기 제2회전축(120)과 상기 제3회전축(310)의 타단에서 상기 제2회전축(120)과 상기 제3회전축(310)을 연결한다.The
상기 제1링크(510)와 상기 제2링크(520)로는 수동형 컴플라이언트 조인트(Compliant joint)가 사용된다. 수동형 컴플라이언트 조인트는 본 발명에 따른 등반 로봇(10)의 강성을 유지함과 동시에 유연성을 부가하는 역할을 하며, 또한 인접하는 제1모듈(100)과 제2모듈(300)를 장애물의 벽면 방향으로 회전시키는 역할을 한다. 상기 제1링크(510)와 상기 제2링크(520)는 일정한 값 이상의 외력이 가해지는 경우 등반 로봇(10)에 유연성을 부가하고, 일정한 값 미만의 외력이 가해지는 경우에는 등반 로봇(10)의 강성이 유지될 수 있도록 한다.Passive compliant joints are used as the
상기 연결링크(530)는 상기 제2회전축(120)과 상기 제3회전축(310)의 중간부에 설치되어 상기 제2회전축(120)과 상기 제3회전축(310)을 연결하는 역할을 한다.The
상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)에는 각각 전원공급부(600)와 제어부(700)가 구비된다. 상기 각 전원공급부(600)은 상기 제1모듈(100)의 제1구동부(200)와 상기 제2모듈(300)의 제2구동부(400)에 전원을 공급하는 역할을 하고, 상기 각 제어부(700)는 상기 제1구동부(200)와 상기 제2구동부(400)를 제어하는 역할을 한다.The
도면에는 상기 전원공급부(600)와 상기 제어부(700)를 제1모듈(100)과 제2모듈(300)에 각각 구비되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 전원공급부(600)와 제어부(700)로 상기 제1모듈(100)과 제2모듈(300)의 제1구동부(200)와 제2구동부(400)에 전원을 공급하고 및 제1구동부(200)와 제2구동부(400)를 제어할 수 있다.In the figure, the
상기 제2모듈(300)의 제4회전축(320)에는 꼬리(800)가 연결된다. 상기 꼬리(800)는 상기 제4회전축(320)에 연결되어 상기 제4회전축(320)의 후미로 연장되어 바닥면에 접지되며, 상기 꼬리(800)는 상기 제2모듈(300)의 후미에서 상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)이 장애물을 등반 시에 상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)을 후미에서 지지하는 역할을 한다.The
이하 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇(10)이 장애물을 등반 및 통과하는 과정을 첨부도면을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a process of climbing and passing an obstacle by the climbing
도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 등반 로봇이 계단이나 벽면과 같은 고정 장애물을 등반하는 상태를 순차적으로 도시한 측면도이고, 도 3a 내지 도 3h는 도 1에 도시된 등반 로봇이 창틀과 같은 요철 장애물을 통과하는 상태를 순차적으로 도시한 측면도이다.2A to 2H are side views sequentially illustrating a state in which the climbing robot shown in FIG. 1 climbs a fixed obstacle such as a stair or a wall, and FIGS. 3A to 3H are views of the climbing robot shown in FIG. It is a side view which shows the state which passes an uneven | corrugated obstacle sequentially.
도 2a 내지 도 2h를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇(10)은 제1모듈(100)에 구비되는 제1캐터필러(130)과 제2모듈(300)에 구비되는 제2캐터필러(330)에 의해 진행하며, 상기 제1캐터필러(130)과 상기 제2캐터필러(330)는 제1구동부(200)와 제2구동부(400)에 의해 구동되고, 상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)은 링크부(500)에 의해 연결된다.2A to 2H, the climbing
진행하는 등반 로봇(10)의 제1모듈(100)이 고정 장애물에 접지되면 상기 제1모듈(100)은 링크부(500)의 제1링크(510)과 제2링크(520)에 의해 고정 장애물에 접지된 상태에서 회전하면서 고정 장애물의 벽면을 오르게 된다.When the
이동되는 등반 로봇(10)의 제2모듈(300)이 고정 장애물에 접지되면 상기 제2모듈(300)은 상기 제1링크(510)과 제2링크(520) 및 상기 제2모듈(300)의 후미에 구비되는 꼬리(800)를 이용하여 고정 장애물의 벽면을 오르게 된다.When the
상기 등반 로봇(10)이 고정 장애물을 순차적으로 등반 시에는 제1모듈(100)이 제1링크(510)과 제2링크(520)에 의해 등반을 하고, 제1모듈(100)의 등반 시에는 제2모듈(300)과 꼬리(800)가 제1모듈(100)을 하부에서 지지하게 된다.When the climbing
상기 제1모듈(100)의 등반이 완료되면 상기 제1모듈(100)은 제1캐터필러(130)의 구동에 의해 이동하면서 상기 제2모듈(300)의 등반 시에 상기 제2모듈(300)의 전방에서 상기 제2모듈(300)을 지지하는 역할을 한다. When the climbing of the
상기 제2모듈(300)의 등반 시에는 상기 제1모듈(100)이 상기 제2모듈(300)를 전방에서 지지하고, 상기 꼬리(800)는 상기 제2모듈(300)을 하부에서 지지한 상태에서 제1링크(510)과 제2링크(520)에 의해 상기 제2링크(300)는 고정 장애물을 등반하게 된다.When climbing the
상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(200)이 고정 장애물에서 떨어지지 않는 이유는 상기 제1캐터필러(130)과 상기 제2캐터필러(330)에 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포되고, 상기 제1모듈(100)과 상기 제2모듈(300)을 연결하는 제1링크(510)과 제2링크(520)가 상기 제1모듈(100)과 제2모듈(300)을 항상 벽면 쪽으로 회전시키기 때문이다.The reason why the
도 3a 내지 도 3h를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 등반 로봇(10)이 창틀과 같은 요철 장애물을 통과하는 상태를 설명하면 다음과 같다.3A to 3H, the climbing
상기 등반 로봇(10)이 요철 장애물을 등반 시에는 도 2a 내지 도 2h에서 설명한 바와 동일하다. 상기 등반 로봇(10)이 요철 장애물을 통과 시에는 상기 제1캐터필러(130)과 상기 제2캐터필러(330)의 구동에 의해 이동하는 등반 로봇(10)의 제1모듈(100)이 요철 장애물의 상부를 넘을 시에는 상기 제1모듈(100)은 상기 제1링크(510)와 제2링크(520)에 의해 벽면에 밀착되게 요철 장애물의 상부를 넘게 된다.When the climbing
상기 제1모듈(100)이 요철 장애물을 통과한 후 요철 장애물의 벽면에 밀착되어 제1캐터필러(130)의 구동에 의해 이동하게 되면 순차적으로 제2모듈(300)이 제1모듈(100)과 꼬리(800)에 의해 전후방에서 지지된 상태에서 제1링크(510)와 제2링크(520)를 이용하여 요철 장애물의 상부를 넘게 되고, 상기 제1캐러필러(130)과 제2캐터필러(330)의 구동에 의해 요철 장애물의 벽면에 밀착된 상태에서 이동하게 된다.After the
따라서, 제1캐터필러(130) 및 제2캐터필러(330)에 의해 주행하는 제1모듈(100) 및 제2모듈(300)의 제1모듈(100)이 장애물을 만나면, 제1모듈(100)과 제2모듈(300)을 벽면방향으로 회동시키는 제1링크(510) 및 제2링크(520)에 의하여, 계단이나 벽면 및 창틀과 같은 장애물을 안정적으로 용이하게 등반할 수 있고, 제2모듈(300)의 후미로 연장된 꼬리(800)가 제2모듈(300)을 후미에서 제1모듈(100)과 제2모듈(300)를 지지함으로써, 계단이나 벽면 및 창틀과 같은 장애물을 안정적으로 용이하게 등반하게 된다.Therefore, when the
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
10 : 등반 로봇 100 : 제1모듈
110 : 제1회전축 112 : 제1구동휠
120 : 제2회전축 122 : 제2구동휠
130 : 제1캐터필러 200 : 제1구동부
210 : 제1구동모터 220 : 제1구동축
230 : 제1연결수단 300 : 제2모듈
310 : 제3회전축 312 : 제2구동휠
320 : 제4회전축 322 : 제4구동휠
330 : 제2캐터필러 400 : 제2구동부
410 : 제1구동모터 420 : 제1구동축
430 : 제1연결수단 500 : 링크부
510 : 제1링크 520 : 제2링크
530 : 연결링크 600 : 전원공급부
700 : 제어부 800 : 꼬리10: climbing robot 100: the first module
110: first axis of rotation 112: first drive wheel
120: second axis of rotation 122: second drive wheel
130: first caterpillar 200: first driving unit
210: first driving motor 220: first driving shaft
230: first connecting means 300: second module
310: third rotating shaft 312: second driving wheel
320: fourth rotating shaft 322: fourth driving wheel
330: second caterpillar 400: second drive unit
410: first drive motor 420: first drive shaft
430: first connecting means 500: link portion
510: first link 520: second link
530: connection link 600: power supply
700
Claims (7)
상기 제1모듈을 구동시키는 제1구동부;
이격되게 배치되는 제3 및 제4회전축과, 상기 제3회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제3구동휠과, 상기 제4회전축의 양단에 장착되는 복수개의 제4구동휠과, 상기 제3 및 제4회전축의 각 측부에 전후방 방향으로 이격 배치된 제3구동휠과 제4구동휠을 감싸는 복수개의 캐터필러(Caterpillar)를 포함하는 제2모듈;
상기 제2모듈을 구동시키는 제2구동부;
상기 제1모듈과 상기 제2모듈을 연결하는 링크부;
상기 제1 및 제2구동부에 전원을 공급하는 전원공급부;
상기 제1구동부와 상기 제2구동부를 제어하는 제어부; 및
상기 제4회전축의 중간부에 연결되는 능동형 꼬리를 포함하는 등반 로봇.
First and second rotating shafts spaced apart from each other, a plurality of first driving wheels mounted at both ends of the first rotating shaft, a plurality of second driving wheels mounted at both ends of the second rotating shaft, and the first and second rotation shafts. A first module including a plurality of caterpillars surrounding a first driving wheel and a second driving wheel which are spaced apart in the front-rear direction on each side of the second rotation shaft;
A first driver driving the first module;
Third and fourth rotating shafts spaced apart from each other, a plurality of third driving wheels mounted at both ends of the third rotating shaft, a plurality of fourth driving wheels mounted at both ends of the fourth rotating shaft, and the third and A second module including a plurality of caterpillars surrounding a third driving wheel and a fourth driving wheel which are spaced apart in the front-rear direction on each side of the fourth rotating shaft;
A second driving unit driving the second module;
A link unit connecting the first module and the second module;
A power supply unit supplying power to the first and second driving units;
A controller for controlling the first driver and the second driver; And
Climbing robot comprising an active tail is connected to the middle portion of the fourth axis of rotation.
상기 캐터필러(Caterpillar)의 외측 표면에는 중합체 접착제(Polymer adhesive)가 도포된 것을 특징으로 하는 등반 로봇.
The method according to claim 1,
Climbing robot, characterized in that a polymer adhesive (Polymer adhesive) is applied to the outer surface of the caterpillar (Caterpillar).
상기 링크부는,
상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 일단에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 제1링크와,
상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 타단에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 제2링크와,
상기 제2회전축과 상기 제3회전축의 중간부에서 상기 제2회전축과 제3회전축을 연결하는 연결링크를 포함하는 등반 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein,
A first link connecting the second rotary shaft and the third rotary shaft at one end of the second rotary shaft and the third rotary shaft;
A second link connecting the second rotary shaft and the third rotary shaft at the other end of the second rotary shaft and the third rotary shaft;
Climbing robot comprising a connecting link connecting the second rotary shaft and the third rotary shaft in the middle portion of the second rotary shaft and the third rotary shaft.
상기 제1링크 및 제2링크는 방향성이 있는 수동형 컴플라인 조인트(compliant joint)인 것을 특징으로 하는 등반 로봇.
The method according to claim 3,
And the first link and the second link are directional passive compliant joints.
상기 제1구동부는,
상기 제1구동휠과 상기 제2구동휠을 구동시키는 적어도 하나의 제1구동모터와,
상기 적어도 하나의 제1구동모터의 동력을 전달하는 복수개의 제1구동축과,
상기 적어도 하나의 제1구동축과 상기 제1구동휠 및 제2구동휠을 연결하는 연결부재를 포함하는 등반 로봇.
The method according to claim 1,
The first driving unit,
At least one first driving motor for driving the first driving wheel and the second driving wheel;
A plurality of first driving shafts for transmitting power of the at least one first driving motor;
And a connecting member connecting the at least one first driving shaft to the first driving wheel and the second driving wheel.
상기 제2구동부는,
상기 제3구동휠과 상기 제4구동휠을 구동시키는 적어도 하나의 제2구동모터와,
상기 적어도 하나의 제2구동모터의 동력을 전달하는 복수개의 제2구동축과,
상기 적어도 하나의 제2구동축과 상기 제3구동휠 및 제4구동휠을 연결하는 연결부재를 포함하는 등반 로봇.
The method according to claim 1,
The second driving unit,
At least one second driving motor for driving the third driving wheel and the fourth driving wheel;
A plurality of second driving shafts for transmitting power of the at least one second driving motor;
And a connecting member connecting the at least one second driving shaft to the third driving wheel and the fourth driving wheel.
상기 연결부재는 기어 또는 벨트인 것을 특징으로 하는 등반 로봇.
The method according to claim 5 or 6,
The connecting member is a climbing robot, characterized in that the gear or belt.
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KR1020120054202A KR20130130405A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Climbing robot |
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