KR20140134095A - 자가균형 이륜 이동차 - Google Patents
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Abstract
자가균형 이륜 이동차가 개시된다. 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차는, 좌측에 제1 구동모터가 구비되고 우측에 제2 구동모터가 구비되는 몸체; 몸체 좌측에 결합되어 제1 구동모터에 의해 회전하는 좌륜 및 몸체 우측에 결합되어 제2 구동모터에 의해 회전하는 우륜; 몸체 상측으로 길게 형성되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지기둥; 및 몸체 또는 지지기둥의 경사각도를 감지하는 적어도 하나 이상의 제1 감지센서를 포함하고, 제1 감지센서에 의한 정보에 따라 좌륜 및 우륜의 회전속도를 제어하여 균형을 잡도록 이루어지는 이륜 이동차에 있어서, 몸체는; 사용자의 발이 안착되고 상하방향으로 탄성변형 가능하게 이루어지는 발판; 발판 하측에 형성되고, 일측에 상하방향으로 이동가능하게 이루어지고 발판에 의해 가압되는 누름키가 구비되는 중앙판; 및 누름키가 하측으로 이동할 때 가압되어 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 스위치를 포함하고, 발판의 면적은 누름키의 면적보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 사용자의 발이 발판에 안착될 때 탄성변형되는 발판에 의해 가압되면서 누름키가 하측으로 이동하고 아울러 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 스위치가 작동되도록 함으로써 자가균형 이륜 이동차의 전원이 온(on) 되더라도 사용자의 발이 발판에 안착되지 않는 경우에는 제1 감지센서의 작동이 이루어지지 않으면서 좌륜 및 우륜의 회전이 이루어지지 않아 안전사고를 방지할 수 있고, 발판을 통하여 누름키가 눌려지도록 함으로써 발판 상에서 임의 부위가 가압되더라도 자가균형 이륜 이동차의 작동이 이루어질 수 있어 최소한의 누름키로 제1 감지센서의 작동이 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 자가균형 이륜 이동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이륜(二輪)으로 이루어진 1인용 이동수단으로서 자이로 센서 및 가속도 센서와 같은 감지센서를 통하여 바퀴의 구동이 제어되면서 균형을 유지할 수 있는 자가균형 이륜 이동차에 관한 것이다.
세그웨이(Segway)는 미국의 발명가인 '딘 카멘(Dean Kamen)'이 2001년에 공개한 1인용 이동수단이며, 자동으로 중심을 잡고 몸의 움직임만으로 전진, 후진 및 회전이 가능한 스쿠터 형태의 장치이다.
세그웨이는 바퀴 두 개가 좌우로 달려 있으며, 사용자는 디지털 열쇠를 꼽고 발판 위에 올라선 뒤 원하는 방향으로 몸을 조금씩 기울이면 그 방향으로 자동으로 움직이게 된다. 그리고 브레이크가 따로 없이 몸을 뒤쪽으로 기울이는 동작으로 정지가 이루어진다. 전기동력을 사용하며 마이크로프로세서가 자이로스코프와 바퀴 사이에서 제어 명령 기능을 담당하며, 최대 시속 19㎞(12마일)의 속도를 낼 수 있다.
좀더 구체적으로, 세그웨이의 작동을 위하여 5개의 자이로 센서와 2개의 가속도 센서로 기울기와 가속도를 감지하게 되는데, 감지에 따른 세그웨이의 제어는 도립진자 제어원리가 이용된다. 도립진자는 무게 추가 회전 중심보다 위에 있는 진자를 말하며, 이러한 무게 추의 균형을 잡는 것과 같은 원리로 세그웨이가 가속되거나 멈추게 된다.
최근 화석연료 사용으로 인한 환경문제 및 저공해 에너지 기술개발에 대한 관심증가에 따라 국내에서도 세그웨이와 같은 장치의 개발이 이루어지고 있으며, 또한 이륜장치의 불안정한 요소를 해결하기 위하여 목적으로도 이런 장치에 대한 연구개발이 이루어지고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허 제10-2011-0088827호는 "삼륜 자가균형 이동차"를 개시하며, 구체적으로, 자가균형 이동차의 플랫폼을 이루며, 플랫폼의 전방 상면에 위치한 고정힌지에 회동가능하게 결합되고 하부에는 돌출길이가 선형적으로 변하는 가이드 플레이트가 구비된 발판과, 플랫폼 후방 하면에 장착된 적어도 하나 이상의 보조휠을 포함하는 샤시부;와, 고정힌지의 전방으로 샤시부의 하면에 고정된 T-자형의 조향핸들과, 조향핸들에 가해지는 좌우방향의 조향력을 감지하도록 조향핸들에 설치된 토크 센서와, 조향핸들의 전후방향으로 가해지는 모멘트를 감지하도록 조향핸들과 샤시부의 연결부위에 설치된 모멘트 센서를 포함하는 조향부;와, 샤시부의 내부공간의 양 측면에 각각 고정된 두 개의 직류모터와, 직류모터로부터 동력을 전달받아 구동되는 한 쌍의 구동휠을 포함하는 구동부;와, 샤시부의 하면에 회전가능하게 고정된 볼 스크류와, 볼 스크류를 정역회전시키는 구동모터와, 볼 스크류에 나사결합되어 볼 스크류의 회전에 따라 전후방향으로 병진이송되고 가이드 플레이트에 접하는 롤러가 장착된 가이드 블록을 포함하는 발판가변부;와, 조향핸들에 가해지는 힘의 크기와 방향을 토크 센서와 모멘트 센서로부터 입력되는 신호로 판단한 후 두 개의 직류모터를 독립적으로 구동하여 샤시부의 전후좌우 및 회전운동을 제어하고, 샤시부에 고정된 기울기 센서로부터 입력되는 신호로 샤시부가 지면에 대하여 이루는 경사각을 판단한 후 구동모터를 제어하여 발판이 중력방향에 대하여 수평을 이루도록 제어하는 마이크로프로세서를 포함하는 제어부; 및 조향부, 구동부, 발판가변부 및 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 전원부를 포함하고, 이에 의하면 모바일 역진자의 장점은 가지면서도 고가의 센서와 제어기구를 배제한 채 보조휠에 의해 자가균형 이동차가 정적으로도 균형상태를 유지할 수 있음을 기재하고 있다.
그러나 한국공개특허 제10-2011-0088827호에서 개시되는 이동차를 포함하여 종래의 세그웨이와 같은 장치는, 사용자의 탑승 여부와 관계없이 장치의 기울임 만으로 바퀴의 구동이 이루어지게 되어 사용자의 탑승 전이나 탑승 중에 사용자의 의도와 상관없이 장치가 구동하게 되어 안전사고가 발생된 위험이 있으므로, 보다 안전한 사용이 이루어질 수 있는 장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은, 사용자의 탑승에 따라 장치의 작동이 이루어져 안전사고를 방지할 수 있고 사용자의 탑승 여부 확인이 용이하게 이루어질 수 있는 자가균형 이륜 이동차를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 좌측에 제1 구동모터가 구비되고 우측에 제2 구동모터가 구비되는 몸체; 상기 몸체 좌측에 결합되어 상기 제1 구동모터에 의해 회전하는 좌륜 및 상기 몸체 우측에 결합되어 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 우륜; 상기 몸체 상측으로 길게 형성되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지기둥; 및 상기 몸체 또는 지지기둥의 경사각도를 감지하는 적어도 하나 이상의 제1 감지센서를 포함하고, 상기 제1 감지센서에 의한 정보에 따라 상기 좌륜 및 우륜의 회전속도를 제어하여 균형을 잡도록 이루어지는 이륜 이동차에 있어서, 상기 몸체는; 사용자의 발이 안착되고 상하방향으로 탄성변형 가능하게 이루어지는 발판; 상기 발판 하측에 형성되고, 일측에 상하방향으로 이동가능하게 이루어지고 상기 발판에 의해 가압되는 누름키가 구비되는 중앙판; 및 상기 누름키가 하측으로 이동할 때 가압되어 상기 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 스위치를 포함하고, 상기 발판의 면적은 상기 누름키의 면적보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차에 의해 달성된다.
그리고 상기 중앙판은 금속성의 판형태로 이루어지고 상기 누름키가 체결되는 관통구가 구비되고, 상기 누름키는, 상기 관통구 테두리에 체결되는 테두리부; 상기 테두리부에서 안쪽으로 일체로 연장되고 상측으로 돌출되어 상기 관통구를 밀폐하며 탄성변형 가능하게 이루어지는 탄성변형부; 및 상기 탄성변형부 중앙 저면에서 하측으로 돌출된 누름부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 탄성변형부 중앙에는 상측으로 돌출된 헤드부가 형성되고, 상기 헤드부의 상단면은 편평하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차에서 상기 발판은, 사용자의 좌측 발이 안착되는 좌측발판 및 사용자의 우측 발이 안착되는 우측발판으로 구분되고, 상기 누름키 및 스위치는 다수개로 마련되어 상기 좌측발판과 우측발판 하측에 각각 구비되며, 다수개의 상기 스위치 중 어느 하나 이상이 가압될 때 상기 제1 감지센서의 작동신호를 송출하도록 이루어진다.
여기서 다수개의 상기 누름키 및 스위치 중 어느 하나는 상기 좌측발판 및 우측발판의 전단과 중앙 사이에 배치되고 다른 하나는 상기 좌측발판 및 우측발판의 후단과 중앙 사이에 배치될 수 있다.
또한 상기 손잡이는 상기 지지기둥 상단에서 좌측 및 우측으로 돌출형성되고, 상기 손잡이의 양쪽 단부에는 전방으로 돌출된 충격방지부가 형성되며, 상기 충격방지부의 돌출 길이는 사용자의 손바닥 두께보다 길게 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차에서는, 상기 손잡이에는 파지여부를 감지하는 제2 감지센서가 형성되고, 상기 제2 감지센서에 의한 정보에 따라 상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터의 작동이 제어되도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 발판 중앙에서 전후 방향으로 길게 형성되고 상측으로 돌출되는 경계턱; 및 상기 경계턱 상부면에 형성되는 표시창을 더 포함하여 이루어지고, 상기 표시창에는, 배터리의 잔량을 표시하는 배터리표시부; 상기 제1 감지센서의 작동여부를 표시하는 센서표시부; 및 상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터의 회전속도 제한여부를 표시하는 속도제한표시부가 형성될 수 있다.
나아가 상기 몸체에는 2개의 배터리팩이 전후방향으로 나뉘어 구비되고, 상기 배터리팩 사이에 상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터가 배치되며, 2개의 상기 배터리팩은 각각의 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 발이 발판에 안착될 때 탄성변형되는 발판에 의해 가압되면서 누름키가 하측으로 이동하고 아울러 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 스위치가 작동되도록 함으로써 자가균형 이륜 이동차의 전원이 온(on) 되더라도 사용자의 발이 발판에 안착되지 않는 경우에는 제1 감지센서의 작동이 이루어지지 않으면서 좌륜 및 우륜의 회전이 이루어지지 않아 안전사고를 방지할 수 있고, 발판을 통하여 누름키가 눌려지도록 함으로써 발판 상에서 임의 부위가 가압되더라도 자가균형 이륜 이동차의 작동이 이루어질 수 있어 최소한의 누름키로 제1 감지센서의 작동이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가균형 이륜 이동차를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 몸체 부분을 분해하여 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 손잡이 부분을 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 표시창을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차의 구성간의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차를 도시한 분해사시도,
도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 몸체 부분을 분해하여 도시한 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 손잡이 부분을 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차에서 표시창을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차의 구성간의 연결관계를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 몸체(100) 부분을 분해하여 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 몸체(100), 좌륜(200) 및 우륜(300), 지지기둥(400), 제1 감지센서(500)를 포함하여 이루어진다.
몸체(100)는 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 중심을 이루며, 그 내부에 배터리팩(170), 배터리팩(170)으로부터 전원을 공급받아 구동하는 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160), 이동차(1)의 각부 구성의 작동을 제어하는 제어회로를 구성하는 각종 기판 및 센서 등이 구비된다.
그리고 몸체(100)의 일측에는 배터리팩(170)의 충전을 위한 충전단자(101)가 형성되고, 전원스위치(102)가 형성된다.
또한 몸체(100)에는, 자가균형 이륜 이동차(1)의 미사용시 안정된 거치를 위하여 지면에 지지되는 지지다리(103)가 힌지결합될 수 있다.
제1 구동모터(150)는 몸체(100)의 좌측에 구비되고 제2 구동모터(160)는 몸체(100)의 우측에 구비되는데, 제1 구동모터(150)와 제2 구동모터(160)는 서로 개별적으로 구동되어 자가균형 이륜 이동차(1)의 회전이 이루어지도록 한다. 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)는 통상의 직류모터로 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는 좌륜(200)과 우륜(300), 2개의 바퀴가 구비되며, 기본적으로 이러한 2개의 바퀴만으로 구동이 이루어지게 된다. 좌륜(200)은 제1 구동모터(150)에 연결(직접연결, 기어의 조합 또는 밸트 및 풀리 등에 의하여 연결될 수 있음)되어 회전하고, 우륜(300)은 제2 구동모터(160)에 연결되어 회전하고, 좌륜(200)과 제1 구동모터(150) 및 우륜(300)과 제2 구동모터(160)는 몸체(100) 상에서 서로 대칭된 형태로 이루어진다.
지지기둥(400)은 몸체(100) 상측으로 길게 형성되며 상단에 손잡이(410)가 형성된다. 지지기둥(400)은 몸체(100)와 완전히 고정된 형태를 이루도록 결합되는 것은 아니고, 몸체(100)를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 소정의 범위 내에서 회전할 수 있도록 이루어진다. 즉, 지지기둥(400)의 회전축은 지지기둥(400)의 하단에서 전후방향으로 형성되며, 이에 따라 지지기둥(400)이 몸체(100)의 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전할 수 있게 된다. 지지기둥(400)에 별도의 하중이 가해지지 않는 경우 지지기둥(400)은 몸체(100)를 기준으로 좌측 또는 우측으로 치우치지 않고 중앙에 놓이게 되며, 어느 한쪽으로 회전하는 경우에도 외력이 제거된 상태에서는 다시 중앙 위치로 회복되게 된다. 이러한 지지기둥(400)의 위치 회복을 위하여 스프링과 같은 별도의 탄성수단(미도시)이 구비된다.
지지기둥(400)이 왼쪽으로 기울어지는 경우 제2 구동모터(160)의 회전속도가 제1 구동모터(150)에 비해 증가하게 되어 자가균형 이륜 이동차(1)는 왼쪽으로 회전하게 되고, 반대로 지지기둥(400)이 오른쪽으로 기울어지는 경우 제1 구동모터(150)의 회전속도가 제2 구동모터(160)에 비해 증가하게 되어 자가균형 이륜 이동차(1)는 오른쪽으로 회전하게 된다.
이러한 지지기둥(400)의 기울어짐은 제1 감지센서(500)에 의해 감지되고 마이크로프로세서(700)에 의해 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 속도제어가 이루어진다.
아울러 지지기둥(400)은 몸체(100)와 함께 앞쪽 또는 뒤쪽으로 기울어질 수 있는데, 지지기둥(400)이 앞쪽으로 기울어지는 경우 도립진자 제어원리에 따라 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전속도는 증가하여 자가균형 이륜 이동차(1)는 전방으로 가속되고, 지지기둥(400)이 뒤쪽으로 기울어지는 경우에는 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전속도가 감소하면서 감속 내지는 정지가 이루어진다.
지지기둥(400)은 길이가 가변적인 형태로 이루어질 수 있으며, 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 지지기둥(400)은 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)로 구분되고, 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)이 서로 슬라이드이동 가능하게 결합되고, 상측기둥(400a)과 하측기둥(400b)을 서로 고정시키는 고정다이얼(401)이 결합될 수 있다.
제1 감지센서(500)는 자이로 센서(gyro sensor)와 가속도 센서(acceleration sensor)를 포함하여 이루어질 수 있고, 이에 따라 자가균형 이륜 이동차(1)의 기울기 및 가속도를 감지할 수 있도록 이루어진다. 제1 감지센서(500)는 몸체(100) 내부에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 앞쪽, 뒤쪽, 왼쪽 및 오른쪽으로의 기울기를 감지하기 위하여 기본적으로 4개의 자이로 센서를 포함하고, 나아가 오류 보정을 위하여 예비적으로 1개의 자이로 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)는 발판(110) 위에 사용자가 올라서서 운행의 준비상태가 된 경우에 제1 감지센서(500)의 작동 및 이동차(1)의 운행이 이루어지며, 이를 위하여 몸체(100)는, 발판(110), 중앙판(120) 및 스위치(140)를 포함하여 이루어진다.
발판(110)은 사용자의 발이 안착되는 부분이며, 좌측 및 우측에 개별적으로 구비될 수 있고 사용자의 발바닥 모양에 맞도록 전후방향으로 긴 면을 형성하여 이루어진다. 발판(110)의 상부면에는 미끄러짐을 방지하기 위하여 요철, 돌기 등이 형성되는 것이 바람직하다.
발판(110)은 사용자의 좌측 발이 안착되는 좌측발판(111) 및 우측 발이 안착되는 우측발판(112)으로 구분되고, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)은 사용자의 발 크기에 맞도록, 전후길이 20 ~ 40 cm, 좌우폭 15 ~ 30 cm 정도의 크기를 갖도록 이루어진다.
좌측발판(111) 및 우측발판(112)은 대체로 납작한 판 형태로 이루어지는데, 상하방향으로 탄성변형 될 수 있도록 금속판 또는 고무판 형태로 이루어질 수 있다. 다만, 사용자의 발의 안정된 지지, 제조의 편의, 중량 감소 및 용이한 탄성변형을 위하여 고무판 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 상하방향의 변형은 대략 5 ~ 30 mm 의 범위에서 이루어질 수 있다.
중앙판(120)은 발판(110)의 하측에 위치하고 전체적으로 편평하게 형성되며, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)과 대응되는 지점에 누름키(130)가 구비된다. 중앙판(120) 상에 누름키(130)가 고정되도록 하기 위해서 중앙판(120)에는 상하로 관통형성된 관통구(121)가 구비되고 누름키(130)는 이러한 관통구(121)에 끼워져 결합된다.
중앙판(120)은 강철과 같은 금속성으로 이루어지고 몸체(100) 상에서 상하방향의 이격이 없도록 안정되게 고정되는 것이 바람직하다.
누름키(130)는, 그 상단이 발판(110)과 밀착되거나 근접하고 발판(110)에 의해 가압되면서 상하방향으로 이동할 수 있도록 이루어지는 것이며 탄성변형 가능하게 이루어진다. 즉, 누름키(130)는 외력에 의해 하측방향으로 가압되는 경우 하측 방향으로 이동하고, 외력이 제거되는 경우 다시 원래의 위치로 탄성복원 되도록 이루어진다. 이를 위하여, 누름키(130)는 별도의 탄성스프링(코일스프링 등)을 포함하는 형태로 이루어질 수 있으나, 간결한 구성 및 제조의 편의를 위하여, 도 2에 되시된 바와 같이, 탄성고무와 같은 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
누름키(130)는 발판(110)(좌측발판(111) 및 우측발판(112) 각각)보다 그 차지하는 면적이 작게 이루어지며, 예컨대 3 ~ 7 cm 정도의 직경을 갖도록 이루어진다. 누름키(130)가 차지하는 면적은 발판(111, 112)의 면적의 5 ~ 10 % 정도를 차지하도록 이루어질 수 있다. 즉, 발판(111, 112)의 저면의 상당부분은 중앙판(120)에 의해 지지되고, 발판(111, 112)의 일부분에서만 누름키(130)를 가압하도록 이루어진다. 이에 따라 발판(110) 상에서 사용자의 발이 안정되게 안착될 수 있고, 누름키(130)에 의한 이물감 내지는 불편함을 최소화하면서, 누름키(130)의 안정된 가압이 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 누름키(130)는 테두리부(131), 탄성변형부(132) 및 누름부(133)를 포함하여 이루어지고, 테두리부(131), 탄성변형부(132) 및 누름부(133)는 모두 일체로 이루어진다.
테두리부(131)는 중앙판(120)의 관통구(121)에 끼워지는 부분이며, 테두리부(131)의 원주방향 주변을 따라 홈이 형성되고 이러한 홈에 관통구(121) 주변 부분이 끼워지면서 중앙판(120)에 결합되게 된다.
탄성변형부(132)는 테두리부(131)의 안쪽에 형성되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 테두리부(131)의 아래쪽에서 시작하여 중앙부분이 상측으로 볼록한 형태로 이루어진다. 그리고 탄성변형부(132)에 의하여 중앙판(120)의 관통구(121)는 밀폐된다.
탄성변형부(132) 중앙에는 상측으로 더 돌출된 헤드부(134)가 형성되고, 헤드부(134)의 상단면은 편평하게 이루어진다.
누름키(130)가 중앙판(120)에 결합된 상태에서 탄성변형부(132) 및 헤드부(134)는 중앙판(120) 위쪽으로 돌출되고, 중앙판(120)과 발판(110)이 조립된 상태에서 헤드부(134)의 상단은 발판(110)의 저면에 밀착되거나 매우 근접한 상태가 된다. 이때, 누름키(130) 주변 부분, 즉 누름키(130) 주변의 중앙판(120)은 발판(110)의 저면과 이격된 상태에 있게 된다.
이에 따라 발판(110)에 사용자의 발이 안착되는 경우 좌측발판(111) 및 우측발판(112)(특히, 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 각 중앙 부분)은 전체적으로 하측으로 이동하면서 누름키(130)를 누르게 된다.
누름부(133)는 탄성변형부(132) 중앙 저면에서 하측으로 돌출된 형태로 이루어진다. 누름키(130)가 하측으로 가압될 때, 즉 누름부(133)가 하측으로 이동할 때 누름부(133)의 하단은 몸체(100) 상의 스위치(140)를 가압하여 스위치(140)가 온(on) 상태가 되도록 하며, 스위치(140)는 제1 감지센서(500)의 작동신호를 송출한다. 즉, 누름부(133)에 의해 스위치(140)가 눌려지면서 제1 감지센서(500)의 작동상태가 이루어지고, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 회전가능상태가 된다.
누름부(133)가 상측으로 다시 이동하면 눌려진 스위치(140) 또한 다시 원래 상태로 회복하여 오프(off)되고 제1 감시센서의 작동신호를 송출하지 않는다. 즉, 자이로 센서를 포함한 제1 감지센서(500), 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동이 정지된다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서, 누름키(130) 및 스위치(140)는 다수 개로 마련되어 좌측발판(111)과 우측발판(112) 하측에 각각 마련된다. 예컨대, 누름키(130) 및 스위치(140)는 총 4개로 구비되어 좌측발판(111)과 우측발판(112) 하측에 각각 2개씩 구비될 수 있다. 이때, 누름키(130) 및 스위치(140) 중 어느 하나는 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 전단과 중앙 사이에 배치되고, 다른 하나는 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 후단과 중앙 사이에 배치될 수 있다.
이에 따라, 사용자의 발이 좌측발판(111) 및 우측발판(112)의 정확한 지점에 안착된 경우 전체 스위치(140)가 온(on) 됨은 물론, 각 발판(110) 상에서 앞쪽 또는 뒤쪽으로 치우쳐 안착 되더라도 어느 하나의 누름키(130)가 가압되면서 스위치(140)가 온(on) 상태로 될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에 의하면, 사용자의 발이 발판(110)에 안착될 때 탄성변형되는 발판(110)에 의해 가압되면서 누름키(130)가 하측으로 이동하고 아울러 제1 감지센서(500)의 작동신호를 송출하는 스위치(140)가 작동되도록 함으로써 자가균형 이륜 이동차(1)의 전원이 온(on) 되더라도 사용자의 발이 발판(110)에 안착되지 않는 경우에는 제1 감지센서(500)의 작동이 이루어지지 않으면서 좌륜(200) 및 우륜(300)의 회전이 이루어지지 않아 안전사고를 방지할 수 있게 된다.
또한, 발판(110)을 통하여 누름키(130)가 눌려지도록 함으로써 발판(110) 상에서 임의 부위가 가압되더라도 자가균형 이륜 이동차(1)의 작동이 이루어질 수 있어 최소한의 누름키(130)로 제1 감지센서(500)의 작동이 이루어질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 손잡이(410) 부분을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1에 도시된 자가균형 이륜 이동차(1)에서 표시창(610)을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 구성 간의 연결관계를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서, 손잡이(410)는 지지기둥(400) 상단에서 좌측 및 우측으로 돌출형성되고 좌우대칭 형태로 이루어진다.
또한, 손잡이(410)의 양쪽 단부에는 전방으로 돌출된 충격방지부(420)가 형성되며, 이러한 충격방지부(420)는 손잡이(410)와 일체로 이루어질 수 있다. 충격방지부(420)의 돌출 길이(L)는 사용자의 손바닥 두께보다 길게 이루어지며, 바람직하게는 사용자의 손바닥 두께보다 2배 이상 길게 이루어진다.
충격방지부(420)가 구비됨으로써, 자가균형 이륜 이동차(1)가 옆으로 넘어지는 경우 사용자의 손이 지면에 닿는 것을 방지하여 손을 보호할 수 있으며, 또한 앞쪽으로 넘어지는 경우에도 충격방지부(420)의 앞쪽 단부가 지면에 닿음으로써 사용자의 손이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)의 손잡이(410)에는 사용자의 파지여부를 감지하는 제2 감지센서(430)가 형성될 수 있다. 제2 감지센서(430)는 온도센서(temperature sensor) 또는 감압센서(PRESSURE-SENSITIVE SENSOR)와 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 사용자에 의한 손잡이(410) 파지여부를 감지하고 이러한 정보를 마이크로프로세서(제어부, 700)로 전달하며, 마이크로프로세서(700)는 이에 따라 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동이 이루어지도록 제어할 수 있다.
즉, 제2 감지센서(430)에 의해 손잡이(410)의 파지 여부가 감지되지 않는 경우 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 작동을 정지시키도록 이루어짐으로써, 불안하거나 부적합한 상태에서의 주행이 차단되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는 좌측발판(111)과 우측발판(112) 사이에 경계턱(600)이 형성된다. 이러한 경계턱(600)은 전후 방향으로 길게 형성되고 상측으로 돌출된 형태를 갖는다.
그리고 경계턱(600) 상부면에는 표시창(610)이 형성되며, 표시창(610)에는 배터리표시부(611), 센서표시부(612) 및 속도제한표시부(613)가 형성된다.
배터리표시부(611)는, 다수 개로 배열된 램프의 형태로 이루어질 수 있으며, 배터리팩(170)의 배터리 잔량에 따라 점등되는 램프의 개수를 달리할 수 있도록 이루어질 수 있다. 즉, 배터리팩(170)의 충전이 완료된 상태에서 배터리표시부(611)의 모든 램프는 점등되고, 배터리의 사용이 진행됨에 따라 각 램프가 연속하여 소등됨으로써 사용자로 하여금 배터리 잔량을 직관적으로 알 수 있도록 한다.
이러한 배터리표시부(611)는 충전여부를 확인할 수 있도록 함은 물론, 배터리가 부족한 상태에서의 자가균형 이륜 이동차(1)의 사용을 방지하는 수단으로 사용될 수 있다.
센서표시부(612)는 제1 감지센서(500)의 작동 여부를 표시하며, 다수 개로 구비되는 제1 감지센서(500)의 개수 및 위치에 대응되도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1 감지센서(500)가 4개의 자이로 센서로 이루어지고 각 자이로 센서가 전후 및 좌우로 배열된 경우, 센서표시부(612)는 전후 및 좌우로 배열된 램프의 형태로 이루어져, 각 자이로 센서의 작동이 양호한 경우 점등되고 불량인 경우 소등되도록 이루어질 수 있다.
이러한 센서표시부(612)는 제1 감지센서(500)의 상태가 양호한지 여부를 표시하여, 제1 감지센서(500)의 상태가 불량한 상태에서 자가균형 이륜 이동차(1)의 사용을 방지하는 수단으로 사용될 수 있다.
속도제한표시부(613)는, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)의 속도제한이 설정된 경우, 그 여부를 표시한다.
본 발명에 따른 자가균형 이륜 이동차(1)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(100)에 2개의 배터리팩(170)이 전후방향으로 나뉘어 구비되고, 배터리팩(170) 사이에 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)가 배치된다. 즉, 제1 구동모터(150) 및 제2 구동모터(160)가 차지하는 공간을 고려하여 전후방향으로 각 배터리팩(170)을 배치하여 공간활용 효율을 높일 수 있도록 한다.
그리고 2개의 배터리팩(170)은 각각의 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되도록 하며, 배터리의 용이한 제어가 이루어지도록 한다.
예컨대, 20개의 배터리 셀로 이루어지는 하나의 배터리팩(170)을 하나의 BMS에 의해 제어되도록 하는 경우보다, 10개의 배터리 셀로 이루어지는 두 개의 배터리팩(170)을 각각의 BMS에 의해 제어되도록 하는 경우, 각 배터리 셀의 제어가 용이하고 배터리의 충전 및 사용효율을 높일 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 자가균형 이륜 이동차 100 : 몸체
110 : 발판 111 : 좌측발판
112 : 우측발판 120 : 중앙판
121 : 관통구 130 : 누름키
131 : 테두리부 132 : 탄성변형부
133 : 누름부 134 : 헤드부
140 : 스위치 150 : 제1 구동모터
160 : 제2 구동모터 170 : 배터리팩
200 : 좌륜 300 : 우륜
400 : 지지기둥 410 : 손잡이
420 : 충격방지부 430 : 제2 감지센서
500 : 제1 감지센서 600 : 경계턱
610 : 표시창 611 : 배터리표시부
612 : 센서표시부 613 : 속도제한표시부
110 : 발판 111 : 좌측발판
112 : 우측발판 120 : 중앙판
121 : 관통구 130 : 누름키
131 : 테두리부 132 : 탄성변형부
133 : 누름부 134 : 헤드부
140 : 스위치 150 : 제1 구동모터
160 : 제2 구동모터 170 : 배터리팩
200 : 좌륜 300 : 우륜
400 : 지지기둥 410 : 손잡이
420 : 충격방지부 430 : 제2 감지센서
500 : 제1 감지센서 600 : 경계턱
610 : 표시창 611 : 배터리표시부
612 : 센서표시부 613 : 속도제한표시부
Claims (9)
- 좌측에 제1 구동모터가 구비되고 우측에 제2 구동모터가 구비되는 몸체;
상기 몸체 좌측에 결합되어 상기 제1 구동모터에 의해 회전하는 좌륜 및 상기 몸체 우측에 결합되어 상기 제2 구동모터에 의해 회전하는 우륜;
상기 몸체 상측으로 길게 형성되어 상단에 손잡이가 형성되는 지지기둥; 및
상기 몸체 또는 지지기둥의 경사각도를 감지하는 적어도 하나 이상의 제1 감지센서를 포함하고,
상기 제1 감지센서에 의한 정보에 따라 상기 좌륜 및 우륜의 회전속도를 제어하여 균형을 잡도록 이루어지는 이륜 이동차에 있어서,
상기 몸체는;
사용자의 발이 안착되고 상하방향으로 탄성변형 가능하게 이루어지는 발판;
상기 발판 하측에 형성되고, 일측에 상하방향으로 이동가능하게 이루어지고 상기 발판에 의해 가압되는 누름키가 구비되는 중앙판; 및
상기 누름키가 하측으로 이동할 때 가압되어 상기 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 스위치를 포함하고,
상기 발판의 면적은 상기 누름키의 면적보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항에 있어서,
상기 중앙판은 금속성의 판형태로 이루어지고 상기 누름키가 체결되는 관통구가 구비되고,
상기 누름키는,
상기 관통구 테두리에 체결되는 테두리부;
상기 테두리부에서 안쪽으로 일체로 연장되고 상측으로 돌출되어 상기 관통구를 밀폐하며 탄성변형 가능하게 이루어지는 탄성변형부; 및
상기 탄성변형부 중앙 저면에서 하측으로 돌출된 누름부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제2항에 있어서,
상기 탄성변형부 중앙에는 상측으로 돌출된 헤드부가 형성되고,
상기 헤드부의 상단면은 편평하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 발판은, 사용자의 좌측 발이 안착되는 좌측발판 및 사용자의 우측 발이 안착되는 우측발판으로 구분되고,
상기 누름키 및 스위치는 다수개로 마련되어 상기 좌측발판과 우측발판 하측에 각각 구비되며,
다수개의 상기 스위치 중 어느 하나 이상이 가압될 때 상기 제1 감지센서의 작동신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제4항에 있어서,
다수개의 상기 누름키 및 스위치 중 어느 하나는 상기 좌측발판 및 우측발판의 전단과 중앙 사이에 배치되고 다른 하나는 상기 좌측발판 및 우측발판의 후단과 중앙 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 손잡이는 상기 지지기둥 상단에서 좌측 및 우측으로 돌출형성되고,
상기 손잡이의 양쪽 단부에는 전방으로 돌출된 충격방지부가 형성되며,
상기 충격방지부의 돌출 길이는 사용자의 손바닥 두께보다 길게 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 손잡이에는 파지여부를 감지하는 제2 감지센서가 형성되고,
상기 제2 감지센서에 의한 정보에 따라 상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터의 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 발판 중앙에서 전후 방향으로 길게 형성되고 상측으로 돌출되는 경계턱; 및
상기 경계턱 상부면에 형성되는 표시창을 더 포함하여 이루어지고,
상기 표시창에는,
배터리의 잔량을 표시하는 배터리표시부;
상기 제1 감지센서의 작동여부를 표시하는 센서표시부; 및
상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터의 회전속도 제한여부를 표시하는 속도제한표시부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차. - 제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 몸체에는 2개의 배터리팩이 전후방향으로 나뉘어 구비되고,
상기 배터리팩 사이에 상기 제1 구동모터 및 제2 구동모터가 배치되며,
2개의 상기 배터리팩은 각각의 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자가균형 이륜 이동차.
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