KR20160077935A

KR20160077935A - structure of ball robot

Info

Publication number: KR20160077935A
Application number: KR1020140188461A
Authority: KR
Inventors: 박용구
Original assignee: 레드원테크놀러지 주식회사
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-04

Abstract

The present invention relates to a structure of a ball robot, which can secure driving and control stability by maintaining a frictional force of a wheel with an additional motor, minimizing an effect with respect to electromagnetic waves, magnetism, or the like by arranging an electron and electricity such as a motor, a battery, or the like in a lower portion to stably utilizing devices of various control modules, Bluetooth, an antenna, or the like, and maximally securing an arrangement space of a control module by separating and installing a balancing wheel on both sides without arranging the balancing wheel in a central portion at the same time.

Description

Structure of ball robot

본 발명은 볼 로봇 구조에 관한 것으로서, 상세하게로는 구동속도에 따라 스프링의 탄성력을 조절함으로써 휠의 접지력 및 구동의 안전성을 높임과 동시에 다양한 구성모듈들의 설치공간을 확보할 수 있는 볼 로봇 구조에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a ball robot structure capable of securing installation space of various component modules while enhancing the steering force and driving safety of the wheel by adjusting the elastic force of the spring according to the driving speed. .

볼 로봇은 구 형상으로 형성되어 중력에 의해 발생하는 무게중심을 이동시킴으로써 구동하는 구조를 가지고 있으며, 구형상의 외형은 외부환경에 대해 탄력적으로 대응이 가능하고, 내부의 장비를 보호하는 역할을 수행함으로써 감시, 정찰, 위험환경 검사 및 수색, 탐사 등 다양한 로봇 어플리케이션에 적용이 가능하다.The ball robot has a spherical shape and is driven by moving the center of gravity generated by gravity. The spherical outer shape can flexibly respond to the external environment and protects the internal equipment It can be applied to various robot applications such as surveillance, reconnaissance, dangerous environment inspection, search and exploration.

이와 같이 구성되는 볼 로봇은 모터의 회전속도에 따라 요구되는 휠의 접지력을 모두 대응하기가 어려운 문제점이 잇고, 이에 따라 휠이 공회전하는 현상이 빈번하게 발생하여 구동 및 제어의 안전성 및 신뢰도가 떨어지는 문제점이 발생한다.The ball robot having such a configuration has a problem that it is difficult to cope with all the required grounding forces of the wheels in accordance with the rotation speed of the motor. As a result, the wheel is idly rotated frequently and safety and reliability of driving and control are low Lt; / RTI >

종래의 볼 로봇의 휠의 구조로는 1)무게중심의 하향원리만을 이용하여 구동하는 방식과, 2)스프링을 이용하여 접지력을 일정 수준으로 유지하는 방식이 사용되고 있으나, 1)의 방식은 특정 상황에서 휠이 제대로 접지 되지 않는 유격 현상이 발생함으로써 제어의 정밀도가 극도로 저하되는 문제점이 있고, 2)의 방식은 모터의 회전이 빠르게 일어날 경우 휠이 공회전하는 현상이 빈번하게 발생하는 단점을 가진다.The conventional structure of the wheel of a ball robot is as follows: 1) a driving method using only the downward principle of the center of gravity; and 2) a method of maintaining the grounding force at a certain level by using a spring is used. However, The precision of the control is extremely lowered due to occurrence of a clearance phenomenon in which the wheel is not properly grounded, and the method 2) has a disadvantage that the wheel idles frequently when the rotation of the motor occurs rapidly.

통상적으로 볼 로봇의 휠은 접지력이 강할 경우 비교적 빠른 속도에 대한 구동에 유리하지만, 저속의 제어에서 매끄러운 주행이 어려운 특성은 가지며, 접지력이 약할 경우 속도를 빠르게 변화시킬 경우 빠른 가속력에 대한 대응이 되지 않아 휠이 제대로 접지 하지 못하고 헛도는 현상이 발생하게 된다.Generally, a ball of a ball robot is advantageous for driving at a relatively high speed when a strong gripping force is applied, but it is difficult to smoothly travel at a low speed control. If the gripping force is weak, The wheel is not properly grounded, and the idling phenomenon occurs.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 별도의 모터를 포함하여 휠의 마찰력을 유지함으로써 구동 및 제어안전성을 확보할 수 있는 볼 로봇 구조를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ball robot structure including a separate motor to maintain driving force and control safety by maintaining the friction force of a wheel.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 다양한 제어모듈, 블루투스 및 안테나 등의 장치들의 안정적인 활용을 위하여 모터 및 배터리 등 전자, 전기를 하부에 배치함으로써 전자파, 자기 등에 대한 영향을 최소화 함과 동시에 밸런싱 휠을 중앙에 배치하지 않고 양쪽으로 분리 설치함으로써 제어모듈의 배치 공간 확보를 극대화할 수 있는 볼 로봇 구조를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to minimize the influence of electromagnetic waves and electromagnetic waves by arranging motors and batteries such as a motor and a battery in the lower part in order to stably utilize various control modules, Bluetooth and antennas, So that it is possible to maximize the securing of the arrangement space of the control module.

과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 구 형상으로 형성되어 기 설정된 연산 및 동작을 수행하는 볼 로봇에 있어서: 플레이트; 상기 플레이트의 상부에 설치되는 밸런싱 휠들; 상기 플레이트의 하부에 설치되는 구동 휠들; 상기 구동 휠들을 구동시키는 구동모터; 일단부가 상기 밸런싱 휠에 결합되는 스프링축; 상기 스프링축의 압축력을 조절하기 위한 기어부; 상기 구동 휠을 탄발 지지하는 탄성조절모터를 포함하고, 상기 밸런싱 휠들은 상기 플레이트의 상부에서 양측으로 대향되게 설치되는 것이다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a ball robot which is formed in a spherical shape and performs predetermined computation and operation, the ball robot comprising: a plate; Balancing wheels mounted on top of the plate; Drive wheels installed at a lower portion of the plate; A driving motor for driving the driving wheels; A spring shaft having one end coupled to the balancing wheel; A gear portion for adjusting the compression force of the spring shaft; And an elastic regulating motor for elastically supporting the driving wheel, wherein the balancing wheels are installed opposite to each other at an upper portion of the plate.

과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 별도의 모터를 포함하여 휠의 마찰력을 유지함으로써 구동 및 제어안전성을 확보할 수 있다.According to the present invention having a problem and a solution, it is possible to secure driving and control safety by keeping the frictional force of the wheel including a separate motor.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 다양한 제어모듈, 블루투스 및 안테나 등의 장치들의 안정적인 활용을 위하여 모터 및 배터리 등 전자, 전기를 하부에 배치함으로써 전자파, 자기 등에 대한 영향을 최소화함과 동시에 밸런싱 휠을 중앙에 배치하지 않고 양쪽으로 분리 설치함으로써 제어모듈의 배치 공간 확보를 극대화할 수 있다.Another object of the present invention is to minimize the influence of electromagnetic waves and electromagnetic waves by arranging motors and batteries such as a motor and a battery in the lower part in order to stably utilize various control modules, Bluetooth and antennas, It is possible to maximize the securing of the arrangement space of the control module.

도 1은 본 발명의 일실시예인 볼 로봇의 내부를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 제어모듈의 배치구조를 나타내기 위한 사시도이다.1 is a front view showing the inside of a ball robot which is one embodiment of the present invention.
2 is a side view of Fig.
3 is a perspective view showing an arrangement structure of the control module of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예인 볼 로봇의 내부를 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.1 is a front view showing the inside of a ball robot which is one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a side view of Fig.

본 발명의 일실시예인 볼 로봇(1)은 도 1과 2에 도시된 바와 같이 제어모듈이 설치되는 플레이트(2)와, 전체 밸런싱을 유지하기 위한 밸런싱 휠(3)과, 플레이트의 상부에 설치되는 제어모듈(5)과, 플레이트의 하부에 설치되는 구동 휠(6)들과, 구동 휠(6)들을 구동시키기 위한 구동모터(7)와, 구동 휠(6)을 탄발 지지하는 탄성조절 모터(8)와, 스프링축(9)과, 스프링축(9)의 압축력을 조절하기 위한 기어부(10)와, 무게추(11)로 이루어진다.1 and 2, a ball robot 1 according to an embodiment of the present invention includes a plate 2 on which a control module is installed, a balancing wheel 3 for maintaining overall balancing, A drive motor 6 for driving the drive wheels 6 and an elastic adjustment motor 7 for supporting the drive wheels 6, A gear portion 10 for adjusting the compressive force of the spring shaft 9 and a weight 11. As shown in Fig.

이와 같이 구성되는 볼 로봇(1)은 기본 구동방식 및 무게중심을 낮추기 위한 중량이 비교적 많이 나가는 부품의 하단배치 등의 방식은 공지된 바와 동일하게 이루어지되 탄성조절모터(8) 및 기어부(10)를 포함하여 탄성조절모터(8) 및 기어부(10)에 의하여 스프링 축(9)을 상하방으로 대략 10mm 가량 이동 시킬 수 있도록 하였다.In the ball robot 1 constructed as described above, the basic driving method and the lower end arrangement of parts having a relatively large weight for lowering the center of gravity are performed in the same manner as well known, and the elasticity adjusting motor 8 and the gear portion 10 The elasticity adjusting motor 8 and the gear portion 10 can move the spring shaft 9 up and down about 10 mm.

즉 본 발명의 볼 로봇은 탄성조절모터(8) 및 기어부(10)에 의하여 스프링 축(9)에 장착된 스프링의 압축력의 조절이 가능하도록 구성됨으로써 외형 구와 맞닿아 있는 밸런싱 휠(3)의 밀어내는 힘을 조절할 수 있게 되고, 아울러 밸런싱 휠(3)의 밀어내는 힘은 하부의 구동 휠(6)로 전달됨에 따라 구동 휠(6) 및 외형 구의 접지력을 조절하게 된다.In other words, the ball robot of the present invention is configured to adjust the compression force of the spring mounted on the spring shaft 9 by the elasticity adjusting motor 8 and the gear unit 10, so that the balancing wheel 3 And the pushing force of the balancing wheel 3 is transmitted to the lower driving wheel 6 so that the driving force of the driving wheel 6 and the outer driving wheel can be adjusted.

이와 같이 본 발명은 구동모터(7)의 회전속도, 가속도 등에 따라 접지력을 조절하도록 구성됨으로써 종래에 가장 큰 문제점으로 지적되었던 구동 휠이 공회전 하는 현상을 효율적으로 방지할 뿐만 아니라 주행방향을 기준으로 전후방으로 출렁거리는 현상 또한 최소화시킬 수 있다. As described above, the present invention is configured to adjust the grounding force according to the rotation speed, acceleration, etc. of the drive motor 7, thereby effectively preventing the idling of the drive wheel, which has been pointed out as the biggest problem in the past, Can also be minimized.

도 3은 도 1의 제어모듈의 배치구조를 나타내기 위한 사시도이다.3 is a perspective view showing an arrangement structure of the control module of FIG.

본 발명인 볼 로봇(1)은 무선 네트워크 기반의 제어시스템을 기반으로 하며, 다양한 제어 모듈 및 블루투스, 안테나 등의 시스템 적용된다.The ball robot 1 according to the present invention is based on a wireless network-based control system, and various control modules, Bluetooth, and an antenna are applied.

이에 따라 볼 로봇(1)은 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 제어 모듈 및 무선 네트워크 시스템의 안정적인 활용을 위하여 모터 및 배터리 등 전자, 전기를 하부에 배치함으로써 전자파, 자기 등에 대한 영향을 최소한으로 하였다. Accordingly, as shown in FIG. 3, the ball robot 1 minimizes the influence on electromagnetic waves, magnetism, etc. by disposing electrons and electricity such as a motor and a battery in the lower part for stable utilization of various control modules and a wireless network system.

또한 밸런싱 휠(3)을 중앙에 배치하지 않고 양측으로 분리시켜 설치함으로써 제어 모듈의 배치 공간 확보를 극대화 하였으며, 이같은 구조는 구동 휠(6)의 접지력 향상뿐만 아니라 미세한 좌우 밸런싱을 맞출 수 있도록 하였다. In addition, the balancing wheel 3 is disposed at both sides without being disposed at the center so as to maximize the space for the control module. Such a structure enables fine adjustment of the left and right balancing as well as improving the driving force of the driving wheel 6.

1:볼 로봇 3:밸런싱 휠 5:제어모듈
6:구동 휠 7:구동모터 8:탄성조절모터
9:스프링축 10:기어부 11:무게추1: Ball robot 3: Balancing wheel 5: Control module
6: drive wheel 7: drive motor 8: elasticity adjustment motor
9: spring shaft 10: gear part 11: weight weight

Claims

1. A ball robot which is formed in a spherical shape and performs predetermined computation and operation, the ball robot comprising:
plate;
Balancing wheels mounted on top of the plate;
Drive wheels installed at a lower portion of the plate;
A driving motor for driving the driving wheels;
A spring shaft having one end coupled to the balancing wheel;
A gear portion for adjusting the compression force of the spring shaft;
And an elastic regulating motor for elastically supporting the driving wheel,
Wherein the balancing wheels are installed on both sides of the upper portion of the plate so as to face each other.