KR20180063981A

KR20180063981A - 메카넘휠을 이용한 다용도 탐사로봇

Info

Publication number: KR20180063981A
Application number: KR1020160163970A
Authority: KR
Inventors: 송재원
Original assignee: 송재원
Priority date: 2016-12-03
Filing date: 2016-12-03
Publication date: 2018-06-14

Abstract

본 발명은 탐사로봇에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 탐사로봇은 메인바디(100)의 저면에 구동축을 매개로 결합되어 축구동을 통해 상기 메인바디를 이동시키는 4개의 탐사로봇(200)과 상기 메인바디의 상부에 배치되는 카메라모듈(400A)의 입력영상신호를 외부 단말로 무선전송하고 초음파센서(500)을 통해 전방 장애물의 거리를 카메라모듈(400A)에 전달하며, 상기 메카넘휠(200)의 구동을 제어하는 제어유닛(300)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 4개의 메카넘휠을 이용하여 전,후,좌,우,대각선 이동가능하며 회전을 하여 방향을 선택할 수 있으며, 카메라를 장착하여 로봇의 시각을 확인할 수 있어 지형지물이나 사람이 가기 힘든 곳에 탐사를 수행할 수 있는 탐사로봇을 제공하는 효과가 있다.

Description

메카넘휠을 이용한 다용도 탐사로봇 {Multi-purpose exploration robot using meccanum wheels}

[0001]본 발명은 스트리밍 카메라와 초음파 센서가 구비된 탐사용 로봇에 관한 것으로 보다. 상세하게는 사람이 접근하기 힘든 장소에 사람을 대신하여 접근하여 상황을 영상으로 스트리밍하여 제공하고 메카넘휠을 통해 자동으로 장애물을 회피하여 정보를 수집하는 로봇에 관한 것이다.

[0002] 일반적으로 탐사로봇은 기존의 바퀴를 사용하여 사람이 가기 힘든 장소를 사람을 대신하여 정보를 수집하는 로봇으로서 상,하,좌,우,360도회전 5가지의 기능을 수행하도록 구성되었다.

[0003] 그러나, 종래의 탐사로봇은 상,하,좌,우,360도회전의 다섯가지 구동능력을 보여주어서 장애물을 회피하는데 어려움이 있고, 성능을 향상하기 위해 기능성 바퀴를 이용함에 있어 비용적인 문제가 존재하는 문제점이 있었다.

[0004] 또한, 종래의 탐사로봇은 움직임을 함에 있어 복잡한 기능을 수행하기 위해 복잡한 알고리즘이 필요한 반면에, 메카넘휠을 이용하여 바퀴의 움직임만을 조절하여 로봇의 움직임을 제어할수 있다.

[0005] 여기서, 종래의 기술문헌에 대한 구성을 살펴보면 휠 트랙장치에 의해 축방향으로 직진으로 이동하거나, 일반적인 바퀴를 이용하여 움직임을 가져가는 로봇에 관한 것이다.

[0006] 그러나, 종래의 탐사로봇은 비용을 저투자하였을때 동작 기능이 현저히 떨어져서 일반 사용자들이 사용하기에 매우 환경적으로 적합하지 않은 문제점을 가지고 있었다.

[0007]본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 복잡한 알고리즘을 바퀴의 움직임만을 조절하여 로봇의 복잡한 움직임을 구현함으로써 비용을 현저히 줄여 , 현재 사용되고 있지 않는 분야에 넓게 사용하게 할 수 있으며, 카메라를 통해 전방의 장애물을 확인하여 회피하고, 전방 초음파센서를 통해 보조적으로 장애물을 회피하는데 도움을준다. 또한, 로봇의 하부에 메카넘휠을 구비하여 휠체어를 전후방과 일측면으로 이동시킬 수 있는 탐사로봇을 다양한 곳에 제공함에 있다.

[0008]상술한 과제를 해결하기 위한 구성은 메인바디(100)의 저면에 구동축을 매개로 결합되어 축 구동을 통해 상기 메인바디를 이동시키는 4개의 메카넘휠(200);과 상기 메인바디의 상부,전방에 배치되는 카메라모듈(400)의 입력영상 신호를 외부 단말로 무전전송하며, 상기 메카넘휠(200)의 구동을 제어하는 제어유닛(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

[0009]또한, 상기 메카넘휠(200)은, 상기 메인바디(100)의 저면에 축결합을 수행하는 제1서보모터(210)와 상기 제1서보모터(210)를 포함하는 제1메카넘휠(230A)와 상기 제2서보모터(220)를 포함하는 제2메카넘휠(230B)에 수평방향으로 축결합하며, 제3서보모터(230)와 상기 제3서보모터(230)를 포함하는 제3메카넘휠(230C)와 상기 제4서보모터(240)를 포함하는 제4메카넘휠(240B)에 수평방향으로 축결합한다.

[0010]아울러, 상기 제어유닛(300)은, 상기 4개의 메카넘휠을 구성하는 제1메카넘휠(230A)과 제2메카넘휠(230B),제3메카넘휠(230C),제4메카넘휠(230D)의 구동을 개별적으로 제어하여 상기 메인바디의 전진,후진,대각선이동,방향전환의 동작을 구현하도록 할 수 있다.

[0011]또한, 본 발명에 따른 상기 제어유닛(300)은, 상기 카메라(400)를 통해카메라모듈(400A)에서 입력되는 영상신호를 외부단말기로 무선전송할수 있도록 하는것이 바람직하다. 또한, 초음파센서(500)는 초음파센서축(500A)에 부착되어 있으며 카메라모듈(400)과 같은 모듈을 사용한다. 동력으로는 보조 밧데리(600)를 이용하기로 한다. 또한 외부차체(700)는 직사각형으로 아크릴로 구성한다.

[0012]본 발명에 따르면, 4개의 메카넘휠 바퀴를 이용하여 상,하,좌,우,대각선 방향으로 모두 구동이 가능하며 360도 회전할 수 있고 카메라를 장학하여 로봇의 시각을 확인할 수 있어 지형지물이나 사람이 가기 힘든 곳에 탐사를 수행할 수 있는 탐사로봇을 제공하는 효과가 있다.

[0013]도1은 본 발명에 따른 탐사로봇의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 메카넘휠 탐사 로봇의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

[0014]이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명

은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

[0015] 도 1은 본 발명에 따른 탐사로봇의 전체 구성을 도시한 블럭도이다.

[0016] 도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 탐사로봇은 메인바디(100)와 상기 메인바디(100)의 저면에 구동축을매개로 결합되어 축구동을 통해 상기 메인바디를 이동시키는 4개의 메카넘휠(200)을 구비하며, 상기 메인바디의 상부에 배치되는 카메라모듈(400A)의 입력영상신호를 외부 단말로 무선전송하며, 상기 메카넘휠(200)의 구동을 제어하는 컨트롤러(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

[0017] 상기 메인바디(100)은 기본적으로 탐사로봇의 메카넘휠이 결합되며, 상부에 카메라모듈과 제어유닛들이 설치될 수 있는 플레이트형의 부재이면 어느 것이나 가능하며, 복잡한 회로고 구현하는 경우에는 인쇄회로기판을 메인바디로 구현하는 것도 가능하다.

[0018] 상기 메카넘휠(200)은, 상기 메인바디(100)의 저면에 축결합을 수행하는 제1서보모터(210)와 상기 제1서보모터(210)를 포함하는 제1메카넘휠(230A)와 상기 제2서보모터(220)를 포함하는 제2메카넘휠(230B)에 수평방향으로 축결합하며, 제3서보모터(230)와 상기 제3서보모터(230)를 포함하는 제3메카넘휠(230C)와 상기 제4서보모터(240)를 포함하는 제4메카넘휠(240B)에 수평방향으로 축결합한다.

[0019]아울러, 상기 제어유닛(300)은, 상기 4개의 메카넘휠을 구성하는 제1메카넘휠(230A)과 제2메카넘휠(230B),제3메카넘휠(230C),제4메카넘휠(230D)의 구동을 개별적으로 제어하여 상기 메인바디의 전진,후진,대각선이동,방향전환의 동작을 구현하도록 할 수 있다.

[0020]도 2를 참조하면, 이 발명의 실시 예에 따른 메카넘휠 탐사 로봇의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

[0021] 도 2를 참조하면, 메인바디(100)의 상부에는 카메라모듈(400A)과 제어유닛(300)를 구현하는 회로부, 아두이노우노와 라즈베리파이를 적재하며,상기 메인바디(100)의 하부에는 메카넘휠(200)이 4개가 각각 상기 메인바디의(100)의 외각부에 결합되는 구조로 장착된다. 또한, 초음파센서축(500A)로 상기 초음파센서(500)가 세개 장착되어 있으며, 후방 제어유닛(300)바로 위에 보조밧데리(600)이 구비되어 있다.

[0022] 전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야한다.

[0023] 100:메인바디 200:메카넘휠 210:제1서보모터 220:제2서보모터 230:제3서보모터 240:제4서보모터
230A: 제1메카넘휠 230B: 제2메카넘휠 230C:제3메카넘휠 230D:제4메카넘휠
300:제어유닛 400:카메라 400A:카메라모듈 500:초음파센서 500A:초음파센서축
600:보조밧데리 700:외부차체

Claims

메인바디(100)의 저면에 구동축을 매개로 결합되어 축구동을 통해 상기 메인바디를 이동시키는 4개의 메카넘휠(200)
상기 메인바디의 상부에 배치되는 카메라모듈(400A)의 입력영상신호를 외부 단말로 무선전송하며, 상기 메카넘휠(200)의 구동을 제어하는 제어유닛(300)을 포함하는 탐사로봇.
청구항 1에 있어서,상기 메카넘휠(200)은, 상기 메카넘휠(200)은, 상기 메인바디(100)의 저면에 축결합을 수행하는 제1서보모터(210)와 상기 제1서보모터(210)를 포함하는 제1메카넘휠(230A)와 상기 제2서보모터(220)를 포함하는 제2메카넘휠(230B)에 수평방향으로 축결합하며, 제3서보모터(230)와 상기 제3서보모터(230)를 포함하는 제3메카넘휠(230C)와 상기 제4서보모터(240)를 포함하는 제4메카넘휠(240B)을 포함하여 구성되는 탐사로봇.
청구항 2에 있어서, 상기 제어유닛(300)은, 아두이노우노와 라즈베리파이로서 상기 4개의 메카넘휠을 구성하는 제1메카넘휠(230A)과 제2메카넘휠(230B),제3메카넘휠(230C),제4메카넘휠(230D)의 구동을 개별적으로 제어하여 상기 메인바디의 전진, 후진, 대각선이동, 방향전환의 동작을 구현하도록 하는 탐사로봇.
청구항 3에 있어서,
상기 제어유닛(300)은, 상기 카메라모듈(400A)에서 입력되는 영상신호를 외부단말기로 전송해주는 라즈베리파이를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇.
상기 초음파센서(500)이 로봇 전면에 초음파센서축(500A)에 의해 부착되어 있으며 상기 제어유닛(300)위쪽에 보조밧데리가 구비되어 있고, 외부는 직사각형 아크릴 외부차체(700)로 둘러 쌓여있는 로봇.