KR20180070925A - 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴는 구형 바퀴 및 상기 구형 바퀴의 상부에서 삼각 대칭으로 외측면이 상기 구형 바퀴와 접하도록 형성된 세 개의 옴니휠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이{SPHERICAL WHEEL BEING CAPABLE TO MOVE TO FREE DIRECTION AND SEGWAY INCLUDING THE SPHERICAL WHEEL}

본 발명은 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전후좌우를 포함하는 모든 방향으로 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이에 관한 것이다.

전기를 동력으로 달리는 1인용 소형 이륜차인 세그웨이는 2001년에 미국의 발명가인 딘 카멘(Dean Kamen)에 의해 개발되어, 최근에 이동 수단 및 레저의 목적으로 널리 사용되고 있다. 세그웨이는 균형 메커니즘을 사용해 탑승자가 넘어지지 않게 한 것이 특징인데, 센서가 탑승자의 무게중심을 세밀하게 측정해 방향 등을 결정하므로 몸의 움직임만으로도 조종할 수 있도록 한다.

기존의 세그웨이는 축을 중심으로 회전하는 전후진의 2 방향성만을 가지는 일반적인 바퀴를 사용해 왔다. 하지만, 이러한 바퀴를 사용하는 경우 좌우 방향으로 회전하는 경우 큰 회전 반경을 가지며 회전해야 하며, 힘의 전달 방식에 따라서 타이어의 마모가 쉽게 발생하는 문제점이 있다.

또한, 한국공개특허 제10-2004-0076178호에는 롤러를 이용한 구형 바퀴를 개시하고 있는데, 이는 특정 방향을 할 때 일부 롤러에 대해 마찰을 야기하여 원하지 않는 마찰 손실을 발생시키는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2004-0076178호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 옴니휠을 이용하여 모든 방향으로 이동이 가능하며 마찰에 의한 마모를 최소화하는 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴를 제공함에 있다.

또한, 옴니휠을 이용하여 모든 방향으로 이동이 가능하며 마찰에 의한 마모를 최소화하는 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴를 포함하는 세그웨이를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 구형 바퀴; 및 상기 구형 바퀴의 상부에서 삼각 대칭으로 외측면이 상기 구형 바퀴와 접하도록 형성된 세 개의 옴니휠을 포함하는 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 각각의 상기 옴니휠을 회전시키는 구동부를 더 포함할 수가 있다.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라 상기 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴; 3축 방향의 회전 및 이동을 감지하는 IMU 센서; 및 상기 IMU 센서로부터 수신된 센서의 신호를 수신하여 상기 구형 바퀴의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 세그웨이에 의해 달성될 수가 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이에 따르면 옴니휠을 이용함으로써 마찰에 의한 손실을 줄여 구형 바퀴의 수명이 길어진다는 장점이 있다.

또한, 전 방향으로 이동에 의한 회전 반경이 필요하지 않는 좌회전, 우회전 및 제자리 회전이 가능하여, 민첩성, 기동성, 안정성 및 공간 활용성이 높다는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니휠을 도시하는 사시도이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴 및 이를 포함하는 세그웨이를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니휠을 도시하는 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴에서는 구형 바퀴(110)의 상부의 소정의 위치에 도시되어 있는 것과 같이 3 개의 옴니휠(120)이 접촉하여 지지를 받을 수가 있다.

이때, 상부의 프레임(100)으로부터 삼각뿔의 형태로 반경 방향으로 경사진 샤프트(130)의 일단에 형성된 옴니휠(120)은 120도의 간격으로 동일 평면상에 삼각 대칭으로 배치되어 구형 바퀴(110)의 외측면과 수직 또는 수직에 가까운 각도로 접촉을 할 수가 있다. 즉, 옴니휠(120)의 반경 방향의 외측면은 구형 바퀴(110)와 접촉을 하게 된다.

샤프트(130)의 내부에 형성된 모터(미도시) 등의 구동부에 의해 옴니휠(120)은 회전이 가능한데, 세 개의 옴니휠(120)의 회전방향 및 회전 속도를 제어하며 옴니휠(120)과 접촉하는 구형 바퀴(110)는 전 방향으로 이동이 가능할 수가 있다.

구형 바퀴(110)와 접촉을 하는 옴니휠(120)의 외측면에는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 옴니휠(120)의 회전방향과 수직한 방향으로 회전이 가능한 복수의 롤러 형태의 디스크(122)가 형성될 수가 있다. 이러한 디스크(122)는 구형 바퀴(110)와 접촉하며 자유 회전이 가능한 구조이다.

따라서, 구동부에 의한 옴니휠(120)의 회전으로 구형 바퀴(110)가 일 방향으로 회전을 할 때 옴니휠(120)에 형성된 디스크(122)가 자유 회전을 함에 따라서 이동 중에 옴니휠(120)과 구형 바퀴(110) 사이의 마찰을 최소화할 수가 있다. 즉, 본 발명에서는 특정 방향으로 구형 바퀴(110)가 이동을 할 때 디스크(122)의 회전에 의해 특정 위치에 있는 옴니휠(120)에 과도한 마찰력을 가하지 않는다.

따라서, 본 발명에서는 구형 바퀴(110)에 발생하는 마모가 적어서 구형 바퀴(110)(타이어)의 수명이 길어질 수가 있다. 또한, 구조가 모든 방향에 대해 대칭으로 형성되므로 옴니휠(120)의 회전에 의해 상하좌우를 포함하는 전 방향으로의 이동이 가능하다. 나아가, 구형 바퀴(110)를 이용하면 회전축을 이용한 종래의 방식과 비교하여 회전 반경이 존재하지 않는 좌회전, 우회전 및 제자리에서의 회전이 가능하여, 민첩성, 기동성, 안정성, 및 공간 활용성이 탁월하다는 장점이 있다.

또한, 도시되어 있는 것과 같이 프레임(100)과 전술한 샤프트(130) 사이에는 프레임(100) 상부에서의 하중을 지지하도록 지지부(140)가 연결되어 형성될 수가 있다.

나아가, 도시되어 있지 않지만 옴니휠(120), 구형 바퀴(110)를 포함하는 전술한 구조를 내부에 수용하고 구형 바퀴(110)가 바닥면과 접촉할 수 있도록 일부가 개방된 하우징(미도시)을 더 포함할 수가 있다. 하우징(미도시)에 의해 전술한 옴니휠(120)을 포함하는 구형 바퀴(110)의 구조를 외부로부터 보호할 수가 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴는 세그웨이에 사용될 수가 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 구형 바퀴(110)가 장착되는 세그웨이의 프레임(100)에는 3축 방향의 회전 및 이동을 감지하는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서(200)가 장착될 수가 있다. IMU 센서(200)에 의해 3축 방향의 각속도 및 가속도에 정보를 송신 받은 중앙의 제어부(210)는 이 값을 기초로 옴니휠(120)을 구동시키는 구동부를 제어하여 옴니휠(120)의 구동 방향과 속도를 각각 제어하여 세그웨이가 중심을 유지할 수 있도록 할 수가 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 프레임
110: 구형 바퀴
120: 옴니휠
122: 디스크
130: 샤프트
144: 지지부
200: IMU(Inertial Measurement Unit) 센서
210: 제어부

Claims (3)

1. 구형 바퀴; 및
   상기 구형 바퀴의 상부에서 삼각 대칭으로 외측면이 상기 구형 바퀴와 접하도록 형성된 세 개의 옴니휠을 포함하는 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상기 옴니휠을 회전시키는 구동부를 더 포함하는 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 전 방향의 이동이 가능한 구형 바퀴;
   3축 방향의 회전 및 이동을 감지하는 IMU 센서; 및
   상기 IMU 센서로부터 수신된 센서의 신호를 수신하여 상기 구형 바퀴의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 세그웨이.
   
   

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