KR20180108144A - Robot apparatus for climbing stairs - Google Patents

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KR20180108144A
KR20180108144A KR1020170037517A KR20170037517A KR20180108144A KR 20180108144 A KR20180108144 A KR 20180108144A KR 1020170037517 A KR1020170037517 A KR 1020170037517A KR 20170037517 A KR20170037517 A KR 20170037517A KR 20180108144 A KR20180108144 A KR 20180108144A
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KR
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front wheel
frame
robot apparatus
sub
wheel
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KR1020170037517A
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권욱진
김형근
나종욱
최종훈
석상옥
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네이버랩스 주식회사
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Abstract

A robot apparatus having a stair climbing function comprises: a front wheel; a rear wheel; and a climbing assistance member diagonally protruding to a front side of the robot apparatus. A lower surface of the climbing assistance member comes in contact with a stair earlier than the front wheel to lift the front wheel when the robot apparatus moves frontward.

Description

계단 등판을 위한 로봇 장치{ROBOT APPARATUS FOR CLIMBING STAIRS}[0001] ROBOT APPARATUS FOR CLIMBING STAIRS [0002]

본 발명은 로봇 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 계단 등판을 위한 로봇 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a robot apparatus. More specifically, the present invention relates to a robot apparatus for stair climbing.

도시 또는 실내에서 주행하는 로봇의 경우, 계단 등판 기능은 꼭 필요로 하는 사항이다. 최근에는 험한 지형을 주행할 수 있는 다양한 형태의 로봇이 개발되고 있다.For a robot that travels in the city or indoors, stair climbing is a must. Recently, various types of robots capable of traveling on rough terrain have been developed.

여러 형태의 로봇들을 2가지로 분류하면, 캐터필러(caterpillar) 구조와 휠 기반(wheel-based) 구조이다. Several types of robots are categorized into two categories: caterpillar and wheel-based.

캐터필러 구조는 바퀴와 지면 사이의 직접적인 접촉이 없다는 것이 특징이다. 캐터필러는 고르지 않은 노면의 표면 영향을 완화시키기 때문에 비연속적인 노면(예를 들어, 홀(holes) 및 스텝(steps))을 주행하는데 효과가 있다. 그러나, 캐터필러 구조는 노면과의 과다한 접촉 면적으로 인해 불필요한 소음을 유발시키며, 또한 주행함에 따라 바닥에 손상을 줄 수 있다.The caterpillar structure is characterized by no direct contact between the wheel and the ground. The caterpillar is effective in driving discontinuous road surfaces (e.g., holes and steps) because it alleviates surface effects on uneven road surfaces. However, the caterpillar structure causes unnecessary noise due to excessive contact area with the road surface, and may damage the floor as it travels.

휠 기반 구조는 링크 메카니즘(linkage mechanism)을 채용하고, 주행 중에 바퀴가 항상 지면에 접촉하고 있다는 점에서 안정하다는 장점이 있다. 그러나 휠 기반 구조는 계단을 등판하기 위해 적합하지 않으며, 계단 등판을 위해서는 부가적으로 캐터필러를 필요로 한다는 점에서 실내에서 사용하기에 적당하지 않다.The wheel-based structure employs a linkage mechanism and has the advantage that it is stable in that the wheels are always in contact with the ground during travel. However, the wheel-based structure is not suitable for stair climbing and is not suitable for indoor use because it requires an additional caterpillar for stair climbing.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 모터 등과 같은 별도의 구동 장비 없이 계단을 등판하는 것을 목적으로 한다.The robot apparatus according to an embodiment of the present invention aims to mount a step without additional driving equipment such as a motor or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 다양한 디멘션(dimension)을 갖는 계단을 안정적으로 등판하는 것을 목적으로 한다.In addition, the robot apparatus according to an embodiment of the present invention aims to stably mount stairs having various dimensions.

계단 등판 기능을 갖는 로봇 장치에 있어서, 전륜; 후륜; 및 상기 로봇 장치의 전방 사선으로 돌출된 등판 보조 부재를 포함하되, 상기 등판 보조 부재의 하부면은, 상기 로봇 장치가 전진 이동할 때 상기 전륜보다 먼저 상기 계단에 접촉하여 상기 전륜이 상승되도록 할 수 있다.A robot apparatus having a stair climbing function, comprising: a front wheel; Rear wheel; And a lower surface of the backing plate assistant member is brought into contact with the step prior to the front wheel so that the front wheel is raised when the robot apparatus moves forward .

상기 로봇 장치는, 상기 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 전방 프레임; 상기 후륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 후방 프레임; 및 상기 전방 프레임과 상기 후방 프레임을 연결하는 연결 프레임을 더 포함할 수 있다.The robot apparatus includes a front frame connected to the front wheel and extending in an upward direction; A rear frame connected to the rear wheel and extending in an upward direction; And a connection frame connecting the front frame and the rear frame.

상기 등판 보조 부재는, 상기 전방 프레임 또는 상기 전륜에 연결될 수 있다.The backing assisting member may be connected to the front frame or the front wheel.

상기 로봇 장치는, 상기 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 폭 및 높이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 연결 프레임의 길이를 조절하는 제 1 구동부를 더 포함할 수 있다.Wherein the robot apparatus comprises: a measuring unit for measuring at least one of a width and a height of the step; And a first driver for adjusting the length of the connection frame based on at least one of the measured width and height.

상기 로봇 장치는, 상기 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 폭 및 높이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 등판 보조 부재와 상기 전방 프레임 사이의 각도를 조절하는 제 2 구동부를 더 포함할 수 있다.Wherein the robot apparatus comprises: a measuring unit for measuring at least one of a width and a height of the step; And a second driving unit that adjusts an angle between the backing assisting member and the front frame based on at least one of the measured width and height.

상기 등판 보조 부재의 하부면은, 수평면 또는 곡면으로 이루어질 수 있다.The lower surface of the backing assisting member may be a horizontal surface or a curved surface.

상기 연결 프레임의 길이는, 상기 후륜이 제 1 계단상에 위치하고, 상기 전륜이 상기 제 1 계단보다 한 단계 높은 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최대 길이와, 상기 후륜이 제 1 계단의 수직면에 접해있고, 상기 전륜이 상기 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최소 길이 사이의 값을 가질 수 있다.The length of the connecting frame is determined by the maximum length of the connecting frame when the rear wheel is located on the first step and the front wheel is located on the second step higher than the first step, And a minimum length of the connecting frame when the front wheel is located on the second step.

상기 등판 보조 부재와 상기 전방 프레임 사이의 각도는, 상기 전륜이 상기 계단의 수직면에 접하기 전에 상기 등판 보조 부재가 상기 계단에 먼저 접하는 경우의 최소 각도에 기초하여 결정된 값을 가질 수 있다.The angle between the backboarding assistant member and the front frame may have a value determined based on a minimum angle when the backboarding auxiliary member first contacts the step before the front wheel contacts the vertical surface of the step.

상기 등판 보조 부재의 하부면은 수평면이되, 상기 등판 보조 부재의 하부면은 상기 로봇 장치의 측면 방향에서 상기 전륜의 접선을 이룰 수 있다.The lower surface of the backing assisting member may be a horizontal surface, and the lower surface of the backing up assistance member may be tangential to the front wheel in the lateral direction of the robot apparatus.

상기 로봇 장치에서, 상기 등판 보조 부재의 단부와 전륜의 중심점 사이의 길이 및 상기 등판 보조 부재의 상부면과 상기 전방 프레임 사이의 각도는, 일정 수치 범위를 갖는 계단의 폭 및 길이에 기초하여 도출될 수 있다.In the robot apparatus, the length between the end portion of the backboard assisting member and the center point of the front wheel and the angle between the top surface of the backboard assisting member and the front frame are derived based on the width and the length of the step having a certain numerical range .

상기 전륜은, 제 1 서브 전륜; 및 서브 연결 프레임을 통해 상기 제 1 서브 전륜과 연결되는 제 2 서브 전륜을 포함하되, 상기 서브 연결 프레임은 상기 전방 프레임과 힌지 연결될 수 있다.The front wheel includes a first sub front wheel; And a second sub front wheel connected to the first sub front wheel through a sub connection frame, wherein the sub connection frame is hinged to the front frame.

상기 로봇 장치는, 상기 제 1 서브 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 제 1 서브 전방 프레임; 및 상기 제 2 서브 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 제 2 서브 전방 프레임을 더 포함하되, 상기 등판 보조 부재와 상기 제 1 서브 전륜 사이의 각도는, 상기 제 1 서브 전륜이 상기 계단의 수직면에 접하기 전에 상기 등판 보조 부재가 상기 계단에 먼저 접하는 경우의 최소 각도에 기초하여 결정된 값을 가질 수 있다.The robot apparatus includes a first sub front frame connected to the first sub front wheel and extending in an upward direction; And a second sub front frame connected to the second sub front wheel and extending in an upper direction, wherein an angle between the backboard assisting member and the first sub front wheel is set such that the first sub front wheel is located on a vertical plane of the step And may have a value determined based on the minimum angle when the climbing assistant member first touches the stair before touching.

상기 연결 프레임의 길이는, 상기 후륜이 제 1 계단상에 위치하고, 상기 제 1 서브 전륜과 상기 제 2 서브 전륜이 상기 제 1 계단보다 한 단계 높은 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최대 길이와, 상기 후륜이 제 1 계단의 수직면에 접하지 않고, 상기 제 1 서브 전륜과 상기 제 2 서브 전륜이 상기 제 2 계단에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최소 길이 사이의 값을 가질 수 있다.Wherein the length of the connection frame is set such that the length of the connection frame is the maximum length of the connection frame when the rear wheel is located on the first step and the first sub front wheel and the second sub front wheel are located on the second step higher than the first step And a minimum length of the connecting frame when the first sub front wheel and the second sub front wheel are located at the second step without the rear wheel contacting the vertical plane of the first step.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 모터 등과 같은 별도의 구동 장비 없이 수동(passive) 부재만으로 계단을 등판할 수 있다.The robot apparatus according to an embodiment of the present invention can stair a step by passive members without a separate driving equipment such as a motor or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치는 다양한 구조의 수동 부재를 통해 다양한 종류의 계단을 등판할 수 있다.In addition, the robot apparatus according to an embodiment of the present invention can mount various types of stairs through passive members having various structures.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the robot apparatus according to the embodiment of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be obtained from the following description, It will be clear to those who have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치가 등판하는 계단을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치에 적용 가능한 등판 보조 부재를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치에 적용 가능한 등판 보조 부재를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치의 측면도이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15(a) 및 도 15(b)는 도 14a 내지 도 14c에 기초하여 도출되는 l의 최소 값들을 도시하는 그래프이다.
1 is a view showing a step of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a backing up aiding member applicable to a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a process in which a robot apparatus according to an embodiment of the present invention performs a stair climbing process.
5A to 5C are diagrams for explaining a method of deriving design values of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a process in which a robot apparatus manufactured according to an embodiment of the present invention makes a step up.
7 is a side view of a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing a backing up aiding member applicable to a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a side view of a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a process in which a robot apparatus according to another embodiment of the present invention performs a stair climbing process.
11A to 11C are diagrams for explaining a method of deriving design values of a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a process in which a robot apparatus manufactured according to another embodiment of the present invention makes a step up.
13 is a side view of a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
14A to 14C are diagrams for explaining a method of deriving design values of a robot apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figs. 15 (a) and 15 (b) are graphs showing the minimum values of 1 derived based on Figs. 14 (a) to 14 (c).

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.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. It is to be understood, however, that the intention is not to limit the invention to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being " connected " or " connected " with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

또한, 본 명세서에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In the present specification, a component represented by 'unit', 'module', or the like refers to a case where two or more components are combined into one component, or one component is divided into two or more ≪ / RTI > In addition, each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of the other components in addition to the main functions of the component itself, and some of the main functions And may be performed entirely by components.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments according to the technical idea of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치가 등판하는 계단을 도시하는 도면이다.1 is a view showing a step of a robot apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서는 하나의 수직면과 하나의 수평면이 하나의 계단을 이루는 것으로 설명한다. 즉, 도 1을 참조하면, 제 1 계단(S1)은 제 1 수직면(10a)과 제 1 수평면(10b)으로 이루어져 있으며, 제 2 계단(S2)은 제 2 수직면(20a)과 제 2 수평면(20b)으로 이루어져 있으며, 제 3 계단(S3)은 제 3 수직면(30a)과 제 3 수평면(30b)으로 이루어져 있다. 제 2 계단(S2)은 제 1 계단(S1)보다 한 단계 높이 위치하며, 제 3 계단(S3)은 제 1 계단(S1)보다는 두 단계 높이, 제 2 계단(S2)보다는 한 단계 높이 위치한다.In the present specification, one vertical plane and one horizontal plane constitute one step. 1, the first step S1 includes a first vertical surface 10a and a first horizontal surface 10b, and the second step S2 includes a second vertical surface 20a and a second horizontal surface 10b. And the third step S3 includes a third vertical surface 30a and a third horizontal surface 30b. The second step S2 is located one step higher than the first step S1 and the third step S3 is two steps higher than the first step S1 and one step higher than the second step S2 .

또한, 본 명세서에서 수직면이라는 용어가 해당 면이 지표면과 직각(90도)을 이루고 있다는 것을 의미하는 것은 아니며, 지표면을 기준으로 상부 방향으로 연장되는 면으로서 계단을 구성하는 면은 수직면에 해당할 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에서 수평면이라는 용어가 해당 면이 지표면과 평행(180도)을 이루고 있다는 것을 의미하는 것은 아니며, 수직면과 연결되어 측 방향으로 연장되는 면은 수평면에 해당할 수 있다.In the present specification, the term vertical surface does not mean that the surface is perpendicular (90 degrees) to the ground surface, and the surface extending in the upward direction with respect to the ground surface may correspond to a vertical surface have. Likewise, the term horizontal surface in this specification does not mean that the surface is parallel (180 degrees) to the ground surface, and the surface extending in the lateral direction connected to the vertical surface may correspond to a horizontal surface.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)의 측면도이다.2 is a side view of a robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)는 전륜(210), 후륜(220) 및 등판 보조 부재(260)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may include a front wheel 210, a rear wheel 220, and a backboard aiding member 260.

전륜(210)에는 상부 방향으로 연장되는 전방 프레임(230)이 연결되고, 후륜(220)에는 상부 방향으로 연장되는 후방 프레임(240)이 연결될 수 있다. 또한, 전방 프레임(230)과 후방 프레임(240)은 연결 프레임(250)을 통해 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)는 연결 프레임(250)의 중심점을 기준으로 대칭을 이룰 수 있으며, 전방 프레임(230)과 후방 프레임(240)은 평행할 수 있다.A front frame 230 extending in the upward direction is connected to the front wheel 210 and a rear frame 240 extending in the upward direction may be connected to the rear wheel 220. [ Further, the front frame 230 and the rear frame 240 may be connected to each other through the connection frame 250. The robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may be symmetrical with respect to the center point of the connection frame 250 and the front frame 230 and the rear frame 240 may be parallel.

본 발명의 일 실시예에서 전륜(210) 및 후륜(220) 각각은 하나 이상의 바퀴를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전륜(210)이 한 개의 바퀴를 포함하고, 후륜(220)이 두 개의 바퀴를 포함할 수 있으며, 또는 전륜(210)이 두 개의 바퀴를 포함하고, 후륜(220)이 한 개의 바퀴를 포함할 수도 있다. 또는, 전륜(210)과 후륜(220) 모두 두 개의 바퀴를 포함할 수도 있다 (도 6 참조).In one embodiment of the present invention, each of the front wheel 210 and the rear wheel 220 may include one or more wheels. For example, if the front wheel 210 includes one wheel and the rear wheel 220 includes two wheels, or the front wheel 210 includes two wheels and the rear wheel 220 includes one wheel Wheels. Alternatively, both the front wheel 210 and the rear wheel 220 may include two wheels (see FIG. 6).

등판 보조 부재(260)는 로봇 장치(200)의 전방 사선으로 도출된다. 등판 보조 부재(260)는 로봇 장치(200)의 계단 등판을 보조하는데, 구체적으로, 로봇 장치(200)가 전진 이동할 때 하부면이 전륜(210)보다 먼저 계단에 접촉되어 전륜(210)이 상승되도록 한다. 다시 말하면, 등판 보조 부재(260)는 로봇 장치(200)가 계단으로 이동할 때, 전륜(210)과 계단 사이의 각도인 접근각(angle-of-attack)을 형성하는 역할을 한다. The backing assisting member 260 is led to the forward oblique line of the robot apparatus 200. Specifically, when the robot apparatus 200 moves forward, the lower surface contacts the stairs before the front wheels 210, so that the front wheels 210 are raised . In other words, the backing assisting member 260 serves to form an angle-of-attack, which is an angle between the front wheel 210 and the step, when the robot apparatus 200 moves to the step.

등판 보조 부재(260)는 하나 또는 복수 개로서 로봇 장치(200)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 전륜(210)이 두 개의 바퀴로 이루어진 경우, 두 개의 등판 보조 부재(260) 각각이 각 바퀴에 대응되어 로봇 장치(200)에 결합될 수 있다. The backing assisting members 260 may be coupled to the robot apparatus 200 as one or more. For example, when the front wheel 210 is made up of two wheels, each of the two backboard assisting members 260 can be coupled to the robot apparatus 200 corresponding to each wheel.

본 발명의 일 실시예에서는 캐터필러나 모터 등의 액티브(active) 장비를 포함하지 않고, 로봇 장치(200)에 고정된 등판 보조 부재(260)만으로 계단 등판을 효율적으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the stair climbing plate 260 can be efficiently operated only by the back plate auxiliary member 260 fixed to the robot apparatus 200 without including an active device such as a caterpillar or a motor.

도 2에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)는 바퀴의 회전을 유도하는, 즉, 로봇 장치(200)가 전진 이동할 수 있게 하는 추진 장치(예를 들어, 모터, 배터리 등)를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 2, the robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may include a propelling device (e.g., a motor, etc.) that induces rotation of the wheel, i.e., allows the robot apparatus 200 to move forward , A battery, etc.).

도 2에서, 전륜(210)의 중심점과 등판 보조 부재(260)의 하부면을 연결하는 직선과, 전방 프레임(230) 사이의 각도는 θ로 참조되며, 전방 프레임(230)의 길이는 a, 후방 프레임(240)의 길이는 c로 참조된다. 또한, 전륜(210)과 후륜(220)의 반지름은 r로, 연결 프레임(250)의 길이는 b로 참조된다. a, b, c, r, θ는 로봇 장치(200)의 설계 값들이며, 이들 중 일부는 임의로 결정될 수도 있고, 다른 일부는 계단의 디멘션(dimension)에 따라 결정될 수도 있는데, 이에 대해서는 후술한다.2, the angle between the straight line connecting the center point of the front wheel 210 and the lower surface of the backboard assisting member 260 and the angle between the front frame 230 is referred to as?, And the length of the front frame 230 is a, The length of the rear frame 240 is referred to as c. The radius of the front wheel 210 and the rear wheel 220 is r, and the length of the connection frame 250 is referred to as b. a, b, c, r, and? are design values of the robot apparatus 200, some of them may be determined arbitrarily, and others may be determined according to the dimension of the stairs.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)에 적용 가능한 등판 보조 부재(260)를 도시하는 도면이다.3 is a view showing a backing up assistant member 260 applicable to the robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

도 3은 하부면(263)이 수평면인 등판 보조 부재(200)를 도시하고 있는데, 도 3에서 도면부호 261은 결합부이며, 등판 보조 부재(260)는 결합부(261)를 통해 로봇 장치(200)의 전방 프레임(230)이나, 전륜(210) 등에 결합될 수 있다.3 shows the backing plate auxiliary member 200 in which the lower surface 263 is a horizontal plane. In FIG. 3, reference numeral 261 denotes a coupling portion, and the backing plate auxiliary member 260 is connected to the robot device 200, the front frame 230, the front wheel 210, and the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a process in which a robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention makes a step up.

도 4의 (2) 단계와 (3) 단계, 그리고 (5) 단계와 (6)단계에서 등판 보조 부재(260)가 전륜(210)을 상승시켜 계단을 등판할 수 있게 한다.In step (2), step (3), and step (5) and step (6) of FIG. 4, the backing assisting member 260 lifts the front wheel 210 so as to mount the step.

도 4에 도시된 각 등판 과정은, 전륜(210)과 후륜(220)이 동일한 계단상에 위치하지 않는 조건을 고려하여 도출된 것으로서, 각 등판 과정 중 일부를 반영하여 로봇 장치(200)의 설계 값들이 결정될 수 있다.4 is derived in consideration of a condition that the front wheel 210 and the rear wheel 220 are not located on the same step. It is possible to determine the design of the robot apparatus 200 Values can be determined.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 장치(200)의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.5A to 5C are diagrams for explaining a method of deriving design values of the robot apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

로봇 장치(200)가 제 1 계단(S1)의 수직면에 진입할 때 전륜(210)이 제 1 계단(S1)에 접하기 전에 도 5a와 같이 등판 보조 부재(260)의 하부면이 제 1 계단(S1)에 먼저 접해야 한다. 전륜(210)이 제 1 계단(S1)에 접하기 전에 등판 보조 부재(260)의 하부면이 제 1 계단(S1)에 먼저 접하는 조건을 만족하는 θ0를 θ의 최소값으로 결정한다.5A, the lower surface of the backing up assistant member 260 is in contact with the first step S1 before the robot apparatus 200 enters the vertical surface of the first step S1, (S1). Theta] 0 that satisfies the condition that the lower surface of the backing assisting member 260 first contacts the first step S1 before the front wheel 210 touches the first step S1 is determined as the minimum value of [theta].

도 5a의 도면에 기초하여 아래의 수학식 1 내지 수학식 3이 유도된다.The following equations (1) to (3) are derived based on the drawing of FIG. 5A.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 3은 수학식 2를 수학식 1로 나눔으로써 성립한다. 본 발명의 일 실시예에서는 각도 θ를 도출하기 위해 최소값인 θ0에 기 설정된 값의 여유분(Sc)을 고려할 수 있다. 여유분(Sc)를 고려하면 수학식 3은 아래의 수학식 4로 수정된다.Equation (3) is established by dividing Equation (2) by Equation (1). In one embodiment of the present invention, a margin (Sc) of a predetermined value may be considered for the minimum value [theta] 0 to derive the angle [theta]. Considering the margin (Sc), Equation (3) is corrected to Equation (4) below.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

도 5b는 도 4의 (5) 단계의 상황으로서, 전륜(210)이 제 2 계단(S2)상에 위치하고, 후륜(220)은 제 1 계단(S1)상에 위치하는 경우이다. Fig. 5B is a situation of step (5) of Fig. 4 when the front wheel 210 is located on the second step S2 and the rear wheel 220 is located on the first step S1.

도 5b의 기하학적 관계식을 이용하여 아래의 수학식 5 내지 수학식 7을 유도할 수 있다.The following equations (5) to (7) can be derived using the geometric relationship of FIG. 5B.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00006
Figure pat00006

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 수학식 5에서 bmax는 도 5b의 상황을 고려하여 도출된 연결 프레임(250)의 길이 b의 최대 값으로서, bmax는 뒤에서 계산된다. 도 5a와 관련하여 θ0는 등판 보조 부재(260)와 전방 프레임(230) 사이의 최소 각도로서, 전방 프레임(230)이 전륜(210)의 수직 방향에 위치할 때의 각도이므로, θ에서 θ1을 차감하면, θ0와 동일해진다.In Equation (5), bmax is the maximum value of the length b of the connection frame 250 derived in consideration of the situation of FIG. 5B, and bmax is calculated later. 5A,? 0 is the minimum angle between the backing assisting member 260 and the front frame 230, which is the angle when the front frame 230 is positioned in the vertical direction of the front wheel 210, When θ 1 is subtracted, it becomes equal to θ 0 .

아래의 수학식 8은 상기 수학식 4 및 수학식 7에 의해 유도된다.Equation (8) below is derived by Equation (4) and Equation (7).

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 수학식 8에서 h는 계단의 높이로서 기 결정되어 있는 값이며, r은 전륜(210) 및 후륜(220)의 반지름이고, Sc는 전술한 여유분으로서, 설계자에 의해 결정될 수 있는 값이다. 수학식 8의

Figure pat00009
는 상수 값으로 계산될 수 있고, θ1 역시 bmax를 고려하여 계산되는 값이므로, 설계자는 상기 수학식 8을 만족하는 각도 θ를 임의로 선정할 수 있다.In Equation (8), h is a predetermined value as the height of the step, r is the radius of the front wheel 210 and the rear wheel 220, and Sc is a value that can be determined by the designer as the above- Equation 8
Figure pat00009
Can be calculated as a constant value, and since? 1 is also a value calculated in consideration of bmax, the designer can arbitrarily select an angle? Satisfying Equation (8).

도 5b는 연결 프레임(250)의 최대 길이 상황으로서, 구체적으로, 후륜(220)의 중심점이 제 1 계단(S1)의 단부상에 위치하고, 전륜(210)은 제 2 계단(S2)상에 위치하되, 등판 보조 부재(260)가 제 3 계단(S3)에 접하고 있다.5B is a maximum length condition of the connecting frame 250. Specifically, the center point of the rear wheel 220 is located on the end of the first step S1, and the front wheel 210 is located on the second step S2 , The backing assisting member 260 is in contact with the third step S3.

도 5b의 기하학 관계에 의해 아래의 수학식 9 및 수학식 10이 유도된다.By the geometric relationship in Fig. 5B, the following equations (9) and (10) are derived.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00010
Figure pat00010

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00011
Figure pat00011

연결 프레임(250)의 길이 b는 bmax의 이하 값이 되어야 하며, bmax의 여유분(Sc)을 고려하면 아래의 수학식 11이 유도된다.The length b of the connection frame 250 should be equal to or less than bmax, and the following equation (11) is derived in consideration of the margin (Sc) of bmax.

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure pat00012
Figure pat00012

도 5c는 연결 프레임(250)의 최소 길이 상황으로서, 구체적으로, 후륜(220)이 제 1 계단(S1)의 수직면에 접하고 있고, 전륜(210)의 중심점이 제 2 계단(S2)의 단부상에 위치하고 있다. 연결 프레임(250)의 길이 b는 도 5c의 상황에 따른 연결 프레임(250)의 최소 길이 bmin 이상이 되어야 한다.5C is a minimum length condition of the connecting frame 250. Specifically, the rear wheel 220 is in contact with the vertical surface of the first step S1 and the center point of the front wheel 210 is on the end surface of the second step S2 . The length b of the connection frame 250 should be equal to or greater than the minimum length bmin of the connection frame 250 according to the situation of FIG.

도 5c의 기하학적 관계를 고려하여 아래의 수학식 12 및 수학식 13이 유도될 수 있다. 수학식 13에서는 여유분(Sc)를 더 고려하였다.Considering the geometric relationship of FIG. 5C, the following equations (12) and (13) can be derived. In Equation (13), the redundancy (Sc) is further considered.

[수학식 12]&Quot; (12) "

Figure pat00013
Figure pat00013

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure pat00014
Figure pat00014

상기 수학식 11과 수학식 13을 고려하면, 연결 프레임의 길이 b는 bmin을 고려하여 도출되는 값과 bmax를 고려하여 도출되는 값 사이의 값을 갖게 된다. 수학식 11 및 수학식 13에서 w는 계단의 폭, r은 전륜(210)과 후륜(220)의 반지름, h는 계단의 높이, Sc는 여유분, θ-θ1은 수학식 8에서 선택되는 값이므로, 설계자는 수학식 11과 수학식 13을 만족하는 범위 내에서 b를 임의로 선정할 수 있다.Considering Equation (11) and Equation (13), the length b of the connection frame has a value between bmax and bmax. In Equation 11 and Equation 13 w is the width of the stairs, r are the front wheels 210 and the radius, h is the height of the step of the rear wheel (220), Sc is a margin, θ-θ 1 has a value selected from the expression (8) The designer can arbitrarily select b within the range satisfying the equations (11) and (13).

한편, 도 2에서 전방 프레임(230)의 길이 a와 후방 프레임(240)의 길이 c는 계단 등판에 큰 영향을 미치지 않으므로, 설계자가 임의로 결정할 수 있다.In FIG. 2, the length a of the front frame 230 and the length c of the rear frame 240 do not greatly influence the step back plate, so that the designer can arbitrarily determine the length.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면으로서, 도 6의 각 단계와 도 4의 각 단계를 비교하면, 예상한 바와 같이, 로봇 장치가 계단 등판을 원활하게 하는 것을 알 수 있다.FIG. 6 is a view showing a process in which a robot apparatus manufactured according to an embodiment of the present invention performs a step-up process. Comparing each step of FIG. 6 and each step of FIG. 4, It can be seen that the stair climbing is smooth.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)의 측면도이다.7 is a side view of a robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)는 도 2에 도시된 로봇 장치(200)와 마찬가지로, 전륜(210), 후륜(220) 및 등판 보조 부재(360)를 포함할 수 있다. 또한, 전륜(210)에는 상부 방향으로 연장되는 전방 프레임(230)이 연결되고, 후륜(220)에는 상부 방향으로 연장되는 후방 프레임(240)이 연결될 수 있다. 또한, 전방 프레임(230)과 후방 프레임(240)은 연결 프레임(250)을 통해 연결될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)는 연결 프레임(250)의 중심점을 기준으로 대칭을 이룰 수 있으며, 전방 프레임(230)과 후방 프레임(240)은 서로 간에 평행할 수 있다.7, a robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention includes a front wheel 210, a rear wheel 220, and a backboard aiding member 360, similar to the robot apparatus 200 shown in FIG. . A front frame 230 extending in the upward direction is connected to the front wheel 210 and a rear frame 240 extending in the upward direction may be connected to the rear wheel 220. [ Further, the front frame 230 and the rear frame 240 may be connected to each other through the connection frame 250. The robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention may be symmetrical with respect to the center point of the connection frame 250 and the front frame 230 and the rear frame 240 may be parallel to each other.

도 2에 도시된 로봇 장치(200)와 비교하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)의 등판 보조 부재(360)의 하부면이 곡면으로 이루어진 것을 알 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 등판 보조 부재(360)는 로봇 장치(700)의 전방 사선으로 도출되며, 로봇 장치(700)가 계단으로 이동할 때, 전륜(210)과 계단 사이의 각도인 접근각(angle-of-attack)을 형성하는 역할을 한다. Compared with the robot apparatus 200 shown in FIG. 2, it can be seen that the lower surface of the backing up assistant member 360 of the robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention is curved. As described above, the backing assisting member 360 is led to the forward oblique line of the robot apparatus 700, and when the robot apparatus 700 moves to the step, the angle between the front wheel 210 and the step, of-attack.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)에 적용 가능한 등판 보조 부재(360)를 도시하는 도면이다. 도 8에서 도면부호 361은 결합부이며, 등판 보조 부재(360)는 결합부(361)를 통해 로봇 장치(700)의 전방 프레임(230)이나, 전륜(210) 등에 결합될 수 있다.8 is a view showing a backing up assistant member 360 applicable to the robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention. 8, reference numeral 361 denotes a coupling portion, and the backing assisting member 360 can be coupled to the front frame 230, the front wheel 210, or the like of the robot apparatus 700 through the coupling portion 361. [

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 장치(700)는 등판 보조 부재(360)의 하부면이 곡면을 이루고 있으므로, 다양한 높이의 계단과 접촉하여 접근각을 형성할 수 있다. 즉, 다양한 종류의 계단을 등판하는데 효율적이다.In the robot apparatus 700 according to another embodiment of the present invention, since the lower surface of the backing assisting member 360 is curved, the approaching angle can be formed by contacting the steps of various heights. In other words, it is effective to mount various types of stairs.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1000)의 측면도이다.9 is a side view of a robot apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 로커 보기(rocker-bogie) 구조로 구현될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1000)는 전륜(1010), 후륜(1020), 전방 프레임(1030), 후방 프레임(1040) 및 연결 프레임(1050)을 포함하되, 상기 전륜(1010)은 제 1 서브 전륜(1011)과 제 2 서브 전륜(1012)을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 서브 전륜(1011)에는 상부 방향으로 연장되는 제 1 서브 전방 프레임(1031)이 연결되고, 제 2 서브 전륜(1012)에는 상부 방향으로 연장되는 제 2 서브 전방 프레임(1032)이 연결되며, 제 1 서브 전방 프레임(1031)과 제 2 서브 전방 프레임(1032)은 서브 연결 프레임(1033)으로 연결될 수 있다. 전방 프레임(1030)은 서브 연결 프레임(1033)과 연결되며, 이때, 서브 연결 프레임(1033)은 전방 프레임(1030)에 대해 회전 가능하도록 힌지 연결될 수 있다. 후방 프레임(1040)의 길이는 전방 프레임(1030)의 길이와 제 1 서브 전방 프레임(1031)의 길이의 합, 또는 전방 프레임(1030)의 길이와 제 2 서브 전방 프레임(1032)의 길이의 합과 동일하게 구현될 수 있다.The robot apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention may be implemented in a rocker-bogie structure. 9, a robot apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention includes a front wheel 1010, a rear wheel 1020, a front frame 1030, a rear frame 1040, and a connection frame 1050, The front wheel 1010 may include a first sub front wheel 1011 and a second sub front wheel 1012. A first sub forward frame 1031 extending in the upward direction is connected to the first sub front wheel 1011 and a second sub forward frame 1032 extending in the upward direction is connected to the second sub front wheel 1012, And the first sub-front frame 1031 and the second sub-front frame 1032 may be connected to each other by a sub-connection frame 1033. The front frame 1030 is connected to the sub connection frame 1033 and the sub connection frame 1033 can be hinged to be rotatable with respect to the front frame 1030. [ The length of the rear frame 1040 is the sum of the length of the front frame 1030 and the length of the first sub forward frame 1031 or the sum of the length of the front frame 1030 and the length of the second sub forward frame 1032 . ≪ / RTI >

상기 제 1 서브 전륜(1011), 제 2 서브 전륜(1012) 및 후륜(1020) 각각은 하나 이상의 바퀴를 포함할 수 있다.Each of the first sub front wheel 1011, the second sub front wheel 1012, and the rear wheel 1020 may include one or more wheels.

등판 보조 부재(1060)는 로봇 장치(1000)의 전방 사선으로 도출된다. 등판 보조 부재(1060)는 로봇 장치(1000)의 계단 등판을 보조하는데, 구체적으로, 로봇 장치(1000)가 전진 이동할 때 하부면이 제 1 서브 전륜(1011)보다 먼저 계단에 접촉되어 제 1 서브 전륜(1011)이 상승되도록 할 수 있다. 다시 말하면, 등판 보조 부재(1060)는 로봇 장치(1000)가 계단으로 이동할 때, 제 1 서브 전륜(1011)과 계단 사이의 각도인 접근각(angle-of-attack)을 형성하는 역할을 한다.The backing assisting member 1060 is led to the forward oblique line of the robot apparatus 1000. Specifically, when the robot apparatus 1000 moves forward, the lower surface contacts the stairs in advance of the first sub-front wheel 1011, so that the first sub- The front wheel 1011 can be raised. In other words, the backing assisting member 1060 serves to form an angle-of-attack, which is an angle between the first sub front wheel 1011 and the stairs when the robot apparatus 1000 moves to the step.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1000)가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면이다.FIG. 10 is a diagram showing a process in which a robot apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention performs a stair climbing process.

도 10의 (2) 단계와 (3) 단계, 그리고 (5) 단계와 (6)단계에서 등판 보조 부재(1060)가 제 1 서브 전륜(1011)을 상승시켜 계단을 등판할 수 있게 한다.In step (2), step (3), and step (5) and step (6) of FIG. 10, the first auxiliary front wheel 1011 is raised to allow the stepping assisting member 1060 to step up.

도 10에 도시된 각 등판 과정은, 제 1 서브 전륜(1011), 제 2 서브 전륜(1012) 및 후륜(1020) 중 두 개의 륜이 동시에 계단의 수직면에 접하지 않는 조건을 고려하여 제안된 것이다.10 is proposed in consideration of a condition in which two of the first sub front wheel 1011, the second sub front wheel 1012 and the rear wheel 1020 are not in contact with the vertical surfaces of the steps at the same time .

도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1000)의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.11A to 11C are diagrams for explaining a method of deriving the design values of the robot apparatus 1000 according to another embodiment of the present invention.

로봇 장치(1000)가 제 1 계단(S1)의 수직면에 진입할 때 제 1 서브 전륜(1011)이 제 1 계단(S1)에 접하기 전에 도 11a와 같이 등판 보조 부재(1060)의 하부면이 제 1 계단(S1)에 먼저 접해야 한다.The lower surface of the backing up assistant member 1060 as shown in FIG. 11A is formed before the first sub-front wheel 1011 contacts the first step S1 when the robot apparatus 1000 enters the vertical plane of the first step S1. The user must first touch the first step S1.

도 11a의 도면에 기초하면 아래의 수학식 14 내지 수학식 16이 도출된다.Based on the diagram of Fig. 11A, the following equations (14) to (16) are derived.

[수학식 14]&Quot; (14) "

Figure pat00015
Figure pat00015

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure pat00016
Figure pat00016

[수학식 16]&Quot; (16) "

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 수학식 16에서 r은 제 1 서브 전륜(1011), 제 2 서브 전륜(1012) 및 후륜(1020)의 반지름이고, h는 계단의 높이로서 미리 결정되는 값이다. 설계자는 상기 수학식 16을 만족하는 θ를 임의로 선정할 수 있다.In Equation (16), r is the radius of the first sub front wheel 1011, the second sub front wheel 1012, and the rear wheel 1020, and h is a predetermined value as the height of the step. The designer can arbitrarily select? That satisfies the above expression (16).

도 11b는 연결 프레임(1050)의 길이 b의 최소 값을 도출하기 위한 상황을 도시하고 있는데, 두개의 륜이 동시에 계단의 수직면에 접하지 않아야 하므로, 후륜(1020)이 제 1 계단(S1)의 수직면에 접하기 전에 제 2 서브 전륜(1012)이 제 2 계단(S2)상에 위치하여야 한다. 구체적으로, 후륜(1020)이 제 1 계단(S1)에 접하기 전에 제 1 서브 전륜(1011)과 제 2 서브 전륜(1012) 모두가 제 2 계단(S2)상에 위치하여야 한다. 이 때, 제 2 서브 전륜(1012)의 중심점과 제 2 계단(S2)의 단부를 잇는 선은 수평면에 대해 45도의 각을 갖는다.11B shows a situation for deriving the minimum value of the length b of the connecting frame 1050. Since the two wheels must not contact the vertical surface of the step at the same time, The second sub front wheel 1012 must be positioned on the second step S2 before contacting the vertical surface. Specifically, both the first sub front wheel 1011 and the second sub front wheel 1012 must be positioned on the second step S2 before the rear wheel 1020 contacts the first step S1. At this time, a line connecting the center point of the second sub front wheel 1012 and the end of the second step S2 has an angle of 45 degrees with respect to the horizontal plane.

제 1 계단(S1)의 수직면의 하단 지점의 좌표를 (0, 0)으로 하였을 때의, 후륜(1020)의 중심점의 좌표, 제 2 서브 전륜(1012)의 중심점의 좌표 및 서브 연결 프레임(1033)과 전방 프레임(1030)이 접하는 지점(A)의 좌표는 도 11b에 도시되어 있다. 참고적으로, 도 11b에서 제 2 서브 전방 프레임(1032)의 길이 d는 제 2 서브 전방 프레임(1032)와 서브 연결 프레임(1033)이 접하는 지점으로부터 제 2 서브 전륜(1012)의 중심점 사이의 길이를 의미한다.The coordinates of the center point of the rear wheel 1020, the coordinates of the center point of the second sub front wheel 1012 and the coordinates of the center point of the sub connection frame 1033 (1033) when the coordinates of the lower end point of the vertical surface of the first step S1 are (0,0) ) And the front frame 1030 are shown in Fig. 11B. 11B, the length d of the second sub front frame 1032 is equal to the length between the center of the second sub front wheel 1012 and the center of the second sub front frame 1012, .

도 11b의 기하학적 관계에 따라 아래의 수학식 17 내지 수학식 20이 유도될 수 있다.The following equations (17) to (20) can be derived according to the geometric relationship of FIG. 11B.

[수학식 17] &Quot; (17) "

Figure pat00018
Figure pat00018

[수학식 18]&Quot; (18) "

Figure pat00019
Figure pat00019

[수학식 19]&Quot; (19) "

Figure pat00020
Figure pat00020

[수학식 20]&Quot; (20) "

Figure pat00021
Figure pat00021

수학식 20에서 b의 최소 값이 결정될 수 있는데, 수학식 20에서 a는 서브 연결 프레임(1033)에서 제 2 서브 전방 프레임(1032)에 접하는 지점과 전방 프레임(1030)에 접하는 지점(A) 사이의 길이, h는 계단의 높이, d는 제 2 서브 전방 프레임(1032)의 길이, r은 각 륜의 반지름, w는 계단의 폭으로서 a, d, r은 설계자에 의해 미리 설정된 값이며, h와 w는 계단의 디메션으로서 미리 결정되어 있는 값이다. 따라서, 수학식 20을 정리하면 b > 상수 값으로 된다.The minimum value of b in Equation (20) can be determined. In Equation (20), a is a distance between a point tangent to the second sub forward frame 1032 in the sub connection frame 1033 and a point A tangent to the front frame 1030 D is the length of the second sub front frame 1032, r is the radius of each wheel, w is the width of the stairs, a, d and r are preset by the designer, and h And w is a predetermined value as a demension of the step. Therefore, when Expression (20) is summarized, b is a constant value.

도 11c는 연결 프레임(1050)의 길이 b의 최대 값을 도출하기 위한 상황으로서, 두개의 륜이 동시에 계단의 수직면에 접하지 않아야 하므로, 제 1 서브 전륜(1011)이 제 3 계단(S3)에 접하기 전에 후륜(1020)이 제 1 계단(S1)상에 위치하여야 한다. 이 때, 등판 보조 부재(1060)의 하부면은 제 3 계단(S3)에 접하고, 후륜(1020)의 중심점과 제 1 계단(S1)의 단부를 잇는 선분은 수평면에 대해 45도의 각을 이룬다.11C is a situation for deriving the maximum value of the length b of the connecting frame 1050. Since the two wheels do not contact the vertical surface of the step at the same time, the first sub front wheel 1011 moves to the third step S3 The rear wheel 1020 must be positioned on the first step S1 before contact. At this time, the lower surface of the backing assisting member 1060 is in contact with the third step S3, and a line segment connecting the center point of the rear wheel 1020 and the end of the first step S1 forms an angle of 45 degrees with respect to the horizontal surface.

제 2 계단(S2)의 수직면의 하부 지점의 좌표를 (0,0)으로 하였을 때, 후륜(1020)의 중심점의 좌표, 제 1 서브 전륜(1011)의 중심점의 좌표 및 서브 연결 프레임(1033)과 전방 프레임(1030)이 접하는 지점(A)의 좌표는 도 11c에 도시되어 있다.The coordinates of the center point of the rear wheel 1020, the coordinates of the center point of the first sub front wheel 1011, and the coordinates of the sub connection frame 1033 when the coordinates of the lower point on the vertical plane of the second step S2 are (0,0) And the coordinates of the point A where the front frame 1030 and the front frame 1030 contact with each other are shown in Fig.

도 11c의 기하학적 관계를 고려하였을 때 아래의 수학식 21 내지 수학식 23이 유도될 수 있다.Considering the geometric relationship of FIG. 11C, the following equations (21) to (23) can be derived.

[수학식 21]&Quot; (21) "

Figure pat00022
Figure pat00022

[수학식 22]&Quot; (22) "

Figure pat00023
Figure pat00023

[수학식 23]&Quot; (23) "

Figure pat00024
Figure pat00024

수학식 23에서 b의 최대 값이 결정될 수 있는데, 수학식 23에서 w는 계단의 폭, l은 제 1 서브 전륜(1011)의 중심점과 계단에 접하는 등판 보조 부재(1060)의 지점 사이의 거리이며, θ는 수학식 16에서 결정되는 값이고, r은 각 륜의 반지름, c는 서브 연결 프레임(1033) 중 제 1 서브 전방 프레임(1031)에 접하는 지점과 전방 프레임(1030)에 접하는 지점(A) 사이의 길이, d는 제 2 서브 전방 프레임(1032)의 길이, h는 계단의 높이로서, 미리 결정되거나 계산될 수 있는 값들이다. 따라서, 수학식 23을 정리하면 b < 상수 값으로 된다.The maximum value of b in Equation (23) can be determined, where w is the width of the step, l is the distance between the center point of the first sub front wheel 1011 and the point of the backing aiding member 1060 in contact with the step , c is a distance between a point tangent to the first sub forward frame 1031 of the sub connection frame 1033 and a point tangential to the front frame 1030 , D is the length of the second sub front frame 1032, and h is the height of the step, which are the values that can be predetermined or calculated. Therefore, by summarizing Equation 23, b < is a constant value.

설계자는 수학식 20과 수학식 23을 만족하는 b값들 중 어느 하나를 선정하여 연결 프레임(1050)의 길이로 선택할 수 있다.The designer can select any one of the b values satisfying the equations (20) and (23) to select the length of the connection frame (1050).

도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 로봇 장치가 계단을 등판하는 과정을 도시하는 도면으로서, 도 12의 각 단계와 도 10의 각 단계를 비교하면, 예상한 바와 같이, 로봇 장치가 계단 등판을 원활하게 하는 것을 알 수 있다.12 is a diagram showing a process in which a robot apparatus manufactured according to another embodiment of the present invention performs a stair climbing process. When each step of Fig. 12 is compared with each step of Fig. 10, It can be seen that the stair climbing is smooth.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1300)의 측면도이다.13 is a side view of a robot apparatus 1300 according to another embodiment of the present invention.

도 13에 도시된 로봇 장치(1300)는 도 2에 도시된 로봇 장치(200)와 유사하나, 측면 방향에서 볼 때, 등판 보조 부재(1360)의 상부면은 전륜(1310)의 중심점으로부터 연장되며, 하부면은 수평면으로서, 전륜(1310)의 접선을 이룬다. 도 2와 같이, 등판 보조 부재(260)의 하부면이 전륜(210)의 중심점으로부터 연장되어 있으면, 등판 보조 부재(260)의 하부면과 전륜(210) 사이의 공간이 계단의 단부에 끼어 등판이 용이하지 않을 수 있다.The robot apparatus 1300 shown in Fig. 13 is similar to the robot apparatus 200 shown in Fig. 2 except that the upper surface of the backing aiding member 1360 extends from the center point of the front wheel 1310 in the lateral direction And the lower surface is a horizontal plane and forms a tangent line of the front wheel 1310. [ 2, when the lower surface of the backing assisting member 260 extends from the center point of the front wheel 210, a space between the lower surface of the backing up assistant member 260 and the front wheel 210 is caught by the end of the step, May not be easy.

도 13에 도시된 로봇 장치(1300)의 주요 설계 값들은 연결 프레임(1350)의 길이 b, 전륜(1310)의 중심점과 등판 보조 부재(1360)의 단부 사이의 길이 l, 및 전방 프레임(1330)과 등판 보조 부재(1360)의 상부면 사이의 각도 θ이다. 이들 설계 값들을 도출하는 방법에 대해서는 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 설명한다.The main design values of the robot apparatus 1300 shown in Fig. 13 are the length b of the connecting frame 1350, the length l between the center point of the front wheel 1310 and the end of the backboard aiding member 1360, And the upper surface of the backing up aiding member 1360. A method of deriving these design values will be described with reference to Figs. 14A to 14C.

도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 장치(1300)의 설계 값들을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.14A to 14C are diagrams for explaining a method of deriving the design values of the robot apparatus 1300 according to another embodiment of the present invention.

도 14a는 연결 프레임(1350)의 최대 길이 상황으로서, 구체적으로, 후륜(1320)의 중심점이 제 1 계단(S1)의 단부상에 위치하고, 전륜(1310)은 제 2 계단(S2)상에 위치하되, 등판 보조 부재(1360)가 제 3 계단(S3)에 접하고 있다.14A is a maximum length condition of the connecting frame 1350. Specifically, the center point of the rear wheel 1320 is located on the end of the first step S1 and the front wheel 1310 is located on the second step S2 , The backing assisting member 1360 is in contact with the third step S3.

또한, 도 14b는 연결 프레임(1350)의 최소 길이 상황으로서, 구체적으로, 후륜(1320)이 제 1 계단(S1)의 수직면에 접하고 있고, 전륜(1310)의 중심점이 제 2 계단(S2)의 단부상에 위치하고 있다. 14B shows a minimum length condition of the connecting frame 1350. Specifically, the rear wheel 1320 is in contact with the vertical surface of the first step S1 and the center point of the front wheel 1310 is in contact with the second step S2 It is located on the edge of the foot.

연결 프레임(1350)의 길이 b는 도 14a 및 14b의 상황에 따른 길이 범위, 즉, 아래의 수학식 24를 만족하여야 한다. The length b of the connection frame 1350 should satisfy the length range according to the situation of FIGS. 14A and 14B, that is, Equation 24 below.

[수학식 24]&Quot; (24) &quot;

Figure pat00025
Figure pat00025

상기 수학식 24로부터 연결 프레임(1350)의 최소 길이(bmin)와 최대 길이(bmax)를 아래의 수학식 25와 같이 도출할 수 있다.The minimum length bmin and the maximum length bmax of the connection frame 1350 can be derived from Equation (24) as follows.

[수학식 25]&Quot; (25) &quot;

Figure pat00026
Figure pat00026

수학식 24 및 수학식 25에서 w는 계단의 폭, h는 계단의 높이, r은 전륜(1310)과 후륜(1320)의 반지름을 의미한다. 설계자는 로봇 장치(1300)가 등판 하고자 하는 계단의 높이, 폭, 및 전륜(1310)과 후륜(1320)의 반지름을 이용하여 도출되는 수학식 25의 bmin과 bmax 사이의 값을 연결 프레임(1300)의 길이로 선정할 수 있다.In Equation 24 and Equation 25, w denotes the width of the step, h denotes the height of the step, and r denotes the radius of the front wheel 1310 and the rear wheel 1320. The designer can set the value between bmin and bmax in Equation 25 derived by using the height, width, and radius of the front wheel 1310 and the rear wheel 1320, which the robot apparatus 1300 wants to follow, Can be selected.

또한, θ의 결정을 위해 도 14a에서 등판 보조 부재(1360)의 하부면이 계단에 접하기 위해서는 아래의 수학식 26을 만족하여야 한다.In order to determine the angle θ, the lower surface of the backing plate auxiliary member 1360 in FIG. 14A must satisfy the following equation (26).

[수학식 26]&Quot; (26) &quot;

Figure pat00027
Figure pat00027

상기 수학식 26에서

Figure pat00028
는 로봇 장치(1300)가 회전한 각도를 나타낸다.In Equation 26,
Figure pat00028
Represents the angle at which the robot apparatus 1300 is rotated.

본 발명의 일 실시예에서는 로봇 장치(1300)가 다양한 종류의 계단을 등판할 수 있도록 하는 θ의 결정을 위해 계단의 폭과 계단의 높이를 아래의 수학식 27과 같이 일정 범위로 선정하였다. 아래의 폭 및 높이의 범위는 주택건설기준 등에 관한 규정에서 선정된 계단의 폭과 계단의 높이를 고려하여 도출된 것이다.In the embodiment of the present invention, the width of the stairs and the height of the stairs are selected in a certain range as shown in Equation (27) below in order to determine the angle θ allowing the robot apparatus 1300 to mount various types of stairs. The width and height ranges below are derived by considering the width of the stairs and the height of the stairs selected in the regulations on housing construction standards and others.

[수학식 27]&Quot; (27) &quot;

Figure pat00029
Figure pat00029

다양한 계단을 등판하기 위해서는 θ가

Figure pat00030
의 최대 값보다 커야 하며,
Figure pat00031
의 최대 값은 수학식 26에서 b가 가장 작고, h가 가장 클 때를 의미하며 이는 아래의 수학식 28로 표현될 수 있다.To enter the various stairs,
Figure pat00030
Lt; / RTI &gt;
Figure pat00031
The maximum value of Equation (26) means that b is the smallest and h is the largest, which can be expressed by Equation (28) below.

[수학식 28]&Quot; (28) &quot;

Figure pat00032
Figure pat00032

수학식 28에서 hmax는 수학식 27에서 h의 최대 값을 의미하며, bmin(min)은 수학식 27의 w 값들과 h 값들을 수학식 25의 좌측 식에 대입한 경우 도출되는 bmin 값들 중 최소 값을 의미한다. 설계자는 수학식 28에서 도출되는

Figure pat00033
보다 큰 값을 θ로 선정할 수 있다.In Equation 28, hmax denotes the maximum value of h in Equation (27), and bmin (min) denotes a minimum value of bmin values obtained when the w values and h values in Equation 27 are substituted into the left- . Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (28) &lt; / RTI &gt;
Figure pat00033
A larger value can be selected as &amp;thetas;

다음은 도 14c를 참조하여, 전륜(1310)의 중심점과 등판 보조 부재(1360)의 단부 사이의 길이 l의 설계 값을 유도한다.Next, referring to Fig. 14C, the design value of the length 1 between the center point of the front wheel 1310 and the end of the backboard aiding member 1360 is derived.

도 14c는 등판 보조 부재(1360)의 하부면이 계단에 접하고 있는 상황을 도시하고 있는데, 등판 보조 부재(1360)의 하부면이 계단에 접하기 위해서는 A 지점이 I 지점보다 높이 위치하여야 하며, 아래의 수학식 29 및 30이 유도될 수 있다.14C shows a state in which the lower surface of the backing up assistant 1360 is in contact with the step. In order for the lower surface of the backing up aiding member 1360 to contact the step, point A must be higher than point I, (29) and (30) can be derived.

[수학식 29]&Quot; (29) &quot;

Figure pat00034
Figure pat00034

[수학식 30]&Quot; (30) &quot;

Figure pat00035
Figure pat00035

수학식 30에서

Figure pat00036
를 유도할 수 있으며,
Figure pat00037
는 계단과 접하기 위해서 아래의 수학식 31과 같이, 90도보다 작아야 한다. 또한, 도 14c에서 아래의 수학식 32가 도출될 수 있다.In equation (30)
Figure pat00036
Lt; / RTI &gt;
Figure pat00037
Must be less than 90 degrees, as shown in Equation 31 below, to contact the stairs. Further, in Fig. 14C, the following equation 32 can be derived.

[수학식 31]&Quot; (31) &quot;

Figure pat00038
Figure pat00038

[수학식 32](32)

Figure pat00039
Figure pat00039

수학식 30, 31, 32를 이용하면 아래의 수학식 33이 도출될 수 있다.Using Equations (30), (31) and (32), the following Equation (33) can be derived.

[수학식 33]&Quot; (33) &quot;

Figure pat00040
Figure pat00040

또한, 수학식 33은 아래의 수학식 34로 유도될 수 있다.Further, the equation (33) can be derived by the following equation (34).

[수학식 34]&Quot; (34) &quot;

Figure pat00041
Figure pat00041

아래의 수학식 35로 유도되는

Figure pat00042
의 최소 값을 이용하여 l의 최소 값(lmin,1)을 수학식 34로부터 아래의 수학식 36과 같이 유도할 수 있다.(35) &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure pat00042
The minimum value of l (lmin, 1) can be derived from Equation (34) as Equation (36) below.

[수학식 35]&Quot; (35) &quot;

Figure pat00043
Figure pat00043

[수학식 36]&Quot; (36) &quot;

Figure pat00044
Figure pat00044

상기 수학식 35에서 bmax는 수학식 27의 w 값들과 h값들을 수학식 25의 우측 식에 입력하였을 때 도출되는 bmax 값들을 의미한다.In Equation (35), bmax denotes bmax values obtained when the w values and h values of Equation (27) are inputted to the right side of Equation (25).

또한, 수학식 29에서 로봇 장치(1300)가 첫 번째 계단을 등판하기 시작할 때의

Figure pat00045
는 0(즉, 로봇 장치(1300)가 회전하지 않은 상태)이므로, 이를 이용하면 l의 최소 값(lmin,2)이 아래의 수학식 37과 같이 유도될 수 있다.Further, in Equation (29), when the robot apparatus 1300 starts to start the first step,
Figure pat00045
The minimum value of l, lmin, 2 can be derived as shown in the following equation (37) by using 0 (i.e., the robot apparatus 1300 is not rotating).

[수학식 37]&Quot; (37) &quot;

Figure pat00046
Figure pat00046

수학식 27의 w 값들과 h 값들을 수학식 36과 수학식 37에 대입하여 도출되는 lmin,1과 lmin,2는 도 15(a)와 도 15(b)에 도시되어 있다. 도 15(a)는 w 및 h 값에 따른 lmin,1과 lmin,2를 3차원으로 도시한 그래프이고, 도 15(b)는 도 15(a)의 그래프를 2차원으로 표현한 것이다. Lmin, 1 and lmin, 2 derived by substituting the w values and h values of Equation (27) into Equation (36) and Equation (37) are shown in Figs. 15 (a) and 15 (b). 15 (a) is a graph showing three-dimensional representation of lmin, 1 and lmin, 2 according to the values of w and h, and Fig. 15 (b) is a two-dimensional representation of the graph of Fig.

도 15(a) 및 도 15(b)에서 case 1의 값은 lmin,1 값들을 나타내고, case 2의 값은 lmin, 2 값들을 나타낸다.15 (a) and 15 (b), case 1 represents lmin, 1 values, and case 2 represents lmin, 2 values.

설계자는 수학식 36과 37로부터 도출되는 l의 최소 값들 중(즉, lmin,1 값들과 lmin,2 값들) 최대의 값보다 큰 l을 선정함으로써, 다양한 종류의 계단을 등판할 수 있는 l을 설계할 수 있다.The designer designes l to be able to perform various kinds of stairs by selecting l that is larger than the maximum value among the minimum values of l derived from equations (36 and 37) (i.e., lmin, 1 values and lmin, 2 values) can do.

한편, 상술한 로봇 장치(200, 700, 1000)에서는 연결 프레임의 길이(250, 1050), 및 등판 보조 부재(260, 360, 1060)와 전방 프레임(230, 1030) 사이의 각도가 중요 인자로서 작용하였다.In the robot apparatuses 200, 700 and 1000 described above, the lengths 250 and 1050 of the connecting frame and the angle between the backboarding auxiliary members 260, 360 and 1060 and the front frames 230 and 1030 are important factors .

상술한 로봇 장치들(200, 700, 1000)은 등판하고자 하는 계단의 디멘션(예를 들어, 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나)을 측정하는 측정부와, 측정 결과에 기초하여 연결 프레임(250, 1050)의 길이를 조절하거나, 등판 보조 부재(260, 360, 1060)와 전방 프레임(230, 1030) 사이의 각도를 조절하는 구동부를 더 포함할 수 있다. The robot apparatuses 200, 700, and 1000 may include a measuring unit that measures a dimension of a stairway to be grounded (for example, at least one of a width and a height of a stairway) 1050 and adjusts the angle between the backing assisting members 260, 360, 1060 and the front frames 230,

측정부는 예를 들어, 카메라, 적외선 센서, 레이져 센서 등을 포함할 수 있으며, 또한, 구동부는 예를 들어, 연결 프레임(250, 1050)의 길이를 조절하고, 등판 보조 부재(260, 360, 1060)를 회전시키기 위한 모터 및 기어 등을 포함할 수 있다.For example, the driving part may adjust the length of the connection frames 250 and 1050, and may include a back plate auxiliary members 260, 360 and 1060 A motor and a gear for rotating the motor.

측정부에 의해 측정된 계단의 디멘션에 따라 구동부는 연결 프레임(250, 1050)의 길이를 확장 또는 축소시키거나, 등판 보조 부재(260, 360, 1060)의 각도를 회전시켜 로봇 장치(200, 700, 1000)가 다양한 종류의 계단을 효율적으로 등판할 수 있게 한다.According to the dimension of the step measured by the measuring unit, the driving unit enlarges or reduces the length of the connection frames 250 and 1050 or rotates the angles of the backing up support members 260, 360, and 1060, , &Lt; / RTI &gt; 1000) can efficiently mount various types of stairs.

또한, 도 13에 도시된 로봇 장치(1300)의 경우, l과 θ는 다양한 계단의 폭과 높이를 고려하여 도출된 값으로서, 다양한 종류의 계단을 등판할 수 있으나, 연결 프레임(1350)의 길이 b는 로봇 장치(1300)가 등판하고자 하는 계단의 폭과 높이를 고려하여 도출된 것이므로, 특정 계단에 적합한 수치라고 할 수 있다. 따라서, 도 13의 로봇 장치(1300)의 경우에는, 등판하고자 하는 계단의 디멘션(예를 들어, 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나)을 측정하는 측정부와, 측정 결과에 기초하여 연결 프레임(1350)의 길이를 조절하는 구동부를 더 포함할 수 있다. In the case of the robot apparatus 1300 shown in FIG. 13, l and &amp;thetas; are values derived by considering the widths and heights of various steps, b is derived by considering the width and height of the step to be taken up by the robot apparatus 1300, and thus can be said to be a value suitable for a specific step. Therefore, in the case of the robot apparatus 1300 shown in Fig. 13, a measuring unit for measuring a dimension (for example, at least one of the width and height of the stairs) of a step to be stood, And a driving unit for adjusting the length of the driving unit.

측정부는 예를 들어, 카메라, 적외선 센서, 레이져 센서 등을 포함할 수 있으며, 또한, 구동부는 예를 들어, 연결 프레임의 길이를 조절하기 위한 모터 및 기어 등을 포함할 수 있다. 측정부에 의해 측정된 계단의 디멘션에 따라 구동부는 연결 프레임(1350)의 길이를 확장 또는 축소시켜 로봇 장치(1300)가 다양한 종류의 계단을 효율적으로 등판할 수 있게 한다.The measuring unit may include, for example, a camera, an infrared sensor, a laser sensor, and the like. The driving unit may include, for example, a motor and gear for adjusting the length of the connecting frame. According to the dimension of the step measured by the measuring unit, the driving unit enlarges or reduces the length of the connecting frame 1350, so that the robot apparatus 1300 can effectively mount various kinds of stairs.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

200, 700, 1000, 1300: 로봇 장치
210, 1010, 1310: 전륜
220, 1020, 1320: 후륜
230, 1030, 1330: 전방 프레임
240, 1040, 1340: 후방 프레임
250, 1050, 1350: 연결 프레임
260, 360, 1060, 1360: 등판 보조 부재
261, 361: 결합부
1011: 제 1 서브 전륜
1012: 제 2 서브 전륜
1031: 제 1 서브 전방 프레임
1032: 제 2 서브 전방 프레임
1033: 서브 연결 프레임
200, 700, 1000, 1300: robot apparatus
210, 1010, 1310: front wheel
220, 1020, 1320: rear wheel
230, 1030, 1330: front frame
240, 1040, 1340: rear frame
250, 1050, 1350: connection frame
260, 360, 1060, 1360:
261, 361:
1011: first sub front wheel
1012: second sub front wheel
1031: first sub-front frame
1032: second sub front frame
1033: Sub-connection frame

Claims (13)

계단 등판 기능을 갖는 로봇 장치에 있어서,
전륜;
후륜; 및
상기 로봇 장치의 전방 사선으로 돌출된 등판 보조 부재를 포함하되,
상기 등판 보조 부재의 하부면은, 상기 로봇 장치가 전진 이동할 때 상기 전륜보다 먼저 상기 계단에 접촉하여 상기 전륜이 상승되도록 하는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
1. A robot apparatus having a stair climbing function,
Front wheel;
Rear wheel; And
And a backing assisting member protruding from a forward oblique line of the robot apparatus,
Wherein the lower surface of the backing assisting member is brought into contact with the step prior to the front wheel so that the front wheel is raised when the robot apparatus moves forward.
제1항에 있어서,
상기 로봇 장치는,
상기 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 전방 프레임;
상기 후륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 후방 프레임; 및
상기 전방 프레임과 상기 후방 프레임을 연결하는 연결 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
The method according to claim 1,
The robot apparatus includes:
A front frame connected to the front wheel and extending in an upward direction;
A rear frame connected to the rear wheel and extending in an upward direction; And
And a connection frame connecting the front frame and the rear frame to each other.
제2항에 있어서,
상기 등판 보조 부재는,
상기 전방 프레임 또는 상기 전륜에 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
3. The method of claim 2,
The backing plate-
Wherein the front wheel is connected to the front frame or the front wheel.
제2항에 있어서,
상기 로봇 장치는,
상기 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및
상기 측정된 폭 및 높이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 연결 프레임의 길이를 조절하는 제 1 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
3. The method of claim 2,
The robot apparatus includes:
A measuring unit measuring at least one of a width and a height of the step; And
And a first driving unit for adjusting the length of the connection frame based on at least one of the measured width and height.
제2항에 있어서,
상기 로봇 장치는,
상기 계단의 폭 및 높이 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및
상기 측정된 폭 및 높이 중 적어도 하나에 기초하여 상기 등판 보조 부재와 상기 전방 프레임 사이의 각도를 조절하는 제 2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
3. The method of claim 2,
The robot apparatus includes:
A measuring unit measuring at least one of a width and a height of the step; And
Further comprising a second driving unit for adjusting an angle between the backing plate assist member and the front frame based on at least one of the measured width and height.
제2항에 있어서,
상기 등판 보조 부재의 하부면은,
수평면 또는 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
3. The method of claim 2,
The lower surface of the backing plate-
A horizontal surface or a curved surface.
제6항에 있어서,
상기 연결 프레임의 길이는,
상기 후륜이 제 1 계단상에 위치하고, 상기 전륜이 상기 제 1 계단보다 한 단계 높은 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최대 길이와, 상기 후륜이 제 1 계단의 수직면에 접해있고, 상기 전륜이 상기 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최소 길이 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
The method according to claim 6,
The length of the connection frame,
The maximum length of the connecting frame when the rear wheel is located on the first step and the front wheel is located on the second step higher than the first step and the maximum length of the connecting frame when the rear wheel is in contact with the vertical surface of the first step, And a minimum length of the connecting frame when the front wheel is located on the second step.
제6항에 있어서,
상기 등판 보조 부재와 상기 전방 프레임 사이의 각도는,
상기 전륜이 상기 계단의 수직면에 접하기 전에 상기 등판 보조 부재가 상기 계단에 먼저 접하는 경우의 최소 각도에 기초하여 결정된 값을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
The method according to claim 6,
Wherein an angle between the backboarding auxiliary member and the front frame
And a value determined based on a minimum angle when the backing assisting member first contacts the step before the front wheel contacts the vertical surface of the step.
제6항에 있어서,
상기 등판 보조 부재의 하부면은 수평면이되,
상기 등판 보조 부재의 하부면은 상기 로봇 장치의 측면 방향에서 상기 전륜의 접선을 이루는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
The method according to claim 6,
The lower surface of the backing assisting member is a horizontal surface,
Wherein the lower surface of the backing assisting member is tangential to the front wheel in the lateral direction of the robot apparatus.
제9항에 있어서,
상기 로봇 장치에서, 상기 등판 보조 부재의 단부와 전륜의 중심점 사이의 길이 및 상기 등판 보조 부재의 상부면과 상기 전방 프레임 사이의 각도는,
일정 수치 범위를 갖는 계단의 폭 및 길이에 기초하여 도출된 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
10. The method of claim 9,
In the robot apparatus, the length between the end portion of the backboard assisting member and the center point of the front wheel, and the angle between the top surface of the backboard assisting member and the front frame,
Wherein the robot apparatus is derived based on a width and a length of a step having a predetermined numerical range.
제2항에 있어서,
상기 전륜은,
제 1 서브 전륜; 및
서브 연결 프레임을 통해 상기 제 1 서브 전륜과 연결되는 제 2 서브 전륜을 포함하되,
상기 서브 연결 프레임은 상기 전방 프레임과 힌지 연결된 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
3. The method of claim 2,
The front wheel,
A first sub front wheel; And
And a second sub front wheel connected to the first sub front wheel through a sub connection frame,
And the sub connection frame is hinged to the front frame.
제11항에 있어서,
상기 로봇 장치는,
상기 제 1 서브 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 제 1 서브 전방 프레임; 및
상기 제 2 서브 전륜에 연결되어 상부 방향으로 연장되는 제 2 서브 전방 프레임을 더 포함하되,
상기 등판 보조 부재와 상기 제 1 서브 전륜 사이의 각도는, 상기 제 1 서브 전륜이 상기 계단의 수직면에 접하기 전에 상기 등판 보조 부재가 상기 계단에 먼저 접하는 경우의 최소 각도에 기초하여 결정된 값을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
12. The method of claim 11,
The robot apparatus includes:
A first sub front frame connected to the first sub front wheel and extending in an upward direction; And
And a second sub front frame connected to the second sub front wheel and extending in an upper direction,
Wherein an angle between the backing assisting member and the first sub front wheel has a value determined based on a minimum angle when the backing assisting member contacts the step first before the first sub front wheel contacts the vertical face of the step .
제11항에 있어서,
상기 연결 프레임의 길이는,
상기 후륜이 제 1 계단상에 위치하고, 상기 제 1 서브 전륜과 상기 제 2 서브 전륜이 상기 제 1 계단보다 한 단계 높은 제 2 계단상에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최대 길이와, 상기 후륜이 제 1 계단의 수직면에 접하지 않고, 상기 제 1 서브 전륜과 상기 제 2 서브 전륜이 상기 제 2 계단에 위치하는 경우의 연결 프레임의 최소 길이 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 장치.
12. The method of claim 11,
The length of the connection frame,
The maximum length of the connecting frame when the rear wheel is located on the first step and the first sub front wheel and the second sub front wheel are located on a second step higher than the first step, And a minimum length of the connection frame when the first sub front wheel and the second sub front wheel are located at the second step without touching the vertical plane of the step 1.
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WO2024043461A1 (en) * 2022-08-26 2024-02-29 삼성전자주식회사 Robot and method for controlling robot

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