KR20180126200A - 휠이 형성된 플리퍼를 구비한 트랙형 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플리퍼를 구비하는 트랙형 로봇에 관한 것으로, 양 측면에 복수의 구동 휠 및 상기 복수의 구동 휠을 둘러싼 메인 구동트랙을 구비하는 로봇 몸체; 및 상기 복수의 구동 휠 중 적어도 하나의 구동 휠의 측면에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 플리퍼를 포함하되, 상기 플리퍼는, 상기 적어도 하나의 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 플리퍼 구동축에 연결되는 기저부 및 상기 기저부로부터 일 방향으로 연장된 돌출부를 포함하는 플리퍼 프레임; 상기 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 주행 구동축에 연결되며, 상기 기저부에 회전 가능하게 장착되는 플리퍼 주행 풀리; 상기 플리퍼 주행 풀리의 외주면의 일부와 상기 돌출부의 외주면의 일부를 감싸며 회전 가능하도록 감기는 주행 벨트; 상기 플리퍼 프레임에 회전 가능하게 수용되며, 상기 주행 구동축에 연결되는 증속 구동 풀리; 상기 증속 구동 풀리에 감긴 증속 벨트에 의해 회전 가능하게 감기며, 상기 증속 구동 풀리와 이격되어 형성되고, 상기 증속 구동 풀리의 직경보다 작은 직경을 가지는 증속 종동 풀리; 상기 증속 종동 풀리에 연결되고, 상기 증속 종동 풀리로부터 돌출되어 형성되는 증속 회전축; 및 상기 증속 회전축에 연결되며, 회전 가능한 증속 휠을 포함하여 고토크 모드와 고속주행 모드를 포함한다.

Description

휠이 형성된 플리퍼를 구비한 트랙형 로봇{Track-type SUGV with wheeled flipper}

본 발명은 트랙형 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플리퍼를 가지는 무인 트랙형 로봇에 관한 것이다.

소형 지상 무인차량 또는 무인 지상 로봇(SUGV, Small Unmanned Ground Vehicle)은 일반적으로 최근 재난지역이나 군사지역과 같이 인간이 접근하기 힘든 위험한 지역의 상황을 확인하기 위해서 사용되고 있다. 상기 무인 지상 로봇은 사용자의 조작에 의해 이동하거나, 구비되는 센서를 이용하여 능동적으로 이동하여 투입된 지역의 주변 상황을 촬영하여 사용자에게 전송하는 등의 임무를 수행한다. 이러한 임무의 특수성 때문에, 포장된 도로 뿐 아니라 계단 등을 포함한 각종 장애물이 산재해있는 험난한 지형에도 주행이 가능한 트랙형 무인 지상 로봇이 주로 이용되고 있다.

일반적으로 무한궤도로 된 트랙을 이용해 움직이는 트랙형 무인 지상 로봇은 근래에 들어 군사용으로 전력화되어 로봇 운용자가 가시권이 확보되지 않은(Non-LOS) 원격지에서 통제장치를 이용해 로봇을 운용조작하고, 로봇에 장착된 각종 임무장비, 즉 EO/IR 카메라, EOD 매니풀레이터(폭발물 처리용 로봇팔) 등을 제어함으로써, 위험한 병사 임무를 로봇으로 하여금 대신 수행하도록 하는데, 그 임무 목적 외에도 점차 그 용도가 증가되고 있는 실정이다.

트랙형 로봇은 트랙만으로는 계단과 같은 높낮이 차이가 있는 장애물을 원활하게 극복하기 어려우므로, 플리퍼(flipper)라는 로봇 팔을 더 포함한다. 도 1은 이와 같은 플리퍼(201)를 구비하는 종래 기술의 트랙형 로봇(200)의 사시도이다. 플리퍼(201)는 넘어가고자 하는 장애물에 먼저 도달하거나 로봇을 그 역방향에서 밀어주는 방식으로 장애물 극복에 일조한다.

플리퍼(201)는 단순히 계단 등판, 전방 장애물 극복을 위해 장착하여 사용되어 왔다. 오늘날 사용자들은 고토크/고기동의 로봇 성능을 요구하고 있다. 그러나 트랙형 로봇의 특성상 중량, 크기의 문제로 구동장치의 용량을 증가시키는데 한계를 보인다. 소형 로봇에 장착되는 구동장치는 고토크/고기동, 중량, 크기를 동시에 만족시키기에는 물리적 한계에 도달해 있다. 공간적인 문제로 변속기를 장착할 수 없으며, 중량 문제로 용량을 증가시키는데도 한계가 있다.

또한 모터의 특성상 고토크와 고기동은 반비례적 특성을 갖는다. 트랙형 로봇(200)의 경량화를 위해 모터의 한계 속도를 올리는 경우 모터의 출력 토크는 낮아지게 된다. 이를 해결하기 위해 감속기를 장착하게 되는데, 고토크를 높이기 위해 감속비를 크게 하게되면 감속기에 의한 중량 증가가 발생한다. 또한 감속기의 허용속도의 문제로 한계가 있다.

이러한 고토크/고기동의 트랙형 로봇(200)을 개발하기 위해 트랙 휠(202)을 플리퍼(200) 선단부에 회전 가능하게 설치하여 주행 진동 저감 및 속도 향상을 얻을 수 있다. 그러나 트랙 휠이 장착된 상태에서는 플리퍼에 설치된 무한궤도의 장점인 접지력이 저하된다는 문제가 있고, 트랙 휠에 동력이 직접적으로 연결되지 않거나 플리퍼을 감고 있는 트랙에 직접적으로 연결되어 고속 회전 및 주행을 달성할 수 없다는 문제가 있다.

미국 등록특허 제9096281호 (2015.08.04. 등록)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고토크 및 고기동 조건을 만족하는 플리퍼를 가지는 트랙형 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 트랙형 로봇은, 양 측면에 복수의 구동 휠 및 상기 복수의 구동 휠을 둘러싼 메인 구동트랙을 구비하는 로봇 몸체; 및 상기 복수의 구동 휠 중 적어도 하나의 구동 휠의 측면에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 플리퍼를 포함하되, 상기 적어도 하나의 플리퍼는, 상기 적어도 하나의 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 플리퍼 구동축에 연결되는 기저부 및 상기 기저부로부터 일 방향으로 연장된 돌출부를 포함하는 플리퍼 프레임; 상기 적어도 하나의 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 주행 구동축에 연결되며, 상기 기저부에 회전 가능하게 장착되는 플리퍼 주행 풀리; 상기 플리퍼 주행 풀리의 외주면의 일부와 상기 돌출부의 외주면의 일부를 감싸며 회전 가능하도록 감기는 주행 벨트; 상기 플리퍼 프레임에 회전 가능하게 수용되며, 상기 주행 구동축에 연결되는 증속 구동 풀리; 상기 증속 구동 풀리에 감긴 증속 벨트에 의해 회전 가능하게 감기며, 상기 증속 구동 풀리와 이격되어 형성되고, 상기 증속 구동 풀리의 직경보다 작은 직경을 가지는 증속 종동 풀리; 상기 증속 종동 풀리에 연결되고, 상기 증속 종동 풀리로부터 돌출되어 형성되는 증속 회전축; 및 상기 증속 회전축에 연결되며, 회전 가능한 증속 휠을 포함할 수 있다.

상기 증속 종동 풀리 및 상기 증속 회전축은 상기 돌출부에 수용될 수 있다.

상기 증속 휠은, 상기 돌출부보다 상기 일 방향으로 더 돌출될 수 있다.

상기 증속 휠은, 상기 돌출부의 측면에 배치될 수 있다.

상기 플리퍼 프레임은, 상기 기저부로부터 상기 돌출부로 갈수록 테이퍼(taper)질 수 있다.

상기 돌출부는, 상기 주행 벨트의 내주면에 접하고, 상기 주행 벨트의 주행에 따라 회전 가능하도록 연결된 롤러를 포함할 수 있다.

상기 플리퍼 구동축은, 충격을 흡수하는 완충부를 더 포함할 수 있다.

상기 주행 벨트는, 무한궤도로 형성될 수 있다.

상기 로봇 몸체의 전후측 중 일측에 배치된 구동 휠에는 상기 적어도 하나의 플리퍼가 연결되고, 상기 로봇 몸체의 전후측 중 타측에 배치된 구동 휠에는 적어도 하나의 아이들 플리퍼가 연결되며, 상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼는, 상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼에 종동 회전 가능하게 연결된 아이들 휠을 구비할 수 있다.

상기 적어도 하나의 플리퍼는 상기 일측에 배치된 구동 휠에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼는 상기 타측에 배치된 구동 휠에 탈착 가능하게 결합됨으로써 전륜 구동 모드 및 후륜구동 모드 전환이 가능할 수 있다.

실시예에 따른 트랙형 로봇은, 상기 주행 벨트를 이용하여 주행하는 고토크 모드와, 상기 증속 휠을 이용하여 주행하는 고속주행 모드를 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

트랙형 로봇이 높은 기동성과 높은 토크를 동시에 얻을 수 있다.

프레임 내에 수용되며 주행 벨트의 구동부를 공유하는 증속 구조를 가짐으로써, 플리퍼의 부피 및 무게를 고려함에 있어 모터 용량을 증가시키거나 감속기를 변경하는 것 보다 상대적으로 적은 부피 및 무게 증대를 통해 고토크/고속 기동을 모두 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술의 트랙 휠을 가지는 플리퍼를 구비한 트랙형 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇이 구비하는 플리퍼의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇이 구비하는 플리퍼의 배면사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇이 구비하는 플리퍼의 일측플리퍼 주행 풀리를 제거한 상황을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇이 구비하는 플리퍼의 일측플리퍼 주행 풀리와 플리퍼하우징을 제거한 상황을 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇이 구비하는 플리퍼의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇의 고속주행 모드를 나타낸 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)은 로봇 몸체(103)와, 로봇 몸체(103)에 연결된 플리퍼(1)를 포함한다.

이하의 설명에서 전방이라 함은 트랙형 로봇(100)의 주행 방향으로서 로봇 몸체(103)의 정면이 향하는 방향이며, 후방이라 함은 전방의 반대쪽 방향으로서 주행 로봇의 주행 방향의 반대방향을 지칭한다.

로봇 몸체(103)는 본 발명의 트랙형 로봇(100)의 본체가 되는 구성요소로, 트랙형 로봇(100)을 구동하기 위한 구동부, 전력원이 될 수 있는 배터리, 제어 신호와 데이터를 주고받기 위한 통신 유닛, 트랙형 로봇(100)의 각 구성요소에 대한 제어 신호를 생성하는 제어부 등을 포함할 수 있으나, 로봇 몸체(103)가 포함하는 구성요소는 이에 제한되지 않는다.

로봇 몸체(103)는 양 측면에, 트랙형 로봇(100)의 주행을 위한 적어도 하나의 구동 휠(104) 및 메인 구동트랙(105)을 포함한다. 구동 휠(104)은 구동부에 연결되어 구동력을 전달받아 회전 가능하고, 메인 구동트랙(105)은 구동 휠(104)을 둘러싸는 무한궤도의 형태로 구성될 수 있다. 따라서 구동 휠(104)의 구동에 의해서 메인 구동트랙(105)이 구동되고, 트랙형 로봇(100)을 주행시킬 수 있다. 트랙형 로봇(100)의 양 측면에 위치한 구동 휠(104) 및 메인 구동트랙(105)은 각각 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 회전할 수 있고, 동일한 속도로 회전하거나 상이한 속도로 회전할 수 있도록 구성됨으로써 트랙형 로봇(100)의 다양한 기동을 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 몸체(103)의 양 측면에 각각 하나씩 총 2개의 메인 구동트랙(105)이 배치될 수 있고, 하나의 메인 구동트랙(105)의 내주면에는 각각 2개씩 총 4개의 구동 휠(104)이 전후방에 배치 및 연결되어 그 구동력을 메인 구동트랙(105)으로 전달할 수 있으나 메인 구동트랙(105)과 구동 휠(104)의 개수 및 배치되는 위치는 이에 제한되지 않는다.

플리퍼(1)는 구동 휠(104)의 측면에 회전 가능하게 연결되고, 착탈이 가능하도록 연결될 수 있다. 플리퍼(1)가 구동 휠(104)과 로봇 몸체(103)의 연결면인 구동 휠(104)의 내측면이 아닌 외측면에 연결되는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면 구동 휠(104)이 로봇 몸체(103)의 전후방에 배치되므로, 플리퍼(1) 역시 로봇 몸체(103)의 전방 양측에 구비될 수 있고, 후방에도 구비될 수 있다. 일 실시예와 같이 플리퍼(1)는 양 측면에 배치되어 쌍을 이루는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.

플리퍼(1)는 구동 휠(104)의 측면으로부터 돌출된 플리퍼 구동축(11)과 주행 구동축(41)에 회전 가능하도록 연결되고, 로봇 몸체(103)에 대하여 독립적으로 각도 조절이 가능하도록 결합된다. 이에 따라 플리퍼(1)가 로봇 몸체(103)에 대해서 이루는 각도를 독립적으로 조절할 수 있으므로, 트랙형 로봇(100)이 메인 구동트랙(105)만을 이용하여 주행하는 고토크 모드 또는 후술할 증속 휠(50)만을 이용하여 주행하는 고속주행 모드 중 적절한 주행모드를 결정하여 사용할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플리퍼(1)에 대해서 보다 자세히 알아본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 구비하는 플리퍼(1)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 구비하는 플리퍼(1)의 배면사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)의 플리퍼(1)는 플리퍼 프레임(30), 플리퍼 주행 풀리(10), 주행 벨트(20), 증속 회전축(42), 증속 휠(50) 및 롤러(12)를 포함한다.

플리퍼 프레임(30)은 본 발명의 플리퍼(1)의 전체적인 형상을 형성하는 뼈대가 되는 구성요소이다. 플리퍼(1)는 로봇 몸체(103)로부터 돌출되어 트랙형 로봇(100)의 주행을 돕기 위해 형성된 조립체이므로, 플리퍼 프레임(30)은 일 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 일 방향이 로봇 몸체(103)의 전후방이 되도록 배치되어 로봇 몸체(103)와 결합된다.

플리퍼 프레임(30)은 도 5에 대한 설명에서 후술할 기저부(31)와, 기저부(31)로부터 일 방향으로 연장되어 형성되는 돌출부(32)로 구성된다. 플리퍼 프레임(30)은 본 발명의 일 실시예와 같이 기저부(31)에서 돌출부(32)가 일 방향으로 연장됨과 동시에, 기저부(31)에서 돌출부(32)로 갈수록 폭이 좁아져 테이퍼(taper)진 형상으로 구성될 수 있다. 그러나 플리퍼 프레임(30)의 형상은 이에 제한되지 않는다.

플리퍼 프레임(30)의 내부는 빈 공간으로 구성되어, 후술할 증속 벨트(43), 증속 구동 풀리(44), 증속 종동 풀리(45) 등을 수용할 수 있다.

돌출부(32)는 기저부(31)로부터 일 방향으로 연장되어 형성되는 부위로, 후술할 증속 구동 풀리(44)를 수용하고, 증속 회전축(42)을 수용하며, 증속 휠(50)이 회전 가능하게 연결된다. 또한 외주면의 일부에 주행 벨트(20)의 내주면의 일부가 접촉할 수 있으므로, 돌출부(32)가 주행 벨트(20)의 주행을 돕는 역할을 할 수 있다.

플리퍼 주행 풀리(10)는 기저부(31)에 회전 가능하게 연결되어 플리퍼(1)의 주행 벨트(20)가 플리퍼(1)를 둘러싸고 주행하도록 하는 풀리(pulley, 도르래) 장치로, 기저부(31)를 기저부(31)의 양 측면에서 둘러싸도록 형성된다. 동시에 플리퍼 주행 풀리(10)는, 구동 휠(104)의 측면으로부터 측방을 향해 돌출된 주행 구동축(41)에 연결되어 구동력을 전달받는다. 여기서 주행 구동축(41)은 구동 휠(104)로부터 돌출되어 있으므로 구동 휠(104)의 회전에 따라 같이 회전하거나 로봇 몸체(103)에 구비된 별도의 구동부에 연결되어 회전하는 축 요소이다. 따라서 플리퍼 주행 풀리(10)는 이러한 주행 구동축(41)으로부터 구동력을 전달받아 주행 구동축(41)을 중심으로 회전하며, 이러한 회전은 플리퍼 프레임(30)의 회전과 독립적으로 이루어질 수 있다.

플리퍼 주행 풀리(10)는 주행 벨트(20)에 의해 주행 가능하도록 감긴다. 무한궤도로 형성될 수 있는 주행 벨트(20)의 내주면의 일부 영역에는 플리퍼 주행 풀리(10)가 접촉하여, 플리퍼 주행 풀리(10)의 회전이 주행 벨트(20)로 전달되도록 할 수 있다. 플리퍼 주행 풀리(10)가 주행 구동축(41)에 의해 회전하면, 주행 벨트(20)가 회전하게 되는 것이다. 플리퍼 주행 풀리(10)와 주행 벨트(20)는 일반적인 도르래와 벨트의 형태일 수 있으나, 사슬톱니바퀴인 스프로킷(sprocket)과 체인(chain)의 형태일 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.

주행 벨트(20) 내주면의 다른 일부 영역은 돌출부(32)의 외주면 일부에 접촉할 수 있으며, 돌출부(32)에 대해 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 롤러(12)에 접할 수도 있다. 롤러(12)는 돌출부(32)의 양 측면에 모두 형성될 수 있다. 롤러(12)는 주행 벨트(20)의 내주면을 지지하고 있으며 회전 가능하므로, 주행 벨트(20)가 주행함에 따라 회전할 수 있다. 다만 롤러(12)가 어떠한 구동력을 회전축으로부터 전달받아 직접 주행 벨트(20)를 주행시키는 것이 아니므로, 주행 벨트(20)의 구동을 지지하는 역할을 한다.

주행 벨트(20)가 내주면의 양 단에서 돌출부(32) 또는 롤러(12)와, 플리퍼 주행 풀리(10)에 의해 지지되며, 플리퍼 프레임(30)의 외주면을 둘러싸도록 형성된다. 따라서 플리퍼(1)의 외주면에 접하게 되는 지형지물은 주행 벨트(20)에 일차적으로 접촉하게 된다.

증속 회전축(42)은 증속 구조에 의해 증속된 회전을 전달하는, 도 6에 대한 설명에서 후술할 증속 종동 풀리(45)에 연결되어 회전하는 구성요소이며, 증속 휠(50)은 이러한 증속 회전축(42)에 연결되어 증속 회전축(42)을 중심으로 회전하는 구성요소이다. 증속 회전축(42)에 대한 자세한 사항은 도 6에 대한 설명에서 후술한다.

증속 휠(50)은 증속 구조에 의해 증속된 회전에 의해 구동되므로, 플리퍼(1)가 본래 구동 회전축에 의해 회전하는 속도에 비해 빨라진 속도로 회전하게 된다. 따라서 증속 휠(50)은 고속주행 모드시 지면(300)과 접촉하여 전체 트랙형 로봇(100)을 고속으로 이동시킨다.

증속 휠(50)은 돌출부(32)에 회전 가능하게 연결될 수 있으나 돌출부(32)로부터 이격되어 배치될 수도 있다. 증속 휠(50)은 돌출부(32)의 측면에 배치되며, 바람직하게는 돌출부(32)의 외측면에 배치될 수 있다. 또한 일 실시예와 같이 증속 휠(50)은 돌출부(32)보다 일 방향으로 더 돌출됨으로써, 돌출부(32) 또는 돌출부(32)의 외주면을 감싸는 주행 벨트(20)가 외부의 접촉면에 접촉하지 않고 증속 휠(50)이 접촉하도록 형성된다. 주행 벨트(20)가 증속 휠(50)보다 먼저 외부의 접촉면에 접촉한다면, 증속 휠(50)이 접촉면에 접촉하지 못해 고속 기동이 불가능해지기 때문이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 구비하는 플리퍼(1)의 일측플리퍼 주행 풀리(10)를 제거한 상황을 나타낸 측면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플리퍼(1)의 플리퍼 프레임(30)은 기저부(31)를 포함한다. 기저부(31)는 구동 휠(104)의 측면으로부터 측방으로 돌출된 플리퍼 구동축(11)에 연결되는 부위이다. 여기서 플리퍼 구동축(11)은 구동 휠(104)로부터 돌출되어 있으므로 구동 휠(104)의 회전에 따라 같이 회전하거나 로봇 몸체(103)에 구비된 별도의 구동부에 연결되어 회전하는 축 요소이다. 따라서 기저부(31)는 이러한 플리퍼 구동축(11)으로부터 구동력을 전달받아 플리퍼 구동축(11)을 중심으로 플리퍼 프레임(30) 전체가 회전할 수 있도록 한다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 플리퍼 프레임(30) 내에 수용되는 증속 구조에 대해서 알아본다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 구비하는 플리퍼(1)의 일측플리퍼 주행 풀리(10)와 플리퍼 프레임(30)을 제거한 상황을 나타낸 측면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 구비하는 플리퍼(1)의 횡단면도이다.

도 6 및 도 7로부터, 플리퍼 프레임(30) 내에는 증속 구동 풀리(44), 증속 종동 풀리(45) 및 두 풀리를 잇는 증속 벨트(43)로 구성되는 증속 구조가 수용됨을 확인할 수 있다.

증속 구동 풀리(44)는 주행 구동축(41)에 연결되는 구성요소로, 주행 구동축(41)의 회전에 따라 주행 구동축(41)을 중심으로 회전한다. 증속 구동 풀리(44)의 외주면의 일부에는 증속 벨트(43)가 회전 가능하게 감기게 되고, 이에 따라 증속 구동 풀리(44)의 회전이 증속 벨트(43)에 전달되어 증속 벨트(43)가 주행하게 된다.

증속 구동 풀리(44)는 플리퍼 프레임(30) 내에 수용되며, 바람직하게는 기저부(31) 내에 수용된다. 주행 구동축(41)이 기저부(31)에 연결되므로, 증속 구동 풀리(44)가 주행 구동축(41)에 연결되기 위해서 기저부(31) 내에 수용되는 것이다.

증속 벨트(43)는 증속 구동 풀리(44)의 외주면의 일부와 증속 종동 풀리(45)의 외주면의 일부에 회전 가능하게 감긴다. 따라서 증속 벨트(43)는 증속 구동 풀리(44)의 회전을 전달받아 주행하고, 증속 벨트(43)가 주행함에 따라 증속 종동 풀리(45)에 회전이 전달되어 증속 종동 풀리(45)도 회전하게 된다.

증속 종동 풀리(45)는 증속 벨트(43)에 의해 회전 가능하게 감기며, 증속 구동 풀리(44)와 이격되어 배치되는 풀리이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 증속 종동 풀리(45)는 플리퍼 프레임(30) 내부에 수용되고, 바람직하게는 돌출부(32)에 수용되나 배치되는 위치는 이에 제한되지 않는다.

증속 종동 풀리(45)의 직경은 증속 구동 풀리(44)의 직경에 비해 작게 형성된다. 증속 종동 풀리(45)와 증속 구동 풀리(44)는 동일한 증속 벨트(43)의 내주면 일부 영역에 각각 접촉하고 있으므로, 선속도가 동일해야 한다. 그러나 증속 종동 풀리(45)의 직경이 더 작으므로, 동일한 선속도 유지를 위해서는 증속 구동 풀리(44)의 회전 각속도에 비해 증속 종동 풀리(45)의 회전 각속도가 더 커지게 된다. 선속도는 각속도와 풀리의 반경의 곱으로 나타나기 때문이다.

증속 구동 풀리(44), 증속 종동 풀리(45) 및 증속 벨트(43)를 이용한 증속 구조는 이 밖에도 증속 구동 풀리(44)에 비해 증속 종동 풀리(45)의 회전 각속도가 증가시키는 다양한 구조를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증속 구조가 플리퍼 프레임(30) 내에 수용되고 별도의 증속 구동원을 요구하지 않으므로, 플리퍼(1) 조립체의 부피 및 무게를 지나치게 증가시키지 않고 증속 기능과 플리퍼(1) 본연의 기능을 수행할 수 있다.

증속 종동 풀리(45)에는 증속 회전축(42)이 연결된다. 증속 회전축(42)은 증속 종동 풀리(45)로부터 측방으로 돌출되어 형성됨으로써, 증속 종동 풀리(45)의 회전에 따라 회전하게 된다. 따라서 증속 회전축(42)에 연결된 증속 휠(50)이 증속 구조에 의해 증가한 속도로 회전함으로써, 플리퍼(1)의 주행 벨트(20)가 주행하는 속도보다 빠르게 회전할 수 있는 것이다.

플리퍼 구동축(11)에는 완충부(60)가 형성될 수 있다. 완충부(60)는 플리퍼 프레임(30)으로부터 플리퍼 구동축(11)에 전달되는 지면(300)의 진동 또는 충격을 완화시키기 위한 장치로, 탄성이 있는 소재나, 점성이 있어 움직임에 대해 저항력을 가하는 유체가 사용될 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)의 고토크 모드 및 아이들 플리퍼(101)에 대해서 살펴본다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)의 사시도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)은 전방의 두 구동 휠(104)에 플리퍼(1)를 구비하고, 후방의 두 구동 휠(106)에 아이들 플리퍼(101)를 구비한다.

아이들 플리퍼(101)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플리퍼(1)와 유사하나, 증속 구조를 포함하지 않는다는 차이가 있다. 따라서 아이들 플리퍼(101)에 연결된 아이들 휠(102)은 증속 휠(50)과 달리 증속된 구동력을 제공받지 못하고, 단지 회전 가능하게 아이들 플리퍼(101)에 결합되어 다른 구성요소의 구동력에 의해 트랙형 로봇(100)이 주행함에 따라 회전하는 종동 휠이다.

본 발명의 일 실시예에서는 전방측에 플리퍼(1)를, 후측에 아이들 플리퍼(101)를 구비하여 트랙형 로봇(100)이 전륜구동 모드에서 구동될 수 있다. 그러나 착탈 가능하게 구동 휠(104, 106)에 결합되는 플리퍼(1)와 아이들 플리퍼(101)가 서로 위치를 바꾸어 배치되어 후륜구동 모드에서 구동될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)이 고토크 모드로 주행하는 경우를 도시한 것이다. 따라서 증속 휠(50)과 아이들 휠(102)이 외부 접촉면에 닿지 않고, 메인 구동트랙(105)을 이용해 주행이 이루어진다. 또한 장애물이 나타나는 경우 플리퍼(1) 또는 아이들 플리퍼(101)의 회전과 주행 벨트(20)의 작용에 의해 이를 극복하게 된다. 주행 벨트(20)는 증속 휠(50)에 비해서 느리게 회전하나 증속 휠(50)에 비해서 보다 높은 토크를 발생시킬 수 있으므로, 장애물의 극복에 유리하다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)의 고속주행 모드를 나타낸 측면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)은 고속주행 모드에서 주행할 수 있다. 고속주행 모드에서 트랙형 로봇(100)은, 플리퍼(1)와 아이들 플리퍼(101)의 각도를, 플리퍼 구동축(11)을 이용해 도 9와 같이 로봇 몸체(103)의 하방으로 조절한다.

플리퍼(1)의 각도가 조절됨에 따라 증속 휠(50) 및 아이들 휠(102)이 외부 접촉면인 지면(300)에 접하고, 메인 구동트랙(105)은 지면(300)과 접하지 않게 된다. 이러한 상황에서 제어 신호를 받은 구동부가 주행 구동축(41)에 구동력을 전달하면, 주행 구동축(41)의 회전에 따라 주행 구동축(41)에 연결된 플리퍼 주행 풀리(10) 및 증속 구조가 회전하게 된다. 증속 구조에 연결된 증속 회전축(42)에 증속 휠(50)이 연결되어 있으므로, 증속 휠(50)은 증가한 속도로 회전하고, 이에 따라 트랙형 로봇(100)이 고속으로 주행하게 된다.

아이들 플리퍼(101)에 회전 가능하게 연결된 아이들 휠(102)은 증속 휠(50)의 회전에 따라 트랙형 로봇(100)이 일 방향으로 주행하면, 지면(300)과의 마찰에 의해 회전하게 된다.

이와 같은 방법으로 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 로봇(100)은 특수한 플리퍼(1) 조립체를 이용하여 고토크 모드와 고속주행 모드를 모두 수행할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 플리퍼 10 : 플리퍼 주행 풀리
11 : 플리퍼 구동축 12 : 롤러
20 : 주행 벨트 30 : 플리퍼 프레임
31 : 기저부 32 : 돌출부
41 : 주행 구동축 42 : 증속 회전축
43 : 증속 벨트 44 : 증속 구동 풀리
45 : 증속 종동 풀리 50 : 증속 휠
60 : 완충부 100 : 트랙형 로봇
101 : 아이들 플리퍼 102 : 아이들 휠
103 : 로봇 몸체 104 : 구동 휠
105 : 메인 구동트랙 200 : 종래기술의 트랙형 로봇
201 : 종래기술의 플리퍼 202 : 종래기술의 트랙 휠
300 : 지면

Claims (10)

1. 양 측면에 복수의 구동 휠 및 상기 복수의 구동 휠을 둘러싼 메인 구동트랙을 구비하는 로봇 몸체; 및
   상기 복수의 구동 휠 중 적어도 하나의 구동 휠의 측면에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 플리퍼를 포함하되,
   상기 적어도 하나의 플리퍼는,
   상기 적어도 하나의 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 플리퍼 구동축에 연결되는 기저부 및 상기 기저부로부터 일 방향으로 연장된 돌출부를 포함하는 플리퍼 프레임;
   상기 적어도 하나의 구동 휠의 측면으로부터 돌출된 주행 구동축에 연결되며, 상기 기저부에 회전 가능하게 장착되는 플리퍼 주행 풀리;
   상기 플리퍼 주행 풀리의 외주면의 일부와 상기 돌출부의 외주면의 일부를 감싸며 회전 가능하도록 감기는 주행 벨트;
   상기 플리퍼 프레임에 회전 가능하게 수용되며, 상기 주행 구동축에 연결되는 증속 구동 풀리;
   상기 증속 구동 풀리에 감긴 증속 벨트에 의해 회전 가능하게 감기며, 상기 증속 구동 풀리와 이격되어 형성되고, 상기 증속 구동 풀리의 직경보다 작은 직경을 가지는 증속 종동 풀리;
   상기 증속 종동 풀리에 연결되고, 상기 증속 종동 풀리로부터 돌출되어 형성되는 증속 회전축; 및
   상기 증속 회전축에 연결되며, 회전 가능한 증속 휠을 포함하는, 트랙형 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 증속 종동 풀리 및 상기 증속 회전축은 상기 돌출부에 수용되는, 트랙형 로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 증속 휠은, 상기 돌출부보다 상기 일 방향으로 더 돌출된, 트랙형 로봇.
4. 제2항에 있어서,
   상기 증속 휠은, 상기 돌출부의 측면에 배치되는, 트랙형 로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 플리퍼 프레임은,
   상기 기저부로부터 상기 돌출부로 갈수록 테이퍼(taper)지는, 트랙형 로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는,
   상기 주행 벨트의 내주면에 접하고, 상기 주행 벨트의 주행에 따라 회전 가능하도록 연결된 롤러를 포함하는, 트랙형 로봇.
7. 제1항에 있어서,
   상기 플리퍼 구동축은,
   충격을 흡수하는 완충부를 더 포함하는, 트랙형 로봇.
8. 제1항에 있어서,
   상기 로봇 몸체의 전후측 중 일측에 배치된 구동 휠에는 상기 적어도 하나의 플리퍼가 연결되고,
   상기 로봇 몸체의 전후측 중 타측에 배치된 구동 휠에는 적어도 하나의 아이들 플리퍼가 연결되며,
   상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼는, 상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼에 종동 회전 가능하게 연결된 아이들 휠을 구비하는, 트랙형 로봇.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 플리퍼는 상기 일측에 배치된 구동 휠에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 적어도 하나의 아이들 플리퍼는 상기 타측에 배치된 구동 휠에 탈착 가능하게 결합됨으로써 전륜구동 모드 및 후륜구동 모드 전환이 가능한, 트랙형 로봇.
10. 제1항에 있어서,
    상기 주행 벨트를 이용하여 주행하는 고토크 모드와, 상기 증속 휠을 이용하여 주행하는 고속주행 모드를 포함하는 트랙형 로봇.

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