KR20190067318A

KR20190067318A - 구형 볼타입의 옴니 휠

Info

Publication number: KR20190067318A
Application number: KR1020170167124A
Authority: KR
Inventors: 옥현호; 노학종
Original assignee: (주)로보케어
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-06-17

Abstract

본 발명은, 내부에 배치된 프레임에 대하여 상대 회전 가능하도록 반구 형상으로 이루어지는 제1휠을 구비하고, 서로 이격되는 한 쌍으로 이루어지는 제1회전부; 상기 제1회전부에 설치되고, 상기 제1휠이 회전하는 회전중심축과 교차하는 축을 중심으로 회전하는 제2휠을 구비하는 제2회전부; 상기 한 쌍의 제1회전부 사이에 회전 가능하게 설치되는 제3휠을 구비하는 제3회전부; 및 상기 프레임과 함께 회전 가능하도록 상기 프레임에 고정되고, 구동부로부터의 회전력을 전달받는 구동축이 삽입 고정되도록 이루어져서 상기 구동축과 함께 회전하는 축결합부를 포함하고, 상기 축결합부, 상기 제1휠, 상기 제2휠 및 상기 제3휠 중 적어도 하나의 회전에 의해 전방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 옴니 휠을 제공한다.

Description

구형 볼타입의 옴니 휠{SPHERICAL BALL TYPE OMNI WHEEL}

본 발명은 홈 또는 턱에 걸리지 않고 진동 및 소음의 발생을 최소화하며 유연하게 회전할 수 있는 구형 볼타입의 옴니 휠에 관한 것이다.

가정용 로봇이나 경비로봇 등에 있어서, 소회전을 위한 구동용 차륜으로 옴니휠을 사용한 이동로봇이 많이 사용된다. 상기 옴니휠은 휠 프레임의 외주에 휠의 축방향에 회전 자유로운 배럴을 3개 배치한 것으로, 이러한 옴니휠은 이동로봇의 본체에 동원주상에 3개이상 배치하여, 모든 방향으로의 이동이 가능하도록 되어있다. 즉, 옴니휠을 사용한 이동로봇은 3개의 옴니휠이 이동로봇의 중심을 기준으로 120°간격으로 설치되고, 제어부에 의해 3개의 옴니휠의 방향 및 속도가 제어됨으로써, 이동로봇의 진행방향이 결정되었다.

가정 및 산업체에서 사용되어지고 있는 이동로봇은 그 형태 및 기능에 따라 다양하나, 공간적 한계성, 이동성 및 운반성을 위하여, 이동로봇 중량대비 가반하중의 증대 및 소형화를 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있으며, 옴니휠을 구비한 이동로봇 역시 예외는 아니다.

기존의 옴니휠은 원판 형태의 구조로 되어있어 기능적 특성상 휠 회전방향의 직각 방향으로의 이동성은 작은 둔턱도 넘지 못하는 문제가 있었다.

또한, 종래의 옴니휠은 회전 조건이 변경되는 특이점이 있어 이 특이점 근처로 갈수록 패시브(passive) 방향의 회전이 유연하지 못하다가 특이점에 도달하게 되면 패시브 방향의 회전은 할 수 없게 된다.

이를 극복하기 위해 특이점 부분에 작은 롤러를 적용도 고려할 수 있지만 이 역시 특이점에서만 작용하며 턱을 넘는 것에 있어서는 기존 옴니휠과 별반 다르지 않다.

한편, 휠 사이의 축(Shaft)이 연결되는 부분에 큰 이격이 존재함으로써 진동과 소음이 발생하는 문제가 있었다.

등록특허 10-0886113(발명의 명칭: 6개의 옴니휠을 구비하는 3 자유도 이동로봇과 그 제어방법, 공고일:2009.2.27)

본 발명은 종래의 옴니휠 구조의 단점을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 홈 또는 턱에 걸리지 않고 진동 및 소음의 발생을 최소화하며 유연하게 회전할 수 있는 구형 볼타입의 옴니 휠을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 옴니 휠은, 내부에 배치된 프레임에 대하여 상대 회전 가능하도록 반구 형상으로 이루어지는 제1휠을 구비하고, 서로 이격되는 한 쌍으로 이루어지는 제1회전부; 상기 제1회전부에 설치되고, 상기 제1휠이 회전하는 회전중심축과 교차하는 축을 중심으로 회전하는 제2휠을 구비하는 제2회전부; 상기 한 쌍의 제1회전부 사이에 회전 가능하게 설치되는 제3휠을 구비하는 제3회전부; 및 상기 프레임과 함께 회전 가능하도록 상기 프레임에 고정되고, 구동부로부터의 회전력을 전달받는 구동축이 삽입 고정되도록 이루어져서 상기 구동축과 함께 회전하는 축결합부를 포함하고, 상기 축결합부, 상기 제1휠, 상기 제2휠 및 상기 제3휠 중 적어도 하나의 회전에 의해 전방향으로 이동 가능하다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 제1회전부는, 상기 제1휠 내측에 설치되어 상기 제1휠의 상대 회전을 가능하게 하는 베어링; 및 상기 베어링의 이탈을 방지하도록 이루어지고, 상기 제1휠의 일 단에 결합되는 결합프레임을 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2회전부는, 상기 베어링의 내주에 삽입되고, 상기 제2휠의 양단이 배치되도록 서로 마주하도록 형성되는 한 쌍의 결합부를 구비하는 회전지지부; 및 상기 제1휠의 회전축과 교차하는 방향으로 배치되도록 양 단이 상기 결합부에 설치되고, 상기 제2휠이 회전 가능하도록 설치되는 제1회전축을 더 구비할 수 있다.

상기 제1회전축은 상기 축결합부 및 상기 제1휠이 회전하는 회전중심축 각각에 대해 교차하도록 배치될 수 있다.

상기 제1회전축의 양 단부의 외주에는 축단 결합 베어링이 삽입 설치되고, 상기 제2휠의 양 단부의 내주에는 상기 축단 결합 베어링이 삽입 설치 가능한 축단삽입부가 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 제1휠은 일 측에 형성된 원형의 개구를 구비하고, 상기 제2휠의 외주는 상기 개구를 통해 외부로 돌출된다.

상기 제2휠의 외주는 상기 제2휠의 길이 방향을 따라서, 상기 제1휠의 곡률 반경과 같은 곡률 반경을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 프레임은 한 쌍으로 이루어져서, 상기 한 쌍의 프레임은 각각 서로 마주하는 상기 한 쌍의 제1회전부 각각에 설치되고, 상기 제3회전부는 한 쌍으로 형성되어 상기 한 쌍의 프레임 사이의 일 측 및 타 측에 각각 설치되도록 이루어지며, 상기 제3회전부는, 상기 한 쌍의 프레임 사이에 설치되고 상기 제3휠이 회전 가능하도록 설치되는 제2회전축을 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 제2회전축은 상기 제1휠이 회전하는 회전 중심축과 나란하게 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 프레임은 한 쌍으로 이루어져서, 상기 한 쌍의 프레임은 각각 서로 마주하는 상기 한 쌍의 제1회전부 각각에 설치되고, 상기 축결합부는 상기 한 쌍의 프레임 사이에 상기 제1휠의 단면의 중심을 지나가도록 배치된다.

상기 제2회전축은 상기 축결합부를 사이에 두고 대칭되도록 상기 프레임에 각각 설치되고, 상기 제3휠은 외주가 상기 제1휠의 외주와 접하도록 연결될 수 있다.

상기 제3휠의 외주는 하나의 제1휠에서 다른 하나의 제1휠 사이까지 호형상일 수 있다.

본 발명의 옴니 휠은 기존의 특이점 부근에, 제2 및 제3휠이 설치됨으로써 턱 또는 홈 등에 걸리지 않고 유연하게 회전할 수 있다.

또한, 본 발명의 옴니 휠은 구동축에 의한 액티브 회전을 하는 경우, 제1 내지 제3휠은 회전 방향을 따라 서로 같은 곡률 반경을 가지도록 이루어지고, 바닥에 닿는 동선에 틈이 거의 없도록 배치되어 이동하는 동안 진동 및 소음이 최소화될 수 있다.

한편, 본 발명의 옴니 휠은 구(sphere)의 형태로 되어 있어, 전방향으로(omnidirectional) 이동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 옴니 휠을 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 옴니 휠을 분해하여 도시한 분해 사시도.
도 3은 도 1의 종단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "설치되어", "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 옴니 휠(100)을 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 옴니 휠(100)을 분해하여 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 종단면도이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 옴니 휠(100)에 대하여 서술한다.

본 발명의 옴니 휠(100)은 제1회전부(10), 제2회전부(20), 제3회전부(30) 및 축결합부(40)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 제1회전부(10)는 서로 이격되는 한 쌍으로 이루어지며, 각각의 제1회전부(10)는 제1휠(13)을 구비한다. 제1휠(13)은 내부에 배치된 프레임(15)에 대하여 상대 회전 가능하도록 이루어지고, 반구 형상으로 이루어진다. 또한, 제1회전부(10)는 제1휠(13)이 도 1의 방향 ⓑ로 회전하도록 구성된 예가 도시된다. 한 쌍의 제1회전부(10) 사이의 틈에는 후술하는 제3회전부(30) 및 축결합부(40)가 설치된다. 제1휠(13)은 일 단부가 원형 단면으로 이루어지고, 타 단부에는 후술하는 개구(13a)가 형성될 수 있다.

제2회전부(20)는 제1회전부(10)에 설치된다. 또한, 제2회전부(20)는 제2휠(23)을 구비한다. 제2회전부(20)는 제2휠(23)이 제1휠(13)의 회전중심축과 교차하는 축을 중심으로 회전한다. 일례로, 도 1에는 제2회전부(20)는 제2휠(23)이 방향 ⓒ로 회전하도록 제1회전부(10)에 설치된 예가 도시되는데, 제2회전부(20)와 제1회전부(10)의 구체적인 연결관계에 대하여는 후술하기로 한다.

본 발명에서 제1휠(13)이 회전하는 회전 중심축은, 도면에서 명백하게 도시되지는 않지만, 제1휠(13)의 단부가 형성하는 원의 중심으로 이해될 수 있다.

제3회전부(30)는 제3휠(33)을 구비하는데, 제3휠(33)은 한 쌍의 제1회전부(10) 사이에 회전 가능하게 설치된다. 도 1에서, 제3회전부(30)는 제3휠(33)이 방향 ⓓ로 회전하도록 한 쌍의 제1회전부(10) 사이에 회전 가능하게 설치된 예가 도시된다.

축결합부(40)는 프레임(15)과 함께 회전 가능하도록 프레임(15)에 고정되는데, 축결합부(40)에는 구동부(미도시)로부터 회전력을 전달받는 구동축(45)이 삽입 설치된다. 또한, 구동축(45)은 회전 구동력을 발생시키는 모터 등의 구동 수단에 연결되어 축결합부(40)에 회전 동력을 전달하게 되고, 이로 인해 축결합부(40)는 구동축(45)과 함께 액티브(active) 방향으로 회전할 수 있게 된다.

일례로, 축결합부(40)에는 구동축(45)이 삽입 고정 가능한 축수용홀(45a)이 형성될 수 있다. 또한, 축결합부(40)는 제1휠(13)의 단면의 중심을 지나가도록 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 제1휠(13)의 중심에 배치되는 축결합부(40)가 도시된다.

본 발명의 옴니 휠(100)은 축결합부(40), 제1휠(13), 제2휠(23) 및 제3휠(33) 중 적어도 하나의 회전에 의해 전방향으로(omnidirectional) 이동 가능하다.

본 발명에서 액티브(active) 방향의 회전은 구동 수단에 의해 축결합부(40)에 설치된 구동축(45) 중심으로 회전하는 것을 의미하는데, 도 1에서 방향 ⓐ일 수 있다.

또한, 본 발명에서 패시브(passive) 방향의 회전은 전원 공급에 의해 구동 수단에 의해 구동하는 것이 아니고 액티브 방향의 회전으로 인한 반력, 사용자의 힘 또는 그 외의 기타 외력에 의해 구동축(45)과 교차하는 방향의 축을 중심으로 하는 회전을 의미한다. 패시브 방향은 도 1에서 방향 ⓑ, ⓒ 및 ⓓ일 수 있다.

제1회전부(10)는 베어링(16) 및 결합프레임(18)을 포함할 수 있다.

베어링(16)은 제1휠(13)의 내측에 설치되어 제1휠(13)을 회전 가능하게 한다. 도면에서 명확히 도시되지는 않았지만, 베어링(16)의 외주는 내주에 대하여 상대회전 가능하도록 이루어질 수 있다. 베어링(16)은 내주에는 후술하는 제2회전부(20)의 회전지지부(25)가 삽입될 수 있으며, 외주에 제1휠(13)이 결합 설치되어, 제1휠(13)은 베어링(16)의 내주에 대하여 상대 회전할 수 있게 된다. 한편, 베어링(16)이 제1휠(13)의 내주에 삽입 가능하도록, 제1휠(13)의 내주에는 삽입홈(13b)이 형성될 수 있다.

결합프레임(18)은 베어링(16)의 이탈을 방지하도록, 제1휠(13)의 일 단에 삽입된다. 도 2에는 결합프레임(18)의 가장자리에 결합홀(18a)이 형성되는 예가 도시되며, 결합프레임(18)은 결합홀(18a)에 볼트 또는 핀 등이 결합됨으로써 제1휠(13)의 단부에 결합될 수 있다. 도 2에 도시되는 바와 같이 결합프레임(18)은 베어링(16) 보다 큰 직경을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 결합홀(18a)이 형성되는 결합프레임(18)은 제1휠(13)의 일 단에 삽입을 용이하게 하도록 돌출부(18b)가 구비될 수 있다.

이로 인해, 베어링(16)이 제1휠(13)로부터 이탈되지 않으며, 제1휠(13)은 베어링(16)의 내주에 대하여 안정적으로 상대 회전할 수 있게 된다.

또한, 제1휠(13)은 일 측에 형성된 개구(13a)를 구비할 수 있으며, 제2휠(23)의 외주는 개구(13a)를 통해 외부로 돌출될 수 있다.

도 1 및 2에는 제1휠(13)의 일 측에 원형의 개구(13a)가 형성되어 있는 예가 도시되어 있는데, 개구(13a)를 통해 제2휠(23)의 외주가 돌출되어 있으며, 이로 인해, 제2휠(23)이 제1휠(13)의 회전 방향과 교차하는 방항으로 회전할 수 있고, 옴니 휠(100)의 패시브 방향의 회전을 가능하게 한다.

한편, 제2휠(23)의 외주는 도 1의 방향 ⓐ를 따라서, 제1휠(13)의 외주와 같은 곡률값을 가지는 곡면으로 이루어질 수 있다. 이로 인해, 액티브 회전 시, 제1휠(13)과 제2휠(23) 사이의 변곡점 사이에서 지면과의 진동 및 이로 인한 소음이 최소화될 수 있다.

제2회전부(20)는 회전지지부(25) 및 제1회전축(27)을 더 구비할 수 있다.

회전지지부(25)는 베어링(16)의 내주에 삽입되는데, 제1회전축(27)이 설치되는 한 쌍의 결합부(25a)를 구비한다. 결합부(25a)는 제2휠(23)의 양단이 각각 배치되도록 서로 마주하게 형성되고, 결합부(25a)에는 제1회전축(27)이 설치되는 결합홀(25b)이 형성된다.

제1회전축(27)은 양 단이 결합부(25a)에 설치되는데, 제1회전축(27)에는 제2휠(23)이 회전 가능하게 설치된다. 일례로, 제1회전축(27)의 양 단은 핀 또는 볼트 등의 결합수단에 의해 결합부(25a)에 설치될 수 있다. 또한, 제1회전축(27)의 양 단부의 외주에는 축단 결합 베어링(29)이 삽입 설치될 수 있다. 이를 위해, 제2휠(23)은 내부에 제1회전축(27)을 수용하는 회전축수용부(23b) 및 축단 결합 베어링(29)이 삽입되는 축단삽입부(23a)가 형성될 수 있다. 한편, 제1회전축(27)의 단부와 결합부(25a) 사이에는 마모를 저감하면서 회전을 용이하게 하는 연결부재(29a)가 설치될 수 있다.

제1회전축(27)은 축결합부(40) 및 제1휠(13)이 회전하는 회전중심축 각각에 대해 교차하도록 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1휠(13)의 일 측에 원형의 개구(13a)가 형성될 수 있고, 개구(13a)를 통해 제2휠(23)의 외주가 돌출될 수 있다. 제2휠(23)의 외주는 제2휠(23)의 길이 방향을 따라서, 제1휠(13)의 곡률 반경과 같은 곡률 반경을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 제2휠(23)의 외주는 제2휠(23)의 길이 방향과 교차하는 방향(일례로, 도 1의 방향 ⓒ)을 따라서, 제1휠(13)의 곡률 반경과 같은 곡률 반경을 가지는 곡면으로 형성될 수도 있다.

이로 인해, 구동축(45)을 중심으로 회전하는 액티브 방향 회전시에 제1휠(13)에서 제2휠(23)이 지면과 맞닿을 때 보다 원활히 회전할 수 있다.

한편, 프레임(15)은 한 쌍으로 이루어지는데, 한 쌍의 프레임(15)은 각각 서로 마주하는 한 쌍의 제1회전부(10) 각각에 설치될 수 있다. 일 예로, 프레임(15)은 베어링(16)에 고정 결합될 수 있는데, 제1휠(13)과는 함께 회전하지 않게 되어, 제1휠(13)이 프레임(15)에 대하여 상대 회전하는 구조를 형성하게 된다. 반면, 전술한 바와 같이, 프레임(15)은 축결합부(40)와 함께 회전한다. 도 2에는 납작한 링 형상의 프레임(15)의 예가 도시되는데, 베어링(16)에 핀 또는 볼트 결합 가능하도록 프레임(15)에는 복수의 홀(15a)이 형성된다. 또한, 프레임(15)에는 축결합부(40)를 지지 가능하게 하도록 지지부(47)가 설치될 수 있다.

제3회전부(30)는 제2회전축(37)을 더 구비할 수 있다. 제2회전축(37)은 한 쌍의 프레임(15) 사이에 설치되는데, 제2회전축(37)에는 제3휠(33)이 회전 가능하게 설치된다. 제2회전축(37)은 축베어링(38)을 통해서 프레임(15) 사이에 설치된다.

제2회전축(37)은 제1휠(13)이 회전하는 회전 중심축과 나란하게 배치될 수 있다. 본 발명에서 제1휠(13)이 회전하는 회전 중심축은, 도면에서 명백하게 도시되지는 않지만, 제1휠(13)의 단부가 형성하는 원의 중심으로 이해될 수 있다.

제3회전부(30)는 한 쌍으로 형성되어 한 쌍의 프레임(15) 사이의 일 측 및 타 측에 각각 설치될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 제3회전부(30)가 한 쌍의 프레임(15) 사이의 상측 및 하측에 각각 설치된 예가 도시된다.

또한, 도 2 및 도 3에는 제3회전부(30)의 제2회전축(37)은 제1휠(13)이 회전하는 회전 중심축과 나란하도록 배치된 예가 도시된다. 이로 인해, 제3휠(33)은 제1휠(13)의 회전 방향과 나란한 방향으로 회전할 수 있게 되고, 패시브 방향으로의 회전을 원활히 할 수 있게 한다.

제3휠(33)은 외주의 일 지점이 제1휠(13) 외주의 단부에 접하는 위치에 놓이도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제3휠(33)은 외주가 하나의 제1휠(13)에서 다른 하나의 제1휠(13) 사이까지 호 형상의 곡면으로 이루어질 수 있다. 특히, 도 1의 방향 ⓐ를 따라서, 제3휠(33) 외주의 곡률 반경은 전술한 제1휠(13)의 길이 방향으로 외주의 곡률 반경과 같은 값을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 제3휠(33)의 구조로 인해, 구동축(45)을 중심으로 회전하는 액티브 방향으로의 회전시에 제1휠(13)이 지면과 맞닿다가 제3휠(33)이 지면과 맞닿게 되는 순간의 진동 및 이로 인한 소음이 저감되며, 보다 원활히 회전할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 제1휠 및 제2휠이 도 1의 방향 ⓐ를 따라서, 서로 같은 곡률 반경을 가지고, 제1휠 및 제3휠이 도 1의 방향 ⓐ를 따라서, 서로 같은 곡률 반경을 가지므로, 도 1의 방향 ⓐ를 따라서, 옴니 휠 전체는 특이점이 없게 되고, 이는 하나의 구가 회전하는 것과 같게 된다. 따라서, 액티브 회전 시, 본 발명의 옴니 휠(100)은, 제1휠(13) 내지 제3휠(33) 사이의 변곡점 사이에서 지면과의 진동 및 이로 인한 소음이 최소화될 수 있다.

본 발명의 옴니 휠(100)은 기존의 특이점 부근에, 제2 및 제3휠(23, 33)이 설치됨으로써 턱 또는 홈 등에 걸리지 않고 유연하게 회전할 수 있다.

또한, 본 발명의 옴니 휠(100)은 구동축(45)에 의한 액티브 회전을 하는 경우, 제1 내지 제3휠(13, 23, 33)은 회전 방향을 따라 서로 같은 곡률 반경을 가지도록 이루어지고, 바닥에 닿는 동선에 틈이 거의 없도록 배치되어 이동하는 동안 진동 및 이로 인한 소음이 최소화될 수 있다.

한편, 본 발명의 옴니 휠(100)은 구(sphere)의 형태로 되어 있어, 전방향으로(omnidirectional) 이동할 수 있다.

이상에서 설명한 옴니 휠(100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100:옴니 휠
10:제1회전부
13:제1휠 13a:개구
15:프레임 16:베어링
18:결합프레임 20:제2회전부
23:제2휠 25:회전지지부
25a:결합부 27:제1회전축
29:축단결합베어링 29a:연결부재
30:제3회전부 33:제3휠
37:제2회전축 38:축베어링
40:축결합부 45:구동축
45a:축수용홀 47:지지부

Claims

내부에 배치된 프레임에 대하여 상대 회전 가능하도록 반구 형상으로 이루어지는 제1휠을 구비하고, 서로 이격되는 한 쌍으로 이루어지는 제1회전부;
상기 제1회전부에 설치되고, 상기 제1휠이 회전하는 회전중심축과 교차하는 축을 중심으로 회전하는 제2휠을 구비하는 제2회전부;
상기 한 쌍의 제1회전부 사이에 회전 가능하게 설치되는 제3휠을 구비하는 제3회전부; 및
상기 프레임과 함께 회전 가능하도록 상기 프레임에 고정되고, 구동부로부터의 회전력을 전달받는 구동축이 삽입 고정되도록 이루어져서 상기 구동축과 함께 회전하는 축결합부를 포함하고,
상기 축결합부, 상기 제1휠, 상기 제2휠 및 상기 제3휠 중 적어도 하나의 회전에 의해 전방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제1항에 있어서,
상기 제1회전부는,
상기 제1휠 내측에 설치되어 상기 제1휠의 상대 회전을 가능하게 하는 베어링; 및
상기 베어링의 이탈을 방지하도록 이루어지고, 상기 제1휠의 일 단에 결합되는 결합프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제2항에 있어서,
상기 프레임은 한 쌍으로 이루어져서, 상기 한 쌍의 프레임은 각각 서로 마주하는 상기 한 쌍의 베어링 각각에 설치되고,
상기 축결합부는 상기 한 쌍의 프레임 사이에 상기 제1휠의 단면의 중심을 지나가도록 배치되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제2항에 있어서,
상기 제2회전부는,
상기 베어링의 내주에 삽입되고, 상기 제2휠의 양단이 배치되도록 서로 마주하도록 형성되는 한 쌍의 결합부를 구비하는 회전지지부; 및
상기 제1휠의 회전축과 교차하는 방향으로 배치되도록 양 단이 상기 결합부에 설치되고, 상기 제2휠이 회전 가능하도록 설치되는 제1회전축을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제4항에 있어서,
상기 제1회전축은 상기 축결합부 및 상기 제1휠이 회전하는 회전중심축 각각에 대해 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제4항에 있어서,
상기 제1회전축의 양 단부의 외주에는 축단 결합 베어링이 삽입 설치되고, 상기 제2휠의 양 단부의 내주에는 상기 축단 결합 베어링이 삽입 설치 가능한 축단삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제1항에 있어서,
상기 제1휠은 일 측에 형성된 원형의 개구를 구비하고, 상기 제2휠의 외주는 상기 개구를 통해 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제7항에 있어서,
상기 제2휠의 외주는 상기 제2휠의 길이 방향을 따라서, 상기 제1휠의 곡률 반경과 같은 곡률 반경을 가지는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 한 쌍으로 이루어져서, 상기 한 쌍의 프레임은 각각 서로 마주하는 상기 한 쌍의 제1회전부 각각에 설치되고,
상기 제3회전부는 한 쌍으로 형성되어 상기 한 쌍의 프레임 사이의 일 측 및 타 측에 각각 설치되도록 이루어지며,
상기 제3회전부는, 상기 한 쌍의 프레임 사이에 설치되고 상기 제3휠이 회전 가능하도록 설치되는 제2회전축을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제9항에 있어서,
상기 제2회전축은 상기 제1휠이 회전하는 회전 중심축과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제9항에 있어서,
상기 제2회전축은 상기 축결합부를 사이에 두고 대칭되도록 상기 프레임에 각각 설치되고, 상기 제3휠은 외주가 상기 제1휠의 외주와 접하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
제1항에 있어서,
상기 제3휠의 외주는 하나의 제1휠에서 다른 하나의 제1휠 사이까지 호형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.