KR20200025102A - 서스펜션 모듈을 포함하는 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 본체, 상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 저면의 제 1 영역에 배치된 제 1 서스펜션 모듈 및 상기 제 1 영역과 서로 다른 제 2 영역에 배치된 제 2 서스펜션 모듈을 포함하는 서스펜션 모듈, 상기 제 1 서스펜션 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈, 상기 제 2 서스펜션 모듈과 연결되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들, 및 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 지지 프레임과 결합하고, 상기 이동 로봇의 주행시, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들이 형성하는 수평면의 이탈을 방지하기 위한 복원력을 제공하는 강성 부재를 포함할 수 있다.

Description

서스펜션 모듈을 포함하는 이동 로봇{MOBILE ROBOT INCLUDING A SUSPENSION MODULE}

본 발명의 다양한 실시예는 자율 주행형 이동 로봇에 관한 것으로, 예를 들면, 공장 제조 환경 내의 자재를 이송하는 자율 주행형 이동 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 자율 주행형 이동 로봇은 무인화를 통해 자재를 이송이나 공급하는 운반 수단으로서, 무인화 공장의 제조 환경이나 전자 부품 등을 조립하는 자동화된 생산 라인에서 사용되고 있다.

자율 주행형 이동 로봇은, 이동 로봇 본체의 하측에 구동 휠이 장착되고, 이동 로봇 본체의 전방과 후방에 각각 회전 가능한 캐스터가 설치될 수 있다. 예를 들어, 구동 휠, 감속기, 모터, 엔코더로 구성된 구동 모듈과 이를 지지하는 서스펜션 모듈을 포함하고, 캐스터 모듈을 사방에 배치하여 이동 로봇을 통해 운반되는 자재를 상차하고 주행할 수 있다.

일반적인 자율 주행형 이동 로봇은, 본체 및 지지 프레임의 중량 대비 적재되는 자재의 하중에 높은 경우가 많다. 이에 따라, 자율 주행형 이동 로봇에 자재가 적재된 상태에서 주행을 하는 경우와, 적재된 자재의 운반을 완료하고 복귀하는 주행(예: 자재가 적재되지 않은 상태)하는 경우, 휠에 가해지는 하중 차이가 크게 발생할 수 있다. 이에 따라, 안정적인 주행이 이루어지지 않을 수 있다.

또 다른 예로, 상기 이동 로봇은 자율 주행에 필요한 환경 정보를 센서 모듈을 통해 획득하고, 상기 센서 모듈은 본체 또는 지지 프레임 상에 배치될 수 있다. 상기 이동 로봇의 불안정한 주행은 센서 모듈의 기울임 등의 불안정한 상태를 제공하고, 정확한 환경 정보를 획득할 수 없다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 자율 주행형 이동 로봇이 자재를 적재하거나 적재하지 않은 상태에서 주행하는 경우, 상시적으로 노면 접지력을 유지하여 안정적인 주행을 수행할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 자율 주행형 이동 로봇의 안정적인 주행에 따라, 센서 모듈은 통한 정확한 공장 제조 환경 정보를 획득하여, 이동 로봇의 주행에 도움을 줄 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 본체, 상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 저면의 제 1 영역에 배치된 제 1 서스펜션 모듈 및 상기 제 1 영역과 서로 다른 제 2 영역에 배치된 제 2 서스펜션 모듈을 포함하는 서스펜션 모듈, 상기 제 1 서스펜션 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈, 상기 제 2 서스펜션 모듈과 연결되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들, 및 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 지지 프레임과 결합하고, 상기 이동 로봇의 주행시, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들이 형성하는 수평면의 이탈을 방지하기 위한 복원력을 제공하는 강성 부재를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 이송을 위한 자재가 안착 가능한 일면을 포함하는 본체, 상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 하부를 향해 전후 양측에 배치되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 사이에 배치되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 구동 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇의 이동 방향에 수직한 방향의 충격을 완화하는 서스펜션 모듈 및 상기 복수 개의 캐스터 모듈들을 서로 연결시키도록 배치되고, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들과 상기 지지 프레임을 연결시키도록 배치된 강성 부재를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 자재를 적재하거나 적재하지 않은 상태에서 발생하는 하중의 불균일을 억제하고 상시적으로 노면 접지력을 유지하여 안정적인 주행을 제공할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 서스펜션 모듈들을 서로 연결하는 강성 부재를 배치하여, 하중의 급격한 변화나 치우짐에 저항하여 이동 로봇의 본체 및 지지 프레임의 자세가 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 안정적인 주행에 따라, 일측에 배치된 센서 모듈이 정확한 공장 제조 환경 정보를 획득하고, 지속적으로 안정적인 자율 주행을 실현할 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 이동 로봇의 저면을 나타낸 저면도이다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 4b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇이 경사면을 지나갈 때 강성 부재에서 받는 힘을 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.
도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 자재가 치우쳐 배치된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 6b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 치우쳐 배치된 이동 로봇이 강성 부재에서 받는 힘을 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 12는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.

본 문서에 발명된 다양한 실시예들에 따른 이동 로봇은 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 이동 로봇은, 예를 들면, 공장 환경 내에서 생산에 필요한 자재 또는 공구 등을 이송하는 반송장치로 바닥 또는 레일 그 외 가이드 구성요소 위를 이동하는 대차 형태의 장비를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 이동 로봇은 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 모듈을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다. 도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 이동 로봇의 저면을 나타낸 저면도이다. 도 4a 및 도 4b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 자재가 중심에 어긋나게 적재된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다.

도 1 내지 도 6b에서, 2축 직교 좌표계의 'X축'는 상기 이동 로봇(10)의 본체(100)의 세로 길이 방향, 'Y축'는 상기 본체(100)의 가로 길이 방향, 'Z축'는 상기 본체(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 'Z축'는 제 1 방향(+Z축 방향) 및 제 2 방향(-Z축 방향)을 의미할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 이동 로봇(10)은 공장 제조 환경에서 자재를 이송하는 무인 반송 대차(AGV)로 활용되는 자율 주행형 이동 로봇일 수 있다. 도 1 내지 도 6b를 참조하면, 상기 이동 로봇(10)은 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)를 포함할 수 있다. 상기 이동 로봇(10)은 차동 구동 방식(holonomic drive system)으로 동작할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 본체(100)는 하우징(110), 전원부(120), 제어 회로(130), 센서 모듈(160), 카메라 모듈(미도시), 전력 관리 모듈(140), 통신 모듈(150) 및 데이터 입, 출력부(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 하우징(510)은 각종 전자 부품 등을 수용하기 위한 공간을 제공하며, 적어도 일부분이 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 상기 하우징(510)은 박스 형상일 수 있으면, 내부에 수용된 각종 전자 부품들을 안전하게 보호할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 하우징(110)은 일부 영역이 개구되어 상기 서스펜션 모듈(400)의 적어도 일부가 삽입 배치된 형태로 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(110) 내부에는 메인 보드 및 상기 메인 보드 상에 형성된 인쇄 회로 기판(printed circuit board)이 포함된 인쇄 회로부가 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 인쇄 회로부에는 프로세서, 통신 모듈, 각종 인터페이스, 전력 관리 모듈 등이 집적회로 칩 형태로 장착될 수 있다. 또 한 예로, 제어 회로(130) 또한 집적 회로 칩으로 구성되어 상기 인쇄 회로부에 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로(130)는 상술한 프로세서 또는 통신 모듈의 일부일 수 있다. 일 실시예에 따르면 프로세서는, 예를 들면, 소프트웨어를 구동하여 프로세서에 연결된 전자 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서는 다른 구성요소(예: 센서 또는 통신 모듈)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 운영되고, 추가적으로 또는 대체적으로, 메인 프로세서보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화된 보조 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로 또는 임베디드되어 운영될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제어 회로(130)는 이동 로봇(10)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로(130)는 구동 모듈(300) 또는 캐스터 모듈(500)과 연결된 구동 모터의 회전을 제어하여, 구동 휠의 회전 속도 및 조향을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(160)은 상기 본체(100)의 외측 및/또는 상기 지지 프레임(200)의 단부에 배치될 수 있다. 상기 센서 모듈(160)은 이동 로봇(10)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(160)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(160)이 지지 프레임(200)의 수평 면의 단부에 복수 개로 배치되고, 2 차원의 인식용 센서일 수 있다, 상기 센서 모듈(160)은 캐스터 모듈(500) 또는 구동 모듈(300)으로 전달되는 불균일한 변위의 영향을 받을 수 있으며, 자율 주행의 위치 인식에 필요한 환경 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 상기 센성 모듈(160)은 2D LiDAR 센서일 수 있다. 상기 센서 모듈(160)이 위치한 지지 프레임(200)의 수평면의 기울어짐이 심할 경우, 이동 로봇(10)이 주행하여야할 위치 정보를 정확하게 수집하지 못하므로, 상시적으로 지지 프레임(200)의 수평면을 유지하는 것이 중요할 수 있다. 다만, 상기 센서 모듈(160)은 상기 구조에 한정된 것은 아니며, 이동 로봇(10)의 구조에 따라 일부 센서 모듈만 장착되거나 새로운 센서 모듈이 부가되는 등 다양하게 설계 변경할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 카메라 모듈은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들(적외선 카메라, 광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 이동 로봇(10)의 일 영역 또는 서로 다른 영역에 배치될 수 있다. 상기 카메라 모듈은 상기 구조에 한정된 것은 아니며, 이동 로봇(10)의 구조에 따라 일부 카메라 모듈만 장착되거나 새로운 카메라 모듈이 부가되는 등 다양하게 설계 변경할 수 있다. 상기 전력 관리 모듈은 이동 로봇(10)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(140)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 통신 모듈(150)은 이동 로봇(10)과 외부 전자 장치, 또는 서버 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 상기 통신 모듈(150)은 프로세서(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 통신 모듈은 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈은 가입자 식별 모듈에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크 또는 제 2 네트워크와 같은 통신 네트워크 내에서 이동 로봇(10)을 확인 및 인증할 수 있다.

일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크에 연결된 서버(108)를 통해서 이동 로봇(10)과 외부의 전자 장치간에 송신 또는 수신될 수 있다. 일실시예에 따르면, 이동 로봇(10)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 이동 로봇(10)이 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 이동 로봇(10)은 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 이동 로봇(10)으로 전달할 수 있다. 이동 로봇(10)은 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(110)의 일면에는 지지 프레임(200)이 장착될 수 있다. 상기 지지 프레임(200)은 금속성 및/또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있으며, 상기 하우징(110)의 제 2 방향(-Z축 방향) 상에 형성되어, 상기 하우징(110)의 내부 전자 부품들 및 상기 하우징(110)의 제 1 방향(+Z축 방향)을 향해 배치된 자재(20)를 지지할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지지 프레임(200)은 상기 하우징(110)과 함께 상기 이동 로봇(10)의 강성을 보완할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임(200)은 플레이트 형상으로 제조될 수 있으며, 가장자리 영역에 배치된 캐스터 모듈(500) 및/또는 구동 모듈(300)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐스터 모듈(500) 및/또는 구동 모듈(300) 각각에 연결된 서스펜션 모듈(400)이 상기 지지 프레임(200)과 고정 배치 또는 관통 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 서스펜션 모듈(400)은 구동 모듈(300)과 연결된 제 1 서스펜션 모듈(410) 및 상기 캐스터 모듈(500)과 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)은 상기 지지 프레임(200)의 저면의 제 1 영역(S1)에 배치될 수 있으며, 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 상기 제 1 영역(S1)과 서로 다른 제 2 영역(S2)에 배치될 수 있다. 상기 서스펜션 모듈(400)은 이동 로봇(10)의 이동에 따른 지면과의 접지력을 유지하고, 안정적인 자율 주행을 유도할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)은 상기 구동 모듈(300)과 연결되어, 상기 구동 모듈(300)을 지지할 수 있다. 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)은 플레이트 형상의 제 1 지지 부재(411), 상기 제 1 지지 부재(411)와 상기 지지 프레임(200) 사이에 배치된 힌지 구조 및/또는 탄성 구조를 포함할 수 있다. 상기 힌지 구조는 상기 지지 프레임(200)에 고정된 상태로, 상기 제 1 지지 부재(411)의 일단이 회전 가능하도록 연결된 샤프트(412) 및 상기 제 1 지지 부재(411)의 일 부분에 고정된 홀더(413)를 포함할 수 있다. 상기 탄성 구조는 상기 제 1 지지 부재(411)의 다른 일단과 상기 제 1 지지 부재(411) 사이를 연결하는 탄성 부재(414)를 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재(414)는 스프링(spring) 및/또는 댐퍼(damper)와 같이, 탄성을 가진 소재를 포함할 수 있다. 다만, 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)의 구조는 도시된 바에 한정된 것은 아니며, 상기 제 1 지지 부재(411)의 양 단부에 탄성 구조만으로 이루어질 수 있으며, 구동 모듈(300)을 지지하고 완충할 수 있는 다양한 구조로 설계 변경할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)은 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 서스펜션 모듈(410)은 구동 모듈(300)마다 개별적으로 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 지지 프레임(200)의 저면을 바라볼 때, 지지 프레임(200)의 길이 방향(예: X축 방향)의 중심에 2 개의 구동 모듈(300)이 이격 배치될 수 있다. 상기 2 개의 제 1 서스펜션 모듈(410)들이 각각 구동 모듈(300)에 연결 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 상기 캐스터 모듈(500)과 연결되어, 상기 복수 개의 캐스터 모듈(500)들을 지지할 수 있다. 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 복수 개로 형성된 캐스터 모듈(500) 각각에 배치될 수 있다. 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 캐스터 모듈(500)의 몸체(510)와 연결된 제 2 지지 부재(421), 상기 제 2 지지 부재(421)와 지지 프레임(200) 사이에 설치되는 로드(423), 상기 로드(423)의 외주면에 배치되고, 탄성력에 따른 길이가 가변되는 완충 부재(422) 및 상기 로드(423)의 일단을 상기 지지 프레임(200)에 고정시키는 결합 부재(424)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 상기 이동 로봇(10)이 노면 상태에 따라 상기 자재(20)가 상하로 움직이면서 발생하는 충격을 흡수할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)은 캐스터 모듈(500)마다 개별적으로 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 지지 프레임(200)의 저면을 바라볼 때, 지지 프레임(200)의 전, 후 방향(예: X축 방향) 또는 좌우 방향(예: Y축 방향)의 모서리 영역에 4 개의 캐스터 모듈(500)이 이격 배치될 수 있다. 상기 4 개의 제 2 서스펜션 모듈(420)들 각각은 캐스터 모듈(500)들 각각에 연결 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자재(20)를 적재한 이동 로봇(10)은 주행 중 인가된 하중으로 구동 모듈(300)과 연결된 제 1 서스펜션 모듈(410) 및, 상기 캐스터 모듈(500)과 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)이 동작하여, 노면 접촉을 유지할 수 있다. 상기 자재(20)를 적재한 이동 로봇(10)의 주행시, 부하 하중의 중심은 이동 로봇(10)의 중심 영역에 위치하고, 외부에서 외력이 발생하지 않은 환경에서 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 이동 로봇(10)의 하중보다 큰 부하가 인가된 자재(20)를 적재한 이동 로봇(10)의 주행에서, 상기 캐스터 모듈(500)과 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)의 완충 부재(422)는 완전하게 압축되어 하중의 대부분을 지지할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 구동 모듈(300)과 연결된 제 1 서스펜션 모듈(410)은 더 강한 강성으로, 하중에 의해 발생한 작용력과 노면 사이에서 발생하는 반력으로 접지력을 유지하면서 주행할 수 있다.

도 4a, 4b 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 자재(20)를 적재하지 않은 무부하 상태의 이동 로봇(10)이 주행 중 인가되는 하중은, 장착된 서스펜션 모듈(400)을 본체(100) 및 지지 프레임(200)의 자중만으로 구동되도록하여 상기 구동 모듈(300)과 상기 캐스터 모듈(500)을 노면에 접촉시킬 수 있다. 무부하 상태의 이동 로봇(10)은 부하 상태 대비 노면과의 접지력은 낮아지지만, 본체(100) 및 지지 프레임(200)의 하중으로 작용하는 접지력은 주행시 견인력으로 작용할 수 있다. 또한, 부하 상태 대비 적어진 하중의 영향으로 압축되었던 완충 부재(422)가 신장함에 따라, 상기 본체(100) 및 지지 프레임(200)이 제 1 방향(+Z축 방향)으로 상승할 수 있으며, 각각의 캐스터 모듈(500)은 제 1 방향(+Z축 방향)과 반대인 제 2 방향(-Z축 방향)을 향해 노면과 접지력을 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 구동력을 발생하고, 상기 이동 로봇(10)에 제공할 수 있다. 상기 구동 모듈(300)은 상기 지지 프레임(200)의 가장자리 영역에 복수 개 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 몸체(310), 상기 몸체(310)와 연결된 구동 휠(320), 상기 몸체(310) 내에 배치되고 구동력을 제공하는 구동 모터(330), 상기 구동 모터(330)의 구동력을 지정된 감속비에 대응하여 상기 구동 휠(320)로 전달하는 감속기(340) 및 상기 구동 휠(320)의 구동 축을 제공하는 구동 샤프트(350)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(310)는 하우징 형상 또는 플레이트 형상으로 제작되어, 상기 몸체(310)는 상기 샤프트(350) 상에 배치될 수 있다. 상기 몸체(310)는 내부에 구동 모터(330) 또는 감속기 등의 전자 부품 등을 실장할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 구동 휠(320)은 상기 구동 모터(330)로부터 발생된 구동력을 전달받아 노면을 구름 회전하면서, 이동 로봇(10)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 휠(320)은 탄성 재질(예: 우레탄 재질)로 형성함으로써 노면을 따라 구름 이동시 발생되는 미세 진동이나 소음을 충분히 감소시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)이 2 개로 마련된 경우, 2 개의 구동 모듈(300)은 상기 지지 프레임(200)의 중심으로부터 연장된 가상선을 기준으로 서로 나란하게 배치될 수 있다. 각각의 구동 모듈(300)에 배치된 각각의 구동 휠(320)은 서로 다른 구동 모터(330)로부터 개별적인 구동력을 전달받을 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(130)를 통해, 어느 한 구동 휠(320)만 구동력을 전달하거나, 나란하게 배치된 두 개의 구동 휠(320)의 회전 속도를 서로 달리하도록 제어하여 이동 로봇(10)의 회전 움직임을 제공할 수 있다. 다만, 상기 구동 모듈(300)의 구조는 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 한정된 것은 아니며, 상기 이동 로봇(10)의 안정적인 주행을 위하여, 다양한 위치에 3 개 이상의 복수 개로 제조되는 등, 다양한 구조로 설계 변경할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)의 주변에는 복수 개의 캐스터 모듈(500)이 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 지지 프레임(200)의 가장자리 영역에 복수 개 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 완충 부재(422)에 대면하는 몸체(510), 상기 몸체(510)와 연결된 캐스터 휠(520)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 캐스터 휠(520)은 상기 몸체(510)에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 이동 로봇(10) 전방 하부의 좌우 양측과 후방 하부의 좌우 양측에 각각 설치될 수 있으며, 상기 캐스터 휠(520)의 재질 및 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)에 의하여 노면으로부터의 충격을 흡수하고 노면 상태나 자재의 적재 상태에 관계없이 상기 이동 로봇(10)이 항상 수평을 유지한 상태로 주행하도록 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)은 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)으로 인하여, 수직 방향(예: +Z축, -Z축 방향)으로 완충 역할을 제공할 수 있다. 상기 제 2 서스펜션 모듈(420)의 완충 부재(422)는 노면의 요철 등으로 인해 이동 로봇(10)에 충격이 가해질 때, 상기 충격을 흡수하거나 완화하여 상기 이동 로봇(10)의 본체(100) 및 지지 프레임(200)이 수평 상태로 복원되도록 할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 캐스터 휠(520)은 노면을 따라 구름 회전하면서, 이동 로봇(10)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 휠(320)은 탄성 재질(예: 우레탄 재질)로 형성함으로써 노면을 따라 구름 이동시 발생되는 미세 진동이나 소음을 충분히 감소시킬 수 있다. 다만, 상기 캐스터 모듈(500)의 구조는 도시된 바와 같이, 두 쌍으로 한정된 것은 아니며, 상기 이동 로봇(10)의 안정적인 주행을 위하여, 다양한 위치에 5 개 이상의 복수 개로 제조되는 등, 다양한 구조로 설계 변경할 수 있다.

그 외에 도시되지 않았지만, 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 몸체(510)의 선단부에 설치되는 일정 크기의 스톱 바 또는 상기 지지 프레임(200)의 일측에 설치되어 상기 스톱 바와의 접촉을 통해 상기 몸체(510)가 과다하게 회전하지 않도록 하는 스토퍼로 이루어진 회전 제한 구조를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 이동 로봇(10)은 상기 지지 프레임(200)과 상기 캐스터 모듈(500) 사이에 배치된 강성 부재(600)를 포함할 수 있다. 상기 강성 부재(600)는 바(bar) 형상을 포함하며, 본체(100) 및 지지 프레임(200)에 발생하는 기울어짐을 제한하여 이동 로봇(10)의 자세의 안정을 상시적으로 유지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 프레임(200)의 좌우 양단부에 제 1 강성 부재(600a) 및 제 2 강성 부재(600b)가 배치될 수 있다. 상기 제 1 강성 부재(600a)와 제 2 강성 부재(600b)는 서로 대응되는 형상으로 나란하게 마련될 수 있다. 이하, 제 1 강성 부재(600a) 구성을 설명하고, 상기 제 2 강성 부재(600b)의 구성은 이를 준용한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 강성 부재(600a)는 강성 로드(610), 복수 개의 결합 부재들(620), 및 복수 개의 복원 부재들(630)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 강성 부재(600a)는 복수 개의 캐스터 모듈(500)들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 프레임(200)의 길이 방향(예: X축 방향)의 가장자리를 따라 두 개의 캐스터 모듈(500)들이 이격 배치된 경우, 상기 강성 부재(600)의 일 단부는 제 1 결합 부재(620a)를 통해 상기 하나의 캐스터 모듈(500)과 연결되고, 상기 강성 부재(600)의 다른 단부는 제 2 결합 부재(620b)를 통해 다른 하나의 캐스터 모듈(500)과 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 로드(610)는 축 방향에서 바라볼 때, 상기 두 개의 캐스터 모듈(500)들과 지정된 거리로 이격된 상태이며, 상기 두 개의 캐스터 모듈(500)들 보다 상기 지지 프레임(200)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 강성 로드(610)는 상기 지지 프레임(200)의 중심 라인으로부터 제 1 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 중 나란하게 배치된 한 쌍의 캐스터 모듈(500)은 상기 지지 프레임(200)의 중심 라인으로부터 제 2 거리 이격되어, 상기 지지 프레임(200)의 가장자리를 따라 배치되고, 상기 제 1 거리는 상기 제 2 거리보다 길게 형성될 수 있다. 상기 제 1 강성 부재(600a)는 상기 지지 프레임(200)의 최외곽 영역에 배치되어, 캐스터 모듈(500)들을 지지하여 이동 로봇(10)의 안정적인 주행을 보조할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 강성 부재(600a)는 지지 프레임(200)의 일면(예: 제 2 방향(-Z축 방향)을 향하는 저면)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 강성 부재(600a)는 상기 제 1 결합 부재(620a) 및 제 2 결합 부재(620b) 사이에, 서로 이격 배치된 제 1 복원 부재(630a) 및 제 2 복원 부재(630b)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 복원 부재(630a) 및 제 2 복원 부재(630b)는 베어링, 부쉬와 같이, 회전이 가능한 회전 부재(631)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 복원 부재(630a) 및 제 2 복원 부재(630b)는 상기 강성 로드(610)가 관통하는 홀을 포함하고, 상기 강성 로드(610)의 중심과 상기 제 1 복원 부재(630a) 및 제 2 복원 부재(630b)의 중심은 동일 선상에 배치되어, 상기 강성 로드(610)의 뒤틀림을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이동 로봇(10)의 일반적인 주행에서, 상기 캐스터 모듈(500) 및 제 2 서스펜션 모듈(420)으로 인하여, 노면과의 접촉을 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)이 경사면을 주행하는 경우, 다른 부분에 비하여 노면의 높이가 낮은 부분 지나는 캐스터 모듈(500)은, 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)의 완충 부재(422)가 신장되어 노면과의 접촉을 유지할 수 있다. 또 다른 예로, 다른 부분에 비하여 노면의 높이가 높은 부분을 지나는 캐스터 모듈(500)은, 제한된 구동으로 인해 중력의 반대 방향(예: 제 1 방향(+Z축 방향))으로 지지 프레임(200)을 들어올릴 수 있다. 이 경우, 상기 캐스터 모듈과 이웃하고 있는 다른 캐스터 모듈과 연결된 완충 부재가 신장되어 모든 캐스터 모듈의 노면 접촉을 유지할 수 있도록 한다.

도 4a, 4b 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이동 로봇(10)의 주행에 있어서, 가속 또는 감속과 같은 동작이 이루어지거나, 자재가 적재되지 않은 무부하 상태인 경우와 같이 일반적인 주행에서 벗어난 경우, 상기 이동 로봇(10)의 하중의 중심은 본체(100)의 중심에서 벗어나 각각의 구동 모듈(300) 및/또는 캐스터 모듈(500)에 상이한 외력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)의 중심을 기준으로 전, 후 방향으로 서로 다른 하중을 받을 수 있으며, 상대적으로 적은 하중을 받는 캐스터 모듈(500)의 지지점은 노면과 접촉력을 잃게 될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 노면과 접촉력을 상실할 수 있는 캐스터 모듈(500)을 노면과 접촉력을 유지하고 있는 캐스터 모듈(500)과 물리적으로 연결하여, 이를 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 4b를 참조하면, 무부하의 이동 로봇이 경사면을 지나가는 경우에 있어서, 상기 강성 부재(600)는 제 1 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 1 캐스터 모듈(500a))이 노면과 접촉력을 잃지 않도록, 제 2 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 2 캐스터 모듈(500b))과 연결시키는 동시에, 지지 프레임(200)과 연결된 복원 부재(630)의 내부에서 발생하는 비틀림(저항력)으로 노면 접촉을 유지하는 효과를 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 강성 부재(600)는 상기 제 1 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 1 캐스터 모듈(500a)) 또는 제 2 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 2 캐스터 모듈(500b))이 전, 후 흔들림에 의해 노면과 접촉력을 잃지 않도록, 상, 하 방향으로 저항력을 제공할 수 있다. 상기 제 1 캐스터 모듈(500a)의 노면이 상기 제 2 캐스터 모듈(500b)의 노면보다 높아 경사면이 형성된 경우, 상기 제 1 캐스터 모듈(500a) 측에 위치한 완충 부재(422)는 압축되고, 강성 로드(610)는 상부(예: 제 1 방향(+Z축))로 저항력을 제공하여 노면 접촉을 유지할 수 있다. 상기 제 2 캐스터 모듈(500b) 측에 위치한 완충 부재(422)는 이완되고, 강성 로드(610)는 하부(예: 제 2 방향(-Z축))로 저항력을 제공하여, 노면 접촉을 유지할 수 있다. 이에 따라, 전, 후 방향으로 기울어진 상태에서, 상기 강성 부재(600)는 상기 제 1 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 1 캐스터 모듈(500a))과 상기 제 2 캐스터 모듈(예: 도 4b의 제 2 캐스터 모듈(500b))이 서로 반대 방향으로 발생하는 힘에 저항력을 제공하여, 상기 제 1 캐스터 모듈(500a)과 상기 제 2 캐스터 모듈(500b) 사이에서 발생하는 구동의 차이를 억제할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임(200)의 좌우 양단에 배치된 제 1 강성 부재(600a) 및 제 2 강성 부재(600b)는 피치축 방향(예: X축 방향) 운동을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 이동 로봇(10)의 본체(100) 및 지지 프레임(200)에서 발생하는 기울어짐을 억제하여 자세의 안정을 유지할 수 있다.

도 6a, 6b에 도시된 바와 같이, 상기 이동 로봇(10)의 주행에 있어서, 자재(20)가 본체(100)의 중심에 적재되지 않거나 상기 이동 로봇(10)의 가감속에 따라 중심에서 벗어날 수 있다. 이 경우, 자재(20)가 적층된 이동 로봇(10)의 전체적인 하중의 중심이 달라지게 됨에 따라 각각의 구동 모듈(300) 및/또는 캐스터 모듈(500)에 상이한 외력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)의 중심을 기준으로 전, 후 방향으로 서로 다른 하중을 받을 수 있으며, 상대적으로 적은 하중을 받는 캐스터 모듈(500)의 지지점은 노면과 접촉력을 잃게 될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 노면과 접촉력을 상실할 수 있는 캐스터 모듈(500)을 노면과 접촉력을 유지하고 있는 캐스터 모듈(500)과 물리적으로 연결하여, 이를 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 6b를 참조하면, 자재를 이동 로봇(10)에 상차할 때, 자재의 무게 중심이 이동 로봇(10)의 중심 위치와 멀어지게 되면서 하중의 치우침에 따른 기울기가 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 강성 부재(600)는 제 1 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 1 캐스터 모듈(500a))이 노면과 접촉력을 잃지 않도록, 제 2 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 2 캐스터 모듈(500b))과 연결시키는 동시에, 지지 프레임(200)과 연결된 복원 부재(630)의 내부에서 발생하는 비틀림(저항력)으로 노면 접촉을 유지하는 효과를 제공할 수 있다. 최종적으로 도 6a와 같이 안정적인 자세로 복귀할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 강성 부재(600)는 상기 제 1 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 1 캐스터 모듈(500a)) 또는 제 2 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 2 캐스터 모듈(500b))이 전, 후 흔들림에 의해 노면과 접촉력을 잃지 않도록, 상, 하 방향으로 저항력을 제공할 수 있다. 상기 제 1 캐스터 모듈(500a)에만 강한 하중이 가해진 경우, 상기 제 1 캐스터 모듈(500a) 측에 위치한 완충 부재(422)는 압축되고, 강성 로드(610)는 상부(예: 제 1 방향(+Z축))로 저항력을 제공하여 노면 접촉을 유지할 수 있다. 상기 제 2 캐스터 모듈(500b) 측에 위치한 완충 부재(422)는 이완되고, 강성 로드(610)는 하부(예: 제 2 방향(-Z축))로 저항력을 제공하여, 노면 접촉을 유지할 수 있다. 이에 따라, 전, 후 방향으로 기울어진 상태에서, 상기 강성 부재(600)는 상기 제 1 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 1 캐스터 모듈(500a))과 상기 제 2 캐스터 모듈(예: 도 6b의 제 2 캐스터 모듈(500b))이 서로 반대 방향으로 발생하는 힘에 저항력을 제공하여, 상기 제 1 캐스터 모듈(500a)과 상기 제 2 캐스터 모듈(500b) 사이에서 발생하는 구동의 차이를 억제할 수 있다.

도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재된 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다. 도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.

도 7 내지 도 10에서, 2축 직교 좌표계의 'X축'는 상기 이동 로봇(10)의 본체(100)의 세로 길이 방향, 'Y축'는 상기 본체(100)의 가로 길이 방향, 'Z축'는 상기 본체(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 'Z축'는 제 1 방향(+Z축 방향) 및 제 2 방향(-Z축 방향)을 의미할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 이동 로봇(10)은 공장 제조 환경에서 자재를 이송하는 무인 반송 대차(AGV)로 활용되는 자율 주행형 이동 로봇일 수 있다. 도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 이동 로봇(10)은 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)를 포함할 수 있다. 상기 이동 로봇(10)은 전방향 구동 방식(non-holonomic drive system)으로 동작할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 7 내지 도 10의 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)의 구성은 도 1 내지 도 6b의 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 6b의 구성과 차이점을 중심으로 설명한다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 상기 본체(100)는 하우징(110), 전원부, 제어 회로(130), 센서 모듈(160), 카메라 모듈(미도시), 전력 관리 모듈(140), 통신 모듈(150) 및 데이터 입, 출력부(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 하우징(510)은 각종 전자 부품 등을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(110)의 일면에는 지지 프레임(200)이 장착될 수 있다. 상기 지지 프레임(200)은 금속성 및/또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있으며, 상기 하우징(110)의 제 2 방향(-Z축 방향) 상에 형성되어, 상기 하우징(110)의 내부 전자 부품들 및 상기 하우징(110)의 제 1 방향(+Z축 방향)을 향해 배치된 자재(20)를 지지할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지지 프레임(200)은 상기 하우징(110)과 함께 상기 이동 로봇(10)의 강성을 보완할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 서스펜션 모듈(400)은 구동 모듈(300)과 연결된 제 1 서스펜션 모듈(410) 및 상기 캐스터 모듈(500)과 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)을 포함할 수 있다. 상기 서스펜션 모듈(400)은 이동 로봇(10)의 이동에 따른 지면과의 접지력을 유지하고, 안정적인 자율 주행을 유도할 수 있다. 상기 제 1 서스펜션 모듈(410) 및 상기 캐스터 모듈(500)은 힌지 구조를 서로 공유할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 구동력을 발생하고, 상기 이동 로봇(10)에 제공할 수 있다. 상기 구동 모듈(300)은 상기 지지 프레임(200)의 중심 영역과 이격되어 복수 개 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 몸체(310), 상기 몸체(310)와 연결된 구동 휠(320), 상기 몸체(310) 내에 배치되고 구동력을 제공하는 구동 모터(330), 상기 구동 모터(330)의 구동력을 지정된 감속비에 대응하여 상기 구동 휠(320)로 전달하는 감속기(340)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 상기 구동 휠(320)의 구동 축을 제공하는 구동 샤프트(350) 및 상기 구동 샤프트가 향하는 방향에 수직하고, 상기 구동 휠의 조향을 제공하는 조향 샤프트(360)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(310)는 하우징 형상 또는 플레이트 형상으로 제작되어, 내부에 구동 모터(330) 또는 감속기 등의 전자 부품 등을 실장할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)이 2 개로 마련된 경우, 2 개의 구동 모듈(300)은 상기 지지 프레임(200)의 중심을 따라, 동일한 중심 선상을 가지도록 배치될 수 있다. 상기 구동 모듈(300)은 조향-구동축을 포함하며, 상기 구동 휠(320)을 지정된 방향으로 조향할 수 있다. 상기 각각의 구동 모듈(300)에 배치된 각각의 구동 휠(320)은 서로 다른 구동 모터(330)로부터 개별적인 구동력을 전달받을 수 있다. 다만, 상기 구동 모듈(300)의 구조는 도시된 바와 같이, 한 쌍으로 한정된 것은 아니며, 상기 이동 로봇(10)의 안정적인 주행을 위하여, 다양한 위치에 3 개 이상의 복수 개로 제조되는 등, 다양한 구조로 설계 변경할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)의 주변에는 복수 개의 캐스터 모듈(500)이 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 지지 프레임(200)의 가장자리 영역에 복수 개 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 완충 부재(422)에 대면하는 몸체(510), 상기 몸체(510)와 연결된 캐스터 휠(520)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 캐스터 휠(520)은 상기 몸체(510)에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 이동 로봇(10) 전방 하부의 좌우 양측과 후방 하부의 좌우 양측에 각각 설치될 수 있으며, 상기 캐스터 휠(520)의 재질 및 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)에 의하여 노면으로부터의 충격을 흡수하고 노면 상태나 자재의 적재 상태에 관계없이 상기 이동 로봇(10)이 항상 수평을 유지한 상태로 주행하도록 도움을 줄 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 이동 로봇(10)은 상기 지지 프레임(200)과 상기 캐스터 모듈(500) 사이에 배치된 강성 부재(600)를 포함할 수 있다. 상기 강성 부재(600)는 바(bar) 형상을 포함하며, 본체(100) 및 지지 프레임(200)에 발생하는 기울어짐을 제한하여 이동 로봇(10)의 자세의 안정을 상시적으로 유지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 프레임(200)의 전, 후(예: X축 방향) 양단부에 제 3 강성 부재(600c) 및 제 4 강성 부재(600d)가 배치될 수 있다. 상기 제 3 강성 부재(600c)와 제 4 강성 부재(600d)는 서로 대응되는 형상으로 나란하게 마련될 수 있다. 이하, 제 3 강성 부재(600c) 구성을 설명하고, 상기 제 4 강성 부재(600d)의 구성은 이를 준용한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 3 강성 부재(600c)는 강성 로드(610), 복수 개의 결합 부재들(620), 및 복수 개의 복원 부재들(630)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 강성 부재(600c)는 복수 개의 캐스터 모듈(500)들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 프레임(200)의 가로 방향(예: Y축 방향)의 가장자리를 따라 두 개의 캐스터 모듈(500)이 이격 배치된 경우, 상기 강성 부재(600)의 일 단부는 제 3 결합 부재(620c)를 통해 상기 하나의 캐스터 모듈(500)과 연결되고, 상기 강성 부재(600)의 다른 단부는 제 4 결합 부재(620d)를 통해 다른 하나의 캐스터 모듈(500)과 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 로드(610)는 축 방향에서 바라볼 때, 상기 두 개의 캐스터 모듈(500)들과 지정된 거리로 이격된 상태이며, 상기 두 개의 캐스터 모듈(500)들 보다 상기 지지 프레임(200)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 강성 로드(610)는 상기 지지 프레임(200)의 중심 라인으로부터 제 1 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 중 나란하게 배치된 한 쌍의 캐스터 모듈(500)은 상기 지지 프레임(200)의 중심 라인으로부터 제 2 거리 이격되어, 상기 지지 프레임(200)의 가장자리를 따라 배치되고, 상기 제 1 거리는 상기 제 2 거리보다 길게 형성될 수 있다. 상기 제 3 강성 부재(600c)는 상기 지지 프레임(200)의 최외곽 영역에 배치되어, 캐스터 모듈(500)들을 지지하여 이동 로봇(10)의 안정적인 주행을 보조할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 3 강성 부재(600c)는 지지 프레임(200)의 일면(예: 제 2 방향(-Z축 방향)을 향하는 저면)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 강성 부재(600c)는 상기 제 3 결합 부재(620c) 및 제 4 결합 부재(620d) 사이에, 서로 이격 배치된 제 3 복원 부재(630c) 및 제 4 복원 부재(630d)를 포함할 수 있다. 상기 제 3 복원 부재(630c) 및 제 4 복원 부재(630d)는 베어링, 부쉬와 같이, 회전이 가능한 부재를 포함할 수 있다. 상기 제 3 복원 부재(630c) 및 제 4 복원 부재(630d)는 상기 강성 로드(610)가 관통하는 홀을 포함하고, 상기 강성 로드(610)의 중심과 상기 제 3 복원 부재(630c) 및 제 4 복원 부재(640d)의 중심은 동일 선상에 배치되어, 상기 강성 로드(610)의 뒤틀림을 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이동 로봇(10)의 일반적인 주행에서, 상기 캐스터 모듈(500) 및 제 2 서스펜션 모듈(420)으로 인하여, 노면과의 접촉을 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)이 경사면을 주행하는 경우, 다른 부분에 비하여 노면의 높이가 낮은 부분 지나는 캐스터 모듈(500)은, 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)의 완충 부재(422)가 신장되어 노면과의 접촉을 유지할 수 있다. 또 다른 예로, 다른 부분에 비하여 노면의 높이가 높은 부분을 지나는 캐스터 모듈(500)은, 제한된 구동으로 인해 중력의 반대 방향(예: 제 1 방향(+Z축 방향))으로 지지 프레임(200)을 들어올릴 수 있다. 이 경우, 상기 캐스터 모듈과 이웃하고 있는 다른 캐스터 모듈과 연결된 완충 부재가 신장되어 모든 캐스터 모듈의 노면 접촉을 유지할 수 있도록 한다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 이동 로봇(10)의 주행에 있어서, 가속 또는 감속과 같은 동작이 이루어지거나, 자재가 적재되지 않은 무부하 상태인 경우와 같이 일반적인 주행에서 벗어난 경우, 상기 이동 로봇(10)의 하중의 중심은 본체(100)의 중심에서 벗어나 각각의 구동 모듈(300) 및/또는 캐스터 모듈(500)에 상이한 외력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 로봇(10)의 중심을 기준으로 전, 후 측이 서로 다른 하중을 받을 수 있으며, 상대적으로 적은 하중을 받는 캐스터 모듈(500)의 지지점은 노면과 접촉력을 잃게 될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 노면과 접촉력을 상실할 수 있는 캐스터 모듈(500)을 노면과 접촉력을 유지하고 있는 캐스터 모듈(500)과 물리적으로 연결하여, 이를 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 강성 부재(600)는 한 쌍으로 배치된 캐스터 모듈 중 하나의 캐스터 모듈이 노면과 접촉력을 잃지 않도록, 다른 캐스터 모듈과 연결시키는 동시에, 지지 프레임(200)과 연결된 복원 부재 내부에서 발생된 저항력(예: 비틀림)을 통해 노면 접촉을 유지하는 효과를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임(200)의 좌우 양단에 배치된 제 3 강성 부재(600c) 및 제 4 강성 부재(600d)는 롤축 방향(예: Y축 방향) 운동을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 이동 로봇(10)의 본체(100) 및 지지 프레임(200)에서 발생하는 기울어짐을 억제하여 자세의 안정을 유지할 수 있다.

도 11은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 측면을 간략하게 도시한 측면도이다. 도 12는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 자재가 적재되지 않은 이동 로봇의 정면을 간략하게 도시한 정면도이다.

도 11 내지 도 12에서, 2축 직교 좌표계의 'X축'는 상기 이동 로봇(10)의 본체(100)의 세로 길이 방향, 'Y축'는 상기 본체(100)의 가로 길이 방향, 'Z축'는 상기 본체(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 'Z축'는 제 1 방향(+Z축 방향) 및 제 2 방향(-Z축 방향)을 의미할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 이동 로봇(10)은 공장 제조 환경에서 자재를 이송하는 무인 반송 대차(AGV)로 활용되는 자율 주행형 이동 로봇일 수 있다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 이동 로봇(10)은 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)를 포함하고, 차동 구동 방식(holonomic drive system) 및 전방향 구동 방식(non-holonomic drive system)으로 동작할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 11 및 도 12의 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)의 구성은 도 7 내지 도 10의 본체(100), 지지 프레임(200), 구동 모듈(300), 서스펜션 모듈(400), 캐스터 모듈(500), 및 강성 부재(600)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다. 이하, 도 7 내지 도 10의 구성과 차이점을 중심으로 설명한다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 상기 본체(100)는 하우징(110), 전원부, 제어 회로(130), 센서 모듈(160), 카메라 모듈(미도시), 전력 관리 모듈(140), 통신 모듈(150) 및 데이터 입, 출력부(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 하우징(510)은 각종 전자 부품 등을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(110)의 일면에는 지지 프레임(200)이 장착될 수 있다. 상기 지지 프레임(200)은 금속성 및/또는 플라스틱 재질로 제작될 수 있으며, 상기 하우징(110)의 제 2 방향(-Z축 방향) 상에 형성되어, 상기 하우징(110)의 내부 전자 부품들 및 상기 하우징(110)의 제 1 방향(+Z축 방향)을 향해 배치된 자재(20)를 지지할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지지 프레임(200)은 상기 하우징(110)과 함께 상기 이동 로봇(10)의 강성을 보완할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 서스펜션 모듈(400)은 구동 모듈(300)과 및 상기 캐스터 모듈(500)과 연결될 수 있다. 상기 서스펜션 모듈(400)은 이동 로봇(10)의 이동에 따른 지면과의 접지력을 유지하고, 안정적인 자율 주행을 유도할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 구동력을 발생하고, 상기 이동 로봇(10)에 제공할 수 있다. 상기 구동 모듈(300)은 차동 구동 방식(holonomic drive system) 및 전방향 구동 방식(non-holonomic drive system)의 혼합 형태일 수 있으며, 상기 지지 프레임(200)의 중심 영역에 복수 개 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 몸체(310), 상기 몸체(310)와 연결된 한 쌍의 구동 휠(320), 상기 몸체(310) 내에 배치되고 구동력을 제공하는 구동 모터(330), 상기 구동 모터(330)의 구동력을 지정된 감속비에 대응하여 상기 구동 휠(320)로 전달하는 감속기(340) 및 엔코더를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)은 상기 구동 휠(320)의 구동 축을 제공하는 구동 샤프트(350), 상기 구동 샤프트가 향하는 방향에 수직하고, 상기 구동 휠의 조향을 제공하는 조향 샤프트(360), 및 상기 구동 샤프트(350) 및 상기 조향 샤프트(360) 사이에 배치되고, 상기 구동 샤프트(350) 및 조향 샤프트(360)와 수직한 회전 축을 제공하는 회전 샤프트(370)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(310)는 하우징 형상 또는 플레이트 형상으로 제작되어, 내부에 구동 모터(330) 또는 감속기 등의 전자 부품 등을 실장할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)이 2 개로 마련된 경우, 2 개의 구동 모듈(300)은 상기 지지 프레임(200)의 중심을 따라, 동일한 중심 선상을 가지도록 배치될 수 있다. 상기 구동 모듈(300)은 상기 한 쌍의 구동 휠(320)을 지정된 방향으로 조향할 수 있다. 상기 각각의 구동 모듈(300)에 배치된 각각의 구동 휠(320)은 서로 다른 구동 모터(330)로부터 개별적인 구동력을 전달받을 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈(300)의 주변에는 복수 개의 캐스터 모듈(500)이 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 지지 프레임(200)의 가장자리 영역에 복수 개 배치될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 완충 부재(422)에 대면하는 몸체(510), 상기 몸체(510)와 연결된 캐스터 휠(520)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 캐스터 휠(520)은 상기 몸체(510)에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 캐스터 모듈(500)은 상기 이동 로봇(10) 전방 하부의 좌우 양측과 후방 하부의 좌우 양측에 각각 설치될 수 있으며, 상기 캐스터 휠(520)의 재질 및 연결된 제 2 서스펜션 모듈(420)에 의하여 노면으로부터의 충격을 흡수하고 노면 상태나 자재의 적재 상태에 관계없이 상기 이동 로봇(10)이 항상 수평을 유지한 상태로 주행하도록 도움을 줄 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 이동 로봇(10)은 상기 지지 프레임(200)과 상기 캐스터 모듈(500) 사이에 배치된 강성 부재(600)를 포함할 수 있다. 상기 강성 부재(600)는 바(bar) 형상을 포함하며, 본체(100) 및 지지 프레임(200)에 발생하는 기울어짐을 제한하여 이동 로봇(10)의 자세의 안정을 상시적으로 유지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 강성 부재(600)는 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 프레임(200)의 전, 후(예: X축 방향) 양단부에 제 3 강성 부재(600c) 및 제 4 강성 부재(600d)가 배치될 수 있다. 상기 제 3 강성 부재(600c)와 제 4 강성 부재(600d)는 서로 대응되는 형상으로 나란하게 마련될 수 있다. 이하, 제 3 강성 부재(600c) 및 제 4 강성 부재(600d)의 구성을 설명하고, 상기 도 6 내지 도 9의 제 3 강성 부재(600c) 및 제 4 강성 부재(600d)의 구성을 준용하는바, 구체적인 설명은 생략한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 상기 서스펜션 모듈(400) 및 강성 부재(600)의 구조에 의하여, 상기 이동 로봇(10)의 일반적인 주행뿐만 아니라, 가속 또는 감속과 같은 동작이 이루어지거나, 자재가 적재되지 않은 무부하 상태인 경우와 같이 일반적인 주행에서 벗어난 경우에도, 상기 본체(100) 및 지지 프레임(200)은 안정적인 주행을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 강성 부재(600)는 노면과 접촉력을 상실할 수 있는 캐스터 모듈(500)을 노면과 접촉력을 유지하고 있는 캐스터 모듈(500)과 물리적으로 연결하여, 이를 방지할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇(예: 도 1 내지 도 3의 이동 로봇(10))은, 본체(예: 도 1의 본체(100)), 상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임(예: 도 1의 지지 프레임(200)) 상기 지지 프레임의 저면의 제 1 영역(예: 도 3의 제 1 영역(S2))에 배치된 제 1 서스펜션 모듈(예: 도 1의 제 1 서스펜션 모듈(410)) 및 상기 제 1 영역과 서로 다른 제 2 영역(예: 도 3의 제 2 영역(S2))에 배치된 제 2 서스펜션 모듈(예: 도 1의 제 2 서스펜션 모듈(420))을 포함하는 서스펜션 모듈(예: 도 1의 서스펜션 모듈(400)), 상기 제 1 서스펜션 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈(예: 도 1의 구동 모듈(300)), 상기 제 2 서스펜션 모듈과 연결되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈(예: 도 1의 캐스터 모듈(500))들 및 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 지지 프레임과 결합하고, 상기 이동 로봇의 주행시, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들이 형성하는 수평면의 이탈을 방지하기 위한 복원력을 제공하는 강성 부재(예: 도 1의 강성 부재(600))를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 부재는 제 1 강성 부재(예: 도 2의 제 1 강성 부재(600a)) 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재(예: 도 2의 제 2 강성 부재(600b))를 포함할 수 있다. 상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 세로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되거나, 상기 지지 프레임의 가로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 부재는, 바(bar) 형상의 강성 로드(예: 도 1의 강성 로드(610)), 상기 강성 로드의 양단부에 배치되고, 서로 이격 배치된 캐스터 모듈들 각각과 결합하는 복수 개의 결합 부재들(예: 도 1의 결합 부재들(620)), 상기 강성 로드와 연결되고, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 이격 배치된 복수 개의 복원 부재들(예: 도 1의 복원 부재들(630))을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 복원 부재는 제 1 복원 부재(예: 도 1의 제 1 복원 부재(630a)) 및 상기 제 1 복원 부재의 중심과 동일 선상에 배치된 제 2 복원 부재(예: 도 1의 제 2 복원 부재(630b))를 포함할 수 있다. 상기 제 1 복원 부재 및 상기 제 2 복원 부재의 외측 부분은 상기 지지 프레임에 고정되고, 내측 부분은 개구되어 상기 강성 바를 관통시키고, 지정된 각도 범위 내에서 상기 강성 바를 회전시킬 수 있는 회전 부재(예: 도 1의 회전 부재(631))를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 자율 주행형 이동 로봇의 양 단부 영역이 기울어진 상태가 된 경우, 상기 강성 부재는, 양단에 연결된 캐스터 모듈들이 서로 반대 방향으로 향하는 힘에 저항력을 제공하여, 캐스터 모듈들 사이에서 발생하는 구동의 차이를 억제하고 상대적으로 높은 위치에 배치된 캐스터 모듈과 노면의 접촉력을 유지시킬 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈은, 몸체(예: 도 2의 몸체(310)), 상기 몸체와 연결된 구동 휠(예: 도 2의 구동 휠(320)), 상기 몸체 내에 배치되고 구동력을 제공하는 구동 모터(예: 도 2의 구동 모터(330)) 상기 구동 모터의 구동력을 지정된 감속비에 대응하여 상기 구동 휠로 전달하는 감속기(예: 도 2의 감속기(340)) 및 상기 구동 휠의 구동 방향의 축을 제공하는 구동 샤프트(예: 도 1의 구동 샤프트(350))를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈은 복수 개로 마련될 수 있으며, 상기 복수 개의 구동 모듈들은, 각각에 배치된 상기 구동 샤프트들이 서로 동일한 선상에 배치되도록 이격 형성되거나, 각각에 배치된 상기 구동 휠들의 접촉면이 나란하도록 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈은, 상기 구동 샤프트가 향하는 방향에 수직하고, 상기 구동 휠의 조향을 제공하는 조향 샤프트(예: 도 6의 조향 샤프트(360))를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 구동 모듈은, 상기 구동 샤프트 및 상기 조향 샤프트 사이에 배치되고, 상기 구동 샤프트 및 조향 샤프트와 수직한 회전 축을 제공하는 회전 샤프트(예: 도 11의 회전 샤프트(370))를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들은 상기 지지 프레임의 가장자리 영역에 서로 이격 배치될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들의 각각은, 몸체(예: 도 1의 몸체(510)), 상기 몸체와 연결되고 상기 몸체에 대하여 회전 가능한 캐스터 휠(예: 도 1의 캐스터 휠(520))을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 서스펜션 모듈은 상기 지지 프레임과 상기 구동 모듈 사이에 배치되고, 제 1 지지 부재(예: 도 1의 제 1 지지 부재(411)), 상기 제 1 지지 부재의 일 단부에 배치된 힌지 구조 및 상기 제 1 지지 부재의 다른 단부에 배치된 탄성 부재를 포함한 탄성 구조를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 힌지 구조는, 상기 제 1 지지 부재의 일단이 회전 가능하도록 연결된 샤프트(예: 도 1의 샤프트(412)) 및 상기 지지 플레이트의 일 부분에 고정된 홀더(예: 도 1의 홀더(413))를 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재는, 스프링 또는 탄성 재질의 댐퍼를 중 적어도 하나일 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 서스펜션 모듈은 상기 지지 프레임과 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 각각의 사이에 배치되고, 제 2 지지 부재(예: 도 1의 제 2 지지 부재(421)), 상기 제 2 지지 부재와 상기 지지 프레임 사이에 설치된 로드(예: 도 1의 로드(423)), 상기 로드 외주면에 배치되고, 탄성력에 따른 길이가 가변되는 완충 부재(예: 도 1의 완충 부재(422)) 및 상기 로드의 일단을 상기 지지 프레임에 고정시키도록 형성된 결합 부재(예: 도 1의 결합 부재(424))를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 본체 또는 상기 지지 프레임의 일면에 배치된 적어도 하나의 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(160))을 더 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈은 상기 이동 로봇의 자율 주행의 위치 인식에 필요한 환경 정보를 수집할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 자율 주행형 이동 로봇은, 이송을 위한 자재가 안착 가능한 일면을 포함하는 본체, 상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 하부를 향해 전후 양측에 배치되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 사이에 배치되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 구동 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇의 이동 방향에 수직한 방향의 충격을 완화하는 서스펜션 모듈 및 상기 복수 개의 캐스터 모듈들을 서로 연결시키도록 배치되고, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들과 상기 지지 프레임을 연결시키도록 배치된 강성 부재를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 부재는, 바(bar) 형상의 강성 로드, 상기 강성 로드의 양단부에 배치되고, 서로 동일 선상에 이격 배치된 캐스터 모듈들 각각과 결합하는 복수 개의 결합 부재들 및 상기 강성 로드와 연결되고, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 상기 복수 개의 결합 부재들 사이에 이격 배치된 복수 개의 복원 부재들을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 로드는 상기 지지 프레임의 중심 라인으로부터 제 1 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치되고, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 중 나란하게 배치된 한 쌍의 캐스터 모듈은 상기 지지 프레임의 중심 라인으로부터 제 2 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 상기 제 1 거리는 상기 제 2 거리보다 길게 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 부재는 제 1 강성 부재 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재를 포함하고, 상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 세로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되어, 상기 세로 길이 방향으로 이격 배치된 복수 개의 캐스터 모듈들의 피치 축 운동을 제한할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 상기 강성 부재는 제 1 강성 부재 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재를 포함하고, 상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 가로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되어, 상기 가로 길이 방향으로 이격 배치된 복수 개의 캐스터 모듈들의 롤 축 운동을 제한할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 이동 로봇은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이동 로봇: 10
본체: 100
지지 프레임: 200
구동 모듈: 300
서스펜션 모듈: 400
캐스터 모듈: 500
강성 부재: 600

Claims (20)

1. 자율 주행형 이동 로봇에 있어서,
   본체;
   상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임;
   상기 지지 프레임의 저면의 제 1 영역에 배치된 제 1 서스펜션 모듈 및 상기 제 1 영역과 서로 다른 제 2 영역에 배치된 제 2 서스펜션 모듈을 포함하는 서스펜션 모듈;
   상기 제 1 서스펜션 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈;
   상기 제 2 서스펜션 모듈과 연결되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들; 및
   상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 지지 프레임과 결합하고, 상기 이동 로봇의 주행시, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들이 형성하는 수평면의 이탈을 방지하기 위한 복원력을 제공하는 강성 부재;를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 강성 부재는 제 1 강성 부재 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재를 포함하고,
   상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 세로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되거나, 상기 지지 프레임의 가로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치된 자율 주행형 이동 로봇.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 강성 부재는,
   바(bar) 형상의 강성 로드;
   상기 강성 로드의 양단부에 배치되고, 서로 이격 배치된 캐스터 모듈들 각각과 결합하는 복수 개의 결합 부재들; 및
   상기 강성 로드와 연결되고, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 이격 배치된 복수 개의 복원 부재들;을 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 복원 부재는 제 1 복원 부재 및 상기 제 1 복원 부재와 동일 선상에 배치된 제 2 복원 부재를 포함하고,
   상기 제 1 복원 부재 및 상기 제 2 복원 부재의 외측 부분은 상기 지지 프레임에 고정되고, 내측 부분은 개구되어 상기 강성 바를 관통시키고, 지정된 각도 범위 내에서 상기 강성 바를 회전시킬 수 있는 회전 부재를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 자율 주행형 이동 로봇의 양 단부 영역이 기울어진 상태가 된 경우,
   상기 강성 부재는, 양단에 연결된 캐스터 모듈들이 서로 반대 방향으로 향하는 힘에 저항력을 제공하여, 캐스터 모듈들 사이에서 발생하는 구동의 차이를 억제하고 상대적으로 높은 위치에 배치된 캐스터 모듈과 노면의 접촉력을 유지시키는 자율 주행형 이동 로봇.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 구동 모듈은,
   몸체;
   상기 몸체와 연결된 구동 휠;
   상기 몸체 내에 배치되고 구동력을 제공하는 구동 모터;
   상기 구동 모터의 구동력을 지정된 감속비에 대응하여 상기 구동 휠로 전달하는 감속기; 및
   상기 구동 휠의 구동 방향의 축을 제공하는 구동 샤프트;를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 구동 모듈은 복수 개로 마련될 수 있으며, 상기 복수 개의 구동 모듈들은,
   각각에 배치된 상기 구동 샤프트들이 서로 동일한 선상에 배치되도록 이격 형성되거나, 각각에 배치된 상기 구동 휠들의 접촉면이 나란하도록 배치되도록 이격 형성된 자율 주행형 이동 로봇.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 구동 모듈은, 상기 구동 샤프트가 향하는 방향에 수직하고, 상기 구동 휠의 조향을 제공하는 조향 샤프트를 더 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 구동 모듈은, 상기 구동 샤프트 및 상기 조향 샤프트 사이에 배치되고, 상기 구동 샤프트 및 조향 샤프트와 수직한 회전 축을 제공하는 회전 샤프트를 더 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 캐스터 모듈들은 상기 지지 프레임의 가장자리 영역에 서로 이격 배치되는 자율 주행형 이동 로봇.
    
11. 제 10 항에 있어서, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 각각은,
    몸체;
    상기 몸체와 연결되고 상기 몸체에 대하여 회전 가능한 캐스터 휠;을 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서스펜션 모듈은 상기 지지 프레임과 상기 구동 모듈 사이에 배치되고,
    제 1 지지 부재;
    상기 제 1 지지 부재의 일 단부에 배치된 힌지 구조;
    상기 제 1 지지 부재의 다른 단부에 배치된 탄성 부재를 포함한 탄성 구조;를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 힌지 구조는, 상기 제 1 지지 부재의 일단이 회전 가능하도록 연결된 샤프트 및 상기 지지 플레이트의 일 부분에 고정된 홀더를 포함하고,
    상기 탄성 부재는, 스프링 또는 탄성 재질의 댐퍼를 중 적어도 하나인 자율 주행형 이동 로봇.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 서스펜션 모듈은 상기 지지 프레임과 상기 복수 개의 캐스터 모듈들 각각의 사이에 배치되고,
    제 2 지지 부재;
    상기 제 2 지지 부재와 상기 지지 프레임 사이에 설치된 로드;
    상기 로드 외주면에 배치되고, 탄성력에 따른 길이가 가변되는 완충 부재; 및
    상기 로드의 일단을 상기 지지 프레임에 고정시키도록 형성된 결합 부재;를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 또는 상기 지지 프레임의 일면에 배치된 적어도 하나의 센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 센서 모듈은 상기 이동 로봇의 자율 주행의 위치 인식에 필요한 환경 정보를 수집하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
16. 자율 주행형 이동 로봇에 있어서,
    이송을 위한 자재가 안착 가능한 일면을 포함하는 본체;
    상기 본체 하부에 배치되어 상기 본체를 지지하는 지지 프레임;
    상기 지지 프레임 하부를 향해 전후 양측에 배치되고, 회전이 가능한 복수 개의 캐스터 모듈들;
    상기 복수 개의 캐스터 모듈들 사이에 배치되고, 상기 이동 로봇에 구동력을 제공하는 구동 모듈;
    상기 복수 개의 캐스터 모듈들 및 상기 구동 모듈과 연결되고, 상기 이동 로봇의 이동 방향에 수직한 방향의 충격을 완화하는 서스펜션 모듈; 및
    상기 복수 개의 캐스터 모듈들을 서로 연결시키도록 배치되고, 상기 복수 개의 캐스터 모듈들과 상기 지지 프레임을 연결시키도록 배치된 강성 부재;를 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
17. 제 16항에 있어서, 상기 강성 부재는,
    바(bar) 형상의 강성 로드;
    상기 강성 로드의 양단부에 배치되고, 서로 동일 선상에 이격 배치된 캐스터 모듈들 각각과 결합하는 복수 개의 결합 부재들; 및
    상기 강성 로드와 연결되고, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 상기 복수 개의 결합 부재들 사이에 이격 배치된 복수 개의 복원 부재들;을 포함하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 강성 로드는 상기 지지 프레임의 중심 라인으로부터 제 1 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치되고,
    상기 복수 개의 캐스터 모듈들 중 나란하게 배치된 한 쌍의 캐스터 모듈은 상기 지지 프레임의 중심 라인으로부터 제 2 거리 이격되어, 상기 지지 프레임의 가장자리를 따라 배치되고,
    상기 제 1 거리는 상기 제 2 거리보다 긴 자율 주행형 이동 로봇.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 제 1 강성 부재 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재를 포함하고,
    상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 세로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되어, 상기 세로 길이 방향으로 이격 배치된 복수 개의 캐스터 모듈들의 피치 축 운동을 제한하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 강성 부재는 제 1 강성 부재 및 상기 제 1 강성 부재와 나란하게 배치된 제 2 강성 부재를 포함하고,
    상기 제 1 강성 부재 및 상기 제 2 강성 부재는 상기 지지 프레임의 가로 길이 방향의 가장자리를 따라 이격 배치되어, 상기 가로 길이 방향으로 이격 배치된 복수 개의 캐스터 모듈들의 롤 축 운동을 제한하는 자율 주행형 이동 로봇.
    
    

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