KR20200083782A - 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4륜 구동으로 안정성을 확보할 수 있고, 전(全) 방향에 대한 이동성과 주행성을 향상시킬 수 있으며, 또한 전 방향에 대한 장애물을 검출하고 이를 회피할 수 있도록 하여 더욱 안전한 주행이 가능하며, 장치 본체에 기울기 센서 등을 필요로 하지 않아 제작성과 경제성을 확보할 수 있는 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 사용자가 탑승할 수 있게 구성되는 장치 바디; 상기 장치 바디의 전방 및 후방에 구비되는 이동 바퀴; 상기 장치 바디에 구성되고, 상기 이동 바퀴를 이동가능하게 구동시키는 구동 수단; 상기 장치 바디에 구비되며, 상기 구동 수단을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈과 무선통신으로 연동하여 상기 이동 바퀴의 방향성을 제어하는 사용자 단말장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그웨이 장치가 제공된다.

Description

메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치{SEGWAY APPARATUS BASED ON MECANUM WHEEL}
본 발명은 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4륜 구동으로 안정성을 확보할 수 있고, 전(全) 방향에 대한 이동성과 주행성을 향상시킬 수 있으며, 또한 전 방향에 대한 장애물을 검출하고 이를 회피할 수 있도록 하여 더욱 안전한 주행이 가능하며, 장치 본체에 기울기 센서 등을 필요로 하지 않아 제작성과 경제성을 확보할 수 있는 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치에 관한 것이다.
근래 상호작용하여 다양한 형태의 서비스를 제공할 수 있는 로봇 산업이 급속도로 성장하고 있다.
또한, 로봇이 제공하는 서비스는 과거 단순 반복 작업에서 보다 정밀한 작업을 할 수 있도록 변화되어, 점차 높은 지능을 갖추며, 다양한 크기 및 형태를 지닌 이동 로봇들이 연구되고 있는 실정이다.
특히, 인간의 안정성을 위협하는 유해한 환경이나 인간의 작업이 제한되는 협소한 환경 및 동적으로 변화하는 비정형 환경 등에서 유용하게 활용할 수 있도록 하는 로봇의 크기, 형태 이동 방식 및 자율 이동 방법들이 개발되고 있다.
이러한, 이동 로봇은 이동하는 환경의 지면이 고르지 않기 때문에 지면 상태에 따라 로봇의 형태 및 이동 방법을 적절히 변환할 수 있고, 이동 중 동/정적 장애물을 마주할 가능성이 크기 때문에 이를 극복하여 자율적으로 이동할 수 있는 지능형 자율 이동 로봇 개발이 요구된다.
이러한 지능형 자율 이동 로봇 개발 중, 바퀴의 회전에 의해 구동되는 다수의 이동 장치가 있고, 그 중 현재 그린 캠페인과 맞물려 친 환경적 이동수단이 각광받고 있으며, 그 과정에서 탄생한 세그웨이나 전동 자전거와 스쿠터 등이 시중에서 팔리고 있다.
세그웨이(segway)는 미국의 발명가인 '딘 카멘(Dean Kamen)'이 2001년 12월 공개한 1인용 스쿠터로서, 자동으로 중심을 잡고 몸의 움직임만으로 전진·후진·회전이 가능한 최첨단 스쿠터를 말한다.
세그웨이는 바퀴 두 개가 달려 있는 킥보드 모양의 스쿠터로, 사용자는 디지털 열쇠를 꼽은 뒤 발판 위에 올라선 뒤 원하는 방향으로 몸을 조금씩 기울이기만 하면 저절로 움직인다. 브레이크가 따로 없고 말을 세울 때 고삐를 당기고 몸을 뒤로 기울이는 것처럼 하면 제자리에 서며, 전기동력을 사용하며 첨단 마이크로프로세서가 자이로 스코프와 동체 사이에서 제어·명령 기능을 담당하며, 최대 시속 19㎞(12마일)의 속도를 낼 수 있다.
그러나 이러한 세그웨이는 한 개 또는 두 개의 바퀴를 사용하여야만 하고, 그 형태에 큰 변화를 주지 못하여 디자인적 측면이나 실용적인 측면에서 다양한 형태의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 종래 2륜 세그웨이의 경우, 좌회전을 하려면 우측으로 잠깐 이동한 후에 가능하고, 또한 우회전하려면 좌측으로 잠깐 이동한 후에 가능한 구조로, 신속한 이동에 한계가 따르는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1574397(2015.12.04. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0130157(2018.12.07. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0047379(2018.05.10. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0070925(2018.06.27. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 4륜 구동으로 안정성을 확보할 수 있고, 전(全) 방향에 대한 이동성과 주행성을 향상시킬 수 있는 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전 방향에 대한 장애물을 검출하고 이를 회피할 수 있도록 하여 더욱 안전한 주행성을 확보할 수 있는 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 장치 본체에 기울기 센서와 관련 구성부들을 필요로 하지 않아 제작성과 경제성을 확보할 수 있는 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 사용자가 탑승할 수 있게 구성되는 장치 바디; 상기 장치 바디의 전방 및 후방에 구비되는 이동 바퀴; 상기 장치 바디에 구성되고, 상기 이동 바퀴를 이동가능하게 구동시키는 구동 수단; 상기 장치 바디에 구비되며, 상기 구동 수단을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈과 무선통신으로 연동하여 상기 이동 바퀴의 방향성을 제어하는 사용자 단말장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그웨이 장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 골격 구조체는 상기 상면 플레이트를 지지하며 장치 골격을 형성하는 복수의 가로 프레임과 세로 프레임으로 이루어지는 골격 프레임 모듈과, 상기 골격 프레임 모듈의 양측의 세로 프레임의 하단부에 회전 자재로 결합되는 바퀴결합 프레임, 및 일단부는 상기 골격 프레임 모듈의 양측의 가로 프레임에 결합되고, 타단부는 상기 바퀴결합 프레임의 일단부에 각각 결합되는 서스펜션 부재를 포함하며, 상기 이동 바퀴는 상기 각 바퀴결합 프레임의 단부 측에 각각 개별 구동가능하게 구비되는 4륜의 메커넘 휠로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 구동 수단은 상기 이동 바퀴를 각각 회전 구동시키기 위한 회전력을 발생시키는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 이동 바퀴에 전달하기 위한 기어 트레인, 및 상기 장치 바디에 구비되고 상기 구동 모터 및 제어 모듈에 전력을 공급하기 위한 배터리 모듈을 포함하며, 상기 제어 모듈은 장치를 온/오프하기 위한 장치 온/오프 스위치부와, 상기 사용자 단말장치와 근거리 통신하기 위한 근거리통신 모듈부와, 상기 근거리통신 모듈부에서 수신된 제어 신호에 따라 상기 구동 모터를 각각 제어하여 주행 방향과 속도 및 방향 전환을 제어하기 위한 주행제어 회로모듈부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 장치 바디에 설치되어 장애물을 검출하기 위한 복수의 장애물 회피센서를 더 포함하며, 상기 제어 모듈은 상기 장애물 회피센서로부터의 검출 신호를 제공받아 장애물 회피제어를 실행하도록 이루어지는 장애물회피제어 실행부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 사용자 단말장치는 6자유도 센서와, 동작 실행 명령과 실행 상황을 나타내도록 구성되는 연동 애플리케이션, 및 상기 근거리통신 모듈부와 근거리통신하기 위한 통신 모듈부를 포함하여 상기 6자유도 센서의 센서값에 따른 주행 제어 신호를 상기 제어 모듈의 주행제어 회로모듈부로 전달하도록 이루어지며, 상기 제어 모듈은 값에 따라 상기 사용자 단말장치에 의해 주행 제어가 이루어질 때, 미리 설정된 값 또는 범위 이상의 6자유도 센서값이 입력되는 경우 해당 입력 명령은 무시하여 제어하도록 이루어지는 안전주행제어 실행부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 사용자 단말장치의 연동 애플리케이션은 그 사용자 단말장치에 구성되는 GPS 모듈과 연동하여 네비게이션을 실행하고, 실행된 네비게이션에 따라 설정된 방향으로 상기 주행제어 회로모듈부가 자동 주행될 수 있는 자동 주행 모드를 실행하며, 상기 자율 주행 모드가 실행되는 경우, 상기 주행제어 회로모듈부는 상기 사용자 단말장치로부터 주행속도 제어를 위한 입력 명령만을 제어하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 4륜 구동으로 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 전(全) 방향에 대한 신속한 이동성과 주행성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 전 방향에 대한 장애물을 검출하고 이를 회피할 수 있도록 하여 보다 안전한 주행이 가능한 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 장치 본체에 기울기 센서와 관련 구성부들을 필요로 하지 않아 제작성과 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 구성하는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 구성하는 사용자 단말장치의 제어부의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는, 사용자의 다리부를 안착 지지하는 지지부를 포함하고, 사용자가 탑승할 수 있게 구성되는 장치 바디; 상기 장치 바디의 전방 및 후방에 구비되는 이동 바퀴; 상기 장치 바디에 구성되고, 상기 이동 바퀴를 이동가능하게 구동시키는 구동 수단; 상기 장치 바디에 구비되며, 상기 구동 수단을 제어하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈과 무선통신으로 연동하여 이동 바퀴의 방향성을 제어하는 연동 애플리케이션이 마련된 사용자 단말장치;를 포함하며, 상기 제어 모듈과 사용자 단말장치 중 적어도 하나에는 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치의 구성을 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 구성하는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치를 구성하는 사용자 단말장치의 제어부의 구성을 블록화하여 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 사용자의 다리부를 안착 지지하는 지지 프레임부(130)를 포함하고, 사용자가 탑승할 수 있게 구성되는 장치 바디(100); 상기 장치 바디(100)의 하부 전방 및 후방에 구비되는 이동 바퀴(200); 상기 장치 바디(100)에 구성되고, 상기 이동 바퀴(200)를 이동가능하게 구동시키는 구동 수단; 상기 장치 바디(100)에 구비되며, 상기 구동 수단을 제어하는 제어 모듈(400); 및 상기 제어 모듈(300)과 무선통신으로 연동하여 이동 바퀴(200)의 방향성을 제어하는 연동 애플리케이션이 마련된 사용자 단말장치(500);를 포함한다.
상기 장치 바디(100)는 세그웨이 골격 구조를 형성하며 내측 또는 외측에 주변 구성요소들을 수납하거나 장착 가능하도록 구성되는 골격 구조체(110)와, 상기 골격 구조체(110)의 상면에 구비되며 사용자의 발을 디딜 수 있게 구성되는 상면 플레이트(120), 및 상기 상면 플레이트(120)에 구성되어 탑승자의 다리부가 지지되도록 구성되는 지지 프레임부(130)를 포함한다.
상기 골격 구조체(110)는 상면 플레이트(120)를 지지하며 장치 골격을 형성하는 가로 프레임(110a)과 세로 프레임(110b)으로 이루어지는 골격 프레임 모듈(111), 상기 골격 프레임 모듈(111)의 양 가장자리의 세로 프레임의 하단부에 회전 자재로 결합되는 바퀴결합 프레임(112), 및 일단부는 상기 골격 프레임 모듈(111)의 가장자리의 가로 프레임에 결합되고, 타단부는 상기 바퀴결합 프레임(112)의 일단부에 결합되는 서스펜션 부재(113)를 포함한다.
상기 지지 프레임부(130)는 상기 상면 플레이트(120)로부터 상방향으로 돌출되어 양 다리부의 내측이 지지될 수 있게 구성되는 연장 프레임(131), 및 상기 연장 프레임(131)의 연장 단부에 결합되며, 사용자가 착석 가능하게 구성되는 새들(saddle)(132)을 포함할 수 있다.
상기 장치 바디(100)는 미려한 외관을 가질 수 있게 소정 형태의 케이스로 커버될 수 있으며, 도면에서는 이를 생략하여 나타낸 것이다.
다음으로, 상기 이동 바퀴(200)는 전방향 회전 바퀴인 다양한 형태와 구성으로 이루어지는 메카넘 휠로 이루어질 수 있다. 이러한 메카넘 휠은 후술하는 이동 수단의 각 구동 모터에 의해 각각 개별적으로 구동 가능하게 구성된다.
이러한 메카넘 휠은 크게 중앙의 림 휠(Rim wheel)과 그 주변에 림 휠 축과 특정 각도를 가지고 부착된 타원 모형인 서브 롤러로 구성되며, 공지의 형태와 구성의 메카넘 휠을 채용할 수 있다.
다음으로, 상기 구동 수단은 상기 이동 바퀴(200)인 메카넘 휠을 각각 회전 구동시키기 위한 회전력을 발생시키는 구동 모터(310)와, 상기 구동 모터(310)의 구동력을 상기 이동 바퀴(200)인 메카넘 휠에 전달하기 위한 기어 트레인(미도시), 및 상기 장치 바디(100)에 구비되고 상기 구동 모터(310) 및 제어 모듈(400)에 전력을 공급하기 위한 배터리 모듈(미도시)을 포함한다.
다음으로, 상기 제어 모듈(400)은 장치 바디(100)에 구성되는 것으로, 장치를 온/오프하기 위한 장치 온/오프 스위치부(410)와, 사용자 단말장치(500)와 근거리 통신하기 위한 근거리통신 모듈부(420)과, 상기 근거리통신 모듈부(420)에서 수신된 제어 신호에 따라 상기 구동 모터(310)를 각각 제어하여 주행 방향과 속도 및 방향 전환을 제어하기 위한 주행제어 회로모듈부(430)를 포함한다.
여기에서, 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는 상기 장치 바디(100)에 설치되어 장애물을 검출하기 위한 복수의 장애물 회피센서를 더 포함하며, 상기 제어 모듈(400)은 상기 장애물 회피센서로부터의 검출 신호를 제공받아 장애물 회피제어를 실행하도록 이루어지는 장애물회피제어 실행부(440)를 더 포함한다.
상기 장애물 회피센서는 장치 바디(100)의 전방, 후방, 양측면, 및 각 모서리부를 포함하는 8개소에 설치되는 초음파 센서로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 장애물회피제어 실행부(440)는 상기 장애물 회피센서들로부터의 검출 신호가 발생할 시, 사용자의 주행 명령 신호는 무시하고 장애물 회피주행, 즉 서행이나 멈춤 또는 장애물을 회피하는 우회 주행 등을 실행하도록 이루어지는 회피주행 알고리즘에 따라 장애물회피제어를 실행하게 된다.
또한, 상기 제어 모듈(400)은 아래에서 자세히 설명될 사용자 단말장치(500)의 6자유도 센서값에 근거하여 주행 제어가 이루어질 때, 사용자의 긴급한 변화 조작이나 오조작 또는 설정 속도 이상의 오조작 주행 명령이 발생할 시 안전 주행이 가능하도록 하는 안전주행제어 실행부(450)를 더 포함한다.
상기 안전주행제어 실생부(450)는 예를 들면 미리 설정된 값 또는 범위 이상의 6자유도 센서값이 입력되는 경우 해당 입력 명령은 무시하고 이전 입력 명령대로 주행할 수 있도록 제어하게 이루어질 수 있다.
다음으로, 상기 사용자 단말장치(500)는 동작 실행 명령과 실행 상황을 나타내도록 구성되는 연동 애플리케이션(510), 및 상기 장치 바디(100)의 제어 모듈(400)의 근거리통신 모듈부(420)와 근거리통신하기 위한 통신 모듈부(520)를 포함한다.
상기 연동 애플리케이션(510)은 주행 속도, 주행 거리, 배터리 정보 등을 나타내도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는, 장치 바디(100)의 제어 모듈(400)과 사용자 단말장치(500)를 근거리통신으로 연동시키고, 사용자 단말장치(500)에 구성된 6자유도 센서와 연동 애플리케이션을 이용하여 사용자 단말장치(500)의 기운 정도에 기초하여 구동 모터(310)를 선택적으로 제어하게 된다.
즉, 상기 사용자 단말장치(500)에 구성되는 6자유도 센서의 센서 값에 대한 주행 명령 신호가 제어 모듈(400)의 주행제어 회로모듈부(430)로 전달되어 해당 명령에 따른 주행 방향과 주행 속도로 주행하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치에서 상기 사용자 단말장치(500)의 연동 애플리케이션은 그 사용자 단말장치에 구성되는 GPS 모듈과 연동하여 네비게이션을 실행하고, 실행된 네비게이션에 따라 설정된 방향으로 상기 제어 모듈(400)의 주행제어 회로모듈부(430)가 자동 주행될 수 있는 자동 주행 모드를 실행할 수 있도록 이루어질 수 있으며, 이러한 자율 주행 모드가 실행되는 경우 상기 사용자 단말장치(500)로부터의 입력 명령은 주행 속도만이 제어할 수 있도록 이루어지게 된다.
상기한 본 발명의 설명에서, 제어 모듈(400)과 사용자 단말장치(500) 간의 근거리통신을 위한 기술은 블루투스(Bluetooth)가 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, BLE(Bluetooth Low Energy), Zigbee, UWB(Ultra-WideBand), ANT, Wi-fi 등, PAN(Personal Area Network) 방식의 다양한 근거리 통신 기술들이 적용될 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 설명에서, 사용자 단말장치(500)는 스마트폰이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 통신 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 사용자 단말장치(전자 장치)는 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounteddevice(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명에서 기능적으로 구현되는 구성부들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
이상에 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 메카넘 휠 기반의 세그웨이 장치는, 4륜 구동으로 안정성을 확보할 수 있고, 전(全) 방향에 대한 신속한 이동성과 주행성을 향상시킬 수 있고, 전 방향에 대한 장애물을 검출하고 이를 회피할 수 있도록 하여 더욱 안전한 주행이 가능하며, 장치 본체에 기울기 센서와 관련 구성부들을 필요로 하지 않아 제작성과 경제성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 장치 바디
110: 골격 구조체
110a: 가로 프레임
110b: 세로 프레임
111: 골격 프레임 모듈
112: 바퀴결합 프레임
113: 서스펜션 부재
120: 상면 플레이트
130: 지지 프레임부
131: 연장 프레임
132: 새들
200: 이동 바퀴(메카넘 휠)
310: 구동 모터
320: 장애물 회피 센서
400: 제어 모듈
410: 장치 온/오프 스위치부
420: 근거리통신 모듈부
430: 주행제어 회로모듈부
440: 장애물회피제어 실행부
450: 안전주행제어 실행부
500: 사용자 단말장치
510: 연동 애플리케이션
520: 통신 모듈부

Claims (6)

  1. 사용자가 탑승할 수 있게 구성되는 장치 바디;
    상기 장치 바디의 전방 및 후방에 구비되는 이동 바퀴;
    상기 장치 바디에 구성되고, 상기 이동 바퀴를 이동가능하게 구동시키는 구동 수단;
    상기 장치 바디에 구비되며, 상기 구동 수단을 제어하는 제어 모듈; 및
    상기 제어 모듈과 무선통신으로 연동하여 상기 이동 바퀴의 방향성을 제어하는 사용자 단말장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 골격 구조체는 상기 상면 플레이트를 지지하며 장치 골격을 형성하는 복수의 가로 프레임과 세로 프레임으로 이루어지는 골격 프레임 모듈과, 상기 골격 프레임 모듈의 양측의 세로 프레임의 하단부에 회전 자재로 결합되는 바퀴결합 프레임, 및 일단부는 상기 골격 프레임 모듈의 양측의 가로 프레임에 결합되고, 타단부는 상기 바퀴결합 프레임의 일단부에 각각 결합되는 서스펜션 부재를 포함하며,
    상기 이동 바퀴는 상기 각 바퀴결합 프레임의 단부 측에 각각 개별 구동가능하게 구비되는 4륜의 메커넘 휠로 구성되는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 수단은 상기 이동 바퀴를 각각 회전 구동시키기 위한 회전력을 발생시키는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 이동 바퀴에 전달하기 위한 기어 트레인, 및 상기 장치 바디에 구비되고 상기 구동 모터 및 제어 모듈에 전력을 공급하기 위한 배터리 모듈을 포함하며,
    상기 제어 모듈은 장치를 온/오프하기 위한 장치 온/오프 스위치부와, 상기 사용자 단말장치와 근거리 통신하기 위한 근거리통신 모듈부와, 상기 근거리통신 모듈부에서 수신된 제어 신호에 따라 상기 구동 모터를 각각 제어하여 주행 방향과 속도 및 방향 전환을 제어하기 위한 주행제어 회로모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장치 바디에 설치되어 장애물을 검출하기 위한 복수의 장애물 회피센서를 더 포함하며,
    상기 제어 모듈은 상기 장애물 회피센서로부터의 검출 신호를 제공받아 장애물 회피제어를 실행하도록 이루어지는 장애물회피제어 실행부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 단말장치는 6자유도 센서와, 동작 실행 명령과 실행 상황을 나타내도록 구성되는 연동 애플리케이션, 및 상기 근거리통신 모듈부와 근거리통신하기 위한 통신 모듈부를 포함하여 상기 6자유도 센서의 센서값에 따른 주행 제어 신호를 상기 제어 모듈의 주행제어 회로모듈부로 전달하도록 이루어지며,
    상기 제어 모듈은 값에 따라 상기 사용자 단말장치에 의해 주행 제어가 이루어질 때, 미리 설정된 값 또는 범위 이상의 6자유도 센서값이 입력되는 경우 해당 입력 명령은 무시하여 제어하도록 이루어지는 안전주행제어 실행부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 단말장치의 연동 애플리케이션은 그 사용자 단말장치에 구성되는 GPS 모듈과 연동하여 네비게이션을 실행하고, 실행된 네비게이션에 따라 설정된 방향으로 상기 주행제어 회로모듈부가 자동 주행될 수 있는 자동 주행 모드를 실행하며,
    상기 자율 주행 모드가 실행되는 경우, 상기 주행제어 회로모듈부는 상기 사용자 단말장치로부터 주행속도 제어를 위한 입력 명령만을 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
    세그웨이 장치.
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