KR20200100994A - 모바일 로봇 - Google Patents

Abstract

모바일 로봇이 개시되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇은 복수의 관절부를 통해 연결되는 복수의 바디멤버를 포함하는 바디부 및 지면상에서 상기 바디부를 지지하는 복수의 휠;을 포함하고, 상기 복수의 바디멤버는 지면에서 바라볼 때 닫힌 구조를 이루도록 상호 연결되며, 이웃하는 바디멤버간 각도가 조절되어 주행방향에 수직한 폭방향 거리가 가변된다.

Description

모바일 로봇{MOBILE PLATFORM}

본 발명은 모바일 로봇에 관한 것으로서, 휠을 이용하여 이동할 수 있는 모바일 로봇에 관한 것이다.

로봇은 제조, 생산, 유통 등 산업분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 모바일 로봇은 이동을 위한 구성을 포함하여 위치를 이동하면서 작업을 수행할 수 있다.

한편, 모바일 로봇의 이동은 지형이나 이동경로의 특징에 민감할 수 있다. 예컨대, 주행경로의 폭이 모바일 로봇의 폭보다 좁은 경우에는 모바일 로봇의 이동이 불가능할 수 있고, 이에 따라 모바일 로봇의 운용 가능 영역이 제한될 수 있다.

따라서, 이동경로의 특징이나 변화에 대응할 수 있는 모바일 로봇의 개발은 중요한 과제가 되며, 또한 로봇의 이동에 대한 안정성 및 효율성을 향상시키는 것은 중요한 과제가 된다.

본 발명의 실시예들은 이동상황에 따라서 폭이 조절될 수 있고, 이동 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있는 모바일 로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇은 복수의 관절부를 통해 연결되는 복수의 바디멤버를 포함하는 바디부 및 지면상에서 상기 바디부를 지지하는 복수의 휠을 포함하며, 상기 복수의 바디멤버는 지면에서 바라볼 때 닫힌 구조를 이루도록 상호 연결되고, 이웃하는 바디멤버간 각도가 조절되어 주행방향에 수직한 폭방향 거리가 가변된다.

상기 바디부는 상기 복수의 관절부가 각 꼭지점에 해당하고 상기 복수의 바디멤버는 각 변에 해당하는 다각형상을 이룰 수 있다.

상기 복수의 휠은 각각 상기 복수의 관절부 하단에 설치되고, 조향각이 조절되며 구동모터로부터 동력을 제공받는 구동휠을 포함하며, 상기 구동휠의 제어를 통해 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 구동휠은 한 쌍으로 마련되고, 상기 폭방향을 따라 서로 마주보도록 설치되며, 상기 제어부는 한 쌍의 상기 구동휠을 토인 또는 토아웃 상태로 제어하여 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시킬 수 있다.

상기 구동휠은 한 쌍으로 마련되고, 상기 주행방향을 따라 서로 마주보도록 설치되며, 상기 제어부는 한 쌍의 상기 구동휠을 서로 다른 주행속도로 제어하여 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시킬 수 있다.

양단부가 각각 마주보는 상기 관절부 또는 상기 바디멤버에 결합되며, 길이가 조절되는 구동기를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 구동휠 및 상기 구동기의 제어를 통해 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시킬 수 있다.

상기 바디멤버는, 지면에 나란하게 연장되어 양단부가 각각 마주보는 관절부에 회전 가능하도록 결합되는 링크프레임 및 상기 링크프레임에 결합되는 바디패널을 포함하고, 상기 링크프레임은 상기 바디패널의 상단 및 하단에 각각 구비되며, 상기 바디패널은 한 쌍의 관절부 및 한 쌍의 링크프레임으로 이루어지는 일면을 차폐할 수 있다.

어느 하나의 관절부에 함께 연결되는 2개의 링크프레임은 서로 마주하는 단부가 기어를 통해 치합되어 함께 회전될 수 있다.

상기 관절부 및 상기 바디패널은 지면에 수직한 방향으로 연장되고, 상기 바디부는 상기 바디패널로 둘러싸이고 상면 및 하면이 개방된 내부공간이 형성될 수 있다.

상기 바디부에 설치되며, 지면에 수직한 방향으로 높이가 조절되는 매니퓰레이터를 더 포함할 수 있다.

상기 바디부는 지면에서 바라볼 때 마름모 형상을 가지며, 상기 복수의 관절부 중 전방에 배치되는 관절부 및 후방에 배치되는 관절부는 센서부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이동상황에 따라서 폭이 조절될 수 있고, 이동 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있는 모바일 로봇을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇을 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 폭방향 거리가 줄어든 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에 구동기가 장착된 모습일 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 모바일 로봇에 관절부가 추가 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에 매니퓰레이터가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 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 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇의 평면도이다.

도 1 및 2와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇은 복수의 관절부(140)를 통해 연결되는 복수의 바디멤버(120)를 포함하는 바디부(100) 및 지면상에서 상기 바디부(100)를 지지하는 복수의 휠(210)을 포함하며, 상기 복수의 바디멤버(120)는 지면에서 바라볼 때 닫힌 구조를 이루도록 상호 연결되고, 이웃하는 바디멤버(120)간 각도가 조절되어 주행방향(X)에 수직한 폭방향(Y) 거리가 가변된다.

바디부(100)는 복수의 관절부(140) 및 복수의 바디멤버(120)를 포함하고, 복수의 바디멤버(120)는 관절부(140)를 통해 상호 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 관절부(140)에 2개의 바디멤버(120)가 회전 가능하도록 결합될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예로서 4개의 관절부(140) 및 4개의 바디멤버(120)로 이루어진 바디부(100)가 도시되어 있다. 다만 본 발명에서 관절부(140) 및 바디멤버(120)의 수는 필요에 따라 다양할 수 있다.

바디멤버(120)는 바디부(100)를 구성하며, 본 발명의 일 실시예에서는 바디부(100)의 외관을 형성할 수 있다. 바디멤버(120)는 링크프레임(122) 및 바디패널(124)로 구성될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

한편, 휠(210)은 지면상에서 상기 바디부(100)를 지지하도록 마련된다. 휠(210)의 수는 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있으며, 도 1 및 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 관절부(140)의 수와 동일하게 4개의 휠(210)이 구비된 모습이 도시되어 있다.

휠(210)은 후술할 내용과 같이 구동모터를 통해 동력을 제공받아 주행을 위해 회전되는 구동휠(210a) 및 바디부(100)의 이동에 의해 수동적으로 회전되는 패시브휠을 포함할 수 있다.

한편, 복수의 바디멤버(120)로 이루어지는 바디부(100)는 지면에서 바라본 단면의 형상이 닫힌 구조를 이룰 수 있다. 즉, 복수의 바디멤버(120)는 관절부(140)를 통해 연결되어 폐단면 구조를 가지도록 연결될 수 있다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 바디멤버(120)가 마름모 형상의 닫힌 구조 또는 폐단면 구조를 이루는 바디부(100)의 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에서, 바디멤버(120)는 관절부(140)에 회전 가능하도록 결합되고, 이에 따라 이웃하는 바디멤버(120)간의 각도가 조절될 수 있다. 이에 따라, 바디부(100)는 주행방향(X)에 수직한 폭방향(Y) 거리가 가변된다.

바디부(100)의 폭방향(Y) 거리가 가변됨에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 이동경로상의 폭이 변화하더라도 안정적인 주행이 가능하게 된다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따라 좁은 폭의 이동경로를 주행하기 위해 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리가 감소된 형태의 모바일 로봇이 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 다른 모바일 로봇은 이동경로의 폭이 좁아지는 경우, 도 3과 같이 이동이 가능하도록 폭방향(Y) 거리를 감소시켜 주행할 수 있다. 또한, 이동경로의 폭이 충분히 넓은 경우에는 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 도 2와 같이 폭방향(Y) 거리를 다시 증가시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 로봇은 주행상황에서 이동경로에 폭 변화에도 안정적이고 효율적인 주행이 가능하게 되며, 모바일 로봇의 폭방향(Y) 거리를 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.

바디멤버(120)간의 각도 조절은 바디멤버(120)를 회전시키는 별도의 구동원을 이용하거나, 후술할 내용과 같이 구동휠(210a)의 조향각을 조절하여 구현할 수도 있으며, 관절부(140)간의 거리를 조절하는 구동기(170)를 이용하는 등 다양한 방식으로 구현 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 바디부(100)는 상기 복수의 관절부(140)가 각 꼭지점에 해당하고 상기 복수의 바디멤버(120)는 각 변에 해당하는 다각형상을 이룰 수 있다.

도 3 및 4에는 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 관절부(140) 및 4개의 바디멤버(120)로 구성되는 사각 형상의 바디부(100)가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4에 도시된 바디부(100)에 관절부(140) 및 바디멤버(120)의 수가 추가된 6각 형상의 바디부(100)가 도시되어 있다.

바디부(100)는 지면에서 바라볼 때 다각 형상을 가지는 닫힌 구조 또는 폐단면 구조를 가지며, 관절부(140)에 대해 바디멤버(120)가 회전되어 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리가 변화하는 상황에서 바디멤버(120) 전체의 유기적인 회전이 가능하고 구조의 안정적인 유지가 가능하다.

또한, 관절부(140)를 통해 바디멤버(120)를 연결함으로써, 바디멤버(120)가 지면에서 바라볼 때 대략 직선 형태로 구비되더라도 효과적으로 닫힌 구조를 구현할 수 있게 되어 제작 효율성도 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 복수의 휠(210)은 각각 상기 복수의 관절부(140) 하단에 설치되고, 조향각이 조절되며 구동모터로부터 동력을 제공받는 구동휠(210a)을 포함하며, 상기 구동휠(210a)의 제어를 통해 상기 바디부(100)의 상기 폭방향(Y) 거리를 가변시키는 제어부(250)를 더 포함할 수 있다.

복수의 휠(210)은 다양한 위치에 설치될 수 있다. 예컨대, 관절부(140)의 하부 또는 바디멤버(120)의 하부에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1 내지 도 3에 도시된 모바일 로봇은 관절부(140)의 하부에 설치되어 바디부(100)를 안정적으로 지지한다.

또한, 본 발명의 휠(210)은 관절부(140)의 하부에 설치됨으로써, 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 가변 시 회전축이 되는 관절부(140)를 지지하며 바디부(100)의 변형이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

휠(210)의 개수는 다양할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 휠(210)이 관절부(140)의 하단에 설치됨에 따라 관절부(140)의 수와 휠(210)의 수가 동일하게 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 복수의 휠(210)은 구동휠(210a)을 포함할 수 있다. 구동휠(210a)은 주행방향(X)에 대한 조향각이 조절될 수 있다. 예컨대, 구동휠(210a)은 관절부(140)의 하단에 회전 가능하도록 결합되고, 전력을 이용하는 구동원 등을 통해 회전각이 조절될 수 있다.

구동휠(210a)의 조향각을 확인할 수 있도록 구동휠(210a)에는 엔코더 등의 센싱장치가 구비될 수 있고, 후술하는 제어부(250)에 의해 조향각이 설정 및 조정될 수 있다.

한편, 구동휠(210a)은 구동모터를 통해 동력을 제공받아 주행을 위한 회전이 이루어질 수 있다. 구동모터는 구동휠(210a) 각각에 설치될 수 있고, 어느 하나의 구동모터로부터 동력전달구조를 통해 전달되는 동력으로 구동될 수도 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라 관절부(140)의 하단에 구동모터가 회전 가능하도록 결합되고, 구동모터에 구동휠(210a)이 설치되며, 관절부(140)에 대한 구동모터의 회전각을 조절하여 구동휠(210a)의 조향각이 조절됨과 동시에 구동모터에 의해 구동휠(210a)이 작동하는 구조가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에서 바디부(100)에 구비되는 복수의 휠(210)은 모두 구동휠(210a)에 해당할 수도 있고, 그 중 일부만이 구동휠(210a)에 해당하고 나머지는 패시브휠일 수 있다.

구동휠(210a)은 상술한 바와 같이 구동모터를 통해 작동되며, 패시브휠은 지면으로부터 바디부(100)를 지지하며 바디부(100)의 이동에 의해 수동적으로 회전한다.

도 1 내지 3에는 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 관절부(140) 하단에 각각 휠(210)이 설치되며, 4개의 휠(210) 중 2개는 구동휠(210a)로 구비되고 나머지 2개는 패시브휠로 구성되는 구조가 도시되어 있다.

도 1 내지 3에는 본 발명의 일 실시예로서 구동휠(210a)이 바디부(100)의 폭방향(Y)에 위치되는 관절부(140) 하단에 설치되고 패시브휠이 주행방향(X)에 위치되는 관절부(140) 하단에 설치된 모습이 도시되어 있으며, 필요에 따라서는 구동휠(210a)이 주행방향(X)에 위치된 관절부(140) 하단에 설치되고 패시브휠이 폭방향(Y)에 위치된 관절부(140) 하단에 설치될 수도 있다.

구동휠(210a) 및 패시브휠의 종류는 다양할 수 있다. 예컨대, 구동휠(210a) 및 패시브휠은 일반휠(210)은 물론 메카넘휠(210) 또는 옴니휠(210)로 마련될 수도 있고, 구동휠(210a)만이 메카넘휠(210) 또는 옴니휠(210)과 같이, 주행방향(X)외의 주행력을 제공할 수 있는 휠(210) 타입으로 마련될 수도 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(250)는 구동휠(210a)과 신호적으로 연결되어 구동휠(210a)의 구동상태를 제어하도록 마련될 수 있다. 예컨대, 제어부(250)는 구동모터와 연결되어 구동휠(210a)의 회전속도를 제어할 수 있으며, 구동휠(210a)의 조향각을 조절하기 위한 구동원과 연결되어 구동휠(210a)의 조향각을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 제어부(250)가 구동휠(210a)을 제어함으로써 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 제어부(250)는 주행상황에서 구동휠(210a)의 회전속도를 조절하거나 조향각을 조절함으로써 바디부(100)의 변형, 즉 바디멤버(120)의 회전을 일으킬 수 있고, 이에 따른 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 변화를 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 변화를 위한 별도의 구동원을 구비하지 않더라도 단지 주행을 위한 구동휠(210a)의 제어를 통해 주행상태의 조절은 물론 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리까지 가변시킬 수 있어 유리하다.

예컨대, 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 변화를 위한 구동원의 생략으로 모바일 로봇의 하중을 경감시킬 수 있고, 구동휠(210a)의 제어를 이용함으로써 모바일 로봇을 정시키지 않고 주행을 유지하면서 폭방향(Y) 거리를 가변할 수 있어 유리하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 구동휠(210a)은 한 쌍으로 마련되고, 상기 폭방향(Y)을 따라 서로 마주보도록 설치되며, 상기 제어부(250)는 한 쌍의 상기 구동휠(210a)을 토인 또는 토아웃 상태로 제어하여 상기 바디부(100)의 상기 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다.

구동휠(210a)은 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 효과적으로 가변하기 위해 한 쌍으로 구비되되 바디부(100)의 폭방향(Y) 양측에 설치되어 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제어부(250)는 바디부(100)에서 폭방향(Y) 양측에 설치되는 구동휠(210a)을 토인 또는 토아웃 상태로 제어함으로써 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다.

한 쌍의 구동휠(210a)이 토인 상태로 제어되는 경우, 한 쌍의 구동휠(210a)은 각각 주행방향(X)을 기준으로 전단이 내측, 즉 바디부(100)의 중앙측으로 편향되도록 조향된다. 즉, 토인 상태에서 한 쌍의 구동휠(210a)은 전단간의 거리가 후단간의 거리보다 작아지도록 조향각이 조절된다.

구동휠(210a)이 토인 상태로 제어되고 전방으로 주행하게 되면, 구동휠(210a)의 조향각과 주행방향(X)과의 차이로 바디부(100)에서 구동휠(210a)이 배치되는 지점은 바디부(100)의 중앙을 향하는 힘이 작용하게 된다.

즉, 바디부(100)의 폭방향(Y) 양측에 배치되는 한 쌍의 구동휠(210a)에 의해 바디부(100)는 폭방향(Y) 양측에서 중앙측을 향하는 힘이 작용하여 관절부(140)에 대한 바디멤버(120)의 회전이 일어날 수 있다.

도 3을 살펴보면, 바디부(100)의 폭방향(Y) 양측에 배치되는 관절부(140)의 하단에 구동휠(210a)이 각각 마련되고, 2개의 구동휠(210a)이 토인 상태로 제어된 모습이 도시되어 있으며, 이에 따라 폭방향(Y) 양측에 배치되는 관절부(140)에 결합되는 한 쌍의 바디멤버(120)는 서로 멀어지는 방향, 즉 각도가 증가되도록 회전되고, 주행방향(X)상에 배치되는 관절부(140)에 결합되는 한 쌍의 바디멤버(120)는 서로 가까워지는 방향, 즉 각도가 감소되도록 회전될 수 있다.

따라서, 제어부(250)는 이동경로상의 폭이 감소되어 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리가 감소될 필요가 있는 경우, 폭방향(Y) 양측에 배치되는 한 쌍의 구동휠(210a)을 토인 상태로 제어하여 도 2에 도시된 형태에서 도 3에 도시된 형태와 같이 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 감소시킬 수 있다.

제어부(250)는 후술하는 관절부(140)상의 센서부(145)로부터 신호를 전달받아 이동경로의 폭 변화 및 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 조절을 자율적으로 수행할 수도 있고, 사용자의 제어콘솔 조작을 통해 신호를 전달받아 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 조절할 수도 있다.

한편, 제어부(250)는 한 쌍의 구동휠(210a)을 토아웃 상태로 제어할 수도 있다. 한 쌍의 구동휠(210a)이 토아웃 상태로 제어되는 경우, 한 쌍의 구동휠(210a)은 각각 주행방향(X)을 기준으로 후단이 내측, 즉 바디부(100)의 중앙측으로 편향되도록 조향된다.

즉, 토아웃 상태에서 한 쌍의 구동휠(210a)은 전단간의 거리가 후단간의 거리보다 증가되도록 조향각이 조절된다.

바디부(100)의 폭방향(Y) 양측에 배치되는 구동휠(210a)이 토아웃 상태로 제어되면, 토인 상황과 반대로, 주행 시 바디부(100)의 폭방향(Y) 양측에는 중앙으로부터 멀어지는 방향의 힘이 작용한다.

즉, 바디부(100)는 토아웃 상태의 구동휠(210a)에 의해 주행 과정에서 폭방향(Y) 거리가 증가되도록 변형될 수 있다.

제어부(250)는 모바일 로봇이 폭이 좁은 이동경로를 벗어나는 경우, 주행 안정성을 향상시키기 위해 구동휠(210a)을 토아웃 상태로 제어하여 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 구동휠(210a)은 한 쌍으로 마련되고, 상기 주행방향(X)을 따라 서로 마주보도록 설치되며, 상기 제어부(250)는 한 쌍의 상기 구동휠(210a)을 서로 다른 주행속도로 제어하여 상기 바디부(100)의 상기 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다.

구동휠(210a)은 바디부(100)에서 주행방향(X)을 따라 서로 마주보도록 설치될 수도 있다. 즉, 한 쌍의 구동휠(210a)이 각각 바디부(100)의 전방 및 후방에 설치될 수 있으며, 제어부(250)는 구동휠(210a)의 주행속도, 즉 회전속도를 서로 다르게 제어함으로써 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 조절할 수 있다.

예컨대, 제어부(250)는 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 감소시키고자 하는 경우, 전방의 구동휠(210a) 주행속도를 후방의 구동휠(210a)보다 증가시키거나 후방의 구동휠(210a) 주행속도를 전방의 구동휠(210a)보다 감소시킴으로써, 구동휠(210a)이 배치된 바디부(100)의 전단 및 후단에 중앙으로부터 멀어지는 힘을 형성할 수 있고, 이에 따라 바디부(100)는 바디멤버(120)의 회전이 일어나면서 폭방향(Y) 거리가 감소될 수 있다.

한편, 제어부(250)가 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 증가시키고자 하는 경우, 전방의 구동휠(210a) 주행속도를 후방의 구동휠(210a)보다 감소시키거나, 후방의 구동휠(210a) 주행속도를 전방의 구동휠(210a)보다 증가시킴으로써, 바디부(100)의 전단 및 후단에 중앙으로부터 멀어지는 방향의 힘이 형성되고, 이에 따라 바디부(100)는 바디멤버(120)의 회전이 일어나면서 폭방향(Y) 거리가 증가될 수 있다.

한편, 도 4 및 5에는 본 발명의 일 실시예에 따라 구동기(170)가 구비된 바디부(100)가 도시되어 있다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 양단부가 각각 마주보는 상기 관절부(140) 또는 상기 바디멤버(120)에 결합되며, 길이가 조절되는 구동기(170)를 더 포함하고, 상기 제어부(250)는 상기 구동휠(210a) 및 상기 구동기(170)의 제어를 통해 상기 바디부(100)의 상기 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다.

구동기(170)는 양단부가 각각 마주보는 관절부(140) 또는 바디멤버(120)에 결합될 수 있다. 구동기(170)는 바디부(100)의 폭방향(Y) 또는 주행방향(X)을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 바람직하게는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 구동기(170)는 바디부(100)의 폭방향(Y)을 따라 연장되어 폭방향(Y) 거리의 증가 및 감소에 직접적인 영향을 미칠 수 있고, 양단부가 각각 마주하는 관절부(140)에 결합됨으로써 바디멤버(120)의 회전축에 직접 힘을 제공하여 바디멤버(120)의 회전 효율을 향상시킬 수 있다.

구동기(170)는 양단 사이의 길이가 가변되며, 그 종류는 다양할 수 있다. 예컨대, 모터 등을 이용하는 래크-피니언 형태 등의 기어세트로 구성되거나 유체 밀봉식의 실린더 형태 등으로 구비될 수도 있다.

제어부(250)는 구동휠(210a)을 이용하거나, 구동기(170)를 이용하거나, 또는 구동휠(210a)과 구동기(170)를 동시에 이용하여 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리를 가변시킬 수 있다.

구동휠(210a) 및 구동기(170)를 함께 이용하는 경우, 앞서 설명된 바와 같이 제어부(250)는 구동휠(210a)과 구동기(170)의 동시제어를 수행하여 구동휠(210a) 및 구동기(170) 중 어느 하나만을 이용할 때보다 구동휠(210a) 및 구동기(170)의 부하를 경감시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에서, 상기 바디멤버(120)는, 지면에 나란하게 연장되어 양단부가 각각 마주보는 관절부(140)에 회전 가능하도록 결합되는 링크프레임(122) 및 상기 링크프레임(122)에 결합되는 바디패널(124)을 포함하고, 상기 링크프레임(122)은 상기 바디패널(124)의 상단 및 하단에 각각 구비되며, 상기 바디패널(124)은 한 쌍의 관절부(140) 및 한 쌍의 링크프레임(122)으로 이루어지는 일면을 차폐할 수 있다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 바디멤버(120)는 링크프레임(122)과 바디패널(124)을 포함할 수 있으며, 링크프레임(122)은 양단이 각각 마주하는 관절부(140)에 결합될 수 있다.

링크프레임(122)은 관절부(140)에 회전 가능하도록 결합되고, 바디패널(124)을 고정시킬 수 있다. 바디패널(124)은 판상으로 마련될 수 있고, 지면으로부터 수직한 방향(Z)으로 연장된 형태일 수 있다.

도 1을 참고할 때, 바디패널(124)의 상단 및 하단에 각각 링크프레임(122)이 결합될 수 있다. 즉, 2개의 관절부(140) 사이에는 상하방향(Z)으로 이격된 2개의 링크프레임(122)이 구비될 수 있고, 상하로 이격된 2개의 링크프레임(122) 사이에 바디패널(124)이 결합될 수 있다.

바디멤버(120)는 링크프레임(122)을 이용하여 관절부(140)에 결합됨으로써 관절부(140)와의 접촉면적을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 회전이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 바디패널(124)을 통해 바디부(100)의 일면을 차폐함으로써, 모바일 로봇의 구조적 안정성, 시각적 안정성 및 내부공간(160) 활용성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 어느 하나의 관절부(140)에 함께 연결되는 2개의 링크프레임(122)은 서로 마주하는 단부가 기어를 통해 치합되어 함께 회전될 수 있다. 도 1에는 구체적인 기어 형태가 도시되지 않았으나 2개의 링크프레임(122)에서 마주하는 단부가 서로 치합 가능하도록 밀착된 모습이 도시되어 있다.

바디부(100)의 폐단면 구조상에서, 어느 하나의 관절부(140)에 결합되는 2개의 링크프레임(122)은 서로 치합관계를 가짐으로써, 어느 하나의 바디멤버(120)에 힘이 치중되더라도 어느 하나의 관절부(140)에 결합되는 2개의 바디멤버(120) 회전량이 균일해질 수 있어 바디부(100)의 작동 안정성이 향상될 수 있다.

한편, 도 1을 참고할 때, 본 발명의 일 실시예에서 상기 관절부(140) 및 상기 바디패널(124)은 지면에 수직한 방향(Z)으로 연장되고, 상기 바디부(100)는 상기 바디패널(124)로 둘러싸이고 상면 및 하면이 개방된 내부공간(160)이 형성될 수 있다.

닫힌 구조 또는 폐단면 구조를 형성하는 바디부(100)의 관절부(140) 및 바디멤버(120)가 지면으로부터 수직한 방향(Z)으로 연장됨에 따라, 바디부(100)의 중앙측에는 상기 바디멤버(120)로 둘러싸인 내부공간(160)이 형성될 수 있다.

내부공간(160)의 형성으로 바디부(100)는 바디멤버(120)의 회전 및 폭방향(Y) 거리 가변이 자유롭게 수행될 수 있으며, 필요한 경우에는 전장품, 전선, 구동기(170) 또는 배터리 등 기타 부품 등이 내부공간(160)상에 배치될 수도 있다. 다만, 바디멤버(120)의 회전각을 제한하지 않도록 상기 전장품이나 전선 등은 바디멤버(120)의 내측면에 배치될 수 있다.

한편, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따라 매니퓰레이터(180)가 구비된 모바일 로봇이 도시되어 있다. 도 6과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇은 상기 바디부(100)에 설치되며, 지면에 수직한 방향(Z)으로 높이가 조절되는 매니퓰레이터(180)를 더 포함할 수 있다.

매니퓰레이터(180)는 복수의 관절을 가질 수 있으며, 작업 용도에 따라서 그리퍼, 용접기 등 다양한 종류의 것으로 마련될 수 있다. 매니퓰레이터(180)의 운용은 제어부(250)에 의해 자동화될 수 있고, 사용자의 콘솔 조작을 통해 이루어질 수도 있다.

매니퓰레이터(180)는 충분한 강성이 확보되는 바디부(100)의 관절부(140)상에 결합될 수 있고, 작업 용이성을 위해 바디부(100)에서 전단에 배치되는 관절부(140)에 설치될 수 있다.

또한, 매니퓰레이터(180)가 설치되는 관절부(140)에는 매니퓰레이터(180)의 수직방향(Z) 이동을 위한 슬라이딩홈이 형성될 수 있고, 매니퓰레이터(180)가 결합되는 결합부가 상기 슬라이딩홈을 따라 지면에 수직한 방향(Z)으로 슬라이딩될 수 있다.

한편, 매니퓰레이터(180)의 설치 위치는 반드시 관절부(140)로 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라서는 바디멤버(120), 예컨대 바디패널(124)에 결합될 수도 있고, 복수로 마련될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 로봇에서 상기 바디부(100)는 지면에서 바라볼 때 마름모 형상을 가지며, 상기 복수의 관절부(140) 중 전방에 배치되는 관절부(140) 및 후방에 배치되는 관절부(140)는 센서부(145)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 바디부(100)는 마름모 형태를 가질 수 있다. 마름모 형태는 바디부(100)의 폭방향(Y) 양측으로 하나의 관절부(140)가 존재하므로 구동휠(210a) 등을 통한 바디부(100)의 폭방향(Y) 거리 조절에 유리하고, 바디부(100)의 전단에 하나의 관절부(140)가 존재하므로 매니퓰레이터(180)를 설치하기에 용이하다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 바디부(100)의 전방 및 후방에 배치되는 관절부(140)에는 센서부(145)가 구비될 수 있다. 센서부(145)는 이동경로를 파악하거나, 이동경로의 폭을 파악하거나, 이동경로상의 장애물 등을 파악하는 데 이용될 수 있으며, 제어부(250)는 센서부(145)의 센싱 결과를 전달받아 모바일 로봇의 제어에 이용할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라, 마름모 형태의 바디부(100) 전방 및 후방에 배치되는 관절부(140)의 하단에 휠(210)이 설치되고, 휠(210)의 상방에 센서부(145)가 구비되며, 센서부(145)의 상방에는 관절부(140)의 길이방향을 따라 연장되는 슬라이딩홈 및 상기 슬라이딩홈에 슬라이딩 가능하도록 설치되는 매니퓰레이터(180)가 도시되어 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 바디부 120 : 바디멤버
122 : 링크프레임 124 : 바디패널
140 : 관절부 145 : 센서부
160 : 내부공간 170 : 구동기
180 : 매니퓰레이터 210 : 휠
210a : 구동휠 250 : 제어부

Claims (11)

1. 복수의 관절부를 통해 연결되는 복수의 바디멤버를 포함하는 바디부; 및
   지면상에서 상기 바디부를 지지하는 복수의 휠;을 포함하며,
   상기 복수의 바디멤버는 지면에서 바라볼 때 닫힌 구조를 이루도록 상호 연결되고,
   이웃하는 바디멤버간 각도가 조절되어 주행방향에 수직한 폭방향 거리가 가변되는 모바일 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바디부는 상기 복수의 관절부가 각 꼭지점에 해당하고 상기 복수의 바디멤버는 각 변에 해당하는 다각형상을 이루는 모바일 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 휠은 각각 상기 복수의 관절부 하단에 설치되고, 조향각이 조절되며 구동모터로부터 동력을 제공받는 구동휠을 포함하며,
   상기 구동휠의 제어를 통해 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시키는 제어부;를 더 포함하는 모바일 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동휠은 한 쌍으로 마련되고, 상기 폭방향을 따라 서로 마주보도록 설치되며,
   상기 제어부는 한 쌍의 상기 구동휠을 토인 또는 토아웃 상태로 제어하여 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시키는 모바일 로봇.
5. 제3항에 있어서,
   상기 구동휠은 한 쌍으로 마련되고, 상기 주행방향을 따라 서로 마주보도록 설치되며,
   상기 제어부는 한 쌍의 상기 구동휠을 서로 다른 주행속도로 제어하여 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시키는 모바일 로봇.
6. 제2항에 있어서,
   양단부가 각각 마주보는 상기 관절부 또는 상기 바디멤버에 결합되며, 길이가 조절되는 구동기;를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 구동휠 및 상기 구동기의 제어를 통해 상기 바디부의 상기 폭방향 거리를 가변시키는 모바일 로봇.
7. 제1항에 있어서,
   상기 바디멤버는,
   지면에 나란하게 연장되어 양단부가 각각 마주보는 관절부에 회전 가능하도록 결합되는 링크프레임; 및
   상기 링크프레임에 결합되는 바디패널;을 포함하고,
   상기 링크프레임은 상기 바디패널의 상단 및 하단에 각각 구비되며,
   상기 바디패널은 한 쌍의 관절부 및 한 쌍의 링크프레임으로 이루어지는 일면을 차폐하는 모바일 로봇.
8. 제7항에 있어서,
   어느 하나의 관절부에 함께 연결되는 2개의 링크프레임은 서로 마주하는 단부가 기어를 통해 치합되어 함께 회전되는 모바일 로봇.
9. 제7항에 있어서,
   상기 관절부 및 상기 바디패널은 지면에 수직한 방향으로 연장되고,
   상기 바디부는 상기 바디패널로 둘러싸이고 상면 및 하면이 개방된 내부공간이 형성되는 모바일 로봇.
10. 제9항에 있어서,
    상기 바디부에 설치되며, 지면에 수직한 방향으로 높이가 조절되는 매니퓰레이터;를 더 포함하는 모바일 로봇.
11. 제2항에 있어서,
    상기 바디부는 지면에서 바라볼 때 마름모 형상을 가지며,
    상기 복수의 관절부 중 전방에 배치되는 관절부 및 후방에 배치되는 관절부는 센서부를 포함하는 모바일 로봇.

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