KR20210090852A - Mobile robot that can change driving mode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주행모드 변경이 가능한 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지형 및 장애물을 극복하기 위하여 회동유닛의 각 회동부를 이용하여 4족으로 보행할 수 있고, 각 회동부를 회동시켜 이동바퀴에 의해 주행이 가능한 주행모드 변경이 가능한 이동로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot capable of changing a driving mode, and more particularly, to overcome terrain and obstacles, it can walk in four legs using each rotating unit of a rotating unit, and rotates each rotating unit to obtain a moving wheel It relates to a mobile robot capable of changing the driving mode that can be driven by
일반적으로, 로봇의 이동성을 부여하는 매카니즘은 주행 매카니즘을 이용하여 로봇의 이동성을 가지도록 바퀴 등을 설치한 주행식 로봇은 높은 페이로드, 비교적 간단한 시스템 구성 및 제어, 높은 이동속도 뿐만 아니라 비교적 안정성이 높아 널리 사용되고 있다.In general, the mechanism that grants the robot's mobility is a driving mechanism with wheels installed to have the robot's mobility using the driving mechanism, and the driving robot has high payload, relatively simple system configuration and control, high movement speed, and relatively stability. high and widely used.
그러나, 주행식 로봇은 문턱, 계단, 실외의 평탄하지 못한 지형에서는 이동성능이 크게 저감되어 원하는 위치로의 이동이 불가능한 문제점이 있었다.However, the traveling robot has a problem in that it is impossible to move to a desired position because the mobility performance is greatly reduced on the threshold, stairs, and uneven terrain outdoors.
또한, 보행 매카니즘을 이용하여 로봇의 이동성을 가지도록 다리를 채용한 보행식 로봇은 외국의 경우에서 보더라도 지뢰제거, 우주프로젝트, 화산탐사 등에서 매우 광범위하게 사용되고 있을 정도로 고도의 복잡도를 갖는 지형지물에의 적응성능이 뛰어난 것으로 알려지고 있다.In addition, walking robots employing legs to have robot mobility using a walking mechanism are widely used in landmine removal, space projects, and volcanic exploration even in foreign countries. It is known for its excellent adaptability.
이에, 로봇의 주 사용처를 인간 생활, 작업공간으로 확장할 경우에는 보다 인간에 가까운 구조의 이족 보행식 메커니즘이 효과적이다.Therefore, when the main use of the robot is extended to human life and work space, a bipedal walking mechanism with a structure closer to a human is effective.
상기와 같은 이족 보행하는 인간형 로봇의 장점에도 불구하고 페이로드가 매우 작고, 이동속도가 느리며 소요되는 에너지양이 비대하고 로봇의 무게중심이 높아지며 지지 영역이 작아지므로 안정성 또한 매우 현저하게 감소하는 문제점이 있었다.Despite the advantages of the bipedal humanoid robot as described above, the payload is very small, the movement speed is slow, the amount of energy required is enlarged, the center of gravity of the robot is increased, and the support area is small, so the stability is also very significantly reduced. there was.
또한, 이족 보행하는 인간형 로봇의 동작 및 제어시스템을 구성하고 제어하는 것이 매우 복잡할 뿐만 아니라 정확한 제어와 동작에 필요한 부품에 대한 제반 기술이 취약하여 이족보행에 대한 이론적 접근은 시도되고 있지만, 직접 양산에는 비용이 증대하고 현실적으로 실현 가능한 부품의 생산이 이루어 지지 않아 학문적인 연구에만 그치고 있으나, 인간형 로봇은 국가기술력의 척도로 받아질 만큼 많은 연구개발이 이루어지고 있는 실정이다.In addition, it is very complicated to configure and control the motion and control system of a bipedal humanoid robot, and the technology for parts necessary for accurate control and operation is weak. Therefore, theoretical approaches to bipedal walking are being attempted, but direct mass production However, the research and development of humanoid robots is being carried out so much that they can be accepted as a measure of national technological prowess, although the cost increases and the production of realistically feasible parts is limited to academic research.
최근에 이르러 보행형 로봇과 주행형 로봇의 장점을 부각하도록 이족 보다 많은 다수개의 다리와 각 다리의 말단에 부착된 바퀴를 형성하여 평소에는 각 다리에 형성된 바퀴를 이용해 주행을 하다가 웅덩이, 고저의 차가 매우 큰 지면에서는 다수개의 다리를 이용해서 걷고 다시 평지에서는 다수개의 바퀴를 이용해 이동하도록 하였다.Recently, in order to highlight the advantages of walking robots and running robots, a number of legs more than biped and wheels attached to the ends of each leg were formed. On very large ground, it was made to walk using multiple legs and then to move again using multiple wheels on flat ground.
그러나, 이족보다 많은 다수개의 다리를 형성한 로봇은 이동의 편의성만을 강조한 것으로, 이족 직립 생활을 하는 인간의 생활, 작업공간에서 이동의 제약을 많이 받는 문제점이 있었다.However, the robot, which has more legs than bipeds, emphasizes only the convenience of movement, and there is a problem in that there are a lot of restrictions on movement in the living and work space of a human living an upright bipedal life.
이런, 문제점을 해결하는 가장 유사한 사례는 인간형으로 이족 보행하면서 주행을 함께할 수 있는 것은 완구류로 사용자가 관련부품을 교체하거나 몸체를 비틀고 구부리는 등 외부의 형태를 변형하는 조작을 통해서 인간형 로봇과 자동차 사이로 천이할 수 있으나, 상상 속에서 외형을 변신하는 것으로 실생활에 적용되지 않는 완구용으로 외부조작에 따른 부상의 위험과 조작의 곤란한 문제점이 있었다.The most similar example of solving this problem is a humanoid that can travel while bipedal walking with a humanoid robot and a car through manipulation that transforms the external shape, such as replacing related parts or twisting and bending the body. It can be transferred between the two, but it is a toy that is not applied to real life by changing its appearance in the imagination.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 지형 및 장애물을 극복하기 위하여 이동로봇에 설치된 회동유닛을 이용하여 보행을 할 수 있고, 보행으로 지형 및 장애물을 극복할 수 없을 경우, 회동유닛 일측에 설치된 이동바퀴를 통해 주행모드로 변경하여 지형 및 장애물을 극복하기 위한 주행모드 변경이 가능한 이동로봇을 제공하는데 있다.The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to be able to walk using a rotation unit installed in a mobile robot to overcome terrain and obstacles, and to overcome terrain and obstacles by walking. When it cannot, it is to provide a mobile robot capable of changing the driving mode for overcoming terrain and obstacles by changing to a driving mode through a moving wheel installed on one side of the rotation unit.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purpose of the embodiments of the present invention is not limited to the above-mentioned purpose, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명의 주행모드 변경이 가능한 이동로봇은 본체유닛;According to a feature for achieving the object as described above, the mobile robot capable of changing the driving mode of the present invention includes a main body unit;
상기 본체유닛 하부 일측에 이격 설치되는 회동유닛; 및a rotation unit installed to be spaced apart from one side of the lower part of the body unit; and
상기 본체유닛 내부에 설치되어 지형과 장애물에 따른 주행 및 보행을 판단하는 제어유닛;을 포함하되,A control unit installed inside the main body unit to determine driving and walking according to terrain and obstacles; including,
상기 회동유닛은,The rotation unit is
상기 본체유닛과 힌지 결합되고 제1모터가 내장되어 좌우방향으로 회동하는 제1회동부와, 상기 제1회동부와 연장되어 힌지 결합되고 제2모터가 내장되어 상하방향으로 회동하는 제2회동부와, 상기 제2회동부와 연장되어 힌지 결합되고 제3모터가 내장되어 상하방향으로 회동하는 제3회동부와, 상기 제3회동부 일측에 제4모터가 내장되어 이동바퀴를 회전하는 것을 특징으로 한다.A first rotational part hingedly coupled to the main body unit and having a built-in first motor rotates in the left and right direction, a second rotational part extending with the first rotational part and hinge-coupled with a built-in second motor to rotate in the vertical direction and a third rotating part extending with the second rotating part and hinged and having a built-in third motor rotated in the vertical direction, and a fourth motor is built in one side of the third rotating part to rotate the moving wheel do it with
또한, 상기 본체유닛은 상부 커버와 하부 커버로 구분되고, 상기 상부 커버는 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the body unit is divided into an upper cover and a lower cover, and the upper cover is characterized in that it is formed in a hemispherical shape.
또한, 상기 제어유닛은 장애물을 인식하는 인식부와, 장애물과의 거리를 측정하는 거리측정부로 구분되는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that it is divided into a recognition unit for recognizing an obstacle and a distance measuring unit for measuring the distance to the obstacle.
또한, 상기 인식부는 360°로 회전되어 주변의 객체가 인식되면, 객체 인식정보를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the recognition unit is rotated by 360° to recognize a surrounding object, it is characterized in that the object recognition information is transmitted to the control unit.
또한, 상기 인식부는 열화상 카메라인 것을 특징으로 한다.In addition, the recognition unit is characterized in that the thermal imaging camera.
본 발명에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇에 따르면, 지형 및 장애물을 극복하기 위하여 이동로봇에 설치된 회동유닛을 이용하여 보행을 할 수 있고, 보행으로 지형 및 장애물을 극복할 수 없을 경우, 회동유닛 일측에 설치된 이동바퀴를 통해 주행모드로 변경하여 지형 및 장애물을 극복하는 효과가 있다.According to the mobile robot capable of changing the driving mode according to the present invention, it is possible to walk using the rotation unit installed in the mobile robot to overcome the terrain and obstacles, and when the terrain and obstacles cannot be overcome by walking, the rotation unit It has the effect of overcoming terrain and obstacles by changing to the driving mode through the moving wheels installed on one side.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 보행모드 상태를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행모드 상태를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 배면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어유닛을 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 형상변경 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행 순서도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 보행 순서를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행 순서를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 역기구학에 따른 각도 계산을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 제어유닛의 회로도이다.1 is a view showing a walking mode state of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing a driving mode state of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
3 is a front view of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
4 is a rear view of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing a control unit according to an embodiment of the present invention;
6 is a flow chart for changing a shape of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
7 is a driving flowchart of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
8 is a view showing a walking sequence of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
9 is a view showing a driving sequence of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
10 is a view showing angle calculation according to inverse kinematics of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention;
11 is a circuit diagram of a control unit of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.The following objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprise' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically explain and help the understanding of the invention. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention may recognize that it may be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known and not largely related to the invention in describing the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 보행모드 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행모드 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 배면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어유닛을 도시한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 형상변경 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 보행 순서를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 주행 순서를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 역기구학에 따른 각도 계산을 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 변경이 가능한 이동로봇의 제어유닛의 회로도이다.1 is a view showing a walking mode state of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a driving mode state of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention. 3 is a front view of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a rear view of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention. , FIG. 5 is a block diagram illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a flow chart for changing a shape of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram of the present invention is a driving flowchart of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram illustrating a walking sequence of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. is a view showing a driving sequence of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram illustrating an angle calculation according to inverse kinematics of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention. 11 is a circuit diagram of a control unit of a mobile robot capable of changing a driving mode according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주행모드 변경이 가능한 이동로봇은, 차량에 배치된 블랙박스로 촬영된 차선의 영상 및 보행자 영상으로부터 머신러닝 알고리즘을 기초로 객체를 인식하고, 차선과 보행자 간의 거리를 판단하여 운전자에게 정보를 제공할 수 있다.1 to 11, the mobile robot capable of changing the driving mode of the present invention recognizes an object based on a machine learning algorithm from an image of a lane and a pedestrian image taken with a black box disposed in a vehicle, It is possible to provide information to the driver by determining the distance between the lane and the pedestrian.
이를 위해 본 발명인 주행모드 변경이 가능한 이동로봇은, 크게 본체유닛(100), 회동유닛(200), 제어유닛(300)을 포함하는 구성이다.To this end, the present invention's mobile robot capable of changing the driving mode is largely configured to include a
본체유닛(100)은 상부 커버(110)와 하부 커버(120)로 구분되는데 상기 하부커버(120)는 이하 설명될 제어유닛(300) 및 동력을 전달하기 위한 전원부(미도시) 등이 설치되는데, 상기 하부 커버(120)에 제어유닛(300)과 전원부(미도시)의 설치위치를 특정하기 위한 홈이 형성되고, 상기 홈에 상기 제어유닛(300)과 전원부(미도시)가 설치될 수 있다.The
또한, 상기 상부 커버(110)는 반구형상으로 형성되어 곤충, 동물 등의 머리부분을 형상화함으로써 이동로봇에 대한 호기심과 친근감을 유발할 수 있는 효과가 있으며, 상기 상부 커버(110)는 반구형상에만 한정되는 것은 아니므로 당업자에 의해 변경실시 가능함을 밝혀둔다.In addition, the
상기 본체유닛(100) 내부에 설치되어 지형과 장애물에 따른 주행 및 보행을 판단하는 제어유닛(300)이 설치된다.A
상기 제어유닛(300)은 인식부(310) 및 거리측정부(320)를 포함한 구성이다.The
상기 인식부(310)는 상기 상부 커버(110) 일측에 상기 제어유닛(300)과 연동되고 이동로봇 주변에 장애물을 감지하고 인식할 수 있다.The
상기 인식부(310)는 360°로 회전되어 이동로봇 주변의 객체가 인식되면, 객체 인식정보를 상기 제어부에 전송하여 사용자에게 장애물이 있다는 것을 알림할 수 있고, 이동로봇이 장애물을 인지하고 장애물을 피해가거나 보행 또는 주행모드로 변경하여 장애물을 피해 주행할 수 있다.When the
상기 인식부(310)는 야간 촬영을 위해 적외선 카메라 또는 보행자를 감지하기 위한 열화상 카메라 중 어느 하나를 선택하여 설치될 수 있다.The
이러한 인식부(310)는 카메라로부터 획득된 장애물 및 지형의 영상을 제공받아 영상으로부터 장애물 및 지형의 객체를 인식할 수 있다.The
여기서 상기 인식부(310)에 추출되는 객체는 보행자, 지형, 장애물 등이 될 수 있으며, 상기 인식부(310)는 예컨대 영상의 특정 객체를 보행자, 지형, 장애물 등의 특징값으로 구분하고, 이 특징값을 추출하여 분석함으로써, 객체 여부를 인식할 수 있다.Here, the object extracted by the
상기 거리측정부(320)는 상기 상부 커버(110) 일측에 상기 제어유닛(300)과 연동되고 이동로봇과 장애물 간의 거리를 측정할 수 있다.The
상기 거리측정부(320)는 근접 센서 또는 적외선 센서 중 어느 하나가 선택되어 설치될 수 있고, 장애물과의 거리를 측정하여 상기 제어유닛(300)으로 실시간 데이터 값을 전송하고 이를 제어유닛(300)이 계산하여 회동유닛(200)의 각 회동부(210, 220, 230), 이동바퀴(240) 및 각 모터(211, 221, 231, 241)를 제어할 수 있다.The
또한, 상기 제어유닛(300)은 HC-06모듈이 설치되어 블루투스 통신을 이용해 휴대폰 어플리케이션과 연동되고 휴대폰을 통해 이동로봇의 작동을 제어할 수 있는데 상기 어플리케이션에서 버튼을 누르고 있는 동안 작동명령이 반복 송출되며, 모든 명령어는 void loop안에 들어가 있지 않기 때문에 버튼에서 휴대폰의 버튼에서 손을 떼면 이동로봇의 동작을 자동으로 정지할 수 있다.In addition, the
상기 제어유닛(300)은 아두이노 코딩을 통해 각 동작을 코드로 옮겨 블루투스 통신을 통해 출력하도록 하였으며 제1, 2, 3모터(211, 221, 231)를 16채널 서보모터 드라이버 (PCA9685)와 Adafruit_PWMServoDriver 해더파일로 제어하며, 제4모터는 MA12-N20모터(DC 모터)는 가장 기본적인 DC 모터 드라이버인 L293D와 디지털 핀의 HIGH/LOW로 제어할 수 있으며, 서보 모터의 조립 오차를 각도기로 측정하여 오프셋 값을 입력하여 보정할 수 있다.The
아울러, 본체유닛(100)에 설치된 PCA9685와 HC-06은 소자와 핀을 납땜하여 준비하게 되는데, PCA9685는 아두이노와 연결되는 핀과 서보모터, 전원과 연결되는 핀을 서로 반대 방향으로 납땜하여 주는데, 이는 몸통 내부 회로를 후술할 이유로 브레드보드에 구성하기 위함이다.In addition, PCA9685 and HC-06 installed in the
전원은 18650 3.7V 리튬이온배터리 2개를 사용하며, 이 때 UBEC-8A(3-2S)를 통해 공급한다. UBEC-8A(3-2S)6V의 전압이 서보모터 드라이버, DC 모터 드라이버, 아두이노에 인가되고, 아두이노 5V 포트와 서보모터 드라이버 논리 연산 5V 핀, DC 모터 드라이버 논리 연산 5V 핀, 블루투스 모듈 5V 핀과 연결 후 각 소자의 GND를 연결한다. Two 18650 3.7V lithium-ion batteries are used for power, and at this time, it is supplied through UBEC-8A (3-2S). The voltage of UBEC-8A(3-2S)6V is applied to the servomotor driver, DC motor driver, and Arduino, and the Arduino 5V port and servomotor driver logic operation 5V pin, DC motor driver logic operation 5V pin, Bluetooth module 5V After connecting the pins, connect the GND of each device.
이때 회로는 납땜을 하여 구성하여도 좋지만 다양한 소자가 결합된 상태로 아두이노 보드에 코드를 업로드하는 것은 여러 가지 간섭으로 실패할 가능성이 높고 회로가 협소하고 복잡한 것을 고려하여 납땜 기판 대신하여 수정이 쉽고 빠른 브레드 보드와 점퍼 선을 사용하여 회로를 구성할 수 있다. At this time, the circuit can be configured by soldering, but uploading the code to the Arduino board with various elements combined is highly likely to fail due to various interferences, and considering the narrow and complicated circuit, it is easy to modify instead of the solder board You can build the circuit using a quick breadboard and jumper wires.
모든 소자에 인가되는 전원은 UBEC-8A(3-2S)를 통하기 때문에, 스위치는 따로 달지 않고 UBEC-8A(3-2S)에 달린 스위치를 사용한다.Since the power applied to all devices goes through UBEC-8A(3-2S), a switch attached to UBEC-8A(3-2S) is used instead of a separate switch.
또한, 상기 상부 커버(110) 일측에 LED조명을 설치하여 야간에도 장애물 및 이동로 식별이 가능하고, 상기 상부 커버(110) 일측에 부저를 설치하여 위급상황 발생시 부저를 울려 이동로봇의 이동을 알릴 수 있다.In addition, by installing an LED light on one side of the
상기 회동유닛(200)은 상기 본체유닛(100) 하부 일측에 이격 설치된다.The
상기 회동유닛(200)은, 제1모터(211)가 내장된 제1회동부(210)와, 제2모터(221)가 내장된 제2회동부(220)와, 제3모터(231)가 내장된 제3회동부(230)와, 제4모터(241)가 내장된 이동바퀴(240)로 구분된다.The
먼저, 전원이 인가되면 각 모터(211, 221, 231, 241)의 작동에 의해 보행을 위한 로봇 형태로 변형시키게 되는데 이하 설명될 각 회동부(210, 220, 230)가 작동하게 되고, 제어부와 연동된 휴대폰 어플리케이션의 방향키를 조작할 수 있다. First, when power is applied, the robot is transformed into a robot form for walking by the operation of each
상기 제1회동부(210)는, 상기 본체유닛(100)과 힌지 결합되어 상기 제1모터(211)의 회전에 의해 좌우방향으로 회동하는 구성이다.The
이러한 상기 제1회동부(210)는 별도의 전원공급장치에서 전력을 공급받게 되고, 상기 제어유닛(300)에서 상기 제1모터(211)에 동작신호를 명령하게 되면 상기 제1모터(211)가 회전과 동시에 상기 제1회동부(210)가 회동하게 되는 것이다.The
이때 상기 제1모터(211)는 서보모터를 구비하여 상기 제1회동부(210)를 정밀하게 제어할 수 있다.In this case, the
상기 제2회동부(220)는, 상기 제1회동부(210)와 연장되고 힌지 결합되어 상기 제2모터(221)의 회전에 의해 상하방향으로 회동하는 구성이다.The
이러한 상기 제2회동부(220)는 별도의 전원공급장치에서 전력을 공급받게 되고, 상기 제어유닛(300)에서 상기 제2모터(221)에 동작신호를 명령하게 되면 상기 제2모터(221)가 회전과 동시에 상기 제2회동부(220)가 회동하게 되는 것이다.The second
이때 상기 제2모터(221)는 서보모터를 구비하여 상기 제2회동부(220)를 정밀하게 제어할 수 있다.In this case, the
상기 제3회동부(230)는, 상기 제2회동부(220)와 연장되고 힌지 결합되어 상기 제3모터(231)의 회전에 의해 상하방향으로 회동하는 구성이다.The
이러한 상기 제3회동부(230)는 별도의 전원공급장치에서 전력을 공급받게 되고, 상기 제어유닛(300)에서 상기 제3모터(231)에 동작신호를 명령하게 되면 상기 제3모터(231)가 회전과 동시에 상기 제3회동부(230)가 회동하게 되는 것이다.The
이때 상기 제3모터(231)는 서보모터를 구비하여 상기 제3회동부(230)를 정밀하게 제어할 수 있다.In this case, the
상기 이동바퀴(240)는, 주행모드로 변경 시 사용하게 되는데, 상기 제3회동부(230) 일측에 제4모터(241)가 내장되고 상기 제4모터(241)의 회전에 의해 회전하는 구성이다.The moving
이러한 상기 이동바퀴(240)는 별도의 전원공급장치에서 전력을 공급받게 되고, 상기 제어유닛(300)에서 상기 제4모터(241)에 동작신호를 명령하게 되면 상기 제4모터(241)가 회전과 동시에 상기 이동바퀴(240)가 회동하게 되는 것이다.The moving
이때 상기 제1모터(211)는 서보모터를 구비하여 상기 제1회동부(210)를 정밀하게 제어할 수 있다.In this case, the
상기 회동유닛(200)은 보행로봇의 움직임을 모방하기 위하여 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230) 순서로 회동하여 보행할 수 있는데 이때, 상기 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230)는 일정각도로 회동되는데 회동각도는 약 40 ~ 50°사이의 각도로 회동하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 45°각도를 유지하는 것이 바람직하다. The
상기 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230)의 회동각도는 순기구학 방정식을 사용하여 수학식 1을 이용하여 계산하게 되는데, Y축에 대한 회전 이동 및 만큼 평행 이동을 나타내며, X축에 대한 회전 이동 및 , 에 대한 평행 이동을 나타낸다. 한편, 상기 각 회동부에 대한 변환들이 곱해지면 각 회동부에 최종 좌표변환 식을 통해 계산될 수 있다.The rotation angles of the
또한, 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230)로 보행을 할 수 없는 지형에 도달했을 경우 주행모드로 변경되어야 하는데, 상기 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230)를 주행이 가능한 상태로 회동한 후 상기 제3회동부(230)가 약 90°로 회동하여 지면과 수평을 이루도록 변경되면 상기 이동바퀴(240)가 지면에 닿게 되고 상기 이동바퀴(240)의 회전동력으로 이동로봇이 주행할 수 있다.In addition, when the
주행모드는 도 9의 (b), (c)의 각도를 계산하기 위하여 역기구학을 사용하여 수학식 2를 바탕으로 수학식 3을 이용하여 계산하게 되는데, 여기서 는 각 회동부(210, 220, 230)의 길이를 나타낸 것이다.The driving mode is calculated using
이때, 상기 이동바퀴(240)는 상기 제1회동부(210), 제2회동부(220), 제3회동부(230)를 거쳐 결합된 상태이기 때문에 상기 본체유닛(100)과 단단히 결합되지 못하므로 상기 제3회동부(230)는 내측으로 약 5°정도 기울어지도록 형성되며 좌회전 및 우회전 시 주행하는 방향에 맞춰 이동바퀴(240)의 각도를 조정할 수 있다.At this time, since the moving
즉, 상기 회동유닛(200)은, 제어유닛(300)의 보행 및 주행 신호를 명령하게 되면 제1, 2, 3회동부(210, 220, 230)의 제1, 2, 3모터(211, 221, 231) 및 이동바퀴(240)의 제4모터(241)가 회전하게 되고 이동로봇의 모드에 맞도록 회동유닛(200)이 회동하여 4족으로 보행할 수 있고, 이동바퀴에 의해 주행할 수 있는 것이다.That is, when the
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and examples.
100 : 본체유닛
110 : 상부커버
120 : 하부커버
200 : 회동유닛
210 : 제1회동부
211 : 제1모터
220 : 제2회동부
221 : 제2모터
230 : 제3회동부
231 : 제3모터
240 : 이동바퀴
241 : 제4모터
300 : 제어유닛
310 : 인식부
320 : 거리측정부100: body unit 110: upper cover
120: lower cover 200: rotation unit
210: first rotation unit 211: first motor
220: second rotation unit 221: second motor
230: third rotation 231: third motor
240: moving wheel 241: fourth motor
300: control unit 310: recognition unit
320: distance measuring unit
Claims (5)
상기 본체유닛 하부 일측에 이격 설치되는 회동유닛; 및
상기 본체유닛 내부에 설치되어 지형과 장애물에 따른 주행 및 보행을 판단하는 제어유닛;을 포함하되,
상기 회동유닛은,
상기 본체유닛과 힌지 결합되고 제1모터가 내장되어 좌우방향으로 회동하는 제1회동부와, 상기 제1회동부와 연장되어 힌지 결합되고 제2모터가 내장되어 상하방향으로 회동하는 제2회동부와, 상기 제2회동부와 연장되어 힌지 결합되고 제3모터가 내장되어 상하방향으로 회동하는 제3회동부와, 상기 제3회동부 일측에 제4모터가 내장되어 이동바퀴를 회전하는 것을 특징으로 하는 주행모드 변경이 가능한 이동로봇.
body unit;
a rotation unit spaced apart from one side of the lower body unit; and
A control unit installed inside the main body unit to determine driving and walking according to terrain and obstacles; including,
The rotation unit is
A first rotational part hingedly coupled to the main body unit and having a built-in first motor rotates in the left and right direction, a second rotational part extending with the first rotational part and hinge-coupled with a built-in second motor to rotate in the vertical direction and a third rotational part extending with the second rotational part and hinge-coupled with a built-in third motor to rotate in the up-down direction, and a fourth motor is built-in at one side of the third rotational part to rotate the moving wheel A mobile robot that can change its driving mode.
상기 본체유닛은 상부 커버와 하부 커버로 구분되고, 상기 상부 커버는 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 주행모드 변경이 가능한 이동로봇.
The method according to claim 1,
The main body unit is divided into an upper cover and a lower cover, and the upper cover is formed in a hemispherical shape.
상기 제어유닛은 장애물을 인식하는 인식부와, 장애물과의 거리를 측정하는 거리측정부로 구분되는 것을 특징으로 하는 주행모드 변경이 가능한 이동로봇.
The method according to claim 1,
The control unit is a mobile robot capable of changing a driving mode, characterized in that it is divided into a recognition unit for recognizing an obstacle and a distance measurement unit for measuring a distance to the obstacle.
상기 인식부는 360°로 회전되어 주변의 객체가 인식되면, 객체 인식정보를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 주행모드 변경이 가능한 이동로봇.
The method according to claim 1,
The mobile robot capable of changing a driving mode, characterized in that when the recognition unit is rotated by 360° and a surrounding object is recognized, object recognition information is transmitted to the control unit.
상기 인식부는 열화상 카메라 또는 적외선 카메라인 것을 특징으로 하는 주행모드 변경이 가능한 이동로봇.The method according to claim 1,
The mobile robot capable of changing the driving mode, characterized in that the recognition unit is a thermal imaging camera or an infrared camera.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200004097A KR20210090852A (en) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | Mobile robot that can change driving mode |
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KR1020200004097A KR20210090852A (en) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | Mobile robot that can change driving mode |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113771028A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-10 | 北京工业大学 | Hand and foot switching multi-mode four-footed special robot |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100572684B1 (en) | 2004-03-02 | 2006-04-19 | 주식회사유진로보틱스 | Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode |
-
2020
- 2020-01-13 KR KR1020200004097A patent/KR20210090852A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100572684B1 (en) | 2004-03-02 | 2006-04-19 | 주식회사유진로보틱스 | Biped walking robot driving method and apparatus for transition to driving mode |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113771028A (en) * | 2021-08-30 | 2021-12-10 | 北京工业大学 | Hand and foot switching multi-mode four-footed special robot |
CN113771028B (en) * | 2021-08-30 | 2023-08-11 | 北京工业大学 | Multi-mode four-foot special robot for hand-foot switching |
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