KR20210096477A

KR20210096477A - 카트

Info

Publication number: KR20210096477A
Application number: KR1020200010002A
Authority: KR
Inventors: 이수미; 고성규; 이윤성; 손효준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-08-05
Also published as: CN113247071A; EP3858707B1; US20210229721A1; EP3858707A1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 카트는, 경사로 여부에 따라 모터의 제어 파라미터(Parameter)를 변경하며, 상기 모터의 회전 여부에 따라 다른 방식의 제동 동작을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함함으로써 다양한 상황에서 안전한 정지 제어가 가능하다.

Description

카트{Cart}

본 발명은, 카트 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터로 카트 바퀴를 회전시켜 사람이 카트를 미는 힘을 감소시킬 수 있는 카트 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 카트는 바퀴를 달아서 굴러가게 만든 것으로, 사람이 타거나 짐을 운반할 수 있다. 예를 들어, 마트, 물류 창고에서 카트는 짐을 운반하는 수단으로 널리 사용되고 있다.

또한, 최근에는 자율 주행 가능한 카트 로봇 등이 등장하여 사람 또는 짐을 싣고 이동할 수 있다.

또한, 부모 등 사용자가 아기를 싣고 이동시킬 수 있는 유모차는, 아기가 수용되는 시트와, 상기 시트의 하측에 구비되는 바퀴와, 상기 시트의 후방에 구비되는 핸들을 포함하여 구성된다.

상기 유모차는 아기의 안전성을 기본적으로 갖추고 있어야 하며, 부모 등 사용자에게는 편리성을 제공하여야 한다.

카트는 이동을 위하여 사용자가 밀어야 한다. 카트는 바퀴를 구비하여 평지에서 사용자가 밀기에 큰 부담이 없으나, 경사로를 오르거나 내려가기 위해서는 큰 힘이 필요한 문제점이 있다.

또한, 평지에서도 노면이 울퉁불퉁한 경우, 사용자가 수레, 유모차 등을 밀기에 큰 힘이 필요한 문제점이 있다.

따라서, 모터를 이용하여 카트의 바퀴를 회전시켜 사용자가 적은 힘으로도 카트를 이동시킬 수 있는 방안에 대한 연구도 증가하고 있다.

예를 들어, 한국 공재특허공보 제10-2018-0078915호(공개일자 2018.07.10)는 모터로 바퀴를 회전시키는 어시스트주행모드를 구비하는 유모차에 대해 개시하고 있다.

모터를 이용하여 카트의 바퀴를 회전시킬 때에는 모터 및 바퀴의 회전을 정확하게 제어하지 못하면, 안전사고 발생 가능성이 매우 커진다.

따라서, 본 발명의 목적은, 브레이크 구동 알고리즘을 통해 위험상황 또는 의도치 않은 상황에서 카트를 안전하게 정지시킬 수 있는 카트 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 사용자의 의도를 파악 및 주행상태를 인식하여 더욱 안정적으로 정지할 수 있는 카트 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 평지, 경사로 등 상황에 따라 최적의 방식으로 정지할 수 있는 카트 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 사용자가 카트를 이동시킬 때, 필요한 힘을 감소시킬 수 있는 카트 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 오르막 또는 내리막의 경사로에서 사용자가 카트를 이동시킬 때 필요한 힘을 감소시킬 수 있는 카트 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 카트는, 경사로 여부에 따라 모터의 제어 파라미터(Parameter)를 변경하며, 상기 모터의 회전 여부에 따라 다른 방식의 제동 동작을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함함으로써 다양한 상황에서 안전한 정지 제어가 가능하다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 카트는, 구동바퀴가 좌, 우로 장착되는 바디, 상기 구동바퀴를 회전하는 모터, 하측부가 상기 바디와 연결되고, 상기 하측부로부터 상측으로 연장된 프레임, 상기 프레임과 연결되는 핸들, 상기 바디의 기울어진 경사도를 감지하는 기울기 센서, 및, 상기 핸들의 파지 여부를 감지하는 터치 센서를 포함하는 센서부, 상기 터치 센서의 센싱 데이터에 기초하여 손의 떨어짐을 감지하면, 상기 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하여, 경사로 여부를 판별하고, 상기 경사로 여부에 따라 상기 모터의 제어 파라미터(Parameter)를 변경하며, 상기 모터의 회전 여부에 따라 다른 방식의 제동 동작을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함함으로써 안전한 정지 제어가 가능하다.

한편, 상기 센서부는, 상기 모터의 회전을 감지하는 위치 검출 센서를 더 포함할 수 있다.

또는, 본 발명의 일 측면에 따른 카트는, 상기 모터로 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 검출된 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 회전을 판별할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로의 경사도에 기초하여 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 속도를 조정할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로가 임계경사도값 이상인 것으로 판별된 경우에, 상기 바퀴를 제동시킬 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터의 PID 제어 상수들 중에서 적분 제어 상수와 미분 제어 상수를 감소시킬 수 있다.

또는, 상기 제어부는, 상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터에 대하여 P 제어를 수행하고, 상기 경사로가 아닌 평지로 판별된 경우에, 상기 모터에 대하여 PID 제어를 수행할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로가 아닌 평지로 판별되고, 상기 모터가 회전 중인 경우에, 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로가 아닌 평지로 판별되고, 상기 모터가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터의 전류 인가를 중지할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로로 판별되고, 상기 모터가 회전 중인 경우에, 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 경사로로 판별되고, 상기 모터가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터에 인가되는 전류를 유지할 수 있다.

한편, 상기 센서부는, 상기 핸들에 인가되는 힘을 감지하는 힘 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 힘 감지 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 제어할 수 있다.

한편, 상기 프레임은 좌, 우 방향으로 상기 한 쌍의 구동바퀴의 중앙에 위치하고, 상기 핸들은, 상기 프레임에 대응하는 위치에서 좌, 우 방향으로 서로 이격된 좌측바 및 우측바를 포함하고, 상기 힘 감지 센서는, 상기 좌측바 및 상기 우측바와 연결되고, 상기 프레임에 결합될 수 있다.

또한, 상기 구동바퀴는, 상기 바디의 좌측에 장착되는 제1 구동바퀴, 및 상기 바디의 우측에 장착되는 제2 구동바퀴를 포함하고, 상기 모터는, 상기 제1 구동바퀴를 회전하는 제1 모터, 및, 상기 제2 구동바퀴를 회전하는 제2 모터를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 힘 감지 센서에서 감지되는 힘 및 비틀림의 크기에 기초하여, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 구동할 수 있다.

또한, 상기 힘 감지 센서는, 상기 좌측바와 연결된 제1 센서부, 상기 우측바와 연결되 제2 센서부, 및, 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부를 연결하고, 상기 프레임에 결합된 브래킷을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 브레이크 구동 알고리즘을 통해 위험상황 또는 의도치 않은 상황에서 카트를 안전하게 정지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 사용자의 의도를 파악 및 주행상태를 인식하여 더욱 안정적으로 정지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 평지, 경사로 등 상황에 따라 최적의 방식으로 정지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 구동바퀴를 회전하는 모터와, 프레임에 대한 핸들의 비틀림을 감지하는 힘 감지 센서를 포함하여, 사용자가 카트를 이동시킬 때, 특히 경사로에서 이동시킬 때, 노면이 울퉁불퉁할 때, 좌회전 또는 우회전 시 사용자가 카트를 이동시키는 데 필요한 힘을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상기 핸들은, 상기 프레임에 대응하는 위치에서 좌, 우 방향으로 서로 이격된 좌측바 및 우측바를 포함하고, 상기 힘 감지 센서는 상기 좌측바 및 상기 우측바와 연결되고 프레임에 결합되어, 사용자가 미는 힘의 크기 및 방향을 감지할 수 있는 힘 감지 센서를 한 위치에 장착할 수 있고, 이로써 설계의 자유도를 높일 수 있는 장점도 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카트의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유모차의 바디, 구동바퀴, 모터, 캐스터를 도시한 사시도이다.
도 3은 프레임 및 힘 감지 센서를 도시한 사시도이다
도 4는 힘 감지 센서, 브릿지 및 핸들의 결합을 나타내는 사시도이다.
도 5는 힘 감지 센서를 나타내는 것으로, 도 5(a)는 힘 감지 센서의 정면도이고, 도 5(b)는 힘 감지 센서의 정면을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 간략한 내부 블록도이다.
도 8는 도 7의 모터 구동부의 내부 회로도의 일례이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명의 실시 예를 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

본 명세서에서, '카트'는, 바퀴를 구비하여, 사람, 동물, 물건을 이동시킬 수 있는 수단을 모두 포함한다. 따라서, 물건을 이동시키는 일반적인 카트뿐만 아니라, 사람, 동물, 물건을 이동시킬 수 있는 이동 로봇, 부모가 아기를 태워서 이동시킬 수 있는 유모차 등을 포함한다. 이하에서는 안전 문제를 가장 우선적으로 고려해야하는 유모차를 예로 들어 본 발명의 실시 예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 바디(10), 상기 바디(10)에 좌, 우로 장착되는 한 쌍의 구동바퀴(20), 상기 한 쌍의 구동바퀴(20)를 회전하는 모터(30, 도 2 참조), 상기 바디(10)와 연결되고 상측으로 연장된 프레임(50), 상기 프레임(50)과 연결되는 핸들(70), 및, 상기 핸들(70)에 가해지는 힘과 상기 프레임(50)에 대한 상기 핸들(70)의 비틀림을 감지하는 힘 감지 센서(80, 도 3 참조)를 포함한다. 또한, 상기 유모차는, 상기 바디(10)를 이동가능하게 지지하는 캐스터(40), 유아가 탑승하는 크래들(미도시), 상기 크래들을 상기 프레임(50) 또는 바디(10)에 결합하는 마운트(60), 상기 힘 감지 센서(80)를 상기 핸들(70)에 결합하는 브릿지(90, 도 4 참조), 상기 힘 감지 센서(80)가 감지한 값을 기초로 상기 모터(30)의 작동을 제어하는 제어부(200, 도 2 및 도 6 참조), 상기 제어부(200), 힘 감지 센서(80) 및 모터(30) 등에 전력을 공급하는 배터리(300, 도 2 참조), 상기 바디(10)의 하측에 배치되어 상기 제어부(200), 모터(30), 배터리(300)가 수용되는 공간을 형성하는 케이싱(100, 도 2 참조)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예는 유모차에 관한 것이나, 유모차는 바디(10), 바퀴(20, 40), 프레임(50), 핸들(70)을 포함하는 점에서, 유모차 이외에 물건을 운반하기 위한 수레와 유사하다. 이하, 설명의 편의를 위하여 유모차를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 특징은 유모차 이외에 기타 다른 수레에도 그대로 적용될 수 있을 것이다.

바디(10)에는 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)가 좌, 우로 장착되어, 사용자가 유모차를 밀고 당기는 힘 또는 구동바퀴(20)에 전달되는 모터(30)의 회전력에 의하여 유모차가 이동할 수 있다. 나아가, 바디(10)에는 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)와 전, 후 방향으로 이격되어 캐스터(40)가 장착될 수 있다. 캐스터(40)는 바디(10)를 이동가능하게 지지할 수 있다.

한 쌍의 구동바퀴(20)는 도시된 바와 같이, 바디(10)의 좌측 및 우측에 각각 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)는 좌, 우 방향으로 이격될 수 있고, 이격거리는 바디(10)의 좌우 폭보다 클 수 있다.

또는, 도 1에 도시된 바와 달리, 바디(10)의 좌우 폭이 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 이격거리보다 크고, 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)가 바디(10)의 하측에 위치할 수도 있다. 특히, 물건을 운반하는 수레의 경우, 바디(10)에 물건이 적재될 수 있고, 많은 양의 물건을 적재하기 위하여 바디(10)의 폭이 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 이격 거리보다 큰 것이 유리할 수도 있다. 이하, 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 이격 거리가 바디(10)의 좌우 폭보다 큰 경우를 예로 들어 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

바디(10)는 좌, 우 방향에 비해 전, 후 방향으로 길게 형성될 수 있다. 바디(10)의 후방에는 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)가 좌, 우로 장착되고, 전방에는 캐스터(40)가 장착될 수 있다. 이러한 구조로, 유모차가 전, 후 방향으로 이동하기 용이한 장점이 있다.

바디(10), 캐스터(40), 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하도록 한다.

프레임(50)은 바디(10)와 연결되고, 상측으로 연장된다. 상측으로 연장된다는 것의 의미는 수직 상측으로 연장되는 것뿐만 아니라, 상측으로 갈수록 전방 또는 후방으로 기울어지는 경우도 포함한다. 바람직하게는, 사용자가 핸들(70)을 미는 힘이 프레임(50)을 통해 바디(10)로 용이하게 전달되기 위하여, 프레임(50)은 상측으로 갈수록 후방으로 기울어지게 연장될 수 있다.

프레임(50)은, 바디(10)와 연결된 하측부(51)를 포함할 수 있다. 프레임(50)은 핸들(70)과 연결되는 상측부(53)를 포함할 수 있다. 프레임(50)은, 하측부(51)로부터 상측으로 연장될 수 있으며, 하측부(51)로부터 상측부(53)로 갈수록 후방으로 기울어질 수 있다.

프레임(50)은 좌, 우 방향으로 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 중앙에 위치할 수 있다. 바디(10) 또한, 좌, 우 방향으로 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 중앙에 위치할 수 있고, 프레임(50)은 바디(10)의 좌, 우 방향으로 중앙에 위치할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(50)은, 하측부(51)로부터 상측부(53)를 향하여 직선 형태로 연장되어, 좌, 우 방향의 중앙에 위치할 수 있다. 또는, 이와달리 바디(10)의 좌, 우에 연결된 두 개의 하측부를 구비하고, 상기 두 개의 하측부가 상측으로 연장되며 합쳐져 하나의 상측부를 구비하는 형태, 즉, ‘Y’자를 상하로 뒤집은 형태로 형성될 수도 있다.

프레임(50)은 하측부(51)가 바디(10)의 후방에 연결될 수 있다. 프레임(50)은 하측부(51)가 바디(10)의 상측면의 후방에 연결될 수 있다.

프레임(50)은, 바디(10)와 일체로 형성되어 연결되거나, 바디(10)와 별도로 형성되고 하측부(51)와 바디(10)를 결합하여 연결될 수도 있다. 한편, 바디(10)는 바디(10)의 상측면을 이루는 베이스(11, 도 2 참조)를 포함할 수 있고, 프레임(50)은 상기 베이스(11)와 일체로 형성되거나 베이스(11)와 별도로 형성되어 베이스(11)와 결합될 수 있다.

프레임(50)에는, 상측부(53)와 하측부(51) 사이에 마운트(60)가 장착되고, 상기 마운트(60)에는 유아가 탑승할 수 있는 크래들(미도시)이 설치될 수 있다.

핸들(70)은 프레임(50)과 연결될 수 있다. 핸들(70)은 프레임(50)의 상측부(53)와 연결될 수 있다. 사용자는 핸들(70)을 밀거나 당겨 유모차를 이동시킬 수 있다.

도 2는 유모차의 하측에 위치하는 구동부, 즉 바디(10), 구동바퀴(20), 모터(30), 캐스터(40)를 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 바디(10)는, 상기 바디(10)의 상측면을 형성하는 베이스(11)와, 상기 베이스(11)의 전방에 결합되어 캐스터(40)를 지지하는 캐스터 지지부(15)와, 상기 베이스(11)의 후방에 결합되어 구동바퀴(20)를 지지하는 구동바퀴 지지부(13)를 포함할 수 있다. 바디(10)의 후방에는 구동바퀴(20)가 장착되고, 전방에는 캐스터(40)가 장착될 수 있다.

구동바퀴(20)는 모터(30)로부터 회전력을 전달받아 회전하거나, 바디(10)의 이동에 따라 회전하는 바퀴본체(210, 220)와, 상기 바퀴본체(210, 220)의 측면을 덮는 커버(212, 222)를 포함할 수 있다. 바퀴본체(210, 220)와 커버(212, 222) 사이에 형성되는 공간에 모터(30)가 배치될 수 있다.

구동바퀴(20)는, 바디(10)의 좌측에 장착되는 제1 구동바퀴(21)와, 바디(10)의 우측에 장착되는 제2 구동바퀴(22)를 포함할 수 있다. 모터(30)는, 제1 구동바퀴(21)를 회전하는 제1 모터(31)와, 제2 구동바퀴(22)를 회전하는 제2 모터(32)를 포함할 수 있다.

제1 구동바퀴(21)는 바퀴본체(210)와 커버(212)를 포함하고, 제2 구동바퀴(22)는 바퀴본체(220)와 커버(222)를 포함할 수 있다. 제1 구동바퀴(21)의 커버(212)와 바퀴본체(210) 사이에 형성되는 공간에 제1 구동바퀴를 회전하는 제1 모터(31)가 배치되고, 제2 구동바퀴(22)의 커버(222)와 바퀴본체(220) 사이에 형성되는 공간에 제2 구동바퀴를 회전하는 제2 모터(32)가 배치될 수 있다.

구동바퀴(20)는 구동바퀴 지지부(13)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 구동바퀴(20)는 바디(10) 또는 구동바퀴 지지부(13)에 대하여 회전 중심축(C)이 고정된 상태로 회전할 수 있다.

모터(30)는, 구동바퀴 지지부(13)에 배치되고 구동바퀴(20)를 회전하거나, 구동바퀴(20) 내에 배치되어 구동바퀴(20)를 회전할 수 있다. 도 2에 도시된 모터(30)는 구동바퀴(20) 내에 배치된 인 휠 모터로, 상기 모터(30)는 구동바퀴(20)에 회전력을 전달하는 로터(미도시)와 구동바퀴 지지부(13)에 고정되는 스테이터(미도시)를 포함할 수 있다.

구동바퀴 지지부(13)는 베이스(11)의 후방에서 좌측 및 우측으로 돌출될 수 있다. 구동바퀴 지지부(13)의 좌측으로 돌출된 부분이 제1 구동바퀴(21)를 회전가능하게 지지하고, 우측으로 돌출된 부분이 제2 구동바퀴(22)를 회전가능하게 지지할 수 있다.

구동바퀴 지지부(13)는 베이스(11)의 하측에 배치될 수 있다. 구동바퀴 지지부(13)는 베이스(11)의 하측에서 베이스(11)와 결합할 수 있다.

캐스터(40)는 한 쌍의 캐스터(41, 42)를 구비할 수 있고, 한 쌍의 캐스터(41, 42)는 바디(10)의 좌, 우에 각각 배치될 수 있다. 캐스터(40)는, 바디(10)의 좌측에 배치되는 제1 캐스터(41)와, 바디(10)의 우측에 배치되는 제2 캐스터(40)를 포함할 수 있다.

캐스터(40)는 캐스터 지지부(15)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 캐스터(40)는 수평한 회전 중심축을 기준으로 회전하는 캐스터 바퀴(410, 420)와, 상기 캐스터 바퀴(410, 420)와 캐스터 지지부(15)를 연결하는 캐스터 축(430, 440)을 포함할 수 있다.

캐스터 축(430, 440)은 캐스터 지지부(15)로부터 하측으로 돌출되고, 캐스터 지지부(15)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 캐스터 축(430, 440)은 캐스터 바퀴(41, 42)가 수평한 회전 중심축을 기준으로 회전하도록 지지할 수 있다. 즉, 캐스터(40)는 구동바퀴(20)와 달리, 수평한 회전축을 기준으로 회전할 뿐만 아니라, 바디(10) 또는 캐스터 지지부(15)에 대해 상기 수평한 회전 중심축이 고정되지 않고 회전할 수 있다. 따라서, 사용자가 유모차의 진행방향을 손쉽게 변경할 수 있다.

캐스터 바퀴(410, 420)는 구동바퀴(20)와 달리 모터(30)와 결합되지 않고, 모터(30)에 의한 구동바퀴(20)의 회전, 사용자에 의한 바디(10)의 이동에 따라 수동적으로 회전할 수 있다.

한편, 도시된 바와 달리, 캐스터(40)는 바디(10)의 중앙에 하나의 캐스터(40)가 구비될 수도 있다.

바디(10)는 베이스(11)의 하측에 배치되는 케이싱(100)을 더 포함할 수 있다. 케이싱(100)은 바디(10)로부터 하측으로 돌출되고, 바디(10)와 케이싱(100) 사이에 내부 공간이 형성될 수 있고, 상기 공간에 제어부(200), 배터리(300)가 배치될 수 있다. 나아가, 자이로 힘 감지 센서(미도시)등 기타 전장품이 상기 공간에 더 배치될 수 있다. 실시 예에 따라서, 제어부(200), 배터리(300) 등 내부 부품의 적어도 일부는 핸들(70), 프레임(50) 내의 내부 공간에 배치될 수도 있다.

도 3은 프레임, 힘 감지 센서 및 핸들을 도시한 사시도이다. 힘 감지 센서(80)를 도시하기 위하여 핸들(70)을 점선으로 윤곽을 표현하였다.

도 4는 힘 감지 센서(80), 브릿지(90) 및 핸들(70)의 결합을 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 프레임(50)은 상측부에 힘 감지 센서 홈(55)이 형성될 수 있다. 상기 힘 감지 센서 홈(55)은 상기 프레임(50)을 좌, 우로 관통하고, 프레임(50) 내측에 전방면, 후방면(57), 상측면, 하측면이 형성될 수 있다.

힘 감지 센서(80)는 상기 힘 감지 센서 홈(55)에 배치될 수 있다. 힘 감지 센서(80)는 힘 감지 센서 홈(55)의 전방면에 결합될 수 있다. 힘 감지 센서(80)는 힘 감지 센서 홈(55)의 전방측에 결합될 수 있다.

핸들(70)은 좌, 우 방향으로 서로 이격된 좌측바(71) 및 우측바(72)를 포함하고, 좌측바(71) 및 우측바(72)가 이격된 사이에 상기 힘 감지 센서(80) 및 프레임(50)이 배치될 수 있다. 또한, 프레임(50)에 형성된 힘 감지 센서 홈(55)은 상기 좌측바(71) 및 우측바(72)가 이격된 사이에 위치할 수 있다.

도 4를 참조하면, 핸들(70)은 좌측바(71)와 우측바(72)를 포함하고, 상기 좌측바(71) 및 우측바(72)는 좌, 우 방향으로 이격될 수 있다. 즉, 상기 좌측바(71) 및 우측바(72)는 한 쌍의 구동바퀴(21, 22)의 회전 중심축(C)과 나란한 방향으로 이격될 수 있다. 상기 좌측바(71) 및 우측바(72)는 프레임(50)을 사이에 두고 이격될 수 있다.

핸들(70)은 좌측바(71)로부터 후방으로 연장되는 제1 그립(710)과 우측바(72)로부터 후방으로 연장되는 제2 그립(720)을 더 포함할 수 있다. 제1 그립(710)과 제2 그립(720)은 반원형으로 곡률질 수 있다. 제1 그립(710)은 좌측 반원형 형상일 수 있고, 제2 그립(720)은 우측 반원형 형상일 수 있다.

핸들(70)은 제1 그립(710)과 제2 그립(720)을 연결하는 제3 그립(730)을 더 포함할 수 있다. 제3 그립(730)은 직선형태일 수 있다. 제3 그립(730)은 좌측바(71) 및 우측바(72)와 나란할 수 있다.

사용자는 왼손과 오른손을 각각 제3 그립(730)의 좌, 우측부를 잡고 유모차를 이동시킬 수 있다. 또는, 사용자는 왼손으로 제1 그립(710)을 잡을 수 있고, 오른손으로 제2 그립(720)을 잡을 수도 있다. 이러한 핸들(70)의 구조로 사용자는 자신의 성향 및 상황에 따라 편리하게 유모차를 이동시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 힘 감지 센서(80)를 핸들에 연결하는 브릿지(90)를 포함할 수 있다. 브릿지(90)는, 힘 감지 센서(80) 및 좌측바(71)와 결합하는 제1 브릿지(91)와, 힘 감지 센서(80) 및 우측바(72)와 결합하는 제2 브릿지(92)를 포함할 수 있다.

힘 감지 센서(80)의 좌우 방향의 폭은 좌측바(71) 및 우측바(72)가 이격된 거리보다 작을 수 있다. 또한, 힘 감지 센서(80)는 브릿지(90)와 결합하고, 브릿지(90)가 핸들(70)과 결합함으로써, 프레임(50), 힘 감지 센서(80), 브릿지(90), 및 핸들(70)을 용이하게 결합할 수 있다.

도 5는 힘 감지 센서를 나타내는 것으로, 도 5(a)는 힘 감지 센서의 정면도이고, 도 5(b)는 힘 감지 센서의 정면을 나타내는 사시도이다.

도 5(a)를 참조하면, 힘 감지 센서(80)는, 프레임(50)에 대한 좌측바(71)의 비틀림을 감지하는 제1 센서부(81), 프레임(50)에 대한 우측바(72)의 비틀림을 감지하는 제2 센서부(82)를 포함할 수 있다. 힘 감지 센서(80)는 하중 센서(load cell)를 포함할 수 있다. 하중 센서는 구조체의 변형률(strain)을 측정하는 스트레인 게이지(strain gauge)등을 이용하여, 힘 또는 하중을 측정할 수 있다. 제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 각각 하중 센서를 포함할 수 있다.

상기 하중 센서를 이용하여 핸들(70)에 작용하는 힘의 크기, 힘의 방향, 프레임(50)에 대한 핸들(70)의 비틀림을 측정할 수 있다. 핸들(70)에 작용하는 힘의 크기와 힘의 방향은 프레임(50)에 대한 핸들(70)의 비틀림을 결정하는 바, 힘의 크기 및 방향을 모두 포함하여 프레임(50)에 대한 핸들(70)의 비틀림으로 표현할 수 있다.

힘 감지 센서(80)는 프레임(50)에 결합되는 브래킷(85)을 더 포함할 수 있다. 브래킷(85)이 프레임(50)에 결합됨으로써, 힘 감지 센서(80)는 프레임에 공고하게 결합될 수 있다.

브래킷(85)은 제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)를 연결할 수 있다. 브래킷(85)은, 제1 센서부(81)와 결합하는 제1 결합부(851)와, 제2 센서부(82)와 결합하는 제2 결합부(852)를 포함할 수 있다. 제1 결합부(851)는 제2 결합부(852)에 비해 우측에 위치할 수 있고, 제2 결합부(852)는 제1 결합부(851)에 비해 좌측에 위치할 수 있다. 바람직하게는 제1 결합부(851)는 브래킷(85)의 중심을 기준으로 우측에 위치하고, 제2 결합부(852)는 브래킷(85)의 중심을 기준으로 좌측에 위치할 수 있다.

제1 센서부(81)는 상대적으로 우측에 위치한 제1 결합부(851)와 결합하고, 제2 센서부(82)는 상대적으로 좌측에 위치한 제2 결합부(852)와 결합하고, 제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 브릿지(90)를 통해 각각 좌측바(71) 및 우측바(72)와 연결되어, 힘 감지 센서(80)가 배치되는 공간을 최소화할 수 있다. 따라서, 힘 감지 센서(80)는, 프레임(50)의 좌우 폭, 좌측바(71) 및 우측바(72)의 이격된 사이의 작은 공간내에서 효율적으로 배치되고, 하나의 상기 작은 공간내에 배치되어 프레임(50)에 대한 좌측바(71)의 비틀림 및 프레임(50)에 대한 우측바(72)의 비틀림을 감지할 수 있다.

브래킷(85)은 제1 결합부(851)와 제2 결합부를 연결하는 연결부(855)를 더 포함할 수 있다. 제1 결합부(851), 제2 결합부(852) 및 연결부(855)는 일체로 형성될 수 있다.

제1 결합부(851) 및 제2 결합부(852) 중 어느 하나의 결합부는 연결부(855)로부터 상측으로 연장되고, 다른 하나의 결합부는 연결부(855)로부터 하측으로 연장될 수 있다.

제1 결합부(851)는 연결부(855)의 우측단에서 상측 및 하측 중 어느 일측으로 연장될 수 있고, 제2 결합부(852)는 연결부(855)의 우측단에서 상측 및 하측 중 다른 일측으로 연장될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 제1 결합부(851)가 연결부(855)로부터 상측으로 연장되고, 제2 결합부(852)가 연결부(855)로부터 하측으로 연장될 수 있다. 또는 이와 반대로, 제1 결합부(851)가 연결부(855)로부터 하측으로 연장되고, 제2 결합부(852)가 연결부(855)로 부터 상측으로 연장될 수 있다.

전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향은 도 1에 도시된 방향을 따르며, 도 5는 힘 감지 센서(80)를 전방에서 후방으로 바라본 것이므로, 좌, 우 방향이 반대로 도시되어 있다. 브래킷(85)의 형상을 예로들어 설명하면, 제1 결합부(851)는 연결부(855)의 우측에서 상측으로 연장된 것을 도시하고 있는 것이다.

제1 센서부(81)와 제2 센서부(82) 중 어느 하나는 다른 하나보다 상측에 배치될 수 있다. 제1 결합부(851)가 연결부(855)로부터 상측으로 연장되고, 제2 결합부(852)가 연결부(855)로부터 하측으로 연장된 경우, 제1 센서부(81)가 제2 센서부(82)보다 상측에 배치될 수 있다. 또한, 제1 센서부(81)는 연결부(855)보다 상측에 위치하고, 제2 센서부(82) 연결부(855)보다 하측에 위치할 수 있다. 이와 반대로, 제1 결합부(851)가 연결부(855)로부터 하측으로 연장되고, 제1 센서부(81)가 제2 센서부(82)보다 하측에 배치될 수도 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제1 센서부(81)가 상측에 위치한 경우를 예로 들어 설명한다.

제1 센서부(81)는 제1 결합부(851)로부터 좌측바(71)를 향하여 연장될 수 있고, 제2 센서부는 제2 결합부(852)로부터 우측바(72)를 향하여 연장될 수 있다. 제1 센서부(81) 및 제2 센서부는 각각 연결부(855)와 상하방향으로 이격될 수 있다.

제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.

연결부(855)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)와 나란하게 배치될 수 있다. 따라서, 힘 감지 센서(80)는 ‘ㄹ’자 형상, 또는 ‘ㄹ’자를 좌우로 뒤집은 형상일 수 있다.

한편, 제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 서로 나란하게 배치되고, 도면에 도시된 바와 달리, 연결부(855)는 제1, 2 센서부(81, 82)와 나란하지 않고, 제1 결합부(851)로부터 제2 결합부(852)를 향하여 연장될 수도 있다. 즉, 브래킷(85)은 직선 형태로 형성되고, 일단이 제1 결합부(851)가 되고, 타단은 제2 결합부(852)가 되며, 제1 결합부(851)가 우측상단에서 제1 센서부(81)와 결합하고, 제2 결합부(852)가 좌측하단에서 제2 센서부(82)와 결합할 수 있다. 즉, 힘 감지 센서(80)는 ‘Z’자 형상, 또는 ‘Z’자를 좌우로 뒤집은 형상일 수 있다.

제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 동일한 형상으로, 브래킷(85)의 중심을 기준으로 점 대칭으로 배치될 수 있다. 브래킷(85)은 상기 중심을 기준으로 점 대칭 형상일 수 있다.

힘 감지 센서(80)는 프레임(50)에 결합되고, 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)는 프레임(50)으로부터 이격된다. 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)는 적어도 핸들(70) 방향의 끝단은 프레임(50)으로부터 이격된다. 이러한 구조로 프레임(50)에 대한 핸들(70)의 비틀림을 감지할 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 브래킷(85)은 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)보다 전방으로 돌출될 수 있다. 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)는 브래킷(85)의 후방면과 접촉하며 결합되고, 브래킷(85)의 전방면이 프레임(50)에 결합될 수 있다. 제1 센서부(81)와 제2 센서부(82)는 브래킷(85)의 두께만큼 프레임(50)과 이격될 수 있다.

또는, 도시된 바와 달리, 브래킷(85) 전체가 아닌 프레임에 결합되는 부분, 즉 제1 결합부(851) 및 제2 결합부(852)만 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)보다 전방으로 돌출될 수 있다.

또는, 이와달리, 브래킷(85)이 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)보다 전방으로 돌출되지 않고, 브래킷(85)과 프레임(50) 사이에 스페이서(미도시)가 개재되어 힘 감지 센서(80)와 프레임(50)이 이격될 수 있다.

도 5를 참조하면, 힘 감지 센서(80)에는 복수의 체결공(81a, 82a, 851a, 852a)이 형성되고, 힘 감지 센서(80)는 브래킷(85)에 형성된 체결공(851a, 852a)에 체결부재(미도시)가 삽입되고, 상기 체결부재가 프레임(50)에 삽입되어 브래킷(85)이 프레임에 결합 및 고정될 수 있다.

프레임(50)은 상측부에 힘 감지 센서 홈(55)이 형성될 수 있고, 브래킷(85)은 힘 감지 센서 홈(55)의 전방면에 결합될 수 있다.

브래킷(85)에 형성된 체결공(851a, 852a)은 제1 결합부(851) 및 제2 결합부(852)에 형성되어, 제1 센서부/제2 센서부(81, 82), 브래킷(85), 프레임(50)을 동시에 결합할 수 있다.

힘 감지 센서(80)에는 브릿지(90)와 결합하기 위한 체결공(81a, 82a)이 형성될 수 있다. 제1 센서부(81)는 좌측에 체결공(81a)이 형성되고, 제2 센서부(82)는 우측에 체결공(82a)이 형성될 수 있다.

핸들(70)에 힘을 가하지 않은 경우, 양쪽에 힘을 가한 경우, 어느 한 쪽으로 힘을 가한 경우에 각각 힘 감지 센서(80)의 응력분포가 다르게 나타나고, 이에 따라, 스트레인 게이지의 저항값이 달라지는 등의 전기적 신호로부터 핸들(70)이 프레임(50)에 대하여 비틀리는 정도, 핸들(70)에 가해지는 힘의 크기 및 방향을 감지할 수 있다.

사용자가 핸들(70)에 힘을 가하지 않은 상태에서 핸들(70) 및 힘 감지 센서(80)는 비틀리지 않으며, 응력이 고르게 분포한다.

사용자는 유모차를 직진이동시키기 위하여, 제3 그립(730)의 좌측부와 우측부에 전방으로 힘을 가할 수 있다. 핸들(70)은 프레임(50)과 연결되어 있어, 제1 그립(710) 및 제2 그립(720)이 곡률반경이 작아지게 변형되고, 변형에 따라 응력이 집중된다. 또한, 좌측바(71) 및 우측바(72)는 각각 제1, 2 그립(710, 720)측이 전방으로 기울어진다. 즉, 핸들(70)은 프레임(50)에 대하여 비틀어진다. 보다 구체적으로는, 좌측바(71) 및 우측바(72)가 프레임(50)에 대하여 전방으로 비틀어진다.

좌측바(71) 및 우측바(72)가 프레임(50)에 대하여 전방으로 비틀어지고, 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)는 각각 제1 브릿지(91) 및 제2 브릿지(92)와 결합된 부분이 전방을 향하도록 비틀어지며, 좌우 방향으로 중앙 및 후방으로 응력이 집중된다.

한편, 사용자가 유모차를 후진 이동시키기 위하여, 제3 그립(730)의 좌측부와 우측부에 후방으로 힘을 가할 수 있으며, 이 경우 제1 센서부(81) 및 제2 센서부(82)는 좌우 방향으로 중앙 및 전방으로 응력이 집중된다. 따라서, 힘 감지 센서(80)는 핸들(70)의 양쪽에 힘이 가해진 경우, 전방으로 힘이 가해진 것인지 후방으로 힘이 가해진 것인지 구분하여 감지할 수 있다.

사용자는 유모차를 좌측 또는 우측으로 회전시키기 위하여, 또는 노면이 울퉁불퉁한 경우, 핸들(70)의 좌측 또는 우측으로 힘을 가할 수 있다. 이 경우 좌측바(71) 및 우측바(72) 중 어느 하나는 프레임(50)에 대하여 전방으로 비틀어지고, 다른 하나는 프레임(50)에 대하여 후방으로 비틀어진다. 예를 들어, 사용자가 유모차를 우회전하기 위하여 핸들(70)의 우측부에 전방으로 힘을 가하는 경우, 우측바(72)는 프레임(50)에 대해 전방으로 비틀어지고, 좌측바(71)는 프레임에 대해 후방으로 비틀어지거나, 전방으로 비틀어지되 우측바(72)보다 작은 각도로 비틀어질 수 있다.

사용자가 핸들(70)의 우측에 전방으로 힘을 가할 경우, 제1 센서부(81)에 비해 제2 센서부(82)의 응력분포가 브릿지(90) 측으로 집중된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 주요 구성들 간의 제어관계를 도시한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 좌측의 제1 구동바퀴(21), 우측의 제2 구동바퀴(22), 제1 구동바퀴(21)를 회전하는 제1 모터(31), 제2 구동바퀴(22)를 회전하는 제2 모터(32), 및, 유모차의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 제어부(200)는 제1,2 모터(31, 32)를 제어하여 제1,2 구동바퀴(21,22)를 원하는 방향과 속도로 회전시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 유모차의 동작, 상태와 관련된 각종 데이터를 센싱하는 센서들을 포함하는 센서부(610)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 센서부(610)는, 핸들(70)에 인가되는 힘 및 비틀기를 감지하는 힘 감지 센서(80), 유모차의 기울기를 감지하는 동적 기울기 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 같이, 힘 감지 센서(80)는 핸들(70)에 인가되는 힘 및 비틀기를 감지할 수 있다. 제어부(200)는 힘 감지 센서(80)의 센싱 데이터에 기초하여 사용자의 조작 의도를 판별하고 판별된 조작 의도에 따라 상기 제1,2 모터(31, 32)를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는 적어도 일부 바퀴(20)를 모터(30)로 회전시켜 사람이 유모차를 미는 힘을 줄일 수 있다. 이를 위해 유모차 핸들(70)에 가해지는 힘을 힘 감지 센서(80)를 통해 측정하고, 이 힘이 일정부분 감소되도록 모터(30)의 토크를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하나의 힘 감지 센서(80)를 통해 유모차 핸들(70)에 가해지는 힘 및 비틀림을 정확하게 측정하고 이를 활용하여 모터(30)를 정확하게 구동시킬 수 있다.

실시 예에 따라서, 제어부(200)는 힘 감지 센서(80)를 통하여 핸들(70) 파지 여부를 판별할 수 있다. 또는, 센서부(610)는, 핸들(70) 파지 여부를 감지하는 터치 센서를 더 포함할 수 있다.

한편, 동적 기울기 센서는, 유모차의 기울기 센싱, 노면 감지 등을 위한 것으로, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자계 센서 등 기울기 변화를 감지할 수 있는 공지된 센서를 사용할 수 있다.

동적 기울기 센서는, 바디(10) 또는 캐스터(40) 또는 구동바퀴(20)에 배치될 수 있다. 경우에 따라서, 동적 기울기 센서는 복수개 구비되어 복수의 위치에 배치될 수도 있다.

제어부(200)는, 동적 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하여 현재 위치가 경사로인지 평지인지 여부를 판별할 수 있다. 또한, 제어부(200)는, 평지, 경사로 여부에 따라, 다른 방식으로 제1,2 모터(31, 32)를 제어할 수 있고, 브레이크 시스템(break system)을 제어할 수 있다.

제어부(200)는, 동적 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하는 경사도 값(오르막, 내리막)에 따라하서 오토 브레이크 동작시 바퀴(20) 회전을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동적 기울기 센서에 입력되는 상하좌우 측정 데이터를 패턴화 하여 해당 노면 상태를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(200)는, 동적 기울기 센서를 통하여 센싱하는 데이터를 모니터링하다가 상하로 큰 흔들림이 인식되면, 울퉁불퉁한 노면 패턴으로 판별하고, 바퀴(20) 회전을 제어 할 수 있다.

한편, 센서부(610)는, 구동바퀴(20) 및/또는 모터(30)의 회전을 감지하는 휠 센서(Wheel Sensor, 미도시)를 포함할 수 있다. 휠 센서는, 구동바퀴(20)에 연결되어 바퀴의 회전수를 감지한다. 여기서, 휠 센서는 로터리 엔코더(Rotary Encoder)일 수 있다. 또는, 휠 센서는 모터(30)에 연결되어 모터(30)의 회전자 위치를 검출하는 엔코더(encoder), 홀 센서(hall sensor), 리졸버(resolver) 등을 포함할 수 있다.

제어부(200)는 휠 센서의 센싱 데이터에 기초하여 제1,2 모터(31, 32)를 제어하여 제1,2 구동바퀴(21,22)를 원하는 방향과 속도로 회전시킬 수 있다.

또한, 제어부(200)는 힘 감지 센서(80) 등 센서부(610)가 구비하는 센서들의 캘리브레이션(calibration)을 수행하도록 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 충전 가능한 배터리(300)를 구비하여 유모차 내 전자 부품들에게 전원을 공급하는 전원 공급부(630)를 포함할 수 있다. 상기 전원 공급부(630)는 유모차의 각 구성 요소들에 구동 전원과, 동작 전원을 공급하며, 전원 잔량이 부족하면 충전대(미도시)에서 전원을 공급받아 충전될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 제어에 필요한 각종 정보들을 기록하는 저장부(620)를 포함할 수 있다. 저장부(620)는 하나 이상의 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 간략한 내부 블록도이고, 도 8은 도 8는 도 7의 모터 구동부의 내부 회로도의 일례이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 제어부(200)는 모터(31, 32) 구동을 위한 모터 구동부(700a, 700b), 및 상기 모터 구동부(700a, 700b) 및 센서부(610) 등을 제어하는 프로세서(201)를 포함할 수 있다.

모터 구동부(700a, 700b)는, 모터(31, 32)를 구동하는 구동부로서, 모터 구동장치라 명명될 수도 있다. 제1 모터 구동부(700a)는 제1 모터(31)를 구동하고, 제2 모터 구동부(700b)는 제2 모터(32)를 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 구동부(700a, 700b)는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터(31, 32)에 교류 전원을 출력하는 인버터(720a, 720b)와, 모터(31, 32)에 흐르는 출력 전류(io)를 검출하는 출력 전류 검출부(E)와, 출력 전류 검출부(E)에서 검출되는 출력 전류(io)에 기초한 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T^*)에 기초하여, 인버터(720a, 720b)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 인버터 제어부(710a, 710b)를 포함할 수 있다.

한편, 출력 전류(io)에 기초한 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T^*)는, 프로세서(201)로부터 전류 지령치(i^*d,i^*q)를 수신할 수 있다. 그리고, 통수신되는 전류 지령치에 기초하여, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 인버터(720a, 720b)에 스위칭 제어 신호를 출력할 수도 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동부(700a, 700b)는, 모터(31, 32)를 구동하기 위한 구동장치로서, 복수의 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 구비하고, 모터(31, 32)에 교류 전원을 출력하는 인버터(720a, 720b)와, 인버터(720a, 720b)를 제어하는 인버터 제어부(710a, 710b)를 포함할 수 있다,

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동부(700a, 700b)는, 인버터(720a, 720b)의 입력 단인 dc단 전압(Vdc)을 저장하는 커패시터(C)와, dc단 전압(Vdc)을 검출하는 dc단 전압 검출부(B), 모터(31, 32)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(E)를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른, 모터(31, 32)는, 인버터(720a, 720b)에 의해 구동되는 3상 모터일 수 있다. 한편, 삼상 모터(31, 32)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a, b, c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. 또한, 모터(31, 32)는, 유도 모터(induction motor), BLDC 모터(blushless DC motor), 릴럭턴스 모터(reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다.

한편, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 연산된 토크에 대응하는 전류 지령치(i^*d,i^*q)에 기초하여, 인버터(720a, 720b)에 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 제어부(710a, 710b)는, 실시간으로 전류 정보(id,iq)와 토크 지령치(T^*)를 연산하고, 토크 지령치(T^*)에 기초하여, 전류 지령치(i^*d,i^*q)를 연산하고, 전류 지령치(i^*d,i^*q)를 이용하여, 모터(31, 32)를 구동한다. 이에 따라 고효율 구동을 위한 정확성이 향상되게 된다.

한편, 모터 구동부(700a, 700b)는, 인버터(720a, 720b)의 입력 단인 dc단 전압(Vdc)을 저장하는 커패시터(C)와, dc단 전압(Vdc)을 검출하는 dc단 전압 검출부(B)를 더 포함할 수 있다.

인버터 제어부(710a, 710b)는, 전류 정보(id,iq), 토크 지령치(T^*), 및 검출된 dc단 전압(Vdc)에 기초하여, 전류 지령치(i^*d,i^*q)를 연산하고, 전류 지령치(i^*d,i^*q)를 이용하여, 모터(31, 32)를 구동한다. 이에 따라 고효율 구동을 위한 정확성이 향상되게 된다.

도 3과 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동부(700a, 700b)는, 인버터(720a, 720b), 인버터 제어부(710a, 710b), 출력전류 검출부(E), dc단 전압 검출부(Vdc)를 포함할 수 있다.

dc단 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 저장한다. 도면에서는, dc단 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.

한편, dc단 커패시터(C)에 공급되는 입력 전원은, 배터리(300)에 저장된 전원 또는 컨버터(미도시)에서 레벨 변환된 전원일 수 있다.

한편, dc단 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다.

dc 단 전압 검출부(B)는 dc단 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(710a, 710b)에 입력될 수 있다.

인버터(720a, 720b)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)를 구비하고, 스위칭 소자(Sa~Sc,S'a~S'c)의 온/오프 동작에 의해 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(Va,Vb,Vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(31, 32)에 출력할 수 있다.

인버터(720a, 720b)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상, 하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.

인버터(720a, 720b) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(710a, 710b)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(31, 32)에 출력되게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 구동부(700a, 700b)는, 위치 검출 센서(705a, 705b)를 포함할 수 있다.

인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(E)로부터, 검출되는 출력 전류(io)를 입력받고, 위치 검출 센서(705a, 705b)로부터 모터(31, 32)의 회전자 위치 정보(θ)를 수신할 수 있다.

위치 검출 센서(705a, 705b)는, 모터(31, 32)의 회전자의 자극 위치(θ)를 검출할 수 있다. 즉, 위치 검출 센서(705a, 705b)는, 모터(31, 32)의 회전자의 위치를 검출할 수 있다. 이를 위해, 위치 검출 센서(705a, 705b)는, 엔코더(encoder)나 리졸버(resolver) 등 휠 센서를 포함할 수 있다.

실시 예에 따라서, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(720a, 720b)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

이를 위해, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.

인버터 제어부(710a, 710b)는, 인버터(720a, 720b)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(720a, 720b)의 각 게이트 단자에 출력할 수 있다. 이에 따라, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는, 게이트 구동 신호라 명명할 수도 있다.

한편, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력 전류(io)를 기초로 생성되어 출력된다.

출력전류 검출부(E)는, 인버터(720a, 720b)와 삼상 모터(31, 32) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(31, 32)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.

출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.

출력전류 검출부(E)는 인버터(720a, 720b)와 모터(31, 32) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다.

검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(710a, 710b)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다.

도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 바디(10), 상기 바디(10)에 좌, 우로 장착되는 한 쌍의 구동바퀴(20), 상기 한 쌍의 구동바퀴(20)를 회전하는 모터(30), 상기 바디(10)와 연결되고 상측으로 연장된 프레임(50), 상기 프레임(50)과 연결되는 핸들(70), 상기 바디(10)의 기울어진 경사도를 감지하는 기울기 센서, 및, 상기 핸들(70)의 파지 여부를 감지하는 터치 센서를 포함하는 센서부(610), 상기 터치 센서의 센싱 데이터에 기초하여 핸들(70)에서 손의 떨어짐을 감지하면, 상기 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하여, 경사로 여부를 판별하고, 상기 경사로 여부에 따라 상기 모터(30)의 제어 파라미터(Parameter)를 설정하며, 상기 모터(30)의 회전 여부에 따라 다른 방식의 제동 동작을 수행하도록 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.

제어부(200)는, 센서부(610)의 센싱 데이터에 기초하여 모터(30) 등 유모차의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(200)는, 힘 감지 센서(80)에서 감지되는 힘과 비틀림에 기초하여, 제1 모터(31) 및 제2 모터(32)를 제어하여, 유모차의 전진 또는 후진을 위한 동력을 제공할 수 있다.

또한, 제어부(200)는, 힘 감지 센서(80)에서 감지되는 힘과 비틀림에 기초하여, 제1 모터(31) 또는 제2 모터(32)를 구동하거나, 제1 모터(31)와 제2 모터(32)의 속도를 다르게 제어하여 유모차의 좌회전 또는 우회전을 위한 동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 핸들(70) 중앙에 구비된 2가지의 힘의 측정이 가능한 하나의 힘 감지 센서(80)를 이용하여, 유모차 핸들(70)에서 본체(프레임(50)과 바디(10))에 전달되는 힘 및 비틀림을 측정하고, 힘과 비틀림 값에 연관하여 제1,2 모터(31, 32)의 구동 토크를 조절할 수 있다.

제어부(200)는, 힘 감지 센서(80)에서 감지되는 힘 및 비틀림의 크기에 비례하여 제1,2 모터(31, 32)로 전달되는 전류를 조절하여 제1,2 모터(31, 32)의 토크를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 센서부(610)에서 핸들(70)에 손이 있는지 없는지 여부를 감지할 수 있다. 즉, 센서부(610)가 사용자의 손이 핸들(70)을 잡고 있는지 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 센서(80) 또는 터치 센서를 통하여 핸들(70)의 파지 여부를 감지할 수 있다.

핸들(70)을 잡고 있는 손이 감지되지 않으면, 제어부(200)는 구동바퀴(20)가 멈추도록 브레이크 시스템을 동작시킬 수 있다.

이때, 제어부(200)는 유모차가 현재 평지에 위치하고 있는지 경사로에 위치하고 있는지 여부에 따라 다른 방식으로 브레이크 시스템을 동작시킬 수 있다. 특히, 제어부(200)는 브레이크 시스템의 설정 파라미터를 평지/경사로 여부에 따라 최적의 값으로 세팅(setting)할 수 있다.

유모차는 부모 등 사용자가 동작시키는 경우가 아니라면 구동되어서는 안된다. 이를 위해서는 부모 등 사용자의 의도를 파악할 수 있어야 하며, 유모차의 주행환경에 따라 브레이크의 제어방식이 변경되어야 한다. 또한 감속구간에서 자연스러운 감속을 위한 제어가 가능해야 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 브레이크 제어에 설정되는 파라미터를 주행 환경에 따라 세팅할 수 있다. 이에 따라, 안전하면서 진동이 최소화되어 더 자연스러운 감속과 정지를 위해 경사도를 판단하고 그에 따른 브레이크 구동 방식을 변화시켜 탑승한 아이가 더 안전하게 멈출 수 있도록 할 수 있다.

예를 들어, 제어부(200)는, 상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터(30)의 PID(비례-적분-미분) 제어 상수들 중에서 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)를 평지에서의 설정 값보다 감소시킬 수 있다.

PID 제어는 대표적인 제어 기법 중 하나로 출력값을 측정하고, 출력값과 설정값의 오차 및 각 제어 상수들을 이용하여 제어값을 계산하는 피드백 제어이다.

비례 제어 상수(P)는 현재 상태에서의 오차값의 크기에 비례하는 제어값을 준다. 비례 제어 상수(P)의 크기에 따라 빠르게 감속과 정지를 수행할 수 있다.

적분 제어 상수(I)는 오차의 누적값에 비례하는 제어값을 주는 것으로, 오차를 낮추는 것이나 속도 측면에서 단점이 있다. 또한, 적분 제어의 속도 측면의 단점을 보완하기 위해 미분 제어에서의 미분 제어 상수(D)는 빠르게 목표값에 도달할 수 있게 해준다.

경사로에서는 바퀴(20)가 제동되지 않으면, 유모차가 경사로를 따라 내려가는 아주 위험한 상황이 발생한다. 따라서, 제어부(200)는 비례 제어 상수(P)를 조정하여 유모차가 빠르게 감속 및 정지할 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)의 크기가 클 때 목표값에는 더 빨리 도달할 수 있으나, 적분, 미분 효과가 빨리 나타나 오버슈팅(overshooting) 및 진동이 발생할 수 있다. 따러서, 제어부(200)는 경사로에서는 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)를 평지에서의 설정 값보다 감소시켜 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

경사도에 따라 동일한 방식으로 브레이크 구동시 자연스럽게 멈추지 못할 수 있기 때문에 경사도에 따라 브레이크 구동방식을 변경할 수 있다. 예를 들어, 경사도별 파라미터를 변경함으로써 더욱 자연스러운 정지가 가능하다. 이에 특정 경사도 별 파라미터를 다르게 구성할 수 있다. 예를 들어, 경사도에 비례하여 제어 상수의 변경 정도를 조정할 수 있다.

실시 예에 따라서, 제어부(200)는, 경사로인 경우에, 상기 모터(30)에 대하여 P(비례) 제어를 수행하고, 상기 경사로가 아닌 평지로 판별된 경우에, 상기 모터(30)에 대하여 PID(비례-적분-미분) 제어를 수행할 수 있다. 즉, 평지에서는 PID 제어로 브레이크 시스템을 구동하다가, 경사로에서는 P 제어로 브레이크 시스템을 구동하여 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

이에 따라, 상황에 맞게 빠른 감속 및 정지를 구현하면서도 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 후륜에 모터(30)가 위치함을 이용하여, 의도치 않은 경우의 주행방향과 역방향의 모터(30) 출력으로 유모차가 빠르게 정지할 수 있다.

즉, 주행하지 않고 정지해야 하는데 소정 방향으로 바퀴(20)가 굴러가고 있다면 주행방향에 반대로 모터(30)를 회전시켜 정지시킬 뿐만 아니라 더 빠른 감속, 정지가 가능하다.

한편, 제어부(200)는, 평지로 판별되고, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터(30)의 전류 인가를 중지할 수 있다. 평지에서는 전류 인가의 중지만으로 자연 정지보다 빠른 속도로 정지할 수 있고, 전력 소비를 저감할 수 있다.

하지만 모터(30)의 각 상의 전류를 끊어버리는 방식으로는 감속 구간에서의 제어가 불가능하다. 또한 평지와 언덕 등 경사도에 따라 제어하는 방식이 변하지 않으면 자연스러운 정지가 불가능하다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어부(200)는, 평지로 판별되고, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중인 경우에, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다. 제어부(200)는, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전을 상쇄시키도록 상기 모터(30)를 역방향 회전시켜, 유모차를 더 빨리 멈출 수 있다.

또한, 제어부(200)는, 경사로로 판별되고, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중인 경우에, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다. 이 경우에, 제어부(200)는, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 속도뿐만 아니라 경사도를 함께 고려하여 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전을 상쇄시키도록 상기 모터(30)를 역방향 회전시켜, 유모차를 더 빨리 멈출 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(200)는, 상기 경사로의 경사도에 기초하여 상기 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 방향에 대하여 역회전 속도를 조정할 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서, 상기 제어부(200)는, 상기 경사로가 임계경사도값 이상인 것으로 판별된 경우에, 상기 바퀴(20)를 제동시킴으로써, 무조건적인 정지를 원하지 않는 사용자를 위한 동작 모드를 제공할 수 있다.

또한, 평지 대비 변경된 파라미터를 사용함으로써 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

한편, 제어부(200)는, 경사로로 판별되고, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터(30)에 인가되는 전류를 유지할 수 있다. 경사로에서 모터(30)에 인가되는 전류를 차단하면, 내리막 경사를 따라 유모차가 흘러내려가게 된다. 따라서, 경사로에서는 유모차가 정지 상태가 된 때의 전류를 계속 공급함으로써 정지 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 상기 모터(30)로 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(E)를 더 포함하고, 상기 제어부(200)는, 상기 검출된 출력 전류에 기초하여 상기 모터(30)의 회전을 판별할 수 있다.

즉, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 센서리스 방식을 기반으로, 상기 모터(30)의 회전을 추정하고, 인버터(720a, 720b)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(710a, 710b)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 센서부(610)는, 상기 모터(30)의 회전을 감지하는 위치 검출 센서(705a, 705b)를 더 포함할 수 있다. 위치 검출 센서(705a, 705b)는, 모터(31, 32)의 회전자의 위치를 검출할 수 있다. 이를 위해, 위치 검출 센서(705a, 705b)는, 엔코더(encoder)나 리졸버(resolver) 등 휠 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 핸들(70) 파지 여부로 사용자의 유모차 조작 의도 판단할 수 있다. 이를 위해, 유모차는 힘 감지 센서(80) 또는 터치 센서를 사용함으로써 사용자의 의도된 구동 여부에 대하여 판별할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 브레이크 구동여부의 판단을 위해 바퀴 회전 여부 감지를 위한 엔코더, 홀 센서 등을 이용할 수 있다. 이러한 센서를 이용하여 모터(30)의 회전 여부 및 회전 방향을 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자가 수동조작을 통해 브레이크 구동이 변경되는 것이 아니라, 제어부(200)가 실시간으로 주행상태를 확인하여 해당

솔루션을 적용함으로써 더 편리하고 안전한 브레이크 제어가 가능하다. 또한, 제어부(200)는 진동을 억제함으로써, 탑승자인 아이가 충격을 조금이라도 덜 받도록 브레이크 시스템이 동작하도록 한다.

이하에서는 도면들을 참조하여, 브레이크 시스템 제어와 관련된 본 발명의 실시 예들에 따른 동작 방법들을 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어졌는지 여부를 감지할 수 있다(S910). 예를 들어, 제어부(200)는, 힘 감지 센서(80) 또는 터치 센서를 통한 센싱 데이터에 기초하여 핸들(70)에 파지된 사용자 손의 유무를 판별할 수 있다(S910).

사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어지지 않으면(S910), 사용자가 유모차를 조작하고 있는 것이므로, 브레이크는 동작하지 않는다(S915). 즉, 사용자의 손이 핸들(70)을 잡고 조작하고 있으면(S910), 브레이크는 동작하지 않는다(S915).

사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어지면(S910), 사용자가 유모차를 조작하지 않는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어지면(S910), 안전사고 발생을 방지하기 위하여, 제어부(200)는 브레이크 시스템을 구동할 수 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 평지/경사로 여부를 판별할 수 있다(S920). 예를 들어, 제어부(200)는, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자계 센서 등 기울기 변화를 감지할 수 있는 하나 이상의 센서로 구성되는 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하여, 유모차의 현재 위치가 평지인지 경사로인지 판별할 수 있다(S920).

한편, 제어부(200)는, 판별된 주행환경에 따라 최적화된 제어 파라미터를 세팅할 수 있다 (S930, S935). 제어부(200)는, 유모차가 평지에 있는 것으로 판별된 경우에, 평지에 최적화된 제어 파라미터로 세팅할 수 있다(S930). 또한, 제어부(200)는, 유모차가 경사로에 있는 것으로 판별된 경우에, 경사로에 최적화된 제어 파라미터로 세팅할 수 있다(S935). 실시 예에 따라서, 제어부(200)는, 경사로의 경사 정도에 따라 제어 파라미터를 조정할 수도 있다.

예를 들어, 제어부(200)는, 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터(30)에 대하여 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)를 0으로 설절하여 P(비례) 제어를 수행할 수 있다(S935), 제어부(200)는, 경사로가 아닌 평지로 판별된 경우에, 상기 모터(30)에 대하여 PID(비례-적분-미분) 제어를 수행할 수 있다(S930). 실시 예에 따라서, 각 제어 상수는 경사도에 따라 다르게 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 평지에서는 PID 제어로 브레이크 시스템을 구동하다가, 경사로에서는 P 제어로 브레이크 시스템을 구동하여 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다. 이에 따라, 상황에 맞게 빠른 감속 및 정지를 구현하면서도 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제어부(200)는, 상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터(30)의 PID(비례-적분-미분) 제어 상수들 중에서 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)를 평지에서의 설정 값보다 감소시킬 수 있다(S935). 즉, 평지에서의 제어 파라미터는 상대적으로 큰 값으로 설정하고(S930), 경사로에서의 제어 파라미터는 상대적으로 작은 값으로 설정할 수 있다(S935).

제어부(200)는, 비례 제어 상수(P)를 조정하여 유모차가 빠르게 감속 및 정지할 수 있도록 제어할 수 있고, 경사로에서는 적분 제어 상수(I)와 미분 제어 상수(D)를 평지에서의 설정 값보다 감소시켜 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따름변, 경사도별 파라미터를 변경함으로써 더욱 자연스러운 정지가 가능하다. 이에 특정 경사도 별 파라미터를 다르게 구성할 수 있다.

제어 파라미터의 설정(S930, S935) 후에, 제어부(200)는 구동바퀴(20) 및 모터(30)의 회전 여부를 판별하여(S940, S945), 상황에 맞는 브레이크 시스템 제어를 수행할 수 있다.

제어부(200)는, 평지로 제어 파라미터를 설정하고(S930), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중인 경우에(S940), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다(S950). 제어부(200)는, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전을 상쇄시키도록 상기 모터(30)를 역방향 회전시켜, 유모차를 더 빨리 감속시켜 정지시킬 수 있다.

제어부(200)는, 평지로 제어 파라미터를 설정하고(S930), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중이 아닌 경우에(S940), 상기 모터(30)의 전류 인가를 중지할 수 있다(S955). 평지에서는 전류 인가의 중지만으로 자연 정지보다 빠른 속도로 정지할 수 있고, 전력 소비를 저감할 수 있다.

또한, 제어부(200)는, 경사로로 제어 파라미터를 설정하고(S935), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중인 경우에(S945), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행할 수 있다(S960). 이 경우에, 제어부(200)는, 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전 속도뿐만 아니라 경사도를 함께 고려하여 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)의 회전을 상쇄시키도록 상기 모터(30)를 역방향 회전시켜, 유모차를 더 빨리 멈출 수 있다. 또한, 평지 대비 변경된 파라미터를 사용함으로써 오버슈팅(overshooting) 및 진동을 억제할 수 있다.

한편, 제어부(200)는, 경사로로 제어 파라미터를 설정하고(S935), 상기 모터(30) 및/또는 바퀴(20)가 회전 중이 아닌 경우에(S945), 상기 모터(30)에 인가되는 전류를 유지할 수 있다(S965). 경사로에서는 유모차가 정지 상태가 된 때의 전류를 계속 공급함으로써 정지 상태를 유지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유모차는, 힘 감지 센서(80) 또는 터치 센서를 통한 센싱 데이터에 기초하여 사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어졌는지 여부를 감지할 수 있다(S1010). .

사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어지지 않으면(S1010), 사용자가 유모차를 조작하고 있는 것이므로, 브레이크는 동작하지 않고(S1015). 사용자의 손이 핸들(70)에서 떨어지면(S1010), 제어부(200)는 브레이크 시스템을 구동할 수 있다.

이에 따라, 위험상황 또는 의도치 않은 상황에서 유모차의 구동을 제어하여 유모차를 더욱 안전하게 사용할 수 있다.

한편, 제어부(200)는 휠 센서 등 센서부(610)의 센싱 데이터에 기초하여 구동바퀴(20) 회전 여부를 판별할 수 있다(S1020).

구동바퀴(20)가 회전 중이면(S1020), 제어부(200)는 역회전을 이용하여 빠른 감속 제어를 수행할 수 있다(S1030). 예를 들어, 제어부(200)는, 구동바퀴(20)의 회전 방향의 역방향으로 모터(30)가 회전하도록 제어할 수 있다.

구동바퀴(20)가 회전 중이지 않으면(S1020), 제어부(200)는 터치 센서, 힘 감지 센서(80) 등 센서부(610)의 센싱 데이터에 기초하여 평지/경사로 여부를 판별할 수 있다(S1040).

평지로 판별된 경우에(S1040), 제어부(200)는, 모터(30)에 인가되는 전류 인가를 중지하여(S1050), 전력 소비를 저감할 수 있다.

또한, 경사로로 판별된 경우에(S1040), 제어부(200)는, 모터(30)에 인가되는 전류를 구동바퀴(20)가 정지한 때의 정지 전류로 유지하여(S1060), 경사로에서도 안정적인 정지 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유모차 및 그 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 유모차의 동작 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

구동 바퀴: 21, 22
모터: 31, 32
제어부: 200
센서부: 610
저장부: 620

Claims

구동바퀴가 좌, 우로 장착되는 바디;
상기 구동바퀴를 회전하는 모터;
하측부가 상기 바디와 연결되고, 상기 하측부로부터 상측으로 연장된 프레임;
상기 프레임과 연결되는 핸들;
상기 바디의 기울어진 경사도를 감지하는 기울기 센서, 및, 상기 핸들의 파지 여부를 감지하는 터치 센서를 포함하는 센서부;
상기 터치 센서의 센싱 데이터에 기초하여 손의 떨어짐을 감지하면,
상기 기울기 센서의 센싱 데이터에 기초하여, 경사로 여부를 판별하고, 상기 경사로 여부에 따라 상기 모터의 제어 파라미터(Parameter)를 변경하며,
상기 모터의 회전 여부에 따라 다른 방식의 제동 동작을 수행하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 모터의 회전을 감지하는 위치 검출 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 모터로 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 검출된 출력 전류에 기초하여 상기 모터의 회전을 판별하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 경사로의 경사도에 기초하여 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 경사로가 임계경사도값 이상인 것으로 판별된 경우에, 상기 바퀴를 제동시키는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터의 PID 제어 상수들 중에서 적분 제어 상수와 미분 제어 상수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경사로로 판별된 경우에, 상기 모터에 대하여 P 제어를 수행하고,
상기 경사로가 아닌 평지로 판별된 경우에, 상기 모터에 대하여 PID 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경사로가 아닌 평지로 판별되고, 상기 모터가 회전 중인 경우에, 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경사로가 아닌 평지로 판별되고, 상기 모터가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터의 전류 인가를 중지하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경사로로 판별되고, 상기 모터가 회전 중인 경우에, 상기 모터의 회전 방향에 대하여 역회전 제어로 제동 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 경사로로 판별되고, 상기 모터가 회전 중이 아닌 경우에, 상기 모터에 인가되는 전류를 유지하는 것을 특징으로 하는 카트.
제1항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 핸들에 인가되는 힘을 감지하는 힘 감지 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 힘 감지 센서의 센싱 데이터에 기초하여 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 카트.
제12항에 있어서,
상기 프레임은 좌, 우 방향으로 상기 한 쌍의 구동바퀴의 중앙에 위치하고,
상기 핸들은, 상기 프레임에 대응하는 위치에서 좌, 우 방향으로 서로 이격된 좌측바 및 우측바를 포함하고,
상기 힘 감지 센서는, 상기 좌측바 및 상기 우측바와 연결되고, 상기 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 카트.
제12항에 있어서,
상기 구동바퀴는,
상기 바디의 좌측에 장착되는 제1 구동바퀴, 및
상기 바디의 우측에 장착되는 제2 구동바퀴를 포함하고,
상기 모터는,
상기 제1 구동바퀴를 회전하는 제1 모터, 및,
상기 제2 구동바퀴를 회전하는 제2 모터를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 힘 감지 센서에서 감지되는 힘 및 비틀림의 크기에 기초하여, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 구동하는 카트.
제12항에 있어서,
상기 힘 감지 센서는,
상기 좌측바와 연결된 제1 센서부,
상기 우측바와 연결되 제2 센서부, 및
상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부를 연결하고, 상기 프레임에 결합된 브래킷을 포함하는 카트.