KR20210157490A - 충전 기능을 갖는 카트 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전 기능을 갖는 카트 로봇에 관한 것으로, 물품을 수납하는 수납부와, 상기 수납부의 일측에 설치되는 핸들 어셈블리와, 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 관리하는 BMS 모듈을 구비한 본체; 상기 본체의 하부에 회전 가능하게 결합되어 상기 핸들 어셈블리에 가해지는 힘의 방향으로 상기 본체를 이동시키는 휠 어셈블리; 및 상기 본체의 하측 전방에 구비되는 프런트 커넥터와, 상기 본체의 하측 후방에 구비되는 리어 커넥터를 구비하고, 상기 프런트 커넥터와 상기 리어 커넥터 중 어느 하나는 암(female) 커넥터이고, 다른 하나는 수(male) 커넥터이며, 상기 프런트 커넥터 또는 상기 리어 커넥터를 통해 외부 전원과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 외부 충전 모듈;을 포함한다.

Description

충전 기능을 갖는 카트 로봇
본 발명은 사용자를 추종하는 기능 및 파워 어시스트 기능을 구현하기 위해 카트 로봇을 충전할 수 있는 충전 기능을 갖는 카트 로봇에 대한 것이다.
대형 마트나 백화점, 공항 등에서 사용자가 무거운 물건이나 짐을 운반하기 위해 여러 형태의 카트가 사용된다.
대형 마트나 백화점과 같이 쇼핑을 위한 공간에서 사용되는 카트는 물건을 수납하는 바스켓의 하부에 복수의 휠이 설치되고, 사용자가 핸들을 밀거나 당겨 카트를 이동시키는 구조이다. 카트는 사용자가 직접 많은 양의 물건이나 무거운 물건을 들고 이동하지 않도록 하므로 사용자의 편의를 위해 꼭 필요한 제품이다.
종래에는 사용자가 카트를 직접 핸들링하여 이동시켰다. 그러나 사용자가 다양한 품목의 상품을 확인하는 과정에서 카트와의 거리가 멀어지는 경우가 자주 발생한다. 이 경우 사용자가 다시 카트로 가서 카트를 이동시키거나 물건을 카트까지 들고 이동해야 하는 불편함이 있다.
이러한 사용자의 불편을 해소하고 사용자의 이동 시 사용자의 위치를 추종하여 자동으로 사용자를 따라 이동하거나, 사용자의 힘을 보조하여 카트를 손쉽게 이동시킬 수 있는 카트의 개발이 필요하다. 특히 카트에 전술한 기능을 구현하려면 항시 이동하는 카트에 외부 전력을 공급할 수 없으므로 배터리를 내장하고 이를 충전하는 충전 시스템이 필수적으로 구비되어야 한다. 그러나 전술한 사용자 보조 기능을 위한 충전 시스템이 구비된 카트는 전무한 실정이다.
본 발명의 목적은 사용자를 추종하는 기능 및 파워 어시스트 기능을 구현하기 위해 동력을 필요로 하는 카트 로봇을 충전할 수 있는 충전 기능을 갖는 카트 로봇을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 충전 위치에서 복수의 카트 로봇을 동시에 충전할 수 있는 충전 기능을 갖는 카트 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 카트 로봇은 물품을 수납하는 수납부와, 상기 수납부의 일측에 설치되는 핸들 어셈블리와, 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 관리하는 BMS 모듈을 구비한 본체; 상기 본체의 하부에 회전 가능하게 결합되어 상기 핸들 어셈블리에 가해지는 힘의 방향으로 상기 본체를 이동시키는 휠 어셈블리; 및 상기 본체의 하측 전방에 구비되는 프런트 커넥터와, 상기 본체의 하측 후방에 구비되는 리어 커넥터를 구비하고, 상기 프런트 커넥터와 상기 리어 커넥터 중 어느 하나는 암(female) 커넥터이고, 다른 하나는 수(male) 커넥터이며, 상기 프런트 커넥터 또는 상기 리어 커넥터를 통해 외부 전원과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 외부 충전 모듈;을 포함한다.
상기 프런트 커넥터는 다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터를 향해 배치되고 상기 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 제1 단자와, 상기 제1 단자를 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터를 향해 탄성 지지하는 복수의 제1 판 스프링을 포함한다.
상기 리어 커넥터는
다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 프런트 커넥터를 향해 배치되고 상기 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 제2 단자와, 상기 제2 단자를 상기 다른 카트 로봇의 프런트 커넥터를 향해 탄성 지지하는 복수의 제2 판 스프링을 포함한다.
상기 프런트 커넥터 및 상기 리어 커넥터는 상기 다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자가 상호 접촉되어 통전되는 것을 특징으로 한다.
상기 프런트 커넥터는 상기 본체의 하측에 결합되는 프런트 커넥팅 바디를 더 포함하고, 상기 프런트 커넥팅 바디의 일측에는 상기 본체의 하측을 향해 연장된 제1 가이드 리브가 형성되는 것이 특징이다.
상기 리어 커넥터는
상기 본체의 하측에 결합되는 리어 커넥팅 바디를 더 포함하고,
상기 리어 커넥팅 바디의 일측에는 상기 본체의 하측을 향해 연장된 제2 가이드 리브가 형성된다.
상기 제1 가이드 리브 및 제2 가이드 리브는 상기 배터리 모듈의 충전 위치에서 상기 본체의 이동 시 바닥면에 설치된 카트 로봇 가이더 상의 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기 프런트 커넥팅 바디 및 상기 리어 커넥팅 바디의 일측에는 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 각각 설치되며, 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 서로 인력이 작용하는 극이 마주보도록 배치된다.
상기 프런트 커넥터는 상기 본체의 하부에 결합되며 일측이 개방되는 프런트 커넥팅 바디와, 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 단자와, 상기 프런트 커넥팅 바디의 하부에 설치되어 상기 단자를 회전 가능하게 지지하는 커넥팅 레버를 포함한다.
상기 프런트 커넥팅 바디는 상기 개방된 일측에 상기 단자가 노출되는 복수의 단자 삽입홀이 관통 형성된다.
상기 커넥팅 레버는 중공이 형성된 원통형의 회전 지지부와, 상기 중공에 삽입되는 원통형의 회전축과, 상기 회전 지지부의 길이 방향 일측으로 연장되어 상기 단자가 결합되는 단자 결합부와, 상기 회전 지지부의 길이 방향 타측으로 연장되는 회전부를 포함한다.
상기 커넥팅 레버는 상기 회전부가 상기 본체의 전방을 향해 'ㄱ'자로 벤딩되며, 다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터에 의해 상기 본체의 후방으로 밀려 상기 회전축을 중심으로 회전하여 상기 단자를 상기 단자 삽입홀로 노출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 카트 로봇은 배터리 및 충전 시스템을 구비함으로써 카트 로봇에서 필요로 하는 동력을 충분히 제공할 수 있어 사용자 편의를 위해 동력이 필요한 여러 기능을 손쉽게 구현할 수 있다.
또한, 복수의 카트 로봇에 상호 결합되는 충전 구조가 동일하게 구비됨으로써 복수의 카트 로봇을 충전 위치에 배치하는 것만으로 복수의 카트 로봇을 동시에 충전할 수 있어 충전이 간편한 장점이 있다.
또한, 카트 로봇의 일부가 중첩되도록 배치한 상태에서 카트 로봇을 충전하므로 충전을 위한 별도 공간 확보가 불필요하고 카트 로봇의 보관 시 보관 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 카트 로봇을 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 따른 카트 로봇의 본체 내부를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 카트 로봇에 따른 결합 전 외부 충전 모듈을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 결합 후 외부 충전 모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 따른 프런트 커넥터를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 프런트 커넥터의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 3 및 도 4에 따른 리어 커넥터를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 따른 리어 커넥터의 일부를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 7에 따른 리어 커넥터를 도시한 배면 사시도이다.
도 10은 도 5 및 도 7에 따른 외부 충전 모듈의 결합 시 단자 접촉 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 카트 로봇을 복수 개 연결할 때 외부 충전 모듈의 연결 전 상태를 도시한 측면도이다.
도 12는 도 11에 따른 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 측면도이다.
도 13은 충전 위치에서 도 11에 따른 카트 로봇의 배치를 도시한 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프런트 커넥터를 도시한 결합 사시도이다.
도 15는 도 14에 따른 프런트 커넥터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 16은 도 14에 카트 로봇 프런트 커넥터의 분해 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 카트 로봇을 복수 개 연결할 때 외부 충전 모듈의 연결 전 상태를 도시한 측면도이다.
도 18은 도 17에 따른 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 측면도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예들에 따른 카트 로봇의 충전 위치에서 프런트 커넥터의 고정 상태의 일 예를 도시한 부분 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 카트 로봇의 충전 위치에서 복수의 카트 로봇 연결 시 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 부분 사시도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서 “카트 로봇”란 사용자의 제어에 따라 수동으로 이동하거나, 전기적 동력을 제공해 이동하는 장치를 의미한다. 카트 로봇은 물건을 수납하는 기능을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 카트 로봇은 대형 마트나 백화점, 중소형 상점과 같은 쇼핑 공간, 골프장과 같은 레저 공간, 공항이나 항만과 같은 이동 공간 등에서 모두 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 카트 로봇을 도시한 측면도이다. 도 2는 도 1에 따른 카트 로봇의 본체 내부를 도시한 일부 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 카트 로봇에 따른 결합 전 외부 충전 모듈을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3에 따른 결합 후 외부 충전 모듈을 도시한 사시도이다. 도 5는 도 3 및 도 4에 따른 프런트 커넥터를 도시한 분해 사시도이다. 도 6은 도 5에 따른 프런트 커넥터의 일부를 도시한 평면도이다. 도 7은 도 3 및 도 4에 따른 리어 커넥터를 도시한 분해 사시도이다. 도 8은 도 7에 따른 리어 커넥터의 일부를 도시한 평면도이다. 도 9는 도 7에 따른 리어 커넥터를 도시한 배면 사시도이다. 도 10은 도 5 및 도 7에 따른 외부 충전 모듈의 결합 시 단자 접촉 상태를 도시한 사시도이다. 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 카트 로봇을 복수 개 연결할 때 외부 충전 모듈의 연결 전 상태를 도시한 측면도이다. 도 12는 도 11에 따른 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 측면도이다. 도 13은 충전 위치에서 도 11에 따른 카트 로봇의 배치를 도시한 모식도이다(본 발명을 설명함에 있어 핸들 어셈블리가 설치된 방향을 카트 로봇의 후방, 그 반대 방향을 카트 로봇의 전방으로 정의하기로 한다).
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 카트 로봇(10)는 본체(100)와, 본체(100)의 상측에 구비되는 수납부(200)와, 본체(100)의 하부에 결합되는 복수의 휠 어셈블리(300)와, 본체(100)의 후방에 결합되는 핸들 어셈블리(400)를 포함한다.
본체(100) 내부에는 각종 부품이 수납되며, 수납부(200)에는 물품이 수납된다. 사용자는 핸들 어셈블리(400)를 밀거나 당김으로써 카트 로봇(10)를 전진 또는 후진시킬 수 있다.
본체(100)에는 사용자의 위치를 추종하거나 사용자가 카트 로봇(10)에 가하는 힘을 보조하기 위한 각종 센서 및 부품들이 장착될 수 있다. 이러한 부품들에 전력을 공급하기 위해 본체(100) 내부에는 배터리 모듈(110)과 이들을 제어하기 위한 메인 PCB를 구비한 메인 PCB 모듈(130)이 구비될 수 있다. 본체(100) 외부에는 본체(100) 내부의 구성품들 및 각종 센서들을 보호하기 위한 범퍼(150)가 본체(100)의 하측을 감싸는 형태로 구비될 수 있다. 범퍼(150)는 본체(100)의 전방측에 위치하며, 카트 로봇(10)의 충돌 시 충격을 방지할 수 있도록 소정의 두께를 갖는 탄성 재질로 만들어질 수 있다.
도면에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 카트 로봇(10)은 각종 센서를 이용한 장애물 회피 기능 및 사용자 추종 기능, 파워 어시스트 기능을 제공할 수 있다.
예를 들어, 카트 로봇(10)은 광센서인 TOF 센서를 구비해 마트 등의 장소 내에 고정된 장애물인 제품 매대를 감지할 수 있다. 제품 매대의 경우, 높이나 크기는 각기 다를 수 있으나 하단의 높이는 모두 일정하게 설계되므로 TOF 센서를 이용해 카트 로봇(10)이 제품 매대의 하단을 감지하고 장애물을 회피하는 기능을 제공할 수 있다.
TOF 센서는 '비행시간 거리측정(Time of Flight, TOF)' 방식의 센서로, 광원에서 피사체를 향해 빛을 방사한 후 빛이 반사되어 되돌아오는 시간을 츠정해 거리를 계산하는 센서이다. TOF 센서를 카메라와 함께 사용하면 사물을 입체적으로 표현하거나 감지할 수 있다. TOF 센서는 센싱 과정 및 제어가 단순하고 외부 빛의 간섭을 받지 않아 빛이 밝은 환경에서도 인식률이 좋은 장점이 있다. 따라서 카트 로봇(10)은 사용자의 위치를 자동으로 추종하는 기능을 수행할 때 자동으로 장애물을 회피해 사용자를 따라 이동할 수 있다.
TOF 센서와 별개로 라이다 센서를 장착하는 경우, 카트 로봇(10)은 제품 매대와 같은 고정된 장애물과 별도로 움직이는 사람을 감지해 사람에 대해서도 장애물 회피가 가능하다.
라이다 센서는 레이저 광선을 감지 대상 물체에 방사하고, 물체로부터 반사된 레이저 광선이 다시 라이다 센서로 되돌아오는 시간을 측정해 센서로부터 물체까지의 거리를 측정하는 센서이다. 라이다 센서는 레이저 광선을 이용하므로 위치 정밀도가 매우 높으며, 360도 각도로 센싱이 가능한 장점이 있다. 이를 이용해 TOF 센서에서 감지하지 못하는 영역이나 이동성이 있는 장애물을 구분해 감지할 수 있으므로 카트 로봇(10)의 정밀한 장애물 회피 및 이동이 가능하다.
또한, 카트 로봇(10)은 UWB(Ultra-wideband) 타입의 측위 센서와 카메라를 구비하여 사용자에게 제공되는 송신 모듈의 위치를 추종해 자동으로 이동할 수 있다. 송신 모듈을 구비한 사용자의 이동에 따라 카트 로봇(10)이 자동으로 사용자를 따라 이동하는 것을 '자동 추종' 기능 또는 '사용자 추종' 기능이라고 정의한다. 측위 센서는 사용자가 소지한 송신 모듈의 위치를 추적하며, 측위 센서의 감지 결과는 측위 센서의 제어 PCB 또는 메인 PCB로 전달된다. 제어 PCB 또는 메인 PCB는 측위 센서의 감지 결과를 바탕으로 사용자의 위치를 추종해 카트 로봇(10)을 자동으로 이동시킬 수 있다.
카트 로봇(10)은 사용자 추종 기능의 구동 시 자동 이동을 위한 구동력 또는 사용자가 카트 로봇(10)을 이동시킬 때 보조력을 제공할 수 있다. 카트 로봇(10)의 휠 어셈블리(300) 내에는 인휠 모터가 구비되고, 인휠 모터는 배터리 모듈(110)로부터 전력을 공급받아 휠 어셈블리(300)를 구동할 수 있다.
인휠 모터에 의해 사용자가 카트 로봇(10)을 이동시킬 때 보조력을 제공해 추가적인 힘을 더하도록 보조력이 제공되거나, 사용자 추종 기능이 구동될 때 카트 로봇(10)이 자동으로 이동하는 구동력이 제공된다.
특히, 사용자가 카트 로봇(10)을 이동시킬 때 보조력이 제공되면 사용자가 힘을 가하는 방향으로 추가적인 힘이 더해지므로 사용자는 손쉽게 카트 로봇(10)을 이동시킬 수 있다. 이렇게 카트 로봇(10)의 이동에 필요한 보조력을 제공하는 기능을 '파워 어시스트' 기능이라고 정의한다.
본 발명의 카트 로봇(10)은 전술한 장애물 회피 기능 및 사용자 추종 기능, 파워 어시스트 기능을 제공하기 위해 배터리 모듈(110)로부터 동력을 공급받는다. 배터리 모듈(110)은 한정된 용량의 배터리를 구비하므로 외부 전력을 공급받아 충전되어야 한다.
이를 위해, 본체(100) 외부에는 배터리 모듈(110)을 충전하기 위한 외부 충전 모듈(CM)이 구비된다. 외부 충전 모듈(CM)을 통해 배터리 모듈(110)이 충전되어 카트 로봇(10) 내 전력이 필요한 곳에 공급하게 된다. 외부 충전 모듈(CM)은 복수의 카트 로봇(10)가 연결될 때 범퍼(150)에 의해 결합이 간섭받지 않는 위치에 설치된다(이에 대해서는 후술하기로 함).
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(140)은 본체(100) 내부의 바닥면에 배치된다. 배터리 모듈(140)은 배터리(142) 및 배터리용 PCB(미도시)와, 배터리(112)를 수용하는 배터리 케이스(144)로 구성된다. 배터리(142) 및 배터리 케이스(144)는 모두 탈착 가능하게 결합된다.
도면에 도시하지는 않았으나, 배터리용 PCB는 배터리(112)를 충전하기 위한 충전 회로 및 통신 수단을 구비한다. 배터리용 PCB는 메인 PCB(152) 내의 BMS(Battery Management System) 모듈과 통신하여 BMS 모듈(132)에 의해 충전 및 방전이 제어된다. BMS 모듈(132)은 메인 PCB 상에 구비되거나 배터리 모듈(110) 상에 구비될 수 있다. 또는 BMS 모듈(132)은 배터리 모듈(110)에 인접하여 별도로 구비되고 배터리 모듈(110) 및 메인 PCB와 통신하도록 구성될 수도 있다.
BMS 모듈(132)은 배터리(112)의 충전량, 방전량을 체크하여 배터리(112)의 잔여량, 사용 가능 시간, 충전에 필요한 시간 등을 계산할 수 있다. BMS 모듈(132)은 배터리(112)가 '사용 모드'일 때와 '충전 모드'일 때를 구분하여 제어할 수 있다. 또한, BMS 모듈(132)은 하나의 카트 로봇(10)를 충전할 때와 복수의 카트 로봇(10)가 상호 연결되어 충전될 때를 각각 구분하여 제어할 수 있다.
예를 들어, 배터리(112)가 '사용 모드'일 때, BMS 모듈(132)은 배터리(112)의 사용량을 실시간으로 감지하며, 배터리(112)의 사용 잔여 시간을 계산해 메인 PCB에 구비된 컨트롤러로 전송할 수 있다. 배터리(112)의 사용 잔여 시간이나 충전을 위한 알림 등은 카트 로봇(10) 상에 구비된 소형 디스플레이 장치(미도시)에 실시간으로 표시될 수 있다.
배터리(112)가 '충전 모드'일 때, BMS 모듈(132)은 단일 카트 로봇(10)만 충전 위치에 배치되었는지, 다른 카트 로봇(10)가 연결되었는지를 판단할 수 있다. 모든 카트 로봇(10)에는 BMS 모듈(132)이 구비되고, BMS 모듈(132)은 통신 기능이 구비된다. 따라서 각 카트 로봇(10)의 BMS 모듈(132)은 다른 카트 로봇(10)의 BMS 모듈(132)이나 메인 PCB의 컨트롤러와 통신할 수 있다. 이를 통해 단일 카트 로봇(10)만 충전 위치에 있는지 여러 카트 로봇(10)가 동시 충전 중인지를 판단할 수 있다.
배터리(112)의 '충전 모드'에서 BMS 모듈(132)은 배터리(112)의 잔여량에 따라 해당 BMS 모듈(132)이 설치된 카트 로봇(10)를 우선 충전할지, 다른 카트 로봇(10)의 배터리(112)를 우선 충전하기 위해 전력을 다른 카트 로봇(10)로 전송해야 할지를 결정할 수 있다.
각 카트 로봇(10)에 구비되는 배터리 모듈(110)은 모두 동일한 구조 및 동일한 방법으로 제어되며, 외부 충전 모듈(CM) 역시 모두 동일한 구조를 갖는다. 이하에서는 하나의 카트 로봇(10)를 기준으로 하여 먼저 외부 충전 모듈(CM)의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 외부 충전 모듈(CM)은 카트 로봇(10)의 하측 전방에 구비되는 프런트 커넥터(550)와, 카트 로봇(10)의 하측 후방에 구비되는 리어 커넥터(600)를 포함한다. 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)는 암수 결합 구조로 결합될 수 있다. 이를 위해, 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600) 중 어느 하나는 오목한 결합 부위를, 다른 하나는 볼록한 결합 부위를 구비할 수 있다. 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)는 카트 로봇(10)의 본체(100)를 기준으로 볼 때 동일 직선 상의 위치에 배치된다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 프런트 커넥터(550)는 카트 로봇(10)의 하측 전방에 결합되는 프런트 커넥팅 바디(510)와, 프런트 커넥팅 바디(510) 내에 삽입되는 제1 마그넷(530) 및 제1 판 스프링(550), 복수의 제1 단자(570) 및 제1 체결부재(590)를 포함한다.
프런트 커넥팅 바디(510)는 카트 로봇(10)의 전방을 향하는 제1 전면(511), 제1 전면(511)과 마주보는 제1 후면(512), 제1 전면(511)과 제1 후면(512)의 사이에 배치되는 한 쌍의 제1 측면(513)을 구비한다. 제1 전면(511)의 전방 하측에는 리어 커넥터(600)와 접촉되는 제1 단자(570)가 설치되기 위한 단자 결합부(514)가 형성된다. 단자 결합부(514)의 양측에는 리어 커넥터(600)를 안내하기 위한 한 쌍의 가이드 측면(516)이 형성된다. 제1 전면(511), 제1 후면(512), 제1 측면(513)은 서로 연결되며, 이들의 상단에 카트 로봇(10)의 본체(100)와 결합되는 본체 결합부(515)가 구비된다. 이들의 하단에는 제1 하면 커버(517)가 결합된다.
제1 전면(511), 제1 후면(512), 제1 측면(513)은 모두 사각형의 판 형태로, 서로 연결되어 단면이 사각형 형태를 이룬다. 이들이 연결되어 육면체 형태를 이루되, 상측은 개방되고 하측은 제1 하면 커버(517)에 의해 폐쇄된다. 개방된 상단에는 전술한 본체 결합부(515)가 형성된다. 제1 후면(512) 상에는 후술할 충전 위치에서 카트 로봇(10)의 위치를 안내하기 위한 제1 가이드 리브(512a)가 돌출 형성된다.
제1 가이드 리브(512a)는 제1 후면(512)의 높이 방향을 따라 배치되되 제1 후면(512)의 판면과 수직을 이루도록 배치된다. 제1 가이드 리브(512a)는 소정의 폭으로 돌출 형성된다. 또한, 제1 가이드 리브(512a)는 제1 후면(512)의 높이 보다 큰 길이를 가지므로 제1 후면(512)의 하측으로 돌출된다(도 20 참조).
본체 결합부(515)는 제1 전면(511), 제1 후면(512), 제1 측면(513)의 상단 가장자리에 소정의 폭을 갖도록 형성된다. 본체 결합부(515)에는 복수의 홀이 관통 형성되어 볼트 등의 체결수단이 삽입됨으로써 카트 로봇(10)의 본체(100) 하단에 결합될 수 있다.
단자 결합부(514)는 제1 전면(511)의 하단으로부터 카트 로봇(10)의 전방을 향해 소정의 크기로 연장 형성된다. 단자 결합부(514)는 제1 하면 커버(517)와 평행하게 연장되며, 판면에 복수의 단자 삽입홀(514a)이 관통 형성된다. 단자 삽입홀(514a)은 제1 단자(570)의 개수 및 형상, 위치에 대응하는 개수 및 형상, 위치에 관통 형성된다. 단자 결합부(514)의 양측 단부에 가이드 측면(516)이 형성된다.
가이드 측면(516)은 제1 전면(511)보다 낮은 높이를 갖도록 형성되며, 제1 전면(511)으로부터 카트 로봇(10)의 전방을 향할수록 바깥쪽으로 벌어지는 형태로 배치된다. 가이드 측면(516)은 단자 결합부(514)의 양측에 측벽 형태로 구비될 수도 있고, 'ㄷ'자 형태로 형성되어 단자 결합부(514)에 일체로 형성될 수도 있다. 가이드 측면(516)은 단자 결합부(514)와 일체로 형성될 수 있다. 가이드 측면(516)은 리어 커넥터(600)와 결합될 때 리어 커넥터(600)가 단자 결합부(514) 쪽으로 유입되도록 안내하는 역할을 한다.
가이드 측면(516)이 외측으로 벌어지는 형태가 아닌 제1 측면(513)과 평행을 이루도록 배치되어도 리어 커넥터(600)의 결합 위치를 안내할 수 있다. 그러나 이러한 형태는 카트 로봇(10)가 움직일 때 좌우 유동이 발생하는 경우 결합 위치를 맞추기 위해 사용자가 여러 번 카트 로봇(10)를 이동시켜야 하는 불편함이 발생할 수도 있다. 따라서 가이드 측면(516)이 제1 전면(511)으로부터 카트 로봇(10)의 전방을 향할수록 외측으로 벌어지는 형태가 되면 리어 커넥터(600)가 가이드 측면(516) 내측으로 쉽게 삽입될 수 있는 장점이 있다. 이를 위해 가이드 측면(516)이 외측으로 벌어지는 형태를 갖는다. 따라서 가이드 측면(516)에 연결되는 단자 결합부(514)는 가이드 측면(516)의 형태에 대응하여 사다리꼴 형태를 가질 수 있다.
제1 하면 커버(517)는 제1 전면(511), 제1 후면(512), 제1 측면(513)의 하단과 단자 결합부(514)의 하단을 지지하여 프런트 커넥팅 바디(510)의 하면을 형성한다. 제1 하면 커버(517)의 상면에는 마그넷 지지부(517a)가 형성된다. 또한, 제1 하면 커버(517)의 상면에는 제1 전면(511), 제1 후면(512), 제1 측면(513)의 하단과 단자 결합부(514)의 하단에 결합되기 위한 복수의 체결 보스(517b)가 형성된다.
마그넷 지지부(517a)는 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)의 결합 시 결합력을 견고하게 하기 위해 사용되는 제1 마그넷(530)이 결합되는 부분이다. 마그넷 지지부(517a)는 제1 하면 커버(517)의 상면 상에 형성되되 제1 마그넷(530)이 삽입되는 홈을 구비할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 마그넷(530)은 제1 하면 커버(517)의 마그넷 지지부(517a)에 삽입된다. 제1 마그넷(530)은 리어 커넥터(600)에 형성되는 제2 마그넷(630)과 자력으로 결합되어 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)의 결합력을 강화시킨다. 이를 위해 제1 마그넷(530)은 리어 커넥터(600)와의 결합 시 제2 마그넷(630)과 인력이 작용할 수 있는 위치에 설치된다. 따라서 마그넷 지지부(517a)는 이러한 위치를 고려한 위치에 형성된다. 또한, 제1 마그넷(530)과 제2 마그넷(630)은 서로 인력이 작용해야 하므로 제1 마그넷(530)은 제2 마그넷(630)과 다른 극이 제2 마그넷(630)을 향하도록 배치된다. 제1 마그넷(530)을 사이에 두고 한 쌍의 제1 판 스프링(550) 및 제1 단자(570)가 배치된다.
도 5 및 도 6, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 판 스프링(550)은 한 쌍으로 구비되며, 프런트 커넥터(550)의 제1 단자(570)를 하측에서 탄성 지지한다. 제1 판 스프링(550)은 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)의 결합 시 단자(570, 670)간 접촉이 유지될 수 있도록 제1 단자(570)를 지지한다. 제1 판 스프링(550)의 개수는 제1 단자(570)의 수에 따라 달라질 수 있다.
제1 판 스프링(550)은 일단이 프런트 커넥팅 바디(510)의 내부에 구비되는 결합 구조물(미도시)에 결합될 수 있다. 제1 판 스프링(550)의 일단에는 볼트와 같은 제1 체결부재(590)가 삽입되는 복수의 홀이 관통 형성될 수 있다. 제1 판 스프링(550)은 제1 체결부재(590)에 의해 일단이 고정된 상태에서 타단이 제1 단자(570)를 지지한다. 한 쌍의 제1 판 스프링(550)의 타단 상면에는 볼트 등의 제1 체결부재(590)에 의해 제1 단자(570)가 각각 결합된다. 제1 판 스프링(550)은 제1 단자(570)를 하측에서 지지하므로, 제1 단자(570)를 상측으로 밀어 올리는 방향으로 복원력이 작용된다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단자(570)는 전술한 단자 삽입홀(514a)로 노출되어 리어 커넥터(600)의 단자(670)와 접촉되는 부분이다. 제1 단자(570)는 통전이 이루어지는 터미널이므로, 직접 또는 제1 판 스프링(550)을 통해 간접적으로 외부 충전 모듈(CM)용 회로나 전선 등에 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 구조에 따라 프런트 커넥터(550)는 단자 결합부(514)로 제1 단자(570)의 상측 일부가 노출된다. 리어 커넥터(600)는 반대로 제2 단자(670)의 하측 일부가 노출된다. 따라서 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)의 결합 시 제1 단자(570)와 제2 단자(670)가 상호 접촉될 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 리어 커넥터(600)는 카트 로봇(10)의 하측 후방에 결합되는 리어 커넥팅 바디(610)와, 리어 커넥팅 바디(610) 내에 삽입되는 제2 마그넷(630) 및 제2 판 스프링(650), 복수의 제2 단자(670) 및 제2 체결부재(690)를 포함한다.
리어 커넥팅 바디(610)는 'ㄷ'자로 형성되는 제2 전면(611) 및 한 쌍의 제2 측면(612)과, 이들의 하부에 배치되는 제2 하면(613)과, 제2 하면(613)의 상부에 결합되는 제2 하면 커버(614)와, 제2 전면(611) 및 제2 측면(612)의 상단에 형성되는 본체 결합부(615)를 포함한다.
제2 전면(611)은 카트 로봇(10)의 전방을 향하는 면이고, 제2 측면(612)은 제2 전면(611)의 양측에 연결되는 면이다. 이들은 모두 사각형의 판 형상이고 하나로 연결되어 'ㄷ'자 형상을 갖는다. 따라서 제2 전면(611)의 후방 측은 개방된 형태이다. 제2 전면(611) 및 제2 측면(612)의 상단을 따라 본체 결합부(615)가 형성되어 카트 로봇(10)의 본체(100)에 결합된다. 본체 결합부(615)는 전술한 프런트 커넥터(550)의 본체 결합부(515)와 동일한 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
제2 전면(611)의 외측에는 제2 가이드 리브(611a)가 돌출 형성된다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 가이드 리브(611a)는 제2 전면(611)의 높이 방향을 따라 배치되되 제2 전면(611)의 판면과 수직을 이루도록 배치된다. 제2 가이드 리브(611a)는 소정의 폭으로 돌출 형성된다. 또한, 제2 가이드 리브(611a)는 제2 전면(611)의 높이 보다 큰 길이를 가지므로 제2 전면(611)의 하측으로 돌출된다(도 19 및 도 20 참조).
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 하면(613)은 제2 전면(611) 및 제2 측면(612)의 하부에 형성되며, 소정의 높이로 수용 공간을 형성하고 그 상측을 제2 하면 커버(614)가 커버하는 형태이다. 제2 하면(613)은 카트 로봇(10)의 후방을 향하는 일단이 제2 측면(612)보다 길게 돌출된 형상을 갖는다. 제2 하면(613)의 일단은 프런트 커넥터(550)의 단자 결합부(514) 및 가이드 측면(516)의 형상에 대응하는 형상을 갖는다.
제2 하면(613)의 일단 하측으로 제2 단자(670)가 돌출되어 제1 단자(570)에 접촉되므로 제2 하면(613)의 일단은 프런트 커넥터(550)의 단자 결합부(514)로 삽입될 수 있어야 한다. 이를 위해, 제2 하면(613)의 일단이 프런트 커넥터(550)의 단자 결합부(514) 및 가이드 측면(516)의 형상에 대응하는 형상을 가지며, 일단부 하측으로 단자 삽입홀(613a)이 관통 형성된다.
또한, 제2 하면(613)에 의해 형성되는 수용 공간에는 마그넷 수용부(613b)와 복수의 체결홀(613c), 복수의 결합 돌기 또는 보스(613d)가 형성된다. 이 수용 공간에 제2 마그넷(630) 및 제2 판 스프링(650), 제2 단자(670) 및 제2 체결부재(690) 역시 수용된다. 복수의 체결홀(613c), 복수의 결합 돌기 또는 보스(613d)는 제2 판 스프링(650)을 결합시키기 위한 구조이다.
도 9에서와 같이, 단자 삽입홀(613a)은 제2 하면(613)의 일단에 인접한 하측에 관통 형성된다. 단자 삽입홀(613a)은 제2 단자(670)의 크기 및 위치, 개수에 대응하여 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 마그넷 수용부(613b)는 제2 하면(613)의 상면 상에 형성되며, 제2 마그넷(630)을 수용하는 수용 홈이 형성된다. 마그넷 수용부(613b)에 제2 마그넷(630)이 삽입된다. 전술한 바와 같이 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)의 결합 시 제1 마그넷(530)과 제2 마그넷(630)이 인력에 의해 서로 영향을 줄 수 있어야 하므로 이러한 위치를 고려해 마그넷 수용부(613b)의 위치가 결정된다. 제2 마그넷(630)은 제1 마그넷(530)과 동일한 특징을 가지므로 상세한 설명을 생략한다. 마그넷 수용부(613b)를 사이에 두고 제2 판 스프링(650)이 제2 하면(613) 상에 결합된다.
도 7 및 도 8, 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제2 판 스프링(650)은 일단이 제2 하면(613)에 제2 체결부재(690)에 의해 결합되고 타단은 제2 단자(670)가 각각 결합된다. 제2 판 스프링(650)은 제2 단자(670)의 상측에서 제2 단자(670)를 탄성 지지한다. 제2 판 스프링(650)의 타단에는 관통홀이 형성되어 제2 체결부재(690)에 의해 제2 단자(670)와 결합된다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 단자(670)의 상면에는 제2 체결부재(690)가 삽입되는 복수의 홀(674)이 형성되며, 제2 판 스프링(650)에 삽입되는 복수의 돌기(672)가 돌출 형성될 수 있다. 돌기(672)가 제2 판 스프링(650)에 삽입된 상태에서 제2 체결부재(690)에 의해 제2 판 스프링(650)과 제2 단자(670)가 결합될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나 제1 단자(570) 역시 제2 단자(670)와 동일한 결합 구조로 제1 판 스프링(550)과 결합될 수 있다. 제2 단자(670)의 전기적인 연결 구조는 제1 단자(570)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 하면 커버(614)는 제2 하면(613)의 형상에 대응하는 형상으로 형성된다. 제2 마그넷(630)과 제2 판 스프링(650), 제2 단자(670)가 모두 결합된 상태에서 제2 하면 커버(614)가 제2 하면(613)의 상측을 커버해 전술한 제2 마그넷(630)과 제2 판 스프링(650), 제2 단자(670)가 외부로 노출되지 않도록 한다.
전술한 프런트 커넥터(550)는 모든 카트 로봇(10)의 전방 하측에 장착되고, 리어 커넥터(600)는 모든 카트 로봇(10)의 후방 하측에 장착된다. 따라서 하나의 카트 로봇(10)는 하나의 프런트 커넥터(550) 및 리어 커넥터(600)를 구비하며 이들을 외부 충전 모듈(CM)로 정의한다.
하나의 카트 로봇(10)에 다른 카트 로봇(10')가 중첩될 때 앞에 위치한 카트 로봇(10)를 제1 카트 로봇(10), 뒤에 위치한 카트 로봇(10')를 제2 카트 로봇(10')라고 하면, 도 11에서와 같이 제2 카트 로봇(10')가 화살표 방향을 따라 제1 카트 로봇(10) 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 도 12에서와 같이 제1 카트 로봇(10)의 리어 커넥터(600)와 제2 카트 로봇(10')의 프런트 커넥터(550)가 상호 결합되고, 도 10에서와 같이 제1 단자(570)와 제2 단자(670)가 서로 접촉된다(도 12는 외부 충전 모듈의 결합 관계를 보여주기 위해 편의상 범퍼를 생략한 도면임). 제1 단자(570)는 제1 판 스프링(550)에 의해 하측에서 지지되고 제2 단자(670)는 제2 판 스프링(650)에 의해 상측에서 지지된다. 따라서 제1 단자(570)와 제2 단자(670)는 서로 가까워지는 방향으로 탄성 지지되므로 제1 카트 로봇(10)의 리어 커넥터(600)와 제2 카트 로봇(10')의 프런트 커넥터(550)가 상호 결합 시 제1 단자(570)와 제2 단자(670)는 서로 밀착 결합될 수 있다.
그런데 각 카트 로봇(10)의 전방에는 범퍼(150)가 구비되므로 각 카트 로봇(10)는 범퍼(150)의 두께만큼 이격 간격을 갖는다. 따라서 제1 카트 로봇(10)의 리어 커넥터(600)와 제2 카트 로봇(10')의 프런트 커넥터(550)가 결합될 때 범퍼(150)에 의한 이격 간격이 있어도 상호 연결될 수 있어야 한다. 이를 위해, 리어 커넥터(600)는 범퍼(150)에 의한 이격 간격을 고려해 카트 로봇(10)의 후방 쪽으로 돌출된 형태이며, 프런트 커넥터(550) 역시 단자 결합부(514)가 카트 로봇(10)의 전방 쪽으로 돌출된 형태를 갖는다.
도 13에 도시된 바와 같이, 카트 로봇(10)의 배터리(112)를 충전할 필요가 있을 때 사용자나 관리자는 카트 로봇(10)를 충전 위치로 이동시킬 수 있다. 충전 위치에는 전원 공급기 또는 충전기(30)가 별도로 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나 전원공급기 또는 충전기(30)에 프런트 커넥터(550)에 연결될 수 있는 터미널 구조가 구비되어 카트 로봇(10)의 배터리 모듈(110)에 연결되어 충전될 수 있다. 충전과 관련된 제어는 카트 로봇(10)의 BMS 모듈(132)에서 이루어진다.
또한, 도 13에서와 같이, 복수의 카트 로봇(10)를 충전해야 할 때, 복수의 카트 로봇(10)는 외부 충전 모듈(CM)끼리 연결되어 하나의 전원공급기 또는 충전기(30)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 각 카트 로봇(10, 10')의 BMS 모듈(132)은 서로 통신하여 각각의 배터리(112)의 충전량과 방전량, 충전 시간, 카트 로봇(10, 10')의 위치 등에 관한 정보를 각 카트 로봇(10, 10')의 메인 PCB 모듈(130)로 전송할 수 있다. 이러한 통신을 통해 각 카트 로봇(10, 10')의 BMS 모듈(132) 및 메인 PCB 모듈(130)은 맨 앞에 위치한 카트 로봇(10)의 충전량이 높으면 뒤쪽에 배치된 카트 로봇(10')를 먼저 충전시키거나 각 카트 로봇(10, 10')의 배터리(112) 잔여량에 따라 충전 순서를 달리하는 등의 제어를 할 수 있다.
전술한 구조를 갖는 외부 충전 모듈은 아래와 같이 다른 형태로 구현될 수도 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 외부 충전 모듈에 대해 설명하기로 한다(제2 실시 예에서 리어 커넥터의 형태는 제1 실시 예와 동일하므로 프런트 커넥터에 대해서만 설명하기로 한다. 또한, 제1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 제1 실시 예의 참조 부호를 참조해 설명하며, 상세한 설명을 생략하기로 한다).
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프런트 커넥터를 도시한 결합 사시도이다. 도 15는 도 14에 따른 프런트 커넥터의 주요 구성을 도시한 사시도이다. 도 16은 도 14에 카트 로봇 프런트 커넥터의 분해 사시도이다. 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 카트 로봇을 복수 개 연결할 때 외부 충전 모듈의 연결 전 상태를 도시한 측면도이다. 도 18은 도 17에 따른 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 측면도이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프런트 커넥터(550)는 소정의 크기를 갖는 박스 형상의 프런트 커넥팅 바디(510')와, 단자(570')를 회전 가능하게 지지하는 커넥팅 레버(550'), 커넥팅 레버(550')를 프런트 커넥팅 바디(510')에 결합시키는 체결 브래킷(590')을 포함한다.
프런트 커넥팅 바디(510')는 대략 박스 형상이며, 내부가 비어있거나 일부만 비어 있는 형태를 가질 수 있다. 프런트 커넥팅 바디(510')는 카트 로봇(10)의 전방 하측에 결합된다. 도면에 도시하지는 않았으나 카트 로봇(10)의 본체(100) 하부에 프런트 커넥팅 바디(510')가 삽입되는 형태의 결합 구조가 구비될 수 있다. 프런트 커넥팅 바디(510')의 전방측은 내부가 비어 있는 형태로 개방되며, 하면에 한 쌍의 단자 삽입홀(512')이 관통 형성된다. 단자 삽입홀(512')의 하부에 체결 브래킷(590')에 의해 단자(570')를 지지하는 커넥팅 레버(550')가 회전 가능하게 결합된다.
커넥팅 레버(550')는 중공이 형성된 원통형의 회전 지지부(552')와, 회전 지지부(552')에 삽입되는 원통형의 회전축(554')과, 회전 지지부(552’)의 길이 방향 일측으로 연장되는 단자 결합부(556')와, 회전 지지부(552')의 길이 방향 타측으로 연장되는 회전부(558')를 포함한다.
회전 지지부(552')는 내부에 길이 방향을 따라 회전축(554')의 크기 및 형상에 대응하는 원통형의 중공이 형성되어 회전축(554')이 삽입된다. 회전축(554')은 회전 지지부(552’) 내부에 압입되어 고정되고 양단이 회전 지지부(552') 외측으로 돌출된다. 돌출된 회전축(554')의 양단은 후술할 체결 브래킷(590')에 회전 가능하게 결합된다.
단자 결합부(556')는 한 쌍의 단자(570')에 결합되어 단자(570')를 지지하는 판 형상이다. 단자 결합부(556')는 단자(570')를 지지하므로 한 쌍의 단자(570')를 충분히 지지할 수 있는 크기로 형성된다. 단자(570')의 하면에 결합 보스가 돌출 형성되고 결합 보스가 단자 결합부(556')에 삽입된 상태에서 볼트 등의 체결부재에 의해 단자(570')가 단자 결합부(556')에 고정될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나 단자(570')는 전술한 실시 예의 제1 단자(570) 및 제2 단자(670)와 동일한 전기적 연결 구조를 갖는다. 단자 결합부(556')와 미리 설정된 각도로 이격되어 회전부(558')가 형성된다.
회전부(558')는 측면에서 본 형상이 'ㄱ'자 형상으로 벤딩된 판 형태를 갖는다. 회전부(558')는 다른 카트 로봇(10)의 리어 커넥터(600)와 결합될 때 리어 커넥터(600)의 제2 하면(613)에 의해 카트 로봇(10)의 후방 쪽으로 밀려 회전축(554')을 중심으로 회전하면서 단자 결합부(514)가 회전하여 리어 커넥터(600)의 제2 단자(670)를 향해 회전하도록 한다.
체결 브래킷(590')은 단면이 대략 'ㄷ'자 형태를 가지는 설치용 브래킷이다. 체결 브래킷(590')은 사각형의 하면(592')과, 하면(592')의 양측으로부터 수직으로 상향 연장되는 한 쌍의 측면(594')과, 측면(594')의 외측으로 하면(592')과 평행하게 연장되는 바디 결합부(596')을 포함한다. 측면(594') 상에 회전축(554')이 회전 가능하게 지지되는 축 삽입홀(594a')이 형성된다.
축 삽입홀(594a')이 회전축(554')을 회전 가능하게 지지하고 커넥팅 레버(550')를 외측에서 감싸는 형태로 단자 삽입홀(512')의 하부에 배치되어 프런트 커넥팅 바디(510')에 볼트 등으로 결합된다.
도 17에서와 같이 다른 카트 로봇(10')의 리어 커넥터(600)와 결합될 때 카트 로봇(10)의 이동(도 18의 화살표 방향)에 따라 회전부(558')가 카트 로봇(10)의 후방으로 회전하면서 단자(570')가 제2 단자(670)에 접촉할 수 있도록 단자 결합부(514)를 회전시킨다.
반대로 카트 로봇(10)가 다른 카트 로봇(10')와 멀어지면 회전부(558')가 원래의 위치로 복귀될 수 있다(이를 위해 도면에 도시하지는 않았으나 회전축을 탄성 지지하는 스프링이 회전축과 체결 브래킷 사이에 설치될 수 있다).
커넥팅 레버(550')가 회전하기 전에는 단자(570')가 프런트 커넥팅 바디(510)의 단자 삽입홀(613a)로 노출되지 않는다(도 17 참조). 그러나 커넥팅 레버(550')가 회전하면 단자(570')가 단자 삽입홀(613a)로 노출되면서 다른 카트 로봇(10')의 리어 커넥터(600)에 구비된 제2 단자(670)에 접촉되어 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 외부 충전 모듈은 충전 위치에서 카트 로봇 가이더에 의해 다른 카트 로봇의 외부 충전 모듈과 쉽게 결합될 수 있도록 결합 위치가 안내될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예들에 따른 카트 로봇의 충전 위치에서 프런트 커넥터의 고정 상태의 일 예를 도시한 부분 사시도이다. 도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 카트 로봇의 충전 위치에서 복수의 카트 로봇 연결 시 외부 충전 모듈의 연결 상태를 도시한 부분 사시도이다.
도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 카트 로봇 가이더(50)는 카트 로봇(10)의 이동 시 위치를 안내하는 일종의 가이드 레일이다. 카트 로봇 가이더(50)는 카트 로봇(10)의 프런트 커넥터(550)에 구비된 제1 가이드 리브(512a)의 삽입 위치를 안내하는 가이드부(52)와, 가이드부(52)에 연결되어 제1 가이드 리브(512a)의 이동 경로를 형성하는 가이드 레일(54)을 포함할 수 있다. 카트 로봇 가이더(50)는 충전 위치의 바닥면에 설치될 수 있으며, 충전 위치에 배치될 수 있는 최대 개수의 카트 로봇(10) 수에 따라 그 길이가 달라질 수 있다.
가이드부(52)는 프런트 커넥터(550)가 유입되는 단부 쪽에서 안쪽으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형태인 일종의 홈이다. 가이드부(52)는 프런트 커넥터(550)가 유입되는 부분의 폭은 넓고 갈수록 폭이 좁아져 가이드 레일(54)의 폭과 같아진다. 따라서 프런트 커넥터(550)의 위치를 정확하게 맞춰서 카트 로봇(10)를 이동시키지 않아도 가이드부(52)로 프런트 커넥터(550)가 진입하기만 하면 제1 가이드 리브(512a)가 가이드 레일(54)을 따라 이동하여 앞의 카트 로봇(10) 또는 충전기(30)로 안내될 수 있다.
가이드 레일(54)은 전원 공급기 또는 충전기(30)에 구비된 커넥터의 위치에 대응하도록 배치되며, 카트 로봇(10)의 프런트 커넥터(500)가 가이드 레일(54)을 따라 이동하면 전원 공급기 또는 충전기(30)의 커넥터로 바로 연결될 수 있도록 안내한다.
또한, 각 카트 로봇(10)는 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)가 일직선 상에 배치되므로, 프런트 커넥터(550)의 제1 가이드 리브(512a)가 가이드 레일(54)을 따라 이동하면 리어 커넥터(600)의 제2 가이드 리브(611a) 역시 가이드 레일(54)을 따라 이동하게 된다. 따라서 카트 로봇(10)간 외부 충전 모듈(CM)의 연결이 용이하고 충전 위치에서 외부 충전 모듈(CM)의 결합이 손쉬워지는 장점이 있다.
외부 충전 모듈(CM)도 결합 위치를 정밀하게 정렬하지 않아도 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)가 결합될 수 있는 구조를 갖는다. 또한, 충전 위치에서도 카트 로봇 가이더(50)에 의해 카트 로봇(10)의 위치를 정밀하게 조절하지 않아도 각 카트 로봇(10)의 프런트 커넥터(550)와 리어 커넥터(600)가 쉽게 결합될 수 있도록 결합 위치가 안내된다. 따라서 사용자의 편의성이 향상되고 충전 시 단자간 연결이 정밀하게 이루어지는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
본 발명의 카트 로봇은 상업 분야, 레저 분야, 물류 분야 등에서 다양하게 이용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 물품을 수납하는 수납부와, 상기 수납부의 일측에 설치되는 핸들 어셈블리와, 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 관리하는 BMS 모듈을 구비한 본체;
    상기 본체의 하부에 회전 가능하게 결합되어 상기 핸들 어셈블리에 가해지는 힘의 방향으로 상기 본체를 이동시키는 휠 어셈블리; 및
    상기 본체의 하측 전방에 구비되는 프런트 커넥터와, 상기 본체의 하측 후방에 구비되는 리어 커넥터를 구비하고, 상기 프런트 커넥터와 상기 리어 커넥터 중 어느 하나는 암(female) 커넥터이고, 다른 하나는 수(male) 커넥터이며, 상기 프런트 커넥터 또는 상기 리어 커넥터를 통해 외부 전원과 전기적으로 연결되어 상기 배터리 모듈을 충전하는 외부 충전 모듈;
    을 포함하는
    카트 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 커넥터는
    다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터를 향해 배치되고 상기 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 제1 단자와, 상기 제1 단자를 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터를 향해 탄성 지지하는 복수의 제1 판 스프링을 포함하는
    카트 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리어 커넥터는
    다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 프런트 커넥터를 향해 배치되고 상기 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 제2 단자와, 상기 제2 단자를 상기 다른 카트 로봇의 프런트 커넥터를 향해 탄성 지지하는 복수의 제2 판 스프링을 포함하는
    카트 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프런트 커넥터 및 상기 리어 커넥터는
    상기 다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자가 상호 접촉되어 통전되는 것을 특징으로 하는
    카트 로봇.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프런트 커넥터는
    상기 본체의 하측에 결합되는 프런트 커넥팅 바디를 더 포함하고,
    상기 프런트 커넥팅 바디의 일측에는 상기 본체의 하측을 향해 연장된 제1 가이드 리브가 형성되는
    카트 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리어 커넥터는
    상기 본체의 하측에 결합되는 리어 커넥팅 바디를 더 포함하고,
    상기 리어 커넥팅 바디의 일측에는 상기 본체의 하측을 향해 연장된 제2 가이드 리브가 형성되는
    카트 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가이드 리브 및 제2 가이드 리브는
    상기 배터리 모듈의 충전 위치에서 상기 본체의 이동 시 바닥면에 설치된 카트 로봇 가이더 상의 가이드 레일에 삽입되어 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는
    카트 로봇.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프런트 커넥팅 바디 및 상기 리어 커넥팅 바디의 일측에는 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 각각 설치되며, 상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 서로 인력이 작용하는 극이 마주보도록 배치되는
    카트 로봇.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 커넥터는
    상기 본체의 하부에 결합되며 일측이 개방되는 프런트 커넥팅 바디와, 외부 전원의 공급 시 통전되는 복수의 단자와, 상기 프런트 커넥팅 바디의 하부에 설치되어 상기 단자를 회전 가능하게 지지하는 커넥팅 레버를 포함하는
    카트 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프런트 커넥팅 바디는
    상기 개방된 일측에 상기 단자가 노출되는 복수의 단자 삽입홀이 관통 형성되는
    카트 로봇.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 커넥팅 레버는
    중공이 형성된 원통형의 회전 지지부와, 상기 중공에 삽입되는 원통형의 회전축과, 상기 회전 지지부의 길이 방향 일측으로 연장되어 상기 단자가 결합되는 단자 결합부와, 상기 회전 지지부의 길이 방향 타측으로 연장되는 회전부를 포함하는
    카트 로봇.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커넥팅 레버는
    상기 회전부가 상기 본체의 전방을 향해 'ㄱ'자로 벤딩되며, 다른 카트 로봇과의 결합 시 상기 다른 카트 로봇의 리어 커넥터에 의해 상기 본체의 후방으로 밀려 상기 회전축을 중심으로 회전하여 상기 단자를 상기 단자 삽입홀로 노출시키는 것을 특징으로 하는
    카트 로봇.
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