KR20220031818A - Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit - Google Patents

Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit Download PDF

Info

Publication number
KR20220031818A
KR20220031818A KR1020200113039A KR20200113039A KR20220031818A KR 20220031818 A KR20220031818 A KR 20220031818A KR 1020200113039 A KR1020200113039 A KR 1020200113039A KR 20200113039 A KR20200113039 A KR 20200113039A KR 20220031818 A KR20220031818 A KR 20220031818A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
wheel
driving
wheel unit
spokes
Prior art date
Application number
KR1020200113039A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102422354B1 (en
Inventor
고국원
김유찬
성이창
이현석
황우진
방민혁
Original Assignee
선문대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 선문대학교 산학협력단 filed Critical 선문대학교 산학협력단
Priority to KR1020200113039A priority Critical patent/KR102422354B1/en
Publication of KR20220031818A publication Critical patent/KR20220031818A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102422354B1 publication Critical patent/KR102422354B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/06Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps
    • A61G5/061Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps for climbing stairs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10Parts, details or accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008Manipulators for service tasks
    • B25J11/009Nursing, e.g. carrying sick persons, pushing wheelchairs, distributing drugs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/10General characteristics of devices characterised by specific control means, e.g. for adjustment or steering
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/40General characteristics of devices characterised by sensor means for distance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/42General characteristics of devices characterised by sensor means for inclination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Handcart (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The present invention relates to a wheelchair robot provided with a variable wheel that can easily climb obstacles such as stairs. The present invention provides the wheelchair robot, comprising: a wheel unit provided at intervals on both sides and provided with a plurality of spokes at intervals along the circumferential direction; a chair part provided between the wheel units so that a user can ride; a driving unit for driving the wheel unit to move; a sensing unit for detecting obstacle information while the wheel unit is moving; and a control unit for controlling the length of each spoke of the wheel unit based on the information obtained from the sensing unit.

Description

가변형 휠 유니트가 구비된 휠체어 로봇{Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit} Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit

본 발명은 계단 등의 장애물을 용이하게 승월할 수 있는 가변형 휠이 구비된 휠체어 로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a wheelchair robot equipped with a variable wheel that can easily climb obstacles such as stairs.

휠체어는 거동이 불편한 사람이 앉은 채로 이동할 수 있도록 개발된 의자로서, 사용자 혼자 힘으로 원하는 장소로 이동할 수 있다.A wheelchair is a chair developed so that a person with reduced mobility can move while sitting, and the user can move to a desired place by himself/herself.

그런데, 이러한 휠체어는 문턱이 있는 곳이나, 또는 계단과 같은 장애물이 있는 경우에, 이동이 상당히 어려울 수 있다. However, such a wheelchair may be quite difficult to move when there is an obstacle such as a threshold or stairs.

본 발명은 평지는 물론, 계단 등을 쉽게 오를 수 있는 가변형 휠이 구비된 휠체어 로봇을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a wheelchair robot equipped with a variable wheel that can easily climb stairs, etc., as well as on flat ground.

본 발명의 해결 수단은 양측에 간격을 두고 마련되고, 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수로 마련되는 스포크를 구비하는 휠 유니트; 상기 휠 유니트의 사이에 사용자가 탑승할 수 있도록 구비되는 체어부; 상기 휠 유니트가 이동하도록 구동시키는 구동부; 상기 휠 유니트의 이동중 장애물 정보를 감지하는 감지부; 상기 감지부로부터 획득한 정보를 토대로 휠 유니트의 각 스포크의 길이를 제어하는 제어부를 포함하는 휠체어 로봇이 제공될 수 있다.The solution means of the present invention is provided at a distance on both sides, the wheel unit having a plurality of spokes provided at intervals along the circumferential direction; a chair portion provided between the wheel units so that a user can ride; a driving unit for driving the wheel unit to move; a sensing unit for detecting obstacle information while the wheel unit is moving; A wheelchair robot including a control unit for controlling the length of each spoke of the wheel unit based on the information obtained from the sensing unit may be provided.

본 발명에 따른 휠체어 로봇은 제어부에서 주행 노면 상황에 맞추어서 스포크의 길이를 가변시켜서 대응할 수 있고, 길이가 가변되는 스포크에 의해 평지를 이동할 때에는 원형 형상의 휠 상태로 이동할 수 있고, 장애물을 넘어야 할 때에는 제어부에서 각각의 스포크의 길이를 가변시켜서 계단 또는 험로에서의 이동이 원활하게 이루어지게 할 수 있다. The wheelchair robot according to the present invention can respond by varying the length of the spokes according to the driving road surface condition in the control unit, and can move in a circular shape when moving on flat ground by the spokes of variable length, and when crossing obstacles By varying the length of each spoke in the control unit, it is possible to smoothly move on stairs or on a rough road.

또한, 본 발명에 따른 휠체어 로봇은 감지부에 의해 거리 감지 및 수평 상태를 감지하여 장애물을 넘거나 경사로를 이동할 때에도 수평 상태를 유지한 채 이동할 수 있으므로, 사용자는 안전하게 이동할 수 있다. In addition, since the wheelchair robot according to the present invention can move while maintaining a horizontal state even when crossing an obstacle or moving a slope by detecting a distance and a horizontal state by a sensing unit, the user can move safely.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 로봇의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 로봇의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 한쪽 휠체어 로봇의 휠 유니트의 사시도로서, 평지에서 주행할때의 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 스포크 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 한쪽 휠체어 로봇의 장애물 승월 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 한쪽 휠체어 로봇이 계단을 오르는 상태를 개략적으로 나타낸 사용 상태도이다.
1 is a combined perspective view of a wheelchair robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a wheelchair robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a wheel unit of one wheelchair robot according to an embodiment of the present invention, showing a state when driving on a flat ground.
4 is a perspective view showing a spoke structure of the present invention.
5 is a perspective view illustrating an obstacle climbing state of one wheelchair robot according to an embodiment of the present invention.
6 is a state diagram schematically showing a state in which one wheelchair robot climbs stairs according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific contents for carrying out the present invention will be described in detail based on the accompanying exemplary drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 로봇의 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 로봇의 구성도이다.1 is a perspective view of a wheelchair robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a wheelchair robot according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 로봇(10)은 양측에 간격을 두고 휠 유니트(100)가 마련되고, 휠 유니트(100)의 사이에는 사용자가 탑승할 수 있는 체어부(200)가 마련될 수 있다. 1 and 2 , in the wheelchair robot 10 according to an embodiment of the present invention, wheel units 100 are provided at intervals on both sides, and a user can ride between the wheel units 100 . A chair unit 200 may be provided.

또한, 본 발명의 휠체어 로봇(10)은 2륜 구동 방식으로 이루어질 수 있고, 구동부(미도시)에 의해 전동식으로 구성될 수 있다. In addition, the wheelchair robot 10 of the present invention may be made in a two-wheel drive method, and may be electrically configured by a driving unit (not shown).

또한, 체어부(200)의 자세와 휠 유니트(100)의 스포크(120)의 길이를 조절하기 위한 정보를 제공해주는 감지부(300), 감지부(300)로부터 감지한 정보를 통해 휠체어 로봇(10)의 주행이 원활하게 이루어지도록 휠 유니트(100)를 제어하는 제어부(400)를 포함할 수 있다. In addition, the sensor 300 that provides information for adjusting the posture of the chair 200 and the length of the spokes 120 of the wheel unit 100, and the wheelchair robot ( 10) may include a control unit 400 for controlling the wheel unit 100 so that the running smoothly.

도 3 및 도 4를 참조하면, 휠 유니트(100)는 휠 허브(110), 휠 허브(110)의 외주면에 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수로 마련되는 스포크(120), 복수의 스포크(120)의 단부에 각각에 마련되는 접지부(130)로 이루어질 수 있다. 3 and 4 , the wheel unit 100 includes a wheel hub 110 and a plurality of spokes 120 and a plurality of spokes 120 provided at intervals along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the wheel hub 110 . ) may be formed of a grounding unit 130 provided at each end.

또한, 도 4를 참조하면, 스포크(120)는 길이가 가변될 수 있도록 구동 모터(121), 구동 모터(121)의 동력을 전달받아 회전하는 볼 스크류(122), 볼 스크류(122)가 삽입되도록 결합되면서 직선 왕복 이동이 가능한 이동 부재(123)로 이루어질 수 있다. 구동 모터(121)는 스테핑 모터 등으로 구성될 수 있다.In addition, referring to FIG. 4 , the spoke 120 has a drive motor 121 , a ball screw 122 that rotates by receiving power from the drive motor 121 , and the ball screw 122 are inserted so that the length can be changed. It may be formed of a movable member 123 capable of linear reciprocating movement while being coupled as much as possible. The driving motor 121 may be configured as a stepping motor or the like.

또한, 이동 부재(123)의 길이 방향으로 간격을 두고 복수의 고정 브래킷(124)이 마련되고, 고정 브래킷(124)의 사이에는 한쌍의 가이드봉(125)이 연결되며, 가이드봉(125)의 외주면에는 가이드봉(125)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 이동됨과 동시에 이동 부재(123)와 결합되어 연동되는 지지 브래킷(126)이 구비될 수 있다. 이동 부재(123)의 단부에는 접지부(130)가 결합될 수 있다. In addition, a plurality of fixing brackets 124 are provided at intervals in the longitudinal direction of the moving member 123 , and a pair of guide rods 125 are connected between the fixing brackets 124 , A support bracket 126 that slides along the longitudinal direction of the guide rod 125 and is coupled with the moving member 123 and interlocks may be provided on the outer circumferential surface. The grounding unit 130 may be coupled to an end of the movable member 123 .

따라서, 구동 모터(121)가 구동하면, 볼 스크류(122)가 회전하고, 볼 스크류(122)의 외주면에 결합된 이동 부재(123)는 볼 스크류(122)의 길이 방향을 따라 직선 이동하며, 이때 이동 부재(123)와 결합된 지지 브래킷(126)도 동시에 이동하는데, 지지 브래킷(126)은 이동 부재(123)의 양측에 간격을 두고 마련된 가이드봉(125)을 따라 가이드되면서 이동할 수 있다.Therefore, when the driving motor 121 is driven, the ball screw 122 rotates, and the moving member 123 coupled to the outer circumferential surface of the ball screw 122 moves linearly along the longitudinal direction of the ball screw 122, At this time, the support bracket 126 coupled to the moving member 123 also moves at the same time, and the support bracket 126 may move while being guided along the guide rods 125 provided at intervals on both sides of the moving member 123 .

이동 부재(123)의 이동에 따라 접지부(130)는 반경 방향의 외측으로 이동될 수 있고, 계단 등과 같은 장애물을 승월할때 적절하게 이동 부재(123)의 이동에 따라 접지부(130)가 반경 방향으로 더 돌출되면서 용이하게 장애물을 넘을 수 있다. According to the movement of the moving member 123, the grounding unit 130 may be moved radially outward, and when climbing an obstacle such as stairs, the grounding unit 130 is properly moved according to the movement of the moving member 123. It can easily jump over obstacles while protruding further in the radial direction.

또한, 휠 허브(110)에는 슬립링(미도시)이 내장되어서 제어부(400)로부터 스포크(120)로 신호를 전달하고, 스포크(120)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. In addition, a slip ring (not shown) is embedded in the wheel hub 110 to transmit a signal from the control unit 400 to the spokes 120 and supply power required for the operation of the spokes 120 .

구동부와 스포크(120)의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(미도시)는 구동부의 일측에 마련될 수 있다. A power supply unit (not shown) for supplying power required for the operation of the driving unit and the spoke 120 may be provided on one side of the driving unit.

구동부는 모터 및 양측의 휠 허브(110)에 모터의 회전력을 전달하도록 회전축으로 이루어질 수 있고, 박스 형태의 케이스로 모터와 회전축을 내장할 수 있다. 회전축은 양측의 휠 허브(110)에 각각 연결되어서 회전력을 전달하여 휠 허브(110)를 회전시킬 수 있다. The driving unit may be formed of a rotating shaft to transmit the rotational force of the motor to the motor and the wheel hubs 110 on both sides, and the motor and the rotating shaft may be embedded in a box-shaped case. The rotating shafts may be respectively connected to the wheel hubs 110 on both sides to transmit rotational force to rotate the wheel hubs 110 .

복수의 접지부(130)는 타이어와 같은 재질의 고무재로 구성될 수 있다. The plurality of grounding units 130 may be made of a rubber material made of the same material as a tire.

스포크(120)의 갯수는 휠 유니트(100)의 이동시 최적의 이동 조건이 이루어지는 갯수로 구비할 수 있다. The number of spokes 120 may be provided such that an optimal movement condition is achieved when the wheel unit 100 is moved.

또한, 스포크(120)는 다른 예로서, 실린더, 실린더에 입출 가능하게 구비되는 이동 로드, 실린더의 내부이면서 실린더와 이동 로드의 사이에 탄지되는 탄성 부재로 구성할 수 있다. In addition, as another example, the spokes 120 may include a cylinder, a movable rod provided to be able to enter and exit the cylinder, and an elastic member inside the cylinder and supported between the cylinder and the movable rod.

이동 로드의 바깥쪽 단부에는 접지부(130)가 결합될 수 있고, 탄성 부재는 코일 스프링 등으로 이루어져서 반발력이 제공되도록 할 수 있다. The grounding unit 130 may be coupled to the outer end of the moving rod, and the elastic member may be formed of a coil spring, etc. to provide a repulsive force.

따라서, 예를 들어, 계단 등과 같은 장애물을 이동할 때에는 자동적으로 해당 접지부(130)가 눌려지면, 이동 로드가 실린더안으로 삽입되어서 길이가 감소되며, 이때 실린더 내부에 탄지된 탄성 부재는 압축되고, 계단을 지난 후에는 압축된 탄성 부재의 반발력에 의해 이동 로드는 원래의 위치로 늘어날 수 있다. Therefore, for example, when the corresponding grounding unit 130 is automatically pressed when moving an obstacle such as stairs, the moving rod is inserted into the cylinder to reduce the length, and at this time, the elastic member supported inside the cylinder is compressed, and the step After passing through, the moving rod may be stretched to its original position by the repulsive force of the compressed elastic member.

따라서, 이러한 스포크(120)는 주행 조건에 따라 자동적으로 신축이 이루어질 수 있고, 다른 구동 수단이 필요 없기 때문에 구조가 단순화될 수 있다. Accordingly, the spokes 120 can be automatically expanded and contracted according to driving conditions, and the structure can be simplified because other driving means are not required.

또한, 도 4를 참조하면, 휠 유니트(100)는 휠 허브(110)의 외주면으로부터 간격을 두고 형성되는 제1 림 부재(140)와, 제1 림 부재(140)로부터 간격을 두고 반경 방향으로 형성되는 제2 림 부재(150)를 포함할 수 있다. In addition, referring to FIG. 4 , the wheel unit 100 includes a first rim member 140 formed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the wheel hub 110 , and radially spaced apart from the first rim member 140 . The formed second rim member 150 may be included.

스포크(120)는 제1 림 부재(140)와 제2 림 부재(150)를 관통하여 형성될 수 있다. 제1 림 부재(140)와 제2 림 부재(150)는 스포크(120)를 지지함과 동시에, 휠 유니트(100)를 보강해주는 역할을 할 수 있다. The spokes 120 may be formed through the first rim member 140 and the second rim member 150 . The first rim member 140 and the second rim member 150 may serve to support the spokes 120 and reinforce the wheel unit 100 .

감지부(300)는 거리를 감지하는 거리 감지 센서(310), 체어부(200)의 기울기를 감지하는 경사도 감지 센서(320)로 이루어질 수 있다. The detection unit 300 may include a distance detection sensor 310 that detects a distance, and a tilt detection sensor 320 that detects the inclination of the chair unit 200 .

거리 감지 센서(310)는 휠체어 로봇(10)의 주행 거리 및 장애물의 정보를 획득하는 것으로서, 예를 들어 초음파 센서, 레이저 센서 등으로 구성될 수 있다. The distance sensor 310 obtains information on the driving distance and obstacles of the wheelchair robot 10 , and may be configured as, for example, an ultrasonic sensor or a laser sensor.

또한, 거리 감지 센서(310) TOF(Time of Flight) 방식의 TOF 센서로 구성될 수 있고, TOF 센서를 사용하여 지형을 계산하고, 이러한 계산 결과를 토대로 능동적으로 휠 유니트(100)의 형태를 변경할 수 있다. In addition, the distance sensor 310 may be configured as a TOF sensor of a time of flight (TOF) method, calculate the terrain using the TOF sensor, and actively change the shape of the wheel unit 100 based on the calculation result. can

도 6을 참조하면, 거리 감지 센서(310)는 접지부(130)에 구비될 수 있다. Referring to FIG. 6 , the distance sensor 310 may be provided in the ground unit 130 .

또한, 경사도 감지 센서(320)는 휠체어 로봇(10)의 주행시 기울기를 측정할 수 있는 것으로서, 예를 들어 자이로 센서 또는 중력 센서를 사용하거나 또는 자이로 센서 및 중력 센서를 병행해서 사용할 수 있다. 또한, 자이로 드리프트로 인해 발생되는 오차를 줄이기 위해 가속도 센서를 함께 사용할 수 있다. In addition, the inclination sensor 320 can measure the inclination of the wheelchair robot 10 while driving, and for example, a gyro sensor or a gravity sensor may be used, or a gyro sensor and a gravity sensor may be used in parallel. In addition, an acceleration sensor may be used together to reduce errors caused by gyro drift.

제어부(400)는 거리 감지 센서(310)로부터 얻은 정보와, 경사도 감지 센서(320)로부터 얻은 정보를 연산하고, 휠체어 로봇(10)의 주행이 원활하게 이루어지도록 휠 유니트(100)를 제어할 수 있다. The control unit 400 calculates the information obtained from the distance detection sensor 310 and the information obtained from the inclination detection sensor 320, and can control the wheel unit 100 so that the wheelchair robot 10 can travel smoothly. there is.

제어부(400)는 휠 유니트(100)를 회전시키는 구동부를 이루는 케이스의 일측에 마련될 수 있다. The control unit 400 may be provided on one side of the case constituting the driving unit for rotating the wheel unit 100 .

이러한 구성을 가지는 본 발명에 따른 휠체어 로봇(10)은, 도 5 및 도 6을 참조하면, 거동이 불편한 사용자가 체어부(200)에 앉은 상태에서 조작부에 의해 휠체어 로봇(10)을 작동시키면, 구동부의 모터 구동으로 체어부(200)의 양측에 마련된 휠 유니트(100)가 회전하여 주행할 수 있다. In the wheelchair robot 10 according to the present invention having such a configuration, referring to FIGS. 5 and 6 , when a user with reduced mobility operates the wheelchair robot 10 by the operation unit in a state in which the user is seated on the chair unit 200, The wheel units 100 provided on both sides of the chair 200 may be rotated and driven by the motor driving of the driving unit.

여기서, 본 발명은 계단 등과 같은 장애물을 만나는 경우, 장애물을 승월하기 위해 휠 유니트(100)의 스포크(120)가 가변될 수 있다. Here, in the present invention, when an obstacle such as stairs is encountered, the spokes 120 of the wheel unit 100 may be varied in order to climb over the obstacle.

스포크(120)는 휠 허브(110)의 외주면 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수로 마련되고, 각 스포크(120)는 길이가 가변되는 구조로 이루어져 있기 때문에, 계단(S)의 턱(S1)을 넘을때, 감지부(300)의 거리 감지 센서(310)가 이러한 턱을 감지하고, 제어부(400)에 해당 정보를 전달하며, 그러면 제어부(400)에서는 계단(S)의 제1 길이(d1)와 제2 길이(d2)를 토대로 연산하여 해당 스포크(120)의 구동 모터(121)를 제어하여 길이가 가변되게 할 수 있다. Since the spokes 120 are provided in plurality at intervals along the circumferential direction of the outer circumferential surface of the wheel hub 110, and each spoke 120 has a structure in which the length is variable, the chin S1 of the step S When crossing, the distance detection sensor 310 of the detection unit 300 detects such a chin, and transmits the corresponding information to the control unit 400, then the control unit 400 the first length (d1) of the step (S) and the second length d2 to control the driving motor 121 of the corresponding spoke 120 to change the length.

다시 말해서, 구동 모터(121)가 구동하면, 볼 스크류(122)가 회전하고, 볼 스크류(122)와 결합된 이동 부재(123)가 볼 스크류(122)의 길이 방향을 따라 이동하여 길이가 축소되며, 그러면 이동 부재(123)의 단부에 결합된 접지부(130)가 휠 허브(110)쪽으로 이동하고, 그에 따라 계단(S)의 턱(S1)을 넘을 수 있다. In other words, when the driving motor 121 is driven, the ball screw 122 rotates, and the moving member 123 coupled to the ball screw 122 moves along the longitudinal direction of the ball screw 122 to reduce the length. Then, the ground portion 130 coupled to the end of the moving member 123 may move toward the wheel hub 110 , thereby crossing the sill S1 of the step S.

본 발명에 따른 휠체어 로봇(10)은 제어부(400)에서 주행 노면 상황에 맞추어서 스포크(120)의 길이를 가변시켜서 대응할 수 있고, 길이가 가변되는 스포크(120)에 의해 평지를 이동할때에는 원형 형상의 휠 상태로 이동할 수 있고, 장애물을 넘어야 할때에는 제어부(400)에서 각각의 스포크(120)의 길이를 가변시켜서 계단 또는 험로에서의 이동이 원활하게 이루어지게 할 수 있다. The wheelchair robot 10 according to the present invention can respond by changing the length of the spokes 120 according to the driving road surface condition in the control unit 400, and when moving on a flat surface by the spokes 120 having a variable length, it has a circular shape. It can move in a wheel state, and when it is necessary to cross an obstacle, the control unit 400 varies the length of each spoke 120 so that movement on stairs or rough roads can be made smoothly.

또한, 본 발명에 따른 휠체어 로봇(10)은 감지부(300)에 의해 거리 감지 및 수평 상태를 감지하여 장애물을 넘거나 경사로를 이동할때에도 수평 상태를 유지한 채 이동할 수 있으므로, 사용자는 안전하게 이동할 수 있다. In addition, since the wheelchair robot 10 according to the present invention can move while maintaining a horizontal state even when crossing an obstacle or moving a slope by detecting a distance and a horizontal state by the sensing unit 300, the user can move safely there is.

10... 휠체어 로봇
100... 휠 유니트 110...휠 허브
120... 스포크 121... 구동 모터
122... 볼 스크류 123... 이동 부재
124... 고정 브래킷 125... 가이드봉
126... 지지 브래킷 130... 접지부
140... 제1 림 부재 150... 제2 림 부재
200... 체어부 300... 감지부
310... 거리 감지 센서 320... 경사도 감지 센서
400... 제어부
d1... 제1 길이 d2... 제2 길이
S... 계단 S1... 턱
10... wheelchair robot
100...wheel unit 110...wheel hub
120... spoke 121... drive motor
122... ball screw 123... moving element
124... Fixing bracket 125... Guide rod
126... support bracket 130... ground
140... first rim member 150... second rim member
200... Chair 300... Sensing
310... distance sensor 320... inclination sensor
400... control
d1... first length d2... second length
S... Stairs S1... Chin

Claims (5)

양측에 간격을 두고 마련되고, 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수로 마련되는 스포크를 구비하는 휠 유니트;
상기 휠 유니트의 사이에 사용자가 탑승할 수 있도록 구비되는 체어부;
상기 휠 유니트가 이동하도록 구동시키는 구동부;
상기 휠 유니트의 이동중 장애물 정보를 감지하는 감지부;
상기 감지부로부터 획득한 정보를 토대로 휠 유니트의 각 스포크의 길이를 제어하는 제어부;
를 포함하는 휠체어 로봇.
a wheel unit provided at intervals on both sides and provided with a plurality of spokes at intervals along the circumferential direction;
a chair portion provided between the wheel units so that a user can ride;
a driving unit for driving the wheel unit to move;
a sensing unit for detecting obstacle information while the wheel unit is moving;
a control unit controlling the length of each spoke of the wheel unit based on the information obtained from the sensing unit;
A wheelchair robot comprising a.
제1 항에 있어서,
상기 스포크는,
구동 모터, 상기 구동 모터의 동력을 전달받아 회전하는 볼 스크류, 상기 볼 스크류와 결합되면서 직선 왕복 이동이 가능한 이동 부재, 상기 이동 부재의 단부에 마련되고 지면에 접지되는 접지부로 이루어지는 휠체어 로봇.
According to claim 1,
The spoke is
A wheelchair robot comprising a driving motor, a ball screw rotating by receiving power from the driving motor, a moving member capable of linear reciprocating movement while being coupled to the ball screw, and a grounding unit provided at an end of the moving member and grounded to the ground.
제1 항에 있어서,
상기 감지부는,
거리를 감지하는 거리 감지 센서, 상기 체어부의 기울기를 감지하는 경사도 감지 센서로 이루어지는 휠체어 로봇.
According to claim 1,
The sensing unit,
A wheelchair robot comprising a distance sensor for detecting a distance and a tilt sensor for detecting the inclination of the chair part.
제2 항에 있어서,
상기 복수의 접지부는 상기 휠 유니트가 평지에서 이동할때에는 서로 근접되고, 장애물을 만나서 승월시에는 상기 스포크의 길이가 가변되면서 서로 벌어지는 휠체어 로봇.
3. The method of claim 2,
The plurality of grounding parts come close to each other when the wheel unit moves on a flat ground, and when climbing over an obstacle, the length of the spokes is varied and widened from each other.
제2 항에 있어서,
상기 이동 부재의 양측에는 간격을 두고 가이드봉이 형성되고, 상기 이동 부재의 일측에는 상기 상기 가이드봉을 따라 슬라이딩 이동하는 지지 브래킷이 마련되는 휠체어 로봇.
3. The method of claim 2,
A guide rod is formed on both sides of the movable member at intervals, and a support bracket is provided on one side of the movable member to slide along the guide rod.
KR1020200113039A 2020-09-04 2020-09-04 Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit KR102422354B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200113039A KR102422354B1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200113039A KR102422354B1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220031818A true KR20220031818A (en) 2022-03-14
KR102422354B1 KR102422354B1 (en) 2022-07-20

Family

ID=80824012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200113039A KR102422354B1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102422354B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102585862B1 (en) 2022-09-02 2023-10-05 금오공과대학교 산학협력단 Wheel for Electric Motor Vehicle
KR20240030316A (en) 2022-08-30 2024-03-07 정선곤 Wheels for stairs and rough roads

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090103357A (en) * 2008-03-28 2009-10-01 이병규 Wheelchair for climbing the stairs and the wheels thereof
KR20160028309A (en) * 2014-09-03 2016-03-11 한국산업기술대학교산학협력단 Convertible wheel for wheelchair
KR20170083854A (en) 2016-01-11 2017-07-19 목포대학교산학협력단 Mobile robot with the transformable wheels
KR20190103852A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 공주대학교 산학협력단 Spoke wheel of amphibious boat
KR20200069605A (en) * 2018-12-07 2020-06-17 넥센타이어 주식회사 Non-pneumatic cylinder tire
KR20200071481A (en) * 2018-12-11 2020-06-19 서울대학교산학협력단 Transform Wheel and Robot having the transform wheel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090103357A (en) * 2008-03-28 2009-10-01 이병규 Wheelchair for climbing the stairs and the wheels thereof
KR20160028309A (en) * 2014-09-03 2016-03-11 한국산업기술대학교산학협력단 Convertible wheel for wheelchair
KR20170083854A (en) 2016-01-11 2017-07-19 목포대학교산학협력단 Mobile robot with the transformable wheels
KR20190103852A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 공주대학교 산학협력단 Spoke wheel of amphibious boat
KR20200069605A (en) * 2018-12-07 2020-06-17 넥센타이어 주식회사 Non-pneumatic cylinder tire
KR20200071481A (en) * 2018-12-11 2020-06-19 서울대학교산학협력단 Transform Wheel and Robot having the transform wheel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240030316A (en) 2022-08-30 2024-03-07 정선곤 Wheels for stairs and rough roads
KR102585862B1 (en) 2022-09-02 2023-10-05 금오공과대학교 산학협력단 Wheel for Electric Motor Vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
KR102422354B1 (en) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102422354B1 (en) Wheel Chair Robot with Variable Type Wheel Unit
US11572117B2 (en) Obstacle traversing mobile robot
US12005753B2 (en) System and method for traversing vertical obstacles
KR20170083854A (en) Mobile robot with the transformable wheels
JP4572594B2 (en) Parallel motorcycle
US11260717B2 (en) Chassis
US11052002B2 (en) Vehicle wheel assembly
KR20010093179A (en) Self-propelled drive wheel
EP3851800A1 (en) Travel route creation system
US9060911B2 (en) Systems, devices, and methods including a stand-up wheel chair having automatic stability control
KR102610327B1 (en) flexible wheel
JP6328077B2 (en) wheelchair
KR101886843B1 (en) A safety diagnosis apparatus by using transformaable wheel
WO2006103787A1 (en) Traveling device
KR102512920B1 (en) Running performance test apparatus for electric auxiliary device
JP2023137980A (en) vehicle
JP3141156B2 (en) Moving vehicle tires
EP3300711A1 (en) Electromechanical walking aid
US9308968B2 (en) Leg type traveling apparatus
KR102393474B1 (en) Wheelchair carrier
CN208693638U (en) The assembly device of universal wheel
WO2019193303A1 (en) Movable chassis
WO2022190118A1 (en) A mechanism for maneuvering a wheelchair
Sahoo et al. Research on Optimization, Dynamics and Stability of Stair-climbing Wheelchair

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant