KR20220071991A

KR20220071991A - 신체 약자용 이송 로봇

Info

Publication number: KR20220071991A
Application number: KR1020200157491A
Authority: KR
Inventors: 임정학; 오두필; 이성형
Original assignee: 주식회사 알파로보틱스
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2022-06-02

Abstract

본 발명은 거동이 불편한 신체 약자에 적합한 기능을 제공하는 신체 약자용 이송 로봇에 관한 것으로, 일반적인 휠체어 기능성을 수행하면서, 등받이판 및 발판이 결합된 종아리받침를 수평으로 펴 침대 기능을 제공할 수 있는 것은 물론이고, 자율주행 기능과 함께 전복 사고 시에도 신체 약자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 안전수단을 포함하도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 전방 양측에 다방향으로 이동할 수 있는 옴니휠이 설치되고 후방 양측으로 감속기 일체형 구동모터에 의해 정방향 또는 역방향으로 구동하는 주행휠이 설치된 이동대차와; 상기 이동대차의 후방 상측으로 설치된 승강수단과; 상기 승강수단의 상측에 설치된 승강대판과; 상기 승강대판의 상측에 설치한 좌판과; 상기 좌판의 후방 상측으로 설치한 등받이판 및 좌판의 전방 하측으로 설치되며 하부에 발판이 구비된 종아리받침과; 상기 등받이판의 좌우측에 좌판 쪽으로 설치한 팔걸이를 포함하는 것이다.

Description

신체 약자용 이송 로봇{Transport Robot for the physically weak}

본 발명은 거동이 불편한 신체 약자에 적합한 기능을 제공하는 신체 약자용 이송 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일반적인 휠체어 기능성을 수행하면서, 등받이판 및 발판이 결합된 종아리받침을 수평으로 펴 침대 기능을 제공할 수 있는 것은 물론이고, 자율주행 기능과 함께 전복 사고 시에도 신체 약자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 안전수단을 포함하도록 한 신체 약자용 이송 로봇을 제공코자 하는 것이다.

고령의 환자, 쇠약한 환자, 하체 마비 환자등 보행이 어렵거나 체위를 스스로 바꾸지 못하는 환자의 경우에는 반드시 간병인이나 보호자의 도움을 받아 휠체어를 타고 다니게 된다.

휠체어는 다양한 선행기술들이 제공되고 있으며, 일 예로 대한민국 공개특허공보(A)10-2014-0088757호(2014.07.11.)의 기립 보조형 휠체어가 제안되고 있으며, 그 구성은 바퀴가 설치되는 하부프레임; 상기 하부프레임에 고정 설치되는 제1링크; 상기 제1링크의 상부에 힌지 연결되는 제2링크; 상기 제2링크에 고정되는 시트; 상기 제2링크가 상부에 힌지 연결되며, 설정각도를 유지하면서 회동하는 제4링크; 및 상기 제4링크의 하부와 상기 제1링크의 하부에 각각 힌지 연결되는 제3링크를 포함하는 등의 구성으로 환자가 기립하는데 도움을 줄 수 있도록 시트 및 등받이판을 기립시킬 수 있게 구성하고 있다.

다른 예로는 대한민국 등록특공보(B1)10-1437374호(2014.09.12.)의 가변형 휠체어가 제안되고 있으며, 그 구성은 좌우 양측에서 회전가능하게 형성되는 바퀴; 상기 바퀴 상측에 형성되고, 제1 중앙패널을 포함하는 승강패널; 상기 제1 중앙패널 양측에서 회전 가능하게 힌지결합되는 팔걸이부; 상기 승강패널 상측에 안착되고, 환자가 앉을 수 있도록 이루어지며, 상기 승강패널과 분리되어 이동할 수 있도록 이루어지는 착석패널; 및 상기 바퀴 위쪽에서 상기 승강패널을 승강시키는 승강장치 포함하고, 상기 착석패널이 상기 승강패널에 안착된 상태에서 어느 일측으로 이동할 수 있도록, 상기 승강패널의 위쪽 면 및 상기 팔걸이부의 안쪽 면에는 롤러가 형성되며, 상기 롤러는 상기 승강패널 및 팔걸이부에 함몰되어 일부만 노출되고, 상기 롤러의 회전축은 상기 승강패널의 전후방향을 따라 형성되며, 상기 착석패널의 이동시 충격을 완화하도록, 상기 롤러의 테두리부분은 고무로 이루어지는 것 등을 포함하고 있다.

그러나 상기한 종래 기술들에서는 좌판을 승강하는 구성, 기립하는 구성등을 복합적으로 제공하지 못하고 개별적 기능을 제공하고는 구성으로 이루어져 있어, 휠체어에서 침대로 이동하는 어려움, 소변처리에 따른 어려움 등 휠체어에 탑승한 상태에서 간병인이나 보호자의 도움 없이 신체 약자 스스로 해결할 수 없는 부분이 많았다.

KR 1020140088757 A 2014.07.11. KR 101437374 B1 2014.09.12.

이에 본 발명자는 상기한 종래 휠체어에서 침대로 이동하는 어려움, 소변처리에 따른 어려움 등 휠체어에 탑승한 상태에서 간병인이나 보호자의 도움 없이 신체 약자 스스로 해결할 수 없는 부분을 일정 부분 해소할 수 있도록 함과 아울러 전복 사고 시 바닥과의 충격으로 머리에 상해를 입게 되는 문제점도 일소할 수 있도록 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 신체 약자용 이송 로봇을 구성함에 있어서, 다양한 체형의 신체 약자가 편안하게 앉을 수 있도록 좌판의 높이 조절이 가능하도록 하고, 등받이판 및 발판이 구비된 종아리받침를 좌판과 수평으로 펴 침대와 같이 사용하도록 하는 것은 물론이고, 자율주행 기능과 함께 전복 사고 시에도 신체 약자를 안전하게 보호할 수 있도록 하는 다양한 기능성을 제공토록 한 신체 약자용 이송 로봇을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는, 첫째 전방 양측에 다방향으로 이동할 수 있는 옴니휠이 설치되고 후방 양측으로 감속기 일체형 구동모터에 의해 정방향 또는 역방향으로 구동하는 주행휠이 설치된 이동대차와; 상기 이동대차의 후방 상측으로 설치된 승강수단과; 상기 승강수단의 상측에 설치된 승강대판과; 상기 승강대판의 상측에 설치한 좌판과; 상기 좌판의 후방 상측으로 설치한 등받이판 및 좌판의 전방 하측으로 설치되며 하부에 발판이 구비된 종아리받침과; 상기 등받이판의 좌우측에 좌판 쪽으로 설치한 팔걸이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 상기 승강수단은 이동대차에 설치한 제1브래킷과; 상기 제1브래킷에 베어링 지지되도록 설치한 제1회동구와; 승강대판의 하측에 설치한 제2브래킷과; 상기 제2브래킷에 베어링으로 지지되도록 설치한 제2회동구와; 상기 제1회동구와 제2회동구에 하단과 상단이 결합된 승강링크와; 상기 이동대차와 제1회동구에 양단이 결합되어 제1회동구를 회전시켜 승강링크를 기립시키는 제1엑추에이터와; 상기 승강링크와 승강대판에 양단이 결합되어 승강대판을 회전시켜 수평 상태를 유지시키는 제2엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

셋째 상기 좌판과 등받이판의 결합은, 좌판의 후방에 구비된 제1좌판브래킷과 등받이판의 하측에 구비된 제1등받이브래킷을 상호 연결하는 제1핀으로 힌지 결합하고, 좌판에 결합된 제2좌판브래킷과 등받이판의 이면 중상단에 구비된 제2등받이브래킷에 양단이 회동 가능하게 결합된 제3엑추에이터와, 좌판에 결합된 제3좌판브래킷과 등받이판의 이면 중상단에 구비된 제3등받이브래킷에 양단이 회동 가능하게 결합된 완충실린더를 포함하는 구성에 의해 결합되며;

상기 좌판과 종아리받침의 결합은, 좌판의 전방에 구비된 제4좌판브래킷과 종아리받침의 상단에 구비된 제1종아리받침브래킷을 상호 연결하는 제2핀으로 힌지 결합하고, 좌판에 결합된 제5좌판브래킷과 종아리받침 상단에 구비된 제2종아리받침브래킷에 양단이 회동 가능하게 결합된 제4엑추에이터를 포함하는 구성에 의해 결합되며;

상기 종아리받침과 발판은, 종아리받침의 후방과 발판의 후단에 결합된 제5엑추에이터와, 제5엑추에이터의 양측에 위치하도록 종아리받침에 설치한 가이드블록 및 발판에 설치한 레일의 조합으로 이루어진 가이드수단에 의해 구성된 것을 특징으로 한다.

넷째 팔걸이에 상향으로 노출되도록 구비되며, 사용자가 수동으로 운행할 수 있는 조이스틱 구성의 사용자 조정기와; 사용자 조정기 전방의 팔걸이에 설치되며, 시스템의 운전상태를 육안으로 확인할 수 있도록 운행상태 표시기와; 측판의 내측으로 설치한 사용자 버튼과; 전방으로 향하도록 측판에 설치한 전조등과; 이동대차에 설치한 방향지시등 및 측판에 설치한 보호자 조작반을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

다섯째 자율주행을 위한 수단으로 이동대차에 설치되어 전/후/좌/우의 장애물 또는 벽면을 검출해서 충돌을 회피하고, 현재 위치 정보를 지도와 비교하여 원하는 경로로 주행할 수 있도록 하는 레이저 센서와; 전방의 물체 인식을 통한 장애물 검출 및 회피 동작을 구현하도록 이동대차에 설치한 3차원 카메라와; 자율주행 레이저 센서와 3차원 카메라가 인지하지 못하는 영역을 검출하여 충돌을 예방하도록 이동대차에 설치한 충돌방지용 초음파 센서 및 각 센서에서 검출된 외부 환경 정보를 취합하여 장애물 검출 및 지도 작성과 경로 계산을 수행하는 자율주행 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여섯째 상기 등받이판에는 신체 약자의 가슴 부위에 착용할 수 있는 안전띠를 구비하되; 상기 안전띠와 등받이판의 결합부분에는 압력센서를 설치하고, 안전띠에는 신체 약자의 가슴 전방과 측방에 위치하는 에어백을 구비하고, 에어백에는 근접센서를 설치하며, 등받이판의 전면에는 낙상을 검출하는 낙상검출 센서를 설치하고, 이동대차에 자이로센서를 설치하여 압력센서와, 근접센서와, 낙상검출 센서 및 자이로센서 중 적어도 3개 이상의 감지값이 발생할 때 에어백이 작동되어 신체 약자를 보호할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 신체 약자용 휠체어를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-다양한 체형의 신체 약자가 편안하게 앉을 수 있도록 좌판의 높이 조절이 가능하다.

-등받이판 및 발판이 구비된 종아리받침를 좌판과 수평으로 펴 침대와 같이 사용할 수 있으므로 침대에서 휠체어 또는 휠체어에서 침대로 신체 약자를 쉽게 이동시킬 수 있어 보호자나 간병인의 수고로움을 줄일 수 있고, 신체 약자 혼자서도 이동성을 개선할 수 있다.

-침대처럼 등받이와 종아리받침를 편 상태에서 이들을 기립되도록 하여 신체 약자에게 선 자세로 여러 활동이 제공될 수 있다.

-방향전환이 편리하고, 편안한 승차감을 제공할 수 있다.

-신체 약자의 가슴 부위에 착용하는 안전띠가 구비되고, 아울러 전복 사고 시에 작동하도록 안전띠에 에어백이 구비되므로, 외부 요인에 의해 이송 로봇이 전복되더라도 신체 약자의 머리 부위가 지면에 부딪히는 것을 방지하여 안전성을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇의 바람직한 일 실시례를 보인 외형 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇에서의 기본 골조 상태의 외형을 보인 사시도
도 3은 도 2의 측면도
도 4는 도 2의 평면도
도 5는 본 발명에서 제공하는 승강수단을 발췌한 사시도
도 6은 도 5의 측면도로 승강수단이 하강한 상태도
도 7은 도 5의 측면도로 승강수단이 상승한 상태도
도 8은 본 발명에서 좌판과 등받이판의 결합상태를 발췌한 저면 사시도
도 9는 도 8의 측면도
도 10은 본 발명에서의 좌판과 종아리받침의 결합상태를 발췌한 저면 사시도
도 11은 도 10의 측면도
도 12는 본 발명에 적용된 팔걸이의 결합상태를 보인 사시도
도 13은 도 12의 작동상태를 보인 측면도
도 14는 본 발명의 등받이판에 안전띠를 적용한 예를 보인 사시도
도 15는 도 14의 평면도

이하 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 휠체어의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇의 바람직한 일 실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공코자 하는 신체 약자용 이송 로봇(1)은 도시된 바와 같이 구동모터(5)의 구동력으로 주행이 이루어질 수 있도록 이동대차(2)를 마련하고, 이동대차(2)의 상측으로는 승강수단(6)을 설치하고, 승강수단(6)의 상측으로는 신체 약자가 착좌할 수 있는 좌판(7)과, 등받이판(8)을 설치하며, 좌판(7)의 전방 하측으로는 발판(10)이 구비된 종아리받침(9)을 설치하고 있다.

또한 좌판(7)의 좌우측으로 측판(11)이 설치되며, 측판(11) 상측으로 등받이판(8)에 설치되어 회전하는 팔걸이(12)가 설치된다.

팔걸이(12)에는 상향으로 노출되도록 사용자가 수동으로 운행할 수 있는 조이스틱 구성의 사용자 조정기(13)를 구비하며, 그 전방으로는 시스템의 운전상태를 육안으로 확인할 수 있도록 운행상태 표시기(14)를 설치한다. 이때 운행상태 표시기(14)는 2~3인치 정도의 모니터 형식으로 제공될 수 있다.

또한, 일측 측판(11)의 내측으로는 사용자 버튼(15)을 설치한다. 사용자 버튼(15)은 승강수단(6)과 등받이판(8)과 종아리받침(9)을 이용한 자세변환과 호출 버튼이 구비되며, 아울러 사용자가 직접조작 가능한 기능들을 제어할 수 있는 버튼을 구비한다.

측판(11)에는 전방으로 향하도록 전조등(16)이 설치될 수 있다. 전조등(16)은 주로 야간 주행이나 어두운 구간을 주행할 때 필요한 전면 조명이다.

또한, 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇(1)을 자율주행을 기본 구성으로 제공하고 있다.

자율주행을 위한 수단으로 이동대차(2)에는 전/후/좌/우의 장애물 또는 벽면을 검출해서 충돌을 회피하고, 현재 위치 정보를 지도와 비교하여 원하는 경로로 주행할 수 있도록 하는 레이저 센서(17)와, 전방의 물체 인식을 통한 장애물 검출 및 회피 동작을 구현하는 3차원 카메라(18)와, 자율주행 레이저 센서(17)와 3차원 카메라(18)가 인지하지 못하는 영역을 검출하여 충돌을 예방하는 충돌방지용 초음파 센서(19) 및 각 센서에서 검출된 외부 환경 정보를 취합하여 장애물 검출 및 지도 작성과 경로 계산을 수행하는 자율주행 제어기(20)가 설치된다. 이때 레이저 센서(17)와, 3차원 카메라(18)와, 충돌방지용 초음파 센서(19)는 이동대차(2)의 전방에 위치하며, 자율주행 제어기(20)는 이동대차(2)의 상면에 설치된다.

상기와 같은 자율주행을 위한 수단의 경우 기존 산업현장 등에서 사용하고 있는 기술들을 응용하여 제공할 수도 있다.

이동대차(2)에는 방향지시등(21)을 설치하여 좌우 회전시 진행 방향을 표시하여 주변 사람 또는 주행 물체로 고지할 수 있도록 한다.

또한 이동대차(2)에는 전방에 한 쌍의 옴니휠(3)을 설치하여 좁은 실내 환경에서 최소 반경으로 회전이 이루어질 수 있도록 하며, 후방에는 구동모터(5)에 의해 구동되는 한 쌍의 주행휠(4)을 설치하여 구동력을 제공할 수 있도록 한다. 이때 주행휠(4)에는 완충장치를 부가 구성하여 지면 접촉에서 발생하는 충격을 흡수토록 함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

한 편 본 발명에서 제공하는 보호자가 조작할 수 있는 보호자 조작반(22)을 일측 측판(11)에 설치하고 있으며, 좌판(7)과 등받이판(8)과 종아리받침(9)으로 구성될 수 있는 시트의 경우 다양한 자세로 변환하여 사용할 수 있으며, 예로는 이승, 리클라인, 트렌델렌버그, 역트렌델렌버그 등의 자세변환으로 사용자 편의성을 제공할 수 있으며, 이의 조작은 주로 보호자 조작반(22)에서 이루어질 수 있다. 또한 자이로센서(24)를 설치하여 신체 약자용 이송 로봇(1)이 충돌하거나 넘어졌을 경우를 검출할 수 있도록 하고, 이 정보를 제어기(20)에 고지하여 위급상황을 알람으로 표시하고 관리자를 호출할 수 있도록 한다.

시트를 구성하고 있는 등받이판(8)에는 신체 약자용 이송 로봇(1)이 서비스하는 과정에서 사용자가 이탈되면 낙상으로 판단하는 낙상검출 센서(23)를 설치하여 자율주행 제어기(20)에 제어할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇에서의 기본 골조 상태의 외형을 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 도 2의 평면도를 각각 도시한 것이다.

도시된 바에 의하면 이동대차(2)의 전방 양측에 다방향으로 이동할 수 있는 옴니휠(3)을 설치하고 후방 양측으로 감속기 일체형 구동모터(5)에 의해 정방향 또는 역방향으로 구동하는 주행휠(4)을 설치한다.

이동대차(2)의 후방에는 상측으로 승강수단(6)이 설치되어 상부의 승강대판(30)을 상향 또는 하향으로 승강시킬 수 있도록 하며, 승강대판(30)의 상측으로는 좌판(7)을 고정하고, 좌판(7)의 후방 상측으로 회동 가능한 구성으로 등받이판(8)을 설치하며, 좌판(7)의 전방 하측으로 회동 가능한 구성으로 종아리받침(9)을 설치하며, 종아리받침(9) 하부에는 승강 가능하게 발판(10)을 설치하고 있으며, 상기 등받이판(8)의 좌우측에는 회전 가능한 구성으로 팔걸이(12)를 설치하고, 좌판(7)의 좌우측에는 각각 측판(11)을 설치한 구성으로 이루어진다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 승강수단을 발췌한 사시도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 측면도로 승강수단이 하강한 상태도, 도 7은 도 5의 측면도로 승강수단이 상승한 상태도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 승강수단(6)은, 상기에서 언급한 바와 같이 이동대차(2)와 승강대판(30) 사이에 설치되어 승강대판(30)을 승강시키는 부재이다.

승강수단(6)의 바람직한 예로는 이동대차(2)의 후방 상측으로 제1브래킷(2a)을 설치하고, 제1브래킷(2a)에 베어링 지지되도록 제1회동구(31)를 설치한다. 제1회동구(31)에는 승강링크(32)가 결합된다. 승강링크(32)의 하단은 제1브래킷(2a)에 결합되어 있는 제1회동구(31)의 바깥쪽에 고정되어 제1회동구(31)와 일체가 되도록 결합되어 있으며, 제1회동구(31)에는 돌출부가 형성되고 이 돌출부와 이동대차(2) 사이에는 제1엑추에이터(33)의 양단이 회전 가능한 구성으로 결합한다. 이러한 구성은 제1엑추에이터(33)의 축이 입입될 때 승강링크(32)가 상향 이동하고 제1엑추에이터(33)의 축이 입출될 때 승강링크(32)가 하향 이동하는 작동이 이루어지게 된다.

상기 승강링크(32)의 상단은 승강대판(30)의 하측으로 형성된 제2브래킷(30a)에 베어링으로 지지되도록 설치되어 있는 제2회동구(34)의 바깥쪽에 일체가 되도록 결합된다.

한편 상기 승강링크(32)에는 제2엑추에이터(35)가 내장 설치된다. 제2엑추에이터(35)는 승강링크(32)와 승강대판(30)에 양단을 회전되도록 결합하여 제1엑추에이터(33)와 연동하여 작동하면서 승강대판(30)이 수평 상태를 유지할 수 있도록 한다.

즉, 승강링크(32)가 상승할 때 제2엑추에이터(35)의 축이 인출되면서 승강대판(30)을 상측으로 밀어 제2회동구(34)를 중심으로 회동시키고, 승강링크(32)가 하강할 때 제2엑추에이터(35)의 축이 인입되면서 승강대판(30)을 하측으로 당겨 제2회동구(34)를 중심으로 역으로 회동시켜 항상 승강대판(30)을 수평상태로 유지시킬 수 있도록 한다.

제2엑추에이터(35)는 제1엑추에이터(33) 작동에도 정지된 상태를 유지하여 좌판(7)과, 등받이판(8) 및 종아리받침(9) 등으로 구성되는 시트를 일자로 세울 수 있는 기능을 제공할 수도 있다.

도 8은 본 발명에서 좌판과 등받이판의 결합상태를 발췌한 저면 사시도를 도시한 것이고, 도 9는 도 8의 측면도를 도시한 것이다. 또한 도 10은 본 발명에서의 좌판과 종아리받침의 결합상태를 발췌한 저면 사시도를 도시한 것이고, 도 11은 도 10의 측면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇(1)에서의 시트는 상기에서 언급한 바와 같이 좌판(7)과, 좌판(7)의 후방 상측으로 회동가능하게 설치한 등받이판(8)과, 좌판(7)의 전방 하측으로 회동 가능하게 설치한 종아리받침(9)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 좌판(7)과 등받이판(8)의 결합은, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이 좌판(7)의 후방에 제1좌판브래킷(7a)을 형성하고 등받이판(8)의 하측에 제1등받이브래킷(8a)을 형성하여 이들을 서로 겹쳐지게 한 상태에서 제1핀(36)을 결합하는 구성으로 힌지 결합하여 좌판(7)에서 등받이판(8)이 회전 각운동할 수 있게 하고, 회전 각운동의 구동수단으로 좌판(7)에 제2좌판브래킷(7b)을 형성하고, 등받이판(8)의 이면 중상단에 제2등받이브래킷(8b)을 형성한 상태에서 제3엑추에이터(37)의 양단을 이들 제2좌판브래킷(7b)과 제2등받이브래킷(8b)에 회전되도록 결합하며, 아울러 좌판(7)에 결합된 제3좌판브래킷(7c)과 등받이판(8)의 이면 중상단에 구비된 제3등받이브래킷(8c)에 완충실린더(38)의 양단을 회전하도록 구성한다.

그리고 상기 좌판(7)과 종아리받침(9)의 결합은, 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이 좌판(7)의 전방에 제4좌판브래킷(7d)을 형성하고 종아리받침(9)의 상단에 제1종아리받침브래킷(9a)을 형성하여 이들이 겹쳐지게 한 상태에서 제2핀(39)을 결합하는 구성으로 힌지 결합하여 좌판(7)에서 종아리받침(9)이 회전 각운동할 수 있게 하고, 회전 각운동의 구동수단으로 좌판(7)에 결합된 제5좌판브래킷(7e)과 종아리받침(9) 상단에 구비된 제2종아리받침브래킷(9b)에 양단이 회동 가능하게 제4엑추에이터(40)를 결합하여 구성한다.

또한, 상기 종아리받침(9)의 하측에는 발판(10)이 설치되어 있으며, 종아리받침(9)과 발판(10)은, 종아리받침(9)의 후방과 발판(10)의 후단에 양단이 결합되도록 제5엑추에이터(41)를 설치하고, 제5엑추에이터(41)의 양측에 위치하도록 종아리받침(9)에 설치한 가이드블록 및 발판(10)에 설치한 레일의 조합한 가이드수단(42)을 설치하여 발판(10)을 승강시킬 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성할 경우 좌판(7)을 기준으로 등받이판(8)을 눕히고 종아리받침(9)을 세워 수평 상태가 되도록 자세 변환시켜 베드와 같이 사용할 수 있는 등 다양한 자세변환을 제공할 수 있는 것이다.

도 12는 본 발명에 적용된 팔걸이의 결합상태를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 13은 도 12의 작동상태를 보인 측면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇(1)에는 좌판(7)에 사용자가 앉은 상태에서 팔을 올릴 수 있는 한 쌍의 팔걸이(12)가 등받이판(8)에 설치되어 있으며, 팔걸이(12)는 내장되어 있는 제6엑추에이터(43)에 의해 회전되도록 구성된다.

바람직한 예로는 등받이판(8)의 좌우측에 팔걸이용핀(44)이 결합되고, 팔걸이용핀(44)에는 팔걸이(12)의 후단부를 회전되도록 결합한다. 또한 팔걸이용핀(44)에는 축방향으로 고정브래킷(45)을 설치하고, 고정브래킷(45)의 돌출부와 팔걸이(12)의 측면에는 제6엑추에이터(43)의 양단을 회전되도록 설치하되, 제6엑추에이터(43)는 다단으로 인출되는 안테나 타입의 것을 적용하여 제6엑추에이터(43)의 축이 인출될 때 고정상태에 고정브래킷(45)과 멀어지면서 팔걸이(12)를 사용 위치로 내리고, 제6엑추에이터(43)의 축이 인입될 때 고정상태에 고정브래킷(45)과 가까워지면서 팔걸이(12)를 등받이판(8) 측면으로 들어 올려지게 구성한다.

도 14는 본 발명의 등받이판에 안전띠를 적용한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 15는 도 14의 평면도를 도시한 것이다.

또한, 본 발명에서 제공하는 신체 약자용 이송 로봇(1)의 경우 사용자가 탑승한 상태에서 외부 요인에 의해 신체 약자용 이송 로봇(1)이 전복되더라도 사용자의 안전을 보장할 수 있는 안전띠(46)를 구비하고 있다.

본 발명에서의 안전띠(46)는 등받이판(8)의 양측에 결합되어 있으며, 길이 구체적으로 도시하고 있지는 않지만 길이 조절기능을 갖는다. 등받이판(8)과의 결합부분에는 안전띠(46)가 당겨질 때 센싱이 이루어지는 압력센서(47)가 구비되며, 안전띠(46)에는 에어백(48)을 설치한다.

에어백(48)은 신체 약자의 가슴 부분과 양쪽 옆구리 부분에 설치될 수 있으며, 작동상태에서 신체 약자의 머리가 지면에 닿지 않을 정도의 부피로 작동될 수 있으면 된다.

에어백(48)에는 근접센서(49)가 설치되어 있으며, 근접센서(49)는 이송 로봇이 전복되어 지면이 일정 거리일 때 감지가 일어날 수 있도록 설치된다. 이때 압력센서(47)와 근접센서(49)는 이동대차(2)에 설치되어 있는 자율주행 제어기(20)와 전기적으로 연결된다.

또한, 상기 에어백(48)은 등받이판(8)의 전면에 설치되어 있는 낙상을 검출하는 낙상검출 센서(23)와 연계 작동하며, 이동대차(2)에 설치되어 있는 자이로센서(24)와도 연계 작동되게 한다.

상기 에어백(48)은 압력센서(47)와, 근접센서(49)와, 낙상검출 센서(23)와, 자이로센서(24) 중 적어도 3개의 감지값이 동시에 발생할 때 작동되도록 하여 사용자가 임의로 움직여 압력센서(47) 및 낙상검출 센서(23)가 작동하거나 보호자에 의해 에어백(48)에 설치되어 있는 근접센서(49)의 감지값이 발생하더라도 오작동이 없도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 신체 약자용 이송 로봇(1)의 경우 다양한 체형의 신체 약자가 편안하게 앉을 수 있도록 좌판(7)의 높이 조절이 가능하며, 등받이판(8) 및 발판(10)이 구비된 종아리받침(9)를 좌판(7)과 수평으로 펴 침대와 같이 사용할 수 있으므로 침대에서 휠체어 또는 휠체어에서 침대로 신체 약자를 쉽게 이동시킬 수 있어 보호자나 간병인의 수고로움을 줄일 수 있고, 신체 약자 혼자서도 이동성을 개선할 수 있고, 침대처럼 등받이와 종아리받침(9)를 편 상태에서 이들을 기립되도록 하여 신체 약자에게 선 자세로 여러 활동이 제공될 수 있는 것이다.

또한 안전띠(46)에 구비되어 있는 에어백(48)에 의해 이송 로봇이 전복되더라도 신체 약자의 머리 부위가 지면에 부딪히는 것을 방지하여 안전성을 보장할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:신체 약자용 이송 로봇 2:이동대차 2a:제1브래킷
3:옴니휠 4:주행휠 5:구동모터
6:승강수단 7:좌판 7a,7b,7c,7d,7e:제1 내지 제5좌판브래킷
8:등받이판 8a,8b,8c:제1 내지 제3등받이브래킷
9:종아리받침 9a,9b:제1,2종아리받침브래킷
10:발판 11:측판 12:팔걸이
13:사용자 조정기 14:운행상태 표시기 15:사용자 버튼
16:전조등 17:레이저 센서 18:3차원 카메라
19:충돌방지용 초음파 센서 20:자율주행 제어기 21:방향지시등
22:보호자 조작반 23:낙상검출 센서 30:승강대판
30a:제2브래킷 31:제1회동구 32:승강링크
33:제1엑추에이터 34:제2회동구 35:제2엑추에이터
36:제1핀 37:제3엑추에이터 38:완충실린더
39:제2핀 40:제4엑추에이터 41:제5엑추에이터
42:가이드수단 43:제6엑추에이터 44:팔걸이용핀
45:고정브래킷 46:안전띠 47:압력센서
48:에어백 49:근접센서

Claims

전방 양측에 다방향으로 이동할 수 있는 옴니휠(3)이 설치되고 후방 양측으로 감속기 일체형 구동모터(5)에 의해 정방향 또는 역방향으로 구동하는 주행휠(4)이 설치된 이동대차(2)와;
상기 이동대차(2)의 후방 상측으로 설치된 승강수단(6)과;
상기 승강수단(6)의 상측에 설치된 승강대판(30)과; 상기 승강대판(30)의 상측에 설치한 좌판(7)과;
상기 좌판(7)의 후방 상측으로 설치한 등받이판(8) 및 좌판(7)의 전방 하측으로 설치되며 하부에 발판(10)이 구비된 종아리받침(9)과;
상기 등받이판(8)의 좌우측에 좌판(7) 쪽으로 설치한 팔걸이(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.
청구항 1에 있어서;
상기 승강수단(6)은, 이동대차(2)에 설치한 제1브래킷(2a)과;
상기 제1브래킷(2a)에 베어링 지지되도록 설치한 제1회동구(31)와;
승강대판(30)의 하측에 설치한 제2브래킷(30a)과;
상기 제2브래킷(30a)에 베어링으로 지지되도록 설치한 제2회동구(34)와;
상기 제1회동구(31)와 제2회동구(34)에 하단과 상단이 결합된 승강링크(32)와;
상기 이동대차(2)와 제1회동구(31)에 양단이 결합되어 제1회동구(31)를 회전시켜 승강링크(32)를 기립시키는 제1엑추에이터(33)와;
상기 승강링크(32)와 승강대판(30)에 양단이 결합되어 승강대판(30)을 회전시켜 수평 상태를 유지시키는 제2엑추에이터(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.
청구항 1에 있어서;
상기 좌판(7)과 등받이판(8)의 결합은, 좌판(7)의 후방에 구비된 제1좌판브래킷(7a)과 등받이판(8)의 하측에 구비된 제1등받이브래킷(8a)을 상호 연결하는 제1핀(36)으로 힌지 결합하고, 좌판(7)에 결합된 제2좌판브래킷(7b)과 등받이판(8)의 이면 중상단에 구비된 제2등받이브래킷(8b)에 양단이 회동 가능하게 결합된 제3엑추에이터(37)와, 좌판(7)에 결합된 제3좌판브래킷(7c)과 등받이판(8)의 이면 중상단에 구비된 제3등받이브래킷(8c)에 양단이 회동 가능하게 결합된 완충실린더(38)를 포함하는 구성에 의해 결합되며;
상기 좌판(7)과 종아리받침(9)의 결합은, 좌판(7)의 전방에 구비된 제4좌판브래킷(7d)과 종아리받침(9)의 상단에 구비된 제1종아리받침브래킷(9a)을 상호 연결하는 제2핀(39)으로 힌지 결합하고, 좌판(7)에 결합된 제5좌판브래킷(7e)과 종아리받침(9) 상단에 구비된 제2종아리받침브래킷(9b)에 양단이 회동 가능하게 결합된 제4엑추에이터(40)를 포함하는 구성에 의해 결합되며;
상기 종아리받침(9)과 발판(10)은, 종아리받침(9)의 후방과 발판(10)의 후단에 결합된 제5엑추에이터(41)과, 제5엑추에이터(41)의 양측에 위치하도록 종아리받침(9)에 설치한 가이드블록(42a) 및 발판(10)에 설치한 레일(42b)의 조합으로 이루어진 가이드수단(42)에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.
청구항 1에 있어서;
팔걸이(12)에는 상향으로 노출되도록 구비되며, 사용자가 수동으로 운행할 수 있는 조이스틱 구성의 사용자 조정기(13)와;
사용자 조정기 전방의 팔걸이(12)에 설치되며, 시스템의 운전상태를 육안으로 확인할 수 있도록 운행상태 표시기(14)와;
측판(11)의 내측으로 설치한 사용자 버튼(15)과;
전방으로 향하도록 측판(11)에 설치한 전조등(16)과;
이동대차(2)에 설치한 방향지시등(21) 및 측판에 설치한 보호자 조작반(22)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.
청구항 1에 있어서;
자율주행을 위한 수단으로 이동대차(2)에 설치되어 전/후/좌/우의 장애물 또는 벽면을 검출해서 충돌을 회피하고, 현재 위치 정보를 지도와 비교하여 원하는 경로로 주행할 수 있도록 하는 레이저 센서(17)와;
전방의 물체 인식을 통한 장애물 검출 및 회피 동작을 구현하도록 이동대차(2)에 설치한 3차원 카메라(18)와;
자율주행 레이저 센서(17)와 3차원 카메라(18)가 인지하지 못하는 영역을 검출하여 충돌을 예방하도록 이동대차(2)에 설치한 충돌방지용 초음파 센서(19) 및 각 센서에서 검출된 외부 환경 정보를 취합하여 장애물 검출 및 지도 작성과 경로 계산을 수행하는 자율주행 제어기(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.
청구항 1에 있어서;
상기 등받이판(8)에는 신체 약자의 가슴 부위에 착용할 수 있는 안전띠(46)를 구비하되;
상기 안전띠(46)와 등받이판(8)의 결합부분에는 압력센서(47)를 설치하고, 안전띠(46)에는 신체 약자의 가슴 전방과 측방에 위치하는 에어백(48)을 구비하고, 에어백(48)에는 근접센서(49)를 설치하며, 등받이판(8)의 전면에는 낙상을 검출하는 낙상검출 센서(23)를 설치하고, 이동대차(2)에 자이로센서(24)를 설치하여 압력센서(47)와, 근접센서(49)와, 낙상검출 센서(23) 및 자이로센서(24) 중 적어도 3개 이상의 감지값이 발생할 때 에어백(48)이 작동되게 하여 신체 약자를 보호할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 신체 약자용 이송 로봇.