KR20220072538A - 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치 - Google Patents

바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220072538A
KR20220072538A KR1020200160265A KR20200160265A KR20220072538A KR 20220072538 A KR20220072538 A KR 20220072538A KR 1020200160265 A KR1020200160265 A KR 1020200160265A KR 20200160265 A KR20200160265 A KR 20200160265A KR 20220072538 A KR20220072538 A KR 20220072538A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
braking
wing member
link
roller
wheel
Prior art date
Application number
KR1020200160265A
Other languages
English (en)
Inventor
한경룡
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200160265A priority Critical patent/KR20220072538A/ko
Priority to PCT/KR2021/014685 priority patent/WO2022114531A1/ko
Publication of KR20220072538A publication Critical patent/KR20220072538A/ko
Priority to US18/134,903 priority patent/US20230256588A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/12—Roller-type wheels
    • B60B19/125—Roller-type wheels with helical projections on radial outer surface translating rotation of wheel into movement along the direction of the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/086—Proximity sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0004—Braking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/04—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group expansible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/12—Roller-type wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B25/00—Rims built-up of several main parts ; Locking means for the rim parts
    • B60B25/02—Segmented rims, e.g. with segments arranged in sections; Connecting equipment, e.g. hinges; Insertable flange rings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B33/00—Castors in general; Anti-clogging castors
    • B60B33/02—Castors in general; Anti-clogging castors with disengageable swivel action, i.e. comprising a swivel locking mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/50—Improvement of
    • B60B2900/551—Handling of obstacles or difficult terrains

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

바퀴 장치가 개시된다. 본 바퀴 장치는 각각의 외주면이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 외주면의 일단이 바퀴의 중심축으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동 가능한 복수의 날개 부재, 복수의 날개 부재를 제1 위치 또는 제2 위치로 이동시키는 변형 장치, 날개 부재의 외주면을 따라서 배치되고, 중심축과 나란하지 않는 회전축을 갖는 복수의 롤러 및 롤러와 선택적으로 접하는 제동 패드를 포함하고, 날개 부재가 제1 위치에 있으면 제동 패드를 롤러로부터 이격시키고, 날개 부재가 제2 위치에 있으면 제동 패드를 롤러와 접하도록 이동시켜서 롤러의 회전을 제한하는 제동 장치를 포함한다.

Description

바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치{WHEEL APPARATUS AND MOVING ROBOT APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 개시는 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전방향 이동이 가능하며 동시에 장애물을 용이하게 통과할 수 있는 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치에 관한 것이다.
일반적인 바퀴 장치는 이동 방향 또는 회전 방향이 제한되므로, 좁은 공간에서 원하는 위치로 용이하게 이동할 수 없어서, 주행성에 제약 사항이 존재하는 문제점이 있었다.
또한, 바퀴 장치를 분할하거나 합치는 구조적 변경을 통하여 계단 등의 단차 있는 장애물을 승월할 수 있으나, 바퀴 장치에 충분한 마찰력이 가해지지 않음에 따라 바퀴 장치가 미끄러져서 장애물을 승월하는데 어려운 문제점이 있었다.
본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 전방향 이동이 가능하며 동시에 장애물을 용이하게 통과할 수 있는 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치를 제공함에 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 바퀴 장치는, 각각의 외주면이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 상기 외주면의 일단이 상기 바퀴 장치의 중심축으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동 가능한 복수의 날개 부재, 상기 복수의 날개 부재를 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치로 이동시키는 변형 장치, 상기 날개 부재의 상기 외주면을 따라서 배치되고, 상기 중심축과 나란하지 않는 회전축을 갖는 복수의 롤러 및 상기 롤러와 선택적으로 접하는 제동 패드를 포함하고, 상기 날개 부재가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러로부터 이격시키고, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 이동시켜서 상기 롤러의 회전을 제한하는 제동 장치를 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는 상기 제동 패드를 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결하는 지지 링크를 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는 상기 지지 링크와 상기 날개 부재를 연결하는 제1 토션 스프링을 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는 상기 지지 링크를 회전시키는 제동 모터를 포함할 수 있다.
상기 제동 패드는 상기 날개 부재의 상기 외주면과 나란하게 배치될 수 있다.
상기 제동 패드는 고무 재질로 형성될 수 있다.
상기 복수의 날개 부재는 각각 최내단에 위치하는 제1 지점, 상기 외주면의 상기 일단과 상기 제1 지점 사이에 위치하는 제2 지점 및 상기 외주면의 타단에 위치하는 제3 지점을 갖고, 상기 변형 장치는, 상기 복수의 날개 부재의 각각의 상기 제1 지점을 연결하는 제1 스포크, 상기 복수의 날개 부재 중 인접한 2개의 날개 부재의 의 각각의 상기 제2 지점과 인접한 상기 날개 부재의 상기 제3 지점을 연결하는 복수의 링크 및 상기 복수의 링크의 각각의 중간 영역을 연결하는 제2 스포크를 포함할 수 있다.
상기 변형 장치는, 상기 제1 스포크를 회전시키는 제1 구동 모터 및 상기 제2 스포크를 회전시키는 제2 구동 모터를 더 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는, 상기 제1 스포크와 일체로 형성되는 제1 제동 링크 및 일단이 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1 제동 링크의 회전 경로 상에 배치되는 제2 제동 링크를 포함하고, 상기 제2 제동 링크는, 상기 제1 제동 링크에 의해 가압되어 회전하면, 타단이 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 가압할 수 있다.
상기 제1 제동 링크는 상기 제1 스포크의 일부가 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 제동 장치는, 상기 날개 부재와 상기 제2 제동 링크의 상기 일단을 연결하는 제2 토션 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 이동 로봇 장치는 베이스 및 상기 베이스의 하부에 설치되는 적어도 2개의 바퀴 장치를 포함하고, 상기 바퀴 장치는, 각각의 외주면이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 상기 외주면의 일단이 상기 바퀴 장치의 중심축으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동 가능한 복수의 날개 부재, 상기 복수의 날개 부재를 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치로 이동시키는 변형 장치, 상기 날개 부재의 상기 외주면을 따라서 배치되고, 상기 중심축과 나란하지 않는 회전축을 갖는 복수의 롤러 및 상기 롤러와 선택적으로 접하는 제동 패드를 포함하고, 상기 날개 부재가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러로부터 이격시키고, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 이동시켜서 상기 롤러의 회전을 제한하는 제동 장치를 포함할 수 있다.
상기 이동 로봇 장치는 상기 이동 로봇 장치의 주위의 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서 및 상기 장애물 감지 센서에 의해 감지된 센싱값에 기초하여 상기 이동 로봇 장치의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치로 이동하도록 상기 변형 장치를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는 상기 제동 패드를 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결하는 지지 링크를 포함할 수 있다.
상기 제동 장치는 상기 제동 링크를 회전시키는 제동 모터를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 장애물 감지 센서가 감지한 센싱 값에 기초하여 상기 이동 로봇 장치의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 상기 지지 링크가 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 회전하도록 제동 모터를 제어할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 로봇 장치의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 바퀴 장치의 사시도이다.
도 3은 이동 로봇 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 4는 이동 로봇 장치의 제어 과정을 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 날개 부재가 제1 위치에 있는 경우, 바퀴 장치의 단면도이다.
도 6은 날개 부재가 제2 위치에 있는 경우, 바퀴 장치의 단면도이다.
도 7은 바퀴 장치가 장애물을 통과하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 로봇 장치의 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 바퀴 장치의 사시도이다. 도 3은 이동 로봇 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 로봇 장치는 적어도 2개의 바퀴 장치(10) 및 베이스(20)를 포함할 수 있다.
바퀴 장치(10)는 베이스(20)의 하부에 설치될 수 있으며, 베이스(20)의 전방 및 후방에 각각 2개씩 설치될 수 있다.
베이스(20)는 이동 로봇 장치(1)의 본체에 해당하는 부분일 수 있으며, 대략 직육면체의 형상을 가질 수 있으나, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
바퀴 장치(10)는 복수의 날개 부재(100) 및 롤러(200)를 포함할 수 있다.
날개 부재(100)는 바퀴 장치(10)의 중심축(A)을 기준으로 회전할 수 있다. 날개 부재(100)는 평소에 각각의 외주면(110)이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치에 있을 수 있다. 날개 부재(100)는 하나의 바퀴 장치(10)에 3개로 구현될 수 있으나, 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
롤러(200)는 날개 부재(100)의 외주면(110)을 따라서 배치되고, 중심축(A)과 나란하지 않는 회전축(B)을 가질 수 있다. 롤러(200)의 회전축(B)과 바퀴 장치(10)의 중심축(A)은 45도만큼 벌어져 있을 수 있다.
롤러(200)는 날개 부재(100)의 외주면(110)에 설치된 지지대(201)에 양단이 회전 가능하게 지지될 수 있다. 롤러(200)는 날개 부재(100)의 외주면(110)과 소정 간격 이격 배치될 수 있다.
바퀴 장치(10)는 롤러(200)의 회전축(B)과 수직한 방향으로 마찰력이 가해질 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 바퀴 장치(10)를 갖는 이동 로봇 장치(1)는 각 바퀴 장치(10)의 회전 방향에 따라 다양한 조합의 마찰력이 가해질 수 있다. 이에 따라, 이동 로봇 장치(1)는 전방향 이동이 가능하다.
예를 들어, 전방(+Y 방향) 좌측 및 후방(-Y 방향) 우측에 배치된 2개의 바퀴 장치(10)가 전방으로 회전하고, 전방 우측 및 후방 좌측에 배치된 2개의 바퀴 장치(10)가 후방으로 회전하면, 이동 로봇 장치(1)는 X1 방향을 따라 우측으로 이동할 수 있다.
또한, 전방 좌측 및 후방 좌측에 배치된 2개의 바퀴 장치(10)가 전방으로 회전하고, 후방 좌측 및 후방 우측에 배치된 2개의 바퀴 장치(10)가 후방으로 회전하면, 이동 로봇 장치(1)는 R2 방향을 따라 회전할 수 있다.
즉, 이동 로봇 장치(1)는 다양한 방향으로 작용하는 마찰력의 조합에 따라 전방향 이동이 가능하므로, 좁은 공간에서도 원하는 위치로 용이하게 이동할 수 있다.
도 4는 이동 로봇 장치의 제어 과정을 나타내는 기능 블록도이다. 도 5는 날개 부재가 제1 위치에 있는 경우, 바퀴 장치의 단면도이다. 도 6은 날개 부재가 제2 위치에 있는 경우, 바퀴 장치의 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 로봇 장치(1)는 변형 장치(300), 제동 장치(400), 장애물 감지 센서(500) 및 프로세서(600)를 더 포함할 수 있다.
복수의 날개 부재(100)는 각각의 외주면(110)이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 외주면(110)의 일단(110a)이 바퀴 장치(10)의 중심축(A)으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동할 수 있다. 또한, 변형 장치(300)는 복수의 날개 부재(100)를 제1 위치 또는 제2 위치로 이동시킬 수 있다.
복수의 날개 부재(100)는 각각 최내단에 위치하는 제1 지점(101), 외주면(110)의 일단(110a)과 제1 지점(101) 사이에 위치하는 제2 지점(102) 및 외주면(110)의 타단(110b)에 위치하는 제3 지점(103)을 가질 수 있다.
또한, 변형 장치(300)는 복수의 날개 부재(100)의 각각의 제1 지점(101)을 연결하는 제1 스포크(310), 복수의 날개 부재(100) 중 인접한 2개의 날개 부재의 의 각각의 제2 지점(102)과 인접한 상기 날기 부재의 제3 지점(103)을 연결하는 복수의 링크(320) 및 복수의 링크(320)의 각각의 중간 영역을 연결하는 제2 스포크(330)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 스포크(310, 330)는 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 스포크(310, 330)는 모두 동일한 크기의 “Y” 형상을 가질 수 있고, 중심축(A)을 중심으로 회전할 수 있다.
링크(320)는 중간 영역이 절곡된 “V” 형상을 가질 수 있고, 3개로 구현되는 것으로 도시되어 있으나, 개수가 이에 한정되는 것은 아니고, 날개 부재(100)와 동일한 개수로 구현될 수 있다.
이에 따라, 제1 스포크(310)가 t1 방향으로 회전하면, 제1 스포크(310), 제2 스포크(330), 링크(320) 및 날개 부재(100)로 구현되는 복수의 4절 링크 구조에 의하여, 복수의 날개 부재(100)는 각각 제2 위치로 이동할 수 있다. 복수의 날개 부재(100)가 제2 위치로 이동하면, 바퀴 장치(10)의 전체 회전 반경이 커지고, 블레이드의 형상을 가지므로, 단차 있는 장애물을 용이하게 통과할 수 있다.
또한, 변형 장치(300)는 제1 스포크(310)를 회전시키는 제1 구동 모터(미도시) 및 제2 스포크(330)를 회전시키는 제2 구동 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제1 구동 모터에 의해 제1 스포크(310)가 t1 방향으로 회전하면, 날개 부재(100)는 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 수 있다. 이후, 제2 구동 모터에 의해 제2 스포크(330)가 회전하면, 날개 부재(100) 전체가 중심축(A)을 기준으로 회전할 수 있다.
이에 따라, 날개 부재(100)가 제2 위치에 있는 상태로 회전하여, 바퀴 장치(10)는 단차 있는 장애물을 용이하게 넘어갈 수 있다.
제동 장치(400)는 롤러(200)와 선택적으로 접하는 제동 패드(410)를 포함하고, 날개 부재(100)가 제1 위치에 있으면 제동 패드(410)를 롤러(200)로부터 이격시키고, 날개 부재(100)가 제2 위치에 있으면 제동 패드(410)를 롤러(200)와 접하도록 이동시켜서 롤러(200)의 회전을 제한할 수 있다.
이에 따라, 날개 부재(100)가 제2 위치에 있는 상태에서 이동 로봇 장치(1)가 장애물을 통과하는 경우, 롤러(200)는 제동 장치(400)에 의해 회전하지 않으므로, 각 롤러가 장애물에 의해 미끄러지는 슬립 현상을 방지할 수 있고, 이동 로봇 장치(1)에 충분한 마찰력이 가해지므로, 보다 용이하게 장애물을 통과할 수 있다.
제동 장치(400)는 제동 패드(410)를 날개 부재(100)에 회전 가능하게 연결하는 지지 링크(420)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제동 장치(400)는 지지 링크(420)를 회전시키는 제동 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 제동 모터가 지지 링크(420)를 회전시킴에 따라, 제동 패드(410)는 롤러(200)와 선택적으로 접하거나 이격 배치될 수 있다.
제동 패드(410)는 고무 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 충분히 큰 마찰력이 롤러(200)에 제공되므로, 롤러(200)는 용이하게 정지할 수 있다. 제동 패드(410)는 날개 부재(100)의 외주면(110)과 나란하게 배치되어, 모든 롤러(200)들과 접할 수 있다.
제동 장치(400)는 제1 스포크(310)와 일체로 형성되는 제1 제동 링크(430) 및 일단이 날개 부재(100)에 회전 가능하게 연결되고, 제1 제동 링크(430)의 회전 경로 상에 배치되는 제2 제동 링크(440)를 포함하고, 제2 제동 링크(440)는 제1 제동 링크(430)에 의해 가압되어 회전하면, 타단이 제동 패드(410)를 롤러(200)와 접하도록 가압할 수 있다.
제1 제동 링크(430)는 제1 스포크(310)의 일부가 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 스포크(310)가 t1 방향으로 회전하면, 제1 스포크(310)와 일체로 형성된 제1 제동 링크(430)도 t1 방향으로 회전할 수 있다. 동시에, 제1 제동 링크(430)는 제2 제동 링크(440)의 타단(440b)을 가압하게 되므로, 제2 제동 링크(440)는 t2 방향으로 회전할 수 있다.
한편, 제2 제동 링크(440)의 타단(440b)은 제1 제동 링크(430)와 맞물리는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 제동 링크(440)의 타단(440b)은 제1 제동 링크(430)를 바라보는 일면이 오목하게 인입될 수 있다.
제2 제동 링크(440)가 일단(440a)을 중심으로 t2 방향으로 회전하면, 제2 제동 링크(440)의 외측 영역이 제동 패드(410)를 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 가압할 수 있다.
이에 따라, 제동 패드(410)는 지지 링크(420)에 지지된 상태로 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 회전하여, 롤러(200)와 접할 수 있다. 즉, 제1 스포크(310)가 회전함에 따라, 날개 부재(100)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동함과 동시에, 제동 패드(410)는 롤러(200)와 접하도록 배치되어 롤러(200)의 회전을 제한할 수 있다.
또한, 제동 장치(400)는 지지 링크(420)와 날개 부재(100)를 연결하는 제1 토션 스프링(미도시) 및 날개 부재(100)와 제2 제동 링크(440)의 일단을 연결하는 제2 토션 스프링(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 지지 링크(420) 및 제2 제동 링크(440)는 외력이 가해지지 않으면 초기 위치로 되돌아갈 수 있다.
구체적으로, 제1 스포크(310)가 t2 방향으로 회전하면, 제1 스포크(310)와 일체로 형성된 제1 제동 링크(430)도 t2 방향으로 회전할 수 있다. 동시에, 제2 제동 링크(440)는 제1 제동 링크(430)에 의한 간섭이 없어지므로, 제2 토션 스프링에 의해 t1 방향으로 회전하여 원래의 위치로 되돌아갈 수 있다. 제동 패드(410)도 제2 제동 링크(440)에 의한 간섭이 없어지므로, 제1 토션 스프링에 의해 t1 방향으로 회전하여 롤러(200)와 이격될 수 있다.
장애물 감지 센서(500)는 이동 로봇 장치(1)의 주위의 장애물을 감지할 수 있다. 장애물 감지 센서(500)는 이동 로봇 장치(1)의 주위 환경을 촬상하는 카메라일 수 있으나, 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(600)는 이동 로봇 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는 마이크로컨트롤러(Micro Control Unit, MCU)일 수 있다.
프로세서(600)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(600)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(600)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
프로세서(600)는 장애물 감지 센서(500)에 의해 감지된 센싱값에 기초하여 이동 로봇 장치(1)의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 날개 부재(100)가 제2 위치로 이동하도록 변형 장치(300)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(600)는 장애물 감지 센서(500)가 감지한 센싱 값에 기초하여 이동 로봇 장치(1)의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 지지 링크(420)가 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 회전하도록 제동 모터를 제어할 수 있다.
도 7은 바퀴 장치가 장애물을 통과하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 프로세서(600)는 장애물 감지 센서(500)가 감지한 센싱 값에 기초하여 이동 로봇 장치(1)의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 복수의 날개 부재(100)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키도록 변형 장치(300)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 바퀴 장치(10)의 날개 부재(100)는 평소에 제1 위치에 있다가, 장애물 앞에서 제2 위치로 이동하여 그 상태로 장애물을 통과하고, 장애물을 모두 통과한 이후에는 다시 제1 위치로 이동할 수 있다.
제동 장치(400)가 제1 및 제2 제동 링크(430, 440)로 구현되는 경우에는, 제1 스포크(310)가 회전함에 따라 제1 및 제2 제동 링크(430, 440)도 동시에 회전하여 제동 패드(410)가 롤러(200)에 접할 수 있다. 이 경우, 프로세서(600)가 별도의 제어 동작을 할 필요 없이, 상술한 링크 구조만으로 롤러(200)의 회전을 제한할 수 있다.
또한, 제동 장치(400)가 제동 패드(410)의 지지 링크(420)를 회전시키는 제동 모터를 포함하는 경우에는, 제1 스포크(310)의 회전함과 동시에 제동 모터가 지지 링크(420)를 회전시킴에 따라, 제동 패드(410)는 롤러(200)에 접하여 롤러(200)의 회전을 제한할 수 있다.
이 때, 프로세서(600)는 장애물 감지 센서(500)가 감지한 센싱 값에 기초하여 이동 로봇 장치(1)의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 지지 링크(420)가 중심축(A)으로부터 멀어지는 방향으로 회전하도록 제동 모터를 제어할 수 있다.
바퀴 장치(10)의 날개 부재(100)가 장애물 앞에서 제2 위치로 이동하여 변형된 이후에, 바퀴 장치(10)는 제2 스포크(330)가 회전함에 따라 장애물을 넘어갈 수 있다. 이 때, 장애물의 상부 영역과 맞닿는 롤러(200)는 제동 패드(410)에 의하여 회전이 제한되므로 헛돌지 않고, 접지점(C)에서 충분히 큰 마찰력을 받을 수 있다. 이에 따라, 바퀴 장치(10)는 용이하게 장애물을 넘어갈 수 있다.
바퀴 장치(10) 전체가 장애물을 넘어간 이후에는, 날개 부재(100)가 제2 위치에서 제1 위치로 이동하여 최초 형상으로 복귀할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 이동 로봇 장치 10: 바퀴 장치
20: 베이스 100: 날개 부재
200: 롤러 300: 변형 장치
400: 제동 장치 500: 장애물 감지 센서
600: 프로세서

Claims (15)

  1. 바퀴 장치에 있어서,
    각각의 외주면이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 상기 외주면의 일단이 상기 바퀴 장치의 중심축으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동 가능한 복수의 날개 부재;
    상기 복수의 날개 부재를 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치로 이동시키는 변형 장치;
    상기 날개 부재의 상기 외주면을 따라서 배치되고, 상기 중심축과 나란하지 않는 회전축을 갖는 복수의 롤러; 및
    상기 롤러와 선택적으로 접하는 제동 패드를 포함하고, 상기 날개 부재가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러로부터 이격시키고, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 이동시켜서 상기 롤러의 회전을 제한하는 제동 장치;를 포함하는 바퀴 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제동 장치는 상기 제동 패드를 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결하는 지지 링크를 포함하는 바퀴 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제동 장치는 상기 지지 링크와 상기 날개 부재를 연결하는 제1 토션 스프링을 포함하는 바퀴 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제동 장치는 상기 지지 링크를 회전시키는 제동 모터를 포함하는 바퀴 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제동 패드는 상기 날개 부재의 상기 외주면과 나란하게 배치되는 바퀴 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제동 패드는 고무 재질로 형성되는 바퀴 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 날개 부재는 각각 최내단에 위치하는 제1 지점, 상기 외주면의 상기 일단과 상기 제1 지점 사이에 위치하는 제2 지점 및 상기 외주면의 타단에 위치하는 제3 지점을 갖고,
    상기 변형 장치는,
    상기 복수의 날개 부재의 각각의 상기 제1 지점을 연결하는 제1 스포크,
    상기 복수의 날개 부재 중 인접한 2개의 날개 부재의 의 각각의 상기 제2 지점과 인접한 상기 날개 부재의 상기 제3 지점을 연결하는 복수의 링크 및
    상기 복수의 링크의 각각의 중간 영역을 연결하는 제2 스포크를 포함하는 바퀴 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변형 장치는,
    상기 제1 스포크를 회전시키는 제1 구동 모터 및
    상기 제2 스포크를 회전시키는 제2 구동 모터를 더 포함하는 바퀴 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제동 장치는,
    상기 제1 스포크와 일체로 형성되는 제1 제동 링크 및
    일단이 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1 제동 링크의 회전 경로 상에 배치되는 제2 제동 링크를 포함하고,
    상기 제2 제동 링크는,
    상기 제1 제동 링크에 의해 가압되어 회전하면, 타단이 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 가압하는 바퀴 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 제동 링크는 상기 제1 스포크의 일부가 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 형성되는 바퀴 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제동 장치는,
    상기 날개 부재와 상기 제2 제동 링크의 상기 일단을 연결하는 제2 토션 스프링을 더 포함하는 바퀴 장치.
  12. 이동 로봇 장치에 있어서,
    베이스; 및
    상기 베이스의 하부에 설치되는 적어도 2개의 바퀴 장치를 포함하고,
    상기 바퀴 장치는,
    각각의 외주면이 조합되어 원형을 이루도록 배치되는 제1 위치 및 상기 외주면의 일단이 상기 바퀴 장치의 중심축으로부터 멀어지도록 회전하여 서로 분할되는 제2 위치로 이동 가능한 복수의 날개 부재,
    상기 복수의 날개 부재를 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치로 이동시키는 변형 장치,
    상기 날개 부재의 상기 외주면을 따라서 배치되고, 상기 중심축과 나란하지 않는 회전축을 갖는 복수의 롤러 및
    상기 롤러와 선택적으로 접하는 제동 패드를 포함하고, 상기 날개 부재가 상기 제1 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러로부터 이격시키고, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치에 있으면 상기 제동 패드를 상기 롤러와 접하도록 이동시켜서 상기 롤러의 회전을 제한하는 제동 장치를 포함하는 이동 로봇 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 로봇 장치의 주위의 장애물을 감지하는 장애물 감지 센서; 및
    상기 장애물 감지 센서에 의해 감지된 센싱값에 기초하여 상기 이동 로봇 장치의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 상기 날개 부재가 상기 제2 위치로 이동하도록 상기 변형 장치를 제어하는 프로세서;를 더 포함하는 이동 로봇 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제동 장치는 상기 제동 패드를 상기 날개 부재에 회전 가능하게 연결하는 지지 링크를 포함하는 이동 로봇 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제동 장치는 상기 지지 링크를 회전시키는 제동 모터를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 장애물 감지 센서가 감지한 센싱 값에 기초하여 상기 이동 로봇 장치의 전방에 장애물이 있는 것으로 판단되면, 상기 지지 링크가 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 회전하도록 제동 모터를 제어하는 이동 로봇 장치.
KR1020200160265A 2020-11-25 2020-11-25 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치 KR20220072538A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200160265A KR20220072538A (ko) 2020-11-25 2020-11-25 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치
PCT/KR2021/014685 WO2022114531A1 (ko) 2020-11-25 2021-10-20 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치
US18/134,903 US20230256588A1 (en) 2020-11-25 2023-04-14 Wheel device and mobile robot device comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200160265A KR20220072538A (ko) 2020-11-25 2020-11-25 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220072538A true KR20220072538A (ko) 2022-06-02

Family

ID=81754782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200160265A KR20220072538A (ko) 2020-11-25 2020-11-25 바퀴 장치 및 이를 포함하는 이동 로봇 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230256588A1 (ko)
KR (1) KR20220072538A (ko)
WO (1) WO2022114531A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220168161A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Hyundai Motor Company Driving wheel and mobility vehicle including same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386011B1 (ko) * 2012-12-07 2014-04-16 서울대학교산학협력단 수동 변신 바퀴 및 그 바퀴를 갖는 로봇
CN106427388B (zh) * 2016-11-16 2018-11-06 浙江工业大学 具有辊子可控性转动的麦克纳姆轮装置
KR101936492B1 (ko) * 2017-02-01 2019-01-09 한국기술교육대학교 산학협력단 가변형 바퀴
CN208052991U (zh) * 2018-02-05 2018-11-06 徐东 旋臂履带组合式爬楼车轮及安装该车轮的小车和轮椅
KR102139500B1 (ko) * 2018-12-11 2020-07-30 서울대학교산학협력단 변형 바퀴 및 이를 구비한 로봇

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220168161A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Hyundai Motor Company Driving wheel and mobility vehicle including same
US11701274B2 (en) * 2020-11-27 2023-07-18 Hyundai Motor Company Driving wheel and mobility vehicle including same

Also Published As

Publication number Publication date
US20230256588A1 (en) 2023-08-17
WO2022114531A1 (ko) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3334646B1 (en) Human-machine interaction vehicle
CN105326442B (zh) 行走装置、尤其可自主行走的地面清洁设备
US9501083B2 (en) Accelerator and brake pedal device and vehicle using same
US10401855B2 (en) Inceptor apparatus
US20230256588A1 (en) Wheel device and mobile robot device comprising same
US8662240B2 (en) Steering system
US7810591B2 (en) Traveling device
US20170083039A1 (en) Rolling return to neutral depressable control
AU2017253769A1 (en) Self-propelled personal transportation device
US20210009094A1 (en) Autonomous driving system and autonomous deceleration control apparatus
US11247701B2 (en) Smart moving device, navigation method thereof, and storage medium
EP3159049B1 (en) Curve cornering simulation device for providing the feeling of sliding when turning
KR20130005513A (ko) 이동 로봇의 범퍼 조립체
US20180353840A1 (en) Driving mode changeable mobility device
EP4041601A1 (en) Vertical sensing in an autonomous cleaning robot
US20170321772A1 (en) Electromechanical brake capable of detecting change in motor characteristics
US20210146910A1 (en) Autonomous driving system and autonomous steering apparatus
JP3656500B2 (ja) 全方向移動型台車
KR102118012B1 (ko) 가변식 스티어링 휠 및 이의 작동방법
CN111439329B (zh) 姿态自调整的可操作式移动平衡装置、方法、终端及介质
US20140333103A1 (en) Seat assistance system, seat assistance method, and safety seat
US20210061284A1 (en) Vehicle using eccentric wheel
EP2845775A1 (en) System and method for testing crash avoidance technologies
US20230415813A1 (en) Brake apparatus and controlling method thereof
US10946869B2 (en) Vehicle steering control systems and methods

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination