KR20220076819A - 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇 - Google Patents

차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇 Download PDF

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KR20220076819A
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임대영
길우람
박원석
장우석
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한국생산기술연구원
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    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
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Abstract

본 발명은 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정된 자세로 차량의 조향을 제어할 수 있도록 하기 위한 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 외형을 형성하는 본체유닛; 상기 본체유닛의 하부에 마련되는 바퀴유닛; 상기 본체유닛의 하부에 마련되며, 레일 상에서 이동 가능하게 마련된 레일휠유닛; 상기 본체유닛의 상부에 마련되어 상기 바퀴유닛의 조향을 위한 조향신호를 입력받는 제어유닛; 및 상기 제어유닛으로부터 입력받은 조향신호에 따라 상기 바퀴유닛을 회전시켜 조향각을 조절하도록 마련된 조향유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇을 제공한다.

Description

차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇{AGRICULTURAL MOBILE WORKING ROBOT HAVING VEHICLE BODY STEERING MODULE}
본 발명은 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정된 자세로 차량의 조향을 제어할 수 있도록 하기 위한 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇에 관한 것이다.
농촌의 고령화로 인한 인력 부족현상이 심화되고 있고, 밀폐된 공간에서 방제작업으로 인한 농약 중독이 발생하는 문제들이 발생함에 따라 농촌의 기계화가 진행되고 있으며, 그 노력의 일환으로 농업에서도 농작업용 리프트 전기 작업차를 활용하기 위한 연구개발이 이루어지고 있다. 그러나, 시설원예의 경우, 길이 포장되어 있어, 차량을 이용하기가 용이하지만, 토경재배의 경우, 길이 비포장된 흙, 도랑, 진흙 등으로 이루어져 있기 때문에 차량을 이용하여 이동하기 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 한편, 종래에 레일 위를 이동하도록 마련된 차량의 경우에는, 레일 밖을 벗어나서 이동하는 것이 불가능하다는 문제점이 있었다.
따라서, 종래에는 레일이 마련된 농지와 레일이 마련되지 않은 농지에 각각 차량을 구비해야 했기 때문에 장비 구입 비용이 상승하는 문제가 있었다. 그리고, 레일 위에서 이동하며 짐을 적재하던 차량이 레일 밖으로 이동하여 짐을 옮겨야 하는 경우에 사용이 불가능하기 때문에 접근성이 떨어지는 문제도 있었다.
또한, 비닐하우스와 같이 좁은 공간이서 차량을 이용하는 경우 차량의 방향을 전환하기가 어려운 문제가 있었다.
따라서, 레일 유무에 상관없이 이용이 가능하고, 차량의 방향 전환이 용이한 전기 작업차가 필요하다.
또한, 종래의 농작업용 차량은 임의 위치와 높이에 있는 과수 관리 및 수확 시, 수동 방식의 랙 앤 피니언 방식의 조향 장치를 사용했다.
그러나, 이러한 조향 방식은 차량의 중량이나 노면의 상태에 따라 차량 조향에 어려움이 있었으며, 차량 조향으로 인해 운전자세가 크게 변화됨에 따라 안정된 자세를 유지하기 어려워 안전상의 문제가 있었다.
따라서, 안정된 자세로 편리하게 차량의 조향을 제어할 수 있는 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2012-0025403호 (2012.03.15 공개)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 안정된 자세로 차량의 조향을 제어할 수 있도록 하기 위한 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 외형을 형성하는 본체유닛; 상기 본체유닛의 하부에 마련되는 바퀴유닛; 상기 본체유닛의 하부에 마련되며, 레일 상에서 이동 가능하게 마련된 레일휠유닛; 상기 본체유닛의 상부에 마련되어 상기 바퀴유닛의 조향을 위한 조향신호를 입력받는 제어유닛; 및 상기 제어유닛으로부터 입력받은 조향신호에 따라 상기 바퀴유닛을 회전시켜 조향각을 조절하도록 마련된 조향유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어유닛은, 사용자에 의해 조향신호가 입력될 수 있는 조향휠; 및 가변저항값을 이용하여 상기 조향휠의 회전된 각도에 대한 상기 조향신호를 생성하도록 마련된 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체유닛은, 차체 프레임을 형성하도록 마련된 몸체; 및 상기 몸체의 하부에 형성되며, 상기 바퀴유닛 중 조향을 수행하도록 마련된 제2 바퀴부가 양단에 결합되도록 상기 몸체의 폭 방향으로 연장 형성된 본체프레임을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조향유닛은, 상기 본체프레임의 중앙부에 형성되며 일방향 및 타방향으로 회전 가능하게 마련되는 조향축; 상기 조향신호에 대응되게 상기 조향축을 회전시키도록 마련된 조향모터; 일단이 상기 조향축에 고정 결합되어 상기 조향축의 회전과 대응되게 회전하도록 마련된 조향몸체부; 상기 본체프레임의 양단에 힌지 결합되며, 상기 제2 바퀴부가 고정 결합되는 한 쌍의 조향플랜지부; 및 양단이 상기 조향몸체부와 상기 조향플랜지부에 힌지 결합되도록 마련된 조향프레임부을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조향몸체부는, 일단이 상기 조향축에 고정 결합되며, 상기 본체프레임으로부터 일방향으로 연장 형성된 조향판; 및 상기 조향판의 타단에 형성되는 한 쌍의 조향돌출체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조향플랜지부는, 일단에 상기 제2 바퀴부가 결합되고, 상기 조향판과 동일한 방향으로 연장 형성되는 플랜지몸체; 상기 플랜지몸체의 일단에 형성되며, 상기 본체프레임과 힌지 결합이 이루어지도록 마련된 플랜지힌지; 및 상기 플랜지몸체의 타단에 형성되며, 상기 조향프레임부가 결합될 수 있는 플랜지홀이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조향프레임부는, 일단이 상기 조향돌출체에 힌지 결합되고, 타단이 상기 플랜지홀에 힌지 결합되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조향유닛은, 한 쌍의 상기 제2 바퀴부 중 회전 반경의 바깥측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도가 회전 반경의 내측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도보다 더 크게 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 본체유닛의 하부 전면에 형성되는 범퍼유닛을 더 포함하며, 상기 범퍼유닛은, 상기 본체유닛의 폭 방향으로 연장 형성되며, 상기 본체유닛의 전방을 향해 돌출되어 형성된 범퍼프레임; 및 상기 범퍼프레임의 후방에 결합되어 상기 범퍼프레임의 충격을 완화시키도록 마련된 충격완화부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 조향 제어방법에 있어서, 상기 제어유닛의 조향휠의 가변저항값을 이용하여 상기 조향휠의 회전된 각도에 대한 상기 조향신호가 생성되고, 생성된 상기 조향신호에 대응되도록 상기 조향유닛이 상기 바퀴유닛의 조향을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 조향 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 차량의 중량이나 노면의 상태에 상관없이 안정된 자세로 조향 제어를 할 수 있어 안전하다.
따라서, 안정된 자세로 편리하게 차량의 조향을 제어할
레일 상을 이동할 때에나, 레일이 없는 길을 이동할 때 모두 사용이 가능하다는 점에서 편리하다.
또한, 본 발명은 제자리에서 방향을 전환할 수 있기 때문에 좁은 공간에서도 방향 전환이 용이하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 상부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 하부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 리프트를 승강시킨 상태의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조향휠의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조향유닛의 하부도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조향유닛의 상부 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차의 상부 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차 하부 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차(1000)는 본체유닛(100), 바퀴유닛(200), 레일휠유닛(300), 방향전환유닛(400), 리프트유닛(500), 범퍼유닛(600), 제어유닛(700) 및 조향유닛(800)을 포함한다.
상기 본체유닛(100)은 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차(1000)의 외형을 형성하며, 몸체(110), 발판(120) 및 본체프레임(130)을 포함한다.
상기 몸체(110)는 차체 프레임을 형성하도록 마련되며, 도시된 바와 같이, 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 단, 상기 몸체(110)의 형상은 직육면체의 형상으로 한정하는 것은 아니다
상기 발판(120)은 상기 몸체(110)의 일측면에 마련되며, 운전자가 상기 발판(120)을 딛고 올라설 수 있도록 상기 몸체(110)의 후방을 향해 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 발판(120)은 전방으로 회동하였을 때에는 상기 몸체(110)의 일측면과 수직을 이루어 지면과 평행하도록 고정되고, 후방으로 회동하였을 때에는 상기 몸체(110)의 일측면에 밀착되도록 마련될 수 있다.
상기 본체프레임(130)은 상기 몸체(110)의 하부에 형성되며, 상기 바퀴유닛(200) 중 조향을 수행하도록 마련된 제2 바퀴부(220)가 양단에 결합도리 수 있도록 상기 몸체(110)의 폭 방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 바퀴유닛(200)은 상기 본체유닛(110)의 하부에 마련되며, 제1 바퀴부(210) 및 제2 바퀴부(220)를 포함한다.
상기 제1 바퀴부(210)는 상기 본체유닛(110)의 하부 일측에 마련되어 구동이 이루어지도록 마련되며, 제1 바퀴(211) 및 구동모터(212)를 포함한다.
상기 제1 바퀴(211)는 상기 본체유닛(100)의 하부 일측에 마련되며, 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 구동모터(212)는 한 쌍의 상기 제1 바퀴(211) 사이에 마련되어, 상기 제1 바퀴(211)가 회전할 수 있는 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 바퀴부(220)는 상기 본체유닛(100)의 하부 타측에 마련되어 조향을 수행하도록 마련되며, 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 바퀴부(220)는 상기 조향유닛(800)에 의해 조향이 이루어질 수 있다.
상기 레일휠유닛(300)은 상기 본체유닛(100)의 하부에 마련되며, 레일 상에서 이동 가능하게 마련될 수 있다.
상기 레일휠유닛(300)은 제1 레일휠(310) 및 제2 레일휠(320)을 포함할 수 있다.
상기 제1 레일휠(310)은 상기 본체유닛(100)의 하부 일측에 한 쌍으로 마련되며, 상기 구동모터(212)와 연결되어 구동이 이루어지도록 마련될 수 있다.
상기 구동모터(212)는 상기 제1 바퀴(211)와 상기 제1 레일휠(310)에 대해 선택적으로 동력을 제공하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 구동모터(212)는 상기 제1 바퀴(211)가 지면에 닿았을 때에는 상기 제1 바퀴(211)에 동력을 제공하고, 상기 제1 레일휠(310)이 레일 상에 위치하고 상기 제1 바퀴(211)가 지면으로부터 이격되어 있을 때에는, 상기 제1 레일휠(310)에 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
이를 위해, 상기 제1 바퀴(211)와 상기 제1 레일휠(310)에 압력 센서를 부가적으로 구비하여 지면 및 레일에 대한 접촉 여부를 판단하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 레일휠(320)은 상기 본체유닛(100)의 하부 타측에 한 쌍으로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 레일휠(310) 및 상기 제2 레일휠(320)은 상기 바퀴유닛(200)보다 지면으로부터의 거리가 더 이격되어 형성되도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 바퀴유닛(200)이 지면과 접하고 있을 때에는 상기 레일휠유닛(300)이 지면으로부터 이격된 상태가 되되, 상기 레일휠유닛(300)이 레일 상에 위치할 때에는 상기 바퀴유닛(200)이 지면으로부터 이격되도록 마련될 수 있다.
상기 방향전환유닛(400)은 상기 본체유닛(100)의 하부에 마련되며, 상기 본체유닛(100)이 제자리에서 방향을 전환할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 방향전환유닛(400)은 캐스터모듈(410) 및 회동모듈(420)을 포함할 수 있다.
상기 캐스터모듈(410)은 본체유닛(100)의 하부에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 캐스터모듈(410)은 일방향으로 회동시 상기 레일휠유닛(300)보다 지면에서 이격되는 위치에 고정되도록 마련되며, 타방향으로 회동시 상기 바퀴유닛(200)을 지면에서 이격시키는 위치에 고정되도록 마련되어 상기 본체유닛(100)의 방향을 전환시킬 수 있게 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 캐스터모듈(410)은 프레임(411), 캐스터축(412), 받침부(413), 턴테이블(414) 및 캐스터(415)를 포함할 수 있다.
상기 프레임(411)은 상기 본체유닛(100)의 폭 방향으로 연장 형성되어 양단이 상기 본체유닛(100)의 몸체(110)의 양측면을 이루는 프레임에 결합되도록 마련될 수 있다. 상기 프레임(411)은 각형으로 마련될 수도 있고, 원기둥 형태로 연장 형성될 수도 있다.
상기 캐스터축(412)은 상기 프레임(411)의 양단부측에 한 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 캐스터축(412)은 상기 프레임(411)으로부터 일방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 받침부(413)는 각각의 상기 캐스터축(412)에 결합될 수 있으며, 판상 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 턴테이블(414)은 상기 받침부(413)의 하부에 결합될 수 있으며, 일방향 및 타방향으로 회전 가능하게 마련될 수 있다.
상기 캐스터(415)는 상기 턴테이블(414)에 결합되어 마련되며, 바퀴 형태로 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 캐스터(415)는 상기 턴테이블(414)에 의해 축이 일방향 및 타방향으로 회전될 수 있다.
상기 회동모듈(420)은 상기 캐스터모듈(410)을 일방향 및 타방향으로 회동시키도록 마련될 수 있다.
상기 회동모듈(420)은 액추에이터(421) 및 힌지프레임(422)을 포함할 수 있다.
상기 액추에이터(421)은 상기 본체유닛(100)의 길이 방향으로 평행하게 연장 형성되며, 상기 본체유닛(100)의 길이 방향으로 신축 가능하게 마련될 수 있다.
상기 힌지프레임(422)은 일단이 상기 프레임(411)에 고정 결합되며, 타단은 상기 액추에이터(421)에 힌지 결합되도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련됨에 따라, 상기 액추에이터(421)가 신장되었을 경우에는 상기 프레임(411)이 일방향으로 회전하여 상기 캐스터모듈(410)이 상기 레일휠유닛(300)보다 지면에서 이격되는 위치에 고정되게 된다. 즉, 상기 캐스터모듈(410)이 상기 본체유닛(100)과 평행하게 배열되어 고정된다.
반면에, 상기 액추에이터(421)가 압축되었을 경우에는 상기 프레임(411)이 타방향으로 회전하여 상기 캐스터모듈(410)이 지면과 접촉하면서 바퀴유닛(200)이 지면으로부터 이격되도록 마련된다. 즉, 상기 캐스터모듈(410)이 상기 본체유닛(100)과 수직하게 배열될 수 있다. 따라서, 상기 캐스터모듈(410)에 의해 상기 본체유닛(100)의 방향을 제자리에서 자유롭게 전환할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 접이식 바퀴를 갖는 농작업용 리프트 전기작업차의 리프트를 승강시킨 상태의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 더 참조하면, 상기 리프트유닛(500)은 상기 본체유닛(100)의 상부에 결합되며, 탑재부(510), 링크부(520), 유압실린더(530), 난간부(540), 도어부(550) 및 리프트제어부(560)를 포함할 수 있다.
상기 탑재부(510)는 상기 본체유닛(100)의 상부에 마련되며, 상면이 평면으로 마련되어 운전자가 탑승할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 링크부(520)는 상기 탑재부(510)의 하부에 마련되며, 신축 가능하게 마련될 수 있다.
상기 링크부(520)는 링크(521), 제1 링크힌지(522) 및 제2 링크힌지(523)를 포함한다.
상기 링크(521)는 신축 가능하게 마련되는 본체를 형성하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 링크힌지(522)는 일단이 상기 링크(521)의 일측 하부에 결합되고 타단이 상기 유압실린더(530)의 일단과 힌지 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 제2 링크힌지(523)는 일단이 상기 링크(521)의 타측 상부에 결합되고 타단이 상기 유압실린더(530)의 타단과 힌지 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 유압실린더(530)는 상기 링크부(520)에 결합되어 상기 링크부(520)를 신축시키도록 마련될 수 있다.
상기 난간부(540)는 상기 탑재부(510)의 상부 둘레를 따라 난간 형태로 마련되어 사용자의 추락을 방지하도록 마련될 수 있다.
상기 도어부(550)는 상기 난간부(540)에 일측 및 타측 중 어느 하나 이상에 마련되며, 도어프레임(551), 도어힌지(552) 및 도어락(523)을 포함할 수 있다.
상기 도어프레임(551)은 상기 난간부(540) 사이에 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 도어힌지(552)는 상기 도어프레임(551)의 일측에 형성될 수 있다.
상기 도어락(553)은 상기 도어프레임(551)의 타측에 형성되어 상기 도어프레임(551)의 개폐를 제어할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 리프트제어부(560)는 상기 탑재부(510) 상에 마련되어 상기 유압실린더(530)의 신축을 제어하어 상기 탑재부(510)의 높이를 제어하도록 마련될 수 있다. 그리고 상기 리프트제어부(560)는 상기 바퀴유닛(200), 상기 레일휠유닛(300)의 구동 및 조향을 더 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 범퍼유닛(600)은 상기 본체유닛(100)의 하부 전면에 형성되도록 마련되며, 범퍼프레임(610) 및 충격완화부(620)를 포함할 수 있다.
상기 범퍼프레임(610)은 상기 본체유닛(100)의 폭 방향으로 연장 형성되며, 상기 본체유닛(100)의 전방을 향해 돌출 형성될 수 있다.
상기 충격완화부(620)는 상기 범퍼프레임(610)의 후방에 결합되어 상기 범퍼프레임(610)의 충격을 완화시키도록 마련될 수 있다.
상기 제어유닛(700)은 상기 본체유닛(100)의 상부에 마련되며, 상기 발판(120)에서 제어 가능한 위치에 마련될 수 있다.
상기 제어유닛(700)은 상기 바퀴유닛(200), 레일휠유닛(300), 상기 방향전환유닛(400), 상기 리프트유닛(500)을 모두 제어할 수 있도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 본 발명은 상기 방향전환유닛(400)을 이용하여 상기 본체유닛(100)의 방향을 제자리에서 전환하도록 함으로써, 비닐 하우스 등의 좁은 공간에서 효율적인 작업이 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조향휠의 사시도이다.
도 5를 더 참조하면, 구체적으로 상기 제어유닛(700)은 조향휠(710) 및 제어모듈(720)을 포함할 수 있다.
상기 조향휠(710)은 사용자에 의해 조향신호가 입력될 수 있는 휠 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제어모듈(720)은 상기 조향휠(710)에 부착된 포텐시오미터인 가변저항값을 이용하여 상기 조향휠(710)의 회전된 각도에 대한 상기 조향신호를 생성하도록 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조향유닛의 하부도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조향유닛의 상부 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 조향유닛(800)은 상기 제어유닛(700)으로부터 입력받은 조향신호에 따라 상기 바퀴유닛(200)의 제2 바퀴부(220)를 회전시켜 조향각을 조절하도록 마련될 수 있다.
상기 조향유닛(800)은 조향축(810), 조향모터(820), 조향몸체부(830), 조향플랜지부(840) 및 조향프레임부(850)를 포함한다.
상기 조향축(810)은 상기 본체프레임(130)의 중앙부에 삽입되어 형성되며 일방향 및 타방향으로 회전 가능하게 마련될 수 있다.
상기 조향모터(820)는 상기 제어모듈(720)로부터 상기 조향신호를 제공받아 상기 조향신호에 대응되게 상기 조향축(810)을 회전시키도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 조향모터(820)는 상기 조향휠(710)의 회전방향 및 회전각도에 대응되게 상기 조향축(810)을 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 조향몸체부(830)는 일단이 상기 조향축(810)에 고정 결합되어 상기 조향축(810)의 회전과 대응되게 회전하도록 마련될 수 있다.
상기 조향몸체부(830)는 조향판(831) 및 조향돌출체(832)를 포함할 수 있다.
상기 조향판(831)은 일단이 상기 조향축(810)에 고정 결합되며, 상기 본체프레임(130)으로부터 일방향으로 연장 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 조향판(831)은 일단이 상기 조향축(810)에 고정된 상태로, 타단이 상기 본체유닛(100)의 길이 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 조향돌출체(832)는 상기 조향판(831)의 타단에 형성되며 상기 조향판(831)의 면으로부터 상부 또는 하부를 향해 돌출 형성될 수 있다. 그리고, 상기 조향돌출체(832)는 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
상기 조향플랜지부(840)는 한 쌍으로 마련되어 상기 본체프레임(130)의 양단에 힌지 결합되며, 상기 제2 바퀴부(220)가 고정 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 조향플랜지부(840)는 플랜지몸체(841), 플랜지힌지(842) 및 플랜지홀(843)을 포함할 수 있다.
상기 플랜지몸체(841)는 일단에 상기 제2 바퀴부(220)가 결합되고, 상기 조향판(831)과 동일한 방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 플랜지힌지(842)는 상기 플랜지몸체(841)의 일단에 형성되며, 상기 본체프레임(130)과 힌지 결합이 이루어지도록 마련될 수 있다.
상기 플랜지홀(843)은 상기 플랜지몸체(841)의 타단에 형성되며, 상기 조향프레임부(850)가 결합될 수 있는 홀 형태로 형성될 수 있다.
상기 조향프레임부(850)는 양단이 상기 조향몸체부(830)와 상기 조향플랜지부(840)에 힌지 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 조향프레임부(850)는 한 쌍으로 마련되며, 일단이 상기 조향돌출체(832)에 힌지 결합되고, 타단이 상기 플랜지홀(843)에 힌지 결합되도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 조향유닛(800)은 한 쌍의 상기 제2 바퀴부(220) 중 회전 반경의 바깥측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도가 회전 반경의 내측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도보다 더 크게 제어하도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 조향유닛(800)은 농작업시 좁은 영역에서도 방향전환이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
종래의 작업용 전동카는 수동 방식의 랙 앤 피니언 방식의 조향 장치로 이루어져 있기 때문에 임의 위치와 높이에 있는 과수를 관리하거나 수확할 때 조향시 안전상의 문제가 있었다. 구체적으로, 차량의 중량이 크고 노면의 상태가 불량할 시 높은 곳에서 차량을 조향할 때, 조향에 많은 힘이 필요하기 때문에 운전자의 자세가 기울어지게 된다. 이처럼, 차량 조향으로 인한 운전자세가 크게 변화함에 따라 높은곳에서 안정된 자세를 유지할 수 없었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 조향휠(710)을 이용하여 생성된 가변저항값에 따른 조향신호를 조향모터(820)에 제공하여 전동식 조향이 이루어지기 때문에, 조향휠(710) 조작에 많은 힘이 필요하지 않다. 따라서, 본 발명에 따르면, 조향시 안정적인 자세를 유지하여 추락 등의 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇
100: 본체유닛 110: 몸체
120: 발판 130: 본체프레임
200: 바퀴유닛 210: 제1 바퀴부
211: 제1 바퀴 212: 구동모터
220: 제2 바퀴부 300: 레일휠유닛
310: 제1 레일휠 320: 제2 레일휠
400: 방향전환유닛 410: 캐스터모듈
411: 프레임 412: 캐스터축
413: 받침부 414: 턴테이블
415: 캐스터 420: 회동모듈
421: 액추에이터 422: 힌지프레임
500: 리프트유닛 510: 탑재부
520: 링크부 521: 링크
522: 제1 링크힌지 523: 제2 링크힌지
530: 유압실린더 540: 난간부
550: 도어부 551: 도어프레임
552: 도어힌지 553: 도어락
560: 리프트제어부 600: 범퍼유닛
610: 범퍼프레임 620: 충격완화부
700: 제어유닛 710: 조향휠
720: 제어모듈 800: 조향유닛
810: 조향축 820: 조향모터
830: 조향몸체부 831: 조향판
832: 조향돌출체 840: 조향플랜지부
841: 플랜지몸체 842: 플랜지힌지
843: 플랜지홀 850: 조향프레임부

Claims (10)

  1. 외형을 형성하는 본체유닛;
    상기 본체유닛의 하부에 마련되는 바퀴유닛;
    상기 본체유닛의 하부에 마련되며, 레일 상에서 이동 가능하게 마련된 레일휠유닛;
    상기 본체유닛의 상부에 마련되어 상기 바퀴유닛의 조향을 위한 조향신호를 입력받는 제어유닛; 및
    상기 제어유닛으로부터 입력받은 조향신호에 따라 상기 바퀴유닛을 회전시켜 조향각을 조절하도록 마련된 조향유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    사용자에 의해 조향신호가 입력될 수 있는 조향휠; 및
    가변저항값을 이용하여 상기 조향휠의 회전된 각도에 대한 상기 조향신호를 생성하도록 마련된 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체유닛은,
    차체 프레임을 형성하도록 마련된 몸체; 및
    상기 몸체의 하부에 형성되며, 상기 바퀴유닛 중 조향을 수행하도록 마련된 제2 바퀴부가 양단에 결합되도록 상기 몸체의 폭 방향으로 연장 형성된 본체프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조향유닛은,
    상기 본체프레임의 중앙부에 형성되며 일방향 및 타방향으로 회전 가능하게 마련되는 조향축;
    상기 조향신호에 대응되게 상기 조향축을 회전시키도록 마련된 조향모터;
    일단이 상기 조향축에 고정 결합되어 상기 조향축의 회전과 대응되게 회전하도록 마련된 조향몸체부;
    상기 본체프레임의 양단에 힌지 결합되며, 상기 제2 바퀴부가 고정 결합되는 한 쌍의 조향플랜지부; 및
    양단이 상기 조향몸체부와 상기 조향플랜지부에 힌지 결합되도록 마련된 조향프레임부을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조향몸체부는,
    일단이 상기 조향축에 고정 결합되며, 상기 본체프레임으로부터 일방향으로 연장 형성된 조향판; 및
    상기 조향판의 타단에 형성되는 한 쌍의 조향돌출체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조향플랜지부는,
    일단에 상기 제2 바퀴부가 결합되고, 상기 조향판과 동일한 방향으로 연장 형성되는 플랜지몸체;
    상기 플랜지몸체의 일단에 형성되며, 상기 본체프레임과 힌지 결합이 이루어지도록 마련된 플랜지힌지; 및
    상기 플랜지몸체의 타단에 형성되며, 상기 조향프레임부가 결합될 수 있는 플랜지홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조향프레임부는,
    일단이 상기 조향돌출체에 힌지 결합되고, 타단이 상기 플랜지홀에 힌지 결합되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 조향유닛은,
    한 쌍의 상기 제2 바퀴부 중 회전 반경의 바깥측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도가 회전 반경의 내측에 위치한 제2 바퀴부의 회전 각도보다 더 크게 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체유닛의 하부 전면에 형성되는 범퍼유닛을 더 포함하며,
    상기 범퍼유닛은,
    상기 본체유닛의 폭 방향으로 연장 형성되며, 상기 본체유닛의 전방을 향해 돌출되어 형성된 범퍼프레임; 및
    상기 범퍼프레임의 후방에 결합되어 상기 범퍼프레임의 충격을 완화시키도록 마련된 충격완화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇.
  10. 제 1 항에 따른 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 조향 제어방법에 있어서,
    상기 제어유닛의 조향휠의 가변저항값을 이용하여 상기 조향휠의 회전된 각도에 대한 상기 조향신호가 생성되고, 생성된 상기 조향신호에 대응되도록 상기 조향유닛이 상기 바퀴유닛의 조향을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차체 조향모듈을 갖는 농작업용 이동 로봇의 조향 제어방법.
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