KR20220159172A - 궤도 주행 장치 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
궤도 주행 장치 및 시스템이 개시된다.
상기 궤도 주행 장치는, 본체, 및 상기 본체와 결합되어 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비한다.
상기 궤도 주행 장치는, 본체, 및 상기 본체와 결합되어 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비한다.
Description
본 개시는 궤도 주행 장치 및 시스템에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 궤도의 경사 구간에서 슬립(slip) 및 충격없이 장치가 안정적으로 주행됨과 아울러서, 경사 구간의 상승 이동시에 토크력을 충분히 확보하는 궤도 주행 장치 및 시스템에 대한 것이다.
산업 발전과 더불어 다양한 설비들이 생겨났고, 다양한 설비들에 대한 유지 및 관리에 대한 요구 사항이 커지고 있다. 일 예로, 산업 발전과 더불어 지하에 매설되었던 전력선, 통신선, 케이블 트레이, 온수관, 상하수도관, 쓰레기 수송관로 등이 오랜 시간이 경과하면서 문제점이 발생하고, 이에 대한 사고가 증가하고 있는 추세이다. 이와 같이 매설된 시설물은 사람이 접근하여 전체 영역을 감시 및 유지하는데 한계가 있다. 또한, 산업화가 진행되면서 설계가 복잡한 건물 내부와 같이 사람의 접근이 쉽지 않은 곳이 증가하고 있다. 그러나, 이러한 영역에 대한 관리 및 유지 보수에 대한 특별한 방법이 없는 실정이고, 이에 기초한 많은 문제들이 발생하고 있다.
또한, 현재 상술한 지역 등에는 매설 시설물 및 전력구/전기배선들이 설치되어 화재 발생 위험이 존재하며, 이를 방지하기 위한 방안들이 필요한 실정이다.
이를 위해 사람의 접근이 곤란한 공간에 배치된 시설물들과 인접한 위치에 카메라 및 각종 센서 등을 탑재한 고정식 감시 장치를 설치하여 설비들의 상황을 모니터링하고 있다. 그러나 관측 범위가 증가할수록, 고정식 감시 장치를 설치할 개수가 증가하여 비효율적이다. 이에 따라, 감시 장치가 궤도를 따라 주행하면서 시설물을 모니터링하는 무인 주행 로봇 형태가 출시되고 있다.
도 1은 종래의 궤도 주행 로봇을 나타내고 있다. 도 1을 참조하면, 궤도 주행 로봇(10)은 궤도(22)를 따라 주행한다. 궤도 주행 로봇(10)은 카메라와 각종 센서를 탑재하는 본체(12), 본체(12)에 지지부(14)와 브라켓(16)을 통해 결합되는 모터(18), 모터(18)의 구동력이 전달되며, 궤도(200)와 면 접촉하여 본체(102)를 이동시키는 주행 휠(20)을 구비한다. 궤도(22)는 주기적으로 설치된 로드(24)를 통해 공간의 소정 개소에 위치된 고정 프레임(266)과 연결되어 지지될 수 있다.
종래의 궤도 주행 로봇(10)은 도 1에 도시된 비경사진 궤도(22)와 달리, 궤도(22)와 상이한 높이에 있는 시설물을 확인하거나 다른 목적으로, 경사진 궤도를 따라 상승하는 경우가 있다. 경사진 궤도가 주행 휠(20)과 상응하는 비경사진 궤도(22)가 면 형태로 형성된 경우, 경사진 궤도에 누적되는 먼지, 빗물, 서리 등의 이물질에 의해, 경사 구간에서 슬립(slip)이 발생하여 안정된 주행이 곤란해진다. 비경사진 궤도(22)는 이물질이 있더라도 모터(18)의 토크(torque)가 저하되거나 슬립 현상이 빈번하게 발생하지 않으나, 경사진 궤도에서는 상술한 문제점이 현저하게 유발된다. 이를 개선하기 위해, 경사 구간을 포함하는 궤도(22)의 전 구간에 기어 궤도가 설치되는 것이 고려될 수 있으나, 설치 비용이 과도하게 증가되는 단점이 있다. 또한, 경사 구간에서의 상승 이동에 필요한 토크를 충분히 확보하기 위해 모터(18)의 감속비를 증가시키도록, 궤도 주행 로봇(10)을 제어하는 것이 고려될 수 있다. 이에 의하면, 궤도 주행 로봇(10)의 주행 속도가 비경사진 궤도(22)에서 감소되는 단점이 발생하여, 궤도 주행 로봇(10)의 제작에 적합한 모터(18)가 선정되는데 어려움이 있다.
본 개시의 기술적 과제는 궤도의 경사 구간에서 슬립 및 충격없이 장치가 안정적으로 주행됨과 아울러서, 경사 구간의 상승 이동시에 토크력을 충분히 확보하는 궤도 주행 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따르면, 궤도 주행 장치가 제공될 수 있다. 상기 궤도 주행 장치는, 본체, 및 상기 본체와 결합되어 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되, 상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 궤도와 비접촉되도록 설정될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠보다 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경사 주행용 휠은 상기 모터의 축을 따라 상기 비경사 주행용 휠보다 내측에 배치될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠이 연결된 상기 모터의 회전축과 상이한 회전축에 배치되며, 상기 모터의 회전축과 기어 결합을 통해 상기 모터의 구동력을 전달받을 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 경사 주행용 궤도는 플레이트 및 상기 플레이트의 적어도 일측에 배열되는 랙(rack)부를 포함하되, 상기 궤도 주행 장치가 상기 경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 랙부와 기어 접촉하여 이동하고, 상기 비경사 주행용 휠은 상기 플레이트와 비접촉하여 주행될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되, 상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입을 위해, 상기 브라켓은 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되, 상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입과 주행을 위해, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합될 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 본체의 서로 상이한 부분에 제공되는 제 1 구동부 및 제 2 구동부를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 구동부는 각각 상기 지지 프레임, 상기 모터 및 상기 비경사 주행용 휠, 상기 경사 주행용 휠 및 상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 구동부 중 어느 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 구동부 중 다른 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합될 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 궤도 주행 시스템이 제공될 수 있다. 상기 궤도 주행 시스템은, 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도, 및 본체와 결합되어 상기 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 궤도 주행 장치를 포함하되, 상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비한다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 궤도의 경사 구간에서 슬립 및 충격없이 장치가 안정적으로 주행됨과 아울러서, 경사 구간의 상승 이동시에 토크력을 충분히 확보하는 궤도 주행 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 궤도 주행 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 궤도 주행 장치의 파쇄 사시도이다.
도 4는 궤도 주행 장치의 기능 구성에 관한 블록도이다.
도 5는 비경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면들이다.
도 7은 본 개시의 변형 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 궤도 주행 장치의 파쇄 사시도이다.
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도 5는 비경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면들이다.
도 7은 본 개시의 변형 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결 관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들 간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제1 구성요소는 다른 실시 예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제2 구성요소를 다른 실시 예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 대해서 설명한다.
도 2 내지 도 6b를참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 궤도 주행 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이고, 도 3은 궤도 주행 장치의 파쇄 사시도이다. 도 4는 궤도 주행 장치의 기능 구성에 관한 블록도이다.
궤도 주행 시스템은 궤도 주행 장치(100)가 공간에 배치된 궤도(200)를 따라 주행하며서, 공간 내에 배치된 적어도 하나의 객체의 상황을 감시하면서 특정 상황을 검출하고, 특정 상황에 대해 관제 서버에 통지하거나 상기 상황을 제거 내지 해소시키는 시스템일 수 있다. 객체는 지하에 매설된 시설물일 수 있으며, 야외에 설치된 구조물, 야외의 특정 구역 등일 수 있다. 이에 따라, 공간은 지하 또는 야외일 수 있다. 특정 상황은 시설물, 구조물의 화재, 고장 상황, 또는 구조물, 특정 구역에서 의심 인원, 물체의 침입 등일 수 있다. 이에 제한되지 않고 관리자가 공간 내의 객체에 대해 다양한 이상(또는 비정상) 상황으로 특정 상황을 설정하고, 궤도 주행 장치(100)는 특정 상황을 감지하는 다양한 센서를 탑재할 수 있다. 이에 더하여, 궤도 주행 장치(100)는 이상 상황, 예컨대 화재를 진압하기 위해, 소화 분사 모듈과 같은 이상 제거 모듈을 추가로 구비할 수 있다. 궤도 주행 장치(100)는 무인으로 제어가능한 이동체 내지 로봇일 수 있다. 구체적으로, 궤도 주행 장치(100)는 관제 서버의 지시 또는 장치 자체의 제어에 의해 궤도(200)를 따라 순회하거나, 특정 지점까지 이동될 수 있다. 궤도 주행 장치(100)는 원격 제어에 의해 동작될 수도 있으나, 자율적으로 이동, 정지, 검출 및 이상 제거 등의 동작을 수행할 수 있다.
궤도 주행 시스템은 궤도(200)를 주행하는 궤도 주행 장치(100)와 궤도(200)를 포함한다.
구체적으로, 궤도 주행 장치(100)는 본체(102) 및 본체(102) 상에 설치된 하우징(104) 내에 설치된 구동부(154)를 구비할 수 있다. 본체(102)는 도 4에 도시된 기능 모듈을 가질 수 있으며, 구동부(154)는 도 2 내지 도 6b에 예시된 부재를 포함할 수 있으며, 이들에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
먼저, 궤도(200)는 도 1에 예시된 바와 같이, 주기적으로 설치된 로드(24)를 통해 공간의 소정 개소에 위치된 고정 프레임(266)과 연결되어 지지될 수 있다. 궤도(200)는 도 5 및 도 6a에 예시된 바와 같이. 공간의 지면에 대해 실질적으로 수평 방향으로 배치되는 비경사 주행용 궤도(202), 및 지면에 대해 상방으로 경사지도록 배치되는 경사 주행용 궤도(204)를 포함할 수 있다. 도 5는 비경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 경사 주행용 궤도에서 궤도 주행 장치의 동작을 나타낸 도면들이다.
비경사 주행용 궤도(202)는 도 2 및 도 5에 예시된 바와 같이, 구동부(154)와 접촉하는 부분에서 플랫한 평면 형태로 형성될 수 있다. 경사 주행용 궤도(204)는 도 6b에 예시된 바와 같이, 중앙부에 플랫한 평면 형태의 플레이트(plate; 206) 및 플레이트(206)의 적어도 일측에 배열되는 랙부(rack portion; 208)를 포함할 수 있다. 플레이트(206)는 구동부(154)에 의한 원활한 주행을 위해, 경사 주행용 궤도(204)에 인접한 지점에서 연속적으로 완만한 형태로 연결될 수 있다. 랙부(208)는 플레이트(206)보다 높은 레벨에 돌출되어 배열될 수 있다. 본 개시에 의하면, 궤도(200)가 전체 구간에서 랙부(208)와 같은 기어로 형성되지 않고, 경사 구간에서만 랙부(208)를 구비한 경사 주행용 궤도(204)를 구비함으로써, 설치 비용이 현저히 저감될 수 있다.
다른 예에서, 비경사 주행용 궤도(202)는 지면에 대해 하방으로 경사지도록 제작될 수도 있다.
한편, 구동부(154)는 궤도(200)의 양측에서 서로 마주보도록, 본체(102)의 일측에 배열되는 제 1 구동부(106) 및 본체(102)의 타측에 배열되는 제 2 구동부(124)를 구비할 수 있다.
제 1 구동부(106)는 베이스(108)를 통해 본체(102)와 결합되는 지지 프레임(110), 지지 프레임(110)과 결합되는 제 1 브라켓(112), 제 1 브라켓(112) 내에 수용되는 제 1 모터(114), 및 제 1 모터(114)와 연결되어 구동력을 전달받는 제 1 구동 휠(116)을 포함할 수 있다. 제 1 구동 휠(116)은 비경사 주행용 궤도(202)에서 구름 운동으로 동작하는 제 1 비경사 주행용 휠(118), 및 제 1 비경사 주행용 휠(118)에 인접하여 배치되며 경사 주행용 궤도(204)와 기어 접촉하여 동작하는 제 1 경사 주행용 휠(120)을 구비할 수 있다.
제 1 비경사 주행용 휠(118)은 도 2 및 도 5에 예시된 바와 같이, 비경사 주행용 궤도(202)와의 구름 운동에 따른 면접촉하기 위해 곡면으로 형성될 수 있다. 도 6b에 예시된 바와 같이, 궤도 주행 장치(100)가 경사 주행용 궤도(204)를 따라 이동하는 경우, 제 1 비경사 주행용 휠(118)은 제 1 경사 주행용 휠(120)과 기어 접촉하는 랙부(208)에 비접촉되도록 배치될 수 있다. 이에 더하여, 경사 주행용 궤도(204)에서 안정적 주행을 위해, 제 1 비경사 주행용 휠(118)은 경사 주행 궤도(204)의 플레이트(206)와 비접촉하여 주행하도록 제작될 수 있다.
제 1 비경사 주행용 휠(118)은 슬립 방지를 위한 소정의 패턴이 형성될 수 있다. 예컨대. 제 1 비경사 주행용 휠(118)은 슬립 방지를 위해, 비경사 주행용 궤도(202)와 접촉하는 면에 돌기 형상, 선형의 홈 또는 무정형의 요철부를 구비할 수 있다. 제 1 비경사 주행용 휠(118)이 상기와 같은 소정의 패턴이 형성될 수 있다고 설명하고 있으나, 반드시 상기와 같은 형상에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 제 1 비경사 주행용 휠(118)은 이동 중의 진동을 흡수하기 위해 탄성력을 구비하는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
제 1 경사 주행용 휠(120)은 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208)와 기어 접촉하여 이동 동작을 수행하도록, 피니언 기어 형태로 형성될 수 있다. 제 1 경사 주행용 휠(120)은 도 5 내지 도 6b에 예시된 바와 같이, 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208)만 접촉할 수 있도록, 비경사 주행용 휠보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1 경사 주행용 휠(120)에 의해 경사 주행용 궤도(204)를 주행하는데 요구되는 토크가 향상될 수 있으며, 궤도 주행 장치(100)는 비경사 주행용 궤도(202)의 주행에 사용된 제 1 모터(114)로도 상승 경사 구간에서 감속하여 충분한 토크력을 확보할 수 있다. 또한, 상승 경사 구간을 위한 고성능의 제 1 모터(114)로 구성함이 없이, 성능 요구 조건이 비경사 주행용 궤도(202)의 주행에 요구되는 제 1 모터(114)로 충족되므로, 설치 조건에 따라 자유로이, 경사 주행용 궤도(204)의 상승 경사각이 보다 높아지도록 설치될 수 있다. 제 1 경사 주행용 휠(120)은 일 예로, 도 2 및 도 5에 예시된 바와 같이, 외부 노출로 인한 기어 손상 방지 및 경사 주행용 궤도(204)에서의 랙부(208)의 제작 편의를 위해, 제 1 모터(114)의 축을 따라 제 1 비경사 주행용 휠(118)보다 내측에 배치될 수 있다. 다른 예로, 제 1 경사 주행용 휠(120)은 설계 조건 및 상황에 따라, 제 1 모터(114)의 축을 따라 제 1 비경사 주행용 휠(118)보다 외측에 배치될 수 있다.
이에 더하여, 제 1 구동부(106)는 도 3에 예시된 바와 같이, 제 1 브라켓(112)과 지지 프레임(110) 사이에 제 1 종동 휠(122)을 포함할 수 있다. 제 1 종동 휠(122)은 제 1 비경사 주행용 휠(118)과 동일한 형상을 가질 수 있으며, 경사 주행용 궤도(204) 및 비경사 주행용 궤도(202)의 측벽들과 접촉할 수 있다. 제 1 종동 휠(122)은 구동력의 제공없이 이동에 따른 구름 운동만 수행하고 궤도 주행 장치(100)가 궤도(200)에 안정적으로 위치시켜 원활한 이동을 실현시킬 수 있다. 제 1 종동 휠(122)은 더 큰 추진력을 확보하기 위해 복수로 설치될 수 있다.
한편, 제 2 구동부(124)는 궤도(200)의 양측에서 서로 마주보도록 본체(102)의 타측에 배열될 수 있다. 제 2 구동부(124)는 제 1 구동부(106)와 실질적으로 동일한 부재를 구비할 수 있으며, 제 1 구동부(106) 단독보다 강한 추진력과 안정적인 주행을 위해 제공될 수 있다.
제 2 구동부(124)는 베이스(108)를 통해 본체(102)와 결합되는 지지 프레임(126), 지지 프레임(126)과 결합되는 제 2 브라켓(130), 제 2 브라켓(130) 내에 수용되는 제 2 모터(132), 및 제 2 모터(132)와 연결되어 구동력을 전달받는 제 2 구동 휠(134)을 포함할 수 있다. 제 2 구동 휠(134)은 비경사 주행용 궤도(202)에서 구름 운동으로 동작하는 제 2 비경사 주행용 휠(136), 및 제 2 비경사 주행용 휠(136)에 인접하여 배치되며 경사 주행용 궤도(204)와 기어 접촉하여 동작하는 제 2 경사 주행용 휠(138)을 구비할 수 있다.
제 2 비경사 주행용 휠(136)은 도 2 및 도 5에 예시된 바와 같이, 비경사 주행용 궤도(202)와의 구름 운동에 따른 면접촉하기 위해 곡면으로 형성될 수 있다. 도 6b에서와 마찬가지로, 궤도 주행 장치(100)가 경사 주행용 궤도(204)를 따라 이동하는 경우, 제 2 비경사 주행용 휠(136)은 제 2 경사 주행용 휠(138)과 기어 접촉하는 랙부(208)에 비접촉되도록 배치될 수 있다. 이에 더하여, 제 1 비경사 주행용 휠(118)과 마찬가지로, 제 2 비경사 주행용 휠(136)은 경사 주행용 궤도(204)의 플레이트(206)와 비접촉하여 주행되도록 제작될 수 있다. 제 2 비경사 주행용 휠(136)은 슬립 방지를 위한 소정의 패턴이 형성될 수 있으며, 제 1 비경사 주행용 휠(118)에 대한 설명과 실질적으로 동일하여 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제 2 비경사 주행용 휠(136)은 이동 중의 진동을 흡수하기 위해 탄성력을 구비하는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
제 2 경사 주행용 휠(138)은 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208)와 기어 접촉하여 이동 동작을 수행하도록, 피니언 기어 형태로 형성될 수 있다. 제 2 경사 주행용 휠(138)은 도 5 내지 도 6b와 마찬가지로, 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208)만 접촉할 수 있도록, 비경사 주행용 휠보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이에 따른 이점은 제 1 경사 주행용 휠(120)에서의 설명과 실질적으로 동일하다. 제 2 경사 주행용 휠(138)은 일 예로, 도 2 및 도 5와 마찬가지로, 제 2 모터(132)의 축을 따라 제 2 비경사 주행용 휠(136)보다 내측에 배치될 수 있다. 다른 예로, 제 2 경사 주행용 휠(138)은 설계 조건 및 상황에 따라, 제 2 모터(132)의 축을 따라 제 2 비경사 주행용 휠(136)보다 외측에 배치될 수 있다.
이에 더하여, 제 2 구동부(124)는 도 3에 예시된 바와 같이, 제 2 브라켓(130)과 지지 프레임(126) 사이에 제 2 종동 휠(146)을 포함할 수 있다. 제 2 종동 휠(146)은 제 2 비경사 주행용 휠(136)과 동일한 형상을 가질 수 있으며, 경사 주행용 궤도(204) 및 비경사 주행용 궤도(202)의 측벽들과 구름 운동하도록 접촉할 수 있다. 제 2 종동 휠(146)은 더 큰 추진력을 확보하기 위해 복수로 설치될 수 있다.
본 실시예에서는 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 추진력과 원활한 주행을 위해, 각각 2개로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 설계 조건에 따라, 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 각각 1개로 설치될 수도 있으며, 본체(102)의 하중에 따라 본체(102)의 중앙 영역에 1개의 구동부만 설치될 수 있다.
도 4을 참조하면, 궤도 주행 장치(100)는 구동부(154), 감지부(162), 송수신부(158), 메모리(160), 전원부(156) 및 프로세서(164)를 포함할 수 있다. 구동부(154)는 도 1 내지 도 6b에서 설명한 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)를 포함할 수 있으며, 상세 설명은 생략하기로 한다. 감지부(162), 송수신부(158), 메모리(160), 전원부(156) 및 프로세서(164)는 본체(102)에 탑재될 수 있다.
감지부(162)는 예를 들어, 객체의 실화상과 관련된 영상을 획득하는 실화상 카메라, 객체의 열을 감지하는 열화상 카메라와 아울러서, 가스 센서, 온도 센서, 소리 인식 센서, 자외선 센서, 위치 센서, 전류/전압 측정기 등의 다양한 센서들을 포함하는 센서 모듈을 포함할 수 있다. 감지부(162)는 다양한 센서를 통해 감지하고자 하는 객체의 이상 여부를 확인할 수 있다. 감지부(162)는 이상 발생, 예컨대 객체에 화재 발생이 확인된 경우에, 궤도 주행 장치(100)는 원격 또는 자체 제어에 의해 이상 발생 지점에 최근접한 위치로 이동하도록, 궤도(200)를 따라 주행하여 상기 위치로 이동할 수 있다. 감지부(162)는 팬틸트 조정부(미도시)에 의해 예컨대 카메라를 좌우 방향 및 상하 방향으로 회전가능하도록 제어될 수 있다. 궤도 주행 장치(100)는 감지부(162)에서 검출한 이상을 제거하기 위한 이상 제거 모듈 및 이상 발생시에 공간 내에 시각 및/또는 청각적으로 이상 발생 상황을 전파하는 경보 모듈을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 객체의 이상이 화재인 것으로 감지된 경우에 이상 제거 모듈로서 화재 지점에 대해 소화제를 분사하는 소화기를 구비할 수 있다. 궤도 주행 장치(100)는 효과적인 진압을 위해, 감지부(162)를 통한 검지 결과에 기초하여 궤도(200)를 따라 이동될 수 있다.
송수신부(158)는 궤도 주행 장치(100)의 현재 위치, 주행 속도, 목적 지점 등과 같은 상태 정보, 궤도 주행 장치(100)의 다양한 제어, 객체의 이상 여부와 관련한 감지부의 감지 데이터, 이상 제거와 관련된 데이터, 예컨대 화재 진압 과정의 영상 등을 관제 서버와 송수신하는 모듈일 수 있다. 송수신부(158)는 관제 서버와 유무선 통신을 수행할 수 있으며, 무선 통신의 경우에 근거리 통신으로서 WI-FI, 블루투스 및 지그비 통신 모듈 등으로 구성될 수 있다.
궤도 주행 장치(100)가 송수신부(158)를 통해 관제 서버와 WI-FI 통신을 구현하는 경우에, 궤도(200)는 CRA(Cable type WI-FI Radial Antenna) 케이블을 포함할 수 있다.
CRA는 케이블형 WI-FI 방사형 안테나를 의미할 수 있다. 일 예로, CRA는 전파가 외부로 방출되어 통신이 가능한 안테나가 구비된 케이블일 수 있다. 일 예로, CRA에는 통신이 가능하도록 슬롯(또는 홈, 영역)이 존재할 수 있다. 이때, 슬롯은 안테나에 대한 역할을 수행할 수 있으며, 슬롯의 길이 또는 기울기 등에 기초하여 통신을 위한 방출되는 전파에 대한 주파수가 다르게 선택될 수 있다. 일 예로, 궤도 주행 장치(100)가 동작하는 주파수는 근거리 통신망에 대한 주파수일 수 있으며, 슬롯은 상술한 주파수 대역을 이용할 수 있도록 설계될 수 있다. 즉, CRA에 대한 슬롯은 주파수를 고려하여 케이블에 설정될 수 있으며, 안테나 역할을 수행할 수 있다. 보다 상세하게는, CRA는 송신기와 송신 안테나 또는 수신 안테나와 수신기 사이를 연결하여 고주파전력을 전송하기 위하여 사용되는 전송 선로를 의미할 수 있다. 이때, 케이블은 CRA에서 획득한 전파 신호를 전송 선로를 통해 서버 또는 다른 장치 등으로 전달할 수 있다. 또는, 케이블은 서버 또는 다른 장치로부터 발생한 신호를 전송 선로를 통해 전달하고, CRA에서 전파로서 방출할 수 있다.
메모리(160)는 관제 서버로부터 수신된 데이터, 예컨대 복수의 객체 위치를 포함한 공간 전체의 좌표와 같은 위치 데이터, 관제 서버로부터 수신된 제어 메시지, 주행 목적 지점, 이상 발생 지점의 위치 데이터 등을 저장할 수 있다.
전원부(156)는 궤도(200)에 설치된 유선 전력 모듈과 접촉하는 부분일 수 있으며, 상기 모듈로부터 궤도 주행 장치(100)의 각 부에 필요한 전력을 지속적으로 공급할 수 있다. 다른 예로, 전원부(156)는 궤도(200) 주변에 설치된 무선 전력 모듈로부터 제공되는 전력을 계속적으로 전달받을 수 있다. 무선 전력 모듈은, 궤도(200) 외의 시설에 일정한 간격으로 무선 전력 송신기를 포함할 수 있으며, 전원부(156)에 전력을 송신할 수 있다. 또는, 궤도(200) 내부에 무선 전력 송신기가 일정한 간격으로 설치되어, 전원부(156)에 전력을 송신할 수 있다. 또 다른 예로, 궤도 주행 장치(100)의 독립적인 동작과 기능이 가능하도록 배터리를 포함할 수 있으며, 화재 등의 이상 발생에 의해 공간 내에 전력 공급이 차단되더라도 궤도 주행 장치(100) 스스로가 이상 발생 지점에 근접하기 위한 위치 계산, 이동, 이상 제거 등을 독립적으로 수행할 수 있다. 궤도 주행 장치(100)는 배터리의 잔량이 기준치 이하일 경우에 충전 스테이션으로 이동하여 전원부(156)를 충전시킬 수도 있다. 충전 스테이션의 충전방식은 유선 충전 또는 무선 충전 방식일 수 있다.
프로세서(164)는 궤도 주행 장치(100)의 상술한 부재의 기능을 제어하고 관제 서버와 송수신된 데이터의 처리를 실행한다.
도 7은 본 개시의 변형 실시예에 따른 궤도 주행 시스템을 도시한 사시도이다. 변형 실시예는 경사 주행용 궤도(204)가 보다 큰 경사각으로 설치되어 제 1 및 제 2 구동부(106a)가 보다 큰 경사 토크력이 요구되는 경우를 상정하고 있다. 도 3 및 도 6의 실시예는 경사 주행용 휠(120, 138)이 비경사 주행용 휠(118, 136)과 동축 위치에 배열되나, 경사 토크력을 높이기 위해, 제 1 및 제 2 구동부(106a)에서, 경사 주행용 휠이 비경사 주행용 휠과 다른 회전축에 설치될 수 있다. 변형 실시예에 따른 제 1 및 제 2 구동부(106a)는 실질적으로 동일 구성을 가지므로, 제 1 구동부(106a)를 위주로 설명하기로 한다.
제 1 구동부(106a)과 관련하여, 제 1 구동 휠(116a)은 제 1 비경사 주행용 휠(118a), 커플러(120a), 제 1 경사용 보조 기어(120b), 제 1 경사용 서브 기어(120c) 및 제 1 경사 주행용 휠(120d)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 1 비경사 주행용 휠(118a)은 커플러(120a)에 결합되어 제 1 모터(114)의 회전축 상에 배열될 수 있다. 제 1 비경사 주행용 휠(118a)은 커플러(120a)에 의해, 랙부(208)와 이격되는 위치에 배치됨과 아울러서, 제 1 모터(114)의 회전축 상에서 제 1 경사용 보조 기어(120b)와 더욱 이격될 수 있다. 커플러(120a)는 이격재로만 기능하도록 기어 구조가 없는 플랫한 형태로 형성될 수 있다.
제 1 경사 주행용 휠(120d)은 제 1 모터(114)의 회전축과 이격된 축(즉, 다른 축) 상에 배치될 수 있다. 제 1 경사용 서브 기어(120c)는 다른 축을 따라 제 1 경사 주행용 휠(120d)보다 내측에 배열되며, 제 1 경사용 보조 기어(120b)와 기어 결합된 상태로 설치될 수 있다.
제 1 경사 주행용 휠(120d)은 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208)와 기어 접촉하여 회전될 수 있다. 제 1 경사 주행용 휠(120d)의 회전 구동력은 제 1 모터(114)의 축과 연결된 제 1 경사용 보조 기어(120b)로부터 인가되는 회전력이 제 1 경사용 서브 기어(120c)를 통해 제 1 경사 주행용 휠(120d)로 전달됨으로써 발생될 수 있다. 경사용 보조 및 서브 기어(120b, 120c)는 감속 기어로 기능하며, 기어 직경, 피치 직경, 기어비 등의 설계 사항에 따라 감속비를 결정할 수 있다.
제 1 경사 주행용 휠(120d)은 도 3 및 도 6에서와 마찬가지로, 제 1 비경사 주행용 휠(118a)보다 작은 직경으로 가공될 수 있다. 또한, 제 1 경사 주행용 휠(120d)은 제 1 모터(114)의 회전축과 다른 축 상에 설치되므로, 사이즈 측면에서 자유도를 가지며, 도 3 및 도 6의 실시예에 따른 제 1 경사 주행용 휠(120)보다 더 작은 직경으로 구성될 수 있다. 이에 더하여, 경사용 보조 및 서브 기어(120b, 120c)의 기어비의 다양한 조합에 의해, 제 1 경사 주행용 휠(120d)의 감속비 및 토크력이 결정될 수 있다. 상술한 점에 의해, 비경사 주행용 궤도(202)로 고속 주행하는데 인가된 토크력으로도, 제 1 구동부(106a)는 큰 경사각을 갖는 경사 주행용 궤도(204)에서 보다 많은 경사 토크력을 발휘할 수 있다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
제 1 및 제 2 구동부(106, 124)는 궤도 주행 장치(100)가 비경사 주행용 궤도(202)에서 경사 주행용 궤도(204)로 진입하는 경우, 경사 주행용 궤도(204)로의 원활한 진입을 위한 제1 및 제 2 피치 유격부(166, 168)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제 1 및 제 2 피치 유격부(166, 168)는 주행 안정화 모듈의 일종으로서, 경사 주행용 휠들(120, 138)과 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208) 간의 원활한 기어 결합에 기여할 수 있다.
제1 및 제 2 피치 유격부(166, 168)는 모터들(114, 132)을 수용하는 제 1 및 제 2 브라켓(112, 130)이 주행 방향을 따라 지지 프레임(110, 128)에 대해 기 설정된 범위로 좌우 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 및 제 2 피치 유격부(166, 168)는 틸팅 힌지로 구성될 수 있으며, 소정 지점, 예컨대 제 1 및 제 2 브라켓(112, 130)의 중심 위치로 복원가능하도록 압축 스프링과 같은 탄성 부재를 포함할 수 있다. 경사 주행용 휠들(120, 138)이 랙부(208)의 시작 지점에 진입할 때, 제 1 및 제 2 피치 유격부(166, 168)는 경사 주행용 휠들(120, 138)을 좌우 방향으로 이동하여 랙부(208)와의 결합 유격을 부여하고, 경사 주행용 휠들(120, 138)의 미세한 슬립에 의해 시작 지점의 랙부(208)와 어긋남없이 원활하게 기어 결합될 수 있다.
도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다
도 3 및 도 8을 참조하면, 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)는 궤도 주행 장치(100)가 비경사 주행용 궤도(202)에서 경사 주행용 궤도(204)로 진입하는 경우, 경사 주행용 궤도(204)로의 원활한 진입을 위한 제1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)는 주행 안정화 모듈의 일종으로서, 경사 주행용 휠들(120, 138)과 경사 주행용 궤도(204)의 랙부(208) 간의 원활한 기어 결합에 기여할 수 있다. 또한, 제1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)는 비경사 및 경사 주행용 휠들(118, 120, 136, 138)이 궤도(202, 208)에 항상적으로 접촉된 상태를 유지하도록 하여, 적정한 구동력을 부여할 수 있다.
제 1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)는 모터들(114, 132)을 수용하는 제 1 및 제 2 브라켓(112, 130)이 주행 방향과 상이한 방향, 예컨대 상하 방향을 따라 지지 프레임(110, 128)에 대해 기 설정된 범위로 상하로 변위가능하도록 구성할 수 있다. 제 1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)는 회전틸팅되는 제 1 및 제 2 서스펜션 힌지(142, 150) 및 소정 지점, 예컨대 제 1 및 제 2 브라켓(112, 130)의 정 위치로 복원가능하도록 압축 스프링과 같은 제 1 및 제 2 탄성체(144, 152)를 포함할 수 있다. 경사 주행용 휠들(120, 138)이 랙부(208)의 시작 지점에 진입할 때, 제 1 및 제 2 서스펜션부(140, 148)는 경사 주행용 휠들(120, 138)을 상하 방향으로 이동하여 랙부(208)와의 결합 유격을 부여하고, 경사 주행용 휠들(120, 138)의 미세한 슬립에 의해 시작 지점의 랙부(208)와 어긋남없이 원활하게 기어 결합될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 탄성체(144, 152)는 제 1 및 제 2 서스펜션 힌지(142, 150)를 회전중심으로 궤도 주행 장치(100)의 하중에 의한 모멘트력(상방을 향한 화살표)을 상쇄할 수 있는 탄성력(하방을 향한 화살표)를 제공할 수 있다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 장치에 관한 도면이다.
도 8 및 도 9에 따른 실시예에서는, 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 주행 안정화 모듈로서, 동일한 피치 유격부 또는 서스펜션부가 모두 장착되는 것을 예시하고 있다. 이에 제한되지 않고, 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 서로 상이한 주행 안정화 모듈을 채택할 수 있으며, 예를 들어 주행 상황 및 설계 조건에 따라, 제 1 구동부(106)가 피치 유격부(166)를 구비하고, 제 2 구동부(124)가 서스펜션부(148)를 가질 수 있다. 다른 실시예로서 도 10과 같이, 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 전부 피치 유격부(166a) 및 서스펜션부(140a)를 구비할 수 있다. 각 구동부(106, 124)에 설치되는 피치 유격부(166a) 및 서스펜션부(140a)는 실질적으로 동일하므로, 제 1 구동부(106)의 제 1 피치 유격부(166a) 및 제 1서스펜션부(140a)를 위주로 설명한다.
제 1 피치 유격부(166a)는 도 8과 마찬가지로, 제 1 브라켓(112)이 주행 방향을 따라 지지 프레임(110)에 대해 기 설정된 범위로 좌우 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 피치 유격부(166a)는 틸팅 힌지로 구성될 수 있으며, 소정 지점, 예컨대 제 1 브라켓(112)의 중심 위치로 복원가능하도록 압축 스프링과 같은 탄성 부재를 포함할 수 있다.
제 1 서스펜션부(140a)는 제 1 브라켓(112)이 주행 방향과 상이한 방향, 예컨대 상하 방향을 따라 지지 프레임(110)에 대해 기 설정된 범위로 상하로 변위가능하도록 구성할 수 있다. 제 1 서스펜션부(140a)는 제 1 브라켓(112)이 안착되는 제 1 보조 브라켓(142b), 제 1 보조 브라켓(142b)와 연결되어 지지 프레임(110)에 대해 회전틸팅되는 제 1 서스펜션 힌지(142a) 및 소정 지점, 예컨대 제 1 브라켓(112)의 정 위치로 복원가능하도록 압축 스프링과 같은 제 1 탄성체(144a)를 포함할 수 있다.
제 1 피치 유격부(166a) 및 제 1서스펜션부(140a)의 동작 및 기능은 도 8 및 도 9에서 설명된 점과 동일하여, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는, 도 2, 도 5 내지 도 6b 및 도 10을 참조하여, 본 개시의 실시예에 따른 궤도 주행 시스템의 동작에 대해 설명하기로 한다. 본 개시에 따른 실시예는 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 각각 제 1 및 제 2 피치 유격부(166a)와, 제 1 및 제 2 서스펜션부(140a)를 전부 구비하는 궤도 주행 장치(100)에 관한 것이다.
궤도 주행 장치(100)가 프로세서(164)의 제어에 의해 제 1 및 제 2 모터(114, 132)의 구동력에 의해 비경사 주행용 궤도(202)에서 상승 구간의 경사 주행용 궤도(204)로 주행할 수 있다. 비경사 주행용 궤도(202)로 주행하는 경우, 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)은 비경사 주행용 궤도(202)와 구름 운동으로 접촉하면서 이동할 수 있다. 이 경우에, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)은 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)보다 작은 직경으로 형성되어, 비경사 주행용 궤도(202)와 접촉되지 않는다.
궤도 주행 장치(100)가 상승 구간의 경사 주행용 궤도(204)로 진입하는 경우, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)은 진입 지점의 랙부(208)와 기어 이빨의 위상이 일치하지 않는 경우가 대부분이다. 이때, 제 1 및 제 2 피치 유격부들(166a)은 제 1 및 제 2 구동 휠들(116, 134)을 좌우 방향으로 이동시켜 랙부(208)와 결합 유격을 부여할 수 있다. 이에 더하여, 제 1 및 제 2 서스펜션부(140a)는 경사 주행용 휠들(120, 138)을 상하 방향으로 이동하여 랙부(208)와의 결합 유격을 부여할 수 있다. 이에 의해, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)은 미세한 슬립이 발생하여, 진입 지점의 랙부(208)와 어긋남없이 원활하게 기어 결합할 수 있다. 즉, 궤도 형태가 변환이 있더라도 궤도 주행 장치(100)의 주행 안정성을 확보할 수 있다. 이후에, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)만이 랙부(208)와 기어 접촉하면서, 궤도 주행 장치(100)가 경사 주행용 궤도(204)를 따라 상승 주행할 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠(118, 136)은 랙부(208)에 비접촉하도록, 궤도 주행 장치(100)가 상승 주행할 수 있다.
본 실시예에서는, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)이 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)보다 작은 직경으로 형성되어, 경사 주행용 궤도(204)의 이동시에 랙부(208)와 기어 운동으로 이동되고, 비경사 주행용 궤도(202)에서는 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)만이 구름 운동하여 주행될 수 있다. 궤도 주행 장치(100)의 주행 속도 향상을 위해 높은 회전수의 모터를 사용하면, 경사 구간 상승 시 필요한 토크가 확보될 수 없다. 또한 감속 기어를 통해 경사 구간의 토크를 향상시키면 비경사 구간(수평 구간)의 주행속도가 감소될 수 밖에 없다. 본 실시예에 의하면, 성능 요구 조건에 따라, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)의 직경을 감소시키면서, 경사 구간의 기어 궤도 높이를 높일 수 있으므로, 비경사 궤도의 주행보다 높은 토크가 확보되어 경사 궤도에서도 안정된 주행을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 높은 경사각이 확보될 수 있다.
이에 더하여, 도 7에서와 같이, 제 1 및 제 2 구동부(106a)에서 경사 주행용 휠이 비경사 주행용 휠과 다른 회전축에 설치되도록 변형 구성되면, 도 2 및 도 10 보다 큰 경사각을 갖는 경사 주행용 궤도(204)에서도 기어비의 다양한 조합에 의해, 제 1 및 제 2 구동부(160a)는 보다 많은 경사 토크력을 발휘할 수 있다. 이에 따라, 동일한 제 1 및 제 2 모터(114, 132)로 비경사 구간 및 더 높은 경사 구간을 일정 속도 이상으로 주행하는 성능 조건을 만족하는 것이 더욱 용이하게 된다.
이하에서는, 도 2, 도 3, 도 5 내지 도 6b 및 도 9를 참조하여, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 궤도 주행 시스템의 동작에 대해 설명하기로 한다. 본 개시에 따른 실시예는 제 1 및 제 2 구동부(106, 124)가 제 1 및 제 2 서스펜션부 (140, 148)를 구비하는 궤도 주행 장치(100)에 관한 것이다.
궤도 주행 장치(100)가 프로세서(164)의 제어에 의해 제 1 및 제 2 모터(114, 132)의 구동력에 의해 비경사 주행용 궤도(202)에서 상승 구간의 경사 주행용 궤도(204)로 주행할 수 있다. 비경사 주행용 궤도(202)로 주행하는 경우, 상술한 실시예 동작과 마찬가지로, 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)은 비경사 주행용 궤도(202)와 구름 운동으로 접촉하면서 이동할 수 있다. 이 경우에, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)은 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠들(118, 136)보다 작은 직경으로 형성되어, 비경사 주행용 궤도(202)와 접촉되지 않는다.
궤도 주행 장치(100)가 상승 구간의 경사 주행용 궤도(204)로 진입하는 경우, 제 1 및 제 2 서스펜션부들(140, 148)은 제 1 및 제 2 구동 휠들(116, 134)을 상하 방향으로 이동시켜 랙부(208)와 결합 유격을 부여할 수 있다. 이에 의해, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)은 미세한 슬립이 발생하여, 진입 지점의 랙부(208)와 어긋남없이 원활하게 기어 결합할 수 있다. 이후에 상술한 실시예 동작과 마찬가지로, 제 1 및 제 2 경사 주행용 휠들(120, 138)만이 랙부(208)와 기어 접촉하면서, 궤도 주행 장치(100)가 경사 주행용 궤도(204)를 따라 상승 주행할 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 비경사 주행용 휠(118, 136)은 랙부(208)에 비접촉하면서 동작할 수 있다.
본 실시예도 상술한 실시예에서와 같이 구성되어 동작됨으로써, 궤도(200)의 경사 구간에서 슬립 및 충격없이 궤도 주행 장치(100)가 안정적으로 주행됨과 아울러서, 경사 구간의 상승 이동시에 토크력이 충분히 확보될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시예에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.
100: 궤도 주행 장치 102: 본체
104: 하우징 106: 제 1 구동부
108: 베이스 110: 지지 프레임
112: 제 1 브라켓 114: 제 1 모터
116: 제 1 구동 휠 118: 제 1 비경사 주행용 휠
120: 제 1 경사 주행용 휠 122: 제 1 종동 휠
124: 제 2 구동부 126: 베이스
128: 지지 프레임 130: 제 2 브라켓
132: 제 2 모터 134: 제 2 구동 휠
136: 제 2 비경사 주행용 휠 138: 제 2 경사 주행용 휠
140: 제 1 서스펜션부 142: 제 1 서스펜션 힌지
144: 제 1 탄성체 146: 제 2 종동 휠
148: 제 2 서스펜션부 150: 제 2 서스펜션 힌지
152: 제 2 탄성체 166: 제 1 피치 유격부
168: 제 2 피치 유격부 200: 궤도
202: 비경사 주행용 궤도 204: 경사 주행용 궤도
206: 플레이트 208: 랙부
104: 하우징 106: 제 1 구동부
108: 베이스 110: 지지 프레임
112: 제 1 브라켓 114: 제 1 모터
116: 제 1 구동 휠 118: 제 1 비경사 주행용 휠
120: 제 1 경사 주행용 휠 122: 제 1 종동 휠
124: 제 2 구동부 126: 베이스
128: 지지 프레임 130: 제 2 브라켓
132: 제 2 모터 134: 제 2 구동 휠
136: 제 2 비경사 주행용 휠 138: 제 2 경사 주행용 휠
140: 제 1 서스펜션부 142: 제 1 서스펜션 힌지
144: 제 1 탄성체 146: 제 2 종동 휠
148: 제 2 서스펜션부 150: 제 2 서스펜션 힌지
152: 제 2 탄성체 166: 제 1 피치 유격부
168: 제 2 피치 유격부 200: 궤도
202: 비경사 주행용 궤도 204: 경사 주행용 궤도
206: 플레이트 208: 랙부
Claims (18)
- 본체; 및
상기 본체와 결합되어 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하되,
상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비하는 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 궤도와 비접촉되도록 설정되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠보다 작은 직경을 갖도록 형성되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 모터의 축을 따라 상기 비경사 주행용 휠보다 내측에 배치되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠이 연결된 상기 모터의 회전축과 상이한 회전축에 배치되며, 상기 모터의 회전축과 기어 결합을 통해 상기 모터의 구동력을 전달받는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경사 주행용 궤도는 플레이트 및 상기 플레이트의 적어도 일측에 배열되는 랙(rack)부를 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 랙부와 기어 접촉하여 이동하고, 상기 비경사 주행용 휠은 상기 플레이트와 비접촉하여 주행되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입을 위해, 상기 브라켓은 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입과 주행을 위해, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 본체의 서로 상이한 부분에 제공되는 제 1 구동부 및 제 2 구동부를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 구동부는 각각 상기 지지 프레임, 상기 모터 및 상기 비경사 주행용 휠, 상기 경사 주행용 휠 및 상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 어느 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합되고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 다른 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 장치.
- 비경사 주행용 궤도와 경사 주행용 궤도를 갖는 궤도; 및
본체와 결합되어 상기 궤도를 따라 주행하도록 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 궤도 주행 장치를 포함하되,
상기 구동부는 상기 본체와 결합되는 지지 프레임, 상기 지지 프레임 상에 탑재되는 모터, 상기 모터와 연결되어 상기 비경사 주행용 궤도에서 구름 운동으로 동작하는 비경사 주행용 휠 및 상기 비경사 주행용 휠에 인접하여 배치되며 상기 경사 주행용 궤도와 기어 접촉하여 동작하는 경사 주행용 휠을 구비하는 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 궤도와 비접촉되도록 설정되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠보다 작은 직경을 갖도록 형성되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 모터의 축을 따라 상기 비경사 주행용 휠보다 내측에 배치되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 경사 주행용 휠은 상기 비경사 주행용 휠이 연결된 상기 모터의 회전축과 상이한 회전축에 배치되며, 상기 모터의 회전축과 기어 결합을 통해 상기 모터의 구동력을 전달받는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 경사 주행용 궤도는 플레이트 및 상기 플레이트의 적어도 일측에 배열되는 랙부를 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 경사 주행용 궤도를 따라 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 휠은 상기 랙부와 기어 접촉하여 이동하고, 상기 비경사 주행용 휠은 상기 플레이트와 비접촉하여 주행되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입을 위해, 상기 브라켓은 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 더 포함하되,
상기 궤도 주행 장치가 상기 비경사 주행용 궤도에서 경사 주행용 궤도로 이동하는 경우, 상기 경사 주행용 궤도로의 원활한 진입과 주행을 위해, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 본체의 서로 상이한 부분에 제공되는 제 1 구동부 및 제 2 구동부를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 구동부는 각각 상기 지지 프레임, 상기 모터 및 상기 비경사 주행용 휠, 상기 경사 주행용 휠 및 상기 모터를 수용하여 상기 지지 프레임과 연결되는 브라켓을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 어느 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 회전함과 아울러서 소정 지점으로 복원가능하도록 상기 지지 프레임에 결합되고,
상기 제 1 및 제 2 구동부 중 다른 하나에서, 상기 브라켓이 주행 방향과 상이한 방향을 따라 상기 지지 프레임에 대해 기 설정된 범위로 변위가능함과 아울러서 소정 지점으로 복원하도록 상기 지지 프레임에 결합되는, 궤도 주행 시스템.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210067194A KR20220159172A (ko) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 궤도 주행 장치 및 시스템 |
| PCT/KR2021/095058 WO2022250240A1 (ko) | 2021-05-25 | 2021-05-26 | 궤도 주행 장치 및 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102920248B1 (ko) * | 2025-09-29 | 2026-01-30 | (주)신흥이앤지 | 도심이나 다양한 지형에 맞춤형으로 설치 가능한 이동시스템 |
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Patent event date: 20230413 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20230125 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |