KR20230069319A - 자율 주행이 가능한 전동 킥보드 - Google Patents

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KR20230069319A
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방민혁
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한라대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 사용자가 올라서는 발판; 주행이 가능하도록 상기 발판의 전방 및 후방에 각각 결합되는 전륜 및 후륜; 사용자가 상기 발판에 올라서서 주행을 위해 조향하기 위한 조향 부재; 를 포함하고, 상기 전륜은 1개, 후륜은 2개로 마련되며, 상기 후륜은 회동 수단에 의해 펼침 및 접힘 동작을 하도록 회동 가능하게 마련되는 제1 후륜과 제2 후륜을 포함하는 전동 킥보드가 제공될 수 있다.

Description

자율 주행이 가능한 전동 킥보드{Autonomous Electric Kickboard}
본 발명은 안정된 상태로 자율 주행이 가능한 전동 킥보드에 관한 것이다.
전동 킥보드는 수동이 아닌 전동식으로 주행을 하기 때문에, 킥보드는 어린이뿐만 아니라 대학생이나 직장인들도 짧은 거리의 이동수단으로 사용하기도 하며, 특히 마땅한 이동수단이 없는 대학의 캠퍼스에서 상기 킥보드를 사용하는 학생이 늘고 있는 추세이다.
이러한 전동 킥보드는 전방 및 후방에 각각 1개의 바퀴가 구비된 구조로서, 주행시 2개의 바퀴만으로 주행하므로 균형을 유지하고 주행하는 것이 어려울 수 있다.
특히, 운행 능력이 떨어지는 초보자나 아동들이 킥보드를 타면서 평탄하지 않는 길 또는 곡선부를 주행할 때 균형을 잡기가 어려웠으며, 전기 모터의 동력으로 비교적 빠른 속도로 주행하는 전동 킥보드의 경우에도 아무리 숙련자라 하여도 순간 방심하면 균형을 잃고 한쪽으로 쏠리거나 심지어 전복되는 문제점이 발생하였다.
또한, 전동 킥보드는 단순히 사용자가 소정의 목적지까지 가기 위한 운행 수단으로서만 사용되므로, 다양한 목적으로 활용되는데는 한계가 있다.
본 발명은 사용이 미숙한 상태에서도 안정되게 운행이 가능하고, 자율 주행이 가능하여 다양한 분야에 활용할 수 있는 자율 주행이 가능한 전동 킥보드를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은, 사용자가 올라서는 발판; 주행이 가능하도록 상기 발판의 전방 및 후방에 각각 결합되는 전륜 및 후륜; 사용자가 상기 발판에 올라서서 주행을 위해 조향하기 위한 조향 부재; 를 포함하고,
상기 전륜은 1개, 후륜은 2개로 마련되며, 상기 후륜은 회동 수단에 의해 펼침 및 접힘 동작을 하도록 회동 가능하게 마련되는 제1 후륜과 제2 후륜을 포함하는 전동 킥보드가 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 1개의 전륜과, 2개의 후륜을 구비하여 전동 킥보드의 주행시 보다 안정된 상태로 주행할 수 있으므로, 초보자 또는 어린이 등이 쉽게 이용할 수 있다.
본 발명은 사용자가 탑승시 올라서는 발판의 후방에 제1 후륜과 제2 후륜을 포함하고, 제1 후륜과 제2 후륜을 연결 부재를 통해 모터와 연결하여 회동되게 함으로써, 주행시 모터를 제어하여 연결 부재를 회동시켜서 제1 후륜과 제2 후륜이 자동적으로 벌어지게 하여 안정된 상태로 주행할 수 있는 것이다.
본 발명은 자율 주행 유니트가 설치되어서 사용자의 스마트 기기에 설치된 앱을 통해 전동 킥보드를 호출하면 사용자 위치로 자율 주행하여 오게한 다음, 운행할 수 있고, 배달 서비스로 활용하는 경우, 해당 상점에 이동한 다음 배달한 상품을 탑재하고 배달할 목적지까지 설정된 이동 경로를 따라 자율 주행하여 배송 완료할 수 있고, 이러한 사실을 사용자의 스마트 기기에 문자 등으로 알려줄 수 있다.
본 발명의 전동 킥보드는 자율 주행 모드 또는 수동 주행 모드를 선택적으로 전환하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전동 킥보드의 사시도이다.
도 2는 도 1의 다른 측면에서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 전동 킥보드를 후방에서 본 확대도이다.
도 4는 본 발명의 전동 킥보드에서 균형을 잡기 위해 후륜이 접혀진 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 전동 킥보드에서 균형을 잡기 위해 후륜이 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전동 킥보드의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전도 킥보드의 댐핑 부재의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 전동 킥보드를 자율주행하기 위한 자율 주행 유니트의 구성도이다.
도 1은 본 발명의 전동 킥보드의 사시도, 도 2는 도 1의 다른 측면에서의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 전동 킥보드(100)는, 발판(110), 주행이 가능하도록 발판의 전방 및 후방에 각각 결합되는 전륜(120) 및 후륜(130), 사용자가 발판(110)에 올라서서 주행을 위해 조향하기 위한 조향 부재(140)를 포함할 수있다.
본 발명은 전륜(120) 및 후륜(130)에 주행을 위한 각각 주행 모터가 갖추어질 수 있다.
전륜(120)은 1개로 마련되고, 후륜(130)은 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)으로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 전동 킥보드(100)는 3륜 구동 방식의 이동 수단일 수 있다. 3륜 구동 방식이므로, 주행시 보다 안정된 상태를 유지할 수 있다.
제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)은 회동 수단(150)에 의해 서로 회동 가능하게 구비될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회동 수단(150)은 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)을 회동시키기 위한 구동원인 모터(151), 모터(151)의 구동력에 의해 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)이 회동되도록 연결되는 연결 부재(152)를 포함할 수 있다.
발판(110)의 하부에는 모터(151)를 지지할 수 있는 지지판(153)이 이격된 상태로 마련될 수 있고, 모터(151)는 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)을 각각 회동시키기 위한 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)를 각각 설치할 수 있다.
모터(151)는 구동을 제어하기 위한 서보 모터로 구성될 수 있고, 예를 들어 발판(110)과 지지판(160)의 사이 공간에 별도 마련될 수 있는 배터리(미도시)에 의해 전원을 공급받을 수 있다. 물론, 배터리는 전동 킥보드(100)를 전동식으로 주행하기 위한 주행 모터, 후술하는 조향을 위한 조향 모터에 전원을 공급해줄 수 있다.
조향 부재(140)는 전륜(120)과 연결되고 수직 방향으로 소정의 길이로 연장되어 형성되는 조향축(141), 조향축(141)의 단부에는 사용자가 조향시 파지하기 위해 형성되는 핸들(142)을 포함할 수 있다.
조향축(141)에는 자동 조향이 가능토록 하기 위한 조향 모터가 갖추어질 수 있다.
또한, 조향축(141)과 발판(110) 사이에는 지지 프레임(160)이 고정될 수 있다.
연결 부재(152)는 발판(110)의 저면에 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)와 각각 연결되어 회동되는 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)로 이루어질 수 있고, 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)는 각각 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)에 각각 연결될 수 있다.
또한, 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)는 각각 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)에 연결시, 각각 연결편(152e)으로 연결될 수 있다. 연결편의 일단부는 각각 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)의 축과 연결되고, 연결편의 타단부는 각각 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)와 결합될 수 있다.
연결편을 별도 구비하여 연결하는 경우에는 모터(151)의 축과 후륜(130)의 연결시 높이차를 맞추기 위한 것일 수 있다. 그러나, 이것은 실제 조립 상태에 따라 취사선택할 수 있다.
다시 말해서, 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)만으로 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)에 연결하거나 또는 연결편을 통해 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)에 연결되어 회동될 수 있다.
또한, 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)에는 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)와 이격되고 일단이 지지판(153)에 회전 가능하게 결합되는 제3 연결 부재(152c)와 제4 연결 부재(152d)를 포함할 수 있다.
지지판(153)의 단부는 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)의 회동시 간섭없이 원활한 회전 동작이 이루어지도록 하기 위한 곡면부(153a)가 형성될 수 있다.
또한, 지지판(153)의 단부에는 원호형을 이루는 가이드공(153b)이 형성될 수 있다. 가이드공(153b)은 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b) 또는 제3 연결 부재(152c)와 제4 연결 부재(152d)의 회동시 가이드해줄 수 있도록 2개로 마련될 수 있다.
제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b) 또는 제3 연결 부재(152c)와 제4 연결 부재(152d)에는 가이드공(153b)에 각각 삽입되어 가이드공(153b)을 따라 이동하는 돌기부가 형성될 수 있다.
본 발명의 전동 킥보드(100)는 사용자가 발판(110)에 올라서서 이동하게 되고, 이때 전동 킥보드(100)의 주행에 서툰 초보자나 어린이 등이 이용하는 경우에는 후륜(130)을 발판(110)의 좌우로 펼친 상태에서 주행하면 보다 안정된 상태에서 이동할 수 있다.
전동 킥보드(100)의 후륜(130)은 2개의 바퀴인 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)으로 이루어지고, 모터(151)에 의해 펼침 및 접힘 동작이 구현될 수 있다.
따라서, 사용자는 별도 마련된 작동 버튼을 눌러서 모터(151)를 작동시키면, 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)가 구동되고, 제1 모터(151a)와 제2 모터(151b)의 축과 연결된 연결 부재(152)의 제1 연결 부재(152a)와 제2 연결 부재(152b)가 서로 간격이 멀어지는 방향으로 회동될 수 있다.
연결 부재(152)를 통해 연결된 제1 후륜(131)과 제2 후륜(132)이 멀어지는 방향으로 회동하여 펼쳐지면, 전동 킥보드(100)는 전륜 1개와 후륜 2개의 3륜 구조가 될 수 있고, 주행시 3점 지지 구조에 의해 안정된 자세를 취할 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 실시 예로서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 발판(110)의 전방 및 후방에는 각각 1개의 전륜(120)과 후륜(130)이 마련되고, 발판(110)의 양 측면에는 각각 보조 바퀴(170)가 구비될 수 있다.
보조 바퀴(170)는 길이가 가변되고 충격을 완화해줄 수 있는 댐핑 부재(180)를 통해 발판(110)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
보조 바퀴(170)는 별도 마련되는 보조 주행 모터(미도시)에 의해 주행시 회전될 수 있고, 보조 주행 모터는 제어부(210)에 의해 제어될 수 있다.
댐핑 부재(180)는 실린더 본체(181)와, 실린더 본체(181)의 내부에서 왕복 이동하는 피스톤 부재(182)를 포함할 수 있다. 피스톤 부재(182)는 실린더 본체(181)내에서 왕복 이동하고, 후륜(170)과 연결되는 피스톤 로드(183)가 구비될 수 있다. 또한, 후륜(170)과 피스톤 로드(183) 사이에는 충격을 완화시켜주는 탄성 부재가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 전동 킥보드(100)는 경사로를 주행하는 경우, 댐핑 부재(180)에 의해 후륜(130)과의 연결 길이가 가변되므로, 보다 안정적으로 주행할 수 있다.
다시 말해서, 경사로를 주행하는 경우, 경사진 상태로 올라가기 때문에, 전동 킥보드(100)의 발판(110)도 당연히 경사질 수 밖에 없다. 그렇기 때문에, 사용자는 경사진 상태로 주행하게 되고, 그에 따라 주행중 균형을 유지하기 어려울 수 있지만, 본 발명은 보조 바퀴(170)와 발판(110)을 연결하는 연결 수단인 댐핑 부재(180)에 의해 길이가 가변될 수 있으므로, 발판(110)을 수평 상태로 유지하면서 경사로를 올라갈 수 있다.
댐핑 부재(180)는 경사로의 경사 각도에 따라 피스톤 부재(182)가 실린더 본체(181)의 내부에 수축되고, 그에 따라 피스톤 로드(183)의 노출된 길이가 짧아지므로, 경사로의 경사 각도에 따라 대응하여 길이가 가변되므로, 보다 안정적인 상태로 주행할 수 있다.
한편, 본 발명의 전동 킥보드(100)는 자율 주행이 가능한 이동 수단으로서, 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 전동 킥보드(100)의 자율 주행을 위한 자율 주행 유니트(200)가 구비될 수 있고 자율 주행 유니트(200)는 제어부(210), 통신부(220), 지도 처리부(230), 판단부(240), 영상 처리부(250), GPS 모듈부(260) 및 디스플레이부(270), 조작부(280)를 포함할 수 있다.
제어부(210)는 조작부(280)의 조작 신호에 따라 주행 모터를 작동시켜서 주행, 정지, 이동 속도 조절이 가능하게 할 수 있다.
또한, 제어부(210)는 GPS 모듈부(260)에 의한 신호를 통해 실시간 위치 추적을 할 수 있다.
통신부(220)는 사용자의 스마트 기기에 탑재된 앱을 통해 조작을 하면, 조작된 신호를 제어부(210)에 인가하여 각종 제어 동작을 구현할 수 있게 한다.
예를 들어 스마트 기기의 앱을 통해 사용자가 본인의 위치까지 전동 킥보드(100)를 호출하면, 통신부(220)에 의해 사용자의 호출 신호를 제어부(210)에 인가하고, 제어부(210)에서는 호출 신호에 따라 사용자가 호출한 목적지까지 자율 주행이 가능하다.
즉, 사용자가 스마트 기기의 앱에서 현재 위치를 목적지로 설정하여 호출하면, 제어부(210)에서는 사용자의 현재 위치를 파악하여 목적지로 인식하고, GPS 모듈부(260)에 의해 전동 킥보드(100)를 지도 처리부(230)에 의해 탑재된 지도 데이터상에 이동 경로를 설정하여 자율 주행이 가능하게 할 수 있다.
또한, 영상 처리부(250)에서는 전동 킥보드(100)에 설치된 카메라(미도시)에 의해 획득한 영상 데이터를 통신부(220)를 통해 전송받아서 자율 주행시 상황을 실시간으로 판단할 수 있다.
즉, 전동 킥보드(100)의 주행 방향에 위치하고 있는 사람과 차량, 신호등 및 그 신호등 아래의 정지선을 인식할 수 있다. 그리고, 영상 처리부(250)는 영상 데이터에서 인식한 객체들(사람과 차량, 신호등 및 정지선을 포함 등)에 대한 인식 결과에 기초하여 그 객체까지의 거리와 그 객체의 이동 방향을 판단하거나 그 객체의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(250)는 인식된 객체가 사람이면 전동 킥보드(100)로부터 사람까지의 거리 및 그 사람의 이동 방향을 계산 및 판단하고, 인식된 객체가 차량이면 전동 킥보드(100)로부터 차량까지의 거리 및 그 차량의 이동 방향을 계산 및 판단하고, 및 인식된 객체가 신호등의 정지선이면 전동 킥보드(100)로부터 정지선까지의 거리를 계산하고 및 신호등의 점등 상태를 판단할 수 있다. 영상 처리부(220)가 판단하는 신호등의 점등 상태는 주행 신호, 주의 신호, 일단 멈춤 신호, 정지 신호 등을 포함하여 교통 신호등이 표시하는 모든 지시 상태를 포함할 수 있다.
판단부(240)에서는 영상 처리부(250)에서의 거리 계산 결과, 이동 방향 판단 결과 및 신호등의 점등 상태 등을 판단한 결과, 전동 킥보드(100)의 현재 속도 및 현재 주행 방향 등을 통해 전동 킥보드(100)를 정지시킬지 여부 등을 판단하여 제어부(210)에 신호를 인가할 수 있다.
제어부(210)에서는 판단부(240)의 판단에 의한 신호를 토대로 전동 킥보드(100)의 일시 정지, 계속 주행 여부, 방향 전환 여부 등, 적어도 어느 하나 이상을 지시하여 주행 모터 및 조향 모터를 제어하여 자율 주행이 가능하게 할 수 있다.
또한, 기본적으로 지도 처리부(230)는 지도 데이터가 저장되어서 설정된 목적지까지의 이동 경로를 안내해줄 수 있다.
자율 주행 구동을 위한 앱이 탑재된 스마트기기(스마트폰 등)와 연동되어 동작할 수 있다.
디스플레이부(270)는 조향 부재(140)의 소정 위치, 예를 들어 핸들(142) 또는 조향축(141)에 구비할 수 있고, 이동 거리, 이동 속도, 배터리 잔량, 지도상의 현재 위치 등을 표시할 수 있다.
또한, 본 발명은 자율 주행 유니트(200)에 의한 자율 주행 모드를 해제하고, 수동 주행 모드로 전환할 수 있다. 스마트 기기의 앱을 통해 자율 주행 모드 또는 수동 주행 모드를 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 자율 주행이 가능하기 때문에, 여러 분야에 활용될 수 있다. 예를 들어 배달 서비스로 사용하는 경우, 전동 킥보드(100)를 특정 상점에 자율 주행을 통해 도착시킨 다음, 배달할 상품을 탑재하고 목적지를 설정하고 자율 주행 모드로 동작시키면, 배달할 목적지까지 자율 주행하여 상품 배달을 완료할 수 있으며, 배달이 완료되면 제어부(210)에서는 사용자의 스마트 기기에 배달 완료했다는 내용의 문자 등을 통해 알려줄 수 있다.
또한, 본 발명은 배달 서비스에 한정되지 않고 다양한 비즈니스 모델에 맞게 적절히 활용할 수 있다.
100.... 전동 킥보드 110... 발판
120... 전륜 130... 후륜
131... 제1 후륜 132... 제2 후륜
140... 조향 부재 141... 조향축
142.. 핸들
150... 회동 수단 151... 모터
151a... 제1 모터 151b... 제2 모터
152... 연결 부재 152a... 제1 연결 부재
152b... 제2 연결 부재 152c... 제3 연결 부재
152d... 제4 연결 부재 152e... 연결편
153... 지지판 153a... 곡면부
153b... 가이드공 160... 지지 프레임
200... 자율 주행 유니트 210... 제어부
220... 통신부 230... 지도 처리부
240... 판단부 250... 영상 처리부
260... GPS 모듈부 270... 디스플레이부
280... 조작부

Claims (8)

  1. 사용자가 올라서는 발판;
    주행이 가능하도록 상기 발판의 전방 및 후방에 각각 결합되는 전륜 및 후륜;
    사용자가 상기 발판에 올라서서 주행을 위해 조향하기 위한 조향 부재; 를 포함하고,
    상기 전륜은 1개, 후륜은 2개로 마련되며,
    상기 후륜은 회동 수단에 의해 펼침 및 접힘 동작을 하도록 회동 가능하게 마련되는 제1 후륜과 제2 후륜을 포함하는 전동 킥보드.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회동 수단은,
    상기 제1 후륜과 상기 제2 후륜을 회동시키기 위한 모터,
    상기 모터의 구동력에 의해 제1 후륜과 제2 후륜이 회동되도록 연결되는 연결 부재를 포함하고,
    상기 발판의 하부에는 상기 모터를 지지할 수 있는 지지판이 이격된 상태로 마련되며,
    상기 모터는 상기 제1 후륜과 상기 제2 후륜을 각각 회동시키기 위한 제1 모터와 제2 모터를 포함하는 전동 킥보드.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연결 부재는
    상기 발판의 저면에 제1 모터 및 제2 모터와 각각 연결되어 회동되는 제1 연결 부재와 제2 연결 부재로 이루어지고,
    상기 제1 연결 부재와 상기 제2 연결 부재의 한쪽 단부는 각각 제1 후륜과 제2 후륜에 각각 연결되는 전동 킥보드.
  4. 제2 항에 있어서,
    제1 후륜과 제2 후륜에는,
    제1 연결 부재 및 제2 연결 부재와 이격되고 일단이 상기 지지판에 회전 가능하게 결합되는 제3 연결 부재와 제4 연결 부재를 포함하는 전동 킥보드.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 지지판의 단부는 상기 제1 후륜과 상기 제2 후륜의 회동시 간섭없이 회동되게 하는 곡면부로 이루어지고,
    상기 지지판의 단부에는 원호형을 이루는 가이드공이 형성되며,
    상기 제1 연결 부재와 제2 연결 부재 또는 상기 제3 연결 부재와 제4 연결 부재에는 상기 가이드공내에서 가이드되도록 하는 돌기부가 형성되는 전동 킥보드.
  6. 사용자가 올라서는 발판;
    주행이 가능하도록 상기 발판의 전방 및 후방에 각각 결합되는 전륜 및 후륜;
    사용자가 상기 발판에 올라서서 주행을 위해 조향하기 위한 조향 부재; 를 포함하고,
    상기 전륜과 후륜은 1개씩 마련되며,
    상기 발판의 양쪽 측면에는 보조 바퀴가 구비되고,
    보조 바퀴는 상기 발판에 회전 가능하게 결합되는 댐핑 부재에 의해 연결되며,
    댐핑 부재는 길이가 가변되도록 실린더 본체, 실린더 본체내에서 왕복 이동하는 피스톤 부재, 상기 피스톤 부재와 상기 후륜과 연결되는 피스톤 로드를 포함하는 전동 킥보드.
  7. 제1 항에 있어서,
    자율 주행이 가능하도록 하는 자율 주행 유니트를 포함하고,
    상기 자율 주행 유니트는,
    전동 킥보드의 주행, 정지, 이동 속도중 적어도 하나 이상을 조절하는 제어부;
    이동 경로를 제공해주기 위한 지도 데이터가 저장된 지도 처리부;
    전동 킥보드에 설치된 카메라에 의해 획득한 영상 데이터를 통신부를 통해 전송받아서 자율 주행시 상황을 실시간으로 판단하는 영상 처리부;
    상기 영상 처리부에서의 거리 계산 결과, 이동 방향 판단 결과 및 신호등의 점등 상태 등을 판단한 결과, 전동 킥보드의 현재 속도 및 현재 주행 방향을 통해 전동 킥보드를 정지시킬지 여부를 판단하여 상기 제어부에 신호를 인가하는 판단부;
    실시간 위치 추적이 가능케하는 GPS 모듈부;
    전동 킥보드의 이동 거리, 이동 속도, 배터리 잔량, 지도상의 현재 위치중 적어도 하나 이상을 표시해주는 디스플레이부; 를 포함하는 전동 킥보드.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 판단부의 판단에 의한 신호를 토대로 전동 킥보드의 일시 정지, 계속 주행 여부, 방향 전환 여부중 적어도 어느 하나 이상을 지시하여 주행 모터 및 조향 모터를 제어하여 자율 주행하는 전동 킥보드.
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