KR20230133654A

KR20230133654A - 로봇

Info

Publication number: KR20230133654A
Application number: KR1020220030885A
Authority: KR
Inventors: 최동규; 백승민; 홍을표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2023-09-19
Also published as: WO2023171942A1

Abstract

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈은 외형을 형성하고 내부에 공간을 구비하는 하부 기능 모듈 바디 및 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고 결합시 하부 기능 모듈 바디를 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부을 포함하는 바, 로봇 본체에 다양한 종류의 하부 기능 모듈을 선택적으로 결합하여 다양한 모드의 운전을 수행할 수 있는 로봇에 관한 것이다.

Description

로봇 {ROBOT}

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 명령 입력에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있는 로봇에 관한 것이다.

최근에는 로봇 기술의 발전에 따라 산업 분야뿐만 아니라 가정에도 로봇의 사용이 증가되고 있다.

가정용 로봇은 청소 등의 가사를 돕거나 가전 기기를 제어하는 등 사람의 집안 내의 일을 대신 수행하는 로봇, 또는 인공 지능(AI)을 이용하여 사용자의 비서 역할을 수행하거나 사용자에게 교육을 제공하는 로봇, 또는 반려 동물을 대신하는 로봇 등이 있다.

그러나 종래의 가정용 로봇은 상기의 기능 중 어느 하나만을 수행하고, 사용자의 필요 또는 상황에 따라 다양한 기능을 수행하지 못하는 한계가 있다.

한편, 로봇은 특정 위치에 고정된 상태로 기능을 수행하는 로봇은 물론, 이동 가능한 이동형 로봇도 존재한다. 특히, 가정에서 사용하는 로봇의 경우에는 사용자를 대신하거나 사용자를 따라 집안을 이동하는 이동형 로봇이 주로 사용된다.

이동형 로봇 중에서도, 2개의 바퀴를 갖는 이륜형 로봇은 적은 지면 면적을 차지하여 보관이 손쉬운 장점이 있고, 로봇의 방향 전환 시 회전 반경이 작아 상대적으로 공간이 협소한 가정에서 사용되기 용이한 장점이 있다.

그러나, 종래의 이륜형 로봇은, 바퀴의 크기에 비례하여 넘어갈 수 있는 장애물의 높이가 정해지는 한계가 있고, 장애물을 넘어간다고 하더라도 장애물을 넘어가는 과정에서 충격으로 인하여 균형이 유지되지 못하여 로봇이 넘어질 수 있는 한계가 있다.

특히, 가정용 로봇이 음료나 음식은 운반하는 기능을 수행하는 경우에는, 로봇이 흔들리면, 운반 대상이 쏟아지거나 바닥에 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

선행문헌 1로 미국 등록특허 제10010784호를 제시한다. 선행문헌 1은 1개의 휠을 갖는 현가 시스템에 관한 것이다.

선행문헌 1은 휠 하나로 이루어진 차량에 4절 링크 구조를 장착하여, 휠이 위아래로만 움직임이 가능하도록 제한하고, 4절링크의 단부에 댐퍼를 배치하여 충격을 흡수하는 현가장치에 관한 것이다.

하지만, 선행문헌 1은 댐퍼의 구동으로 데크를 승강하는 바, 데크가 승강할 수 있는 높이에 제한이 있다는 문제점이 있다.

또한, 선행문헌 1의 4절 링크는 흴의 측방에 배치되는 바, 휠이 데크의 상부로 노출이 되므로, 데크의 모든 영역을 사용할 수 없다는 문제점도 있다.

한편, 종래의 로봇은 기능 모듈을 장착하여 사용자의 필요에 따라 다양한 부가 기능을 수행하게 할 필요가 있다. 이때, 기능 모듈은 로봇의 상하좌우전후 방향 중에 어느 하나의 위치에 결합될 수 있다.

하지만, 선행문헌 1의 경우에는 기능 모듈이 로봇의 하부는 배치될 수 없으며, 상부나 좌우전후 중 어느 하나에 결합될 수밖에 없다. 이때, 기능 모듈이 로봇의 상부에 배치된 경우, 전체 로봇 어셈블리의 무게중심이 이전보다 높아져, 주행이 불안정하다는 문제점이 있다. 또는, 기능 모듈이 로봇의 좌우전후에 배치된 경우, 전체 로봇 어셈블리가 차지하는 면적이 증가해, 좁은 곳을 주행할 수 없다는 문제점이 있다.

선행문헌 2로 일본 등록특허 제5978423호를 제시한다. 선행문헌 2는 크롤러 주행형 탐색용 로봇에 관한 것이다.

선행문헌 2에 따른 크롤러 주행형 탐색용 로봇은, 차체폭 방향 암을 전방 혹은 후방에 회전시켜 단턱을 가압함으로써, 차체의 경사각도를 제어할 수 있는 암 구동기구를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 선행문헌 2에 따른 크롤러 주행형 탐색용 로봇은 약 15cm 이상의 단차를 넘을 수 있다.

하지만, 선행문헌 2에 따른 크롤러 주행형 탐색용 로봇에 기능 모듈을 장착하고자 할 경우, 기능 모듈은 차체의 전단, 후단 또는 상단에 장착되어야 한다. 하지만, 이 경우에 암 구동기구의 회전시 암 구동기구가 기능 모듈에 걸리는 문제점이 발생할 수 있다.

선행문헌 1: 미국 등록특허 제10010784호 선행문헌 2: 일본 등록특허 제5978423호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것이다. 구체적으로, 적어도 2 이상의 휠에 의해서 이동하되, 여러 종류의 기능을 수행할 수 있는 모듈이 선택적으로 결합됨으로써 상황에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 상기 기능 수행을 위한 모듈이 결합되더라도 결합된 어셈블리가 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 상기 기능 수행을 위한 모듈이 결합되더라도 결합된 어셈블리가 안정적으로 주행할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로봇은, 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체, 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부, 레그부에 회전 가능하게 결합되고 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부, 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈을 포함한다. 하부 기능 모듈은, 외형을 형성하고 내부에 공간을 구비하는 하부 기능 모듈 바디, 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고 결합시 하부 기능 모듈 바디를 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부을 포함한다.

하부 기능 모듈은 하부 기능 모듈 바디의 후면에서 후방으로 돌출된 후방 가이드를 포함할 수 있다. 후방 가이드는 상부에서 바라볼 때 외측단이 중앙보다 전방에 배치될 수 있다. 또는, 후방 가이드는 상부에서 바라볼 때 후방으로 볼록한 곡면을 형성할 수 있다. 후방 가이드는 일 측방에서 바라볼 때 전단이 후단보다 하부에 배치될 수 있다.

하부 기능 모듈은, 하부 기능 모듈 바디에서 외측으로 돌출하여 형성되고, 후면이 로봇 본체의 휠에 인접하게 배치되는 전방 스토퍼를 포함할 수 있다. 이때, 전방 스토퍼의 후면은 상단이 하단보다 전방에 배치될 수 있다. 또는, 전방 스토퍼는 하부 기능 모듈이 로봇 본체에 결합된 때 휠과 이격되게 배치될 수 있다.

하부 기능 모듈은 로봇 본체가 인식할 수 있는 안내광을 후방으로 조사하는 안내광 조사부을 포함할 수 있다.

로봇 본체 체결부는, 하부 기능 모듈 바디의 상부에 배치되고 하부 기능 모듈이 로봇 본체에 결합된 때 로봇 본체의 일 측에 걸리는 결합 후크를 포함할 수 있다. 이때 로봇 본체 체결부는, 일 단이 결합 후크에 인접하고 결합 후크의 일 단이 로봇 본체에 걸리면 결합 후크의 타 단이 일 단에 걸리는 후크 링크, 후크 링크의 타 단에 인접하고 후크 링크의 타 단을 가압하면 결합 후크의 걸림을 해제하는 후크 스위치를 더 포함할 수 있다.

하부 기능 모듈은, 하부 기능 모듈 바디에 배치되고 부압을 발생시키는 흡입모터, 흡입모터의 상류에 배치되고 청소영역에 존재하는 먼지를 빨아들이는 흡입부, 흡입모터의 하류에 배치되고 먼지를 집진하는 먼지통을 포함하여, 건식 청소를 수행할 수 있다.

하부 기능 모듈은, 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고 청소영역을 닦는 걸레, 하부 기능 모듈 바디에 배치되고 물을 저장하고 물을 걸레에 공급하는 물통을 포함하여, 습식 청소를 수행할 수 있다.

하부 기능 모듈은, 하부 기능 모듈 바디에 이동 가능하게 결합되는 그리퍼 암, 암의 단부에 배치되고 피운반 물건을 고정하는 그리퍼를 포함하여, 피운반물건을 운반할 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로봇은, 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체, 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부, 레그부에 회전 가능하게 결합되고 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부, 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되고 로봇 본체에 결합시 좌측 휠과 우측 휠 사이에 배치되는 하부 기능 모듈을 포함한다.

로봇 본체는, 하측 외관을 구성하는 하면 커버, 하면 커버에 배치되고 하부 기능 모듈에 결합되는 결합 바, 하면 커버에 배치되고 하부 기능 모듈에 전기적으로 연결되는 충전 단자를 포함하고, 휠의 회전중심에서 상방으로 연장된 가상의 수직선은 결합 바와 충전 단자 사이에 배치될 수 있다.

하부 기능 모듈은, 외형을 형성하고, 내부에 공간을 구비하는 하부 기능 모듈 바디, 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고 결합시 상기 하부 기능 모듈 바디를 상기 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부을 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 하부 기능 모듈은 하부 기능 모듈 바디 및 하부 기능 모듈 바디를 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부를 포함하여, 하부 기능 모듈이 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되는 바, 로봇 본체에 다양한 종류의 하부 기능 모듈을 선택적으로 결합하여, 로봇이 다양한 모드의 운전을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 하부 기능 모듈이 로봇 본체의 하부 및 한 쌍의 레그부 사이의 공간에 결합되어, 하부 기능 모듈이 결합된 전체 로봇이 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 로봇 본체에 하부 기능 모듈이 결합되면 결합된 전체 로봇의 무게중심의 위치가 보다 낮아지는 바, 로봇이 안정적으로 주행할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 후면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 상부 기능 모듈을 제거한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 제2 링크를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 전선을 숨기기 위한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체에 하부 기능 모듈이 결합된 상태의 로봇의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체와 하부 기능 모듈이 결합되기 전 상태의 로봇의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부 기능 모듈의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부 기능 모듈의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제1실시예에 따른 하부 기능 모듈의 우측면도이다.
도 20은 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇에서 결합 바와 결합 후크의 결합 전 상태를 도시한 도이다.
도 21은 도 20에서 결합 바와 결합 후크가 결합한 후의 상태를 도시한 도이다.
도 22는 본 발명의 제2실시예에 따라 습식 청소 기능을 갖는 하부 기능 모듈의 우측면도이다.
도 23은 본 발명의 제3실시예에 따라 운반 기능을 갖는 하부 기능 모듈의 우측면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 사시도가 도시되고, 도 2에는 도 1의 분해 사시도가 도시되며, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 정면도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 후면도가 도시되며, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 측면도가 도시되고, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 저면도가 도시되며, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 상부 기능 모듈을 제거한 상태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은 바닥에 놓여 바닥면(B)을 따라 이동하도록 이루어진다. 이에 따라, 이하에서는 로봇(1)이 바닥에 놓인 상태를 기준으로 상하방향을 정하여 설명하도록 한다.

그리고 배터리(600)를 기준으로, 후술할 매핑 카메라()가 배치되는 쪽을 전방으로 정하여 설명한다. 또한, 배터리(600)를 기준으로 전방의 반대 방향을 후방으로 정하여 설명한다.

본 발명의 실시예에서 설명되는 각 구성의 ‘가장 낮은 부분’은, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)이 바닥에 놓여 사용될 때, 각 구성에서 가장 낮게 위치하는 부분일 수 있고, 또는 바닥과 가장 가까운 부분일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 로봇 본체(100), 레그부(200) 및 휠부(300)를 포함하여 이루어진다. 이때, 로봇 본체(100)의 양 측면에는 레그부(200)가 결합되고, 레그부(200)에는 휠부(300)가 결합된다.

로봇 본체(100)는, 로봇(1)의 외형을 이룰 수 있다. 로봇 본체(100)에는 로봇(1)을 이루는 각 부품들이 결합될 수 있다.

예를 들어, 로봇 본체(100)의 양 측면 프레임(130)에는 각각 레그부(200)가 결합된다. 그리고, 로봇 본체(100)의 전면에 구비된 전방 커버(110)에는 범퍼(112)가 결합될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 본체(100)에는 기능 모듈(700, 800)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 여기에서 기능 모듈(700, 800)은 로봇 본체(100)의 상부에 결합되는 상부 기능 모듈(700) 및 한 쌍의 휠(310) 사이 공간에 결합되는 하부 기능 모듈(800)을 포함할 수 있다.

따라서, 로봇 본체(100)의 상측에 배치된 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 로봇 본체(100)의 하측에 배치된 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)에 기능 모듈(700, 800)을 결합시켜 다양한 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기능 모듈(700, 800)을 교체하여 사용 중인 기능을 새로운 기능으로 변경하거나, 기능 모듈(700, 800)을 추가 장착하여 사용 중인 기능에 새로운 기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에서, 로봇 본체(100)는 상하방향 높이보다 수평방향의 폭(또는 직경)이 더 큰 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 로봇 본체(100)는, 로봇(1)이 안정된 구조를 이루도록 돕고, 로봇(1)이 이동(주행)함에 있어서 균형을 잡는 데에 유리한 구조를 제공할 수 있다.

로봇(1)을 이루는 일부 부품들은 로봇 본체(100)의 내부에 수용될 수 있다. 예를 들어, 로봇 본체(100)의 내부 공간에는 서스펜션 모터(MS)를 포함한 하나 이상의 모터, 하나 이상의 센서 및 배터리(600)를 수용할 수 있다.

로봇 본체(100)는 전방 커버(110)를 포함한다. 전방 커버(110)는 로봇(1)의 전방 외관을 구성한다. 즉, 전방 커버(110)는 로봇(1)이 전진 주행할 경우, 로봇(1)의 가장 전방에 배치될 수 있다.

예를 들어, 로봇 본체(100)의 전방 커버(110)는 평판 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 전방 커버(110)는 곡면을 갖는 판 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 전방 커버(110)는 소정 각도로 벤딩된 판 형태일 수 있다.

전방 커버(110)에는 윈도우(111)가 구비될 수 있다. 윈도우(111)는 빛이 투과할 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(111)는 적외선(IR) 또는 가시광선 또는 자외선(UV)이 투과할 수 있는 소재로 형성될 수 있다.

전방 커버(110)는 로봇(1)의 외부에 노출되는 외측면과 상기 외측면의 이면에 배치되는 내측면을 포함한다.

전방 커버(110)의 외측면에는 범퍼(112)가 결합될 수 있다. 즉, 범퍼(112)는 로봇 본체(100)의 전방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 범퍼(112)는 전방 커버(110)의 외측면 양측 단부에 구비되고, 상하 방향을 따라 나란하게 한 쌍 배치될 수 있다.

범퍼(112)는, 로봇 본체(100)에 대하여 상대이동 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 범퍼(112)는, 로봇 본체(100)의 전후 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 로봇 본체(100)에 결합될 수 있다.

범퍼(112)는 전방 커버(110)의 전면 테두리 일부를 따라 결합될 수 있다. 또는 범퍼(112)는 전방 커버(110)의 테두리 전체를 따라 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇(1)이 다른 사물 또는 사람과 충돌할 경우, 범퍼(112)는 로봇 본체(100)에 인가되는 충격을 흡수하여 로봇 본체(100) 및 로봇 본체(100)의 내부에 수용된 부품을 보호할 수 있다.

전방 커버(110)의 내측면 후방에는 제1 카메라(531)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 윈도우(111)의 바로 후방에는 제1 카메라(531)가 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 카메라(531)가 로봇(1)의 전방에 배치된 사물 또는 사람을 감지할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 전방 커버(110)에는 사용자로부터 제어명령이 입력되는 입력부, 로봇(1)의 작동 상태에 관한 정보를 사용자에게 시각적으로 전달하기 위한 디스플레이부 등이 구비될 수 있다. 예를 들어, 전방 커버(110)에는 로봇(1)의 작동 상태를 시각적으로 보여주고, 사용자로부터 제어명령이 입력되는 터치스크린이 구비될 수 있다.

로봇 본체(100)는 후방 커버(120)를 포함한다.

후방 커버(120)는 로봇(1)의 후방 외관을 구성한다. 예를 들어, 후방 커버(120)는 평판 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 후방 커버(120)는 곡면을 갖는 판 형태일 수 있다.

후방 커버(120)에는 로봇(1)의 전원을 조절하기 위한 조작부(553)가 배치될 수 있다.

조작부(553)는 사용자가 조작할 수 있으며, 조작부(553)의 조작에 의해서 로봇(1)의 전원을 켜거나 끄도록 조작할 수 있다.

조작부(553)는 후방 커버(120)에 좌우 방향으로 피봇되도록 구비되거나, 실시예에 따라 상하 방향으로 피봇되도록 구비될 수 있다.

예를 들어, 사용자가 조작부(553)의 일측을 푸시하여 조작부(553)가 일측으로 피봇되도면 로봇(1)의 전원이 켜질 수 있다. 그리고, 사용자가 조작부(553)의 타측을 푸시하여 조작부(553)가 타측으로 피봇되면 로봇(1)의 전원이 꺼질 수 있다.

후방 커버(120)의 외측면에는 후방 범퍼(122)가 결합될 수 있다. 즉, 후방 범퍼(122)는 로봇 본체(100)의 후방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 후방 범퍼(122)는 후방 커버(120)의 외측면에 구비되고, 수평 방향을 따라 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇(1)이 다른 사물 또는 사람과 충돌할 경우, 후방 범퍼(122)는 로봇 본체(100)에 인가되는 충격을 흡수하여 로봇 본체(100) 및 로봇 본체(100)의 내부에 수용된 부품을 보호할 수 있다.

로봇 본체(100)는 측면 프레임(130)을 포함한다.

측면 프레임(130)은 로봇(1)의 양 측면 외관을 구성한다. 예를 들어, 측면 프레임(130)은 로봇(1)의 양 측면에 각각 배치되어 서로 마주보도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(130)은 평판 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 측면 프레임(130)의 적어도 일부는 곡면 형태로 형성될 수 있다.

측면 프레임(130)은 전방 커버(110) 및 후방 커버(120)와 결합된다. 측면 프레임(130)은 전방 커버(110)와 후방 커버(120)를 연결시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간이 형성될 수 있다.

측면 프레임(130)의 외측에는 레그부(200)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 측면 프레임(130)의 외측에는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.

일반적으로, 이륜형 로봇에서는 로봇의 하중을 지지하기 위해서, 로봇 본체의 연직 하방에 지지를 위한 구조를 배치시킨다. 그러나, 로봇 본체의 연직 하방에 지지 구조를 가질 경우, 로봇의 하측 공간을 사용할 수 없는 한계가 있다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 측면 프레임(130)에 레그부(200)가 결합된다.

측면 프레임(130)의 내측에는 서스펜션 모터(MS)가 배치될 수 있다.

측면 프레임(130)에는 링크 결합홀(131, 132)이 형성된다. 링크 결합홀은 제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)을 포함한다.

제1 링크 결합홀(131)은 측면 프레임(130)에 원형 홀 형태로 형성된다. 제1 링크 결합홀(131)에는 제1 링크(210)의 적어도 일부가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크(210)의 일측 단부는 제1 링크 결합홀(131)을 통과하여 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 결합될 수 있다.

제2 링크 결합홀(132)은 측면 프레임(130)에 원형 홀 형태로 형성된다. 제2 링크 결합홀(132)에는 제2 링크(220)의 적어도 일부가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크(220)의 일측에 형성된 샤프트는 제2 링크 결합홀(132)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다.

한편, 제1 링크 결합홀(131)은 제2 링크 결합홀(132)보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다.

제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)은 소정 간격을 두고 형성될 수 있다. 예를 들어, 원형 홀 형태의 제1 링크 결합홀(131)의 중심과 원형 홀 형태의 제2 링크 결합홀(132)의 중심은 소정 간격을 두고 배치될 수 있다.

제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)은 지면을 기준으로 하여 소정 경사를 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 로봇(1)이 지면 위에 놓인 상태에서, 제1 링크 결합홀(131)은 측면 프레임(130)의 하측에 배치되고, 제2 링크 결합홀(132)은 측면 프레임(130)의 상측 후방에 배치될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 링크 결합홀(131, 132)이 형성된 측면 프레임(130)은 일종의 링크 역할을 수행할 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 측면 프레임(130)에는 핸들홀(133)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 핸들홀(133)은 측면 프레임(130)의 상측 전방에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자는 핸들홀(133)에 손을 집어넣은 후 측면 프레임(130)을 파지하여 로봇 본체(100)를 위로 들어올릴 수 있다.

상면 커버(140)는 로봇(1)의 상측 외관을 구성한다. 상면 커버(140)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)과 결합된다. 따라서, 상면 커버(140)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간의 상측을 덮을 수 있다.

로봇(1)이 지면 위에 놓인 상태에서, 상면 커버(140)는 지면을 기준으로 하여 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)는 후측 단부보다 전측 단부가 지면에 가깝게 배치될 수 있다.

상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)이 결합될 수 있다. 상부 기능 모듈(700)은 상면 커버(140)의 상측에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)과 후크 결합되도록 후크 수용 홈(141)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자가 상부 기능 모듈(700)의 후크를 후크 수용 홈(141)에 맞추어 밀어 넣는 간단한 동작만으로 상부 기능 모듈(700)을 로봇 본체(100)에 결합시킬 수 있다.

로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.

그리고, 로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있는 단자와 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있는 단자가 모여서 배치될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)에는 2개의 전원 핀(pin)과 4개의 신호 핀(pin)이 포함된 포고핀(pogo pin, 142)이 구비될 수 있다.

상면 커버(140)에는 적어도 하나 이상의 가이드홈(143)이 형성될 수 있다. 가이드홈(143)에는 상부 기능 모듈(700)의 하측 면이 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 가이드홈(143)은 상부 기능 모듈(700)의 결합 위치를 가이드할 수 있다.

하면 커버(150)는 로봇(1)의 하측 외관을 구성한다. 하면 커버(150)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)과 결합된다. 따라서, 하면 커버(150)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간의 하측을 덮을 수 있다.

하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)이 결합될 수 있다. 하부 기능 모듈(800)은 하면 커버(150)의 하측에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)과 레치 결합되도록 결합바(151)가 구비될 수 있다.

결합바(151)는 원기둥 형태로 형성되고, 로봇(1)의 좌우 방향을 따라 배치될 수 있다. 그리고, 하면 커버(150)에는 결합바(151)와 연결되는 한 쌍의 돌기가 돌출 형성될 수 있다.

하면 커버(150)에는 충전 단자(152)가 구비될 수 있다. 충전 단자(152)는 하면 커버(150)의 하측 면에 배치될 수 있다.

이때, 충전 단자(152)의 위치는 로봇 충전대(미도시)에 구비된 충전용 단자와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 충전 단자(152)는 로봇 충전대(미도시)에 구비된 충전용 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 로봇(1)은 충전 단자(152)를 통하여 로봇 충전대(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 그리고, 충전 단자(152)로 공급된 전원은 배터리(600)로 공급될 수 있다.

한편, 일반적으로, 이륜형 로봇에서는 로봇의 하중을 지지하기 위해서, 로봇 본체의 연직 하방에 지지를 위한 구조를 배치시킨다. 그러나, 로봇 본체의 연직 하방에 지지 구조를 가질 경우, 로봇의 하측 공간을 사용할 수 없는 한계가 있다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 로봇 본체(100)의 양 측면에 레그부(200)가 배치된다. 따라서, 하면 커버(150)의 하측에는 하부 기능 모듈(800)이 결합되는 모듈 결합 공간(153)이 형성된다.

모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 레그부(200)의 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 결합 공간(153)은 결합바(151)의 연직 하방 공간을 의미할 수 있다. 즉, 모듈 결합 공간(153)은 좌우 방향을 따라 소정 폭(ΔS)을 갖는 공간일 수 있다.

이와 같은 구성으로, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)에 의하면, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)의 하부 및 한 쌍의 레그부(200) 사이의 공간에 결합되어, 로봇(1)에 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 실시예에 따라 로봇 본체(100)는 외부케이스를 더 포함할 수 있다. 외부케이스는 로봇 본체(100)의 전체적인 외관을 구성할 수 있다. 외부케이스는 전방 커버(110), 후방 커버(120), 측면 프레임(130), 상면 커버(140) 및 하면 커버(150)의 외부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 외부케이스는 좌우 방향을 따라 길죽하게 형성된 타원체 형태로 형성될 수 있다.

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 제2 링크를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 전선을 숨기기 위한 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 8 내지 도 11을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)의 레그부(200)를 설명하면 다음과 같다.

레그부(200)는, 로봇 본체(100)와 결합되고, 로봇 본체(100)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 레그부(200)는 한 쌍 구비되어, 각각 로봇 본체(100)의 측면 프레임(130)에 결합된다. 이때, 레그부(200)의 적어도 일부는 로봇 본체(100)보다 지면에 가깝게 배치된다. 따라서, 로봇 본체(100)는 한 쌍의 레그부(200)에 의하여 지지될 수 있다. 즉, 로봇 본체(100)에 인가되는 중력은 레그부(200)에 의하여 지지될 수 있고, 로봇 본체(100)의 높이가 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은, 로봇 본체(100)의 양 측면에만 레그부(200)가 결합된다. 즉, 로봇 본체(100)의 하면 및 후면에는 레그부(200)가 결합되지 않는다.

따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 하면 커버(150)의 하측 및 한 쌍의 레그부(200) 사이에는 공간(153,모듈 결합 공간)이 형성된다. 예를 들어, 하면 커버(150)의 하측 및 한 쌍의 레그부(200) 사이에는 직육면체 형태의 하부 기능 모듈(800)이 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.

레그부(200)는 제1 링크(210), 제2 링크(220) 및 제3 링크(230)를 포함한다. 이때, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)는 각각 측면 프레임(130)과 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)는 각각 측면 프레임(130)과 제3 링크(230)에 링크 결합된다.

제1 링크(210)는 로봇 본체(100)의 측면에 링크 결합된다. 예를 들어, 제1 링크(210)는 측면 프레임(130)에 링크 결합될 수 있다.

제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)와 연결된다. 예를 들어, 제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 직접 또는 기어를 통하여 연결될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)로부터 구동력을 전달받는다.

제1 링크(210)는 제1 링크 바디(211), 모터 결합부(212) 및 링크 결합부(213)를 포함한다.

제1 링크 바디(211)는 길죽한 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 모터 결합부(212)가 구비되며, 길이 방향 타측에는 링크 결합부(213)가 구비된다. 이때, 모터 결합부(212)는 링크 결합부(213)보다 지면으로부터 멀게 배치될 수 있다.

제1 링크 바디(211)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크 바디(211)는, 모터 결합부(212)가 구비된 일측보다 링크 결합부(213)가 구비된 타측이 로봇 본체(100)에서부터 멀게 배치될 수 있다.

따라서, 제1 링크 바디(211)는 수직 방향 상측에서 하측으로 갈수록 한 쌍의 제1 링크 바디(211) 사이의 거리가 멀어진다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)는 로봇 본체(100)를 안정적으로 지지할 수 있다.

제1 링크 바디(211)에는 리브(211a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크 바디(211)에는 길이 방향을 따라 리브가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 리브(211a)는 제1 링크 바디(211)가 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 리브(211a)는 제1 링크(210)를 보강하여 내구성을 증가시키는 효과가 있다.

모터 결합부(212)는 제1 링크 바디(211)의 일측 단부에 연결 형성된다.

모터 결합부(212)는 측면 프레임(130)의 제1 링크 결합홀(131)에 회전 가능하게 수용된다. 예를 들어, 모터 결합부(212)는 디스크 형태 또는 원판 형태로 형성될 수 있다. 이때, 모터 결합부(212)의 최대 직경은 제1 링크 결합홀(131)의 최대 직경과 동일하거나 작을 수 있다. 따라서, 모터 결합부(212)는 제1 링크 결합홀(131)을 관통하여 서스펜션 모터(MS)와 연결될 수 있다.

모터 결합부(212)는 서스펜션 모터(MS)와 연결된다. 예를 들어, 모터 결합부(212)는 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 고정 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되면, 서스펜션 모터(MS)의 샤프트의 회전과 연동하여 모터 결합부(212)가 회전될 수 있다.

링크 결합부(213)는 제1 링크 바디(211)의 타측 단부에 연결 형성된다.

링크 결합부(213)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 링크 결합부(213)는 제1 링크 샤프트(214)를 통하여 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 링크 결합부(213)는 디스크 형태로 형성될 수 있고, 링크 결합부(213)의 중심에는 제1 링크 샤프트(214)가 관통 결합될 수 있다. 그리고, 제1 링크 샤프트(214)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)와 제3 링크(230)는 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제1 링크 샤프트(214)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230)를 연결시키도록 구비된다. 예를 들어, 제1 링크 샤프트(214)는 제1 링크(210)의 링크 결합부(213) 및/또는 제3 링크(230)를 관통하여 결합될 수 있다. 이때, 제1 링크 샤프트(214)는 링크 결합부(213) 및/또는 제3 링크(230)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크 샤프트(214)는 제3 링크(230)가 회전되는 축이 될 수 있다.

중력 보상부(215)는 중력에 의하여 로봇 본체(100)가 연직 하방으로 내려오는 것을 보상한다. 즉, 중력 보상부(215)는 로봇 본체(100)를 떠받치도록 힘을 제공한다.

예를 들어, 중력 보상부(215)는 토션 스프링일 수 있다. 중력 보상부(215)는 제1 링크 샤프트(214)의 외주면 외측을 감싸도록 권선될 수 있다. 그리고, 중력 보상부(215)의 일측 단부는 제1 링크(210)에 결합되고, 중력 보상부(215)의 타측 단부는 제3 링크(230)에 결합된다.

중력 보상부(215)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 각도가 커지는 방향으로 힘을 인가한다. 예를 들어, 중력 보상부(215)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 사잇각이 커지는 방향으로 복원력을 인가하도록 미리 중력 보상부(215)의 양측 단부의 각도가 오므려져 있다. 따라서, 로봇(1)이 지면에 놓여 로봇 본체(100)에 중력이 인가되더라도 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 사잇각을 소정 각도 범위 내로 유지시킬 수 있다.

이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되지 않더라도 로봇 본체(100)가 지면 쪽으로 하강되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 중력 보상부(215)에 의하여 서스펜션 모터(MS) 구동에 따른 에너지 손실을 방지하면서, 로봇 본체(100)의 높이를 지면으로부터 소정 거리 이상으로 유지시키는 효과가 있다.

제2 링크(220)는 로봇 본체(100)의 측면에 링크 결합된다. 예를 들어, 제2 링크(220)는 측면 프레임(130)에 링크 결합될 수 있다. 즉, 제2 링크(220)는 제1 링크(210)가 결합된 측면 프레임(130)에 함께 결합될 수 있다.

제2 링크(220)는 제2 링크 바디(221), 프레임 결합부(222) 및 링크 결합부(223)를 포함한다. 이때, 프레임 결합부(222)는 링크 결합부(223)보다 지면으로부터 멀게 배치될 수 있다.

제2 링크 바디(221)는 길죽한 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 프레임 결합부(222)가 구비되며, 길이 방향 타측에는 링크 결합부(223)가 구비된다.

제2 링크 바디(221)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)는, 프레임 결합부(222)가 구비된 일측보다 링크 결합부(223)가 구비된 타측이 로봇 본체(100)에서부터 멀게 배치될 수 있다. 따라서, 제2 링크 바디(221)는 수직 방향 상측에서 하측으로 갈수록 한 쌍의 제2 링크 바디(221) 사이의 거리가 멀어진다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크(220)는 로봇 본체(100)를 안정적으로 지지할 수 있다.

제2 링크 바디(221)는 로봇 본체(100)를 바라보는 내측 면과 로봇 본체(100)에서 멀어지는 방향을 향하는 외측 면을 포함한다.

제2 링크 바디(221)에는 리브(221a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)의 외측 면에는 길이 방향을 따라 리브(221a)가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 리브(221a)는 제2 링크 바디(221)가 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 리브(221a)는 제2 링크(220)를 보강하여 내구성을 증가시키는 효과가 있다.

제2 링크 바디(221)에는 전선 수용벽(221b)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)의 내측 면에는 길이 방향을 따라 한 쌍의 전선 수용벽(221b)이 돌출 형성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 전선 수용벽(221b)은 소정 간격을 두고 나란하게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간 내에 전선이 수용될 수 있다. 따라서, 전선이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 한 쌍의 전선 수용벽(221b) 사이에 형성된 내부 공간은 후술할 전선 통과 홀(222c)과 연통될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 전선 통과 홀(222c)을 통과한 전선이 전선 수용벽(221b) 사이에 형성된 내부 공간에 수용되어 전선이 외부에 노출되는 것을 차단할 수 있다.

그리고, 제2 링크(220)에는 전선 지지핀(221c)이 구비될 수 있다. 전선 지지핀(221c)은 한 쌍의 전선 수용벽(221b)을 관통할 수 있다. 전선 지지핀(221c)은 한 쌍의 전선 수용벽(221b)을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 전선 수용벽(221b)은 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간 중에서 개방된 영역을 막을 수 있다. 따라서, 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간에서 전선이 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.

프레임 결합부(222)는 제2 링크 바디(221)의 일측 단부에 연결 형성된다.

프레임 결합부(222)는 측면 프레임(130)의 제2 링크 결합홀(132)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 프레임 결합부(222)에는 측면 프레임(130)에 관통 결합되는 결합 샤프트(222a)가 구비될 수 있다.

결합 샤프트(222a)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(130)에 결합되는 결합 샤프트(222a)의 축 방향(길이 방향) 일측 단부의 외경보다 결합 샤프트(222a)의 타측 단부의 외경이 크게 형성될 수 있다.

결합 샤프트(222a)에는 중공(222b)이 형성될 수 있다. 중공(222b)에는 전선이 통과할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 배터리(600)에서 휠 모터(MW)로 전원을 공급하는 전선이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 결합 샤프트(222a)에는 전선 통과 홀(222c)이 형성될 수 있다. 전선 통과 홀(222c)은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부 외주면 상에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)에서 중공(222b)을 통과한 전선이 전선 통과 홀(222c)을 통과하여 제2 링크 바디(221)에 수용될 수 있다.

결합 샤프트(222a)는 회전 연결판(222d)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 회전 연결판(222d)은 원판 형태로 형성될 수 있고, 회전 연결판(222d)의 직경은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 회전 연결판(222d)은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부 내에 수용되어 결합될 수 있다.

회전 연결판(222d)은 제2 링크 바디(221)와 일체로 형성될 수 있다. 회전 연결판(222d)의 반경 방향 외측 단부는 제2 링크 바디(221)와 연결 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 회전 연결판(222d)은 제2 링크 바디(221)와 결합 샤프트(222a)를 결합시킬 수 있다.

링크 결합부(223)는 제2 링크 바디(221)의 타측 단부에 연결 형성된다.

링크 결합부(223)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 링크 결합부(223)는 제2 링크 샤프트(224)를 통하여 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 링크 결합부(223)는 디스크 형태로 형성될 수 있고, 링크 결합부(223)의 중심에는 제2 링크 샤프트(224)가 관통 결합될 수 있다. 그리고, 제2 링크 샤프트(224)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크(220)와 제3 링크(230)는 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제2 링크 샤프트(224)는 제2 링크(220)와 제3 링크(230)를 연결시키도록 구비된다. 예를 들어, 제2 링크 샤프트(224)는 제2 링크(220)의 링크 결합부(223) 및/또는 제3 링크(230)를 관통하여 결합될 수 있다. 이때, 제2 링크 샤프트(224)는 링크 결합부(223) 및/또는 제3 링크(230)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크 샤프트(224)는 제3 링크(230)가 회전되는 축이 될 수 있다.

제3 링크(230)는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)와 링크 결합되고, 휠부(300)와 결합된다.

제3 링크(230)는 제3 링크 바디(231)를 포함한다. 제3 링크 바디(231)는 길죽한 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 제3 링크 결합홀(232) 및 제4 링크 결합홀(233)이 형성되며, 길이 방향 타측에는 휠 결합부(234)가 형성된다.

제3 링크 바디(231)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 제3 링크 바디(231)는, 제3 링크 결합홀(232)와 제4 링크 결합홀(233)이 형성된 일측 사이의 거리보다 휠 결합부(234)가 형성된 타측 사이의 거리가 짧다.

제3 링크 바디(231)에는 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상의 리브(rib, 231a)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 리브(231a)는 제3 링크 바디(231)의 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 상기 리브는 제3 링크 바디(231)를 보강할 수 있다.

제3 링크 바디(231)에는 제3 링크 결합홀(232)이 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 일측에는 제3 링크 결합홀(232)이 형성된다. 제3 링크 결합홀(232)에는 제1 링크 샤프트(214)가 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 제3 링크 결합홀(232)은 원형 홀 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제3 링크(230)는 제1 링크 샤프트(214)를 통하여 제1 링크(210)와 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제3 링크 바디(231)에는 중력 보상부(215)가 결합되는 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 홀에는 토션 스프링의 타측 단부가 삽입 결합될 수 있다.

제3 링크 바디(231)에는 제4 링크 결합홀(233)이 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 일측에는 제4 링크 결합홀(233)이 형성된다. 제4 링크 결합홀(233)에는 제2 링크 샤프트(224)가 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 제4 링크 결합홀(233)은 원형 홀 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제3 링크(230)는 제2 링크 샤프트(224)를 통하여 제2 링크(220)와 회전 가능하게 연결될 수 있다.

제4 링크 결합홀(233)은 휠 결합부(234)를 기준으로 제3 링크 결합홀(232)보다 멀게 배치될 수 있다.

제3 링크(230)는 휠부(300)와 결합된다. 이때, 제3 링크 바디(231)의 내측 면(로봇 본체(100)를 향하는 면)에는 휠 하우징(320)이 결합되고, 제3 링크 바디(231)의 외측 면(내측 면의 이면)에는 휠(310)이 회전 가능하게 결합된다.

한편, 제3 링크 바디(231)에는 휠 결합부(234)가 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 타측에는 휠 결합부(234)가 형성된다.

예를 들어, 휠 결합부(234)는 원형의 홀 형태로 형성될 수 있다. 휠 결합부(234)에는 휠 모터(MW)가 수용될 수 있다.

한편, 로봇(1)이 지면에 세워진 상태에서, 휠 결합부(234)는 로봇 본체(100)의 연직 하방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 로봇(1)이 지면에 세워진 상태에서, 휠 결합부(234)는 서스펜션 모터(MS)의 연직 하방에 배치될 수 있다.

서스펜션 모터(MS)는 로봇 본체(1) 내에 수용된 부품 중에서 상대적으로 무게가 무겁다. 따라서, 로봇 본체(1)의 전체적인 무게는 서스펜션 모터(MS)의 연직 하방에 집중될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 휠 결합부(234)에 결합된 휠(310)은 로봇 본체(1)의 무게 중심 바로 하측을 받쳐 로봇 본체(1)의 균형을 유지할 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 휠부(300)는 레그부(200)에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하게 할 수 있다.

휠부(300)는 지면과 접촉하여 지면 위를 구름 이동하는 하는 휠(310) 및 휠 모터(MW)가 내부에 수용되는 휠 하우징(320)을 포함한다.

휠(310)은 소정 반경을 갖도록 구비되고, 축 방향을 따라 소정 폭을 갖도록 구비된다. 도 3과 같이, 로봇(1)을 정면에서 바라볼 때, 휠(310)의 연직 상측에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 배치될 수 있다. 그리고, 도 5와 같이, 로봇(1)의 측면에서 바라볼 때, 휠(310)의 연직 상측에 서스펜션 모터(MS), 제1 링크 결합홀(131) 및 제2 링크 결합홀(132)이 배치될 수 있다.

그리고, 로봇도 2를 참조하면, 휠(310)의 연직 상측에 서스펜션 모터(MS), 제1 링크 결합홀(131) 및 제2 링크 결합홀(132)이 배치될 수 있다.

휠(310)은 원형으로 형성된 휠 프레임(311)을 포함한다. 휠 프레임(311)은 휠 모터(MW)의 샤프트를 향하는 일 측이 개구된 원통형으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 휠 프레임(311)의 무게가 저감될 수 있다.

다만, 휠 프레임(311)을 원통형으로 형성 시 휠 프레임(311)의 전체 강성이 저하될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 휠 프레임(311)의 내측 면과 외측 면에는 강성을 보강하는 리브(미도시)가 각각 형성될 수 있다.

휠 프레임(311)의 외주면에는 휠 타이어(312)가 결합된다. 휠 타이어(312)는 휠 프레임(311)의 외주면에 끼워질 수 있는 직경을 갖는 환형으로 형성될 수 있다.

휠 타이어(311)의 외주면에는 휠 타이어(312)의 접지력을 향상시킬 수 있도록 소정 패턴의 홈들이 함몰 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 휠 타이어(312)는 탄성을 가진 고무 재질로 형성될 수 있다.

휠 하우징(320)은 내부에 휠 모터(MW)가 수용되도록 축 방향 일측이 개방된 원통 형태일 수 있다. 이때, 휠 하우징(320)의 폐쇄된 부분은 제3 링크(230)의 내측 면에 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로 외부의 이물질이 휠 하우징(320) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 휠 하우징(320)에는 지면과의 거리를 측정할 수 있는 센서가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 ToF 센서(Time of Flight sensor)일 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제어부(500)는 휠(310)이 지면에 접촉하고 있는 지 여부를 판단할 수 있다.

휠(310)은 레그부(200)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 휠(310)의 제3 링크(230)의 외측 면에 회전 가능하게 결합된다.

휠 모터(MW)는 휠(310)에 구동력을 제공할 수 있다. 휠 모터(MW)는 배터리(600)로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생시킬 수 있다.

휠 모터(MW)는 휠 하우징(320)에 수용될 수 있다. 그리고, 휠 모터(MW)는 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)를 관통할 수 있으며, 휠 모터(MW)의 샤프트는 휠(310)의 휠 프레임(311)에 결합될 수 있다. 즉, 휠 모터(MW)는 인휠 모터(In-Wheel Motor)일 수 있다.

이와 같은 구성으로, 휠 모터(MW)가 구동되면, 휠(310)이 회전하면서 지면을 따라 구를 수 있으며, 로봇(1)은 지면을 따라 이동할 수 있다.

도 12 및 도 13에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈(800)과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 12 내지 도 14를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)의 균형을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은 4절 링크 구조를 통하여 로봇 본체(100)를 지지하고, 로봇 본체(100)의 균형을 유지시킬 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 전후 방향 균형을 설명하면 다음과 같다.

로봇 본체(100)의 양 측면에는 각각 레그부(200)가 구비된다. 구체적으로, 로봇 본체(100)의 양 측에 구비된 측면 프레임(130)에는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)가 회전 가능하게 결합되고, 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)는 제3 링크(230)와 링크 결합된다. 즉, 로봇(1)은 측면 프레임(130), 제1 링크(210), 제2 링크(220) 및 제3 링크(230)로 이루어진 4절 링크를 통하여 로봇 본체(100)를 지지한다.

이때, 도 12 및 도 13과 같이 로봇 본체(100)의 측면을 바라볼 때, 로봇 본체(100)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)의 하중을 휠(310)이 안정적으로 받칠 수 있다.

특히, 모터 결합부(212)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로 로봇 본체(100)의 하중이 집중적으로 전달되는 모터 결합부(212)를 휠(310)이 안정적으로 지지할 수 있고, 로봇(1)의 균형을 유지시킬 수 있다.

한편, 도 12 및 도 13과 같이 로봇 본체(100)의 측면을 바라볼 때, 결합바(151)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 상태에서도 로봇(1)의 전체 하중이 휠(310)의 연직 상측에 집중될 수 있고, 휠(310)이 로봇(1)을 안정적으로 지지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 중력 보상부(215)가 로봇 본체(100)를 들어 올리는 방향으로 복원력을 발생시킨다. 따라서, 서스펜션 모터(MS)가 구동되지 아니한 상태에서도 한 쌍의 레그부(200)가 지면으로부터 소정 높이만큼 로봇 본체(100)를 들어올린 상태를 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 장애물을 넘기 위하여 한 쌍의 휠(310) 중 어느 하나를 들어올리거나, 충전 등을 위하여 로봇 본체(100)의 높이를 낮출 때, 서스펜션 모터(MS)를 구동시켜 균형을 유지시킬 수 있다.

서스펜션 모터(MS)가 구동되면, 모터 결합부(212)를 축으로 하여 제1 링크(210)가 회전하면서 링크 결합부(213)가 상측으로 이동된다. 그리고, 제3 링크(230)는 제1 링크(210)의 회전에 따라 이동된다. 그리고, 제2 링크(220)는 제3 링크(230)에 의하여 밀려 회전 운동된다. 결과적으로, 제3 링크(230)의 일측 단부는 후방으로 이동되고, 제3 링크(230)의 타측 단부는 상측으로 이동될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 휠(310)을 상하 방향으로 이동시키더라도, 휠(310)의 전후 방향 이동 범위를 제한할 수 있다. 따라서, 로봇(1)이 안정적으로 균형을 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 로봇(1)에 의하면, 4절 링크 구조를 이용하여 다양한 높이의 장애물을 넘어갈 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 제1 링크 결합홀(131)의 중심(C1)과 제2 링크 결합홀(132)의 중심(C2)은 소정 제1 거리(d1)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제1 링크(210)의 모터 결합부(212)의 중심(C1)과 제1 링크(210)의 링크 결합부(213)의 중심(C3)은 소정 제2 거리(d2)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제2 링크(220)의 프레임 결합부(222)의 중심(C2)과 제2 링크(220)의 링크 결합부(223)의 중심(C4)은 소정 제3 거리(d3)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제3 링크(230)의 제3 링크 결합홀(232)의 중심(C3)과 제3 링크(230)의 제4 링크 결합홀(233)의 중심(C4)은 소정 제4 거리(d4)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제3 링크(230)의 제3 링크 결합홀(232)의 중심(C3)과 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)의 중심(C5)은 소정 제5 거리(d5)의 간격을 두고 배치될 수 있다.

한편, C5는 휠의 회전중심이라고 정의할 수 있다.

이때, 제1 거리(d1)와, 제2 거리(d2), 제3 거리(d3), 제4 거리(d4) 및 제5 거리(d5)는 소정 길이 비를 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 거리(d1)는 제5 거리(d5)의 0.5배 이상, 0.6배 이하일 수 있다. 제2 거리(d2)는 제5 거리(d5)의 0.95배 이상, 1.05배 이하일 수 있다. 제3 거리(d3)는 제5 거리(d5)의 1.1배 이상, 1.2배 이하일 수 있다. 제4 거리(d4)는 제5 거리(d5)의 0.2배 이상, 0.3배 이하일 수 있다.

이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되어, 제3 링크(230)가 이동되더라도 휠 결합부(234)의 전후 방향 이동 거리는 소정 편차(ΔD) 이내로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 링크(230)가 이동되더라도 휠 결합부(234)의 전후 방향 이동 거리를 제5 거리(d5)의 2% 이내로 유지시킬 수 있다.

따라서, 로봇(1)의 이동 중, 로봇 본체(100)의 무게 중심이 휠(310)의 연직 상방에 배치될 수 있다. 그러므로, 로봇(1)이 이동 중, 전후 방향으로 흔들리는 것을 방지하고, 균형을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 로봇(1)에 의하면, 장애물을 넘어가면서 휠(310)이 상측으로 들어 올려지더라도 휠(310)의 전후 방향 위치가 변화되지 않고 균형을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 14를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 좌우 방향 균형을 설명하면 다음과 같다.

도 14에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(100)는 한 쌍의 레그부(200) 및 휠부(300)에 의하여 지지된다.

로봇 본체(100)의 하중은 레그부(200)를 통하여 휠(310)로 전달될 수 있고, 휠(310)은 레그부(200) 및 로봇 본체(100)를 지지할 수 있다.

이때, 한 쌍의 레그부(200)는 서로 대칭(선대칭)적으로 배치될 수 있다. 특히, 한 쌍의 레그부(200)에서 링크 결합되는 부분은 서로 나란하게 배치될 수 있다.

구체적으로, 한 쌍의 제1 링크(210)의 모터 결합부(212)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제1 링크(210)의 링크 결합부(213)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 링크(220)의 프레임 결합부(222)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 링크(220)의 링크 결합부(223)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)의 하측에는 소정 폭(ΔS)을 갖는 모듈 결합 공간(153)이 형성된다. 모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 레그부(200)와 나란하게 형성될 수 있다. 그리고, 모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 휠(310)과 나란하게 형성될 수 있다.

로봇 본체(100)의 내부에는 서스펜션 모터(MS)를 포함한 적어도 하나 이상의 모터 및 배터리(600)가 구비되고, 로봇(1)이 지면 상에 놓이면 모터 및 배터리(600)가 수용된 상태의 로봇 본체(100)의 전체적인 하중은 레그부(200)에 가해질 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 로봇 본체(100)의 양 측면에 레그부(200)가 구비되므로, 로봇 본체(100)의 하중이 한 쌍의 측면 프레임(130) 및 한 쌍의 레그부(200)에 집중된다.

이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 로봇(1)의 전방에서 로봇(1)의 정면을 보았을 때를 기준으로, 측면 프레임(130) 및 레그부(200)는 모두 휠부(300)의 연직 상측에 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 18과 같이 로봇(1)의 정면을 바라볼 때, 휠(310)을 상하 방향(연직 방향)을 따라 연장한 가상의 공간 내에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 배치될 수 있다.

즉, 도 14와 같이, 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠(310)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a2) 사이에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 모두 배치될 수 있다.

그리고, 레그부(200) 및 측면 프레임(130)의 두께(로봇(1)의 좌우 방향 길이)는 휠(310)의 두께(로봇(1)의 좌우 방향 길이, △W)보다 작다.

이와 같은 구성으로, 측면 프레임(130) 및 레그부(200)에 인가되는 로봇 본체(100)의 전체 하중은 중력 방향 하측에 배치되는 휠(310)에 의하여 안정적으로 지지될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)에 의하면, 한 쌍의 휠(310)의 연직 상측에 로봇 본체(100)의 하중을 집중시켜 로봇 본체(100)의 균형을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 로봇 본체(100)의 하중에 의하여 레그부(200)를 연직 하방으로 가압할 수 있고, 로봇(1)의 좌우 방향으로 하중이 인가되는 것을 방지하여, 로봇(1)이 좌우 방향으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다.

도 15를 참조하면, 로봇은 하부 기능 모듈(800)을 포함한다. 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합됨으로써 가정용 로봇에 다양한 기능을 부여하는 구성요소이다.

하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 분리 가능하게 결합된다. 예를 들어, 제1실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면 로봇은 건식 청소를 할 수 있고, 제2실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면 로봇은 습식 청소를 할 수 있고, 제3실시예에 다른 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면 로봇은 다른 물건을 운반할 수 있다.

하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)의 하부면에 결합된다. 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)과 결합하기 위한 결합 바(151) 및 충전 단자(152)가 배치된다.

하면 커버(150)의 결합 바(151)가 하부 기능 모듈(800)의 결합 후크(821)에 걸림으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 물리적으로 결합된다.

하면 커버(150)의 충전 단자(152)는 하부 기능 모듈(800)의 대응 단자(825)와 결합함으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 전기적으로 연결된다.

하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 때, 하부 기능 모듈(800)은 좌측 레그부와 우측 레그부의 사이에 배치된다. 달리 말하면, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 때, 하부 기능 모듈(800)은 좌측 휠(310)과 우측 휠(310)의 사이에 배치된다.

로봇 본체(100)는 하부 기능 모듈(800)의 후방에서부터 전방으로 이동히며 하부 기능 모듈(800)에 접근한다. 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)의 충전 단자(152)와 하부 기능 모듈(800)의 대응 단자(825)가 상하로 중첩되게 배치되면 로봇 본체(100)가 하강하고, 충전 단자(152)가 대응 단자(825)에 접촉됨으로써 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 전기적으로 연결되고, 결합 후크(821)가 결합 바(151)에 걸림으로써 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)에 물리적으로 결합된다.

하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합시 좌측 휠(310)과 우측 휠(310) 사이에 배치된다. 구체적으로, 하부 기능 모듈(800)은 한 쌍의 레그부의 사이에 형성된 모듈 결합 공간(153)에 배치된다. 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)의 하부 및 한 쌍의 휠(310) 사이의 공간에 배치됨으로써, 로봇에 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 차지하는 부피를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

휠의 회전중심(C5)에서 상방으로 연장된 가상의 수직선은, 결합 바(151)와 충전 단자(152) 사이에 배치된다. 도 13을 참조하면, 좌측에서 바라볼 때, 휠의 회전중심(C5)에서 상방으로 연장된 가상의 수직선은 결합 바(151)와 충전 단자(152) 사이에 배치된다. 로봇 본체(100)에 하부 기능 모듈(800)이 결합된 경우, 하부 기능 모듈(800)은 지면에 넓은 면적이 마주하고 있으므로, 로봇의 자세를 유지하기 위한 거동이 필요치 않다. 따라서, 휠의 회전중심(C5)은 항상 결합 바(151)와 충전 단자(152) 사이에 배치되고, 로봇은 보다 안정적으로 주행할 수 잇다.

하부 기능 모듈(800)은 바디(810) 및 로봇 본체 체결부(820)로 구성될 수 있다.

하부 기능 모듈 바디(810)는 하부 기능 모듈(800)의 외형을 형성하고, 내부에 부품이 수납되는 공간을 구비한다.

하부 기능 모듈 바디(810)의 내부에는 다른 구성요소들이 수납될 수 있다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 하부 기능 모듈(800)은 후방 가이드(811)를 포함한다. 후방 가이드(811)는 로봇 본체(100)를 하부 기능 모듈(800)이 결합되는 위치로 안내하는 구성요소이다.

후방 가이드(811)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 후면에서 후방으로 돌출하여 형성된다.

후방 가이드(811)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 하부면에 결합될 수 있다. 후방 가이드(811)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 후방으로 돌출된다.

후방 가이드(811)는 로봇을 하부 기능 모듈 바디(810)의 측면으로 안내한다. 예를 들어, 로봇이 우측으로 치우쳐져 접근하는 경우, 로봇의 좌측 휠(310)이 후방 가이드(811)의 좌측면에 밀착되며 로봇이 좌측으로 이동한다. 반대로, 로봇이 좌측으로 치우쳐져 접근하는 경우, 로봇의 우측 휠(310)이 후방 가이드(811)의 우측면에 밀착되며 로봇이 우측으로 이동한다. 따라서, 로봇과 하부 기능 모듈(800)은 일렬로 정렬된다.

후방 가이드(811)는 외측단이 중앙보다 전방에 배치된다. 이에 따라, 후방 가이드(811)의 중앙의 좌측은 좌측 전방을 향하는 경사면이 형성되고, 후방 가이드(811)의 중앙의 우측은 우측 전방을 향하는 경사면이 형성된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 로봇이 한쪽으로 치우쳐져 하부 기능 모듈(800)에 접근하는 경우, 로봇이 상기 경사면을 따라 측방으로 이동하며, 로봇과 하부 기능 모듈(800)이 일렬로 정렬될 수 있다.

후방 가이드(811)는 상부에서 바라볼 때 후방으로 볼록한 곡면을 형성한다. 구체적으로, 후방 가이드(811)는 전방이 개방된 C-형상으로 형성될 수 있다. 이러한 배치를 가짐으로써, 일 측 휠(310)이 후방 가이드(811)에 접촉할 때, 후방 가이드(811)는 보다 용이하게 휠(310)을 좌측 또는 우측으로 안내할 수 있다.

후방 가이드(811)는 전단이 후단보다 하부에 배치된다. 다시 말해, 후방 가이드(811)의 후단은 일정 이상의 높이로 형성되고, 후방 가이드(811)의 외측단은 후방 가이드(811)의 중앙의 높이는 외측단의 높이보다 높게 형성된다.

이러한 배치를 가짐으로써, 후방 가이드(811)의 후단에서는 로봇이 한쪽으로 치우쳐져 접근하는 경우 로봇을 일 방향으로 효과적으로 안내할 수 있고, 휠(310)이 후방가이드의 상부로 오르지 않는다. 반대로, 후방 가이드(811)의 전단은 후방 가이드(811)의 후단보다 하부에 배치되는 바, 후방 가이드(811)과 휠(310)의 내측면 사이에 접촉하는 면적이 줄어들어 마찰력이 감소하기 때문에, 하부 기능 모듈(800)이 결합된 로봇이 보다 용이하게 이동할 수 있다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 하부 기능 모듈(800)은 측방 가이드(812)를 포함한다. 측방 가이드(812)는 로봇 본체(100)를 하부 기능 모듈(800)이 결합되는 위치로 안내하는 구성요소이다.

측방 가이드(812)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 일 측면에서 외측으로 돌출하여 형성된다.

측방 가이드(812)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 하부면에 결합될 수 있다.

측방 가이드(812)는 후방 가이드(811)와 일체로 형성될 수 있다.

측방 가이드(812)는 후방 가이드(811)의 전단에서 전방으로 연장될 수 있다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 하부 기능 모듈(800)은 전방 스토퍼(813)를 포함한다. 전방 스토퍼(813)는 로봇 본체(100)가 특정 위치보다 전방으로 더 이동하는 것을 방지하는 구성요소이다.

전방 스토퍼(813)는 하부 기능 모듈 바디(810)에서 외측으로 돌출하여 형성되고, 후면이 로봇 본체(100)의 휠(310)에 인접하게 배치된다.

전방 스토퍼(813)는 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)의 전방으로 지나치려 할 때, 휠(310)의 전단에 걸려 로봇 본체(100)가 전진하는 것을 방지한다.

좌측 전방 스토퍼(813)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 좌측면에서 좌측으로 돌출하여 형성되고, 우측 전방 스토퍼(813)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 우측면에서 우측으로 돌출하여 형성된다.

도 19를 참조하면, 전방 스토퍼(813)의 후면은 상단이 하단보다 전방에 배치된다. 구체적으로, 전방 스토퍼(813)는 전방 상향의 경사면을 포함한다. 또는, 전방 스토퍼(813)의 후면은 휠(310)의 원주방향을 따라 연장될 수 있다.

로봇 본체(100)가 전진하는 경우, 전방 스토퍼(813)에 걸려 더 이상 전진할 수 없다. 로봇 본체(100)가 빠르게 전진하는 경우, 전방 스토퍼(813)의 후면을 따라 소정 거리 상승하다가 다시 하강할 수 있다.

전방 스토퍼(813)는 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 때 휠(310)과 이격되게 배치된다. 이에 따라, 휠(310)이 회전할 때 전방 스토퍼(813)와 마찰이 일어나지 않으므로, 로봇 본체(100)는 용이하게 이동할 수 있다.

하부 기능 모듈(800)은 안내광 조사부(815)를 포함한다. 안내광 조사부(815)는 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)을 향하여 올바른 방향으로 접근하도록 안내하는 구성요소이다.

안내광 조사부(815)는 하부 기능 모듈 바디(810)에 배치되고, 로봇 본체(100)가 인식할 수 있는 안내광을 후방으로 조사한다. 도 16을 참조하면, 안내광 조사부(815)는 로봇 본체(100)를 향하여 후방으로 안내광을 조사한다(점선 표시).

안내광 조사부(815)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 후단에 배치될 수 있다.

로봇 본체(100)는 안내광 조사부(815)에서 조사된 안내광을 감지할 수 있는 감지센서(미도시)를 포함한다. 로봇 본체(100)는 상기 안내광이 감지되면, 안내광을 따라 하부 기능 모듈(800)에 접근할 수 있다.

로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하는 구성요소이다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 일 측에 배치되고, 결합시 하부 기능 모듈 바디(810)를 로봇 본체(100)에 고정한다. 구체적으로, 로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 상부면에 배치된다. 로봇 본체 체결부(820)는 로봇 본체(100)의 하부커버(150)에 고정될 수 있다.

로봇 본체 체결부(820)는 결합 후크(821) 및 대응 단자(825)을 포함한다.

로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈(800)에 배치된 결합 후크(821)가 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에 배치된 결합 바(151)에 걸림으로써, 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합시킨다.

결합 후크(821)는 하부 기능 모듈 바디(810)에 배치된다. 구체적으로, 결합 후크(821)의 하단은 하부 기능 모듈 바디(810)에 회전 가능하게 결합된다.

결합 후크(821)는 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 때 로봇 본체(100)의 일 측에 걸린다. 구체적으로, 결합 후크(821)의 일 단은 결합 바(151)에 걸려 고정된다.

결합 후크(821)의 타 단은 후크 링크(822)에 걸리는 걸림턱이 형성된다.

로봇 본체 체결부(820)는 후크 링크(822)를 포함한다. 후크 링크(822)는 결합 후크(821)가 결합 바(151)에 걸린 때에 결합 후크(821)가 풀리는 것을 방지하는 구성요소이다.

후크 링크(822)는 하부 기능 모듈 바디(810)에 회전 가능하게 결합된다.

후크 링크(822)의 일 단은 결합후크의 걸림턱에 걸리는 걸림턱이 형성된다. 다시 말해, 결합 후크(821)의 걸림턱은 후크 링크(822)의 걸림턱에 걸린다.

후크 링크(822)의 타 단은 후크 스위치(823)에 인접하게 배치된다.

로봇 본체 체결부(820)는 후크 스위치(823)를 포함한다. 후크 스위치(823)는 결합 후크(821)와 결합 바(151) 사이의 걸림을 해제하는 구성요소이다.

후크 스위치(823)는 하부 기능 모듈 바디(810)에 이동 가능하게 배치된다. 구체적으로, 후크 스위치(823)는 후크 링크(822)의 타 단에 인접한다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 후크 스위치(823)를 가압하면 후크 링크(822)가 시계방향으로 회전하고, 결합 후크(821)가 시계방향으로 회전 가능하게 되어 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)로부터 분리될 수 있다.

결합 바(151)는 로봇 본체(100)에 배치된다. 구체적으로, 결합 바(151)는 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에 배치된다.

로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에는 충전 단자(152)가 배치된다. 하부 기능 모듈 바디(810)의 상부면에는 하부로 함몰된 소켓이 형성되고, 소켓에는 대응 단자(825)가 배치된다. 충전 단자(152)가 소켓에 삽입되고 대응 단자(825)에 접촉되면, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 전기적으로 연결될 수 있다.

로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에 배치된 충전 단자(152) 또는 하부 기능 모듈(800)의 대응 단자(825)는 로봇 본체(100)의 상면 커버(140)에 배치된 포고핀(142)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 하부 기능 모듈(800)은 건식 청소를 수행할 수 있다.

제1실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 흡입모터(미도시), 흡입부(831) 및 먼지통(837)을 포함한다.

흡입모터는 하부 기능 모듈 바디(810)에 배치되고, 부압을 발생시킨다. 흡입모터는 하부 기능 모듈 바디(810)의 내부에 배치될 수 있다.

흡입부(831)는 흡입모터의 상류에 배치되고, 청소영역에 존재하는 먼지를 빨아들인다. 흡입부(831)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 전방에 배치될 수 있다.

먼지통(837)은 흡입모터의 하류에 배치되고, 먼지를 집진한다. 먼지통(837)은 하부 기능 모듈 바디(810)의 후방에 배치될 수 있다. 이 경우, 안내광 조사부(815)는 먼지통(837)의 일 측에 배치될 수 있다.

제1실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 브러시(833)를 더 포함할 수 있다. 브러시(833)는 청소영역에 존재하는 이물질을 쓸어 내어, 효과적으로 흡입될 수 있게 한다. 브러시(833)는 흡입부(831)에 배치될 수 있다.

제1실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 하부 기능 모듈의 배터리는 흡입 모터(미도시)를 구동하거나, 브러시(833)를 회전시키는 동력을 제공한다.

하부 기능 모듈(800)의 배터리는 하부 기능 모듈 바디(810)의 내부에 배치될 수 있다.

하부 기능 모듈(800)의 배터리는 로봇 본체(100)의 배터리와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 로봇 본체(100)의 배터리로 하부 기능 모듈(800)의 배터리를 충전할 수 있고, 하부 기능 모듈(800)의 배터리로 로봇 본체(100)의 배터리를 충전할 수도 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 하부 기능 모듈(800)은 습식 청소를 수행할 수 있다.

제2실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 걸레(841) 및 물통(845)을 포함한다.

걸레(841)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 일 측에 배치되고, 청소영역을 닦는다.

걸레(841)는 하부 기능 모듈 바디(810)의 하부면에 배치될 수 있다.

걸레(841)는 회전축을 중심으로 회전하는 스핀 맙일 수 있다. 이때, 걸레(841)의 회전축은 지면에 수직으로 배치될 수 있다.

물통(845)은 하부 기능 모듈 바디(810)에 배치되고, 물을 저장하고, 물을 걸레(841)에 공급한다.

물통(845)은 하부 기능 모듈 바디(810)의 후방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 물통(845)은 제1실시예에서 먼지통(837)의 위치에 배치될 수 있다.

제2실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 걸레 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 걸레 모터는 걸레(841)를 회전시키는 동력을 걸레(841)에 전달한다.

걸레 모터는 하부 기능 모듈 바디(810)의 내부에 배치될 수 있다.

제2실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 배터리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 하부 기능 모듈의 배터리는 걸레 모터를 구동하거나, 물통(845)의 물을 걸레(841)로 압송하기 위한 동력을 제공한다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 하부 기능 모듈(800)은 다른 물건(피운반 물건)을 운반할 수 있다.

제3실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 그리퍼 암(853) 및 그리퍼(851)를 포함한다.

그리퍼 암(853)은 하부 기능 모듈 바디(810)에 이동 가능하게 결합된다.

그리퍼 암(853)은 복수개의 암이 회전 가능하게 결합됨으로써 형성될 수 있다. 이 경어, 복수개의 암이 회전함으로써 넓은 작업반경을 가질 수 있다.

그리퍼(851)는 암의 단부에 배치되고, 피운반 물건을 고정한다.

그리퍼(851)는 휴대폰이나 큰 이물질 등을 집어 들어올릴 수 있다. 제3실시예에 따른 하부 기능 모듈(800)은 그리퍼(851)가 피운반 물건을 들어올리면 다른 장소로 피운반 물건을 운반할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 로봇 본체
110: 전방 커버 120: 후방 커버
130: 측면 프레임 140: 상면 커버
150: 하면 커버 151: 결합 바
152: 충전 단자 153: 모듈 결합 공간
200: 레그부
210: 제1 링크 220: 제2 링크
230: 제3 링크
300: 휠부 310: 휠
400: 센서부 500: 제어부
600: 배터리 700: 상부 기능 모듈
800: 하부 기능 모듈
810: 바디 811: 후방 가이드
812: 측방 가이드 813: 전방 스토퍼
815: 안내광 조사부
820: 로봇 본체 체결부 821: 결합 후크
822: 후크 링크 823: 후크 스위치
825: 대응단자
830: 건식 청소 모듈 840: 습식 청소 모듈
850: 운반 모듈

Claims

내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체;
상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부;
상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부;
상기 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈;을 포함하고,
상기 하부 기능 모듈은,
외형을 형성하고, 내부에 공간을 구비하는 하부 기능 모듈 바디;
상기 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고, 결합시 상기 하부 기능 모듈 바디를 상기 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부;을 포함하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 하부 기능 모듈 바디의 후면에서 후방으로 돌출된 후방 가이드;를 포함하는 로봇.
제2항에 있어서,
상기 후방 가이드는,
상부에서 바라볼 때, 외측단이 중앙보다 전방에 배치되는 로봇.
제2항에 있어서,
상기 후방 가이드는,
상부에서 바라볼 때, 후방으로 볼록한 곡면을 형성하는 로봇.
제2항에 있어서,
상기 후방 가이드는,
일 측방에서 바라볼 때, 전단이 후단보다 하부에 배치되는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 하부 기능 모듈 바디에서 외측으로 돌출하여 형성되고,
후면이 상기 로봇 본체의 휠에 인접하게 배치되는 전방 스토퍼;를 포함하는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 전방 스토퍼의 후면은,
상단이 하단보다 전방에 배치되는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 전방 스토퍼는,
상기 하부 기능 모듈이 상기 로봇 본체에 결합된 때 상기 휠과 이격되게 배치되는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 로봇 본체가 인식할 수 있는 안내광을 후방으로 조사하는 안내광 조사부;을 포함하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 로봇 본체 체결부는,
상기 하부 기능 모듈 바디의 상부에 배치되고,
상기 하부 기능 모듈이 상기 로봇 본체에 결합된 때 상기 로봇 본체의 일 측에 걸리는 결합 후크;를 포함하는 로봇.
제10항에 있어서,
상기 로봇 본체 체결부는,
일 단이 상기 결합 후크에 인접하고, 상기 결합 후크의 일 단이 상기 로봇 본체에 걸리면 상기 결합 후크의 타 단이 상기 일 단에 걸리는 후크 링크;
상기 후크 링크의 타 단에 인접하고, 상기 후크 링크의 타 단을 가압하면 상기 결합 후크의 걸림을 해제하는 후크 스위치;를 더 포함하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 하부 기능 모듈 바디에 배치되고, 부압을 발생시키는 흡입모터;
상기 흡입모터의 상류에 배치되고, 청소영역에 존재하는 먼지를 빨아들이는 흡입부;
상기 흡입모터의 하류에 배치되고, 상기 먼지를 집진하는 먼지통;을 포함하여,
건식 청소를 수행하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고, 청소영역을 닦는 걸레;
상기 하부 기능 모듈 바디에 배치되고, 물을 저장하고, 상기 물을 상기 걸레에 공급하는 물통;을 포함하여,
습식 청소를 수행하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
상기 하부 기능 모듈 바디에 이동 가능하게 결합되는 그리퍼 암;
상기 암의 단부에 배치되고, 피운반 물건을 고정하는 그리퍼;를 포함하여,
상기 피운반물건을 운반하는 로봇.
내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체;
상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부; 및
상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부;
상기 로봇 본체에 분리 가능하게 결합되고, 상기 로봇 본체에 결합시 상기 좌측 휠과 상기 우측 휠 사이에 배치되는 하부 기능 모듈;을 포함하는 로봇.
제15항에 있어서,
상기 로봇 본체는,
하측 외관을 구성하는 하면 커버;
상기 하면 커버에 배치되고, 상기 하부 기능 모듈에 결합되는 결합 바;
상기 하면 커버에 배치되고, 상기 하부 기능 모듈에 전기적으로 연결되는 충전 단자;를 포함하고,
상기 휠의 회전중심에서 상방으로 연장된 가상의 수직선은,
상기 결합 바와 상기 충전 단자 사이에 배치되는 로봇.
제15항에 있어서,
상기 하부 기능 모듈은,
외형을 형성하고, 내부에 공간을 구비하는 하부 기능 모듈 바디;
상기 하부 기능 모듈 바디의 일 측에 배치되고, 결합시 상기 하부 기능 모듈 바디를 상기 로봇 본체에 고정하는 로봇 본체 체결부;을 포함하는 로봇.