KR20230144910A - 주행 중에 진동을 저감시키기 위한 메커니즘이 구비된 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행 중에 진동을 저감시키기 위한 메커니즘이 구비된 로봇에 관한 것으로, 소정의 공간이 형성된 몸체프레임, 상기 몸체프레임의 일측에 구비된 구동모터와 연결되고, 상기 구동모터로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 적어도 하나의 구동바퀴, 상기 구동바퀴로 로봇이 주행하는 것을 보조하는 보조바퀴, 상기 보조바퀴 중 일부는 상기 구동바퀴와 연동됨, 상기 몸체프레임의 일측에서 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴와 결합되어 회전됨으로써, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴를 상승 또는 하강시켜 요철 부분을 등판시키는 회전부 및 상기 회전부와 결합되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감하는 진동 저감부를 포함할 수 있다.

Description

주행 중에 진동을 저감시키기 위한 메커니즘이 구비된 로봇{Robot equipped with a mechanism to reduce vibrations while driving}

본 발명은 주행 중에 진동을 저감시키기 위한 메커니즘이 구비된 로봇에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 노면이 고르지 못한 경로를 로봇이 주행할 시 주행 중에 가해지는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 로봇에 관한 것이다.

4차 산업시대에서 로봇에 대한 개발이 활발해짐에 따라, 로봇의 다양한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 이러한 연구 및 개발은 자율주행을 비롯한 로봇의 주행에도 다양한 연구가 진행되고 있다. 로봇의 주행에는 주바퀴인 구동바퀴가 로봇의 실내 또는 실외의 주행을 가능하게 하지만, 구동바퀴를 보조하는 보조바퀴를 구비하여 보다 안정적으로 주행이 가능하도록 연구 및 개발되고 있다.

특히, 한국 공개특허 제10-2019-0101012호에 개시된 로봇은 주행 시 피칭부(240)와 롤링부(230)가 중력이 작용하는 방향으로 지면과 접촉하여 유기적으로 작동하는 로커-보기 시스템에 대한 예시이다. 이러한 선행기술문헌에 기재된 로봇은 로봇이 주행하는 노면을 따라 가변적으로 중력이 작용하는 방향으로 구동륜이 지면에 대해 대응을 하는 구조로 설계되어 있다. 즉, 주행 중 노면에 장애물이나 연석이 있을 시, 피칭부와 롤링부가 장애물이나 연석에 대응하여 피칭부와 롤링부가 전방, 후방, 좌측 또는 우측으로 회전하여 노면에 대응이 가능한 구조로 구비되어 있는 것이다.

종래의 로봇은 로커-보기 메커니즘 또는 구동부가 구비되어, 중력의 도움을 받아 구동륜이 움직이도록 동작하였으나, 이는 주행 노면이 매끄럽지 않은 것에 대해 용이하게 주행하는 대응은 가능하지만, 주행 중 필연적으로 발생하는 진동의 저감이나, 충격의 완화가 가능하도록 설계되어 있지는 않았기 때문에 진동 저감 또는 충격 완화가 불가능하였다.

따라서 로봇이 주행 시 로봇에 가해지는 진동을 저감하고, 충격을 완화할 수 있는 메커니즘을 구성하는 것이 필요하여 다양한 방안이 강구되고 있는 실정이다.

한국 공개특허 제10-2019-0101012호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 로봇이 주행하는 중에 로봇에 가해지는 진동을 저감하고, 충격을 완화하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇은 소정의 공간이 형성된 몸체프레임; 상기 몸체프레임의 일측에 구비된 구동모터와 연결되고, 상기 구동모터로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 적어도 하나의 구동바퀴; 상기 구동바퀴로 로봇이 주행하는 것을 보조하는 보조바퀴, 상기 보조바퀴 중 일부는 상기 구동바퀴와 연동됨; 상기 몸체프레임의 일측에서 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴와 결합되어 회전됨으로써, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴를 상승 또는 하강시켜 요철 부분을 등판시키는 회전부; 및 상기 회전부와 결합되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감하는 진동 저감부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전부는, 상기 몸체프레임의 양 측면에 로봇의 주행 방향을 기반으로, 정회전 또는 역회전을 가이드 하는 회전가이드모듈; 및 상기 회전가이드모듈과 결합되고, 상기 구동바퀴와 결합된 구동바퀴 회전막대 및 상기 보조바퀴와 결합된 보조바퀴 회전막대가 형성되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴를 연동시키는 회전링크를 더 포함하며, 상기 진동 저감부는 상기 회전링크의 중앙 부분을 관통하여 결합되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감할 수 있다.

또한, 상기 진동 저감부는, 내부가 비어 있고, 소정의 길이로 연장된 원통형으로 마련되어, 내부에 스프링이 구비된 피스톤 바디; 소정의 길이로 마련되고, 상기 피스톤 바디의 내부로 삽입되어, 상기 피스톤 바디의 내부에 대해 압축 및 압축해제 되는 동작을 수행하는 피스톤 로드; 및 상기 피스톤 로드의 상단에 마련되어, 이동궤적을 따라 이동하는 캠 롤러와 결합하는 피스톤 헤드를 포함할 수 있다.

또, 상기 진동 저감부는 쇼크 업소버(shock absorber)로 구비될 수 있다.

아울러, 상기 몸체프레임은 상기 진동 저감부의 상단에 소정의 거리로 이격되어 상기 캠 롤러와 맞닿아 상기 캠 롤러의 이동궤적을 가이드 하는 캠 롤러 가이드부재가 형성될 수 있다.

또한, 상기 캠 롤러 가이드부재는 소정의 두께를 가지며, 측면에서 보았을 시 내접 면이 고딕 아치(Gothic arch)형으로써, 예각으로 이루어진 첨두형의 아치로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시, 상기 보조바퀴 중에서 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분과 접촉할 시 상기 회전가이드모듈에 의해 상기 회전링크가 주행 방향과 반대로 역회전되고, 상기 회전링크에서 상기 보조바퀴 회전막대에 결합된 상기 앞 보조바퀴는 상기 보조바퀴 회전막대에 의해 역회전되어 상승하며, 상기 회전링크에서 상기 구동바퀴 회전막대에 결합된 상기 구동바퀴는 상기 구동바퀴 회전막대에 의해 역회전되어 하강하여 이루어지며, 상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 역회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 역회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 내부로 진입하여 압축되는 것으로 진동을 저감하는 것일 수 있다.

또, 상기 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분을 통과 후, 상기 회전링크는 주행 방향으로 정회전 되어 상기 앞 보조바퀴는 하강하고, 상기 구동바퀴는 상승하며, 상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 정회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 정회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 외부로 상승하여 압축 해제될 수 있다.

또한, 상기 구동바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시, 상기 구동바퀴가 상기 요철 부분과 접촉할 시 상기 회전가이드모듈에 의해 상기 회전링크가 주행 방향으로 정회전 되고, 상기 회전링크에서 상기 보조바퀴 회전막대에 결합된 앞 보조바퀴는 상기 보조바퀴 회전막대에 의해 정회전되어 하강하며, 상기 회전링크에서 상기 구동바퀴 회전막대에 결합된 상기 구동바퀴는 상기 구동바퀴 회전막대에 의해 정회전되어 상승하여 이루어지며, 상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 정회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 정회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 내부로 진입하여 압축되는 것으로 진동을 저감하는 것일 수 있다.

또, 상기 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분을 통과 후, 상기 회전링크는 주행 방향과 반대로 역회전 되어 상기 앞 보조바퀴는 상승하고, 상기 구동바퀴는 하강하며, 상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 역회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 역회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 외부로 상승하여 압축 해제될 수 있다.

본 발명에 따른 로봇은 진동의 저감 및 충격의 완화가 탁월하다. 본 발명에서는 캠 메커니즘을 적용한 완충기, 즉 쇼크 업소버가 구비되어 로커-보기 메커니즘과 함께 구성되어, 로봇이 노면이 고르지 못한 경로를 주행할 시 진동이 저감되고, 충격이 완화되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 어느 한 방향에서 도시한 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 다른 방향에서 도시한 확대 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 요철 부분에 접촉하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 앞 보조바퀴가 요철 부분을 등판할 시 진동 저감부가 압축되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 앞 보조바퀴가 요철 부분을 등판 후 통과할 시 진동 저감부가 이완되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴가 요철 부분에 접촉되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴가 요철 부분을 등판할 시 진동 저감부가 압축되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 요철에서 주행이 용이한 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴가 요철 부분을 등판 후 통과할 시 진동 저감부가 이완되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 요철에서 주행이 용이한 로봇에서 오목한 요철 부분에 진입하여 통과하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 저면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 어느 한 방향에서 도시한 확대 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 다른 방향에서 도시한 확대 사시도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로봇은 몸체프레임(100), 구동모터(110), 구동바퀴(120), 보조바퀴(130), 회전부(140) 및 고정링크(150)를 포함할 수 있다.

몸체프레임(100)은 철제 재질을 기반으로, 대략 육면체의 형상으로 형성되어, 로봇의 다른 구성들을 수용하도록 마련된 구성이다. 이러한 몸체프레임(100)은 내부가 빈 상태이며, 윗면, 아랫면, 측면이 일부 개방되어 구비될 수 있다. 로봇의 다른 구성들은 몸체프레임(100)의 내부로 수용될 수 있다.

아울러, 몸체프레임(100)에는 캠 롤러 가이드부재(102)가 형성되어 캠 롤러(1431)의 이동을 가이드 할 수 있다. 이러한 캠 롤러 가이드부재(102)는 아치형 구조로써 소정의 두께를 가지며, 몸체프레임(100)의 양 옆에서 회전부(140)의 상단에 소정의 거리로 이격되어 구비될 수 있다. 이 때 캠 롤러 가이드부재(102)가 바람직하게는 아치형 구조 중에서 대략 고딕 아치(Gothic arch)형으로 형성된다. 이러한 고딕 아치는 예각으로 이루어진 첨두형의 아치이다. 이에 따라, 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)에 내접하게 위치하여 회전부(140)의 회전에 따라 캠 롤러 가이드부재(102)에 의해 가이드 되어 이동될 수 있다.

또한, 몸체프레임(100)은 상단으로 로봇의 구성들이 구비되기 위해 지지프레임, 하부 거치대 및 상부 거치대가 추가로 마련될 수도 있다. 이 때 지지프레임은 몸체프레임(100)으로부터 수직방향으로 연장되고, 연장된 지지프레임의 사이에 소정의 면적을 가진 하부 거치대 및 상부 거치대가 높이를 달리하여 구비될 수 있다.

구동모터(110)는 구동바퀴(120)가 회전할 수 있도록 회전 동력을 제공하는 구성이다. 이러한 구동모터(110)는 몸체프레임(100)의 하부에 구비되어 있고, 양 측면으로 각각 구동샤프트(111)가 연장되어 있다. 이에 따라, 구동모터(110)는 구동샤프트(111)를 통해 구동샤프트(111)에 연결된 구성에 회전 동력을 전달할 수 있다.

구동바퀴(120)는 회전 동력을 기반으로, 로봇이 실내 또는 실외에서 주행할 수 있도록 마련된 구성이다. 이러한 구동바퀴(120)는 몸체프레임(100)의 측면 하부에서 구동모터(110)의 양 측면에 구비된 구동샤프트(111)에 각각 하나씩 연결되어 있으며, 구동샤프트(111)가 전달하는 회전 동력으로 인해 회전될 수 있다. 예를 들어, 구동바퀴(120)는 구동모터(110)의 양 측면으로 1개씩, 총 2개가 구비될 수 있다. 또는, 구동바퀴(120)는 구동모터(110)의 하단에 1개만 구비될 수도 있다. 아울러, 구동바퀴(120)의 외측면에는 지면 또는 바닥에서의 주행을 용이하게 하기 위해 고무 재질의 타이어가 결합될 수 있다.

보조바퀴(130)는 몸체프레임(100)의 양 측면에 구비되어, 지면 또는 바닥에서 요철 부분을 주행 가능하도록 마련된 구성이다. 이러한 보조바퀴(130)는 구동바퀴(120)의 보조 캐스터로서 작동된다. 보조바퀴(130)는 3개의 보조바퀴 유닛(134)이 서로 나란히 적층되어 보조바퀴 결합부(133)에 결합되어 구비된다. 따라서 보조바퀴(130)는 3개의 보조바퀴 유닛(134) 및 보조바퀴 결합부(133)로 구성된다.

본 발명에서는, 예를 들어 구동모터(110)의 양 측면에 구동바퀴(120)가 각각 1개씩 구비되고, 구동바퀴(120)의 앞뒤로 보조바퀴(130)가 1개씩 구비되며, 이에 따라 총 4개의 보조바퀴(130)가 구비될 수 있다. 또는, 보조바퀴(130)는 구동바퀴(120)를 사이에 두고 1개씩 구비될 수도 있다.

여기서, 보조바퀴(130)는 옴니 휠(Omni wheel) 또는 메카넘 휠(Mecanum wheel)로 구비될 수 있다. 이 때 구동바퀴(120)의 앞쪽에 구비된 보조바퀴(130)는 앞 보조바퀴(131)라 칭하고, 구동바퀴(120)의 뒤쪽에 구비된 보조바퀴(130)는 뒤 보조바퀴(132)라 칭하기로 한다.

회전부(140)는 몸체프레임(100)의 일측에 구비되어, 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)와 결합하여 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)를 연동시키고, 요철 부분을 등판하여 통과할 시 등판이 용이하도록 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)를 상승 및 하강시키는 구성이다. 이러한 회전부(140)는 회전가이드모듈(141), 회전링크(142) 및 진동 저감부(143)를 포함할 수 있다.

회전가이드모듈(141)은 로봇의 주행 방향을 기준으로 대략 몸체프레임(100)의 앞쪽에서 양 측면에 구비되어, 회전링크(142)의 회전과, 구동바퀴(120) 및 앞 보조바퀴(131)의 상승 및 하강을 가이드 하는 구성이다. 즉, 회전가이드모듈(141)은 회전링크(142)의 회전축이 된다. 이러한 회전가이드모듈(141)은 소정의 두께를 가지고, 평면상에서 대략 윗변과 아랫변은 직선으로 형성되고, 윗변과 아랫변을 잇는 옆 부분은 곡선으로 형성된다. 또한, 중앙 부분은 소정의 면적으로 홀이 형성되어 구비되며, 정회전 또는 역회전으로 회전될 수 있다. 회전가이드모듈(141)은 몸체프레임(100)에 형성된 모듈 결합부(101)에 결합되어 회전될 수 있다. 이러한 모듈 결합부(101)는 회전가이드모듈(141)의 중앙에 형성된 홀의 면적에 부합하도록 원통 형상으로 돌출되어 있다. 따라서 회전가이드모듈(141)은 중앙 부분이 모듈 결합부(101)에 관통하여 삽입됨으로써 결합될 수 있다.

여기서, 정회전은 로봇의 주행 방향으로 회전하는 것이고, 역회전은 로봇의 주행 방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 말한다.

회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)에 결합되어, 회전가이드모듈(141)의 회전에 따라 회전가이드모듈(141)을 중심으로 정회전 또는 역회전으로 회전됨으로써, 평면상에서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 구성이다. 이러한 회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)의 둘레를 따라 복수의 나사에 의해 회전가이드모듈(141)과 결합되어 고정될 수 있다. 또한, 회전링크(142)는 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)가 결합되어 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)를 연동시키고, 회전될 시 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)를 상승 및 하강시킬 수 있다. 회전링크(142), 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)는 로커-보기 메커니즘(Rocker-Bogie Mechanism)으로 구성될 수 있다.

예를 들어, 회전링크(142)는 '시옷(ㅅ)' 형상으로 형성되어 있고, 중앙 부분이 회전가이드모듈(141)의 형태와 동일하게 형성되어 있다. 이에 따라, 중앙 부분이 회전가이드모듈(141)의 둘레를 따라 복수의 나사에 의해 결합되어 있다. 여기서, 중앙 부분의 하단으로는 소정의 공간으로 슬릿(1423)이 형성되어, 외부로부터 뚫려 있는 형태를 가진다.

또, 회전링크(142)는 대략 45도의 양방향 대각선으로 각각 연장된 부분이 한쪽이 앞 보조바퀴(131)와 연결되고, 나머지 한쪽이 구동바퀴(120)와 연결된다.

이 때 앞 보조바퀴(131)와 결합된 회전링크(142)의 부분은 보조바퀴 회전막대(1421)라 칭하고, 구동바퀴(120)와 결합된 회전링크(142)의 부분은 구동바퀴 회전막대(1422)라 칭하도록 한다. 이에 따라, 보조바퀴 회전막대(1421)는 보조바퀴 결합부(133)에 결합되어, 회전가이드모듈(141)이 시계방향 및 반시계방향으로 회전되는 것에 맞추어 시계방향 및 반시계방향으로 회전하여 보조바퀴(130)를 상승 및 하강시킬 수 있다.

또한, 구동바퀴 회전막대(1422)는 구동샤프트(111)에 결합되어, 회전가이드모듈(141)이 시계방향 및 반시계방향으로 회전되는 것에 맞추어 시계방향 및 반시계방향으로 회전하여 구동바퀴(120)를 상승 및 하강시킬 수 있다.

진동 저감부(143)는 회전링크(142)에 의해 구동바퀴(120) 및 보조바퀴(130)가 상승 및 하강될 시 로봇에 가해지는 진동이나 충격을 완화시키는 구성이다. 이러한 진동 저감부(143)는 캠 롤러(1431)(cam roller) 및 쇼크 업소버(1432)(shock absorber)를 포함한다.

여기서, 쇼크 업소버(1432)란, 현가장치에서 발생하는 충격을 흡수하는 장치로써, 주행 중에 발생되는 노면의 진동과 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 장치이다. 이러한 쇼크 업소버(1432)는 실린더 내에 피스톤이 구비되고, 리바운드 때 오일이 오리피스를 통과하면서 유체 난류의 저항에 의해 감쇠 작용을 한다. 이에 따라, 쇼크 업소버(1432)에 의하여 흡수되는 운동에너지는 열에너지로 변환시켜 공기 중으로 발산될 수 있다. 쇼크 업소버(1432)는 단동형(Single acting type) 쇼크 업소버(1432) 및 복동형(Double acting type) 쇼크 업소버(1432)로 분류되며, 본 발명에서는 단동형 쇼크 업소버(1432)를 구비하여 로봇의 주행 중에 발생하는 진동을 저감하고, 충격을 완화시키고자 한다.

단동형 쇼크 업소버(1432)는 리바운드 때 오일이 오리피스를 통과할 시 유동 저항에 의해 감쇠작용을 하나, 바운드 때 피스톤에 설치된 밸브가 열리고 오일은 저항없이 통과하여 감쇠작용이 없는 것이 특징이다.

이와 같은 쇼크 업소버(1432)는 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 롤링 방식으로 이동하는 구성이다. 이러한 캠 롤러(1431)는 최초에 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)에서 정중앙에 위치하여 지면과 수직을 이룬다. 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 이동하면서 피스톤 로드(1434)를 누르게 되고, 이에 따라 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433)에 더욱 삽입될 수 있도록 한다.

쇼크 업소버(1432)의 상부에는 캠 롤러(1431)가 구비되어 결합되고, 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)과 맞닿는 것으로 위치할 수 있다.

쇼크 업소버(1432)는 소정의 길이를 가지며, 회전링크(142)의 중앙 부분에 세로로 관통되어 슬릿(1423)의 내부까지 연장되는 것으로 구비될 수 있다. 이 때 회전링크(142)의 중앙 부분에는 암나사 부분이 형성되고, 쇼크 업소버(1432)의 외측면에는 수나사 부분이 형성되어 서로 나사결합으로 결합될 수 있다.

쇼크 업소버(1432)는 피스톤 바디(1433), 피스톤 로드(1434) 및 피스톤 헤드(1435)를 포함할 수 있다.

피스톤 바디(1433)는 소정의 길이로 연장되어 내부가 빈 원통형의 형상으로 구비된다. 이러한 피스톤 바디(1433)의 외측면에는 수나사 부분이 형성되어 회전링크(142)의 중앙 부분에 나사 결합으로 삽입될 수 있다. 또한, 피스톤 바디(1433)의 내부에는 스프링(미도시)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433)에 대해 압축되거나, 압축 해제되는 왕복운동이 가능할 수 있다.

피스톤 로드(1434)는 원통형의 형상으로 구비되어, 피스톤 바디(1433)의 내부로 삽입되어 구비된다.

피스톤 헤드(1435)는 피스톤 로드(1434)의 상단에 구비되어 캠 롤러(1431)를 고정시킴으로써, 피스톤과 캠 롤러(1431)를 결합시킬 수 있다. 이러한 피스톤 헤드(1435)는 단면이 대략 U자형으로 형성되어 내부로 캠 롤러(1431)를 수용하고, 캠 롤러(1431)의 중앙 부분을 관통하여 결합됨으로써 쇼크 업소버(1432)에 캠 롤러(1431)를 고정시킬 수 있다. 캠 롤러(1431)는 피스톤 헤드(1435)에 관통되어 고정된 것을 기준으로 회전되어 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 이동할 수 있다.

고정링크(150)는 로봇의 주행 방향을 기준으로 대략 몸체프레임(100)의 뒤쪽에서 양 측면에 구비되어, 뒤 보조바퀴(132)를 고정시키는 구성이다. 이러한 고정링크(150)는 평면상에서 대략 U자형의 둘레로 형성되며, 지면방향으로 연장된 부분이 뒤 보조바퀴(132)의 보조바퀴 결합부(133)에 결합되어 뒤 보조바퀴(132)를 지지할 수 있다.

이하에서는 도면을 참고하여 로봇이 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 로봇에 가해지는 진동이 저감되는 것을 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 요철 부분에 접촉하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판할 시 진동 저감부(143)가 압축되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판 후 통과할 시 진동 저감부(143)가 이완되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇은 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판하여 통과함으로써, 주행 중에 요철 부분이 있더라도 용이하게 주행할 수 있다. 이 때 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 진동 저감부(143)에 의해 로봇에 가해지는 진동이 저감될 수 있다.

여기서, 요철이란 오목함과 볼록함을 뜻하는 사전적 의미로 사용된다. 따라서 요철 부분이란, 노면 상에서 볼록하게 돌출된 부분 또는 오목하게 홈이 형성된 부분으로 간주될 수 있다.

예를 들어, 로봇의 주행 경로 상에 볼록하게 돌출된 요철 부분 또는 경사로가 존재함을 가정하자. 이 때 로봇은 도 7과 같이 앞 보조바퀴(131)가 먼저 요철 부분과 접촉하게 된다.

이후 도 8에 도시된 바와 같이, 앞 보조바퀴(131)는 볼록한 요철 부분을 타고 등판하게 된다.

구체적으로, 로봇이 주행할 시 주행하는 방향으로 작용하는 속도와 힘과, 구동바퀴(120)의 토크 및 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분에 접촉하는 각도 등으로 인해 회전링크(142)는 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분에 접촉한 후 앞 보조바퀴(131)가 상승하는 방향, 즉 도 7을 기준으로 하면 시계방향으로 회전하는 힘을 받게 된다.

여기서, 설명의 편의를 위해 도 8을 기준으로 회전링크(142)의 회전이 시계방향이라 하였으나, 실질적으로 회전링크(142)가 로봇의 주행 방향과 반대 방향으로 회전하기 때문에 역회전이 된다.

회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)에 결합되어 있고, 회전가이드모듈(141)은 시계방향 또는 반시계방향으로 자유롭게 회전이 가능하도록 가이드 하기 때문에 회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)에 의해 자유롭게 회전이 가능하다.

따라서 회전링크(142)가 앞 보조바퀴(131)가 상승하는 방향인 시계방향으로 외력을 받게 되면, 회전가이드모듈(141)에 의해 회전링크(142)가 회전하게 되고, 회전링크(142)가 회전하게 됨에 따라 회전링크(142)의 보조바퀴 회전막대(1421)와 결합된 앞 보조바퀴(131) 또한 회전링크(142)의 회전에 따라 시계방향으로 회전하게 되면서 위치가 상승하게 된다.

여기서, 진동 저감부(143)가 회전링크(142)의 회전에 따라 동작하는 과정을 살펴보도록 한다.

진동 저감부(143)에서 쇼크 업소버(1432)는 회전링크(142)의 중앙 부분을 세로로 관통하여 슬릿(1423)의 내부까지 연장되어 결합되어 있다. 이에 따라, 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판하게 되어 회전링크(142)가 시계방향으로 회전하게 되면, 쇼크 업소버(1432) 또한 회전링크(142)를 따라 시계방향으로 회전하게 된다.

쇼크 업소버(1432)가 회전함에 따라 쇼크 업소버(1432)와 결합된 캠 롤러(1431) 또한 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 이동하게 되는데, 이 때 캠 롤러(1431)는 회전링크(142)의 회전 반경보다 작은 반경으로 축소되어 이동된다.

구체적으로, 캠 롤러(1431)와 맞닿아 있는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)은 평면상에서 고딕 아치형으로 형성되어 있다. 이러한 고딕 아치형은 이차함수의 포물선과 같이 궤도를 그리며 형성되고, 이는 포물선의 폭이 완전한 원의 폭보다는 좁다. 따라서 회전링크(142)의 회전반경은 완전한 원의 형태이지만, 캠 롤러 가이드부재(102)에 따라 이동하는 캠 롤러(1431)의 이동궤적은 이차함수의 포물선이기 때문에 회전링크(142)의 회전반경보다 안쪽으로 이동하게 된다.

이와 같은 캠 롤러(1431)의 이동궤적과 회전링크(142)의 회전반경의 차이로 인해, 회전링크(142)가 시계방향으로 회전되어 앞 보조바퀴(131)가 상승할수록 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 로봇의 주행 방향과 반대 방향을 향해 회전링크(142)의 회전반경보다 안쪽으로 이동하도록 가이드 되고, 이에 따라 캠 롤러(1431)의 이동궤적과 회전링크(142)의 회전반경의 차이로 인해 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433) 내부로 더욱 삽입된다. 즉, 캠 롤러(1431)가 이동하면서 피스톤 로드(1434)를 누르게 되고, 이에 따라 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433) 내부로 더욱 삽입되는 것이다.

이처럼 캠 롤러(1431)의 이동궤적과 회전링크(142)의 회전반경이 상이한 이유는 피스톤 바디(1433)의 내부에 구비된 스프링을 압축시키기 위함이다. 즉, 회전링크(142)가 시계방향으로 회전되어 앞 보조바퀴(131)가 상승하게 되면, 캠 롤러(1431)의 이동궤적 및 회전링크(142)의 회전반경의 차이로 인해 캠 롤러(1431)가 이동하면서 피스톤 로드(1434)를 누르게 되어 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433)의 내부로 더욱 삽입되는 것을 설명하였는데, 이 때 피스톤 바디(1433)의 내부에 구비된 스프링 또한 회전되면서 피스톤 로드(1434)에 의해 가압되어 압축될 수 있다.

따라서 로봇이 요철 부분을 등판하면서 발생하는 진동과 충격의 에너지를 스프링이 압축되면서 저감 및 완화시킴으로써, 쇼크 업소버(1432)가 로봇의 주행 중 일종의 서스펜션 역할을 수행하면서 진동과 충격을 저감 및 완화시킬 수 있다.

한편, 회전링크(142)의 다른 한쪽에 결합된 구동바퀴(120)는 하강하게 된다.

구체적으로, 회전링크(142)에는 보조바퀴 회전막대(1421) 및 구동바퀴 회전막대(1422)가 형성된다. 여기서, 보조바퀴 회전막대(1421)에는 앞 보조바퀴(131)가 결합되고, 구동바퀴 회전막대(1422)에는 구동바퀴(120)가 결합된다.

따라서 보조바퀴 회전막대(1421)가 시계방향으로 회전하게 되면, 보조바퀴 회전막대(1421)를 따라 앞 보조바퀴(131)가 시계방향으로 회전하여 상승하게 되고, 구동바퀴 회전막대(1422) 또한 시계방향으로 회전하게 되므로, 구동바퀴 회전막대(1422)와 결합된 구동바퀴(120)는 시계방향으로 회전하되, 앞 보조바퀴(131)와는 반대로 위치가 하강하게 되는 것이다.

결국, 도 9와 같이, 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판할 수 있고, 이후 로봇이 계속 주행함에 따라 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 통과할 수 있게 되며, 중력에 의해 앞 보조바퀴(131) 및 구동바퀴(120)가 모두 지면에 닿게 된다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)에서 원래의 위치인 정중앙으로 회귀하게 되고, 이에 따라 쇼크 업소버(1432)에서 피스톤 바디(1433) 내부에 스프링의 압축이 해제되어 탄성 복원력에 의해 피스톤 헤드(1435)의 방향으로 피스톤 로드(1434)가 상승됨으로써 원래의 위치로 회귀하게 된다. 이때에도 쇼크 업소버(1432)에 의해 진동이 저감되어 안전한 주행이 가능해진다.

다음으로, 앞 보조바퀴(131)에 이어서 구동바퀴(120)가 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 것을 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴(120)가 요철 부분에 접촉되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴(120)가 요철 부분을 등판할 시 진동 저감부(143)가 압축되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 요철에서 주행이 용이한 로봇이 볼록한 요철 부분을 등판하여 통과하는 과정에서 구동바퀴(120)가 요철 부분을 등판 후 통과할 시 진동 저감부(143)가 이완되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇은 앞 보조바퀴(131)와 더불어 구동바퀴(120)가 요철 부분을 등판하여 통과함으로써, 주행 중에 요철 부분이 있더라도 용이하게 주행할 수 있다.

여기서, 앞서 설명한 바와 같이 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판하여 통과하고 나면, 도 10과 같이 바로 이어서 구동바퀴(120)가 요철 부분과 접촉하게 된다.

이후에는 도 11과 같이, 구동바퀴(120) 또한 앞 보조바퀴(131)와 동일하게 요철 부분을 타고 등판하게 된다.

구체적으로, 로봇이 주행할 시 주행하는 방향으로 작용하는 속도와 힘과, 구동바퀴(120)의 토크 및 구동바퀴(120)가 요철 부분에 접촉하는 각도 등으로 인해 회전링크(142)는 구동바퀴(120)가 요철 부분에 접촉한 후 구동바퀴(120)가 상승하는 방향, 즉 도 11을 기준으로 하면 반시계방향으로 회전하는 힘을 받게 된다.

여기서, 설명의 편의를 위해 도 11을 기준으로 회전링크(142)의 회전이 반시계방향이라 하였으나, 실질적으로 회전링크(142)가 로봇의 주행 방향으로 회전하기 때문에 정회전이 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)에 결합되어 있고, 회전가이드모듈(141)은 시계방향 또는 반시계방향으로 자유롭게 회전이 가능하도록 가이드 하기 때문에 회전링크(142)는 회전가이드모듈(141)에 의해 자유롭게 회전이 가능하다.

따라서 회전링크(142)가 구동바퀴(120)가 상승하는 방향인 반시계방향으로 외력을 받게 되면, 회전가이드모듈(141)에 의해 회전링크(142)가 회전하게 되고, 회전링크(142)가 회전하게 됨에 따라 회전링크(142)의 구동바퀴 회전막대(1422)와 결합된 구동바퀴(120) 또한 회전링크(142)의 회전에 따라 반시계방향으로 회전하게 되면서 위치가 상승하게 된다.

또한, 회전링크(142)의 다른 한쪽에 결합된 앞 보조바퀴(131)는 하강하게 된다.

즉, 회전링크(142)에는 보조바퀴 회전막대(1421) 및 구동바퀴 회전막대(1422)로 형성된다. 여기서, 보조바퀴 회전막대(1421)에는 앞 보조바퀴(131)가 결합되고, 구동바퀴 회전막대(1422)에는 구동바퀴(120)가 결합된다.

따라서 구동바퀴 회전막대(1422)가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 구동바퀴 회전막대(1422)를 따라 구동바퀴(120)가 반시계방향으로 회전하여 상승하게 되고, 보조바퀴 회전막대(1421) 또한 반시계방향으로 회전하되, 앞 보조바퀴(131)는 구동바퀴(120)와는 반대로 위치가 하강하게 되는 것이다.

여기서, 앞서 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 등판할 때와 같이, 진동 저감부(143)가 회전링크(142)의 회전에 따라 동작하는 과정을 살펴보도록 한다.

진동 저감부(143)에서 쇼크 업소버(1432)는 회전링크(142)의 중앙 부분을 세로로 관통하여 슬릿(1423)의 내부까지 연장되어 결합되어 있다. 이에 따라, 구동바퀴(120)가 요철 부분을 등판하게 되어 회전링크(142)가 반시계방향으로 회전하게 되면, 쇼크 업소버(1432) 또한 회전링크(142)를 따라 반시계방향으로 회전하게 된다.

쇼크 업소버(1432)가 회전함에 따라 쇼크 업소버(1432)와 결합된 캠 롤러(1431) 또한 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 이동하게 되는데, 이 때 캠 롤러(1431)는 회전링크(142)의 회전 반경보다 작은 반경으로 이동된다.

구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 캠 롤러(1431)와 맞닿아 있는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)은 평면상에서 고딕 아치형으로 형성되어 있다. 이러한 고딕 아치형은 예각으로 이루어진 아치로써, 이차함수의 포물선과 같이 궤도를 그리며 형성되고, 이는 포물선의 폭이 완전한 원의 폭보다는 좁다. 따라서 회전링크(142)의 회전반경은 완전한 원의 형태이지만, 캠 롤러 가이드부재(102)에 따라 이동하는 캠 롤러(1431)의 이동궤적은 이차함수의 포물선이기 때문에 회전링크(142)의 회전반경보다 안쪽으로 이동하게 된다.

이와 같은 캠 롤러(1431)의 이동궤적과 회전링크(142)의 회전반경의 차이로 인해, 회전링크(142)가 반시계방향으로 회전되어 구동바퀴(120)가 상승할수록 캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)을 따라 로봇의 주행 방향을 향해 회전링크(142)의 회전반경보다 안쪽으로 이동하도록 가이드 되고, 이에 따라 캠 롤러(1431)의 이동궤적과 회전링크(142)의 회전반경의 차이로 인해 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433) 내부로 더욱 삽입된다. 즉, 캠 롤러(1431)가 이동하면서 피스톤 로드(1434)를 누르게 되고, 이에 따라 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433) 내부로 더욱 삽입되는 것이다.

한편, 회전링크(142)의 다른 한쪽에 결합된 앞 보조바퀴(131)는 하강하게 된다.

구체적으로, 회전링크(142)에는 보조바퀴 회전막대(1421) 및 구동바퀴 회전막대(1422)로 형성된다. 여기서, 보조바퀴 회전막대(1421)에는 앞 보조바퀴(131)가 결합되고, 구동바퀴 회전막대(1422)에는 구동바퀴(120)가 결합된다.

따라서 구동바퀴 회전막대(1422)가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 구동바퀴 회전막대(1422)를 따라 구동바퀴(120)가 반시계방향으로 회전하여 상승하게 되고, 보조바퀴 회전막대(1421) 또한 반시계방향으로 회전하되, 앞 보조바퀴(131)는 구동바퀴(120)와는 반대로 위치가 하강하게 되는 것이다.

결국, 도 12와 같이, 구동바퀴(120)가 요철 부분을 등판할 수 있고, 이후 로봇이 계속 주행함에 따라 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분을 통과할 수 있게 되며, 중력에 의해 앞 보조바퀴(131) 및 구동바퀴(120)가 모두 지면에 닿게 된다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이,캠 롤러(1431)는 캠 롤러 가이드부재(102)의 내접 면(1021)에서 원래의 위치인 정중앙으로 회귀하게 되고, 이에 따라 쇼크 업소버(1432)에서 피스톤 바디(1433) 내부에 스프링의 압축이 해제되어 탄성 복원력에 의해 피스톤 헤드(1435)의 방향으로 피스톤 로드(1434)가 상승됨으로써 원래의 위치로 회귀하게 된다. 이때에도 쇼크 업소버(1432)에 의해 진동이 저감되어 안전한 주행이 가능해진다.

마지막으로, 앞 보조바퀴(131) 및 구동바퀴(120)가 전부 요철 부분을 등판하여 통과하고 나면, 뒤 보조바퀴(132) 또한 요철 부분을 등판하여 통과할 수 있다.

구체적으로, 뒤 보조바퀴(132)는 고정링크(150)에 결합되어 몸체프레임(100)에서 구동바퀴(120)의 뒤쪽으로 구비되어 있다. 이에 따라, 앞 보조바퀴(131) 및 구동바퀴(120)가 요철 부분을 전부 등판하여 통과하고 나면, 로봇의 주행방향으로 가해지는 속도 및 힘에 의해 뒤 보조바퀴(132)가 요철 부분을 등판하여 통과할 수 있다.

여기서, 고정링크(150)는 회전링크(142)와 같이 회전하는 것이 아니라 지면을 향해 수직으로 고정되어 있다. 따라서 고정링크(150)에 결합된 뒤 보조바퀴(132) 또한 회전되지 않고 고정되어 있는 상태이다. 이에 따라, 뒤 보조바퀴(132)는 오직 로봇의 주행방향으로 가해지는 속도 및 힘에 의해 요철 부분을 등판하여 통과할 수 있다.

이 때 뒤 보조바퀴(132)가 요철 부분을 등판하고 지면에 닿을 시 진동이나 충격이 발생될 수 있다. 이러한 진동이나 충격은 쇼크 업소버(1432)에 의해 저감되거나 완화될 수 있다.

즉, 뒤 보조바퀴(132)가 요철 부분을 등판하고 지면에 닿을 시 중력에 의해 지면 방향으로 잠시 동안 힘이 가해질 수 있다. 이 때에도 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433)에 하강하여 더욱 삽입됨과 동시에 스프링이 압축되어 진동이 저감되고, 충격이 완화될 수 있으며, 이후 로봇이 완전히 지면에 착지한 뒤에는 스프링의 탄성 복원력으로 인해 피스톤 로드(1434)가 회귀되어 쇼크 업소버(1432)가 원상태로 복귀될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 로커-보기 메커니즘을 적용하여 앞 보조바퀴(131), 구동바퀴(120) 및 뒤 보조바퀴(132) 모두 요철 부분을 등판하여 통과함으로써, 로봇이 요철 부분에서도 용이하게 주행할 수 있다. 이에 따라, 로봇이 회전 또는 곡선 주행을 할 시에는 옴니 휠을 기반으로 용이하게 주행하며, 요철 부분을 주행할 때는 로커-보기 메커니즘으로 용이하게 주행함으로써, 로봇이 실내 또는 실외에서 로봇의 몸체 부분이 안정적이고, 용이하게 주행할 수 있다.

아울러, 로커-보기 메커니즘에 쇼크 업소버(1432)를 적용함으로써, 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감하고, 충격을 완화시킬 수 있다.

한편, 로봇의 주행 과정에서 요철 부분은 볼록한 것뿐만 아니라 오목하게 형성될 수도 있고, 본 발명에 따른 로봇은 오목하게 형성된 요철 부분을 주행할 시에도 로봇에 발생되는 진동을 저감하고, 충격을 완화할 수 있다. 이를 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 요철에서 주행이 용이한 로봇에서 오목한 요철 부분에 진입하여 통과하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 로봇의 주행 경로 상에 오목하게 홈이 형성된 요철 부분 또는 경사로가 존재함을 가정하자. 이 때 로봇은 앞 보조바퀴(131)가 먼저 요철 부분과 접촉하게 된다.

이후 앞 보조바퀴(131)는 요철 부분의 오목한 부분으로 진입하게 된다.

구체적으로, 로봇이 주행할 시 회전링크(142)는 앞 보조바퀴(131)가 요철 부분에 진입한 후 앞 보조바퀴(131)가 하강하는 방향, 즉 도 13을 기준으로 하면 반시계방향으로 회전하는 힘을 받게 된다. 다시 말해, 회전링크(142)가 정회전 되는 것이다.

따라서 회전링크(142)가 앞 보조바퀴(131)가 하강하는 방향인 반시계방향으로 외력을 받게 되면, 회전가이드모듈(141)에 의해 회전링크(142)가 회전하게 되고, 회전링크(142)가 회전하게 됨에 따라 회전링크(142)의 보조바퀴 회전막대(1421)와 결합된 앞 보조바퀴(131) 또한 회전링크(142)의 회전에 따라 반시계방향으로 회전하게 되면서 하강하게 된다.

또한, 회전링크(142)의 회전에 따라 회전링크(142)의 다른 한쪽에 결합된 구동바퀴(120)는 상승하게 된다. 즉, 구동바퀴 회전막대(1422) 또한 반시계방향으로 회전하게 되므로, 구동바퀴(120)는 앞 보조바퀴(131)와는 반대로 상승하게 되는 것이다.

이후 앞 보조바퀴(131)가 오목한 요철 부분을 점차 통과함에 따라 보조바퀴 회전막대(1421)는 다시 시계방향으로 회전하게 되어 앞 보조바퀴(131)가 상승하며, 구동바퀴 회전막대(1422) 또한 점차 시계방향으로 회전, 즉 역회전 하게 되어 구동바퀴(120)가 하강하게 된다.

이 때 오목한 요철 부분을 점차 통과함에 따라 보조바퀴 회전막대(1421)가 다시 시계방향으로 회전하게 되어 앞 보조바퀴(131)가 상승할 시 쇼크 업소버(1432)에 의해 요철 부분을 통과하는 동안 발생되는 진동이 저감되고, 충격이 완화될 수 있다.

구체적으로, 앞 보조바퀴(131)가 오목한 부분으로 진입하면서 생긴 관성으로 인해 로봇에 전체적으로 하강하는 힘을 받게 되는데, 앞 보조바퀴(131)가 오목한 요철 부분의 가장 깊은 부분을 통과하여 상승하게 되면, 이러한 관성력과 상승하는 힘이 충돌될 수 있다. 따라서 쇼크 업소버(1432)의 피스톤 로드(1434)가 피스톤 바디(1433)로 더욱 삽입되어 스프링을 압축시킴으로써, 이러한 힘의 충돌을 일정 부분 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 오목한 부분을 통과하면서 발생되는 진동을 저감시키고, 충격을 완화시킬 수 있다.

다음으로, 로봇이 계속 주행함에 따라 앞 보조바퀴(131)가 점차 오목한 요철 부분을 따라 상승하여 통과하게 되면, 앞 보조바퀴(131)에 이어서 구동바퀴(120)가 로봇의 주행방향에 대한 속도 및 힘에 의해 오목한 요철 부분으로 진입하여 앞 보조바퀴(131)와 함께 통과하게 된다.

아울러, 고정링크(150)에 결합된 뒤 보조바퀴(132)는 로봇이 계족 주행함에 따라 로봇의 주행방향에 대한 속도 및 힘에 의해 오목한 요철 부분을 통과할 수 있다.

이와 같은 상황에서도 쇼크 업소버(1432)에 의해 오목한 부분을 통과하면서 발생되는 진동을 저감시키고, 충격을 완화시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 로봇의 기능을 작동시키기 위해 이하의 구성을 포함할 수 있다.

제어부는 로봇의 동작을 제어하는 구성이다. 이러한 제어부는 사용자의 컨트롤러가 명령하는 명령 신호를 수신하고, 해당 명령 신호를 기반으로 로봇의 구성을 제어하는 제어 신호를 전달할 수 있다. 제어부는 도 1에 도시된 몸체프레임(100)의 내부에 구비될 수 있다.

배터리는 로봇의 각 구성이 동작하기 위한 전원을 공급하는 구성이다. 이러한 배터리는 예를 들어 리튬 이온 배터리가 사용될 수 있으며, 전원을 공급하기 위한 것이라면 다양하게 사용이 가능할 수 있다. 배터리는 도 1에 도시된 몸체프레임(100)의 밑면에 구비될 수 있다.

카메라는 로봇이 주행하면서 전방 또는 측면을 촬영하기 위한 구성이다. 이러한 카메라는 3차원 뎁스 카메라(depth camera)가 구비될 수 있다. 카메라는 몸체프레임(100)의 내부에 로봇이 주행하는 방향을 향해 구비되거나, 하부 거치대 또는 상부 거치대에 구비될 수 있다.

센서는 로봇이 주행하면서 전방의 물체들을 감지하기 위한 구성이다. 이러한 센서는 예를 들어 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 센서가 마련될 수 있다. 센서는 몸체프레임(100)의 내부에 마련될 수도 있고, 상부 거치대의 밑면에 마련될 수도 있다.

통신모듈은 외부와 통신을 가능하도록 하는 구성이다. 이러한 통신모듈은 LTE(Long Term Evolution) 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 모듈 등 근거리 또는 원거리 통신모듈로 구비될 수 있다. 따라서 사용자가 제어하는 컨트롤러의 명령 신호뿐만 아니라 다양한 외부 정보들을 수신할 수 있다.

이와 같은 구성은 예시적인 것 일뿐, 이외에도 다양한 구성들이 로봇의 작동을 위해 마련될 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 몸체프레임
101 : 모듈 결합부
102 : 캠 롤러 가이드부재
1021 : 내접 면
110 : 구동모터
111 : 구동샤프트
120 : 구동바퀴
130 : 보조바퀴
131 : 앞 보조바퀴
132 : 뒤 보조바퀴
133 : 보조바퀴 결합부
134 : 보조바퀴 유닛
140 : 회전부
141 : 회전가이드모듈
142 : 회전링크
1421 : 보조바퀴 회전막대
1422 : 구동바퀴 회전막대
1423 : 슬릿
143 : 진동 저감부
1431 : 캠 롤러
1432 : 쇼크 업소버
1433 : 피스톤 바디
1434 : 피스톤 로드
1435 : 피스톤 헤드
150 : 고정링크

Claims (10)

1. 진동 저감을 위한 메커니즘이 구비된 로봇에 있어서,
   소정의 공간이 형성된 몸체프레임;
   상기 몸체프레임의 일측에 구비된 구동모터와 연결되고, 상기 구동모터로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 적어도 하나의 구동바퀴;
   상기 구동바퀴로 로봇이 주행하는 것을 보조하는 보조바퀴, 상기 보조바퀴 중 일부는 상기 구동바퀴와 연동됨;
   상기 몸체프레임의 일측에서 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴와 결합되어 회전됨으로써, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴를 상승 또는 하강시켜 요철 부분을 등판시키는 회전부; 및
   상기 회전부와 결합되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감하는 진동 저감부를 포함하는,
   로봇.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전부는,
   상기 몸체프레임의 양 측면에 로봇의 주행 방향을 기반으로, 정회전 또는 역회전을 가이드 하는 회전가이드모듈; 및
   상기 회전가이드모듈과 결합되고, 상기 구동바퀴와 결합된 구동바퀴 회전막대 및 상기 보조바퀴와 결합된 보조바퀴 회전막대가 형성되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴를 연동시키는 회전링크를 더 포함하며,
   상기 진동 저감부는 상기 회전링크의 중앙 부분을 관통하여 결합되어, 상기 구동바퀴 및 상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시 발생되는 진동을 저감하는,
   로봇.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 진동 저감부는,
   내부가 비어 있고, 소정의 길이로 연장된 원통형으로 마련되어, 내부에 스프링이 구비된 피스톤 바디;
   소정의 길이로 마련되고, 상기 피스톤 바디의 내부로 삽입되어, 상기 피스톤 바디의 내부에 대해 압축 및 압축해제 되는 동작을 수행하는 피스톤 로드; 및
   상기 피스톤 로드의 상단에 마련되어, 이동궤적을 따라 이동하는 캠 롤러와 결합하는 피스톤 헤드를 포함하는,
   로봇.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 진동 저감부는 쇼크 업소버(shock absorber)로 구비되어 있는,
   로봇.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 몸체프레임은 상기 진동 저감부의 상단에 소정의 거리로 이격되어 상기 캠 롤러와 맞닿아 상기 캠 롤러의 이동궤적을 가이드 하는 캠 롤러 가이드부재가 형성되어 있는,
   로봇.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 캠 롤러 가이드부재는 소정의 두께를 가지며, 측면에서 보았을 시 내접 면이 고딕 아치(Gothic arch)형으로써, 예각으로 이루어진 첨두형의 아치로 형성되어 있는,
   로봇.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 보조바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시,
   상기 보조바퀴 중에서 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분과 접촉할 시 상기 회전가이드모듈에 의해 상기 회전링크가 주행 방향과 반대로 역회전되고,
   상기 회전링크에서 상기 보조바퀴 회전막대에 결합된 상기 앞 보조바퀴는 상기 보조바퀴 회전막대에 의해 역회전되어 상승하며,
   상기 회전링크에서 상기 구동바퀴 회전막대에 결합된 상기 구동바퀴는 상기 구동바퀴 회전막대에 의해 역회전되어 하강하여 이루어지며,
   상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 역회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 역회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 내부로 진입하여 압축되는 것으로 진동을 저감하는 것인,
   로봇.
   
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분을 통과 후, 상기 회전링크는 주행 방향으로 정회전 되어 상기 앞 보조바퀴는 하강하고, 상기 구동바퀴는 상승하며,
   상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 정회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 정회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 외부로 상승하여 압축 해제되는,
   로봇.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 구동바퀴가 상기 요철 부분을 등판할 시,
   상기 구동바퀴가 상기 요철 부분과 접촉할 시 상기 회전가이드모듈에 의해 상기 회전링크가 주행 방향으로 정회전 되고,
   상기 회전링크에서 상기 보조바퀴 회전막대에 결합된 앞 보조바퀴는 상기 보조바퀴 회전막대에 의해 정회전되어 하강하며,
   상기 회전링크에서 상기 구동바퀴 회전막대에 결합된 상기 구동바퀴는 상기 구동바퀴 회전막대에 의해 정회전되어 상승하여 이루어지며,
   상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 정회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 정회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 내부로 진입하여 압축되는 것으로 진동을 저감하는 것인,
   로봇
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 앞 보조바퀴가 상기 요철 부분을 통과 후, 상기 회전링크는 주행 방향과 반대로 역회전 되어 상기 앞 보조바퀴는 상승하고, 상기 구동바퀴는 하강하며,
    상기 캠 롤러는 상기 캠 롤러 가이드부재의 내접 면에서 역회전 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 로드는 상기 캠 롤러가 역회전 방향으로 이동할수록 상기 피스톤 바디의 외부로 상승하여 압축 해제되는,
    로봇.

Images