KR20240082083A - Crane system for preventing fall and tracking of moving target and control method accordingly - Google Patents

Crane system for preventing fall and tracking of moving target and control method accordingly Download PDF

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KR20240082083A
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조현민
박신우
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템은, 이동 대상의 상면에 수평으로 위치하는 상면 지지 프레임; 상기 이동 대상이 전진하는 전면 방향의 반대 방향인 후면 방향에 수직으로 위치하는 후면 지지 프레임; 상기 이동 대상의 좌 또는 우방향에 수직으로 위치하는 측면 지지 프레임; 상기 이동 대상에 부착되어 상기 이동 대상의 기울기를 측정하는 기울기 센서; 상기 상면 지지 프레임과 상기 이동 대상 사이를 연결하는 견인용 연결 부재; 상기 견인용 연결 부재를 당겨 상기 이동 대상을 상측으로 견인하는 견인 모터; 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 둘 이상의 제1거리 센서들; 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 제2거리 센서; 상기 후면 및 측면 지지 프레임에 설치된 다수의 휠; 상기 다수의 휠을 구동하는 다수의 이동 모터; 및 상기 기울기 센서를 통해 검출한 상기 이동 대상의 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 견인 모터를 구동하여 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인하며, 상기 제1거리 센서들이 검출한 측정값과 상기 제2거리 센서가 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상의 움직임을 검출하고, 상기 이동 대상의 움직임에 따라 상기 다수의 이동 모터를 구동하여 상기 다수의 휠을 구동하여, 상기 상면 지지 프레임과 후면 지지 프레임, 측면 지지 프레임으로 구성되는 하우징이 상기 이동 대상을 추종하게 하는 제어장치를 포함함을 특징으로 한다. A crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to the present invention includes a top support frame positioned horizontally on the upper surface of the moving object; a rear support frame positioned perpendicularly in a rear direction opposite to the front direction in which the moving object moves forward; a side support frame positioned perpendicularly to the left or right of the moving object; a tilt sensor attached to the moving object and measuring a tilt of the moving object; a connecting member for traction connecting the upper support frame and the moving object; a traction motor that pulls the traction connection member to pull the moving object upward; two or more first distance sensors that measure the distance between the moving object and the rear support frame; one or more second distance sensors that measure the distance between the moving object and the side support frame; a plurality of wheels installed on the rear and side support frames; a plurality of moving motors driving the plurality of wheels; And if the inclination of the moving object detected through the tilt sensor is inclined more than a predetermined angle, the traction motor is driven to tow the moving object upward by a predetermined first height, and the first distance sensor detects the movement of a moving object using the measured value detected by the sensor and the measured value detected by the second distance sensor, and drives the plurality of moving motors according to the movement of the moving object to drive the plurality of wheels, The housing comprised of the upper support frame, the rear support frame, and the side support frame includes a control device that allows the housing to follow the moving object.

Description

이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템 및 그에 따른 제어방법{Crane system for preventing fall and tracking of moving target and control method accordingly}Crane system for preventing fall and tracking of moving target and control method accordingly}

본 발명은 보행 훈련을 위한 안전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동 대상의 낙상을 방지하고 위치를 추종하여, 이동 대상의 보행 실험 또는 보행 훈련 등을 안정적으로 이행할 수 있게 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템 및 그에 따른 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a safety device for walking training, and more specifically, to a safety device for walking training, which prevents falling of a moving object and tracks its position to enable stable performance of walking experiments or walking training of a moving object. It relates to a crane system and corresponding control method for prevention and position tracking.

인간과 유사한 관절 체계를 가지고 인간의 작업 및 생활 공간에서 인간과 공존하며 보행하는 보행 로봇의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. 상기 보행 로봇은 이족 또는 3족 이상의 복수의 다리를 가지는 다족 보행 로봇으로 구성되며, 안정적인 보행을 위해 각 관절에 위치한 전기 모터, 유압 모터 등의 액츄에이터를 구동해야 한다.Research and development of walking robots that have a joint system similar to that of humans and can walk and coexist with humans in human work and living spaces are actively underway. The walking robot is composed of a multi-legged walking robot having a plurality of legs, such as two or three legs, and must drive actuators such as electric motors and hydraulic motors located at each joint for stable walking.

상기 액츄에이터의 구동 방식은 각 관절의 지령(command) 각도, 즉 지령(command) 위치를 주고 그것을 추종 제어하는 위치 기반의 ZMP(Zero Moment Point) 제어 방식과, 각 관절의 지령(command) 토크를 주고 그것을 추종 제어하는 토크 기반의 FSM(Finite State Machine) 제어 방식을 들 수 있다.The driving method of the actuator is a position-based ZMP (Zero Moment Point) control method that gives the command angle of each joint, that is, the command position, and controls it to follow it, and gives the command torque to each joint. One example is the torque-based FSM (Finite State Machine) control method that follows and controls it.

상기 ZMP 제어 방식은 ZMP 구속 조건, 즉 ZMP가 지지하는 다리로 이루어진 지지다각형 내의 안전 영역(한발로 지지하고 있을 경우에는 그 발의 영역, 양발로 지지하고 있을 경우에는 양발의 영역을 포함하는 convex polygon 내에서 안전을 고려하여 작게 설정한 영역을 의미한다)에 존재해야 한다는 조건을 만족하도록 보행 방향, 보행 폭, 보행 속도 등을 미리 설정하고, 이 설정에 대응하는 각 다리의 보행 패턴을 생성하며, 그 보행 패턴에 따라 각 다리의 보행 궤적을 계산한다. The ZMP control method is based on the ZMP constraint condition, that is, the safety area within the support polygon consisting of the leg supported by the ZMP (the area of the foot when supporting on one foot, and the area of both feet when supporting on both feet) within the convex polygon. The walking direction, walking width, walking speed, etc. are set in advance to satisfy the conditions of existing in a small area for safety considerations, and a walking pattern for each leg corresponding to these settings is created, Calculate the walking trajectory of each leg according to the walking pattern.

또한 계산된 보행 궤적의 역기구학(Inverse Kinematics) 계산을 통해 각 다리의 관절의 각도를 계산하고, 각 관절의 현재 각도와 목표 각도에 기초하여 각 관절의 목표 제어 값을 계산한다. 또한 매 제어 시간마다 각각의 다리가 계산된 보행 궤적을 추종하도록 하는 서보 제어(servo control)를 통해 구현된다. 즉, 보행 시 각 다리의 위치가 보행 패턴에 따른 보행 궤적을 정확히 추종하는지 검출하고, 각 다리가 보행 궤적을 이탈하면 모터의 토크를 조절하여 각 다리가 보행 궤적을 정확히 추종하도록 제어하여 보행하는 방식이다.In addition, the angle of the joint of each leg is calculated through inverse kinematics calculation of the calculated walking trajectory, and the target control value of each joint is calculated based on the current angle and target angle of each joint. In addition, it is implemented through servo control that allows each leg to follow the calculated walking trajectory at each control time. In other words, when walking, it detects whether the position of each leg accurately follows the walking trajectory according to the walking pattern, and when each leg deviates from the walking trajectory, the torque of the motor is adjusted to control each leg to accurately follow the walking trajectory. am.

상기의 보행 로봇인 이동 대상에 대한 보행 실험은 낙상을 방지하기 위해 보행 로봇을 크레인에 연결한 상태에서, 보행 로봇의 움직임을 따라 사람이 직접 크레인을 이동시키면서 진행되었다.The walking experiment on the moving object, which is a walking robot, was conducted with the walking robot connected to a crane to prevent falls, and a person directly moving the crane following the movement of the walking robot.

상기의 보행 로봇이 넘어져서 충격을 받게 되면 보행 로봇의 성능에 문제가 생길 수 있다. 이에 따라 조종자는 로봇이 넘어지려 할 때 컨트롤러를 이용하여 로봇을 직접 들어 올리고 있는 형편이다.If the walking robot above falls and receives shock, problems may occur in the performance of the walking robot. Accordingly, the operator is directly lifting the robot using the controller when the robot is about to fall.

이러한 수동식 크레인 시스템의 자동화는 아직 이루어지지 않은 상황이다. 따라서 크레인을 안전하게 조작하기 위해서는 최소한 2명의 오퍼레이터, 즉 크레인을 위아래로 조작하는 사람과 대상 물체를 따라 크레인을 움직이는 사람이 요구되었다.Automation of these manual crane systems has not yet been achieved. Therefore, to safely operate a crane, at least two operators were required: one to operate the crane up and down and one to move the crane along the target object.

이에 종래에는 이동 대상의 낙상을 방지하여 보행 로봇의 보행 실험을 안정적으로 할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.Accordingly, there has been an urgent need to develop technology that can prevent falls of moving objects and provide an environment for stable walking experiments on walking robots.

또한 종래에는 이동 대상을 위한 안전 시스템이 이동 대상의 움직임을 자동으로 추종하여 이동 대상의 안전을 위해 많은 수의 조작자가 소비되는 것을 방지할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다.In addition, in the past, there was an urgent need for the development of technology that could prevent a large number of operators from being consumed for the safety of a moving object by automatically tracking the movement of the moving object in a safety system for the moving object.

대한민국 특허등록 제1017780270000호Republic of Korea Patent Registration No. 1017780270000 대한민국 특허등록 제1017861040000호Republic of Korea Patent Registration No. 1017861040000 대한민국 특허등록 제1018099720000호Republic of Korea Patent Registration No. 1018099720000

본 발명은 이동 대상의 낙상을 방지하여 이동 대상의 보행 실험 또는 보행 훈련 등을 안정적으로 이행할 수 있게 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템 및 그에 따른 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a crane system and control method for preventing falls of a moving object and tracking its position, which allows stable performance of walking experiments or walking training of a moving object by preventing the object from falling. Do this.

또한 본 발명의 다른 목적은 크레인이 이동 대상의 움직임을 자동으로 추종하여 이동 대상의 안전을 위해 많은 수의 조작자가 소비되는 것을 방지할 수 있는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템 및 그에 따른 제어방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object, in which the crane automatically follows the movement of the moving object and prevents a large number of operators from being consumed for the safety of the moving object, and the crane system for tracking the position of the moving object. It provides a control method according to the following.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템은, 이동 대상의 상면에 수평으로 위치하는 상면 지지 프레임; 상기 이동 대상이 전진하는 전면 방향의 반대 방향인 후면 방향에 수직으로 위치하는 후면 지지 프레임; 상기 이동 대상의 좌 또는 우방향에 수직으로 위치하는 측면 지지 프레임; 상기 이동 대상에 부착되어 상기 이동 대상의 기울기를 측정하는 기울기 센서; 상기 상면 지지 프레임과 상기 이동 대상 사이를 연결하는 견인용 연결 부재; 상기 견인용 연결 부재를 당겨 상기 이동 대상을 상측으로 견인하는 견인 모터; 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 둘 이상의 제1거리 센서들; 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 제2거리 센서; 상기 후면 및 측면 지지 프레임에 설치된 다수의 휠; 상기 다수의 휠을 구동하는 다수의 이동 모터; 및 상기 기울기 센서를 통해 검출한 상기 이동 대상의 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 견인 모터를 구동하여 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인하며, 상기 제1거리 센서들이 검출한 측정값과 상기 제2거리 센서가 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상의 움직임을 검출하고, 상기 이동 대상의 움직임에 따라 상기 다수의 이동 모터를 구동하여 상기 다수의 휠을 구동하여, 상기 상면 지지 프레임과 후면 지지 프레임, 측면 지지 프레임으로 구성되는 하우징이 상기 이동 대상을 추종하게 하는 제어장치를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to the present invention includes a top support frame positioned horizontally on the upper surface of the moving object; a rear support frame positioned perpendicularly in a rear direction opposite to the front direction in which the moving object moves forward; a side support frame positioned perpendicularly to the left or right of the moving object; a tilt sensor attached to the moving object and measuring a tilt of the moving object; a connecting member for traction connecting the upper support frame and the moving object; a traction motor that pulls the traction connection member to pull the moving object upward; two or more first distance sensors that measure the distance between the moving object and the rear support frame; one or more second distance sensors that measure the distance between the moving object and the side support frame; a plurality of wheels installed on the rear and side support frames; a plurality of moving motors driving the plurality of wheels; And if the inclination of the moving object detected through the tilt sensor is inclined more than a predetermined angle, the traction motor is driven to tow the moving object upward by a predetermined first height, and the first distance sensor detects the movement of a moving object using the measured value detected by the sensor and the measured value detected by the second distance sensor, and drives the plurality of moving motors according to the movement of the moving object to drive the plurality of wheels, The housing comprised of the upper support frame, the rear support frame, and the side support frame includes a control device that allows the housing to follow the moving object.

본 발명은 이동 대상의 낙상을 방지하여 이동 대상의 보행 실험 또는 보행 훈련 등을 안정적으로 이행할 수 있게 하는 효과를 제공한다.The present invention provides the effect of preventing a moving subject from falling and enabling stable performance of walking experiments or walking training of a moving subject.

또한 본 발명은 크레인이 이동 대상의 움직임을 자동으로 추종하여 이동 대상의 안전을 위해 많은 수의 조작자가 소비되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides the effect of preventing a large number of operators from being consumed for the safety of the moving object by allowing the crane to automatically follow the movement of the moving object.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 외관도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 블록구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법의 절차도.
도 4는 좌표계 상에서 크레인 시스템과 이동 대상을 나타낸 도면.
도 5는 다수의 메카넘 휠을 이용한 크레인 시스템과 이동 대상을 나타낸 도면.
1 is an external view of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a procedure diagram of a control method of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a crane system and a moving object on a coordinate system.
Figure 5 is a diagram showing a crane system using multiple Mecanum wheels and a moving object.

본 발명은 이동 대상의 낙상을 방지하여 이동 대상의 보행 실험 또는 보행 훈련 등을 안정적으로 이행할 수 있게 한다.The present invention prevents a moving object from falling and makes it possible to stably carry out walking experiments or walking training of a moving object.

또한 본 발명은 크레인이 이동 대상의 움직임을 자동으로 추종하여 이동 대상의 안전을 위해 많은 수의 조작자가 소비되는 것을 방지할 수 있게 한다.In addition, the present invention allows the crane to automatically follow the movement of the moving object, preventing a large number of operators from being consumed for the safety of the moving object.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템 및 그에 따른 제어방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. A crane system for preventing falls and tracking a moving object according to a preferred embodiment of the present invention and its control method will be described in detail with reference to the drawings.

<이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 구성><Configuration of a crane system to prevent falls of moving objects and track position>

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 상기 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 블록구성도를 도시한 것이다. 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 구성에 대해 설명한다.Figure 1 is a diagram showing the appearance of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a block configuration of a crane system for preventing falls and tracking the position of the moving object. It shows the diagram. Referring to FIGS. 1 and 2, the configuration of a crane system for preventing falls and tracking the position of the moving object will be described.

상기 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템은 상면 지지 프레임(1001), 측면 지지 프레임들(1002,1003) 및 후면 지지 프레임(1004)으로 구성되는 전면과 밑면이 개방된 육면체 형상의 하우징(100)이 구비된다.The crane system for preventing falls and tracking the position of the moving object is a hexahedral-shaped housing with open front and bottom surfaces consisting of a top support frame 1001, side support frames 1002 and 1003, and a rear support frame 1004. (100) is provided.

상기 이동 대상(10)은 상기 하우징(100)의 내부에 위치하며, 상기 이동 대상(10)에는 다수개의 거리센서(204)와 기울기 센서(232)가 장착된다. The moving object 10 is located inside the housing 100, and a plurality of distance sensors 204 and tilt sensors 232 are mounted on the moving object 10.

상기 다수개의 거리센서(204) 중 둘 이상은 상기 이동 대상(10)이 전면을 바라보고 있을 경우에 상기 후면 지지 프레임(1004)과 동일한 거리만큼 떨어져 있고 상기 이동 대상(10)이 향하는 방향이 변경될 경우에 상기 후면 지지 프레임(1004)과 상이한 거리만큼 떨어지는 이동 대상(10)의 소정 위치들에 설치된다. 예를 들어, 상기 이동 대상이 보행 훈련을 이행하는 사람이라면 양 어깨 부분, 사람의 외향을 추종하는 보행 로봇의 경우라면 양 어깨 부분에 각각 설치될 수 있다. 이러한 다수개의 거리센서(204) 중 둘 이상은 상기 이동 대상(10)과 상기 후면 지지 프레임(1004) 사이의 거리를 측정하고 그에 따른 측정값을 제어장치(200)에 제공한다.Two or more of the plurality of distance sensors 204 are separated by the same distance from the rear support frame 1004 when the moving object 10 is facing the front, and the direction in which the moving object 10 faces changes In this case, it is installed at predetermined positions of the moving object 10 that are at different distances from the rear support frame 1004. For example, if the moving object is a person undergoing walking training, it may be installed on both shoulders, and if the moving object is a walking robot that follows the person's outward movements, it may be installed on both shoulders. Two or more of these plurality of distance sensors 204 measure the distance between the moving object 10 and the rear support frame 1004 and provide the corresponding measured value to the control device 200.

그리고 상기 다수개의 거리센서(204) 중 어느 하나는 상기 이동 대상(10)과 상기 측면 지지 프레임들(1002,1003) 중 어느 하나와의 거리를 측정하고 그에 따른 측정값을 상기 제어장치(200)에 제공한다.And one of the plurality of distance sensors 204 measures the distance between the moving object 10 and one of the side support frames 1002 and 1003 and sends the corresponding measured value to the control device 200. provided to.

상기 상면 지지 프레임(1001)은 상기 이동 대상(10)의 상면 방향에 수평으로 위치하며, 상기 상면 지지 프레임(1001)에는 견인 모터(230)가 장착된다. 상기 견인 모터(230)와 상기 이동 대상(10) 사이에는 견인용 연결 부재(228)가 연결되며, 상기 견인 모터(230)의 구동에 따라 상기 견인용 연결 부재(228)가 당겨져 상기 이동 대상(10)을 상측으로 견인하거나, 상기 견인용 연결 부재(228)를 풀어 상기 이동 대상(10)을 원래의 자리로 복귀한다.The upper support frame 1001 is positioned horizontally in the upper surface direction of the moving object 10, and a traction motor 230 is mounted on the upper support frame 1001. A traction connecting member 228 is connected between the traction motor 230 and the moving object 10, and as the traction motor 230 is driven, the traction connecting member 228 is pulled to move the moving object ( 10) is towed upward, or the traction connection member 228 is released to return the moving object 10 to its original position.

상기의 견인 모터(230)와 견인용 연결 부재(228)는 이동 대상(10)의 견인을 담당하는 견인장치(226)를 구성한다.The traction motor 230 and the traction connection member 228 constitute a traction device 226 responsible for traction of the moving object 10.

상기 측면 지지 프레임들(1002,1003)과 상기 후면 지지 프레임(1004)의 하부 종단 각각에는 제1 내지 제4메커넘 휠(210~216)과 제1 내지 제4이동모터(218~224)가 장착되어, 상기 크레임 시스템을 전방향으로 이동한다.First to fourth mechanism wheels 210 to 216 and first to fourth moving motors 218 to 224 are provided at each of the lower ends of the side support frames 1002 and 1003 and the rear support frame 1004. When mounted, the frame system moves in all directions.

상기의 제1 내지 제4메커넘 휠(210~216)과 제1 내지 제4이동모터(218~224)는 상기 이동 대상(10)의 움직임에 따라 상기 크레인 시스템을 추종시키기 위한 이동대상 추종 장치(208)를 구성한다.The first to fourth mechanism wheels (210 to 216) and the first to fourth moving motors (218 to 224) are moving object tracking devices for following the crane system according to the movement of the moving object (10). It constitutes (208).

그리고 상기 크레인 시스템에 구비되는 제어장치(200)는 상기 크레인 시스템의 각부를 제어하며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 이동 대상(10)의 낙상이 검지되면 상기 이동 대상(10)을 상측으로 견인하고, 상기 이동 대상(10)의 움직임이 검지되면 상기 이동 대상(10)의 움직임을 추종하여 크레인 시스템을 구동한다.And the control device 200 provided in the crane system controls each part of the crane system, and when a fall of the moving object 10 is detected according to a preferred embodiment of the present invention, the moving object 10 is pulled upward. And, when the movement of the moving object 10 is detected, the crane system is driven by following the movement of the moving object 10.

좀더 설명하면, 상기 제어장치(200)는 상기 기울기 센서(232)를 통해 검출한 상기 이동 대상(10)의 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 상면 지지 프레임(1001)에 설치된 견인 모터(230)를 구동하도록 모터 제어장치(206)를 제어하여, 상기 견인 모터(230)에 연결된 견인용 연결 부재(228)를 당겨 상기 이동 대상(10)을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인한다.To explain further, if the inclination of the moving object 10 detected through the inclination sensor 232 is more than a predetermined angle, the control device 200 operates the traction motor installed on the upper support frame 1001. By controlling the motor control device 206 to drive the traction motor 230, the traction connection member 228 connected to the traction motor 230 is pulled and the moving object 10 is towed upward by a predetermined first height. do.

또한 상기 제어장치(200)는 상기 이동 대상(10)을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인한 이후에는 미리 정해둔 시간이 경과된 후에, 상기 모터 제어장치(206)를 제어하여 원래의 높이로 복원되도록 상기 견인 모터(230)를 역방향으로 구동한다.In addition, after towing the moving object 10 upward by a predetermined first height, the control device 200 controls the motor control device 206 to return to the original height after a predetermined time has elapsed. The traction motor 230 is driven in the reverse direction to restore to .

또한 상기 제어장치(200)는 상기 다수개의 거리 센서(204)가 검출한 측정값을 이용하여 상기 이동 대상(10)의 움직임을 검출하고, 상기 이동 대상(10)의 움직임에 따라 상기 제1 내지 제4이동 모터(218~224)를 구동하여 제1 내지 제4메카넘 휠(210~216)이 구동되도록 모터 제어장치(206)를 제어한다. 이에 따라 상기 크레인 시스템이 상기 이동 대상(10)의 움직임을 추종하게 된다. In addition, the control device 200 detects the movement of the moving object 10 using the measurement values detected by the plurality of distance sensors 204, and according to the movement of the moving object 10, the first to The motor control device 206 is controlled to drive the fourth moving motors 218 to 224 to drive the first to fourth mechanism wheels 210 to 216. Accordingly, the crane system follows the movement of the moving object 10.

좀 더 설명하면, 상기 제어장치(200)는, 상기 다수개의 거리 센서(204) 각각이 검출한 측정값을 이용하여, 이동 대상(10)과 상기 후면 지지 프레임(1004) 사이의 거리 차이를 검출하여 상기 이동 대상(10)이 바라보는 방향을 검출하고, 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임과의 제1거리를 검출하고, 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임과의 제2거리를 검출하고, 상기 제1거리 및 제2거리, 방향을 토대로 상기 다수의 이동 모터(218~224) 각각에 대한 각속도를 산출하고, 산출된 각속도에 따라 상기 다수의 이동 모터(218~224)의 구동을 제어하기 위한 제어 명령을 생성하여 상기 모터 제어장치(206)에 제공한다. To explain further, the control device 200 detects the distance difference between the moving object 10 and the rear support frame 1004 using the measured values detected by each of the plurality of distance sensors 204. The direction in which the moving object 10 is facing is detected, the first distance between the moving object and the rear support frame is detected, the second distance between the moving object and the side support frame is detected, and the To calculate the angular velocity for each of the plurality of moving motors (218 to 224) based on the first distance and the second distance and direction, and to control the driving of the plurality of moving motors (218 to 224) according to the calculated angular velocity. A control command is generated and provided to the motor control device 206.

그리고 상기 크레인 시스템에 구비되는 모터 제어장치(206)는 상기 제어장치(200)의 제어에 따라 상기 이동 대상 추종 장치(208)의 제1 내지 제4이동 모터(218~224)를 구동하여 제1 내지 제4메카넘 휠(210~216)을 구동한다.And the motor control device 206 provided in the crane system drives the first to fourth moving motors 218 to 224 of the moving object tracking device 208 under the control of the control device 200 to drive the first to fourth moving motors 218 to 224 of the moving object tracking device 208. Drives the fourth mechanism wheels (210-216).

또한 상기 모터 제어장치(206)는 상기 제어장치(200)의 제어에 따라 상기 이동 대상 견인 장치(226)의 견인 모터(230)를 구동하여 견인용 연결 부재(228)를 당기거나 풀어 이동 대상(10)을 견인하거나 원래의 위치로 복귀시킨다.In addition, the motor control device 206 drives the traction motor 230 of the moving object traction device 226 under the control of the control device 200 to pull or release the traction connection member 228 to move the moving object ( 10) Tow or return to its original position.

그리고 상기 크레인 시스템에 구비되는 메모리부(202)는 상기 제어장치(200)의 제어를 위한 각종 정보를 저장한다. And the memory unit 202 provided in the crane system stores various information for controlling the control device 200.

<이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어절차><Control procedures of the crane system to prevent falls of moving objects and follow position>

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법의 절차도이다. 상기 도 3을 참조하여 상기 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법을 설명한다.Figure 3 is a flowchart of a control method of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a control method of a crane system for preventing falls and tracking the position of the moving object will be described.

상기 제어장치(200)는 기울기 센서(232)를 통해 이동 대상(10)의 기울기를 검출하고(300단계), 상기 이동 대상(10)이 일정 각도 이상 기울어져 있는지를 확인한다(302단계). 이러한 이동 대상(10)의 기울기 검출은 크레인 시스템에 전원이 공급되는 순간부터 연속적으로 이루어진다.The control device 200 detects the tilt of the moving object 10 through the tilt sensor 232 (step 300) and determines whether the moving object 10 is tilted by a certain angle or more (step 302). Detection of the tilt of the moving object 10 is continuously performed from the moment power is supplied to the crane system.

상기 이동 대상(10)이 일정 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 제어장치(200)는 상면 지지 프레임(1001)에 설치된 견인 모터(230)를 구동하여 이동 대상(10)을 미리 정해둔 제1높이만큼 상승시킨다(304단계). 이후 상기 제어장치(200)는 일정 시간 동안 상기 견인 모터(230)의 구동을 정지한(306단계) 후에, 이동 대상(10)을 미리 정해둔 제2높이(지면)만큼 하강하도록 상기 견인 모터(230)를 역방향 구동하여 상기 이동 대상(10)을 원래의 위치로 복귀시킨다(308단계). 상기의 일정 시간은 이동 대상이 안정화될 만큼의 시간으로 정해질 수 있다.When the moving object 10 is tilted at a certain angle or more, the control device 200 drives the traction motor 230 installed on the upper support frame 1001 to move the moving object 10 to a predetermined first height. Elevate (level 304). Thereafter, the control device 200 stops driving the traction motor 230 for a certain period of time (step 306), and then lowers the moving object 10 to a predetermined second height (ground level) by using the traction motor (step 306). 230) is driven in the reverse direction to return the moving object 10 to its original position (step 308). The above constant time may be set as a time sufficient for the moving object to stabilize.

상기의 이동 대상(10)이 일정 각도 이상 기울어져 있지 않으면, 상기 제어장치(200)는 다수의 거리센서(204)를 통해 이동 대상(10)의 위치와 방향을 검출하고(310단계), X축 위치, Y축 위치, Z축 회전 각도를 측정하여 제1 내지 제4 메카넘 휠(210~216) 각각에 대한 각속도 값을 산출하고(312단계), 제1내지 제4 메카넘 휠(210~216) 각각에 대한 각속도 값을 입력값으로 하여 제1 내지 제4이동 모터(218~224)를 PID 제어하여 이동 대상(10)의 움직임을 추종한다(314단계).If the moving object 10 is not tilted more than a certain angle, the control device 200 detects the position and direction of the moving object 10 through a plurality of distance sensors 204 (step 310), The axis position, Y-axis position, and Z-axis rotation angle are measured to calculate angular velocity values for each of the first to fourth Mecanum wheels 210 to 216 (step 312), and the first to fourth Mecanum wheels 210 ~216) Using each angular velocity value as an input value, the first to fourth moving motors 218 to 224 are PID controlled to follow the movement of the moving object 10 (step 314).

이제 상기의 이동 대상(10)의 움직임을 검출하여 추종하는 과정을 좀 더 상세히 설명한다.Now, the process of detecting and following the movement of the moving object 10 will be described in more detail.

본 발명은 이동 대상의 움직임을 파악하기 위해 거리 센서를 사용한다. 상기 거리 센서를 통해 크레인 시스템과 이동 대상(10) 사이의 앞뒤(X) 방향 거리 및 좌우(Y) 방향 거리를 측정하고, 이동 대상(10)의 전 방향 이동 및 회전을 고려하기 위해 이동 대상(10)이 바라보는 움직임 방향의 각도를 검출한다.The present invention uses a distance sensor to determine the movement of a moving object. Through the distance sensor, the distance in the front and back (X) direction and the left and right (Y) direction are measured between the crane system and the moving object (10), and the moving object ( 10) Detects the angle of the direction of movement facing.

도 4는 좌표계 상에서 크레인 시스템과 이동 대상(10)의 모습을 나타낸다. 상기 도 4를 참조하면,

Figure pat00001
는 이동 대상(10)과 크레인 시스템 간의 앞뒤 거리,
Figure pat00002
는 좌우 거리,
Figure pat00003
는 전방을 기준으로 대상이 바라보는 움직임 방향의 각도를 나타낸다. ○는 이동 대상에 부착된 거리 센서를 나타내며,
Figure pat00004
좌표계는 크레인 시스템의 기준 좌표계,
Figure pat00005
좌표계는 이동 대상(10)의 중심 좌표계를 나타낸다.
Figure pat00006
Figure pat00007
방향 선속도,
Figure pat00008
Figure pat00009
방향 선속도,
Figure pat00010
Figure pat00011
방향에 대한 각속도를 나타낸다.Figure 4 shows the crane system and the moving object 10 on the coordinate system. Referring to Figure 4 above,
Figure pat00001
is the front and rear distance between the moving object 10 and the crane system,
Figure pat00002
is the left and right distance,
Figure pat00003
represents the angle of the object's direction of movement relative to the front. ○ indicates a distance sensor attached to the moving target,
Figure pat00004
The coordinate system is the reference coordinate system of the crane system,
Figure pat00005
The coordinate system represents the central coordinate system of the moving object 10.
Figure pat00006
Is
Figure pat00007
Directional linear velocity,
Figure pat00008
Is
Figure pat00009
Directional linear velocity,
Figure pat00010
Is
Figure pat00011
It represents the angular velocity with respect to the direction.

앞뒤 방향 거리를 계산할 때는 두 개의 거리 센서를 이용하여

Figure pat00012
,
Figure pat00013
를 구한 후 수학식 1을 이용하여
Figure pat00014
를 산출하고, 좌우 방향 거리를 계산할 때는 거리 센서 1개를 이용하여
Figure pat00015
를 산출한다.When calculating the distance in the front and rear directions, use two distance sensors
Figure pat00012
,
Figure pat00013
After finding , use Equation 1 to
Figure pat00014
When calculating the distance in the left and right directions, one distance sensor is used to calculate
Figure pat00015
Calculate .

그리고 이동 대상이 바라보는 방향은 두 개의 거리 센서를 이용하여 계산하며, 앞서 계산한

Figure pat00017
,
Figure pat00018
값과 이동 대상(10)의 가로 길이
Figure pat00019
를 이용하여 수학식 2를 통해
Figure pat00020
를 계산한다.And the direction the moving target is facing is calculated using two distance sensors, and
Figure pat00017
,
Figure pat00018
Horizontal length of value and moving object (10)
Figure pat00019
Through Equation 2 using
Figure pat00020
Calculate .

Figure pat00021
Figure pat00021

그리고 상기한 과정을 거쳐 획득된 크레인 시스템과 이동 대상(10) 사이의 앞뒤(X) 방향 거리 및 좌우(Y) 방향 거리, 이동 대상(10)의 움직임 방향의 각도를 이용하여 제1 내지 제4 메커넘 휠(210~216)을 구동하여 상기 이동 대상(10)을 추종하는 과정을 설명한다.And, using the front and rear ( The process of driving the mechanism wheels 210 to 216 to follow the moving object 10 will be described.

상기 크레인 시스템은 다수의 거리센서(204)를 통해 이동 대상(10)의 앞뒤(X) 방향 거리 및 좌우(Y) 방향 거리, 이동 대상(10)의 움직임 방향의 각도(

Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
)를 검출하고, 이에 대한 변화량을 미분하여 이동 대상(10)의
Figure pat00025
방향 선속도
Figure pat00026
,
Figure pat00027
방향 선속도
Figure pat00028
,
Figure pat00029
방향에 대한 각속도
Figure pat00030
를 산출한다.The crane system uses a plurality of distance sensors 204 to determine the front and rear (
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
) is detected, and the change amount for this is differentiated to determine the
Figure pat00025
direction linear speed
Figure pat00026
,
Figure pat00027
direction linear speed
Figure pat00028
,
Figure pat00029
angular velocity relative to direction
Figure pat00030
Calculate .

그리고 수학식 3은 메카넘 휠이 장착된 모바일 로봇에서 사용되는 기구학 식을 나타내며, 이를 통해 이동 대상(10)의 움직임을 나타내는

Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
를 추종하기 위한 각 메커넘 휠(210~216)의 각속도값
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
이 산출된다.And Equation 3 represents the kinematics equation used in a mobile robot equipped with a mecanum wheel, through which the movement of the moving object 10 is expressed.
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
The angular velocity value of each mechanism wheel (210~216) to follow
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
This is calculated.

도 5는 다수의 메카넘 휠을 이용한 크레인 시스템과 이동 대상(10)의 모습을 나타내며, 이를 통해 수학식 3에서 사용되는 변수들을 확인할 수 있다. 즉 수학식 3에서

Figure pat00039
은 크레인 시스템의 중심으로부터 메카넘 휠 중심까지의
Figure pat00040
방향 길이,
Figure pat00041
는 크레인 시스템의 중심으로부터 메카넘 휠 중심까지의
Figure pat00042
방향 길이이며,
Figure pat00043
은 메카넘 휠의 외경을 나타낸다.Figure 5 shows a crane system using multiple Mecanum wheels and a moving object 10, through which the variables used in Equation 3 can be confirmed. That is, in Equation 3
Figure pat00039
is the distance from the center of the crane system to the center of the Mecanum wheel.
Figure pat00040
direction length,
Figure pat00041
is the distance from the center of the crane system to the center of the Mecanum wheel.
Figure pat00042
is the direction length,
Figure pat00043
represents the outer diameter of the Mecanum wheel.

또한 상기 기구학 식을 통해 산출된 메커넘 휠(210~216)의 각속도 값과 각 메커넘 휠(210~216)에서의 각속도 값의 오차를 구하여 이를 PID 제어에서의 오차값으로 이용할 수 있다.In addition, the angular velocity value of the mechanism wheels 210 to 216 calculated through the kinematic equation and the error between the angular velocity values of each mechanism wheel 210 to 216 can be obtained and used as the error value in PID control.

또한 각 모터의 성능 차이를 고려하여 각각의 모터는 개별적으로 게인 튜닝을 진행하는 것이 바람직하다.Additionally, considering the performance differences of each motor, it is advisable to perform gain tuning for each motor individually.

또한 상기 PID 제어로 구한 값을 각 메커넘 휠(210~216)에 대입하면 크레인 시스템의 각 메커넘 휠(210~216)은 입력값에 따라 동작하게 된다.Additionally, if the value obtained through the PID control is substituted into each mechanism wheel (210 to 216), each mechanism wheel (210 to 216) of the crane system operates according to the input value.

또한 본 발명은 PID 제어를 통해 전 방향 이동을 구현하는 각속도를 추종하므로 이동 대상(10)의 전 방향 이동을 추종할 수 있다. 이때 전 방향 이동이 가능한 메커넘 휠 덕분에 크레인 시스템은 앞뒤, 좌우, 대각선 방향, 회전 움직임 등을 자유롭게 추종할 수 있다. 또한 크레인 시스템은 이동 대상(10)이 크레인 시스템의 하우징 내에서의 초기 위치와 초기 방향을 유지하도록 이동 대상(10)을 연속적으로 추종한다.In addition, the present invention can track the omnidirectional movement of the moving object 10 because it tracks the angular velocity that implements omnidirectional movement through PID control. At this time, thanks to the mechanism wheel, which can move in all directions, the crane system can freely follow forward and backward, left and right, diagonal, and rotational movements. Additionally, the crane system continuously follows the moving object 10 so that the moving object 10 maintains its initial position and initial direction within the housing of the crane system.

상기의 본 발명의 실시 예에서는 사람의 형상을 가진 보행 로봇의 보행 실험 시에 적용한 것만을 예시하였으나, 재활 훈련자의 재활 훈련 시에 적용되거나 사람이 아닌 형상을 가진 보행 로봇의 보행 실험 시에 적용될 수 있으며 이는 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.In the above embodiments of the present invention, only application to a walking experiment of a walking robot with a human shape was exemplified, but it can be applied during rehabilitation training of a rehabilitation trainer or a walking experiment of a walking robot with a non-human shape. This is apparent to those skilled in the art through the present invention.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications , changes and additions should be regarded as falling within the scope of this patent claim.

200 : 제어장치
202 : 메모리부
204 : 다수개의 거리 센서
206 : 모터 제어장치
208 : 이동 대상 추종 장치
226 : 이동 대상 견인 장치
232 : 기울기 센서
200: control device
202: memory unit
204: Multiple distance sensors
206: motor control device
208: moving target tracking device
226: Moving target towing device
232: tilt sensor

Claims (6)

이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템에 있어서,
이동 대상의 상면에 수평으로 위치하는 상면 지지 프레임;
상기 이동 대상이 전진하는 전면 방향의 반대 방향인 후면 방향에 수직으로 위치하는 후면 지지 프레임;
상기 이동 대상의 좌 또는 우방향에 수직으로 위치하는 측면 지지 프레임;
상기 이동 대상에 부착되어 상기 이동 대상의 기울기를 측정하는 기울기 센서;
상기 상면 지지 프레임과 상기 이동 대상 사이를 연결하는 견인용 연결 부재;
상기 견인용 연결 부재를 당겨 상기 이동 대상을 상측으로 견인하는 견인 모터;
상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 둘 이상의 제1거리 센서들;
상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 제2거리 센서;
상기 후면 및 측면 지지 프레임에 설치된 다수의 휠;
상기 다수의 휠을 구동하는 다수의 이동 모터; 및
상기 기울기 센서를 통해 검출한 상기 이동 대상의 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 견인 모터를 구동하여 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인하며,
상기 제1거리 센서들이 검출한 측정값과 상기 제2거리 센서가 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상의 움직임을 검출하고, 상기 이동 대상의 움직임에 따라 상기 다수의 이동 모터를 구동하여 상기 다수의 휠을 구동하여, 상기 상면 지지 프레임과 후면 지지 프레임, 측면 지지 프레임으로 구성되는 하우징이 상기 이동 대상을 추종하게 하는 제어장치를 포함함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템.
In a crane system for preventing falls of moving objects and tracking the position,
A top support frame positioned horizontally on the top surface of the moving object;
a rear support frame positioned perpendicularly in a rear direction opposite to the front direction in which the moving object moves forward;
a side support frame positioned perpendicularly to the left or right of the moving object;
a tilt sensor attached to the moving object and measuring a tilt of the moving object;
a connecting member for traction connecting the upper support frame and the moving object;
a traction motor that pulls the traction connection member to pull the moving object upward;
two or more first distance sensors that measure the distance between the moving object and the rear support frame;
one or more second distance sensors that measure the distance between the moving object and the side support frame;
A plurality of wheels installed on the rear and side support frames;
a plurality of moving motors driving the plurality of wheels; and
If the inclination of the moving object detected through the tilt sensor is inclined more than a predetermined angle, the traction motor is driven to tow the moving object upward by a predetermined first height,
Detects the movement of a moving object using the measurement values detected by the first distance sensors and the measurement values detected by the second distance sensor, and drives the plurality of moving motors according to the movement of the moving object to A crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object, comprising a control device that drives a wheel to cause the housing, which is composed of the top support frame, the rear support frame, and the side support frame, to follow the moving object. .
제1항에 있어서,
상기 제어장치는 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인한 이후에는 미리 정해둔 시간이 경과된 후에 원래의 높이로 복원되도록 상기 견인 모터를 역방향으로 구동함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템.
According to paragraph 1,
The control device, after towing the moving object upward by a predetermined first height, drives the traction motor in the reverse direction to restore the original height after a predetermined time has elapsed. Crane system for fall prevention and position tracking.
제1항에 있어서,
상기 제1거리 센서들은 상기 이동 대상의 움직임 방향에 따라 상기 후면 지지 프레임과의 거리가 변경되는 두 개 이상의 위치에 설치되며,
상기 제어장치는, 상기 제1거리 센서들 각각이 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리 차이를 검출하여 상기 이동 대상이 바라보는 움직임 방향을 검출하고,
상기 제1거리 센서들 각각이 검출한 측정값들을 이용하여 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임과의 제1방향 거리를 검출하고,
상기 제2거리 센서가 검출한 측정값들을 이용하여 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임과의 제2방향 거리를 검출하고,
상기 제1방향 거리 및 제2방향 거리, 움직임 방향을 토대로 상기 다수의 휠 각각에 대한 각속도를 산출하고, 산출된 각속도에 따라 상기 다수의 휠을 구동하는 상기 다수의 이동 모터의 구동을 제어함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템.
According to paragraph 1,
The first distance sensors are installed at two or more positions where the distance from the rear support frame changes depending on the movement direction of the moving object,
The control device detects the direction of movement facing the moving object by detecting the distance difference between the moving object and the rear support frame using the measured values detected by each of the first distance sensors,
Detecting a distance in a first direction between the moving object and the rear support frame using measurement values detected by each of the first distance sensors,
Detecting a distance in a second direction between the moving object and the side support frame using the measured values detected by the second distance sensor,
Calculating an angular velocity for each of the plurality of wheels based on the distance in the first direction, the distance in the second direction, and the direction of movement, and controlling the driving of the plurality of mobile motors that drive the plurality of wheels according to the calculated angular velocity. A crane system for preventing falls and tracking the position of moving objects.
이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법에 있어서,
상기 크레인 시스템에, 이동 대상의 상면에 수평으로 위치하는 상면 지지 프레임, 상기 이동 대상에 부착되어 상기 이동 대상의 기울기를 측정하는 기울기 센서, 상기 상면 지지 프레임과 상기 이동 대상 사이를 연결하는 견인용 연결 부재, 상기 견인용 연결 부재를 당겨 상기 이동 대상을 상측으로 견인하는 견인 모터, 상기 이동 대상이 전진하는 전면 방향의 반대 방향인 후면 방향에 수직으로 위치하는 후면 지지 프레임, 상기 이동 대상의 좌 또는 우방향에 수직으로 위치하는 측면 지지 프레임, 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 둘 이상의 제1거리 센서들, 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임 사이의 거리를 측정하는 하나 이상의 제2거리 센서, 상기 후면 및 측면 지지 프레임에 설치된 다수의 휠 및 상기 다수의 휠을 구동하는 다수의 이동 모터 및 제어장치가 포함되며,
상기 제어장치가, 상기 기울기 센서를 통해 상기 이동 대상의 기울기를 검출하고, 상기 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있는지를 확인하는 단계;
상기 기울기가 미리 정해둔 각도 이상 기울어져 있으면, 상기 이동 대상의 상면에 수평으로 위치하는 상면 지지 프레임과 상기 이동 대상 사이를 연결하는 견인용 연결 부재를 당겨, 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인되도록 상기 상면 지지 프레임에 설치된 견인 모터를 구동하는 단계;
상기 제어장치가 상기 제1거리 센서들이 검출한 측정값과 상기 제2거리 센서가 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상의 움직임을 검출하는 단계; 및
상기 제어장치가 상기 이동 대상의 움직임에 따라 상기 다수의 이동 모터를 구동하여 상기 다수의 휠을 구동하여, 상기 상면 지지 프레임과 후면 지지 프레임, 측면 지지 프레임으로 구성되는 하우징이 상기 이동 대상을 추종하게 하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법.
In the control method of a crane system for preventing falls of moving objects and tracking the position,
In the crane system, an upper support frame positioned horizontally on the upper surface of the moving object, a tilt sensor attached to the moving object to measure the tilt of the moving object, and a traction connection connecting the upper surface support frame and the moving object. A member, a traction motor that pulls the traction connecting member to pull the moving object upward, a rear support frame positioned perpendicularly in the rear direction opposite to the front direction in which the moving object moves forward, a left or right side of the moving object A side support frame positioned perpendicular to the direction, two or more first distance sensors that measure the distance between the moving object and the rear support frame, and one or more second distance sensors that measure the distance between the moving object and the side support frame. It includes a distance sensor, a plurality of wheels installed on the rear and side support frames, and a plurality of movement motors and control devices that drive the plurality of wheels,
The control device detecting the inclination of the moving object through the inclination sensor and confirming whether the inclination is more than a predetermined angle;
If the inclination is more than a predetermined angle, the traction connection member connecting the upper surface support frame positioned horizontally on the upper surface of the moving object and the moving object is pulled, and the moving object is raised to a predetermined first height. Driving a traction motor installed on the upper support frame to be pulled upward as much as possible;
detecting, by the control device, the movement of a moving object using the measurement values detected by the first distance sensors and the measurement values detected by the second distance sensors; and
The control device drives the plurality of moving motors to drive the plurality of wheels according to the movement of the moving object, so that the housing consisting of the upper support frame, the rear support frame, and the side support frame follows the moving object. A method of controlling a crane system for preventing falls of a moving object and tracking its position, further comprising:
제4항에 있어서,
상기 제어장치가, 상기 이동 대상을 미리 정해둔 제1높이만큼 상측으로 견인한 이후에는 미리 정해둔 시간이 경과된 후에 원래의 높이로 복원되도록 상기 견인 모터를 역방향으로 구동하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법.
According to clause 4,
After the control device tows the moving object upward by a predetermined first height, driving the traction motor in the reverse direction to restore the original height after a predetermined time has elapsed; further comprising: A control method of a crane system for preventing falls and tracking the position of a moving object, characterized by:
제4항에 있어서,
상기 제1거리 센서들은 상기 이동 대상의 움직임 방향에 따라 상기 후면 지지 프레임과의 거리가 변경되는 두 개 이상의 위치에 설치되며,
상기 제어장치가, 상기 제1거리 센서들 각각이 검출한 측정값을 이용하여 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임 사이의 거리 차이를 검출하여 상기 이동 대상이 바라보는 움직임 방향을 검출하고,
상기 제1거리 센서들 각각이 검출한 측정값들을 이용하여 상기 이동 대상과 상기 후면 지지 프레임과의 제1방향 거리를 검출하고,
상기 제2거리 센서가 검출한 측정값들을 이용하여 상기 이동 대상과 상기 측면 지지 프레임과의 제2방향 거리를 검출하고,
상기 제1방향 거리 및 제2방향 거리, 움직임 방향을 토대로 상기 다수의 휠 각각에 대한 각속도를 산출하고, 산출된 각속도에 따라 상기 다수의 휠을 구동하는 상기 다수의 이동 모터의 구동을 제어함을 특징으로 하는 이동 대상의 낙상 방지와 위치 추종을 위한 크레인 시스템의 제어방법.
According to clause 4,
The first distance sensors are installed at two or more positions where the distance from the rear support frame changes depending on the movement direction of the moving object,
The control device detects the direction of movement facing the moving object by detecting a distance difference between the moving object and the rear support frame using the measured values detected by each of the first distance sensors,
Detecting a distance in a first direction between the moving object and the rear support frame using measurement values detected by each of the first distance sensors,
Detecting a distance in a second direction between the moving object and the side support frame using the measured values detected by the second distance sensor,
Calculating an angular velocity for each of the plurality of wheels based on the distance in the first direction, the distance in the second direction, and the direction of movement, and controlling the driving of the plurality of mobile motors that drive the plurality of wheels according to the calculated angular velocity. A control method for a crane system to prevent falls and track the position of a moving object.
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