WO2022103028A1 - Variable-stiffness wheel and movement device comprising same - Google Patents

Variable-stiffness wheel and movement device comprising same Download PDF

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WO2022103028A1
WO2022103028A1 PCT/KR2021/015251 KR2021015251W WO2022103028A1 WO 2022103028 A1 WO2022103028 A1 WO 2022103028A1 KR 2021015251 W KR2021015251 W KR 2021015251W WO 2022103028 A1 WO2022103028 A1 WO 2022103028A1
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tire
region
rigid
flexible
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PCT/KR2021/015251
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김윤성
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삼성전자 주식회사
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    • B60C7/18Non-inflatable or solid tyres characterised by means for increasing resiliency using springs of helical or flat coil form disposed radially relative to wheel axis

Definitions

  • the present disclosure relates to a variable rigidity wheel capable of moving in various terrains and a moving device including the same.
  • An object of the present disclosure is to provide a wheel with high movement efficiency while passing through various terrain features, and a mobile device including the same.
  • variable stiffness wheel according to an embodiment,
  • Each of the plurality of composite loops includes a first rigid region disposed such that the rigid region faces an inner circumferential surface of the tire, wherein the flexible region is disposed at one end of the first rigid region and the first rigid region It may include a first flexible region having a lower rigidity, and a second flexible region disposed at the other end of the first rigid region and having a lower rigidity than the first rigid region.
  • the tire support module may include: a first roof clamp supporting one end of the composite roof and movable to a pressing position and a releasing position; a second loop clamp supporting the other end of the composite loop; and in response to movement of the first roof clamp to the pressing position or the releasing position, pressing the composite roof outward so that the tire supporting module is switched to the rigid mode, wherein the tire supporting module is in the flexible mode and a loop link convertible to a state that allows the contraction of the composite loop to be converted to .
  • the rigid region includes a second rigid region disposed at an end of the first flexible region and having a higher rigidity than the first flexible region and supported by the first loop clamp, and disposed at an end of the second flexible region, A third rigid region having a higher rigidity than the second flexible region and supported by the second loop clamp may be further included.
  • the load of the tire may be supported by the first rigid region, and in the flexible mode, the load of the tire may be supported by the first flexible region.
  • the rigidity of the first rigid region may be 4 to 5 times the rigidity of the first flexible region.
  • a radius of curvature of the first flexible region may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region.
  • the plurality of composite loops may be arranged to partially overlap in a width direction of the wheel.
  • Each of the plurality of composite loops may include a fiber-reinforced plastic.
  • the tire support module further includes a tire link connecting the second roof clamp and the tire, wherein the second flexible region is disposed adjacent to the second roof clamp, and the length of the second flexible region is equal to the length of the second flexible region. 1 It may be shorter than the length of the flexible region.
  • the tire link may be tilted in a predetermined range around a radial direction.
  • the first loop clamp is movable along a radial direction of the tire
  • the second loop clamp is movable in a radial direction of the tire and a direction inclined with respect to the radial direction.
  • the loop link may have a collapsible link structure, and in the rigid mode, the loop link may be in an unfolded state, and in the flexible mode, the loop link may be in a folded state.
  • the plurality of composite loops may be arranged in a circumferential direction and a width direction of the tire.
  • the rotatable wheel hub may further include a wheel link having one end rotatably connected to the wheel hub and the other end rotatably connected to the first roof clamp.
  • the wheel link When the wheel hub rotates in the first direction, the wheel link moves away from the center of the wheel, the first roof clamp moves to the pressurized position approaching the inner circumferential surface of the tire, and the wheel hub When is rotated in the second direction, the wheel link may move closer to the center of the wheel, and the first loop clamp may move to the release position away from the inner circumferential surface of the tire.
  • the wheel hub when converting the tire from the flexible mode to the rigid mode, transmit power to rotate the wheel hub in the first direction, and when converting the tire from the rigid mode to the flexible mode, the wheel hub may include; a hub module transmitting power to rotate in the second direction.
  • the tire may include a flexible airless tire.
  • a mobile device according to another embodiment,
  • It may include; a drive motor for driving the plurality of variable stiffness wheels.
  • the variable stiffness wheel includes a first variable wheel disposed at the front and a second variable wheel disposed at the rear, and the base is configured to adjust a wheel base length between the first variable wheel and the second variable wheel. can be configured.
  • the base includes a first base frame on which the first variable wheels are installed, a second base frame on which the second variable wheels are installed and movable with respect to the first base frame, and the second base frame on the first It may include a wheelbase motor for relative movement with respect to the base frame.
  • variable stiffness wheel can pass through various features without control by a complicated algorithm through mechanical conversion of the tire support module using a plurality of roof structures.
  • FIG. 1 and 2 are perspective views illustrating a variable stiffness wheel according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view for explaining when the tire support module is in the rigidity mode in the rigidity variable wheel of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view for explaining when the tire support module is in a flexible mode in the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
  • FIG. 6 is an enlarged view of a composite loop according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in the rigid mode.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in a flexible mode.
  • 9 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in a flexible mode.
  • FIG. 10 is a view for explaining a hub module and a wheel module.
  • FIG. 11 is a diagram conceptually illustrating a mobile device according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a view for explaining a mobile device according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a view for explaining a mobile device according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for conceptually explaining a process in which the mobile device climbs the stairs according to the embodiment.
  • 15 is a diagram for conceptually explaining a process in which the mobile device climbs the stairs according to the embodiment.
  • 16 is a view for explaining the wheel base length of the mobile device according to the embodiment.
  • 17 is a view showing the process of climbing the stairs of the mobile device according to the first embodiment.
  • first and second may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
  • the term “and/or” includes a combination of a plurality of related items or any one of a plurality of related items.
  • FIG. 1 and 2 are perspective views illustrating a variable stiffness wheel according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 is an exploded perspective view of the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
  • variable stiffness wheel 1 may include a tire 100 , a tire support module 200 , a hub module 400 , and a wheel module 300 .
  • a tire 100 may be included in the variable stiffness wheel 1 .
  • a tire support module 200 may be included in the variable stiffness wheel 1 .
  • a hub module 400 may be included in the variable stiffness wheel 1 .
  • a wheel module 300 may be included in the variable stiffness wheel 1 .
  • a drive motor 500 providing a driving force may be installed on the variable stiffness wheel 1 .
  • the driving motor 500 may include a wheel motor 502 for rotating the wheel and a hub motor 501 for changing the structural rigidity of the wheel.
  • the tire 100 forms the outer circumferential surface of the variable stiffness wheel 1 , and unlike a conventional pneumatic tire, it can act as a buffer without injecting air. That is, the tire 100 may be formed of a flexible airless tire.
  • the tire 100 is formed of an elastic material such as rubber or silicone to be deformable into various shapes. Also, the tire 100 may be formed in a circular mesh structure.
  • the tire 100 may include an inner shell 110 and an outer shell 120 .
  • the endothelium 110 may have a circular band shape.
  • the shell 120 may have a circular band shape.
  • the outer shell 120 is located on the outside of the endothelium 110 .
  • the shell 120 is in contact with the ground.
  • a plurality of protrusions 121 may be formed on the outer peripheral surface of the outer shell 120 .
  • the plurality of protrusions 121 are formed in a rectangular parallelepiped extending in the width direction of the outer shell, but the shape of the plurality of protrusions 121 is not limited thereto.
  • the plurality of protrusions 121 may be formed in various shapes as long as they can increase friction with the ground.
  • a plurality of projections 111 may be formed on the inner peripheral surface of the endothelium 110 .
  • the plurality of protrusions 111 may have a structure extending in the width direction of the endothelium, but the shape is not limited thereto.
  • the plurality of protrusions 111 may be formed in various shapes as long as they are capable of contacting the complex loop.
  • the endothelium 110 is provided with a plurality of penetrating portions 130 and 160 .
  • the plurality of penetrating portions 130 and 160 may be formed to penetrate in the width direction of the endothelium 110 .
  • the plurality of through portions 130 and 160 may be formed to be in contact with the inner circumferential surface of the shell 120 , and may be spaced apart from the inner circumferential surface of the shell 120 .
  • the shapes of the plurality of through portions 130 and 160 may vary.
  • the through portion 130 may have a circular cross-section.
  • the through portion 160 may have a rectangular cross-section.
  • the plurality of through portions 160 may be formed at a position adjacent to the outer shell 120 and adjacent to an inner circumferential surface of the endothelium 110 based on the thickness direction of the tire 100 .
  • the plurality of through portions 160 formed at a position adjacent to the outer skin 120 may be in contact with the inner circumferential surface of the outer skin 120 .
  • one surface of the square cross-section of the through part 160 may be the inner peripheral surface of the outer shell 120 .
  • the plurality of through portions 130 may be formed between the plurality of through portions 160 based on the thickness direction of the tire 100 .
  • a plurality of through portions 130 are formed between the plurality of through portions 160 arranged in a circumferential direction at a position adjacent to the outer skin 120 , and a position adjacent to the inner circumferential surface of the endothelium 110 in the circumferential direction.
  • a plurality of through portions 130 may be formed between the arranged plurality of through portions 160 .
  • the shape, size, and arrangement of the plurality of through portions 130 and 160 are not limited to the examples shown in the drawings.
  • An interval between the plurality of through portions 130 and an interval between the plurality of through portions 160 may be constant or irregular.
  • the tire 100 may include an endothelium 110 , an outer skin 120 , and an intermediate skin 150 between the endothelium 110 and the outer skin 120 .
  • the plurality of through-portions (130, 160) described above may be formed in the middle blood (150).
  • the inner shell 110 and the outer shell 120 may be formed of an elastic material such as rubber or silicone.
  • the material of the inner shell 110 and the outer shell 120 may be silicon having a Shore A hardness of 20.
  • the thickness of the inner shell 110 and the outer shell 120 is not particularly limited.
  • the endothelium 110 may be thicker than the outer skin 120 , and vice versa. When an external force is applied to the outer skin 120 , the tire 100 may be deformed according to the external force.
  • the tire 100 is manufactured by injecting rubber or silicone, it is possible to increase the rigidity of the tire 100 and reduce the weight by adding glass microballoons to the silicone or rubber molding liquid.
  • the tire support module 200 is disposed inside the tire 100 and may support a load applied to the tire 100 .
  • a plurality of tire support modules 200 may be arranged along the width direction of the wheel.
  • the tire support module 200 may be configured to change the structural characteristics of the variable stiffness wheel 1 according to the embodiment.
  • the tire support module 200 may include a plurality of composite loops 210 having a rigid region 211 and a flexible region 212 and positioned inside the tire 100 .
  • the tire support module 200 has a rigid mode in which the load of the tire 100 is supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 and the load of the tire 100 is supported by the flexible region 212 of the tire ( 100) can be converted into a flexible mode that can be deformed.
  • the tire support module 200 may include first and second roof clamps 221 and 222 and a roof link 230 .
  • the plurality of composite loops 210 are disposed inside the tire 100 to face the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the plurality of composite loops 210 may be arranged along the circumferential direction and the width direction of the wheel.
  • the plurality of composite loops 210 may partially overlap in the width direction of the wheel.
  • Each of the plurality of complex loops 210 may have a region having different rigidity.
  • a portion of the region may be a rigid region 211 having a predetermined size of rigidity, and another region may be a flexible region 212 having lower rigidity than the rigid region 211 .
  • the composite loop 210 may have high rigidity relative to mass and high elastic restoring force without plastic deformation.
  • the composite roof 210 may include fiber reinforced plastic.
  • fiber-reinforced plastics carbon fiber-reinforced plastics, glass fiber-reinforced plastics, and the like can be used.
  • the composite loop 210 may have regions having different radii of curvature.
  • the radius of curvature of the rigid region 211 may be different from that of the flexible region 212 .
  • the radius of curvature of the rigid region 211 may be greater than the radius of curvature of the flexible region 212 .
  • the first and second loop clamps 221 and 222 may support both ends of the composite loop 210 , respectively.
  • the first loop clamp 221 may support one end of the composite loop 210 .
  • the first loop clamp 221 may be moved to a pressing position and a releasing position.
  • the second loop clamp 222 may support the other end of the composite loop 210 .
  • the other ends of the two composite loops 210 adjacent to each other may be supported by the same second loop clamp 222 .
  • one second loop clamp 222 may support the other end of the two composite loops 210 adjacent to each other.
  • the tire support module 200 may further include a tire link 240 connecting the second roof clamp 222 and the tire 100 .
  • One end of the tire link 240 may be connected to the tire 100 , and the other end may be connected to the second roof clamp 222 .
  • the tire link 240 may be rotatably connected to the tire 100 . Accordingly, when the tire 100 is deformed, the tire link 240 may naturally rotate according to the shape of the tire 100 .
  • the roof link 230 supports a portion of the composite roof 210 , and may be configured to selectively press the composite roof 210 to the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the roof link 230 is configured to press the composite roof 210 outward so that the tire support module 200 switches to the rigid mode 202 , and to cause the tire support module 200 to switch to the flexible mode 201 . It may be switched to a state allowing the contraction of the loop 210 .
  • the loop link 230 permits the state of pressing the composite loop 210 outward and the contraction of the composite loop 210 by interlocking the movement to the pressing position and the releasing position of the first loop clamp 221 . can be converted to a state of In flexible mode 201 , rigid region 211 of composite roof 210 may be spaced apart from tire 100 .
  • the loop link 230 may be a foldable structure, for example, a pair of link structures connected by a joint part.
  • the composite roof 210 may be pressed outwardly by the roof link 230 to contact and press the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the composite roof 210 may be separated from the inner circumferential surface of the tire 100 by releasing the pressure by the roof link 230 .
  • the tire 100 is partially capable of shrinkage deformation in the radial direction.
  • the tire support module 200 As the first and second roof clamps 221 and 222 supporting both ends of the composite roof 210 are moved, the position and shape of the composite roof 210 in the radial direction is variable. do. Accordingly, the tire support module 200 is configured in a rigid mode 202 (see FIG. 4) in which the variable stiffness wheel 1 has high stiffness and a flexible mode 201 in which the variable stiffness wheel 1 has low stiffness (see FIG. 5). ) can be converted to
  • FIG. 4 is a view for explaining when the tire support module 200 is in the stiffness mode 202 in the variable stiffness wheel 1 of FIG. 1
  • FIG. 5 is a tire support module in the variable stiffness wheel 1 of FIG. 1 . It is a figure for demonstrating when 200 is a flexible mode (201).
  • the shape of the tire 100 is maintained, for example, in a circular shape by the tire support module 200 .
  • the plurality of composite loops 210 contact and support the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the composite loop 210 is in direct contact with the inner circumferential surface of the tire 100 or through the protrusions 111 formed on the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the first loop clamp 221 is pressurized by the wheel module 300 and fixed at the pressurizing position. Due to the roof mount 360 on which the roof link 230 is installed, the rotation of the first roof clamp 221 is restricted.
  • the roof link 230 is pressed by the first roof clamp 221 to be in an unfolded state. As the roof link 230 unfolds, it presses the rigid area 211 of the composite roof 210 outward.
  • the inner circumferential surface of the tire 100 is supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 and pressed outward. Since the rigid region 211 of the composite roof 210 has a high rigidity, the tire 100 supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 is maintained in its shape, for example, circular.
  • the first roof clamp 221 supporting one end of the composite roof 210 is, by the wheel module 300 , the wheel is located in the released position shifted toward the center of As the first loop clamp 221 moves to the release position, the pressing force applied to the roof link 230 by the first loop clamp 221 is released, and the roof link 230 is convertible to a folded state. As the composite roof 210 contracts toward the center of the wheel, the roof link 230 is converted from an unfolded state to a folded state. Accordingly, at least some of the plurality of composite roofs 210 are spaced apart from the tire 100 , and a space exists between the composite roof 210 and the inner circumferential surface of the tire 100 . Due to the space between the composite roof 210 and the inner circumferential surface of the tire 100 , the tire 100 may be easily deformed in shape.
  • the load When a load is applied to the tire 100 , the load is transmitted to the tire link 240 connected to the tire 100 .
  • the load transmitted to the tire link 240 is transmitted to the composite roof 210 via the second roof clamp 222 .
  • the load transferred to the composite roof 210 through the tire link 240 is concentrated in the flexible regions 212 and 213 with relatively low stiffness in the composite roof 210, and accordingly, the flexible regions of the composite roof 210 ( 212, 213) may be bent.
  • a load applied to the tire 100 may be absorbed while the flexible regions 212 and 213 of the composite roof 210 are bent.
  • the second roof clamp 222 and the tire link 240 are moved in the radial direction and inclined with respect to the radial direction, and the shape is deformed.
  • FIGS. 8 and 9 are the tire support module 200 in the flexible mode 201 When , it is a diagram for explaining the operation of the complex loop 210 .
  • the composite loop 210 includes a rigid region and a flexible region.
  • the rigid region may include a first rigid region 211 .
  • the flexible region may include a first flexible region 212 disposed at one end of the first rigid region 211 and a second flexible region 213 disposed at the other end of the first rigid region 211 .
  • the rigid region may further include a second rigid region 214 disposed at an end of the first flexible region 212 and a third rigid region 215 disposed at an end of the second flexible region 213 .
  • the first rigid region 211 is disposed to face the inner circumferential surface of the tire 100 .
  • the first rigid region 211 may have a rigidity greater than or equal to a predetermined size.
  • the first rigid region 211 may include a fiber-reinforced plastic having high rigidity.
  • the first rigid region 211 may include a plurality of first carbon fiber reinforced plastic layers 2101 having a first rigidity and a plurality of second carbon fiber reinforced plastic layers 2102 having a second rigidity.
  • the first rigid region 211 includes two first carbon fiber reinforced plastic layers 2101 each having a stiffness of 300 g/m 2 and two second carbon layers having a stiffness of 200 g/m 2 , respectively.
  • a fiber reinforced plastic layer 2102 may be included.
  • the structure and material of the first rigid region 211 is not limited thereto, and may be variously deformed as long as it has a high rigidity and a high elastic restoring force without plastic deformation.
  • the first flexible region 212 may have a lower stiffness than the first rigid region 211 .
  • the first flexible region 212 may be 1/2 times to 1/5 times the stiffness of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 2 to 5 times the rigidity of the first flexible region 212 .
  • the rigidity of the first flexible region 212 may be 1/4 to 1/5 times that of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 4 to 5 times the rigidity of the first flexible region 212 .
  • the first flexible region 212 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and is disposed between the first rigidity and The resin layer 2103 having a rigidity smaller than the second rigidity may be included.
  • the first flexible region 212 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a stiffness of 300 g/m 2 and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a stiffness of 200 g/m 2 . ) and an epoxy resin layer 2103 disposed between them.
  • the structure and material of the first flexible region 212 are not limited thereto, and may be variously modified as long as the structure and material have a lower rigidity than that of the first rigid region 211 while having high rigidity and high elastic restoring force. .
  • the length of the first flexible region 212 may be shorter than the length of the first rigid region 211 .
  • the length of the first flexible region 212 may be longer than that of the second flexible region 213 to be described later.
  • a radius of curvature of the first flexible region 212 may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region 211 .
  • the second flexible region 213 may have a lower stiffness than the first rigid region 211 .
  • the second flexible region 213 may be 1/2 times to 1/5 times the stiffness of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 2 to 5 times the rigidity of the second flexible region 213 .
  • the rigidity of the second flexible region 213 may be 1/4 to 1/5 times that of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 4 to 5 times the rigidity of the second flexible region 213 .
  • the second flexible region 213 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and disposed therebetween, the first rigidity and The resin layer 2103 having a rigidity smaller than the second rigidity may be included.
  • the second flexible region 213 may include a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a stiffness of 300 g/m 2 and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a stiffness of 200 g/m 2 . ) and an epoxy resin layer 2103 disposed between them.
  • the layer structure and material of the second flexible region 213 may be the same as the layer structure and material of the first flexible region 212 .
  • the layer structure and material of the second flexible region 213 are not limited thereto, and as long as it has a structure and material having a lower rigidity than that of the first rigid region 211 while having high rigidity and high elastic restoring force, various modifications are made. can be
  • the length of the second flexible region 213 may be shorter than the length of the first rigid region 211 .
  • the length of the second flexible region 213 may be shorter than the length of the first flexible region 212 .
  • a radius of curvature of the second flexible region 213 may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region 211 .
  • a radius of curvature of the second flexible region 213 may be smaller than a radius of curvature of the first flexible region 212 .
  • the second rigid region 214 is disposed at one end of the first flexible region 212 , and may have a higher stiffness than the first flexible region 212 .
  • the second rigid region 214 may have a lower rigidity than the first rigid region 211 .
  • the second rigid region 214 is disposed between a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and between them. and a glass fiber reinforced plastic layer 2104 having a stiffness less than the first stiffness and the second stiffness.
  • the material and rigidity of the second rigid region 214 are not limited thereto, and may be variously modified.
  • the second rigid region 214 may have the same rigidity as the first rigid region 211 .
  • An end of the second rigid region 214 may be supported by the first loop clamp 221 .
  • the third rigid region 215 is disposed at one end of the second flexible region 213 , and may have a higher rigidity than the second flexible region 213 .
  • the third rigid region 215 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and disposed between them, the first rigidity and and a glass fiber reinforced plastic layer 2104 having a stiffness less than the second stiffness.
  • the material and rigidity of the third rigid region 215 are not limited thereto, and may be variously modified.
  • the third rigid region 215 may have the same rigidity as the first rigid region 211 .
  • the third rigid region 215 may be supported by the second loop clamp 222 .
  • a length of the third rigid region 215 may be shorter than a length of the second rigid region 214 .
  • the first roof clamp 221 moves to the pressing position toward the outside of the wheel. do.
  • the first loop clamp 221 interferes with the loop link 230 and converts the loop link 230 from a folded counterpart to an unfolded state.
  • the roof link 230 pushes the composite roof 210 toward the inner circumferential surface of the tire 100 while unfolding.
  • the first rigid region 211 of the composite roof 210 is in contact with the inner circumferential surface of the tire 100 and presses the inner circumferential surface of the tire 100 outward, thereby forming the tire 100 in its original shape, for example, a circular shape. restore it to
  • variable stiffness wheel has a relatively high rigidity and maintains the shape of the tire 100 .
  • the first roof clamp 221 moves toward the center of the wheel to the released position.
  • the pressing force applied to the roof link 230 by the first loop clamp 221 is released, and the roof link 230 is in a state that can be converted to a folded position.
  • the load applied to the tire 100 is transmitted to the tire link 240 .
  • the load transmitted to the tire link 240 is transmitted to the composite roof 210 through the second roof clamp 222 .
  • the load transferred to the composite loop 210 may be concentrated on the first and second flexible regions 212 and 213 having relatively low rigidity, and the first and second flexible regions 212 and 213 may be bent.
  • the tire link 240 As the first flexible region 212 is bent, the tire link 240 is movable in the radial direction, and as the second flexible region 213, which is relatively short in length, is bent, the tire link 240 is moved in the radial direction. It may be moved to be inclined in a direction forming a predetermined angle. As the first flexible region 212 and the second flexible region 213 of the composite roof 210 are bent, the tire link 240 can move in a radial direction as well as tilt in a predetermined range with respect to the radial direction. Do. For example, the tire link 240 may be tilted in a range of 10 degrees or less with respect to the radial direction. Through this, the tire link 240 can be flexibly moved in the radial direction according to the external terrain. Accordingly, the tire 100 may freely change its shape according to the external terrain, and the traction may be improved.
  • the wheel module 300 transmits the power transmitted from the hub module 400 to the tire support module 200 , and the wheel plate 310 , the wheel hub 320 and the wheel link 330 .
  • the wheel plate 310 may support the first roof clamp 221 and the second roof clamp 222 to be movable.
  • the wheel plate 310 includes a guide long hole 311 for guiding movement of the first roof clamp 221 in the radial direction, and an elliptical opening 312 for allowing movement of the second roof clamp 222 .
  • the guide long hole 311 may extend in a radial direction, and the elliptical opening 312 may have a long side disposed in the radial direction.
  • the wheel hub 320 is disposed at the center of the wheel plate 310 and may rotate with respect to the wheel plate 310 .
  • the wheel hub 320 may rotate in a first direction and in a second direction opposite to the first direction.
  • One end of the wheel link 330 is rotatably connected to the wheel hub 320 , and the other end is rotatably connected to the first roof clamp 221 .
  • the wheel link 330 and the first roof clamp 221 may be connected by a shoulder bolt 313 extending along the width direction of the wheel.
  • the shoulder bolt 313 may move along the guide long hole 311 .
  • the tire support module 200 may be switched from the flexible mode 201 to the rigid mode 202 .
  • the tire support module 200 may be switched from the rigid mode 202 to the flexible mode 201 .
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the hub module 400 and the wheel module 300 .
  • the hub module 400 is disposed at the rotation center of the tire 100 and is configured to transmit power to the wheel module 300 .
  • the hub module 400 may transmit power to rotate the wheel hub 320 in the first direction.
  • the hub module 400 may transmit power to rotate the wheel hub 320 in the second direction.
  • the hub module 400 includes a hub housing 410 and a hub shaft 420 rotatably installed in the hub housing 410 .
  • the hub shaft 420 is connected to the hub motor 501 (refer to FIG. 2 ), and is rotated by the rotation of the hub motor 501 .
  • the hub shaft 420 may be coupled to the wheel shaft 340 .
  • the planet gear 352 and the gear carrier 353 rotate.
  • the wheel hub 320 may be coupled to the gear carrier 353 . Accordingly, by the rotation of the gear carrier 353, the wheel hub 320 is rotated, and the wheel link 330 connected to the wheel hub 320 moves away from the center of the wheel or close to the center of the wheel. . Accordingly, while the first loop clamp 221 connected to the wheel link 330 by the shoulder bolt 313 moves, the arrangement of the composite roof 210 is changed.
  • the hub module 400 may transmit the power of the wheel motor 502 (refer to FIG. 2 ) to the wheel module 300 or the tire support module 200 .
  • the hub module 400 further includes a hub gear 421 rotatable with respect to the hub housing 410 and a hub plate 430 coupled to the hub gear 421 via a hub gear mount 422 . can do.
  • a slidable hub mount slide 442 may be installed on the hub plate 430 .
  • a shoulder bolt 313 disposed on the first loop clamp 221 is coupled to the hub mount slide 442 .
  • the power of the wheel motor 502 is transmitted to the hub gear 421 through the hub gear transfer 450, and accordingly, the hub plate 430 and the hub mount slide 442 coupled to the hub gear 421 rotate. .
  • the hub mount slide 442 rotates, the shoulder bolt 313 connected to the hub mount slide 442 rotates.
  • the wheel plate 310 rotates, and the variable stiffness wheel 1 rotates.
  • the hub motor 501 is coupled to the hub gear 421 through the hub motor mount 441 , and rotates together with the variable stiffness wheel 1 .
  • the hub shaft 420 is coupled to the hub motor 501 through a coupling 411 , and is rotatably coupled to the hub gear mount 422 through a bearing 412 .
  • an exemplary configuration of the hub module 400 has been described, but is not limited thereto.
  • the configuration of the hub module 400 may be variously modified as long as it is a structure for transmitting power from the wheel motor 502 and the hub motor 501 .
  • FIG 11 is a diagram conceptually illustrating the mobile device 1000 according to an embodiment
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining the mobile device 1000 according to an embodiment. 12 and 13, the illustration of the sensor 3 and the processor 4 is omitted for convenience.
  • the mobile device 1000 includes a base 2 , a plurality of variable stiffness wheels 1 , and a driving motor 500 .
  • the moving device 1000 may further include a processor 4 for controlling the driving motor 500 and a sensor 3 for detecting a ground state or a horizontal state.
  • a plurality of variable stiffness wheels 1 may be installed on the base 2 .
  • the plurality of variable stiffness wheels 1 may be the variable stiffness wheels 1 according to the above-described embodiments.
  • the plurality of stiffness variable wheels 1 may include a pair of first variable wheels 11 disposed at the front and a pair of second variable wheels 12 disposed at the rear.
  • the plurality of variable stiffness wheels 1 may be four, but is not limited thereto, and if there are three or more, they may be freely deformed.
  • the driving motor 500 is electrically connected to the processor 4 , and may control the operation of the variable stiffness wheel 1 according to the control of the processor 4 .
  • the driving motor 500 may include a wheel motor 502 providing power for rotating the variable stiffness wheel 1 and a hub motor 501 controlling the stiffness of the variable stiffness wheel 1 .
  • the wheel motor 502 may rotate at a higher speed than the hub motor 501 .
  • the hub motor 501 may provide a higher torque than the wheel motor 502 .
  • the sensor 3 is electrically connected to the processor 4 .
  • the sensor 3 may detect the state of the ground on which the variable stiffness wheel 1 travels and transmit the state information of the ground to the processor 4 .
  • the sensor 3 may use a vision sensor.
  • the processor 4 may control the wheel motor 502 among the driving motors 500 to rotate or stop the variable wheel 1 . Also, the processor 4 may control the hub motor 501 of the driving motor 500 according to the ground state information input from the sensor 3 to control the rigidity of the variable wheel.
  • the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 so that the tire 100 maintains a circular state. .
  • the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 to rotate the wheel module 300 in the first direction, thereby causing the tire support module 200 to rotate. can be switched to the rigid mode 202 .
  • the processor 4 controls only the wheel motor 502 of the drive motor 500 to rotate the variable stiffness wheel 1 .
  • the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 so that the tire 100 can be deformed in response to the step. That is, the processor 4 controls the hub motor 501 to switch the tire support module 200 to the flexible mode 201 , thereby lowering the structural rigidity of the variable stiffness wheel 1 . Then, the shape of the tire 100 may be deformed according to the shape of the step.
  • variable wheel 1 may rotate while climbing the stairs.
  • the processor 4 may be electrically connected to the four driving motors 500 to control the operation of the four variable stiffness wheels 1 .
  • the moving device 1000 may be moved or stopped. Also, when the processor 4 controls the hub motor 501 of the four wheels 1 with variable stiffness, the moving device 1000 may change the stiffness of the wheels 1 with variable stiffness according to the condition of the ground.
  • the four driving motors 500 are operated in a state where the rigidity of the four variable stiffness wheels 1 is low, the moving device 1000 can easily move various terrain features such as unpaved roads, barriers, and stairs.
  • the tread area of the tire 100 is increased than when the tire support module 200 is in the rigid mode 202 .
  • the tread area of the tire 100 may be 10 times or more greater than the tread area when the tire support module 200 is in the rigid mode 202 . Accordingly, since the traction with the floor is increased, it is possible to reduce slippage due to the lack of traction of the wheels even when passing through a steep slope.
  • variable stiffness wheel 1 deforms the shape of the tire 100 to increase the tread area of the tire 100, so that even when driving on an unpaved road in which gravel or sand exists, the wheel falls into the sand or falls into a crevice of rocks. This can prevent problems such as jamming.
  • 14 and 15 are diagrams for conceptually explaining a process in which the mobile device 1000 climbs stairs according to an embodiment.
  • the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 to control the tire support module 200 . to the flexible mode (201). Through this, the rigidity of the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 is lowered. The shape of the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 is variable according to the external shape.
  • the processor 4 controls the wheel motor 502 to rotate the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 .
  • the first and second variable wheels 11 and 12 rotate in a deformed state, the first and second variable wheels 11 and 12 increase the contact area with the step O.
  • a force acts on (O).
  • the second variable wheel 12 provides a pushing force to the first variable wheel 11 through the base 2 .
  • the first variable wheel 11 may provide a pushing force to the first variable wheel 11 through the base 2 until the second variable wheel 12 climbs the stairs O to secure a sufficient area. there is. Accordingly, the first variable wheel 11 of the mobile device 1000 can easily climb the stairs O.
  • the first variable wheel 11 climbing the step O may secure a sufficient contact area with the step O.
  • the first variable wheel 11 provides a pulling force to the second variable wheel 12 through the base 2 .
  • the first variable wheel 11 may provide a pulling force to the second variable wheel 12 through the base 2 until the second variable wheel 12 climbs the stairs O to secure a sufficient area. there is. Accordingly, the second variable wheel 12 of the mobile device 1000 can also easily climb the stairs O.
  • the process in which the mobile device 1000 descends the stairs O is performed in a state in which the first and second variable wheels 11 and 12 have a deformed shape and an increased contact area with the stairs O. ) will go down. Since the process of the mobile device 1000 going down the stairs O is similar to the process of climbing the stairs O, a detailed description thereof will be omitted.
  • the mobile device 1000 according to the embodiment may be designed to be suitable for climbing the stairs O.
  • the base 2 of the moving device 1000 may be configured to adjust the wheel base length W between the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 . there is. Through this, the wheel base length W may be adjusted by adjusting the moving device 1000 to the step O.
  • the base 2 includes a first base frame 21 , a second base frame 22 movable in the front-rear direction with respect to the first base frame 21 , and a second base frame 22 . 1 It includes a wheelbase motor 23 for relative movement with respect to the base frame (21).
  • the first variable wheel 11 is installed on the first base frame 21
  • the second variable wheel 12 is installed on the second base frame 22 .
  • the wheel base motor 23 By the wheel base motor 23 , the positions of the first base frame 21 and the second base frame 22 in the front and rear directions are changed, and the wheel base length W is adjusted.
  • the sensor 3 may detect the height and depth of the stairs.
  • the moving device 1000 may adjust the wheel base length W in consideration of the height and length of the stairs detected through the sensor 3 .
  • the wheel base length W is expressed in Equation 1 below. can be adjusted to match.
  • the processor 4 may adjust the wheel base length W in consideration of the height and depth of the stairs.
  • variable stiffness wheel 1 The size and amount of deformation of the variable stiffness wheel 1 may be designed so that the variable stiffness wheel 1 is suitable for climbing stairs.
  • the diameter 2R of the variable stiffness wheel 1 may be 150% or more of the height H of the step O.
  • the diameter 2R of the variable stiffness wheel 1 may be designed to be 280 mm.
  • the deformation amount of the variable stiffness wheel 1 may be 20% or more of the radius R of the variable stiffness wheel 1 .
  • the mobile device 1000 may be configured to keep the load loaded on the mobile device 1000 level while climbing the stairs.
  • the mobile device 1000 may further include a loading unit 25 on which a load is loaded, and a leveling motor 26 for keeping the loading unit 25 horizontal.
  • the loading unit 25 may be leveled by the leveling motor 26 . Accordingly, it is possible to prevent the load from falling out of the mobile device 1000 while the mobile device 1000 climbs the stairs.
  • variable stiffness wheel 1 may be applied to various mobile devices, such as a mobile robot, a personal mobility platform, and the like.
  • variable stiffness wheel 1 As an embodiment of the mobile device 1000 of the present invention, the variable stiffness wheel 1 according to the above-described embodiment was used.
  • the variable stiffness wheel 1 When the tire support module 200 is in the stiffness mode 202 , the variable stiffness wheel 1 has a diameter of 280 mm and a width of 70 mm, and a wheelbase distance of 470 mm to 580 mm, used in the moving device 1000 .
  • the battery was loaded with a lithium ion battery weighing 17 kg, 25.2 V, and 40 Ah, and the weight of the load loaded in the mobile device 1000 was 12 kg.
  • FIG. 17 is a view showing a process of climbing the stairs of the mobile device 1000 according to the first embodiment.
  • the mobile device 1000 entered the stairs in a state where the shape of the variable stiffness wheel 1 was deformable. Since the variable stiffness wheel 1 can be deformed in shape, the contact area between the tire 100 and the stairs is increased, and it is possible to climb the stairs based on sufficient grip. In addition, it was confirmed that the mobile device 1000 can stably climb the stairs without dropping the load on the loading unit 25 by adjusting the wheel base length and adjusting the angle of the loading unit 25 .
  • connection or connection members of lines between the components shown in the drawings illustratively represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections, physical connections that are replaceable or additional may be referred to as connections, or circuit connections.
  • connection or circuit connections unless there is a specific reference such as “essential” or “importantly”, it may not be a necessary component for the application of the invention.
  • expressions such as “comprising”, “including” and the like are used to be understood as terms of an open end of the description.

Abstract

A variable-stiffness wheel according to one embodiment of the present invention comprises: a tire; and a tire support module which includes a plurality of composite loops, each having a stiff region and a ductile region and positioned inside the tire, and which can be switched to a stiff mode in which the load of the tire is supported by means of the stiff regions of the composite loops and a flexible mode in which the load of the tire is supported by means of the ductile regions so that the tire can be modified, wherein, in each of the plurality of composite loops, the stiff region includes a first stiff region disposed to face the inner peripheral surface of the tire, and the ductile region can include a first ductile region, which is disposed at one end portion of the first stiff region and has a stiffness lower than that of the first stiff region, and a second ductile region, which is disposed at the other end portion of the first stiff region and has a stiffness lower than that of the first stiff region.

Description

강성 가변 바퀴 및 이를 포함하는 이동 장치Variable rigidity wheel and moving device including same
본 개시는 다양한 지형을 이동할 수 있는 강성 가변 바퀴 및 이를 포함하는 이동 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a variable rigidity wheel capable of moving in various terrains and a moving device including the same.
기존의 바퀴는 물건을 최소한의 힘을 들여 이동시킬 수 있다. 그러나, 기존 바퀴는 편평하지 않은 지형에서 이동성이 매우 좋지 않다. 이러한 점을 고려하여, 평지뿐만 아니라 비포장 도로, 둔턱, 계단 등 다양한 지형 지대를 이동할 수 있도록 하기 위해 무한궤도, 2족 또는 4족 보행 형태의 이동수단이 개발되고 있다.Conventional wheels can move objects with minimal effort. However, the existing wheels do not have very good mobility on uneven terrain. In consideration of this point, in order to be able to move not only on flat land but also on various terrain areas such as unpaved roads, cliffs, and stairs, a means of transportation in the form of caterpillar, bipedal or quadrupedal walking has been developed.
다만, 무한 궤도나 2족 또는 4족 보행 로봇의 경우 기존의 바퀴에 비해 다양한 지형 지대를 이동할 수는 있으나 기본적으로 기존 바퀴가 가지고 있는 빠른 이동 효율성을 따라가지 못한다.However, in the case of a caterpillar or bipedal or quadrupedal walking robot, it can move on a variety of terrain compared to the existing wheels, but basically it does not keep up with the fast movement efficiency of the existing wheels.
무한궤도의 경우 계단을 오르기 위해서는 계단에 맞추어 형태를 변형하는 등의 준비과정에 많은 시간이 소요되고, 평지에서는 마찰 면적이 높아 이동 효율성이 떨어진다.In the case of caterpillars, it takes a lot of time to prepare for climbing stairs, such as changing the shape to fit the stairs, and the friction area is high on flat ground, so movement efficiency is low.
2족 또는 4족 보행 로봇의 경우 인간이 갈 수 있는 대부분의 다양한 지형을 이동할 수 있지만, 상업화가 되기에는 기술적 수준이 높고 많은 수의 액추에이터가 사용되어야 하므로 제작 단가가 높다는 문제점이 있다.In the case of a biped or quadruped robot, it can move most of the various terrain that a human can go, but it has a problem in that it has a high level of technology and requires a large number of actuators to be commercialized, so the manufacturing cost is high.
본 개시는 다양한 지형지물을 통과할 수 있으면서 이동 효율성이 높은 바퀴 및 이를 포함하는 이동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a wheel with high movement efficiency while passing through various terrain features, and a mobile device including the same.
일 실시예에 따른 강성 가변 바퀴는, The variable stiffness wheel according to an embodiment,
타이어; 및tire; and
강성 영역과 연성 영역을 가지며 상기 타이어의 내측에 위치되는 복수의 복합 루프를 포함하며, 상기 복합 루프의 상기 강성 영역에 의하여 상기 타이어의 하중이 지지되는 강성 모드와 상기 타이어의 하중이 상기 연성 영역에 의하여 지지되어 상기 타이어의 변형이 가능한 유연 모드로 전환 가능한 타이어 지지 모듈;을 포함하며,and a plurality of compound loops having a rigid region and a flexible region and positioned inside the tire, wherein a rigid mode in which the load of the tire is supported by the rigid region of the compound loop and the load of the tire in the flexible region and a tire support module supported by the
상기 복수의 복합 루프 각각은, 상기 강성 영역이 상기 타이어의 내주면에 대향하도록 배치된 제1 강성 영역을 포함하며, 상기 연성 영역이, 상기 제1 강성 영역의 일 단부에 배치되며 상기 제1 강성 영역보다 낮은 강성을 가지는 제1 연성 영역과, 상기 제1 강성 영역의 타 단부에 배치되며 상기 제1 강성 영역보다 낮은 강성을 가지는 제2 연성 영역을 포함할 수 있다.Each of the plurality of composite loops includes a first rigid region disposed such that the rigid region faces an inner circumferential surface of the tire, wherein the flexible region is disposed at one end of the first rigid region and the first rigid region It may include a first flexible region having a lower rigidity, and a second flexible region disposed at the other end of the first rigid region and having a lower rigidity than the first rigid region.
상기 타이어 지지 모듈은, 상기 복합 루프의 일 단부를 지지하며, 가압 위치와 해제 위치로 이동 가능한 제1 루프 클램프; 상기 복합 루프의 타 단부를 지지하는 제2 루프 클램프; 및 상기 제1 루프 클램프의 상기 가압 위치 또는 상기 해제 위치로 이동에 연동하여, 상기 타이어 지지 모듈이 상기 강성 모드로 전환되도록 상기 복합 루프를 외측으로 가압하는 상태와, 상기 타이어 지지 모듈이 상기 유연 모드로 전환하도록 상기 복합 루프의 수축을 허용하는 상태로 전환 가능한 루프 링크;를 포함할 수 있다.The tire support module may include: a first roof clamp supporting one end of the composite roof and movable to a pressing position and a releasing position; a second loop clamp supporting the other end of the composite loop; and in response to movement of the first roof clamp to the pressing position or the releasing position, pressing the composite roof outward so that the tire supporting module is switched to the rigid mode, wherein the tire supporting module is in the flexible mode and a loop link convertible to a state that allows the contraction of the composite loop to be converted to .
상기 강성 영역은, 상기 제1 연성 영역의 단부에 배치되며 상기 제1 연성 영역보다 높은 강성을 가지며 상기 제1 루프 클램프에 의해 지지되는 제2 강성 영역과, 상기 제2 연성 영역의 단부에 배치되며 상기 제2 연성 영역보다 높은 강성을 가지며 상기 제2 루프 클램프에 의해 지지되는 제3 강성 영역을 더 포함할 수 있다.The rigid region includes a second rigid region disposed at an end of the first flexible region and having a higher rigidity than the first flexible region and supported by the first loop clamp, and disposed at an end of the second flexible region, A third rigid region having a higher rigidity than the second flexible region and supported by the second loop clamp may be further included.
상기 강성 모드일 때, 상기 타이어의 하중이 상기 제1 강성 영역에 의해 지지되며, 상기 유연 모드일 때, 상기 타이어의 하중이 상기 제1 연성 영역에 의해 지지될 수 있다.In the rigid mode, the load of the tire may be supported by the first rigid region, and in the flexible mode, the load of the tire may be supported by the first flexible region.
상기 제1 강성 영역의 강성은 상기 제1 연성 영역의 강성의 4배 ~ 5배일 수 있다.The rigidity of the first rigid region may be 4 to 5 times the rigidity of the first flexible region.
상기 제1 연성 영역의 곡률 반경은 상기 제1 강성 영역의 곡률 반경보다 작을 수 있다.A radius of curvature of the first flexible region may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region.
상기 복수의 복합 루프는 상기 바퀴의 폭 방향을 따라 부분적으로 중첩되도록 배열될 수 있다.The plurality of composite loops may be arranged to partially overlap in a width direction of the wheel.
상기 복수의 복합 루프 각각은 섬유 보강 플라스틱을 포함할 수 있다.Each of the plurality of composite loops may include a fiber-reinforced plastic.
상기 타이어 지지 모듈은 상기 제2 루프 클램프와 타이어를 연결하는 타이어 링크;를 더 포함하며, 상기 제2 연성 영역은 상기 제2 루프 클램프에 인접하도록 배치되며, 상기 제2 연성 영역의 길이는 상기 제1 연성 영역의 길이보다 짧을 수 있다.The tire support module further includes a tire link connecting the second roof clamp and the tire, wherein the second flexible region is disposed adjacent to the second roof clamp, and the length of the second flexible region is equal to the length of the second flexible region. 1 It may be shorter than the length of the flexible region.
상기 유연 모드일 때, 상기 타이어 링크는 반경 방향을 중심으로 소정 범위에서 틸팅(tilting) 가능하다.In the flexible mode, the tire link may be tilted in a predetermined range around a radial direction.
상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 반경 방향을 따라 이동 가능하며, 상기 제2 루프 클램프는 상기 타이어의 반경 방향 및 상기 반경 방향에 대하여 기울어진 방향으로 이동 가능하다.The first loop clamp is movable along a radial direction of the tire, and the second loop clamp is movable in a radial direction of the tire and a direction inclined with respect to the radial direction.
상기 루프 링크는 접힘 가능한 링크 구조를 가지며, 상기 강성 모드일 때 상기 루프 링크는 펼쳐진 상태가 되며, 상기 유연 모드일 때 상기 루프 링크는 접힌 상태가 될 수 있다.The loop link may have a collapsible link structure, and in the rigid mode, the loop link may be in an unfolded state, and in the flexible mode, the loop link may be in a folded state.
상기 복수의 복합 루프는 상기 타이어의 원주 방향과 폭 방향으로 배열될 수 있다.The plurality of composite loops may be arranged in a circumferential direction and a width direction of the tire.
상기 제1 루프 클램프 및 상기 제2 루프 클램프를 이동 가능하도록 지지하는 휠 플레이트와, 상기 휠 플레이트의 중심에 배치되며, 상기 휠 플레이트에 대해 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전 가능한 휠 허브와, 일 단부가 상기 휠 허브에 회동 가능하게 연결되며, 타 단부가 상기 제1 루프 클램프에 회동 가능하게 연결된 휠 링크를 더 포함할 수 있다.a wheel plate for movably supporting the first roof clamp and the second roof clamp; and a first direction and a second direction opposite to the first direction with respect to the wheel plate and disposed at the center of the wheel plate The rotatable wheel hub may further include a wheel link having one end rotatably connected to the wheel hub and the other end rotatably connected to the first roof clamp.
상기 휠 허브가 상기 제1 방향으로 회전할 때, 상기 휠 링크가 상기 바퀴의 중심으로부터 멀어지도록 이동하며, 상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 내주면에 접근하는 상기 가압 위치로 이동하며, 상기 휠 허브가 상기 제2 방향으로 회전할 때, 상기 휠 링크가 상기 바퀴의 중심에 가까워지도록 이동하며, 상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 내주면으로부터 멀어지는 상기 해제 위치로 이동할 수 있다.When the wheel hub rotates in the first direction, the wheel link moves away from the center of the wheel, the first roof clamp moves to the pressurized position approaching the inner circumferential surface of the tire, and the wheel hub When is rotated in the second direction, the wheel link may move closer to the center of the wheel, and the first loop clamp may move to the release position away from the inner circumferential surface of the tire.
상기 타이어를 상기 유연 모드에서 상기 강성 모드로 변환할 때, 상기 휠 허브를 상기 제1 방향으로 회전시키도록 동력을 전달하며, 상기 타이어를 상기 강성 모드에서 상기 유연 모드로 변환할 때, 상기 휠 허브를 상기 제2 방향으로 회전시키도록 동력을 전달하는 허브 모듈;을 포함할 수 있다.when converting the tire from the flexible mode to the rigid mode, transmit power to rotate the wheel hub in the first direction, and when converting the tire from the rigid mode to the flexible mode, the wheel hub may include; a hub module transmitting power to rotate in the second direction.
상기 타이어는 플렉시블한 에어리스 타이어를 포함할 수 있다.The tire may include a flexible airless tire.
다른 실시예에 따른 이동 장치는,A mobile device according to another embodiment,
베이스;Base;
상기 베이스의 하부에 설치되며, 복수 개의 상술한 강성 가변 바퀴; 및It is installed in the lower part of the base, a plurality of the above-described rigidity variable wheel; and
상기 복수 개의 강성 가변 바퀴를 구동시키는 구동 모터;를 포함할 수 있다.It may include; a drive motor for driving the plurality of variable stiffness wheels.
상기 강성 가변 바퀴는, 전방에 배치된 제1 가변 바퀴와, 후방에 배치된 제2 가변 바퀴를 포함하며, 상기 베이스는 상기 제1 가변 바퀴와 상기 제2 가변 바퀴 사이의 휠 베이스 길이를 조절하도록 구성될 수 있다.The variable stiffness wheel includes a first variable wheel disposed at the front and a second variable wheel disposed at the rear, and the base is configured to adjust a wheel base length between the first variable wheel and the second variable wheel. can be configured.
상기 베이스는, 상기 제1 가변 바퀴가 설치된 제1 베이스 프레임과, 상기 제2 가변 바퀴가 설치되며, 상기 제1 베이스 프레임에 대해 이동 가능한 제2 베이스 프레임과, 상기 제2 베이스 프레임을 상기 제1 베이스 프레임에 대해 상대 이동시키기 위한 휠베이스 모터를 포함할 수 있다.The base includes a first base frame on which the first variable wheels are installed, a second base frame on which the second variable wheels are installed and movable with respect to the first base frame, and the second base frame on the first It may include a wheelbase motor for relative movement with respect to the base frame.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 강성 가변 바퀴는 복수의 루프 구조물을 이용한 타이어 지지 모듈의 기구적 전환을 통해, 복잡한 알고리즘에 의한 제어 없이도 다양한 지형지물을 통과할 수 있다.The variable stiffness wheel according to the above-described embodiments can pass through various features without control by a complicated algorithm through mechanical conversion of the tire support module using a plurality of roof structures.
도 1 및 도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한 강성 가변 바퀴를 나타내는 사시도이다. 1 and 2 are perspective views illustrating a variable stiffness wheel according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 도 1의 강성 가변 바퀴의 분리 사시도이다. 3 is an exploded perspective view of the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
도 4는 도 1의 강성 가변 바퀴에서 타이어 지지 모듈이 강성 모드일 때를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining when the tire support module is in the rigidity mode in the rigidity variable wheel of FIG. 1 .
도 5는 도 1의 강성 가변 바퀴에서 타이어 지지 모듈이 유연 모드일 때를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining when the tire support module is in a flexible mode in the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
도 6은 실시예에 따른 복합 루프를 확대 도시한 도면이다. 6 is an enlarged view of a composite loop according to an embodiment.
도 7은 타이어 지지 모듈이 강성 모드일 때, 복합 루프의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in the rigid mode.
도 8은 타이어 지지 모듈이 유연 모드일 때, 복합 루프의 작동을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in a flexible mode.
도 9는 타이어 지지 모듈이 유연 모드일 때, 복합 루프의 작동을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining the operation of the composite roof when the tire support module is in a flexible mode.
도 10은 허브 모듈과 휠 모듈을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a hub module and a wheel module.
도 11은 일 실시예에 따른 이동 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.11 is a diagram conceptually illustrating a mobile device according to an embodiment.
도 12는 일 실시예에 따른 이동 장치를 설명하기 위한 도면이다. 12 is a view for explaining a mobile device according to an embodiment.
도 13은 일 실시예에 따른 이동 장치를 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining a mobile device according to an embodiment.
도 14는 실시예에 따른 이동 장치가 계단을 오르는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 14 is a diagram for conceptually explaining a process in which the mobile device climbs the stairs according to the embodiment.
도 15는 실시예에 따른 이동 장치가 계단을 오르는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for conceptually explaining a process in which the mobile device climbs the stairs according to the embodiment.
도 16은 실시예에 따른 이동 장치의 휠 베이스 길이를 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining the wheel base length of the mobile device according to the embodiment.
도 17은 실시예 1에 따른 이동 장치가 계단을 오르는 과정을 나타낸 모습니다.17 is a view showing the process of climbing the stairs of the mobile device according to the first embodiment.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. The same reference numbers or reference numerals in each figure indicate parts or components that perform substantially the same functions.
“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다. Terms including an ordinal number such as “first” and “second” may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related items or any one of a plurality of related items.
본 출원서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.The terms used in this application are used to describe the embodiments, and are not intended to limit and/or limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.
도 1 및 도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한 강성 가변 바퀴를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 1의 강성 가변 바퀴의 분리 사시도이다. 1 and 2 are perspective views illustrating a variable stiffness wheel according to an embodiment of the present disclosure. 3 is an exploded perspective view of the variable stiffness wheel of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 강성 가변 바퀴(1)는 타이어(100), 타이어 지지 모듈(200), 허브 모듈(400) 및 휠 모듈(300)을 포함할 수 있다. 1 to 3 , the variable stiffness wheel 1 according to an embodiment of the present disclosure may include a tire 100 , a tire support module 200 , a hub module 400 , and a wheel module 300 . can
강성 가변 바퀴(1)에는 구동력을 제공하는 구동 모터(500)가 설치될 수 있다. 구동 모터(500)는 바퀴를 회전시키기 위한 휠 모터(502)와 바퀴의 구조적 강성을 가변시키기 위한 허브 모터(501)을 포함할 수 있다.A drive motor 500 providing a driving force may be installed on the variable stiffness wheel 1 . The driving motor 500 may include a wheel motor 502 for rotating the wheel and a hub motor 501 for changing the structural rigidity of the wheel.
타이어(100)는 강성 가변 바퀴(1)의 외주면을 형성하는 것으로서, 기존의 공압식 타이어와 달리 공기 주입 없이 완충 작용을 할 수 있다. 즉, 타이어(100)는 플렉시블한 에어리스 타이어(airless tire)로 형성될 수 있다.The tire 100 forms the outer circumferential surface of the variable stiffness wheel 1 , and unlike a conventional pneumatic tire, it can act as a buffer without injecting air. That is, the tire 100 may be formed of a flexible airless tire.
이를 위해, 타이어(100)는 고무, 실리콘 등과 같은 탄성재료로 형성하여 다양한 형태로 변형될 수 있도록 형성된다. 또한, 타이어(100)는 원형 메시(circular mesh) 구조로 형성될 수 있다.To this end, the tire 100 is formed of an elastic material such as rubber or silicone to be deformable into various shapes. Also, the tire 100 may be formed in a circular mesh structure.
예를 들면, 타이어(100)는 내피(110)와 외피(120)를 포함할 수 있다. 내피(110)는 원형의 띠 형상일 수 있다. 외피(120)는 원형 띠 형상일 수 있다. 외피(120)는 내피(110)의 외측에 위치된다.For example, the tire 100 may include an inner shell 110 and an outer shell 120 . The endothelium 110 may have a circular band shape. The shell 120 may have a circular band shape. The outer shell 120 is located on the outside of the endothelium 110 .
외피(120)는 지면과 접촉된다. 외피(120)의 외주면에는 복수의 돌기(121)가 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 복수의 돌기(121)는 외피의 폭 방향으로 연장된 직육면체로 형성되어 있으나, 복수의 돌기(121)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 복수의 돌기(121)는 지면과의 마찰력을 증가시킬 수 있는 한 다양한 형태로 형성될 수 있다. The shell 120 is in contact with the ground. A plurality of protrusions 121 may be formed on the outer peripheral surface of the outer shell 120 . In the present embodiment, the plurality of protrusions 121 are formed in a rectangular parallelepiped extending in the width direction of the outer shell, but the shape of the plurality of protrusions 121 is not limited thereto. The plurality of protrusions 121 may be formed in various shapes as long as they can increase friction with the ground.
내피(110)의 내주면에는 복수의 돌기(111)가 형성될 수 있다. 복수의 돌기(111)는 내피의 폭 방향으로 연장된 구조를 가질 수 있으나, 그 형상은 이에 한정되지 않는다. 복수의 돌기(111)는 복합 루프와 접촉 가능한 구조라면 다양한 형태로 형성될 수 있다.A plurality of projections 111 may be formed on the inner peripheral surface of the endothelium 110 . The plurality of protrusions 111 may have a structure extending in the width direction of the endothelium, but the shape is not limited thereto. The plurality of protrusions 111 may be formed in various shapes as long as they are capable of contacting the complex loop.
내피(110)에는 복수의 관통부(130, 160)가 마련된다. 복수의 관통부(130, 160)는 내피(110)의 폭방향으로 관통되어 형성될 수 있다. 복수의 관통부(130, 160)는 외피(120)의 내주면과 접촉되게 형성될 수 있으며, 외피(120)의 내주면으로부터 이격될 수도 있다. 복수의 관통부(130, 160)의 형상은 다양할 수 있다. 예를 들어, 관통부(130)는 원형 단면을 가질 수 있다. 관통부(160)는 사각 단면을 가질 수 있다. 일 예로서, 복수의 관통부(160)는 타이어(100)의 두께 방향을 기준으로 하여 외피(120)에 인접한 위치와 내피(110)의 내주면에 인접한 위치에 형성될 수 있다. 외피(120)에 인접한 위치에 형성되는 복수의 관통부(160)는 외피(120)의 내주면과 접할 수 있다. 다시 말하면, 관통부(160)의 사각 단면의 일면이 외피(120)의 내주면일 수 있다. 복수의 관통부(130)는 타이어(100)의 두께 방향을 기준으로 하여 복수의 관통부(160) 사이에 형성될 수 있다. 일 예로서, 외피(120)와 인접한 위치에 원주 방향으로 배열되는 복수의 관통부(160) 사이에 복수의 관통부(130)가 형성되고, 내피(110)의 내주면에 인접한 위치에 원주 방향으로 배열되는 복수의 관통부(160) 사이에 복수의 관통부(130)가 형성될 수 있다. 복수의 관통부(130, 160)의 형상, 크기, 배열은 도면에 도시된 예에 한정되지 않는다. 복수의 관통부(130) 사이의 간격, 복수의 관통부(160) 사이의 간격은 일정할 수 있으며, 불규칙할 수도 있다. 일 예로서, 타이어(100)는 내피(110), 외피(120), 및 내피(110)와 외피(120) 사이의 중간피(150)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 전술한 복수의 관통부(130, 160)는 중간피(150)에 형성될 수 있다.The endothelium 110 is provided with a plurality of penetrating portions 130 and 160 . The plurality of penetrating portions 130 and 160 may be formed to penetrate in the width direction of the endothelium 110 . The plurality of through portions 130 and 160 may be formed to be in contact with the inner circumferential surface of the shell 120 , and may be spaced apart from the inner circumferential surface of the shell 120 . The shapes of the plurality of through portions 130 and 160 may vary. For example, the through portion 130 may have a circular cross-section. The through portion 160 may have a rectangular cross-section. As an example, the plurality of through portions 160 may be formed at a position adjacent to the outer shell 120 and adjacent to an inner circumferential surface of the endothelium 110 based on the thickness direction of the tire 100 . The plurality of through portions 160 formed at a position adjacent to the outer skin 120 may be in contact with the inner circumferential surface of the outer skin 120 . In other words, one surface of the square cross-section of the through part 160 may be the inner peripheral surface of the outer shell 120 . The plurality of through portions 130 may be formed between the plurality of through portions 160 based on the thickness direction of the tire 100 . As an example, a plurality of through portions 130 are formed between the plurality of through portions 160 arranged in a circumferential direction at a position adjacent to the outer skin 120 , and a position adjacent to the inner circumferential surface of the endothelium 110 in the circumferential direction. A plurality of through portions 130 may be formed between the arranged plurality of through portions 160 . The shape, size, and arrangement of the plurality of through portions 130 and 160 are not limited to the examples shown in the drawings. An interval between the plurality of through portions 130 and an interval between the plurality of through portions 160 may be constant or irregular. As an example, the tire 100 may include an endothelium 110 , an outer skin 120 , and an intermediate skin 150 between the endothelium 110 and the outer skin 120 . In this case, the plurality of through-portions (130, 160) described above may be formed in the middle blood (150).
내피(110)와 외피(120)는 고무, 실리콘 등과 같은 탄성재료로 형성될 수 있다. 일 예로서, 내피(110)와 외피(120) 의 재질로 쇼어 A 경도가 20인 실리콘일 수 있다. 내피(110)와 외피(120)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 내피(110)는 외피(120)보다 두꺼울 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 외피(120)에 외력이 가해지는 경우 타이어(100)는 외력에 따라 변형될 수 있다. The inner shell 110 and the outer shell 120 may be formed of an elastic material such as rubber or silicone. As an example, the material of the inner shell 110 and the outer shell 120 may be silicon having a Shore A hardness of 20. The thickness of the inner shell 110 and the outer shell 120 is not particularly limited. The endothelium 110 may be thicker than the outer skin 120 , and vice versa. When an external force is applied to the outer skin 120 , the tire 100 may be deformed according to the external force.
타이어(100)를 고무 또는 실리콘으로 사출하여 제작할 때, 실리콘 또는 고무 몰딩 액에 글래스 마이크로 벌룬(glass microballoon)을 첨가하여 타이어(100)의 강성을 증가시키고 경량화를 할 수 있다. When the tire 100 is manufactured by injecting rubber or silicone, it is possible to increase the rigidity of the tire 100 and reduce the weight by adding glass microballoons to the silicone or rubber molding liquid.
타이어 지지 모듈(200)은 타이어(100)의 내측에 배치되며, 타이어(100)에 가해지는 하중을 지지할 수 있다. 타이어 지지 모듈(200)은 복수 개로서, 바퀴의 폭 방향을 따라 배열될 수 있다.The tire support module 200 is disposed inside the tire 100 and may support a load applied to the tire 100 . A plurality of tire support modules 200 may be arranged along the width direction of the wheel.
타이어 지지 모듈(200)은, 실시예에 따른 강성 가변 바퀴(1)의 구조적 특성이 변하도록 구성될 수 있다. 타이어 지지 모듈(200)은 강성 영역(211)과 연성 영역(212)을 가지며 타이어(100)의 내측에 위치되는 복수의 복합 루프(210)를 포함할 수 있다. 타이어 지지 모듈(200)은 복합 루프(210)의 강성 영역(211)에 의하여 타이어(100)의 하중이 지지되는 강성 모드와 타이어(100)의 하중이 연성 영역(212)에 의하여 지지되어 타이어(100)의 변형이 가능한 유연 모드로 전환될 수 있다. 예를 들어, 타이어 지지 모듈(200)은 제1, 제2 루프 클램프(221, 222) 및 루프 링크(230)를 포함할 수 있다.The tire support module 200 may be configured to change the structural characteristics of the variable stiffness wheel 1 according to the embodiment. The tire support module 200 may include a plurality of composite loops 210 having a rigid region 211 and a flexible region 212 and positioned inside the tire 100 . The tire support module 200 has a rigid mode in which the load of the tire 100 is supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 and the load of the tire 100 is supported by the flexible region 212 of the tire ( 100) can be converted into a flexible mode that can be deformed. For example, the tire support module 200 may include first and second roof clamps 221 and 222 and a roof link 230 .
복수의 복합 루프(210)는 타이어(100)의 내측에, 타이어(100)의 내주면에 대향하도록 배치된다. 복수의 복합 루프(210)는 바퀴의 원주 방향과 폭 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 복합 루프(210)는 바퀴의 폭 방향을 따라 부분적으로 중첩될 수 있다.The plurality of composite loops 210 are disposed inside the tire 100 to face the inner circumferential surface of the tire 100 . The plurality of composite loops 210 may be arranged along the circumferential direction and the width direction of the wheel. The plurality of composite loops 210 may partially overlap in the width direction of the wheel.
복수의 복합 루프(210) 각각은 강성이 다른 영역을 가질 수 있다. 복합 루프(210)에서 일부 영역은 소정 크기의 강성을 가지는 강성 영역(211)이며, 다른 영역은 강성 영역(211)보다 강성이 낮은 연성 영역(212)일 수 있다.Each of the plurality of complex loops 210 may have a region having different rigidity. In the complex loop 210 , a portion of the region may be a rigid region 211 having a predetermined size of rigidity, and another region may be a flexible region 212 having lower rigidity than the rigid region 211 .
복합 루프(210)는 질량 대비 높은 강성과, 소성 변형 없이 높은 탄성 복원력을 가질 수 있다. 예를 들어, 복합 루프(210)는 섬유 보강 플라스틱을 포함할 수 있다. 섬유 보강 플라스틱의 예로서, 탄소 섬유 강화 플라스틱, 유리 섬유 강화 플라스틱 등이 사용될 수 있다.The composite loop 210 may have high rigidity relative to mass and high elastic restoring force without plastic deformation. For example, the composite roof 210 may include fiber reinforced plastic. As examples of fiber-reinforced plastics, carbon fiber-reinforced plastics, glass fiber-reinforced plastics, and the like can be used.
복합 루프(210)는 곡률 반경이 다른 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 복합 루프(210)에서 강성 영역(211)의 곡률 반경과 연성 영역(212)의 곡률 반경이 다를 수 있다. 예를 들어, 복합 루프(210)에서 강성 영역(211)의 곡률 반경이 연성 영역(212)의 곡률 반경보다 클 수 있다.The composite loop 210 may have regions having different radii of curvature. For example, in the composite loop 210 , the radius of curvature of the rigid region 211 may be different from that of the flexible region 212 . For example, in the composite loop 210 , the radius of curvature of the rigid region 211 may be greater than the radius of curvature of the flexible region 212 .
제1, 제2 루프 클램프(221, 222)는 복합 루프(210)의 양 단부를 각각 지지할 수 있다. 제1 루프 클램프(221)는 복합 루프(210)의 일 단부를 지지할 수 있다. 제1 루프 클램프(221)는 가압 위치와 해제 위치로 이동될 수 있다. 제2 루프 클램프(222)는 복합 루프(210)의 타 단부를 지지할 수 있다.The first and second loop clamps 221 and 222 may support both ends of the composite loop 210 , respectively. The first loop clamp 221 may support one end of the composite loop 210 . The first loop clamp 221 may be moved to a pressing position and a releasing position. The second loop clamp 222 may support the other end of the composite loop 210 .
서로 인접한 두 복합 루프(210)의 타 단부는 동일한 제2 루프 클램프(222)에 지지될 수 있다. 다시 말하면, 하나의 제2 루프 클램프(222)는 서로 인접한 두 복합 루프(210)의 타 단부를 지지할 수 있다.The other ends of the two composite loops 210 adjacent to each other may be supported by the same second loop clamp 222 . In other words, one second loop clamp 222 may support the other end of the two composite loops 210 adjacent to each other.
타이어 지지 모듈(200)은, 제2 루프 클램프(222)와 타이어(100)를 연결하는 타이어 링크(240)를 더 포함할 수 있다. 타이어 링크(240)의 일 단부는 타이어(100)에 연결되며, 타 단부는 제2 루프 클램프(222)에 연결될 수 있다.The tire support module 200 may further include a tire link 240 connecting the second roof clamp 222 and the tire 100 . One end of the tire link 240 may be connected to the tire 100 , and the other end may be connected to the second roof clamp 222 .
타이어 링크(240)는 타이어(100)에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 그에 따라, 타이어(100)가 변형될 때 타이어(100) 형상에 따라 타이어 링크(240)가 자연스럽게 회동될 수 있다.The tire link 240 may be rotatably connected to the tire 100 . Accordingly, when the tire 100 is deformed, the tire link 240 may naturally rotate according to the shape of the tire 100 .
루프 링크(230)는 복합 루프(210)의 일부를 지지하며, 복합 루프(210)를 타이어(100)의 내주면에 선택적으로 가압하도록 구성될 수 있다. 루프 링크(230)는 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)로 전환되도록 복합 루프(210)를 외측으로 가압하는 상태와, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)로 전환하도록 복합 루프(210)의 수축을 허용하는 상태로 전환될 수 있다. 예를 들어, 루프 링크(230)는 제1 루프 클램프(221)의 가압 위치와 해제 위치로의 이동에 연동하여 복합 루프(210)를 외측으로 가압하는 상태와 복합 루프(210)의 수축을 허용하는 상태로 전환될 수 있다. 유연 모드(201)에서 복합 루프(210)의 강성 영역(211)은 타이어(100)로부터 이격될 수도 있다.The roof link 230 supports a portion of the composite roof 210 , and may be configured to selectively press the composite roof 210 to the inner circumferential surface of the tire 100 . The roof link 230 is configured to press the composite roof 210 outward so that the tire support module 200 switches to the rigid mode 202 , and to cause the tire support module 200 to switch to the flexible mode 201 . It may be switched to a state allowing the contraction of the loop 210 . For example, the loop link 230 permits the state of pressing the composite loop 210 outward and the contraction of the composite loop 210 by interlocking the movement to the pressing position and the releasing position of the first loop clamp 221 . can be converted to a state of In flexible mode 201 , rigid region 211 of composite roof 210 may be spaced apart from tire 100 .
예를 들어, 루프 링크(230)는 접힘 가능한 구조, 예를 들어 관절부에 의하여 연결된 한 쌍의 링크 구조일 수 있다. 루프 링크(230)가 펼쳐질 때, 복합 루프(210)는 루프 링크(230)에 의해 외측으로 가압되어, 타이어(100)의 내주면을 접촉 및 가압할 수 있다. 반면, 루프 링크(230)가 접힐 때, 복합 루프(210)는 루프 링크(230)에 의한 가압이 해제되어, 타이어(100)의 내주면으로부터 이격될 수 있다. 다시 말하면, 루프 링크(230)가 접힐 때에, 타이어(100)는 부분적으로 반경 방향으로의 수축 변형이 가능하다.For example, the loop link 230 may be a foldable structure, for example, a pair of link structures connected by a joint part. When the roof link 230 is unfolded, the composite roof 210 may be pressed outwardly by the roof link 230 to contact and press the inner circumferential surface of the tire 100 . On the other hand, when the roof link 230 is folded, the composite roof 210 may be separated from the inner circumferential surface of the tire 100 by releasing the pressure by the roof link 230 . In other words, when the roof link 230 is folded, the tire 100 is partially capable of shrinkage deformation in the radial direction.
타이어 지지 모듈(200)은 복합 루프(210)의 양 단부를 지지하는 제1, 제2 루프 클램프(221, 222)가 위치 이동됨에 따라, 복합 루프(210)의 반경 방향의 위치 및 형상이 가변된다. 이에 따라서, 타이어 지지 모듈(200)은 강성 가변 바퀴(1)가 높은 강성을 갖는 강성 모드(202; 도 4 참조)와 강성 가변 바퀴(1)가 낮은 강성을 갖는 유연 모드(201; 도 5 참조)로 전환될 수 있다.In the tire support module 200 , as the first and second roof clamps 221 and 222 supporting both ends of the composite roof 210 are moved, the position and shape of the composite roof 210 in the radial direction is variable. do. Accordingly, the tire support module 200 is configured in a rigid mode 202 (see FIG. 4) in which the variable stiffness wheel 1 has high stiffness and a flexible mode 201 in which the variable stiffness wheel 1 has low stiffness (see FIG. 5). ) can be converted to
도 4는 도 1의 강성 가변 바퀴(1)에서 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 1의 강성 가변 바퀴(1)에서 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining when the tire support module 200 is in the stiffness mode 202 in the variable stiffness wheel 1 of FIG. 1 , and FIG. 5 is a tire support module in the variable stiffness wheel 1 of FIG. 1 . It is a figure for demonstrating when 200 is a flexible mode (201).
도 4를 참조하면, 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때, 타이어 지지 모듈(200)에 의해 타이어(100)의 형상이 예를 들어 원형으로 유지된다. 복수의 복합 루프(210)는 타이어(100)의 내주면을 접촉 및 지지한다. 복합 루프(210)는 타이어(100)의 내주면에 직접 접촉하거나 타이어(100)의 내주면에 형성된 돌기(111)를 통해 접촉한다.Referring to FIG. 4 , when the tire support module 200 is in the rigid mode 202 , the shape of the tire 100 is maintained, for example, in a circular shape by the tire support module 200 . The plurality of composite loops 210 contact and support the inner circumferential surface of the tire 100 . The composite loop 210 is in direct contact with the inner circumferential surface of the tire 100 or through the protrusions 111 formed on the inner circumferential surface of the tire 100 .
제1 루프 클램프(221)는 휠 모듈(300)에 의해 가압되어 가압 위치에 고정된 상태이다. 루프 링크(230)가 설치된 루프 마운트(360)에 의해, 제1 루프 클램프(221)는 회전이 제한된 상태이다. 루프 링크(230)는 제1 루프 클램프(221)에 의해 가압되어 펼쳐진 상태가 된다. 루프 링크(230)는 펼쳐지면서 복합 루프(210)의 강성 영역(211)을 외측으로 가압한다. 타이어(100)의 내주면은 복합 루프(210)의 강성 영역(211)에 의하여 지지되며, 외측으로 가압된다. 복합 루프(210)의 강성 영역(211)은 높은 강성을 가지고 있기 때문에, 복합 루프(210)의 강성 영역(211)에 의해 지지된 타이어(100)는 그 형상이 예를 들어 원형으로 유지된다.The first loop clamp 221 is pressurized by the wheel module 300 and fixed at the pressurizing position. Due to the roof mount 360 on which the roof link 230 is installed, the rotation of the first roof clamp 221 is restricted. The roof link 230 is pressed by the first roof clamp 221 to be in an unfolded state. As the roof link 230 unfolds, it presses the rigid area 211 of the composite roof 210 outward. The inner circumferential surface of the tire 100 is supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 and pressed outward. Since the rigid region 211 of the composite roof 210 has a high rigidity, the tire 100 supported by the rigid region 211 of the composite roof 210 is maintained in its shape, for example, circular.
도 5를 참조하면, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때, 복합 루프(210)의 일 단부를 지지하는 제1 루프 클램프(221)는, 휠 모듈(300)에 의해, 바퀴의 중심을 향해 이동된 해제 위치에 위치된다. 제1 루프 클램프(221)가 해제 위치로 이동함에 따라, 제1 루프 클램프(221)에 의하여 루프 링크(230)에 가해지는 가압력이 해제되며, 루프 링크(230)는 접힌 상태로 전환가능하다. 복합 루프(210)가 바퀴의 중심을 향해 수축됨에 따라서 루프 링크(230)는 펼쳐진 상태에서 접힌 상태로 전환된다. 그에 따라, 복수의 복합 루프(210) 중 적어도 일부는 타이어(100)로부터 이격되며, 복합 루프(210)와 타이어(100)의 내주면 사이에 공간이 존재한다. 복합 루프(210)와 타이어(100)의 내주면 사이에 공간으로 인해, 타이어(100)는 형상이 쉽게 변형될 수 있다. Referring to FIG. 5 , when the tire support module 200 is in the flexible mode 201 , the first roof clamp 221 supporting one end of the composite roof 210 is, by the wheel module 300 , the wheel is located in the released position shifted toward the center of As the first loop clamp 221 moves to the release position, the pressing force applied to the roof link 230 by the first loop clamp 221 is released, and the roof link 230 is convertible to a folded state. As the composite roof 210 contracts toward the center of the wheel, the roof link 230 is converted from an unfolded state to a folded state. Accordingly, at least some of the plurality of composite roofs 210 are spaced apart from the tire 100 , and a space exists between the composite roof 210 and the inner circumferential surface of the tire 100 . Due to the space between the composite roof 210 and the inner circumferential surface of the tire 100 , the tire 100 may be easily deformed in shape.
타이어(100)에 하중이 작용하면, 타이어(100)에 연결된 타이어 링크(240)에 하중이 전달된다. 타이어 링크(240)에 전달된 하중은 제2 루프 클램프(222)를 거쳐 복합 루프(210)로 전달된다. When a load is applied to the tire 100 , the load is transmitted to the tire link 240 connected to the tire 100 . The load transmitted to the tire link 240 is transmitted to the composite roof 210 via the second roof clamp 222 .
타이어 링크(240)를 통하여 복합 루프(210)로 전달된 하중은 복합 루프(210)에서 상대적으로 강성이 낮은 연성 영역(212, 213)에 집중되며, 그에 따라 복합 루프(210)의 연성 영역(212, 213)이 구부러질 수 있다. 복합 루프(210)의 연성 영역(212, 213)이 구부러지는 과정에서 타이어(100)에 가해진 하중이 흡수될 수 있다. 복합 루프(210)의 연성 영역(212, 213)이 구부러지면서, 제2 루프 클램프(222) 및 타이어 링크(240)가 반경 방향 및 반경 방향에 대하여 기울어진 방향으로 이동되고, 타이어(100)의 형상이 변형된다. The load transferred to the composite roof 210 through the tire link 240 is concentrated in the flexible regions 212 and 213 with relatively low stiffness in the composite roof 210, and accordingly, the flexible regions of the composite roof 210 ( 212, 213) may be bent. A load applied to the tire 100 may be absorbed while the flexible regions 212 and 213 of the composite roof 210 are bent. As the flexible regions 212 and 213 of the composite roof 210 are bent, the second roof clamp 222 and the tire link 240 are moved in the radial direction and inclined with respect to the radial direction, and the shape is deformed.
도 6은 실시예에 따른 복합 루프(210)를 확대 도시한 도면이다. 도 7은 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때, 복합 루프(210)의 작동을 설명하기 위한 도면이며, 도 8 및 도 9는 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때, 복합 루프(210)의 작동을 설명하기 위한 도면이다.6 is an enlarged view of the composite loop 210 according to the embodiment. 7 is a view for explaining the operation of the composite roof 210 when the tire support module 200 is in the rigid mode 202, and FIGS. 8 and 9 are the tire support module 200 in the flexible mode 201 When , it is a diagram for explaining the operation of the complex loop 210 .
도 6 및 도 7을 참조하면, 복합 루프(210)는 강성 영역과 연성 영역을 포함한다. 강성 영역은 제1 강성 영역(211)을 포함할 수 있다. 연성 영역은 제1 강성 영역(211)의 일 단부에 배치된 제1 연성 영역(212)과, 제1 강성 영역(211)의 타 단부에 배치된 제2 연성 영역(213)을 포함할 수 있다. 강성 영역은 제1 연성 영역(212)의 단부에 배치된 제2 강성 영역(214)과 제2 연성 영역(213)의 단부에 배치된 제3 강성 영역(215)을 더 포함할 수 있다.6 and 7 , the composite loop 210 includes a rigid region and a flexible region. The rigid region may include a first rigid region 211 . The flexible region may include a first flexible region 212 disposed at one end of the first rigid region 211 and a second flexible region 213 disposed at the other end of the first rigid region 211 . . The rigid region may further include a second rigid region 214 disposed at an end of the first flexible region 212 and a third rigid region 215 disposed at an end of the second flexible region 213 .
제1 강성 영역(211)은 타이어(100)의 내주면에 대향하도록 배치된다. 제1 강성 영역(211)은 소정 크기 이상의 강성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 강성 영역(211)은 높은 강성을 가지는 섬유 강화 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 강성 영역(211)은 제1 강성을 가지는 복수의 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 제2 강성을 가지는 복수의 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 강성 영역(211)은 각각 300 g/m2의 강성을 가지는 두 개의 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 각각 200 g/m2의 강성을 가지는 두 개의 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)을 포함할 수 있다. 다만, 제1 강성 영역(211)의 구조 및 재질은 이에 한정되지 아니하며, 높은 강성을 가지면서 소성 변형 없이 높은 탄성 복원력을 갖는 구조 및 재질이라면 다양하게 변형될 수 있다. The first rigid region 211 is disposed to face the inner circumferential surface of the tire 100 . The first rigid region 211 may have a rigidity greater than or equal to a predetermined size. For example, the first rigid region 211 may include a fiber-reinforced plastic having high rigidity. For example, the first rigid region 211 may include a plurality of first carbon fiber reinforced plastic layers 2101 having a first rigidity and a plurality of second carbon fiber reinforced plastic layers 2102 having a second rigidity. can For example, the first rigid region 211 includes two first carbon fiber reinforced plastic layers 2101 each having a stiffness of 300 g/m 2 and two second carbon layers having a stiffness of 200 g/m 2 , respectively. A fiber reinforced plastic layer 2102 may be included. However, the structure and material of the first rigid region 211 is not limited thereto, and may be variously deformed as long as it has a high rigidity and a high elastic restoring force without plastic deformation.
제1 연성 영역(212)은 제1 강성 영역(211)보다 낮은 강성을 가질 수 있다. 제1 연성 영역(212)은 제1 강성 영역(211)의 강성의 1/2배~ 1/5배일 수 있다. 즉, 제1 강성 영역(211)의 강성은 제1 연성 영역(212)의 강성의 2배~ 5배일 수 있다. 예를 들어, 제1 연성 영역(212)의 강성은 제1 강성 영역(211)의 강성의 1/4배~ 1/5배일 수 있다. 즉, 제1 강성 영역(211)의 강성은 제1 연성 영역(212)의 강성의 4배~ 5배일 수 있다.The first flexible region 212 may have a lower stiffness than the first rigid region 211 . The first flexible region 212 may be 1/2 times to 1/5 times the stiffness of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 2 to 5 times the rigidity of the first flexible region 212 . For example, the rigidity of the first flexible region 212 may be 1/4 to 1/5 times that of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 4 to 5 times the rigidity of the first flexible region 212 .
제1 연성 영역(212)은 제1 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 제2 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치되며 제1 강성 및 제2 강성보다 작은 강성을 가지는 수지층(2103)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 연성 영역(212)은 300 g/m2의 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 200 g/m2의 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치된 에폭시 수지층(2103)을 포함할 수 있다. 제1 연성 영역(212)의 구조 및 재질은 이에 한정되지 아니하며, 높은 강성 및 높은 탄성 복원력을 가지면서도 제1 강성 영역(211)의 강성보다 낮은 강성을 가지는 구조 및 재질이라면 다양하게 변형될 수 있다.The first flexible region 212 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and is disposed between the first rigidity and The resin layer 2103 having a rigidity smaller than the second rigidity may be included. For example, the first flexible region 212 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a stiffness of 300 g/m 2 and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a stiffness of 200 g/m 2 . ) and an epoxy resin layer 2103 disposed between them. The structure and material of the first flexible region 212 are not limited thereto, and may be variously modified as long as the structure and material have a lower rigidity than that of the first rigid region 211 while having high rigidity and high elastic restoring force. .
제1 연성 영역(212)의 길이는 제1 강성 영역(211)의 길이보다 짧을 수 있다. 제1 연성 영역(212)의 길이는 후술할 제2 연성 영역(213)의 길이보다 길 수 있다.The length of the first flexible region 212 may be shorter than the length of the first rigid region 211 . The length of the first flexible region 212 may be longer than that of the second flexible region 213 to be described later.
제1 연성 영역(212)의 곡률 반경은 제1 강성 영역(211)의 곡률 반경보다 작을 수 있다.A radius of curvature of the first flexible region 212 may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region 211 .
제2 연성 영역(213)은 제1 강성 영역(211)보다 낮은 강성을 가질 수 있다. 제2 연성 영역(213)은 제1 강성 영역(211)의 강성의 1/2배~ 1/5배일 수 있다. 즉, 제1 강성 영역(211)의 강성은 제2 연성 영역(213)의 강성의 2배~ 5배일 수 있다. 예를 들어, 제2 연성 영역(213)의 강성은 제1 강성 영역(211)의 강성의 1/4배~ 1/5배일 수 있다. 즉, 제1 강성 영역(211)의 강성은 제2 연성 영역(213)의 강성의 4배~ 5배일 수 있다.The second flexible region 213 may have a lower stiffness than the first rigid region 211 . The second flexible region 213 may be 1/2 times to 1/5 times the stiffness of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 2 to 5 times the rigidity of the second flexible region 213 . For example, the rigidity of the second flexible region 213 may be 1/4 to 1/5 times that of the first rigid region 211 . That is, the rigidity of the first rigid region 211 may be 4 to 5 times the rigidity of the second flexible region 213 .
제2 연성 영역(213)은 제1 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 제2 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치되며 제1 강성 및 제2 강성보다 작은 강성을 가지는 수지층(2103)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 연성 영역(213)은 300 g/m2의 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 200 g/m2의 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치된 에폭시 수지층(2103)을 포함할 수 있다. 제2 연성 영역(213)의 층 구조 및 재질은 제1 연성 영역(212)의 층 구조 및 재질과 동일할 수 있다. 다만, 제2 연성 영역(213)의 층 구조 및 재질은 이에 한정되지 아니하며, 높은 강성 및 높은 탄성 복원력을 가지면서도 제1 강성 영역(211)의 강성보다 낮은 강성을 가지는 구조 및 재질이라면 다양하게 변형될 수 있다.The second flexible region 213 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and disposed therebetween, the first rigidity and The resin layer 2103 having a rigidity smaller than the second rigidity may be included. For example, the second flexible region 213 may include a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a stiffness of 300 g/m 2 and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a stiffness of 200 g/m 2 . ) and an epoxy resin layer 2103 disposed between them. The layer structure and material of the second flexible region 213 may be the same as the layer structure and material of the first flexible region 212 . However, the layer structure and material of the second flexible region 213 are not limited thereto, and as long as it has a structure and material having a lower rigidity than that of the first rigid region 211 while having high rigidity and high elastic restoring force, various modifications are made. can be
제2 연성 영역(213)의 길이는 제1 강성 영역(211)의 길이보다 짧을 수 있다. 제2 연성 영역(213)의 길이는 제1 연성 영역(212)의 길이보다 짧을 수 있다.The length of the second flexible region 213 may be shorter than the length of the first rigid region 211 . The length of the second flexible region 213 may be shorter than the length of the first flexible region 212 .
제2 연성 영역(213)의 곡률 반경은 제1 강성 영역(211)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 제2 연성 영역(213)의 곡률 반경은 제1 연성 영역(212)의 곡률 반경보다 작을 수 있다.A radius of curvature of the second flexible region 213 may be smaller than a radius of curvature of the first rigid region 211 . A radius of curvature of the second flexible region 213 may be smaller than a radius of curvature of the first flexible region 212 .
제2 강성 영역(214)은 제1 연성 영역(212)의 일 단부에 배치되며, 제1 연성 영역(212)보다 높은 강성을 가질 수 있다. 제2 강성 영역(214)은 제1 강성 영역(211)보다 낮은 강성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 강성 영역(214)은 제1 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 제2 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치되며 제1 강성 및 제2 강성보다 작은 강성을 가지는 유리 섬유 강화 플라스틱층(2104)을 포함할 수 있다. 다만, 제2 강성 영역(214)의 재질 및 강성은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제2 강성 영역(214)은 제1 강성 영역(211)과 동일한 강성을 가질 수도 있다. 제2 강성 영역(214)의 단부는 제1 루프 클램프(221)에 의해 지지될 수 있다.The second rigid region 214 is disposed at one end of the first flexible region 212 , and may have a higher stiffness than the first flexible region 212 . The second rigid region 214 may have a lower rigidity than the first rigid region 211 . For example, the second rigid region 214 is disposed between a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and between them. and a glass fiber reinforced plastic layer 2104 having a stiffness less than the first stiffness and the second stiffness. However, the material and rigidity of the second rigid region 214 are not limited thereto, and may be variously modified. For example, the second rigid region 214 may have the same rigidity as the first rigid region 211 . An end of the second rigid region 214 may be supported by the first loop clamp 221 .
제3 강성 영역(215)은 제2 연성 영역(213)의 일 단부에 배치되며, 제2 연성 영역(213)보다 높은 강성을 가질 수 있다. 제3 강성 영역(215)은 제1 강성을 가지는 제1 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2101)과 제2 강성을 가지는 제2 탄소 섬유 강화 플라스틱층(2102)과, 이들 사이에 배치되며 제1 강성 및 제2 강성보다 작은 강성을 가지는 유리 섬유 강화 플라스틱층(2104)을 포함할 수 있다. 다만, 제3 강성 영역(215)의 재질 및 강성은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제3 강성 영역(215)은 제1 강성 영역(211)과 동일한 강성을 가질 수도 있다. 제3 강성 영역(215)은 제2 루프 클램프(222)에 의해 지지될 수 있다.The third rigid region 215 is disposed at one end of the second flexible region 213 , and may have a higher rigidity than the second flexible region 213 . The third rigid region 215 includes a first carbon fiber reinforced plastic layer 2101 having a first rigidity and a second carbon fiber reinforced plastic layer 2102 having a second rigidity, and disposed between them, the first rigidity and and a glass fiber reinforced plastic layer 2104 having a stiffness less than the second stiffness. However, the material and rigidity of the third rigid region 215 are not limited thereto, and may be variously modified. For example, the third rigid region 215 may have the same rigidity as the first rigid region 211 . The third rigid region 215 may be supported by the second loop clamp 222 .
제3 강성 영역(215)의 길이는 제2 강성 영역(214)의 길이보다 짧을 수 있다.A length of the third rigid region 215 may be shorter than a length of the second rigid region 214 .
도 6 및 도 7을 참조하면, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)에서 강성 모드(202)로 전환될 때, 제1 루프 클램프(221)는 바퀴의 바깥 방향을 향해 가압 위치로 이동한다. 그 과정에서 제1 루프 클램프(221)는 루프 링크(230)와 간섭되며, 루프 링크(230)를 접힌 상대로부터 펼쳐진 상태로 전환시킨다. 루프 링크(230)는 펼쳐지면서 복합 루프(210)를 타이어(100)의 내주면 쪽으로 민다. 그에 따라, 복합 루프(210)의 제1 강성 영역(211)이 타이어(100)의 내주면에 접촉되고 타이어(100)의 내주면을 외측으로 가압하여, 타이어(100)를 본래 형태인 예를 들어 원형으로 회복시킨다.6 and 7 , when the tire support module 200 is switched from the flexible mode 201 to the rigid mode 202 , the first roof clamp 221 moves to the pressing position toward the outside of the wheel. do. In the process, the first loop clamp 221 interferes with the loop link 230 and converts the loop link 230 from a folded counterpart to an unfolded state. The roof link 230 pushes the composite roof 210 toward the inner circumferential surface of the tire 100 while unfolding. Accordingly, the first rigid region 211 of the composite roof 210 is in contact with the inner circumferential surface of the tire 100 and presses the inner circumferential surface of the tire 100 outward, thereby forming the tire 100 in its original shape, for example, a circular shape. restore it to
타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때, 타이어(100)의 하중은 제1 강성 영역(211)에 의해 지지된다. 그에 따라, 강성 가변형 바퀴는 상대적으로 높은 강성을 가지며, 타이어(100)의 형상을 유지한다.When the tire support module 200 is in the rigid mode 202 , the load of the tire 100 is supported by the first rigid region 211 . Accordingly, the variable stiffness wheel has a relatively high rigidity and maintains the shape of the tire 100 .
도 8을 참조하면, 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)에서 유연 모드(201)로 전환될 때, 제1 루프 클램프(221)는 바퀴의 중심을 향해 해제 위치로 이동한다. 그 과정에서 제1 루프 클램프(221)에 의하여 루프 링크(230)에 가해진 가압력이 해제되며, 루프 링크(230)는 접힌 위치로 전환될 수 있는 상태가 된다. Referring to FIG. 8 , when the tire support module 200 is switched from the rigid mode 202 to the flexible mode 201 , the first roof clamp 221 moves toward the center of the wheel to the released position. In the process, the pressing force applied to the roof link 230 by the first loop clamp 221 is released, and the roof link 230 is in a state that can be converted to a folded position.
도 9를 참조하면, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때, 타이어(100)에 가해진 하중은 타이어 링크(240)로 전달된다. 타이어 링크(240)로 전달된 하중은 제2 루프 클램프(222)를 통해 복합 루프(210)로 전달된다. 복합 루프(210)로 전달된 하중은 상대적으로 강성이 낮은 제1, 제2 연성 영역(212, 213)에 집중되어, 제1, 제2 연성 영역(212, 213)이 휘어질 수 있다.Referring to FIG. 9 , when the tire support module 200 is in the flexible mode 201 , the load applied to the tire 100 is transmitted to the tire link 240 . The load transmitted to the tire link 240 is transmitted to the composite roof 210 through the second roof clamp 222 . The load transferred to the composite loop 210 may be concentrated on the first and second flexible regions 212 and 213 having relatively low rigidity, and the first and second flexible regions 212 and 213 may be bent.
제1 연성 영역(212)이 휘어짐에 따라, 타이어 링크(240)는 반경 방향으로 이동 가능하며, 길이가 상대적으로 짧은 제2 연성 영역(213)이 휘어짐에 따라 타이어 링크(240)는 반경 방향과 소정 각도를 이루는 방향으로 기울어지게 이동될 수 있다. 복합 루프(210)의 제1 연성 영역(212)과 제2 연성 영역(213)이 휘어짐에 따라, 타이어 링크(240)는 반경 방향으로 이동은 물론 반경 방향에 대하여 소정 범위에서 틸팅(tilting) 가능하다. 예를 들어, 타이어 링크(240)는 반경 방향을 기준으로 10 도 이하의 범위에서 틸팅될 수 있다. 이를 통해, 타이어 링크(240)는 외부 지형에 맞게 반경 방향으로 유연하게 움직일 수 있다. 그에 따라, 타이어(100)가 외부 지형에 맞추어 형태를 자유롭게 변화하며 접지력을 향상시킬 수 있다.As the first flexible region 212 is bent, the tire link 240 is movable in the radial direction, and as the second flexible region 213, which is relatively short in length, is bent, the tire link 240 is moved in the radial direction. It may be moved to be inclined in a direction forming a predetermined angle. As the first flexible region 212 and the second flexible region 213 of the composite roof 210 are bent, the tire link 240 can move in a radial direction as well as tilt in a predetermined range with respect to the radial direction. Do. For example, the tire link 240 may be tilted in a range of 10 degrees or less with respect to the radial direction. Through this, the tire link 240 can be flexibly moved in the radial direction according to the external terrain. Accordingly, the tire 100 may freely change its shape according to the external terrain, and the traction may be improved.
도 3 내지 도 5를 다시 참조하면, 휠 모듈(300)은 허브 모듈(400)로부터 전달된 동력을 타이어 지지 모듈(200)에 전달하는 것으로서, 휠 플레이트(310), 휠 허브(320) 및 휠 링크(330)를 포함한다.Referring back to FIGS. 3 to 5 , the wheel module 300 transmits the power transmitted from the hub module 400 to the tire support module 200 , and the wheel plate 310 , the wheel hub 320 and the wheel link 330 .
휠 플레이트(310)는 제1 루프 클램프(221) 및 제2 루프 클램프(222)를 이동 가능하도록 지지할 수 있다. 휠 플레이트(310)는 제1 루프 클램프(221)의 반경 방향으로 이동을 가이드하기 위한 가이드 장공(311)과, 제2 루프 클램프(222)의 이동을 허용하는 타원형 개구(312)를 포함한다. 가이드 장공(311)은 반경 방향을 따라 연장되며, 타원형 개구(312)는 반경 방향을 따라 장변이 배치된 형태일 수 있다. The wheel plate 310 may support the first roof clamp 221 and the second roof clamp 222 to be movable. The wheel plate 310 includes a guide long hole 311 for guiding movement of the first roof clamp 221 in the radial direction, and an elliptical opening 312 for allowing movement of the second roof clamp 222 . The guide long hole 311 may extend in a radial direction, and the elliptical opening 312 may have a long side disposed in the radial direction.
휠 허브(320)는 휠 플레이트(310)의 중심에 배치되며, 휠 플레이트(310)에 대해 회전할 수 있다. 휠 허브(320)는 제1 방향 및 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전할 수 있다.The wheel hub 320 is disposed at the center of the wheel plate 310 and may rotate with respect to the wheel plate 310 . The wheel hub 320 may rotate in a first direction and in a second direction opposite to the first direction.
휠 링크(330)는 일 단부가 휠 허브(320)에 회동 가능하게 연결되며, 타 단부가 제1 루프 클램프(221)에 회동 가능하게 연결된다.One end of the wheel link 330 is rotatably connected to the wheel hub 320 , and the other end is rotatably connected to the first roof clamp 221 .
휠 링크(330)와 제1 루프 클램프(221)는 바퀴의 폭 방향을 따라 연장된 숄더 볼트(313)에 의해 연결될 수 있다. 숄더 볼트(313)는 가이드 장공(311)을 따라 이동할 수 있다.The wheel link 330 and the first roof clamp 221 may be connected by a shoulder bolt 313 extending along the width direction of the wheel. The shoulder bolt 313 may move along the guide long hole 311 .
도 4를 참조하면, 휠 허브(320)가 제1 방향, 예를 들어, 반시계 방향으로 회전할 때, 휠 링크(330)는 바퀴의 중심으로부터 멀어지도록 이동한다. 이 때, 휠 링크(330)에 연결된 제1 루프 클램프(221)는 타이어(100)의 내주면에 접근하는 방향으로 이동한다. 그에 따라, 타이어 지지 모듈(200)은 유연 모드(201)에서 강성 모드(202)로 전환될 수 있다.Referring to FIG. 4 , when the wheel hub 320 rotates in the first direction, for example, counterclockwise, the wheel link 330 moves away from the center of the wheel. At this time, the first roof clamp 221 connected to the wheel link 330 moves in a direction approaching the inner circumferential surface of the tire 100 . Accordingly, the tire support module 200 may be switched from the flexible mode 201 to the rigid mode 202 .
도 5를 참조하면, 휠 허브(320)가 제2 방향, 예를 들어, 시계 방향으로 회전할 때, 휠 링크(330)는 바퀴의 중심에 가까워지도록 이동한다. 이 때, 휠 링크(330)에 연결된 제1 루프 클램프(221)는 타이어(100)의 내주면으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 그에 따라, 타이어 지지 모듈(200)은 강성 모드(202)에서 유연 모드(201)로 전환될 수 있다.Referring to FIG. 5 , when the wheel hub 320 rotates in the second direction, for example, clockwise, the wheel link 330 moves closer to the center of the wheel. At this time, the first roof clamp 221 connected to the wheel link 330 moves in a direction away from the inner circumferential surface of the tire 100 . Accordingly, the tire support module 200 may be switched from the rigid mode 202 to the flexible mode 201 .
도 10은 허브 모듈(400)과 휠 모듈(300)을 설명하기 위한 도면이다. 도 10을 참조하면, 허브 모듈(400)은 타이어(100)의 회전 중심에 배치되며, 동력을 휠 모듈(300)로 전달하도록 구성된다.10 is a diagram for explaining the hub module 400 and the wheel module 300 . Referring to FIG. 10 , the hub module 400 is disposed at the rotation center of the tire 100 and is configured to transmit power to the wheel module 300 .
타이어 지지 모듈(200)을 유연 모드(201)에서 강성 모드(202)로 변환할 때, 허브 모듈(400)은 휠 허브(320)를 제1 방향으로 회전시키도록 동력을 전달할 수 있다. 타이어 지지 모듈(200)을 강성 모드(202)에서 유연 모드(201)로 변환할 때, 허브 모듈(400)은 휠 허브(320)를 제2 방향으로 회전시키도록 동력을 전달할 수 있다. When the tire support module 200 is converted from the flexible mode 201 to the rigid mode 202 , the hub module 400 may transmit power to rotate the wheel hub 320 in the first direction. When the tire support module 200 is converted from the rigid mode 202 to the flexible mode 201 , the hub module 400 may transmit power to rotate the wheel hub 320 in the second direction.
허브 모듈(400)은 허브 하우징(410)과, 허브 하우징(410)에 회전 가능하게 설치된 허브 샤프트(420)를 포함한다. 허브 샤프트(420)는 허브 모터(501; 도 2 참조)에 연결되며, 허브 모터(501)의 회전에 의해 회전한다.The hub module 400 includes a hub housing 410 and a hub shaft 420 rotatably installed in the hub housing 410 . The hub shaft 420 is connected to the hub motor 501 (refer to FIG. 2 ), and is rotated by the rotation of the hub motor 501 .
허브 샤프트(420)는 휠 샤프트(340)에 결합될 수 있다. 허브 샤프트(420)의 회전에 의해 휠 샤프트(340)가 회전하게 되면, 플래닛 기어(352)와 기어 캐리어(353)가 회전하게 된다. 휠 허브(320)는 기어 캐리어(353)에 결합될 수 잇다. 그에 따라, 기어 캐리어(353)의 회전에 의해, 휠 허브(320)가 회전하게 되며, 휠 허브(320)에 연결된 휠 링크(330)가 바퀴의 중심으로부터 멀어지거나 바퀴의 중심에 가까워지도록 이동한다. 그에 따라, 숄더 볼트(313)에 의해 휠 링크(330)에 연결된 제1 루프 클램프(221)가 이동하면서, 복합 루프(210)의 배열이 달라지게 된다.The hub shaft 420 may be coupled to the wheel shaft 340 . When the wheel shaft 340 rotates by the rotation of the hub shaft 420 , the planet gear 352 and the gear carrier 353 rotate. The wheel hub 320 may be coupled to the gear carrier 353 . Accordingly, by the rotation of the gear carrier 353, the wheel hub 320 is rotated, and the wheel link 330 connected to the wheel hub 320 moves away from the center of the wheel or close to the center of the wheel. . Accordingly, while the first loop clamp 221 connected to the wheel link 330 by the shoulder bolt 313 moves, the arrangement of the composite roof 210 is changed.
한편, 허브 모듈(400)은 휠 모터(502; 도 2 참조)의 동력을 휠 모듈(300) 또는 타이어 지지 모듈(200)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 허브 모듈(400)은 허브 하우징(410)에 대해 회전 가능한 허브 기어(421)와, 허브 기어 마운트(422)를 통해 허브 기어(421)에 결합된 허브 플레이트(430)를 더 포함할 수 있다. 허브 플레이트(430)에는 슬라이딩 이동 가능한 허브 마운트 슬라이드(442)가 설치될 수 있다. 허브 마운트 슬라이드(442)에는 제1 루프 클램프(221)에 배치된 숄더 볼트(313)가 결합된다.Meanwhile, the hub module 400 may transmit the power of the wheel motor 502 (refer to FIG. 2 ) to the wheel module 300 or the tire support module 200 . For example, the hub module 400 further includes a hub gear 421 rotatable with respect to the hub housing 410 and a hub plate 430 coupled to the hub gear 421 via a hub gear mount 422 . can do. A slidable hub mount slide 442 may be installed on the hub plate 430 . A shoulder bolt 313 disposed on the first loop clamp 221 is coupled to the hub mount slide 442 .
휠 모터(502)의 동력은 허브 기어 트랜스퍼(450)를 통해 허브 기어(421)로 전달되며, 그에 따라 허브 기어(421)에 결합된 허브 플레이트(430) 및 허브 마운트 슬라이드(442)가 회전한다. 허브 마운트 슬라이드(442)가 회전하면서, 허브 마운트 슬라이드(442)에 연결된 숄더 볼트(313)가 회전한다. 숄더 볼트(313)의 회전에 의해, 휠 플레이트(310)가 회전되어, 강성 가변 바퀴(1)가 회전한다. 이 때, 허브 모터(501)는 허브 모터 마운트(441)를 통해 허브 기어(421)와 결합되어, 강성 가변 바퀴(1)와 함께 회전한다. 허브 샤프트(420)는 허브 모터(501)와 커플링(411)을 통해 결합되며, 베어링(412)을 통해 허브 기어 마운트(422)에 대해 회전 가능하게 결합된다.The power of the wheel motor 502 is transmitted to the hub gear 421 through the hub gear transfer 450, and accordingly, the hub plate 430 and the hub mount slide 442 coupled to the hub gear 421 rotate. . As the hub mount slide 442 rotates, the shoulder bolt 313 connected to the hub mount slide 442 rotates. By rotation of the shoulder bolt 313, the wheel plate 310 rotates, and the variable stiffness wheel 1 rotates. At this time, the hub motor 501 is coupled to the hub gear 421 through the hub motor mount 441 , and rotates together with the variable stiffness wheel 1 . The hub shaft 420 is coupled to the hub motor 501 through a coupling 411 , and is rotatably coupled to the hub gear mount 422 through a bearing 412 .
상술한 실시예에서는 허브 모듈(400)의 예시적인 구성을 설명하였으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 허브 모듈(400)의 구성은 휠 모터(502) 및 허브 모터(501)의 동력을 전달하기 위한 구조라면, 다양하게 변형될 수 있다.In the above-described embodiment, an exemplary configuration of the hub module 400 has been described, but is not limited thereto. The configuration of the hub module 400 may be variously modified as long as it is a structure for transmitting power from the wheel motor 502 and the hub motor 501 .
도 11은 일 실시예에 따른 이동 장치(1000)를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 이동 장치(1000)를 설명하기 위한 도면이다. 도 12, 13에서는 편의상 센서(3) 및 프로세서(4)에 대한 도시를 생략하였다.11 is a diagram conceptually illustrating the mobile device 1000 according to an embodiment, and FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining the mobile device 1000 according to an embodiment. 12 and 13, the illustration of the sensor 3 and the processor 4 is omitted for convenience.
도 11을 참조하면, 이동 장치(1000)는 베이스(2), 복수 개의 강성 가변 바퀴(1) 및 구동 모터(500)를 포함한다. 이동 장치(1000)는 구동 모터(500)를 제어하는 프로세서(4) 및 지면 상태 또는 수평 상태를 검출하는 센서(3)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the mobile device 1000 includes a base 2 , a plurality of variable stiffness wheels 1 , and a driving motor 500 . The moving device 1000 may further include a processor 4 for controlling the driving motor 500 and a sensor 3 for detecting a ground state or a horizontal state.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 베이스(2)에는 복수 개의 강성 가변 바퀴(1)가 설치될 수 있다. 복수 개의 강성 가변 바퀴(1)는 상술한 실시예들에 따른 강성 가변 바퀴(1)일 수 있다. 복수 개의 강성 가변 바퀴(1)는 전방에 배치된 한 쌍의 제1 가변 바퀴(11)와 후방에 배치된 한 쌍의 제2 가변 바퀴(12)를 포함할 수 있다. 복수 개의 강성 가변 바퀴(1)는 4개 일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 3개 이상이라면 자유롭게 변형될 수 있다.11 to 13 , a plurality of variable stiffness wheels 1 may be installed on the base 2 . The plurality of variable stiffness wheels 1 may be the variable stiffness wheels 1 according to the above-described embodiments. The plurality of stiffness variable wheels 1 may include a pair of first variable wheels 11 disposed at the front and a pair of second variable wheels 12 disposed at the rear. The plurality of variable stiffness wheels 1 may be four, but is not limited thereto, and if there are three or more, they may be freely deformed.
구동 모터(500)는 프로세서(4)와 전기적으로 연결되며, 프로세서(4)의 제어에 따라 강성 가변 바퀴(1)의 작동을 제어할 수 있다. 구동 모터(500)는 강성 가변 바퀴(1)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 휠 모터(502)와, 강성 가변 바퀴(1)의 강성을 조절하는 허브 모터(501)를 포함할 수 있다. 휠 모터(502)는 허브 모터(501)에 비해 고속 회전이 가능할 수 있다. 허브 모터(501)는 휠 모터(502)에 비해 높은 토크를 제공할 수 있다.The driving motor 500 is electrically connected to the processor 4 , and may control the operation of the variable stiffness wheel 1 according to the control of the processor 4 . The driving motor 500 may include a wheel motor 502 providing power for rotating the variable stiffness wheel 1 and a hub motor 501 controlling the stiffness of the variable stiffness wheel 1 . The wheel motor 502 may rotate at a higher speed than the hub motor 501 . The hub motor 501 may provide a higher torque than the wheel motor 502 .
센서(3)는 프로세서(4)와 전기적으로 연결된다. 센서(3)는 강성 가변 바퀴(1)가 주행하는 지면의 상태를 검출하여 지면의 상태 정보를 프로세서(4)로 전달할 수 있다. 센서(3)는 비전 센서를 사용할 수 있다.The sensor 3 is electrically connected to the processor 4 . The sensor 3 may detect the state of the ground on which the variable stiffness wheel 1 travels and transmit the state information of the ground to the processor 4 . The sensor 3 may use a vision sensor.
프로세서(4)는 구동 모터(500) 중 휠 모터(502)를 제어하여 가변 바퀴(1)를 회전시키거나 정지시킬 수 있다. 또한, 프로세서(4)는 센서(3)로부터 입력되는 지면 상태 정보에 따라 구동 모터(500) 중 허브 모터(501)를 제어하여, 가변 바퀴의 강성을 제어할 수 있다.The processor 4 may control the wheel motor 502 among the driving motors 500 to rotate or stop the variable wheel 1 . Also, the processor 4 may control the hub motor 501 of the driving motor 500 according to the ground state information input from the sensor 3 to control the rigidity of the variable wheel.
예를 들면, 센서(3)로부터 입력되는 지면 상태 정보가 평평한 도로인 경우에는 프로세서(4)는 구동 모터(500)의 허브 모터(501)를 제어하여 타이어(100)가 원형 상태를 유지하도록 한다. 타이어(100)가 원형 상태가 아닌 경우, 프로세서(4)는 구동 모터(500)의 허브 모터(501)를 제어하여, 휠 모듈(300)을 제1 방향으로 회전시켜, 타이어 지지 모듈(200)을 강성 모드(202)로 전환시킬 수 있다. 타이어(100)가 원형 상태인 경우, 프로세서(4)는 구동 모터(500)의 휠 모터(502)만 제어하여 강성 가변 바퀴(1)를 회전시킨다. For example, when the ground state information input from the sensor 3 is a flat road, the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 so that the tire 100 maintains a circular state. . When the tire 100 is not in a circular state, the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 to rotate the wheel module 300 in the first direction, thereby causing the tire support module 200 to rotate. can be switched to the rigid mode 202 . When the tire 100 is in a circular state, the processor 4 controls only the wheel motor 502 of the drive motor 500 to rotate the variable stiffness wheel 1 .
센서(3)로부터 입력되는 지면 상태 정보가 계단인 경우에는 프로세서(4)는 구동 모터(500)의 허브 모터(501)를 제어하여 타이어(100)가 계단에 대응하여 변형될 수 있도록 한다. 즉, 프로세서(4)는 허브 모터(501)를 제어하여 타이어 지지 모듈(200)을 유연 모드(201)로 전환시켜, 강성 가변 바퀴(1)의 구조적 강성을 낮춘다. 그러면, 타이어(100)의 형상이 계단의 형상에 따라 변형될 수 있다. When the ground state information input from the sensor 3 is a step, the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 so that the tire 100 can be deformed in response to the step. That is, the processor 4 controls the hub motor 501 to switch the tire support module 200 to the flexible mode 201 , thereby lowering the structural rigidity of the variable stiffness wheel 1 . Then, the shape of the tire 100 may be deformed according to the shape of the step.
이 상태에서 프로세서(4)가 구동 모터(500)의 휠 모터(502)를 작동시키면, 가변 바퀴(1)가 회전하면서 계단을 올라갈 수 있다. In this state, if the processor 4 operates the wheel motor 502 of the drive motor 500 , the variable wheel 1 may rotate while climbing the stairs.
프로세서(4)는 4개의 구동 모터(500)에 전기적으로 연결되어, 4개의 강성 가변 바퀴(1)의 작동을 제어할 수 있다.The processor 4 may be electrically connected to the four driving motors 500 to control the operation of the four variable stiffness wheels 1 .
프로세서(4)가 4개의 구동 모터(500)의 휠 모터(502)를 제어하면, 이동 장치(1000)를 이동시키거나 정지시킬 수 있다. 또한, 프로세서(4)가 4개의 강성 가변 바퀴(1)의 허브 모터(501)를 제어하면, 이동 장치(1000)가 지면의 상태에 따라 강성 가변 바퀴(1)의 강성을 변화시킬 수 있다. 4개의 강성 가변 바퀴(1)의 강성을 낮게 한 상태로 4개의 구동 모터(500)를 작동시키면, 이동 장치(1000)는 비포장도로, 둔턱, 계단 등과 같은 다양한 지형 지물을 쉽게 이동할 수 있다.When the processor 4 controls the wheel motors 502 of the four driving motors 500 , the moving device 1000 may be moved or stopped. Also, when the processor 4 controls the hub motor 501 of the four wheels 1 with variable stiffness, the moving device 1000 may change the stiffness of the wheels 1 with variable stiffness according to the condition of the ground. When the four driving motors 500 are operated in a state where the rigidity of the four variable stiffness wheels 1 is low, the moving device 1000 can easily move various terrain features such as unpaved roads, barriers, and stairs.
예를 들어, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때 타이어(100)의 접지 면적은 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때의 접지 면적보다 증가하게 된다. 예를 들어, 타이어 지지 모듈(200)이 유연 모드(201)일 때 타이어(100)의 접지 면적은 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때의 접지 면적 대비 10배 이상 커질 수 있다. 그로 인해, 바닥과의 접지력이 증가하게 되므로, 급경사를 통과하더라도 바퀴의 접지력 부족으로 인해 미끄러지는 것을 줄일 수 있다.For example, when the tire support module 200 is in the flexible mode 201 , the tread area of the tire 100 is increased than when the tire support module 200 is in the rigid mode 202 . For example, when the tire support module 200 is in the flexible mode 201 , the tread area of the tire 100 may be 10 times or more greater than the tread area when the tire support module 200 is in the rigid mode 202 . . Accordingly, since the traction with the floor is increased, it is possible to reduce slippage due to the lack of traction of the wheels even when passing through a steep slope.
또한, 강성 가변 바퀴(1)가 타이어(100) 형태를 변형하여 타이어(100)의 접지 면적을 증가시킴으로써, 자갈이나 모래 등이 존재하는 비포장 도로를 주행하더라도, 바퀴가 모래 속에 빠지거나 바위 틈에 걸리는 등의 문제를 방지할 수 있다. In addition, the variable stiffness wheel 1 deforms the shape of the tire 100 to increase the tread area of the tire 100, so that even when driving on an unpaved road in which gravel or sand exists, the wheel falls into the sand or falls into a crevice of rocks. This can prevent problems such as jamming.
도 14 및 도 15는 실시예에 따른 이동 장치(1000)가 계단을 오르는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 14 and 15 are diagrams for conceptually explaining a process in which the mobile device 1000 climbs stairs according to an embodiment.
도 14 및 도 15를 참조하면, 이동 장치(1000)가 계단(O)에 접근함에 따라, 프로세서(4)는 구동 모터(500)의 허브 모터(501)를 제어하여, 타이어 지지 모듈(200)을 유연 모드(201)로 전환한다. 이를 통해, 제1 가변 바퀴(11) 및 제2 가변 바퀴(12)의 강성을 낮춘다. 제1 가변 바퀴(11) 및 제2 가변 바퀴(12)는 외부 형상에 따라 형상이 가변된다. 프로세서(4)는 휠 모터(502)를 제어하여, 제1 가변 바퀴(11) 및 제2 가변 바퀴(12)를 회전시킨다. 14 and 15 , as the moving device 1000 approaches the stairs O, the processor 4 controls the hub motor 501 of the driving motor 500 to control the tire support module 200 . to the flexible mode (201). Through this, the rigidity of the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 is lowered. The shape of the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 is variable according to the external shape. The processor 4 controls the wheel motor 502 to rotate the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 .
제1, 제2 가변 바퀴(11, 12)는 형태가 변형된 상태에서 회전함에 따라, 제1, 제2 가변 바퀴(11, 12)는 계단(O)과의 접촉 면적이 증가한 상태에서, 계단(O)에 힘이 작용하게 된다. As the first and second variable wheels 11 and 12 rotate in a deformed state, the first and second variable wheels 11 and 12 increase the contact area with the step O. A force acts on (O).
도 14를 참조하면, 제2 가변 바퀴(12)는 베이스(2)를 통해 제1 가변 바퀴(11)에 미는 힘을 제공하게 된다. 제1 가변 바퀴(11)는 제2 가변 바퀴(12)가 계단(O)을 올라 충분한 면적을 확보할 때까지, 베이스(2)를 통해 제1 가변 바퀴(11)에 미는 힘을 제공할 수 있다. 그에 따라, 이동 장치(1000)의 제1 가변 바퀴(11)가 계단(O)을 용이하게 오를 수 있다.Referring to FIG. 14 , the second variable wheel 12 provides a pushing force to the first variable wheel 11 through the base 2 . The first variable wheel 11 may provide a pushing force to the first variable wheel 11 through the base 2 until the second variable wheel 12 climbs the stairs O to secure a sufficient area. there is. Accordingly, the first variable wheel 11 of the mobile device 1000 can easily climb the stairs O.
도 15를 참조하면, 계단(O)을 오른 제1 가변 바퀴(11)는 계단(O)과 충분한 접촉 면적을 확보할 수 있다. 제1 가변 바퀴(11)는 베이스(2)를 통해 제2 가변 바퀴(12)에 당기는 힘을 제공하게 된다. 제1 가변 바퀴(11)는 제2 가변 바퀴(12)가 계단(O)을 올라 충분한 면적을 확보할 때까지, 베이스(2)를 통해 제2 가변 바퀴(12)에 당기는 힘을 제공할 수 있다. 그에 따라, 이동 장치(1000)의 제2 가변 바퀴(12) 역시 계단(O)을 용이하게 오를 수 있다.Referring to FIG. 15 , the first variable wheel 11 climbing the step O may secure a sufficient contact area with the step O. The first variable wheel 11 provides a pulling force to the second variable wheel 12 through the base 2 . The first variable wheel 11 may provide a pulling force to the second variable wheel 12 through the base 2 until the second variable wheel 12 climbs the stairs O to secure a sufficient area. there is. Accordingly, the second variable wheel 12 of the mobile device 1000 can also easily climb the stairs O.
도면상 도시하지 않았으나, 이동 장치(1000)가 계단(O)을 내려가는 과정은 제1, 제2 가변 바퀴(11, 12)는 형태가 변형된 상태에서 계단과 접촉 면적이 증가한 상태에서 계단(O)을 내려가게 된다. 이동 장치(1000)가 계단(O)을 내려가는 과정은 계단(O)을 오르는 과정과 유사하게 진행되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Although not shown in the drawing, the process in which the mobile device 1000 descends the stairs O is performed in a state in which the first and second variable wheels 11 and 12 have a deformed shape and an increased contact area with the stairs O. ) will go down. Since the process of the mobile device 1000 going down the stairs O is similar to the process of climbing the stairs O, a detailed description thereof will be omitted.
실시예에 따른 이동 장치(1000)는 계단(O)을 올라가기에 적합하도록 설계될 수 있다. The mobile device 1000 according to the embodiment may be designed to be suitable for climbing the stairs O.
다시 도 12 및 도 13을 참조하면, 이동 장치(1000)의 베이스(2)는 제1 가변 바퀴(11)와 제2 가변 바퀴(12) 사이의 휠 베이스 길이(W)를 조절하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 이동 장치(1000)를 계단(O)에 맞춰 휠 베이스 길이(W)를 조절할 수 있다.12 and 13 again, the base 2 of the moving device 1000 may be configured to adjust the wheel base length W between the first variable wheel 11 and the second variable wheel 12 . there is. Through this, the wheel base length W may be adjusted by adjusting the moving device 1000 to the step O.
예를 들어, 베이스(2)는 제1 베이스 프레임(21)과, 제1 베이스 프레임(21)에 대해 전후 방향으로 이동 가능한 제2 베이스 프레임(22)과, 제2 베이스 프레임(22)을 제1 베이스 프레임(21)에 대해 상대 이동시키기 위한 휠베이스 모터(23)를 포함한다.For example, the base 2 includes a first base frame 21 , a second base frame 22 movable in the front-rear direction with respect to the first base frame 21 , and a second base frame 22 . 1 It includes a wheelbase motor 23 for relative movement with respect to the base frame (21).
제1 베이스 프레임(21)에는 제1 가변 바퀴(11)가 설치되며, 제2 베이스 프레임(22)에는 제2 가변 바퀴(12)가 설치된다. 휠 베이스 모터(23)에 의해, 제1 베이스 프레임(21)과 제2 베이스 프레임(22)의 전후 방향으로 위치가 달라지며, 휠 베이스 길이(W)가 조절된다.The first variable wheel 11 is installed on the first base frame 21 , and the second variable wheel 12 is installed on the second base frame 22 . By the wheel base motor 23 , the positions of the first base frame 21 and the second base frame 22 in the front and rear directions are changed, and the wheel base length W is adjusted.
센서(3)는 계단의 높이와 깊이를 검출할 수 있다. 이동 장치(1000)는 센서(3)를 통해 검출된 계단의 높이와 길이를 고려하여, 휠 베이스 길이(W)를 조절할 수 있다. 도 16을 참조하면, 인식된 계단(O)의 높이가 H, 깊이가 L, 제1, 제2 가변 바퀴(11, 12)의 반경이 R일 때, 휠 베이스 길이(W)는 아래 식 1에 대응되도록 조절할 수 있다. The sensor 3 may detect the height and depth of the stairs. The moving device 1000 may adjust the wheel base length W in consideration of the height and length of the stairs detected through the sensor 3 . Referring to FIG. 16 , when the recognized height of the step O is H, the depth is L, and the radius of the first and second variable wheels 11 and 12 is R, the wheel base length W is expressed in Equation 1 below. can be adjusted to match.
휠 베이스 길이(W)
Figure PCTKR2021015251-appb-img-000001
... 식 1
Wheelbase Length (W)
Figure PCTKR2021015251-appb-img-000001
... Equation 1
프로세서(4)는 계단의 높이와 깊이를 고려하여, 휠 베이스 길이(W)를 조절할 수 있다. The processor 4 may adjust the wheel base length W in consideration of the height and depth of the stairs.
강성 가변 바퀴(1)가 계단을 오르는데 적합하도록, 강성 가변 바퀴(1)의 크기 및 변형량을 설계할 수 있다. The size and amount of deformation of the variable stiffness wheel 1 may be designed so that the variable stiffness wheel 1 is suitable for climbing stairs.
예를 들어, 강성 가변 바퀴(1)의 직경(2R)은 계단(O)의 높이(H)의 150 % 이상일 수 있다. 예를 들어, 계단(O)의 깊이(L)가 260 mm이며 높이(H)가 180 mm일 때, 강성 가변 바퀴(1)의 직경(2R)은 280 mm로 설계될 수 있다.For example, the diameter 2R of the variable stiffness wheel 1 may be 150% or more of the height H of the step O. For example, when the depth L of the step O is 260 mm and the height H is 180 mm, the diameter 2R of the variable stiffness wheel 1 may be designed to be 280 mm.
예를 들어, 강성 가변 바퀴(1)의 강성이 낮을 때 강성 가변 바퀴(1)의 변형량은 강성 가변 바퀴(1)의 반경(R)의 20% 이상일 수 있다. For example, when the stiffness of the variable stiffness wheel 1 is low, the deformation amount of the variable stiffness wheel 1 may be 20% or more of the radius R of the variable stiffness wheel 1 .
더불어, 이동 장치(1000)는 계단을 오르는 과정에서, 이동 장치(1000)에 적재된 짐이 수평을 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이동 장치(1000)는 짐이 적재되는 적재부(25)와, 적재부(25)가 수평을 유지하기 위한 수평 유지 모터(26)를 더 포함할 수 있다. In addition, the mobile device 1000 may be configured to keep the load loaded on the mobile device 1000 level while climbing the stairs. For example, the mobile device 1000 may further include a loading unit 25 on which a load is loaded, and a leveling motor 26 for keeping the loading unit 25 horizontal.
이동 장치(1000)가 계단을 오르는 과정에서, 베이스(2)가 기울어지더라도, 적재부(25)는 수평 유지 모터(26)에 의해 수평을 유지할 수 있다. 그에 따라, 이동 장치(1000)가 계단을 오르는 과정에서, 짐이 이동 장치(1000) 밖으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.Even if the base 2 is tilted while the mobile device 1000 climbs the stairs, the loading unit 25 may be leveled by the leveling motor 26 . Accordingly, it is possible to prevent the load from falling out of the mobile device 1000 while the mobile device 1000 climbs the stairs.
상술한 바와 같은 본 개시의 일 실시예에 의한 강성 가변 바퀴(1)는 이동용 로봇, 개인용 모빌리티 플랫폼 등과 같이 다양한 이동 장치에 적용될 수 있다.The variable stiffness wheel 1 according to an embodiment of the present disclosure as described above may be applied to various mobile devices, such as a mobile robot, a personal mobility platform, and the like.
이하, 실시예 1를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Example 1, but the present invention is not limited to these Examples.
실시예 1Example 1
본 발명의 이동 장치(1000)의 실시예로서, 상술한 실시예에 따른 강성 가변 바퀴(1)를 사용하였다. 타이어 지지 모듈(200)이 강성 모드(202)일 때, 강성 가변 바퀴(1)의 직경은 280 mm, 폭은 70 mm이며, 휠 베이스 거리는 470 mm ~ 580 mm이며, 이동 장치(1000)에 사용된 배터리는 무게 17 kg, 25.2 V, 40 Ah의 리튬 이온 배터리를 탑재하였으며, 이동 장치(1000)에 적재된 짐의 무게는 12 Kg로 실험해 보았다.As an embodiment of the mobile device 1000 of the present invention, the variable stiffness wheel 1 according to the above-described embodiment was used. When the tire support module 200 is in the stiffness mode 202 , the variable stiffness wheel 1 has a diameter of 280 mm and a width of 70 mm, and a wheelbase distance of 470 mm to 580 mm, used in the moving device 1000 . The battery was loaded with a lithium ion battery weighing 17 kg, 25.2 V, and 40 Ah, and the weight of the load loaded in the mobile device 1000 was 12 kg.
도 17은 실시예 1에 따른 이동 장치(1000)가 계단을 오르는 과정을 나타낸 모습니다. 도 17을 참조하면, 이동 장치(1000)는 강성 가변 바퀴(1)의 형태가 변형 가능한 상태로 계단에 진입하였다. 강성 가변 바퀴(1)가 형상 변형이 가능하기 때문에, 타이어(100)와 계단의 접촉 면적이 증가하였으며, 충분한 접지력을 바탕으로 계단을 올라갈 수 있었다. 또한, 이동 장치(1000)는 휠 베이스 길이를 조절하고, 적재부(25)의 각도를 조절함으로써, 적재부(25) 상의 짐을 떨어뜨리지 않고 안정적으로 계단을 올라갈 수 있음을 확인할 수 있었다.17 is a view showing a process of climbing the stairs of the mobile device 1000 according to the first embodiment. Referring to FIG. 17 , the mobile device 1000 entered the stairs in a state where the shape of the variable stiffness wheel 1 was deformable. Since the variable stiffness wheel 1 can be deformed in shape, the contact area between the tire 100 and the stairs is increased, and it is possible to climb the stairs based on sufficient grip. In addition, it was confirmed that the mobile device 1000 can stably climb the stairs without dropping the load on the loading unit 25 by adjusting the wheel base length and adjusting the angle of the loading unit 25 .
발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 상기 실시예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 상기 특정 용어에 의해 발명이 한정되는 것은 아니며, 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다. For an understanding of the invention, reference signs have been given in the preferred embodiments shown in the drawings, and specific terms are used to describe the embodiments, but the invention is not limited by the specific terms, and the invention is not limited to those skilled in the art. Therefore, it can include all the components that can be considered in general.
발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다. 여기에서 사용되는 “포함하는”, “구비하는” 등의 표현은 기술의 개방형 종결부의 용어로 이해되기 위해 사용된 것이다.The specific implementations described in the invention are only examples, and do not limit the scope of the invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of lines between the components shown in the drawings illustratively represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections, physical connections that are replaceable or additional may be referred to as connections, or circuit connections. In addition, unless there is a specific reference such as “essential” or “importantly”, it may not be a necessary component for the application of the invention. As used herein, expressions such as “comprising”, “including” and the like are used to be understood as terms of an open end of the description.
발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 기술이 속한 분야의 통상의 지식을 갖는 자는 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정과 변경이 용이하게 이루어질 수 있음을 명확히 알 수 있다.In the specification of the invention (especially in the claims), the use of the term “above” and similar referential terms may be used in both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the invention, it includes the invention to which individual values belonging to the range are applied (unless there is a description to the contrary), and each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention. . Finally, the steps constituting the method according to the present invention may be performed in an appropriate order unless there is an explicit order or description to the contrary. The present invention is not necessarily limited to the order in which the steps are described. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is merely for the purpose of describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited by the examples or exemplary terms unless defined by the claims. it's not going to be In addition, those of ordinary skill in the art can clearly see that various modifications and changes can be easily made without departing from the scope and spirit of the invention.

Claims (15)

  1. 타이어; 및tire; and
    강성 영역과 연성 영역을 가지며 상기 타이어의 내측에 위치되는 복수의 복합 루프를 포함하며, 상기 복합 루프의 상기 강성 영역에 의하여 상기 타이어의 하중이 지지되는 강성 모드와 상기 타이어의 하중이 상기 연성 영역에 의하여 지지되어 상기 타이어의 변형이 가능한 유연 모드로 전환 가능한 타이어 지지 모듈;을 포함하며,and a plurality of compound loops having a rigid region and a flexible region and positioned inside the tire, wherein a rigid mode in which the load of the tire is supported by the rigid region of the compound loop and the load of the tire in the flexible region and a tire support module supported by the
    상기 복수의 복합 루프 각각은,Each of the plurality of complex loops,
    상기 강성 영역이 상기 타이어의 내주면에 대향하도록 배치된 제1 강성 영역을 포함하며,and a first rigid region disposed so that the rigid region faces an inner circumferential surface of the tire;
    상기 연성 영역이, the flexible region,
    상기 제1 강성 영역의 일 단부에 배치되며, 상기 제1 강성 영역보다 낮은 강성을 가지는 제1 연성 영역과,a first flexible region disposed at one end of the first rigid region and having a lower rigidity than the first rigid region;
    상기 제1 강성 영역의 타 단부에 배치되며, 상기 제1 강성 영역보다 낮은 강성을 가지는 제2 연성 영역을 포함하는 강성 가변 바퀴.The variable stiffness wheel is disposed at the other end of the first rigid region and includes a second flexible region having a lower rigidity than the first rigid region.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 타이어 지지 모듈은,The tire support module comprises:
    상기 복합 루프의 일 단부를 지지하며, 가압 위치와 해제 위치로 이동 가능한 제1 루프 클램프;a first loop clamp supporting one end of the composite loop and movable to a pressing position and a releasing position;
    상기 복합 루프의 타 단부를 지지하는 제2 루프 클램프; 및a second loop clamp supporting the other end of the composite loop; and
    상기 제1 루프 클램프의 상기 가압 위치 또는 상기 해제 위치로 이동에 연동하여, 상기 타이어 지지 모듈이 상기 강성 모드로 전환되도록 상기 복합 루프를 외측으로 가압하는 상태와, 상기 타이어 지지 모듈이 상기 유연 모드로 전환하도록 상기 복합 루프의 수축을 허용하는 상태로 전환 가능한 루프 링크;를 포함하며,a state in which the composite roof is pressed outwardly so that the tire support module is switched to the rigid mode in response to movement of the first roof clamp to the pressing position or the released position; a loop link convertible into a state that permits retraction of the composite loop to transition;
    상기 루프 링크는 접힘 가능한 링크 구조를 가지며,The loop link has a foldable link structure,
    상기 강성 모드일 때 상기 루프 링크는 펼쳐진 상태가 되며, When in the rigid mode, the roof link is in an unfolded state,
    상기 유연 모드일 때 상기 루프 링크는 접힌 상태가 되는 강성 가변 바퀴.The variable stiffness wheel in which the roof link is in a folded state when in the flexible mode.
  3. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 강성 영역은, The rigid region is
    상기 제1 연성 영역의 단부에 배치되며, 상기 제1 연성 영역보다 높은 강성을 가지며, 상기 제1 루프 클램프에 의해 지지되는 제2 강성 영역과,a second rigid region disposed at an end of the first flexible region, the second rigid region having a higher rigidity than the first flexible region, and supported by the first loop clamp;
    상기 제2 연성 영역의 단부에 배치되며, 상기 제2 연성 영역보다 높은 강성을 가지며, 상기 제2 루프 클램프에 의해 지지되는 제3 강성 영역을 더 포함하는, 강성 가변 바퀴.and a third rigidity region disposed at an end of the second flexible region, the third rigid region being supported by the second loop clamp, the third rigid region having a higher rigidity than the second flexible region.
  4. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 강성 모드일 때, 상기 타이어의 하중이 상기 제1 강성 영역에 의해 지지되며, When in the rigid mode, the load of the tire is supported by the first rigid region,
    상기 유연 모드일 때, 상기 타이어의 하중이 상기 제1 연성 영역에 의해 지지되며, When in the flexible mode, the load of the tire is supported by the first flexible region,
    상기 제1 강성 영역의 강성은 상기 제1 연성 영역의 강성의 4배 ~ 5배인, 강성 가변 바퀴.The rigidity of the first rigid region is 4 to 5 times the rigidity of the first flexible region, the stiffness variable wheel.
  5. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 연성 영역의 곡률 반경은 상기 제1 강성 영역의 곡률 반경보다 작은, 강성 가변 바퀴.and a radius of curvature of the first flexible region is smaller than a radius of curvature of the first rigid region.
  6. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 복수의 복합 루프는 상기 바퀴의 폭 방향을 따라 부분적으로 중첩되도록 배열며,The plurality of composite loops are arranged to partially overlap along the width direction of the wheel,
    상기 복수의 복합 루프 각각은 섬유 보강 플라스틱을 포함하는, 강성 가변 바퀴.wherein each of the plurality of composite loops comprises a fiber reinforced plastic.
  7. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 타이어 지지 모듈은 상기 제2 루프 클램프와 타이어를 연결하는 타이어 링크;를 더 포함하며,The tire support module further includes a tire link connecting the second roof clamp and the tire;
    상기 제2 연성 영역은 상기 제2 루프 클램프에 인접하도록 배치되며,the second flexible region is disposed adjacent to the second loop clamp;
    상기 제2 연성 영역의 길이는 상기 제1 연성 영역의 길이보다 짧은, 강성 가변 바퀴.The length of the second flexible region is shorter than the length of the first flexible region, the stiffness variable wheel.
  8. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 유연 모드일 때, 상기 타이어 링크는 반경 방향을 중심으로 소정 범위에서 틸팅(tilting) 가능한, 강성 가변 바퀴.In the flexible mode, the tire link is capable of tilting in a predetermined range about a radial direction, the stiffness variable wheel.
  9. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 반경 방향을 따라 이동 가능하며,the first roof clamp is movable along a radial direction of the tire;
    상기 제2 루프 클램프는 상기 타이어의 반경 방향 및 상기 반경 방향에 대하여 기울어진 방향으로 이동 가능한, 강성 가변 바퀴.and the second roof clamp is movable in a radial direction of the tire and a direction inclined with respect to the radial direction.
  10. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 복수의 복합 루프는 상기 타이어의 원주 방향과 폭 방향으로 배열된, 강성 가변 바퀴.wherein the plurality of compound loops are arranged in a circumferential direction and a width direction of the tire.
  11. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 제1 루프 클램프 및 상기 제2 루프 클램프를 이동 가능하도록 지지하는 휠 플레이트;a wheel plate for movably supporting the first and second roof clamps;
    상기 휠 플레이트의 중심에 배치되며, 상기 휠 플레이트에 대해 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 회전 가능한 휠 허브;a wheel hub disposed at the center of the wheel plate and rotatable in a first direction and a second direction opposite to the first direction with respect to the wheel plate;
    일 단부가 상기 휠 허브에 회동 가능하게 연결되며, 타 단부가 상기 제1 루프 클램프에 회동 가능하게 연결된 휠 링크;를 더 포함하며,Further comprising; a wheel link having one end rotatably connected to the wheel hub and the other end rotatably connected to the first roof clamp,
    상기 휠 허브가 상기 제1 방향으로 회전할 때, 상기 휠 링크가 상기 바퀴의 중심으로부터 멀어지도록 이동하며, 상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 내주면에 접근하는 상기 가압 위치로 이동하며,when the wheel hub rotates in the first direction, the wheel link moves away from the center of the wheel, and the first loop clamp moves to the pressurized position approaching the inner circumferential surface of the tire;
    상기 휠 허브가 상기 제2 방향으로 회전할 때, 상기 휠 링크가 상기 바퀴의 중심에 가까워지도록 이동하며, 상기 제1 루프 클램프는 상기 타이어의 내주면으로부터 멀어지는 상기 해제 위치로 이동하는, 강성 가변 바퀴.When the wheel hub rotates in the second direction, the wheel link moves closer to the center of the wheel, and the first loop clamp moves to the release position away from the inner circumferential surface of the tire.
  12. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 타이어를 상기 유연 모드에서 상기 강성 모드로 변환할 때, 상기 휠 허브를 상기 제1 방향으로 회전시키도록 동력을 전달하며, 상기 타이어를 상기 강성 모드에서 상기 유연 모드로 변환할 때, 상기 휠 허브를 상기 제2 방향으로 회전시키도록 동력을 전달하는 허브 모듈;을 포함하는, 강성 가변 바퀴.transmit power to rotate the wheel hub in the first direction when converting the tire from the flexible mode to the rigid mode, and when converting the tire from the rigid mode to the flexible mode, the wheel hub A hub module that transmits power to rotate the wheel in the second direction; including, a variable stiffness wheel.
  13. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 타이어는 플렉시블한 에어리스 타이어를 포함하는, 강성 가변 바퀴.wherein the tire comprises a flexible airless tire.
  14. 베이스;Base;
    상기 베이스의 하부에 설치되며, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 복수 개의 강성 가변 바퀴; 및A plurality of rigidity variable wheels according to any one of claims 1 to 17, which is installed in the lower part of the base; and
    상기 복수 개의 강성 가변 바퀴를 구동시키는 구동 모터;를 포함하는, 이동 장치.A moving device comprising a; a drive motor for driving the plurality of variable stiffness wheels.
  15. 제14항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 강성 가변 바퀴는, 전방에 배치된 제1 가변 바퀴와, 후방에 배치된 제2 가변 바퀴를 포함하며,The variable stiffness wheel includes a first variable wheel disposed at the front and a second variable wheel disposed at the rear,
    상기 베이스는 상기 제1 가변 바퀴와 상기 제2 가변 바퀴 사이의 휠 베이스 길이를 조절하도록, the base adjusts a wheel base length between the first variable wheel and the second variable wheel;
    상기 제1 가변 바퀴가 설치된 제1 베이스 프레임과,a first base frame on which the first variable wheel is installed;
    상기 제2 가변 바퀴가 설치되며, 상기 제1 베이스 프레임에 대해 이동 가능한 제2 베이스 프레임과,a second base frame on which the second variable wheel is installed and movable with respect to the first base frame;
    상기 제2 베이스 프레임을 상기 제1 베이스 프레임에 대해 상대 이동시키기 위한 휠베이스 모터를 포함하는, 이동 장치.and a wheelbase motor for moving the second base frame relative to the first base frame.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040051373A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Boris Tolkachev Flexible rim wheel with resilient spokes
US20090211675A1 (en) * 2005-04-29 2009-08-27 Bruce Louden Non-pneumatic tyre assembly
KR20130074520A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 포스코 Wheel base for moving structure
US20140117637A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Karsten Manufacturing Corporation Collapsible wheels and methods of making collapsible wheels
CN111169219A (en) * 2018-11-13 2020-05-19 张效琪 Wheel made of elastic material and having elastically deformable hub, spoke and spoke tyres

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040051373A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Boris Tolkachev Flexible rim wheel with resilient spokes
US20090211675A1 (en) * 2005-04-29 2009-08-27 Bruce Louden Non-pneumatic tyre assembly
KR20130074520A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 포스코 Wheel base for moving structure
US20140117637A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Karsten Manufacturing Corporation Collapsible wheels and methods of making collapsible wheels
CN111169219A (en) * 2018-11-13 2020-05-19 张效琪 Wheel made of elastic material and having elastically deformable hub, spoke and spoke tyres

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