WO2022191447A1 - 장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치 - Google Patents

장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치 Download PDF

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WO2022191447A1
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coupled
paddle
unit
base body
frame
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박찬웅
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박찬웅
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a caterpillar device, and more particularly, to an obstacle overcoming unit capable of overcoming an obstacle by actively coping according to the size and height of an obstacle including a staircase, and a caterpillar device having the same.
  • the type having the wheels of the transport type is mainly used when the condition of the ground to be driven is relatively even and hard, and has the advantage that the traveling speed is constant and the direction change is smooth compared to the type having the endless track.
  • the shape with the caterpillar track has a slower running speed and the direction change is not smooth than the shape with the cylindrical wheel, but it can be driven stably even in uneven places such as having a relatively high curvature of the ground to be driven. It has the advantage of being able to drive on hard surfaces such as the ground.
  • a caterpillar device also called a caterpillar, is a device that rotates a track that connects several track units like a belt with power to drive it. has been and is being used.
  • the conventional caterpillar device has a problem in that the track is not accurately grounded according to the shape of the stairs, and accordingly, there is a problem in that it is not desired to safely step up or down the stairs.
  • Korea Patent No. 10-078011 has a main track rotated by power and an auxiliary track connected to the main track, and the auxiliary track can be folded up and down according to the weight movement of the main body to go up and down stairs.
  • Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2017-0135698 a track that is orbitally moved by being supported by a rotating fixed wheel, a movable wheel and a tension control wheel is variable in position, so that the height of the track is variable.
  • a configuration that can be climbed up and down stairs or rough terrain is disclosed.
  • Korean Patent No. 10-078011 and Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0135698 both disclose a configuration that can go up and down the stairs, but it takes a lot of time to actually climb the stairs consisting of several single floors. , it is not stable.
  • an object of the present invention is to provide an obstacle overcoming unit capable of overcoming obstacles by actively coping according to the size and height of obstacles including stairs, and a caterpillar device having the same.
  • a frame unit coupled to the device body for elevating an obstacle including a staircase; and a paddle part coupled to the frame part to adjust the angle of the device body to correspond to the angle of the step to maintain a step surface and traction, wherein the paddle part includes a base body coupled to the frame part, the base body
  • An obstacle overcoming unit including a support part pivotally coupled to one side to support the step surface and a paddle driving part coupled to the other side of the base body to rotate the support may be provided.
  • the support part may include: a paddle plate coupled to the base body and supporting the step surface; and a coupling shaft provided on the paddle plate and rotatably coupled to the base body.
  • the paddle driving unit may include a cylinder unit coupled to the base body; and a cylinder arm having one side coupled to the piston rod of the cylinder and the other side coupled to the connecting rod provided on the paddle plate.
  • the paddle part may further include a body moving part provided on the base body to move the base body in a longitudinal direction of the frame part.
  • the body moving unit may include: a driving motor provided on the base body; a driving belt connected to the driving motor to rotate; and a plurality of driving wheels provided on the base body, one side of which is in contact with the frame, and the other side of which is connected to the driving belt to move the base body in a longitudinal direction of the frame.
  • a slide flange may be provided in the frame portion in a longitudinal direction of the frame portion, and a slide groove into which the slide flange is inserted may be provided in the base body.
  • the paddle unit may be provided at upper and lower portions of the frame unit, respectively.
  • the device body for elevating the obstacle including the stairs; an obstacle overcoming unit coupled to the device body to adjust the angle of the device body to correspond to the angle of the step to maintain the step surface and traction; And a caterpillar device including a sensor unit provided in the device body to detect the height and size of the stairs to generate control information of the obstacle overcoming unit may be provided.
  • the obstacle overcoming unit may include: a frame unit coupled to the device body; and a paddle unit coupled to the frame unit to adjust the angle of the device body to correspond to the angle of the step to maintain the step surface and traction.
  • the device body may further include a body posture control unit for maintaining the posture of the device body when ascending and descending the stairs.
  • the main body posture control unit may include: a posture control piston rod provided on the device body to raise a partial area of the device body to correspond to the height of the steps when the stairs of the device body are raised and lowered; and a wheel member provided at an end of the posture control piston rod and in contact with the step surface.
  • Embodiments of the present invention can efficiently overcome obstacles by adjusting the distance and angle of the paddle unit to correspond to the size and height of the obstacle including the stairs, and maintaining the paddle plate of the paddle unit with the step surface and traction.
  • the posture of the device body can be stably maintained by the main body posture control unit when ascending and descending the stairs.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a caterpillar device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic left side view of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an obstacle overcoming unit shown in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a view schematically illustrating the paddle unit shown in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 4 ;
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating that the paddle unit shown in FIG. 3 is separated from the first frame after being moved to the area of the second frame.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating that the separated second frame illustrated in FIG. 6 is rotated so that the paddle unit is disposed in the bottom direction of the first frame.
  • FIG. 8 is a view illustrating the second frame shown in FIG. 3 being rotated by 45 degrees after being separated from the first frame.
  • FIG. 9 is a view schematically showing the body posture control unit shown in FIG. 2 is lowered.
  • FIG. 10 is a view showing that the obstacle overcoming unit shown in FIG. 1 is lowered from the device body.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating that the body posture control unit shown in FIG. 1 is lowered.
  • frame portion 211 first frame
  • connecting shaft 212 second frame
  • frame piston rod 216 support block
  • slide groove 240 support
  • body moving unit 261 driving motor
  • sensor unit 310 ultrasonic sensor
  • optical sensor 400 body posture control unit
  • FIG. 1 is a front view schematically showing a caterpillar device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic left side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic view of the obstacle overcoming unit shown in FIG. 4
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 4
  • FIG. 6 is a second frame after the paddle unit shown in FIG. 3 is moved to the area of the second frame 1 It is a diagram schematically showing the separation from the frame.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating that the second frame shown in FIG. 6 is rotated and the paddle unit is disposed in the bottom direction of the first frame
  • FIG. 8 is the second frame shown in FIG. 1 is a view showing that it is rotated 45 degrees after being separated from the frame
  • FIG. 9 is a view schematically showing that the body posture control unit shown in FIG. 2 is lowered
  • FIG. 10 is the obstacle overcoming unit shown in FIG. It is a view showing that the device is lowered from the body
  • FIG. 11 is a view schematically showing that the body posture control unit shown in FIG. 1 is lowered.
  • the caterpillar device 1 is coupled to the device body 100 and the device body 100 for elevating obstacles including stairs to correspond to the angle of the stairs.
  • Control information of the obstacle overcoming unit 200 provided in the device main body 100 and detecting the height and size of the steps, etc. and a sensor unit 300 for generating , and a body posture control unit 400 provided in the device body 100 and maintaining the posture of the device body 100 when ascending and descending stairs.
  • the device body 100 includes a device body 110 , a plurality of body wheels 120 rotatably coupled to the device body 110 , and a plurality of body wheels 120 . It is connected and includes a track member 130 that is rotated like the plurality of body wheels 120, and a track support unit 140 provided on the long body to support the track member 130 so that the track member 130 has tension.
  • the device body 110 of the device body 100 may have a rectangular shape elongated in the horizontal direction.
  • a driving member for example, a motor connected to the plurality of body wheels 120 to rotate the plurality of body wheels 120 may be provided inside the device body 110 .
  • the plurality of body wheels 120 of the device body 100 may be axially connected to a motor provided inside the device body 110 to rotate clockwise or counterclockwise.
  • the plurality of body wheels 120 may be provided in a total of two pairs, such as a pair at the front of the device body 110 and a pair at the rear of the device body 110 .
  • the track member 130 of the device body 100 may be provided in the form of a track, and a pair is provided and one is connected to a pair of body wheels 120 disposed on the left side of the device body 110 to rotate. and the other one is connected to a pair of body wheels 120 disposed on the right side of the device body 110 and can be rotated.
  • the track support unit 140 of the device body 100 may be provided on a side wall of the device body 110 to support the track member 130 so that the track member 130 has tension.
  • the orbit support 140 is provided at the lower end of the track support body 141 and the track support body 141, one end of which is coupled to the side wall of the device body 110, as shown in FIG. and a track support roller 142 for supporting the inner wall of the member 130 .
  • the track support 140 may be provided on both side walls of the device body 110, respectively, may be provided in plurality to have a predetermined interval.
  • the obstacle overcoming unit 200 is provided on the bottom of the device body 110 to adjust the angle of the device body 100 to correspond to the angle of the step to maintain the step surface and traction. have.
  • the obstacle overcoming unit 200 is coupled to the frame portion 210 and the frame portion 210 to adjust the angle of the device body 100 to correspond to the angle of the stairs. to include a paddle unit 220 that maintains the step surface and traction.
  • the frame portion 210 of the obstacle overcoming unit 200 may be coupled to the lower surface of the device body 110 to be raised or lowered (elevated). That is, during the driving of the present embodiment, as shown in FIG. 1 , it is accommodated in the device body 110 and, if necessary, descends as shown in FIG. 10 to position the paddle unit 220 .
  • the frame portion 210 has the longest length and is coupled to the device body 110 by a plurality of connecting shafts 211a to elevate the first frame 211 and , the second frame 212 disposed at the front end of the first frame 211 , the third frame 213 disposed at the rear end of the first frame 211 , the first frame 211 and the second frame
  • a plurality of slide flanges 214 are provided in the vertical direction of the 212 and the third frame 213 to support the movement of the base body 230 of the paddle unit, and the second frame 212 is provided in the first frame 211 .
  • the frame 213 includes a pair of support blocks 216 that are rotatably coupled.
  • the second frame 212 may be rotated 180 degrees in the manner shown in FIGS. 6 to 8 .
  • a motor and a first bevel gear rotating in connection with the motor are provided inside the paddle units 220 and 216 , and the first bevel gear and gear meshing are provided inside the pair of second frames 212 .
  • a second bevel gear that rotates like the second frame 212 is provided so that the first bevel gear and the second bevel gear are engaged by the operation of the motor, so that a pair of second frames 212 are shown in FIG. It may be rotated 180 degrees to the illustrated position, and this may be applied to the third frame 213 as it is.
  • the first frame 211 may be lowered as shown in FIG. 10 by connecting a plurality of connecting shafts 211a to a cylinder provided in the device body 110 .
  • the paddle part 220 of the obstacle overcoming unit 200 is rotatably coupled to the base body 230 coupled to the frame part 210 and one side of the base body 230 .
  • a support part 240 for supporting the step surface, a paddle driving part 250 coupled to the other side of the base body 230 to rotate the support part 240 as shown in FIG. 4 , and the base body 230 are provided on the base body 230 .
  • the paddle unit 220 may be provided at the upper and lower portions of the frame unit 210, respectively, as shown in FIG. 3 .
  • a pair of slide grooves 231 are provided at the lower portion of the base body 230 of the paddle unit 220, as shown in FIG.
  • Slide flanges 214 respectively provided on the second frame 212 and the third frame 213 may be inserted and supported.
  • the support part 240 of the paddle part 220 includes a paddle plate 241 whose one end protrudes obliquely in the downward direction of the device body 110 , and as shown in FIG. 4 , the paddle.
  • a connecting rod 242 provided on the plate 241 and coupled to the cylinder arm 252 of the paddle driving unit 250 by a pin or a shaft, and the edge of the paddle plate 241 rotatably supporting the base body 230 A pair of coupling shafts 243 are included.
  • the paddle plate 241 may always maintain traction with the step surface by adjusting the angle of the paddle driving unit 250 hydraulically, for example, according to the angle of the steps and the device body 100 .
  • the paddle plate 241 can maintain the traction with the stair surface when the present embodiment climbs or descends the stairs, that is, when ascending and descending.
  • the paddle driving unit 250 of the paddle unit 220 may rotate the paddle plate 241 when ascending and descending the stairs in the present embodiment to ground the paddle plate 241 to the step surface.
  • the paddle driving unit 250 is coupled to the end of the piston rod of the cylinder unit 251 and the cylinder unit 251 provided on the base body 230, and one side is coupled to the other, as shown in FIG.
  • the side includes a cylinder arm 252 coupled to the connecting rod 242 of the support 240 .
  • the cylinder unit 251 may be hydraulically operated.
  • the body moving unit 260 of the obstacle overcoming unit 200 may move the base body 230 in the longitudinal direction of the frame.
  • the body moving unit 260 includes a driving motor 261 provided on the base body 230 and a driving belt 262 connected to the driving motor 261 to rotate, as shown in FIG. 4 . And, provided on the base body 230, one side is in contact with the frame part 210 and the other side is connected to the driving belt 262 to move the base body 230 in the longitudinal direction of the frame part 210. and a driving wheel 263 .
  • the operation of the body moving unit 260 will be briefly described based on the paddle unit 220 disposed in the lower central portion of FIG. 3 .
  • a pair of driving belts 262 connected to the driving motor 261 are rotated.
  • the pair of driving belts 262 is rotated, the two pairs of driving wheels 263 having one side connected to the pair of driving belts 262 are rotated.
  • the paddle portion is formed by frictional force between the two pairs of driving wheels 263 and the bottom surface of the first frame 211 .
  • the frame 211 may be selectively moved in the left and right directions.
  • the sensor unit 300 is provided in the device main body 100 and detects the height and size of the stairs to generate control information of the obstacle overcoming unit 200, and this information may be transmitted to a control unit (not shown).
  • the sensor unit 300 includes an ultrasonic sensor 310 provided in front of the device body 110 and measuring a distance to an object by emitting ultrasonic waves, as shown in FIG. 1 , and the device body ( 100) receives data from the optical sensor 320, the ultrasonic sensor 310, and the image sensor to calculate the height and size of the stairs to generate control information of the obstacle overcoming unit 200, and the obstacle overcoming unit
  • a central processing unit (not shown) for controlling the operation of 200 may be included.
  • the body posture control unit 400 may be provided on the device body 110 to maintain the posture of the device body 100 when ascending and descending stairs. That is, in the present embodiment, the body posture control unit 400 lifts the front of the device body 100 when the present embodiment ascends the stairs so that the paddle plate 241 comes into contact with the stairs. In addition, the present embodiment can help stabilize the posture of the device body 100 by preventing the device body 100 from changing its posture abruptly when descending the stairs.
  • the body posture control unit 400 is provided on the device body 110 to correspond to the height of the stairs when the stairs of the device body 100 are raised and lowered. It may include a posture control piston rod 410 that raises a partial area, and a wheel member 420 provided at an end of the posture control piston rod 410 and in contact with the step surface.
  • the posture control piston rod 410 may be connected to a cylinder provided in the device body 110 to be raised and lowered.
  • the obstacle can be efficiently overcome by adjusting the distance and angle of the paddle unit to correspond to the size and height of the obstacle including the stairs, and the paddle plate of the paddle unit maintaining the step surface and traction.
  • the posture of the device body can be stably maintained by the main body posture control unit when ascending and descending the stairs.

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Abstract

장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치가 개시된다. 본 발명의 장애물 극복 유닛은, 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체에 결합되는 프레임부; 및 프레임부에 결합되어 계단의 각도에 대응되게 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부를 포함하고, 패들부는 프레임부에 결합되는 베이스 바디, 베이스 바디의 일측부에 회동되게 결합되어 계단면을 지지하는 지지부 및 베이스 바디의 타측부에 결합되어 지지부를 회동시키는 패들 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치
본 발명은 무한 궤도 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계단을 포함하는 장애물의 크기와 높이에 따라 능동적으로 대처하여 장애물을 극복할 수 있는 장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치에 관한 것이다.
지상 이동 수단으로, 원통형의 바퀴를 갖는 형태와 무한궤도를 갖는 형태가 있다.
운통형의 바퀴를 갖는 형태는 주행하고자 하는 지면의 상태가 비교적 고르고 단단한 경우에 주로 사용되고 있으며, 무한궤도를 갖는 형태보다 주행속도가 일정하고 방향전환이 원할하다는 장점이 있다.
무한궤도를 갖는 형태는 원통형의 바퀴를 갖는 형태보다 주행속도가 느리고, 방향전환도 원할하지 못하나 주행하고자 하는 지면의 상태가 비교적 높은 굴곡을 갖는 등 평탄하지 않은 곳에서도 안정적으로 주행이 가능하고, 연약지반 등 단단하지 않는 지면에서도 주행이 가능하다는 장점이 있다.
캐터필러(caterpillar)라고도 하는 무한궤도 장치는 여러 개의 트랙유닛을 벨트처럼 연결한 트랙을 동력으로 회전시켜 주행하게하는 장치로, 탱크, 굴삭기 등과 같은 중장비나, 농업기 기계 또는 로봇과 같은 다양한 분야에 적용되어 사용되고 있다.
한편, 종래의 무한궤도 장치는 계단의 형상에 따라 정확하게 트랙이 접지되지 않은 문제가 있으며, 이에 따라 계단을 안전하게 딛고 올라가거나 내려오는게 원할하지 않는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제10-078011은 동력에 의해 회전하는 주 트랙과 주 트랙에 연결되는 보조트랙을 갖추고, 본체의 무게 이동에 따라 보조트랙이 상하로 접혀지면서 계단을 오르내릴 수 있는 구성이 개시되어 있으며, 한국공개특허 제10-2017-0135698은 회전하는 고정 휠, 가동 휠 및 텐션 조절 휠에 지지되어 궤도 운동하는 트랙이 텐션 조절 휠의 위치가 가변됨으로써, 트랙의 높이가 가변되어 계단 또는 험지를 오르내릴 수 있는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 한국등록특허 제10-078011과 한국공개특허 제10-2017-0135698은 모두 계단을 오르내릴 수 있는 구성이 개시되어 있으나, 실질적으로 여러 개의 단층으로 이뤄진 계단의 오를 때 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 안정적이지 못하는 단점이 있다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 계단을 포함하는 장애물의 크기와 높이에 따라 능동적으로 대처하여 장애물을 극복할 수 있는 장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체에 결합되는 프레임부; 및 상기 프레임부에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부를 포함하고, 상기 패들부는 상기 프레임부에 결합되는 베이스 바디, 상기 베이스 바디의 일측부에 회동되게 결합되어 상기 계단면을 지지하는 지지부 및 상기 베이스 바디의 타측부에 결합되어 상기 지지부를 회동시키는 패들 구동부를 포함하는 장애물 극복 유닛이 제공될 수 있다.
상기 지지부는, 상기 베이스 바디에 결합되며 상기 계단면을 지지하는 패들 플레이트; 및 상기 패들 플레이트에 마련되어 상기 베이스 바디에 회전되게 축 결합되는 결합축을 포함할 수 있다.
상기 패들 구동부는, 상기 베이스 바디에 결합되는 실린더부; 및 일측부는 상기 실린더부의 피스톤 로드에 결합되고 타측부는 상기 패들 플레이트에 마련된 연결 로드에 결합되는 실린더 암을 포함할 수 있다.
상기 패들부는, 상기 베이스 바디에 마련되어 상기 베이스 바디를 상기 프레임부의 길이 방향으로 이동시키는 바디 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 바디 이동부는, 상기 베이스 바디에 마련되는 구동 모터; 상기 구동 모터에 연결되어 회전되는 구동 벨트; 및 상기 베이스 바디에 마련되며 일측부는 상기 프레임부에 접촉되고 타측부는 상기 구동 벨트에 연결되어 상기 베이스 바디를 상기 프레임부의 길이 방향으로 이동시키는 복수의 구동휠을 포함할 수 있다.
상기 프레임부에는 상기 프레임부의 길이 방향으로 슬라이드 플랜지가 마련되고, 상기 베이스 바디에는 상기 슬라이드 플랜지가 삽입되는 슬라이드홈이 마련될 수 있다.
상기 패들부는 상기 프레임부의 상하부에 각각 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체; 상기 장치 본체에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 장애물 극복 유닛; 및 상기 장치 본체에 마련되어 상기 계단의 높이와 크기를 감지하여 상기 장애물 극복 유닛의 제어 정보를 생성하는 센서부를 포함하는 무한 궤도 장치가 제공될 수 있다.
상기 장애물 극복 유닛은, 상기 장치 본체에 결합되는 프레임부; 및 상기 프레임부에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부를 포함할 수 있다.
상기 장치 본체에 마련되며 상기 계단을 승강할 때 상기 장치 본체의 자세를 유지시키는 본체 자세 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 본체 자세 제어부는, 상기 장치 본체에 마련되어 상기 장치 본체의 상기 계단의 승강 시 상기 계단의 높이에 대응되게 상기 장치 본체의 일부 영역을 상승시키는 자세 제어 피스톤 로드; 및 상기 자세 제어 피스톤 로드의 단부에 마련되어 상기 계단면과 접촉되는 바퀴 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 계단을 포함하는 장애물의 크기와 높이 등에 대응되게 패들부의 거리와 각도를 조절하고 패들부의 패들 플레이트가 계단면과 접지력을 유지함으로써 장애물을 효율적으로 극복할 수 있다.
또한, 계단을 승강 시 본체 자세 제어부에 의해 장치 본체의 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무한 궤도 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 장애물 극복 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 패들부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 분해 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 패들부가 제2 프레임의 영역으로 이동된 후 제1 프레임으로부터 분리된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 분리된 제2 프레임이 회전되어 패들부가 제1 프레임의 저면 방향에 배치된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 제2 프레임이 제1 프레임으로부터 분리된 후 45도로 회전된 것을 도시한 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 본체 자세 제어부가 하강된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 장애물 극복 유닛이 장치 바디로부터 하강된 것을 도시한 도면이다.
도 11은 도 1에 도시된 본체 자세 제어부가 하강된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
- 도면부호의 설명 -
1 : 무한 궤도 장치
100 : 장치 본체 110 : 장치 바디
120 : 본체휠 130 : 궤도 부재
140 : 궤도 지지부 141 : 궤도 지지 바디
142 : 궤도 지지 롤러 200 : 장애물 극복 유닛
210 : 프레임부 211 : 제1 프레임
211a : 연결축 212 : 제2 프레임
213 : 제3 프레임 214 : 슬라이드 플랜지
215 : 프레임 피스톤 로드 216 : 지지 블록
220 : 패들부 230 : 베이스 바디
231 : 슬라이드홈 240 : 지지부
241 : 패들 플레이트 242 : 연결 로드
243 : 결합축 250 : 패들 구동부
251 : 실린더부 252 : 실린더 암
260 : 바디 이동부 261 : 구동 모터
262 : 구동 벨트 263 : 구동휠
300 : 센서부 310 : 초음파 센서
320 : 광학 센서 400 : 본체 자세 제어부
410 : 자세 제어 피스톤 로드 420 : 바퀴 부재
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무한 궤도 장치를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 좌측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 장애물 극복 유닛을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 패들부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 분해 사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 패들부가 제2 프레임의 영역으로 이동된 후 제1 프레임으로부터 분리된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
또한, 도 7은 도 6에 도시된 분리된 제2 프레임이 회전되어 패들부가 제1 프레임의 저면 방향에 배치된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 3에 도시된 제2 프레임이 제1 프레임으로부터 분리된 후 45도로 회전된 것을 도시한 도면이고, 도 9는 도 2에 도시된 본체 자세 제어부가 하강된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 도 1에 도시된 장애물 극복 유닛이 장치 바디로부터 하강된 것을 도시한 도면이고, 도 11은 도 1에 도시된 본체 자세 제어부가 하강된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 무한 궤도 장치(1)는, 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체(100)와, 장치 본체(100)에 결합되어 계단의 각도에 대응되게 장치 본체(100)의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 장애물 극복 유닛(200)과, 장치 본체(100)에 마련되어 계단의 높이와 크기등을 감지하여 장애물 극복 유닛(200)의 제어 정보를 생성하는 센서부(300)와, 장치 본체(100)에 마련되며 계단을 승강할 때 장치 본체(100)의 자세를 유지시키는 본체 자세 제어부(400)를 구비한다.
장치 본체(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)와, 장치 바디(110)에 회전 가능하게 결합되는 복수의 본체휠(120)과, 복수의 본체휠(120)에 연결되어 복수의 본체휠(120)과 같이 회전되는 궤도 부재(130)와, 장지 바디에 마련되어 궤도 부재(130)가 텐션을 갖도록 궤도 부재(130)를 지지하는 궤도 지지부(140)를 포함한다.
장치 본체(100)의 장치 바디(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 가로 방향으로 긴 사각형 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서 장치 바디(110)의 내부에는 복수의 본체휠(120)과 연결되어 복수의 본체휠(120)을 회전시키는 구동 부재 예를 들어 모터가 마련될 수 있다.
장치 본체(100)의 복수의 본체휠(120)은, 장치 바디(110)의 내부에 마련된 모터와 축으로 연결되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
본 실시예에서 복수의 본체휠(120)은 장치 바디(110)의 전방에 한 쌍, 장치 바디(110)의 후방에 한 쌍 등 총 두 쌍이 마련될 수 있다.
장치 본체(100)의 궤도 부재(130)는, 트랙 형태로 마련될 수 있고, 한 쌍이 마련되어 하나는 장치 바디(110)의 좌측부에 배치되는 한 쌍의 본체휠(120)에 연결되어 회전될 수 있고 나머지 하나는 장치 바디(110)의 우측부에 배치되는 한 쌍의 본체휠(120)에 연결되어 회전될 수 있다.
장치 본체(100)의 궤도 지지부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)의 측벽에 마련되어 궤도 부재(130)가 텐션을 갖도록 궤도 부재(130)를 지지할 수 있다.
본 실시예에서 궤도 지지부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)의 측벽에 일단부가 결합되는 궤도 지지 바디(141)와, 궤도 지지 바디(141)의 하단부에 마련되어 궤도 부재(130)의 내벽을 지지하는 궤도 지지 롤러(142)를 포함한다.
또한, 본 실시예에서 궤도 지지부(140)는 장치 바디(110)의 양측벽에 각각 마련될 수 있고, 일정 간격을 갖도록 복수로 마련될 수 있다.
장애물 극복 유닛(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)의 저면부에 마련되어 계단의 각도에 대응되게 장치 본체(100)의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지시킬 수 있다.
본 실시예에서 장애물 극복 유닛(200)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임부(210)와, 프레임부(210)에 결합되어 계단의 각도에 대응되게 장치 본체(100)의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부(220)를 포함한다.
장애물 극복 유닛(200)의 프레임부(210)는, 장치 바디(110)의 저면부에 상승 또는 하강(승강)되게 결합될 수 있다. 즉 본 실시예의 주행 중에는 도 1에 도시된 바와 같이 장치 바디(110)에 수납되었다가 필요시, 도 10에 도시된 바와 같이 하강하여 패들부(220)를 위치시킬 수 있다.
본 실시예에서 프레임부(210)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가장 긴 길이를 가지며 복수의 연결축(211a)에 의해 장치 바디(110)에 승강되게 결합되는 제1 프레임(211)과, 제1 프레임(211)의 선단부에 배치되는 제2 프레임(212)과, 제1 프레임(211)의 후단부에 배치되는 제3 프레임(213)과, 제1 프레임(211)과 제2 프레임(212)과 제3 프레임(213)의 상하 방향에 마련되어 패들부의 베이스 바디(230)의 이동을 지지하는 복수의 슬라이드 플랜지(214)와, 제1 프레임(211)에 마련되어 제2 프레임(212) 및 제3 프레임(213)과 연결되는 복수의 프레임 피스톤 로드(215)와, 일측부에 프레임 피스톤 로드(215)가 결합되고 타측부에는 한 쌍의 제2 프레임(212) 또는 한 쌍의 제3 프레임(213)이 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 지지 블록(216)을 포함한다.
본 실시예에서 제2 프레임(212)은 도 6 내지 도 8에 도시된 방식에 의해 180도 회전될 수 있다. 예를 들어, 패들부(220)(216)의 내부에는 모터 및 모터와 연결되어 회전되는 제1 베벨기어가 마련되고, 한 쌍의 제2 프레임(212)의 내부에는 제1 베벨기어와 기어 맞물림되며 제2 프레임(212)과 같이 회전되는 제2 베벨기어가 마련되어 모터의 작동에 의해 제1 베벨기어와 제2 베벨기어가 맞물려서 한 쌍의 제2 프레임(212)은 도 7의 (b)에 도시된 위치로 180도 회전될 수 있고, 이는 제3 프레임(213)에도 그대로 적용될 수 있다.
그리고, 본 실시예에서 제1 프레임(211)은 복수의 연결축(211a)이 장치 바디(110)에 마련된 실린더에 연결되어 도 10에 도시된 바와 같이 하강될 수 있다.
장애물 극복 유닛(200)의 패들부(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임부(210)에 결합되는 베이스 바디(230)와, 베이스 바디(230)의 일측부에 회동되게 결합되어 계단면을 지지하는 지지부(240)와, 도 4에 도시된 바와 같이 베이스 바디(230)의 타측부에 결합되어 지지부(240)를 회동시키는 패들 구동부(250)와, 베이스 바디(230)에 마련되어 베이스 바디(230)를 프레임부(210)의 길이 방향으로 이동시키는 바디 이동부(260)를 포함한다.
본 실시예에서 패들부(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임부(210)의 상부와 하부에 각각 마련될 수 있다.
패들부(220)의 베이스 바디(230)의 하부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 슬라이드홈(231)이 마련되고, 이 슬라이드홈(231)에는 제1 프레임(211)과 제2 프레임(212)과 제3 프레임(213)에 각각 마련된 슬라이드 플랜지(214)가 삽입되어 지지될 수 있다.
패들부(220)의 지지부(240)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)의 하부 방향으로 일단부가 경사지게 돌출되는 패들 플레이트(241)와, 도 4에 도시된 바와 같이, 패들 플레이트(241)에 마련되어 패들 구동부(250)의 실린더 암(252)과 핀 또는 축으로 결합되는 연결 로드(242)와, 패들 플레이트(241)의 가장자리를 베이스 바디(230)에 회동 가능하게 지지하는 한 쌍의 결합축(243)을 포함한다.
본 실시예에서 패들 플레이트(241)는 계단과 장치 본체(100)의 각도에 따라 패들 구동부(250)가 예를 들어 유압으로 각도를 조절하여 계단면과 항상 접지력을 유지할 수 있다.
본 실시예에서 패들 플레이트(241)는 본 실시예가 계단을 오르거나 내릴 때 즉 승강할 때 계단면과 접지력을 유지할 수 있다.
패들부(220)의 패들 구동부(250)는, 본 실시예가 계단을 승강 시 패들 플레이트(241)를 회동시켜 패들 플레이트(241)를 계단면에 접지시킬 수 있다.
본 실시예에서 패들 구동부(250)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(230)에 마련되는 실린더부(251)와, 일측부는 실린더부(251)의 피스톤 로드의 단부에 결합되고 타측부는 지지부(240)의 연결 로드(242)에 결합되는 실린더 암(252)을 포함한다.
본 실시예에서 실린더부(251)는 유압으로 작동될 수 있다.
장애물 극복 유닛(200)의 바디 이동부(260)는, 베이스 바디(230)를 프레임의 길이 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 실시예에서 바디 이동부(260)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 바디(230)에 마련되는 구동 모터(261)와, 구동 모터(261)에 연결되어 회전되는 구동 벨트(262)와, 베이스 바디(230)에 마련되며 일측부는 프레임부(210)에 접촉되고 타측부는 구동 벨트(262)에 연결되어 베이스 바디(230)를 프레임부(210)의 길이 방향으로 이동시키는 복수의 구동휠(263)을 포함한다.
이하에서 바디 이동부(260)의 작동을 도 3의 하부 중앙부에 배치된 패들부(220)를 기준으로 간략히 설명한다.
먼저 구동 모터(261)가 작동되면 구동 모터(261)와 연결된 한 쌍의 구동 벨트(262)가 회전된다. 한 쌍의 구동 벨트(262)가 회전되면 한 쌍의 구동 벨트(262)에 일측부가 연결된 두 쌍의 구동휠(263)이 회전된다. 본 실시예에서 두 쌍의 구동휠(263)은 제1 프레임(211)의 저면부에 접촉되어 있으므로 두 쌍의 구동휠(263)과 제1 프레임(211)의 저면부의 마찰력으로 패들부는 제1 프레임(211)의 좌우 방향으로 선택적으로 이동될 수 있다.
센서부(300)는, 장치 본체(100)에 마련되며 계단의 높이와 크기를 감지하여 장애물 극복 유닛(200)의 제어 정보를 생성하며 이 정보는 제어부(미도시)로 전달될 수 있다.
본 실시예에서 센서부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)의 전방에 마련되며 초음파를 발산시켜 물체와의 거리를 측정하는 초음파 센서(310)와, 장치 본체(100)의 전방을 촬영하는 광학 센서(320)와, 초음파 센서(310)와 이미지 센서로부터 데이터를 입력받아 계단의 높이와 크기를 계산하여 장애물 극복 유닛(200)의 제어 정보를 생성하고 장애물 극복 유닛(200)의 동작을 제어하는 중앙처리부(미도시)를 포함할 수 있다.
본체 자세 제어부(400)는, 장치 바디(110)에 마련되어 계단을 승강할 때 장치 본체(100)의 자세를 유지시킬 수 있다. 즉 본 실시예에서 본체 자세 제어부(400)는 본 실시예가 계단을 상승 시 장치 본체(100)의 전방을 들어주어 계단에 패들 플레이트(241)가 접촉되게 할 있다. 또한, 본 실시예가 계단을 하강 시에는 장치 본체(100)가 급격하게 자세가 바뀌는 것을 방지하여 장치 본체(100)의 자세를 안정되게 도와줄 수 있다.
본 실시예에서 본체 자세 제어부(400)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 장치 바디(110)에 마련되어 장치 본체(100)의 상기 계단의 승강 시 계단의 높이에 대응되게 장치 본체(100)의 일부 영역을 상승시키는 자세 제어 피스톤 로드(410)와, 자세 제어 피스톤 로드(410)의 단부에 마련되어 계단면과 접촉되는 바퀴 부재(420)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 자세 제어 피스톤 로드(410)는 장치 바디(110)에 마련된 실린더와 연결되어 승강될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 계단을 포함하는 장애물의 크기와 높이 등에 대응되게 패들부의 거리와 각도를 조절하고 패들부의 패들 플레이트가 계단면과 접지력을 유지함으로써 장애물을 효율적으로 극복할 수 있다. 또한, 계단을 승강 시 본체 자세 제어부에 의해 장치 본체의 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 또는 변형들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 해석된다.

Claims (9)

  1. 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체에 결합되는 프레임부; 및
    상기 프레임부에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부를 포함하고,
    상기 패들부는 상기 프레임부에 결합되는 베이스 바디, 상기 베이스 바디의 일측부에 회동되게 결합되어 상기 계단면을 지지하는 지지부 및 상기 베이스 바디의 타측부에 결합되어 상기 지지부를 회동시키는 패들 구동부를 포함하고,
    상기 패들부는 상기 베이스 바디에 마련되어 상기 베이스 바디를 상기 프레임부의 길이 방향으로 이동시키는 바디 이동부를 포함하는 장애물 극복 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 베이스 바디에 결합되며 상기 계단면을 지지하는 패들 플레이트; 및
    상기 패들 플레이트에 마련되어 상기 베이스 바디에 회전되게 축 결합되는 결합축을 포함하는 장애물 극복 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패들 구동부는,
    상기 베이스 바디에 결합되는 실린더부; 및
    일측부는 상기 실린더부의 피스톤 로드에 결합되고 타측부는 상기 패들 플레이트에 마련된 연결 로드에 결합되는 실린더 암을 포함하는 장애물 극복 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바디 이동부는,
    상기 베이스 바디에 마련되는 구동 모터;
    상기 구동 모터에 연결되어 회전되는 구동 벨트; 및
    상기 베이스 바디에 마련되며 일측부는 상기 프레임부에 접촉되고 타측부는 상기 구동 벨트에 연결되어 상기 베이스 바디를 상기 프레임부의 길이 방향으로 이동시키는 복수의 구동휠을 포함하는 장애물 극복 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임부에는 상기 프레임부의 길이 방향으로 슬라이드 플랜지가 마련되고,
    상기 베이스 바디에는 상기 슬라이드 플랜지가 삽입되는 슬라이드홈이 마련되는 장애물 극복 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패들부는 상기 프레임부의 상하부에 각각 마련되는 장애물 극복 유닛.
  7. 계단을 포함하는 장애물을 승강하는 장치 본체;
    상기 장치 본체에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 장애물 극복 유닛; 및
    상기 장치 본체에 마련되어 상기 계단의 높이와 크기를 감지하여 상기 장애물 극복 유닛의 제어 정보를 생성하는 센서부를 포함하고,
    상기 장애물 극복 유닛은,
    상기 장치 본체에 결합되는 프레임부; 및
    상기 프레임부에 결합되어 상기 계단의 각도에 대응되게 상기 장치 본체의 각도를 조절하여 계단면과 접지력을 유지하는 패들부를 포함하고,
    상기 패들부는 상기 프레임부에 결합되는 베이스 바디, 상기 베이스 바디의 일측부에 회동되게 결합되어 상기 계단면을 지지하는 지지부 및 상기 베이스 바디의 타측부에 결합되어 상기 지지부를 회동시키는 패들 구동부를 포함하고,
    상기 패들부는 상기 베이스 바디에 마련되어 상기 베이스 바디를 상기 프레임부의 길이 방향으로 이동시키는 바디 이동부를 포함하는 무한 궤도 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 장치 본체에 마련되며 상기 계단을 승강할 때 상기 장치 본체의 자세를 유지시키는 본체 자세 제어부를 더 포함하는 무한 궤도 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본체 자세 제어부는,
    상기 장치 본체에 마련되어 상기 장치 본체의 상기 계단의 승강 시 상기 계단의 높이에 대응되게 상기 장치 본체의 일부 영역을 상승시키는 자세 제어 피스톤 로드; 및
    상기 자세 제어 피스톤 로드의 단부에 마련되어 상기 계단면과 접촉되는 바퀴 부재를 포함하는 무한 궤도 장치.
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KR102318510B1 (ko) * 2021-03-10 2021-10-27 박찬웅 장애물 극복 유닛 및 이를 구비한 무한 궤도 장치

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