KR20010048486A

KR20010048486A - 로봇용 이동장치

Info

Publication number: KR20010048486A
Application number: KR1019990053175A
Authority: KR
Inventors: 김승호; 김창회; 서용칠; 정승호; 이영광
Original assignee: 장인순; 한국원자력연구소; 이종훈; 한국전력공사
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-15
Also published as: KR100353046B1

Abstract

본 발명은 로봇용 이동장치에 관한 것으로, 그 목적은 지형에 관계없이 목표지점까지 이동로봇을 신속하게 이동하여 작업을 용이하게 수행 할 수 있도록 한 로봇용 이동장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 로봇 이동장치에 있어서, 상기 이동로봇의 몸체에 대각선 방향으로 구동밸트의 위치를 변화시키는 아암브래킷 구동부를 설치하고, 또다른 대각선 방향으로 바퀴 및 구동밸트를 구동시키는 바퀴 구동부를 설치하여, 바퀴와 구동밸트를 노면에 선택적으로 접촉·구동시켜 노면상태에 관계없이 이동로봇을 신속하고 안전하게 이동시킬 수 있는 로봇용 이동장치를 제공함에 있다.

Description

로봇용 이동장치{Vehicle for robot}

본 발명은 로봇용 이동장치에 관한 것으로, 장애물 및 홈 통과가 용이하도록 바퀴구동과 밸트구동을 병행하여 행 할 수 있는 로봇용 이동장치에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 이동로봇은 모터의 작동에 의한 바퀴의 구동 또는 모터의 작동에 의한 밸트의 구동에 의해 목표지점으로 이동하도록 되어 있었다. 이와 같이 로봇의 이동수단이 바퀴의 구동에 의해 이루어질 경우, 이동로봇은 목표지점까지 신속하게 이동할 수 있으나, 홈 또는 장애물이 있을 경우, 바퀴가 홈내로 빠지거나 장애물에 걸려 이동할 수 없는 경우도 발생되었다. 또한, 로봇의 이동수단이 밸트의 구동에 의해 이루어질 경우, 홈 또는 장애물을 용이하게 통과할 수 있으나, 이동속도가 너무 느리다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 지형에 관계없이 목표지점까지 이동로봇을 신속하게 이동하여 작업을 용이하게 수행 할 수 있도록 바퀴와 밸트구조의 트랙으로 복합구성한 로봇용 이동장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 이동로봇의 구동장치에 있어서; 상기 이동로봇의 몸체에 대각선 방향으로 구동밸트의 위치를 변화시키는 아암브래킷 구동부를 설치하고, 또다른 대각선 방향으로 바퀴 및 구동밸트를 구동시키는 바퀴 구동부를 설치하여, 바퀴와 구동밸트를 노면에 선택적으로 접촉·구동시켜 노면상태에 관계없이 이동로봇을 신속하고 안전하게 이동시킬 수 있는 로봇용 이동장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 평면 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 정면 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 아암브래킷 구동부예시도

도 4 는 본 발명에 따른 바퀴 구동부 예시도

도 5 는 본 발명의 작동상태를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(100): 아암브래킷 구동부 (111,211): 아암브래킷

(112,212): 바퀴 (113,213): 주 구동풀리

(114,214): 메인축 (115,215): 바퀴구동축

(116,216): 아암구동중공축 (117,217): 체인스프라켓

(118,218): 보조풀리 (119,219): 구동밸트

(120,220): 홀더 (121,221): 베이링

(122): RV 감속기 (123): 워엄기어 감속기

(124): 아암브래킷 회전모터 (111`): 연결부

(200): 바퀴구동부 (222): 감속기

(223): 체인 (224): 구동모터

(300): 이동로봇 몸체 (400): 노면

(1161,2161): 삽입홀 (1162): 공간부

(1111,2111): 가이드 로울러 (1112,2112): 장력조절부

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 평면 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 정면 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 아암 브래킷(111)을 회전시키는 아암브래킷 구동부(10)와, 구동밸트 및 바퀴를 구동시키는 바퀴 구동부(20)로 구성되어 있다.

상기 아암브래킷 구동부(100)는 아암 브래킷(111)의 위치를 변화시키는 것으로, 도 3 에 도시된 바와 같이 바퀴(112) 및 주 구동풀리(113)가 설치되는 메인축(114)과, 상기 메인축(114)과 연결되는 바퀴 구동축(115)과, 상기 바퀴 구동축(115)이 동일중심선을 구비하고 내부에 삽입되는 암구동 중공축(116)과, 상기 암구동 중공축(116) 내부에 위치하도록 바퀴 구동축(115)에 설치되는 체인스프라켓(117)과, 상기 주 구동풀리(113) 일측에 위치하도록 암구동중공축(116)에 연결 설치되는 암브래킷(111)과, 상기 아암브래킷(111)에 일정간격을 유지하고 각각 설치되는 다수개의 보조 풀리(118)와, 상기 주 구동풀리(113)와 다수개의 보조 풀리(118)를 연결하는 구동밸트(119)와, 상기 암구동 중공축(116)을 지지하는 홀더(120)와, 상기 바퀴구동축(115)과 암구동중공축(116), 암구동중공축(116)과 홀더(120) 사이에 각각 설치되는 베어링(121)과, 상기 암구동중공축(116)에 연결되는 RV 감속기(122) 및 워엄기어감속기(123)와, 상기 워엄기어감속기(123)와 연결되는 아암브래킷 회전모터(124)로 구성되어 있다.

상기 암구동중공축(116)은 바퀴구동축(115)의 일측부가 동일중심선을 구비하고 삽입될 수 있도록 중앙내부에 일정직경을 구비하는 삽입홀(1161)이 형성되어 있으며, 상기 삽입홀(1161)에 연결되어 체인스프라켓(117)이 설치되도록 일측이 개방된 공간부(1162)가 형성되어 있다. 즉, 상기 삽입홀(1161)과 공간부(1162)는 암구동중공축(116) 내부에 연결·형성되어 있으며, 상기 공간부(1162)의 일측이 외부와 연결되도록 공간부(1162)의 일정부분 개방되어 있다.

상기 아암브래킷(111)에는 주 구동풀리(113)와 두 개의 보조풀리(118)가 서로 일정거리를 유지하며 회전가능하도록 설치되고, 상기 두 개의 보조풀리(118) 사이에 구동밸트(119)의 이탈을 방지하는 가이드 로울러(1111)가 설치되며, 주 구동풀리(113)와 일측 보조풀리(118) 사이에 구동밸트(119)의 장력을 조정하는 장력조절부(1112)가 설치되어 있다.

상기 아암브래킷 구동부(100)는 아암브래킷 회전모터(124)의 작동시, 회전모터(124)의 구동력이 워엄기어감속기(123) 및 RV 감속기(122)를 통해 아암구동중공축(116)에 전달되고, 아암구동중공축(116)에 의해 아암브래킷(111)이 회전하게 된다. 이때 상기 아암구동중공축(116)과 바퀴구동축(115) 사이 및 아암구동중공축(116)과 홀더(120) 사이에는 베어링(121)이 설치되어 있어 아암구동중공축(116)의 회전시 바퀴 구동축(115) 및 홀더(120)는 회전되지 않는다. 또한 상기 아암브래킷(111)은 회전모터(124)에 의해 서로 평행하는 또다른 아암브래킷(211)이 동시에 회전되도록 서로 평행하는 아암브래킷(211)이 연결부(111`)에 의해 연결되어 있다.

상기 바퀴구동부(200)는 바퀴(212) 및 체인(223)을 구동시키는 것으로, 도 4 에 도시된 바와 같이 바퀴(212) 및 주 구동풀리(213)가 설치되는 메인축(214)과, 상기 메인축(214)과 연결되는 바퀴 구동축(215)과, 상기 바퀴 구동축(215)이 동일중심선을 구비하고 내부에 삽입되는 암구동중공축(216)과, 상기 암구동 중공축(216) 후부에 위치하도록 바퀴 구동축(215)에 설치되는 체인스프라켓(217)과, 상기 주 구동풀리(213) 일측에 위치하도록 암구동중공축(216)에 연결 설치되는 암브래킷(211)과, 상기 아암브래킷(211)에 일정간격을 유지하고 각각 설치되는 다수개의 보조 풀리(218)와, 상기 주 구동풀리(213)와 다수개의 보조 풀리(218)를 연결하는 구동밸트(219)와, 상기 암구동중공축(216)을 지지하는 홀더(220)와, 상기 바퀴구동축(215)과 암구동중공축(216), 암구동중공축(216)과 홀더(220) 사이에 각각 설치되는 베어링(221)과, 상기 바퀴구동축(215)에 연결되는 감속기(222)와, 상기 감속기(222)와 연결되는 구동모터(224)로 구성되어 있다.

상기 아암구동중공축(216)은 바퀴구동축(215)의 일측부가 동일중심선을 구비하고 삽입될 수 있도록 중앙내부에 일정직경을 구비하는 삽입홀(2161)이 형성되어 있다.

상기 아암브래킷(211)에는 주 구동풀리(213)와 두 개의 보조풀리(218)가 서로 일정거리를 유지하며 회전가능하도록 설치되고, 상기 두 개의 보조풀리(218) 사이에 구동밸트(219)의 이탈을 방지하는 가이드 로울러(2111)가 설치되며, 주 구동풀리(213)와 일측 보조풀리(218) 사이에 구동밸트(219)의 장력을 조정하는 장력조절부(2112)가 설치되어 있다.

상기 바퀴구동부(215)는 구동모터(224)의 작동시, 구동모터(224)의 구동력이 감속기(222)를 통해 바퀴구동축(215)에 전달되고, 상기 바퀴구동축(215)에 의해 메인축(214)에 설치된 바퀴(212)와 주 구동풀리(213) 및 바퀴구동축(215)에 설치된 체인 스프라켓(217)이 회전되며, 주 구동풀리(213)에 의해 구동밸트(219)가 작동된다.

이때, 상기 바퀴구동부(200)의 체인 스프라켓(217)과 아암브래킷 구동부(100)의 체인 스프라켓(117)은 체인(223)에 의해 서로 연결되어 있어 바퀴구동부(200) 구동모터(224)의 작동시, 바퀴구동부(200)의 바퀴(212)와 구동밸트(219), 아암브래킷 구동부(100)의 바퀴(112)와 구동밸트(119)가 동시에 일방향 회전하게 된다.

또한, 상기 아암브래킷 구동부(100)에 의해 아암브래킷(111,211)이 회전할 시, 상기 아암브래킷(111,211)의 회전각도는 암구동중공축(116)에 형성된 공간부(1162)의 개방정도에 의해 제어된다. 즉, 상기 암구동중공축(116)에 형성된 공간부(1162)내 및 아암구동중공축(216) 후부에 위치하도록 바퀴구동축(115,215)에 체인스프라켓(117,217)이 설치되고, 상기 체인 스프라켓(117,217)에 체인(223)이 연결·설치되므로, 체인구동에 영향을 주지 않도록 공간부(1162)의 일측이 개방되고, 상기 개방된 범위내에서 아암브래킷(111,211)과 연결된 암구동중공축(116)이 회전모터(124)에 의해 회전하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 이동로봇의 몸체(300)에 아암브래킷 구동부(100)가 대각선 방향으로 설치되고, 또다른 대각선 방향으로 바퀴구동부(200)가 각각 설치되며, 일측 아암브래킷 구동부(100)의 아암브래킷(111)과 이에 근접된 바퀴 구동부(200)의 아암브래킷(211)이 연결부(111`)에 의해 서로 연결됨과 동시에, 상기 아암브래킷 구동부(100)의 체인 스프라켓(117)은 또다른 바퀴 구동부(200)의 체인 스프라켓(217)과 체인(223)에 의해 연결되어 있다. 즉, 상기 이동로봇의 몸체(300) 양측에 동일중심선을 구비하도록 설치된 바퀴 구동부(200)와 아암브래킷 구동부(100)의 아암브래킷(211,111)은 연결부(111`)에 의해 서로 각각 연결되고, 아암브래킷이 일직선상에 위치하도록 이동로봇의 몸체(300)에 설치된 아암브래킷 구동부(100)와 바퀴 구동부(200)의 체인 스프라켓(217)은 체인(223)에 의해 서로 연결되어 있다. 상기 아암브래킷 구동부(100)의 아암브래킷(111)과 연결부(111`)에 의해 연결되는 바퀴구동부(200)의 체인 스프라켓은 또다른 아암브래킷 구동부(100)의 체인 스프라켓(117)과 체인(223)에 의해 연결되어 있다.

즉, 상기 아암브래킷구동부(100)와 바퀴구동부(200)는 대각선 방향으로 서로 교차되어 설치되고, 동일 중심선을 구비하는 아암브래킷구동부(100)와 바퀴구동부(200)는 연결부(111`)에 의해 아암브래킷(111,211)이 서로 연결되며, 전/후 위치에 설치된 아암브래킷 구동부(100)와 바퀴구동부(200)는 체인(223)에 의해 서로 연결되어 있다.

도 5 는 본 발명의 작동상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 상기와 같이 구성된 본 발명은 이동시, 먼저 주 구동풀리(113,213)에 의해 작동되는 구동밸트(119,219)가 노면에 접촉되지 않도록 이동로봇 몸체(300)에 대각선 방향으로 설치되어 있는 아암브래킷 구동부(100)를 작동하여 아암브래킷 구동부(100)와 바퀴구동부(200)의 아암브래킷이 'V'자 형상으로 되도록 한다음, 대각선 방향으로 설치되어 있는 바퀴 구동부(200)를 작동하면 바퀴(112,212)에 의해 이동로봇이 이동된다. 이때 주 구동풀리(113,213)도 같이 구동되나, 아암브래킷 구동부(100)와 바퀴구동부(200)의 아암브래킷(111,211)을 'V'자 형상으로 하면, 노면에 바퀴(112,212)만 접촉되게 되므로 주 구동풀리(113,213)에 의해 작동되는 구동밸트(119,219)는 허공에서 작동되게 된다. 또한, 바퀴 구동부(200)의 체인 스프라켓(217)과 아암브래킷 구동부(100)의 체인 스프라켓(117)이 체인(223)으로 연결되어 있으므로, 바퀴 구동부(200)의 작동시 바퀴 구동부의 바퀴(212)와 아암브래킷 구동부의 바퀴(112)가 동시 구동된다.

또한, 이동로봇의 주행중, 장애물 또는 홈이 있을 경우, 아암브래킷 구동부(100)를 작동하여 'V'자형으로 올라가 있는 아암브래킷(111,211)을 회전작동하여 도 2 와 같이 구동밸트(119,219)와 노면(400)을 접촉시킨 다음, 바퀴구동부(200)에 의해 구동밸트(119,219)를 작동시켜 장애물 또는 홈을 통과할 수 있다. 이때 상기 구동밸트(119,219)가 노면(400)에 접촉되면, 구동밸트(119,219)의 접촉에 의해 바퀴(112,212)는 노면(400)에 접촉되지 않는다.

상기와 같이 구동밸트(119,219)의 구동에 의해 장애물 또는 홈을 통과하면, 아암브래킷 회전모터(124)를 작동하여 아암브래킷 구동부(100) 및 바퀴구동부(200)의 아암브래킷(111,211)이 'V'자 형상이 되도록 아암브래킷(111,211)을 회전한 다음, 바퀴구동부(200)에 의해 노면에 접촉되어 있는 바퀴(112,212)를 구동시킨다.

이와 같이 본 발명은 장애물 통과가 용이한 구동밸트 타입의 구동부와, 이동이 신속한 바퀴 타입의 구동부를 선택적 사용할 수 있도록 되어 있어, 이동로봇이 목표지점까지 신속하고 안전하게 이동할 수 있으며, 그로 인해 작업을 용이하게 할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims

로봇의 이동장치에 있어서;

상기 이동로봇의 몸체에 대각선 방향으로 구동밸트의 위치를 변화시키는 아암브래킷 구동부를 설치하고, 또다른 대각선 방향으로 바퀴 및 구동밸트를 구동시키는 바퀴 구동부를 설치하여, 바퀴와 구동밸트를 노면에 선택적으로 접촉·구동시키는 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 아암브래킷 구동부는 바퀴 및 주 구동풀리가 설치되는 메인축과, 상기 메인축과 연결되는 바퀴 구동축과, 상기 바퀴 구동축이 동일중심선을 구비하고 내부에 삽입되는 암구동중공축과, 상기 암구동중공축 내부에 위치하도록 바퀴 구동축에 설치되는 체인 스프라켓과, 상기 주 구동풀리 일측에 위치하도록 암구동중공축에 연결 설치되는 암브래킷과, 상기 아암브래킷에 일정간격을 유지하고 각각 설치되는 다수개의 보조 풀리와, 상기 주 구동풀리와 다수개의 보조 풀리를 연결하는 구동밸트와, 상기 암구동중공축을 지지하는 홀더와, 상기 바퀴구동축과 암구동중공축, 암구동중공축과 홀더 사이에 각각 설치되는 베어링과, 상기 암구동중공축에 연결되는 RV 감속기 및 워엄기어감속기와, 상기 워엄기어감속기와 연결되는 아암브래킷 회전모터로 구성된 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 바퀴 구동축은 바퀴 및 주 구동풀리가 설치되는 메인축과, 상기 메인축과 연결되는 바퀴 구동축과, 상기 바퀴 구동축이 동일중심선을 구비하고 내부에 삽입되는 암구동중공축과, 상기 암구동 중공축 후부에 위치하도록 바퀴 구동축에 설치되는 체인스프라켓과, 상기 주 구동풀리 일측에 위치하도록 암구동중공축에 연결 설치되는 암브래킷과, 상기 아암브래킷에 일정간격을 유지하고 각각 설치되는 다수개의 보조 풀리와, 상기 주 구동풀리와 다수개의 보조 풀리를 연결하는 구동밸트와, 상기 암구동중공축을 지지하는 홀더와, 상기 바퀴구동축과 암구동중공축, 암구동중공축과 홀더 사이에 각각 설치되는 베어링과, 상기 바퀴구동축에 연결되는 감속기와, 상기 감속기와 연결되는 구동모터로 구성된 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 바퀴 구동부의 체인 스프라켓과, 이에 일직선상에 위치하도록 이동로봇의 몸체에 설치된 아암브래킷 구동부의 체인 스프라켓은 체인에 의해 각각 서로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 아암브래킷 구동부의 아암브래킷과, 이에 평행하도록 이동로봇의 몸체에 설치된 바퀴구동부의 아암브래킷은 연결부에 의해 각각 서로 연결된 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 아암 브래킷에 설치되는 두 개의 보조풀리 사이에는 구동밸트의 이탈을 방지하는 가이드 로울러가 설치되고, 주 구동풀리와 일측 보조풀리 사이에 구동밸트의 장력을 조정하는 장력조절부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 로봇용 이동장치.