KR200420023Y1 - 두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴 및 주행바퀴 - Google Patents

Abstract

본 고안은 두 바퀴주행 로봇(1)에 있어서, 구동모터 컨트롤러, 각종 센서 및 배터리가 구성되고, 하부(3)에 횡으로 마주보는 두 개의 주행바퀴(10)가 구성되어 스스로 균형을 잡고 직립 및 주행할 수 있는 두 바퀴주행 로봇(1)용 보조바퀴(2) 및 주행바퀴(10)에 관한 것으로,

보조바퀴(2)를 두 바퀴주행 로봇(1)에 구성하여, 두 바퀴주행 로봇(1)의 자세제어 기능을 정지시키더라도, 보조바퀴(2)로 인하여 균형을 유지한 채 서 있을 수 있도록 하고,

로봇(1)의 무게가 주행바퀴(10)에 균형있게 분산되도록 내측베어링(16)의 위치를 중심에 설정한 주행바퀴(10)를 구성하여 시간이 경과 하여도 주행바퀴(10)의 정렬이 유지되도록 구성한 것이다.

두 바퀴 주행 로봇, 보조바퀴, 주행바퀴

Description

두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴 및 주행바퀴 {Auxiliary wheel and driving wheel for two-wheel robot}

도 1은 두 바퀴주행 로봇을 예시한 사시도

도 2 및 도 3은 본 고안 두 바퀴 주행 로봇에 보조바퀴가 구성되어 작동되는 상태를 예시한 측면도

도 4는 본 고안 두 바퀴주행 로봇용 주행바퀴를 예시한 사시도 및 단면 사시도

도 5는 종래의 주행바퀴를 예시한 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 로봇

2: 보조바퀴

3: 하부

10: 주행바퀴

11: 구동모터

12: 휠

13: 바퀴축

14: 종동기어

15: 구동기어

16: 내측베어링

17: 외측베어링

18: 전방접지면

19: 후방접지면

20: 타이어

c: 바퀴중심선

본 고안은 두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴 및 주행바퀴에 관한 것이다.

두 바퀴주행 로봇(1)은 도 1에서와 같이 로봇(1)의 하부(3)에 횡으로 마주보는 두 개의 주행바퀴(10)를 구성하고, 이 주행바퀴(10)에 구동력을 전달하는 두 개의 구동모터(11)를 구성하며,

자이로센서, 초음파센서, 적외선센서 등의 각종 센서의 감지신호를 감지하고 이를 바탕으로 컨트롤러로 두 개의 구동모터(11)를 시시각각 제어하여 횡으로 연결된 두 개의 주행바퀴(10)로 로봇(1)의 균형을 제어하여 전, 후 이동 및 회전 가능한 첨단 로봇이다.

예를 들어 상세히 설명하면, 로봇(1)이 전방으로 5˚ 정도 기울면 컨트롤러 가 센서의 신호로 기울기를 판독하고, 이 기울기가 해소될 정도만큼 구동모터(11)를 로봇(1)이 전진하는 방향으로 구동하면 로봇(1)의 기울기가 해소되는 원리를 이용한 것이다. 따라서, 두 개의 주행바퀴(10)로도 균형을 잃지 않고 똑바로 서 있거나(直立) 주행할 수 있다.

이렇게 균형을 잡는 기능을 자세제어 기능이라고 하며, 이러한 자세제어 기능은 전력을 차단하면 컨트롤러의 자세제어 기능이 상실되어 로봇(1)이 바로 쓰러지기 때문에, 로봇(1)이 정지상태와 같은 직립(直立) 상태에 있더라도 전력을 차단할 수 없어 배터리의 전력소모가 많아 결과적으로 작동시간이 짧아지는 단점이 있으며,

사용자가 로봇(1)의 작동을 정지시키기 전에 별도의 받침대로 받치거나 미리 로봇(1)을 눕혀 놓아야 하는 문제가 있었다.

또한, 로봇(1)의 주행을 위한 종래의 주행바퀴(10)는 도 5에서와 같이 타이어(20)와 종동기어(14)가 휠(12)에 조립되고, 휠(12)의 바깥면에 외측베어링(17)을, 종동기어(14)의 로봇(1) 쪽에 내측베어링(16)을 구성하였다.

이러한 주행바퀴(10)의 내, 외측베어링(16, 17)에 로봇(1)의 바퀴축(13)을 끼우고, 구동모터(11)의 구동기어(15)를 주행바퀴(10)의 종동기어(14)에 맞물리도록 연결하여 구동모터(11)의 구동력으로 주행바퀴(10)를 구동하여 로봇(1)이 주행하거나 자세제어 기능을 수행하도록 하였다.

이러한 로봇(1)은 내부에 컨트롤러, 각종 센서, 배터리, 구동모터(11), 프레임과 같은 다양한 구성품으로 구성되어, 상당한 무게를 가지게 되는데, 이 무게가 주행바퀴(10)의 균형의 중심인 바퀴중심선(c)이 아닌 로봇(1) 방향으로 위치된 내측베어링(16) 쪽에 가압 되기 때문에,

시간이 지나면 똑바로 정렬된 주행바퀴(10)가 바퀴축(13)이 휘면서 벌어지는 문제가 발생되어, 정밀한 제어가 필요한 두 바퀴주행 로봇(1)의 주행바퀴(10) 구조로는 적합하지 않은 단점이 있었다.

본 고안은 이러한 문제점을 감안하여 고안한 것으로, 두 바퀴주행 로봇(1)의 전력을 차단하여 자세제어 기능을 상실하더라도, 두 바퀴주행 로봇(1)이 스스로 서 있을 수 있도록 하여 보관을 용이하게 하고, 배터리의 전력을 절약하며,

주행바퀴(10)의 바퀴중심선(c)에서 두 바퀴주행 로봇(10)의 무게를 받도록 구성하여,

오랜 시간을 경과 하여도 주행바퀴(10)의 정렬이 틀어지지 않도록 구성한 두 바퀴주행 로봇(1)을 제공하는 것이다

본 발명 두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴의 실시 예를 도 1 내지 도 3에 따라 설명하면 다음과 같다.

두 바퀴주행 로봇(1)은 하부(3)의 전방과 후방이 비스듬한 전방접지면(18)과 후방접지면(19)이 형성되어 있기 때문에 주행중 장애물이 돌출되어 있더라도 하부(3)가 걸리지 않고 넘을 수 있도록 형성되어 있다.

이러한 하부(3)의 후방접지면(19)에 로봇(1)이 주행바퀴(10)를 축으로 후방 으로 기울더라도 로봇(1)이 균형을 잃지 않으면서도 보조바퀴(2)가 지면에 닿을 수 있는 정도의 높이로 보조바퀴(2)를 부착한다.

보조바퀴(2)는 상기 부착장소 외에 전방접지면(18) 또는, 전방접지면(18)과 후방접지면(19) 동시에 부착도 가능하고,

로봇(1)의 기울임 각을 사용자가 임의대로 조절할 수 있도록 후방접지면(19) 또는 보조바퀴(2)에 길이나 각도를 조절할 수 있는 다양한 각도조절 장치를 부가할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예를 도 2 및 도 3을 따라 설명하면 다음과 같다.

컨트롤러의 제어에 따라 구동모터(11)에 동력이 전달되면 도 2의 (a)에서와 같이 로봇(1)이 직립상태가 되어 주행하게 된다. 이때 보조바퀴(2)는 지면과 떨어져 있으므로 두 개의 주행바퀴(10)로 직립(直立)하여 주행하는 로봇(1)의 작동에 영향을 미치지 않는다.

사용자가 로봇(1)의 작동을 정지시키면 컨트롤러가 이것을 판독하고 로봇(1)의 보조바퀴(2)가 지면에 닿을 만큼 구동모터(11)를 전진방향으로 구동한 후 전력을 차단한다.

이에 따라, 로봇(1)이 기울면서 두 개의 주행바퀴(10)와 보조바퀴(2)가 모두 지면에 닿아 균형을 유지하기 때문에, 두 바퀴주행 로봇(1)은 별도의 받침대 없이도 서 있을 수 있다.

도 3의 (a)에서와 같이 다시 사용자가 로봇(1)을 작동시키면, 컨트롤러는 기울임을 판단하고 로봇(1)이 기울임을 해소할 수 있을 만큼 구동모터(11)를 후진방향으로 구동하여, 도 3의 (b)에서와 같이 로봇(1)이 직립하면서 보조바퀴(2)가 지면과 떨어지게 되어 다시 주행하거나 직립할 수 있는 상태가 된다.

그리고, 본 발명 두 바퀴주행 로봇의 주행바퀴의 실시 예를 도 4를 따라 설명하면 다음과 같다.

주행바퀴(10)의 균형의 중심인 바퀴중심선(c)의 휠(12) 중앙에 내측베어링(16)을 위치시켜 구성하고, 바퀴축(13)을 내, 외측베어링(16, 17)에 결합한다.

따라서, 로봇(1) 전체의 무게가 주행바퀴(10) 균형의 중심에 위치된 내측베어링(16)에 전달되기 때문에 결과적으로 로봇(1)의 무게가 치우침 없이 주행바퀴(10)에 균형있게 분산되기 때문에 시간이 경과 하여도 주행바퀴(10)의 정렬이 유지된다.

결국 본 발명의 요지는, 로봇(1)의 하부(3) 후방접지면(19)에 주행바퀴(10)를 축으로 로봇(1)이 후방으로 기울더라도 로봇(1)이 균형을 잃지 않으면서도 보조바퀴(2)가 지면에 닿을 수 있는 정도의 높이로 보조바퀴(2)를 부착한 것을 특징으로 하는 두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴(2)와,

주행바퀴(10)의 균형의 중심인 바퀴중심선(c)의 휠(12) 중앙에 내측베어링(16)을 구성한 것을 특징으로 하는 두 바퀴주행 로봇용 주행바퀴(10)인 것이다.

이러한 본 고안의 두 바퀴주행 로봇(1)은 로봇(1)의 자세제어 기능을 정지시키더라도, 보조바퀴(2)로 인하여 균형을 유지한 채 서있을 수 있으므로, 별도의 받침대 없이 보관이 가능하고, 이때 사용자가 밀어 로봇(1)을 이동시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 두 바퀴주행 로봇은 쓰러지지 않게 하기 위해 시시각각 기울기를 판단하여 구동모터(11)를 구동시키는 자세제어 기능을 수행하므로 로봇(1)이 미 주행 상태에 있더라도 지속적으로 배터리의 전력을 소모해야 하는 단점이 있으나,

보조바퀴(2)로 인하여 로봇(1)이 균형을 잃지 않고 스스로 서 있을 수 있으므로,

이를 응용하여 일정시간 사용하지 않을시 컨트롤러가 이를 판독하고 로봇(1)을 기울여 보조바퀴(2)가 지면에 닿게 한 후, 자세제어 기능을 정지시킬 수 있는 대기상태(sleep-mode)로의 전환이 가능하므로, 최소한의 전력이 소모되어 배터리를 절약하는 효과가 있다.

또한, 주행바퀴(10)의 바퀴중심선(c)인 휠(12)의 중앙에 내측베어링(16)을 위치시켜 구성하고, 바퀴축(13)을 내, 외측베어링(16, 17)에 결합하므로,

로봇(1)의 무게가 주행바퀴(10)에 균형있게 분산되어, 시간이 경과 하여도 주행바퀴(10)의 정렬이 유지되기 때문에 유지, 보수비가 절감되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 배터리, 구동모터 및 주행바퀴 등이 포함된 두 바퀴주행 로봇에 있어서,

   로봇(1)의 후방접지면(19)에 로봇(1)이 후방으로 기울더라도 로봇(1)이 균형을 잃지 않으면서도 보조바퀴(2)가 지면에 닿을 수 있는 정도의 높이로 보조바퀴(2)를 부착한 것을 특징으로 하는 두 바퀴주행 로봇용 보조바퀴.
2. 배터리, 구동모터 및 주행바퀴 등이 포함된 두 바퀴주행 로봇에 있어서,

   주행바퀴(10)의 균형의 중심인 바퀴중심선(c)의 휠(12) 중앙에 내측베어링(16)을 구성한 것을 특징으로 하는 두 바퀴주행 로봇용 주행바퀴.

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