KR200481042Y1 - 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇 - Google Patents

교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇 Download PDF

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Abstract

교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇이 개시된다. 본 고안의 일 실시 예에 따른 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇은, 배터리가 배치되는 로봇본체; 및 복수의 배터리가 안치되되, 배터리가 로봇본체의 내부로 배치되도록 그리고 로봇본체의 외부에서 배터리를 꺼낼 수 있도록 로봇본체에 대해 개폐 가능하게 결합되는 전원공급유닛을 포함한다.

Description

교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇{SERVICE ROBOT HAVING EXCHANGABLE PLURAL BATTERIES}
본 고안은 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공지능이 탑재되어 인간에게 필요한 서비스를 제공할 수 있는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇에 관한 것이다.
로봇공학은, 정밀기계, 전자 및 컴퓨터 분야의 발전과 함께 해마다 상당한 발전을 거듭하고 있다. 이러한 로봇은, 산업용 로봇, 서비스 로봇, 가정용 로봇, 의료용 로봇, 군사용 로봇 등으로 점차 세분화되는 추세이다.
로봇은, 현재의 대부분의 산업용 로봇처럼 고정된 위치에서 작업을 수행하는 고정식 로봇이 있을 수 있으며, 가정용 로봇으로 대표되는 청소로봇과 같이 이동을 하면서 작업을 수행하는 이동식 로봇이 있을 수 있다.
이동식 로봇은, 간단하게는 바퀴와 같은 주행장치를 사용하여 이동할 수 있으며, 인간 또는 동물의 이동구조와 유사한 2족 또는 4족 또는 그 이상을 사용하여 이동할 수도 있다.
가정용, 서비스 또는 의료용 로봇은, 복잡하고 변화가 심한 환경을 이동할 가능성이 적으므로 사용하지 않으므로, 주로 바퀴를 사용하여 이동하도록 마련된다.
이러한 가정용, 서비스, 또는 의료용 로봇은, 하부에 바퀴를 갖는 주행부, 주행부 상에 결합되는 로봇몸체, 작동을 위한 전원을 공급하는 배터리, 그리고 로봇몸체 상에 배치되는 디스플레이 등을 포함할 수 있다.
종래의 가정용, 서비스, 또는 의료용 로봇은, 로봇이 충전 가능한 충전위치로 자동 이동되어 충전부로부터 충전을 수행하도록 구성되거나 또는 수동으로 충전 잭이 연결되어 충전되도록 구성되어 있었다.
이에 따라 로봇의 배터리는 외부로 꺼낼 필요가 없으므로, 고정식 구조로 탑재되어 있었다.
이러한 로봇은, 배터리가 방전되기 전에 충전 잭을 연결하거나 자동 충전을 수행해야만 계속적인 작동을 수행할 수 있는데, 자동충전의 수행이 불완전하여 배터리가 방전된 경우 또는 충전 잭에 의한 충전이 제때에 수행되지 못한 경우에는 재작동을 하는데 상당한 시간이 걸렸다.
대한민국 특허출원 제10-2009-110380 호
본 고안의 일 실시 예는, 자동충전시스템과 관계 없이 배터리를 교체하여 로봇을 작동시킬 수 있으며, 배터리의 교체가 용이하며, 배터리를 교체하면서도 로봇을 계속 작동시킬 수 있는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇을 제공하고자 한다.
본 고안의 일 측면에 따르면, 배터리가 배치되는 로봇본체; 및 복수의 상기 배터리가 안치되되, 상기 배터리가 상기 로봇본체의 내부로 배치되도록 그리고 상기 로봇본체의 외부에서 상기 배터리를 꺼낼 수 있도록 상기 로봇본체에 대해 개폐 가능하게 결합되는 전원공급유닛을 포함하는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇이 제공될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 전원공급유닛이 개방될 때, 상기 로봇본체의 중앙부근에서 파지되어 경사진 상향으로 꺼내져 교체될 수 있도록 상기 전원공급유닛에 경사지게 배치될 수 있다.
상기 전원공급유닛은, 복수의 상기 배터리가 상방에서 하방으로 배치되되, 상기 로봇본체에 대해 개폐 가능하도록 상기 로봇본체에 회전 가능하게 결합되는 개폐케이스; 및 상기 배터리가 삽입되어 배치되도록 상기 개폐케이스에 결합되는 배터리삽입부를 포함할 수 있다.
상기 배터리삽입부에는, 상기 배터리가 삽입될 때 배치양상을 제한하도록 형상이 상이한 복수의 배치 가이드가 마련되며, 상기 배터리에는, 상기 복수의 배치 가이드에 상응하는 복수의 가이드 홈이 마련될 수 있다.
상기 전원공급유닛은, 상기 회전케이스가 상기 로봇본체로부터 회전되어 개방될 때, 상기 회전케이스를 상기 로봇본체에 지지시키도록 상기 배터리삽입부와 상기 로봇본체에 결합되는 지지링크를 더 포함할 수 있다.
상기 지지링크는, 상기 로봇본체에 회전 가능하게 결합되는 제1 링크부재; 상기 회전케이스에 회전 가능하게 결합되되, 상기 제1 링크부재에 슬라이드 결합되며 제2 링크부재를 포함하며, 상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재는, 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 상호 상대 이동 가능하게 배치될 수 있다.
상기 개폐케이스의 하부에는, 상기 배터리의 자중에 의해 접촉되는 상기 배터리의 접점이 마련되며, 상기 배터리는, 배터리본체; 및 상기 배터리본체의 회전 가능하게 결합되는 손잡이를 포함할 수 있다.
상기 로봇본체를 주행시키도록 상기 로봇본체의 하부에 마련되는 주행유닛; 상기 로봇본체에 탑재되되, 인공지능을 갖는 인공지능유닛; 및 상기 인공지능에 명령할 수 있도록 마련되는 입력유닛을 더 포함할 수 있다.
본 고안의 일 실시 예에 따르면, 자동충전시스템과 관계 없이 배터리를 교체하여 로봇을 작동시킬 수 있으며, 배터리의 교체가 용이하며, 배터리를 교체하면서도 로봇을 계속 작동시킬 수 있는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 고안의 일 실시 예에 따른 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전원공급유닛이 개방된 사시도이다.
도 3은, 도 2에서 하나의 배터리가 분리된 사시도이다.
도 4는, 도 1의 전원공급유닛에 대한 개방도이다.
도 5는, 도 2에서 하나의 배터리가 분리된 상태도이다.
도 6은, 도 4의 배터리삽입부와 배터리에 대한 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 고안의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 고안의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 고안의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시 예에 따른 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇은, 배터리(120)가 배치되는 로봇본체(100)와, 복수의 배터리(120)가 안치되는 전원공급유닛(110)을 포함한다.
이때, 본 실시 예에 따른 복수의 배터리(120)는, 로봇본체(100)에 한 쌍으로 배치될 수 있다. 이러한 배터리(120)는, 저장전원이 소모 시에 로봇의 전원공급을 차단하지 않으면서 하나씩 교체되어 배치될 수 있다.
이를 위해 전원공급유닛(110)은, 배터리(120)가 로봇본체(100)의 내부로 배치되도록 그리고 로봇본체(100)의 외부에서 배터리(120)를 꺼낼 수 있도록 로봇본체(100)에 대해 개폐 가능하게 결합된다.
전원공급유닛(110)은, 로봇본체(100)의 배후에 높이 방향을 따라 배치되며, 배터리(120)는 전원공급유닛(110)의 길이 방향을 따라 배치되는데, 배터리(120)는, 전원공급유닛(110)이 개방될 때, 로봇본체(100)의 중앙부근에서 파지되어 경사진 상향으로 꺼내져 교체될 수 있도록 전원공급유닛(110)에 경사지게 배치된다.
이에 따라 배터리(120)의 교체작업을 수행하는 성인은 무릎을 굽히지 않으면서 상당한 중량의 배터리(120)를 손쉽게 교체할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 사용자는 로봇본체(100)의 배후에 배치되는 전원공급유닛(110)을 개방한 후, 배터리(120)를 하나씩 꺼내 새로운 배터리(120)로 하나씩 교체할 수 있으며, 배터리(120)의 교체가 모두 완료된 후에는 로봇본체(100)로 전원공급유닛(110)을 밀어 넣어 전원공급유닛(110)을 폐쇄할 수 있다.
이러한 전원공급유닛(110)은, 복수의 배터리(120)가 상방에서 하방으로 배치되며 로봇본체(100)에 대해 개폐 가능하도록 로봇본체(100)에 회전 가능하게 결합되는 개폐케이스(111)와, 배터리(120)가 삽입되어 배치되도록 개폐케이스(111)에 결합되는 배터리삽입부(116)를 포함할 수 있다.
도 2내지 도 5를 참조하면, 개폐케이스(111)가 로봇본체(100)로부터 회전될 때 배터리(120)가 배치되는 공간이 개방될 수 있으며, 반대로 로봇본체(100) 측으로 회전될 때 배터리(120)가 배치되는 공간이 폐쇄될 수 있다. 이러한 개폐케이스(111)는, 하단부가 로봇본체(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이때 사용자가 무릎을 굽히거나 허리를 굽히지 않고 손쉽고 빠르고 힘을 들이지 않고 배터리(120)를 교체할 수 있도록 개폐케이스(111)와 배터리삽입부(116)는 인체공학적 디자인을 제공한다.
또한 개폐케이스(111)는 배터리(120) 교체 시에 사용자에 의해 쉽게 열리고 닫힐 수 있으며, 배터리(120)는 개폐케이스(111)가 록킹(locking)될 때, 배터리 삽입부(116)로부터 도난이 방지될 수 있다
이러한 개폐케이스(111)는, 한 쌍의 배터리(120)가 배치 가능토록 배치로(112)가 구획되어 마련된다. 이때 개폐케이스(111)에는, 배터리(120)의 배치를 안내하며 배터리(120)의 이탈을 차단하는 배터리삽입부(116)가 마련된다.
이러한 배터리삽입부(116)는, 배터리(120)가 삽입 가능하도록 개폐케이스(111)의 상부에서 하부로 배치되며, 배터리(120)의 형상에 적합한 내부 공간을 갖는다.
한편, 배터리(120)는, 직류 전원을 공급하므로, 배터리(120)가 접촉하여 전원을 공급할 수 있는 후술되는 접점(115)에 대해 플러스 극과 마이너스 극의 배치양상이 정해진다.
이처럼 배터리(120)가 정해진 배치양상으로 개폐케이스(111)로 삽입될 수 있도록 배터리삽입부(116)에는, 배터리(120)가 삽입될 때 배치양상을 제한하도록 형상이 상이한 복수의 배치 가이드(117)가 마련된다. 또한 배터리(120)에는, 복수의 배치 가이드(117)에 상응하는 복수의 가이드 홈(121)이 마련될 수 있다. 이러한 복수의 배치 가이드(117)와 가이드 홈(121)는, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다.
복수의 배치 가이드(117)는, 서로 상이한 형상을 갖도록 마련되어 상이한 형상에 대응하도록 복수의 가이드 홈(121)의 위치가 정해질 때, 배터리(120)는 정해진 배치양상으로 개폐케이스(111)에 삽입될 수 있으며, 그렇지 않을 경우에 배터리(120)는 개폐케이스(111)에 대한 배치가 불가능하게 된다.
본 실시 예에 따른 전원공급유닛(110)은, 개폐케이스(111)가 로봇본체(100)로부터 회전되어 개방될 때, 개폐케이스(111)를 로봇본체(100)에 지지시키도록 배터리삽입부(116)와 로봇본체(100)에 결합되는 지지링크(130)를 더 포함할 수 있다.
이러한 지지링크(130)는, 개폐케이스(111)의 양쪽에 각각 배치되어 개폐케이스(111)가 개방될 때, 길이가 제한적으로 늘어나면서 개폐케이스(111)를 지지할 수 있으며, 개폐케이스(111)가 폐쇄될 때는 길이가 줄어들면서 개폐케이스(111)와 함께 로봇본체(100)의 내부로 배치될 수 있다.
본 실시 예에 따른 지지링크(130)는, 로봇본체(100)에 회전 가능하게 결합되는 제1 링크부재(131)와, 개폐케이스(111)에 회전 가능하게 결합되되 제1 링크부재(131)에 슬라이드 결합되며 제2 링크부재(132)를 포함할 수 있다.
이러한 제1 링크부재(131)와 제2 링크부재(132)는, 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 상호 상대 이동 가능한 구조로 배치된다. 본 실시 예에 따르면, 제1 링크부재(131)가 제2 링크부재(132)로 삽입된다.
전술한 바와 같이, 개폐케이스(111)가 개방될 때, 배터리(120)를 교체할 수 있으며, 배터리(120)는 자중에 의해 개폐케이스(111)의 하부로 이동하여 배치된다. 이러한 개폐케이스(111)의 하부에는, 배터리(120)의 자중에 의해 접촉되는 배터리(120)의 접점(115)이 마련된다.
또한 배터리(120)는 배터리본체(122)와, 배터리본체(122)의 회전 가능하게 결합되는 손잡이(125)를 포함할 수 있다.
배터리본체(122)는, 도시되진 않았으나 전기가 저장되도록 내부에 배터리(120) 셀들이 배치되며, 외부에서 충전되어 로봇본체(100)로 배치됨으로써 로봇을 가동시킬 수 있는 전기를 공급할 수 있다.
손잡이(125)는, 배터리본체(122)를 개폐케이스(111)의 외부로 쉽게 꺼낼 수 있도록 반대로 내부로 쉽게 안치할 수 있도록 마련된 것으로서, 개폐케이스(111)가 로봇본체(100) 측으로 회전되어 폐쇄될 때는 로봇본체(100)와 간섭이 방지되도록 배터리본체(122) 측으로 회전될 수 있다.
한편 본 실시 예에 따른 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇은, 로봇본체(100)를 주행시키도록 로봇본체(100)의 하부에 마련되는 주행유닛(140)과, 로봇본체(100)에 탑재되되 인공지능을 갖는 인공지능유닛(150)과, 인공지능에 명령할 수 있도록 마련되는 입력유닛(160)을 더 포함할 수 있다.
주행유닛(140)은, 각각의 주행모터에 의해 바퀴를 구동시키는 방식이다. 또한 인공지능유닛(150)은, 인공지능을 제공하는 프로그램 및 이러한 프로그램이 탑재되는 하드웨어를 포함할 수 있다.
입력유닛(160)은, 터치패널, 키입력과 같이 로봇을 조작할 수 있는 명령을 수동으로 입력할 수 있는 파트이다. 이외에도, 로봇의 서비스를 표시할 수 있는 디스플레이부와 외부로 소리를 출력할 수 있는 출력요소들을 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 고안의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 고안의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 고안의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 로봇본체 110: 전원공급유닛
111: 개폐케이스 112: 배치로
115: 접점 116: 배터리삽입부
117: 배치가이드 120: 배터리
121: 가이드 홈 122: 배터리본체
125: 손잡이 130: 지지링크
131: 제1 링크부재 132: 제2 링크부재
140: 주행유닛 150: 인공지능유닛
160: 입력유닛

Claims (8)

  1. 상반신과 상협하광의 하반신으로 구분되는 가정용, 서비스 또는 의료용 로봇으로서,
    상반신에 디스플레이부가 배치되고, 하반신에 배터리가 배치되는 직립형 로봇본체;
    상기 로봇본체 하부에 마련되는 바퀴 구동식 주행유닛; 및
    상기 배터리가 복수 개 안치되되, 상기 배터리가 상기 로봇본체의 내부로 배치되도록 그리고 상기 로봇본체의 외부에서 상기 배터리를 꺼낼 수 있도록 상기 로봇본체에 대해 개폐 가능하게 결합되는 전원공급유닛을 포함하되,
    상기 전원공급유닛은, 전원공급유닛이 개방될 때 상기 로봇본체와 회전 가능하게 결합되는 개폐케이스; 상기 개폐케이스에 결합되는 배터리삽입부; 및 상기 개폐케이스가 상기 로봇본체로부터 회전되어 개방될 때, 상기 개폐케이스를 상기 로봇본체에 지지시키도록 상기 배터리삽입부와 상기 로봇본체에 결합되는 지지링크를 더 포함하고,
    상기 복수의 배터리는 로봇의 전원공급을 차단하지 않으면서 하나씩 교체가능 하도록 복수의 구획을 갖도록 형성된 상기 배터리삽입부에 분리배치되고,
    상기 개폐케이스는, 사용자가 상기 로봇본체가 직립된 상태에서 경사진 상향으로 용이하게 배터리를 꺼낼 수 있도록 상기 로봇본체 하반신의 경사진 일면으로부터 개폐케이스의 상단부가 개방 가능하게 형성되고 개폐케이스의 하단부는 상기 로봇본체 하반신에 지지되며,
    상기 지지링크는, 상기 로봇본체에 회전 가능하게 결합되는 제1 링크부재와, 일단이 상기 개폐케이스에 회전 가능하게 결합되되, 타단이 상기 제1 링크부재에 슬라이드 결합되는 제2 링크부재를 포함하는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리는, 상기 전원공급유닛이 개방될 때, 상기 로봇본체의 중앙부근에서 파지되어 경사진 상향으로 꺼내져 교체될 수 있도록 상기 전원공급유닛에 경사지게 배치되는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리삽입부에는, 상기 배터리가 삽입될 때 배치양상을 제한하도록 형상이 상이한 복수의 배치 가이드가 마련되며,
    상기 배터리에는, 상기 복수의 배치 가이드에 상응하는 복수의 가이드 홈이 마련되는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링크부재와 상기 제2 링크부재는, 어느 하나가 다른 하나에 삽입되어 상호 상대 이동 가능하게 배치되는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 개폐케이스의 하부에는, 상기 배터리의 자중에 의해 접촉되는 상기 배터리의 접점이 마련되며,
    상기 배터리는,
    배터리본체; 및
    상기 배터리본체의 회전 가능하게 결합되는 손잡이를 포함하는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 로봇본체를 주행시키도록 상기 로봇본체의 하부에 마련되는 주행유닛;
    상기 로봇본체에 탑재되되, 인공지능을 갖는 인공지능유닛; 및
    상기 인공지능에 명령할 수 있도록 마련되는 입력유닛을 더 포함하는 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇.
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