KR20100037293A - Double track-type mobile robot with free-wheel arm mechanism for synchro-transformation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이중 트랙 주행 로봇에 관한 것으로, 동체프레임의 양측 전후단에 일정거리가 이격되도록 무한궤도를 구비하는 전/후단 구동트랙부를 설치하고, 그 사이에 전단 구동트랙부와 동기작동되는 암형태를 가지는 프리휠을 설치하여, 장애물 승월성 및 동체에 대한 장애물의 접촉을 방지하여 주행성을 향상시킨 이중 트랙 주행 로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a dual-track running robot, the front and rear drive tracks having an endless track so that a predetermined distance is spaced at both front and rear ends of the fuselage frame, and the arm type that is synchronized with the front drive tracks in between. The present invention relates to a dual-track driving robot having a freewheel having an improved driving performance by preventing obstacle overcoming and contact of an obstacle to a fuselage.
일반적으로 모터나 엔진 등의 회전동력을 이용하여 지면을 이동하도록 이루어지는 주행장치는 크게 무한궤도(track)를 이용하는 방식과 바퀴(wheel)를 이용하는 방식으로 나눈다. 상기에서 무한궤도(일부에서는 캐터필러(Caterpiller)라고 함)를 이용하는 방식은 바퀴를 이용하는 방식에 비하여 주행속도는 느리지만, 지면에 접촉하는 면적이 넓어 요철이 심한 도로나 진흙바닥에서도 자유롭게 주행하는 것이 가능하며, 좌우의 회전속도를 조정하는 것에 의하여 자유롭게 주행방향을 변 경하는 것이 가능한 이점이 있다. 따라서 탱크나 트랙터, 중장비 등의 주행상황이 좋지않은 상태에서 사용하는 차량에 주로 사용된다.In general, a traveling device configured to move the ground by using rotational power such as a motor or an engine is divided into a method using a track and a method using a wheel. In the above method, using the caterpillar (sometimes called Caterpillar) is slower than the method using the wheel, but has a large area in contact with the ground, so that the road can be driven freely even on uneven roads or muddy ground. In addition, there is an advantage that it is possible to freely change the driving direction by adjusting the left and right rotation speed. Therefore, it is mainly used for vehicles used in bad driving conditions such as tanks, tractors and heavy equipment.
최근에는 화재현장의 상황파악, 건물 내부의 무인감시, 원자로나 위험물이 존재하는 위험지역의 탐사 및 자료수집 등의 민간용, 적지 탐사나 지뢰탐지 및 제거 등의 군사용으로 사용되는 원격제어가 가능한 무인로봇(또는 자주식 로봇)에 무한궤도가 많이 이용되고 있다.In recent years, unmanned robots capable of remote control, such as unmanned surveillance of buildings, civil surveillance of dangerous areas where nuclear reactors or dangerous goods exist, civilian use such as exploration and data collection, military exploration, mine detection and removal, etc. (Or self-propelled robots) are used a lot of crawler.
상기와 같은 용도로 사용되는 무인로봇의 주행장치에 있어서는 계단의 등반능력이 필수적으로 요구된다. 그런데, 무인로봇의 주행장치를 바퀴로 구성하는 경우에는 계단등반시 안정성이 크게 부족하며, 무한궤도로 구성하는 경우에는 최초의 계단을 올라갈 수 있도록 구성하는 부분에서 어려움이 있다.In the traveling device of the unmanned robot used for such a purpose is required to climb the stairs. However, when the driving device of the unmanned robot is composed of wheels, the stability when climbing stairs is largely insufficient, and when configured as an infinite track, there is a difficulty in configuring the first stairs to climb up.
종래의 계단등반이 가능한 주행장치로 대한민국 특허 제177,545호 계단승강용 크로울러 운반장치, 제374,755호 계단승강장치, 공개특허 제2003-22172호 계단, 경사로, 험로 주행장치, 제2004-8373호 계단등반 가능한 6차륜 주행로봇의 4절 링크기구 주행시스템, 제2004-8374호 링크형 트랙 장치 등이 공개되어 있다.As a traveling device capable of climbing a conventional staircase, Crawler conveying device for stair climbing in Korea Patent No. 177,545, Stair Lifting device in No. 374,755, Stairway, Ramp, Rough road traveling device, 2004-8373 Stair climbing The four-wheel linkage traveling system of the six-wheeled traveling robot, the link type track device of 2004-8374, and the like are disclosed.
상기 공개특허 제2003-22172호 및 제2004-8373호는 6개 또는 8개의 바퀴를 여러개의 링크로 연결하여 전후의 바퀴의 높이 및 상대적 위치가 변경되면서 순차적으로 계단을 등반할 수 있도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 바퀴에 의하여 주행장치가 구성되므로 회전반경이 커지며, 6개 또는 8개의 바퀴를 연결하는 링크의 구조가 복잡하고 계단등반시 안정성이 부족하다는 문제가 있다. 상기에서 주행장치의 회전반경이 커지게 되면, 좁은 공간에서 90ㅀ이상의 방향변경이나 U턴을 할 수 없다는 문제가 있다.The Patent Publication Nos. 2003-22172 and 2004-8373 are configured to connect the six or eight wheels by a plurality of links to sequentially climb the stairs while changing the height and relative position of the front and rear wheels. However, in this case, since the traveling device is constituted by the wheels, the radius of rotation increases, and there is a problem in that a link structure connecting six or eight wheels is complicated and lacks stability in climbing stairs. If the rotation radius of the traveling device is increased in the above, there is a problem that the direction change or U-turn can not be more than 90 ㅀ in a narrow space.
또 상기 특허 제177,545호는 2분할된 전방활동부재와 후방활동부재로 이루어지는 벨트 지지장치와 잭을 이용하여 계단을 등반할 때에 상황에 따라 벨트의 형상을 변형시켜 지지하도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 벨트 지지장치가 벨트의 내면과 접촉하므로 주행중에는 동력의 손실이 발생하며, 벨트의 위쪽에 잭을 설치하기 위한 공간을 필요로 하므로 높이가 낮은 장소에서 사용되는 경우에는 적용하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.In addition, the patent No. 177,545 is configured to deform and support the shape of the belt according to the situation when climbing the stairs using the belt support device and jack consisting of two divided front and rear active members. In this case, however, the belt support device comes into contact with the inner surface of the belt, causing loss of power during driving. There is a problem.
상기 특허 제374,755호는 주행은 바퀴로 행하고 계단등반은 무한궤도를 이용하여 행하도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 주행시에 무한궤도가 지면과 접하지 않도록 전륜과 후륜이 세워지고 계단등반시에 전륜과 후륜이 접혀지는 구조로 구성되므로 구조가 복잡하고 내구성에 문제가 있으며, 계단의 높이가 전륜과 무한궤도의 편심거리보다 큰 경우에는 최초 계단을 오르는 데 있어 종래 무한궤도만으로 구성된 경우와 마찬가지로 어려움이 있다.Patent No. 374,755 is configured to travel with wheels and to climb stairs using endless tracks. In this case, however, the front and rear wheels are erected so that the endless track does not come into contact with the ground during driving and the front and rear wheels are folded when climbing stairs. When the eccentricity of the caterpillar is larger than that of the conventional caterpillar, it is difficult to climb the first stairs as in the case of the conventional caterpillar.
상기 공개특허 제2004-8374호는 트랙부를 전후로 나누어 2부분으로 설치하고 링크부를 연결하여 전후 트랙부의 상대적인 위치를 링크부를 이용하여 변경시키는 것에 의하여 계단등반이 이루어지도록 구성된다. 그러나 이 경우에는 전후 트랙부의 상대적인 위치를 변경시키기 위한 링크부의 구성이 복잡하고, 트랙부의 위쪽에 링크부를 설치하기 위한 공간을 필요로 하므로 높이가 낮은 장소에서 사용되는 경우에는 적용하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.The Patent Publication No. 2004-8374 discloses a stair climbing process by dividing a track part forward and backward and installing it in two parts and connecting a link part to change a relative position of the front and rear track part using the link part. However, in this case, since the structure of the link portion for changing the relative position of the front and rear track portions is complicated, and it requires space for installing the link portion above the track portion, it is impossible to apply it when used in a place with a low height. have.
또한, 본원발명의 출원인이 출원하여 등록받은 특허등록 제 0596483 호의 경 우, 상기와 같은 문제점을 어느 정도 해소가 가능하나, 이는 주행모터의 구동력을 벨트에 의해 롤러축이 전달받고, 상기 롤러축의 회전에 의해 변형블록 외측으로 돌출 설치된 로울러가 회전되어 무한궤도를 구동시키도록 되어 있어, 이동로봇의 폭(롤러축에서 롤러까지의 거리)이 넓게 설계되도록 되어 있다. 즉, 특허등록 제 0596483 호는 로울러에 무한궤도가 설치될 시, 동체(프레임)와 무한궤도 사이에 간격이 발생되어 장애물의 걸림현상이 발생될 수 있으며, 또한, 돌출된 로울러에 무한궤도가 설치되므로, 이동로봇의 전체 폭이 필요이상으로 넓어지게 되는 문제점이 있다. In addition, in the case of Patent Registration No. 0596483, filed by the applicant of the present invention, the above problems can be solved to some extent, but the roller shaft is transmitted by the belt to the driving force of the traveling motor, and the roller shaft rotates. The rollers protruding outward from the deformation block are rotated to drive the caterpillar, so that the width (distance from the roller shaft to the roller) of the mobile robot is designed to be wide. That is, Patent Registration No. 0596483 has a gap between the fuselage (frame) and the caterpillar when the crawler is installed in the roller, it may cause the jamming of obstacles, and the caterpillar is installed on the protruding roller Therefore, there is a problem in that the overall width of the mobile robot becomes wider than necessary.
또한, 특허등록 제 0596483 호는 다수의 로울러가 하나의 무한궤도에 의해 연결되고, 이와 같이 연결된 무한궤도의 구동에 의해 이동되도록 되어 있어, 동체(프레임)의 전단에 설치된 로울러와 후단에 설치된 로울러 사이에 장애물이 위치하게 될 경우, 트랙이 있다하더라도 동체(프레임)에 장애물이 접촉되어 주행에 방해를 주게 되는 경우가 발생될 수 있다. In addition, Patent No. 0596483 has a plurality of rollers are connected by a single track, and is moved by the drive of the track connected in this way, between the rollers installed in the front of the body (frame) and the rollers installed in the rear end When obstacles are located in the road, even if there is a track, obstacles may come into contact with the body (frame) to interfere with driving.
또한, 계단승월능력을 향상시키기 위하여, 주 무한궤도에 보조 무한궤도를 추가 장착하여 받음각(Attack Angle)을 크기한 특허등록 제 0686982 호도 있으나, 이는 하나의 주 무한궤도내에 또다른 보조 무한궤도를 설치해야 하므로, 동체 외측의 구성이 복잡하고, 보조 무한궤도의 구동 및 보조 무한궤도의 자체 회전을 위한 별도의 구동장치가 각각 동체내에 설치되어야 동체 내측의 구성 역시 매우 복잡하여 유지보수 및 설계가 곤란한 문제점이 있었다. 또한, 받음각을 크게 하기 위하여 보조 무한궤도 자체를 회전시키도록 되어 있으나, 동체 및 주무한궤도와의 간섭으 로 인하여 보조 무한궤도의 회전범위에 제한을 구비하게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다. In addition, there is also a patent registration No. 0686982 that has a larger attack angle by adding an auxiliary endless track to the main endless track in order to improve the ability to climb stairs, but this is installed another auxiliary endless track in one main endless track Since the configuration of the outer side of the fuselage is complicated, and a separate drive device for driving the auxiliary caterpillar and the self-rotating of the auxiliary caterpillar is installed in the fuselage, the configuration of the inside of the fuselage is also very complicated, which makes maintenance and design difficult. There was this. In addition, the auxiliary caterpillar itself is rotated to increase the angle of attack, but there are various problems such as the limitation of the rotation range of the auxiliary caterpillar due to interference with the fuselage and the main track.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 이동로봇의 동체프레임 전/후단에 설치된 구동트랙부가 서로 대칭되는 각도로 변형동작되도록 하여, 장애물 승월 및 주행성을 향상시키고, 전단 및 후단 구동트랙부 사이에 전단 구동트랙부와 동기작동되는 프리휠부를 설치하여, 전단 및 후단 구동트랙부 사이로의 장애물 삽입을 방지시킨 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, the object is to make the driving track parts installed on the front and rear of the fuselage frame of the mobile robot to be deformed at an angle symmetrical with each other, to improve the obstacle climbing and running, front and rear end It is to provide a dual-track running robot that prevents the insertion of obstacles between the front and rear drive tracks by installing a freewheel that is synchronized with the front drive tracks between the drive tracks.
본 발명의 또다른 목적은 주행모터의 구동력을 기어결합에 의해 전달받도록 하여 구동트랙부의 폭을 최소화하고, 이동로봇의 동체와 무한궤도 사이의 이격거리를 최소화하여 주행을 원활하게 할 수 있는 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to receive the driving force of the driving motor by the gear coupling to minimize the width of the drive track, and to minimize the separation distance between the body of the mobile robot and the caterpillar track to smoothly run It is to provide a traveling robot.
본 발명의 또다른 목적은 이동로봇 동체의 전단 및 후단에 설치된 구동트랙부 사이에 암형태를 가지는 프리휠을 설치하여, 전후단 구동트랙부 사이를 통한 장애물의 동체접촉을 방지하여 이동로봇의 원활한 주행을 가능하게 하는 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to install a freewheel having a female shape between the drive tracks installed at the front and rear ends of the mobile robot body, to prevent the body contact of the obstacles between the front and rear drive tracks smooth running of the mobile robot It is to provide a dual track driving robot that enables.
본 발명의 또다른 목적은 암형태를 가지는 프리휠이 전단 구동트랙부와 동기작동되도록 하여, 이동로봇의 안정성을 향상시킨 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a dual track driving robot having a freewheel having an arm shape in synchronization with a shear drive track, thereby improving the stability of the mobile robot.
본 발명의 또다른 목적은 주행을 위한 이동로봇 동체내의 구성을 단순화하여, 동체내 공간을 용이하게 확보하고 이를 통해 별도의 필요기자재를 더 설치할 수 있는 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a dual track driving robot that can simplify the configuration of the mobile robot body for driving, to easily secure the space in the body and further install additional necessary materials.
본 발명의 또다른 목적은 무한궤도를 지지하는 롤러의 상대적 위치를 변경시키는 것에 의하여 계단과 접하는 앞쪽의 무한궤도를 경사면으로 형성하여 최초 계단의 등반성능이 우수한 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a dual track driving robot having excellent climbing performance of the first stairway by forming a front trackway in contact with a stairway by changing the relative position of the roller supporting the track.
본 발명의 또다른 목적은 계단의 등반능력을 향상시키기 위하여 무한궤도의 위쪽으로 별도 기구나 링크 등을 설치하기 위한 공간을 필요로 하지 않으므로 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능한 이중 트랙 주행 로봇을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to improve the climbing ability of the stairs do not require a space for installing a separate mechanism or a link to the top of the caterpillar, so it is possible to configure a dual track driving robot that can configure the system to a minimum height To provide.
본 발명은 양측에 홈부를 구비하는 동체프레임과, 동체프레임의 양쪽 전단 및 후단에 평행하게 배치되어 각각 설치되는 두쌍의 전/후단 구동트랙부와, 동체프레임내에 설치되어 한쌍의 전/후단 구동트랙부를 동시에 구동시키는 주행모터부와, 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부 사이에 위치하도록 동체프레임의 설치되어 전단 구동트랙부와 일체로 작동되는 프리휠부와, 동체프레임내에 설치되어 두쌍의 전/후단 구동트랙부 및 프리휠부를 동시에 회전시키되, 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부를 서로 대칭되도록 회전시키는 변형모터부를 포함하여 구성되어 있다. The present invention provides a fuselage frame having grooves on both sides, two pairs of front and rear drive tracks arranged in parallel to both front and rear ends of the fuselage frame, and a pair of front and rear drive tracks installed in the fuselage frame. A traveling motor unit for driving the unit simultaneously, a freewheel unit installed in the fuselage frame so as to be located between the front drive track unit and the rear drive track unit, and integrally operated with the front drive track unit, and two pairs of front and rear ends installed in the body frame. The drive track portion and the freewheel portion are rotated at the same time, the front drive track portion and the rear end drive track portion is configured to include a deformation motor portion for rotating to be symmetrical to each other.
이와 같이 본 발명은 무한궤도를 구비한 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부 및 아암구조의 프리휠부가 하나의 모터에 의해 회전되도록 되어 있어, 이동로봇의 내부 구성이 간단하고, 유지보수를 용이하게 할 수 있다. As described above, the present invention is such that the front drive track portion having the endless track, the rear drive track portion, and the freewheel portion of the arm structure are rotated by a single motor, thereby simplifying the internal configuration of the mobile robot and facilitating maintenance. Can be.
또한, 본 발명은 이동로봇의 동체프레임의 전단 및 후단에 동시구동되는 각각의 구동트랙부가 설치되고, 이 무한궤도형 구동트랙부가 서로 대칭되는 형상으로 회전되도록 되어 있어, 계단승월 및 장애물 통과 능력을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, each drive track portion which is driven simultaneously at the front and rear ends of the fuselage frame of the mobile robot is installed, and the crawler type drive track portion is rotated in a symmetrical shape so that the ability to climb stairs and pass obstacles is improved. Can be improved.
또한, 본 발명은 프리휠부가 전단 구동트랙부와 동기화되어 일체로 작동되므로, 프리휠부가 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부 사이에 항시 위치하게 되어 구동트랙부 사이로의 장애물 침입을 방지한다. Further, in the present invention, since the freewheel part is synchronized with the front end drive track part and operated integrally, the freewheel part is always located between the front end drive track part and the rear end drive track part to prevent the intrusion of obstacles between the drive track parts.
또한, 본 발명은 전단 구동트랙부의 회전반경과 프리휠부의 회전반경이 동일하도록 되어 있어, 프리휠부가 항시 바닥면에 접촉되고, 이로 인해 장애물과 동체의 접촉을 최소화할 수 있다. In addition, in the present invention, the rotation radius of the shear drive track part and the rotation radius of the freewheel part are the same, so that the freewheel part always contacts the bottom surface, thereby minimizing contact between the obstacle and the body.
또한, 본 발명은 프리휠부가 변형모터부에 의해 회전되도록 되어 있어, 이동로봇 동체프레임내의 구성을 단순화하고 또다른 설비의 설치를 위한 공간확보를 용이하게 할 수 있다. In addition, the present invention is to be rotated by the deformable motor portion, it is possible to simplify the configuration in the mobile robot body frame and to secure space for the installation of another facility.
또한, 본 발명은 구동트랙부의 폭을 최소화하여 이동로봇 전체 폭을 줄이고, 구동트랙부와 이동로봇 동체와의 간격을 최소화하여 이물질 및 장애물의 삽입을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can reduce the overall width of the mobile robot by minimizing the width of the drive track, minimizing the distance between the drive track and the mobile robot body to prevent the insertion of foreign objects and obstacles.
또한, 본 발명은 동체내 구성이 단순하므로, 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐 만 아니라, 동체내의 공간확보가 용이하여 별도의 필요기자재를 더 설치할 수 있다. In addition, the present invention is simple in the fuselage configuration, not only to facilitate maintenance, but also to easily secure space in the fuselage, it is possible to further install additional necessary materials.
또한, 본 발명은 프리휠부가 항시 바닥면에 접촉되도록 되어 있어, 주행중 이동로봇의 주행안정성을 향상시키고, 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부의 사이공간으로 인한 장애물과 동체프레임과의 접촉을 방지할 수 있다. In addition, the present invention is to be in contact with the bottom of the freewheel at all times, to improve the running stability of the mobile robot during driving, it is possible to prevent the contact between the obstacle and the fuselage frame due to the space between the front drive track and the rear drive track. have.
또한, 본 발명은 무한궤도가 조립식으로 이루어져 있어, 부분파손시 부분교체가 가능하고, 구동트랙부의 크기에 따라 변형하여 적용할 수 있다. In addition, the present invention is composed of a caterpillar prefabricated, it is possible to replace the part at the time of partial damage, it can be applied by modifying according to the size of the drive track.
또한, 본 발명은 최초 계단을 등반한 다음부터는 전/후단 구동트랙부를 수평 길이방향으로 최대한 길게 변형시키는 것이 가능하므로, 지속적인 계단의 등반이 가능하며, 우수한 등반성능을 얻을 수 있다.In addition, since the present invention is possible to deform the front / rear drive track portion as long as possible in the horizontal longitudinal direction after climbing the first stairs, it is possible to continue climbing the stairs, it is possible to obtain excellent climbing performance.
또한, 본 발명은 각각의 구동트랙부를 무한궤도형으로 형성하도록 되어 있어, 짧은 간격으로 인해 장력을 동일하게 유지하는 것이 가능하고, 별도의 장력조절장치를 필요로 하지 않으며, 무한궤도의 길이변화를 초래하지 않는다.In addition, the present invention is to form each drive track portion in an endless track, it is possible to maintain the same tension due to a short interval, does not require a separate tension control device, and to change the length of the endless track Does not cause.
또한, 본 발명은 최초 계단의 등반능력을 향상시키기 위하여 무한궤도의 위쪽으로 별도기구나 링크 등을 설치하기 위한 공간을 필요로 하지 않으므로, 최소한의 높이로 시스템을 구성하는 것이 가능하다. In addition, the present invention does not require a space for installing a separate mechanism or link to the top of the caterpillar to improve the climbing ability of the first staircase, it is possible to configure the system to a minimum height.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 전단 구동트랙부의 내부구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 전단 구동트랙부의 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 전단 및 후단 구동트랙부와 프리휠부의 구동을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 무한궤도의 구성을 보 인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 양측에 홈부(11)를 구비하는 동체프레임(10)과, 동체프레임(10)의 양쪽 전단 및 후단에 평행하게 배치되어 각각 설치되는 두쌍의 전/후단 구동트랙부(20,30)와, 동체프레임(10)내에 설치되어 한쌍의 전/후단 구동트랙부(20,30)를 동시에 구동시키는 주행모터부(40)와, 전단 구동트랙부(20)와 후단 구동트랙부(30) 사이에 위치하도록 동체프레임(10)에 설치되고 전단 구동트랙부(20)와 일체로 작동되는 프리휠부(60)와, 동체프레임(10)내에 설치되어 두쌍의 전/후단 구동트랙부(20,30) 및 프리휠부(60)를 동시에 회전시키되, 전단 구동트랙부(20)와 후단 구동트랙부(30)를 서로 대칭되도록 회전시키는 변형모터부(60)를 포함하여 구성되어 있다. 1 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing an internal configuration of a shear drive track according to the invention, Figure 3 is an exemplary view showing a configuration of a shear drive track according to the invention 4 is an exemplary view showing driving of the front and rear drive tracks and the freewheel according to the present invention, and FIG. 5 is an exemplary view showing the configuration of the caterpillar according to the present invention. A
상기 동체프레임(10)은 이동로봇의 몸체를 이루는 부분으로, 내부에 주행모터 및 변형모터가 설치되는 공간(12)을 구비하며, 양측 중간부분에 프리휠부(60)가 설치되는 홈부(11)가 내측방향으로 오목하게 형성되어 있다. The
상기 전단 구동트랙부(20)는 동체프레임(10)의 양측 전단에 각각 설치되고, 후단 구동트랙부(30)는 동체프레임의 양측 후단에 각각 설치되는 것으로, 전단 구동트랙부(20)와 후단 구동트랙부(30)는 동일한 구성으로 이루어져 있으므로, 전단 구동트랙부를 도시한 도 2 에 의해 후단 구동트랙부의 별도 설명없이 전/후단 구동트랙부를 설명한다. The front
상기 전단 구동트랙부(20)는 동체프레임(10)에 일측이 베어링 지지되고, 동 체프레임(10) 외측에 위치하도록 타측단에 동력전달기어(22)를 구비하는 주축(21)과, 동체프레임(10)내에 위치하도록 주축(21)에 일체로 형성되는 동력전달휠(23)과, 동체프레임(10) 외측으로 돌출된 주축(21)의 끝단을 베어링 지지하는 변형프레임(24)과, 주축의 동력전달기어(22) 양측에 위치하도록 또한 변형프레임(24)에 회전가능하도록 설치되어 주축의 동력전달기어(22)에 일측이 치합되는 연결기어(25)와, 연결기어(25)에 일측이 치합되도록 변형프레임(24)에 회전가능하게 설치되는 구동기어(26)와, 구동기어(26)와 동일축을 구비하고 변형프레임(24) 양측에 위치하도록 설치되는 구동바퀴(27)와, 구동바퀴(27)에 설치되는 무한궤도(28)를 포함하도록 되어 있다. The front end
이때, 상기 동력전달기어(22), 연결기어(25), 구동기어(26)는 동일선상에 중심축이 위치하도록 서로 기어결합되어 있으며, 연결기어(25) 및 구동기어(26)는 변형프레임(24)에 회전가능하도록 베어링 지지되어 있다. At this time, the
또한, 상기 주축(21)은 중공구조를 구비하며, 상기 동력전달휠(23)은 스프라켓 또는 로울러 또는 풀리로 이루어져 있다. In addition, the
상기 무한궤도(28)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 일체형이 아닌 다수의 부품이 서로 연결되어 전체 트랙을 형성하는 조립식으로 이루어져 있다. 즉, 본 발명에 따른 무한궤도(28)는 트랙베이스(281)와, 트랙베이스 상부면에 트레드 연결조인트(282)에 의해 연결설치되는 트레드(283)와, 일측 트랙베이스와 이에 인접하는 또다른 트랙베이스 사이에 설치되는 트랙연결대(284)와, 트랙베이스(281)와 트랙연결대(284)를 연결하는 트랙연결조인트(285)로 이루어져 있다. As shown in FIG. 5, the
또한, 상기 구동바퀴(27)는 상기의 무한궤도(28)가 설치될 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 이러한 구동바퀴의 구조는 무한궤도의 설치시 사용되는 공지기술에 해당되므로 상세한 설명은 생략한다. In addition, the
또한, 상기 동체프레임(10)의 일측 전/후단에 각각 위치하는 전단 구동트랙부(20)와 후단 구동트랙부(30)는 동력전달벨트 또는 체인(80)에 의해 서로 연결되어 있다. 즉, 전단 구동트랙부의 동력전달휠(23)과 후단 구동트랙부의 동력전달휠(33)은 동력전달벨트 또는 체인(80)에 의해 연결되어 있다. In addition, the front end
상기 주행모터부(40)는 동체프레임(10)의 일측에 위치하는 한쌍의 전/후단 구동트랙부(20,30)를 동시에 구동시키는 것으로, 동체프레임(10)내에 고정되는 주행모터(41)와, 주행모터의 축에 일체로 설치되는 모터기어(42)와, 모터기어와 일측이 치합되고 동체프레임 내측에 위치하도록 전단 구동트랙부의 주축(21)에 일체로 설치되는 동력전달감속기어(43)를 포함하도록 되어 있다. 즉, 상기 주행모터부(40)는 동체프레임(10)내에 두쌍이 설치되어 있다. The traveling
상기와 같이 구성된 본 발명은 주행모터부(40)의 작동시, 주행모터(41)의 구동력이 동력전달 감속기어(43), 주축(21), 동력전달기어(22), 연결기어(25), 구동기어(26)에 전달되어 전단 구동트랙부(20)의 무한궤도(28)를 회전시키고, 동력전달휠(23)을 통해 후단 구동트랙부의 주축(31)에 전달되어 후단 구동트랙부의 무한궤 도(38)를 회전시킨다. According to the present invention configured as described above, when the driving
상기 프리휠부(60)는 장애물의 동체프레임 접촉방지를 위한 것으로, 항시 바닥면에 일측이 접촉되도록 되어 있으며, 동체프레임 양측을 관통하도록 설치되어 변형모터부(50)와 연결되는 회전축(61)과, 동체프레임의 홈부내에 위치하도록 회전축의 양끝단에 각각 설치되는 아암(63)과, 상기 아암에 회전가능하도록 설치되는 프리휠(64)을 포함하도록 되어 있다. The
상기 변형모터부(50)는 전단 구동트랙부(20)와 후단 구동트랙부(30)를 서로 대항하는 방향으로 회전시켜 전/후단 구동트랙부(20,30)의 각도를 대략 사다리꼴 형상으로 변형시킴과 동시에 프리휠부(60)를 전단 구동트랙부(20)와 동기화하여 즉, 전단 구동트랙부의 회전각도와 프리휠부(60)의 회전각도가 동일하도록 작동시킨다.The
이와 같은 변형모터부(50)는 양측단이 동체프레임(10)의 양측에 위치하는 전단 구동트랙부의 주축(21)을 관통하여 변형프레임(24)에 고정되고, 주축(21)에 베어링 지지되는 전단 변형축(51)과, 양측단이 동체프레임(10)의 양측에 위치하는 후단 구동트랙부의 주축(31)을 관통하여 변형프레임(34)에 고정되고, 주축에 베어링 지지되는 후단 변형축(52)과, 전단 변형축(51)에 일체로 설치되는 전단구동휠(53)과, 전단구동휠과 동일선상에 위치하도록 프리휠부의 회전축에 일체로 설치되어 체인 또는 벨트(58)에 의해 전단구동휠과 연결되는 제 1 연결휠(50a)과, 후단 변형 축(52)에 일체로 설치되는 후단구동기어(54)와, 이동로봇(100)의 동체프레임(10)내에 설치되는 변형모터(55)와, 변형모터(55)의 축에 일체로 설치되어 후단구동기어(54)에 일측이 치합되는 모터기어(56)와, 변형모터(55)의 축에 일체로 설치되는 후단구동휠(53)과, 후단구동휠(53)과 동일선상에 위치하도록 프리휠부의 회전축에 일체로 설치되어 체인 또는 벨트(59)에 의해 후단구동휠과 연결되는 제 2 연결휠(50b)을 포함하도록 되어 있다. The
상기 전단구동휠(53) 및 후단구동휠(57)은 풀리, 로울러, 스프라켓 등등 연결방식에 따라 적절한 것을 사용한다.The
상기와 같이 구성된 본 발명의 변형모터부(50)는 변형모터(55)의 작동시, 변형모터(55)의 구동력이 모터기어(56), 후단구동기어(54), 후단구동휠(57), 후단 변형축(52)을 통해 후단 구동트랙부(30)의 변형프레임(34)에 전달되고,In the modified
후단구동휠(57), 벨트 또는 체인(59), 제 2 연결휠(50b)에 의해 프리휠부(60)에 전달됨과 동시에, 제 1 연결휠(50a), 벨트 또는 체인(58)을 통해 전단구동휠(53), 전단 변형축(51) 및, 전단 구동트랙부(20)의 변형프레임(24)에 전달된다. It is transmitted to the
즉, 상기 프리휠부(60)의 회전축(61)에 변형모터부(50)의 제 1,2 연결휠(50a,50b)가 고정설치되어 있으며, 회전축(61)은 변형모터(55)의 구동력을 제 2 연결휠(50b)에 의해 전달받아 아암(63)에 전달함과 동시에, 제 1 연결휠(50a)을 회 전시켜 변형모터(55)의 구동력을 전달구동휠(53)에 전달하게 된다.That is, the first and
상기와 같은 회전축(61)의 회전에 의해 아암(63)이 회전되어 프리휠(64)의 위치가 변경되며, 상기 프리휠(64)은 변형모터(55)의 구동력에 의해 동체프레임의 홈부(11)에서 회전된다. The
이와 같은 변형모터(55)의 구동력에 의해 전단 구동트랙부의 변형프레임(24)과 후단 구동트랙부의 변형프레임(34)은 서로 대칭되는 방향으로 회전되게 되며, 프리휠부(60)는 전단 구동트랙부(20)와 동일한 방향으로 동기화되어 회전되게 된다. By the driving force of the
즉, 전/후단 구동트랙부(20,30)는 소정각도로 회전되어 도 4 에 도시된 바와 같이, 전체적으로 사다리꼴 형상을 구비하게 되며, 프리휠부(60)와 전단 구동트랙부(20)는 링크구조와 같이 평행사변형을 이루며 작동된다. That is, the front / rear drive tracks 20 and 30 are rotated at a predetermined angle to have a trapezoidal shape as shown in FIG. 4, and the
또한, 본 발명의 동체프레임(10)에는 도시되지는 않았으나, 탐사 및 정찰을 위한 카메라, 센서부, 제어신호와 데이터를 송수신하기 위한 안테나, 상기 안테나를 통하여 수신되는 제어신호를 처리하여 주행모터와 변형모터 등을 제어하는 제어장치 등을 더 설치할 수 있다. In addition, although not shown in the
또한, 본 발명의 동체프레임(10)에는 도면에 나타내지 않았지만, 작업을 행하기 위한 로봇팔, 집게, 포크레인, 크레인 등을 설치하는 것도 가능하며, 이외에 도 다양한 장비와 장치를 설치하는 것도 가능하다. In addition, the
도 3 은 본 발명에 따른 구동트랙부와 프리휠부의 구동을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 변형모터부에 의해 전/후단 구동트랙부 및 프리휠부의 각도를 다양하게 변화시켜 사다리꼴 형상으로 변형할 수 있으며, 전/후단 구동트랙부 및 프리휠부의 변형으로 인한 전단 구동트랙부와 후단 구동트랙부 사이의 공간으로 장애물이 삽입되어 동체프레임에 접촉되는 것을 방지하게 된다. Figure 3 shows an exemplary view showing the drive of the drive track and the freewheel according to the present invention, the present invention is modified to a trapezoidal shape by varying the angle of the front and rear drive track and the freewheel by the modified motor unit In addition, an obstacle is inserted into the space between the front drive track part and the rear drive track part due to the deformation of the front / rear drive track part and the freewheel part, thereby preventing contact with the fuselage frame.
도 6 은 본 발명에 따른 계단승월을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 도 4 에 도시된 동작들 즉, 전/후단 구동트랙부의 변형 및 구동, 전단 구동트랙부와 동기작동되는 프리휠부의 작동을 이용하여 계단형태의 장애물 승월, 요홈 형태의 장애물 통과를 용이하게 할 수 있다. 즉, 도 6 과 같이 전/후단 구동트랙부를 사다리꼴 형상으로 하여 주행하는 이동로봇이 계단과 같은 단차진 장애물을 만나게 되면, 전단 구동트랙부의 무한궤도가 계단에 접촉되고, 변형모터부에 의해 전단/후단 구동트랙부가 작동되어 전단/후단 구동트랙부를 일직선상 또는 역사다리꼴 형상으로 변경시킨 후, 주행모터부에 의해 무한궤도를 작동시켜 단차를 승월하게 된다. 이와 같은 장애물의 통과방법은 상기에 기재된 본 발명의 작동을 통해 이루어지는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Figure 6 shows an exemplary view showing a step climbing in accordance with the present invention, the present invention is the operation shown in Figure 4, that is, the front and rear drive tracks of the deformation and driving, the free wheel portion that is synchronized with the front drive tracks The operation can be used to facilitate the stepping of obstacles in the form of stairs and the passage of obstacles in the form of grooves. That is, when a mobile robot traveling in a trapezoidal shape having a front / rear drive track part as shown in FIG. 6 encounters a stepped obstacle such as a step, the endless track of the front drive track part contacts the step, and the shear / After the rear end driving track part is operated to change the front end / rear driving track part into a straight line or an inverted trapezoidal shape, the track motor is operated by the traveling motor part to climb the step. Since the method of passing such an obstacle is made through the operation of the present invention described above, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도1 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention
도 2 는 본 발명에 따른 전단 구동트랙부의 내부구성을 보인 예시도Figure 2 is an exemplary view showing the internal configuration of the shear drive track portion according to the present invention
도 3 은 본 발명에 따른 전단 구동트랙부의 구성을 보인 예시도Figure 3 is an exemplary view showing a configuration of a shear drive track portion according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 전단 및 후단 구동트랙부와 프리휠부의 구동을 보인 예시도Figure 4 is an exemplary view showing the driving of the front and rear drive track and freewheel according to the invention
도 5 는 본 발명에 따른 무한궤도의 구성을 보인 예시도5 is an exemplary view showing the configuration of the caterpillar according to the present invention
도 6 은 본 발명에 따른 계단승월을 보인 예시도Figure 6 is an exemplary view showing a staircase climbing in accordance with the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(10) : 동체프레임 (11) : 홈부(10): fuselage frame (11): groove
(12) : 공간 (20) : 전단 구동트랙부(12): space (20): shear drive track
(21) : 주축 (22) : 동력전달기어(21): main shaft (22): power transmission gear
(23) : 동력전달휠 (24) : 변형프레임(23): power transmission wheel (24): deformation frame
(25) : 연결기어 (26) : 구동기어(25): connecting gear (26): driving gear
(27) : 구동바퀴 (28) : 무한궤도(27): driving wheel (28): caterpillar
(30) : 후단 구동트랙부 (31) : 주축(30): rear drive track portion 31: main shaft
(33) : 동력전달휠 (34) : 변형프레임(33): power transmission wheel (34): deformation frame
(38) : 무한궤도 (40) : 주행모터부(38): Caterpillar (40): Traveling motor part
(41) : 주행모터 (42) : 모터기어(41): drive motor (42): motor gear
(43) : 동력전달감속기어 (50) : 변형모터부(43): Power transmission reduction gear (50): Deformation motor part
(50a) : 제 1 연결휠 (50b) : 제 2 연결휠50a: first connecting
(51) : 전단변형축 (52) : 후단변형축(51): shear strain shaft (52): shear strain shaft
(53) : 전단구동휠 (54) : 후단구동기어(53): Front drive wheel (54): Rear drive gear
(55) : 변형모터 (56) : 모터기어(55): strain motor (56): motor gear
(57) : 후단구동휠 (58,59): 벨트 또는 체인(57): Rear drive wheels (58,59): Belts or chains
(60) : 프리휠부 (61) : 회전축60: freewheel portion 61: rotating shaft
(63) : 아암 (64) : 프리휠(63): arm 64: freewheel
(100) : 이동로봇 (200) : 바닥면100: mobile robot 200: bottom surface
(281) : 트랙베이스 (282) : 트레드 연결조인트(281): Track Base (282): Tread Joint
(283) : 트레드 (284) : 트랙연결대(283): tread (284): track connector
(285) : 트랙연결조인트(285): track joint
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |