KR20210041703A - 이동식 침대 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇은, 상판; 상판의 하측에 배치된 하판; 상판에서 하측으로 돌출되고 하판에 접하여 상판을 지지하는 복수개의 서포터; 상판과 하판의 사이에 배치되고 수평 방향의 힘을 감지하는 복수개의 로드셀(load cell); 하판에서 상측으로 돌출되거나 절곡되며 로드셀이 체결되는 고정부; 상판에서 하측으로 돌출되고 로드셀에 대해 고정부의 반대편에 위치하며 로드셀에 힘을 가하는 돌출부; 하판에 연결되고 캐스터가 구비된 프레임; 프레임에 연결된 구동휠; 구동휠을 회전시키는 구동 모터; 및 로드셀의 전기신호를 전달받아 구동 모터의 회전을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

이동식 침대 로봇{MOVING BED ROBOT}

본 발명은 이동식 침대 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 이동식 침대는 병원에서 수술이 필요한 환자를 수술실로 이송하거나, 수술이 끝난 환자를 병실로 이송하거나, 의식이 없는 환자 또는 응급 환자를 안전하게 이송하기 위한 수단으로 사용된다.

보조자는 이동식 침대를 앞에서 끌거나, 뒤에서 밀거나 또는 옆에서 끄는 방식으로 이동식 침대를 이동시킬 수가 있다.

그러나, 환자의 무게가 실린 이동식 침대를 반복적으로 이동시키기 위해서는 보조자의 체력 소모가 큰 문제점이 있다. 또한, 환자의 무게가 실린 이동식 침대의 방향 전환이 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 작은 힘으로도 용이하게 이동시킬 수 있는 이동식 침대 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 작업자의 직관적인 사용이 가능한 이동식 침대 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇은, 상판; 상기 상판의 하측에 배치된 하판; 상기 상판에서 하측으로 돌출되고 상기 하판에 접하여 상기 상판을 지지하는 복수개의 서포터; 상기 상판과 하판의 사이에 배치되고 수평 방향의 힘을 감지하는 복수개의 로드셀(load cell); 상기 하판에서 상측으로 돌출되거나 절곡되며 상기 로드셀이 체결되는 고정부; 상기 상판에서 하측으로 돌출되고 상기 로드셀에 대해 상기 고정부의 반대편에 위치하며 상기 로드셀에 힘을 가하는 돌출부; 상기 하판에 연결되고 캐스터가 구비된 프레임; 상기 프레임에 연결된 구동휠; 상기 구동휠을 회전시키는 구동 모터; 및 상기 로드셀의 전기신호를 전달받아 상기 구동 모터의 회전을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 로드셀은, 전후 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제1로드셀; 및 좌우 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제2로드셀을 포함할 수 있다.

상기 제1로드셀은 좌우 방향에 대해 상기 하판의 중앙부에 위치하고, 상기 제2로드셀은 전후 방향에 대해 상기 하판의 중앙부에 위치할 수 있다.

상기 고정부는 상기 하판의 가장자리에 형성될 수 있다.

상기 제1로드셀은, 상기 하판의 전방측 가장자리에 인접한 프론트 로드셀; 및 상기 하판의 후방측 가장자리에 인접한 리어 로드셀을 포함할 수 있다.

상기 제2로드셀은, 상기 하판의 좌측 가장자리에 인접한 레프트 로드셀; 및 상기 하판의 우측 가장자리에 인접한 라이트 로드셀을 포함할 수 있다.

상기 서포터는, 상기 하판에 접촉되며 하측으로 갈수록 단면적이 작아지며 접촉부를 포함할 수 있다.

상기 고정부는 상하 방향으로 상기 상판과 이격되고, 상기 돌출부는 상하 방향으로 상기 하판과 이격될 수 있다.

상기 구동휠은 회전축이 일직선상에 위치한 한 쌍이 구비되고, 상기 구동 모터는 한 쌍의 구동휠을 서로 독립적으로 회전시키는 한 쌍이 구비될 수 있다.

상기 이동식 침대로봇은, 상기 프레임에 고정된 고정 브라켓; 상기 고정 브라켓에 연결되고 상기 구동휠이 연결된 무빙 브라켓; 상기 무빙 브라켓을 상기 고정 브라켓에 대해 상하로 회전시키는 회전 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 이동식 침대로봇은, 상기 구동휠과 바닥면의 접촉 여부를 감지하는 접촉센서를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 접촉 센서과 전기적으로 통신하여 상기 구동휠이 상기 바닥면에 접촉을 유지하도록 상기 회전 모터를 제어하거나, 상기 회전 모터를 제어하여 상기 구동휠을 상기 바닥면과 이격시킬 수 있다.

상기 로드셀은 상기 돌출부에 체결되고, 상기 상판은 상기 하판에 대해 상기 로드셀의 변형 범위 내에서 이동 가능할 수 있다.

상기 프레임은, 상기 캐스터 및 구동휠이 구비된 베이스 프레임; 상기 하판에 양측에 체결되고 전후로 길게 형성된 한 쌍의 지지 빔(beam); 및 상기 한 쌍의 지지빔과 상기 베이스 프레임을 연결하는 연결 프레임을 포함할 수 있다.

상기 베이스 프레임은, 전후로 길게 형성되고 상기 캐스터가 연결되며 좌우로 나란하게 이격된 한 쌍의 베이스 빔(beam); 및 좌우로 길게 형성되고 상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 구동휠이 연결되는 커넥팅 빔을 포함할 수 있다.

상기 베이스 프레임은, 상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 커넥팅 빔보다 전방에 위치한 프론트 베이스 바; 상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 커넥팅 빔보다 후방에 위치한 리어 베이스 바; 상기 프론트 베이스 바에 수직 또는 상측 경사지게 형성된 한 쌍의 프론트 지지대; 및 상기 리어 베이스 바에서 수직 또는 상측 경사지게 형성된 한 쌍의 리어 지지대를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 프레임은, 상기 한 쌍의 지지 빔의 전방부에 각각 체결된 한 쌍의 프론트 프레임; 상기 한 쌍의 빔의 후방부에 각각 체결된 한 쌍의 리어 프레임; 상기 한 쌍의 프론트 프레임을 연결하고 좌우로 길게 형성되며 상기 하판의 하측에 위치한 프론트 커넥팅 바; 상기 한 쌍의 리어 프레임을 연결하고 좌우로 길게 형성되며 상기 하판의 하측에 위치한 리어 커넥팅 바; 상기 한 쌍의 프론트 지지대 및 상기 한 쌍의 프론트 프레임에 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 프론트 링크; 및 상기 한 쌍의 리어 지지대 및 상기 한 쌍의 리어 프레임에 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 리어 링크를 포함할 수 있다.

상기 연결 프레임은, 상기 한 쌍의 프론트 링크를 연결하는 프론트 링크바; 및 상기 한 쌍의 리어 링크를 연결하는 리어 링크바를 더 포함할 수 있다.

상기 리어 커넥팅 바에 연결되며, 피스톤을 전후로 이동시키는 액츄에이터; 및 상기 피스톤에 연결되어 전후로 이동하며 상기 프론트 링크바에 형성된 레버에 회전 가능하게 연결된 커넥팅 로드(rod)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동식 침대로봇은, 상판; 상기 상판의 하측에 위치한 지지 빔; 상기 지지빔에 구비된 레일; 상기 레일을 따라 슬라이딩되는 슬라이더; 상기 슬라이더에 연결되고 상기 슬라이더와 함께 슬라이딩되는 손잡이; 상기 지지빔의 하측에 연결되고, 상기 레일의 길이 방향으로 상기 손잡이를 마주보는 고정부; 상기 고정부와 상기 손잡이의 사이에 위치한 로드셀; 캐스터가 구비된 베이스 프레임; 상기 지지빔과 상기 베이스 프레임을 연결하는 연결 프레임; 상기 베이스 프레임에 연결된 구동휠; 상기 구동휠을 회전시키는 구동 모터; 및 상기 로드셀의 전기신호를 전달받아 상기 구동 모터의 회전을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동식 침대 로봇은, 로드셀이 상판 또는 손잡이에 가해지는 힘을 감지하고, 상기 로드셀의 전기 신호에 따라 구동휠이 회전하여 이동식 침대로봇의 이동을 보조할 수 있다. 작업자는 적은 힘으로도 이동식 침대로봇을 용이하게 이동시킬 수 있다.

또한, 사용자가 별도의 조작 없이 상판이나 손잡이를 밀거나 당기기만 하면 그에 따라 구동휠이 이동식 침대로봇의 주행을 보조할 수 있다. 이로써 사용자의 직관적인 사용이 가능한 이점이 있다.

또한, 상판은 서포터에 의해 하판에 대해 지지될 수 있고, 하판은 프레임에 체결될 수 있다. 이로써, 상판은 수평 전방향으로 하판에 대해 이동 가능한 이점이 있다.

또한, 서포터에 포함되며 하판에 접촉되는 접촉부는 하측으로 갈수록 단면적이 작아질 수 있다. 이로써, 접촉부와 하판 사이의 마찰 저항이 줄어들 수 있다.

또한, 하판의 고정부는 상판과 이격되고, 상판의 돌출부는 하판과 이격될 수 있다. 이로써, 상판이 하판에 대해 이동할 때 발생하는 마찰을 최소화할 수 있다.

또한, 제1로드셀은 전후 방향의 힘을 감지할 수 있고 제2로드셀은 좌우방향의 힘을 감지할 수 있다. 따라서, 제1로드셀과 제2로드셀의 변형 정보를 조합함으로써, 상판에 가해지는 외력의 방향을 수평 전방향에 대해 감지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 이동식 침대로봇이 좌회전 또는 우회전 할 때 한 쌍의 구동휠은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 이로써 이동식 침대로봇의 회전 반경이 작아지고 용이한 방향전환이 가능하다.

또한, 구동휠은 고정 브라켓에 대해 상하로 회전하는 무빙 브라켓에 연결될 수 있다. 이로써, 무빙 브라켓의 회전에 의해 구동휠이 바닥면에 접촉되거나 이격될 수 있다.

또한, 감지센서에 의해 바닥면과 구동휠의 접촉 여부를 판단할 수 있고, 회전 모터는 구동휠과 바닥면이 접촉을 유지하도록 무빙 브라켓을 제어할 수 있다. 이로써, 바닥면이 굴곡지거나 울퉁불퉁한 경우에도 이동식 침대로봇이 신뢰성있게 주행하거나 이동 보조될 수 있다.

또한, 액츄에이터, 커넥팅 로드에 의해 연결 프레임의 높이가 조절될 수 있다. 이로써, 이동식 침대로봇의 높이가 자동으로 조절될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 이동식 침대로봇의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇에서 상판, 하판 및 지지 빔을 제거한 상태가 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇에서 상판, 하판 및 지지 빔을 제거한 상태를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 상판의 저면이 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하판 및 그에 안착된 로드셀이 도시된 도면이다.
도 11는 도 4의 A-A`에 대한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동휠 모듈 및 그 주변을 확대 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 제어 블록도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시에에 따른 이동식 침대로봇의 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 손잡이의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

이하에서 설명하는 구성 요소들과 관련하여, 접미사 "모듈" 및"유닛"은 설명의 용이성을 고려하여 기재된 것이며, 다른 의미를 가지지 않는다. 따라서, "모듈"과 "유닛"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다.

이하에서, 일 요소가 타 요소에 "체결" 또는 "연결"된다고 기재된 것은, 두 요소가 직접 체결되거나 연결된 것을 의미하거나, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하고 상기 제3의 요소에 의해 두 요소가 서로 연결되거나 체결된 것을 의미할 수 있다. 반면, 일 요소가 타 요소에 "직접 체결" 또는 "직접 연결"된다고 기재한 것은, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하지 않는다고 이해될 수 있을 것이다.

<로봇(Robot)>

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.

로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.

로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.

<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>

인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.

인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.

인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.

모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.

인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.

머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.

지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.

인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.

<자율 주행(Self-Driving)>

자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.

예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.

차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치(100)를 나타낸다.

AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 단말기(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.

통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(200) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.

이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth??), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.

입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.

이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.

입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.

러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.

센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.

이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.

메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.

프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.

프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.

이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(200)의 러닝 프로세서(240)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.

프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.

프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버(200)를 나타낸다.

도 2를 참조하면, AI 서버(200)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(200)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.

AI 서버(200)는 통신부(210), 메모리(230), 러닝 프로세서(240) 및 프로세서(260) 등을 포함할 수 있다.

통신부(210)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

메모리(230)는 모델 저장부(231)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(231)는 러닝 프로세서(240)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 231a)을 저장할 수 있다.

러닝 프로세서(240)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(231a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(200)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(230)에 저장될 수 있다.

프로세서(260)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 AI 시스템(1)을 나타낸다.

도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(200), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.

클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.

즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 200)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.

AI 서버(200)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.

AI 서버(200)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.

이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.

이때, AI 서버(200)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.

또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.

이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.

<AI+로봇>

로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.

로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.

여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.

로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(200) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(200) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.

맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.

또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.

<AI+로봇+자율주행>

로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.

자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 이동식 침대로봇의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 측면도이다.

본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은, 앞서 설명한 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)일 수 있다. 상기 이동식 침대로봇은 이동식 침대일 수 있다.

본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은, 상판(11)과, 프레임(20)과, 구동휠 모듈(80)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은 액츄에이터(60)를 더 포함할 수 있다.

상판(11)은 수평하게 배치될 수 있다. 상판(11)은 환자가 눕기 위한 매트리스나 침구를 하측에서 지지할 수 있다.

상판(11)은 대략 직사각 형상일 수 있다. 상판(11)의 장변은 제1방향에 대해 길게 형성될 수 있고, 단변(12)은 상기 제1방향과 수직한 제2방향에 대해 길게 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 제1방향이 전후 방향이고, 상기 제2방향이 좌우 방향인 경우를 기준으로 설명한다.

상판(11)에는 적어도 하나의 그립홀(11A)이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 그립홀(11A)은 복수개가 형성될 수 있다. 그립홀(11A)은 상판(11)에 상하로 관통 형성될 수 있다. 그립홀(11A)은 상판(11)의 전방측 가장자리 및/또는 후방측 가장자리에 인접하게 형성될 수 있다. 그립홀(11A)은 후술할 하판(15)(도 6 참조)과 상하 방향으로 논 오버랩될 수 있다.

작업자는 그립홀(11A)에 손을 집어넣어 상판(11)을 용이하게 밀거나 당길 수 있다.

프레임(20)은 상판(11) 및 하판(15)(도 6 참조)을 지지할 수 있다. 좀 더 상세히, 프레임(20)의 상부에는 하판(15)이 체결될 수 있고, 하판(15)은 상판(11)을 지지할 수 있다. 프레임(20)은 상판(11)의 하측에 위치할 수 있다. 즉, 프레임(20)은 상판(11)과 접하지 않고 이격될 수 있다.

프레임(20)에는 캐스터(70)가 구비될 수 있다. 따라서, 작업자는 이동식 침대로봇을 용이하게 이동시킬 수 있다.

캐스터(70)는 바닥면에 접할 수 있다. 캐스터(70)는 이동식 침대로봇의 전체 하중을 지지할 수 있다. 캐스터(70)는 서로 이격된 복수개가 구비됨이 바람직하다. 일례로, 복수개의 캐스터는 한 쌍의 프론트 캐스터와, 한 쌍의 리어 캐스터를 포함할 수 있다.

프레임(20)은 베이스 프레임(30)과, 연결 프레임(40)과, 지지 빔(50)(beam)을 포함할 수 있다.

베이스 프레임(30)은 상판(11)의 하측으로 이격될 수 있다.

베이스 프레임(30)에는 캐스터(70)가 구비될 수 있다. 베이스 프레임(30)에는 후술할 구동휠 모듈(80)이 장착될 수 있다.

지지 빔(50)은 좌우로 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 지지빔(50)은 전후로 길게 형성될 수 있다. 지지빔(50)은 하판(15)(도 16)에 체결될 수 있다.

지지빔(50)은 상판(11)의 하측에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 지지빔(50)은 상판(11)의 양측 가장자리의 하측에 위치할 수 있다. 지지빔(50)과 상판(11)의 사이에는 소정의 간극이 형성될 수 있다.

연결 프레임(40)은 베이스 프레임(30)과 지지 빔(50)을 연결할 수 있다. 연결 프레임(40)은 지지 빔(50) 및/또는 하판(15)에 체결될 수 있다.

연결 프레임(40)은 액츄에이터(60)에 의해 높이가 조절될 수 있다.

구동휠 모듈(80)은 이동식 침대로봇을 주행시키거나, 이동식 침대로봇의 이동을 보조할 수 있다. 구동휠 모듈(80)은 프레임(20), 좀 더 상세히는 베이스 프레임(30)에 장착될 수 있다. 구동휠 모듈(80)의 구성 및 작용에 대해서는 이후 자세히 설명한다.

액츄에이터(60)는 연결 프레임(40)에 장착될 수 있다. 액츄에이터(60)는 연결 프레임(40)의 높이를 조절할 수 있다.

액츄에이터(60)는 실린더(61) 및 실린더(61)에 대해 이동 가능한 피스톤(62)을 포함할 수 있다. 실린더(61)는 대략 전후 방향으로 길게 배치될 수 있고, 피스톤(62)은 실린더(61)의 길이 방향, 즉 전후로 이동할 수 있다. 피스톤(62)은 커넥터(63)에 의해 커넥팅 로드(65)(rod)와 연결될 수 있다. 액츄에이터(60)의 상세한 작용에 대해서는 이후 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇에서 상판, 하판 및 지지 빔을 제거한 상태가 도시된 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇에서 상판, 하판 및 지지 빔을 제거한 상태를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.

본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은 하판(15) 및 로드셀(19)(load-cell)을 포함할 수 있다.

하판(15)는 상판(11)의 하측에 수평하게 배치될 수 있다. 하판(15)은 대략 직사각 형상일 있다.

하판(15)의 크기는 상판(11)의 크기보다 작을 수 있다. 좀 더 상세히, 전후 방향에 대해, 하판(15)의 길이는 상판(11)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 좌우 방향에 대해, 하판(15)의 폭은 상판(11)의 폭보다 좁을 수 있다.

하판(15)은 프레임(20)에 상부에 체결될 수 있다. 좀 더 상세히, 하판(15)은 지지 빔(50)에 체결될 수 있다. 더욱 상세히, 하판(15)에는, 하판(15)의 양측 가장자리에서 상측으로 절곡된 절곡부(16)가 형성될 수 있고, 상기 절곡부(16)는 지지빔(50)에 체결될 수 있다. 절곡부(16)는 상하로 상판(11)과 이격될 수 있다.

또한, 하판(16)에는, 하판(15)에서 상측으로 돌출된 돌출부(17)가 형성될 수 있다. 돌출부(17)는 하판(15)의 전방 가장자리 및 후방 가장자리에 인접할 수 있다. 돌출부(17)는 상하로 상판(11)과 이격될 수 있다.

절곡부(16) 및 돌출부(17)에는 로드셀(19)이 체결될 수 있다.

로드셀(19)은 상판(11)과 하판(15)의 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 로드셀(19)은 상판(11)의 하측으로 이격될 수 있고, 하판(15)의 상측으로 이격될 수 있다. 로드셀(19)은 수평 방향의 힘을 감지할 수 있다.

로드셀(19)은 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 로드셀(19) 중 어느 일부는 전후 방향의 힘을 감지할 수 있고, 다른 일부는 좌우 방향의 힘을 감지할 수 있다. 로드셀(19)의 작동 원리는 주지 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 수평 방향으로 움직이면, 로드셀(19)은 상판의 움직임을 감지할 수 있고, 로드셀(19)의 감지 결과에 따라 구동휠 모듈(80)이 구동될 수 있다.

한편, 베이스 프레임(30)은 좌우로 나란하게 이격된 한 쌍의 베이스 빔(31)(beam)과, 한 쌍의 베이스 빔(31)을 연결하는 커넥팅 빔(32)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 베이스 빔(31)과 커넥팅 빔(32)은 일체로 형성될 수 있다.

베이스 빔(31)은 전후로 길게 형성될 수 있다. 베이스 빔(31)의 단면은 사각형일 수 있다. 베이스 빔(31)의 양 단부에는 캐스터(70)가 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 캐스터(70)는 베이스 빔(31)의 양 단부의 저면에 연결될 수 있다.

커넥팅 빔(32)은 좌우 방향으로 길게 형성될 수 있다. 커넥팅 빔(32)의 단면은 사각형일 수 있다. 커넥팅 빔(32)의 양단은 한 쌍의 베이스 빔(31)에 각각 연결될 수 있다.

커넥팅 빔(32)은 베이스 빔(31)의 후방부에 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 베이스 빔(31)의 후단과 커넥팅 빔(32) 사이의 전후 거리는, 베이스 빔(31)의 전단과 커넥팅 빔(32) 사이의 전후 거리보다 가까울 수 있다.

커넥팅 빔(32)에는 구동휠 모듈(80)이 설치될 수 있다.

베이스 프레임(30)은 프론트 베이스 바(33)와, 리어 베이스 바(34)와, 프론트 지지대(35)와, 리어 지지대(36)를 더 포함할 수 있다.

프론트 베이스 바(33) 및 리어 베이스 바(34)는 좌우로 길게 형성될 수 있다. 즉, 프론트 베이스 바(33) 및 리어 베이스 바(34)는 커넥팅 빔(32)과 나란할 수 있다. 프론트 베이스 바(33) 및 리어 베이스 바(34)의 단면은 원형일 수 있다. 프론트 베이스 바(33) 및 리어 베이스 바(34)의 양단은 한 쌍의 베이스 빔(31)에 각각 연결될 수 있다.

프론트 베이스 바(33)는 베이스 빔(31)의 전방부에 연결될 수 있고, 리어 베이스 바(34)는 베이스 빔(31)의 후방부에 연결될 수 있다. 프론트 베이스 바(33)는 커넥팅 빔(32)의 전방에 위치할 수 있고, 리어 베이스 바(34)는 커넥팅 빔(32)의 후방에 위치할 수 있다.

좀 더 상세히, 베이스 빔(31)의 후단을 기준으로, 커넥팅 빔(32)까지의 전후 거리는, 프론트 베이스 바(33)까지의 전후 거리보다 가깝고, 리어 베이스 바(34)까지의 전후 거리보다 멀 수 있다.

또한, 커넥팅 빔(32)와 프론트 베이스 바(33) 사이의 전후 거리는, 커넥팅 빔(32)와 리어 베이스 바(34) 사이의 전후 거리보다 멀 수 있다. 즉, 커넥팅 빔(32)는 프론트 커넥팅 바(33) 보다 리어 커넥팅 바(34)에 더 가까울 수 있다.

프론트 지지대(35)는 프론트 베이스 바(33)에 수직 또는 상측 경사지게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 프론트 지지대(35)는 프론트 베이스 바(33)에 전방으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 프론트 지지대(35)는 좌우로 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.

리어 지지대(36)는 리어 베이스 바(34)에 수직 또는 상측 경사지게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 리어 지지대(36)는 리어 베이스 바(34)에 전방으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 리어 지지대(36)는 좌우로 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.

베이스 프레임(30)은 프론트 베이스 바(33)와 리어 베이스 바(34)를 연결하는 보강 프레임(37)을 더 포함할 수 있다.

좀 더 상세히, 보강 프레임(37)은 수평부와, 상기 수평부의 양단에서 상측으로 길게 형성된 한 쌍의 수직부를 포함할 수 있다. 상기 수평부는 커넥팅 빔(32)의 하측을 지날 수 있다. 또한, 상기 수평부는 구동휠 모듈(80)의 옆을 지날 수 있다. 상기 한 쌍의 수직부 중 어느 하나는 프론트 베이스 바(33)의 하측에 연결되고, 다른 하나는 리어 베이스 바(34)의 하측에 연결될 수 있다.

보강 프레임(37)과 프론트 베이스 바(33)의 연결부는, 좌우 방향에 대해 한 쌍의 프론트 지지대(35) 사이에 위치할 수 있다. 보강 프레임(37)과 리어 베이스 바(34)의 연결부는, 좌우 방향에 대해 한 쌍의 리어 지지대(36) 사이에 위치할 수 있다.

한편, 지지 빔(50)은 하판(15)에 체결될 수 있다. 좀 더 상세히, 지지 빔(50)은 절곡부(16)에 체결될 수 있다. 지지 빔(50)은 절곡부(16)의 외측에 체결될 수 있다.

지지 빔(50)은 상판(11) 및 하판(15)을 지지할 수 있다. 좀 더 상세히, 지지 빔(50)에는 하판(15)이 체결될 수 있고, 하판(15)은 상판(11)을 지지할 수 있다.

한편, 연결 프레임(40)은 프론트 프레임(41)과, 리어 프레임(42)과, 프론트 커넥팅 바(43)와, 리어 커넥팅 바(44)와, 프론트 링크(45)와, 리어 링크(46)를 포함할 수 있다. 연결 프레임(40)은 프론트 링크바(47) 및 리어 링크바(48)를 더 포함할 수 있다.

프론트 프레임(41)은 좌우로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 프론트 프레임(41)은 좌우 방향으로 소정의 두께를 갖는 패널 형상일 수 있다. 프론트 프레임(41)은 수직하게 배치될 수 있다.

프론트 프레임(41)는 하판(15), 좀 더 상세히는 절곡부(16)에 체결될 수 있다. 프론트 프레임(41)의 상측 일부는 절곡부(16)와 지지 빔(50)의 사이에 위치할 수 있고, 절곡부(16) 및 지지빔(50)에 체결될 수 있다.

프론트 프레임(41)의 하부는 후술할 프론트 링크(45)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 프론트 프레임(41)과 프론트 링크(45)는 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

프론트 커넥팅 바(43)는 한 쌍의 프론트 프레임(41)을 연결할 수 있다. 프론트 커넥팅 바(43)는 좌우 방향으로 길게 형성될 수 있다. 프론트 커넥팅 바(43)는 수평할 수 있다. 프론트 커넥팅 바(43)는 하판(15) 및 지지빔(50)보다 하측에 위치할 수 있다.

리어 프레임(42)은 좌우로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 리어 프레임(42)은 좌우 방향으로 소정의 두께를 갖는 패널 형상일 수 있다. 리어 프레임(42)은 수직하게 배치될 수 있다.

리어 프레임(42)은 프론트 프레임(41)의 후방에 위치할 수 있다.

리어 프레임(42)는 하판(15), 좀 더 상세히는 절곡부(16)에 체결될 수 있다. 리어 프레임(42)의 상측 일부는 절곡부(16)와 지지 빔(50)의 사이에 위치할 수 있고, 절곡부(16) 및 지지빔(50)에 체결될 수 있다.

리어 프레임(42)의 하부는 후술할 리어 링크(46)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 리어 프레임(42)과 리어 링크(46)는 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

리어 커넥팅 바(44)는 한 쌍의 리어 프레임(42)을 연결할 수 있다. 리어 커넥팅 바(44)는 좌우 방향으로 길게 형성될 수 있다. 리어 커넥팅 바(44)는 수평할 수 있다. 리어 커넥팅 바(44)는 하판(15) 및 지지빔(50)보다 하측에 위치할 수 있다. 리어 커넥팅 바(44)는 프론트 커넥팅 바(43)의 후방에 위치할 수 있다.

한편, 프론트 링크(45)는 프론트 지지대(35)와 프론트 프레임(41)을 연결할 수 있다. 프론트 링크(45)는 전후로 길게 형성될 수 있다. 프론트 링크(45)는 좌우로 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.

프론트 링크(45)는 프론트 지지대(35) 및 프론트 프레임(41) 각각에 대해 회전 가능하게 연결될 수 있다. 프론트 링크(45)와 프론트 지지대(35)는 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다. 프론트 링크(45)와 프론트 프레임(41) 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

좀 더 상세히, 프론트 링크(45)의 전방측 단부는 프론트 지지대(35)의 상단부에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 프론트 링크(45)의 후방측 단부는 프론트 프레임(41)의 하부에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

프론트 링크바(47)는 한 쌍의 프론트 링크(45)를 연결할 수 있다. 프론트 링크바(47)는 프론트 링크(45)와 함께 회전할 수 있다.

프론트 링크바(47)에는 후술할 커플러(49)가 연결되는 프론트 연결 레버(47B)가 형성될 수 있다. 프론트 연결레버(47B)는 프론트 링크바(47)에서 수직 또는 상측 경사지게 형성될 수 있다.

리어 링크(46)는 리어 지지대(36)와 리어 프레임(42)을 연결할 수 있다. 리어 링크(46)는 전후로 길게 형성될 수 있다. 리어 링크(46)는 좌우로 서로 나란하게 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다.

리어 링크(46)는 프론트 링크(45)의 후방에 위치할 수 있다.

리어 링크(46)는 리어 지지대(36) 및 리어 프레임(42) 각각에 대해 회전 가능하게 연결될 수 있다. 리어 링크(46)와 리어 지지대(36)는 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다. 리어 링크(46)와 리어 프레임(42) 좌우 방향으로 길게 형성된 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

좀 더 상세히, 리어 링크(46)의 전방측 단부는 리어 지지대(36)의 상단부에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 리어 링크(46)의 후방측 단부는 리어 프레임(42)의 하부에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

리어 링크바(48)는 한 쌍의 리어 링크(48)를 연결할 수 있다. 리어 링크바(48)는 리어 링크(46)와 함께 회전할 수 있다.

리어 링크바(48)는 프론트 링크바(47)의 후방에 위치할 수 있다.

리어 링크바(48)에는 후술할 커플러(49)가 연결되는 리어 연결 레버(48B)가 형성될 수 있다. 리어 연결레버(48B)는 리어 링크바(48)에서 수직 또는 상측 경사지게 형성될 수 있다.

연결 프레임(40)은 커플러(49)를 더 포함할 수 있다. 커플러(49)는 전후로 길게 형성될 수 있다. 커플러(49)는 좌우 방향으로 소정의 두께를 가질 수 있다. 커플러(49)는 프론트 링크바(47)와 리어 링크바(48)의 회전을 연동시킬 수 있다.

좀 더 상세히, 커플러(49)는 프론트 연결레버(47B)와 리어 연결레버(48B)를 연결할 수 있다. 커플러(49)는 프론트 연결레버(47B) 및 리어 연결레버(48B)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 커플러(49)와 프론트 연결레버(47B)는 좌우 방향으로 긴 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다. 커플러(49)와 리어 연결레버(48B)는 좌우 방향으로 긴 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

커플러(49)의 전단은 프론트 연결레버(47B)의 상단에 회전 가능하게 연결되고, 후단은 리어 연결레버(48B)의 상단에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

한편, 액츄에이터(60)는 프론트 커넥팅 바(43) 및 리어 커넥팅 바(44) 중 어느 하나에 장착될 수 있다. 또한, 액츄에이터(60)의 동력이 전달되는 동력전달 레버(47A)는 프론트 링크바(47) 및 리어 링크바(48) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.

액츄에이터(60)가 프론트 커넥팅 바(43)에 연결되면 동력전달 레버(47A)는 리어 링크바(48)에 형성될 수 있다. 반면, 액츄에이터(60)가 리어 커넥팅 바(44)에 연결되면 동력전달 레버(47A)는 프론트 링크바(47)에 형성될 수 있다. 이하에서는, 액츄에이터(60)가 리어 커넥팅 바(44)에 연결되고, 동력전달 레버(47A)는 프론트 링크바(47)에 형성된 경우를 예로 들어 설명한다.

리어 커넥팅 바(44)에는 액츄에이터(60)가 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 리어 커넥팅 바(44)에는 액츄에이터(60)가 연결되는 브라켓(64)이 장착될 수 있다.

브라켓(64)은 리어 커넥팅(44)의 둘레를 감싸며 체결될 수 있다. 액츄에이터(60)는 브라켓(44)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 액츄에이터(60)에는 브라켓(44)에 회전 가능하게 연결되는 브라켓 연결부(60A)가 포함될 수 있다. 브라켓 연결부(60A)는 액츄에이터(60)에서 후방으로 돌출될 수 있다. 브라켓 연결부(60A)와 브라켓(44)는 좌우로 긴 회전축에 대해 서로 회전할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 액츄에이터(60)는 실린더(61) 및 피스톤(62)을 포함할 수 있다. 실린더(61)는 전후로 길게 형성될 수 있다. 피스톤(61)은 일부가 실린더(61)에 삽입된 상태에서 실린더(61)의 길이 방향, 즉 전후 방향으로 이동될 수 있다.

피스톤(62)은 커넥터(63)에 의해 커넥팅 로드(65)에 연결될 수 있다. 커넥팅 로드(65)는 피스톤(62) 및 실린더(61)의 길이 방향으로 길게 연장될 수 있다.

커넥팅 로드(65)는 프론트 링크바(47)에 형성된 동력전달 레버(47A)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 동력전달 레버(47A)에는 액츄에이터(60)의 동력이 전달될 수 있다.

동력전달 레버(47A)는 프론트 링크바(47)에 형성될 수 있다. 동력전달 레버(47A)는 프론트 링크바(47)에서 수직 또는 상측 경사지게 형성될 수 있다. 바람직하게는, 동력전달 레버(47A)는 후방으로 갈수록 높이가 높아지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 동력전달 레버(47A)는 프론트 연결레버(47B)와 좌우로 이격될 수 있다.

동력전달 레버(47A), 프론트 연결레버(47B), 프론트 링크바(47) 및 프론트 링크(45)는 함께 회전할 수 있다. 리어 연결레버(48B), 리어 링크바(48), 리어 링크(46)는 함께 회전할 수 있다.

따라서, 커넥팅 로드(65)가 전방이나 후방으로 이동하면 동력전달 레버(47A), 프론트 링크바(47) 및 프론트 링크(45), 프론트 연결 레버(47B)가 함꼐 회전할 수 있다. 또한, 커플러(49)에 의해 프론트 연결 레버(47B)와 리어 연결레버(48B)가 연결되므로, 리어 연결레버(48B)와, 리어 링크바(48)와, 리어 링크(46)가 함께 회전할 수 있다.

반면, 프론트 링크(45)에 연결된 프론트 지지대(35)는 프론트 베이스 바(33)에 고정되어 회전하지 않을 수 있다. 또한, 프론트 링크(45)에 연결된 프론트 프레임(41)은 하판(15) 및/또는 지지빔(50)에 체결되어 회전하지 않을 수 있다. 또한, 리어 링크(46)에 연결된 리어 지지대(36)는 리어 베이스 바(34)에 고정되어 회전하지 않을 수 있다. 또한, 리어 링크(46)에 연결된 리어 프레임(42)은 하판(15) 및/또는 지지빔(50)에 체결되어 회전하지 않을 수 있다.

따라서, 액츄에이터(60)가 커넥팅 로드(65)를 밀면, 프론트 프레임(41), 리어 프레임(42), 지지빔(50), 하판(15) 및 상판(10)은 회전하지 않고 상승할 수 있다. 즉, 이동식 침대로봇의 높이가 높아질 수 있다.

반대로, 액츄에이터(60)가 커넥팅 로드(65)를 당기면, 프론트 프레임(41), 리어 프레임(42), 지지빔(50), 하판(15) 및 상판(10)은 회전하지 않고 하강할 수 있다. 즉, 이동식 침대로봇의 높이가 낮아질 수 있다.

이로써, 액츄에이터(60)에 의해 이동식 침대로봇의 높이가 용이하게 조절될 수 있다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 상판의 저면이 도시된 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하판 및 그에 안착된 로드셀이 도시된 도면이고, 도 11는 도 4의 A-A`에 대한 단면도이다.

상판(11)에는 복수개의 서포터(12)가 형성될 수 있다. 복수개의 서포터(12)는 상판(11)의 저면에서 하판(15)을 향해 돌출될 수 있다. 복수개의 서포터(12)는 하판(15)에 접할 수 있다. 복수개의 서포터(12)는 상판(11)을 하판(15)에 지지할 수 있고, 상판(11)을 하판(12)과 이격시킬 수 있다.

복수개의 서포터(12)는 서로 이격될 수 있다. 복수개의 서포터(12)는 상판(11)이 기울어지지 않고 수평하게 유지되도록 고르게 배열될 수 있다.

일례로, 복수개의 서포터(12)는, 하판(15)의 상면 중 전방측 가장자리에 인접한 부분에 접하는 한 쌍의 프론트 서포터(12A)와, 하판(15)의 상면 중 후방측 가장자리에 인접한 부분에 접하는 한 쌍의 리어 서포터(12B)와, 하판(15)의 상면의 중앙부에 접하는 센터 서포터(12C)를 포함할 수 있다.

각 서포터(12)는 접촉부(12D)를 포함할 수 있다. 접촉부(12D)는 하판(15)의 상면에 접할 수 있다. 접촉부(12D)는 하측으로 갈수록 단면적이 작아질 수 있다. 접촉부(12D)는 구면의 일부를 포함할 수 있다. 접촉부(12D)는 하판(15)과 점 접촉함이 바람직하다.

따라서, 서포터(12)와 하판(15) 사이의 접촉 면적이 최소화될 수 있다. 이로써, 상판(11)이 하판(15)에 대해 움직일 때 접촉부(12D)와 하판(15) 사이에 발생하는 마찰 저항이 최소화될 수 있다.

상판(11)에는 복수개의 돌출부(13)가 형성될 수 있다. 복수개의 돌출부(13)는 상판(11)의 저면에서 하판(15)을 향해 돌출될 수 있다.

돌출부(13)는 수평 방향으로 서포터(12)와 이격될 수 있다. 서포터(13)는 상하로 하판(15)과 이격될 수 있다. 돌출부(13)는 상판(11)과 함께 이동하며 로드셀(19)에 힘을 가할 수 있다.

돌출부(13)는 로드셀(19)에 체결될 수 있다. 좀 더 상세히, 돌출부(13)에는 로드셀(19)과 체결되는 체결공(14)이 형성될 수 있다. 스크류 등의 체결부재(미도시)는 체결공(14)을 관통하여 로드셀(19)에 체결될 수 있다.

복수개의 돌출부(13)는 서로 이격될 수 있다. 돌출부(13)의 개수는 로드셀(19)의 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 돌출부(13)는, 프론트 로드셀(19A)에 힘을 가하는 프론트 돌출부(13A)와, 리어 로드셀(19B)에 힘을 가하는 리어 돌출부(13B)와, 레프트 로드셀(19C)에 힘을 가하는 레프트 돌출부(13C)와, 라이트 로드셀(19D)에 힘을 가하는 라이트 돌출부(13D)를 포함할 수 있다.

프론트 돌출부(13A)와 리어 돌출부(13B)는 전후 일직선상에 위치할 수 있다. 레프트 돌출부(13C)와 라이트 돌출부(13D)는 좌우 일직선상에 위치할 수 있다.

프론트 돌출부(13A)와 리어 돌출부(13B)는 로드셀(19)에 전후 방향으로 힘을 가할 수 있다. 레프트 돌출부(13C)와 라이트 돌출부(13D)는 로드셀(19)에 좌우 방향으로 힘을 가할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와, 같이 하판(15)에는, 하판(15)의 양측 가장자리에서 상측으로 절곡된 절곡부(16)와, 하판(15)의 전후방 가장자리에서 상측으로 돌출된 돌출부(17)가 형성될 수 있다.

절곡부(16) 및 돌출부(17)에는 로드셀(19)이 체결될 수 있다. 절곡부(16) 및 돌출부(17)를 고정부(16)(17)로 명명할 수 있다. 고정부(16)(17)에는 로드셀(19)이 체결되는 체결공(18)이 형성될 수 있다. 스크류 등의 체결부재(미도시)는 상기 체결공을 통과하여 로드셀(19)에 체결될 수 있다.

로드셀(19)은 상판(11)과 하판(15)의 사이에 위치할 수 있다. 로드셀(19)은 상하로 상판(11) 및 하판(15)과 이격될 수 있다. 로드셀(19)은 수평 방향의 힘을 감지할 수 있다.

로드셀(19)는 상판(11)에서 하측으로 돌출된 돌출부(13)와, 하판(15)에서 상측으로 절곡 또는 돌출된 고정부(16)(17)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 로드셀(19)은 수평 방향에 대해 돌출부(13)와 고정부(16)(17)의 사이에 위치할 수 있다. 로드셀(19)의 외측은 돌출부(13)에 체결될 수 있고, 내측은 고정부(16)(17)에 체결될 수 있다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 이동하면 로드셀(19)은 돌출부(31)와 고정부(16)(17) 사이에서 변형될 수 있다. 즉, 상판(11)은 하판(15)에 대해 로드셀(19)의 변형 범위 내에서 이동 가능할 수 있다.

따라서, 상판(11)에 가해지는 외력이 클수록 로드셀(19)의 변형이 커질 수 있다. 또한, 상판(11)에 가해지는 외력의 방향에 따라 각 로드셀(19)의 변형 방향 및 정도가 상이해질 수 있다.

로드셀(19)은 복수개가 구비될 수 있다. 복수개의 로드셀(19)은, 전후 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제1로드셀(19A)(19B)과, 좌우 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제2로드셀(19C)(19D)을 포함할 수 있다.

제1로드셀(19A)(19B)은 좌우 방향에 대해 하판(15)의 중앙부에 위치할 수 있다. 제2로드셀(19C)(19D)은 전후 방향에 대해 하판(15)의 중앙부에 위치할 수 있다.

제1로드셀(19A)(19B)은, 하판(15)의 전방측 가장자리에 인접한 프론트 로드셀(19A)와, 하판(15)의 후방측 가장자리에 인접한 리어 로드셀(19B)을 포함할 수 있다.

프론트 로드셀(19A)는 하판(15)의 전방 가장자리에 인접한 돌출부(17)에 체결될 수 있다. 리어 로드셀(19B)는 하판(15)의 후방 가장자리에 인접한 돌출부(17)에 체결될 수 있다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 전방으로 이동하면, 프론트 돌출부(13A)는 프론트 로드셀(19A)을 전방으로 밀 수 있고, 리어 돌출부(13B)는 리어 로드셀(19B)을 전방으로 당길 수 있다. 따라서, 프론트 로드셀(19A)은 전후 방향으로 압축될 수 있고, 리어 로드셀(19B)은 전후 방향으로 신장될 수 있다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 후방으로 이동하면, 프론트 돌출부(13A)는 프론트 로드셀(19A)을 후방으로 당길 수 있고, 리어 돌출부(13B)는 리어 로드셀(19B)을 후방으로 밀 수 있다. 따라서, 프론트 로드셀(19A)은 전후 방향으로 신장될 수 있고, 리어 로드셀(19B)은 전후 방향으로 압축될 수 있다.

제2로드셀(19C)(19D)은, 하판(15)의 좌측 가장자리에 인접한 레프트 로드셀(19C)와, 하판(15)의 우측 가장자리에 인접한 라이트 로드셀(19D)을 포함할 수 있다.

레프트 로드셀(19C)는 하판(15)의 좌측 가장자리에 형성된 절곡부(16)에 체결될 수 있다. 라이트 로드셀(19D)는 하판(15)의 우측 가장자리에 인접한 절곡부(16)에 체결될 수 있다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 왼쪽으로 회전하면, 레프트 돌출부(13C)는 레프트 로드셀(19C)을 좌측 방향으로 밀 수 있고, 라이트 돌출부(13D)는 라이트 로드셀(19D)을 좌측 방향으로 당길 수 있다. 따라서, 레프트 로드셀(19C)은 좌우 방향으로 압축될 수 있고, 라이트 로드셀(19D)은 좌우 방향으로 신장될 수 있다.

상판(11)이 하판(15)에 대해 오른쪽으로 회전하면, 레프트 돌출부(13C)는 레프트 로드셀(19C)을 우측 방향으로 당길 수 있고, 라이트 돌출부(13D)는 라이트 로드셀(19D)을 우측 방향으로 밀 수 있다. 따라서, 레프트 로드셀(19C)은 좌우 방향으로 신장될 수 있고, 라이트 로드셀(19D)은 좌우 방향으로 압축될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동휠 모듈 및 그 주변을 확대 도시한 도면이고,

앞서 설명한 바와 같이, 구동휠 모듈(80)은 이동식 침대로봇을 주행시키거나, 이동을 보조할 수 있다.

구동휠 모듈(80)은 고정 브라켓(81)(82)과, 무빙 브라켓(83)과, 구동휠(84A)(84B)을 포함할 수 있다.

고정 브라켓(81)(82)은 베이스 프레임(30), 좀 더 상세히는 커넥팅 빔(32)에 체결되어 고정될 수 있다.

고정 브라켓(81)(82)은 커넥팅 빔(32)에 체결된 체결부(81)와, 상기 체결부(81)에 연결되며 무빙 브라켓(83)이 회전 가능하게 연결되는 연결부(82)를 포함할 수 있다.

체결부(81)는 커넥팅 빔(32)의 상면 일부를 커버하는 어퍼 커버부와, 상기 어퍼 커버부에서 하측으로 절곡되어 커넥팅 빔(32)의 전면 일부를 커버하는 프론트 커버부를 포함할 수 있다.

연결부(82)는 대략 'ㄱ'자 형상일 수 있다. 연결부(82)의 저면 및 배면은 개방될 수 있다. 좀 더 상세히, 연결부(82)는 체결부(81)와 연결되고 전후로 길게 형성된 어퍼 파트와, 상기 어퍼 파트의 전단부에서 하측으로 길게 형성된 프론트 파트를 포함할 수 있다. 상기 어퍼 파트는 체결부(81), 좀 더 상세히는 프론트 커버부와 연결될 수 있다.

고정 브라켓(81)(82)에는 무빙 브라켓(83)과의 간섭을 방지하는 개방부(82A)가 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 개방부(82A)는 연결부(82)에 형성될 수 있으며, 연결부(82)의 개방된 저면과 연결될 수 있다. 더욱 상세히, 개방부(82A)는 프론트 파트의 전면에 형성될 수 있으며, 프론트 파트의 개방된 저면과 연결될 수 있다.

무빙 브라켓(83)은 고정 브라켓(81)(82), 좀 더 상세히는 연결부(82)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

무빙 브라켓(83)은 고정 브라켓(81)(82)에 대해 좌우로 긴 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 무빙 브라켓(83)은 상하로 회전할 수 있다. 무빙 브라켓(83)의 일부는 개방부(82A) 내에 위치할 수 있다.

구동휠 모듈(80)은 회전 모터(86)(도 13 참조)을 더 포함할 수 있다. 회전 모터(86)는 무빙 브라켓(83)을 상하로 회전시킬 수 있다. 회전 모터(86)는 고정 브라켓(81)(82)에 설치될 수 있다.

회전 모터(86)는 무빙 브라켓(83)을 상측으로 회전시켜 구동휠(84A)(84B)을 바닥면으로부터 이격시커나, 무빙 브라켓(83)을 하측으로 회전시켜 구동휠(84A)(84B)과 바닥면을 접촉시킬 수 있다.

구동휠(84A)(84B)은 무빙 브라켓(83)에 연결될 수 있다. 구동휠(84A)(84B)은 무빙 브라켓(83)에 대해 좌우로 긴 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.

구동휠(84A)(84B)은 고정 브라켓(81)(82)의 전방에 위치할 수 있다.

구동휠(84A)(84B)은 좌우 이격된 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 구동휠(84A)(84B)은 제1구동휠(84A) 및 제2구동휠(84B)를 포함할 수 있다.

제1구동휠(84A)의 회전축과 제2구동휠(84B)의 회전축은 일직선상에 위치할 수 있다. 제1구동휠(84A) 및 제2구동휠(84B)은 서로 독립적으로 회전할 수 있다.

구동휠 모듈(80)은 구동 모터(85A)(85B)(도 13 참조)를 더 포함할 수 있다. 구동 모터(85A)(85B)는 구동휠(84A)(84B)을 회전시킬 수 있다. 구동 모터(85A)(85B)는 무빙 브라켓(83)에 설치될 수 있다.

구동 모터(85A)(85B)는 한 쌍이 구비될 수 있으며, 한 쌍의 구동휠(84A)(84B) 각각을 회전시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 구동 모터(85A)(85B)는, 제1구동휠(84A)을 회전시키는 제1구동 모터(85A)와, 제2구동휠(84B)을 회전시키는 제2구동 모터(85B)를 포함할 수 있다.

이동식 침대로봇의 직진 시에, 구동 모터(85A)(85B)는 한 쌍의 구동휠(84A)(84B)을 서로 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다. 이동식 침대로봇의 방향 전환시에 구동 모터(85A)(85B)는 한 쌍의 구동휠(84A)(84B)을 서로 반대 방향으로 회전시킬 수 있다.

구동휠 모듈(80)은 접촉센서(89)(도 13 참조)를 더 포함할 수 있다. 접촉 센서(89)는 구동휠(84A)(84B)과 바닥면의 접촉 여부를 감지할 수 있다. 접촉 센서(89)의 종류는 한정되지 않는다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 침대로봇의 제어 블록도이다.

본 실시예에 따른 이동식 침대 로봇은, 컨트롤러(90)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(90)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 컨트롤러(90)는 커넥팅 빔(32)의 상면에 배치된 피씨비(91)(PCB: printed circuit board)(도 12 참조)를 포함할 수 있다.

컨트롤러(90)는 회전 모터(86)를 제어하여, 무빙 브라켓(83)을 상측 또는 하측으로 회전시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(90)는 회전 모터(86)를 제어하여 구동휠(84A)(84B)을 바닥면과 접촉시키거나 이격시킬 수 있다.

컨트롤러(90)는 이동식 침대로봇을 주행 모드, 어시스트 모드, 캐스터 모드 중 어느 하나로 제어할 수 있다.

주행 모드는, 이동식 침대로봇에 외력이 가해지지 않더라도 구동휠 모듈(80)이 구동됨으로써, 구동휠 모듈(80)에 의해 이동식 침대로봇이 자율 주행하는 모드를 의미할 수 있다. 따라서, 주행 모드는 작업자가 외력을 가할 필요 없이 이동식 침대로봇이 주행 가능한 이점이 있다.

어시스트 모드는, 이동식 침대로봇의 상판(11)에 가해진 외력의 크기 및 방향에 따라 구동휠 모듈(80)이 구동됨으로써, 구동휠 모듈(80)이 이동식 침대로봇의 이동을 보조하는 모드를 의미할 수 있다. 따라서, 어시스트 모드는 작업자가 큰 힘을 쓰지 않고도 용이하게 이동식 침대로봇을 이동시킬 수 있는 이점이 있다.

캐스터 모드는, 구동휠 모듈(80)이 이동식 침대로봇의 이동에 개입하지 않는 모드일 수 있다. 따라서, 캐스터 모드는 이동식 침대로봇의 이동 방향이 구동휠(84A)(84B)의 방향에 제한되지 않는 이점이 있다. 예를 들어, 캐스터 모드시에 작업자는 이동식 침대로봇을 좌우로 이동시킬 수 있다.

상기 주행 모드 또는 어시스트 모드 시에, 컨트롤러(90)는 무빙 브라켓(83)이 하측으로 회동하도록 회전 모터(86)를 제어할 수 있고, 구동휠(84A)(84B)을 바닥면에 접촉시킬 수 있다. 따라서, 구동휠(84A)(84B)의 회전력에 의해 이동식 침대 로봇이 이동할 수 있다.

상기 캐스터 모드 시에, 컨트롤러(90)는 무빙 브라켓(83)이 상측으로 회동하도록 회전 모터(86)를 제어할 수 있고, 구동휠(84A)(84B)을 바닥면과 이격시킬 수 있다. 따라서, 구동휠(84A)(84B)은 이동식 침대 로봇의 이동에 개입하지 않을 수 있다.

컨트롤러(90)는 접촉 센서(89)와 전기적으로 통신할 수 있고, 접촉 센서(89)의 감지 결과를 전달받을 수 있다. 따라서, 컨트롤러(90)는 구동휠(84A)(84B)과 바닥면의 접촉 여부를 판단할 수 있다.

상기 주행 모드 또는 어시스트 모드 시에, 컨트롤러(90)는 접촉 센서(89)와 통신하여, 구동휠(84A)(84B)이 바닥면에 접촉을 유지하도록 회전 모터(86)를 제어할 수 있다. 이로써, 바닥면이 굴곡지거나 울퉁불퉁한 경우에서 이동식 침대로봇이 신뢰성있게 주행하거나 이동 보조될 수 있다.

컨트롤러(90)는 로드셀(19)의 전기적 신호를 전달받을 수 있다. 바람직하게는, 컨트롤러(90)는 상기 주행 모드 또는 어시스트 모드 시에 로드셀(19)의 전기적 신호를 전달받을 수 있다.

컨트롤러(90)는 로드셀(19)의 신호를 기반으로 상판(11)에 가해지는 외력의 크기 및 방향을 산출할 수 있다.

컨트롤러(90)는 구동 모터(85A)(85B)의 회전을 제어할 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(90)는 로드셀(19)의 전기신호를 전달받아 구동 모터(85A)(85B)의 회전을 제어할 수 있다.

컨트롤러(90)는 상판(11)에 가해지는 외력의 크기에 비례하여 구동 모터(85A)(85B)의 회전 속력을 제어할 수 있다. 즉, 작업자가 상판(11)을 약하게 밀거나 당기면 컨트롤러(90)는 구동휠(84A)(84B)을 느리게 회전시킬 수 있고, 상판(11)을 강하게 밀거나 당기면 컨트롤러(90)는 구동휠(84A)(84B)을 빠르게 회전시킬 수 있다.

컨트롤러(90)는 상판(11)에 가해지는 외력의 방향에 따라 구동 모터(85A)(85B)의 회전 방향을 제어할 수 있다.

작업자가 상판(11)을 전후로 밀거나 당기면, 상판(11)은 하판(15)에 대해 전후로 이동하며 제1로드셀(19A)(19B)이 변형될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1로드셀(19A)(19B)은 전후 방향으로 압축 또는 신장될 수 있다.

이 경우, 컨트롤러(90)는 구동 모터(85A)(85B)를 제어하여, 이동식 침대로봇이 전진 또는 후진하도록 구동휠(84A)(84B)을 회전시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(90)는 제1구동휠(84A)과 제2구동휠(84B)를 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다.

작업자는 상판(11)을 밀거나 당겨 이동식 침대로봇의 이동 방향을 전환시킬 수 있다. 즉, 작업자는 이동식 침대로봇을 좌회전 또는 우회전 시킬 수 있고, 상판(11)은 하판(15)에 대해 전후로 이동하는 동시에 회전할 수 있다. 따라서 제1로드셀(19A)(19B) 및 제2로드셀(19C)(19D)이 변형될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1로드셀(19A)(19B)은 전후 방향으로 압축 또는 신장되고, 제2로드셀(19C)(19D)은 좌우 방향으로 압축 또는 신장될 수 있다.

이 경우, 컨트롤러(90)는 구동 모터(85A)(85B)를 제어하여, 이동식 침대로봇이 좌회전 또는 우회전하도록 구동휠(84A)(84B)을 회전시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(90)는 제1구동휠(84A)과 제2구동휠(84B)를 서로 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 이로써, 이동식 침대로봇의 회전 반경이 작아지고 용이한 방향전환이 가능하다.

한편, 컨트롤러(90)는 액츄에어터(60)를 제어하여 이동식 침대로봇의 높이를 조절할 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(90)는 액츄에이터(60)가 커넥팅 로드(65)를 밀도록 제어하여 연결 프레임(40)의 높이를 높이고 상판(11) 및 하판(15)을 상승시킬 수 있다. 반대로, 컨트롤러(90)는 액츄에이터(60)가 커넥팅 로드(65)를 당기도록 제어하여 연결 프레임(40)의 높이를 낮추고 상판(11) 및 하판(15)을 하강시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시에에 따른 이동식 침대로봇의 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 손잡이의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 앞서 설명한 실시예와 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은 손잡이(51)와, 레일(55)과, 슬라이더(52)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은 앞서 설명한 하판(15)을 포함하지 않을 수 있다.

레일(55)은 지지빔(50)에 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 레일(55)은 지지빔(50)의 내측에 체결될 수 있다. 레일(55)은 전후 방향으로 길게 형성될 수 있다. 레일(55)은 상판(11)의 하측에 위치할 수 있다.

슬라이더(52)는 레일(55)을 따라 슬라이딩될 수 있다. 레일(55)에는 슬라이더(52)가 끼워지는 레일홈(55A)이 형성될 수 있고, 슬라이더(52)는 그 일부가 레일홈(55A)에 끼워진 상태에서 레일(55)을 따라 전후로 이동할 수 있다. 슬라이더(52)는 상판(11)의 하측에 위치할 수 있다.

슬라이더(52)의 단면은 'ㄴ'자 형상일 수 있다. 좀 더 상세히, 슬라이더(52)는 상하로 길게 형성된 제1파트와, 상기 제1파트의 하단에서 외측으로 절곡된 제2파트를 포함할 수 있다. 제1파트의 상단에는 레일홈(55A)에 끼워지는 돌부가 형성될 수 있다. 제2파트의 외측 단부는 손잡이(51)에 연결될 수 있다.

손잡이(51)는 슬라이더(52)에 연결될 수 있다. 손잡이(51)는 슬라이더(52)와 함께 전후로 이동할 수 있다.

손잡이(51)는 지지빔(50)의 하측에 위치할 수 있다. 손잡이(51)는 지지빔(50)의 하측으로 이격될 수 있다. 손잡이(51)는 지지빔(50)보다 외측으로 돌출됨이 바람직하다.

고정부(18`)는 지지빔(50)의 하측에 위치할 수 있다. 고정부(18`)는 커넥터(54)에 의해 지지빔(50)에 연결될 수 있고, 지지빔(50)의 하측으로 이격될 수 있다. 고정부(18`)는 레일(55)의 길이 방향, 즉 전후 방향으로 손잡이(51)와 마주볼 수 있다.

본 실시예에 따른 로드셀(19`)은 손잡이(51)와 고정부(18`)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 로드셀(19`)은 레일(55)의 길이 방향, 즉 전후 방향에 대해 고정부(18`)와 손잡이(51)의 사이에 위치할 수 있다.

로드셀(19`)은 고정부(18`) 및 손잡이(51)에 체결될 수 있다. 좀 더 상세히, 로드셀(19`)의 일측은 고정부(18`)에 체결되고 타측은 손잡이(51)에 체결될 수 있다.

이하에서는 손잡이(51)가 고정부(18`)의 전방에 위치한 경우를 예로 들어 설명한다.

작업자는 손잡이를(51) 잡고 전방이나 후방으로 힘을 가할 수 있다. 작업자가 손잡이(51)를 전방으로 이동시키면, 손잡이(51)는 로드셀(19`)을 전방으로 당길 수 있고, 로드셀(19`)은 신장될 수 있다. 작업자가 손잡이(51)를 후방으로 이동시키면, 손잡이(51)는 로드셀(19`)을 후방으로 밀 수 있고, 로드셀(19`)은 압축될 수 있다.

따라서, 컨트롤러(90)는 손잡이(51)에 가해지는 외력의 크기 및 방향에 따라 구동휠 모듈(80)을 제어할 수 있다.

앞서 설명한 일 실시예와 비교하여, 본 실시예에 따른 이동식 침대로봇은 전후 방향의 주행만을 보조 가능하다는 한계점이 있으나, 그 대신 구성이 상대적으로 간단하고 제작 비용이 저렴한 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

1. 상판;
   상기 상판의 하측에 배치된 하판;
   상기 상판에서 하측으로 돌출되고 상기 하판에 접하여 상기 상판을 지지하는 복수개의 서포터;
   상기 상판과 하판의 사이에 배치되고 수평 방향의 힘을 감지하는 복수개의 로드셀(load cell);
   상기 하판에서 상측으로 돌출되거나 절곡되며 상기 로드셀이 체결되는 고정부;
   상기 상판에서 하측으로 돌출되고 상기 로드셀에 대해 상기 고정부의 반대편에 위치하며 상기 로드셀에 힘을 가하는 돌출부;
   상기 하판에 연결되고 캐스터가 구비된 프레임;
   상기 프레임에 연결된 구동휠;
   상기 구동휠을 회전시키는 구동 모터; 및
   상기 로드셀의 전기신호를 전달받아 상기 구동 모터의 회전을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 이동식 침대 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 로드셀은,
   전후 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제1로드셀; 및
   좌우 방향으로 작용하는 힘을 감지하는 제2로드셀을 포함하는 이동식 침대 로봇.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1로드셀은 좌우 방향에 대해 상기 하판의 중앙부에 위치하고,
   상기 제2로드셀은 전후 방향에 대해 상기 하판의 중앙부에 위치한 이동식 침대 로봇.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 하판의 가장자리에 형성된 이동식 침대 로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1로드셀은,
   상기 하판의 전방측 가장자리에 인접한 프론트 로드셀; 및
   상기 하판의 후방측 가장자리에 인접한 리어 로드셀을 포함하고,
   상기 제2로드셀은,
   상기 하판의 좌측 가장자리에 인접한 레프트 로드셀; 및
   상기 하판의 우측 가장자리에 인접한 라이트 로드셀을 포함하는 이동식 침대 로봇.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 서포터는, 상기 하판에 접촉되며 하측으로 갈수록 단면적이 작아지며 접촉부를 포함하는 이동식 침대 로봇.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정부는 상하 방향으로 상기 상판과 이격되고,
   상기 돌출부는 상하 방향으로 상기 하판과 이격된 이동식 침대 로봇.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동휠은 회전축이 일직선상에 위치한 한 쌍이 구비되고,
   상기 구동 모터는 한 쌍의 구동휠을 서로 독립적으로 회전시키는 한 쌍이 구비된 이동식 침대 로봇.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레임에 고정된 고정 브라켓;
   상기 고정 브라켓에 연결되고 상기 구동휠이 연결된 무빙 브라켓;
   상기 무빙 브라켓을 상기 고정 브라켓에 대해 상하로 회전시키는 회전 모터를 더 포함하는 이동식 침대 로봇.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동휠과 바닥면의 접촉 여부를 감지하는 접촉센서를 더 포함하는 이동식 침대 로봇.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 접촉 센서과 전기적으로 통신하여 상기 구동휠이 상기 바닥면에 접촉을 유지하도록 상기 회전 모터를 제어하거나,
    상기 회전 모터를 제어하여 상기 구동휠을 상기 바닥면과 이격시키는 이동식 침대 로봇.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드셀은 상기 돌출부에 체결되고,
    상기 상판은 상기 하판에 대해 상기 로드셀의 변형 범위 내에서 이동 가능한 이동식 침대 로봇.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 캐스터 및 구동휠이 구비된 베이스 프레임;
    상기 하판에 양측에 체결되고 전후로 길게 형성된 한 쌍의 지지 빔(beam); 및
    상기 한 쌍의 지지빔과 상기 베이스 프레임을 연결하는 연결 프레임을 포함하는 이동식 침대 로봇.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은,
    전후로 길게 형성되고 상기 캐스터가 연결되며 좌우로 나란하게 이격된 한 쌍의 베이스 빔(beam); 및
    좌우로 길게 형성되고 상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 구동휠이 연결되는 커넥팅 빔을 포함하는 이동식 침대 로봇.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은,
    상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 커넥팅 빔보다 전방에 위치한 프론트 베이스 바;
    상기 한 쌍의 베이스 빔을 연결하며 상기 커넥팅 빔보다 후방에 위치한 리어 베이스 바;
    상기 프론트 베이스 바에 수직 또는 상측 경사지게 형성된 한 쌍의 프론트 지지대; 및
    상기 리어 베이스 바에서 수직 또는 상측 경사지게 형성된 한 쌍의 리어 지지대를 더 포함하는 이동식 침대 로봇.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 연결 프레임은,
    상기 한 쌍의 지지 빔의 전방부에 각각 체결된 한 쌍의 프론트 프레임;
    상기 한 쌍의 빔의 후방부에 각각 체결된 한 쌍의 리어 프레임;
    상기 한 쌍의 프론트 프레임을 연결하고 좌우로 길게 형성되며 상기 하판의 하측에 위치한 프론트 커넥팅 바;
    상기 한 쌍의 리어 프레임을 연결하고 좌우로 길게 형성되며 상기 하판의 하측에 위치한 리어 커넥팅 바;
    상기 한 쌍의 프론트 지지대 및 상기 한 쌍의 프론트 프레임에 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 프론트 링크; 및
    상기 한 쌍의 리어 지지대 및 상기 한 쌍의 리어 프레임에 회전 가능하게 연결된 한 쌍의 리어 링크를 포함하는 이동식 침대 로봇.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연결 프레임은,
    상기 한 쌍의 프론트 링크를 연결하는 프론트 링크바; 및
    상기 한 쌍의 리어 링크를 연결하는 리어 링크바를 더 포함하는 이동식 침대 로봇.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 리어 커넥팅 바에 연결되며, 피스톤을 전후로 이동시키는 액츄에이터; 및
    상기 피스톤에 연결되어 전후로 이동하며 상기 프론트 링크바에 형성된 레버에 회전 가능하게 연결된 커넥팅 로드(rod)를 포함하는 이동식 침대 로봇.
19. 상판;
    상기 상판의 하측에 위치한 지지 빔;
    상기 지지빔에 구비된 레일;
    상기 레일을 따라 슬라이딩되는 슬라이더;
    상기 슬라이더에 연결되고 상기 슬라이더와 함께 슬라이딩되는 손잡이;
    상기 지지빔의 하측에 연결되고, 상기 레일의 길이 방향으로 상기 손잡이를 마주보는 고정부;
    상기 고정부와 상기 손잡이의 사이에 위치한 로드셀;
    캐스터가 구비된 베이스 프레임;
    상기 지지빔과 상기 베이스 프레임을 연결하는 연결 프레임;
    상기 베이스 프레임에 연결된 구동휠;
    상기 구동휠을 회전시키는 구동 모터; 및
    상기 로드셀의 전기신호를 전달받아 상기 구동 모터의 회전을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 이동식 침대 로봇.

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