KR101872282B1

KR101872282B1 - Cart Robot

Info

Publication number: KR101872282B1
Application number: KR1020170064154A
Authority: KR
Inventors: 강성철; 이우섭; 김승원; 배강태; 최동은; 송지연
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2037-05-24

Abstract

카트 로봇은, 모터에 의해 이동하는 구동 로봇과, 상기 구동 로봇과 연결되며, 사용자가 파지할 수 있는 카트 손잡이를 구비하는 카트를 포함하고, 카트 손잡이에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 측정 센서가 형성되며, 사용자가 상기 카트 손잡이를 잡고 상기 카트가 이동하길 원하는 방향으로 상기 카트 손잡이를 밀거나 당기면, 상기 카트 손잡이에 가해지는 힘의 방향에 대응하여 상기 구동 로봇이 구동하여 상기 손잡이에 가해지는 힘의 방향으로 이동하여 상기 카트를 이동시킨다. The cart robot includes a driving robot that is moved by a motor and a cart which is connected to the driving robot and has a cart handle that can be held by a user and includes a measurement sensor capable of detecting a force applied to the cart handle And when the user holds the cart handle and pushes or pulls the cart handle in a direction in which the cart wants to move, a force applied to the handle by the driving robot in response to the direction of the force applied to the cart handle To move the cart.

Description

Cart Robot {Cart Robot}

본 명세서는 카트 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 물품을 수송하기 위한 카트형 로봇에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cart robot, and more particularly, to a cart-type robot for transporting various articles.

일반적으로 병원 등 의료 환경에서는 간호 물품 등의 운송을 위한 간호 카트가 이용되는데, 간호 카트의 무게 등으로 인해 간호 카트를 끌고 이동하는 것만으로도 간호사의 피로를 유발하고 있다. Generally, in a medical environment such as a hospital, a nurse cart for transportation of nursing articles is used, and by dragging and moving the nurse cart due to the weight of the nurse cart, the nurse is fatigued.

인력에 의존한 작업을 회피하기 위하여, 병원 내 물류 운송을 위한 카트 로봇이 개발되고 있다. In order to avoid labor-dependent work, cart robots are being developed for the transportation of goods in hospitals.

하지만, 종래 기술에 따른 카트 로봇은 주로 저장된 병원 내 경로 맵(map)을 이용하여 자동 주행하도록 고안되고 있다. However, the cart robots according to the prior art are mainly designed to run automatically using a stored route map in a hospital.

로봇의 자동 주행을 위한 시스템을 구축하기 위해서 병원 전체 경로 환경을 로봇이 이동할 수 있게 재창출해야 한다. 또한, 로봇에 맞는 의료 인프라 및 의료 보조기를 설계하여 완전 교체를 하여야 한다. In order to construct a system for automatic running of the robot, the entire path environment of the hospital should be regenerated so that the robot can move. In addition, the medical infrastructure and medical assistant suitable for the robot should be designed and completely replaced.

단순히 물류 수송로 역할이 제한되어 있는 물류 수송 로봇을 적용하기 위하여, 시스템 구축에 막대한 기술과 비용이 필요한 상황이어서, 중소형 의료 환경에서는 쉽게 적용하기 어렵다는 한계가 있다. In order to apply a logistics transportation robot, which has a limited role as a logistics transportation route, a huge amount of technology and costs are required to construct a system, and thus it is difficult to easily apply it in a small and medium medical environment.

아울러, 종래기술에 따른 물류 수송 로봇은 이동에 필요한 궤적이 커서 좁은 침상 사이 등 좁은 장소에 대한 접근성이 매우 떨어진다.In addition, the logistics transportation robot according to the prior art has a large trajectory required for movement, and accessibility to a narrow place such as a narrow bed is very poor.

카트 로봇을 조이스틱 등에 의한 수동 조작형으로 설계할 수 있으나, 조이스틱 등과 같은 직관적이지 않은 조종 장치를 이용해 수동 조작하기 위해서는 간호사 등 사용자가 조종 장치의 조작에 숙련되어야 한다. 아울러, 사용자가 간호 카트로부터 일정 정도 떨어져 조작을 하여야 하므로, 상황별로 즉각적인 대처할 수 없다는 문제가 있다. The cart robot can be designed as a manual operation type using a joystick or the like, but a user such as a nurse must be skilled in manipulation of the manipulation device in order to perform a manual manipulation using a non-intuitive manipulation device such as a joystick. In addition, since the user has to operate the nurse cart a certain distance away from the nurse cart, there is a problem that it is not possible to deal with each situation immediately.

미국 특허 제8,204,624호U.S. Patent No. 8,204,624

본 명세서는 많은 힘을 들이지 않고도 이동 가능하며, 이동에 필요한 직관적인 수동식 조종 인터페이스를 제공할 수 있는 카트 로봇을 제공한다. The present specification provides a cart robot that is movable without much effort and can provide an intuitive manual control interface necessary for movement.

본 발명의 일 측면에 따르면, 모터에 의해 이동하는 구동 로봇과, 상기 구동 로봇과 연결되며, 사용자가 파지할 수 있는 카트 손잡이를 구비하는 카트를 포함하고, 카트 손잡이에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 측정 센서가 형성되며, 사용자가 상기 카트 손잡이를 잡고 상기 카트가 이동하길 원하는 방향으로 상기 카트 손잡이를 밀거나 당기면, 상기 카트 손잡이에 가해지는 힘의 방향에 대응하여 상기 구동 로봇이 구동하여 상기 손잡이에 가해지는 힘의 방향으로 이동하여 상기 카트를 이동시키는 카트 로봇에 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a portable robot comprising: a driving robot moving by a motor; and a cart connected to the driving robot and having a cart handle capable of being held by a user, And the driving robot is driven in response to the direction of the force applied to the cart handle so that when the user holds the cart handle and pushes or pulls the cart handle in a direction in which the cart wants to move, To move the cart in the direction of a force applied to the cart robot.

일 실시예에 따르면, 상기 카트 손잡이는 상판의 둘레를 따라 형성되는 난간형 손잡이이고, 상기 측정 센서는 상기 상판의 아래 중앙에 배치되어, 상기 난간형 손잡이를 통해 상기 상판에 전달되는 힘을 감지하는 6축 힘-토크 센서이다. According to one embodiment, the cart handle is a handrail-type handle formed along the periphery of the upper plate, and the measurement sensor is disposed at the lower center of the upper plate to sense a force transmitted to the upper plate through the railing handle It is a six-axis force-torque sensor.

일 실시예에 따르면, 상기 구동 로봇은, 상기 구동 로봇이 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향 이동하도록 하는 구동부를 포함한다. According to one embodiment, the driving robot includes a driving unit for moving the driving robot in all directions of translational motion, rotational motion, and translational rotational motion.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 제1 모터와 제2 모터; 상기 제1 모터와 제2 모터의 구동력에 의해 구동하는 구동 바퀴를 포함하고, 상기 제1 모터와 제2 모터의 차동 구동에 의해 상기 구동 바퀴가 구동하여, 상기 구동 로봇의 주행 및 조향이 이루어진다. According to one embodiment, the driving unit includes: a first motor and a second motor; And a driving wheel driven by a driving force of the first motor and the second motor, wherein the driving wheels are driven by differential driving of the first motor and the second motor, and the driving robot is driven and steered.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 서로 중첩되어 형성되며 각각 상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 제1 축(axis)을 중심으로 회전하는 제1 샤프트와 제2 샤프트를 포함하고, 상기 제1 축과 수직한 제2 축(axis)과, 상기 제2 축과 평행하면서 상기 제1 축과 오프셋(offset)된 제3 축(axis)이 정의되고, 상기 구동 바퀴는 제3 축을 중심으로 회전한다. According to one embodiment, the driving unit includes a first shaft and a second shaft that are formed to overlap with each other and rotate about a first axis by the first motor and the second motor, A second axis perpendicular to the first axis and a third axis parallel to the second axis and offset from the first axis are defined and the drive wheel is rotated about the third axis, do.

일 실시예에 따르면, 상기 구동부는, 상기 제1 샤프트에 연결되는 제1 교차축 기어와, 상기 제1 교차축 기어와 마주하며 상기 제2 샤프트에 연결되는 제2 교차축 기어와, 상기 제1 교차축 기어와 상기 제2 교차축 기어에 동시 치합되는 교차축 기어부를 구비하며 상기 제2 축을 중심으로 회전하는 전달 기어 및 상기 전달 기어의 평행축 기어부와 치합되며, 상기 구동 바퀴와 결합되어 상기 구동 바퀴를 회전시키는 구동 기어를 포함한다. According to one embodiment, the driving unit includes a first cross shaft gear connected to the first shaft, a second cross shaft gear facing the first cross shaft gear and connected to the second shaft, And a second gear portion that is engaged with the first gear portion and is engaged with the second gear portion of the transmission gear, And a driving gear for rotating the driving wheels.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 모터와 상기 제1 샤프트 및 상기 제2 모터와 상기 제2 샤프트는 각각 타이밍 벨트에 의해 연결된다. According to one embodiment, the first motor, the first shaft, the second motor, and the second shaft are connected by a timing belt, respectively.

일 실시예에 따르면, 카트 로봇은 상기 구동 로봇을 구동시킬 수 있는 별도의 조종 장치를 더 포함하고, 상기 카트 손잡이에 의한 조종 모드 및 조종 장치에 의한 조종 모드로 모드 전환 가능하다. According to one embodiment, the cart robot further includes a separate control device capable of driving the driving robot, and the mode can be switched to the control mode by the cart handle and the control mode by the control device.

일 실시예에 따르면, 상기 상판 위에는 상기 상판에 간섭하지 않으며, 물건을 올려놓을 수 있는 데스크 판이 형성된다. According to an embodiment of the present invention, a desk plate is formed on the upper plate so as not to interfere with the upper plate and to be placed on the upper plate.

일 실시예에 따르면, 상기 구동 로봇은 수직 몸체부와 상기 수직 몸체부에 수평한 수평 몸체부를 포함하고, 상기 카트는 상기 수평 몸체부 위에 형성된다. According to one embodiment, the driving robot includes a vertical body portion and a horizontal horizontal body portion on the vertical body portion, and the cart is formed on the horizontal body portion.

일 실시예에 따르면, 상기 카트는 상기 구동 로봇으로부터 분리 교체 가능하다. According to one embodiment, the cart is detachable from the driving robot.

일 실시예에 따르면, 카트 로봇은, 상기 구동 로봇과 교체되는 카트를 인식시킬 수 있는 무선 인식 장치를 포함한다. According to one embodiment, the cart robot includes a wireless recognition device capable of recognizing a cart to be replaced with the drive robot.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트 로봇의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 카트 로봇의 구동 로봇의 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 구동 로봇의 구동부를 여러 각도에서 도시한 도면이다.
도 8은 카트 로봇의 병진 운동을 나타내는 도면이다.
도 9는 카트 로봇의 회전 운동 및 병진회전 운동을 나타내는 도면니다.
도 10은 카트 로봇의 카트의 사시도이다.
도 11은 구동 로봇과 카트가 연결되는 연결부를 도시한 도면이다.
도 12는 카트에 구비된 힘-토크 센서를 표시한 도면이다.
도 13은 카트의 상판 부분을 도시한 도면이다.
도 14는 카트의 카트 손잡이에 의한 카트 로봇의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 15는 구동 로봇과 보행 보조기가 연결된 도면이다. 1 and 2 are perspective views of a cart robot according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are perspective views of a driving robot of a cart robot.
5 to 7 are views showing the driving unit of the driving robot from various angles.
8 is a view showing the translational motion of the cart robot.
9 is a view showing the rotational motion and the translational rotational motion of the cart robot.
10 is a perspective view of the cart of the cart robot.
11 is a view showing a connecting portion to which the driving robot and the cart are connected.
12 is a view showing a force-torque sensor provided in the cart.
13 is a view showing an upper plate portion of the cart.
Fig. 14 is a view showing the driving state of the cart robot by the cart handle of the cart. Fig.
15 is a view showing a driving robot and a walking aiding device connected to each other.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and action are not limited by this embodiment.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트 로봇(1)의 사시도이다. 도 2는 카트(20)가 구동 로봇(10)으로부터 분리된 모습을 도시한 것이다. 1 and 2 are perspective views of a cart robot 1 according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a state in which the cart 20 is separated from the driving robot 10. Fig.

본 실시예에 따른 카트 로봇(1)은 병원 등에서 간호사가 약품이나 혈액 등 간호 용품을 이송할 수 있는 간호 카트 로봇(1)이다. The cart robot 1 according to the present embodiment is a nursing car robot 1 capable of transferring nursing supplies such as medicine and blood in hospitals and the like.

카트 로봇(1)은, 모터에 의해 이동할 수 있는 구동 로봇(10)과, 구동 로봇(10)에 연결되는 카트(20)를 포함한다. The cart robot 1 includes a driving robot 10 which can be moved by a motor and a cart 20 which is connected to the driving robot 10. [

도 1에 도시된 바와 같이, 구동 로봇(10)은 수직하게 형성되는 수직 몸체부(11)와, 상기 수직 몸체부(11)로부터 수직하게 형성되는 수평 몸체부(12)를 포함하여, 대략 "ㄴ" 자의 형태를 가진다. 1, the driving robot 10 includes a vertical body portion 11 formed vertically and a horizontal body portion 12 formed vertically from the vertical body portion 11, B "type of person.

수직 몸체부(12)의 상단에는 모니터(13)가 구비된다. 모니터(13)는 충전 상태, 현재 속도 등 구동 로봇(10)의 작동 상태를 표시하거나, 구동 로봇(10)의 프로그램 입력 등을 위한 UI 장치로 이용된다. 다만, 모니터(13)가 반드시 구비될 필요는 없으며, 구동 로봇(10)과 유무선 통신하는 PC 등으로 대체될 수 있다. A monitor (13) is provided at the upper end of the vertical body part (12). The monitor 13 is used as a UI device for displaying the operating state of the driving robot 10 such as the charging state and the current speed or for inputting a program of the driving robot 10. [ However, the monitor 13 is not necessarily provided, and may be replaced with a PC that performs wired / wireless communication with the driving robot 10.

카트(20)는 대략 구동 로봇(10)의 수평 몽체부(20)의 면적에 대응하는 크기로 형성되며, 수평 몸체부(20) 위에 배치된다. The cart 20 is formed to have a size corresponding to the area of the horizontal monochrome portion 20 of the driving robot 10 and is disposed on the horizontal body portion 20.

카트(20)는 구동 로봇(10)과 분리 가능하도록 형성되어, 필요에 따라 구동 로봇(10)에 연결되는 카트(20)를 교체할 수 있다. 다만, 카트(20)과 구동 로봇(10)과 일체형으로 형성되는 것을 배제하는 것은 아니라는 점이 이해되어야 할 것이다. The cart 20 is detachable from the driving robot 10 so that the cart 20 connected to the driving robot 10 can be replaced if necessary. However, it is to be understood that it is not excluded that the cart 20 and the driving robot 10 are integrally formed.

병원 내에는 카트(20)를 상하 운동시키는 수동식 리프트 장치가 배치되어, 구동 로봇(10)을 카트(20)의 보관 위치로 이동시킨 후 리프트 장치를 이용해 카트(20)를 구동 로봇(10)에 결합시킬 수 있다. A manual lifting device for vertically moving the cart 20 is disposed in the hospital so that the driving robot 10 is moved to the storage position of the cart 20 and the cart 20 is moved to the driving robot 10 .

구동 로봇(10)은 무선 인식 장치의 일종인 RFID(radio frequency identification) 장치(15)를 포함한다. 사용자는 자신의 ID 카드를 RFID 장치(15)에 태그하여 카트 로봇(1)을 사용하는 사용자의 신원을 등록시킬 수 있으며, (카트 교체형의 경우) 카트(20)에 내장 또는 부착된 ID 카드(미도시)를 RFID 장치(6)에 태그하여 구동 로봇(10)에 연결되는 카트(20)를 등록시킬 수 있다. The driving robot 10 includes a radio frequency identification (RFID) device 15 which is a type of a radio frequency identification device. The user can register the identity of the user using the cart robot 1 by tagging his / her ID card to the RFID device 15, and the ID card built in or attached to the cart 20 (Not shown) is tagged to the RFID device 6 and the cart 20 connected to the driving robot 10 can be registered.

아울러, RFID 장치(6)는 카트 로봇(1)의 현재 위치를 확인하는데도 이용된다. 카트 로봇(1)을 위한 충전 스테이션 등 카트 로봇(1)이 대기하는 위치 또는 주요 사용 거점에도 RFID 장치(6)와 태그할 수 있는 ID 인식 장치가 구비된다. 사용자는 카트 로봇(1)을 대기 장소로/로부터 이동시킬 때, RFID 장치(6)에 태그하여, 카트 로봇(1)의 위치를 등록시킬 수 있다. In addition, the RFID device 6 is also used to confirm the current position of the cart robot 1. [ An ID recognizing device capable of tagging the RFID device 6 is also provided at a position where the cart robot 1 is waiting, such as a charging station for the cart robot 1, or at a main use point. The user can tag the RFID device 6 and register the position of the cart robot 1 when the cart robot 1 is moved to / from the waiting position.

카트 로봇(1)의 위치, 카트 로봇(1)에 대한 사용자 및/또는 연결된 카트(20)의 정보는 병원 내 관리 컴퓨터로 전송되어, 컨트롤 룸에서 관리하도록 할 수 있다. The position of the cart robot 1 and information of the user and / or the connected cart 20 to the cart robot 1 may be transferred to a management computer in the hospital and managed in the control room.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 로봇(10)의 사시도이다. 3 and 4 are perspective views of a driving robot 10 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 수평 몸체부(12)의 하단에는 두 개의 구동부(100)가 구비된다. 수평 몸체부(12)의 모서리 부근에는 별도 구동력을 제공하지 않는 볼 캐스터(101)가 구비된다. 볼 캐스터(101)는, 구동 로봇(10)이 전방향성 이동 가능하도록 구동 로봇(10)을 지지한다. As best shown in FIG. 4, two actuators 100 are provided at the lower end of the horizontal body 12. A ball caster 101 is provided near the corner of the horizontal body 12 to provide no separate driving force. The ball caster 101 supports the driving robot 10 such that the driving robot 10 is movable omnidirectionally.

수평 몸체부(12)의 후단에는 오목부(14)가 형성되며, 오목부(14)는 후술하는 바와 같이 구동 로봇(10)의 후단에 배치되어 구동 로봇(10)에 의해 견인되는 이동 보조기 등이 설치되는 경우 그 설치를 용이하게 해준다. A concave portion 14 is formed at the rear end of the horizontal body portion 12. The concave portion 14 is provided at the rear end of the driving robot 10 as described later and is supported by a driving assistant 10 It is easy to install.

수평 몸체부(12)의 상단에는 카트(20)가 연결될 수 있는 제1 연결부(310)와 이동 보조기가 연결될 수 있는 제2 연결부(320)가 형성된다. A first connection part 310 to which the cart 20 can be connected and a second connection part 320 to which the movement support device can be connected are formed on the upper end of the horizontal body part 12. [

수직 몸체부(11)의 내부에는 구동부(100), 모니터(13) 및 카트(20)의 측정 센서에 전력을 공급할 수 있는 전력 공급부(200)가 형성되어 있다. A power supply unit 200 capable of supplying power to the measuring unit of the driving unit 100, the monitor 13 and the cart 20 is formed in the vertical body part 11. [

별도로 도시하지는 않았지만, 전력 공급부(200)는 충전 가능한 배터리 및 배터리와 다른 장치를 전기적으로 연결할 수 있는 단자를 포함한다. Although not separately shown, the power supply unit 200 includes a rechargeable battery and a terminal capable of electrically connecting the battery and the other device.

수직 몸체부(11) 내부에는 구동부(100)의 모터를 제어하고, 조종 장치 내지 모니터(13) 등으로부터 전달되는 신호를 처리하기 위한 제어 컴퓨터가 형성된다.A control computer for controlling the motor of the driving unit 100 and processing signals transmitted from the control unit 13 or the like is formed inside the vertical body 11.

본 실시예에 따른 구동 로봇(10)은 구동부(100)에 의해 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동이 가능하다. The driving robot 10 according to the present embodiment is capable of omnidirectional movement of translational motion, rotational motion, and translational rotational motion by the driving unit 100.

도 5 내지 도 7은 구동부(100)를 여러 각도에서 도시한 도면이다. 5 to 7 are views showing the driving unit 100 from various angles.

구동부(100)는 수평 프레임(12)에 결합되는 프레임(110)과 프레임(110)의 상단에서 수직하게 연장되고 서로 평행하게 배치되는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)를 포함한다. 제1 모터(121)와 제2 모터(122)는 수직 프레임(10)으로 연장되어, 전력 공급부(200) 및 제어 컴퓨터와 연결된다. The driving unit 100 includes a frame 110 coupled to the horizontal frame 12 and a first motor 121 and a second motor 122 extending vertically at the top of the frame 110 and disposed parallel to each other . The first motor 121 and the second motor 122 extend to the vertical frame 10 and are connected to the power supply 200 and the control computer.

제1 모터(121)의 모터축(123)과 제2 모터(122)의 모터축(124)은 프레임(110)을 관통하여 프레임(110)의 하단으로 연장된다. The motor shaft 123 of the first motor 121 and the motor shaft 124 of the second motor 122 extend through the frame 110 to the lower end of the frame 110.

제1 모터(121)와 제2 모터(122)와 소정 거리만큼 오프셋(offset)된 위치에는 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 프레임(110)에 대해 회전 가능하게 형성된다.The first shaft 141 and the second shaft 142 are rotatably formed with respect to the frame 110 at a position offset from the first motor 121 and the second motor 122 by a predetermined distance.

본 실시예에 따르면, 제2 샤프트(142)는 제1 샤프트(141)에 비해 대경(大徑)으로 제1 샤프트(141)는 중공의 제2 샤프트(142)를 관통해 배치된다. 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)는 서로 중첩되어 형성되며, 프레임(110)에 대해 수직한 제1 축(axis)(A₁)을 중심으로 회전한다. According to this embodiment, the second shaft 142 has a larger diameter than the first shaft 141 and the first shaft 141 is disposed through the hollow second shaft 142. The first shaft 141 and the second shaft 142 are overlapped with each other and rotate around a first axis A ₁ perpendicular to the frame 110.

제1 샤프트(141)는 제2 샤프트(142)에 비해 길이가 길며, 제1 샤프트(141)의 양단은 제2 샤프트(142)의 밖으로 노출된다. 제1 샤프트(141)의 일단은 프레임(110)에 회전 가능하게 고정되고, 제2 샤프트(142)는 제1 샤프트(141)에 대해 회전 가능하게 고정되어 프레임(110)에 대해 회전 가능하다. The first shaft 141 is longer than the second shaft 142 and both ends of the first shaft 141 are exposed to the outside of the second shaft 142. One end of the first shaft 141 is rotatably fixed to the frame 110 and the second shaft 142 is rotatably fixed to the first shaft 141 and rotatable with respect to the frame 110.

프레임(110)에 인접하여 제1 샤프트(141)에는 제1 회전 드럼(151)이 형성되고, 제2 샤프트(142)에는 제2 회전 드럼(152)이 형성된다. A first rotary drum 151 is formed on the first shaft 141 adjacent to the frame 110 and a second rotary drum 152 is formed on the second shaft 142.

제1 모터(121)의 회전축(123)과 제1 회전 드럼(151)에는 제1 타이밍 벨트(timing belt)(131)가 연결되고, 제2 모터(122)의 회전축(124)과 제2 회전 드럼(152)에는 제2 타이밍 벨트(132)가 연결된다. A first timing belt 131 is connected to the rotating shaft 123 of the first motor 121 and the first rotating drum 151. A second timing belt 131 is connected to the rotating shaft 124 of the second motor 122, The second timing belt 132 is connected to the drum 152.

제1 모터(121)가 구동하여 회전축(123)이 회전하면, 제1 타이밍 벨트(131)에 의해 구동력이 전달되어 제1 샤프트(141)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전한다. 제2 모터(122)가 구동하여 회전축(124)이 회전하면, 제2 타이밍 벨트(132)에 의해 구동력이 전달되어 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전한다. 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)의 회전은 각각 제1 모터(121)와 제2 모터(122)에 의해 독립적으로 이루어진다. When the first motor 121 rotates and the rotation shaft 123 rotates, the first timing belt 131 transmits the driving force to rotate the first shaft 141 about the first axis A ₁ . When the second motor 122 is driven to rotate the rotation shaft 124, a driving force is transmitted by the second timing belt 132 so that the second shaft 142 rotates about the first axis A ₁ . The rotations of the first shaft 141 and the second shaft 142 are independently performed by the first motor 121 and the second motor 122, respectively.

도 6에 도시된 바와 같이, 구동부(100)는 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)를 감싸도록 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)와 고정되는 연결 블록(140)을 포함하고, 연결 블록(140)에는 구동 바퀴(150)가 형성된다. 6, the driving unit 100 includes a connecting block 140 fixed to the first shaft 141 and the second shaft 142 to enclose the first shaft 141 and the second shaft 142, And a driving wheel 150 is formed on the connection block 140. [

본 실시예에 따르면, 제1 축(A₁)과 수직하게 제1 축(A₁)으로부터 연장되는 제2 축(axis)(A₂)가 정의되고, 제2 축(A₂)과 평형하면서 제1 축(A₁)과는 오프셋된 제3 축(A₃)이 정의된다. 본 실시예에 따르면, 구동 바퀴(150)는 제3 축(A₃)을 중심으로 회전하도록 형성되어, 구동 전달축과 듀얼 오프셋(dual-offset)된 배치를 가진다. According to this embodiment, and the second axis (axis) (A ₂₎ defined extending from the first axis (A ₁₎ and to a first axis perpendicular (A _1), while the equilibrium with a second axis (A ₂₎ A third axis A ₃ offset from the first axis A ₁ is defined. According to the present embodiment, the driving wheel 150 is formed to rotate about the third axis A ₃ and has a dual-offset arrangement with the driving transmission shaft.

본 실시예에 따르면, 구동 바퀴(150)는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 구동력에 의해 구동한다. 이때, 독립적으로 구동하는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 차동 구동에 의해 구동 바퀴(150)가 구동하여, 구동 로봇(10)의 주행 및 조향이 이루어진다. According to the present embodiment, the driving wheels 150 are driven by the driving forces of the first motor 121 and the second motor 122. At this time, the driving wheels 150 are driven by the differential driving of the first motor 121 and the second motor 122 which are independently driven, so that the driving robot 10 is driven and steered.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 교차축 기어(143)(예를 들어, 베벨 기어)가 제1 샤프트(141)의 하측 단부에서 제1 샤프트(141)에 연결되고, 제2 교차축 기어(144)가 제2 샤프트(142)의 하측 단부에서 제2 샤프트(142)에 연결된다. 제1 교차축 기어(143)는 제2 교차축 기어(144)와 소정 간격으로 이격되어 마주하도록 배치된다. 6 and 7, a first cross shaft gear 143 (e.g., a bevel gear) is connected to the first shaft 141 at the lower end of the first shaft 141, The gear 144 is connected to the second shaft 142 at the lower end of the second shaft 142. The first crossover shaft gear 143 is spaced apart from the second crossover shaft gear 144 by a predetermined distance.

연결 블록(140)에는 제2 축(A₂)을 중심으로 회전하는 전달 기어(145)가 구비된다. 전달 기어(145)는 교차축 기어부(예를 들어, 베벨 기어)(146)와 평행축 기어부(예를 들어, 평기어)(147)의 2중 기어를 가지도록 형성된다.The connection block 140 is provided with a transmission gear 145 that rotates around the second axis A ₂ . The transmission gear 145 is formed to have a double gear of a cross shaft gear portion (for example, a bevel gear) 146 and a parallel shaft gear portion (for example, a spur gear)

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전달 기어(145)의 교차축 기어부(146)는 아래 위로 배치되는 제1 교차축 기어(143)과 제2 교차축 기어(144)에 동시 치합된다. 6 and 7, the cross shaft gear portion 146 of the transmission gear 145 is simultaneously engaged with the first cross shaft gear 143 and the second cross shaft gear 144, which are disposed in the downward direction .

도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구동 바퀴(150)에는 구동 바퀴(150)와 결합되어 제3 축(A₃)을 중심으로 구동 바퀴(150)와 함께 회전하는 구동 기어(148)가 구비된다. 7, the driving wheel 150 is provided with a driving gear 148 coupled to the driving wheel 150 and rotating together with the driving wheel 150 about the third axis A ₃ do.

구동 기어(148)는 평행축 기어이며, 전달 기어(1450)의 평행축 기어부(147)와 치합된다. The driving gear 148 is a parallel shaft gear, and meshes with the parallel shaft gear portion 147 of the transmission gear 1450.

구동부(100)에서 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 반대 방향으로 회전하게 되면, 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. When rotated in the driving unit 100 in the opposite direction of the motor shaft of the first motor 121 and second motor 122, the first shaft the first shaft 141 and the second shaft (142) (A ₁ In the direction opposite to each other.

제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 반대 방향으로 회전하면, 제1 교차축 기어(143)는 제2 교차축 기어(144)와 전달 기어(145)의 치합 관계에 의해, 전달 기어(145)는 제2 축(A₂)을 중심으로 회전한다. 전달 기어(145)가 회전하게 되면, 그와 치합된 구동 기어(148)와 구동 바퀴(150)가 제3 축(A₃)을 중심으로 회전하게 된다. When the first shaft 141 and the second shaft 142 rotate in opposite directions, the first cross shaft gear 143 meshes with the second cross shaft gear 144 and the transmission gear 145, The gear 145 rotates about the second axis A ₂ . When the transmission gear 145 rotates, the driving gear 148 and the driving wheel 150 meshed with the transmission gear 145 rotate about the third axis A ₃ .

즉, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 반대 방향으로 회전하도록 제어하면, 구동 바퀴(150)가 축 회전하는 주행이 이루어진다. That is, when the motor shafts of the first motor 121 and the second motor 122 are controlled to rotate in opposite directions, the driving wheels 150 are rotated.

반대로, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터축이 서로 동일 방향으로 회전하게 되면, 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 동일 방향으로 회전하게 된다. 만약, 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 출력이 동일하다면, 제1 교차축 기어(143)과 제2 교차축 기어(144)이 제공하는 힘이 제2 축(A₂)을 중심으로 동일한 방향이 되어, 전달 기어(145)는 회전하지 못한다. Conversely, when the motor shafts of the first motor 121 and the second motor 122 rotate in the same direction, the first shaft 141 and the second shaft 142 rotate about the first axis A ₁ In the same direction. If the outputs of the first motor 121 and the second motor 122 are the same, the force provided by the first and second intersecting gears 143 and 144 is transmitted to the second axis A ₂ , And the transmission gear 145 does not rotate.

전달 기어(145)가 회전하지 못한 상태에서 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)가 제1 축(A₁)을 중심으로 서로 동일 방향으로 회전하게 되면, 그와 연결된 연결 블록(140)이 제1 샤프트(141)와 제2 샤프트(142)의 회전 방향으로 함께 제1 축(A₁)을 중심으로 회전하게 되고, 연결 블록(140)에 고정된 구동 바퀴(150)가 제1 축(A₁)을 중심으로 회전하는 조향이 이루어진다. When the first shaft 141 and the second shaft 142 are rotated in the same direction about the first axis A ₁ in a state where the transmission gear 145 is not rotated, Is rotated about the first axis A ₁ together in the rotating direction of the first shaft 141 and the second shaft 142 and the driving wheel 150 fixed to the connecting block 140 rotates about the first axis A ₁ , Steering is performed to rotate around the axis A ₁ .

위에서는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)가 동일 방향 및 출력으로 동작하여 구동 바퀴(150)가 주행 또는 조향되는 것을 설명하였지만, 독립적으로 구동하는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)의 모터 축 회전 방향 및 출력을 적절히 조절하면, 구동 바퀴(150)가 주행 및 조향이 동시에 일어나도록 제어할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. The first motor 121 and the second motor 122 operate in the same direction and output to drive or steer the drive wheel 150. However, the first motor 121 and the second motor 122, which are independently driven, It will be appreciated that, by appropriately adjusting the motor shaft rotation direction and output of the motor 122, the driving wheels 150 may be controlled so that driving and steering are simultaneously performed.

본 실시예에 따른, 구동 로봇(10)은 상술한 동일 구조의 구동부(100)를 수평 몸체부(12)의 양 측에 두 개 구비한다. 두 개의 구동부(100)의 주행 및/또는 조향 구동을 통해 구동 로봇(10)(카트 로봇(1))은 병진 운동, 회전 운동 및 병진회전 운동의 전방향성 이동이 가능하다. The driving robot 10 according to the present embodiment has two driving parts 100 having the same structure as described above on both sides of the horizontal body part 12. The driving robot 10 (cart robot 1) is capable of omnidirectional movement of translational motion, rotational motion and translational rotational motion through the driving and / or steering operation of the two driving portions 100. [

도 8은 카트 로봇(1)의 병진 운동을 나타내는 도면이다. 8 is a view showing a translational motion of the cart robot 1. Fig.

카트 로봇(1)은 두 개의 구동부(100)의 구동 바퀴(150)를 원하는 방향으로 조향한 뒤 주행시킴으로써, 전단이 전방으로 향하는 모듈 로봇(1)의 자세를 그대로 유지한채 위치 이동하는 "병진 운동"이 가능하다. The cart robot 1 steers the driving wheels 150 of the two driving units 100 in a desired direction and then travels so that the position of the module robot 1 in which the front end of the module robot 1 moves forward "It is possible.

도 4과 같이 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 전방으로 향하도록 배치된 상태에서, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 카트 로봇(1)은 전진 또는 후진한다. When the motor of each driving unit 100 is controlled so that the driving wheels 150 move in a state where the driving wheels 150 of the two driving units 100 are disposed to face forward as shown in FIG. 4, Move forward or backward.

도 4에 도시된 상태와 수직하게 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 측방으로 향하도록 조향한 뒤, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 카트 로봇(1)은 자세를 그대로 유지하면서 좌우 이동할 수 있다. When the motors of the driving units 100 are controlled so that the driving wheels 150 of the two driving units 100 are laterally directed and then the driving wheels 150 are moved in a direction perpendicular to the state shown in FIG. 4, (1) can move left and right while maintaining the posture.

두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 동일한 방향으로 사선 배치되도록 조향한 뒤, 구동 바퀴(150)가 주행 운동하도록 각 구동부(100)의 모터를 제어하면 카트 로봇(1)은 자세를 그대로 유지하면서 대각선 이동 가능하다. The cart robot 1 controls the motor of each driving unit 100 such that the driving wheels 150 of the two driving units 100 are arranged diagonally in the same direction and then the driving wheels 150 travel, And can be diagonally moved.

회전 반경이 필요치 않은 병진 운동이 가능하도록 함으로써, 예를 들어, 카트 로봇(1)은 회전 반경에 필요한 공간을 확보하지 않고도 좁은 침상 사이를 자유롭게 드나들 수 있어, 병원 내 작업 지원 장치로 적절히 이용될 수 있다. The cart robot 1 can freely move between narrow beds without securing a space required for a turning radius, and thus can be suitably used as a work support apparatus in a hospital .

도 9는 카트 로봇(1)의 회전 운동 및 병진회전 운동을 나타내는 도면이다. 9 is a view showing the rotational motion and the translational rotational motion of the cart robot 1. Fig.

도 4와 같이 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)가 전방으로 향하도록 배치된 상태에서, 두 구동부(100)의 구동 바퀴(150)의 회전 방향을 반대로 제어하면, 카트 로봇(1)은 두 구동부(100)의 사이의 중심축을 중심으로 제자리 회전하는 회전 운동을 하게 된다. If the driving direction of the driving wheels 150 of the two driving units 100 is reversely controlled in a state where the driving wheels 150 of the two driving units 100 are disposed facing forward as shown in FIG. And rotates about the center axis between the two driving parts 100 to rotate.

아울러, 카트 로봇(1)이 전진 또는 후진하는 도중, 두 개의 구동부(100)의 구동 바퀴(150)를 동일한 사선 방향으로 조향하면서 카트 로봇(1)의 회전 중심의 외측에 위치한 구동부(100)의 모터 출력을 더 높이면, 카트 로봇(1)은 그 진행 방향에 대해 좌회전 또는 우회전하는 병진회전 운동을 하게 된다. When the cart robot 1 moves forward or backward while driving the driving wheels 150 of the two driving units 100 in the same diagonal direction while the driving robot 100 is positioned outside the rotational center of the cart robot 1, When the motor output is further increased, the cart robot 1 performs a translational rotational motion that makes a left turn or a right turn with respect to its traveling direction.

본 실시예에 따른 구동부(100)는 두 개의 모터의 출력을 연계하여 동작하므로 적은 모터 출력으로도 이동에 필요한 큰 출력을 얻을 수 있다. 아울러, 타이밍 벨트에 의한 듀얼 오프셋 구조로 구동 바퀴를 구동시킴으로써, 로봇의 크기 및 공간 제약을 회피할 수 있다. Since the driving unit 100 according to the present embodiment operates in conjunction with the outputs of the two motors, a large output required for movement can be obtained even with a small motor output. In addition, by driving the driving wheels with the dual offset structure using the timing belt, it is possible to avoid the size and space limitation of the robot.

아울러, 모터의 차동 구동이라는 간단한 제어 방식에 의해 카트 로봇(1)이 전방향성 이동 가능하므로, 병원 내에서 자유로이 이동하면서 작업을 지원할 수 있는 작업 지원 인프라를 비교적 저가로 구축할 수 있게 된다. In addition, since the cart robot 1 can be moved omnidirectionally by a simple control method of the differential drive of the motor, it is possible to construct a work support infrastructure which can support the work while moving freely in the hospital at a relatively low cost.

도 10은 구동 로봇(10)과 결합되는 간호 카트(20)의 사시도이다. 10 is a perspective view of the nursing car 20 coupled with the driving robot 10. Fig.

카트(20)는 복수의 수납장(411)을 구비하여 약품 내지 혈액 등 물픔을 적재할 수 있는 카트 몸체부(410)와, 카트 몸체부(410)의 상단에 형성되는 상판부(430) 및 카트 몸체부(410)의 하단에 형성되는 하판부(420)를 포함한다. The cart 20 includes a cart body 410 having a plurality of storage units 411 and capable of storing medicines or blood such as blood, an upper plate 430 formed at an upper end of the cart body 410, And a lower plate 420 formed at the lower end of the unit 410.

상판부(430)는 상판부(430)의 중앙에 걸쳐 배치되는 상판(432)과 상기 상판(432)에 형성되어 사용자가 파지할 수 있는 카트 손잡이(433) 및 상판(432)의 위를 덮어 간호 차트 등 각종 물건을 얹을 수 있는 데스크 판(431)을 포함한다. The upper plate 430 covers an upper plate 432 disposed at the center of the upper plate 430 and a cart handle 433 and a top plate 432 formed on the upper plate 432, And a desk plate 431 on which a variety of objects such as a desk can be placed.

카트 손잡이(433)는 여러 형태를 가질 수 있지만, 본 실시예에 따르면, 종래의 간호 카트와 마찬가지로 카트 손잡이(433)는 상판(434)의 둘레를 따라 형성되는 난간형 손잡이이다. Like the conventional nursing cart, the cart grip 433 is a handrail type handle formed along the periphery of the upper plate 434, although the cart grip 433 may have various shapes.

카트(20)가 구동 로봇(10)에 대해 분리형으로 형성되는 경우, 하판부(420)에는 구동 로봇(10)의 수평 몸체부(12)의 위에 형성된 결합 홈 형태의 제1 연결부(310)에 체결될 수 있는 결합 돌기(421)가 제1 연결부(310)의 위치에 대응하여 돌출 형성될 수 있다. When the cart 20 is detachably attached to the driving robot 10, the lower plate portion 420 is provided with a first connection portion 310 in the form of a coupling groove formed on the horizontal body portion 12 of the driving robot 10 The engaging projections 421 which can be fastened can be formed to protrude in correspondence with the positions of the first connecting portions 310. [

도 11은 제1 연결부(결합 홈)(310)과 결합 돌기(421)의 연결 구조를 도시한 것이다. 11 shows a connection structure of the first connection portion (coupling groove) 310 and the coupling projection 421. As shown in FIG.

도 11에 도시된 바와 같이, 결합 홈(310)에는 결합 홈(310)의 둘레 방향으로 형성되어, 결합 홈(310)의 반경 방향으로 돌출 또는 삽입될 수 있는 스프링 플런지(311)가 형성되어 있다. 11, a spring plunger 311 is formed in the coupling groove 310 in the circumferential direction of the coupling groove 310 and can be protruded or inserted in the radial direction of the coupling groove 310 have.

이에 대응하여, 결합 돌기(421)에는 둘레 방향을 따라 스프링 플런지(311)가 체결될 수 있는 체결 홈(422)이 형성되어 있다. Corresponding to this, a coupling groove 422 is formed in the coupling projection 421 so that the spring plunger 311 can be fastened along the circumferential direction.

카트(20)를 구동 로봇(10)의 수평 몸체부(12)에 얹으면, 결합 돌기(421)가 결합 홈(310)에 삽입되며, 삽입 과정에서 결합 돌기(421)는 스프링 플런지(311)를 결합 홈(310)의 반경 외측으로 밀면서 삽입된다. When the cart 20 is placed on the horizontal body 12 of the driving robot 10, the engaging projection 421 is inserted into the engaging groove 310. In the inserting process, the engaging projection 421 is engaged with the spring plunger 311 ) To the outside of the radius of the coupling groove 310.

결합 돌기(421)가 결합 홈(310)에 완전히 삽입되어 체결 홈(422)이 스프링 플런지(311)의 위치에 위치하면, 스프링 플런지(311)는 스프링의 탄성력으로 결합 홈(310)의 반경 내측으로 복귀하여 체결 홈(422)에 체결된다. When the engaging protrusion 421 is completely inserted into the engaging groove 310 and the engaging groove 422 is positioned at the position of the spring plunger 311, the spring plunger 311 is urged by the resilient force of the spring, And is fastened to the fastening groove 422.

스프링 플런지(311)와 체결 홈(422)의 체결력은 카트 로봇(1)이 이동하는 동안 혹시 모를 사고에 의해 카트(20)가 구동 로봇(10)으로부터 전복되는 것을 방지한다. 다만, 카트(20)와 구동 로봇(10)의 주된 고정력은 카트(400)의 자중이며, 스프링 플런지(311)와 체결 홈(422)이 카트(20)와 구동 로봇(10)의 주된 고정력을 제공하는 것은 아니다. 카트(20)를 리프트 장치를 이용해 구동 로봇(10)으로부터 들어올리면 다른 수단 없이 결합 돌기(421)의 형상에 의해 스프링 플런지(311)가 작동하면서 결합 돌기(421)와 결합 홈(310)이 서로 분리된다. The tightening force of the spring plunger 311 and the fastening groove 422 prevents the cart 20 from being rolled over from the driving robot 10 due to a sudden accident while the cart robot 1 is moving. The main clamping force of the cart 20 and the driving robot 10 is the force of the cart 400 and the spring plunger 311 and the locking groove 422 are the main fixation forces of the cart 20 and the driving robot 10, . When the cart 20 is lifted from the driving robot 10 by using the lifting device, the spring plunger 311 is operated by the shape of the coupling protrusion 421 without any other means, and the coupling protrusion 421 and the coupling groove 310 Are separated from each other.

구동 로봇(10)은 카트 보관 장소 내지 충전 위치 등으로 이동할 때 필요한 별도의 조종 장치(미도시)를 구비한다. 조종 장치는 구동 로봇(10)과 유무선으로 통신하는 조이스틱 형태의 조종 장치일 수 있다. The driving robot 10 is provided with a separate control device (not shown) necessary for moving to a cart storage position, a charging position, or the like. The steering device may be a joystick type steering device that communicates with the driving robot 10 by wire or wireless.

카트(20)가 연결된 경우에도 카트 로봇(1)은 상기 조종 장치에 의해 구동 로봇(10)을 동작시켜 이동할 수 있다. 하지만, 조종 장치를 이용하는 경우 간호사 등 사용자는 조종 장치의 조작에 숙련되어야 한다는 등의 문제점이 있음은 앞서 밝힌 바 있다. Even when the cart 20 is connected, the cart robot 1 can move by operating the driving robot 10 by the control device. However, it has been pointed out that there are problems such as nurses and the like that the user should be skilled in manipulation of the manipulator when using the manipulator.

본 실시예에 따른 카트 로봇(10)은 난간형 카트 손잡이를 가지는 카트를 원하는 방향으로 이동시킬 때 가장 직관성을 주는 방법인, 사용자가 카트 손잡이를 잡고 카트가 이동하길 원하는 방향으로 힘을 주어 카트 손잡이를 밀거나 당기는 방식을 통해 카트 로봇(10)에 대한 조종 인터페이스를 제공한다. The cart robot 10 according to the present embodiment is a most intuitive method for moving a cart having a railing-type cart handle in a desired direction. When a user holds a cart handle and applies a force in a direction in which the cart wants to move, And provides a steering interface to the cart robot 10 by way of pushing or pulling.

도 12는 데스크 판(431)이 도시 생략된 카트(20)의 사시도이고, 도 13은 카트(20)의 상판부(430)를 도시한 것이다. Fig. 12 is a perspective view of the cart 20, in which the desk plate 431 is not shown, and Fig. 13 is a top view of the cart plate 20 of the cart 20. Fig.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 카트 손잡이(433)에 의한 카트 로봇(1)의 조종이 가능하도록 카트 손잡이(433)에 가해지는 힘을 감지할 수 있는 측정 센서(450)가 형성된다. 12, according to the present embodiment, there is provided a measurement sensor 450 capable of sensing a force applied to the cart knob 433 so as to enable the cart robot 1 to be controlled by the cart knob 433, .

본 실시예에 따른 측정 센서(450)는 카트 손잡이(433)를 통해 상판(432)에 전달되는 3축의 힘(F_x, F_y, F_z)과 그로 인한 3축 모멘트(M_x, M_y, M_z)를 측정하는 비교적 저가의 6축 힘-토크 센서(Force-torque sensor)이다. The measurement sensor 450 according to the present embodiment can measure the forces F _x , F _y and F _{z of} three axes transmitted to the upper plate 432 through the cart knob 433 and the resulting three axis moments M _x and M _y , M _z ) is a relatively low-cost six-axis force-torque sensor.

도 13에 도시된 바와 같이, 측정 센서(450)는 상판(432)의 중앙 아래에 배치된다. 데스크 판(431)을 지지하도록 프레임에 고정되는 핀(434)은 상판(432)을 관통하여 형성되지만 상판(432)을 구속하지 않는다. 카트 손잡이(433)는 데스크 판(431)을 관통하여 형성되지만, 데스크 판(431)이 카트 손잡이(433)를 구속하지는 않는다. 따라서, 사용자가 카트 손잡이(433)를 잡고 힘을 가하면 그 힘은 온전히 측정 센서(450)에 전달되어 측정된다. As shown in Fig. 13, the measurement sensor 450 is disposed below the center of the upper plate 432. [ The pin 434 fixed to the frame to support the desk plate 431 is formed through the upper plate 432 but does not constrain the upper plate 432. [ The cart grip 433 is formed to penetrate the desk plate 431, but the desk plate 431 does not restrict the cart grip 433. Therefore, when the user holds the cart grip 433 and applies a force, the force is transmitted to the measurement sensor 450 and measured.

도 14는 카트 손잡이에 의한 모듈 로봇(1)의 조종 방법의 개념을 설명하는 도면이다. 14 is a view for explaining the concept of a manipulation method of the modular robot 1 by the cart knob.

도 14에 도시된 바와 같이, 사용자는 일반적으로 카트는 이동시킬 때와 마찬가지로 난간형의 카트 손잡이(433)를 두 손으로 파지하면 된다. As shown in Fig. 14, the user generally grasps the handrail type cart grip 433 with two hands as in the case of moving the cart.

사용자는 카트(20)가 원하는 이용 방향으로 이동하기 위해서는 카트 손잡이(433)에 어떻게 힘을 가하여하는지 직관적으로 알고 있다. 사용자가 카트 손잡이(433)를 잡고 카트(20)가 이동하길 원하는 방향으로 카트 손잡이(433)를 밀거나 당기면, 각 손에 의해 카트 손잡이(433)에 힘(F_L, F_R)이 가해진다. 양 손에 의한 힘(F_L, F_R)의 합력(F)이 측정 센서(450)에서 측정된다. 6축 센서인 측정 센서(450)는 합력(F)의 방향 및 크기와 그로 인한 모멘트를 계산할 수 있다. The user intuitively knows how to apply force to the cart grip 433 in order to move the cart 20 in a desired direction of use. When the user pushes or pulls the cart knob 433 in a direction in which the cart 20 is desired to move by holding the cart knob 433, forces F _L and F _R are applied to the cart knob 433 by each hand . The resultant force F of the forces F _L and F _R by both hands is measured by the measuring sensor 450. The measurement sensor 450, which is a six-axis sensor, can calculate the direction and size of the resultant force F and the resulting moment.

구동 로봇(10)의 제어부는 해당 힘(F)에 대응하여 힘(F)의 방향대로 구동 로봇(10)이 이동할 수 있도록 두 구동부(100)를 구동하기 위한 신호를 생성한다. 두 구동부(100)는 상술한 주행 및 조향 운동을 일으켜 카트 로봇(1)이 카트 손잡이(433)에 가해지는 힘의 방향대로 이동하도록 한다. The control unit of the driving robot 10 generates a signal for driving the two driving units 100 so that the driving robot 10 can move in the direction of the force F corresponding to the force F. [ The two driving portions 100 cause the above-described traveling and steering motion to move the cart robot 1 in the direction of the force applied to the cart grip 433.

이에 따라서, 사용자는 매우 적은 힘을 이용해 직관적인 느낌으로 카트 로봇(1)을 조종해 이동시킬 수 있다. Accordingly, the user can steer and move the cart robot 1 with an intuitive feeling using very little force.

본 실시예에 따르면, 일반적인 사용자라면 누구나 익숙한 카트 손잡이를 밀거나 당기는 방법 그대로 카트 로봇(1)을 이동시킬 수 있으므로, 매우 직관적이고 간단한 조종 인터페이스가 제공된다. According to the present embodiment, anyone who is a general user can move the cart robot 1 in a manner of pushing or pulling a familiar cart handle, thereby providing a very intuitive and simple manipulation interface.

물론, 카트 로봇(1)은 사용자의 성향이나 장소에 따라 조종 장치에 의한 조종 모드와 상기 카트 손잡이에 의한 조종 모드 중 선택적인 모드 전환이 가능하도록 형성된다. 조종 모드의 전환은 구동 로봇(10) 또는 조종 장치에 형성된 모드 전환 버튼을 조작하여 이루어진다. Of course, the cart robot 1 is configured to be capable of selectively switching between the steered mode by the steering device and the steered mode by the cart handle depending on the propensity or location of the user. The steering mode is switched by operating the mode switching button formed in the driving robot 10 or the steering apparatus.

카트(20)가 구동 로봇(10)과 분리형으로 형성되는 경우, 카트(20)와 구동 로봇(10)의 전기/신호적 연결은 양 장치에 형성되는 USB 단자(미도시)에 의히 이루어진다. 카트(20)에는 구동 로봇(10)의 RFID 장치(15)에 태그할 수 있는 ID 카드가 내장 또는 부착되어 있다. When the cart 20 is separated from the driving robot 10, the electric / signal connection between the cart 20 and the driving robot 10 is carried out by a USB terminal (not shown) formed in both the devices. An ID card capable of tagging the RFID device 15 of the driving robot 10 is built in or attached to the cart 20.

사용자는 대기 장소에서 구동 로봇(10)을 이동시켜, 카트(20)의 보관 장소로 이동시킨 후, 구동 로봇(10)과 카트(20)의 USB 단자를 연결해 양 장치를 연결시킨다. 사용자는 카트(20)의 ID 카드를 구동 로봇(10)의 RFID 장치(15)에 태그하여, 연결되는 카트(20)를 인식시킨다. 이후, 사용자는 자신의 ID 카드를 RFID 장치(15)에 태그하여, 사용자의 신원을 인식시킬 수 있다. The user moves the driving robot 10 to a storage place of the cart 20 at a waiting place and connects the driving robot 10 and the USB terminal of the cart 20 to connect both devices. The user tags the ID card of the cart 20 to the RFID device 15 of the driving robot 10 to recognize the cart 20 to be connected. Thereafter, the user can tag his / her ID card to the RFID device 15 to recognize the identity of the user.

한편, 상술한 바와 같이 카트(20)와 구동 로봇(10)을 분리형으로 형성하는 경우, 구동 로봇(10)은 별도의 구동력이 없는 이동 보조기를 병원 내에서 견인하는데 이용할 수 있다. On the other hand, when the cart 20 and the driving robot 10 are separately formed as described above, the driving robot 10 can be used to pull the moving auxiliary device without a driving force in the hospital.

도 15는 이동 보조기의 일종인 보행 보조기(500)가 연결된 구동 로봇(10)을 도시한 것이다. Fig. 15 shows a driving robot 10 to which a walking aiding device 500, which is a kind of a moving aiding device, is connected.

보행 보조기(500)는 몸이 불편한 환자가 몸을 일으키거나 보행을 하는데 도움을 주기 위한 장치로 별도의 독립한 구동 장치가 없는 수동형 장치이다. The pedestrian assistance device 500 is a passive device for helping a patient with an uncomfortable body to raise or walk on the body, and has no separate driving device.

환자는 보행 보조기(500)를 스스로 밀어 이동시켜야 한다. 하지만, 혼자서 보행 보조기(500)를 이동시키면서 보행하기 어려운 환자의 경우, 보행 보조기(500)를 이동시키는 것 자체가 노동에 해당하는 것으로 오히려 과도한 노동을 통해 증세가 악화될 수 있다. 보행 보조기(500)가 스스로 자율 구동하도록 구동 장치를 고안할 수 있으나, 이에는 매우 많은 자본과 기술이 필요하다. The patient must push the walking aid 500 by himself. However, in the case of a patient who is unable to walk alone while moving the walking aid 500 alone, the movement of the walking aid 500 itself corresponds to labor, and the symptoms may be exacerbated through excessive labor. A driving device can be designed to allow the walking aids 500 to autonomously drive themselves, but this requires a lot of capital and skill.

본 실시예에 따른 구동 로봇(10)은 보행 보조기(500) 등과 같은 이동 보조기를 견인하는데 이용될 수 있다. The driving robot 10 according to the present embodiment can be used for towing a moving aids such as the walking aids 500 and the like.

상술한 바와 같이, 구동 로봇(10)은 견인형 장치를 걸어 연결할 수 있는 제2 연결부(320)를 포함하고, 보행 보조기(500)에 제2 연결부(320)에 체결될 수 있는 연결 장치(540)만 간단히 추가함으로써 구동 로봇(10)과 보행 보조기(500)를 상호 연결시킬 수 있다. As described above, the driving robot 10 includes a second connecting portion 320 capable of hanging and connecting a pulling type device, and a connecting device 540 (not shown), which can be fastened to the second connecting portion 320, The driving robot 10 and the walking aid 500 can be interconnected.

본 실시예에 따른 카트 로봇(1)은 매우 직관적인 조종 인터페이스를 가지며, 카트를 이동시키는데 필요한 구동력을 제공하므로, 간호 인력의 노동을 감소시킬 수 있다. The cart robot 1 according to the present embodiment has a highly intuitive manipulation interface and provides the driving force required to move the cart, thereby reducing the labor of nursing personnel.

아울러, 카트(20)와 분리 가능한 구동 로봇(10)을 통해 병원 내 물류나 환자의 이송에 기여할 수 있다. In addition, it is possible to contribute to the logistics in the hospital or the transfer of the patient through the drive robot 10 detachable from the cart 20.

Claims

A drive robot moving by a motor,
And a cart connected to the driving robot and having a cart handle that the user can grasp,
A measurement sensor capable of sensing a force applied to the cart handle is formed,
When the user holds the cart handle and pushes or pulls the cart handle in a direction in which the cart wants to move, the driving robot is driven in the direction of the force applied to the handle corresponding to the direction of the force applied to the cart handle Moves the cart,
Wherein the driving robot includes a driving unit for moving the driving robot in all directions of translational motion, rotational motion, and translational rotational motion,
The driving unit includes:
A first motor and a second motor; And a driving wheel driven by a driving force of the first motor and the second motor,
Wherein the driving wheels are driven by differential operation between the first motor and the second motor to drive and steer the driving robot.

The method according to claim 1,
The cart handle is a handrail type handle formed along the periphery of the upper plate,
Wherein the measurement sensor is a six-axis force-torque sensor disposed at a lower center of the upper plate and sensing a force transmitted to the upper plate through the railing-type handle.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the driving unit includes a first shaft and a second shaft that are overlapped with each other and rotate about a first axis by the first motor and the second motor,
A second axis perpendicular to the first axis and a third axis parallel to the second axis and offset from the first axis are defined,
And the drive wheel rotates about a third axis.

6. The method of claim 5,
The driving unit includes:
A first cross shaft gear connected to the first shaft;
A second cross shaft gear facing the first cross shaft gear and connected to the second shaft;
A transmission gear having a first axis of rotation and a second axis of rotation; a transmission gear having a first axis of rotation and a second axis of rotation;
And a driving gear engaged with the parallel shaft gear portion of the transmission gear and engaged with the driving wheel to rotate the driving wheel.

6. The method of claim 5,
Wherein the first motor, the first shaft, the second motor, and the second shaft are connected by a timing belt, respectively.

The method according to claim 1,
Further comprising a separate control device capable of driving the driving robot,
And the mode can be switched to the steered mode by the cart handle and the steered mode by the steered device.

3. The method of claim 2,
Wherein a desk plate is formed on the upper plate so as not to interfere with the upper plate and on which objects can be placed.

The method according to claim 1,
Wherein the driving robot includes a vertical body portion and a horizontal body portion horizontal to the vertical body portion,
Wherein the cart is formed on the horizontal body portion.

The method according to claim 1,
Wherein the cart is detachable from the driving robot.

12. The method of claim 11,
And a wireless recognition device capable of recognizing a cart to be replaced with the driving robot.