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전방향 이동을 구현하기 위하여 바퀴의 구조를 변경하거나 특수한 형태의 바퀴를 사용함으로 인해 일반적인 튜브형 바퀴에 비해 구조가 복잡해지고 제작비용이 증가하며, 이물질이 바퀴 사이로 들어갈 수 있으므로 실외에서의 주행이 용이하지 않은 데 더하여, 이동 및 주행속도에 제한이 있었던 종래기술의 전방향 이동로봇들의 문제점을 해결하기 위해 일반적인 튜브형 바퀴를 이용하여 전방향 이동이 가능하도록 구성되는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇에 있어서, 이동로봇의 외관을 형성하는 프레임; 상기 이동로봇의 전후진, 제자리 회전 및 선회 운동이 가능하도록 두 개의 차동바퀴를 포함하여 상기 프레임의 하부에 설치되는 구동부; 상기 이동로봇의 이동방향을 제어하도록 상기 차동바퀴의 각도를 조절하기 위해 상기 프레임의 상부에 설치되는 조향부; 및 상기 이동로봇의 전체적인 동작을 제어하고, 장애물 및 주변환경을 감지하기 위한 복수의 센서를 포함하여 상기 프레임의 일측에 설치되는 제어부를 포함하여 구성되고,상기 조향부는, 상기 차동바퀴의 각도를 조절하기 위해 상기 프레임의 상부에 설치되어 각도 및 각속도를 검출하는 로터리 엔코더; 일측은 커플링을 이용하여 상기 로터리 엔코더에 연결되고, 타측은 회전을 위해 복수의 베어링을 사용하여 상기 차동바퀴에 연결되어, 상기 차동바퀴와 상기 로터리 엔코더를 서로 연결하면서 상기 차동바퀴의 각도를 회전시키는 샤프트; 및 상기 차동바퀴의 조향이 끝난 후에 상기 샤프트가 회전되는 것을 방지하도록 상기 샤프트의 회전을 정지시키기 위한 전자클러치 또는 전자브레이크를 포함하여 구성되며,상기 제어부는, 상기 이동로봇에 전원을 공급하기 위한 전원부; 상기 이동로봇의 이동거리와 주행상태 및 주변 상황을 감지하기 위한 초음파센서 및 적외선센서를 포함하는 복수의 센서를 포함하여 이루어지는 센서부; 상기 센서부를 통해 감지된 데이터 및 각종 제어신호를 처리하고 상기 이동로봇의 전체적인 동작을 제어하는 제어기; 사용자가 상기 이동로봇의 이동 및 위치를 제어할 수 있도록 하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 인터페이스부; 및 상기 차동바퀴를 구동하고 각도를 조향하기 위한 각각의 모터를 제어하는 모터드라이버부를 포함하여 구성되고,상기 전원부는, 상기 제어기와 상기 로터리 엔코더의 전원을 공급하기 위한 제 1 배터리; 및 상기 이동로봇의 각도 조향과 이동을 위한 상기 모터드라이버와 상기 전자브레이크의 전원공급을 위한 제 2 배터리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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제 1항에 있어서, 상기 이동로봇은, 주행을 원활히 하고 자체 무게를 지지하기 위한 보조바퀴로서 상기 프레임의 하단에 구비되는 복수의 볼캐스터 또는 캐스터 바퀴; 및 충격을 흡수하기 위해 각각의 상기 볼캐스터의 상부 및 상기 차동바퀴의 상부에 각각 설치되는 서스펜션을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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제 1항에 있어서, 상기 센서부는, 상기 이동로봇의 정면 및 측면에 각각 설치되는 복수의 초음파센서를 포함하여, 상기 이동로봇의 이동거리와 목표지점에 도달했을 때 상기 이동로봇의 기울기를 감지하도록 구성됨으로써, 상기 이동로봇이 각각의 센서를 통해 장애물 및 주변환경에 대한 데이터를 취득하고, 취득된 센서 데이터들을 통합하여 주변상황을 인지하고 자율주행이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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제 1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 센서부를 통해 감지된 거리와 상기 로터리 엔코더에서 전송되는 현재 각도를 별도의 디스플레이에 표시하며, 블루투스(Bluetooth)를 포함하는 무선통신 모듈을 통하여 외부 기기와 통신하여 상기 인터페이스부를 통해 상기 이동로봇을 원격으로 구동하고 제어하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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제 1항에 있어서, 상기 인터페이스부는, 상기 이동로봇의 제어를 위한 기능이 설정된 복수의 버튼을 포함하여 이루어지는 사용자 인터페이스를 사용자의 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 단말기를 통해 표시하도록 구성됨으로써, 상기 사용자의 개인 휴대용 단말기와 상기 이동로봇이 블루투스 통신을 포함하는 무선통신 방식으로 연결되고, 사용자가 자신의 개인 휴대용 단말기에 표시되는 사용자 인터페이스를 통하여 원하는 동작에 해당하는 버튼을 누르면, 선택된 버튼에 설정된 명령이 상기 이동로봇으로 전송되어 수신된 명령에 해당하는 동작이 수행되는 것에 의해, 별도의 조종기나 제어장치를 구비할 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 상기 이동로봇을 원격으로 용이하게 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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제 1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 로터리 엔코더로부터 수신된 현재 각도데이터 값과, 상기 인터페이스부를 통해 얻어진 목표위치 값과 현재 위치값의 차이를 K(K는 상수)배 하여 구해지는 오차값을 상기 모터드라이버부로 전송하고, 상기 모터드라이버부는, 상기 제어기로부터 수신된 데이터에 근거하여, 오차가 클수록 상기 차동바퀴를 빠르게 구동하고, 오차가 점점 줄어들수록 상기 차동바퀴를 천천히 구동하며, 오차가 0이 되면 상기 차동바퀴의 구동을 정지하는 속도제어를 수행하도록 구성됨으로써, 상기 차동바퀴의 차동 구동과 상기 조향부를 통하여 회전되는 상기 차동바퀴의 회전각도 조절을 조합하는 것에 의해 특수한 형태의 바퀴를 사용하지 않고 일반 바퀴를 이용하여 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 전방향 이동을 구현할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇
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청구항 1항, 2항, 6항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 기재된 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇의 제어방법에 있어서, 사용자가 자신의 개인 휴대용 단말기에 표시되는 사용자 인터페이스를 통하여 시동버튼을 누르면 상기 이동로봇의 동작이 개시되는 단계; 상기 사용자가 상기 사용자 인터페이스를 통하여 원하는 각도를 입력하면, 상기 이동로봇의 로터리 엔코더를 통하여 현재위치의 각도에 대한 데이터가 상기 이동로봇의 제어기로 송신되고, 목표각도와 현재각도의 차이에 K배 한 오차값이 상기 이동로봇의 모터드라이버부에 전송되어, 오차값에 근거한 속도제어를 통하여 상기 이동로봇의 차동바퀴를 구동하고 상기 이동로봇의 전자브레이크를 이용하여 샤프트를 고정시키는 것에 의해 상기 이동로봇의 각도가 제어되는 단계; 상기 사용자가 상기 사용자 인터페이스를 통해 원하는 위치를 입력하면, 상기 이동로봇의 센서부에 구비된 센서를 이용하여 해당 위치까지 이동한 후, 현재 좌표가 목표좌표가 될 때까지 피드백을 통하여 거리와 각도를 수정하면서 이동을 계속하는 단계; 및 목표위치에 도달하거나 상기 사용자 인터페이스를 통해 종료명령이 수신되면 이동을 멈추고 동작을 종료하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 구동바퀴를 구비한 전방향 이동로봇의 제어방법
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