KR102509308B1 - 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 프레임으로 구성되어 장방 형상의 외형을 형성하며, 하부의 네 측면에 각각 복수의 휠이 회전 가능하게 설치되어 X트랙이나 Y트랙을 따라 설정된 위치로 이동하는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측 외면 상부에 상기 몸체부의 폭방향을 따라 돌출되게 형성되는 지지암과, 상기 지지암에 상기 몸체부의 높이 방향을 따라 승하강 이동 가능하게 설치되어 물류를 픽킹하는 픽킹플레이트로 이루어지는 픽킹부와; 상기 몸체부의 하측 내부에 구비되어 상기 몸체부가 상기 X트랙을 따라 이동시에는 상기 Y트랙과 나란하게 배치된 상기 휠의 상부가 상기 몸체부의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하고, 상기 몸체부가 상기 Y트랙을 따라 이동시에는 상기 X트랙과 나란하게 배치된 상기 휠의 상부가 상기 몸체부의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하는 휠 틸팅구동부를; 포함함으로써, 픽업로봇에 구비된 구동휠에 V자 홈을 형성하여 X, Y 트랙을 따라 이동시에 직진 구동 안정성을 향상시키고, 구동휠이 선택적으로 몸체부의 높이 방향을 따라 상측으로 틸팅 배치되도록 하여 신속하게 방향 전환하여 X 트랙이나 혹은 Y 트랙을 따라 안정적으로 이동할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇{PICK UP ROBOT HAVING OPERATING PART FOR TILTING OF WHEEL}

본 발명은 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇에 관한 것으로서, 픽업로봇에 구비된 구동휠에 V자 홈을 형성하여 직진 구동 안정성을 향상시키고, 구동휠이 선택적으로 틸팅 배치되도록 하여 X, Y 트랙을 따라 안정적이고 신속하게 방향 전환하여 이동할 수 있도록 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇에 관한 것이다.

최근 들어 많은 국내기업들의 물류관리에서 이익 극대화, 효율성 증가를 위해 다양한 방식의 물류시스템을 도입하고 있다. 이에 물류 기술의 관심도와 필요성이 높아지면서 물류이송, 도시물류, 자동화, 효율화, 친환경기술 및 무인화기술 등 관련분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 무인이송차량(AGV, Automatic Guided Vehicle) 즉, 물류로봇은 생산성을 결정하는 중요한 요소로 자리 잡고 있다.

그리고, 그와 더불어 물류업 시장은 스마트폰의 대중화, 핀테크(FinTech) 기술을 기초로 하는 E-커머스(commerch) 시장의 고속 성장과 물류업계의 과열 경쟁으로 빠르게 변화하고 있다.

그러나, 현재의 물류현장은 24시간 가동하는 노동집약적 산업이라는 물류업의 특성과 고령화에 따른 노동인력의 감소, 인건비 증가 등에 따라 인력 확보에 무척 어려운 현실에 놓여있다.

구체적으로 인구고령화로 인한 노동력 부족현상이다. 즉 생산 가능 인구의 감소와 고령인구의 증가로 인하여 인건비 증가와 노동인력의 감소 문제이다.

또한, 높은 업무강도로 인한 인력확보의 어려움 및 비숙련자의 낮은 업무효율성이다. 물류현장의 업무강도는 다른 업종 대비 무척 높다고 할 수 있으며, 이로 인한 현장의 노동 인력 수급은 무척 어려운 현황에 처해있는 실정이다.

물류현장은 여성 및 고령자 등 신체적 열위에 있는 노동자들은 쉽게 참여하기 어려운 분야가 되고 있고 있으며, 생산연령인구가 급격히 줄어드는 가운데 이러한 문제는 인력수급을 더욱 어렵게 하는 요소 중 하나이다.

인력확보의 어려움으로 인해 비숙련자의 투입이 불가피한 상황이고, 비숙련자의 업무처리 능력 향상이 시장 안정성과 사업 성공의 중요한 변수로 작용하는데, 실제로 많은 현장 관리자들은 비숙련자의 생산성 대비 숙련자의 생산성은 약 3배에 가깝다고 평가하고 있다.

한편, 물류현장에서 주문 피킹 작업은 창고 내에서 가장 노동 집약적인 작업으로 여겨지며 물류센터 내에서 운영비용의 55% 이상을 형성한다고 알려져 있다.

그리고, 주문 피킹에는 많은 육체노동이 필요하기 때문에 프로세스가 느려질 수 있으며 인적 오류의 영향을 받아 비효율적인 동선 소비가 많을 우려가 있으며, 주문 피킹 작업에서 동선 이동으로 인하여 소모되는 시간은 약 55%에 해당한다고 알려져 있고, 비숙련자에게 이를 교육 및 안내(guide)하는 일은 물류현장의 생산성 향상을 위해 필수적이라 할 것이다.

실제로, 고객의 니즈(needs)가 다양화됨에 따라 물류센터에서 관리해야 할 제품 stock keeping unit(재고 보관 단위, SKU)의 개수가 급증하게 되었다. 이에 따라 물류센터의 통합 및 대규모화되는 현대의 물류현장에서 현장노동자의 주문 피킹 업무를 보조하는 일은 더욱 중요성이 강조된다.

이와 같은 다양한 문제점들로 인하여 노동인력 대체와 생산성 향상은 절실하다고 할 수 있고, 각종 로봇장치를 채용하는 방안이 적극 고려되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 픽업로봇에 구비된 구동휠에 V자 홈을 형성하여 X, Y 트랙을 따라 이동시에 직진 구동 안정성을 향상시키고, 구동휠이 선택적으로 몸체부의 높이 방향을 따라 상측으로 틸팅 배치되도록 하여 신속하게 방향 전환하여 X 트랙이나 혹은 Y 트랙을 따라 안정적으로 이동할 수 있도록 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 복수의 프레임으로 구성되어 장방 형상의 외형을 형성하며, 하부의 네 측면에 각각 복수의 휠이 회전 가능하게 설치되어 X트랙이나 Y트랙을 따라 설정된 위치로 이동하는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측 외면 상부에 상기 몸체부의 폭방향을 따라 돌출되게 형성되는 지지암과, 상기 지지암에 상기 몸체부의 높이 방향을 따라 승하강 이동 가능하게 설치되어 물류를 픽킹하는 픽킹플레이트로 이루어지는 픽킹부와; 상기 몸체부의 하측 내부에 구비되어 상기 몸체부가 상기 X트랙을 따라 이동시에는 상기 Y트랙과 나란하게 배치된 상기 휠의 상부가 상기 몸체부의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하고, 상기 몸체부가 상기 Y트랙을 따라 이동시에는 상기 X트랙과 나란하게 배치된 상기 휠의 상부가 상기 몸체부의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하는 휠 틸팅구동부를; 포함한 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 제시한다.

여기서, 상기 휠은 상기 몸체부의 측면에 상측으로 회전 가능하게 힌지 결합된 휠축에 회전 가능하게 결합되고, 상기 휠 틸팅구동부는 양단부가 각각 상기 휠축에 결합된 'ㄷ'자 형상의 연결브라켓과, 상기 연결브라켓 상측의 상기 프레임에 회전 가능하게 설치되어 선택적으로 정, 역회전 구동하는 회전판과, 일단이 상기 연결브라켓의 상부 중앙영역에 회전 가능하게 설치되고 타단이 상기 회전판에 고정 결합되어 상기 회전판의 회전에 따라 상기 휠축이 상기 몸체부의 높이 방향을 따라 상측으로 리프팅되도록 하여 상기 휠이 틸팅 배치되도록 하는 연동부재를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 프레임의 일측에는 상기 휠축이 상기 몸체부의 폭방향과 나란하게 배치된 상태에서 상기 휠축을 하측에서 지지하며 좌, 우 유동을 방지하도록 양측 단부가 돌출 형성된 지지편이 설치될 수 있다.

또한, 상기 휠에는 상기 휠의 둘레 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 휠의 직경 방향을 따라 내측으로 함몰 형성된 V홈이 구비되고, 상기 X트랙과 상기 Y트랙의 상면에는 상기 휠이 안착시에 상기 V홈에 삽입되는 돌출레일이 구비될 수 있다.

아울러, 상기 돌출레일의 양측면은 상기 휠이 틸팅 배치시에 상기 휠의 외면과 간섭됨을 방지할 수 있도록 상기 돌출레일의 높이 방향을 따라 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 X트랙 및 상기 Y트랙과 접촉되는 상기 휠의 외면과 상기 V홈과 접촉되는 상기 돌출레일의 상부에는 상기 X트랙 및 상기 Y트랙과 상기 휠과의 접지력을 향상시킬 수 있도록 하는 수지부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 몸체부의 일측에는 구동모터와, 상기 구동모터와 연결되어 회전 구동하는 기어트레인이 구비되고, 상기 휠축의 일측에는 상기 기어트레인과 선택적으로 맞물리어 회전 구동하여 상기 휠축을 회전시키는 피동기어가 설치될 수 있다.

아울러, 상기 휠축이 상기 몸체부의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 상기 기어트레인과 상기 피동기어는 맞물리게 되고, 상기 휠축이 상기 몸체부의 폭방향에 대하여 틸팅된 경우에 상기 기어트레인과 상기 피동기어는 이탈되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 기어트레인과 상기 피동기어가 이탈된 후에 상기 휠축이 상기 몸체부의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 상기 기어트레인과 상기 피동기어가 맞물리게 되도록 상기 휠축을 가압하는 가압부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 가압부는 하면이 상기 휠축과 접촉되게 배치되며 상면에 오목하게 굴곡지게 형성된 슬라이딩홈이 구비되어 상하 이동 가능하게 설치된 연동부재와, 상기 연동부재를 선택적으로 하강 이동시켜 상기 휠축을 가압도록 하면이 볼록하게 굴곡지게 형성되어 슬라이딩홈과 접촉되는 슬라이딩돌기가 구비되어 회전 구동하는 회전부재를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 픽킹부를 이용하여 상기 물류를 픽킹시에 상기 픽킹부가 설치된 방향에 배치된 상기 휠은 상기 X트랙이나 혹은 상기 Y트랙의 상면과 접촉되게 안착되어 상기 휠이 상기 몸체부의 편심을 방지하도록 지지할 수 있다.

본 발명은 픽업로봇에 구비된 구동휠의 중앙 영역에 V자 홈을 형성하여 픽업로봇이 X, Y 트랙을 따라 이동시에 트랙의 상부가 구동휠의 V자 홈의 내부로 삽입된 상태에서 구동휠의 회전 구동이 이루어지도록 함으로써 픽업로봇의 직진 구동 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 픽업로봇의 구동휠이 선택적으로 몸체부의 높이 방향을 따라 상측으로 틸팅 배치되도록 하여 신속하게 방향 전환이 이루어질 수 있도록 하여 X 트랙이나 혹은 Y 트랙을 따라 픽업로봇이 안정적으로 이동할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 정면에서 바라본 구조를 도시한 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 휠 틸팅구동부의 구조를 확대하여 도시한 확대사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 동작을 도시한 작동도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 기어트레인의 구조를 도시한 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 가압부의 구조를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 전체적인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇을 정면에서 바라본 구조를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 휠 틸팅구동부의 구조를 확대하여 도시한 확대사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 동작을 도시한 작동도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 기어트레인의 구조를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇의 가압부의 구조를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇은, 복수의 프레임(110)으로 구성되어 장방 형상의 외형을 형성하며, 하부의 네 측면에 각각 복수의 휠(120)이 회전 가능하게 설치되어 X트랙(1)이나 Y트랙(2)을 따라 설정된 위치로 이동하는 몸체부(100)와; 상기 몸체부(100)의 일측 외면 상부에 상기 몸체부(100)의 폭방향을 따라 돌출되게 형성되는 지지암(210)과, 상기 지지암(210)에 상기 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 승하강 이동 가능하게 설치되어 물류를 픽킹하는 픽킹플레이트(220)로 이루어지는 픽킹부(200)와; 상기 몸체부(100)의 하측 내부에 구비되어 상기 몸체부(100)가 상기 X트랙(1)을 따라 이동시에는 상기 Y트랙(2)과 나란하게 배치된 상기 휠(121)의 상부가 상기 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하고, 상기 몸체부(100)가 상기 Y트랙(2)을 따라 이동시에는 상기 X트랙(1)과 나란하게 배치된 상기 휠(122)의 상부가 상기 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하는 휠 틸팅구동부(300)를; 포함한 것을 특징으로 한다.

몸체부(100)는 복수의 프레임(110)이 상호 결합되어 장방 형상의 외형을 형성하는 부재로서, 내부에는 여러 부품들이 수용되어 휠(120)의 구동과 픽킹부(200)의 구동을 제어하는 역할을 한다.

이러한 몸체부(100)는 X트랙(1)이나 Y트랙(2)의 상측에 안착되어 휠(120)의 구동에 의하여 X트랙(1)이나 Y트랙(2)을 따라 이동하면서 설정된 위치에 픽킹부(200)에 의하여 픽킹한 물류를 물류 보관 타워에서 반출하거나 수납할 수 있도록 한다.

휠(120)은 X트랙(1)과 나란하게 배치된 몸체부(100)의 양측면과, Y트랙(2)과 나란하게 배치된 몸체부(100)의 양측면에 회전 가능하게 결합되어 몸체부(100)가 X트랙(1) 및 Y트랙(2)을 따라 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이러한 휠(120)은 몸체부(100)의 측면에 상측으로 회전 가능하게 힌지 결합된 휠축(130)에 회전 가능하게 결합되고, 프레임(110)의 일측에는 휠축(130)이 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치된 상태에서 휠축(130)을 하측에서 지지하며 좌, 우 유동을 방지하도록 양측 단부가 돌출 형성된 지지편(140)이 설치되는 것이 효과적이다.

휠축(130)은 프레임의 일측에 힌지 결합되어 상, 하 방향으로 회전 가능하게 결합됨으로써 몸체부(100)의 이동 방향을 전환시에 휠(120)의 상부가 몸체부(100)의 측면과 근접한 방향으로 틸팅 배치될 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 지지편(130)은 휠축(130)을 하측에서 지지하여 방향 전환을 위하여 틸팅됐던 휠축(130)이 원래 위치로 복귀시에 몸체부(100)의 폭방향과 나란한 방향을 벗어나서 과도하게 꺾임을 방지하여 안정적인 주행이 가능하도록 하는 역할을 한다.

또한, 휠축(130)의 하면과 접촉되는 지지편(140)의 양측 상부가 높이 방향을 따라 일정 높이 돌출되어 휠축(130)이 좌, 우 방향으로 유동함을 방지함으로써 주행 안정성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

휠(120)에는 주행로 이탈을 방지하고 안정적인 주행을 위하여 휠(120)의 둘레 방향을 따라 연장 형성되며, 휠(120)의 직경 방향을 따라 내측으로 함몰 형성된 V홈(123)이 구비되고, X트랙(1)과 Y트랙(2)의 상면에는 휠(120)이 안착시에 V홈(123)에 삽입되는 돌출레일(1a)이 구비되어 있다.

따라서, 휠(120)이 X트랙(1)과 Y트랙(2)에 안착시에 돌출레일(1a)이 V홈(123)의 내부로 삽입된 상태가 되기 때문에 휠(120)이 트랙에서 이탈됨을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 휠(120)이 트랙에 안착된 상태에서 폭방향을 따라 유동함을 방지하여 주행 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 휠(120)에 V자홈(123)이 형성됨으로 인하여 몸체부(100) 전체의 중량을 휠(120)에 균등하게 배분하는 동시에 휠(120)이 트랙의 상면에 안착된 상태에서 자연스럽게 센터링이 이루어지도록 하여 유동 방지 및 이탈 방지가 가능하도록 한다.

돌출레일(1a)의 양측면은 상기 휠(120)이 틸팅 배치시에 상기 휠(120)의 외면과 간섭됨을 방지할 수 있도록 상기 돌출레일(1a)의 높이 방향을 따라 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 테이퍼지게 형성되는 것이 바람직하다.

돌출레일(1a)이 높이 방향을 따라 상부로 갈수록 그 폭이 점진적으로 좁아지도록 테이퍼지게 형성됨으로써 몸체부(100)가 이동 방향을 직각 방향으로 전환하기 위하여 휠(120)을 틸팅 배치시에 휠(120)의 V자홈(123)과 돌출레일(1a)이 상호 간섭됨을 방지하여 원활한 방향 전환 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

따라서, 돌출레일(1a)의 양측면이 테이퍼지게 형성되는 각도는 V자홈(123)의 경사 각도에 따라 정해지게 되는데, 바닥면에 대하여 V자홈(123)의 경사 각도가 큰 경우에는 돌출레일(1a)의 테이퍼진 각도는 작아도 무방하며, V자홈(123)의 경사 각도가 작은 경우에는 V자홈(123)의 경사 각도가 크게 형성되어야 할 것이다.

X트랙(1) 및 Y트랙(2)과 접촉되는 휠(120)의 외면과 V홈(123)과 접촉되는 돌출레일(1a)의 상부에는 X트랙(1) 및 Y트랙(2)과 휠(120)과의 접지력을 향상시킬 수 있도록 하는 수지부(124)가 구비되는 것이 바람직하다.

좀더 구체적으로는, 휠(120)의 외면에 구비된 수지부(124)는 구동 접지력을 높이는 역할을 하며, V홈(123)과 접촉되는 돌출레일(1a)의 상부에 구비된 수지부(124)는 주행시에 센터링이 이루어지도록 하고 주행로 이탈을 방지하여 휠(120)의 이동 방향을 가이드하는 역할을 하게 된다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 몸체부(100)의 일측에는 구동모터(150)와, 구동모터(150)와 연결되어 회전 구동하는 기어트레인(160)이 구비되고, 휠축(130)의 일측에는 기어트레인(160)과 선택적으로 맞물리어 회전 구동하여 휠축(130)을 회전시키는 피동기어(170)가 설치되어 있다.

몸체부(100)는 휠(120)을 회전 구동시켜 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 내부에 복수의 구동모터(150)가 설치되어 있으며, 구동모터(150)는 복수의 기어가 조합된 기어트레인(160)과 연결되어 있다.

그리고, 휠(120) 일측의 휠축(130)에는 기어트레인(160)과 선택적으로 맞물리어 휠(120)을 회전 구동시키는 피동기어(170)가 고정 결합되어 있다.

이러한 구성에 의하여 휠축(130)이 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 기어트레인(160)과 피동기어(170)는 맞물리게 되고, 휠축(130)이 몸체부(100)의 폭방향에 대하여 틸팅된 경우에 기어트레인(160)과 피동기어(170)는 이탈되어 구동모터(150)의 구동력이 휠(120) 측으로 전달되지 않도록 하여 불필요한 휠(120)의 회전을 방지하게 된다.

기어트레인(160)과 피동기어(170)가 이탈된 후에 휠축(130)이 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 기어트레인(160)과 피동기어(170)가 맞물리게 되도록 휠축(130)을 가압하는 가압부(180)가 구비될 수 있다.

가압부(180)는 휠(120)이 몸체부(100)에 대하여 틸팅 배치된 후에 원래 위치인 몸체부(100)의 폭방향과 나란한 방향으로 배치되어 구동모터(150)의 구동력을 전달받을 수 있는 상태로 정확하게 복귀할 수 있도록 역할을 한다.

이러한 가압부(180)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 하면이 휠축(130)과 접촉되게 배치되며 상면에 오목하게 굴곡지게 형성된 슬라이딩홈(181a)이 구비되어 상하 이동 가능하게 설치된 연동부재(181)와, 연동부재(181)를 선택적으로 하강 이동시켜 휠축(130)을 가압도록 하면이 볼록하게 굴곡지게 형성되어 슬라이딩홈(181a)과 접촉되는 슬라이딩돌기(182a)가 구비되어 회전 구동하는 회전부재(182)를 포함하여 구성되어 있다.

연동부재(181)는 선택적으로 휠축(130)과 접촉되도록 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 회전부재(182)와 상호 접촉되는 상면은 하측으로 오목하게 굴곡진 슬라이딩홈(181a)이 형성되어 있다.

회전부재(182)는 일단부는 슬라이딩홈(181a)과 선택적으로 접촉되어 연동부재(181)를 하강 이동시켜 휠축(130)을 가압할 수 있도록 슬라이딩홈(181a)과 접촉되는 슬라이딩돌기(182a)가 돌출 형성되어 있다.

회전부재(182)의 타단부는 휠축(130)의 가압이 필요한 경우에 연동부재(181) 측으로 회전 구동하여 연동부재(181)를 하강 이동시킬 수 있도록 별도의 모터에 고정 결합되어 있다.

그리고, 회전부재(182)의 회전에 의하여 휠축(130)을 가압함으로써 피동기어(170)와 기어트레인(160)이 정확하게 결합이 이루어졌는지 여부를 감지할 수 있는 별도의 감지센서가 몸체부(100)의 일측에 구비되는 것이 더욱 효과적이다.

픽킹부(200)는 몸체부(100)의 일측 외면 상부에 몸체부(100)의 폭방향을 따라 돌출되게 형성되는 지지암(210)과, 지지암(210)에 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 승하강 이동 가능하게 설치되어 물류를 픽킹하는 픽킹플레이트(220)로 이루어진다.

픽킹부(200)는 픽킹플레이트(220)를 이용하여 물류가 수용된 버킷과 픽킹플레이트(220)와 선택적으로 고정되도록 하여 결과적으로 물류의 픽킹이 이루어지도록 한 상태에서 원하는 위치로 이동하여 물류를 반출하거나 보관할 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 픽킹부(200)를 이용하여 상기 물류를 픽킹시에 픽킹부(200)가 설치된 방향에 배치된 상기 휠(120)은 상기 X트랙(1)이나 혹은 상기 Y트랙(2)의 상면과 접촉되게 안착되어 휠(120)이 물류의 중량에 의하여 상기 몸체부(100)가 편심되어 기울어짐을 방지하도록 몸체부(100)를 지지하는 것이 효과적이다.

한편, 휠 틸팅구동부(300)는 몸체부(100)의 하측 내부에 구비되어 몸체부(100)가 X트랙(1)을 따라 이동시에는 Y트랙(2)과 나란하게 배치된 휠(121)의 상부가 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하고, 몸체부(100)가 Y트랙(2)을 따라 이동시에는 X트랙(1)과 나란하게 배치된 휠(122)의 상부가 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하는 역할을 한다.

즉, 휠 틸팅구동부(300)에 의하여 선택적으로 휠(120)의 상부가 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅 구동되도록 하여 몸체부(100)가 X트랙(1)이나 Y트랙(2)을 따라 방향 전환하여 신속하게 이동할 수 있도록 한다.

이러한 휠 틸팅구동부(300)는 양단부가 각각 상기 휠축(130)에 결합된 'ㄷ'자 형상의 연결브라켓(310)과, 연결브라켓(310) 상측의 프레임(110)에 회전 가능하게 설치되어 선택적으로 정, 역회전 구동하는 회전판(320)과, 일단이 연결브라켓(310)의 상부 중앙영역에 회전 가능하게 설치되고 타단이 회전판(320)에 고정 결합되어 회전판(320)의 회전에 따라 휠축(130)이 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 상측으로 리프팅되도록 하여 휠(120)이 틸팅 배치되도록 하는 연동부재(330)를 포함하여 구성되어 있다.

연결브라켓(310)은 'ㄷ'자 형상의 종단면을 갖도록 형성되어 양단부가 각각 휠축(130)에 고정 결합되어, 틸팅 구동시에 몸체부(100)의 측면에 전, 후 방향으로 구비된 휠축(130)을 동시에 일정 각도로 회전되도록 리프팅시키는 역할을 한다.

회전판(320)은 몸체부(100)에 구비된 프레임(110)의 일측에 회전 가능하게 설치되어 선택적으로 정, 역회전 구동함으로서 연결브라켓(310)을 이동시켜 휠축(130)이 선택적으로 경사지게 배치되도록 하는 역할을 한다.

회전판(320)은 원반 형상으로 형성되어 있으며, 회전판(320)의 판면에는 원주 방향을 따라 복수의 체결공이 일정 간격 이격되게 배치되어 관통 형성되어 있다.

연동부재(330)는 일단이 연결브라켓(310)의 상부 중앙영역에 회전 가능하게 설치되고 타단이 회전판(320)에 고정 결합되어 회전판(320)의 회전 운동을 연결브라켓(310)의 직선 운동으로 전환시켜 휠(120)이 틸팅 구동되도록 한다.

연동부재(330)의 일단은 체결홈이 함몰 형성되어 연결브라켓(310)의 상부 중앙 영역에 구비된 체결핀에 삽입되어 회전 가능하게 결합되고, 연동부재(330)의 타단은 회전판(320)에 형성된 복수의 체결공 중에서 두 개의 체결공과 나사 체결되어 그 배치각도가 일정하도록 구비된다.

따라서, 회전판(320)의 회전 구동에 의하여 연동부재(330)는 체결 각도가 일정하게 고정된 상태에서 회전하게 되고, 그에 따라 연결브라켓(310)을 리프팅시킴으로써 휠축(130)을 상측으로 회전시켜 결과적으로 휠(120)의 상부가 몸체부(100)의 측면과 근접한 방향으로 이동하여 틸팅구동될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇이 동작하는 과정을 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 작업자가 물류 타워의 원하는 위치로 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇이 이동하도록 명령을 입력하면 구동모터의 동작에 의하여 휠(120)이 회전 구동하여 X 트랙(1)이나 혹은 Y 트랙(2)을 따라 몸체부(100)가 직선 이동하게 된다.

예를 들어, X 트랙(1)을 따라 몸체부(100)가 이동하는 상태에서는 X 트랙(1)과 나란하게 배치된 휠(120)은 X 트랙(1)의 상면에 안착된 상태에서 회전 구동하여 몸체부(100)가 X 트랙(1)을 따라 이동하도록 하고, 이때, Y 트랙(1)과 나란하게 배치된 휠(120)은 Y 트랙(2)으로부터 이탈되어 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 상측으로 회전하여 틸팅된 상태가 된다.

이러한 상태에서 X 트랙(1)을 따라 이동하다가 방향 전환하여 Y 트랙(2)을 따라 이동해야 할 경우에는 휠 틸팅구동부(300)가 작동하여 Y 트랙(2)과 나란하게 배치된 휠(120)은 Y 트랙(2)의 상면에 안착되도록 하고, X 트랙(1)과 나란하게 배치된 휠(120)은 틸팅되어 X 트랙(1)으로부터 이탈되도록 한다.

휠(120)이 틸팅되는 과정을 좀더 구체적으로 살펴보면, 회전판(320)의 회전에 의하여 회전판(320)과 고정 결합되어 있는 연동부재(330)가 이동하면서 연동부재(330)의 단부에 회전 가능하게 결합되어 있는 연결브라켓(310)이 내측으로 리프팅된다.

연결브라켓(310)의 리프팅에 의하여 연결브라켓(310)의 단부에 고정 결합되어 있는 휠축(130)의 단부가 몸체부(100)의 상측 방향으로 리프팅되어 결과적으로 휠(120)이 X 트랙(1)으로부터 이탈된 상태가 된다.

휠(120)이 X 트랙(1)으로부터 일탈되면 피동기어(170)가 기어트레인(160)으로부터 이탈되어 구동모터(150)의 동력은 휠(120) 측으로 전달되지 않는 상태가 된다.

그와 동시에 Y 트랙(2)과 나란하게 배치된 휠(120)은 다른 휠 틸팅구동부(300)의 회전판(320)이 반대로 회전하여 연동부재(330)가 이동하면서 연동부재(330)의 단부에 회전 가능하게 결합되어 있는 연결브라켓(310)이 외측으로 밀려 하강하게 된다.

연결브라켓(310)의 하강에 의하여 연결브라켓(310)의 단부에 고정 결합되어 있는 횔축(130)의 단부가 몸체부(100)의 하측 방향으로 하강 이동하여 결과적으로 휠(120)이 Y 트랙(2)의 상면에 안착된다.

휠(120)이 Y 트랙(2)의 상면에 안착되면 피동기어(170)가 기어트레인(160)과 접촉된 상태가 되며, 가압부(180)의 회전부재(182)가 회전하여 연동부재(181)을 하강 이동시켜 연동부재(181)가 휠축(130)을 가압함으로써 피동기어(170)가 기어트레인(160)과 정확하게 맞물리게 되어 구동모터(150)의 동력을 정확하게 전달할 수 있는 상태가 된다.

이러한 상태에서 몸체부(100)는 Y 트랙(2)으로 방향 전환되어 Y 트랙을 따라 이동함으로써 작업자가 설정한 위치로 이동하여 정지되며, 몸체부(100)가 설정한 위치에서 정지된 상태에서 픽킹부(200)가 작동하여 물류가 포함되어 있는 버킷을 픽킹플레이트(220)에 고정하여 리프팅하여 물류 타워의 외부로 반출시키거나 상술한 과정에 의하여 다른 장소에 보관할 수 있도록 한다.

그리고, 픽킹플레이트(220)에 버킷이 고정된 상태에서 리프팅시에 픽킹부(200)가 설치된 방향에 배치된 휠(120)은 X트랙(1)이나 혹은 Y트랙(2)의 상면과 접촉되게 안착되도록 함으로써 몸체부(100)가 편심되어 일측으로 기울어지지 않도록 휠(120)이 몸체부(100)를 지지하는 상태가 되도록 한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇은 픽업로봇에 구비된 구동휠에 V자 홈을 형성하여 X, Y 트랙을 따라 이동시에 직진 구동 안정성을 향상시키고, 구동휠이 선택적으로 몸체부의 높이 방향을 따라 상측으로 틸팅 배치되도록 하여 신속하게 방향 전환하여 X 트랙이나 혹은 Y 트랙을 따라 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : X 트랙 2 : Y 트랙
100 : 몸체부 110 : 프레임
120 : 휠 123 : V자홈
130 : 휠축 140 : 지지편
150 : 구동모터 160 : 기어트레인
170 : 피동기어 180 : 가압부
181 : 연동부재 182 : 회전부재
200 : 픽킹부 210 : 지지암
220 : 픽킹플레이트 300 : 휠 틸팅구동부
310 : 연결브라켓 320 : 회전판
330 : 연동부재

Claims (11)

1. 복수의 프레임(110)으로 구성되어 장방 형상의 외형을 형성하며, 하부의 네 측면에 각각 복수의 휠(120)이 회전 가능하게 설치되어 X트랙(1)이나 Y트랙(2)을 따라 설정된 위치로 이동하는 몸체부(100)와;
   상기 몸체부(100)의 일측 외면 상부에 상기 몸체부(100)의 폭방향을 따라 돌출되게 형성되는 지지암(210)과, 상기 지지암(210)에 상기 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 승하강 이동 가능하게 설치되어 물류를 픽킹하는 픽킹플레이트(220)로 이루어지는 픽킹부(200)와;
   상기 몸체부(100)의 하측 내부에 구비되어 상기 몸체부(100)가 상기 X트랙(1)을 따라 이동시에는 상기 Y트랙(2)과 나란하게 배치된 상기 휠(121)의 상부가 상기 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하고, 상기 몸체부(100)가 상기 Y트랙(2)을 따라 이동시에는 상기 X트랙(1)과 나란하게 배치된 상기 휠(122)의 상부가 상기 몸체부(100)의 외면으로 근접하도록 틸팅되도록 하는 휠 틸팅구동부(300)를; 포함하고,
   상기 휠(120)은 상기 몸체부(100)의 측면에 상측으로 회전 가능하게 힌지 결합된 휠축(130)에 회전 가능하게 결합되고,
   상기 휠 틸팅구동부(300)는 양단부가 각각 상기 휠축(130)에 결합된 'ㄷ'자 형상의 연결브라켓(310)과, 상기 연결브라켓(310) 상측의 상기 프레임(110)에 회전 가능하게 설치되어 선택적으로 정, 역회전 구동하는 회전판(320)과, 일단이 상기 연결브라켓(310)의 상부 중앙영역에 회전 가능하게 설치되고 타단이 상기 회전판(320)에 고정 결합되어 상기 회전판(320)의 회전에 따라 상기 휠축(130)이 상기 몸체부(100)의 높이 방향을 따라 상측으로 리프팅되도록 하여 상기 휠(120)이 틸팅 배치되도록 하는 연동부재(330)를 포함한 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임(110)의 일측에는 상기 휠축(130)이 상기 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치된 상태에서 상기 휠축(130)을 하측에서 지지하며 좌, 우 유동을 방지하도록 양측 단부가 돌출 형성된 지지편(140)이 설치된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 휠(120)에는 상기 휠(120)의 둘레 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 휠(120)의 직경 방향을 따라 내측으로 함몰 형성된 V홈(123)이 구비되고, 상기 X트랙(1)과 상기 Y트랙(2)의 상면에는 상기 휠(120)이 안착시에 상기 V홈(123)에 삽입되는 돌출레일(1a)이 구비된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 돌출레일(1a)의 양측면은 상기 휠(120)이 틸팅 배치시에 상기 휠(120)의 외면과 간섭됨을 방지할 수 있도록 상기 돌출레일(1a)의 높이 방향을 따라 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
6. 제4항에 있어서,
   상기 X트랙(1) 및 상기 Y트랙(2)과 접촉되는 상기 휠(120)의 외면과 상기 V홈(123)과 접촉되는 상기 돌출레일(1a)의 상부에는 상기 X트랙(1) 및 상기 Y트랙(2)과 상기 휠(120)과의 접지력을 향상시킬 수 있도록 하는 수지부(124)가 구비된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
7. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부(100)의 일측에는 구동모터(150)와, 상기 구동모터(150)와 연결되어 회전 구동하는 기어트레인(160)이 구비되고, 상기 휠축(130)의 일측에는 상기 기어트레인(160)과 선택적으로 맞물리어 회전 구동하여 상기 휠축(130)을 회전시키는 피동기어(170)가 설치된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
8. 제7항에 있어서,
   상기 휠축(130)이 상기 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 상기 기어트레인(160)과 상기 피동기어(170)는 맞물리게 되고, 상기 휠축(130)이 상기 몸체부(100)의 폭방향에 대하여 틸팅된 경우에 상기 기어트레인(160)과 상기 피동기어(170)는 이탈되는 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기어트레인(160)과 상기 피동기어(170)가 이탈된 후에 상기 휠축(130)이 상기 몸체부(100)의 폭방향과 나란하게 배치될 경우에 상기 기어트레인(160)과 상기 피동기어(170)가 맞물리게 되도록 상기 휠축(130)을 가압하는 가압부(180)가 구비된 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가압부(180)는 하면이 상기 휠축(130)과 접촉되게 배치되며 상면에 오목하게 굴곡지게 형성된 슬라이딩홈(181a)이 구비되어 상하 이동 가능하게 설치된 연동부재(181)와, 상기 연동부재(181)를 선택적으로 하강 이동시켜 상기 휠축(130)을 가압도록 하면이 볼록하게 굴곡지게 형성되어 슬라이딩홈(181a)과 접촉되는 슬라이딩돌기(182a)가 구비되어 회전 구동하는 회전부재(182)를 포함한 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.
11. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽킹부(200)를 이용하여 상기 물류를 픽킹시에 상기 픽킹부(200)가 설치된 방향에 배치된 상기 휠(120)은 상기 X트랙(1)이나 혹은 상기 Y트랙(2)의 상면과 접촉되게 안착되어 상기 휠(120)이 상기 몸체부(100)의 편심을 방지하도록 지지하는 것을 특징으로 하는 휠 틸팅구동부를 구비한 픽업로봇.

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