KR102598688B1 - 화물차 브레이크 제어 로봇 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇은 차량 내에 설치되는 바디; 상기 바디 내에 배치되고 입력 신호에 따라 토크를 발생시키는 서보 모터; 상기 서보 모터의 상기 토크를 통해 직선 운동력을 발생시키는 액추에이터; 상기 액추에이터와 연결되어 구동되는 동작 패드; 및 상기 동작 패드의 구동에 따라 직선 운동하고, 브레이크 페달에 부착되는 페달 패드를 포함한다.

Description

화물차 브레이크 제어 로봇{Truck braking brake control robot}

본 발명은 브레이크 페달의 위치를 다양하고 일정하게 유지하기 위한 화물차 브레이크 제어 로봇에 관한 것이다.

브레이크 시스템은 주행하는 이동기기(예를 들어, 차량, 전동기기 등)를 감속 또는 정지시키거나, 정지 상태를 유지시키기 위한 제동 장치이다.

개인용 이동기기에 구비되는 브레이크 시스템은, 기계장치로 이루어진 기계식 브레이크와 모터의 회생제동력을 이용한 전자식 브레이크, 두 가지 제동장치를 가질 수 있다.

전자식 브레이크는, 모터의 회생제동력을 이용하여 이동기기의 제동력을 가하는 모든 종류의 브레이크 장치를 의미할 수 있다. 여기서, 회생제동력이란모터가 역회전되도록 전류를 인가할 때 발생하는 힘을 의미하며, 모터가 역회전하려는 힘에서 발생하는 회생제동력에 의해, 이동기기에는 제동력이 가해질 수 있다.

한편, 기계식 브레이크는 시간이 지남에 따라 제동력이 약해지게 된다. 예를 들어, 기계식 브레이크의 경우, 브레이크패드의 마모, 브레이크 와이어의 변형 등의 다양한 이유로, 시간이 지나고 사용횟수가 많아질 수록, 제동력이 약해지게 된다.

이 경우, 기계식 브레이크의 제동력이 약해지게 되면, 사용자가 이동기기를 정지시키거나 감속시키려고 할 때 제동력이 달라지게 되어 안전상의 문제가 발생될 수 있으며, 제동거리 상승으로 인해 사고 위험성이 증가하게 된다는 문제가 있다.

이에, 제동력을 일정하게 유지하기 위한 개발의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 브레이크 페달의 위치를 다양하고 일정하게 유지하기 위한 화물차 브레이크 제어 로봇을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇은 차량 내에 설치되는 바디; 상기 바디 내에 배치되고 입력 신호에 따라 토크를 발생시키는 서보 모터; 상기 서보 모터의 상기 토크를 통해 직선 운동력을 발생시키는 액추에이터; 상기 액추에이터와 연결되어 구동되는 동작 패드; 및 상기 동작 패드의 구동에 따라 직선 운동하고, 브레이크 페달에 부착되는 페달 패드를 포함한다.

일단에 상기 페달 패드와 연결되는 샤프트; 상기 샤프트의 타단과 연결되고 복수의 홀을 포함하는 위치 제어 패드; 및 상기 위치 제어 패드와 상기 동작 패드를 연결하는 연결 패드를 포함할 수 있다.

상기 바디는 상기 바디가 상기 차량에 고정되도록 플레이트 형상으로 형성되는 고정 패드를 포함할 수 있다.

상기 동작 패드의 구동 구간을 제한하고 상기 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 위치인 초기 위치를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.

상기 서보 모터에 입력 신호를 출력하고 상기 화물차 브레이크 제어 로봇의 초기화 동작을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 제어 방법에 있어서, 차량 정지 상태에서 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 위치를 원점으로 설정하는 초기화 동작 단계; 및 차량 주행 상태에서 입력 신호에 따라 브레이크 페달의 위치를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 화물차 브레이크 제어 로봇은 차량 내에 설치되는 바디; 상기 바디 내에 배치되고 입력 신호에 따라 토크를 발생시키는 서보 모터; 상기 서보 모터의 상기 토크를 통해 직선 운동력을 발생시키는 액추에이터; 상기 액추에이터와 연결되어 구동되는 동작 패드; 및 상기 동작 패드의 구동에 따라 직선 운동하고, 브레이크 페달에 부착되는 페달 패드를 포함한다.

상기 초기화 동작 단계는 상기 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 위치까지 이동시키기 위한 서보 모터의 신호의 값을 저장할 수 있다.

일단에 상기 페달 패드와 연결되는 샤프트; 상기 샤프트의 타단과 연결되고 복수의 홀을 포함하는 위치 제어 패드; 및 상기 위치 제어 패드와 상기 동작 패드를 연결하는 연결 패드를 포함할 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 화물차의 브레이크 페달을 원하는 위치에 일정한 압력을 가함으로써, 일관성 있는 제동거리를 얻을 수 있다.

또한, 화물차의 적재 중량과 속도 또는 도로 기울기의 변화에서 일관적인 제동거리 데이터를 얻을 수 있고, 이러한 데이터를 학습 데이터로 사용하여 기계학습기반의 화물차 제동거리 예측이 가능하다.

또한, 화물차의 브레이크를 제어하기 위해 차량의 ECU를 침범하지 않고 독립적으로 브레이크 제어가 가능하다.

또한, 별도의 볼팅 작업 없이 움직임 방지용 패드를 이용하여 주행 중 또는 운전자의 행동으로 인한 움직임을 방지할 수 있다.

또한, 제동이 필요한 상황에서 화물차 브레이크 제어 로봇이 동작하지 않을 경우 운전자가 직접 브레이크 페달을 쉽게 밟을 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 제어 방법의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 도면이다.

본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇은 바디(1), 서보 모터(2), 액추에이터(3), 동작 패드(4), 페달 패드(8)를 포함하고, 샤프트(7), 위치 제어 패드(6), 연결 패드(5), 고정 패드(9), 센서(10), 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.

바디(1)는 차량의 내부에 고정 설치될 수 있다. 바디(1)는 차량의 운전석 의자 바닥에 고정 설치될 수 있다. 바디(1)는 운전석 의자에 탑승하는 운전자가 차량을 운행하기 위한 동작을 방해하지 않는 위치에 설치될 수 있다.

바디(1)는 바디(1)가 차량에 고정되도록 플레이트 형상으로 형성되는 고정 패드(9)를 포함할 수 있다. 바디(1)는 차량 바닥에 배치되는 플레이트를 포함하고, 플레이트로부터 수직 방향으로 연장되어 차량 내부 구조물에 접촉되는 고정 패드(9)를 포함할 수 있다. 고정 패드(9)는 차량 내부 구조물과 접촉하는 구성으로, 바디(1)는 적어도 하나의 고정 패드(9)를 포함할 수 있다. 고정 패드(9)는 서로 이격되고 바디(1)의 양 측면에 배치될 수 있다. 고정 패드(9)는 차량 내부 구조물에 접촉하여 바디(1)를 고정하기 위하여 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 화물차 브레이크 제어 로봇은 별도의 볼팅 작업 없이 차량 내 고정되어 설치될 수 있다.

서보 모터(2)는 바디(1) 내에 배치되고 입력 신호에 따라 토크를 발생시킬 수 있다. 서보 모터(2)는 제어 모듈로부터 신호가 입력될 수 있다. 제어 모듈로부터 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 입력되면 서보 모터(2)는 액추에이터(3)에 토크를 출력할 수 있다.

액추에이터(3)는 서보 모터(2)의 토크를 통해 직선 운동력을 발생시킬 수 있다. 액추에이터(3)는 서보 모터(2)의 회전력을 직선 운동력으로 변환하여 동작 패드(4)를 구동시킬 수 있다. 액추에이터(3)는 브레이크 페달을 가압하는 제1방향으로 동작 패드(4)를 왕복 구동할 수 있다. 동작 패드(4)는 액추에이터(3)와 연결되어 구동될 수 있다. 동작 패드(4)는 액추에이터(3)의 상부에 배치되어 직선 경로를 왕복 이동할 수 있다. 동작 패드(4)는 액추에이터(3)의 상부에서 액추에이터(3)에 의해 가이드되어 직선 경로를 왕복 이동할 수 있다. 액추에이터(3)는 동작 패드(4)의 이동 동작을 가이드하는 가이드홈을 포함할 수 있다. 액추에이터(3)는 동작 패드(4)의 이동 동작을 가이드하는 가이드레일을 포함할 수 있다.

액추에이터(3)는 서보 모터(2)의 토크에 따라 동작 패드(4)의 이동 길이, 이동 속도를 조절할 수 있다. 서보 모터(2)에서 출력되는 토크의 크기가 클수록 액추에이터(3)에 의해 이동 동작되는 페달 패드(8)의 이동 거리는 증가할 수 있다. 서보 모터(2)에서 출력되는 토크의 크기가 작을수록 액추에이터(3)에 의해 이동 동작하는 페달 패드(8)의 이동 거리는 감소할 수 있다. 서보 모터(2)에서 출력되는 토크의 방향에 따라 액추에이터(3)에 의해 이동 동작되는 페달 패드(8)는 브레이크 패달에 압력을 인가할 수 있다.

연결 패드(5)는 동작 패드(4)의 이동 방향인 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 연결 패드(5)는 동작 패드(4)와 수직으로 배치될 수 있다. 연결 패드(5)는 동작 패드(4)와 수직으로 결합할 수 있다. 연결 패드(5)는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 연결 패드(5)는 봉 형상으로 형성될 수 있다.

위치 제어 패드(6)는 동작 패드(4)와 연결된 연결 패드(5)와 연결될 수 있다. 위치 제어 패드(6)는 플레이트 형상을 갖고, 플레이트 상에 복수의 홀을 포함할 수 있다. 위치 제어 패드(6)의 복수의 홀은 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 샤프트(7)는 위치 제어 패드(6)의 복수의 홀 중 어느 하나의 홀에 볼팅 결합될 수 있다. 화물차 브레이크 제어 로봇을 차량에 초기 설치시 브레이크 페달의 위치를 고려하여, 샤프트(7)를 위치 제어 패드(6)의 복수의 홀 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 이를 통해, 다양한 종류의 화물차에 화물차 브레이킹 제어 로봇을 최적의 위치로 설치할 수 있다.

페달 패드(8)는 동작 패드(4)의 구동에 따라 직선 운동하고, 브레이크 페달에 부착될 수 있다. 페달 패드(8)는 동작 패드(4)의 구동에 따라 브레이크 페달에 직접 압력을 가할 수 있다. 페달 패드(8)는 브레이크 페달과 결합하기 위하여 'ㄷ' 자 형상으로 형성될 수 있다. 비상 상황시 운전자가 브레이크 페달을 가압이 필요하므로 페달 패드(8)는 브레이크 페달과 접촉하는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.

샤프트(7)는 일단에 페달 패드(8)와 연결될 수 있고, 타단에 위치 제어 패드(6)와 연결될 수 있다. 샤프트(7)는 브레이크 페달에 압력을 전달시 파손을 막기 위해 스테인레스강, 알루미늄 합금 등의 단단한 재질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 샤프트(7)는 화물차 브레이크 제어 로봇을 차량에 초기 설치시 길이 조정되어 고정될 수 있다.

센서(10)는 동작 패드(4)의 구동 구간을 제한하고, 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 위치인 초기 위치를 감지할 수 있다. 센서(10)는 기계의 움직임에 의해 일정한 위치에 이르면 작동하는 리미트 센서일 수 있다. 센서(10)는 동작 패드(4)의 움직임을 감지할 수 있다. 센서(10)는 동작 패드(4)와 인접한 위치에 배치될 수 있다. 센서(10)는 액추에이터(3) 상에 일렬로 배치될 수 있다. 센서(10)는 동작 패드(4)의 이동 방향에 따라 일렬로 배치될 수 있다. 센서(10)는 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센서(10)는 초기 위치 구간을 감지하는 제1센서, 브레이크 페달을 가압하는 구간을 감지하는 제2센서, 브레이크 페달을 최대로 가압하는 구간을 감지하는 제3센서를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3센서는 동작 패드(4)의 이동 방향에 따라 일렬로 배치될 수 있다. 센서(10)는 제어 모듈과 연결되어 동작 패드(4)의 움직임 정보를 전달할 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 제어 방법의 흐름도이다. 이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 화물차 브레이크 제어 로봇의 동작 과정을 설명한다. S11 단계에서는 차량 정지 상태에서 브레이크 페달에 압력이 안가되기 전의 위치를 원점으로 설정하는 초기화 동작을 할 수 있고, S12 단계에서는 차량 주행 상태에서 입력신호에 따라 브레이크 페달 위치를 이동시킬 수 있다.

구체적으로, 화물차 브레이크 제어 로봇이 차량에 설치된 이후, 차량 정지 상태에서 초기화 과정을 통해 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전까지의 위치를 원점으로 설정한다. 동작 패드(4)는 서보 모터(2)의 초기 위치 값으로 이동하고, 서보 모터(2)에 PWM 신호가 입력되어 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전까지의 위치로 이동한다. 이때, 센서(10)는 동작 패드(4)가 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전까지의 위치인 초기 위치인지 여부를 감지하고, 제어 모듈은 초기 위치를 원점으로 설정하고, 원점에 위치하기 위한 PWM 신호를 저장할 수 있다.

이후, 제어 모듈은 화물차의 적재 중량, 화물차가 주행하는 도로의 경사각 등을 고려하여 화물차를 정지시키기 위한 브레이크 페달의 이동거리를 산출하고, 이에 따라 서보 모터(2)에 PWM 신호를 입력할 수 있다. 서보 모터(2)에 PWM 값을 입력하고, 서보 모터(2)의 PWM 값에 따른 액추에이터(3)가 이동하고, 동작 패드(4), 연결 패드(5), 페달 패드(8)의 이동 동작에 따라 브레이크 페달에 압력이 인가된다.

본 실시예들에 따르면, 화물차의 브레이크 페달을 원하는 위치에 일정한 압력을 가함으로써, 일관성 있는 제동거리를 얻을 수 있다. 또한, 화물차의 적재 중량과 속도 또는 도로 기울기의 변화에서 일관적인 제동거리 데이터를 얻을 수 있고, 이러한 데이터를 학습 데이터로 사용하여 기계학습기반의 화물차 제동거리 예측이 가능하다. 또한, 화물차의 브레이크를 제어하기 위해 차량의 ECU를 침범하지 않고 독립적으로 브레이크 제어가 가능하다. 또한, 별도의 볼팅 작업 없이 움직임 방지용 패드를 이용하여 주행 중 또는 운전자의 행동으로 인한 움직임을 방지할 수 있다. 또한, 제동이 필요한 상황에서 화물차 브레이크 제어 로봇이 동작하지 않을 경우 운전자가 직접 브레이크 페달을 쉽게 밟을 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 바디 2: 서보 모터
3: 액추에이터 4: 동작 패드
5: 연결 패드 6: 위치 제어 패드
7: 샤프트 8: 페달 패드
9: 고정 패드 10: 센서

Claims (8)

1. 차량 내에 설치되는 바디;
   상기 바디 내에 배치되고 입력 신호에 따라 토크를 발생시키는 서보 모터;
   상기 서보 모터의 상기 토크를 통해 직선 운동력을 발생시키는 액추에이터;
   상기 액추에이터와 연결되어 구동되는 동작 패드;
   상기 동작 패드의 구동에 따라 직선 운동하고, 브레이크 페달에 부착되는 페달 패드;
   일단에 상기 페달 패드와 연결되는 샤프트;
   상기 샤프트의 타단과 연결되고 복수의 홀을 포함하는 위치 제어 패드; 및
   상기 위치 제어 패드와 상기 동작 패드를 연결하는 연결 패드를 포함하고,
   상기 동작 패드의 구동 구간을 제한하고 상기 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 위치인 초기 위치를 감지하는 센서를 포함하고,
   상기 서보 모터에 입력 신호를 출력하고 화물차 브레이크 제어 로봇의 초기화 동작을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
   상기 샤프트는 상기 위치 제어 패드의 상기 복수의 홀 중 어느 하나에 볼팅 결합되고,
   상기 센서는 상기 브레이크 페달에 압력이 인가되기 전의 초기 위치 구간을 감지하는 제1센서, 상기 브레이크 페달을 가압하는 구간을 감지하는 제2센서, 및 상기 브레이크 페달을 최대로 가압하는 구간을 감지하는 제3센서를 포함하고,
   상기 제1 내지 제3센서는 상기 액추에이터 상에 일렬로 배치되는 화물차 브레이크 제어 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 위치 제어 패드의 상기 복수의 홀은 매트릭스 형태로 형성되는 화물차 브레이크 제어 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바디는 상기 바디가 상기 차량에 고정되도록 플레이트 형상으로 형성되는 고정 패드를 포함하는 화물차 브레이크 제어 로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결 패드는 상기 동작 패드의 이동 방향인 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되어 형성되는 화물차 브레이크 제어 로봇.
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