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KR20170068184A - 직관적 제어가 가능한 보드타입 전동 이동수단 - Google Patents

직관적 제어가 가능한 보드타입 전동 이동수단 Download PDF

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KR20170068184A
KR20170068184A KR1020150175084A KR20150175084A KR20170068184A KR 20170068184 A KR20170068184 A KR 20170068184A KR 1020150175084 A KR1020150175084 A KR 1020150175084A KR 20150175084 A KR20150175084 A KR 20150175084A KR 20170068184 A KR20170068184 A KR 20170068184A
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KR
South Korea
Prior art keywords
board
moving means
motor
type electric
foot
Prior art date
Application number
KR1020150175084A
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English (en)
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김훈
김성국
마민욱
Original Assignee
김훈
김성국
마민욱
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 보드타입 전동 이동수단은, 보드(1)와 모터(20)를 구비하는 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 보드(1)의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서(이하 '발감지 센서'라 한다)(10);를 포함하며, 상기 발감지 센서(10)를 이용해 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 유지될 목표 속도로 하여 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면 사용자의 직관적인 제어가 가능하며 전력 효율이 증대되는 장점 등이 있다.

Description

직관적 제어가 가능한 보드타입 전동 이동수단{ Board Type Transportation Means Using Electric Power, Capable of Intuitive Control}
본 발명은 사용자의 직관적 제어가 가능한, 전동 스케이트보드 또는 전동 킥보드와 같은 보드타입의 전동 이동수단에 관한 것이다.
전동 스케이트보드 또는 전동 킥보드 등의 전동 이동수단이 각광을 받고 있다. 이전까지 이들의 발전에 가장 큰 저해 요인은 배터리 효율이었다. 사람과 짐을 움직일 수 있을 만큼의 일률을 가진 모터와 큰 용량의 배터리가 필요했는데, 배터리가 커지면 그만큼 무거워져 효율도 떨어지는 문제가 있다. 이와 같이 전력 효율의 문제는 전동 이동수단의 발전에 있어 가장 큰 화두 중 하나이다.
한편, 전동 스케이트보드가 본격적으로 상용화되기 시작한 것은 2011년 미국에서이며, 전동 스케이트보드는 일반적으로 유·무선의 리모트 컨트롤러를 이용해 모터 변속기에 신호를 주어 속도를 조정하는 타입이었다.
기존 스케이트보드 시장이 워낙 크기 때문에 전동 스케이트보드 사업자들은 시장을 낙관했으나 초반 이후로 시장은 좀처럼 탄력을 받지 못했다. 그 이유는 보통 전동 스케이트보드가 상당한 고가의 제품인데다 리모트 컨트롤러까지 사용해야 하는 등 기존의 스케이트보드와 인터페이스가 많이 다르고, 속도가 빨라 부상의 위험이 있다고 여겨지므로 기존의 스케이트보더들이 선뜻 진입하기 어려웠기 때문이다. 그리고 전동 킥보드 등도 비슷한 이유의 저해요인들이 있다. 요약하자면 이들 보트타입 전동 이동수단들의 발전사에서 두 가지의 공통적인 방해물이 존재한다.
첫째는, 바로 기존 비전동 타입의 제품들과 비교했을 때, 너무 달라진 비직관적인 제어 방식이다. 전동 이동수단은 보통 사용자가 리모트 컨트롤러의 버튼, 손잡이의 버튼 등을 이용해서, 트리거를 주면 그 명령이 모터 변속기에 전달되고, 모터 변속기는 이것을 모터에 주는 명령으로 변환한 뒤 모터를 제어한다. 하지만 사용자의 입장에서 보면, 이러한 제어 방식은 기존 비전동 제품들에서의 이용 방식과 비교하여 격차감이 느껴진다. 기존 비전동의 킥보드 및 스케이트보드에서는 단순히 땅을 차는 것으로써 가속할 수 있는 등 직관적으로 인터페이스할 수 있다. 게다가 상기한 전동 이동수단의 트리거 방식은 사용자 입장에서 생각할 때 과속으로 인한 부상의 염려를 떠올리게 하여 선뜻 고가의 제품을 구입하지 못하게 한다.
둘째는, 전동 이동수단이 가속과 감속 시에 많은 전력을 소모하는 점이다. 정지 상태에서 일정 수준의 속도에 도달하기 위해서는 가속 과정이 필요하며, 이때에 전력 소모가 심하다. 또한, 감속 과정에서 반대 방향으로 모터를 돌리는 forced braking를 사용하는 경우에도 전력소모를 필요로 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 전력 소모의 문제는 전동 이동수단의 발전 과정에서 아주 중요한 요인이었다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
한국 등록실용신안공보 20-0420326 "전동스케이트보드" (2006. 6. 26. 등록)
본 발명의 목적은 사용자의 직관적인 제어가 가능한 보드타입 전동 이동수단과 보드타입 전동 이동수단의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전력 효율이 증대된 보드타입 전동 이동수단과 보드타입 전동 이동수단의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단은, 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 보드의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서(이하 '발감지 센서'라 한다);를 포함하며, 상기 발감지 센서를 이용해 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 유지될 목표 속도로 하여 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단은, 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 보드의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서(이하 '발감지 센서'라 한다);를 포함하며, 상기 발감지 센서는 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하며, 정지 상태로부터 출발하여 상기 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하기전까지는 상기 모터를 구동하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 발감지 센서가 사용자의 발을 감지하지 못하면 상기 모터를 구동하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 유선 또는 무선의 리모트 컨트롤러를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 목표 속도와 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 휠에 부착된 자석과, 대향하여 고정 설치되는 홀센서를 이용해 상기 현재 속도를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 경사도를 감지하는 자이로 센서;를 더 포함하며, 상기 목표 속도와, 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도와, 상기 자이로 센서가 감지한 경사도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 근접 센서는 정전센서인 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 보드타입 전동 이동수단은 스케이트보드에 적용되며, 상기 압력 센서는 상기 스케이스보드의 데크와 뒷쪽 트럭 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 스케이트보드 또는 킥보드에 적용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단에 있어서, 상기 보드의 전방측에 설치되는 전방 압력 센서와, 상기 보드의 후방측에 설치되는 후방 압력 센서;를 더 포함하며, 상기 전방 압력 센서 및 상기 후방 압력 센서를 이용하여 상기 사용자의 무게 중심 이동을 감지하며, 상기 감지된 무게 중심 이동을 기초로 상기 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법은, 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서, 센서로써 사용자의 발이 상기 보드에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며, 상기 목표 속도와 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재속도를 비교하는 것에 기초하여 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법은, 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서, 센서로써 사용자의 발이 상기 보드에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며, 상기 목표 속도가 유지되도록 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서, 상기 센서가 사용자의 발을 감지하지 못하면 상기 모터를 구동하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서, 상기 목표 속도와, 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도와, 감지한 경사도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서, 상기 보드의 전방측에 설치되는 전방 압력 센서와 상기 보드의 추방측에 설치되는 후방 압력 센서를 이용하여 상기 사용자의 무게 중심 이동을 감지하며, 상기 감지된 무게 중심 이동을 기초로 상기 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면 사용자의 직관적인 제어가 가능한 장점이 있다.종래처럼 손으로 들고 트리거링을 해야 하는 리모트 컨트롤러가 필요 없기 때문에 사용자 입장에서는 조정이 매우 편리하다. 그리고 운행 방식이나 제어가 기존의 비전동 보드타입 이동수단과 매우 비슷하며, 급발진으로 인해 넘어질 우려도 적고 초심자들이 진입하기에 더욱 수월해진다. 기본적으로는 목표 속도를 유지하는 크루징 시스템이기 때문에 주행 도중에 복잡한 제어가 필요 없다. 또한 최대 속도는 사람이 낼 수 있는 최대 속도로 제한되기 때문에 안전성도 증가한다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 전력 효율이 증대되는 장점을 가진다. 인력으로써 가장 큰 전력을 소모하는 가감속을 대신하기 때문에 많은 전력을 절약할 수 있다. 그리고 이렇게 절약한 전력은 직접적으로 전동 모빌의 이동 거리 증가와 연결된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 무게나 원가에 있어서도 비용절감 효과를 불러올 수 있다. 가감속할 때의 과정을 사람이 대신 해주기 때문에 운행시 필요한 최대 토크가 기존의 전동 이동수단에 비해 훨씬 작아도 된다. 이 때문에 더블 모터를 사용하는 대신에 단일 모터를 사용하거나 모터의 크기를 줄일 수 있다. 이렇게 모터 파트가 가벼워지면 그에 종속되어, 변속기 파트 및 하드웨어 프레임도 가벼워져서 비용을 절감하고 무게도 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 구성을 도시한 도면이다.
도 3(A)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 동작을 이해하기 쉽도록 이동 속도의 극단적 예를 도시한 그래프이며, 도 3(B)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 가속 상황을 도시한 도면이고 도 3(C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 감속 상황을 도시한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단은, 보드(1), 휠(2), 트럭(3), 샤프트 하우징(4), 발 감지 센서(10), 모터(20), 모터 변속기(30), 제어부(40), 배터리(50), 속도감지 센서(61,62), 벨트 및 풀리(70) 등을 포함하여 구성된다.
도 1에 도시된 구성요소는 대부분 보드(1)의 배면측에 장착되는 것이나, 일부 구성요소는 보드(1)의 상면측에 장착될 수도 있다.
본 발명은 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 보드(1)(스케이트보드의 '데크'도 본 발명에서 '보드'의 범위에 포함된다)를 가진 보드타입의 이동수단에 적용되는 것으로서, 스케이트보드 또는 킥보드 등에 적용될 수 있다. 도 1은 스케이트보드를 기준으로 예시하고 있으나, 킥보드 등에 있어서도 유사하게 적용된다.
통상의 스케이트보드와 같이, 휠(2)은 샤프트 하우징(4)과 트럭(3)을 통하여 보드(1)에 장착되며, 트럭(3)은 스케이트보드에서 완충 및 방향전환을 가능케 한다.
제어부(40)는 각종 센서(10, 61)로부터 신호를 입력받고 보드타입 전동 이동수단을 전반적으로 제어하되, 특히, 모터 변속기(30)에 대하여 변속 명령을 출력하며, 변속 명령은 예를 들면 모터(20)를 구동할 토크값을 나타내는 토크 입력일 수 있다. 모터 변속기(30)는 모터(20)의 회전속도 또는 토크 등을 제어하면서 모터(20)를 구동하는 구동 전류를 공급하며, 제어부(40)는 모터 변속기(30)의 내부에 통합 구성될 수도 있다. 모터(30)에서 발생된 회전력은 벨트 및 풀리(70)를 통해 휠(2)로 전달되어 휠(2)을 구동한다. 배터리(50)는 보드타입 전동 이동수단에 전력을 공급하되, 특히 모터(20)를 구동할 전력을 공급한다.
본 발명의 보드타입 전동 이동수단에서 중요한 일 특징은 발감지 센서(10)로서, 발감지 센서(10)는 보드의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서이며, 보드(1)의 일정영역에서 사용자의 발을 감지한다. 발감지 센서(10)는 사용자의 두 발중 바닥을 차서 보드타입 전동 이동수단을 인력으로 가속시킬 때 사용하는 발(이하 '가속용 발'이라고 하며, 통상 두 발 중 보드의 후방에 올려지는 발, 즉 뒷 발이 된다)이 가속후 올려지는 영역, 대부분 보드(1)의 후방에 가까운 일정 영역에 형성될 수 있다.
발감지 센서(10)의 일 형태인 근접 센서는 적외선을 이용하는 적외선 센서, 정전 용량 방식의 정전 센서, 초음파를 이용한 초음파 센서 등일 수 있으며, 보드(1)의 배면측 또는 상면측에 형성될 수 있다. 발감지 센서(10)의 일 형태인 압력 센서는 보드(1)의 배면측 또는 상면측에 형성될 수 있다.
특히, 보드타입 전동 이동수단이 스케이트보드에 적용되는 경우, 압력 센서는 스케이트보드의 데크와 뒷쪽 트럭 사이에 설치될 수 있다. 일반적으로 스케이트보드에서 앞 발은 앞쪽 트럭위의 데크에 놓이고 뒷 발은 뒷쪽 트럭위의 데크에 놓이는 데, 가속용 발이 데크위에 놓이는지 여부에 따라 상기한 압력센서가 감지하는 압력은 큰 차이를 보이게 되므로 이를 이용한다.
본 발명의 보드타입 전동 이동수단에서는, 발감지 센서(10)를 이용해 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 유지될 목표 속도로 하여 제어부(40)가 모터 변속기(30)를 제어하고 모터 변속기(30)가 모터(20)를 구동한다.
발감지 센서(10)는 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하며, 정지 상태로부터 출발하여 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하기전까지는 제어부(40) 및 모터 변속기(30)가 모터(20)를 구동하지 않고 종래 비전동 방식의 보드타입 이동수단과 같이 사용자의 인력에 의해서 가속되도록 한다. 그리고 본 발명의 보드타입 전동 이동수단에서는, 사용자의 가속용 발이 보드(1)에 올려져 있는 상태에서는 목표 속도가 유지되도록 제어부(40) 및 모터 변속기(30)가 모터(20)를 구동한다.
그리고, 발감지 센서(10)가 사용자의 발을 감지하지 못하면 모터(20)를 구동하지 않는다. 사용자가 보드타입 전동 이동수단을 정지시키고 싶을 때, 가속용 발을 내려 놓으면 모터(20)로의 전류 공급이 중단되며, 자연적인 마찰력에 의해서 정지되거나 좀더 빨리 정지시키고 싶은 경우 종래 비전동 방식의 보드타입 이동수단과 같이 가속용 발을 지면에 끌어서 정지할 수도 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단에서는 종래 보드타입 전동 이동수단이 구비했던, 유선 또는 무선의 리모트 컨트롤러를 사용하지 않아도 된다.
속도감지 센서는 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도를 감지하기 위한 것으로서, 휠(2)에 부착된 자석(62)과, 대향하여 보드(1)에 고정 설치되는 홀센서(61)로 구현되거나 모터(20)에 내장되거나 결합된 엔코더 등으로 구현될 수 있다. 제어부(40)는 상기한 목표 속도와 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도를 적어도 기초로 하여 모터(20)를 구동하기 위하여 모터 변속기(30)에 입력되는 토크 입력을 제어하되, 목표 속도와 현재 속도를 비교하여 현재 속도가 목표 속도에 미달하는 경우 토크 입력을 증가시키고 현재 속도가 목표 속도를 초과하는 경우 토크 입력을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 구성을 도시한 도면이다.
제 2 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단는 제 1 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 구성에 추가적으로 자이로 센서(80), 후방 압력센서(91) 및 전방 압력센서(92)를 더 포함한다.
자이로 센서(80)는 보드(80) 및 보드타입 전동 이동수단의 경사도를 감지하며, 제어부(40)는 상기한 목표 속도와, 속도감지 센서(61,62)를 이용해 감지한 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도와, 자이로 센서(80)가 감지한 경사도를 적어도 기초로 하여, 모터(20)를 구동하기 위하여 모터 변속기(30)로 입력되는 토크 입력을 제어한다.
자이로 센서(80)는 평지, 오르막 또는 내리막을 감지하며, 속도감지 센서(61,62)를 보조할 수도 있다. 자이로 센서(80)가 감지한 경사도에 따라 오르막인 경우 토크를 증대시키고 내리막인 경우 토크를 감소시키거나, 또는 내리막인 경우 동력을 차단하거나 모터(20)에 역기전력이 가해지도록 하여 브레이킹 작용이 되도록 하는 등의 제어를 위하여 자이로 센서(80)가 이용된다.
전방 압력 센서(92)는 보드(1)의 전방측에 설치되고 후방 압력 센서(91)는 보드(1)의 후방측에 설치되며, 바람직하기로 두 압력 센서(91,92)는 보드(1)의 상면측에 설치되거나 트럭(3)과 보드(1) 사이에 설치되거나 트럭(3)의 일부 지지점과 보드(1) 사이에 설치될 수 있다. 그리고 발감지 센서(10)가 압력 센서의 형태인 경우 후방 압력 센서(91)와 발감지 센서(10)를 겸용할 수도 있다.
전방 압력 센서(92) 및 후방 압력 센서(91)를 이용하여 사용자의 무게 중심 이동을 감지하며, 감지된 사용자의 무게 중심 이동을 기초로 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정할 수 있다. 증감 속도가 목표 속도에 가감되나, 목표 속도는 보드타입 전동 이동수단의 크루징에 있어서 중심이 되는 속도로서, 이동된 사용자의 무게 중심이 원위치로 돌아오면 다시 목표 속도가 되도록 제어된다. 또한, 증감속도가 가감된 상태에서 발감지 센서(10)로부터 발을 멀리하거나 떼었다가 다시 올리면 그때의 속도가 목표속도로 변경 설정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 동작과 제어 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에서는, 발감지 센서(10)로써 사용자의 발이 보드(1)에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며, 목표 속도와 보드타입 전동 이동수단의 현재속도를 비교하는 것에 기초하여 모터(20)를 구동하는 것을 특징으로 하며, 현재속도를 감시하여 목표속도를 추종하게 하고 일정 상황에서는 목표속도에 증감속도를 가감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에서는, 발감지 센서(10)로써 사용자의 발이 보드(1)에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며, 목표 속도가 유지되도록 모터(20)를 구동하는 것을 특징으로 하며, 일정 상황에서는 부분적으로 목표속도에 증감속도가 가감될 수 있는 바, 목표속도의 '유지'는 보다 넓은 의미로 해석될 수 있다.
그리고 발감지 센서(10)가 사용자의 발을 감지하지 못하면 모터(20)를 구동하지 않도록 할 수 있으며, 목표 속도 및 현재 속도이외에 감지한 경사도를 더 이용하도록 하며, 목표 속도, 현재 속도 및 경사도를 기초로 하여 모터(20)를 구동하기 위한 토크 입력을 제어할 수 있다.
도 3(A)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 동작을 이해하기 쉽도록 이동 속도의 극단적 예를 도시한 그래프이며, 도 3(B)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 가속 상황을 도시한 도면이고 도 3(C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단의 감속 상황을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단은 일반적인 비전동 보드타입 이동수단처럼 발로 땅을 차서 가속하면 된다(도 3(B) 참조). 출발부터 사용자가 원하는 일정 속도(vT)에 도달하기까지의 시간 동안(t0-t1)에는 사용자의 인력에 의해서 가속시킨다.
그리고 사용자는 원하는 속도에 도달했다고 판단하면, 가속용 발을 보드(1)의 일정 영역(발감지 센서가 설치된 영역이나 발감지 센서가 감지할 수 있는 영역)에 올려놓는 것으로써, 크루징을 명령하며 이에 따라 속도 감지센서(61,62)를 이용해 감지한 그때의 속도(vT)를 목표 속도로 설정하며, 이후 목표 속도를 유지하도록 모터 변속기(30)를 제어하고 모터(20)를 구동한다.
그리고 일반적인 스케이트보드처럼 무게 중심을 좌우로 움직여 방향을 조정하거나 일반적인 킥보드처럼 핸들을 돌려서 방향을 조정할 수 있다.
또한, 오르막 또는 내리막을 만나더라도 현재 속도를 목표속도와 비교하는 것에 의하여, 또한 이에 더하여 자이로 센서(80)를 이용하는 것에 의하여, 현재 속도가 목표 속도를 추종하도록 할 수 있으며, 이때 사용자는 아무런 조작을 하지 않아도 된다.
또한, 자이로 센서(80)가 감지한 경사도에 따라 오르막인 경우 토크를 증대시키고 내리막인 경우 토크를 감소시키거나, 또는 내리막인 경우 동력을 차단하거나 모터(20)에 역기전력이 가해지도록 하여 브레이킹할 수 있다.
또한, 현재 속도 및 목표 속도 사이의 비교 결과와 함께 경사도를 고려하여, 현재 속도가 목표 속도를 초과하면서 내리막이면 모터(20)에 역기전력이 가해지도록 하여 브레이킹하고 현재 속도가 목표 속도를 초과하면서 오르막이면 동력을 차단하여 전력 효율을 높일 수 있다. 그리고 현재 속도가 목표 속도에 미달되면서 내리막이면 상황에 따라 모터 동력을 차단하거나 토크 입력을 증가시킬 수 있으며, 현재 속도가 목표 속도에 미달되면서 오르막이면 토크 입력을 증가시킬 수 있다.
또한, 안전을 위하여, 내리막이면 자동으로 목표 속도에서 일정한 양의 속도를 감하여 운행되도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단은 사용자의 무게 중심 이동을 감지하는 센서(도 2의 전방 압력 센서 및 후방 압력 센서)를 이용할 수 있으며, 감지된 무게 중심 이동을 기초로 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정할 수 있다. 예를 들어 몸을 앞으로 기울이면 운행 속도가 증가되도록 하고 몸을 뒤로 기울이면 운행 속도가 감소되도록 할 수 있다. 증감 속도는 목표 속도에 가감되며, 이동된 사용자의 무게 중심이 원위치로 돌아오면 다시 목표 속도로 돌아오도록 제어될 수 있다. 무게 중심 이동의 감지에 의한 사용자의 의도적 가감속은 본 발명의 실시에 있어서 필수적인 것은 물론 아니다.
도 3(A)에 예시된 그래프에서는 t1-t2 시간의 동안 항상 일정한 속도(vT)인 극단적 예를 도시하였으나, 실제의 운행에서는 운행 속도가 목표속도를 추종하는 형태일 수 있으며, 간간히 마주치는 상황이나 사용자의 가감속 의도에 따라 새로운 목표 속도가 설정되기 전이라도 부분적으로 일정한 속도에서 벗어날 수도 있다.
또한, 증감속도가 가감된 상태에서 발감지 센서(10)로부터 발을 멀리하거나 떼었다가 다시 올리면 그때의 속도로 목표속도가 변경될 수 있는 바, 보드(1)로부터 발을 멀리하거나 떼어서 자연 마찰력으로 감속시키거나 발을 지면에 끌어서 감속시킨 후, 또는 발로 땅을 차서 더 가속시킨 후, 발을 보드(1)에 다시 올리는 것으로써 가감속된 새로운 목표 속도를 설정할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단에서는 발을 발감지 센서(10)로부터 떼어서 발로 땅을 끄는 것에 의해서 감속시키고 정지시킬 수 있다(t2-t3 시간 동안의 그래프 참조). 즉, foot-brake를 하면 되는 바, 이는 일반적인 스케이트보드에서 가장 많이 쓰는 기본 기술이기도 하다.
또한, 어떤 원인에 의해서 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 보드타입 전동 이동수단으로부터 떨어지거나 내려선 경우, 발감지 센서(10)가 발을 감지하지 못하게 되므로, 모터(20)에 대한 구동이 중단되고 자연 마찰력에 의해서 전동 이동수단은 자동적으로 멈추게 된다.
이하, 본 발명에 따른 보드타입 전동 이동수단의 효과 및 장점에 대하여 살펴본다.
우선, 본 발명에 따른 보드타입 전동 이동수단에 따르면 사용자의 직관적인 제어가 가능한 장점이 있다.
종래처럼 손으로 들고 트리거링을 해야 하는 리모트 컨트롤러가 필요 없기 때문에 사용자 입장에서는 조정이 매우 편리하다. 그리고 기존의 비전동 보드타입 이동수단을 이용하는 것과 비교하여 그 운행 방식이나 제어가 매우 비슷하며, 급발진으로 인해 넘어질 우려도 적고 초심자들이 진입하기에 더욱 수월해진다. 기본적으로는 목표 속도를 유지하는 크루징 시스템이기 때문에 주행 도중에 복잡한 제어가 필요 없다. 또한 본 발명의 일 양상에 따르면 최대 속도는 사람이 낼 수 있는 최대 속도로 제한되기 때문에 안전성도 증가한다.
현존하는 모든 스케이트보드(킥보드도 마찬가지이다)들은 가감속을 위해 트리거(리모트 컨트롤러)를 사용한다. 트리거를 밀면 브레이크가 되고 당기면 가속되는 방식이다. 그러나 이러한 방식의 경우, 가속되는 주체가 스케이트보드이지 사람이 아니기 때문에 보드의 속도가 갑자기 바뀌어 균형을 잡기 어려운 경우가 종종 발생한다. 본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단에서의 인터페이스는 기존 비전동 스케이트보드의 그것과 동일하므로, 그와 같은 문제로부터 안전한 장점이 있다. 또한 사용자의 양손이 자유롭기 때문에 균형을 잡기 쉬우며 사용자에게 오직 보드타입 이동수단을 타는 재미에 집중할 수 있게 해준다.
그리고 본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단은 전력 효율이 증대되는 장점을 가진다. 전술한 바와 같이, 가장 큰 전력을 소모하는 단계는 바로 가속/감속 부분이다. 그런데, 본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단에서는 인력으로 가장 큰 전력 소모 단계를 대신하기 때문에 많은 전력을 절약할 수 있다. 그리고 이렇게 절약한 전력은 직접적으로 전동 이동수단의 이동 거리 증가로 이어진다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따른 보드타입 전동 이동수단은 무게나 원가에 있어서도 비용절감 효과를 불러올 수 있다. 가속이나 감속할 때의 과정을 사람이 대신 해주기 때문에 운행시 필요한 최대 토크가 기존의 전동 이동수단에 비해 훨씬 작아도 된다. 이 때문에 더블 모터를 사용하는 대신에 단일 모터를 사용하거나 모터의 크기를 줄일 수 있다. 이렇게 모터 파트가 가벼워지면 그에 종속되어, 변속기 파트 및 하드웨어 프레임도 가벼워져서 비용을 절감하고 무게도 줄일 수 있다.
1 : 보드 2 : 휠
3 : 트럭 4 : 샤프트 하우징
10 : 발감지 센서 20 : 모터
30 : 모터 변속기 40 : 제어부
50 : 배터리 61: 홀센서
62 : 자석 70 : 벨트 및 풀리
80 : 자이로 센서 91 : 후방 압력센서
92 : 전방 압력 센서

Claims (15)

  1. 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단에 있어서,
    상기 보드의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서(이하 '발감지 센서'라 한다);를 포함하며,
    상기 발감지 센서를 이용해 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 유지될 목표 속도로 하여 상기 모터를 구동하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  2. 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단에 있어서,
    상기 보드의 일 영역에 결합된 근접 센서 또는 압력 센서(이하 '발감지 센서'라 한다);를 포함하며,
    상기 발감지 센서는 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하며,
    정지 상태로부터 출발하여 상기 사용자의 발이 올려지는 것을 감지하기전까지는 상기 모터를 구동하지 않는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발감지 센서가 사용자의 발을 감지하지 못하면 상기 모터를 구동하지 않는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    유선 또는 무선의 리모트 컨트롤러를 사용하지 않는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 속도와 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  6. 청구항 5에 있어서,
    휠에 부착된 자석과, 대향하여 고정 설치되는 홀센서를 이용해 상기 현재 속도를 감지하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  7. 청구항 1에 있어서,
    경사도를 감지하는 자이로 센서;를 더 포함하며,
    상기 목표 속도와, 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도와, 상기 자이로 센서가 감지한 경사도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보드타입 전동 이동수단은 스케이트보드에 적용되며,
    상기 압력 센서는 상기 스케이스보드의 데크와 뒷쪽 트럭 사이에 설치되는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    스케이트보드 또는 킥보드에 적용되는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 보드의 전방측에 설치되는 전방 압력 센서와, 상기 보드의 후방측에 설치되는 후방 압력 센서;를 더 포함하며,
    상기 전방 압력 센서 및 상기 후방 압력 센서를 이용하여 상기 사용자의 무게 중심 이동을 감지하며, 상기 감지된 무게 중심 이동을 기초로 상기 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단.
  11. 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서,
    센서로써 사용자의 발이 상기 보드에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며,
    상기 목표 속도와 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재속도를 비교하는 것에 기초하여 상기 모터를 구동하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법.
  12. 보드와 모터를 구비하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법에 있어서,
    센서로써 사용자의 발이 상기 보드에 올려지는 것을 감지하면 그 때의 속도를 목표 속도로 설정하며,
    상기 목표 속도가 유지되도록 상기 모터를 구동하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 센서가 사용자의 발을 감지하지 못하면 상기 모터를 구동하지 않는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법.
  14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 목표 속도와, 상기 보드타입 전동 이동수단의 현재 속도와, 감지한 경사도를 적어도 기초로 하여 상기 모터를 구동하기 위한 토크 입력을 제어하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법.
  15. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 보드의 전방측에 설치되는 전방 압력 센서와 상기 보드의 추방측에 설치되는 후방 압력 센서를 이용하여 상기 사용자의 무게 중심 이동을 감지하며, 상기 감지된 무게 중심 이동을 기초로 상기 목표 속도로부터 증감되는 증감 속도를 설정하는,
    것을 특징으로 하는 보드타입 전동 이동수단의 제어 방법.
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