Linkage-based Transformable Wheels for Stair-climbing Robots

Abstract

Recently, several robot platforms have been developed for last-mile delivery. However, previous studies have either driven by avoiding obstacles or used elastic wheels for platforms. However, the method of avoiding obstacles makes the transportation distance longer, and the elastic wheel has the disadvantage of excessively increasing its volume. In addition, there is a problem that the wheels that only consider overcoming obstacles are not suitable for flat ground. This paper introduces the deploying wheel of the delivery robot platform to be used in the future by supplementing the shortcomings of existing research. It traveled in a circular state on flat ground and deployed spokes of wheels to overcome obstacles. In addition, by designing the number of spokes according to the optimal number, the size of the wheels was made as large as possible after the spokes were deployed. The platform tested with variable wheels was made of aluminum profiles to withstand high loads. The platform is also designed to be controlled by a Proportional radio controller. transformable wheels are made of PLA+ materials using 3D printing technology for parts other than gears and shafts. The platform equipped with the introduced transformable wheels endured high loads and overcame 105 mm steps, partially overcoming 150 mm.|최근에는 라스트 마일 배송을 위한 여러 가지 로봇 플랫폼이 개발되고 있다. 그러나 기존 연구는 장애물 회피하여 운행하거나 탄성체 바퀴를 플랫폼에 사용하였다. 그러나 장애물을 회피하는 방식은 운송거리를 길게 만들고, 탄성체 바퀴는 부피가 과도하게 커지는 단점이 있다. 또한, 오로지 장애물 극복을 고려한 바퀴는 평지에 적합지 않다는 문제점이 있다. 본 논문은 기존 연구의 단점들을 보완하여 앞으로 사용될 배송용 로봇 플랫폼의 전개형 바퀴를 소개한다. 평지에서는 원형 상태로 주행하고, 바퀴의 스포크(Spoke)를 전개하여 장애물 극복을 가능케 하였다. 또한, 스포크 개수를 최적의 개수대로 설계함으로써 스포크가 전개된 후 바퀴의 크기를 최대한 크게 하였다. 가변 바퀴를 장착하여 테스트한 플랫폼은 높은 하중을 견딜 수 있도록 알루미늄 프로파일로 제작되었다. 또한, 플랫폼은 RC 조종기로 제어되도록 디자인되었다. 가변 바퀴는 기어와 축을 제외한 부품들은 3D 프린팅 기술을 사용하여 PLA+ 재료로 제작되었다. 소개된 가변 바퀴를 장착한 플랫폼은 높은 하중을 견디며 105 mm 계단을 극복하였으며, 150 mm 도 부분적으로 극복을 실현하였다.