KR102106303B1

KR102106303B1 - 이동형 로봇 장치

Info

Publication number: KR102106303B1
Application number: KR1020180170677A
Authority: KR
Inventors: 이순걸; 원인식; 김병수
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-05-04
Anticipated expiration: 2038-12-27

Abstract

본 발명은 이동 가능하게 형성된 이동형 로봇 장치에 관한 것으로, 상세하게는 지면이 고르지 못한 곳에 구형 또는 원통형의 몸체를 통해 전, 후진과 방향전환이 용이하게 이루어지는 이동형 로봇 장치에 관한 것으로, 몸체부와, 상기 기준 몸체부의 양측에 회전 가능하게 결합되며, 지면에서 구를 수 있도록 적어도 일부분이 곡면으로 형성된 바퀴부와, 상기 기준 몸체부에 구비되어 상기 바퀴부에 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 바퀴부의 회전 방향과 속도를 제어하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 기준 몸체부와 상기 바퀴부의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸고 있으며, 상기 기준 몸체부의 구동과 별개의 독립 구동이 이루어지는 테두리 링을 포함한다.

Description

이동형 로봇 장치{MOBILE ROBOT APPARATUS}

본 발명은 이동형 로봇 장치에 관한 것으로, 상세하게는 종래의 구형 로봇이 주행 중 발생할 수 있는 피칭과 롤링 현상을 억제하고, 종래의 구형 로봇에 비하여 좌우로 폭이 넓은 구조로 형성되고, 테두리 링을 구비하여 보다 안정적인 주행을 할 수 있는 이동형 로봇 장치에 관한 것이다.

기술이 발전함에 따라 인간의 역할을 대신 수행하는 다양한 형태의 로봇이 개발되어 제공되고 있다. 이러한 로봇은 일반적으로 사람의 형상 또는 사람의 신체 일부분을 형상화하는 휴먼로이드 로봇이나, 둥근 원판형의 청소용 로봇 등과 같은 형상으로 다수 개발되고 있는 실정이다.

하지만 종래에 개발된 모바일 로봇은 환경에 따른 구동 제약조건이 많았다. 특히, 청소용 로봇과 같은 로봇은 집안 바닥에 구비된 턱을 잘 극복하지 못했으며, 고르지 않은 바닥을 지나가는 경우에도 주행에 어려움이 발생하는 경우가 종종 있다.

또한 선행 개발된 구 형상의 로봇은 구동부가 바닥과의 접촉되는 지점이 모두 점 또는 선 접촉이기 때문에 노면의 경사에 따른 로봇의 구동 밸런스 영향을 많이 받게 된다. 그리고 정상적이지 않은 로봇의 구동으로 인해서 본래 이루어져야 할 로봇의 서비스 항목을 정상적으로 시행하지 못하는 경우가 발생하곤 한다.

이러한 문제점을 해소하고자 부피가 작고, 민첩하게 이동이 가능한 기준 몸체부가 지면과 직접 접촉하는 로봇을 개발하여, 이동 중에 발생하는 미끄러짐을 해결하고, 민첩하고 신속하게 이동이 가능한 로봇이 개발되고 있다.

예를 들어, 한국 등록특허공보 제10-1180872호 (등록일자: 2012.09.03)는 한 쌍의 전자를 가지는 구형로봇에 관한 것으로, 주행 중 주변 환경에 따라 다양한 모션을 구현함으로써 방향 전환을 유연하게 하여 장애물 회피 및 주행방향 보정이 용이한 구형로봇에 관한 것이다.

그러나 이러한 구형로봇은 몸체가 구형으로 형성되어 있어, 전진 및 방향전환을 위한 내부의 구성이 복잡하였으며, 지면이 고르지 못한 곳이나 수면에서는 이동하기 어려운 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1180872호 (등록일자: 2012.09.03)

본 발명은 구 형상으로 이루어진 로봇 장치가 구동시 발생할 수 있는 롤링, 피칭 현상을 방지하는 이동형 로봇 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 주행 중 단차가 형성된 장애물과 고르지 않은 지면을 극복할 수 있는 이동형 로봇 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 안정적인 주행이 가능하고, 사용자의 목소리 인식 및 소리가 발생하는 지점을 경비하는 이동형 로봇 장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기준 몸체부와, 상기 기준 몸체부의 양측에 회전 가능하게 결합되며, 지면에서 구를 수 있도록 적어도 일부분이 곡면으로 형성된 바퀴부와, 상기 기준 몸체부에 구비되어 상기 바퀴부에 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 바퀴부의 회전 방향과 속도를 제어하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 기준 몸체부와 상기 바퀴부의 외주면의 적어도 일부를 둘러싸고 있으며, 상기 기준 몸체부의 구동과 별개의 독립 구동이 이루어지는 테두리 링을 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 테두리 링은 상기 기준 몸체부로부터 연장 형성된 샤프트와 결합한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 테두리 링에는 상기 기준 몸체부가 위치하는 영역의 깊이와 영상 정보를 이용하여 미리 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 상기 구동부가 구동할 수 있도록 정보를 제공하는 카메라와, 사용자의 명령을 수행하거나 소리의 발원지를 향해 이동할 수 있도록 기설정된 임계치 이상으로 발생하는 소리를 인식하는 마이크 및 사용자의 음성에 답하고, 음악 재생 또는 침입자 발생시 경고음을 발생시키는 스피커를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 카메라는 외부환경을 인식하는 RGB 카메라와 영상의 깊이 정보를 취득할 수 있는 깊이 카메라(Depth Camera) 로 이루어져 있어, 상기 바퀴부가 구동시 좌, 우로 발생하는 롤링 현상을 억제하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 바퀴부 또는 상기 기준 몸체부의 내주면과 결합하는 휠과, 상기 바퀴부가 접하는 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수할 수 있도록 상기 휠을 가로지르는 복수개의 스포크를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 구동부는 상기 한 쌍의 바퀴부와 각각 연결되어 회동 가능하게 구비되어 있는 두 개의 모터와, 상기 모터에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하며, 상기 모터는 상기 구동부에서 무게 중심에 따른 대칭구조로 배치되어 있고, 상기 배터리는 하단에 위치하여 무게가 편중되는 것을 방지한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 기준 몸체부는 전원 스위치와 유선 충전을 가능하게 하는 커넥터가 구비되어 있다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 서로 접하는 일면을 기준으로 양측이 지면에서 구를 수 있도록 대칭되는 곡면 형상으로 이루어져 있으며, 서로 독립 구동이 가능한 기준 몸체부와, 상기 기준 몸체부에 위치하여 구동력을 제공하는 구동부와, 상기 기준 몸체부의 회전 방향과 속도를 제어하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부 및 상기 상기 기준 몸체부에 마련된 샤프트와 결합하고, 상기 기준 몸체부와 독립적으로 작동하여 구동 밸런스를 제공하는 링 형상으로 이루어져 있으며, 외부 환경 정보를 감지하는 센서를 구비하는 테두리 링을 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 테두리 링에 구비되는 센서는, 상기 기준 몸체부가 위치하는 영역의 깊이 정보와 영상 정보를 이용하여 미리 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 상기 구동부가 구동할 수 있도록 정보를 제공하는 카메라; 및 사용자의 명령을 수행하거나 소리의 발원지를 향해 이동할 수 있도록 기설정된 임계치 이상으로 발생하는 소리를 인식하는 마이크를 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 테두리 링에는, 사용자의 음성에 답하고, 음악 재생 또는 침입자 발생시 경고음을 발생시키는 스피커를 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 카메라는 외부환경을 인식하는 RGB카메라와 영상의 깊이 정보를 취득할 수 있는 깊이 카메라(Depth Camera)로 이루어져 있어, 상기 기준 몸체부가 구동시 좌, 우로 발생하는 롤링 현상을 억제하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 기준 몸체부의 내주면과 결합하는 휠과, 상기 기준 몸체부가 접하는 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수할 수 있도록 상기 휠을 가로지르는 복수개의 스포크를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 구동부는 상기 기준 몸체부를 구동 가능하게 하는 모터와, 상기 모터에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하며, 상기 모터는 상기 구동부에서 무게 중심에 따른 대칭구조로 배치되어 있고, 상기 배터리는 하단에 위치하여 무게가 편중되는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치는 바퀴부의 좌, 우 폭이 넓게 형성되어, 마찰 면적이 넓어짐에 따라 안정적인 구동제어가 이루어지는 효과가 있다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치는 센서가 위치하는 부분과 구동을 위한 부분으로 나뉘어져, 자세 안정화와 구동시 발생하는 관성을 극복하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치에 구비된 카메라가 주변 환경을 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 구동이 이루어져 장애물 회피 또는 극복하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치에 구비된 2개의 마이크는 사용자의 목소리 또는 실내환경에서 소리가 감지될 경우 해당 방향을 감지하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치는 이상을 감지하면, 사용자에게 이상이 발생한 지점의 영상을 실시간으로 전송하여 집안을 안전하게 경비하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 기준 몸체부와 바퀴부에 대한 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 바퀴부에 대한 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 기준 몸체부에 위치하는 구동부에 대한 상세도,
도 5는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 테두리 링에 대한 상세도
도 6은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 작동 모습.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 사시도를 보여주고 있다.

본 발명의 실시예에 의한 이동형 로봇 장치(1)는 기준 몸체부(10)와, 기준 몸체부(10)의 양측에 회전 가능하게 결합되며, 지면에 구를 수 있도록 적어도 일부분이 곡면으로 형성된 바퀴부(20)와, 기준 몸체부(10)에 구비되어 바퀴부(20)에 구동력을 제공하는 구동부(13)와, 바퀴부(20)의 회전 방향과 속도를 제어하도록 구동부(13)를 제어하는 제어부(미도시)와, 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)의 외주면을 둘러싸고 있으며, 기준 몸체부(10)의 구동과 별개의 독립 구동이 이루어지는 테두리 링(30)을 포함할 수 있다.

이러한 이동형 로봇 장치(1)는 센서들이 위치하는 부분과 구동을 위한 부분으로 나뉠 수 있다. 센서들이 위치하는 부분은 테두리 링(30)이고, 구동을 위한 부분은 기준 몸체부(10), 구동부(13)와 구동부(13)에 의해 지면에서 이동하게 되는 바퀴부(20) 및 제어부로 구분할 수 있을 것이다.

기준 몸체부(10)에 연결된 바퀴부(20)는 좌, 우로 폭이 연장된 반구 형상으로 이루어져 있다. 바퀴부(20)의 형상은 반구 형상에 한정되지 않고, 이동형 로봇 장치(1)가 주행할 수 있도록 구를 수 있는 곡면의 형상이 될 수 있다.

종래의 이동형 로봇의 경우 전체적으로 하나의 구 형상으로 이루어져 있어서, 로봇은 주행 중 고르지 못한 지면을 통과하거나 진동에 의해 발생할 수 있는 피칭(세로 흔들림) 현상과 고속에서 경사진 경로를 곡선 주행할 때 원심력에 의한 롤링(가로 흔들림) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

하지만 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치(1)는 좌, 우로 폭이 연장된 반 구 형상의 바퀴부(20)가 구비되어 있어, 바퀴부(20)와 지면의 마찰면적이 커지게 되면서 상대적으로 롤링 현상이 덜 발생하게 된다.

즉, 구 형상으로 이루어진 로봇이 주행하는 도중 피칭이나 롤링 현상이 발생하게 되면 조종성이 나빠져 원하는 위치로 이동할 수 없으며, 전복될 수도 있으나, 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치(1)는 지면과 접하는 바퀴부(20)의 폭이 넓기 때문에 마찰 면적이 넓어져 롤링 현상을 충분히 극복할 수 있게 된다.

각종 센서들이 위치하는 부분은 테두리 링(30)으로, 테두리 링(30)은 기준 몸체부(10)로부터 연장 형성된 샤프트(12)와 결합하여, 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)에서 소정 간격 이격된 상태로 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)의 외주면을 둘러싸고 있으며, 기준 기준 몸체부(10)의 구동과 별개의 독립적인 구동이 이루어진다.

샤프트(12)는 바퀴부(20)가 회동하게 되는 회전축과 동일한 방향으로 위치하고 있으며, 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)의 가로 길이보다 길게 형성되어 테두리 링(30)과 결합을 용이하게 한다.

테두리 링(30)은 몸체에 구비되어 있는 샤프트(12)에 연결되어 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)를 둘러싸는 밴드와 같은 형상으로 이루어져 있다. 샤프트(12)와 결합된 테두리 링(30)은 바퀴부(20)의 회동과 상관없이 위치가 유지될 수 있다.

테두리 링(30)은 이동형 로봇 장치(1)가 균형을 유지하고, 용이하게 이동할 수 있도록 기준 몸체부(10)와 독립적으로 구동된다. 또한 카메라(31)(32)와 센서가 구비되어 있어, 주행에 필요한 정보를 맵핑하고, 장애물을 탐지하여 이를 회피할 수 있으며, 이동 중 장애물과의 충격으로부터 기준 몸체부(10)와 바퀴부(20)를 보호하는 역할을 하기도 한다.

샤프트(12)로부터 연결된 테두리 링(30)에 대한 상세한 설명은 하기에서 상세히 다루기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 기준 몸체부와 바퀴부에 대한 분해 사시도이다.

기준 몸체부(10)의 양 측면에 반구 형상의 바퀴부(20)가 위치하며, 바퀴부(20)의 구동을 가능하게 하는 구동부(13)가 기준 몸체부(10)의 내부에 위치한다. 이때 한 쌍의 바퀴부(20)와 기준 몸체부(10)는 결합되어 함께 회동하거나 작동하기도 하고, 한 쌍의 바퀴부(20)가 서로 독립적으로 회동할 수 있도록 이루어진다.

기준 몸체부(10)의 형상은 바퀴부(20)의 외경의 크기와 같거나 작은 크기로 이루어져야 할 것이며, 바퀴부(20)의 회동에 방해가 되지 않는 형상이라면 어느 형상으로 이루어져 있어도 무관할 것이다. 바람직하게는 바퀴부(20)의 외경보다 약간 작은 크기로 이루어져 있으며, 원판의 형상으로 이루어져 있는 것이 유리할 것이다.

기준 몸체부(10)의 외주면에는 이동형 로봇 장치(1)의 전원 스위치(17)와 유선 충전을 가능하게 하는 커넥터(17)가 위치한다. 또한 도킹 시스템을 통해서 자동 무선 충전이 가능한 충전 단자가 더 마련되어 있어도 좋을 것이다.

한편, 바퀴부(20)는 한 쌍으로 반 구의 일면이 서로 마주보게 위치하고 있으나, 이동형 로봇 장치(1)가 주행 중에 바닥면과 직접 접하는 면적의 크기를 확대하기 위하여 바퀴부(20)의 회전축으로부터 좌, 우 폭이 넓게 형성되어 있다. 따라서 이동형 로봇 장치(1)가 주행하면서 피칭과 롤링이 발생하는 현상을 현저히 감소시킬 수 있을 것이다.

직선 주행하는 한 쌍의 바퀴부(20)는 상호 동일한 방향과 속도로 회동하지만, 상황에 따라 방향을 전환하거나 장애물을 회피하는 경우에는 서로 다른 방향이나 속도로 회동이 가능하도록 한 쌍의 바퀴부(20)의 구동이 독립적으로 이루어질 수도 있을 것이다. 바퀴부(20)가 독립적으로 회동이 가능하기 때문에 보다 신속하고 민첩하게 방향전환 하기 용이할 것이다.

바퀴부(20)의 재질로는 이동형 로봇 장치(1)가 주행 중 외부 충격으로부터 쉽게 파손되지 않은 플라스틱 재질이나 금속 재질로 이루어지는 것이 좋을 것이며, 바닥면에서 미끄러지지 않고, 주행 중 발생할 수 있는 충격을 흡수하기 용이한 고무 재질과 같은 탄성재질로 이루어지는 것도 좋을 것이다. 또한 바퀴부(20)는 장시간 주행하다 보면 표면이 닳아 교체를 필요로 하기 때문에 사용자가 기준 몸체부(10)로부터 바퀴부(20)를 손쉽게 교체할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 좋을 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 바퀴부에 대한 상세도에 관한 것이다.

바퀴부(20)는 이동형 로봇 장치(1)가 주행하는 도중 다수의 충격이 발생할 수 있다. 이 충격이 지속적으로 누적되면 바퀴부(20)나 구동부(13)에 손상이 갈 수 있을 것이며, 심할 경우 이동형 로봇 장치(1)가 더 이상 작동하지 않는 고장이 발생할 수도 있을 것이다. 따라서 외부 충격으로부터 이동형 로봇 장치(1)의 손상을 방지하기 위해서는 바퀴부(20)가 노면의 모든 충격의 일정 부분을 흡수할 수 있는 것이 좋을 것이다. 이를 위해 바퀴부(20)의 내부에는 충격완화 구조물이 더 구비되어 있다.

구조물의 구성을 보면, 바퀴부(20) 또는 기준 몸체부(10)의 내주면과 결합하는 휠(22)과 바퀴부(20)가 접하는 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수할 수 있도록 휠(22)을 가로지르는 복수개의 스포크(24)를 더 포함한다.

이때 휠(22)의 외경이 바퀴부(20) 또는 기준 몸체부(10)의 내경에 꼭 맞는 크기로 이루어져야 할 것이다. 그리고 휠(22)의 중심부에는 테두리 링(30)을 고정할 때 사용되는 샤프트(12)가 관통하여 휠(22)이 바퀴부에 결합을 용이하게 하며, 휠(22)의 위치를 고정시키는 역할을 하게 된다. 즉, 샤프트(12)는 기준 몸체부(10)의 중심부에 설치되어 바퀴부(20)와 휠(22)의 회전축을 통과하여, 테두리 링(30)과 결합하게 된다.

샤프트(12)는 기준 몸체부(10)의 구동과는 별개로 작동하여 기준 몸체부(10)의 자세거동에 영향을 받지않고 독립적으로 테두리 링(30)을 구동할 수 있도록 이루어져 있다. 또한 샤프트(12)는 휠(22)이 회동할 때 반드시 함께 회동할 필요는 없을 것이다.

스포크(24)는 휠(22)의 중심부를 지나 휠(22)의 내주면을 가로지르는 형태로, 연성재질을 사용하여 바퀴부(20)가 주행하다가 발생하는 진동이나 충격을 흡수할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 기준 몸체부에 위치하는 구동부에 대한 상세도이다.

구동부(13)는 바퀴부(20)를 구동시키는 것으로, 이동형 로봇 장치(1)의 주행 및 방향전환을 가능하게 한다. 구동부(13)의 구성을 보면, 한 쌍의 바퀴부(20)와 각각 연결되어 구동을 가능하게 구비되어 있는 두 개의 모터(14)와, 모터(14)에 전력을 공급하는 배터리(16)를 더 포함하며, 모터(14)는 구동부(13)에서 무게 중심에 따른 대칭 구조로 배치되어 있고, 배터리(16)는 구동부(13)의 하단에 위치하여 무게가 편중되는 것을 방지한다.

즉, 한 쌍의 바퀴부(20)에는 각각의 모터(14)와 배터리(16)가 하나의 세트를 이루어 설치되며, 구동을 가능하게 한다.

이동형 로봇 장치(1)의 외형의 특성상 주행시 균형을 유지하는 것이 매우 중요하다. 따라서 이동형 로봇 장치(1)에서 상대적으로 무게가 무거운 모터(14)와 배터리(16)는 기준 몸체부(10)의 상부보다는 하부에 배치되는 것이 유리할 것이다. 또한 모터(14)와 배터리(16)가 각각 두 개씩 이루어졌기 때문에 서로 대칭되는 구조로 배치하여 무게가 한 쪽 방향으로 편중되는 것을 방지할 수 있을 것이다.

또한 이동형 로봇 장치(1)의 바퀴부(20)는 지면과 접하는 부분이 점 또는 선 접촉이기 때문에 균일한 자세추종에 어려움이 있을 수 있다. 이를 해결하고자 기구적인 장치인 테두리 링(30)을 이용하게 된다. 기준 몸체부(10)에 고정된 샤프트(12)가 테두리 링(30)과 결합하여 테두리 링(30)이 상, 하로 움직이면서 이동형 로봇 장치(1)의 균형을 유지하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 테두리 링에 대한 상세도이다.

테두리 링(30)에는 사용자의 안면을 인식하고, 기준 몸체부(10)가 위치하는 영역의 깊이 정보와 영상 정보를 이용하여 미리 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 구동부(13)가 구동할 수 있도록 정보를 제공하는 카메라(31)(32)와, 사용자의 명령을 수행하거나 소리의 발원지를 향해 이동할 수 있도록 기설정된 임계치 이상으로 발생하는 소리를 인식하는 마이크(36) 및 사용자의 음성에 답하고, 소리를 발생시키는 스피커(34)를 포함한다.

테두리 링(30)은 바퀴부(20)가 구동시 발생하는 진동이나, 롤링, 피치 현상을 제어할 수 있도록 기준 몸체부(10)로부터 독립적으로 작동되며, 이동형 로봇 장치(1)의 구동 밸런스를 제공할 수 있을 것이다. 즉, 테두리 링(30)은 카메라 짐벌과 같은 역할을 하여 이동형 로봇 장치(1)의 자세 안정화 및 구동의 안정화를 가능하게 한다.

테두리 링(30)에 마련된 카메라(31)(32)는 외부환경을 인식하는 RGB 카메라(31)와 영상의 깊이 정보를 취득할 수 있는 깊이 카메라(Depth Camera)(32)로 이루어져 있어, 바퀴부(20)가 구동시 좌, 우로 발생하는 롤링 현상을 억제하는 것을 특징으로 한다.

RGB 카메라(31)는 이동형 로봇 장치(1)의 주변을 2차원의 RGB 영상으로 촬영하게 되며, 깊이 카메라(32)는 2차원의 RGB영상과 해당 픽셀에 매칭되는 거리 정보를 포함하여 데이터를 갱신하게 된다.

이동형 로봇 장치(1)가 사용되는 환경의 깊이 정보와 영상정보를 이용하여 미리 맵핑하여, 맵핑된 정보를 기반으로 하여 이동형 로봇 장치(1)의 구동을 제어할 수 있게 된다. 즉, 카메라(31)(32)와 제어부에 마련된 딥러닝 기법을 통해 바퀴부(20)의 이동 속도 및 방향을 제어하여 이동형 로봇 장치(1)가 신속하고, 안전하게 이동할 수 있으며, 사용자를 인식하여 사용자의 명령을 수행할 수 있을 것이다.

한편, 테두리 링(30)의 상단에는 마이크(36)와 스피커(34)가 더 구비되어 있다. 마이크(36)는 사용자의 음성을 인식하여 그에 따른 명령을 수행하는 기능을 포함한다. 또한 기설정된 임계치 이상의 소리를 감지하게 되면, 소리의 발원지를 향해 이동형 로봇 장치(1)가 이동하여 이상유무를 확인할 수 있도록 유도하게 된다. 이상이 감지되었다면 이동형 로봇 장치(1)는 사용자에게 소리의 발원지 주변을 카메라(31)(32)로 촬영하고, 쵤영된 영상을 사용자의 모바일 기기로 전송하여 이상 발생을 신속하게 알려주게 된다. 테두리 링(30)의 양 측 또는 전, 후방에 적어도 2개의 마이크(36)가 위치하고 있는데, 이 마이크(36)는 MEMS 마이크로, 소리가 감지된 해당 방향을 탐지하는데 사용될 수도 있을 것이다.

마이크(36)를 이용하여 소리의 발원지로 이동형 로봇 장치(1)가 이동할 때, 카메라(31)(32)가 미리 제작하여 제공하는 맵핑 정보를 기반으로 동작이 이루어지게 되며, 소리의 발원지에서 이상이 있는 것을 확인했을 경우에는 이를 즉각 사용자에게 알려줄 수 있을 것이다.

스피커(34)는 사용자의 명령에 응답하고, 외부 침입자에게 경고음을 발생시키는 기능을 포함하고 있다. 또한 스피커(34)에 블루투스와 같은 무선 연결을 통해 라디오나 음악을 재생할 수도 있을 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 이동형 로봇 장치의 작동 모습에 관한 것이다.

이동형 로봇 장치(1)는 사용자가 부르면, 사용자를 향해 이동하게 되는데, 주행하는 이동형 로봇 장치(1)의 기준 몸체부(10)는 지면과 직교를 형성하여 어느 한쪽 방향으로 치우쳐 있거나, 쏠리지 않아 안정적인 주행이 이루어지게 된다. 사용자에 도달한 이동형 로봇 장치(1)는 사용자의 명령을 인식하고, 이에 알맞은 동작을 수행하게 된다.

한편, 이동형 로봇 장치(1)의 기준 몸체부(10) 또는 테두리 링(30)에 무선통신 중계기가 더 구비되어 있다. 무선통신 중계기를 통해 이동형 로봇 장치(1)가 외부망과 접속하여 카메라(31)(32)로 촬영하는 영상을 모바일 기기를 통해 사용자는 실시간으로 스트리밍할 수 있을 것이다.

따라서 사용자의 명령 이외에도 이동형 로봇 장치(1)에 경비모드를 추가하여, 가정 내에 사람이 아무도 없을 경우, 이동형 로봇 장치(1)는 집안을 경비하게 된다. 만약 이상 소리가 발생하거나 불규칙적인 소리를 감지하게 되면, 이동형 로봇 장치(1)는 소리가 발생하는 지점으로 이동하여 이상 유무를 확인하고, 이상이 있는 것을 발견하면, 카메라(31)(32)로 촬영한 영상을 사용자의 모바일을 통해 실시간으로 제공할 수 있을 것이다.

또한 리모컨이나 사용자의 스마트 폰을 통해 이동형 로봇 장치(1)를 원격으로 조종할 수 있을 것이며, 스마트 폰과 같은 모바일 기기와 연결을 통해 사용자가 원하는 장소로 이동하며 영상 정보를 제공할 수 있을 것이다. 그리고 이동형 로봇 장치(1)에 구비된 스피커(34)를 통해 사용자의 목소리를 전달할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 이동형 로봇 장치(1)는 가정용 로봇으로 집안을 경비하는 로봇으로 활용할 수 있을 것이며, 원거리에서 사용자가 애완동물의 상태를 확인하는데 활용될 수도 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 : 이동형 로봇 장치 10 : 기준 몸체부
12 : 샤프트 13 : 구동부
14 : 모터 16 : 배터리
17 : 전원 스위치 18 : 커넥터
20 : 바퀴부 22 : 휠
24 : 스포크 30 : 테두리 링
31 : RGB 카메라 32 : 깊이 카메라
34 : 스피커 36 : 마이크

Claims

기준 몸체부;
상기 기준 몸체부의 양측에 회전 가능하게 결합되며, 지면에서 구를 수 있도록 적어도 일부분이 곡면으로 형성된 바퀴부;
상기 기준 몸체부에 구비되어 상기 바퀴부에 구동력을 제공하는 구동부;
상기 바퀴부의 회전 방향과 속도를 제어하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
상기 기준 몸체부와 상기 바퀴부의 외주면을 둘러 싸는 밴드 형상으로 마련되어, 상기 기준 몸체부의 구동과 별개의 독립 구동이 이루어지는 테두리 링;
을 포함하며,
상기 테두리 링은 상기 기준 몸체부로부터 연장 형성된 샤프트와 결합하여 상, 하로 움직이도록 독립 구동되어 구동 밸런스를 유지시키는 이동형 로봇 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 테두리 링에는
상기 기준 몸체부가 위치하는 영역의 깊이 정보와 영상 정보를 이용하여 미리 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 상기 구동부가 구동할 수 있도록 정보를 제공하는 카메라;
사용자의 명령을 수행하거나 소리의 발원지를 향해 이동할 수 있도록 기설정된 임계치 이상으로 발생하는 소리를 인식하는 마이크; 및
사용자의 음성에 답하고, 음악 재생 또는 침입자 발생시 경고음을 발생시키는 스피커;
를 더 포함하는 이동형 로봇 장치.
제3항에 있어서,
상기 카메라는 외부환경을 인식하는 RGB 카메라와 영상의 깊이 정보를 취득할 수 있는 깊이 카메라(Depth Camera)로 이루어져 있어, 상기 바퀴부가 구동시 좌, 우로 발생하는 롤링 현상을 억제하는 것을 특징으로 하는 이동형 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 바퀴부 또는 상기 기준 몸체부의 내주면과 결합하는 휠;
상기 바퀴부가 접하는 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수할 수 있도록 상기 휠을 가로지르는 복수개의 스포크;
를 더 포함하는 이동형 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는
상기 한 쌍의 바퀴부와 각각 연결되어 회동 가능하게 구비되어 있는 두 개의 모터;
상기 모터에 전력을 공급하는 배터리;
를 더 포함하며, 상기 모터는 상기 구동부에서 무게 중심에 따른 대칭구조로 배치되어 있고, 상기 배터리는 하단에 위치하여 무게가 편중되는 것을 방지하는 이동형 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 기준 몸체부는 전원 스위치와 유선 충전을 가능하게 하는 커넥터가 구비되어 있는 이동형 로봇 장치.
서로 접하는 일면을 기준으로 양측이 지면에서 구를 수 있도록 대칭되는 곡면 형상으로 이루어져 있으며, 서로 독립 구동이 가능한 바퀴부를 구비하는 기준 몸체부;
상기 기준 몸체부에 위치하여 구동력을 제공하는 구동부;
상기 기준 몸체부의 회전 방향과 속도를 제어하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
상기 기준 몸체부에 마련된 샤프트와 결합하고, 상기 기준 몸체부와 독립적으로 작동하여 구동 밸런스를 제공하는 링 형상으로 이루어져 있으며, 외부 환경 정보를 감지하는 센서를 구비하는 테두리 링;
을 포함하며,
상기 테두리 링은 상기 기준 몸체부와 상기 바퀴부의 외주면을 둘러 싸는 밴드 형상으로 마련되어 상기 샤프트와 결합하여 상, 하로 움직이도록 독립적으로 구동하는 이동형 로봇 장치.
제8항에 있어서,
상기 테두리 링에 구비되는 센서는,
상기 기준 몸체부가 위치하는 영역의 깊이 정보와 영상 정보를 이용하여 미리 맵핑하고, 맵핑된 정보를 기반으로 상기 구동부가 구동할 수 있도록 정보를 제공하는 카메라; 및
사용자의 명령을 수행하거나 소리의 발원지를 향해 이동할 수 있도록 기설정된 임계치 이상으로 발생하는 소리를 인식하는 마이크;
를 포함하는 이동형 로봇 장치.
제8항에 있어서,
상기 테두리 링은,
사용자의 음성에 답하고, 음악 재생 또는 침입자 발생시 경고음을 발생시키는 스피커를 포함하는 이동형 로봇 장치.
제9항에 있어서,
상기 카메라는 외부환경을 인식하는 RGB 카메라와 영상의 깊이 정보를 취득할 수 있는 깊이 카메라(Depth Camera)로 이루어져 있어, 상기 기준 몸체부가 구동시 좌, 우로 발생하는 롤링 현상을 억제하는 것을 특징으로 하는 이동형 로봇 장치.
제8항에 있어서,
상기 기준 몸체부의 내주면과 결합하는 휠;
상기 기준 몸체부가 접하는 노면으로부터 발생하는 충격을 흡수할 수 있도록 상기 휠을 가로지르는 복수개의 스포크;
를 더 포함하는 이동형 로봇 장치.
제8항에 있어서,
상기 구동부는
상기 기준 몸체부를 구동 가능하게 하는 모터;
상기 모터에 전력을 공급하는 배터리;
를 더 포함하며, 상기 모터는 상기 구동부에서 무게 중심에 따른 대칭구조로 배치되어 있고, 상기 배터리는 하단에 위치하여 무게가 편중되는 것을 방지하는 이동형 로봇 장치.
제8항에 있어서,
상기 기준 몸체부는 전원 스위치와 유선 충전을 가능하게 하는 커넥터가 구비되어 있는 이동형 로봇 장치.