KR100746156B1 - 로봇 트레이닝 장치 및 상기 로봇 트레이닝 장치를 이용한로봇 교육 시스템 - Google Patents

로봇 트레이닝 장치 및 상기 로봇 트레이닝 장치를 이용한로봇 교육 시스템 Download PDF

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김석중
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박재원
공찬희
이용호
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주식회사 이디
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Abstract

본 발명은 로봇 교육 시스템에 관한 것이다. 상기 로봇 교육 시스템은 로봇 트레이닝 장치 및 제어 장치로 구성된다. 상기 로봇 트레이닝 장치는 주제어 모듈 및 적어도 하나 이상의 개별 모듈이 베이스 부재에 고정 장착되어 구성되며, 상기 주제어 모듈은 상기 제어 장치로부터 전송되어 다운로드된 제어 프로그램에 따라 개별 모듈들의 동작을 제어한다. 상기 제어 장치는 순서도 기반의 언어툴을 이용하여 제어 프로그램을 작성할 수 있도록 하는 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 구비한다. 따라서, 사용자는 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 이용하여 제어 프로그램을 작성하며, 사용자에 의해 작성된 제어 프로그램은 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송된다.
본 발명에 의하여, 로봇의 구성 및 동작, 제어에 대한 학습 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
로봇, 제어, 학습, 교육

Description

로봇 트레이닝 장치 및 상기 로봇 트레이닝 장치를 이용한 로봇 교육 시스템{Robot training kit and robot education system using the kit}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 교육 시스템을 전체적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 트레이닝 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3의 (a)는 상기 로봇 트레이닝 장치의 베이스 부재를 실제로 촬영한 사진이며, 도 3의 (b)는 상기 베이스 부재에 개별 모듈이 장착된 상태를 예시적으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 트레이닝 장치의 주제어모듈의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어 장치의 로봇 제어 프로그램 제작 모듈의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈에 사용되는 객체 아이콘들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 로봇 제어 프로그램 제작 모듈의 사용자 인터페이스부를 예시적으로 도시한 화면 구성도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 로봇 제어 프로그램 제작 모듈의 프로그램 제작부의 객체 삽입 단계, 객체 연결 단계, 객체 분리 단계, 객체 삽입 단계 및 객체 환경 설정 단계를 각각 도시한 화면 구성도들이다.
도 13은 본 발명에 따른 로봇 제어 프로그램 제작 모듈의 프로그램 실행부에 의한 결과 화면을 예시적으로 도시한 화면 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 로봇 교육 시스템
20 : 로봇 트레이닝 장치
30 : 제어 장치
200 : 주제어 모듈
210 : 베이스 부재
220 : 센서 모듈
230 : 메카니즘 모듈
240 : 모터 모듈
250 : 카메라 모듈
300 : 로봇 제어 프로그램 제작 모듈
310 : 객체 데이터베이스
320 : 사용자 인터페이스부
330 : 프로그램 제작부
340 : 프로그램 실행부
350 : 프로그램 전송부
본 발명은 로봇의 구성, 동작 및 제어와 관련된 교육을 위한 로봇 교육 시스템에 관한 것으로서, 로봇의 구성을 이해하고, 제어프로그램을 직접 작성하여 로봇으로 다운로드시켜 상기 제어프로그램에 의한 로봇의 작동을 이해할 수 있도록 하는 로봇 트레이닝 장치 및 이를 이용한 로봇 교육 시스템에 관한 것이다.
산업과 기술이 발전함에 따라 매우 다양한 형태의 로봇들이 제안되고 만들어지고 있을 뿐만 아니라, 사회의 모든 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 이러한 로봇으로는 산업용 로봇, 개인용 로봇, 군사용 로봇, 의료용 로봇 등이 있다.
이와 같이, 로봇의 사용 분야가 점차 확대됨에 따라 로봇을 제작하거나 로봇을 구동시킬 수 있는 다양한 기술의 습득 및 교육에 대한 필요성이 증가되고 있다.
특히 지능형 로봇은 제어 파트, 메커니즘 파트, 센서 파트 등의 필수 요소로 구성된다. 이러한 다양한 필수 요소들에 대한 복잡한 기술들을 쉽게 습득하고 이해시킬 수 있는 교육 환경에 대한 필요성은 증대되고 있으나, 현실적으로 이러한 교육 환경이 제대로 제공되고 있지 못한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 로봇을 직접 구성하고, 이에 대한 제어 프로그램을 직접 작성할 수 있도록 하여 로봇의 구성 및 제어를 효과 적으로 학습시킬 수 있는 로봇 교육 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은 로봇 교육 시스템에 관한 것으로서,
로봇을 구성하는 개별 모듈들을 선택적으로 조합하여 제작된 로봇 트레이닝 장치, 및
상기 로봇 트레이닝 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램을 작성할 수 있는 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 구비하고, 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 이용하여 제작된 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송하는 제어 장치로 이루어지며, 상기 로봇 트레이닝 장치는 상기 제어 장치로부터 전송된 제어 프로그램을 다운로드받고, 상기 제어 프로그램에 따라 개별 모듈들의 동작을 제어한다.
전술한 특징을 갖는 로봇 교육 시스템의 상기 로봇 트레이닝 장치는
상기 제어 장치로부터 다운로드된 제어 프로그램에 따라 개별 모듈들의 동작을 제어하는 주제어 모듈, 다수 개의 개별 모듈들, 및 상기 주제어 모듈과 개별 모듈들을 고정 장착시키는 베이스 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 베이스 부재는 일정한 면적과 두께를 갖는 사각형 형상으로 이루어지고 길이방향을 따라 형성되는 고정 홈들을 갖는 본체부, 상기 고정홈들의 양단부와 맞닿는 상기 본체부의 양측 모서리에 분리 가능하게 고정되는 가이드부로 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 주제어 모듈 및 개별 모듈들은 상기 베이스 부재의 고정홈에 끼워 맞춰지는 형상의 고정 돌기를 구비하여, 상기 주제어 모듈 및 개별 모듈들은 베이스 부재의 본체부에 탈부착시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로봇 트레이닝 장치의 개별 모듈들은 센서 모듈, 메카니즘 모듈, 모터 모듈, 카메라 모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 상기 로봇 교육 시스템의 상기 제어 장치의 로봇 제어 프로그램 제작 모듈은
제어 프로그램 작성시에 사용되는 객체에 대한 정보들을 저장 및 관리하는 객체 데이터베이스,
상기 객체 데이터베이스에 저장된 객체들에 대한 아이콘들을 제공하는 객체 선택창, 및 상기 객체 아이콘들을 이용하여 순서도 기반의 제어 프로그램을 작성할 수 있는 작업창을 제공하는 사용자 인터페이스부,
상기 사용자 인터페이스부를 이용하여 제어 프로그램을 제작하는 프로그램 제작부,
상기 프로그램 제작부에 의해 제작된 제어 프로그램을 컴파일하고 실행시켜 디버깅하는 프로그램 실행부, 및
상기 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송하는 프로그램 전송부를 구비하며,
상기 프로그램 제작부는 로봇 제어를 위해 필요한 객체들을 작업중인 순서도에 삽입하는 객체 삽입 단계, 작업중인 순서도에 삽입된 객체를 상위 객체와 연결 시켜 객체 연결선을 완성하는 객체 연결 단계, 순서도에 객체 삽입되거나 객체 연결된 객체들 중 필요없는 객체는 선택하여 분리시켜 객체 연결선을 제거하는 객체 분리 단계, 객체 연결선이 제거된 분리된 객체들은 삭제시키는 객체 삭제 단계, 및 작성중인 순서도에 포함된 개별 객체들에 대하여 개별 환경을 설정하는 객체 환경 설정 단계를 구비하여, 순서도 기반의 언어툴을 이용하여 제어 프로그램을 작성하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 교육 시스템의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 교육 시스템(10)의 구성을 전체적으로 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 로봇 교육 시스템(10)은 로봇 트레이닝 장치(20) 및 상기 로봇 트레이닝 장치로 제어 프로그램을 제공하는 제어 장치(30)를 구비한다.
상기 로봇 트레이닝 장치(20)는 주 제어 모듈(200), 다수 개의 개별 모듈들, 및 상기 주제어모듈과 개별 모듈들을 선택적으로 탈부착시킬 수 있는 베이스부재(210)로 이루어지며, 상기 개별 모듈은 센서 모듈, 메카니즘 모듈, 모터 모듈들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 모듈들로 이루어진다.
상기 제어 장치(30)는 로봇 제어 프로그램 제작 모듈 및 통신 인터페이스부를 구비하여, 상기 프로그램 제작 모듈을 이용하여 제작된 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치(20)의 주제어 모듈로 다운로드시킨다. 상기 제어 프로그램을 다운로드받은 로봇 트레이닝 장치의 주제어 모듈은 제어 프로그램에 따라 개별 모듈들의 동작을 제어하게 된다.
전술한 구성을 갖는 로봇 교육 시스템을 이용하여, 로봇의 구성, 로봇을 구성하는 각 개별 모듈들의 동작 및 그 제어 방법들뿐만 아니라, 다양한 형태의 로봇에 대한 제어 프로그램의 작성등을 체계적으로 교육시킬 수 있게 된다.
이하, 상기 로봇 교육 시스템을 구성하는 로봇 트레이닝 장치 및 제어 장치에 대하여 그 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.
로봇 트레이닝 장치
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 트레이닝 장치(20)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 이하, 도 2를 참조하여 로봇 트레이닝 장치(20)의 구성 및 작동에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 상기 로봇 트레이닝 장치(20)는 주 제어 모듈(200), 베이스 부재(210), 다수 개의 센서 모듈(220), 다수 개의 메카니즘 모듈(230) 및 다수 개의 모터 모듈(240)들로 이루어진다.
도 3의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 트레이닝 장치(20)의 베이스 부재를 촬영한 사진이며, (b)는 베이스 부재에 개별 모듈들이 예시적으로 고정 장착된 상태를 촬영한 사진이다. 도 3을 참조하면, 상기 베이스 부재(210)는 상기 주제어 모듈과 그 외의 개별 모듈들을 고정 장착시키는 것으로서, 일정한 면적과 두께를 갖는 사각형의 형태로 이루어지는 본체부(212) 및 상기 본체부의 양측면에 고정되는 가이드부(214)로 이루어진다. 상기 본체부(212)에는 길이 방향을 따라 형성된 모듈 고정홈(216)이 다수 개 형성된다. 상기 가이드부(214)는 상기 모듈 고정홈(216)의 양단부와 맞닿는 본체부의 양측 모서리에 탈부착 가능하다.
전술한 구성을 갖는 베이스 부재(210)에 개별 모듈들을 선택적으로 고정시키기 위하여, 다음과 같이 조작한다. 먼저, 상기 가이드부(214)를 본체부(212)로부터 분리시켜 상기 모듈 고정홈(216)의 양단부를 노출시킨 후, 개별 모듈들의 하부에 형성된 고정 돌기를 상기 모듈 고정홈(216)에 끼워 맞춰 넣어 이동시킴에 따라 적절한 위치에 배치시킨 다음, 상기 가이드부를 상기 본체부에 다시 부착시킨다. 본 발명에 따른 베이스 부재(210)에 의하여 사용자에 의해 선택된 개별 모듈들을 편리하면서도 안정되게 고정시킬 수 있게 되어, 다양한 형태의 로봇에 대한 교육을 손쉽게 할 수 있게 된다.
상기 주제어 모듈(200), 센서모듈(220), 메카니즘 모듈(230) 및 모터 모듈(240), 카메라 모듈(250)등과 같은 모든 개별 모듈들은 하부에 고정 돌기를 구비하고, 상기 고정 돌기는 상기 베이스 부재(210)의 본체부(212)에 형성된 모듈 고정홈(216)에 끼워 맞춰질 수 있는 형상으로 이루어진다. 따라서, 상기 베이스 부재의 모듈 고정홈과 각 개별 모듈의 고정 돌기의 형상은 서로 끼워 맞춰져 고정될 수 있는 형상이라면 모두 가능하다.
상기 센서 모듈(220), 메카니즘 모듈(230), 모터 모듈(240) 및 카메라 모듈(250)은 로봇을 구성하기 위하여 선택적으로 사용되는 개별 모듈들이다. 제작하고자 하는 로봇의 종류에 따라 필요한 개별 모듈들은 서로 상이할 수 있으므로, 필요한 개별 모듈들을 선택하여 상기 베이스 부재에 고정시킴으로써 원하는 로봇을 완성할 수 있다.
상기 센서 모듈(220)은 초음파 센서, 조도 센서, 광원 센서, 적외선 광량 센 서, 방위 센서, 초전 센서, 음성 탐지 센서, 경도 센서, 음성 인식 센서 등을 선택적으로 포함하며, 이들을 각각 분리하여 개별 센서 모듈들로 제작할 수도 있으며, 한개 또는 다수 개의 센서들을 물리적으로 하나의 센서 모듈로 제작할 수 도 있을 것이다. 여기에 기재되지 아니한 센서들이라 하더라도 로봇에 사용되는 센서라면 무엇이든지 포함될 수 있다.
상기 메카니즘 모듈(230)은 양방향 구동 모듈, 슬라이드 모듈 등을 포함한다. 여기에 제시되지 아니한 메카니즘 모듈이라 하더라도 로봇에 사용되는 메카니즘 모듈이라면 모두 여기에 포함될 수 있다.
상기 모터 모듈(240)은 DC 모터, 스텝 모터, RC 모터 등을 선택적으로 포함하며, 이들을 각각 분리하여 개별 모터 모듈로 제작할 수도 있으며, 한 개 또는 다수 개의 모터들을 물리적으로 하나의 모듈로 제작할 수도 있을 것이다. 여기에 제시되지 아니한 모터들이라 하더라도 로봇에 사용되는 모터라면 모두 여기에 포함될 수 있다.
그 외에 영상을 처리할 수 있는 카메라 모듈(250) 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 트레이닝 장치(20)의 상기 주제어 모듈(200)을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 4를 참조하면, 상기 주제어 모듈(200)은 전원 공급부(201), 제어부(202), 모터 인터페이스부(203), 센서 인터페이스부(204), 제1 통신 인터페이스부(205), 제2 통신 인터페이스부(206) 및 카메라 신호 처리부(207) 등을 구비한다.
상기 전원 공급부(201)는 전원 스위치 및 전원 상태를 나타내는 LED로 구성 된다. 전원 스위치를 온시킴에 따라 외부로부터 전원을 제공받고, 전원이 공급되는 상태는 상기 LED를 통해 표시한다.
상기 제어부(202)는 상기 주제어 모듈에 연결된 모든 개별 모듈들의 동작을 제어한다.
상기 모터 인터페이스부(203)는 모터 모듈들과의 통신을 위한 포트로서, 각 모터 모듈들과 연결되어 해당 모터 모듈에 대한 제어부로부터의 구동 신호를 전송한다.
상기 센서 인터페이스부(204)는 각 센서 모듈들과의 통신을 위한 포트로서, 각 센서들과 연결되어 각 센서로부터의 감지 신호를 수신하여 제어부로 전송한다.
상기 제1 통신 인터페이스부(205)는 다수 개의 통신 포트로 구성되며, 카메라 모듈로부터의 신호를 수신하는 통신 포트로 사용될 수도 있다.
상기 제2 통신 인터페이스부(206)은 외부의 제어 장치(30)와의 통신을 위한 포트로 사용되는 것으로, USB 등이 사용될 수 있다.
상기 카메라 신호 처리부(207)는 상기 통신 인터페이스부를 통해 카메라 모듈로부터 전송되는 영상 신호들을 처리해서 상기 제어부로 전송한다.
한편, 상기 제어부(202)는, 상기 통신 인터페이스부(205)를 통해 외부의 제어 장치(30)로부터 제어 프로그램이 다운로드되는 경우, 다운로드된 제어 프로그램에 따라 개별 모듈의 동작을 제어한다.
따라서, 전술한 구성을 갖는 로봇 트레이닝 장치(20)는 주제어 모듈과 선택적으로 구성되는 개별 모듈들을 베이스 부재에 장착시키고, 각 개별 모듈과 상기 주제어 모듈의 대응되는 인터페이스부를 연결시킨 후, 외부의 제어 장치로부터 제어 프로그램을 상기 주제어 모듈의 제어부로 다운로드시킴으로써, 로봇 트레이닝 장치를 구동시킬 수 있게 된다. 로봇 트레이닝 장치는 로봇을 구성하는 주제어 모듈과 개별 모듈들을 베이스 부재에 펼쳐 놓은 것으로서, 개별 모듈의 구동을 통해 로봇의 동작을 쉽게 파악할 수 있게 된다.
제어 장치
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 교육 시스템(10)의 제어 장치(30)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 상기 제어 장치(30)는 개인용 컴퓨터에 구성될 수 있으며, 그 외에도 프로그램을 제작하여 외부로 전송할 수 있는 장비이면 무엇이든지 사용가능하다. 상기 제어 장치(30)는 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)을 구비하며, 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)을 이용하여 상기 로봇 트레이닝 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램을 작성할 수 있다. 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)은, 사용자로 하여금 순서도 기반의 언어툴을 이용하여 제어 프로그램을 작성할 수 있도록 하며, 사용자에 의해 작성된 제어 프로그램을 디버깅하여 오류를 수정하여 완성한 다음 로봇 트레이닝 장치의 주제어 모듈로 다운로드시키게 된다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태는 순서도 기반의 언어툴 외에도 텍스트 기반의 언어툴을 제공하여 제어 프로그램을 제작할 수도 있다. 이때 사용 가능한 텍스크 기반의 언어툴은 C++, Visual C 등이 된다.
본 발명에 따른 상기 순서도 기반의 언어툴은 로봇 제어만을 위하여 순서도 형태의 제어 프로그램을 제작하는 언어툴이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 순서도 기반의 언어툴의 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)의 구성 및 동작을 설명한다.
이하, 도 5를 참조하면 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)은 로봇 제어를 위하여 제작된 순서도 기반의 언어툴을 이용하여 제어 프로그램을 제작하는 것이다. 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)은 객체 데이터베이스(310), 사용자 인터페이스부(320), 프로그램 제작부(330), 프로그램 실행부(340), 프로그램 전송부(350)를 구비한다.
상기 객체 데이터베이스(310)는 로봇 트레이닝 장치를 구성하는 개별 모듈들을 제어하기 위한 각 객체들에 대한 객체 아이콘(object icon) 및 환경 정보를 저장 및 관리한다. 도 6은 각 객체들에 대한 객체 아이콘들을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 상기 객체 아이콘들은 순서도를 구성하는 각 기호들(symbol)로 구성되며, 순서도 작성을 위한 기본적인 기호들(예컨대, 시작, 종료 등의 기호)뿐만 아니라, 로봇 트레이닝 장치의 각 모듈의 제어를 나타내는 기호들(예컨대, DC모터제어, 스텝모터제어, 음성인식 등의 기호)을 구비한다. 표 1은 도 6에 도시된 객체 아이콘들에 대한 객체의 기능을 설명한 도표이다.
객체 이름 기능
1 프로그램 시작 메인 함수의 시작을 의미
2 프로그램 종료 메인 함수의 종료를 의미
3 서브 함수 콜 서브 함수를 사용할 때 이 객체 하위에 프로그램을 작성할 수 있음.
4 타이머 타이머 함수로서, 객체 안으로 들어가 별도의 프로그램 작성이 가능.
5 실행 지연 딜레이(delay) 함수로서, 이 객체에서 설정된 시간 동안 잠시 대기하고 다음 객체를 실행함
6 단계 이동 반복할 구간을 설정하면 그 구간의 객체들을 반복 실행
7 조도 센서 조도센서모듈의 데이터값을 읽고 데이터의 조건 부여하고 조건에 따라 분기할 수 있음.
8 음원 감지 센서 음원감지센서모듈의 데이터값을 읽고 데이터의 조건을 부여하고 조건에 따라 분기할 수 있음.
9 영상 센서 영상 카메라의 값을 읽고, 생성된 조건에 따라 분기 가능
10 인체 감지 센서 인체 감지의 조건 부여 및 조건에 따른 분기 가능
11 초음파 센서 초음파 센서 모듈의 거리값 읽고, 생성된 조건에 따라 분기 가능.
12 적외선 거리 센서 적외선 거리 센서 모듈의 거리값을 읽고, 생성된 조건에 따라 분기 가능.
13 기울기 센서 X,Y 양축의 기울기값을 가지고 조건을 생성하고 조건에 대한 분기를 할 수 있음.
14 전자 나침반 전자 나침반의 출력값을 읽고 각도에 대한 조건 생성에 따라 분기 가능.
15 음성 인식 다수 개의 녹음된 음성의 음성값을 가지고 조건 생성하고, 조건에 대한 분기를 할 수 있음.
16 DC 모터 제어 DC 모터의 회전방향, 속도, 이동 거리를 제어할 수 있음
17 STEP 모터 제어 STEP 모터의 회전방향, 속도, 이동거리를 제어할 수 있음.
18 RC 모터 제어 RC 모터의 방향과 각도 제어 가능.
19 음성 합성 입력된 텍스트를 읽어줌.
20 광원 모듈 광원 모듈의 빛의 밝기를 0~10 단계까지 제어 가능
도 7은 본 발명에 따른 로봇 제어 프로그램 제작 모듈(300)의 사용자 인터페이스부(320)를 예시적으로 도시한 화면 구성도이다. 도 7을 참조하면, 상기 사용자 인터페이스부(320)는 객체 선택창(322) 및 작업창(324), 메뉴바(326)을 구비한다. 상기 객체 선택창(322)은 상기 객체 데이터베이스(310)에 저장된 객체들에 대한 아이콘들을 디스플레이시킨다. 상기 작업창(324)은 상기 객체 선택창(322)에 디스플레이된 아이콘들 중 선택된 아이콘이 디스플레이시키고, 선택된 아이콘들이 결합되어 형성되는 순서도가 디스플레이된다. 상기 메뉴바(326)는 프로그램 시작 및 종료, 디버깅, 컴파일, 다운로드 등의 메뉴를 제공한다.
상기 프로그램 제작부(330)는 사용자로 하여금 상기 사용자 인터페이스부(320)를 이용하여 작업창(324)에 순서도 기반의 제어 프로그램을 작성할 수 있도록 한다. 상기 프로그램 제작부(330)는 객체 삽입 단계(331), 객체 연결 단계(332), 객체 분리 단계(333), 객체 삭제 단계(334), 객체 환경 설정 단계(335)로 이루어진다.
객체 삽입 단계(331)는, 사용자에 의해 객체 선택창(322)으로부터 특정 객체 아이콘이 클릭되거나 드래그 앤 드롭 방식으로 작업창(324)으로 이동되는 경우, 제작중인 순서도에 포함시키는 과정이다. 도 8의 (a)는 초기 화면이며, 도 8의 (b)는 '프로그램 시작'이란 객체 아이콘을 삽입하는 화면을 예시적으로 도시한 화면 구성도이다. 도 8을 참조하면, 제어 프로그램의 작성을 시작하는 경우, 먼저 '프로그램 시작' 및 '프로그램 종료'에 대한 객체 아이콘을 작업창으로 이동시켜 객체 삽입하여야 한다. 다음, 필요한 다른 객체 아이콘들을 작업창으로 이동시켜 이미 삽입된 '프로그램 시작' 및 '프로그램 종료' 객체 사이에 객체 삽입할 수 있다.
객체 연결 단계(332)는, 사용자에 의해 작업창으로 이동된 객체 아이콘의 마우스 커서를 현재 작성중인 순서도에서의 상위 객체의 사각형 박스에 배치된 후 클릭되는 경우, 두 객체 아이콘 사이에 연결선이 생성되도록 하여 두 객체 아이콘을 결합시킨다. 도 9의 (a)는 객체 아이콘을 상위 객체 아이콘의 사각형 박스에 둔 상태를 예시적으로 도시한 화면 구성도이며, 도 9의 (b)는 (a)의 상태에서 클릭하여 두 객체 아이콘 사이에 연결선이 생성된 상태를 예시적으로 도시한 화면 구성도이다.
객체 분리 단계(333)는 작성 도중에 객체 삽입이나 연결이 잘못된 경우 이를 이동시키기 위한 것으로서, 사용자에 의해 일정 영역이 선택되어 드래그(drag)되는 경우, 선택된 영역 내에 존재하는 객체 아이콘들과 상,하부 객체 아이콘들과의 연결선을 제거한다. 도 10의 (a)는 일정 영역을 선택한 상태를 도시한 화면 구성도이며, 도 10의 (b)는 선택된 영역을 드래그시킴으로써 연결선이 제거된 상태를 예시적으로 도시한 화면 구성도이다.
객체 삭제 단계(334)는, 사용자에 의해 객체 분리된 객체 아이콘들이 별도로 마련된 "휴지통" 아이콘 영역(도 7의 329)으로 그래그되어 클릭되는 경우, 해당 객체 아이콘들을 삭제한다. 도 11의 (a)는 삭제하고자 하는 객체 아이콘들을 휴지통 아이콘까지 드래그한 상태를 예시적으로 도시한 화면 구성도이며, 도 11의 (b)는 해당 객체 아이콘들이 삭제된 상태를 예시적으로 도시한 화면 구성도이다.
객체 환경 설정 단계(335)는, 사용자에 의해 작업창으로 드래그된 객체 아이콘이 더블 클릭되거나 마우스의 오른쪽 버튼이 클릭되는 경우, 해당 객체 아이콘에 대한 환경 설정을 위한 다이얼로그를 객체 데이터베이스로부터 판독하여 화면에 디스플레이시키며, 사용자로부터 다이얼로그 상의 각 파라메터들에 대한 값을 입력받고, 입력된 환경 정보들을 저장한다. 도 12의 (a)는 '프로그램 시작' 객체에 대한 환경 설정을 위한 다이얼로그를 예시적으로 도시한 것이며, (b)는 '조도센서' 객체에 대한 환경 설정을 위한 다이얼로그들을 예시적으로 도시한 것이며, (c)는 'DC 모터' 객체에 대한 환경 설정을 위한 다이얼로그들을 예시적으로 도시한 것이며, (d)는 '광원 모듈' 객체에 대한 환경 설정을 위한 다이얼로그를 예시적으로 도시한 것이다.
상기 프로그램 실행부(340)는 상기 프로그램 제작부에 의해 작성이 완료된 제어 프로그램을 컴파일하여 실행시킴으로써, 작성된 제어 프로그램의 오류를 디버깅(debugging)하게 된다. 도 13은 제어 프로그램을 컴파일한 후 실행시킨 상태의 화면을 예시적으로 도시한 화면 구성도이다. 도 13의 왼쪽은 현재 로봇 트레이닝 장치에 부착되어 있는 센서들에 대한 현재 상태를 표시하여 주는 부분으로 사용자가 센서에 대한 반응을 왼쪽 그림을 통하여 확인할 수 있게 된다. 도 13의 오른쪽 상단 부분은 센서의 특정 조건을 사용자가 지정하는 경우 사용자가 지정한 이미지 파일(320*230 JPEG)을 표현하여 주는 부분으로서 로봇이 특정 부분에 대하여 안내또는 설명을 하는 경우 행당 이미지 파일을 보여 주도록 할 수 있다. 도 13의 경우에는 1개의 로봇 트레이닝 장치에 사용자 4명이 각자 프로그램한 결과를 실행하여 볼 수 있는 버튼으로 1개의 장비를 4명이 사용할 수 있도록 구성한 부분이다.
상기 프로그램 전송부(350)는, 제어 프로그램이 오류없이 컴파일이 완료되는 경우, 사용자로부터의 요청에 따라 해당 제어 프로그램을 로봇 트레이닝 장치로 전송하여 다운로드시킨다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 로봇 교육 시스템의 로봇 트레이닝 장치는 지능형 로봇에 필요한 제어기, 메커니즘, 센서 등 로봇의 필수 구성 요소를 모두 갖추고 있으므로, 이를 이용하여 학습함으로써 로봇의 동작 및 구성에 대한 이해도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 로봇에 대한 설계 능력도 향상시킬 수 있다.
특히 본 발명에 따른 로봇 교육 시스템은 순서도를 기반으로 한 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 구비함으로써, 사용자가 손쉽게 로봇 제어 프로그램을 작성할 수 있게 된다. 또한, 직접 디버깅을 한 후 로봇 트레이닝 장치로 다운로드시켜 구동되는 상태를 볼 수 있도록 함으로써, 로봇의 제어에 대한 개념도 쉽게 학습시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 교육 시스템은 다양한 형태의 센서 모듈 및/또는 메커니즘 모듈, 모터 모듈들을 제공하고, 이들을 제어하는 제어 프로그램을 직접 작성할 수 있도록 함으로써, 로봇을 학습하고자 하는 사용자들에게 로봇을 구성하는 개별 모듈들의 동작 및 제어를 쉽게 이해할 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 로봇을 구성하는 개별 모듈들을 선택적으로 조합하여 제작되는 로봇 트레이닝 장치;
    상기 로봇 트레이닝 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램을 작성할 수 있는 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 구비하고, 상기 로봇 제어 프로그램 제작 모듈을 이용하여 제작된 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송하는 제어 장치로 이루어지며,
    상기 로봇 트레이닝 장치는
    다수 개의 개별 모듈들, 상기 제어 장치로부터 다운로드된 제어 프로그램에 따라 상기 개별 모듈들의 동작을 제어하는 주제어 모듈, 및 상기 주제어 모듈과 개별 모듈들을 선택적으로 고정 장착시키는 베이스 부재로 이루어지며,
    상기 베이스 부재는 판상 구조로 이루어지고 일정한 방향을 따라 반복적으로 형성되는 고정 홈들을 갖는 본체부, 및 상기 고정홈들의 양단부와 맞닿는 상기 본체부의 양측 모서리에 분리 가능하게 고정되는 가이드부를 구비하며,
    상기 주제어 모듈 및 개별 모듈들은 상기 베이스 부재의 고정홈에 끼워 맞춰지는 형상의 고정 돌기를 구비하여, 상기 주제어 모듈 및 개별 모듈들은 베이스 부재의 본체부에 탈부착시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 로봇 트레이닝 장치의 주제어 모듈은 상기 제어 장치로부터 전송된 제어 프로그램을 다운로드받고, 상기 제어 프로그램에 따라 개별 모듈들의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 로봇 트레이닝 장치의 개별 모듈들은 센서 모듈, 메카니즘 모듈, 모터 모듈, 카메라 모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 로봇 트레이닝 장치의 주제어 모듈은
    모터 모듈과 신호 전송을 수행하는 모터 인터페이스부,
    센서 모듈과 신호 전송을 수행하는 센서 인터페이스부,
    제어 장치와 데이터를 송수신하는 제1 통신 인터페이스부,
    외부의 장치와 데이터를 송수신하는 제2 통신 인터페이스부,
    카메라 모듈로부터 수신되는 영상 신호를 처리하는 카메라 신호 처리부, 및
    전체 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 제1 통신 인터페이스부를 통해 상기 제어 장치로부터 제어 프로그램을 다운로드받고, 상기 제어 프로그램에 따라 각 개별 모듈들로 제어 신호를 전송하거나 개별 모듈들로부터 신호를 수신하여 처리하는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치의 로봇 제어 프로그램 제작 모듈은
    제어 프로그램 작성시에 사용되는 객체에 대한 정보들을 저장 및 관리하는 객체 데이터베이스,
    상기 객체 데이터베이스에 저장된 객체들에 대한 아이콘들을 제공하는 객체 선택창, 및 상기 객체 아이콘들을 이용하여 순서도 기반의 제어 프로그램을 작성할 수 있는 작업창을 제공하는 사용자 인터페이스부,
    상기 사용자 인터페이스부를 이용하여 제어 프로그램을 제작하는 프로그램 제작부,
    상기 프로그램 제작부에 의해 제작된 제어 프로그램을 컴파일하고 실행시켜 디버깅하는 프로그램 실행부, 및
    상기 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송하는 프로그램 전송부
    를 구비하여, 상기 제어 프로그램을 상기 로봇 트레이닝 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로그램 제작부는
    로봇 제어를 위해 필요한 객체들을 작업중인 순서도에 삽입하는 객체 삽입 단계,
    작업중인 순서도에 삽입된 객체를 상위 객체와 연결시켜 객체 연결선을 완성하는 객체 연결 단계,
    순서도에 객체 삽입되거나 객체 연결된 객체들 중 필요없는 객체는 선택하여 분리시켜 객체 연결선을 제거하는 객체 분리 단계,
    객체 연결선이 제거된 분리된 객체들은 삭제시키는 객체 삭제 단계, 및
    작성중인 순서도에 포함된 개별 객체들에 대하여 개별 환경을 설정하는 객체 환경 설정 단계
    를 구비하여, 순서도 기반의 언어툴을 이용하여 제어 프로그램을 작성하는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프로그램 제작부는 순서도 작성을 시작하는 경우 제일 먼저 '프로그램 시작' 및 '프로그램 종료'에 해당하는 객체를 순서도에 삽입한 후, 필요한 객체들을 삽입하여 상기 '프로그램 시작' 객체와 객체 연결시키는 것을 특징으로 하는 로봇 교육 시스템.
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