KR100820316B1

KR100820316B1 - 베이비 케어 로봇

Info

Publication number: KR100820316B1
Application number: KR1020060108119A
Authority: KR
Inventors: 송기무
Original assignee: 송기무
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-04-07

Abstract

본 발명은 베이비 케어 로봇에 관한 것으로, 그 목적은 아기의 울음소리를 분석하여 아기가 우는 원인을 인식하고, 그에 따른 조치가 취해지도록 함으로써, 보호자는 마음 놓고 집안일이나 또 다른 일에 집중할 수 있는 베이비 케어 로봇을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 다수개의 바퀴가 구비되어 이동하는 이동용 본체 및 상기 이동용 본체의 상부에 탑재되어 수평방향으로 회전하는 스윙 본체로 이루어진 본체; 상기 본체의 상부에서 상하 및 좌우방향으로 회전가능하게 설치되며, 카메라모듈이 구비되어 영상을 촬영하는 헤드; 상기 스윙 본체의 양측에 설치되며, 상호 근접하거나 멀어지게 설치되어 대상물을 집는 한쌍의 핑거가 구비된 제1,2 다축 로봇암; 아기 울음소리의 진폭 패턴을 분석한 후 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 우는 원인을 분석하는 음향센서모듈을 구비하는 상태인식부; 및 상기 카메라 및 상태인식부로부터 제공되는 정보에 기초하여 아기의 상태를 인식하고, 상기 본체 및 제1,2 다축 로봇암을 제어하는 제어부;를 포함하는 베이비 케어 로봇에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

본체, 다축 로봇암, 상태인식부, 제어부

Description

베이비 케어 로봇{baby care robot}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇의 측면도,

도 2 는 본 발명에 따른 베이비 케어 로봇의 시스템 구성도,

도 3 은 본 발명의 제1 다축 로봇암에 구비된 핑거의 구성을 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(110) : 본체 (111) : 이동용 본체

(112) : 스윙 본체 (120) : 헤드

(130) : 제1 다축 로봇암 (131)(132) : 핑거

(133) : 탄성패드 (134) : 압력센서

(140) : 제2 다축 로봇암 (150) : 상태인식부

(151) : 음향센서모듈 (151a) : 마이크로폰

(151b) : 분석부 (152) : 체온감지센서

(153) : 냄새센서 (160) : 제어부

본 발명은 베이비 케어 로봇에 관한 것으로, 특히 아기의 울음소리와 아기의 냄새 및 체온 등을 감지하여 아기의 상태를 인식하고, 아기의 상태에 따라 분유를 제공하거나 또는 보호자에게 알리는 등의 행동을 취하는 베이비 케이 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 18개월 이하의 영아들은 말을 통해 자신의 의사를 표현하지 못할 뿐만 아니라, 자신의 의지대로 움직이기 어려우므로, 배가고플 때, 피곤할 때, 기저귀가 젖었을 때, 아플 때, 졸릴 때 등 자신의 상태를 울음을 통해 표현하게 되며, 부모들은 이러한 아이의 울음소리를 듣고 아이의 상태를 육안으로 확인함으로써, 아이가 요구하는 것을 이해하고 필요한 조치를 취하게 된다.

따라서 영아를 키우는 가정의 어머니는 집안일을 하거나 또 다른 일을 할 때에도 아이의 상태를 즉각적으로 확인할 수 있는 범위내에 있어서만 일을 하게 되며, 이로 인해 일을 함에 있어 많은 제약이 따르게 되어 일의 능률이 떨어지는 폐단이 있다.

한편 대한민국 공개특허 2003-0021576호에는 '아기울음 감지 및 전송기'가 개시되어 있다. 개시된 아기울음 감지 및 전송기는 마이크로부터 들어온 아기울음 소리를 감지기에서 감지하고, 이때 감지한 신호를 제어기에 보내면 제어기는 아기의 울음소리를 수 초 동안 지속적으로 체크한 후 아기울음 소리가 계속 되어지면, 제어기가 작동을 하여 사용자가 미리 세팅해 놓은 곳으로 출력이 되게 함으로써, 보호자가 원거리에서도 아기가 우는 것을 알 수 있도록 하였다.

또한, 대한민국 공개특허 2003-0005131호에는 '아기 울음 알람 시스템 및 장치'가 개시되어 있다. 개시된 아기 울음 알람 시스템 및 장치는 상술한 아기울음 감지 및 전송기와 마찬가지로 아기의 울음을 인식하고, 유·무선을 통해 보호자에게 아기가 울고 있음을 알리는 한편, 저장된 부모의 음성 또는 멜로디를 아기에게 들려줌으로써 부모가 오기전까지 아이가 안정을 취할 수 있도록 하였다.

또한, 대한민국 공개특허 2002-0082162호에는 '다기능 아기용 침대'가 개시되어 있다. 개시된 침대는 습도나 온도를 감지하는 센싱부와 조명 및 멜로디 발생부, 그리고 환풍팬 및 수납부가 구비된 구성으로, 센싱부를 통해 감지되는 습도나 온도를 이용해 침대의 습도나 온도를 조절함과 더불어 환풍팬을 이용해 침대의 공기순환을 촉진시키며, 아기가 울 경우, 이를 울음소리 감지센서가 인식하여 멜로디 발생부를 통해 멜로디를 발산함으로써 보호자가 다른 곳에서도 아기가 우는 것을 알 수 있도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 장치들은 아기의 울음소리를 감지하고, 이를 보호자에게 알려주는 기능만을 제공할 뿐, 아기가 우는 원인을 인식하고, 이에 따른 조치를 취하지 못함에 따라 보호자는 안심하고 다른 일에 몰두할 수 없는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적 은 아기의 울음소리를 분석하여 아기가 우는 원인을 인식하고, 그에 따른 조치가 취해지도록 함으로써, 보호자는 마음 놓고 집안일이나 또 다른 일에 집중할 수 있는 베이비 케어 로봇을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 다수개의 바퀴가 구비되어 이동하는 이동용 본체 및 상기 이동용 본체의 상부에 탑재되어 수평방향으로 회전하는 스윙 본체로 이루어진 본체;

상기 본체의 상부에서 상하 및 좌우방향으로 회전가능하게 설치되며, 카메라모듈이 구비되어 영상을 촬영하는 헤드;

상기 스윙 본체의 양측에 설치되며, 상호 근접하거나 멀어지게 설치되어 대상물을 집는 한쌍의 핑거가 구비된 제1,2 다축 로봇암;

아기 울음소리의 진폭 패턴을 분석한 후 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 우는 원인을 분석하는 음향센서모듈을 구비하는 상태인식부; 및

상기 카메라 및 상태인식부로부터 제공되는 정보에 기초하여 아기의 상태를 인식하고, 상기 본체 및 제1,2 다축 로봇암을 제어하는 제어부;를 포함하는 베이비 케어 로봇을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇의 측면도를 도시하고 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 베이비 케어 로봇의 시스템 구성도를 도시하고 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 베이비 케어 로봇은 본체(110)와, 헤드(120)와, 제1,2 다축 로봇암(130,140)과, 상태인식부(150)와, 제어부(160)로 구성되어 있다. 이러한 베이비 케어 로봇은 아기의 울음소리와 냄새 및 체온을 분석하여 아기의 상태를 진단하고, 진단 결과에 따라 적절한 조치가 취해지도록 한 것으로, 각각의 구성요소에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 본체(110)는 이동용 본체(111)와 스윙 본체(112)로 구성된다. 이때 상기 이동용 본체(111)는 하단부에 다수개의 바퀴(113)가 구비되고, 내부에는 모터와 기어들의 조합에 의해 이동용 본체(111)를 주행시키거나 주행방향을 결정하는 구동부(114) 및 조향부(115)가 구비되어 있다. 상기 스윙 본체(112)는 이동용 본체(111)의 상부에서 수평방향으로 회전하도록 탑재되며, 구동부(114) 및 조향부(115)를 구성하는 모터와는 또 다른 모터 및 기어들로 이루어진 스윙부(116)와 연결되어 회전하도록 구성된다. 여기서 상기 구동부(114)와 조향부(115) 및 스윙부(116)의 구동을 위한 기구적 구성은 청소로봇을 비롯한 각종 이동 로봇에 적용된 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 헤드(120)는 스윙 본체(112)의 상부에서 상하 및 좌우방향으로 회전가능하게 설치되며, 영상의 촬영을 위한 카메라 모듈(121)이 구비되어 있다. 여기서 상기 헤드(120)의 상하 및 좌우방향의 회전을 위해서는 모터와 기어들의 조합 또는 실린더와 링크의 조합으로 구현될 수 있으며, 이처럼 헤드(120)의 구동을 위한 기구적 구성은 주지된 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1,2 다축 로봇암(130,140)은 스윙 본체(112)의 양측에 설치되어 아기의 상태에 따른 직접적인 조치가 취해질 수 있도록 하는 것으로, 제1,2 다축 로봇암(130,140)은 흡사 사람의 팔과 같이 여러개의 관절을 구비하여 다양한 자세가 가능하도록 구성되며, 제1,2 다축 로봇암(130,140)의 선단부에는 상호 근접하거나 멀어지도록 회동하여 젖병과 같은 대상물체를 집을 수 있는 한쌍의 핑거(131,132)가 구비되어 있다.

도 3은 상기 핑거의 구성을 나타낸 평면도를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 상기 핑거(131,132)의 내측에는 대상물을 잡을 때 과도한 압력이 가해지는 것을 방지하기 위한 탄성패드(133) 및 압력센서(134)가 구비된다. 바람직하게 상기 핑거(131,132)는 원호형상을 구비하여 원통형의 젖병(A)을 용이하게 집을 수 있도록 구성되며, 상기 탄성패드(133)는 원호형상의 핑거(131,132) 내측에 설치되어 핑거(131,132)에 의한 젖병(A)의 파지시 젖병(A)의 변형을 방지하게 된다. 또한 상기 압력센서(134)는 탄성패드(133)와 핑거(131)의 사이에 위치하여 물체와 핑거(131) 사이의 압력을 검출하여 제어부(160)로 전달하도록 구성된다. 한편 도 3에는 제1 다축 로봇암(130)에 구비된 핑거(131,132)의 구성을 도시하고 있으나, 제2 다축 로봇암(140)의 핑거 또한 동일한 구성으로 구성된다.

다시 도 2을 참조하면, 상기 상태인식부(150)는 아기의 상태를 감지하는 것 으로, 음향센서모듈(151)로 구성된다. 상기 음향센서모듈(151)은 아기의 울음소리를 감지하는 마이크로폰(151a)과, 감지된 울음소리의 진폭 패턴을 분석하는 분석부(151b)로 구성된다. 한편 보다 더 정확히 아기의 상태를 진단하기 위해 체온감지센서(152) 및 냄새센서(153)가 더 포함될 수 있다. 상기 체온감지센서(152)는 아기에게 적외선을 조사하여 아기의 체온을 측정하도록 구성되고, 상기 냄새센서(153)는 아기로부터 발생되는 냄새를 감지함으로써 아기의 대소변의 유무를 감지하도록 구성된다. 이처럼 상태인식부(150)를 구성하는 음향센서모듈(151)과 체온감지센서(152) 및 냄새센서(153)는 헤드(120) 또는 핑거(131,132) 또는 제1,2 다축 로봇암(130,140)에 설치되어 로봇과 일체형으로 구성될 수도 있으며, 미도시된 별도의 하우징에 설치되어 아기의 이웃한 위치에서 로봇과는 별도로 놓여질 수 있다. 이 경우, 각 센서(151,152,153)로부터 감지되는 정보는 근거리 무선통신수단을 통해 로봇의 제어부(160)로 전송된다.

한편, 상기 음향센서모듈(151)은 감지되는 아기 울음소리의 진폭 패턴을 분석한 후, 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 배고파서 우는지 또는 아파서 우는지 또는 대소변으로 인해 찝찝해서 우는 것인지를 분석하게 된다. 여기서 상기 패턴인식 알로리즘은 여러 아기들의 상태별 울음소리의 진폭을 분석하여 각 상태별 대표적인 진폭 패턴의 모델과 상기 마이크로폰(151a)으로부터 감지되는 울음소리의 진폭 패턴을 비교하여 아기가 우는 원인을 분석하게 된다. 이때 분석부(151b)는 아기 울음소리를 통해 분석된 아기의 상태와 냄새센서(153) 및 체온감지센서(152)로부터 감지되는 정보를 이용하여 아기의 상태를 보다 정확하게 진단하게 된다. 일예로 아 기 울음소리의 진폭 분석 및 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 대소변으로 인해 찝찝해서 우는 것으로 분석됨과 더불어 냄새센서(153)로부터 대소변으로 인한 냄새신호가 감지될 경우, 분석부(151b)는 아기가 대소변으로 인해 우는 것으로 판단하고 그에 따른 신호를 발생하게 되고, 제어부는 로봇의 각 부분을 제어하여 필요한 조취를 취하게 된다. 여기서 로봇에 의해 취해질 수 있는 조치로는 통신수단을 이용하여 보호자에게 기저귀의 교체시기를 알려주거나 또는 제1,2 다축 로봇암(130,140)이나 또 다른 별도의 장치를 작동하는 신호를 발생하여 아기의 기저귀를 제거하고 새것으로 갈아주도록 할 수도 있다.

상기 제어부(160)는 본체(110)와 제1,2 다축 로봇암(130,140)을 제어하여 아기의 상태에 따라 적절한 조치가 취해질 수 있도록 하는 것으로, 카메라 모듈(121)을 통해 촬영되어 전송되는 영상을 통해 아기 및 주변상황을 인식하고, 상태인식부(150)의 진단결과에 따라 본체(110)와 제1,2 다축 로봇암(130,140)을 제어하여 정해진 위치에 놓인 젖병을 집어 아기의 입근처 위치시킴으로써 아기가 분유 또는 모유를 먹을 수 있도록 하거나, 보호자에게 아기의 상태를 인식시키는 신호를 발생하게 된다. 여기서 부모에게 아기의 상태를 알리기 위한 방법으로는, 근거리에 위치한 경우, 정해진 소리를 통해 부모에게 알릴 수도 있으나, 집밖의 원거리에 위치한 보호자에게는 이동통신망을 통해 보호자와 연결되는 이동통신 단말기(170)가 이용될 수 있으며, 이러한 이동통신 단말기(170)는 로봇에 내장되어 아기의 이상상태 감지시 보호자에게 정해진 신호를 전송하게 된다. 또한 상기 이동통신 단말기(170)를 이용하여 아기의 상태 및 집안의 상태를 보호자의 요청에 의해 보호자에게 전송 토록 할 수도 있다.

본 발명의 로봇은 음향센서모듈(151)을 통해 아기의 울음소리가 감지되면, 우선적으로 아기의 안정을 위해 아기에게 자주 들려주던 음악을 재생하는 멜로디 발생부(180)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 멜로디 발생부(180)는 로봇 본체(110)의 소정 위치에 설치된다.

상기와 같이 구성된 베이비 케어 로봇의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

아기의 보호자가 아기를 두고 잠시 외출을 한다거나 다른 일을 하고자 할 때, 베이비 케어 로봇을 아기와 같은 공간에 둔 상태에서 로봇을 작동시키게 된다. 이때 상태인식부(150)가 로봇과 별도의 하우징에 설치된 경우에는 상태인식부(150)를 아기의 근접한 곳에 놓아두게 된다.

한편, 아기가 배고파서 울게 될 경우, 상태인식부(150)는 마이크로폰(151a)을 통해 아기의 울음소리를 감지하여 진폭 패턴을 분석하고, 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 배고프다는 것을 감지하게 된다. 이때 냄새센서(153) 및 체온감지센서(152)로부터는 아무런 신호가 감지되지 않으므로, 상태인식부(150)는 아기가 배고파서 우는 것으로 판단하고, 그 결과를 제어부(160)로 전송하게 되며, 제어부(160)는 헤드(120)에 구비된 카메라 모듈(121)로부터 촬영되는 영상을 통해 아기의 위치 및 주변상황을 인식하여 본체(110) 및 제1,2 다축 로봇암(130,140)을 적절하게 제어함으로써, 젖병을 들어 아기의 입근처에 위치시키게 된다.

한편 아기가 질병으로 아플 경우, 상태인식부(150)는 체온감지센서(152)를 통해 아기의 체온변화를 감지하여 아기의 건강이 이상에 이상이 있는 것으로 판단하고, 멜로디 발생부(180)를 통해 정해진 소리나 이동통신 단말기(170)를 이용하여 보호자에게 알리게 된다.

한편 아기의 대소변으로 인해 기저귀가 오염된 경우, 상태인식부(150)는 냄새센서(153)로부터 기저귀가 대소변으로 인해 오염된 것을 인식하고, 이를 보호자에게 알리게 되며, 더 나아가서는 제1,2 다축 로봇암(130,140)을 통해 아기가 착용하고 있는 기저귀를 제거하고, 새로운 기저귀를 착용토록 할 수도 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 아기의 울음소리와 냄새 및 체온변화를 통해 아기의 상태를 감지하고, 그에 따른 조치가 취해지도록 함으로써, 아기의 보호자는 다른 일을 함에 있어 보다 집중할 수 있게 되므로, 일의 효율이나 만족도를 높일 수 있게 되었다.

Claims

삭제
다수개의 바퀴(113)가 구비되어 이동하는 이동용 본체(111) 및 상기 이동용 본체(111)의 상부에 탑재되어 수평방향으로 회전하는 스윙 본체(112)로 이루어진 본체(110);

상기 본체(110)의 상부에서 상하 및 좌우방향으로 회전가능하게 설치되며, 카메라모듈(121)이 구비되어 영상을 촬영하는 헤드(120);

상기 스윙 본체(112)의 양측에 설치되며, 상호 근접하거나 멀어지게 설치되어 대상물을 집는 한쌍의 핑거가 구비된 제1,2 다축 로봇암(130,140);

아기 울음소리의 진폭 패턴을 분석한 후 패턴인식 알고리즘을 통해 아기가 우는 원인을 분석하는 음향센서모듈(151)와, 아기의 체온을 적외선을 이용하여 감지하는 체온감지센서(152) 및 아기의 냄새분석을 통해 대소변의 유무를 감지하는 냄새센서(153)를 구비하는 상태인식부(150); 및

상기 카메라 모듈(121) 및 상태인식부(150)로부터 제공되는 정보에 기초하여 아기의 상태 및 주변상황을 인식하고, 상기 본체(110) 및 제1,2 다축 로봇암(130,140)을 제어하는 제어부(160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.
제 2 항에 있어서,

상기 상태인식부(150)를 구성하는 음향센서모듈(151)과 체온감지센서(152) 및 냄새센서(152)는 헤드(120) 또는 핑거(131,132) 또는 제1,2 다축 로봇암(130,140)상에 설치되어 로봇과 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.
제 2 항에 있어서,

상기 상태인식부(150)는 로봇과는 별도의 하우징에 설치되어 로봇과는 별도로 아기의 이웃한 위치에 배치되며, 근거리 무선통신수단을 통해 상기 제어부(160)로 정보를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.
제 2 항에 있어서,

상기 음향센서모듈(151)을 통해 아기의 울음소리가 감지되면, 기저장된 멜로디를 발생하는 멜로디 발생부(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.
제 2 항에 있어서,

이동통신망을 통해 보호자와 연결되어 상기 카메라 모듈(121)에 의해 촬영되는 아기 및 집안 내부의 상태 정보 또는 영상을 전송하는 이동통신 단말기(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.
제 2 항에 있어서,

상기 핑거의 내측에는 탄성패드(133)가 설치되고, 탄성패드(133)와 핑거의 사이에 압력센서(134)가 설치되어 핑거에 의해 대상물에 과도한 압력이 가해지지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 베이비 케어 로봇.