KR100996315B1 - 로봇 시스템 - Google Patents

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KR100996315B1
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마사유키 미야시게
야스유키 스즈키
치히로 우에무라
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후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 로봇 시스템에 관한 것으로서, 조작된 스위치 조작부에 할당된 보행 동작을 실시시킴과 동시에, 조작된 아날로그 조작부의 조작량에 따라서 우측 발목 롤축 제어용 모터(206-1), 좌측 발목 롤축 제어용 모터(206-2), 우측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(206-9) 및 좌측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(206-10)를 구동함으로써 로봇(301)의 중심(重心) 위치를 이동시켜 보행의 진행 방향을 바꿔 조작이 간단하고, 다양한 조작을 실시하는 것이 가능한 로봇 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 시스템{ROBOTIC SYSTEM}
본 발명은 로봇을 원격 제어하는 로봇 시스템에 관한 것이다.
종래부터 로봇을 원격 제어하는 로봇 시스템이 게임용 등으로 개발되고 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2006-51586호 참조).
종래, 인형 로봇 등의 다수의 관절을 가진 로봇을 원격 조작하는 경우, 송신기에 설치된 스위치 조작형 조작부를 온/오프 조작함으로써 로봇에 상기 각 조작부에 미리 할당된 동작을 실행시키도록 하고 있다.
상기 각 조작부를 온/오프 조작함으로써 각 조작부에 미리 할당한 동작을 실시시키기 때문에, 상기 각 조작부에 복잡한 동작을 할당해둠으로써 간단한 조작으로 로봇에 복잡한 동작을 실시시키는 것이 가능해진다.
그러나, 로봇의 동작은 상기 각 조작부에 미리 할당되어 있는 동작의 재생 및 자이로 센서 등의 센서를 이용한 자동적인 자세 제어 동작밖에 할 수 없으므로 로봇의 동작에 대해 리얼타임으로 사용자의 의지를 반영시킬 수 없다. 따라서 로봇의 움직임이 제한되어 재미가 부족한 문제가 있다.
본 발명은 조작이 간단하고, 다양한 조작을 실시하는 것이 가능한 로봇 시스템을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명에 의하면 할당된 동작을 지시하는 스위치 조작부와, 조작량에 따른 양의 동작을 지시하는 아날로그 조작부와, 상기 스위치 조작부 및 아날로그 조작부의 조작에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 신호 출력 수단과, 상기 제어 신호를 송신하는 송신수단을 구비한 송신기와, 복수의 관절 및 상기 각 관절을 구동하는 복수의 모터를 구비한 로봇과, 상기 송신기로부터의 제어 신호를 수신하여 출력하는 수신 수단과, 상기 수신 수단으로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 모터를 구동함으로써 상기 로봇의 관절을 제어하는 제어 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이 제공된다.
송신기의 제어 신호 출력 수단은 스위치 조작부 및 아날로그 조작부의 조작에 따른 제어 신호를 출력하고, 송신 수단은 상기 제어 신호를 송신한다. 수신 수단은 상기 송신기로부터의 제어 신호를 수신하여 출력하고, 제어 수단은 상기 송수신 수단으로부터의 제어 신호에 응답하여 로봇의 관절을 제어하기 위한 모터를 구동함으로써 상기 로봇의 관절을 제어한다.
여기서, 상기 제어 수단은 상기 제어 신호에 응답하여 상기 모터에 대해, 상기 스위치 조작부 및 아날로그 조작부가 지시하는 각 동작을 가산한 구동을 실시하 도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 아날로그 조작부에 의해 지시하는 동작은 상기 로봇의 자세 제어 동작이도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 자세 제어 동작은 상기 로봇의 중심(重心) 위치를 이동하는 제어 동작이도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 제어 수단은 상기 중심 위치를 이동하기 위해 적어도 상기 로봇의 발목 관절과 대퇴 관절을 움직이기 위한 모터를 구동하도록 구성해도 좋다.
또한, 상기 발목 관절부와 대퇴 관절을 제어하기 위한 모터로서, 상기 각 관절에 적어도 롤축 제어용 모터 및 피치축 제어용 모터가 설치되어 이루어지도록 구성해도 좋다.
본 발명에 의하면 동작이 간단하고, 다양한 조작을 실시하는 것이 가능한 로봇 시스템을 제공하는 것이 가능해진다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 대해 이족(二足) 보행형 로봇의 예를 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 사용하는 송신기의 블록도이다.
도 1에서, 로봇을 원격 제어하기 위한 송신기는 조작부(101), 신호 처리 회 로(102) 및 송수신 회로(103)를 구비하고 있다.
조작부(101)는 할당된 동작을 지시하는 할당 동작 지시부(105), 조작량에 따른 양(量)의 동작을 지시하는 아날로그량 지시부(106)를 구비하고 있다.
할당 동작 지시부(105)는 스위치에 의해 구성되고, 할당된 동작을 지시하기 위해 온/오프 조작되는 복수의 스위치 조작부(예를 들면 버튼 스위치)(107-1~107-n)를 구비하고 있다. 스위치 조작부(107-1~107-n)에는 각각 보행 동작, 일어서는 동작 등의 상호 다른 동작이 할당되어 있다.
아날로그량 지시부(106)는 외부 조작 가능한 가변 저항기를 구비하여 조작량에 따른 아날로그량의 동작을 지시하는 복수의 아날로그 조작부(예를 들면, 조작 스틱)(108-1~108-n)를 구비하고 있다.
상세하게는 후술하지만, 아날로그 조작부(108-1~108-n) 중의 2 개의 아날로그 조작부(108-1, 108-2)는 각각 로봇의 중심 위치를 좌우 방향으로 이동시키는 동작의 지시, 로봇의 중심 위치를 전후 방향으로 이동시키는 동작의 지시를 실시할 수 있고, 또한 각 아날로그 조작부(108-1, 108-2)의 조작량에 따른 양의 중심 위치 이동 동작을 지시할 수 있도록 구성되어 있다.
신호 처리 회로(102)는 각 스위치 조작부(107-1~107-n) 및 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작에 대응하는 제어 신호를 출력한다. 상기 제어 신호는 조작된 스위치 조작부(107-1~107-n)를 나타내는 정보(바꿔 말하면, 상기 스위치 조작부(107-1~107-n)에 할당된 동작을 지시하는 정보), 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)를 나타내는 정보 및 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작량을 나 타내는 정보(바꿔 말하면, 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)에 대응하는 모터를 지시하는 정보 및 상기 모터의 제어량을 지시하는 정보)가 포함되어 있다.
송수신 회로(103)는 신호 처리 회로(102)로부터 수신한 상기 제어 신호를 변조하여 무선 출력한다. 또한, 본 실시 형태에서는 피제어 기구(본 실시형태에서는 후술하는 로봇)의 제어 상태를 나타내는 신호의 피드백 등을 위해 송수신 회로(103)를 사용하고 있지만, 단지 상기 피제어 기구의 제어를 실시하는 것뿐이면 수신 기능은 불필요하므로 송수신 회로(103) 대신에 송신 회로를 사용해도 좋다.
여기서, 신호 처리 회로(102)는 제어 신호 출력 수단을 구성하고, 송수신 회로(103)는 송신 수단을 구성하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템을 사용하는 수신 제어기의 블록도이다.
도 2에서, 수신 제어기는 수신기(201), 제어 회로(202) 및 구동부(203)를 구비하고 있다.
여기서, 수신기(201)는 수신 수단을 구성하고, 제어 회로(202)는 제어 수단을 구성하고 있다.
수신기(201)는 상기 송신기로부터의 제어 신호를 수신하여 복조하여 출력하는 무선 송수신 회로(207), 무선 송수신 회로(207)로부터의 제어 신호를 수신하여 출력하는 SPI(Serial Peripheral Interface) 인터페이스인 SPI 신호 송신 회로(208)를 구비하고 있다. 상기 피제어 기기의 제어 상태를 나타내는 신호의 피드백 등을 위해 무선 송수신 회로(207), SPI 신호 송수신 회로(208)를 사용하고 있지 만, 단지 상기 피제어 기기의 제어를 실시하는 것 뿐이면 수신 기능은 불필요하므로, 이들 대신에 각각 송신 회로를 사용해도 좋다.
제어 회로(202)는 수신기(201)로부터의 상기 제어 신호를 수신하여 출력하는 SPI 인터페이스인 SPI 신호 송수신 회로(209), SPI 신호 송수신 회로(209)로부터 수신한 제어 신호에 대응하는 처리를 실시하여 모터(206, …, 206)의 제어에 적합한 형식의 제어 신호를 출력하는 처리 회로(210), 처리 회로(210)로부터의 제어 신호를 구동부(203)에 출력하는 RS485 인터페이스인 RS485 출력 회로(204)를 구비하고 있다. SPI 신호 송수신 회로(209)는 상기와 마찬가지로 송수신 회로 대신에 수신 회로를 사용해도 좋다.
처리 회로(210)는 중앙 처리 장치(CPU)에 의해 구성되어 있고, 도 2에는 상기 CPU의 처리를 기능 블록으로서 도시하고 있다. 처리 회로(210)는 SPI 신호 송수신 회로(209)로부터 수신한 상기 제어 신호의 신호 해석 처리(211), 스위치 조작부(107-1~107-n)의 조작에 따른 상기 피제어 기기의 모션 재생 처리(212), 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작에 따른 상기 피제어 기기의 중심 위치 제어 처리(213), 모션 재생 처리(212) 및 중심 위치 제어 처리(213)를 상기 피제어 기기의 동작에 반영시키기 위한 모터 제어 처리(214)를 실시하여 스위치 조작부(107-1~107-n) 및 아날로그 조작부(108-1~108-n)가 지시하는 각 동작을 가산한 제어 신호를 출력한다.
RS485 출력 회로(204)는 처리 회로(210)로부터의 상기 제어 신호를 수신하여 구동부(203)에 출력한다.
구동부(203)는 복수의 허브(205, …, 205), 상기 어느 하나의 허브(205)에 접속된 복수의 직류 서보모터(206, …, 206)를 구비하고 있다. 각 모터(206, …, 206)는 상기 피제어 기기의 각 관절을 구동하기 위한 모터이다. 구동부(203)에서는 허브(205, …, 205)를 통해 상기 제어 신호에 대응하는 모터(206, …, 206)가 회전 구동되고, 이에 의해 스위치 조작부(107-1~107-n) 및 아날로그 조작부(108-1~108-n)가 지시하는 각 동작을 가산한 구동 동작이 모터(206, …, 206)에 대해 실시된다. 또한, 구동부(203)는 후술하는 로봇 본체와 함께 로봇을 구성한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 사용하는 로봇(301)의 구성을 도시한 도면이다. 도 3에서는 도 1 및 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있지만, 모터(206)에는 가지 번호(1~20)를 붙이는 것에 의해 다른 모터(206)와 구별하고 있다.
피제어 기기인 이족 보행형 로봇(301)은 인형으로 구성되어 있고, 복수의 관절을 갖는 로봇 본체(302)와 구동부(203)를 구비하고 있다. 각 관절에는 구동부(203)의 허브(205)를 통해 접속된 모터(206-1~206-20)가 설치되어 있고, 각 모터(206-1~206-20)를 구동함으로써 관절이 움직이도록 구성되어 있다.
각 허브(205) 및 모터(206-1~206-20)는 허브(205)를 내장하는 전원 분기(分岐) 기판(303)을 통해 구동 전력이 공급되고, 또한 도 2에 도시한 바와 같이 제어 회로(202)의 RS485 출력 회로(204)에 접속되어 있다.
도 4는 로봇(301)의 중심 위치를 횡방향으로 이동하도록 제어하는 경우의 설명도이고, 도 5는 로봇(301)의 중심 위치를 전후 방향으로 이동하도록 제어하는 경 우의 설명도이다.
이하, 도 1~도 5를 이용하여 본 실시형태에 따른 로봇 시스템의 동작을 상세히 설명한다.
우선, 송신기의 스위치 조작부(107-1~107-n)에 할당된 동작을 로봇(301)에 실시시키는 경우, 복수의 스위치 조작부(107-1~107-n) 중에 원하는 동작이 할당되어 있는 스위치 조작부(예를 들면, 스위치 조작부(107-1)를 조작한다.
신호 처리 회로(102)는 스위치 조작부(107-1)의 조작을 나타내는 제어 신호를 송수신 회로(103)에 출력한다. 송수신 회로(103)는 상기 제어 신호를 변조하여 무선 송신한다.
수신 제어기측에서는 수신기(201)의 무선 송수신 회로(207)는 송신기로부터의 상기 변조된 제어 신호를 수신하여 복조하여 제어 신호로서 출력한다.
SPI 신호 송수신 회로(208)는 무선 송수신 회로(207)로부터의 상기 복조된 제어 신호를 출력한다.
제어 회로(202)에서는 SPI 신호 송수신 회로(209)가 상기 제어 신호를 수신하여 처리 회로(210)에 출력한다.
처리 회로(210)에서는 상기 제어 신호의 신호 해석 처리를 실시함으로써 어느 스위치 조작부(107-1~107-n)가 조작되고, 또 어느 아날로그 조작부(108-1~108-n)가 얼마큼의 양이 조작되었는지를 해석한다(신호 해석 처리(211)).
계속해서, 처리 회로(210)는 신호 해석 처리(211) 결과, 조작 스위치부(예를 들면, 조작부(107-1))가 조작되었다고 판단한 경우, 미리 제어 회로(202)내의 기억 수단에 기억되어 있다. 상기 조작된 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작을 (모션) 실시시키기 위해 구동이 필요한 모터의 정보(모션 제어 정보)를 판독한다(모션 재생 처리(212)). 상기 모션 제어 정보에는 구동하는 모터를 특정하는 정보 및 상기 모터의 구동량이 포함되어 있다.
계속해서, 처리 회로(210)는 신호 해석 처리(211) 결과, 아날로그 조작부(108-1~108n)가 조작되었다고 판단된 경우에는 상기 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)에 대응하는 모터를 상기 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작량에 따라서 로봇(301)의 중심 위치를 위치 제어하기 위한 중심 위치 제어 정보를 생성한다(중심 위치 제어 처리(213)). 상기 중심 위치 제어 정보에는 구동하는 모터를 특정하는 정보 및 상기 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작량에 대응하는 상기 모터의 구동량이 포함되어 있다.
여기서는 아날로그 조작부(108-1~108-n)는 조작되어 있지 않으므로, 중심 위치 제어 처리(213)에서는 상기 중심 위치 제어 정보는 생성되지 않고, 상기 중심 위치의 제어는 실시되지 않는다.
계속해서, 처리 회로(210)는 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보에 기초하여 구동하는 모터 및 상기 모터의 구동량을 나타내는 제어 신호를 생성하여 RS485 출력 회로(204)에 출력한다(모터 제어 처리(214)). 상기 제어 신호는 본래 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보를 가산한 신호이지만, 여기서는 상기 중심 위치 제어 정보는 생성되어 있지 않으므로 상기 제어 정보는 상기 모션 제어 정보에만 대응하는 신호이다.
제어 회로(202)는 상기 제어 신호를 RS485 출력 회로(204)로부터 구동부(203)로 출력한다.
구동부(203)에서는 상기 제어 신호에 대응하는 모터(206, …, 206)(즉, 도 3의 모터(206-1~206-n))가 상기 제어 신호에 대응하는 양만큼 구동된다. 이에 의해 구동된 모터(206, …, 206)에 의해 상기 모터에 대응하는 관절이 제어되고, 로봇(301)은 조작된 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작을 실시하게 된다.
예를 들면, 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작이 전진 보행인 경우, 상기 제어 신호는 우측 발목 롤축 제어용 모터(206-1), 좌측 발목 롤축 제어용 모터(206-2), 우측 발목 피치축 제어용 모터(206-3), 좌측 발목 피치축 제어용 모터(206-4), 우측 무릎 제어용 모터(206-5), 좌측 무릎 제어용 모터(206-6), 우측 대퇴 관절 피치축 제어용 모터(106-7), 좌측 대퇴 관절 피치축 제어용 모터(106-8), 우측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(106-9), 좌측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(106-10)를 소정 순서로 소정량 구동하도록 지시하는 신호이다. 스위치 조작부(107-1)를 조작하여 전진 보행 지시를 실시함으로써, 상기 각 모터(206-1~206-10)를 소정 순서로 소정량 구동하여 로봇(301)을 전진 보행시킨다.
계속해서, 로봇(301)의 중심 위치를 이동하는 경우의 동작을 설명한다.
이 경우, 횡방향의 중심 위치 이동이 할당된 아날로그 조작부(108-1), 전후 방향의 중심 위치 이동이 할당된 아날로그 조작부(108-2)의 적어도 한쪽을 조작한다.
예를 들면, 횡방향의 중심 위치 이동이 할당된 아날로그 조작부(108-1)를 조 작한 경우, 신호 처리 회로(102)는 아날로그 조작부(108-1)의 조작을 나타내고, 또한 아날로그 조작부(108-1)의 조작량을 나타내는 제어 신호를 송수신 회로(103)에 출력한다. 송수신 회로(103)는 상기 제어 신호를 변조하여 무선 송신한다.
수신 제어 기구측에서는 수신기(201)에 의해 상기 변조된 제어 신호를 복조하고, SPI 신호 송수신 회로(208)를 통해 상기 복조된 제어 신호를 출력한다.
제어 회로(202)의 처리 회로(210)에서는 상기 제어 신호의 신호 해석 처리를 실시함으로써 조작된 스위치 조작부(107-1~107-n) 및 아날로그 조작부(108-1~108-n) 및 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 양(量) 조작을 해석한다(신호 해석 처리(211)).
여기서는 처리 회로(210)에서는 신호 해석 처리(211) 결과, 조작 스위치부(107))는 조작되어 있지 않다고 판단하여 모션 재생 처리(212)에서는 모션 제어 정보는 출력하지 않는다.
한편, 처리 회로(210)는 신호 해석 처리(211) 결과, 아날로그 조작부(108-1)가 조작되었다고 판단하여 상기 조작된 아날로그 조작부(108-1)에 대응하는 모터를 상기 아날로그 조작부(108-1)의 조작량에 따라서 로봇(301)의 중심 위치를 제어하기 위한 중심 위치 제어 정보를 생성한다(중심 위치 제어 처리(213)).
계속해서, 처리 회로(210)는 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보에 기초하여 구동하는 모터 및 상기 모터의 구동량을 나타내는 제어 신호를 생성하고, RS485 출력 회로(204)에 출력한다(모터 제어 처리(214)). 상기 제어 신호는 본래 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 정보를 가산한 신호이지만, 여기서는 모션 제어 정보는 출력되지 않으므로, 상기 제어 정보는 상기 중심 위치 제어 정보에만 대응하는 신호이다.
구동부(203)에서는 상기 제어 신호에 대응하는 모터가 대응하는 양만큼 구동된다. 중심 위치 이동을 제어하는 모터는 대퇴 관절 구동용 모터 및 발목 관절 구동용 모터이다.
여기서는 아날로그 조작부(108-1)에 의해 제어되는 중심 위치 이동은 좌우 방향으로의 이동 제어이다. 상기 제어 신호가 중심 위치를 좌우 방향으로 이동시키는 제어 신호이므로, 제어되는 대퇴 관절 제어용 모터는 우측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(206-9) 및 좌측 대퇴 관절 롤축 제어용 모터(206-10)이고, 또 제어되는 발목 제어용 모터는 우측 발목 롤축 제어용 모터(206-1) 및 좌측 발목 롤축 제어용 모터(206-2)이다.
상기 제어에 의해 로봇(301)은 중심 위치를 우측 방향으로 이동하는 경우, 도 4의 (a)의 직립 위치와 도 4의 (b)의 우측 중심 이동 위치와의 사이에서 상기 아날로그 조작부(108-1)의 조작량에 대응하는 양만큼 이동한다. 또한, 중심 위치를 좌측 방향으로 이동하는 경우, 도 4의 (a)의 직립 위치와 도 4의 (c)의 좌측 중심 이동 위치와의 사이에서 상기 아날로그 조작부(108-1)의 조작량에 대응하는 양만큼 이동한다.
로봇(301)의 중심 위치를 전후 방향으로 이동시키는 경우에는 조작부(108-2)가 조작된다.
중심 위치를 전후 방향으로 이동시키는 동작의 경우, 제어되는 관절 제어용 모터는 우측 대퇴 관절 피치축 제어용 모터(206-7) 및 좌측 대퇴 관절 피치축 제어용 모터(206-8)이며, 제어되는 발목 제어용 모터는 우측 발목 피치축 제어용 모터(206-3) 및 좌측 발목 피치축 제어용 모터(206-4)이다.
로봇(301)은 중심 위치를 전후 방향으로 이동하는 경우, 도 5의 (a)의 직립 위치와 도 5의 (b)의 후측 중심 이동 위치와의 사이에서 상기 아날로그 조작부(108-2)의 조작량에 대응하는 양만큼 이동한다. 또한, 중심 위치를 전측 방향으로 이동하는 경우, 도 5의 (a)의 직립 위치와 도 5의 (c)의 전측 중심 이동 위치와의 사이에서 상기 아날로그 조작부(108-2)의 조작량에 대응하는 양만큼 이동한다.
계속해서, 스위치 조작부(107-1~107-n) 중 어느 하나와 아날로그 조작부(108-1~108-n) 중 어느 하나를 동시에 조작한 경우의 동작을 설명한다.
예를 들면, 스위치 조작부(107-1)와 아날로그 조작부(108-1)를 동시에 조작한 경우, 보행과 동시에 중심 위치를 횡방향으로 이동시키게 되므로 로봇(301)을 우측 또는 좌측으로 구부리면서 보행시킬 수 있다.
이하, 전진 보행의 할당 동작과 횡방향 중심 위치 이동 동작을 동시에 실시하는 경우의 동작을 상세히 설명한다.
우선, 상기 보행이 할당된 스위치 조작부(107-1)를 조작함과 동시에, 횡방향 중심 위치 이동을 제어하기 위한 아날로그 조작부(108-1)를 소정량만큼 조작한다.
신호 처리 회로(102)는 스위치 조작부(107-1) 및 아날로그 조작부(108-1)의 조작을 나타내고, 또한 아날로그 조작부(108-1)의 조작량을 나타내는 제어 신호를 출력하고, 송수신 회로(103)는 상기 제어 신호를 변조하여 무선 송신한다.
수신 제어 기구측에서는 무선 송수신 회로(207)는 송신기로부터의 상기 변조된 제어 신호를 수신하고, 복조하여 출력한다. SPI 신호 송수신 회로(208)는 무선 송수신 회로(207)로부터의 복조된 제어 신호를 출력한다.
제어 회로(202)에서는 SPI 신호 송수신 회로(209)가 상기 제어 신호를 수신하여 제어 회로(210)에 출력한다. 처리 회로(210)에서는 상기 제어 신호의 신호 해석 처리를 실시함으로써 조작된 스위치 조작부(107-1~107-n)의 해석, 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 해석 및 상기 조작된 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작량의 해석을 실시한다(신호 해석 처리(211)).
계속해서, 처리 회로(210)는 신호 해석 처리(211)에서 스위치 조작부(107-1)가 조작되었다고 판단한 경우, 미리 제어 회로(202) 내의 기억수단에 기억되어 있는 상기 조작된 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작을 실시시키기 위해 구동이 필요한 모터의 정보(모션 제어 정보)를 판독한다(모션 재생 처리(212)). 상기 모션 제어 정보에는 구동하는 모터를 특정하는 정보, 상기 모터의 구동량이 포함되어 있다.
계속해서, 처리 회로(210)는 신호 해석 처리(211)에서 아날로그 조작부(108-1)가 조작되었다고 판단된 경우에는 상기 조작된 아날로그 조작부(108-1)에 대응하는 모터를 상기 아날로그 조작부(108-1)의 조작량에 대응하는 양만큼 제어하기 위한 중심 위치 제어 정보를 생성한다(중심 위치 제어 처리(213)). 상기 중심 위치 제어 정보에는 구동하는 모터를 특정하는 정보, 상기 모터의 구동량이 포함되어 있다.
계속해서, 처리 회로(210)는 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보에 기초하여 구동하는 모터 및 상기 모터의 구동량을 나타내는 제어 신호를 생성하고, RS485 출력 회로(204)에 출력한다(모터 제어 처리(214)). 상기 제어 신호는 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보를 가산한 신호이다.
제어 회로(202)는 상기 제어 신호를 RS485 출력 회로(204)로부터 구동부(203)로 출력한다.
구동부(203)에서는 상기 제어 신호에 대응하는 모터(206-1~206-n)가 상기 모션 제어 정보 및 중심 위치 제어 정보를 가산한 양만큼 구동된다. 예를 들면, 상기 모션 제어 정보에 기초한 모터의 각도 제어량이 "θ1", 상기 중심 위치 제어 정보에 기초한 상기 모터의 각도 제어량이 "θ2"인 경우, 상기 모션 제어 정보와 상기 중심 위치 제어 정보의 양쪽에 의해 구동되는 모터는 상기 제어 신호에 기초하여 각도 제어량(θ1+θ2)만큼 회전 제어되게 된다.
이에 의해 구동되는 모터(206-1~206-n)에 의해 상기 모터에 대응하는 관절이 제어되고, 로봇(301)은 조작된 스위치 조작부(107-1~107-n)에 할당된 동작을 실시함과 동시에 중심 위치를 이동시키는 동작을 실시하게 된다.
예를 들면, 조작된 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작이 전진 보행 동작이고, 조작된 아날로그 조작부(108-1)가 우측 중심 이동의 경우, 로봇(301)은 우측으로 구부리면서 전진 보행을 실시한다. 또한, 조작된 스위치 조작부(107-1)에 할당된 동작이 전진 보행 동작이고, 조작된 아날로그 조작부(108-2)가 좌측 중심 이동의 경우, 로봇(301)은 좌측으로 구부리면서 전진 보행을 실시한다.
이와 같이, 미리 할당된 소정의 동작을 지시하는 스위치 조작부(107-1~107-n)와 아날로그적으로 자세 제어 지시를 실시하는 아날로그 조작부(108-1~108-n)를 이용하여 로봇(301)의 동작을 제어하고 있으므로 조작이 간단하고 다양한 조작을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 아날로그 조작부(108-1~108-n)의 조작에 따라서 리얼타임으로 중심 위치의 이동 등을 소정량만큼 실시시키는 것이 가능해진다.
또한, 중심 위치를 바꾸기 위해, 적어도 로봇(301)의 대퇴 관절과 발목 관절을 움직이기 위한 모터를 구동하도록 하므로, 간단한 구성에 의해 중심 위치 이동을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 사뿐사뿐 걷는 걸음이나 속보(速步) 등의 보행에 의한 이동 중에 중심 위치를 이동시킴으로써 원활하게 보행 방향을 바꾸는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는 아날로그적인 자세 제어 동작의 예로서 중심 위치 이동을 예로 설명했지만, 다른 자세 제어 동작을 실시하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 전진 보행 시에 중심 위치를 횡방향으로 이동시킴으로써 진행 방향을 바꾸는 것을 설명했지만, 할당 동작과 함께 중심 위치를 전후로 이동시키는 것에 의해서도 다양한 동작을 실시시키는 것이 가능해진다.
예를 들면 속보 상태로 급정지시킬 때, 중심 위치를 전후로 이동시킴으로써 넘어짐을 방지하여 안정적인 정지 동작을 실시시킬 수 있다.
또한, 비탈길을 보행시키는 경우에도 중심 위치를 전후로 이동시킴으로써 안정적인 보행 동작을 실시시키는 것이 가능해진다.
또한, 펀치를 때리는 동작을 실시시키는 경우, 펀치를 때리는 동작에 맞춰 중심 위치를 앞으로 이동시킴으로써 파괴력이 있는 펀치를 때리게 하는 것이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 상기 실시형태에서는 중심 위치를 이동시키기 위해 대퇴 관절과 발목 관절을 제어하도록 구성했지만, 대퇴 관절 및 발목 관절과 함께 팔을 펴는 것에 의해 중심 위치를 이동시키도록 해도 좋다.
또한, 다리 관절 및 발목 관절을 제어하는 대신에 팔을 펴도록 제어함으로써 중심 위치를 이동시키도록 해도 좋다. 단, 팔에 의해 중심 위치를 바꾸기보다도 대퇴 관절과 발목 관절의 제어에 의해 중심 위치를 바꾸는 쪽이 펀치를 때릴 때 중심 위치를 앞으로 하여 위력이 있는 펀치를 때리는 동작을 시키는 등 다양한 동작이 가능하다.
본 발명은 로봇(301)을 전파나 적외선에 의한 무선에 의해 원격 제어하는 취미용 로봇 시스템을 비롯하여, 실내나 실외에서 사용하는 각종 로봇 시스템에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 사용하는 송신기의 블록도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 사용하는 수신 제어기의 블록도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템에 사용하는 로봇의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템의 중심 위치의 횡방향 이동 제어의 설명도, 및
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 시스템의 중심 위치의 전후 방향 이동 제어의 설명도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 조작부
102 : 제어 신호 출력 수단을 구성하는 신호 처리 회로
103 : 송신 수단을 구성하는 송수신 회로
105 : 할당 동작 지시부
106 : 아날로그량 지시부
107-1~107-n : 스위치 조작부
108-1~108-n : 아날로그 조작부
201 : 수신 수단을 구성하는 수신기
202 : 제어 수단을 구성하는 제어 회로
203 : 구동부
204 : RS485 출력 회로
205 : 허브
206, 206-1~206-n : 모터
207 : 무선 송수신 회로
208, 209 : SPI 신호 송수신 회로
210 : 처리 회로
211 : 신호 해석 처리
212 : 모션 재생 처리
213 : 중심 위치 조정 처리
214 : 서보모터 제어 처리
301 : 로봇
302 : 로봇 본체
303 : 전원 분기 기판

Claims (6)

  1. 할당된 동작을 지시하는 스위치 조작부, 조작량에 따른 양의 동작을 지시하는 아날로그 조작부, 상기 스위치 조작부 및 아날로그 조작부의 조작에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 신호 출력 수단, 및 상기 제어 신호를 송신하는 송신 수단을 구비한 송신기,
    복수의 관절 및 상기 각 관절을 구동하는 복수의 모터를 구비한 로봇, 및
    상기 송신기로부터의 제어 신호를 수신하여 출력하는 수신 수단과, 상기 수신수단으로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 모터를 구동함으로써 상기 로봇의 관절을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은 상기 제어 신호에 응답하여 상기 모터에 대해, 상기 스위치 조작부 및 아날로그 조작부가 지시하는 각 동작을 가산하여 구동을 실시하고,
    상기 아날로그 조작부에 의해 지시하는 동작은 상기 로봇의 자세 제어 동작인 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세 제어 동작은 상기 로봇의 중심 위치를 이동하는 제어 동작인 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 중심 위치를 이동시키기 위해 적어도 상기 로봇의 발목 관절과 대퇴 관절을 움직이기 위한 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 발목 관절과 대퇴 관절을 제어하기 위한 모터로서, 상기 각 관절에 적어도 롤축 제어용 모터 및 피치축 제어용 모터가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
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