KR101095928B1

KR101095928B1 - 로봇의 입술구동장치

Info

Publication number: KR101095928B1
Application number: KR1020090040577A
Authority: KR
Inventors: 오경균; 김승종; 장명수; 정찬열
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2011-12-19
Also published as: US8280553B2; US20100286828A1; KR20100121737A

Abstract

본 발명은 입술모양을 정교하게 변화시킬 수 있어서 더욱 풍부한 표정과, 발음을 위한 입술모양 변화를 구현할 수 있는 로봇의 입술구동장치에 관한 것이다.

본 발명은 서로 평행한 탄력적인 재질로 이루어진 제1 입술부재 및 제2 입술부재를 갖는 로봇의 입술 모양을 변화시키는 입술구동장치에 있어서, 상기 제1 입술부재 및 상기 제2 입술부재 각각의 양단에 회전력이 인가되고, 상기 제1 입술부재 및 상기 제2 입술부재의 양단이 동시에 좁아지거나 벌어질 수 있는 로봇의 입술구동장치를 제공한다.

입술, 입술구동, 로봇, 휴머노이드, 안드로이드, 표정, 발음, 캠, 프레임,

Description

로봇의 입술구동장치{LIP DRIVING DEVICE FOR ROBOT}

본 발명은 로봇의 입술구동장치에 관한 것으로서, 특히 입술모양을 정교하게 변화시킬 수 있어서 더욱 풍부한 표정과, 발음을 위한 입모양 변화를 구현할 수 있는 로봇의 입술구동장치에 관한 것이다.

로봇은 사람과 유사한 모습과 기능을 가진 기계, 또는 무엇인가 스스로 작업하는 능력을 가진 기계를 말한다. 환경을 인식하고 스스로 판단하는 기능을 가진 로봇을 '지능형 로봇'이라 부른다. 사람과 닮은 모습이거나 사람과 유사한 동작을 하는 로봇을 '안드로이드' 또는 '휴머노이드'라 한다.

최근의 로봇은 완구용, 애완용, 도우미용, 보안용, 극한작업용, 홍보용 등 다양한 분야에서 발전되고 있으며, 이족 보행을 구현하는 단계에서, 인공 지능, 표정 변화 등을 구현할 수 있는 더욱 인간에 가까운 복잡한 형태로 발전하고 있다.

여러 분야의 로봇 중 애완용, 완구용, 홍보용 로봇, 특히, 휴머노이드나 안드로이드의 경우, 다양한 감정을 구현할 필요가 있으며, 눈썹, 눈동자의 위치, 입술 모양 등을 변화시켜 감정을 표현할 수 있다. 또한, 립싱크는 자연스러운 입술모양 변화를 통해 구현될 수 있다.

표정변화, 립싱크 등을 표현하기 위하여 입술을 변화시키는 방법으로는 와이어 등을 통하여 입술 주위의 인공 피부나 인공 근육의 특정점에 구동력을 인가하는 간접 구동방식과, 입술부분을 직접 구동하는 직접구동방식이 있다. 본 발명은 휴머노이드와 같이 완구, 마스코트 등으로 사용되는 로봇의 입술모양을 변화시키기에 적합한 직접 구동 방식으로 작동하는 로봇의 입술구동장치에 관한 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 로봇을 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 로봇이 구현할 수 있는 표정들을 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 표정들을 구현하기 위하여 입술의 모양이 변화하도록 입술을 구동하는 모터의 작동 상태를 도시한 것이다. 도 1의 로봇은 필립스사의 icat의 표정을 나타낸 것으로서, 상부 입술 및 하부 입술의 양단을 직접 구동하여 무표정, 궁금함, 미소, 화남, 웃음의 다섯 가지 표정을 입술(10), 눈동자(20)의 위치, 눈썹(30)의 위치를 변화시켜 구현할 수 있다.

종래기술에 따른 입술구동장치는 탄력적인 재질로 이루어진 상부입술(10a) 및 하부입술(10b)의 양단을 회전시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부입술(10a)의 일측단부에 고정되는 제1 회전모터(11a)와 상부입술(10a)의 타측단부에 고정되는 제2 회전모터(12a)와 하부입술(10b)의 일측단부에 고정되는 제3 회전모터(11b)와 하부입술(10b)의 타측단부에 고정되는 제4 회전모터(12b)를 구비한다.

무표정으로 입술을 닫은 표정을 구현하기 위하여 제1 내지 제4 회전모터(11a, 12a, 11b, 12b)가 구동되지 않고 상부 입술(10a)과 하부입술(10b)이 수평을 유지한다.

궁금중을 표현하기 위하여 제1 내지 제4 회전모터(11a, 12a, 11b, 12b)가 반시계 방향으로 회전하여 상부 및 하부 입술(10a, 10b)가 접촉한 채로 파도 형상을 이룰 수 있다. 상기 제1 내지 제4 회전모터(11a, 12a, 11b, 12b)가 시계방향으로 회전하여 반대의 파도형상을 구현할 수도 있다.

미소를 표현하기 위하여 제1 및 제3 회전모터(11a, 11b)는 시계 방향으로, 제2 및 제4 회전모터(12a, 12b)는 반시계 방향으로 회전하여 상부 및 하부 입술(10a, 10b)가 접촉한 채로 아래로 오목한 형상을 구현할 수 있다.

화남을 표현하기 위하여 제1 및 제3 회전모터(11a, 11b)는 반시계 방향으로, 제2 및 제4 회전모터(12a, 12b)는 시계 방향으로 회전하여 상부 및 하부 입술(10a, 10b)가 접촉한 채로 위로 볼록한 형상을 구현할 수 있다.

웃음을 표현하기 위하여 제1 및 제4 회전모터(11a, 12b)는 반시계 방향으로 제2 및 제3 회전모터(12a, 11b)가 시계 방향으로 회전하여 상부 및 하부입술(10a, 10b)가 중앙부에서 벌어져 상부 입술(10a)는 위로 볼록하고 하부 입술(10b)는 아래로 오목한 형상을 구현할 수 있다.

그러나 상기와 같은 로봇의 입술구동장치로 표현할 수 있는 표정은 한정적이어서 다양한 감정을 표현하는데 한계가 있으며, 정확한 입모양을 통한 립싱크를 구현하기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구현할 수 있는 표정의 정도를 다양하게 할 수 있고, 정확한 로봇의 입모양 구현을 통한 립싱크를 수행할 수 있는 로봇의 입술구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서로 평행한 탄력적인 재질로 이루어진 제1 입술부재 및 제2 입술부재를 갖는 로봇의 입술 모양을 변화시키는 입술구동장치에 있어서, 상기 제1 입술부재의 일단에 회전력을 가하는 제1 모터와; 상기 제1 입술부재의 타단에 회전력을 가하는 제2 모터와; 상기 제2 입술부재의 일단에 회전력을 가하는 제3 모터와; 상기 제2 입술부재의 타단에 회전력을 가하는 제4 모터와; 상기 제1 및 제4 모터가 장착되는 제1 프레임과 상기 제2 및 제3 모터 장착되는 제2 프레임과 상기 제1 및 제2 프레임이 회전가능하게 결합되는 지지부를 구비한 프레임부재와; 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시켜 서로 멀어지거나 가까워지도록 거리를 조절하여 제1 및 제4 모터와 상기 제2 및 제3 모터 사이의 거리를 조절하고 상기 제1 및 제2 입술부재 양단의 거리를 조절하는 거리조절부와; 상기 제1 내지 제4 모터의 회전과 상기 거리조절부의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제1 모터는 제1 모터축과, 상기 제1 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제1 입술부재에 결합되는 제1 결합축 및 상기 제1 모터축과 상기 제1 결합축 을 연결하는 제1 아암을 구비하고, 상기 제2 모터는 제2 모터축과, 상기 제2 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제1 입술부재에 결합되는 제2 결합축 및 상기 제2 모터축과 상기 제2 결합축을 연결하는 제2 아암을 구비하며, 상기 제3 모터는 제3 모터축과, 상기 제3 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제2 입술부재에 결합되는 제3 결합축 및 상기 제3 모터축과 상기 제3 결합축을 연결하는 제3 아암을 구비하고, 상기 제4 모터는 제4 모터축과, 상기 제4 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제2 입술부재에 결합되는 제4 결합축 및 상기 제4 모터축과 상기 제4 결합축을 연결하는 제4 아암을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2 모터축은 상기 제1 입술부재의 상기 일단부 및 상기 타단부에 각각 위치되고, 상기 제1 및 제2 결합축은 상기 제1 및 제2 모터축보다 상기 제1 입술부재 내측으로 이격된 위치에서 상기 제1 입술부재에 각각 결합되고, 상기 제3 및 제4 모터축은 상기 제2 입술부재의 상기 일단부 및 상기 타단부에 각각 위치되고, 상기 제3 및 제4 결합축은 상기 제3 및 제4 모터축보다 상기 제2 입술부재 내측으로 이격된 위치에서 상기 제2 입술부재에 각각 결합되는 것이 바람직하다. 상기 거리조절부는 상기 지지부에는 장착되는 캠모터와, 상기 캠모터에 회전가능하게 결합되며 캠프로파일을 갖는 캠과, 상기 제1 프레임에 구비되며 상기 캠의 상기 캠프로파일에 접촉하여 상기 캠의 회전시 상기 제1 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시키는 제1 프레임돌기와, 상기 제2 프레임에 구비되며 상기 캠의 상기 캠프로파일에 접촉하여 상기 캠의 회전시 상기 제2 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시키는 제2 프레임돌기를 구비할 수 있다.

상기 캠은 원판형 캠본체와, 상기 캠본체 중앙에서 상기 캠본체를 지지부에 회전가능하게 결합하는 캠축을 구비하고, 상기 캠프로파일은 상기 캠축을 기준으로 서로 같은 거리를 갖는 곡선 형상으로 이루어진 제1 캠홈과 제2 캠홈으로 이루어지며, 상기 제1 캠홈에 상기 제1 프레임돌기가 삽입되고 상기 제2 캠홈에 상기 제2 프레임돌기가 삽입된다.

상기 제1 캠홈 및 상기 제2 캠홈은 한 쌍의 아크형 홈이며, 상기 제1 캠홈의 일단과 대응하는 상기 제2 캠홈의 일단 사이의 거리가 최소이고, 상기 제1 캠홈의 타단과 대응하는 상기 제2 캠홈의 타단 사이의 거리가 최대이며, 상기 제어부는 상기 캠본체의 회전을 제어하여 상기 제1 프레임돌기와 상기 제2 프레임돌기 사이의 거리를 제어할 수 있다.

상기 제1 입술부재 및 상기 제2 입술부재의 양단은 서로 연결되어 하나의 입술부재를 이룰 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제1 입술부재 및 제2 입술부재 각각의 양단에 회전력이 인가되고, 상기 제1 입술부재 및 상기 제2 입술부재의 양단이 동시에 좁아지거나 벌어질 수 있어서 입술모양의 자유도가 현저히 증가할 수 있으므로 로봇이 다양한 표정을 구현할 수 있고, 정밀한 립싱크를 수행할 수 있다.

또한, 입술부재에 결합되는 결합축과 모터의 축이 이격되어 있어서 입술부재에 비틀림 변형보다는 굽힘 변형을 가할 수 있어서 입술부재의 모양 변화가 용이하고 입술부재의 변형을 증대시킬 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치와 입술을 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 로봇의 입술구동장치의 일부분을 도시한 것이며, 도 5은 도 3의 로봇의 입술구동장치를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치는 탄력적인 재질로 이루어지며 나란하게 배치되는 제1 입술부재(101)와 제2 입술부재(102)를 구동시킨다. 제1 입술부재(101)와 제2 입술부재(102)는 양단에서 연결되어 하나의 입술부재(100)을 형성하며, 제1 입술부재(101)와 제2 입술부재(102)를 입술구동장치를 이용하여 구동하면 입술부재(100)의 형상을 변형시킬 수 있다.

입술부재(100)의 상부입술부재인 제1 입술부재(101)의 양단부에는 제1 축공(111)과 제2 축공(112)이 형성되며, 입술부재(100) 중 하부입술부재인 제2 입술부재(102)에는 제2 축공(112) 하측 단부에 제3 축공(113)이 형성되고 제1 축공(111) 하측 단부에 제4 축공(114)이 형성된다.

상기 입술부재(100)를 구동하는 입술구동장치(200)는 상기 입술부재(100)의 제1 축공(111)에 토크를 가하는 제1 모터(210)와 제2 축공(112)에 토크를 가하는 제2 모터(220), 제3 축공(113)에 토크를 가하는 제3 모터(230) 및 제4 축공(114)에 토크를 가하는 제4 모터(240)를 포함한다.

제1 모터(210)의 제1 모터축(211)은 제1 축공(111)에 삽입되는 제1 결합 축(213)과 제1 아암(212)으로 연결되고, 제2 모터(220)의 제2 모터축(221)은 제2 축공(112)에 삽입되는 제2 결합축(223)과 제2 아암(222)으로 연결되며, 제3 모터(230)의 제3 모터축(231)은 제3 축공(113)에 삽입되는 제3 결합축(233)과 제3 아암(232)으로 연결되고, 제4 모터(240)의 제4 모터축(241)은 제4 축공(114)에 삽입되는 제4 결합축(243)과 제4 아암(242)으로 연결된다. 상기 각 아암들(212, 222, 232, 242) 들은 상기 각 모터축(211, 221, 231, 241)이 상기 각 결합축(213, 223, 233, 243)들과 이격되게 하여, 각 모터들이 회전할 때 제1 또는 제2 입술부재(101, 102)에 결합된 각 결합축들의 회전변위를 증가시켜 입술의 변형을 증대시킬 수 있는 모멘트 아암이다. 특히 결합축과 모터축의 이격거리는 모터 회전시 입술부재(100)가 비틀림 보다는 굽힘 변형할 수 있어서 효과적으로 변형될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 및 제2 모터축(211, 221)은 상기 제1 입술부재(101)의 양단부에 위치되고, 상기 제1 및 제2 결합축(213, 223)은 각각 상기 제1 모터축(211) 및 상기 제2 모터축(221)보다 상기 제1 입술부재(101)의 양단부 내측으로 이격되어 위치되며, 상기 제3 및 제4 모터축(231, 241)은 상기 제2 입술부재(102)의 양단부에 위치되고, 상기 제3 및 제4 결합축(233, 243)은 각각 상기 제3 모터축(231) 및 상기 제4 모터축(241)보다 상기 제2 입술부재(102)의 양단부 내측으로 이격되어 위치된다. 따라서 각 모터의 회전시 각 결합축들은 연결된 모터의 모터축을 중심으로 이격거리 만큼의 반지름을 갖는 원을 그리며 이동함으로써 입술부재를 변형시킨다. 각 모터의 모터축은 각 입술부재의 단부 즉, 입술부재의 입꼬리 부근에 위치되고, 각 결합축들은 각 입술부재의 단부들 보다 내측에 이격되어 위치 되는 것이 바람직하다.

상기 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)는 프레임부재(260)에 장착된다. 입술부재(100)의 정면에서 좌측에 위치된 제1 및 제4 모터(210, 240)는 좌측 프레임인 제1 프레임(262)에 장착되고, 우측에 위치된 제2 및 제3 모터(220, 230)는 제2 프레임(263)에 장착된다.

상기 제1 및 제2 프레임(262, 263)은 그들 사이의 지지부(261)에 회전가능하게 결합된다. 지지부(261)는 로봇 본체(도시하지 않음)에 고정되고, 제1 프레임(262)은 제1 피봇축(264)에 의해 지지부(261)의 좌측 후방에 회전가능하게 결합되고 제2 프레임(263)은 제2 피봇축(265)에 의해 지지부(261)의 우측 후방에 회전가능하게 결합된다.

각 모터들의 결합축들(213, 223, 233, 243)은 제1 및 제2 프레임(262, 263) 전방으로 돌출된다. 따라서, 제1 프레임(262) 및 제2 프레임(263)이 제1 피봇축(264) 및 제2 피봇축(265)을 기준으로 각각 회전하여 벌어지면, 제1 및 제4 결합축(213, 243)과 제2 및 제3 결합축(223, 233) 사이가 벌어져 입술부재(100) 양단이 벌어지고, 제1 프레임(262) 및 제2 프레임(263)이 제1 피봇축(264) 및 제2 피봇축(265)을 기준으로 각각 회전하여 그들 사이의 간격이 좁아지면, 제1 및 제4 결합축(213, 243)과 제2 및 제3 결합축(223, 233) 사이가 좁아져 입술부재(100) 양단이 모인다.

지지부(261)에는 캠모터(268)가 장착된다. 캠모터(268)에는 캠(270)이 회전가능하게 결합된다. 캠(270)은 원판형 캠본체(271)와, 캠본체(271) 중앙에서 캠본 체(271)를 지지부(261)에 회전가능하게 결합하는 캠축(272)과, 캠축(272) 중심을 기준으로 같은 거리에 위치되는 곡선 형상으로 이루어진 제1 캠홈(273)과 그에 대응하는 제2 캠홈(274)을 갖는다. 도 4에서 알 수 있듯이, 제1 캠홈(273) 및 제2 캠홈(274)은 대응하는 제1 단부(2731, 2741) 간의 거리가 최소이고, 대응하는 제2 단부(2732, 2742) 간의 거리가 최대인 대응하는 한 쌍의 아크형 홈이다. 각 캠홈의 제1 단부(2731, 2741) 간의 거리와 제2 단부(2732, 2742) 간의 거리는 동일하지 않고, 제1 단부(2731, 2741)에서 제2 단부(2732, 2742)로 제1 및 제2 캠홈(273, 274)을 따라갈수록 대응하는 지점간의 거리가 증가한다.

제1 프레임(262)에는 제1 캠홈(273)에 삽입되는 제1 프레임돌기(266)가 형성되고, 제2 프레임(263)에는 제2 캠홈(274)에 삽입되는 제2 프레임돌기(267)가 형성된다. 제1 프레임돌기(266)와 제2 프레임돌기(267)는 캠축(272)으로부터 동일한 거리에 배치된다. 따라서, 캠모터(268)가 회전하면 제1 프레임돌기(266)와 제2 프레임돌기(267)가 제1 캠홈(273) 및 제2 캠홈(274) 내에서 이동하여 제1 프레임돌기(266) 및 제2 프레임돌기(267) 사이의 거리가 변화하므로 제1 프레임(262)과 제2 프레임(263)이 각각의 제1 및 제2 피봇축(264, 265)을 중심으로 지지부(261)에 대하여 회전하면서, 서로 벌어지거나 서로 좁혀질 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 캠이 회전함에 따라 제1 및 제2 프레임돌기 사이의 거리 변화를 도시한 것이다. 그래프에서 초기에 제1 프레임돌기(266)는 제1 캠홈(273)의 제1 단부(2731)에 위치하고 제2 프레임돌기(267)가 이와 대응하는 위치인 제2 캠홈(274)의 제1 단부(2741)에 위치된다.

도 5를 참조하면, 캠(270)이 캠축(272)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 회전각(θ)에 따라 프레임돌기 간의 거리(X)가 증가한다. 따라서, 캠모터(268)를 제어하여 프레임간의 거리를 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 캠에 대한 제1 및 제2 프레임돌기의 상대적인 위치를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 프레임돌기(266)의 위치는 제1 캠홈(273) 내의 제1 단부(2731)와 제2 단부(2732) 사이에서 이동하고, 제 2 프레임돌기(267)는 제1 프레임돌기(266)와 캠축(272)의 중심으로부터 동일한 거리를 유지하며 제2 캠홈(274) 내의 제1 단부(2741)와 제2 단부(2742) 사이에서 이동한다.

도 8은 본 발명에 따른 입술구동장치를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇의 입술구동장치는 제어부(300)를 포함한다. 제어부(300)는 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)의 회전력과 캠모터(268)의 회전을 조절하여 입술부재(200)의 모양을 조절한다.

제1 프레임돌기(266) 및 제2 프레임돌기(267)가 모두 각 캠홈의 제1 단부(2731, 2741)에 있는 경우 그들 사이의 거리는 최소이고, 제1 프레임돌기 및 제2 프레임돌기(266, 267)가 모두 각 캠홈의 제2 단부(2732, 2742)에 있는 경우 그들 사이의 거리가 최대이다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 입술을 모으는 과정을 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 프레임돌기(266, 267)가 캠홈의 제2 단부(2732, 2742)에 있는 경우 입술부재(100) 양단 사이의 거리가 가장 먼 상태이다. 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)의 회전이 없이 이러한 상태가 유지되면 입술부재(100)는 입술을 닫은 상태이다.

캠(270)이 회전하여 제1 및 제2 프레임돌기(266, 267)가 캠홈의 제1 단부(2731, 2741)에 있는 경우 입술부재(100) 양단 사이의 거리가 가장 가까운 상태이다. 따라서, 입술이 좁아져 모음 'ㅗ'를 발음하는 입술 형상을 구현할 수 있다. 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)가 회전하면 제1 입술부재(101) 및 제2 입술부재(102)의 곡률을 변화시킬 수 있어서 다양한 모음을 내는 입술 형상을 구현할 수 있다. 도 9에서 제1 및 제3 모터(210, 230)와 결합된 제1 및 제3 결합축(213, 233)이 반시계 방향으로 회전하고, 제2 및 제4 모터(220, 240)와 결합된 제2 및 제4 결합축(223, 243)이 시계방향으로 회전하면, 도 10과 같이, 제1 입술부재(101)와 제2 입술부재(102) 사이의 거리가 벌어지며 'ㅜ'를 발음하는 입술형상을 구현할 수 있다.

다른 모음 모양을 상세히 설명하지는 않았지만, 캠(270)을 회전시켜 입술부재(100)의 양단 사이의 간격을 조절하고 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)의 회전을 조절하여 다양한 단모음을 구현할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 모터(210, 220, 230, 240)와 캠(270)의 작동을 제어하여, 도 9의 입술모양에서 도 10의 입술모양으로 입술부재(100)의 형상을 연속적으로 변화시키면 복모음을 발음하는 것과 같은 입술모양을 구현할 수도 있다.

예컨대, 입술부재(100)를 도 9의 상태에서 도 10의 상태로 빠르게 변경시키 는 경우 복모음 'ㅠ'를 발음하는 입술형상을 구현할 수 있으며, 반대로 입술부재(100)를 도 10의 상태에서 도 9의 상태로 빠르게 변경시키는 경우 'ㅟ'를 발음하는 입술형상을 구현할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 입술구동장치는 좁아지지 않는 입술부재를 갖는 종래의 로봇에 비해 입술형상 변화의 자유도가 현저히 증가한다. 따라서, 본 발명에 따른 입술구동장치를 이용하여 로봇을 제어하면 사람의 발화속도에 맞추어 립싱크를 하거나 감정전달을 위한 다양한 표정을 구현할 수 있다.

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

도 1은 종래기술에 따른 로봇이 구현할 수 있는 표정들을 도시한 로봇의 정면도,

도 2는 도 1의 표정들을 구현하기 위하여 입술의 모양을 변화시키는 모터의 작동 상태를 도시한 모식도,

도 3은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치를 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 로봇의 입술구동장치의 일부분을 도시한 사시도,

도 5은 도 3의 로봇의 입술구동장치를 도시한 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 캠이 회전함에 따라 제1 및 제2 프레임돌기 사이의 거리 변화를 도시한 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 캠에 대한 제1 및 제2 프레임돌기의 상대적인 위치를 도시한 평면도,

도 8은 본 발명에 따른 입술구동장치를 도시한 블록도, 그리고

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 로봇의 입술구동장치의 입술을 모으는 과정을 도시한 모식도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 입술부재 101: 제1 입술부재

102: 제2 입술부재 200: 입술구동장치

210, 220, 230, 240: 모터 260: 프레임

270: 캠 300: 제어부

Claims

서로 평행한 탄력적인 재질로 이루어진 제1 입술부재 및 제2 입술부재를 갖는 로봇의 입술 모양을 변화시키는 입술구동장치에 있어서,

상기 제1 입술부재의 일단에 회전력을 가하는 제1 모터와;

상기 제1 입술부재의 타단에 회전력을 가하는 제2 모터와;

상기 제2 입술부재의 일단에 회전력을 가하는 제3 모터와;

상기 제2 입술부재의 타단에 회전력을 가하는 제4 모터와;

상기 제1 및 제4 모터가 장착되는 제1 프레임과 상기 제2 및 제3 모터 장착되는 제2 프레임과 상기 제1 및 제2 프레임이 회전가능하게 결합되는 지지부를 구비한 프레임부재와;

상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시켜 서로 멀어지거나 가까워지도록 거리를 조절하여 제1 및 제4 모터와 상기 제2 및 제3 모터 사이의 거리를 조절하고 상기 제1 및 제2 입술부재 양단의 거리를 조절하는 거리조절부와;

상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터 및 상기 제4 모터 각각의 회전과, 상기 거리조절부의 구동을 제어하는 제어부

를 포함하는 로봇의 입술구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 모터는 제1 모터축과, 상기 제1 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제1 입술부재에 결합되는 제1 결합축 및 상기 제1 모터축과 상기 제1 결합축을 연결하는 제1 아암을 구비하고,

상기 제2 모터는 제2 모터축과, 상기 제2 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제1 입술부재에 결합되는 제2 결합축 및 상기 제2 모터축과 상기 제2 결합축을 연결하는 제2 아암을 구비하며,

상기 제3 모터는 제3 모터축과, 상기 제3 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제2 입술부재에 결합되는 제3 결합축 및 상기 제3 모터축과 상기 제3 결합축을 연결하는 제3 아암을 구비하고,

상기 제4 모터는 제4 모터축과, 상기 제4 모터축으로부터 이격되게 위치되며 상기 제2 입술부재에 결합되는 제4 결합축 및 상기 제4 모터축과 상기 제4 결합축을 연결하는 제4 아암을 구비하는

로봇의 입술구동장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 모터축은 상기 제1 입술부재의 상기 일단 및 상기 타단에 각각 위치되고, 상기 제1 및 제2 결합축은 상기 제1 및 제2 모터축보다 상기 제1 입술부재 내측으로 이격된 위치에서 상기 제1 입술부재에 각각 결합되고,

상기 제3 및 제4 모터축은 상기 제2 입술부재의 상기 일단 및 상기 타단에 각각 위치되고, 상기 제3 및 제4 결합축은 상기 제3 및 제4 모터축보다 상기 제2 입술부재 내측으로 이격된 위치에서 상기 제2 입술부재에 각각 결합되는

로봇의 입술구동장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 거리조절부는

상기 지지부에 장착되는 캠모터와,

상기 캠모터에 회전가능하게 결합되며 캠프로파일을 갖는 캠과,

상기 제1 프레임에 구비되며 상기 캠의 상기 캠프로파일에 접촉하여 상기 캠의 회전시 상기 제1 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시키는 제1 프레임돌기와,

상기 제2 프레임에 구비되며 상기 캠의 상기 캠프로파일에 접촉하여 상기 캠의 회전시 상기 제2 프레임을 상기 지지부를 중심으로 회전시키는 제2 프레임돌기

를 포함하는 로봇의 입술구동장치.
제4항에 있어서,

상기 캠은 원판형 캠본체와, 상기 캠본체 중앙에서 상기 캠본체를 지지부에 회전가능하게 결합하는 캠축을 포함하고,

상기 캠프로파일은 상기 캠축을 기준으로 서로 같은 거리를 갖는 곡선 형상으로 이루어진 제1 캠홈과 제2 캠홈을 포함하며,

상기 제1 캠홈에 상기 제1 프레임돌기가 삽입되고 상기 제2 캠홈에 상기 제2 프레임돌기가 삽입되는

로봇의 입술구동장치.
제5항에 있어서,

상기 제1 캠홈 및 상기 제2 캠홈은 한 쌍의 아크형 홈이며,

상기 제1 캠홈의 일단과 대응하는 상기 제2 캠홈의 일단 사이의 거리가 최소이고, 상기 제1 캠홈의 타단과 대응하는 제2 캠홈의 타단 사이의 거리가 최대이며,

상기 제어부는 상기 캠본체의 회전을 제어하여 상기 제1 프레임돌기와 상기 제2 프레임돌기 사이의 거리를 제어하는

로봇의 입술구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 입술부재와 상기 제2 입술부재의 양단은 연결되어 하나의 입술부재를 이루는

로봇의 입술구동장치.