KR101175619B1 - 안드로이드용 얼굴 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표정의 구현이 가능한 안드로이드용 얼굴 로봇에서 웃는 표정을 구현하기 위하여 눈꺼풀을 움직일 때 위쪽 눈꺼풀과 아래쪽 눈꺼풀이 동시에 움직이도록 함과 아울러 아래쪽 눈꺼풀의 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이도록 함으로써 자연스러운 표정의 웃음을 표현할 수 있도록 한 안드로이드용 얼굴 로봇에 관한 것으로서,

얼굴의 골격을 형성하는 내피(10)와; 부드러운 재질로 형성되며 내피(10)의 외측에 부착되는 외피(20)와; 외피(20)를 움직이는 기구부를 포함하는 안드로이드용 얼굴 로봇으로서, 내피(10)에 외피(20)의 아래쪽 눈꺼풀(25)을 제어하는 구동 접점(30)이 구비된 것을 특징으로 하며, 바람직하게는, 구동 접점(30)이 내피(10)의 아래쪽 눈꺼풀 부위의 하부 바깥쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 웃을 때 윗쪽 눈꺼풀과 함께 아래쪽 눈꺼풀이 움직이게 됨은 물론 아래쪽 눈꺼풀의 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이도록 하게 되므로 표정이 자연스러운 느낌을 주게 된다.

안드로이드, 얼굴 로봇, 내피, 외피, 구동접점, 눈꺼풀, 중심거리, 설치각, 표정, 웃음, 휴머노이드

Description

안드로이드용 얼굴 로봇{Face Robot for Android}

본 발명은 표정의 구현이 가능한 안드로이드용 얼굴 로봇에 관한 것으로서, 특히 안드로이드가 웃는 표정을 구현하기 위하여 눈꺼풀을 움직일 때 위쪽 눈꺼풀과 아래쪽 눈꺼풀이 동시에 움직이도록 함과 아울러 아래쪽 눈꺼풀의 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이도록 함으로써 자연스러운 표정의 웃음을 표현할 수 있도록 한 안드로이드용 얼굴 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업 현장에서 사용되는 산업용 로봇과 인간과 유사한 형태도 이루어진 인간형 로봇으로 구분된다. 산업용 로봇은 인간이 직접 작업하기가 어려운 환경에서 원격 조정에 의해 작동하여 작업을 수행하거나, 자유도 1~2의 단순 반복 작업 또는 전자 제어를 이용하여 자유도 3 이상의 작업을 수행하는 로봇으로서, 무인화생산시스템(Flexible Manufacturing System;FMS)을 실현시키기 위한 작업원으로 이용되고 있다.

인간형 로봇은 사람의 형태를 가지는 로봇으로서, 로봇 기술의 궁극적인 목표에 해당하며, 크게 휴머노이드와 안드로이드로 구분된다. 휴머노이드는 외모가 인간과 유사한 로봇으로, 두 팔과 두 다리 및 머리를 가지고 있고 어느 정도의 거 리를 이동할 수 있는 일체의 로봇을 의미한다. 일본 혼다사에서 개발한 "아시모(ASIMO)"와 국내 연구진(KAIST)에 의해 개발된 휴보(HUBO) 등이 이에 속한다.

반면, 안드로이드는 인간을 닮은 로봇으로서 겉보기에는 인간과 거의 구별이 되지 않는 로봇을 의미한다. 이러한 안드로이드는 아직 제작할 수 없지만, 감정 표현이 가능한 로봇에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 이에 따라 다양한 로봇들이 개발되고 있는데, 현재까지 개발된 로봇들은 사람의 얼굴을 본 딴 기계적인 얼굴로 그 심리상태나 감정 등을 표현하고 있다. 이러한 로봇으로는 기계적으로 얼굴의 근육을 모사한 미국 MIT에서 개발한 키스멧(Kissmet)이 있으며, 실리콘을 사용하여 사람의 피부와 비슷하게 만든 일본 도쿄대학의 사야(SAYA) 등이 있다.

그러나, 이러한 기계적인 얼굴로는 다양한 인간의 표정을 자연스럽게 표현하기가 어렵고, 생성된 표정이 사람들에게 거부감을 주는 경우도 발생하고 있다. 이에 따라 다양한 인간의 표정을 모사하여 구현할 수 있도록 한, "표정 구현이 가능한 얼굴로봇"이 특허출원되어 10-2009-0022875호로 공개된 바 있다.

<참고문헌>

10-2009-0022875호 "표정 구현이 가능한 얼굴 로봇"

상기 특허출원에 따르면, 얼굴 로봇은 얼굴 골격 위에 형성되고 유연한 소재로 형성된 인공피부와, 상기 인공피부의 각 부분에 설치되어 상기 인공피부를 당기거나 밀어주는 복수의 접촉모듈과, 상기 접촉모듈에 각각 별개의 와이어로 연결되어 해당 접촉모듈을 움직이는 복수의 액츄에이터 및 상기 액츄에이터들을 제어하는 마이크로 프로세서로 이루어진 표정 발생부를 이용하여 다양한 표정을 구현할 수 있도록 하고 있다. 이에 따라 인간과 최대한 유사한 표정을 짓는 얼굴로봇을 얻을 수 있게 된다.

한편, 안드로이드는 사람과 닮은 로봇을 의미하므로, 안드로이드의 얼굴에서는 자연스러운 사람의 표정을 구현하는 것이 중요하다. 일반적으로 사람의 얼굴에는 무수히 많은 근육이 구비되어 있어 다양한 표정을 아주 자연스럽게 지을 수 있지만, 안드로이드의 경우에는 얼굴의 공간 안에 인간의 근육과 유사한 보형물과 이의 제어를 위한 모터를 설치하여 표정이 구현되도록 하고 있다. 그러나, 안드로이드의 얼굴 공간은 제한되어 있으므로, 사람의 얼굴에 구비된 모든 근육에 해당하는 보형물 및 모터를 설치하는 것이 불가능하며, 그로 인해 지을 수 있는 표정 또한 제한적이다.

사람의 표정에는 자연스러운 표정과 부자연스러운 억지 표정이 있다. 이 두표정의 차이는 웃는 경우에 주로 나타나는데, 억지웃음의 경우에는 눈은 웃지 않고 입만 웃는 형태가 된다. 특히 웃을 때 자연스러운 느낌을 주기 위해서는 윗쪽 눈꺼풀과 동시에 아래쪽 눈꺼풀이 동시에 움직여야 한다.

그런데, 대부분의 안드로이드용 얼굴 로봇에서는 아래쪽 눈꺼풀을 움직이지 않고 있으며, 이는 상기한 종래문헌에서도 확인이 가능하다.

또한, 일반적으로 안드로이드용 얼굴 로봇을 제작할 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 자유곡면이 들어가는 얼굴의 특성을 고려하여 피부에 해당하는 외피(50)와 얼굴의 골격을 형성하는 내피(60)를 별개로 제작하고 있다. 여기서, 상기 내피(60)를 제작하기 위해서는 얼굴 곡면으로부터 일정 두께로 거리를 두고 제작하 고 있으며, 상기 외피(50)는 자연스러운 표정 변화를 나타낼 수 있도록 실리콘과 같은 부드러운 소재를 이용하여 제작하고 있다.

이때, 외피의 눈꺼풀과 같은 부분을 움직이기 위해서는 해당 부분에 구동 접점을 설치하고 있는데, 대부분 아래쪽 눈꺼풀을 움직이기 위한 구동 접점은 설치하지 않고 위쪽 눈꺼풀을 움직이기 위한 구동 접점만 설치하고 있다. 이는 상기 내피에 설치 가능한 구동 접점의 수가 제한되어 있고 제조 원가의 상승을 고려하기 때문이다.

다시 말해서, 종래의 안드로이드용 얼굴 로봇은 아래쪽 눈꺼풀이 움직이지 않도록 하고 있어 자연스러운 웃음을 짓도록 하는 것이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웃을 때 위쪽 눈꺼풀과 아래쪽 눈꺼풀이 동시에 움직이도록 하여 더욱 자연스러운 표정을 지을 수 있도록 한 안드로이드용 얼굴로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

구체적으로 본 발명은 아래쪽 눈꺼풀이 위쪽 눈꺼풀과 함께 움직일 때 아래쪽 눈꺼풀의 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이도록 함으로써 웃는 표정에서 자연스러운 느낌이 나도록 한 안드로이드용 얼굴 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 골격을 형성하는 내피에 외피의 아래쪽 눈꺼풀을 제어하는 구동 접점을 설치함으로써 웃을 때 아래쪽 눈꺼풀이 움직여 자연스러운 느낌을 줄 수 있도록 한 안드로이드용 얼굴 로봇을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 얼굴의 골격을 형성하는 내피와, 부드러운 재질로 형성되며 상기 내피의 외측에 부착되는 외피와, 상기 외피를 움직이는 기구부를 포함하는 안드로이드용 얼굴 로봇으로서, 상기 내피에 상기 외피의 아래쪽 눈꺼풀을 제어하는 구동 접점이 구비되고, 상기 구동 접점은 상기 내피의 아래쪽 눈꺼풀 부위의 하부 바깥쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.

삭제

또, 본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇에 따르면, 상기 구동 접점의 중심은 정면을 바라보는 동공의 중심으로부터 15~25㎜ 위치에 설치되는 것을 특징으로 한 다.

또한, 본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇에 따르면, 상기 구동 접점의 중심은 정면을 바라보는 동공의 중심을 지나는 수직선에 대하여 바깥쪽 방향으로 20~25도 벗어난 위치에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇은, 웃을 때 윗쪽 눈꺼풀과 함께 아래쪽 눈꺼풀이 움직이게 됨은 물론 아래쪽 눈꺼풀을 움직이는 구동 접점이 외피의 아래쪽 눈꺼풀의 저부에 바로 설치되지 않고 하부 바깥쪽에 설치되어 아래쪽 눈꺼풀의 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이도록 하게 되므로 표정이 자연스러운 느낌을 주게 되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 안드로이드용 얼굴 로봇의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 안드로이드용 얼굴 로봇의 다른 실시 예가 도시된 구성도이며, 도 4는 도 3에 도시된 안드로이드용 얼굴 로봇의 내피에서 아래쪽 눈꺼풀을 구동하는 구동 접점의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.

본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇은, 얼굴의 골격을 형성하는 내피(10)와, 부드러운 재질로 형성되며 상기 내피(10)의 외측에 부착되는 외피(20)와, 상기 외 피(20)를 움직이는 기구부(도시 생략)와, 상기 내피(10)에 구비되어 상기 외피(20)의 아래쪽 눈꺼풀(25)을 제어하는 구동 접점(30)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 구동 접점(30)은 상기 내피(10)의 아래쪽 눈꺼풀 부위의 하부 바깥쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 상기 외피(20)의 아래쪽 눈꺼풀(25)이 움직일 때 바깥쪽 부분이 더 많이 움직이는 것이 더욱 자연스러운 웃음으로 표현되기 때문이다. 구체적인 상기 구동 접점(30)의 위치는, 상기 구동 접점(30)의 중심과 정면을 바라보는 동공(15)의 중심 사이의 거리인 중심거리(ℓ)를 15~25㎜로 하고, 상기 구동 접점(30)의 중심과 정면을 바라보는 동공(15)의 중심을 잇는 선과 상기 동공(15)의 중심을 지나는 수직선 사이의 각도인 설치각(θ)을 20~25도로 한다.

이는 상기 중심거리(ℓ)가 15㎜ 미만이거나 상기 설치각(θ)이 20도 미만인 경우에는 상기 구동 접점(30)이 상기 아래쪽 눈꺼풀에 대응하는 부분을 벗어난 위치에 설치되었음에도 불구하고 눈꺼풀(25)이 전체적으로 움직일 위험이 있고, 상기 중심거리(ℓ)가 25㎜를 초과하거나 상기 설치각(θ)이 25도를 초과하는 경우에는 상기 구동 접점(30)을 통해 상기 아래쪽 눈꺼풀(25)을 움직이기가 쉽지 않기 때문이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 안드로이드용 얼굴 로봇은 웃을 때 이래쪽 눈꺼풀이 위쪽 눈꺼풀과 동시에 움직여 자연스러운 느낌이 되도록 한다.

안드로이드용 얼굴 로봇은 표정을 지을 때 기구부의 액츄에이터 및 접촉 모 듈과 같은 구동수단을 이용하여 입술이 좌우로 벌어지고 턱이 상하로 벌어지도록 함과 아울러 외피(20)의 위쪽 눈꺼풀과 아래쪽 눈꺼풀(25)이 동시에 움직이도록 하여 자연스럽게 웃는 표정이 나타나도록 한다. 이때, 상기 아래쪽 눈꺼풀(25)은 하부 바깥쪽에 설치된 구동 접점(30)에 의해 바깥쪽 부분이 안쪽에 비해 더 많이 움직이게 되며, 그로 인하여 더욱 자연스러운 느낌이 들도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 안드로이드용 얼굴 로봇을 개략적으로 나타낸 참고도.

도 2는 본 발명에 의한 안드로이드용 얼굴 로봇의 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 안드로이드용 얼굴 로봇의 다른 실시 예가 도시된 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 안드로이드용 얼굴 로봇의 내피에서 아래쪽 눈꺼풀을 구동하는 구동 접점의 위치를 설명하기 위한 참고도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 내피
15: 동공

20: 외피

25: 아래쪽 눈꺼풀

30: 구동 접점

ℓ: (구동 접점의) 중심거리

θ: (구동 접점의) 설치각

Claims (4)

1. 얼굴의 골격을 형성하는 내피(10)와; 부드러운 재질로 형성되며 상기 내피(10)의 외측에 부착되는 외피(20)와; 상기 외피(20)를 움직이는 기구부를 포함하는 안드로이드용 얼굴 로봇으로서,

   상기 내피(10)에 상기 외피(20)의 아래쪽 눈꺼풀(25)을 제어하는 구동 접점(30)이 구비되고,

   상기 구동 접점(30)은 상기 내피(10)의 아래쪽 눈꺼풀 부위의 하부 바깥쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 안드로이드용 얼굴 로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 구동 접점(30)의 중심은 정면을 바라보는 동공(15)의 중심으로부터 15~25㎜ 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 안드로이드용 얼굴 로봇.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 구동 접점(30)의 중심은 정면을 바라보는 동공(15)의 중심을 지나는 수직선에 대하여 바깥쪽 방향으로 20~25도 벗어난 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 안드로이드용 얼굴 로봇.

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