KR101191426B1 - 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 안구 장치에 관한 것이다.
애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치는 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터에 있어서 눈꺼풀과 눈동자의 동작에 따라 눈의 표정 표현이 가능하도록 하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치로서, 내부가 비어 있고 전면에 홀이 형성되는 안구, 상기 안구의 외측 상단을 덮도록 배치되는 상기 눈꺼풀, 그리고 상기 안구의 내측으로 상기 홀 부분에 배치되는 상기 눈동자를 포함하고, 상기 눈꺼풀은 상기 안구의 외측이 개폐되도록 하는 피치(pitch) 동작이 가능하고, 상기 안구에 대해 좌우 기울기가 조절되도록 롤(roll) 동작이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 눈꺼풀 및 눈동자의 동작에 있어서 3 자유도를 확보함으로써, 보다 표현이 자유로워져 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 다양한 눈 표정 표현이 가능해진다.

Description

애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치{Eye mechanism for animatronics character}

본 발명은 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 안구 장치에 관한 것이다.

애니메트로닉스란 애니메이션(animation)과 일렉트로닉스(electronics)의 합성어로 기계적 뼈대나 전자 회로를 가지고 제작한 실물과 흡사한 캐릭터를 원격 조정을 통해 움직이게 하는 CT(culture technology) 기술을 의미한다. 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터는 실물과 똑같으면서도 미세한 움직임까지 원격으로 조정이 가능하며, 컴퓨터 그래픽스(CG)와 달리 사실감이 뛰어나다.

이러한 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 안구 장치에는 일반적으로 RC 모터가 이용된다. RC모터에 의해 회전 운동이 회전 운동 또는 직선 운동으로 전달되며, 이를 통해 로봇 눈의 동작이 이루어지게 된다.

기존의 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치는 크게 와이어(wire) 타입, 링크(link) 타입, 그리고 짐벌(gimbal) 타입이 있다.

와이어 타입은 공간 확보가 양호하나 힘과 마찰 문제가 있어 경로를 만들어줘야 하는 문제가 있다.

링크 타입은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는데 가장 일반적으로 사용되고 링크에 공간이 요구되며 운동 조건에 따라 최단 링크가 구동 링크인 크랭크 로커, 고정된 링크의 길이가 최단인 이중 크랭크 그리고 링크와 링크를 연결하는 커플 링크가 가장 최단인 이중 로커 등의 설계가 이루어진다. 또한 조절 가능한 매개 변수를 가진다. 이를 테면 일직선 슬라이더 크랭크 기구, 오프셋 슬라이더 크랭크 기구, 그리고 급속귀환 기구와 같이 동일한 링크 구조라도 시간에 따라 속도와 위치 변화를 줄 수 있다. 다만 잘못 설계된 링크 길이에 따라 마모와 좌굴 현상이 발생될 위험이 있다.

짐벌 타입은 다축의 회전을 직접 연결시키는 형태로 회전 운동에 대해 장점이 있다. 다만 제작비가 고가이고, 기구적으로 구동 범위가 제한된다는 단점이 있다.

이처럼 기존의 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치들은 각기 장단점을 동시에 가지고 있어, 보다 자유로운 모션을 통해 눈 표정 표현이 이루어질 수 있도록 기존의 타입들에 대한 개선 요구가 있어 왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 모션이 자유로워 다양한 눈 표정 표현이 가능한 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치는 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터에 있어서 눈꺼풀과 눈동자의 동작에 따라 눈의 표정 표현이 가능하도록 하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치로서, 내부가 비어 있고 전면에 홀이 형성되는 안구, 상기 안구의 외측 상단을 덮도록 배치되는 상기 눈꺼풀, 그리고 상기 안구의 내측으로 상기 홀 부분에 배치되는 상기 눈동자를 포함하고, 상기 눈꺼풀은 상기 안구의 외측이 개폐되도록 하는 피치(pitch) 동작이 가능하고, 상기 안구에 대해 좌우 기울기가 조절되도록 롤(roll) 동작이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 안구는 상기 눈꺼풀의 상기 피치 동작을 위해 상기 눈꺼풀과 연결되는 좌우방향을 축으로 회전 가능한 회전용 축, 그리고 상기 눈꺼풀의 상기 롤 동작을 위해 상기 눈꺼풀과 연결되는 전면 방향에 수직인 평면상에 둘레 방향으로 형성되는 회전용 링을 포함할 수 있다.

상기 회전용 링은 위치 고정을 위한 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치는 상기 눈꺼풀을 피치 동작하도록 구동시키는 피치 구동 모터, 그리고 상기 눈꺼풀을 롤 동작하도록 구동시키는 롤 구동 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 피치 구동 모터는 상기 눈꺼풀과 연결되는 피치 구동 장치를 포함하고, 상기 롤 구동 모터는 상기 눈꺼풀과 연결되는 롤 구동 장치를 포함할 수 있다.

상기 피치 구동 장치는 피치 구동 링크와 피치 구동 기어를 포함하고, 상기 롤 구동 장치는 롤 구동 링크와 롤 구동 기어를 포함할 수 있다.

상기 눈동자는 상기 안구의 외측에서 상기 홀 부분을 통해 선택적으로 보이는 복수의 눈동자 모양을 포함할 수 있다.

상기 눈동자는 상기 안구의 외측에서 상기 홀 부분을 통해 복수의 눈동자 모양 중 하나가 선택적으로 보이도록 요(yaw) 동작이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치는 상기 눈동자를 구동시키는 요 구동 모터를 더 포함할 수 있다.

상기 요 구동 모터는 상기 눈동자와 연결되는 회전 디스크를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 눈꺼풀 및 눈동자의 동작에 있어서 3 자유도를 확보함으로써, 보다 표현이 자유로워져 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 다양한 눈 표정 표현이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 후면 측을 비스듬하게 바라본 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 후면 측을 비스듬하게 바라본 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 전면 측을 비스듬하게 바라본 반투명하게 표현된 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 배면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 피치 동작의 구동예를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 롤 동작의 구동예를 나타낸 정면도이다.
도 9는 눈동자와 눈동자에 포함되는 복수의 눈동자 모양의 일례를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 10은 복수의 눈동자 모양이 선택적으로 표시되는 구동예를 나타낸 정면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 후면 측을 비스듬하게 바라본 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 후면 측을 비스듬하게 바라본 개략적인 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 전면 측을 비스듬하게 바라본 반투명하게 표현된 개략적인 사시도이다.

또한 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 배면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 정면도이이며, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 측면도이다.

도 1 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치(100)는 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터에 있어서 눈꺼풀(120)과 눈동자(130)의 동작에 따라 눈의 표정 표현이 가능하도록 하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치(100)로서, 내부가 비어 있고 전면에 홀(111)이 형성되는 안구(110), 안구(110)의 외측 상단을 덮도록 배치되는 눈꺼풀(120), 그리고 안구(110)의 내측으로 홀(111) 부분에 배치되는 눈동자(130)를 포함하고, 눈꺼풀(120)은 안구(110)의 외측이 개폐되도록 하는 피치(pitch) 동작이 가능하고, 안구(110)에 대해 좌우 기울기가 조절되도록 롤(roll) 동작이 가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 피치는 전면 방향에 대해 수직인 수평 축을 중심으로 하는 회전을 의미하므로, 피치 동작은 캐릭터가 눈꺼풀(120)을 깜빡이는 동작에 해당될 수 있다. 또한 롤은 전면 방향에 대해 평행한 수평축을 중심으로 하는 회전을 의미하므로, 롤 동작은 캐릭터가 눈꺼풀(120)을 좌우로 기울이는 동작에 해당될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 안구(110)는 눈꺼풀(120)의 피치 동작을 위해 눈꺼풀(120)과 연결되는 좌우방향을 축으로 회전 가능한 회전용 축(113), 그리고 눈꺼풀(120)의 롤 동작을 위해 눈꺼풀(120)과 연결되는 전면 방향에 수직인 평면상에 둘레 방향으로 형성되는 회전용 링(115)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 회전용 링(115)은 위치 고정을 위한 스프링(115a)을 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치(100)는 눈꺼풀(120)을 피치 동작하도록 구동시키는 피치 구동 모터(140), 그리고 눈꺼풀(120)을 롤 동작하도록 구동시키는 롤 구동 모터(150)를 더 포함할 수 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 피치 구동 모터(140)는 눈꺼풀(120)과 연결되는 피치 구동 장치(141)를 포함하고, 롤 구동 모터(150)는 눈꺼풀(120)과 연결되는 롤 구동 장치(151)를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 피치 구동 장치(141)는 피치 구동 링크(141a)와 피치 구동 기어(141b)를 포함하고, 롤 구동 장치(151)는 롤 구동 링크(151a)와 롤 구동 기어(151b)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 피치 구동 장치(141)와 롤 구동 장치(151)에 구동 기어 방식이 포함되는 것으로 설명하였으나, 구동 풀리 방식도 필요에 따라 사용될 수 있다.

한편, 롤 구동 장치(151a)의 형태가 도 1에서는 두 개의 롤 구동 링크(151a)가 롤 구동 기어(151a)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있고, 도 2에서는 한 개의 롤 구동 링크(151a)만이 롤 구동 기어(151a)에 연결되어 있고 다른 한 쪽은 탄성 부재인 것으로 도시되어 있어 차이가 있다. 또한 다른 미세한 부분에서도 약간의 차이가 있다. 탄성 부재의 차이에 따라 구동에 약간의 차이가 나기는 하지만, 서로 유사한 실시예에 해당되므로 한 실시예로 보아 이하에서도 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 피치 동작의 구동예를 나타낸 정면도이다.

예시적으로, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 회전용 축(113)은 눈꺼풀(120)의 양 측면에 형성된 홀에 양 끝단이 끼워진 상태로 결합되어, 안구(110)에 장착될 수 있다. 이와 같은 결합을 통해 눈꺼풀(120)은 좌우 방향을 축으로 하여 회전이 가능해지므로 눈을 깜빡이는 동작이 이루어질 수 있게 된다.

눈을 깜빡이는 동작이 이루어지는 과정을 일례를 통해 좀 더 면밀히 살펴보면, 우선 피치 구동 모터(140)가 작동하게 되면 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같은 피치 구동 장치(141, 141a, 141b)가 피치 동작을 위한 힘을 눈꺼풀(120)의 일단에 전달하게 되고, 이러한 힘에 의해 도 7에 나타난 바와 같이 눈꺼풀(120)이 안구(110)의 외측을 열거나(도 7의 (b)) 닫도록(도 7의 (a)) 구동될 수 있게 된다.

이와 같은 개폐 구동이 빠르게 일어나면, 캐릭터가 눈을 깜빡이는 동작을 구현할 수 있게 된다. 또한 개폐의 정도에 따라 캐릭터가 졸릴 때, 깜짝 놀랐을 때, 또는 잠이 들었을 때 등의 다양한 표정 표현이 가능해진다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치의 롤 동작의 구동예를 나타낸 정면도이다.

예시적으로, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 회전용 링(115)은 회전용 축(113)의 양측에 연직 방향으로 형성된 구멍에 설치될 수 있다. 이렇게 설치된 회전용 링(115)은 도 3과 같이 설치된 스프링(115a)을 통해 평상시에는 일정한 위치에 고정되어 있다.

롤 구동 모터(150)가 작동하게 되면 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같은 롤 구동 장치(151, 151a, 151b)가 롤 동작을 위한 힘을 회전용 축(113)에 전달하게 되고, 이러한 힘에 의해 회전용 링(115)을 따라 도 8에 나타난 바와 같이 눈꺼풀(120)이 좌측(도 8의 (a)) 또는 우측(도 8의 (b)) 방향으로 기울어지는 롤 동작이 이루어지게 된다.

롤 구동 모터(150)의 구동이 멈추게 되면 눈꺼풀(120)은 회전용 링(115)에 설치된 스프링(115a)에 의해 다시 평상시의 일정한 위치로 되돌아가게 된다.

이와 같은 눈꺼풀(120)의 롤 동작을 통해, 무표정, 슬픈 표정, 또는 기쁜 표정 등의 다양한 표정을 나타낼 수 있게 된다.

또한 상술한 바와 같은 눈꺼풀(120)의 피치 동작과 롤 동작에 의해, 2 자유도의 눈의 표정 표현이 가능해지므로, 두 가지의 조합을 통해 슬플 때 눈을 내리까는 표정, 화났을 때 눈을 부릅뜨는 표정 등 보다 다양한 눈의 표정 표현을 구현할 수 있다.

도 9는 눈동자와 눈동자에 포함되는 복수의 눈동자 모양의 일례를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 10은 복수의 눈동자 모양이 선택적으로 표시되는 구동예를 나타낸 정면도이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 눈동자(130)는 안구(110)의 외측에서 홀(111) 부분을 통해 선택적으로 보이는 복수의 눈동자 모양(131)을 포함할 수 있다.

도 9 및 도 10에는 평소의 눈동자 모양인 제1 눈동자 모양(131a)과 기쁘거나 즐거울 때의 눈동자 모양인 제2 눈동자 모양(131b)만이 예시적으로 나타나 있으나, 다른 다양한 눈동자 모양이 포함될 수 있다.

도 10을 참고하면, 눈동자(130)는 안구(110)의 외측에서 홀(111) 부분을 통해 복수의 눈동자 모양(131) 중 하나가 선택적으로 보이도록 요(yaw) 동작이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 요는 전면 방향에 대해 수직인 수직 축을 중심으로 하는 회전을 의미하므로, 요 동작은 캐릭터가 복수의 눈동자 모양(131)을 수평 방향으로 이동시키면서 그 중 하나를 택하여 홀(111) 부분을 통해 안구(110)의 외측으로 보이게 하는 동작이 될 수 있다.

즉 도 9에 나타난 눈동자(130)가 도 10에 나타난 바와 같이 안구(110)의 내측에 배치된다. 이때 눈동자(130)는 홀(111)을 통해 복수의 눈동자 모양(131) 중 하나가 외측으로 노출되도록 배치된다. 예시적으로, 평소에는 제1 눈동자 모양(131a)이 홀(111)을 통해 노출되어 있다가(도 10의 (a)) 기쁘거나 즐거울 때에는 제2 눈동자 모양(131b)이 홀(111)을 통해 노출될 수 있다(도 10의 (b)).

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치(100)는 눈동자(130)를 구동시키는 요 구동 모터(160)를 더 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 요 구동 모터(160)는 눈동자(130)와 연결되는 회전 디스크(161)를 포함할 수 있다. 또한 예시적으로 회전 디스크(161)는 톱니 모양으로 형성되어 이와 맞물리는 톱니 모양으로 형성되어 있는 눈동자(130)의 부분과 맞물려 구동될 수 있다.

복수의 눈동자 모양(131) 중 하나를 선택적으로 홀(111)을 통해 노출시키는 요 동작은 요 구동 모터(160)에 의해 이루어지게 된다. 우선 요 구동 모터(160)가 작동하게 되면 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같은 회전 디스크(161)가 요 동작을 위한 힘을 눈동자(130)에 전달하게 되고, 이러한 힘에 의해 도 10에 나타난 바와 같이 복수의 눈동자 모양(131) 중 하나가 선택적으로 홀(111)을 통해 노출된다.

앞서 살핀 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치(100)의 모션은 3 자유도(3 DOF)로 이루어진다. 눈꺼풀의 움직임(피치 동작, 롤 동작)이 2 자유도를 가지고, 평소 표정, 웃는 표정 등을 반영하는 눈동자의 모양 변화가 1 자유도를 가진다. 여기서 눈꺼풀의 움직임은 기쁨, 슬픔, 놀람, 또는 우울 등의 감정 표현을 반영하는 눈꺼풀의 모양 변화와 눈꺼풀의 깜빡거림의 두 가지를 의미한다.

즉 본 발명에 의하면, 눈꺼풀 및 눈동자의 동작에 있어서 3 자유도를 확보함으로써, 보다 표현이 자유로워져 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터의 다양한 눈 표정 표현이 가능해진다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치
110. 안구 111. 홀
113. 회전용 축 115. 회전용 링
115a. 스프링 120. 눈꺼풀
130. 눈동자 131. 복수의 눈동자 모양
131a. 제1 눈동자 모양 131b. 제2 눈동자 모양
140. 피치 구동 모터 141. 피치 구동 장치
141a. 피치 구동 링크 141b. 피치 구동 기어
150. 롤 구동 모터 151. 롤 구동 장치
151a. 롤 구동 링크 151b. 롤 구동 기어
160. 요 구동 모터 161. 회전 디스크

Claims (10)

1. 삭제
2. 애니메트로닉스로 제작된 캐릭터에 있어서 눈꺼풀과 눈동자의 동작에 따라 눈의 표정 표현이 가능하도록 하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치로서,
   내부가 비어 있고 전면에 홀이 형성되는 안구,
   상기 안구의 외측 상단을 덮도록 배치되는 상기 눈꺼풀, 그리고
   상기 안구의 내측으로 상기 홀 부분에 배치되는 상기 눈동자를 포함하고,
   상기 눈꺼풀은
   상기 안구의 외측이 개폐되도록 하는 피치(pitch) 동작이 가능하고,
   상기 안구에 대해 좌우 기울기가 조절되도록 롤(roll) 동작이 가능하며, 그리고
   상기 안구는
   상기 눈꺼풀의 상기 피치 동작을 위해 상기 눈꺼풀과 연결되는 좌우방향을 축으로 회전 가능한 회전용 축, 그리고
   상기 눈꺼풀의 상기 롤 동작을 위해 상기 눈꺼풀과 연결되는 전면 방향에 수직인 평면상에 둘레 방향으로 형성되는 회전용 링을 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
3. 제2항에서,
   상기 회전용 링은 위치 고정을 위한 스프링을 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
4. 제2항에서,
   상기 눈꺼풀을 피치 동작하도록 구동시키는 피치 구동 모터, 그리고
   상기 눈꺼풀을 롤 동작하도록 구동시키는 롤 구동 모터를 더 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
5. 제4항에서,
   상기 피치 구동 모터는 상기 눈꺼풀과 연결되는 피치 구동 장치를 포함하고,
   상기 롤 구동 모터는 상기 눈꺼풀과 연결되는 롤 구동 장치를 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
6. 제5항에서,
   상기 피치 구동 장치는
   피치 구동 링크와 피치 구동 기어를 포함하고,
   상기 롤 구동 장치는
   롤 구동 링크와 롤 구동 기어를 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
   상기 눈동자는 복수의 눈동자 모양을 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
8. 제7항에서,
   상기 안구의 외측에서 상기 홀 부분을 통해 상기 복수의 눈동자 모양 중 하나가 선택적으로 보이도록 요(yaw) 동작이 가능하게 상기 눈동자를 구동시키는 요 구동 모터를 더 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.
9. 삭제
10. 제8항에서,
    상기 요 구동 모터는 상기 눈동자와 연결되는 회전 디스크를 포함하는 애니메트로닉스 캐릭터 안구 장치.

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