KR101415728B1 - 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 장치 - Google Patents

원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 장치 Download PDF

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KR101415728B1
KR101415728B1 KR1020130066534A KR20130066534A KR101415728B1 KR 101415728 B1 KR101415728 B1 KR 101415728B1 KR 1020130066534 A KR1020130066534 A KR 1020130066534A KR 20130066534 A KR20130066534 A KR 20130066534A KR 101415728 B1 KR101415728 B1 KR 101415728B1
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최한철
김신영
조재희
유범재
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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(mobile platform)을 제어하기 위한 장치로서, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 모바일 플랫폼 조작부, 및 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 상기 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부를 포함하는 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면, 사용자가, 원격 존재 로봇의 매니퓰레이터를 제어하는 조작을 행하는 것과 간섭됨이 없이, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 운동을 제어하는 조작을 독립적이고도 직관적으로 행할 수 있게 되는 효과가 달성된다.

Description

원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING MOBILE PLATFORM OF TELEPRESENCE ROBOT OR AVATAR}
본 발명은 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 3-자유도의 모바일 플랫폼 조작부와 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부를 포함함으로써, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 독립적이고도 유기적으로 제어할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
모바일 플랫폼(mobile platform)이 구비된 원격 존재 로봇(telepresence robot)은 지면에 고정된 원격 존재 로봇에 비하여 작업 공간이 무한히 확장될 수 있다는 장점을 가지고 있다.
모바일 플랫폼을 갖는 원격 존재 로봇은 사람의 손과 같이 다양한 조작을 행하는 매니퓰레이터(manipulator)와 매니퓰레이터를 탑재한 상태로 전(全) 방향으로 구동되는 모바일 플랫폼(Omni-directional mobile platform)으로 구성될 수 있다. 이러한 경우 매니퓰레이터와 모바일 플랫폼은 서로 독립적으로 조작될 필요가 있는데, 일반적으로 두 팔(또는 두 손)을 이용하여 원격 존재 로봇을 조작하는 사용자로서는 매니퓰레이터와 모바일 플랫폼 모두를 동시에 제어하기가 어렵다는 문제점이 있다. 매니퓰레이터와 모바일 플랫폼을 동시에 제어할 수 있도록 구성되는 통합형 조작 장치나 매니퓰레이터를 제어할 수 있도록 하는 모드와 모바일 플랫폼을 제어할 수 있도록 하는 모드 사이에서 스위칭될 수 있도록 구성되는 모드 전환형 조작 장치가 소개된 바 있지만, 이러한 종래의 조작 장치를 이용하더라도 매니퓰레이터와 모바일 플랫폼 모두를 원활하고 유기적으로 제어하기에는 한계가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 3-자유도의 모바일 플랫폼 조작부를 제공함으로써, 사용자가 모바일 플랫폼을 용이하고도 직관적으로 제어할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부를 제공함으로써, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 제어하는 사용자가 모바일 플랫폼이 존재하는 원격지의 상황을 직관적으로 파악할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 사용자의 발을 사용하여 모바일 플랫폼의 운동을 제어하면 사용자의 손을 사용하여 매니퓰레이터를 조작할 수 있고, 반대로 사용자의 손을 사용하여 모바일 플랫폼의 운동을 제어하면 사용자의 발을 사용하여 매니퓰레이터를 조작할 수 있는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(mobile platform)을 제어하기 위한 장치로서, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 모바일 플랫폼 조작부, 및 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 상기 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부를 포함하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 아바타의 모바일 플랫폼(mobile platform)을 제어하기 위한 장치로서, 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 상기 아바타의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 상기 아바타의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 모바일 플랫폼 조작부, 및 상기 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 상기 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부를 포함하는 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 서버 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자가, 원격 존재 로봇 또는 아바타의 매니퓰레이터를 제어하는 조작을 행하는 것과 간섭됨이 없이, 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 운동을 제어하는 조작을 독립적이고도 직관적으로 행할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 사용자가 포스 피드백 제공부에 의하여 제공되는 포스 피드백을 참조로 하여 원격 존재 로봇 또는 아바타의 모바일 플랫폼이 존재하는 원격지의 장애물 정보를 직관적으로 파악할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 사용자의 발을 사용하여 모바일 플랫폼의 운동을 제어하면 사용자의 손을 사용하여 매니퓰레이터를 조작할 수 있고, 반대로 사용자의 손을 사용하여 모바일 플랫폼의 운동을 제어하면 사용자의 발을 사용하여 매니퓰레이터를 조작할 수 있는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치의 모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 플랫폼 제어 장치의 조작예를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 제어하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 전체 시스템은 모바일 플랫폼 제어 장치(100), 통신망(200) 및 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 통신망(200)은 유선 및 무선과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 도시권 통신망(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 말하는 통신망(100)은 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web)일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 통신망(100)은 굳이 이에 국한될 필요 없이 공지의 무선 데이터 통신망이나 공지의 전화망을 그 적어도 일부에 있어서 포함할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 제어 장치(100)는 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(mobile platform)(300)의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 3-자유도(DOF, Degree Of Freedom)의 모바일 플랫폼 조작부와 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 사용자에게 제공되는 포스 피드백(force feedback)을 생성하는 포스 피드백 생성부를 포함함으로써, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 독립적이고도 유기적으로 제어할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 내부 구성 및 각 구성요소에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)은 사람의 손과 같이 다양한 조작을 행하는 매니퓰레이터(미도시)를 탑재한 상태로 전(全) 방향으로 이동하는 기능을 수행할 수 있으며, 통신망(100)을 중심으로 하여 모바일 플랫폼 제어 장치(100)로부터 전송되는 사용자 조작에 관한 정보에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 모바일 플랫폼 제어 장치(100)를 사용자의 발로 제어하는 경우를 상정한다면, 매니퓰레이터는 사용자의 손으로 제어할 수 있을 것이며, 반대로 모바일 플랫폼 제어 장치(100)를 사용자의 손으로 제어하는 경우를 상정한다면, 매니퓰레이터는 사용자의 발로 제어할 수 있을 것이다. 여기서, 매니퓰레이터를 조작하는 행위는 소위 매니퓰레이터 제어부(미도시)를 통해 수행할 수 있을 것이다. 한편, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)에는 모바일 플랫폼 제어 장치(100)로부터 제공되는 사용자 조작에 관한 정보를 처리할 수 있도록 하기 위한 필요 프로그램이 포함되어 있을 수도 있을 것이다.
모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치(100)는 모바일 플랫폼 조작부(110), 포스 피드백 생성부(120), 통신부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 조작부(110)는 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하여 3-자유도를 구현함으로써 사용자가 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전(全) 방향 동작을 제어하기 위한 조작을 입력할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 조작부(110)에 포함되는 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 각각 x축, y축 및 z축일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작은 x축을 중심으로 회전하는 롤(roll) 조작일 수 있고, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작은 y축을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 조작일 수 있고, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작은 z축을 중심으로 회전하는 요(yaw) 조작일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 조작부(110)는 제1 축, 제2 축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 입력되는 사용자 조작, 즉, 제1 축, 제2 축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 회전되는 정도를 감지하는 센서(예를 들면, FT 센서 등)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 조작부(110)는 사용자가 제1 축, 제2축 및 제3 축을 통하여 사용자 조작을 입력할 수 있도록 지원하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스는 사용자가 다리(발)로 조작할 수 있는 페달(pedal) 또는 디스크(disk)의 형태로 구성되거나 사용자가 팔(손)으로 조작할 수 있는 조이스틱(joystick)의 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 사용자 인터페이스는 제1 축, 제2 축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼 조작부(110)의 센서는 사용자 인터페이스가 제1 축, 제2 축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 회전된(즉, 기울어진) 정도를 감지할 수 있고, 이렇게 감지된 사용자 조작에 관한 정보가 통신부(130)를 통하여 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)에 전송될 수 있으며, 이에 따라 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 또는 회전 동작이 제어될 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포스 피드백 생성부(120)는 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 사용자에게 제공될 수 있는 포스 피드백을 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 또는 회전 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보는, 모바일 플랫폼(300)이 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 또는 회전 동작에 방해가 되거나 장애를 줄 수 있는 원격지의 상황에 관한 모든 정보를 의미하는 것으로서, 예를 들면, 모바일 플랫폼(300)의 이동 경로나 회전 반경에 장애물이 존재하는 경우에 이에 관한 상황 정보를 참조로 하여 포스 피드백 정보가 생성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스 피드백 생성부(120)는 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 동작 중 적어도 하나의 동작에 장애 요소가 존재한다는 취지의 상황 정보가 수신되면 모바일 플랫폼 조작부(110)의 제1축, 제2축 및 제3 축 중 장애 요소가 존재하는 적어도 하나의 동작에 대응되는 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 제공될 수 있는 포스 피드백을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포스 피드백 생성부(120)는 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 각각 포스 피드백을 출력할 수 있는 제1 액츄에이터, 제2 액츄에이터 및 제3 액츄에이터를 포함할 수 있다.
예를 들면, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동 경로에 장애물이 존재하는 경우에는, 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 제1 축을 중심으로 하여 소정의 포스 피드백이 출력되도록 할 수 있는데, 구체적으로, 제1 액츄에이터가 제1축을 중심으로 하여 소정의 힘을 인가함으로써 사용자가 사용자 인터페이스를 제1축을 중심으로 회전시키기 위해 필요한 힘의 세기(즉, 사용자 조작에 대한 저항력의 세기)를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 사용자는 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동 경로에 소정의 장애물이 존재한다는 점을 직관적으로 인식할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(130)는 모바일 플랫폼 제어 장치(100)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 모바일 플랫폼 조작부(110), 포스 피드백 생성부(120) 및 통신부(130) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(140)는 외부로부터의/외부로의 또는 모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 모바일 플랫폼 조작부(110), 포스 피드백 생성부(120) 및 통신부(130)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 3의 (a), (b), (c) 및 (d)는 각각 모바일 플랫폼 제어 장치(100)의 사시도, 측면도, 단면도 및 저면도를 나타낸다.
구체적으로, 도 3의 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치(100)는 제1 축을 중심으로 회전하는 조작인 롤(roll) 조작(310), 제2 축을 중심으로 회전하는 조작인 피치(pitch) 조작(320) 및 제3 축을 중심으로 회전하는 조작인 요(yaw) 조작(330)을 가능하게 하며, 이러한 조작은 모바일 플랫폼 제어 장치(100)에 구비된 센서(340)에 의하여 감지될 수 있다. 그리고, 앞서 설명한 바와 같이, 롤(roll) 조작, 피치(pitch) 조작 및 요(yaw) 조작은 각각 모바일 플랫폼(300)의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 동작을 제어하는 것에 대응될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 플랫폼 제어 장치(100)는 사용자가 발로 조작할 수 있는 디스크(disk) 형태의 사용자 인터페이스를 포함하거나(도 4의 (a) 참조) 사용자가 손으로 조작할 수 있는 조이스틱(joystick) 형태의 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다(도 4의 (b) 참조).
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 모바일 플랫폼 제어 장치의 조작예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 모바일 플랫폼 제어 장치(100)에 아무런 사용자 조작이 입력되지 않는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 정지하도록 제어될 수 있고(도 5의 (e) 참조), 제1 축을 중심으로 회전하는 롤(roll) 조작이 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 전진하거나 후진하도록 제어될 수 있고(도 5의 (b) 또는 (h) 참조), 제2 축을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 조작이 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 좌측으로 이동하거나 우측으로 이동하도록 제어될 수 있고(도 5의 (d) 또는 (f) 참조), 제1 축을 중심으로 회전하는 롤(roll) 조작과 제2 축을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 조작이 동시에 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 전진하면서 좌측으로 이동하거나 전진하면서 우측으로 이동하거나 후진하면서 좌측으로 이동하거나 후진하면서 우측으로 이동하도록 제어될 수 있다(도 5의 (a), (c), (g) 또는 (i) 참조).
다음으로, 도 6을 참조하면, 제3 축을 중심으로 회전하는 요(yaw) 조작만 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 제자리에서 좌회전하거나 우회전하도록 제어될 수 있고(도 6 의 (c) 또는 (d) 참조), 제1 축을 중심으로 회전하는 롤(roll) 조작과 제3 축을 중심으로 회전하는 요(yaw) 동작이 동시에 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 전진하면서 좌회전하거나 전진하면서 우회전하거나 후진하면서 좌회전하거나 후진하면서 우회전하도록 제어될 수 있고(도 6의 (a), (b), (e) 또는 (f) 참조), 제2 축을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 조작과 제3 축을 중심으로 회전하는 요(yaw) 동작이 동시에 입력되는 경우에 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(300)이 좌측으로 이동하면서 좌회전하거나 우측으로 이동하면서 우회전하도록 제어될 수 있다(도 6의 (g) 또는 (h) 참조).
이상에서 언급된 조작예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 예시적으로 열거된 것으로서, 본 발명에 따른 모바일 플랫폼 조작 장치(100)의 구성이 반드시 상기 열거된 조작예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
이상의 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 모바일 플랫폼 조작 장치(100)가 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼을 제어하는 경우에 대하여만 설명되어 있지만, 본 발명에 따른 모바일 플랫폼 조작 장치(100)의 구성이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이상에서 설명된 모바일 플랫폼 조작 장치(100)는 사용자가 가상 공간 상의 아바타(avatar)의 모바일 플랫폼을 제어할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 아바타의 모바일 플랫폼이란 가상 공간 내에서 아바타를 이동 또는 회전시킬 수 있는 모든 유형의 수단을 가리키는 개념으로서, 아바타가 사람의 형상으로 이루어진 경우에는 아바타의 다리, 발, 발가락, 허리 등이 아바타의 모바일 플랫폼에 해당할 수 있다. 물론, 아바타의 모바일 플랫폼은 실세계에 존재하는 것은 아니며, 마치 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼이 원격 존재 로봇을 실세계의 공간 상에서 움직일 수 있도록 자유도를 부여하는 것과 같이, 아바타의 모바일 플랫폼은 아바타가 가상 공간 상에서 움직이는 것으로 보여지도록 아바타의 움직이는 상태에 대한 자유도를 부여하기 위한 개념으로 볼 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 아바타의 모바일 플랫폼에 의하여 이동되는 매니퓰레이터를 조작하는 행위는 소위 매니퓰레이터 제어부(미도시)를 통해 독립적으로 수행할 수 있을 것이다. 여기서, 아바타의 매니퓰레이터이란 가상 공간 내에서 아바타가 다양한 동작을 행하는 수단이 되는 것을 가리키는 개념으로서, 아바타가 사람의 형상으로 이루어진 경우에는 아바타의 팔, 손, 손가락 등이 아바타의 매니퓰레이터에 해당할 수 있다. 물론, 여기서도 아바타의 매니퓰레이터는 실세계에 존재하는 것은 아닐 것이다.
한편, 아바타의 경우에도 마찬가지로, 아바타의 모바일 플랫폼을 사용자의 발로 제어하는 경우를 상정한다면, 아바타의 매니퓰레이터는 사용자의 손으로 제어할 수 있을 것이며, 반대로 아바타의 모바일 플랫폼을 사용자의 손으로 제어하는 경우를 상정한다면, 아바타의 매니퓰레이터는 사용자의 발로 제어할 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 모바일 플랫폼 제어 장치
110: 모바일 플랫폼 조작부
120: 포스 피드백 생성부
130: 통신부
140: 제어부
200: 통신부
300: 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼
310: 롤(roll) 조작
320: 피치(pitch) 조작
330: 요(yaw) 조작
340: 센서

Claims (12)

  1. 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼(mobile platform)을 제어하기 위한 장치로서,
    원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 모바일 플랫폼 조작부, 및
    상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 상기 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼에 탑재된 매니퓰레이터를 제어하기 위한 매니퓰레이터 제어부
    를 더 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼 조작부를 상기 사용자의 발로 조작하는 경우 상기 매니퓰레이터 제어부는 상기 사용자의 손으로 조작하도록 하고, 상기 모바일 플랫폼 조작부를 상기 사용자의 손으로 조작하는 경우 상기 매니퓰레이터 제어부는 상기 사용자의 발로 조작하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 각각 x축, y축 및 z축이고,
    상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작은 상기 x축을 중심으로 회전하는 롤(roll) 조작이고, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작은 상기 y축을 중심으로 회전하는 피치(pitch) 조작이고, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작은 상기 z축을 중심으로 회전하는 요(yaw) 조작인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼 조작부는, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 입력되는 사용자 조작을 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼 조작부는, 사용자 조작에 의하여 상기 제1 축, 제2축 및 제3 축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 회전될 수 있는 사용자 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는, 디스크(disk) 및 조이스틱(joystick) 중 어느 하나의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포스 피드백 생성부는, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 장애 요소가 존재하면, 상기 제1축, 제2축 및 제3 축 중 상기 장애 요소가 존재하는 적어도 하나의 동작에 대응되는 적어도 하나의 축을 중심으로 하여 제공되는 포스 피드백을 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포스 피드백 생성부는, 상기 원격 존재 로봇의 모바일 플랫폼의 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 각각 포스 피드백을 출력할 수 있는 제1 액츄에이터, 제2 액츄에이터 및 제3 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 아바타의 모바일 플랫폼(mobile platform)을 제어하기 위한 장치로서,
    아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제1 축, 상기 아바타의 모바일 플랫폼의 좌우 방향 이동을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제2 축 및 상기 아바타의 모바일 플랫폼의 회전을 제어할 수 있는 사용자 조작을 입력 받는 회전 가능한 제3 축을 포함하는 모바일 플랫폼 조작부, 및
    상기 아바타의 모바일 플랫폼의 전후 방향 이동, 좌우 방향 이동 및 회전 중 적어도 하나의 동작에 영향을 주는 상황에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 제1 축, 제2 축 및 제3 축을 중심으로 하여 상기 사용자에게 제공되는 포스 피드백을 생성하는 포스 피드백 생성부
    를 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼에 의하여 이동되는 상기 아바타의 매니퓰레이터를 제어하기 위한 매니퓰레이터 제어부
    를 더 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모바일 플랫폼 조작부를 상기 사용자의 발로 조작하는 경우 상기 매니퓰레이터 제어부는 상기 사용자의 손으로 조작하도록 하고, 상기 모바일 플랫폼 조작부를 상기 사용자의 손으로 조작하는 경우 상기 매니퓰레이터 제어부는 상기 사용자의 발로 조작하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
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