KR101549107B1 - 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치 - Google Patents

발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치 Download PDF

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이광규
김신영
조재희
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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치로서, 사용자의 왼발을 올려놓을 수 있는 왼쪽 발판 및 상기 사용자의 오른발을 올려놓을 수 있는 오른쪽 발판을 포함하는 발판 모듈, 상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 상기 발판 모듈이 평행 운동을 수행할 경우 상기 평행 운동이 진행된 정도를 센싱하는 평행 위치 측정 센서부, 상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 상기 발판 모듈이 회전 운동을 수행할 경우 상기 회전 운동이 진행된 정도를 센싱하는 회전 위치 측정 센서부 및 상기 평행 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 평행 운동이 진행된 정도 및 상기 회전 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 회전 운동이 진행된 정도 중 적어도 하나를 참조로 하여 상기 외부 장치를 구동하도록 지시하거나, 상기 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호를 참조로 하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판 중 적어도 하나에 역감이 작용되도록 모터부를 구동시키는 제어부를 포함하는 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면, 기존의 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치보다 발판을 사용하여 더 직관적으로 외부 장치를 제어할 수 있고, 고가의 FT센서 등을 사용한 방식보다 저가의 장치를 제공할 수 있게 되는 효과가 달성된다.

Description

발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치{APPARATUS FOR INTERACTING WITH EXTERNAL DEVICE BY USING SCAFFOLDING MODULE}
본 발명은 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 왼발을 올려놓을 수 있는 왼쪽 발판 및 사용자의 오른발을 올려놓을 수 있는 오른쪽 발판을 포함하는 발판 모듈, 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 왼쪽 발판 및 오른쪽 발판을 조작함으로써 발판 모듈이 평행 운동을 수행할 경우 평행 운동이 진행된 정도를 센싱하는 평행 위치 측정 센서부, 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 발판 모듈이 회전 운동을 수행할 경우 회전 운동이 진행된 정도를 센싱하는 회전 위치 측정 센서부 및 평행 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 평행 운동이 진행된 정도 및 회전 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 회전 운동이 진행된 정도 중 적어도 하나를 참조로 하여 외부 장치를 구동하도록 지시하거나, 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고 제어 신호를 참조로 하여 왼쪽 발판 및 오른쪽 발판 중 적어도 하나에 역감이 작용되도록 모터부를 구동시키는 제어부를 포함하는 장치에 관한 것이다.
기존의 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치는 사용자에 의해 작용하는 힘의 크기를 측정하기 위하여 FT(Force Torque)센서와 같은 힘 측정 센서를 사용하였는데, 이런 센서들은 고가의 장비들로 제조업체의 비용적인 부담이 만만치 않았다. 또한 기존의 발판 모듈로는 원격의 장치와의 보다 실감 있는 소통이 쉽지 않고 역감을 전달 받는 것이 단순한 힘의 전달에 불과하다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자는 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되며 보다 실감 있는 인터랙션이 가능한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발판 모듈을 조작하여 외부 장치와 보다 효율적으로 인터랙션하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고가의 FT센서, 토크센서를 사용하지 않고 스프링의 강성도(Stiffness)를 사용하여 사용자에게 역감을 전달하는 구조를 가지는 저가의 인터랙션 장치를 제어하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 Differential Type의 바퀴를 갖는 Mobile platform 장치를 직관적으로 제어하여 평행운동과 회전운동을 제어할 수 있으며, 사용자는 상체를 사용하지 않고 두 발을 사용하여 장치를 제어하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치로서, 사용자의 왼발을 올려놓을 수 있는 왼쪽 발판 및 사용자의 오른발을 올려놓을 수 있는 오른쪽 발판을 포함하는 발판 모듈, 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 왼쪽 발판 및 오른쪽 발판을 조작함으로써 발판 모듈이 평행 운동을 수행할 경우 평행 운동이 진행된 정도를 센싱하는 평행 위치 측정 센서부, 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 발판 모듈이 회전 운동을 수행할 경우 회전 운동이 진행된 정도를 센싱하는 회전 위치 측정 센서부 및 평행 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 평행 운동이 진행된 정도 및 회전 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 회전 운동이 진행된 정도 중 적어도 하나를 참조로 하여 외부 장치를 구동하도록 지시하거나, 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고 제어 신호를 참조로 하여 왼쪽 발판 및 오른쪽 발판 중 적어도 하나에 역감이 작용되도록 모터부를 구동시키는 제어부를 포함하는 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 기존의 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치보다 발판을 사용하여 더 직관적으로 외부 장치를 제어할 수 있는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 고가의 FT센서, 토크센서를 사용한 방식보다 사용자에게 동일한 장치를 저가로 구성하여 제공할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 압력센서와 진동모터를 사용하여 장치를 사용하는 사용자들이 보다 실감 있는 의사소통이 가능한 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 평행 운동 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 회전 운동 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발판 모듈의 평행 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발판 모듈의 회전 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발판 모듈의 틸팅 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 사시도이다.
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 속성은 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 구성
도 1은 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 사시도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양발 조작형 장치(100)는 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치로 사용자가 왼발을 올려 놓을 수 있는 왼쪽 발판(101)과 오른발을 올려 놓을 수 있는 오른쪽 발판(102)을 포함하며(편의상, 본 명세서에서는 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)을 통틀어 발판 모듈이라 함), 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)은 사용자의 발에 의한 조작으로 서로 독립적으로 이동이 가능할 수 있고, 상기 양발 조작형 장치(100)의 바닥부에는 평행하게 레일이 설치되어 있어 레일 위에서 상기 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)이 이동할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 두 발에 힘을 가하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)을 평행하게 전진 및 후진 방향으로 이동할 경우 양발 조작형 장치(100)은 레일 위에서 평행하게 이동할 수 있고, 왼발과 오른발의 힘을 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 작용하여 회전 이동을 유도할 경우 양발 조작형 장치(100)의 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)은 회전 운동을 수행할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 사용자가 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)의 기울기를 조작할 경우 상기 양발 조작형 장치(100)의 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)은 틸팅 운동을 수행할 수도 있다. 본 발명에 있어서 틸팅 운동(즉, 후술할 도 6의 기울기 운동)은 반드시 수행되어야 하는 것은 아님을 밝혀둔다.
한편, 사용자가 양발 조작형 장치(100)의 평행 운동, 회전 운동 및 기울기 운동을 수행할 때 양발 조작형 장치(100)의 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)의 변위를 측정하기 위하여 각각 평행 위치 측정 센서부(110), 회전 위치 측정 센서부(120) 및 틸팅 위치 측정 센서부(130)를 사용할 수 있다. 상기 평행 위치 측정 센서부(110), 회전 위치 측정 센서부(120) 및 틸팅 위치 측정 센서부(130)는 각각 해당되는 엔코더(Encoder)를 내부에 포함할 수 있는데 상기 각각의 엔코더는 평행 이동량, 회전 이동량, 기울기 이동량 등과 같은 아날로그 값을 디지털 값인 전기신호로 출력하는 변환기이다. 상기 엔코더는 양발 조작형 장치(100)의 평행 운동, 회전 운동 및 기울기 운동을 통해 발생한 변위 값을 디지털 값으로서 상기 외부 장치에 전달하여 사용자가 작용한 변위 값만큼 외부 장치에 운동 명령 값을 전달할 수 있도록 지원할 수 있다.
한편, 양발 조작형 장치(100)의 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102) 상에는 도 1에서와 같이 압력 센서(103) 및 진동모터(104) 중 적어도 일부가 형성될 수 있는데, 상기 압력 센서(103)는 상기 사용자가 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 상기 사용자의 발을 이용하여 압력을 가할 때 상기 압력의 크기를 측정하여 제어부(미도시)에 압력 값을 전달하면 제어부는 상기 측정된 압력의 크기를 상기 외부 장치에 전달하여 외부 장치를 제어 할 수 있고, 상기 진동 모터(104)는 상기 외부 장치로부터 상기 제어부를 통해 수신한 진동에 관한 제어 신호에 따라 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 진동을 발생시키며 발생한 진동을 통해 사용자는 외부 장치(가령, 무인 로봇) 또는 상기 외부 장치(가령, 유인 로봇)를 조종하는 사용자의 상태를 느낄 수 있게 한다.
또한, 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 압력 센서(103)가 복수 개 형성되어 있을 경우 상기 사용자가 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 상기 사용자가 발을 통해 다양한 패턴의 압력을 가할 때 상기 압력의 크기의 분포 정보를 획득하며, 상기 제어부는 상기 획득된 압력 크기의 분포 정보를 상기 외부 장치에 전달하여 외부 장치의 운동을 다양한 패턴으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 복수 개의 진동 모터(104)가 형성되어 있을 경우 상기 외부 장치로부터 상기 제어부를 통해 수신한 상기 제어 신호에 포함된 압력의 분포 정보에 따라 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)의 각 부위에 차등적으로 진동이 일어나게 하여 사용자에게 역감을 전달할 수도 있다.
또한, 상기 외부 장치가 움직이는 환경이라면 상기 외부 장치가 진행중인 노면의 상태에 대한 정보를 제어 신호를 통해 왼쪽 발판(101) 및 오른쪽 발판(102)의 상기 복수 개의 진동 모터(104)를 통해 출력하여 상기 사용자가 외부 장치의 현재 노면 상태를 진동으로 느낄 수도 있으며, 복수 개의 진동 모터(104)가 구동되는 순서에 의해 노면의 상태를 패턴화시켜 사용자로 하여금 노면의 상태를 패턴화된 진동으로 느끼게 할 수도 있다.
상기 제어부와 상기 제어 신호는 도시되지 않았지만 제어부는 상기 양발 조작형 장치(100)의 내부에 포함되거나 양발 조작형 장치(100)의 외부에서 양발 조작형 장치(100)와 연동되도록 작용할 수 있으며 제어 신호는 외부 장치의 움직임에 따른 정보값이나 외부 장치의 환경에 의해 야기되는 정보값 등을 포함하는 신호를 의미할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 평행 운동 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양발 조작형 장치(100)를 이용하여 외부 장치와 연동함에 있어서 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)을 조작함으로써 상기 양발 조작형 장치(100)가 평행 운동을 수행할 경우 상기 평행 운동이 진행된 정도를 센싱하기 위하여 회전 막대(200), 평행 모션 파트(210), 평행 스토퍼 파트(220), 제1 스프링(230), 1축 선형 액츄에이터(240), 평행 위치 측정 센서부(110)를 포함할 수 있다.
한편, 회전 막대(200)는 가령 좌우 대칭으로 설치될 수 있으며, 각각의 일단은 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 고정되어 있으며 각각의 타단은 평행 모션 파트(210)에 결합되어 있다. 예를 들어, 상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)을 조작하여 양발 조작형 장치(100)가 평행 운동을 수행하도록 할 경우 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)과 연결된 상기 회전 막대(200)는 상기 사용자가 양발 조작형 장치(100)에 힘을 준 방향으로 힘을 받게 되고, 이에 따라 평행 모션 파트(210)는 사용자가 힘을 준 방향으로 힘을 받게 된다. 또한, 평행 모션 파트(210)와 평행 스토퍼 파트(220)는 제1 스프링(230)을 통해 연결이 되어 있는데, 평행 스토퍼 파트(220)가 고정되어 있을 경우 사용자가 회전 막대(200)를 평행으로 이동시키면 이동할 때 평행 모션 파트(210)에 연결되어 있는 제1 스프링(230)의 힘을 전달 받게 되며, 제1 스프링(230)의 압축 길이가 커질수록 더 큰 힘을 전달 받게 될 것이다. 이 때 받은 힘을 평행 위치 측정 센서(250)와 마그네틱 밴드(260)를 통해 측정할 수 있다.
한편 평행 스토퍼 파트(220)가 평행 운동하게 되면 평행 스토퍼 파트(220)와 연결된 1축 선형 액츄에이터(240) 내부의 볼스크류(ball screw)가 평행운동을 회전운동으로 변환하여 회전함에 따라 1축 선형 액츄에이터(240)와 연결된 평행 위치 측정 센서부(110)에 상기 볼스크류의 회전량이 전달되고, 평행 위치 측정 센서부(110)가 회전량의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 외부 장치로 평행 운동 값을 전달하면, 이를 통해 외부 장치를 원격으로 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 양발 조작형 장치의 회전 운동 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양발 조작형 장치(100)를 이용하여 외부 장치와 연동함에 있어서 상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 조작하여 양발 조작형 장치(100)가 회전 운동을 수행하려는 경우 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)과 연결된 상기 회전 막대(200)는 회전 중심 축(회전 모션 모터(162)의 중앙부를 관통하는 방향의 축)을 기준으로 사용자가 힘을 준 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 회전 막대(200)와 회전 스토퍼 파트(270)는 제2 스프링(280)을 통해 연결되어 있으며, 회전 스토퍼 파트(270)가 고정되어 있을 경우 사용자가 회전 막대(200)를 회전 운동시키면 회전 스토퍼 파트(270)에 연결되어 있는 제2 스프링(280)의 힘을 전달 받게 될 수 있으며, 제2 스프링(280)을 통해 받은 힘을 회전 각도 측정 센서(290)를 통해 측정할 수 있다.
한편 회전 스토퍼 파트(270)가 회전 운동을 하게 되면 회전 위치 센서부(120)가 회전량의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 외부 장치에 전달하고, 이에 따라 외부 장치의 회전 운동을 제어할 수 있다.
한편, 외부 장치가 장애물에 막혀 이동 및 회전이 불가능하거나 외부 장치가 경사진 곳에 도착하여 운동이 힘들 경우에 외부 장치에서 양발 조작형 장치(100)로 장애물이나 경사도에 관한 제어 신호를 송신할 수 있으며, 양발 조작형 장치(100)의 제어부는 제어 신호를 수신하고 이에 따라 도 1에 도시한 바와 같은 상기 평행 모션 모터(161), 회전 모션 모터(162) 및 틸팅 모션 모터(163) 중 적어도 일부를 제어하여 사용자에게 역감을 제공할 수 있다. 즉, 외부 장치 주변의 장애물에 대한 제어 신호가 제어부를 통해 수신되면 상기 제어 신호를 참조로 하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102) 중 적어도 하나에 역감이 작용되도록 모터부(160)를 구동시킬 수 있다. 모터부(160)가 구동되면 사용자는 상기 외부 장치의 인근에 장애물이나 경사진 곳이 있는 것을 역감으로 느낄 수 있다. 가령, 외부 장치가 장애물에 가까워질수록 사용자에게 더 큰 역감이 작용되도록 모터부가 작동되도록 할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 발판 모듈의 평행 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발판 모듈의 회전 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발판 모듈의 틸팅 운동에 따른 위치변화의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양발 조작형 장치(100)를 이용하여 외부 장치와 연동함에 있어서 상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판(101) 및 상기 오른쪽 발판(102)에 대한 기울기 운동을 독립적으로 수행할 경우 기울기 운동이 진행된 정도를 측정하여 상기 외부 장치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 왼쪽 발판(101)의 기울기 운동을 수행할 경우 기울어진 정도를 틸팅 위치 측정 센서부(130)를 통해 측정하고 틸팅 위치 측정 센서부(130)가 회전량의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 외부 장치로 틸팅 운동 값을 전달하면, 사용자가 양발 조작형 장치(100)의 틸팅 운동을 제어한 방향으로 외부 장치를 원격으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 양발 조작형 장치(100)와 연동 가능한 외부 장치는 무인 로봇일 수도 있고 유인 로봇일 수도 있는데, 유인 로봇일 경우에는 다른 사용자에 의해 조작되는 경우를 상정할 수 있고 이 경우 외부 장치(즉, 유인 로봇)은 양발 조작형 장치(100)와 동일한 구조를 가지는 것을 상정할 수 있을 것이다.
우선, 양발 조작형 장치(100)와 연동하는 외부 장치가 무인 로봇인 경우를 상정해 보자.
이 경우에는 본 발명의 역감 구현 메커니즘을 통하여 사용자가 원격지의 무인 로봇의 주행을 제어할 때 로봇 주위의 장애물 정보, 경사 정보 등을 사용자에게 표현하기 위하여 역감을 제공할 수 있다. 예를 들어 사용자가 본 발명의 양발 조작형 장치(100)를 평행 운동으로 구동시키면 원격지의 무인 로봇은 직진 운동을 하는데, 만약 무인 로봇의 앞에 장애물이 있다면 본 발명의 양발 조작형 장치(100)는 사용자가 구동하고 있는 평행 운동 방향의 반대 방향으로 역감을 전달해 주기 위하여 모터부(160)를 구동시킬 것이다. 참고로, 역감의 세기가 커질수록 원격지의 무인 로봇과 장애물이 가까워진다는 것을 표현할 수 있다. 앞서 언급하였듯이, 발판 모듈에는 다수의 진동 모터(104)가 부착되어 있을 수 있으며, 진동 모터(104)의 진동 패턴 순서를 만들어서 주행 중인 무인 로봇의 바닥 표면 정보를 표현할 수 있다.
다음으로, 양발 조작형 장치(100)와 연동하는 외부 장치가 유인 로봇인 경우를 상정해 보자.
이 경우에는 본 발명의 양발 조작형 장치(100)를 각각 사용하고 있는 두 사용자 간의 구동 정보, 발바닥 감각 정보 등을 교환할 수 있다.
가령, 본 발명을 사용하는 두 사용자를 A, B라고 가정하면, 사용자 A가 본 발명의 양발 조작형 장치(100)를 이용하여 평행 운동과 회전 운동을 하고 있고 발바닥으로 발판을 밟거나 가볍게 두드리면 발판에 부착되어 있는 압력 센서(103)와 평행 위치 측정 센서부(110), 회전 위치 측정 센서부(120), 틸팅 위치 측정 센서부(130) 등의 센서들이 사용자 A의 구동 상태 정보를 입력 받아서 사용자 B가 사용하고 있는 본 발명의 양발 조작형 장치(100)와 동일한 구조의 외부 장치로 전달한다. 그리고 사용자 A가 전달한 입력 정보가 변환되어 사용자 B가 사용하고 있는 본 발명의 외부 장치의 모터부(160)와 발판에 부착되어 있는 진동 모터(104)로 출력된다. 그래서 사용자 B는 사용자 A의 구동 상태와 발바닥 압력 정보 및 터치 정보를 느낄 수 있게 되기 때문에 두 사용자는 구동 정보와 발바닥의 감각 정보를 공유할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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: 양발 조작형 장치
101: 왼쪽 발판
102: 오른쪽 발판
103: 압력센서
104: 진동모터
110: 평행 위치 측정 센서부
120: 회전 위치 측정 센서부
130: 틸팅 위치 측정 센서부
160: 모터부
161: 평행 모션 모터
162: 회전 모션 모터
163: 틸팅 모션 모터
200: 회전 막대
210: 평행 모션 파트
220: 평행 스토퍼 파트
230: 제1 스프링
240: 1축 선형 액츄에이터
250: 평행 위치 측정 센서
260: 마그네틱 밴드
270: 회전 스토퍼 파트
280: 제2 스프링
290: 회전 각도 측정 센서

Claims (14)

  1. 발판 모듈을 이용하여 외부 장치와 연동되는 인터랙션 장치에 있어서,
    사용자의 왼발을 올려놓을 수 있는 왼쪽 발판 및 상기 사용자의 오른발을 올려놓을 수 있는 오른쪽 발판을 포함하는 발판 모듈;
    상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 상기 발판 모듈이 평행 운동을 수행할 경우 상기 평행 운동이 진행된 정도를 센싱하는 평행 위치 측정 센서부;
    상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 상기 발판 모듈이 회전 운동을 수행할 경우 상기 회전 운동이 진행된 정도를 센싱하는 회전 위치 측정 센서부; 및
    상기 평행 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 평행 운동이 진행된 정도 및 상기 회전 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 회전 운동이 진행된 정도 중 적어도 하나를 참조로 하여 상기 외부 장치를 구동하도록 지시하거나, 상기 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호를 참조로 하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판 중 적어도 하나에 역감이 작용되도록 모터부를 구동시키는 제어부
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자가 자신의 왼발 및 오른발을 이용하여 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판을 조작함으로써 상기 발판 모듈이 기울기 운동을 수행할 경우 상기 기울기 운동이 진행된 정도를 센싱하는 틸팅 위치 측정 센서부를 더 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 틸팅 위치 측정 센서부에 의해 센싱된 상기 기울기 운동이 진행된 정도를 추가적으로 참조로 하여 상기 외부 장치를 구동하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터부는,
    1축 선형 액츄에이터를 동작시켜 상기 1축 선형 액츄에이터와 연동되어 있는 평행 스토퍼 파트가 평행 운동을 하도록 하는 평행 모션 모터를 포함하되,
    회전 막대를 통하여 상기 발판 모듈과 연결된 평행 모션 파트 및 상기 평행 스토퍼 파트는 제1 스프링을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모터부는,
    상기 평행 모션 파트에 고정된 회전 모션 모터를 더 포함하되,
    상기 회전 모션 모터가 구동되면 상기 회전 모션 모터와 연동되는 회전 스토퍼 파트가 회전 운동을 하며, 상기 회전 스토퍼 파트와 상기 회전 막대는 제2 스프링을 통하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부 장치는 다른 사용자에 의해 조작되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외부 장치는 상기 인터랙션 장치와 동일한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부 장치는 무인 로봇인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 무인 로봇이 움직이는 환경에 포함된 장애물 정보 및 경사 정보 중 적어도 하나를 참조로 하여 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무인 로봇이 상기 장애물에 가까워질수록 상기 제어 신호는 상기 인터랙션 장치의 상기 제어부가 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판 중 적어도 하나에 보다 큰 역감이 작용되도록 제어하는 것을 지시하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판에는 압력 센서 및 진동 모터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하되,
    상기 압력 센서는 상기 사용자가 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판에 상기 사용자의 발로 압력을 가할 때 상기 압력의 크기를 측정하고, 상기 제어부는 상기 측정된 압력의 크기를 상기 외부 장치에 전달하며,
    상기 진동 모터는 상기 외부 장치로부터 상기 제어부를 통해 수신한 상기 제어 신호에 따라 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판에 진동이 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판에는 압력 센서 및 진동 모터가 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하되,
    상기 복수 개의 압력 센서는, 상기 사용자가 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판에 상기 사용자의 발로 압력을 가할 때 상기 압력의 크기의 분포 정보를 획득하고, 상기 제어부는 상기 획득된 압력의 크기의 분포 정보를 상기 외부 장치에 전달하며,
    상기 복수 개의 진동 모터는, 상기 외부 장치로부터 상기 제어부를 통해 수신한 상기 제어 신호에 포함된 압력의 분포 정보에 따라 상기 왼쪽 발판 및 상기 오른쪽 발판의 각 부위에 차등적으로 진동이 일어나게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외부 장치가 움직이는 환경에 포함된 노면 상태에 대한 정보를 상기 복수 개의 진동 모터를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외부 장치가 움직이는 환경에 포함된 노면 상태에 대한 정보를 상기 복수 개의 진동 모터가 구동되는 순서에 의해 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
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