KR101631547B1

KR101631547B1 - 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇

Info

Publication number: KR101631547B1
Application number: KR1020140089978A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 이상민
Original assignee: (주)로보티즈
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-06-20
Also published as: KR20160009419A

Abstract

본 발명의 일실시예는, 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇으로서, 인쇄회로기판 상에 마련된 센서부와, 바퀴를 구동하는 구동부와, 상기 센서부 및 상기 구동부와 연결되어 센싱신호 및 제어신호를 송수신하는 제어부를 포함하며, 상기 센서부는 상기 인쇄회로기판에 위치하는 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서를 포함하고, 상기 센서부, 구동부 및 제어부는 베이스 플레이트 상에 마련되고, 상기 제어부는, 상기 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서 중 하나 이상을 활성화시키는 모드에 따라 미리 정해진 동작을 행하도록 상기 구동부를 제어하며, 상기 인쇄회로기판의 상면에는 상기 모드를 전환시키는 모드 전환 스위치가 마련되며, 상기 베이스 플레이트에는 매트릭스형으로 배치되는 복수개의 결합공이 마련되며, 상기 복수개의 결합공이 마련된 상기 베이스 플레이트 상에는 상기 인쇄회로기판 및 외측 커버가 일체로 형성되며, 상기 결합공을 통해 결합구가 결합되며, 상기 결합구는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 상기 베이스 플레이트에 착탈가능하게 결합시키는 소켓 또는 리벳 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 교구용 로봇을 제공한다.

Description

다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇{EDUCATIONAL ROBOT CAPABLE OF MULTI-SENSING FUNCTION}

본 발명은 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 센서를 구비하여 모드 전환에 의해 특정 동작을 수행할 수 있도록 한 교구용 로봇에 관한 것이다.

최근 각급 학교에서 다양한 형태의 교구용 로봇을 활용한 수업이 진행되고 있다. 이러한 교구용 로봇은 주로 조립식 로봇으로 구성되며, 사용자는 다양한 모터나 액츄에이터, 결합 구조물, 센서, 및 기타 각종 소자를 조립하여 원하는 형태의 로봇을 제작해 볼 수 있다.

그러나 종래의 교구용 로봇은 그 센싱 종류가 제한되어 있어 사용자가 원하는 다양한 동작 기능의 수행이 곤란하였다. 또한, 동작 기능의 전환을 위해서는 별도의 센서를 설치하여 제어라인을 변경하는 등의 추가적인 조립 과정이 필요한 경우가 대부분이었다.

따라서, 별도의 추가 조립을 하지 않고도 사용자가 원하는 수준의 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇이 요구되고 있다.

한편, 전술한 바와 같이 종래의 교구용 로봇으로는 주로 조립식 로봇이 이용되었는데, 이러한 조립식 로봇에는 다양한 형태의 블록이나 플레이트가 사용되었다. 블록이나 플레이트는 교구용 로봇의 몸체를 이루거나, 각종 소자의 부착을 위한 프레임으로 사용되는데, 이러한 블록 또는 플레이트를 조립하여 여러 가지 형상과 기능을 가진 로봇을 구현할 수 있게 된다.

그러나, 블록이나 플레이트의 조립시 이들 요소 간의 결합이 나사를 이용한 체결 조립이거나 납땜, 접착제 등을 이용한 조립일 경우 조립 편리성이 낮을 뿐만 아니라, 이를 위한 추가적인 도구가 필요하고, 또한 일단 조립된 이후에 분해가 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서, 교구용 로봇에 있어서도 사용자의 조립 및 분해가 간편한 구조가 요구되고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2013-0057625호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 추가 조립을 하지 않고도 사용자가 원하는 수준의 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 과제는 사용자에 의한 조립 및 분해가 간편한 구조를 가진 교구용 로봇을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇으로서, 인쇄회로기판 상에 마련된 센서부와, 바퀴를 구동하는 구동부와, 상기 센서부 및 상기 구동부와 연결되어 센싱신호 및 제어신호를 송수신하는 제어부를 포함하며, 상기 센서부는 상기 인쇄회로기판에 위치하는 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서를 포함하고, 상기 센서부, 구동부 및 제어부는 베이스 플레이트 상에 마련되고, 상기 제어부는, 상기 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서 중 하나 이상을 활성화시키는 모드에 따라 미리 정해진 동작을 행하도록 상기 구동부를 제어하며, 상기 인쇄회로기판의 상면에는 상기 모드를 전환시키는 모드 전환 스위치가 마련되며, 상기 베이스 플레이트에는 매트릭스형으로 배치되는 복수개의 결합공이 마련되며, 상기 복수개의 결합공이 마련된 상기 베이스 플레이트 상에는 상기 인쇄회로기판 및 외측 커버가 일체로 형성되며, 상기 결합공을 통해 결합구가 결합되며, 상기 결합구는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 상기 베이스 플레이트에 착탈가능하게 결합시키는 소켓 또는 리벳 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 교구용 로봇을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 바퀴는 상기 베이스 플레이트의 양측면에 설치된 측벽 플레이트 외측에 마련되며, 상기 바퀴의 지름은 상기 측벽 플레이트의 폭보다 커서 상기 교구용 로봇의 상하 위치를 바꾸어도 구동 가능할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 측벽 플레이트에는 매트릭스형으로 배치되는 복수개의 결합공이 마련되며, 상기 결합공을 통해 결합구가 결합될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제어부를 외부 기기에 전기적으로 연결시키는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.

삭제

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 적외선 센서는, 상기 인쇄회로기판의 하면에 위치한 발광부, 및 상기 발광부의 좌우측에 각각 마련된 제1 수광부 및 제2 수광부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 접촉 센서는, 상기 인쇄회로기판의 상면 좌우측에 마련된 한 쌍의 스프링 형태 접촉 감지 센서일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 음향 센서는, 상기 인쇄회로기판의 상면 중앙에 마련된 콘덴서 마이크형 음향 감지 센서일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 결합구는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 상기 측벽 플레이트에 착탈가능하게 결합시키는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 별도의 추가 조립을 하지 않고도 사용자가 원하는 수준의 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 사용자에 의한 조립 및 분해가 간편한 구조를 가진 교구용 로봇을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 기능 단위를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 교구용 로봇에서 외측 커버를 제거한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 교구용 로봇에서 센서부 부분을 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 2의 교구용 로봇에서 적외선 센서 부분을 나타낸 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 적외선 센서에 대한 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 접촉 센서에 대한 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 음향 센서에 대한 회로 구성도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.　 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.　 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.　 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명은 다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇에 관한 것이다. 이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 기능 단위를 모식적으로 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 사시도, 도 3은 도 2의 교구용 로봇에서 외측 커버를 제거한 모습을 나타낸 사시도, 도 4는 도 2의 교구용 로봇에서 센서부 부분을 나타낸 확대도, 도 5는 도 2의 교구용 로봇에서 적외선 센서 부분을 나타낸 확대도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 교구용 로봇(1)은 다중 센싱 기능을 가진 것으로, 제어부(100), 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 음향 센서(130), 구동부(140) 및 바퀴(70)를 포함할 수 있다.

여기서, 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130)를 총칭하여 센서부라 하며, 센서부에는 위 센서 이외에 다양한 센서가 추가 설치될 수 있다. 예컨대, 사용자가 원하는 복합 명령의 수행에 필요한 입력부로서, 가속도 센서, 마그네틱 센서, 온도 센서, 습도 센서, 모션 센서, 압전 센서 등 다양한 형태와 기능을 가진 센서가 센서부에 마련될 수 있다.

한편, 센서부는 인쇄회로기판 상에 마련된다. 즉, 센서부는 인쇄회로기판의 상면 또는 하면에 위치하는 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130)를 포함하며, 그 상세 구성은 도 2 이하의 도면을 참조하여 후술하기로 한다.

구동부(140)는 바퀴(70)를 구동하며, 예컨대 서보 모터일 수 있으나, 그 형태나 종류에 특별한 제한은 없다.

제어부(100)는 센서부(110; 120; 130) 및 구동부(140)와 전기적으로 연결되어 센싱신호 및 제어신호를 송수신하며, 예컨대 마이크로 컨트롤러로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(100)는 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130) 중 하나 이상을 활성화시키는 모드에 따라 미리 정해진 동작을 행하도록 구동부(140)를 제어하게 되는데, 그 상세는 후술하기로 한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따라 실제 구현한 교구용 로봇의 일실시예를 나타낸 사진이다. 도 2를 참고하면, 교구용 로봇(1)의 몸체는 베이스 플레이트(10), 측벽 플레이트(20), 및 외측 커버(30)로 이루어진다.

먼저, 베이스 플레이트(10) 상에는 전술한 센서부(110; 120; 130), 구동부(140), 및 제어부(100)가 마련될 수 있다. 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(10)는 넓은 평판 형태의 구조물로 이루어질 수 있으며, 이 베이스 플레이트(10)를 기초로 다양한 부품이 결합될 수 있다.

한편, 베이스 플레이트(10) 상에는 후술하는 인쇄회로기판(40) 및 외측 커버(30)가 일체로 형성될 수 있다. 이러한 베이스 플레이트(10)의 구조로 인해 케이싱 일체화가 가능하게 된다. 즉, 베이스 플레이트(10) 상에 인쇄회로기판(40)을 비롯하여, 각종 부품 소자 혹은 별도의 플레이트들이 미리 정해진 위치에서 결합 가능하게 구성되며, 따라서 구조가 간단해지고, 조립이 편리해질 뿐만 아니라 경제성도 높아진다(가격저하).

베이스 플레이트(10)의 양측면에는 측벽 플레이트(20)가 설치된다. 이 측벽 플레이트(20) 역시 베이스 플레이트(10)와 마찬가지로 넓은 평판 형태의 구조물로 이루어질 수 있다. 측벽 플레이트(20)의 외측에는 구동부(140)와 축연결된 바퀴(70)가 마련될 수 있다.

여기서, 바퀴(70)의 지름은 측벽 플레이트(20)의 폭, 즉 도면에서 측벽 플레이트(20)의 상하방향 길이보다 크게 마련될 수 있다. 이러한 구성을 취함으로써 바퀴(70)는 교구용 로봇(1)의 몸체의 측면부를 형성하는 측벽 플레이트(20) 보다 상하로 더 돌출되며, 따라서 교구용 로봇(1)의 상하 위치를 바꾸어도 구동 가능하게 된다.

이는 다양한 센서들, 즉 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130)를 인쇄회로기판(40)의 어느 한쪽 면에만 배치하기 어려운 경우, 이들 센서(110; 120; 130)를 인쇄회로기판(40)의 상면 및 하면에 적절히 분산 배치하고, 이러한 경우에도 적절한 센서의 동작을 보장할 수 있게 된다. 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.

전술한 베이스 플레이트(10) 또는 측벽 플레이트(20)에는 복수개의 결합공(H)이 매트릭스 형으로 배치될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(10) 또는 측벽 플레이트(20)에는 결합공(H)이 다수의 열과 행을 따라 관통 설치될 수 있으며, 이 결합공(H)을 통해 결합구(60)가 결합될 수 있다.

여기서, 결합구(60)는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 베이스 플레이트(10) 또는 측벽 플레이트(20)에 착탈가능하게 결합시킬 수 있다. 외측 부재는 사용자가 원하는 다양한 기능(장식 기능을 포함함)을 수행할 수 있는 유닛으로서, 예컨대 스피커, 카메라, 발광부, 안테나, 장식부재 등일 수 있으나, 이러한 유닛으로만 한정되는 것은 아니다.

결합구(60)는 예컨대 탄성력을 이용하여 외측 부재를 결합공(H)에 결합시키는 소켓 또는 리벳 형태로 구성될 수 있다.

한편, 베이스 플레이트(10)와 측벽 플레이트(20)는 수지 또는 금속제의 부재로서, 다양한 구조물 형상으로 만들어질 수 있다. 또한, 베이스 플레이트(10)와 측벽 플레이트(20)에 형성되는 결합공(H)은 서로 다른 직경을 가진 복수개의 관통 구멍으로 마련될 수도 있다.

외측 커버(30)는 베이스 플레이트(10)와 측벽 플레이트(20)를 덮어서 내측에 수용되는 부품들을 보호한다. 외측 커버(30)에는 베이스 플레이트(10) 또는 측벽 플레이트(20)와 마찬가지로 다수개의 결합공(H)이 마련될 수 있다. 또한, 외측 커버에는 사용자가 후술하는 모드 전환 스위치(101)나 전원 스위치(102)를 직접 조작할 수 있도록 하는 개구부가 마련되는 것도 가능하다.

한편, 베이스 플레이트(10) 상에는 각종 부품 소자를 설치할 수 있는 인쇄회로기판(40)이 마련될 수 있다.

도 3을 참고하면, 인쇄회로기판(40)은 베이스 플레이트(10)의 일측 양단부에 마련된 다수개의 관형 스페이서(90)를 개재하여 볼트(91) 또는 기타 결합부재에 의하여, 베이스 플레이트(10) 상에 소정 거리 이격하여 고정 결합될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(40)의 일측 중앙 단부와 베이스 플레이트(10) 사이에는 각형 스페이서(90)가 마련될 수 있다.

다시 도 2를 참고하면, 인쇄회로기판(40)은 외측 커버(30) 내에 수용될 수 있으며, 인쇄회로기판(40)과 베이스 플레이트(10)의 이격 구조에 따른 전방측 개구부는 전방측 커버(50)에 의해 덮일 수 있다.

도 3을 참고하면, 베이스 플레이트(10) 상에는 서보 모터(80) 및 배터리(B)가 마련될 수 있으며, 이 서보 모터(80)와 배터리(B)는 도 1의 구동부(140)를 이루는 구성요소가 된다.

한편, 도시되지는 않았으나 인쇄회로기판(40) 상에는 제어부(100)와 전기적으로 연결된 통신모듈이 추가적으로 구비될 수 있다. 이러한 통신 모듈을 이용하여 교구용 로봇(1)은 외부기기, 예컨대 컴퓨터, 스마트폰, 또는 로봇 전용 컨트롤러와 유선 혹은 무선 통신 방식으로 접속할 수 있다. 통신 모듈을 구비함으로써, 사용자는 교구용 로봇(1)의 제어 프로그램을 수정하거나 추가(업로드)하는 것이 가능하게 된다. 또한, 외부 기기를 이용하여 교구용 로봇(1)을 조종하는 것도 가능하게 된다.

도 4 및 도 5와 더불어, 도 6 내지 도 8의 회로도를 이용하여 센서부의 구조를 상술하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 적외선 센서에 대한 회로 구성도, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 접촉 센서에 대한 회로 구성도, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 교구용 로봇의 음향 센서에 대한 회로 구성도이다.

먼저 도 4를 참고하면, 인쇄회로기판(40)의 상면에는 모드 전환 스위치(101), 전원 스위치(102), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130)가 마련될 수 있으며, 도 5를 참고하면, 인쇄회로기판(40)의 하면에는 적외선 센서(110)가 마련될 수 있다.

모드 전환 스위치(101)는 센서부의 활성화 동작, 즉 적외선 센서(110), 접촉 센서(120), 및 음향 센서(130) 중 하나 이상을 활성화시키는 동작 모드를 설정하는 스위치이다. 예컨대 사용자가 모드 전환 스위치(101)를 한 번 누르면 적외선 센서(110)가 활성화되어 동작 센싱이나 라인 트레이싱 등의 로봇 동작이 이루어질 수 있으며, 예컨대 사용자가 모드 전환 스위치(101)를 소정 시간 이내에 연속적으로 두 번 누르면 접촉 센서(120)가 활성화되어 로봇이 이동하면서 장애물을 만날 경우 소정 각도 회전하는 동작이 이루어질 수 있으며, 예컨대 사용자가 모드 전환 스위치(101)를 소정 시간 이내에 연속적으로 세 번 누르면 음향 센서(130)가 활성화되어 외부의 소정 크기 이상의 음향(예컨대, 박수 소리)에 반응하여 로봇이 소정 거리 이동하거나 소정 각도 회전하는 동작이 이루어질 수 있다. 위와 달리, 모드 전환 스위치(101)의 설정에 따라 두 개 이상의 센서가 동시에 활성화되는 것도 물론 가능하다.

전원 스위치(102)는 전원의 온(on), 오프(off)를 조종하는 스위치이다.

도 5를 참고하면, 적외선 센서(110)는 인쇄회로기판(40)의 하면에 위치한 발광부(111), 및 이 발광부(111)의 좌우측에 각각 마련된 제1 수광부(112) 및 제2 수광부(113)를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 센서(110)는1개의 적외선 발광부(111)와 2개의 적외선 수광부(112; 113)를 이용하여 좌우 방향 및 물체 감지가 가능하며, 따라서 발광부가 1개 절약될 수 있다.

발광부(111)의 발광 방향을 향하여 소정 거리 내에 외부 물체가 감지되면, 이 외부 물체에 의해 반사되는 빛이 제1 수광부(112) 또는 제2 수광부(113)로 유입되고, 이로써 외부 물체의 존재 여부를 알 수 있게 된다. 또한, 제1 수광부(112)와 제2 수광부(113) 측으로 유입되는 반사광의 순서에 파악하여, 외부 물체가 좌측에서 우측으로, 또는 그 반대 방향으로 움직이고 있음을 감지할 수 있게 된다.

따라서, 적외선 센서(110)를 이용하여 동작 감지 및 라인 트레이싱이 가능하게 된다. 예컨대, 도 3과 같은 상하 방향으로 교구용 로봇(1)이 위치하고, 적외선 센서(110)의 기능이 활성화된 경우, 적외선 센서(110)는 하측 방향에서의 물체 감지가 가능하게 되며, 따라서 교구용 로봇(1)이 이동하는 바닥면에 마련된 가이드 라인(예컨대 주변부와 다른 색상으로 형성된 라인)을 감지하여 이 가이드 라인을 따라 교구용 로봇(1)이 이동할 수 있게 된다(라인 트레이싱).

한편, 도 3과 반대의 상하 방향을 가지도록 교구용 로봇(1)을 위치시키면, 적외선 센서(110)는 교구용 로봇(1)의 상측 방향에서의 물체 감지가 가능하게 되며, 따라서 예컨대 사용자가 교구용 로봇(1)의 상측에서 좌에서 우로 손을 움직이면, 교구용 로봇(1)은 좌측에서 우측으로 이동하거나 우측으로 회전하는 동작을 행할 수 있으며, 반대로 사용자가 교구용 로봇(1)의 상측에서 우에서 좌로 손을 움직이면, 교구용 로봇(1)은 우측에서 좌측으로 이동하거나 좌측으로 회전하는 동작을 행할 수 있다(동작 감지).

이러한 동작 감지 및 라인 트레이싱 기능을 모두 구현하기 위하여, 전술한 바와 같이 교구용 로봇(1)의 상하 위치를 바꾸어도 구동 가능하도록 바퀴(70)와 측벽 플레이트(20)의 형상 및 크기가 조정될 수 있다.

한편, 도 6은 전술한 적외선 센서(110)의 회로 구성도로서, 여기서 IR_FIRE는 발광부를, IR_LEFT 및 IR_RIGHT는 2개의 수광부를, VDD는 전원단을 각각 의미한다. IR_FIRE에서 나와 외부 물체에서 반사된 광을 IR_LEFT 및 IR_RIGHT에서 감지하여 센싱신호를 발생시키도록 회로가 구성되어 있다.

다음으로, 도 4를 참고하면, 접촉 센서(120)는 인쇄회로기판(40)의 상면 좌우측에 마련된 한 쌍의 스프링 형태 접촉 감지 센서일 수 있다. 즉, 접촉 센서(120)는 탄성 복원력이 좋은 스프링을 이용한 접촉 감지 센서일수 있으며, 이러한 더듬이 형태의 접촉 감지 센서를 이용하여 교구용 로봇(1)의 이동 방향에 따른 좌우측 장애물을 감지하게 된다.

예컨대, 접촉 센서(120)의 기능이 활성화된 경우, 교구용 로봇(1)은 일정한 방향으로 이동을 하다가, 만약 좌측에 위치한 접촉 센서(120)에 장애물의 터치가 감지되면 이 장애물을 피하기 위하여 우측으로 소정 각도 회전을 한 후에 계속 이동을 하고, 만약 우측에 위치한 접촉 센서(120)에 장애물의 터치가 감지되면 이 장애물을 피하기 위하여 좌측으로 소정 각도 회전을 한 후에 계속 이동을 하게 된다. 만약, 좌우측에 위치한 한 쌍의 접촉 센서(120)에 동시에 장애물의 터치가 감지될 경우, 이 장애물을 피하기 위하여 교구용 로봇(1)이 180도 방향 전환을 하여 계속 이동을 하는 것도 가능하다.

한편, 도 7은 전술한 접촉 센서(120)의 회로 구성도로서, 외부 물체(장애물)와 접촉한 스프링이 VDD에 닿으면 센싱 신호를 발생시키게 되는데, 예컨대 이 회로 구성도에서 TP1이 TP3와 접하거나 TP2가 TP4와 접하면 외부 물체를 인식하는 센싱 신호를 발생시키게 된다.

다시 도 4를 참고하면, 음향 센서(130)는 인쇄회로기판(40)의 상면 중앙에 마련된 콘덴서 마이크형 음향 감지 센서일 수 있다.

음향 센서(130)의 기능이 활성화된 경우, 외부의 소정 크기 이상의 음향에 반응하여 로봇이 이동 또는 회전하는 동작을 할 수 있는데, 예컨대 사용자가 박수를 한 번 치면 우회전, 박수를 두 번 치면 좌회전, 박수를 세 번 치면 직진 이동을 하도록 동작을 설정할 수 있다.

한편, 도 8은 전술한 음향 센서(130)의 회로 구성도로서, 콘덴서 마이크(MIC)에 소리가 입력되면 이 입력값이 증폭된 후 디지탈 센싱 신호(SIG_MIC)로서 출력됨을 알 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 교구용 로봇은 별도의 추가 조립을 하지 않고도 사용자가 원하는 수준의 다중 센싱 기능을 가지게 되며, 또한 사용자에 의한 조립 및 분해가 간편한 구조를 가지게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.　 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 교구용 로봇 100: 제어부
110: 적외선 센서 120: 접촉센서
130: 음향센서 140: 구동부
10: 베이스 플레이트 20: 측벽 플레이트
30: 외측 커버 40: 인쇄회로기판
50: 전방측 커버 60: 결합구
70: 바퀴 80: 서보 모터

Claims

다중 센싱 기능을 가진 교구용 로봇으로서,
인쇄회로기판 상에 마련된 센서부와, 바퀴를 구동하는 구동부와, 상기 센서부 및 상기 구동부와 연결되어 센싱신호 및 제어신호를 송수신하는 제어부를 포함하며,
상기 센서부는 상기 인쇄회로기판에 위치하는 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서를 포함하고,
상기 센서부, 구동부 및 제어부는 베이스 플레이트 상에 마련되고,
상기 제어부는, 상기 적외선 센서, 접촉 센서, 및 음향 센서 중 하나 이상을 활성화시키는 모드에 따라 미리 정해진 동작을 행하도록 상기 구동부를 제어하며,
상기 인쇄회로기판의 상면에는 상기 모드를 전환시키는 모드 전환 스위치가 마련되며,
상기 베이스 플레이트에는 매트릭스형으로 배치되는 복수개의 결합공이 마련되며, 상기 복수개의 결합공이 마련된 상기 베이스 플레이트 상에는 상기 인쇄회로기판 및 외측 커버가 일체로 형성되며,
상기 결합공을 통해 결합구가 결합되며, 상기 결합구는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 상기 베이스 플레이트에 착탈가능하게 결합시키는 소켓 또는 리벳 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 바퀴는 상기 베이스 플레이트의 양측면에 설치된 측벽 플레이트 외측에 마련되며, 상기 바퀴의 지름은 상기 측벽 플레이트의 폭보다 커서 상기 교구용 로봇의 상하 위치를 바꾸어도 구동 가능한 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제2항에 있어서,
상기 측벽 플레이트에는 매트릭스형으로 배치되는 복수개의 결합공이 마련되며, 상기 결합공을 통해 결합구가 결합되는 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제어부를 외부 기기에 전기적으로 연결시키는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 적외선 센서는, 상기 인쇄회로기판의 하면에 위치한 발광부, 및 상기 발광부의 좌우측에 각각 마련된 제1 수광부 및 제2 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 접촉 센서는, 상기 인쇄회로기판의 상면 좌우측에 마련된 한 쌍의 스프링 형태 접촉 감지 센서인 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 음향 센서는, 상기 인쇄회로기판의 상면 중앙에 마련된 콘덴서 마이크형 음향 감지 센서인 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.
제3항에 있어서,
상기 결합구는 탄성력을 이용하여 외측 부재를 상기 측벽 플레이트에 착탈가능하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 교구용 로봇.