KR101689190B1 - 맞춤형 3d 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린팅 기술을 이용하여 로봇의 부품이 제작되며, 특히 부품별 외관 디자인을 사용자가 직접 선택하여 조립됨으로써, 로봇의 전체 외관 디자인을 사용자의 취향에 맞게 커스터마이징(customizing)할 수 있는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템에 관한 것이다.

Description

맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템{3D PRINTING ROBOT AND ORDER SYSTEM THEREOF}

본 발명은 3D 프린팅 기술을 이용하여 로봇의 부품이 제작되며, 특히 부품별 외관 디자인을 사용자가 직접 선택하여 조립됨으로써, 로봇의 전체 외관 디자인을 사용자의 취향에 맞게 커스터마이징(customizing)할 수 있는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템에 관한 것이다.

아이들의 지능 발달과 재미를 위해 조립식 완구, 특히 조립식 로봇이 오래 전부터 제공되었다. 이러한 조립식 로봇은 최근에 동력을 사용하여 작동되는 형태로 발전되고 있다.

이러한 조립식 로봇은 조립 구조 및 작동 구조 등이 발달됨에 따라 단순히 아이들의 놀이 문화 현상에 국한되지 않고, 로봇의 기초 및 응용 등을 학습하면서 즐기기 위한 최첨단 로봇으로 발전되어 일반 성인들의 취미 활동으로 점차 발전하고 있는 추세이다.

이러한 최첨단 조립식 로봇은 대표적으로 덴마크의 레고(LEGO) 사에서 판매하고 있는 MINDSTORMS^ㄾ(이하 마인드스톰이라 칭함.)이 있는데, 마인드스톰은 CPU, 각종 제어 모듈 및 모터 등이 내장된 베이스키트(프로그램 브릭)에 각종 관절 부품들을 조립하여, 다양한 형태로 로봇을 만들 수 있는 제품으로써, 로봇을 이용한 대학생 등의 프로그래밍 입문 교육에도 널리 사용되고 있는 제품이다.

이 뿐만 아니라, 세계의 많은 업체에서 다양한 블록과 센서들을 이용하여 사용자가 직접 조립하고 동작을 입력할 수 있는 조립식 로봇이 출시되고 있다.

이러한 조립식 로봇은 대부분, 블록 또는 모듈식 조립 방식을 채택하여, 사용자의 취향 또는 사용 목적 등에 맞게 다양한 형태로 조립되는 것이 하나의 특징이다.

그러나 상기 레고 사의 마인드스톰을 비롯한 종래의 조립식 로봇은 사용자가 다양한 형태로 조립할 수 있더라도, 결국은 제조사에서 판매되는 부품 디자인에 한정될 수밖에 없어 엄밀한 맞춤형 로봇이라 할 수 없다.

즉, 대부분의 조립식 로봇은 조립 및 제작의 편의를 위하여 정형화된 디자인의 부품들을 이용하여, 부품들의 조립 구조를 달리함에 따라 다양한 형태의 로봇으로 조립되어지므로, 완성된 로봇의 외관 디자인이 한정적이거나, 외관 디자인의 질이 떨어지게 된다.

실제로 상기 레고사의 마인드스톰 제품의 경우, 부품의 조립이 어렵고, 모듈화된 부품의 조립만으로 로봇이 완성되기 때문에, 서로 다른 종류 및 작동을 하는 로봇의 제작에는 적합할지 모르나, 동일(또는 유사)한 종류의 로봇을 제작하게 되면 그 외관 디자인이 대동소이하여 차별성이 없고, 이에 따라 마인드스톰을 통해 제작할 수 있는 로봇의 종류 또는 디자인은 인터넷상에서 검증이 완료된 한정된 조립 구조로밖에 구현될 수 없는 한계가 있다.

특히 종래의 모듈형 조립식 로봇의 경우, 구성 부품들이 블록 형태 등으로 정형화되어 있으므로, 디자인적으로 제약을 받을 수밖에 없는 한계가 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

사용자의 취향, 사용 목적 등에 따라 로봇의 외관 디자인을 맞춤형으로 제작, 제공할 수 있도록 부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부를 이용해 사용자가 직접 본체 및 베이스의 외관 디자인을 커스터마이징(customizing)하여 제작되며, 특히 수많은 종류의 부품을 디자인에 따라 쉽게 개별 제작할 수 있도록 로봇을 구성하는 부품들이 3D 프린터를 통해 제작되는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 다양한 외관 디자인을 갖는 로봇이 조립 형태, 구조 등에 상관없이 다양하게 작동할 수 있도록 로봇의 베이스에 구동수단이 구비되어 있는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 로봇의 기본 작동의 기초가 되는 베이스와, 로봇의 외관 디자인을 결정하는 본체와의 조립이 동일한 구조로 이루어져, 사용자가 선택한 디자인에 상관없이 본체와 베이스의 조립 및 구동수단을 통한 작동이 쉽게 이루어질 수 있도록 본체와 베이스가 결합되도록 하는 조립수단을 더 포함하는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 사용자가 다양한 디자인 정보를 쉽게 취득하고, 이를 활용하여 로봇의 외관 디자인을 보다 쉽게 커스터마이징할 수 있음과 동시에, 사용자의 디자인별 부품 또는 로봇의 개별 맞춤 제작이 쉽게 이루어질 수 있도록 부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부, 상기 이미지 제공부와 연동되어 부품별 디자인 정보를 사용자에게 제공하며, 이를 이용해 사용자가 직접 본체 및 베이스를 커스터마이징하여 주문할 수 있는 사용자 단말, 상기 사용자 단말을 통해 커스터마이징된 본체 및 베이스의 커스터마이징 정보가 저장되는 저장부, 상기 저장부의 커스터마이징 정보를 기반으로 부품별로 3D 출력하는 3D 프린터를 포함하여 이루어지는 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇은

부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부를 이용해 사용자가 직접 커스터마이징하여 3D 프린터로 출력되어 조립된 본체;

상기 이미지 제공부를 이용해 사용자가 직접 커스터마이징하여 3D 프린터로 출력되어 조립된 베이스;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇에서 상기 베이스에는 구동수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇에서 상기 본체와 상기 베이스가 결합되도록 하는 조립수단;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템은

부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부;

상기 이미지 제공부와 연동되어 부품별 디자인 정보를 사용자에게 제공하며, 이를 이용해 사용자가 직접 본체 및 베이스를 커스터마이징하여 주문할 수 있는 사용자 단말;

상기 사용자 단말을 통해 선택된 본체 및 베이스의 커스터마이징 정보가 저장되는 저장부;

상기 저장부의 커스터마이징 정보를 기반으로 부품별로 3D 출력하는 3D 프린터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템은 로봇을 구성하는 부품별로 다양한 종류의 디자인을 제공하고, 사용자는 이를 기반으로 하여 사용자의 취향 또는 사용 목적 등에 맞게 로봇의 전체 외관 디자인을 자유롭게 커스터마이징할 수 있으므로, 종래의 정형화되거나, 한정적인 디자인을 갖는 로봇과 달리 사용자의 미적 기호 등을 충족시킬 수 있는 차별화되고 효용성이 뛰어난 발명이다.

특히 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템은 3D 프린팅 기술을 사용해 로봇의 부품들을 개별 제작함으로써, 사용자가 선택한 디자인에 바로 대응하여 로봇을 제작하여 제공할 수 있으며, 다품종 소량 생산에 적합한 맞춤형 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템은 로봇의 기초가 되는 베이스와, 로봇의 전체 외관 디자인을 결정하는 본체를 부품별로 따로 제작한 후 조립수단을 통해 조립할 수 있으므로, 제작이 용이하고, 특히 사용자는 본체와 베이스의 조립 구조에 구속되지 않고 본체의 외관 디자인을 보다 자유롭게 커스터마이징할 수 있어 사용자의 미적 기호를 더욱 충실하게 맞출 수 있는 발명이다.

나아가 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템은 로봇의 외관 디자인을 커스터마이징하는데 한계가 없기 때문에 로봇을 단순 취미 활동이나 놀이 목적만으로 활용하는 것에서 더 나아가 아이들의 지능 개발 및 성인들의 지식 습득 등을 위한 교육 및 학습 목적으로 활용할 수 있어 범용성이 매우 뛰어나다.

또한 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템은 사용자가 스마트폰과 같은 사용자 단말을 통해 이미지 제공부에 저장된 부품별 디자인 정보를 제공받아 바로 커스터마이징할 수 있으므로 사용이 편리하고, 특히 사용자가 상기 이미지 제공부를 기반으로 본체 및 베이스의 디자인을 최종 결정한 모델 또는 디자인 변경중인 모델 정보를 실시간으로 저장하여 사용할 수 있기 때문에, 사용자는 언제 어디서나, 충분한 시간을 갖고 자유롭게 로봇의 외관 디자인을 선택한 후 주문할 수 있어 사용자의 편의성을 극대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1a, 도 1b는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 일실시예를 도시한 외관 사시도 및 1차 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 커스터마이징을 설명하기 위한 도면들.
도 4는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇에서 본체의 부품별 디자인을 예시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇에서 베이스에 부가되는 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6, 도 7a, 도 7b는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇에서 조립 수단을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 요부 사시도 및 조립 상태별 단면도들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1b를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 첨된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 1a, 도1b, 도 3a ~ 도 3e, 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇(10)은 크게 로봇의 전체 외관을 형성하는 본체(110) 및 로봇의 기초가 되는 베이스(120)로 구성된다.

상기 본체(110)가 로봇의 전체 외관을 형성한다는 의미는 베이스(120)에 비해 상대적으로 외관 디자인 결정에 주된 요소로 기능한다는 의미일 뿐, 상기 베이스(120)가 로봇의 외관 디자인적 요소로 기능하지 않는다는 의미가 아니고, 단지 디자인 결정의 폭은 베이스(120)보다 본체(110)가 더 크다는 것을 의미한다.

먼저 상기 본체(110)는 다양한 부품의 조립을 통해 이루어지는데, 예를 들어, 도면과 같은 반(半) 인간형 로봇일 경우, 기본적으로 머리, 몸통, 팔 등이 각 관절을 매개로 개별 부품들이 조립되며, 베이스(120)가 다리를 대신하여 로봇의 직립 및 이동을 위한 부재로 기능할 수 있다.

물론 도면과 달리, 상기 본체(110)가 머리, 몸통, 팔, 다리를 포함하는 완전(完全) 인간형 로봇의 모든 구성들이 부품별로 조립되어 제작될 수 있고, 이때에는 베이스(120)가 다리의 발바닥부에 조립되어, 로봇의 직립 및 이동을 위한 부재로 사용될 것이다.

이밖에도 상기 본체(110)는 동물형 로봇의 외관, 차량형 로봇의 외관 등 다양한 디자인으로 제작될 수 있으며, 도면에서 베이스(120)가 동일한 디자인으로 도시되어 있으나 베이스(120) 역시 다양한 로봇의 외관 형태, 구조 등에 따라 그 구체적 구성이 달라질 수 있다.

그리고 본 발명의 로봇은 상기 본체(110)와 베이스(120)의 부품별 디자인을 사용자가 직접 선택하여, 로봇의 전체 외관을 자유롭게 커스터마이징(customizing)할 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 사용자는 후술하는 본 발명의 주문 시스템을 활용하여, 판매자가 이미지 제공부(20; 도 2 참고.)에 미리 저장해 놓은 부품별 3D 이미지 정보(디자인 정보)를 기반으로, 본체(110) 및 베이스(120)의 구체 구성뿐만 아니라, 디자인까지도 선택할 수 있다.

여기서 부품별 디자인 정보란 개념은 로봇의 외관을 구성하는 각종 액세서리 등을 포함하는, 개별 부품마다 다수의 디자인 개념이 채용되는 것을 의미한다(도 4 참고.).

즉, 본 명세서의 도면과 같이, 본체(110)가 머리, 몸통, 팔로 구성된 반(半) 인간형 로봇이고, 베이스(120)가 캐터필러로 연결된 구동부재(121)를 갖는 구동수단을 포함할 경우,

본체(110)로써, 머리, 몸통, 팔의 각 관절 또는 그 일부, 그리고 각 부분에 부가될 수 있는 액세서리 및 베이스(120)로써 구동부재(121), 베이스 프레임(122) 등이 모두 개별 부품으로 제작되고, 이러한 개별 부품들은 판매자에 의하여 미리 3D 모델로 이미지 제공부(20)에 저장되는데, 이때 개별 부품마다 다수(적게는 수 종류에서 많게는 수십 종류)의 디자인으로 설계되어 이미지 제공부(20)에 저장된다.

그리고 사용자는 하나의 로봇을 구성하는 부품들을 자신의 취향에 맞게 개별적으로 직접 선택하여, 선택된 부품들의 조립으로 본체(110) 및 베이스(120)의 외관이 결정된다.

따라서 본 발명에 의한 맞춤형 3D 프린팅 로봇은 종래의 로봇과 달리 사용자가 직접 로봇의 전체 디자인을 커스터마이징할 수 있으므로 사용자에 맞게 개성적인 로봇을 제공할 수 있다. 즉, 예를 들어 로봇의 전체 부품의 10개이고, 각 부품마다 10개의 디자인이 채용될 경우, 로봇은 총 100개의 각기 다른 디자인으로 조립될 수 있다.

그리고 이러한 본체(110) 및 베이스(120)는 모두 3D 프린터(50)로 출력되어 제작된다.

상기 3D 프린터(50)는 이미지 제공부(20)에 저장된 부품별 디자인 정보, 즉 부품별 3D 이미지 정보에 따라 3차원 이미지로 개별적으로 출력하는 것으로,

상기 3D 프린터(50)는 플라스틱, 고무, 금속, 세라믹, 나일론 등 다양한 파우더 소재를 이용해 3차원 이미지로 적층하여 출력하는 적층형(쾌속조형 방식) 출력장치 또는 고형 소재 덩어리의 외관을 조각하듯이 깎아내는 절삭형 출력장치 등 공지된 다양한 방식의 3D 프린터가 사용된다.

또한 상기 3D 프린터(50)는 커스터마이징 툴 및 3D 스캐너가 구비된 출력장치일 수 있으며, 이러한 3D 프린터(50)의 구성은 공지된 기술로써 상세한 설명을 생략하도록 한다.

한편 이렇게 사용자가 부품별 디자인을 개별적으로 선택하여 커스터마이징된 본체(110) 및 베이스(120)는 부품별로 서로 조립된 상태에서 베이스(120)의 상부에 본체(110)가 결합되어 로봇이 완성된다.

상기 본체(110)는 각 부품별로 개별 작동(여기서 작동은 후술하는 구동수단을 통한 자동 작동뿐만 아니라, 사용자가 수동으로 각 부품의 형태, 위치 등을 조절하는 수동 작동을 포함함.)할 수 있도록 본체(110)를 구성하는 주요 부품들이 관절 구조로 조립(예를 들어 구체관절인형의 관절 구조)될 수 있다.

그리고 상기 베이스(120)는 구동수단을 구비하여, 후술하는 사용자 단말 또는 각종 콘솔 또는 미리 저장된 프로그래밍 또는 각종 센서 등을 이용해 자동으로 구동할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 1a, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(120)는 상부에 상기 본체(110)가 결합되는 베이스 프레임(122)과,

하나 이상의 모터, 각종 기어 및/또는 축, 그리고 상기 모터의 구동력을 전달 받아 작동하는 바퀴나 관절 등을 포함하는 구동부재(121)로 구성된 구동수단을 포함한다.

도면에서는 구동부재(121)로써, 캐터필러가 채용된 실시예를 확인할 수 있으며, 도면에 도시되지 않았으나, 구동부재(121)의 크기, 형상, 개수, 색깔, 캐터필러의 형태, 색깔, 후술하는 통신부(123) 내지 센싱부(126)의 위치, 크기 등을 이미지 제공부(20)에 기저장된 다양한 3D 이미지 정보에 기반하여 사용자가 선택할 수 있다(물론 경우에 따라 베이스 프레임(122)의 디자인도 선택 가능함).

따라서 본 발명의 구동수단이 구비된 베이스(120)는 본체(110)를 지지하는 기초로써, 로봇의 실제 움직임을 수행하기 위한 모든 형태를 포괄하는 개념이다.

또 상기 베이스(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동수단을 통한 이동 및 작동을 구현하기 위하여, 상기 구동부재(121) 외에 통신부(123), 발광부(124), 구동 제어부(125), 그리고 센싱부(126) 등을 더 포함할 수 있다.

상기 통신부(123)는 사용자 단말(30; 도 2 참고.)로 사용되는 스마트기기 또는 각종 콘솔 등의 무선 조종기로부터 작동 신호를 전달받기 위한 것으로, 유, 무선 방식 모두 가능하며, 대표적인 무선 방식으로는 RF 통신, 블루투스(bluetooth), 적외선 통신 방식 등이 적용될 수 있다.

그리고 상기 발광부(124)는 하나 이상의 발광 소자(예를 들어 LED 광원 등)로 구성되며, 3D 프린팅 로봇의 동작 상태에 따라 사용자에게 표시하는 기능을 수행한다.

예를 들어, 로봇이 이동 중이거나 정지 중일 때, 상기 발광부(124)는 일정 색으로 발광 또는 점멸되는 형태로 구동될 수 있다.

다음으로 상기 구동 제어부(125)는 사용자 단말(30)을 통해 송수신되는 제어신호에 따라 상기 구동부재(121)의 구동을 제어한다.

뿐만 아니라, 상기 구동 제어부(125)는 미리 저장된 작동 프로그래밍에 따라 별도의 제어가 필요 없이 로봇이 일정 동작(또는 이동)으로 구동되도록 할 수 있으며, 이 경우 후술하는 센싱부(126)와 연동하여, 그 작동을 자동으로 제어하게 된다.

이어서 상기 센싱부(126)는 베이스 프레임(122)의 전후좌우에 구비되는 각종 센서로 구성된다.

상기 센싱부(126)는 각종 센서로 수집되는 정보를 상기 구동 제어부(125)로 전달하여, 로봇 이동 시 장애물이 있을 경우 자동으로 방향을 전환하도록 하거나(예를 들어 근접 발광 센서), 특정 정보 수집 시 로봇이 특정한 동작을 수행(음성 인식 센서)하도록 할 수 있다.

다시 도 1a, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기한 구성의 본체(110) 및 베이스(120)는 조립수단(130)을 통해 서로 결합된다.

상기 조립수단(130)은 상기 본체(110) 하부에 돌출된 돌기부(132)와, 상기 베이스(120) 상면에 구비된 조립공(136)을 포함하여, 돌기부(132)가 조립공(136)에 삽입되면서, 암수 결합 방식, 볼트 결합 방식, 나사 조임 방식 등 일반 조립식 로봇 등에 채용될 수 있는 다양한 조립 구조가 사용될 수 있다.

또한 도면에 도시되지 않았으나, 본 발명은 상기 조립수단(130) 외에 베이스(120)에 내장된 모터 등의 구동수단의 구동력을 본체(110)로 전달하여 본체(110)의 부품들이 개별 작동할 수 이도록 하는 구동력 전달수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 구동력 전달수단은 상기 모터와 연결된 각종 중개기어 및/또는 축 등으로 구성되고, 이러한 중개기어 및/또는 축이 본체(110) 부품의 관절 등에 연결되어 사용자 단말(30) 또는 구동 제어부(125)의 제어 신호에 따라 본체(110) 역시도 개별 작동이 가능하도록 할 수 있다.

한편 본 발명은 베이스(120)에 구동수단이 내장되는 형태이므로, 본체(110)의 바닥과, 베이스(120)의 상부면 상에 정형화된 조립수단을 도입하여, 조립의 편의성을 높이는 것이 보다 바람직하다.

즉, 로봇의 전체 외관 디자인을 결정하는 외부로 노출된 부위를 제외한 본체(110)와 베이스(120)가 접하는 면에 정형화된 조립수단을 도입하여, 구동수단의 장착을 쉽게 하고,

특히 본 발명은 다양한 조립 방식 중 원터치 스냅 방식의 조립수단(130)을 도입하여, 본체(110)와 베이스(120)의 조립 및 분리를 쉽게 실시할 수 있도록 할 수 있다.

이를 위하여 도 6, 도 7a, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 조립수단(130)은 상기 돌기부(132)와, 상기 돌기부(132) 상단과 연결되며 상기 본체(110)의 바닥(111)에서 내측으로 탄성 지지되도록 결합되고 상부면의 높이가 일측으로 경사진 원형사면부(133A)를 갖는 원형몸체(133)로 이루어진 조립부재(131)와,

상기 본체(110)의 바닥(111)에서 상기 조립부재(131) 둘레에 돌설되며, 상측단에 상기 원형사면부(133A)에 접촉되는 고리부(135A)를 갖는 가압돌기(135)와,

상기 베이스(120)의 조립공(136) 상에 구비되며, 상기 돌기부(132)의 체결홈(132A)에 삽입되는 원형꼬임부(137A)를 갖는 탄성부재(137)를 포함한다.

먼저 상기 조립부재(131)는 돌기부(132)와 원형몸체(133)를 잇는 연결부(131A) 상에 코일스프링(134)이 결합되어 원형몸체(133)가 본체(110)의 바닥(111) 상부, 즉 내측으로 탄성 지지되도록 결합된다.

그리고 상기 가압돌기(135)는 상기 원형사면부(133A)의 최하측 면부(133a) 상에 배치되어 조립부재(131)를 축으로 본체(110)를 회전시키면, 고리부(135A)가 원형사면부(133A)를 타고 회전하여, 원형몸체(133) 즉, 조립부재(131)를 본체(110) 외측으로 하강 돌출시킨다.

상기 돌기부(132) 및 조립공(136)은 다각 형상으로 형성되어 돌기부(132)가 조립공(136)에 삽입되었을 때 돌기부(132), 즉 조립부재(131)가 회전되지 않으며, 돌기부(132)의 일측 외주면에는 체결홈(132A)이 함몰 형성된다.

그리고 탄성부재(137)는 일종의 토션 스프링으로, 원형꼬임부(137A)의 양측 단부가 벌어지는 방향, 즉 원형꼬임부(137A)가 오므려지는 방향으로 탄성력이 발휘된다.

상기 탄성부재(137)의 일측 단부는 조립공(136)의 설치홈(136a)에 고정 결합되어 고정부(137a)로 기능하고, 타측 단부는 조립공(136) 외측으로 노출되어 가압부(137b)로 기능한다.

따라서 본체(110)와 베이스(120)를 조립하기 위하여, 돌기부(132)를 조립공(136)에 1차 삽입한 상태에서 본체(110)를 일측으로 회전시키면, 가압돌기(135)의 고리부(135A)가 원형몸체(133)의 원형사면부(133A)를 타고 동반 회전하게 되어, 결국, 고리부(135A)가 원형사면부(133A)의 최상측 면부(133b)로 이동되면서 원형몸체(133)를 하측으로 가압하여, 조립부재(131)의 돌기부(132)를 하강 돌출시킨다.

이에 따라 상기 돌기부(132)가 조립공(136)에서 하강되면서 원형꼬임부(137A)의 중공부((도 7a에서는 설명의 편의를 위하여, 원형꼬임부(137A)의 중공부가 보이는 형태로 도시하였음.)에 진입하면, 원형꼬임부(137A)가 벌어지면서 돌기부(132)가 중공부를 통과하게 되고, 조립부재(131)의 하강 돌출이 완료되면, 원형꼬임부(137A) 높이에 체결홈(132A)이 도달하여 탄성력에 의해 원형꼬임부(137A)가 다시 오르려지면서 체결홈(132A)에 삽입되어 돌기부(132), 즉 조립부재(131)가 조립공(136)에 고정됨으로써, 본체(110)와 베이스(120)의 조립이 완료된다.

이 상태에서는 코일스프링(134)의 압축에 의하여 조립부재(131)와, 본체(110)의 바닥(111)이 서로 멀어지도록 가압되면서 조립부재(131)의 돌기부(132)가 탄성부재(137)에 구속되어 승가항될 수 없으므로, 본체(110)를 베이스(120)에서 타방향으로 회전시킬 수가 없기 때문에 본체(110)와 베이스(120)의 견고한 조립 상태가 유지된다.

또한 베이스(120)의 외측에는 분리 버튼(미도시)이 구비되며, 이와 연결된 버튼부(138)가 상기 탄성부재(137)의 타측 단부, 즉 가압부(137b) 상에 배치된다.

따라서 본체(110)와 베이스(120)를 분리하기 위하여, 사용자가 분리 버튼을 누르면 이와 연결된 버튼부(138)가 탄성부재(137) 가압부(137b)를 가압하여 원형꼬임부(137A)가 벌어지면서 체결홈(13A)에서 이탈하여 돌기부(132)의 구속이 해제된다.

그리고 이 상태에서 본체(110)를 타방향으로 회전시키면 고리부(135A)가 원형사면부(133A)의 최하측 면부(133a)로 이동되면서 가압이 해제되어 코일스프링(134)의 탄성력에 의하여 조립부재(131)가 상승하여, 결국 돌기부(132)가 원형꼬임부(137A)에서 이탈되어 돌기부(132)를 조립공(136)에서 분리시킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 본체(110)의 회전을 통한 원터치 스냅 방식으로 조립수단(130)의 체결이 이루어져, 조립 및 분리가 매우 쉬우면서도, 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

이어서 본 발명에 따른 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템을 설명한다.

우선 도 2에 도시된 바와 같이(도 2에 도시되지 않은 로봇의 구체 구성은 다른 도면 참고.), 본 발명의 주문 시스템은 이미지 제공부(20)와, 사용자 단말(30), 저장부(40), 3D 프린터(50)를 포함한다.

상기 이미지 제공부(20)는 상기 본체(110) 및 베이스(120)의 개별 부품별로 각기 다른 디자인 정보가 저장되는 것으로, 인터넷 통신망과 같은 네트워크를 통해 부품별 디자인 정보를 사용자 단말(30)에 제공할 수 있도록 한다.

상기 이미지 제공부(20)는 사용자 단말(30)의 고유 식별 정보를 수신한 후, 내부에 저장된 고유 식별 정보와 매칭하여, 내부에 저장된 고유 식별 정보와 동일할 경우, 상기 사용자 단말(30)에 부품별 디자인 정보를 송신하도록 하는 IP 인증 서버를 포함한다.

그리고 상기 사용자 단말(30)은 상기 이미지 제공부(20)와 연동되는 어플리케이션이 탑재되는 것으로, 사용자는 어플리케이션을 통해 상기 이미지 제공부(20)에 접속하여 로봇의 부품별 디자인 정보를 제공받을 수 있다.

사용자는 상기 어플리케이션을 통해 제공된 부품별 디자인 정보를 확인하고, 자신의 취향에 맞게 부품을 선택하여 본체(110) 및 베이스(120)를 커스터마이징할 수 있고, 이렇게 커스터마이징된 정보는 후술하는 저장부(40)에 저장되어, 사용자가 어플리케이션을 통해 최종 확정, 구매 신호(주문 신호)를 송신하면, 이를 기반으로 하여 3D 프린터(50)가 부품들을 3차원 이미지로 출력한다.

이때 상기 어플리케이션은 단순히 부품별 디자인 정보를 3D 이미지로 제공하는 것에서 더 나아가, 선택된 부품들이 다양하게 조립된 상태를 사용자에게 디스플레이(도 3a ~ 도 3c 참고.)할 수 있고, 조립된 상태에서 부품별로 디자인을 변경, 교체하여 확인(도 3d, 도 3e 참고.)할 수 있도록 한다.

또한 상기 어플리케이션은 개별 부품별로 회전 및 이동을 디스플레이하거나, 개별 부품별로 크기 및 색상 등을 조절하는 기능을 지원할 수 있다.

그리고 상기 어플리케이션은 사용자의 취향에 맞게 커스터마이징된 로봇의 조립 정보(또는 부품 선택 정보)를 저장부(40)로 전송하여 저장하고, 재로딩할 수 있는 파일 입출력 기능을 포함한다.

한편 상기 사용자 단말(30)은 데이터 송수신을 통해 로봇의 작동을 사용자가 직접 제어할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.

상기 사용자 단말(30)은 일반 마켓을 통해 상기 어플리케이션을 다운받아 사용할 수 있는 일반 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트기기이거나, 조이스틱 또는 조이패드와 상기 어플리케이션이 탑재된 무선 조종기 등의 전자장치가 활용될 수 있다.

참고로 본 발명에서 제공하는 사용자 단말(30)은 블루투스(bluethooth) 모듈, 적외선 통신 모듈(infrared data association), 유무선 랜 카드 및 GPS(Global Positioning System)를 통한 위치 추적이 가능하도록 하기 위해 DGPS 칩이 탑재된 무선 통신 장치와 같은 소정의 통신 모듈을 포함하는 것으로,

마이크로프로세서를 탑재함으로써 일정한 연산 동작을 수행할 수 있는 모든 종류의 단말기를 통칭하는 개념이다.

이어서 상기 저장부(40)는 상기 어플리케이션을 통해 선택된 본체(110) 및 베이스(120)의 커스터마이징 정보를 전달받아 저장한다.

여기서 상기 저장부(40)에 저장되는 커스터마이징 정보는 사용자가 모든 부품의 디자인 정보를 선택하여 완료한 정보(최종 결과물)뿐만 아니라, 부품별 디자인 정보의 일부 또는 완전 확정하기 전의 정보(중간 결과물)를 포함하며,

저장부(40)는 이러한 결과물을 저장하여, 사용자가 사용자 단말(30)의 어플리케이션을 통해 저장된 정보를 언제든지 검색하고, 재로딩할 수 있도록 한다.

그리고 상기 이미지 제공부(20)와 저장부(40)는 일종의 데이터베이스로써, 하나의 장치로 통합되어 설치될 수 있다.

다음으로 상기 3D 프린터(50)는 사용자가 사용자 단말(30)을 통해 주문을 완료하게 되면, 상기 저장부(40)의 커스터마이징 정보를 로딩해서 이를 기반으로 하여, 본체(110) 및 베이스(120)를 부품별로 개별적으로 3D 이미지로 출력하게 된다.

이렇게 출력이 완료된 부품들은 사용자가 어플리케이션을 통해 전송한 배송 요청 정보에 따라, 판매자가 상기 조립수단(130)을 이용해 먼저 조립한 후 사용자에게 완성된 로봇을 사용자에게 배송하거나, 또는 조립 전의 개별 부품들을 사용자에게 배송하여 사용자가 직접 조립할 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명의 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템을 이용한 로봇의 제작 및 제공 서비스를 설명한다.

먼저 사용자는 판매자가 마켓 등에 배포한 무료 어플리케이션을 스마트 폰 등의 사용자 단말(30)로 다운받고(별도의 무선 조종기일 경우, 어플리케이션이 미리 탑재되어 있음.) 어플리케이션을 구동하여 상기 이미지 제공부(20)에 접속한다.

사용자는 어플리케이션을 이용해 판매자가 미리 저장한 로봇의 본체(110) 및 베이스(120)의 부품별 디자인 정보를 확인하고, 어플리케이션을 이용해 개별 부품 디자인 및 조립된 로봇의 전체 디자인 등을 확인하여, 자신의 취향에 맞게 커스터마이징을 실시한다.

이때 사용자가 커스터마이징 중 선택 완료된 부품 디자인 정보는 상기 저장부(40)에 실시간으로 저장되거나, 사용자가 별도의 저장 요청을 할 경우에 상기 저장부(40)에 저장된다.

사용자는 커스터마이징의 중간 결과물 정보를 상기 저장부(40)에 저장한 후 재로딩함으로써, 충분한 시간을 갖고 로봇의 전체 외관 디자인을 다각도로 판단하여, 부품의 디자인, 즉 외형, 크기, 색상 등을 선택할 수 있다.

이렇게 사용자가 로봇의 부품별 디자인 정보를 모두 선택 완료하여 저장한 후, 어플리케이션을 이용해 판매자의 웹서버에 구매 요청을 하게 되면, 웹서버는 상기 저장부(40)에서 최종 저장된 커스터마이징 정보를 로딩하여 3D 프린터(50)로 전송한다.

상기 3D 프린터(50)는 로딩된 커스터마이징 정보를 기반으로 하여, 부품별로 3차원 이미지로 출력하여 로봇의 주문 제작이 완료되고,

제작된 부품은 조립되기 전 그 상태로 배송되거나, 판매자가 조립한 후 완성된 로봇이 배송된다.

이때 사용자는 상기 어플리케이션을 이용하여, 구동부재(121) 등의 추가 구성 사양 등을 선택하여 주문할 수 있다.

또 사용자 단말(30)로써 일반 PC를 사용할 경우에는 사용자가 상기 이미지 제공부(20)에서 부품별 디자인 정보를 다운받아, 사용자가 직접 3D 모델링 프로그램을 이용해 부품의 외관 디자인을 변경하여, 상기 저장부(40)에 저장할 수 있다.

이 경우, 사용자가 직접 부품의 디자인을 변경하여 상기 저장부(40)에 저장하게 되면, 상기 저장부(40)는 업데이트된 디자인 정보를 상기 이미지 제공부(20)에 기저장된 디자인 정보와 대조하여 서로 매칭되지 않을 때 업데이트된 디자인 정보를 상기 이미지 제공부(20)로 전송하여 저장되도록 함으로써, 본 발명을 이용하는 사용자에게 로봇의 디자인 선택의 폭을 확충하여 제공할 수 있는 개방형 주문 시스템을 구축할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 맞춤형 3D 프린팅 로봇 및 이를 위한 주문 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 로봇 20 : 이미지 제공부
30 : 사용자 단말 40 : 저장부
50 : 3D 프린터
110 : 본체 120 : 베이스
121 : 구동부재 122 : 베이스 프레임
123 : 통신부 124 : 발광부
125 : 구동 제어부 126 : 센싱부
130 : 조립수단 131 : 조립부재
132 : 돌기부 132A : 체결부
133 : 원형몸체 133A : 원형사면부
134 : 코일스프링 135 : 가압돌기
135A : 고리부 136 : 조립공
137 : 탄성부재 137A : 원형꼬임부
138 : 버튼부

Claims (4)

1. 부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부(20)를 이용해 사용자가 직접 커스터마이징하여 3D 프린터(50)로 출력되어 조립된 본체(110);
   상기 이미지 제공부(20)를 이용해 사용자가 직접 커스터마이징하여 3D 프린터(50)로 출력되어 조립된 베이스(120); 및
   상기 본체(110)와 상기 베이스(120)가 결합되도록, 상기 본체(110) 하부에 돌출된 돌기부(132)와, 상기 베이스(120)의 상면에 구비된 조립공(136)으로 구성된 조립수단(130);을 포함하여 이루어지되,
   상기 조립수단(130)은,
   상기 돌기부(132)와, 상기 돌기부(132) 상단과 연결되며 상기 본체(110)의 바닥(111)에서 내측으로 탄성 지지되도록 결합되고 상부면의 높이가 일측으로 경사진 원형사면부(133A)를 갖는 원형몸체(133)로 이루어진 조립부재(131)와,
   상기 본체(110)의 바닥(111)에서 상기 조립부재(131) 둘레에 돌설되며, 상측단에 상기 원형사면부(133A)에 접촉되는 고리부(135A)를 갖는 가압돌기(135)와,
   상기 베이스(120)의 조립공(136) 상에 구비되며, 상기 돌기부(132)의 체결홈(132A)에 삽입되는 원형꼬임부(137A)를 갖는 탄성부재(137)를 포함하여는 것을 특징으로 하는 맞춤형 3D 프린팅 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스(120)는
   상부에 상기 본체(110)가 결합되는 베이스 프레임(122)과,
   모터에 의해 구동되는 구동부재(121)로 구성된 구동수단과,
   사용자 단말(30)로부터 작동 신호를 전달받는 통신부(123),
   로봇의 동작 상태를 표시하는 발광부(124),
   사용자 단말(30)을 통해 송수신되는 제어신호에 따라 상기 구동부재(121)의 구동을 제어하는 제어부(125),
   센서로 수집되는 정보를 상기 제어부(125)로 전달하는 센싱부(126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 3D 프린팅 로봇.
   
3. 삭제
4. 부품별 디자인 정보가 저장된 이미지 제공부(20);
   상기 이미지 제공부(20)와 연동되어 부품별 디자인 정보를 사용자에게 제공하며, 이를 이용해 사용자가 직접 본체(110) 및 베이스(120)를 커스터마이징하여 주문할 수 있는 사용자 단말(30);
   상기 사용자 단말(30)을 통해 선택된 본체(110) 및 베이스(120)의 커스터마이징 정보가 저장되는 저장부(40);
   상기 저장부(40)의 커스터마이징 정보를 기반으로 부품별로 3D 출력하는 3D 프린터(50);를 포함하여 이루어지되,
   상기 본체(110) 및 상기 베이스(120)는, 상기 본체(110) 하부에 돌출된 돌기부(132)와, 상기 베이스(120)의 상면에 구비된 조립공(136)으로 구성된 조립수단(130)을 포함하고,
   상기 조립수단(130)은,
   상기 돌기부(132)와, 상기 돌기부(132) 상단과 연결되며 상기 본체(110)의 바닥(111)에서 내측으로 탄성 지지되도록 결합되고 상부면의 높이가 일측으로 경사진 원형사면부(133A)를 갖는 원형몸체(133)로 이루어진 조립부재(131)와,
   상기 본체(110)의 바닥(111)에서 상기 조립부재(131) 둘레에 돌설되며, 상측단에 상기 원형사면부(133A)에 접촉되는 고리부(135A)를 갖는 가압돌기(135)와,
   상기 베이스(120)의 조립공(136) 상에 구비되며, 상기 돌기부(132)의 체결홈(132A)에 삽입되는 원형꼬임부(137A)를 갖는 탄성부재(137)를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 3D 프린팅 로봇의 주문 시스템.
   

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