KR101965071B1

KR101965071B1 - 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치

Info

Publication number: KR101965071B1
Application number: KR1020170139085A
Authority: KR
Inventors: 정승환
Original assignee: 정승환
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-04-02
Also published as: WO2019083196A1; US10888997B2; US20200376661A1

Abstract

본 발명은 로봇의 동작을 구현하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 로봇의 하중을 견인하여 다양한 동작을 구현할 수 있는 자세를 용이하게 유도할 수 있도록 로봇 본체에 구비되고 추진력을 발생시켜 로봇 본체의 전체 또는 일부 하중을 견인하는 추진체; 및 상기 추진체와 로봇 본체를 연동시켜 로봇 본체의 자세를 변화시키는 자세제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치에 관한 것이다.

Description

추진력을 이용한 로봇 동작구현장치{Apparatus for implementing motion of robot using thrust}

본 발명은 로봇의 동작을 구현하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 로봇의 하중을 견인하고 자세를 유도하여 다양한 동작을 구현할 수 있는 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 말하며, 종래에는 주로 산업용으로 개발되어 공장자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 작업을 수행하는데 사용되었으나, 최근 로봇 공학의 발전으로 인해 가정용 및 의료용 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

이러한 로봇은 구현하고자 하는 다양한 동작을 위해 자세를 제어하는 것이 핵심이며, 자세제어를 함에 있어 고려하여야 할 중요한 요소 중 하나가 로봇의 중량이다. 보통, 로봇의 중량이 증가할 경우 보다 견고하면서도 강한 토크 등이 요구되는바 이를 제어함에 있어 사용되는 부품의 개수가 증가되고 해당 부품의 성능이 우수하여야 하는 것은 물론, 높은 수준의 연산처리가 가능한 하드웨어가 필요하며, 로봇의 외형을 구성하고 디자인 함에 있어 많은 제약을 받게 된다.

이러한 많은 요구사항과 제약에 따라 중량이 큰 로봇의 경우 어떠한 자세를 취하거나 동작을 구현함에 있어 많은 시간이 소요되는바 민첩성 및 운동성이 둔화된다. 또한, 로봇을 제작함에 있어 고도화된 부품 등을 사용하여야 하므로 비용이 증가되고 사용할 수 있는 부품의 종류도 한정된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1151273호 '밸런싱 기능을 구비한 로봇'

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 로봇의 하중을 견인하여 다양한 동작을 구현할 수 있는 자세를 용이하게 유도할 수 있는 추진력을 이용한 로봇 동작 구현장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치는 로봇 본체에 구비되고 추진력을 발생시켜 로봇 본체의 전체 또는 일부 하중을 견인하는 추진체; 및 상기 추진체와 로봇 본체를 연동시켜 로봇 본체의 자세를 변화시키는 자세제어모듈;을 포함한다.

본 발명에 따르면, 추진체의 추진력을 통해 로봇 본체의 전체 또는 일부 하중을 견인하므로 본체 전체는 물론 본체를 구성하는 부품에 가해지는 영향이 경감되어 로봇 본체의 안정적인 자세제어를 손쉽게 유도할 수 있으며, 특히 지면과 접하며 이동하는 로봇이 다양한 동작을 구현하도록 용이하게 자세를 제어할 수 있다.

이에 따라, 로봇의 민첩성과 운동성이 증대되고 행동반경이 넓어지는 것은 물론, 다양한 동작을 수행할 수 있는 로봇의 제작이 가능하다.

또한, 로봇을 구성하는 부품의 선택을 폭넓게 할 수 있으며 부품의 개수를 줄일 수 있어 상대적으로 저렴한 부품의 사용이 가능하여 로봇 제작 비용이 절감되고, 로봇의 외형을 구성하고 디자인함에 있어 다양성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치의 구조를 보여주는 단면도,
도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치가 로봇의 몸체에 적용되어 동작을 구현하는 예시도,
도 6은 본 발명에 의한 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치가 로봇의 팔에 적용되어 동작을 구현하는 예시도,
도 7은 본 발명에 의한 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치가 다양한 형태로 지지되는 것을 보여주는 예시도,
도 8은 일 실시예에 따른 로봇 동작구현장치의 개략적인 블록도.

본 발명에서는 로봇의 하중을 견인하여 다양한 동작을 구현할 수 있는 자세를 용이하게 유도할 수 있도록 로봇 본체에 구비되고 추진력을 발생시켜 로봇 본체의 전체 또는 일부 하중을 견인하는 추진체; 및 상기 추진체와 로봇 본체를 연동시켜 로봇 본체의 자세를 변화시키는 자세제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치를 제안한다.

본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

이하, 본 발명인 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치는 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고로 상세하게 설명한다.

본 발명인 추진력을 이용한 로봇 동작구현장치는 도 1에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)에 구비되어 추진력을 발생시키는 추진체(200)와, 상기 추진체(200)와 로봇 본체(100)를 연동시켜 로봇 본체(100)의 자세를 변화시키는 자세제어모듈(300);을 포함한다.

상기 로봇 본체(100)는 일 예로 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 2족 보행이 가능한 형태, 도 5에 도시된 바와 같이 4족 보행이 가능한 형태는 물론, 인간의 팔, 다리 등 인간의 신체 부위에 대응되는 형태를 비롯하여, 구형, 다각형 등을 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 기존에 제작되어 있는 로봇을 의미할 수도 있다.

또한, 상기 로봇 본체(100)는 소정의 형태를 이루는 골격체(120)와, 상기 골격체(120)에 결합되는 외피(110)를 포함하나, 골격체(120) 또는 외피(110) 중 어느 하나에 의해 로봇 본체(100)가 지탱가능한 경우 골격체(120) 또는 외피(110) 어느 하나에 의해서만 로봇 본체(100)가 구성될 수도 있다.

상기 골격체(120)는 로봇 본체(100)가 수행하고자 하는 동작에 따라 신축성을 가진 바(bar) 형태로 이루어져 휘어짐이 가능하도록 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 링크 구조로 이루어져 꺾임이 가능하도록 형성될 수도 있다. 이로 인해 로봇 본체(100)는 다양한 동작을 구현하기 위한 자세를 자연스럽게 취할 수 있다. 이때 "자세"라 함은 로봇의 방향각, 즉 피치(pitch), 롤(roll), 및 요우(yaw)를 포함하는 개념이다.

또한, 로봇 본체(100)의 하중을 줄여 자세제어를 용이하게 하는 것이 본 발명의 목적인바, 상기 골격체(120)는 경량 소재로 이루어짐이 바람직하며, 내측에 구비된 추진체(200)로부터 발생된 추진력이 골격체(120)에 의해 감소되는 것을 방지하고자 기체 투과율이 높은 소재로 이루어지고, 최소한의 개수만을 사용하여 로봇 본체(100) 소정의 형태를 이루도록 함이 보다 바람직하다.

한편, 상기 외피(110)는 로봇의 외형을 구성하는 것으로, 골격체(120)의 외측 또는 내측에 결합될 수 있고, 골격체(120)의 외측 및 내측에 결합되어 골격체(120)를 내부에 수용하는 형태로 결합될 수 있음은 물론, 상기 골격체(120) 내에 일부가 수용되며 결합되는 등 골격체(120)와 중첩적인 위치에 구비될 수도 있다.

상기 외피(110)는 골격체(120)와 마찬가지로 경량 소재로 이루어짐이 바람직하며, 내측에 구비된 추진체(200)로부터 발생된 추진력이 외피(110)에 의해 감소되는 것을 방지하고자 기체 투과율이 높은 소재로 이루어짐이 보다 바람직하다. 상기 외피(110)의 기체 투과율이 50% 미만인 경우, 추진체(200)로부터 발생된 추진력이 외피(110)로 인해 로봇 본체(100)의 하중을 견인하는 역할을 제대로 수행할 수 없는바, 여기서 기체 투과율이 높은 소재란, 기체 투과율이 50% 이상인 것을 의미함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 기체 투과율이 70~80%인 소재를 의미한다.

따라서, 상기 외피(110)는 공기가 통과되도록 통공이 형성된 형태를 이룰 수 있음은 물론, 철망과 같이 메쉬(mesh) 형태를 이룰 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 추진체(200)와 외피(110) 간의 간격이 추진력이 저하되지 않을 정도로 충분한 경우 상기 외피(110)는 기체 투과율이 낮거나 없는 소재로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 추진체(200)의 방향전환에 따른 추진력의 발생 방향을 고려하여, 상기 외피(110) 중 추진력에 의해 영향이 미치는 부분은 기체 투과율을 가진 소재로 구성하고, 추진력에 의해 영향이 미치지 않는 부분은 기체 투과율을 가지지 않는 소재로 구성할 수도 있다.

상기 골격체(120)가 휘어짐이나 꺾임이 가능하도록 형성될 경우, 로봇 본체(100)의 자연스러운 동작 구현을 위하여 상기 외피(100)는 신축성을 가진 소재로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명에서의 추진체(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 로봇 본체(100)에 구비되어 추진력을 발생시켜 로봇 본체(100)의 전체 또는 일부 하중을 견인하는 역할을 하는데, 이때 추진체(200)는 각종 연료 또는 전기 등을 통해 추진력을 얻는 것들을 의미하며, 견인한다는 것은 로봇 본체(100)가 지면에서 떨어져 소정의 높이를 가지도록 한다는 것은 물론, 로봇 본체(100)가 지면에서 떨어지지 않은 상태에서 지면 또는 취하는 자세에 대하여 로봇 본체(100)가 받는 하중을 감소시키는 방향으로 추진력을 발생시킴을 의미한다. 이와 같이 본 발명은 추진체(200)의 추진력을 통해 로봇 본체(100)의 전체 또는 일부 하중을 견인하므로 로봇 본체(100) 전체는 물론 로봇 본체(100)를 구성하는 부품에 가해지는 영향이 경감된다.

따라서, 로봇을 구성하는 부품의 선택을 폭넓게 할 수 있으며 부품의 개수를 줄일 수 있어 상대적으로 저렴한 부품의 사용이 가능하여 로봇 제작 비용이 절감되고, 로봇의 외형을 구성하고 디자인함에 있어 다양성을 확보할 수 있다.

또한, 모래 등과 같이 지지력이 약하여 움직임이 어려운 사용환경에서도 추진력 발생을 통해 로봇의 하중을 견인함으로써, 용이하게 움직임이 가능하도록 한다는 효과를 얻을 수 있다.

상기 추진체(200)는 도면에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)의 내부에 구비될 수 있음은 물론, 로봇 본체(100)의 외부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 추진체(200)는 발생시킬 수 있는 추진력의 최대치가 로봇 본체(100)의 하중을 견인하고 자세를 제어함에 있어 필요한 추진력의 값 이상을 가짐이 바람직하다. 이는 추진력을 증가시키면서 구현되어야 하는 특정 동작을 위한 자세제어를 수행하기 위함이며, 외부 요인으로부터 손실되는 추진력을 감안한 것이다. 또한, 상기 추진체(200)는 상시적으로 추진력을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 로봇이 소정의 동작을 취할 경우 일시적으로 추진력을 발생시킬 수 있다. 더욱이, 상기 추진체(200)는 추진력만을 발생시킬 수도 있으나, 추진력을 발생시킴과 더불어, 추진력을 발생시키는 방향의 전환이 가능할 수 있다.

한편, 상기 자세제어모듈(300)은 추진체(200)와 로봇 본체(100)를 연동시켜 로봇 본체(100)의 자세를 변화시키며, 로봇 본체(100)의 외부에 위치할 수도 있으나, 외부 요인으로부터 보호하고, 추진체(200)와의 원활한 연동을 위하여 상기 추진체(200)와 함께 로봇 본체(100) 내부에 구비됨이 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 추진체(200)가 추진력만을 발생시키는 경우, 상기 자세제어모듈(300)은 로봇 본체(100)의 자세를 변화시킴과 동시에 추진체(200)의 방향을 조절하여 추진력의 방향을 설정하게 되며, 상기 추진체(200)가 추진력과 더불어 방향 전환이 가능하여 추진체(200) 자체가 추진력의 방향을 설정할 수 있는 경우, 상기 자세제어모듈(300)은 추진체(200)의 방향 전환에 따른 로봇 본체(100)의 자세를 변화시키고 균형을 잡는 역할을 하게 된다.

이러한 자세제어모듈(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 추진체(200)의 전체를 감싸는 형태를 가질 수 있음은 물론, 추진체(200)의 일부를 감싸는 형태를 가질 수 있으며, 도면에서는 자세제어모듈(300)의 형태가 환형인 것으로 도시되어 있으나, 다각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 추진체(200)가 로봇 본체(100)에 대하여 회동하도록 하는 회전축 형태로 이루어질 수 있으며, 회전축 형태로 이루어진 자세제어모듈(300)은 x축, y축, z축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 추진체(200)를 회동시키는 형태를 이룰 수 있다.

상기 자세제어모듈(300)은 추진체(200) 또는/및 로봇 본체(100)의 방향을 조절하므로, 도면에 도시되지 않았으나, 회전력을 제공하기 위한 모터 등과 같은 구동부가 포함된다. 또한, 방향 조절시, x축, y축, z축 중 어느 하나의 축을 중심으로 방향을 조절할 수 있음은 물론, x축과 y축, x축과 z축, y축과 z축처럼 두 축을 중심으로 방향을 조절할 수 있으며, x축, y축, z축 모든 축을 중심으로 방향을 조절할 수 있도록 할 수도 있다. 이와 같이 방향을 조절하는 축의 개수에 따라 자세제어모듈(300)의 구성이 달라질 수 있으며, 이는 로봇의 용도 등을 고려하여 결정된다. 다만, 이하에서는 3축(x축, y축, z축)을 중심으로 방향을 조절할 수 있는 자세제어모듈(300)의 구성과 결합관계에 대하여 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

3축을 중심으로 방향을 조절할 수 있는 자세제어모듈(300)은 도 1에 도시된 바와 같이 추진체(200)를 감싸는 형태로 이루어진 제1 자세유도체(310)와, 상기 제1 자세유도체(310)을 감싸는 형태로 이루어진 제2 자세유도체(320)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 제1 자세유도체(310)에는 제1축을 중심으로 상기 추진체(200)가 회전가능하게 결합되며, 상기 제2 자세유도체(320)에는 제1축과 수직인 제2축을 중심으로 제1 자세유도체(310)가 회전가능하게 결합된다. 또한, 상기 제2 자세유도체(320)는 제1축 및 제2축과 수직인 제3축을 중심으로 회전가능하게 상기 로봇 본체(100)에 결합된다.

이에 따라, 로봇 본체(100)가 구현하고자 하는 동작을 위한 자세유도시, 추진체(200)에 의해 추진력이 발생되어야 하는 방향을 고려하여, 추진체(200)를 비롯하여 제1 자세유도체(310)와 제2 자세유도체(320)가 회전하게 되며, 추진력(200) 발생시 로봇 본체(100)가 균형을 이룸은 물론, 로봇 본체(100)의 변형이 이루어진다.

본 발명은 추진체(200)의 추진력을 통해 로봇 본체(100)의 전체 또는 일부 하중을 견인하면서 자세제어모듈(300)을 통해 로봇 본체(100)의 안정적인 자세제어를 손쉽게 유도할 수 있다. 특히 지면과 접하며 이동하는 로봇이 다양한 동작을 구현하도록 용이하게 자세를 제어할 수 있다. 따라서, 로봇의 민첩성과 운동성이 증대되고 행동반경이 넓어지는 것은 물론, 다양한 동작을 수행할 수 있는 로봇의 제작이 가능하다.

한편, 상기 로봇 본체(100)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)을 포함할 수 있다. 상기 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 개수는 로봇의 용도 및 로봇이 구현하고자 하는 동작 등을 고려하여 결정된다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 각각의 추진체(200)마다 대응되는 자세제어모듈(300)이 구성될 수도 있으나, 다수의 추진체(200)와 하나의 자세제어모듈(300)로 구성될 수도 있다.

상기 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)이 다수 개 구비되는 경우, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상호 간의 연동없이 작동될 수 있음은 물론, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 자세제어모듈(300)은 연결부재(10)에 의해 상호 연결될 수 있다. 이때, 연결부재(10)에 의해 연결된 각각의 자세제어모듈(300)은 적어도 하나의 회전축이 로봇 본체(100)에 결합된다.

상기 연결부재(10)는 다양한 형태로 이루어져 각각의 자세제어모듈(300)의 회전축을 직접 또는 간접적으로 연결하는 것이며, 일 예로 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 바(bar) 형태로 형성된 연결부재(10)에 의해 연결될 수 있다. 상기 연결부재(10)로 인해 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 위치가 한정될 수 있으며, 다수의 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)이 구비되었을 때, 로봇 본체(100)가 보다 자연스러운 자세를 취할 수 있도록 유도하게 된다. 뿐만 아니라, 추진체(200) 상호 간을 구속하는 역할을 하므로, 어느 하나의 추진체(200)에서 과도한 추진력이 발생되더라도 해당 추진체(200)는 다른 추진체(200)와 직간접적으로 연결된 연결부재(10)에 의해 정상적인 동작범위를 벗어나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)이 구동되는 공간을 안전공역(A)이라 하며, 상기 안전공역(A) 내에는 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 구동에 간섭을 주지 않기 위하여 어떠한 부품이든지 위치하지 못하도록 함이 바람직하나, 불가피하게 어떠한 부품을 설치하여야 하는 경우 상기 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 구동에 간섭을 최소화하는 위치에 설치함이 바람직하다. 또한, 상기 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 구동에 영향을 주지 않거나 최소화시킬 수 있다면, 임의의 물체가 안전공역(A) 내를 출입할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명인 로봇 동작구현장치가 적용된 일 예에 대하여 살펴보면, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)가 2족 보행이 가능한 로봇의 상체를 구성할 수 있으며, 로봇의 상체를 구성하는 로봇 본체(100) 내부에는 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)이 2개가 구비될 수 있다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 로봇이 기립된 상태를 유지하는 경우, 상기 추진체(200)로부터 발생되는 추진력이 하방을 향하도록 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)을 조절한다. 이때, 2개의 추진체(200) 모두가 추진력을 발생시킬 수 있음은 물론, 2개 중 어느 하나의 추진체(200)에 의해 추진력이 발생될 수도 있다. 또한, 로봇이 기립된 상태에서 추진체(200)의 추진력을 높여 로봇 전체가 지면으로부터 떨어지도록 함으로써 로봇이 점프를 하는 동작을 취할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 로봇이 전방을 향해 이동하는 경우, 로봇 본체(100)가 전방을 향해 기울어지면서 상기 추진체(200)로부터 발생되는 추진력이 후방과 하방의 중간 정도를 향하도록 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)을 조절한다. 이때, 2개의 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)은 모두 추진력이 후방과 하방의 중간 정도를 향하도록 조절될 수 있음은 물론, 하나의 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)은 추진력이 후방을 향하도록 조절되고, 다른 하나의 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)은 추진력이 하방을 향하도록 조절될 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 로봇이 인사하는 동작을 취하는 경우, 먼저, 로봇 본체(100)의 상측에 위치한 추진체(200)의 추진력을 하측에 위치한 추진체(200)의 추진력보다 낮춰 로봇이 상체를 숙이도록 한 다음, 다시 추진력을 높여 로봇이 기립된 상태를 취하도록 한다. 이때, 자세제어모듈(300)은 로봇 본체(100)의 동작에 따라 추진력의 방향을 일정하게 유지하거나 서서히 변화되도록 조절한다.

한편, 본 발명인 로봇 동작구현장치가 적용된 다른 일 예에 대하여 살펴보면 도 5에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)가 4족 보행이 가능한 로봇의 몸체를 구성할 수 있으며, 로봇의 몸체를 구성하는 로봇 본체(100)에는 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)이 2개가 구비될 수 있다. 따라서, 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 제어를 통해 로봇이 점프를 하거나 이동할 수 있으며, 일부 다리가 지면으로부터 떨어지는 등 다양한 동작을 구현할 수 있다.

본 발명인 로봇 동작구현장치가 적용된 또다른 일 예에 대하여 살펴보면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 로봇 본체(100)가 인간의 팔 또는 다리, 발 등과 같이 신체의 일부분의 역할을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(100)가 인간의 팔과 같은 역할을 수행하도록 구성할 수 있으며, 이때 추진체(200)는 팔의 관절부위에 해당되는 어깨, 팔꿈치, 손목을 구성하는 부분 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 어깨, 팔꿈치, 손목 중 적어도 두 군데에 추진체(200)가 구비되는 경우 연결부재(10)를 이용하여 자연스러운 동작 구현이 가능하도록 함이 바람직하다.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 로봇 본체(100)가 인간의 다리와 같은 역할을 수행하도록 구성할 수 있으며, 이때 추진체(200)는 다리의 관절부위에 해당되는 고관절, 무릎, 발목을 구성하는 부분 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 고관절, 무릎, 발목 중 적어도 두 군데에 추진체(200)가 구비되는 경우 연결부재(10)를 이용하여 자연스러운 동작 구현이 가능하도록 함이 바람직하다.

또한, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(100)가 인간의 발과 같은 역할을 수행하도록 구성할 수 있으며, 이때 로봇 본체(100)의 하부에는 다양한 형태의 지지부재(30)가 형성되어, 로봇의 용도 등에 적합한 동작을 수행할 수 있다. 또한, 지면과 근접한 지점에 놓이는 추진체(200) 및 자세제어모듈(300)의 흔들림을 방지하기 위하여 자세제어모듈(300)의 회전축과 로봇 본체(100)의 하부면을 연결하는 고정부재(20)를 더 포함할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 로봇 동작구현장치의 개략적인 블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇 동작구현장치는 추진체(200)와 자세제어모듈(300) 및 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다. 추진체(200)와 자세제어모듈(300) 자체에 대해서는 상술한 바와 같다. 컨트롤러(400)는 로봇 본체(100)를 전반적으로 제어하기 위한 구성이다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(400)는 자세제어모듈(300)을 구동 제어함에 의해 추진체(200)의 추진 방향을 제어한다. 이를 위해, 별도의 구동부가 더 포함될 수 있으며, 구동부로는 BLDC 모터, 와이어-도르래 장치, 스텝 모터 등을 예로 들 수 있다. 또한, 컨트롤러(400)는 프로펠러의 회전 또는 분사 가스의 반동에 의한 추진력이 발생되도록 추진체(200)를 활성화 제어할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(400)는 로봇이 특정 동작을 수행할 경우에 한하여 추진체(200)를 활성화 제어한다. 특정 동작에 대해서는 미리 정의되어 있으며, 점프하기나 달리기 등을 예로 들 수 있다.

A : 안전공역
10 : 연결부재 20 : 고정부재
30 : 지지부재
100: 로봇 본체 110 : 외피
120 : 골격체 200 : 추진체
300 : 자세제어모듈 310 : 제1 자세유도체
320 : 제2 자세유도체
400 : 컨트롤러

Claims

골격체(120)에 의해 소정의 형태를 이루도록 형성되는 로봇 본체(100);
상기 로봇 본체(100)의 내부에 위치되고 추진력을 발생시켜 상기 로봇 본체(100)의 전체 또는 일부 하중을 견인하는 추진체(200);
상기 로봇 본체(100)와 상기 추진체(200) 사이에 위치되어 상기 로봇 본체(100)를 상기 추진체(200)에 대해 회동시키는 자세제어모듈(300); 및
상기 추진체(200)와 자세제어모듈(300)을 제어하는 컨트롤러(400);를 포함하되,
상기 로봇 본체(100)는 적어도 2개의 상기 추진체(200) 및 각 추진체(200)에 대응되는 상기 자세제어모듈(300)을 포함하고, 상기 골격체(120)는 변형이 가능하도록 형성되어,
상기 컨트롤러(400)가 상기 각 추진체(200)의 추진 방향은 유지하면서 상기 각 자세제어모듈(300)의 동작을 제어하는 것에 의해, 상기 로봇 본체(100)가 상기 각 자세제어모듈(300)에 의해 상기 각 추진체(200)에 대해 회동되면서 상기 골격체(120)가 변형되어 자세가 변화되는 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 자세제어모듈(300)은 x축, y축, z축 중 적어도 하나의 축을 중심으로 상기 로봇 본체(100)를 상기 추진체(200)에 대해 회동시키는 것을 특징으로 하는 로봇.
제2항에 있어서,
상기 자세제어모듈(300)은,
추진체(200)를 감싸는 형태로 이루어지고 제1축을 중심으로 추진체(200)에 회전가능하게 결합된 제1 자세유도체(310); 및
상기 제1 자세유도체(310)를 감싸는 형태로 이루어지고 제1축과 수직인 제2축을 중심으로 제1 자세유도체(310)가 회전가능하게 결합되며, 상기 제1축 및 제2축과 수직인 제3축을 중심으로 회전가능하게 상기 로봇 본체(100)에 결합된 제2 자세유도체(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 각각의 자세제어모듈(300)은 연결부재(10)에 의해 상호 연결된 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 골격체(120)는 휘어짐이나 꺾임이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 로봇 본체(100)는 로봇의 외형을 구성하는 외피(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 외피(110)는 기체 투과율이 50% 이상인 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇.
제1항에 있어서,
상기 로봇 본체(100)는 하부에 로봇 본체(100)를 지지하며 이동에 관여하는 지지부재(30)가 형성된 것을 특징으로 하는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 외피(110)는 신축성을 가진 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇.