KR102011751B1 - 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

이족보행 로봇형 완구 및 그 제어 방법으로서, 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈을 양측에 구비하는 하체부; 상기 이족보행 로봇형 완구의 상체에 해당하며 양측에 제1 팔 모듈 및 제2 팔 모듈을 구비하는 상체부; 및 상기 상체부와 상기 하체부를 연결하는 위치에 배치되어 보행 동작을 위해 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈의 구동에 앞서 상기 상체부의 위치를 조절하여 상기 이족보행 로봇형 완구의 무게 중심을 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 무게 중심 이동부를 포함하는 이족보행 로봇 완구를 제공한다.
또한, 상기 상체부의 위치를 상기 제1 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계; 상기 제2 다리 모듈을 전진 구동하는 단계; 상기 상체부의 위치를 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계; 및 상기 제2 다리 모듈을 후진 구동하는 단계를 포함하는 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법을 제공한다.

Description

이족보행 로봇형 완구의 제어 방법{CONTROL METHOD FOR BIPED ROBOT TPYE TOY}

본 발명은 이족보행 로봇형 완구 및 그 제어 방법으로서, 구체적으로는 직류 모터를 사용하여 이족보행 동작을 수행하는 로봇형 완구 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 완구용 보행 로봇은 어린이들의 놀이와 과학적 사고방식 함양을 위한 것으로, 사용자가 직접 조립하는 조립식 로봇과 미리 완성된 완성용 로봇으로 구별된다.

특히, 완구용 보행 로봇은 동력발생수단에 의한 기구식 구동원리를 적용하여 어린이나 청소년들의 호기심을 유발하고 재미를 배가시키는 제품으로 널리 보급되고 있다.

이러한 보행 로봇은 2개의 다리를 가지는 로봇 또는 그 이상의 복수의 다리를 가지는 다족(多足) 보행 로봇 등으로 제작하고 있다.

다족보행 완구는 4개의 다리를 가지고 있는 고양이나 개와 같은 동물 형태를 하고 있는 완구에 적용된다.

다족보행 완구의 경우 최소 두 개의 다리가 지면에 접하는 형태로 보행 동작이 이루어지므로 비교적 단순한 구성으로 안정적인 보행이 가능하다.

이와 비교하여, 2개의 다리로 보행하는 완구는 사람과 같이 두 다리가 교차하여 이동하는 완구용 로보트에 적용된다. 종래의 2족 보행 완구의 경우 넘어지지 않기 위해 동작의 정밀한 제어가 가능한 서보 모터가 사용되고 있으나, 서보 모터를 사용하는 구조의 경우 완구의 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허 제10-2008-0050072호 공개일자 2008년06월05일 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허 제10-2019-0000976호 공개일자 2019년01월04일

본 발명은 제조 비용을 낮출 수 있도록 브러쉬형 직류 모터로 구동되는 이족보행 로봇형 완구의 제공 및 그 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이족보행 로봇형 완구는, 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈을 양측에 구비하는 하체부; 상기 이족보행 로봇형 완구의 상체에 해당하며 양측에 제1 팔 모듈 및 제2 팔 모듈을 구비하는 상체부; 및 상기 상체부와 상기 하체부를 연결하는 위치에 배치되어 보행 동작을 위해 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈의 구동에 앞서 상기 상체부의 위치를 조절하여 상기 이족보행 로봇형 완구의 무게 중심을 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 무게 중심 이동부를 포함한다.

이때, 상기 하체부는, 상기 제1 다리 모듈을 구동하는 제1 모터 모듈; 상기 제2 다리 모듈을 구동하는 제2 모터 모듈; 및 상기 제1 모터 모듈 및 상기 제2 모터 모듈을 수용하는 하체 하우징을 더 구비할 수 있다.

이때, 상기 이족보행 로봇형 완구를 구동하는 전원부를 더 포함하고, 상기 전원부는, 상기 제1 다리 모듈 및 상기 제2 다리 모듈의 하단에 각각 구비되는 제1 배터리 수납 모듈 및 제2 배터리 수납 모듈을 포함하고, 상기 제1 모터 모듈과 상기 제2 모터 모듈, 상기 제1 다리 모듈과 상기 제2 다리 모듈 및 상기 제1 배터리 수납 모듈과 제2 배터리 수납 모듈은 각각 상기 이족보행 로봇형 완구의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 형태로 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1 다리 모듈은, 상기 이족보행 로봇형 완구의 직립 방향으로 배치되는 제1 수직 부재; 상기 제1 수직부재와 평행하도록 배치되는 제2 수직 부재; 및 상기 제1 수직부재와 상기 제2 수직부재가 평행한 상태로 구동되도록 상기 제1 수직부재의 하단 결합공 및 상기 제2 수직부재의 하단 결합공에 결합하는 하단 고정 부재를 포함하고, 상기 제1 모터 모듈은, 상기 제1 수직 부재의 상단 결합공에 결합하여 상기 제1 수직 부재를 회전 구동하는 구동축; 상기 제2 수직 부재의 상단 결합공에 결합하는 구동 보조축; 및 상기 구동축을 구동하는 직류 모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하단 고정 부재는, 상기 제1 수직부재와 상기 제2 수직부재가 평행을 유지하며 구동되도록 상기 구동축과 상기 보조축의 간격과 동일한 간격으로 상기 제1 수직부재의 하단 결합공및 상기 제2 수직부재의 하단 결합공과 결합할 수 있다.

한편, 상기 제1 배터리 수납 모듈은, 평탄한 바닥면을 구비하여 상기 이족보행 로봇 완구가 직립 상태를 유지할 수 있는 발 역할을 수행하되, 상기 이족보행 로봇 완구가 이족으로 직립한 상태에서 상기 바닥면의 내측 엣지 부분만이 지면과 접하도록 상기 지면에 대해 상기 바닥면이 5°내지 10°각도를 갖도록 구비될 수 있다.

아울러, 상기 무게 중심 이동부는, 보행 동작을 위해 상기 제1 배터리 수납 모듈의 바닥면 또는 상기 제2 배터리 수납 모듈의 바닥면 가운데 어느 한 쪽의 바닥면이 상기 지면에 완전하게 접하도록 상기 상체부를 좌측 또는 우측으로 기울임 구동시키는 틸트 구동 모듈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 틸트 구동 모듈은, 상기 하체 하우징 또는 상기 상체부를 이루는 상체 하우징에 결합하여 상기 상체 하우징이 상기 하체 하우징에 좌측 및 우측 방향으로 틸팅 구동되도록 회전시키는 틸트축; 및 상기 틸트축을 구동하는 직류 모터를 포함할 수 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이족보행 로봇형 완구의 제어방법은, 상기 상체부의 위치를 상기 제1 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계; 상기 제2 다리 모듈을 전진 구동하는 단계; 상기 상체부의 위치를 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계; 및 상기 제2 다리 모듈을 후진 구동하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 제1 다리 모듈 및 상기 제2 다리 모듈은 상기 전진 구동, 상기 후진 구동 및 상기 바닥면의 접지를 각각 감지하는 전진 감지 센서, 후진 감지센서 및 접지 감지 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 다리 모듈, 상기 제2 다리 모듈 및 상기 상체부의 구동을 사용자의 프로그램 제어에 따라 제어하는 제어모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 전진 감지 센서, 상기 후진 감지센서 및 상기 접지 감지 센서의 감지 여부를 트리거 신호로 사용하여 상기 제1 다리 모듈, 상기 제2 다리 모듈 및 상기 상체부의 구동을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 이족보행 로봇형 완구에 의하면, 무게 중심 이동부가 상체부를 이동시켜 로봇형 완구의 무게중심을 한 발에서 다른 발로 이동시키므로 간단한 다리 관절 구성으로도 보행 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법에 의하면, 보행 동작을 프로그램 받아 수행할 수 있으므로 사용자의 프로그램에 따라 다양한 움직임이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이족 보행 로봇 완구의 실물 사진이다.
도 2는 다리 모듈의 실물 사진이다.
도 3은 제1 모터 모듈 및 제2 모터 모듈이 결합된 상태의 하체 하우징의 실물 사진이다.
도 4는 제1 모터 모듈만을 분리한 사진이다.
도 5는 제1 다리 모듈과 제1 모터 모듈의 결합 관계를 설명하는 사진이다.
도 6은 제1 다리모듈이 보행 동작을 위해 전후로 구동되는 사진이다.
도 7은 이족보행 로봇 완구가 직립한 상태에서 배터리 수납 모듈의 바닥면이 지면과 접하는 것을 보여준다.
도 8은 상체부가 틸트된 것을 보여준다.
도 9는 상체부의 틸트시 배터리 수납 모듈의 바닥면이 지면과 접하는 것을 보여준다.
도 10은 상체부가 무게중심 이동부를 통해 하체부와 연결된 것을 도시한 사진이다.
도 11은 상체부와 무게중심 이동부 만을 도시한 사진이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무게중심 이동부를 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 사용자 정의 프로그램에 의해 이족보행 로봇 완구를 사용자의 의도에 따라 제어하는 것을 설명한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이족 보행 로봇 완구의 실물 사진이다.

도 1은 본 발명의 효과적인 설명을 위해 완구의 팔 부분 및 외장 케이스가 결합되지 않은 상태의 몸체 부분만을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이족보행 로봇 완구(1000)는 하체부(100), 상체부(200), 무게 중심 이동부(300) 및 전원부(400)를 포함한다.

하체부(100)는 이족보행 로봇 완구(1000)의 하반신을 이루는 부분으로서, 양측에 제1 다리모듈(110R), 제2 다리모듈(110L), 제1 모터 모듈(120R), 제2 모터 모듈(120L) 및 하체 하우징(130)을 포함한다.

제1 다리모듈(110R), 제2 다리모듈(110L), 제1 모터 모듈(120R), 제2 모터 모듈(120L)은 이족보행 로봇 완구(1000)의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 형태이다.

상체부(200)는 이족보행 로봇 완구(1000)의 상반신을 이루는 부분으로서, 양측에 제1 팔모듈(미도시), 제2 팔모듈(미도시), 제1 팔모터 모듈(220R), 제2 팔모터 모듈(220L) 및 상체 하우징(230)을 포함한다.

제1 팔모듈(미도시), 제2 팔모듈(미도시), 제1 팔모터 모듈(220R), 제2 팔모터 모듈(220L) 또한 이족보행 로봇 완구(1000)의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 형태이다.

무게 중심 이동부(300)는 이족보행 로봇 완구(1000)의 허리에 해당하는 부분으로서 상체부(200)와 하체부(100)를 연결하는 위치에 배치되어 보행 동작을 위해 제1 다리 모듈(110R) 또는 제2 다리 모듈(110L)의 구동에 앞서 상체부(200)의 위치를 조절하여 이족보행 로봇 완구(1000)의 무게 중심을 제1 다리 모듈(110R) 또는 상기 제2 다리 모듈(110L) 측으로 이동시킨다.

전원부(400)는 이족보행 로봇 완구(1000)를 구동하는 전원을 공급한다.

본 발명에서 전원부(400)는 제1 배터리 수납 모듈(410R) 및 배터리 수납 모듈(410L)을 포함한다.

제1 배터리 수납 모듈(410R) 및 배터리 수납 모듈(410L)은 각각 제1 다리 모듈(110R) 및 제2 다리 모듈(110L)의 하단에 구비된다. 제1 배터리 수납 모듈(410R) 및 배터리 수납 모듈(410L) 또한 이족보행 로봇 완구(1000)의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 형태이다.

보행 동작의 설명에 앞서 다리 모듈(110R, 110L)에 대해 설명하기로 한다.

제1 모터 모듈(120R) 및 제2 모터 모듈(120L)은 각각 제1 다리모듈(110R), 제2 다리모듈(110L)을 구동한다.

하체 하우징(130)은 하체에서 골반에 해당하는 부분으로서, 제1 모터 모듈(120R) 및 제2 모터 모듈(120L)을 양측에 수용한다.

앞서 설명한 바와 같이 제1 다리모듈(110R), 제2 다리모듈(110L), 제1 모터 모듈(120R), 제2 모터 모듈(120L)은 서로 대칭되는 형태이므로 형태이므로 간결한 설명을 위해 대칭하는 구성에 대해서는 오른쪽에 구비되는 모듈을 중심으로 설명하기로 한다.

또한, 좌우 공통적인 부분을 설명할 때에는 좌우 구분을 위한 식별부호(L, R)는 생략하여 설명하기로 한다.

도 2는 다리 모듈의 실물 사진이고, 도 3은 제1 모터 모듈 및 제2 모터 모듈이 결합된 상태의 하체 하우징의 실물 사진이고, 도 4는 제1 모터 모듈만을 분리한 사진이고, 도 5는 제1 다리 모듈과 제1 모터 모듈의 결합 관계를 설명하는 사진이다.

도 2 내지 도 5를 참고하면 제1 다리모듈(110)은 제1 수직 부재(111), 제2 수직 부재(112), 하단 고정 부재(113-1, 113-2), 중단 고정 부재(114) 및 스프링 부재(115-1, 115-2)를 포함한다.

제1 모터 모듈(120)은 구동축(121), 구동 보조축(122), 직류 모터(123) 및 기어 하우징(124)을 포함한다.

제1 수직 부재(111)는 이족보행 로봇 완구(1000)의 직립 방향으로 배치되고, 제2 수직 부재(112)는 제1 수직 부재(111)와 평행하도록 배치되어 제1 다리모듈(110)의 다리 골격을 이룬다. 본 발명에서, 구동축(121) 및 구동 보조축(122)은 고관절에 해당하고, 제1 수직 부재(111)의 하단 결합공(111c) 및 제2 수직 부재(112)의 하단 결합공(112c)은 발목 관절에 해당하고, 제1 배터리 수납 모듈(410)은 발에 해당한다.

하단 고정 부재(113-1, 113-2)는 제1 수직 부재(111)와 제2 수직 부재(112)가 평행한 상태로 구동되도록 제1 수직 부재(111)의 하단 결합공(111c) 및 제2 수직 부재(112)의 하단 결합공(112c)과 결합한다.

구동축(121)은 제1 수직 부재(111)의 상단 결합공(111a)에 결합하여 제1 수직 부재(111)을 회전 구동한다. 이때, 회전 구동을 위한 구동축(121)의 토크가 제1 수직 부재(111)에 보다 효과적으로 인가될 수 있도록(즉, 구동축(121)이 상단 결합공(111a)에서 헛도는 것을 방지하기 위하여) 제1 수직 부재(111)는 상단 결합공(111a)의 상측에 위치하는 추가 결합공(111d)을 더 포함할 수 있다.

제1 다리모듈(110)의 외장 케이스(미도시)는 구동축(121)의 사각형 돌기(121a)와 추가 결합공(111d)에 결합하는 형태로 제1 다리모듈(110)과 결합한다.

따라서, 구동축(121)의 회전력이 제1 수직 부재(111)에 효과적으로 인가될 수 있다.

구동 보조축(112)는 제2 수직 부재(112)의 상단 결합공(112a)에 결합하여 제1 수직 부재(111)의 회전에 평행하도록 제2 수직 부재(112)가 회전할 수 있게 한다.

직류 모터(123)는 직류 전원 인가에 따라 회전하여 구동축(121)을 구동하는 모터이다. 기어 하우징(124)은 구동축(121)의 회전이 적절한 토크를 가지도록 복수개의 기어를 수납하며 직류 모터(123)의 축을 연결한다.

이때, 하단 고정부재(113-1, 113-2)는 제1 수직부재(111)와 제2 수직부재(112)가 평행을 유지하며 구동되도록 구동축(121)과 구동 보조축(122)의 간격과 동일한 간격으로 제1 수직부재(111)의 하단 결합공(111c)및 제2 수직부재(112)의 하단 결합공(112c)과 결합한다.

중단 고정 부재(114)는 제1 수직 부재(111)와 제2 수직 부재(112)가 평행한 상태로 구동되도록 제1 수직 부재(111)의 중단 결합공(111b) 및 제2 수직 부재(112)의 중단 결합공(112b)와 결합한다.

스프링 부재(115-1, 115-2)는 각각 중단 고정 부재(114)의 양단, 즉 중단 결합공(111b) 및 중단 결합공(111c)에서 하단 고정 부재(113-1, 113-2)의 양 끝에 텐션이 발생하도록 한다. 따라서 구동축(121)에 토크가 인가되지 않은 상태에서도 제1 수직 부재(111)와 제2 수직 부재(112)가 직립 상태를 유지할 수 있게 한다.

도 6은 제1 다리모듈이 보행 동작을 위해 전후로 구동되는 사진이다. 도시된 바와 같이 구동축(121)의 회전에 따라 제1 다리모듈(110)의 보행을 위한 동작이 이루어지는 것을 알 수 있다.

도 6의 (a)는 제1 다리모듈이 후진 구동된 예이고, 도 6의 (b)는 제1 다리모듈이 후진 구동된 예이다.

배터리 수납 모듈(410)는 평탄한 바닥면(411)을 구비하여 이족보행 로봇 완구(1000)가 직립 상태를 유지할 수 있도록 발 역학을 수행한다.

이때, 배터리 수납 모듈(410)은 이족보행 로봇 완구(1000)가 직립한 상태에서 바닥면(411)의 내측 엣지 부분(411e)만이 지면(B)과 접하도록 지면에 대해 5°내지 10° 각도를 갖도록 구비된다.

도 7은 이족보행 로봇 완구가 직립한 상태에서 배터리 수납 모듈의 바닥면이 지면과 접하는 것을 보여준다.

무게 중심 이동부(300)는 어느 한 발의 보행시 다른 쪽 발이 균형을 유지할 수 있도록 상체부(200)의 위치를 보행이 이루어 지는 다리 모듈의 반대쪽 다리 모듈로 틸트 시킨다.

도 8은 상체부가 틸트된 것을 보여주고, 도 9는 상체부의 틸트시 배터리 수납 모듈의 바닥면이 지면과 접하는 것을 보여준다.

이를 위해, 무게 중심 이동부(300)는 보행 동작을 위해 상기 제1 배터리 수납 모듈(410R)의 바닥면(411) 또는 제2 배터리 수납 모듈(410L)의 바닥면(411) 가운데 어느 한 쪽의 바닥면이 지면(B)에 완전하게 접하도록 상체부(200)를 좌측 또는 우측으로 기울임 구동시키는 틸트 구동 모듈을 포함한다.

틸트 구동 모듈(310)은 하체 하우징(130) 또는 상체부(200)를 이루는 상체 하우징(230)에 결합하여 상체 하우징(230)이 하체 하우징(130)에 좌측 및 우측 방향으로 틸팅 구동되도록 회전시키는 틸트축(311), 틸트축을 구동하는 직류 모터(312) 및 기어 하우징(313)를 포함한다.

도 10은 상체부가 무게중심 이동부를 통해 하체부와 연결된 것을 도시한 사진이다. 도 11은 상체부와 무게중심 이동부 만을 도시한 사진이다.

도시된 실시예는 틸트 구동 모듈(310)은 상체 하우징(230)에 구비되는 예이다.

기어 하우징(313)은 틸트축(311)의 회전이 적절한 토크를 가지도록 복수개의 기어를 수납하며 직류 모터(312)의 축을 연결한다.

틸트축(3111)은 하체 하우징(130)에 구비되는 틸트 결합홈(131)과 결합하여 상체부(200)가 하체부(100)에 대해 틸트될 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 보행동작시 틸트 구동 모듈(310)은 상체부(200)를 틸트 시켜 한쪽 발이 지면에 완전히 접하도록 구동한 이후 반대쪽 다리 모듈을 구동하여 발을 내딛는 동작을 수행한 다음 상체부(200)를 반대쪽을 틸트 시켜 다른쪽 발의 내딛는 동작이 연속적으로 수행될 수 있게 한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무게중심 이동부를 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 무게 중심 이동부(300')는 무게추(310') 및 무게추(310')를 수용하는 하우징(320')을 포함할 수 있다.

무게 중심 이동부(300')는 하우징(320') 내부에 수납된 무게추(310')를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 보행동작시 이족보행 로봇 완구가 직립한 상태에서 배터리 수납 모듈의 바닥면이 지면과 접하도록 한다.

즉, 보행동작시 무게추(310')의 이동에 따라 이족보행 로봇 완구의 무게 중심이 무게추(310')가 이동된 발에 위치하게 되고, 따라서 한쪽 발이 지면에 완전히 접하게 된다. 이어서 반대쪽 다리 모듈을 구동하여 발을 내딛는 동작을 수행한 무게추(310')를 반대 방향으로 이동시켜 보행 동작이 연속적으로 수행될 수 있게 한다.

무게 중심 이동부(300')는 이족보행 로봇 완구의 형태에 따라 상체부(200) 또는 하체부(100)에 위치될 수 있다.

무게 중심 이동부(300')는 무게추(310')를 좌우 이동시키는 이동 기어(미도시) 및 이동 기어를 구동하는 무게추 구동 모터(미도시)를 더 포함한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다. 또한, 도 1 내지 도 12에 개시된 이족보행 로봇형 완구를 시계열적으로 구현한 경우에도 본 실시예에 해당하므로 하체부(100), 상체부(200), 무게 중심 이동부(300) 및 전원부(400)에 대하여 설명된 부분은 본 실시예에서도 그대로 적용된다.

본 실시예에 따른 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법은 보행 동작의 제어 방법으로서, 제1 다리 모듈 측으로 무게 중심을 이동하는 단계(S110), 제2 다리 모듈을 전진 하는 단계(S120), 제 다리 모듈 측으로 무게 중심을 이동하는 단계(S130) 및 제2 다리 모듈을 전진하는 단계(S140)를 포함한다.

S110 에서, 제어 모듈(미도시)는 상체부(200)의 위치를 제1 다리모듈(110R) 측으로 이동시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 상체부(200)를 틸트 시켜 제1 다리모듈(110R)측의 발(즉, 바닥면(411)이 지면에 완전히 접하도록 구동한다.

또는 무게 중심 이동부(300')를 구동하여 제1 다리모듈(110R)측의 발(즉, 바닥면(411)이 지면에 완전히 접하도록 한다.

이어서, S120 에서 제2 다리 모듈(110L)을 전진 구동한다. 다리 모듈(110)의 전진에 대서는 앞서 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이어서, S130 에서 상체부(200)의 위치를 제2 다리 모듈(110L) 측으로 이동시킨다. 상체부(200)를 틸트 시켜 제2 다리모듈(110L)측의 발(즉, 바닥면(411)이 지면에 완전히 접하도록 구동한다. 또는 무게 중심 이동부(300')를 구동하여 제2 다리모듈(110L)측의 발(즉, 바닥면(411)이 지면에 완전히 접하도록 한다.

이어서, S130 에서 제1 다리 모듈(110R)을 전진 구동한다. 이때, 보행 동작을 크게 수행하기 위해서 제2 다리 모듈(110L)의 후진 구동이 동시에 수행될 수 있다.

도 14는 사용자 정의 프로그램에 의해 이족보행 로봇 완구를 사용자의 의도에 따라 제어하는 것을 설명한다. 본 실시 형태에 따르면 정해진 보행 동작이 아니라 사용자가 프로그램한 동작에 맞추어 이족보행 로봇 완구(1000)의 동작 제어가 가능하다.

일 실시 형태에 따르면, 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈은 전진 구동, 후진 구동 및 상기 바닥면의 접지를 각각 감지하는 전진 감지 센서, 후진 감지센서 및 접지 감지 센서를 포함한다. 실시자에 따라 제1 팔모듈(미도시), 제2 팔모듈(미도시)의 움직임을 감지하는 팔동작 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

제어 모듈(미도시)는 전진 감지 센서, 후진 감지센서 및 접지 감지 센서의 감지 여부를 트리거 신호로 사용하여 제1 다리 모듈, 상기 제2 다리 모듈, 상체부의 구동 및 제1 팔모듈, 제2 팔모듈을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈이 동시 전진 구동이 인식되면 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈의 동시 후진 구동과 함께 제1 팔모듈, 제2 팔모듈의 전진 구동이 실시 되게끔 프로그램을 작성한다면 만세와 같은 동작을 구현할 수 있다.

프로그램 작성은 PC와 같이 별도의 기기에서 작성되고 USB 케이블을 통해 로봇 완구의 제어 모듈과 연결되어 작성된 프로그램을 업로드 하는 것이 가능하다.

제어 모듈로서 아두이노와 같은 상용 제어 보드가 사용될 수 있으며, 각 모터 모듈을 구동하기 위한 직류모터 구동 드라이버가 더 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제어 방법에 따르면 사용자의 프로그램에 따라 다양한 로봇 완구의 움직임이 가능하다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000 : 이족보행 로봇 완구
100 : 하체부 200 : 상체부
300 : 무게 중심 이동부 400 : 전원부
G : 무게 중심 B : 지면

Claims (11)

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9. 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈을 양측에 구비하는 하체부;
   이족보행 로봇형 완구의 상체에 해당하며 양측에 제1 팔 모듈 및 제2 팔 모듈을 구비하는 상체부; 및
   상기 상체부와 상기 하체부를 연결하는 위치에 배치되어 보행 동작을 위해 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈의 구동에 앞서 상기 상체부의 위치를 조절하여 상기 이족보행 로봇형 완구의 무게 중심을 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 무게 중심 이동부를 포함되,
   상기 하체부는,
   상기 제1 다리 모듈을 구동하는 제1 모터 모듈;
   상기 제2 다리 모듈을 구동하는 제2 모터 모듈; 및
   상기 제1 모터 모듈 및 상기 제2 모터 모듈을 수용하는 하체 하우징을 더 구비하고,
   상기 이족보행 로봇형 완구를 구동하는 전원부를 더 포함하고,
   상기 전원부는,
   상기 제1 다리 모듈 및 상기 제2 다리 모듈의 하단에 각각 구비되는 제1 배터리 수납 모듈 및 제2 배터리 수납 모듈을 포함하고,
   상기 제1 모터 모듈과 상기 제2 모터 모듈, 상기 제1 다리 모듈과 상기 제2 다리 모듈 및 상기 제1 배터리 수납 모듈과 제2 배터리 수납 모듈은 각각 상기 이족보행 로봇형 완구의 중심을 기준으로 좌우 대칭하는 형태로 구비되고,
   상기 제1 다리 모듈은,
   상기 이족보행 로봇형 완구의 직립 방향으로 배치되는 제1 수직 부재;
   상기 제1 수직부재와 평행하도록 배치되는 제2 수직 부재; 및
   상기 제1 수직부재와 상기 제2 수직부재가 평행한 상태로 구동되도록 상기 제1 수직부재의 하단 결합공 및 상기 제2 수직부재의 하단 결합공에 결합하는 하단 고정 부재를 포함하고,
   상기 제1 모터 모듈은,
   상기 제1 수직 부재의 상단 결합공에 결합하여 상기 제1 수직 부재를 회전 구동하는 구동축;
   상기 제2 수직 부재의 상단 결합공에 결합하는 구동 보조축; 및
   상기 구동축을 구동하는 직류 모터를 포함하고,
   상기 하단 고정 부재는,
   상기 제1 수직부재와 상기 제2 수직부재가 평행을 유지하며 구동되도록 상기 구동축과 상기 보조축의 간격과 동일한 간격으로 상기 제1 수직부재의 하단 결합공및 상기 제2 수직부재의 하단 결합공과 결합하고,
   상기 제1 배터리 수납 모듈은,
   평탄한 바닥면을 구비하여 상기 이족보행 로봇 완구가 직립 상태를 유지할 수 있는 발 역할을 수행하되,
   상기 이족보행 로봇 완구가 이족으로 직립한 상태에서 상기 바닥면의 내측 엣지 부분만이 지면과 접하도록 상기 지면에 대해 상기 바닥면이 5°내지 10°각도를 갖도록 구비되는 이족보행 로봇 완구의 보행 동작 제어 방법으로서,
   상기 상체부의 위치를 상기 제1 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계;
   상기 제2 다리 모듈을 전진 구동하는 단계;
   상기 상체부의 위치를 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 단계; 및
   상기 제2 다리 모듈을 후진 구동하는 단계를 포함하는 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 다리 모듈 및 상기 제2 다리 모듈은 상기 전진 구동, 상기 후진 구동 및 상기 바닥면의 접지를 각각 감지하는 전진 감지 센서, 후진 감지센서 및 접지 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 다리 모듈, 상기 제2 다리 모듈 및 상기 상체부의 구동을 사용자의 프로그램 제어에 따라 제어하는 제어모듈을 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 전진 감지 센서, 상기 후진 감지센서 및 상기 접지 감지 센서의 감지 여부를 트리거 신호로 사용하여 상기 제1 다리 모듈, 상기 제2 다리 모듈 및 상기 상체부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 이족보행 로봇형 완구의 제어 방법.

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