KR102135821B1 - Touch sensor module, and artificial robot having the same - Google Patents

Touch sensor module, and artificial robot having the same Download PDF

Info

Publication number
KR102135821B1
KR102135821B1 KR1020190115387A KR20190115387A KR102135821B1 KR 102135821 B1 KR102135821 B1 KR 102135821B1 KR 1020190115387 A KR1020190115387 A KR 1020190115387A KR 20190115387 A KR20190115387 A KR 20190115387A KR 102135821 B1 KR102135821 B1 KR 102135821B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contact
metal sheet
robot
touch sensor
artificial intelligence
Prior art date
Application number
KR1020190115387A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김승진
Original Assignee
김승진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김승진 filed Critical 김승진
Priority to KR1020190115387A priority Critical patent/KR102135821B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102135821B1 publication Critical patent/KR102135821B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The present invention relates to an artificial intelligence robot and, more specifically, to a touch sensor module for detecting whether a human body is touched, and an artificial intelligence robot having the same, which has a simple structure and can be made compact. The present invention provides the touch sensor module (900) installed in a robot body (100) of the artificial intelligence robot having at least one contact portion (111) made of a plastic material to detect whether the human body is touched. The touch sensor module comprises: a touch sensor controller (910) having a plurality of channels for detecting the movement of electric charges; and at least one metal sheet (921) attached to the inner surface of the contact portion (111), having a conductive material, and electrically connected to a sensor connection channel (911) as one of the plurality of channels. The touch sensor controller (910) detects a flow of an amount of electric charges through the sensor connection channel (911) connected to the metal sheet (921), and determines whether the human body is in contact with the contact portion (111).

Description

터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇 {Touch sensor module, and artificial robot having the same}Touch sensor module, and artificial robot having the same {Touch sensor module, and artificial robot having the same}

본 발명은 인공지능로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 터치여부를 감지하기 위한 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial intelligence robot, and more particularly, to a touch sensor module for detecting whether a human body is touched, and an artificial intelligence robot having the same.

인공지능이란 사고나 학습 등 인간이 가진 지적 능력을 컴퓨터를 통해 구현하는 기술이다. 인공지능은 개념적으로 강 인공지능(Strong AI)과 약 인공지능(Weak AI)로 구분할 수 있다. 강AI는 사람처럼 자유로운 사고가 가능한 자아를 지닌 인공지능을 말한다. 인간처럼 여러 가지 일을 수행할 수 있다고 해서 범용인공지능(AGI, Artificial General Intelligence)이라고도 한다. 강AI는 인간과 같은 방식으로 사고하고 행동하는 인간형 인공지능과 인간과 다른 방식으로 지각·사고하는 비인간형 인공지능으로 다시 구분할 수 있다.Artificial intelligence is a technology that embodies human intellectual abilities such as thinking and learning through computers. Artificial intelligence can be conceptually divided into strong artificial intelligence (strong AI) and weak artificial intelligence (weak AI). Kang AI refers to artificial intelligence that has an ego that can think freely like humans. It is also called Artificial General Intelligence (AGI) because it can perform various tasks like humans. Kang AI can be further divided into human-type artificial intelligence that thinks and acts in the same way as humans, and non-human artificial intelligence that perceives and thinks in a different way from humans.

한편 카메라, 모터 등 IT기술의 발전에 따라서 기계적 기능과 함께 인공지능이 탑재된 인공지능로봇, 소위 AI 로봇 개념이 대두되고 있다.Meanwhile, with the development of IT technologies such as cameras and motors, the concept of an artificial intelligence robot equipped with artificial intelligence along with mechanical functions, so-called AI robot concept, is emerging.

AI 로봇은, 인공지능이 탑재된 로봇으로서, 구현 형태에 따라서 다양한 형상및 기능을 가질 수 있으며, 에어스타와 같은 안내로봇, 로봇강아지 등의 완구로봇 등 다양한 로봇들로 구현됨과 아울러 상용화되고 있다.AI robots are robots equipped with artificial intelligence, and can have various shapes and functions depending on the form of implementation, and are implemented and commercialized with various robots such as guide robots such as Airstar and toy robots such as robot dogs.

특히 AI 로봇은, 구현되는 기능에 따라서 자율주행기능을 위한 카메라, 음성 등을 인식하기 위한 음성인식센서 등을 구비할 수 있다.In particular, the AI robot may be equipped with a camera for an autonomous driving function, a voice recognition sensor for recognizing voice, and the like according to the implemented function.

또한 AI 로봇은, 인간과의 대화, 동작인식 등 인간과 교감이 가능한 로봇도 활발히 개발되고 있다. In addition, AI robots are actively developing robots capable of communicating with humans, such as dialogue with humans and motion recognition.

한편 AI 로봇은 그 기능에 따라서 스스로 장애물을 인식하면서 임의 경로로 이동되는 자율주행기능이 요구된다.On the other hand, the AI robot needs an autonomous driving function that moves in an arbitrary path while recognizing obstacles by itself according to its function.

본 발명의 목적은 상기와 같은 추세를 인식하여, 간단한 구조에 의하여 인체의 터치여부를 감지할 수 있는 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a touch sensor module capable of recognizing the above trend and detecting whether a human body is touched by a simple structure, and an artificial intelligence robot having the same.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 플라스틱 재질을 가지는 하나 이상의 접촉부(111)를 구비하는 인공지능로봇의 로봇본체(100)에 설치되어 인체의 터치여부를 감지하는 터치센서 모듈(900)로서, 전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하는 터치센서콘트롤러(910)와; 상기 접촉부(111)의 내측면에 부착되며 통전성 재질을 가지며 상기 복수의 채널들 중 하나로서 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 금속시트(921)를 포함하며, 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 상기 금속시트(921)와 연결된 센서연결채널(911)을 통한 전하량 흐름을 감지하여 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 터치센서 모듈을 개시한다.The present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is installed in the robot body 100 of the artificial intelligence robot having one or more contact parts 111 having a plastic material A touch sensor module 900 for detecting whether or not, comprising: a touch sensor controller 910 having a plurality of channels for sensing movement of an amount of charge; It is attached to the inner surface of the contact part 111, has a conductive material, and includes one or more metal sheets 921 electrically connected to the sensor connection channel 911 as one of the plurality of channels, and the touch sensor controller ( Reference numeral 910 discloses a touch sensor module, characterized in that it determines whether a human body is in contact with the contact part 111 by sensing a flow of an electric charge through a sensor connection channel 911 connected to the metal sheet 921.

상기 금속시트(921)는, 구리 재질을 가질 수 있다.The metal sheet 921 may have a copper material.

또한 상기 금속시트(921)는, 1㎛~3mm의 두께를 가질 수 있다.In addition, the metal sheet 921 may have a thickness of 1 μm to 3 mm.

상기 터치센서 모듈은, 일단이 상기 복수의 채널들 중 하나로서 샘플링채널(912)을 통하여 전기적으로 연결되며 타단이 접지되고 미리 설정된 커패시턴스 값을 가지는 하나 이상의 샘플링 커패시터(930)를 포함할 수 있다.The touch sensor module may include one or more sampling capacitors 930 having one end electrically connected to the sampling channel 912 as one of the plurality of channels, the other end being grounded and having a preset capacitance value.

그리고 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 상기 샘플링 커패시터(930) 및 상기 금속시트(921) 사이에서의 전하이동횟수를 미리 설정된 감지주기로 감지하며, 감지된 전하이동횟수가 미리 설정된 기준범위 내에 있는 경우 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 상기 기준값보다 작은 경우 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 없는 것으로 판단되도록 할 수 있다.In addition, the touch sensor controller 910 detects the number of charge transfers between the sampling capacitor 930 and the metal sheet 921 with a preset detection period, and when the detected number of charge transfers falls within a preset reference range. It is determined that there is a human body contact with the contact part 111, and if it is smaller than the reference value, it may be determined that there is no human body contact with the contact part 111.

본 발명에 따른 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇은, 플라스틱 재질의 본체 내에 부착되어 인체의 터치시 축적되는 전하량 변화를 감지함으로써, 구조가 간단하며 컴팩트화가 가능한 이점이 있다.The touch sensor module and the artificial intelligence robot having the same according to the present invention have an advantage of being able to have a simple structure and compactness by sensing a change in an amount of charge accumulated when a human body is touched by being attached to a plastic body.

또한 본 발명에 따른 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇은, 터치센서 중 인체와의 접촉여부를 감지하는 부분을 금속시트로 구성함으로써 다양한 외형을 가지는 부재의 내주면에 부착이 가능하여 다양한 환경 내에서의 터치센서를 구현할 수 있는 이점이 있다.In addition, the touch sensor module and the artificial intelligence robot having the same according to the present invention comprise a part of the touch sensor that detects contact with the human body with a metal sheet, so that it can be attached to the inner circumferential surface of members having various external shapes. There is an advantage of implementing a touch sensor in

더 나아가 금속시트의 재단, 형상변경을 통하여 다양한 곡면 등에 의하여 구현되는 인공지능로봇의 외형 중 다양한 부위의 내측면에서의 설치가 가능하여 인체와의 터치를 통한 인간과의 교감기능을 다양하게 구축할 수 있는 이점이 있다. Furthermore, it is possible to install on the inner side of various parts of the external shape of the artificial intelligence robot implemented by various curved surfaces through cutting and changing the shape of the metal sheet, so that various functions of communication with humans can be built through touch with the human body. There is an advantage to be able to.

특히 본 발명에 따른 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇은, 간단하면서 다양한 형상의 터치센서 모듈의 제공이 가능하여 인공지능로봇의 구현에 있어 인간과의 상호작용시 친밀감 내지 상호 교감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, the touch sensor module and the artificial intelligence robot having the same according to the present invention can provide a simple and variously shaped touch sensor module to improve intimacy or mutual interaction when interacting with humans in the implementation of the artificial intelligence robot. There is an advantage to be able to.

또한 본 발명에 따른 자율주행기능을 구비한 인공지능로봇 및 인공지능로봇의 자율주행제어방법은, 심도 카메라, 라이다센서, 초음파센서 및 충돌감지센서를 포함하고 각 센서들에 대한 감지결과를 활용하여 로봇본체의 주행을 제어함으로써 보다 신속하고 효율적으로 인공지능로봇의 자율주행을 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, the artificial intelligence robot having an autonomous driving function according to the present invention and the autonomous driving control method of the artificial intelligence robot include a depth camera, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, and a collision detection sensor, and use the detection result for each sensor. Thus, there is an advantage in that the autonomous driving of the artificial intelligence robot can be controlled more quickly and efficiently by controlling the driving of the robot body.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능로봇의 예를 보여주는 정면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 각각 도 1의 인공지능로봇의 측면도 및 배면도이다.
도 3은, 도 1의 인공지능로봇의 구성을 보여주는 불록도이다.
도 4는, 도 1의 인공지능로봇의 자율주행제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는, 도 4에 따른 자율주행제어방법의 구체적인 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 6은, 도 1의 인공지능로봇이 장애물을 인식하는 상황을 보여주는 개념도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 터치센서모듈로서, 도 1의 인공지능로봇에 설치되어 인체의 터치여부를 감지하기 위한 터치센서모듈의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 8은, 도 7의 터치센서모듈 중 접촉감지부를 보여주는 사시도이다.
도 9는, 도 8에서 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는, 도 7의 터치센서모듈을 응용한 충격감지센서의 일예를 보여주는 단면도들로서, 도 10a는, 장애물 비접촉시, 도 10b는, 장애물 접촉시를 보여주는 단면도들이다.
1 is a front view showing an example of an artificial intelligence robot according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are a side view and a rear view of the artificial intelligence robot of FIG. 1, respectively.
3 is a block diagram showing the configuration of the artificial intelligence robot of FIG.
FIG. 4 is a flow chart showing a method for controlling autonomous driving of the artificial intelligence robot of FIG. 1.
5 is a flowchart illustrating a specific embodiment of the autonomous driving control method according to FIG. 4.
6 is a conceptual diagram showing a situation in which the artificial intelligence robot of FIG. 1 recognizes an obstacle.
7 is a block diagram showing the configuration of a touch sensor module according to the present invention, which is installed in the artificial intelligence robot of FIG. 1 to detect whether a human body is touched.
8 is a perspective view illustrating a touch sensing unit of the touch sensor module of FIG. 7.
9 is a cross-sectional view in the direction V-V in FIG. 8.
10A and 10B are cross-sectional views showing an example of an impact sensor to which the touch sensor module of FIG. 7 is applied, and FIG. 10A is a cross-sectional view showing an obstacle contactless and FIG. 10B.

이하 본 발명에 따른 터치센서 모듈 및 그를 구비한 인공지능로봇에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a touch sensor module and an artificial intelligence robot having the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 인공지능로봇은, 교통안내, 안전도우미 등 미리 설정된 기능을 수행하는 로봇으로서, 인공지능 기능이 탑재된 로봇이면 모두 가능하다.The artificial intelligence robot according to the present invention is a robot that performs preset functions such as traffic guidance and safety assistant, and any robot equipped with an artificial intelligence function can be used.

일례로서, 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 로봇본체(100)와; 로봇본체(100)에 설치되어 로봇본체(100)를 임의의 경로로 이동시키기 위한 주행부(130)와; 로봇본체(100)에 설치되어 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 이미지를 획득하며 심도제어가 가능한 하나 이상의 카메라(500)와; 로봇본체(100)에 설치되어 레이저를 이용하여 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 라이다센서부(600)와; 로봇본체(100)에 설치되어 초음파에 의하여 장애물에 대한 거리를 측정하기 위한 초음파센서부(700)와; 로봇본체(100)에 설치되어 장애물과의 접촉여부 확인을 위한 충격감지센서부(800)와; 로봇본체(100)에 설치되어 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지와, 라이다센서부(600)로부터 장애물에 대한 측정데이터를 전달받아 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 계산하는 메인제어부(300)와; 자율주행기능 구현을 위한 인공지능플랫폼이 탑재되며, 상기 메인제어부(300)에서 계산된 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 포함하는 제1데이터, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 인공지능플랫폼에 입력하여 주행부(130)를 제어하는 구동제어부(400)를 포함한다.As an example, the artificial intelligence robot according to the present invention, as shown in Figures 1 to 6, the robot body 100 and; A traveling unit 130 installed in the robot body 100 to move the robot body 100 in an arbitrary path; One or more cameras 500 installed in the robot body 100 to obtain images for measuring distances and heights to obstacles and capable of controlling depth; A lidar sensor unit 600 installed in the robot body 100 to measure a distance and height to an obstacle using a laser; An ultrasonic sensor unit 700 installed in the robot body 100 to measure a distance to an obstacle by ultrasonic waves; An impact sensor unit 800 installed in the robot body 100 to check whether or not there is contact with an obstacle; The main control unit 300 that is installed in the robot body 100 and receives the image acquired by the camera 500 and the measurement data on the obstacle from the lidar sensor unit 600 and calculates the distance, height, and position of the obstacle. )Wow; An artificial intelligence platform for implementing the autonomous driving function is mounted, the first data including the distance, height, and position of the obstacle calculated by the main control unit 300, the distance data measured by the ultrasonic sensor unit 700, and It includes a driving control unit 400 for controlling the driving unit 130 by inputting the contact presence data sensed by the impact detection sensor unit 800 to the artificial intelligence platform.

인공지능 구현을 위한 컴퓨터 시스템(CPU, 메모리, 저장장치, 전원)이 내장된 로봇본체(100)와, 인간 등과 의사소통을 위한 하나 이상의 디스플레이(240), 음성발생을 위한 음향발생장치(미도시), 거리감지, 음성인식, 인체터치여부 등의 감지를 위한 각종 센서(241, 242, 243, 244)들 등 요구되는 인공지능로봇의 기능에 따라서 다양한 모듈이 설치될 수 있다.A robot body 100 with a built-in computer system (CPU, memory, storage device, power) for implementing artificial intelligence, one or more displays 240 for communicating with humans, etc., and a sound generating device for generating voice (not shown) ), distance detection, voice recognition, various sensors (241, 242, 243, 244) for detecting whether or not a human body is touched, etc., various modules may be installed according to the required functions of the artificial intelligence robot.

상기 로봇본체(100)는, 인공지능로봇의 본체를 구성하는 구성으로서, 금속재질, 플라스틱 재질, 조합 등으로 이루어질 수 있으며, 인공지능로봇의 기능 구현을 위한 컴퓨터 시스템(메인제어부, 구동제어부 등)이 분산되어 설치될 수 있다.The robot body 100 is a component constituting the body of an artificial intelligence robot, and may be made of a metal material, a plastic material, a combination, etc., and a computer system (main control unit, driving control unit, etc.) for implementing the functions of the artificial intelligence robot. Can be installed distributedly.

상기 로봇본체(100)는, 구현되는 인공지능로봇의 디자인, 기능, 설치위치 등에 따라서 상단에 헤드부(110)를 구비할 수 있다.The robot body 100 may include a head unit 110 at an upper end according to the design, function, and installation position of the implemented artificial intelligence robot.

상기 헤드부(110)는, 인간의 외관과 유사한 형상을 구현하는 등 디자인적 구성이 가능하며, 디스플레이, 외부환경 인식을 위한 하나 이상의 카메라 등의 각종 센서가 설치될 수 있다.The head unit 110 may be configured in design, such as implementing a shape similar to a human appearance, and various sensors such as a display and one or more cameras for recognizing an external environment may be installed.

특히 상기 헤드부(110)를 포함한 로봇본체(100)는, 인공지능로봇의 기능 구현을 위하여 적절한 위치에 하나 이상의 디스플레이(120)가 설치될 수 있다.In particular, in the robot body 100 including the head unit 110, one or more displays 120 may be installed at an appropriate position in order to implement the functions of the artificial intelligence robot.

상기 디스플레이(120)는, 로봇과의 교감 대상자인 이용자, 사용자에 대한 의사표시, 정보제공 등 시각적 표시를 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The display 120 is a configuration for visual display such as a user who is a person to interact with the robot, an intention to the user, and information provision, and can be configured in various ways.

이때 상기 디스플레이(120)는, 사용자의 터치에 의한 입력 등을 위하여 터치스크린으로 형성될 수 있다.In this case, the display 120 may be formed as a touch screen for input by user's touch.

또한 상기 헤드부(110)를 포함한 로봇본체(100)는, 로봇과의 교감 대상자인 이용자, 사용자에 대한 의사표시, 정보제공 등을 위한 스피커(미도시)가 설치될 수 있다.In addition, the robot body 100 including the head unit 110 may be provided with a speaker (not shown) for displaying a user who is a person to interact with the robot, an intention to the user, and providing information.

한편 상기 로봇본체(100)은, 기능에 따라서 임의의 경로로 이동이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, it is preferable that the robot body 100 is configured to be able to move in an arbitrary path according to a function.

이에, 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 로봇본체(100)에 설치되어 로봇본체(100)를 임의의 경로로 이동시키기 위한 주행부(130)를 추가로 포함할 수 있다.Thus, the artificial intelligence robot according to the present invention, as shown in Figs. 1 to 2B, is installed in the robot body 100 to add a driving unit 130 for moving the robot body 100 in an arbitrary path Can be included as.

상기 주행부(130)는, 로봇본체(100)에 설치되어 로봇본체(100)를 임의의 경로로 이동시키기 위한 구성으로서, 이동구현에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The driving unit 130 is installed in the robot body 100 to move the robot body 100 in an arbitrary path, and various configurations are possible according to the movement implementation.

예로서, 상기 주행부(130)는, 로봇본체(100)의 하단부에 결합되어 회전구동되는 복수의 바퀴들, 복수의 다리들로 구성된 다지 구조 등 다양한 매커니짐을 가질 수 있다.For example, the driving unit 130 may have various mechanisms, such as a plurality of wheels coupled to the lower end of the robot body 100 and driven to rotate, a multi-fold structure composed of a plurality of legs.

예로서, 상기 주행부(130)는, 복수의 바퀴들로 구성되는 경우, 바퀴에 결합된 회전모터의 회전구동에 의하여 정회전, 역회전됨으로써 전진, 후진은 물론 좌측이동, 우측이동, 회전 등 로봇본체(100)의 다양한 이동을 구현할 수 있다.As an example, when the driving unit 130 is composed of a plurality of wheels, forward rotation and reverse rotation are performed by rotational driving of a rotating motor coupled to the wheel, thereby moving forward, backward, moving left, moving right, rotating, etc. Various movements of the robot body 100 can be implemented.

한편 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 자율주행기능의 구현, 기타 인공지능로봇의 기능 구현을 위하여 각종 센서를 구비할 수 있다.Meanwhile, the artificial intelligence robot according to the present invention may be provided with various sensors to implement autonomous driving functions and other functions of artificial intelligence robots.

예로서, 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 효율적인 자율주행 기능의 구현을 위하여 로봇본체(100)에 설치되어 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 이미지를 획득하며 심도제어가 가능한 하나 이상의 카메라(500)와; 로봇본체(100)에 설치되어 레이저를 이용하여 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 라이다센서부(600)와; 로봇본체(100)에 설치되어 초음파에 의하여 장애물에 대한 거리를 측정하기 위한 초음파센서부(700)와; 로봇본체(100)에 설치되어 장애물과의 접촉여부 확인을 위한 충격감지센서부(800)를 포함할 수 있다. As an example, the artificial intelligence robot according to the present invention is installed in the robot body 100 to implement an efficient autonomous driving function, acquires an image for measuring the distance and height to an obstacle, and one or more cameras capable of depth control ( 500) and; A lidar sensor unit 600 installed in the robot body 100 to measure a distance and height to an obstacle using a laser; An ultrasonic sensor unit 700 installed in the robot body 100 to measure a distance to an obstacle by ultrasonic waves; It is installed in the robot body 100 may include a shock sensor unit 800 for checking whether the contact with the obstacle.

상기 카메라(500)는, 로봇본체(100) 주변의 이미지를 획득하기 위한 구성으로서, 교감대상인 사용자 등의 이미지 획득, 자율주행의 구현을 위한 주변 이미지 획득 등 다양한 기능을 수행할 수 있다.The camera 500 is a component for acquiring an image around the robot body 100, and may perform various functions such as acquiring an image of a user, etc., to be rapported, and acquiring a surrounding image for implementing autonomous driving.

특히 상기 카메라(500)는, 요구되는 기능구현에 따라서 별도의 카메라를 사용함이 바람직한바, 각 기능구현에 따라서 하나 이상의 카메라들로 구성될 수 있다.In particular, since it is preferable to use a separate camera according to the required function implementation, the camera 500 may be composed of one or more cameras according to each function implementation.

특히, 상기 카메라(500)는, 효율적인 자율주행 기능의 구현을 위하여 로봇본체(100)에 설치되어 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 이미지를 획득하며 이때 심도제어가 가능하도록 구성됨이 바람직하다.In particular, the camera 500 is installed in the robot body 100 to implement an efficient autonomous driving function to obtain an image for measuring a distance and height to an obstacle, and at this time, it is preferable to be configured to enable depth control.

자율주행 구현을 위한 카메라(500)는, 심도제어가 가능하도록 구성됨으로서 주변에 위치된 장애물 등의 거리에 따라 정확한 이미지 획득이 가능하여, 후술하는 메인제어부(300)에 의한 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정할 수 있다.The camera 500 for implementing autonomous driving is configured to enable depth control, so that accurate images can be obtained according to the distance of obstacles located nearby, and the distance and height of the obstacle by the main controller 300 to be described later Can be measured.

더 아나가 상기 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지는, 후술하는 라이다센서부(600)에 의하여 측정된 결과를 활용하여 장애물의 거리, 높이 및 위치를 정확히 측정되는데 활용될 수 있다.The Anaga image acquired by the camera 500 may be used to accurately measure the distance, height, and position of an obstacle by using the result measured by the lidar sensor unit 600 to be described later.

한편 상기 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지는, 화상데이터가 고용량인 점을 고려하여 USB케이블 등 데이터의 고속전송이 가능한 유선케이블을 통하여 후술하는 메인제어부(300)에 전달됨이 바람직하다.Meanwhile, the image acquired by the camera 500 is preferably transmitted to the main control unit 300 to be described later through a wired cable capable of high-speed transmission of data such as a USB cable in consideration of the high capacity of image data.

상기 라이다센서부(600)는, 로봇본체(100)에 설치되어 레이저를 이용하여 장애물에 대한 거리 및 높이를 측정하기 위한 구성으로서, 하나 이상의 라이다센서들로 구성될 수 있다.The lidar sensor unit 600 is installed in the robot body 100 to measure a distance and height to an obstacle using a laser, and may be composed of one or more lidar sensors.

한편 상기 카메라(500) 및 라이다센서부(600)는, 로봇본체(100)의 주행방향을 고려하여 전방부분에 설치됨이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the camera 500 and the lidar sensor unit 600 are preferably installed in the front portion in consideration of the driving direction of the robot body 100, but are not limited thereto.

한편 상기 로봇본체(100)의 자율주행 구현시 주변에 존재하는 장애물의 위치, 숫자, 거리, 높이 등을 인식하여야 한다.Meanwhile, when implementing autonomous driving of the robot body 100, the position, number, distance, and height of obstacles existing around it must be recognized.

이때 주변에 존재하는 장애물의 위치, 숫자, 거리, 높이 등은, 카메라(500) 및 라이다센서부(600)에 의하여 측정이 가능하나 보다 정밀한 자율 주행을 위해서는 장애물 감지를 보다 섬세하게 할 필요가 있다.At this time, the position, number, distance, height, etc. of obstacles existing around can be measured by the camera 500 and the lidar sensor unit 600, but for more precise autonomous driving, it is necessary to more delicately detect the obstacle. have.

특히 라이다센서는, 레이저에 의한 스캔방식으로서 넓은 범위의 장애물 인식이 가능하다 정밀한 거리 측정이 어려운 문제점이 있다.In particular, the lidar sensor is a scanning method using a laser, so that a wide range of obstacles can be recognized. It is difficult to measure a precise distance.

또한 카메라(500)를 통한 장애물 인식시 영상처리 및 분석이 필요한바 장애물에 대한 민첩한 대응이 어려운 문제점이 있다.In addition, since image processing and analysis are required when recognizing an obstacle through the camera 500, there is a problem in that agile response to the obstacle is difficult.

이에, 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 하나 이상, 바람직하게는 복수의 초음파센서(710, 720, 730)을 포함하는 초음파센서부(700)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Accordingly, it is preferable that the artificial intelligence robot according to the present invention further includes an ultrasonic sensor unit 700 including one or more, preferably a plurality of ultrasonic sensors 710, 720, and 730.

상기 초음파센서부(700)는, 로봇본체(100)에 설치되어 초음파에 의하여 장애물에 대한 거리를 측정하기 위한 구성으로서, 거리측정방식 및 정밀도에 따라서 다양한 갯수 및 설치위치를 가질 수 있다.The ultrasonic sensor unit 700 is installed in the robot body 100 to measure a distance to an obstacle by ultrasonic waves, and may have various numbers and installation positions according to a distance measurement method and precision.

예로서, 상기 초음파센서부(700)는, 로봇본체(100)의 전방부분에 설치된 전방초음파센서(710)와, 로봇본체(100)의 후방부분에 설치된 후방좌측초음파센서(720) 및 후방우측초음파센서(730)를 포함할 수 있다.For example, the ultrasonic sensor unit 700 includes a front ultrasonic sensor 710 installed in the front part of the robot body 100, a rear left ultrasonic sensor 720 installed in the rear part of the robot body 100, and a rear right side. It may include an ultrasonic sensor 730.

상기 전방초음파센서(710), 후방좌측초음파센서(720) 및 후방우측초음파센서(730)는, 초음파에 의하여 장애물에 대한 거리를 측정하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The front ultrasonic sensor 710, the rear left ultrasonic sensor 720, and the rear right ultrasonic sensor 730 are configured to measure a distance to an obstacle by ultrasonic waves, and various configurations are possible.

한편 상기 후방좌측초음파센서(720) 및 후방우측초음파센서(730)는, 전방초음파센서(710)의 설치위치보다 낮게 설치됨이 바람직하다.Meanwhile, the rear left ultrasonic sensor 720 and the rear right ultrasonic sensor 730 are preferably installed lower than the installation position of the front ultrasonic sensor 710.

그리고 상기 초음파센서부(700)는, 로봇본체(100)의 측면방향으로의 장애물 유무 및 거리 측정을 위하여 좌측 및 우측 부분에도 하나 이상의 초음파센서들이 설치될 수 있다.In addition, in the ultrasonic sensor unit 700, one or more ultrasonic sensors may be installed at left and right portions to measure the presence or absence of an obstacle in the lateral direction of the robot body 100 and a distance.

상기 충격감지센서부(800)는, 로봇본체(100)에 설치되어 장애물과의 접촉여부 확인을 위한 구성으로서 충격감지원리에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The impact detection sensor unit 800 is installed in the robot body 100 to check whether there is contact with an obstacle, and various configurations are possible according to the impact detection support.

예로서, 상기 충격감지센서부(800)는, 압전센서와 같이 장애물과의 접촉시 가압력에 의하여 감지하는 센서로 구성될 수 있다.For example, the impact detection sensor unit 800 may be configured as a sensor, such as a piezoelectric sensor, that senses by pressing force when contacting an obstacle.

다른 예로서, 상기 충격감지센서부(800)는, 장애물과의 접촉시 이동이 저지되는 것을 고려하여 로봇본체(100)의 이송속도를 감지하는 가속도센서로 구성될 수 있다.As another example, the impact detection sensor unit 800 may be configured as an acceleration sensor that detects the transfer speed of the robot body 100 in consideration of preventing movement when contacting an obstacle.

또 다른 예로서, 상기 충격감지센서부(800)는, 후술하는 터치센서를 이용하여 구성될 수 있다.As another example, the impact sensor unit 800 may be configured using a touch sensor to be described later.

구체적으로, 상기 충격감지센서부(800)는, 로봇본체(100)에 후술하는 터치센서모듈(900)를 설치하고 장애물과의 접촉부위에 터치센서 모듈(900)의 일부를 구성하는 접촉부(111)와의 접촉에 의하여 정전기력의 변화를 주는 접촉감지부재(940)를 추가로 구성하여 구성될 수 있다.Specifically, the impact sensor unit 800 is a contact unit 111 constituting a part of the touch sensor module 900 by installing a touch sensor module 900 to be described later on the robot body 100 and in contact with the obstacle. ) May be configured by additionally configuring a contact sensing member 940 that changes the electrostatic force by contact with.

도 7 내지 도 9에 도시된 터치센서 모듈(900) 및 정전기력의 변화를 주는 접촉감지부재(940)의 조합에 의한 충격감지센서부(800)의 실시예는 후술한다.An embodiment of the impact sensor unit 800 by the combination of the touch sensor module 900 shown in FIGS. 7 to 9 and the contact detection member 940 that changes electrostatic force will be described later.

한편 상기 충격감지센서부(800)는, 앞서 설명한 접촉감지원리가 적용된 접촉센서로서 복수의 접촉센서(810, 820)들을 포함할 수 있다.Meanwhile, the impact sensing sensor unit 800 may include a plurality of contact sensors 810 and 820 as a contact sensor to which the aforementioned contact sensing support is applied.

특히 상기 복수의 접촉센서(810, 820)들 중 인공지능로봇의 이동시 장애물과 가장 흔하게 접촉될 수 있는 부위에 복수로 설치될 수 있다.In particular, among the plurality of contact sensors 810 and 820, a plurality of the contact sensors 810 and 820 may be installed at a portion that can most commonly contact an obstacle when the artificial intelligence robot moves.

예로서, 상기 복수의 접촉센서(810, 820)들은, 로봇본체(100)가 전방을 기준으로 이동될 때 장애물과의 접촉가능성이 가장 높은 부위인, 로봇본체(100)의 측면부분, 즉 좌측 측면 및 우측 측면에 설치될 수 있다.For example, the plurality of contact sensors 810 and 820 are a side portion of the robot body 100, that is, a left side, which is a portion having the highest contact possibility with an obstacle when the robot body 100 is moved relative to the front. It can be installed on the side and right side.

한편 상기 초음파센서부(700) 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 감지결과, 즉 장애물과의 거리 및 장애물과의 접촉여부를 포함하는 제2데이터는, 앞서 설명한 주행부(130)의 신속한 주행제어를 위하여 주행부(130)의 자율주행을 제어하는 구동제어부(400)로 곧바로 전달하는 것이 바람직하다.On the other hand, the detection result sensed by the ultrasonic sensor unit 700 and the impact sensor unit 800, that is, the second data including the distance to the obstacle and whether contact with the obstacle is For rapid driving control, it is preferable to directly transfer the driving unit 130 to the driving control unit 400 that controls autonomous driving.

즉, 상기 초음파센서부(700) 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 제2데이터가 구동제어부(400)로 곧바로 전달되면 주행부(130)의 구동을 신속히 제어하여 장애물과의 충돌을 방지하거나 방향을 신속하게 전환하는 등 주행부(130)의 구동을 보다 신속하고 원할하게 제어할 수 있다.That is, when the second data sensed by the ultrasonic sensor unit 700 and the impact sensor unit 800 is directly transmitted to the driving control unit 400, the driving unit 130 is quickly controlled to prevent collision with an obstacle. The driving of the driving unit 130 can be controlled more quickly and smoothly, such as preventing or changing the direction quickly.

한편 상기와 같은 구성을 가지는 카메라부(500) 및 라이다센서부(600)에 의하여 감지된 제1감지결과들을 받아 가공 후 후술하는 구동제어부(400)로 신속하게 전달하여야 로봇본체(100)의 신속한 주행제어가 가능하다.Meanwhile, the first detection results sensed by the camera unit 500 and the lidar sensor unit 600 having the above configuration must be processed and quickly transferred to the driving control unit 400 to be described later. Rapid driving control is possible.

이에, 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 로봇본체(100)에 설치되어 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지와, 라이다센서부(600)로부터 장애물에 대한 측정데이터를 전달받아 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 계산하는 메인제어부(300)와; 자율주행기능 구현을 위한 인공지능플랫폼이 탑재되며, 메인제어부(300)에서 계산된 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 포함하는 제1데이터, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 인공지능플랫폼에 입력하여 주행부(130)를 제어하는 구동제어부(400)를 포함한다.Thus, the artificial intelligence robot according to the present invention, as shown in Figures 1 to 3, is installed on the robot body 100, the image acquired by the camera 500, and obstacles from the lidar sensor unit 600 A main control unit 300 that receives measurement data for and calculates a distance, height, and position of an obstacle; An artificial intelligence platform for implementing the autonomous driving function is mounted, and the first data including the distance, height, and position of the obstacle calculated by the main control unit 300, the distance data measured by the ultrasonic sensor unit 700, and the impact It includes a driving control unit 400 for controlling the driving unit 130 by inputting the contact presence data sensed by the detection sensor unit 800 to the artificial intelligence platform.

상기 메인제어부(300)는, 로봇본체(100)에 설치되어 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지와, 라이다센서부(600)로부터 장애물에 대한 측정데이터를 전달받아 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 계산하는 구성으로서, 물리적 구성보다는 CPU 및 저장매체가 탑재된 하나 이나의 PCB로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.The main control unit 300 is installed in the robot body 100 and receives the image acquired by the camera 500 and measurement data about the obstacle from the lidar sensor unit 600, and receives the distance, height and distance to the obstacle. As a configuration for calculating the location, a variety of configurations are possible, such as consisting of a single PCB mounted with a CPU and a storage medium rather than a physical configuration.

또한 상기 메인제어부(300)는, 카메라(500) 및 라이다센서부(600)로부터 수신한 데이터의 처리는 물론, 카메라(500) 및 라이다센서부(600)의 작동제어, 교통안내, 지역안내 등 인공지능로봇의 고유의 기능구현을 위한 기능이 같이 탑재될 수 있다.In addition, the main control unit 300, as well as processing the data received from the camera 500 and the lidar sensor unit 600, operation control of the camera 500 and the lidar sensor unit 600, traffic guidance, area Functions for realizing the unique functions of artificial intelligence robots, such as guidance, can be installed together.

상기 구동제어부(400)는, 자율주행기능 구현을 위한 인공지능플랫폼이 탑재되며, 메인제어부(300)에서 계산된 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 포함하는 제1데이터, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 인공지능플랫폼에 입력하여 주행부(130)를 제어하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The driving control unit 400 is equipped with an artificial intelligence platform for implementing an autonomous driving function, and the first data including the distance, height, and position of the obstacle calculated by the main control unit 300, the ultrasonic sensor unit 700 Various configurations are possible as a configuration for controlling the driving unit 130 by inputting the distance data measured by and the contact presence data detected by the impact sensor unit 800 into the artificial intelligence platform.

상기 구동제어부(400)는, 앞서 설명한 메인제어부(300)와 일체로 구성될 수 있으나, 주행부(130)의 신속한 처리 및 부하 분산을 위하여 메인제어부(300)와 별도로 구성됨과 아울러 주행부(130)의 자율주행의 제어에 특화되어 구성될 수 있다.The drive control unit 400 may be integrally configured with the main control unit 300 described above, but is configured separately from the main control unit 300 for rapid processing and load distribution of the driving unit 130 and the driving unit 130 ) Can be configured specialized in the control of autonomous driving.

즉, 상기 구동제어부(400)는, 메인제어부(300)와 유사하게 물리적 구성보다는 CPU 및 저장매체가 탑재된 하나 이나의 PCB로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하며, 특히 로봇본체(100)의 자율주행, 즉 주행부(130)의 자율주행제어를 위하여 인공지능플랫폼이 탑재될 수 있다.That is, the driving control unit 400, similar to the main control unit 300, can be configured in a variety of configurations, such as consisting of one or one PCB on which a CPU and a storage medium are mounted, rather than a physical configuration. An artificial intelligence platform may be mounted for driving, that is, autonomous driving control of the driving unit 130.

상기 인공지능플랫폼은, 자율주행에 특화된 오픈소스를 활용하여 구성되는 등 메인제어부(300)에서 계산된 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 포함하는 제1데이터, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 입력받아 주행부(130)의 자율주행에 최적화된 제어신호를 출력할 수 있는 인공지능플랫폼이면 모두 가능하다.The artificial intelligence platform is configured using an open source specialized for autonomous driving, etc., as measured by the ultrasonic sensor unit 700, the first data including the distance, height and position of the obstacle calculated by the main control unit 300 Any artificial intelligence platform capable of outputting a control signal optimized for autonomous driving of the driving unit 130 by receiving the received distance data and the contact presence data sensed by the impact detection sensor unit 800 can be used.

자율주행와 관련된 인공지능플랫폼은, 여러 주체에 의하여 다양하게 제시되어 있는바 자세한 설명은 생략한다.Since the artificial intelligence platform related to autonomous driving has been presented in various ways by various subjects, detailed descriptions will be omitted.

한편 본 발명에 따른 인공지능로봇은, 주변 음성, 소리 등의 인식을 위한 하나 이상의 음향센서(미도시), 주변기기와의 소통을 위한 근거리 통신센서/무선통신모듈, 예를 들면 하나 이상의 적외선센서(미도시), LTE, 지그비, 블루투스 등의 무선통신모듈, 인체의 터지여부의 확인을 위한 하나 이상의 터치센서 모듈(900) 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the artificial intelligence robot according to the present invention includes one or more acoustic sensors (not shown) for recognizing surrounding voices, sounds, etc., a short-range communication sensor/wireless communication module for communication with peripheral devices, for example, one or more infrared sensors ( Not shown), wireless communication modules such as LTE, ZigBee, Bluetooth, etc., and one or more touch sensor modules 900 for checking whether a human body is ruptured.

특히 상기 터치센서 모듈(900)이 설치되는 부분, 즉 접촉부(111)는, 후술하는 금속시트(921)와 함께 커패시터를 구성할 수 있도록 ABS, PC와 같은 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.Particularly, the part where the touch sensor module 900 is installed, that is, the contact part 111 may be made of a plastic material such as ABS or PC so as to form a capacitor together with a metal sheet 921 to be described later.

이때 상기 접촉부(111)의 플라스틱 재질의 유전체 계수는 3.2㎌~ 4.3㎌를 가질 수 있다.In this case, the dielectric coefficient of the plastic material of the contact part 111 may have a range of 3.2 ㎌ to 4.3 ㎌.

한편 상기 터치센서 모듈(900)은, 도 7 내지 9에 도시된 바와 같이, 인체의 터치여부를 감지하는 터치센서 모듈(900)로서, 전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하는 터치센서콘트롤러(910)와; 접촉부(111)의 내측면에 부착되며 통전성 재질을 가지며 복수의 채널들 중 하나로서 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 금속시트(921)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the touch sensor module 900 is a touch sensor module 900 that detects whether a human body is touched, as shown in FIGS. 7 to 9, and includes a plurality of channels for sensing movement of an amount of charge. 910) and; It is attached to the inner surface of the contact part 111, has a conductive material, and may include one or more metal sheets 921 electrically connected to the sensor connection channel 911 as one of a plurality of channels.

상기 터치센서콘트롤러(910)는, 전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하여 인체의 터치여부를 감지하는 제어의 수행을 위한 집적회로(Touch Sensor Controller)로서, STM32 등과 같이 전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하는 집적회로이면 어떠한 구성도 가능하다.The touch sensor controller 910 is an integrated circuit (Touch Sensor Controller) for performing control that detects whether a human body is touched by having a plurality of channels for sensing movement of an amount of charge, and a plurality of sensing movements of an amount of charge, such as STM32 Any configuration is possible as long as it is an integrated circuit having channels of

한편 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 마이크로 칩으로서 크기가 매우 작은바 PCB(미도시)에 탑재되어 후술하는 금속시트(921)와의 연결됨이 일반적이다.Meanwhile, since the touch sensor controller 910 is a microchip and has a very small size, it is generally mounted on a PCB (not shown) and connected to a metal sheet 921 to be described later.

상기 금속시트(921)는, 접촉부(111)의 내측면에 부착되며 통전성 재질을 가지며 복수의 채널들 중 하나로서 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The metal sheet 921 is attached to the inner surface of the contact part 111, has a conductive material, is one of a plurality of channels, and is electrically connected to the sensor connection channel 911, and various configurations are possible.

구체적으로, 상기 금속시트(921)는, 동박(copper foil)과 같이 얇은 두께를 가지며 통전성 재질을 가지는 금속시트로서, 플라스틱 재질의 접촉부(111)의 내측면에 부착되어 손가락 등 인체 터치 인식을 위한 커패시터를 형성하는 구성이다.Specifically, the metal sheet 921 is a metal sheet having a thin thickness such as copper foil and having a conductive material, and is attached to the inner surface of the contact part 111 made of plastic to recognize human body touch such as a finger. It is a configuration that forms a capacitor.

특히 상기 금속시트(921)는, 구리 재질을 가지는 것이 바람직하며, 그 두께는 1㎛~3mm, 바람직하게는 2mmm의 두께를 가질 수 있다. 여기서 상기 금속시트(921)의 두께는 형상변경이 가능하면서 터치센서의 감지능력을 고려하여 결정되며, 형상변경의 용이성을 고려하여 그 두께는 최대한 얇은 것이 가장 바람직하다.In particular, the metal sheet 921 is preferably made of a copper material, and may have a thickness of 1 μm to 3 mm, preferably 2 mmm. Here, the thickness of the metal sheet 921 is determined in consideration of the sensing capability of the touch sensor while the shape can be changed, and the thickness is most preferably as thin as possible in consideration of the ease of shape change.

삼기 금속시트(921)는, 플라스틱 재질의 접촉부(111)의 커패시터 형성 원리는 다음과 같다.Samgi metal sheet 921, the principle of forming a capacitor of the contact portion 111 made of a plastic material is as follows.

먼저 인공지능로봇 등 터치센서 모듈의 일부를 구성하는 부분, 접촉부(111)는, 플라스틱 재질로 형성한다.First, a part constituting a part of a touch sensor module such as an artificial intelligence robot, and the contact part 111 is formed of a plastic material.

이때 상기 금속시트(921)는, 얇은 두께를 가짐에 따라서 접촉부(111)의 외형이 자유롭게 형성될 수 있다.At this time, as the metal sheet 921 has a thin thickness, the outer shape of the contact part 111 may be freely formed.

즉, 인체의 터치여부를 감지하기 위한 터치센서 모듈을 구성하는 터치감지용 커패시터를 구성함에 있어서, 인공지능로봇 등 터치센서 모듈의 일부를 구성하는 부분, 접촉부(111)를 플라스틱으로 형성하고, 그 내주면에 금속시트(921)를 부착하여 터치감지용 커패시터를 형성할 수 있다.That is, in configuring a touch sensing capacitor constituting a touch sensor module for detecting whether a human body is touched, a part constituting a part of the touch sensor module such as an artificial intelligence robot, the contact part 111 is formed of plastic, and A metal sheet 921 may be attached to the inner circumferential surface to form a touch sensing capacitor.

예로서, 상기 접촉부(111)는, 인공지능로봇의 다양한 부위, 즉, 눈, 코, 입, 팔, 손, 다리 등을 구비한 경우 설치되는 부위의 형상에 관계없이 터치감지용 커패시터를 형성할 수 있게 된다.As an example, when the contact part 111 is provided with various parts of the artificial intelligence robot, that is, eyes, nose, mouth, arms, hands, legs, etc., the touch sensing capacitor may be formed regardless of the shape of the installed part. You will be able to.

여기서 상기 접촉부(111)에 결합되는 금속시트(921)는, 손 단위, 다리 단위 등 그룹핑하고 해당 그룹핑 단위를 기준으로 터치센서콘트롤러(910)와 함께 일 단위의 터치센서 모듈(900)을 구성할 수 있다.Here, the metal sheet 921 coupled to the contact part 111 is grouped in a hand unit, a leg unit, etc., and constitutes the touch sensor module 900 in one unit together with the touch sensor controller 910 based on the grouping unit. I can.

그리고 상기 금속시트(921)의 두께(t) 및 면적, 접촉부(111)의 두께 등은, 터치감지용 커패시터의 커패시턴스 용량, 터치기능 구현 등에 따라서 결정될 수 있다.In addition, the thickness (t) and area of the metal sheet 921, the thickness of the contact part 111, and the like may be determined according to the capacitance capacity of the touch sensing capacitor, implementation of a touch function, and the like.

특히 상기 금속시트(921)가 얇은 두께의 금속시트로 구성됨으로써 커패시턴스 용량, 터치기능 구현 등에 따라 간단한 구조에 의하여 다양한 터치감지용 커패시터를 구현할 수 있다.In particular, since the metal sheet 921 is composed of a thin metal sheet, various touch sensing capacitors can be implemented by a simple structure according to capacitance capacity and realization of a touch function.

여기서 상기 접촉부(111) 및 금속시트(921)의 결합에 의하여 형성되는 터치감지용 커패시터는, 47nF~1uF의 커패시턴스 값을 가질 수 있다.Here, the touch sensing capacitor formed by the combination of the contact part 111 and the metal sheet 921 may have a capacitance value of 47 nF to 1 uF.

한편 상기 금속시트(921)는, 테이프, 접착제, 접착물질 등 다양한 결합방식에 의하여 접촉부(111)에 부착 또는 결합될 수 있다.Meanwhile, the metal sheet 921 may be attached or bonded to the contact part 111 by various bonding methods such as tape, adhesive, and adhesive material.

그리고 상기 금속시트(921)와 함께 터치감지용 커패시터를 구성하는 접촉부(111)는, 로봇 등의 몸체의 일부분으로 구성되거나, 로봇 등의 몸체의 외측면으로 노출된 플라스틱부재로 구성되는 등 다양한 실시예가 가능하다.In addition, the contact part 111 constituting the touch sensing capacitor together with the metal sheet 921 is configured as a part of a body such as a robot or a plastic member exposed to the outer surface of a body such as a robot, etc. Yes is possible.

그리고 상기 금속시트(921)는, 접촉부(111)에 결합되는 결합면의 이면에는 주석 등에 의한 납땜 등에 의하여 결합된 전선(922)에 의하여 앞서 설명한 터치센서콘트롤러(910)의 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the metal sheet 921 is a sensor connection channel 911 of the touch sensor controller 910 described above by a wire 922 coupled by soldering, etc., on the rear surface of the coupling surface coupled to the contact part 111. And can be electrically connected.

여기서 상기 전선(922)는, 터치센서콘트롤러(910)의 센서연결채널(911)과 직접 연결되기보다는, 터치센서콘트롤러(910)가 탑재된 PCB에 형성된 단자와 주석 등에 의한 납땜 결합, 끼움결합 등에 의하여 터치센서콘트롤러(910)의 센서연결채널(911)과 간접적으로 전기적으로 연결될 수 있다.Here, the wire 922 is not directly connected to the sensor connection channel 911 of the touch sensor controller 910, but rather, a terminal formed on the PCB on which the touch sensor controller 910 is mounted, and soldering, fitting, etc. Accordingly, it may be indirectly electrically connected to the sensor connection channel 911 of the touch sensor controller 910.

한편 상기와 같은 구성을 가지는 터치센서 모듈(900)의 작동에 관하여 설명한다.Meanwhile, the operation of the touch sensor module 900 having the above configuration will be described.

구체적으로 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 금속시트(921)와 연결된 센서연결채널(911)를 통하여 미리 설정된 주기, 즉 검출주파수를 기준으로 전하이동횟수를 감지한다.Specifically, the touch sensor controller 910 detects the number of charge transfers based on a preset period, that is, a detection frequency through a sensor connection channel 911 connected to the metal sheet 921.

그리고 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 감지된 전하이동횟수의 변화에 따라서 금속시트(921)에 연결된 인체의 터치가 있는지 유무 및 터치시간 등을 감지할 수 있다.In addition, the touch sensor controller 910 may detect whether or not there is a touch of a human body connected to the metal sheet 921 and a touch time according to a change in the detected number of charge transfers.

이때, 상기 터치센서 모듈(900)은, 일단이 복수의 채널(911)들 중 하나로서 샘플링채널(912)을 통하여 전기적으로 연결되며 타단이 접지되고 미리 설정된 커패시턴스 값을 가지는 하나 이상의 샘플링 커패시터(930)를 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the touch sensor module 900 has one end of one of the plurality of channels 911 and is electrically connected through the sampling channel 912, the other end of which is grounded, and one or more sampling capacitors 930 having a preset capacitance value. It is preferable to include ).

그리고 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 샘플링 커패시터(930) 및 금속시트(921) 사이에서의 전하이동횟수를 미리 설정된 감지주기로 감지하며, 감지된 전하이동횟수가 미리 설정된 기준범위 내에 있는 경우 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 기준값보다 작은 경우 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 없는 것으로 판단할 수 있다.In addition, the touch sensor controller 910 detects the number of charge transfers between the sampling capacitor 930 and the metal sheet 921 with a preset detection period, and when the detected charge transfer frequency is within a preset reference range, the contact part ( It is determined that there is contact of the human body to 111), and if it is smaller than the reference value, it may be determined that there is no contact of the human body to the contact part 111.

여기서 상기 접촉부(111)에 인체가 접촉되면 금속시트(921)에 전하가 축적되고 이에 따라 센서연결채널(911)를 통한 전하의 흐름이 발생되어 전하이동횟수가 증가하게 되므로 이를 통하여 금속시트(921)에 결합된 접촉부(111)에 인체의 접촉이 있음을 감지할 수 있다.Here, when the human body comes into contact with the contact part 111, electric charges are accumulated in the metal sheet 921, and accordingly, the flow of electric charges through the sensor connection channel 911 is generated, thereby increasing the number of charge transfers. Accordingly, the metal sheet 921 It can be detected that there is a human body contact with the contact portion 111 coupled to ).

또한 상기 접촉부(111)에서 인체가 떨어지면 축적된 전하가 감소되어 이때 이에 따라 센서연결채널(911)를 통한 전하의 흐름이 발생되어 전하이동횟수가 증가하게 되므로 이를 통하여 금속시트(921)에 결합된 접촉부(111)에 인체의 접촉이 해제되었음 감지할 수 있다.In addition, when the human body falls from the contact part 111, the accumulated charge is reduced. In this case, the flow of electric charge through the sensor connection channel 911 is generated and the number of charge transfer increases. It can be detected that the human body's contact with the contact part 111 has been released.

구체적으로 본 발명에 따른 상기 터치센서콘트롤러(910)는, 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉여부에 따라서 금속시트(921)와 함께 형성된 터치감지용 커패시터에 전하량의 변화가 발생되는바, 금속시트(921)와 연결된 센서연결채널(911)을 통한 전하량 흐름을 감지하여 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉여부를 판단하게 된다.Specifically, in the touch sensor controller 910 according to the present invention, a change in the amount of charge occurs in the touch sensing capacitor formed together with the metal sheet 921 according to whether the human body is in contact with the contact part 111. By sensing the flow of the electric charge through the sensor connection channel 911 connected to the 921, it is determined whether the human body is in contact with the contact part 111.

- 실시예 -Examples

1. 터치감지용 커패시터의 커패시턴스가 미리 설정된 기준 값 C(기준 전하이동횟수)로 작동하지 않을 때 레지스터 미리 전하이동횟수를 얻는다.1. When the capacitance of the touch sensing capacitor does not operate at the preset reference value C (reference charge transfer frequency), the register obtains the charge transfer frequency in advance.

2. 사람이 손 등의 인체를 플라스틱 재질의 접촉부(111)를 만지면 터치상태를 형성하며, 미리 설정된 주기로 Cs(실시간 감지 전하이동횟수)의 변화를 측정한다.2. When a human body such as a hand touches the contact part 111 made of a plastic material, a touch state is formed, and the change in Cs (real-time sensing charge transfer frequency) is measured at a preset cycle.

3. 실시간으로 측정된 Cs가 0.8C보다 크고 0.95C 보다 작은 경우 터치된 것으로, 그렇지 않은 경우 터치가 해제된 것으로 판단한다.3. If the measured Cs in real time is greater than 0.8C and less than 0.95C, it is determined that the touch is touched, otherwise, it is determined that the touch is released.

한편 도 7 내지 도 9에 도시된 터치센서 모듈(900)은, 터치센서 모듈(900)을 구성하는 금속시트(921)에 대하여 접촉에 의하여 전하량의 변화를 주는 접촉감지부재(940)의 조합된 충격감지센서부(800)의 구성에 관하여 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한다.Meanwhile, the touch sensor module 900 shown in FIGS. 7 to 9 is a combination of a contact sensing member 940 that changes the amount of charge by contact with the metal sheet 921 constituting the touch sensor module 900. The configuration of the impact sensor unit 800 will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.

먼저 도 7 내지 도 9에 도시된 터치센서 모듈(900)을 이용한 충격감지센서부(800)는, 전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하는 터치센서콘트롤러(910)와; 로봇본체(100)의 외면 중 적어도 일부를 이루는 접촉부(111)의 내측면에 부착되며 통전성 재질을 가지며 복수의 채널들 중 하나로서 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 금속시트(921)와; 금속시트(921)에 대하여 접촉에 의하여 전하량의 변화를 주는 접촉감지부재(940)를 포함할 수 있다.First, the impact detection sensor unit 800 using the touch sensor module 900 shown in FIGS. 7 to 9 includes a touch sensor controller 910 having a plurality of channels for sensing movement of an amount of charge; One or more metal sheets 921 that are attached to the inner surface of the contact part 111 forming at least a part of the outer surface of the robot body 100, have a conductive material, and are electrically connected to the sensor connection channel 911 as one of a plurality of channels. )Wow; It may include a contact sensing member 940 that changes the amount of electric charge by contact with the metal sheet 921.

여기서 상기 터치센서콘트롤러(910) 및 금속시트(921)는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 구성과 실질적으로 동일하거나 유사한바 자세한 설명은 생략한다.Here, since the touch sensor controller 910 and the metal sheet 921 are substantially the same as or similar to the configurations described with reference to FIGS. 7 to 9, detailed descriptions will be omitted.

한편 상기 금속시트(921)는, 후술하는 접촉감지부재(940)와의 접촉에 의하여 전하량이 변화되는데, 하나 이상의 하우징으로 구성된 로봇본체(100) 중 금속시트(921)가 설치된 부분에서 장애물과의 접촉시 로봇본체(100)의 일부가 탄성변형되어 접촉감지부재(940)와 접촉되도록 설치된다.On the other hand, the amount of electric charge of the metal sheet 921 is changed by contact with the contact sensing member 940 to be described later, and contact with an obstacle in a portion of the robot body 100 composed of one or more housings in which the metal sheet 921 is installed. Upon installation, a part of the robot body 100 is elastically deformed to come into contact with the contact sensing member 940.

그리고 상기 로봇본체(100) 중 금속시트(921)가 설치된 부분에서 장애물과의 접촉시 로봇본체(100)의 일부가 탄성변형됨에 따라서 금속시트(921) 및 접촉감지부재(940)가 서로 접촉되도록 하는 구성은 다양한 실시예가 가능하다.In addition, when a part of the robot body 100 in which the metal sheet 921 is installed is in contact with an obstacle, a part of the robot body 100 is elastically deformed so that the metal sheet 921 and the contact sensing member 940 contact each other. The configuration can be various embodiments.

예로서, 상기 금속시트(921)는, 로봇본체(100)의 외면 중 적어도 일부를 이루는 접촉부(111)의 내측면에 부착된다. 이때 금속시트(921)가 부착된 부분은, 장애물과의 접촉시 금속시트(921)와 함께 탄성변형되도록 구성된다.As an example, the metal sheet 921 is attached to the inner surface of the contact portion 111 forming at least a part of the outer surface of the robot body 100. At this time, the portion to which the metal sheet 921 is attached is configured to be elastically deformed together with the metal sheet 921 when in contact with an obstacle.

예로서, 상기 로봇본체(100) 중 금속시트(921)가 부착된 부분이 탄성변형되거나 탄성이동되도록 구성될 수 있다.For example, a portion of the robot body 100 to which the metal sheet 921 is attached may be configured to be elastically deformed or elastically moved.

그리고 상기 접촉감지부재(940)는, 금속시트(921)가 부착된 부분이 장애물과의 접촉시 금속시트(921)와 함께 탄성변형될 때 금속시트(921)와 접촉되도록 로봇본체(100)의 내부에서 고정설치된다.And the contact sensing member 940, when the portion to which the metal sheet 921 is attached is elastically deformed together with the metal sheet 921 when the metal sheet 921 is in contact with the obstacle of the robot body 100 so as to be in contact with the metal sheet 921 It is fixed inside.

이때 상기 접촉감지부재(940)는, 금속시트(921)와 접촉시 금속시트(921)에 대한 전하량의 변화를 유도할 수 있는 전도성 재질이 사용됨이 바람직하다.At this time, the contact sensing member 940 is preferably made of a conductive material capable of inducing a change in the amount of electric charge on the metal sheet 921 when in contact with the metal sheet 921.

한편 상기 로봇본체(100)의 외면 중 금속시트(921)가 설치된 부분은, 도 10a 및 도 10b와 같이 구성된 경우, 사용자의 손 등 인체의 접촉여부의 감지와 함께 장애물과의 접촉시 변형에 의하여 장애물과의 접촉여부를 감지할 수 있다.On the other hand, the portion of the outer surface of the robot body 100 on which the metal sheet 921 is installed, when configured as shown in FIGS. 10A and 10B, is deformed when contacting an obstacle along with detection of contact with the human body It can detect contact with obstacles.

여기서 사용자의 손 등 인체의 접촉여부 및 장애물과의 접촉여부는, 인체 접촉에 따른 전하량 변화 및 장애물 접촉에 따른 전하량 변화 패턴이 다른바 실험 등을 통하여 사전에 패턴을 저장함으로써 인체의 접촉여부 및 장애물과의 접촉여부가 판별될 수 있다.Here, whether the user's hand, etc., is in contact with the human body and the obstacles are in contact with the human body and the obstacles. Whether it is in contact with or not can be determined.

한편 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 터치센서 모듈(900)은, 독립된 터치센서 모듈로서 구성될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, it goes without saying that the touch sensor module 900 described with reference to FIGS. 7 to 9 may be configured as an independent touch sensor module.

한편 상기와 같은 구성을 가지는 인공지능로봇은, 다음과 같이 자율주행이 제어될 수 있다.On the other hand, the artificial intelligence robot having the above configuration can be controlled autonomously as follows.

구체적으로 본 발명에 따른 인공지능로봇의 자율주행방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지와, 라이다센서부(600)로부터 장애물에 대한 측정데이터를 전달받아 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 계산하는 제1데이터가공단계(S10)와; 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 장애물에 대한 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 포함하는 제2데이터를 추출하는 제2데이터가공단계(S20)와; 제1데이터가공단계(S10)에서 가공된 제1데이터, 및 제2데이터가공단계(S20)에서 가공된 제2데이터를 인공지능플랫폼에 입력하여 주행부(130)에 대한 제어값을 추출하는 구동제어값추출단계(S30)와; 구동제어신호추출단계(S30)에서 추출된 주행부(130)에 대한 제어값에 따라서 주행부(130)를 제어하는 주행제어단계(S40)를 포함할 수 있다.Specifically, the autonomous driving method of the artificial intelligence robot according to the present invention receives the image acquired by the camera 500 and measurement data on the obstacle from the lidar sensor unit 600 as shown in FIG. 4. A first data processing step (S10) of calculating the distance, height, and position of the obstacle; A second data processing step (S20) of extracting second data including distance data for an obstacle measured by the ultrasonic sensor unit 700 and contact presence data detected by the impact sensor unit 800; Driving to extract the control value for the driving unit 130 by inputting the first data processed in the first data processing step (S10) and the second data processed in the second data processing step (S20) into the artificial intelligence platform A control value extraction step (S30); The driving control signal extraction step S30 may include a driving control step S40 of controlling the driving unit 130 according to the control value for the driving unit 130 extracted in the driving control signal extraction step S30.

상기 제1데이터가공단계(S10)는, 카메라(500)에 의하여 획득된 이미지와, 라이다센서부(600)로부터 장애물에 대한 측정데이터를 전달받아 장애물에 대한 거리, 높이 및 위치를 계산하는 단계로서, 앞서 설명한 메인제어부(300)에 의하여 수행될 수 있다.The first data processing step (S10) is a step of calculating the distance, height, and position of the obstacle by receiving the image acquired by the camera 500 and measurement data about the obstacle from the lidar sensor unit 600 As, it may be performed by the main control unit 300 described above.

상기 제2데이터가공단계(S20)는, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 장애물에 대한 거리데이터 및 충격감지센서부(800)에 의하여 감지된 접촉여부데이터를 포함하는 제2데이터를 추출하는 단계로서, 앞서 설명한 구동제어부(400)에 의하여 수행될 수 있다.In the second data processing step (S20), the second data including distance data for the obstacle measured by the ultrasonic sensor unit 700 and the contact presence data detected by the impact sensor unit 800 are extracted. As a step, it may be performed by the drive control unit 400 described above.

상기 제2데이터가공단계(S20)는, 로봇본체(100)의 전방부분에 설치된 전방초음파센서(710)와, 로봇본체(100)의 후방부분에서 전방초음파센서(710)의 설치위치보다 낮게 설치된 후방좌측초음파센서(720) 및 후방우측초음파센서(730)에 의하여 장애물에 대한 거리데이터를 측정할 수 있다.In the second data processing step (S20), the front ultrasonic sensor 710 installed in the front part of the robot body 100 and the front ultrasonic wave sensor 710 installed in the rear part of the robot body 100 are installed lower than the installation position of the front ultrasonic sensor 710. Distance data for an obstacle may be measured by the rear left ultrasonic sensor 720 and the rear right ultrasonic sensor 730.

상기와 같이, 전방초음파센서(710)의 설치위치를 후방좌측초음파센서(720) 및 후방우측초음파센서(730)와 달리함으로써 장애물에 대한 입체적 인식이 가능하게 할 수 있다.As described above, the installation position of the front ultrasonic sensor 710 is different from that of the rear left ultrasonic sensor 720 and the rear right ultrasonic sensor 730 to enable three-dimensional recognition of an obstacle.

또한 상기 제2데이터가공단계(S20)는, 상기 로봇본체(100)의 좌측부분 및 우측부분에 설치된 좌측충돌감지센서(8a) 및 우측충돌감지센서(8b)에 의하여 장애물에 대한 접촉여부를 감지할 수 있다.In addition, the second data processing step (S20) detects contact with an obstacle by a left collision detection sensor 8a and a right collision detection sensor 8b installed on the left and right portions of the robot body 100 can do.

상기 구동제어값추출단계(S30)는, 제1데이터가공단계(S10)에서 가공된 제1데이터, 및 제2데이터가공단계(S20)에서 가공된 제2데이터를 인공지능플랫폼에 입력하여 주행부(130)에 대한 제어값을 추출하는 단계로서, 구동제어부(400)에 의하여 수행될 수 있다.In the driving control value extraction step (S30), the first data processed in the first data processing step (S10) and the second data processed in the second data processing step (S20) are input to the artificial intelligence platform to As the step of extracting the control value for 130, it may be performed by the driving control unit 400.

한편 상기 구동제어값추출단계(S30)에 의하여 추출된 제어값은, 제1데이터 및 제2데이터에 기반하여 산출된 로봇본체(100)의 이동경로를 포함할 수 있다.Meanwhile, the control value extracted by the driving control value extraction step S30 may include a movement path of the robot body 100 calculated based on the first data and the second data.

여기서 상기 로봇본체(100)의 이동경로는, 미리 설정된 자율주행모드에 따라서 설정되거나, 자기학습에 따라 설정되는 등 결정되는 등 다양하게 설정될 수 있다.Here, the movement path of the robot body 100 may be variously set, such as set according to a preset autonomous driving mode, set according to self-learning, or the like.

상기 주행제어단계(S40)는, 구동제어신호추출단계(S30)에서 추출된 주행부(130)에 대한 제어값에 따라서 주행부(130)를 제어하는 단계로서, 구동제어부(400)에 의하여 수행될 수 있다.The driving control step (S40) is a step of controlling the driving unit 130 according to a control value for the driving unit 130 extracted in the driving control signal extraction step (S30), and is performed by the driving control unit 400 Can be.

특히 상기 제2데이터가공단계(S20) 및 구동제어값추출단계(S30)가 구동제어부(400)를 직접 제어하는 구동제어부(400)에 의하여 수행됨으로써 보다 신속하고 정확하게 주행부(130)를 제어할 수 있다.In particular, the second data processing step (S20) and the driving control value extraction step (S30) are performed by the driving control unit 400 that directly controls the driving control unit 400, so that the driving unit 130 can be controlled more quickly and accurately. I can.

상기 주행제어단계(S40)는, 미리 설정된 자율주행모드에 따라서 주행부(130)를 통하여 로봇본체(100)의 이동을 제어할 수 있다.In the driving control step S40, the movement of the robot body 100 may be controlled through the driving unit 130 according to a preset autonomous driving mode.

- 주행제어 실시예-Example of driving control

한편 상기와 같은 구성을 가지는 인공지능로봇의 자율주행의 실시예는 다음과 같다.Meanwhile, an embodiment of autonomous driving of an artificial intelligence robot having the above configuration is as follows.

먼저 상기 초음파센서부(700)는, 전방 장애물 사이의 거리를 검출하기 위해 로봇본체(100)의 전방에 설치된 전방 초음파센서(710)와, 로봇본체(100)의 후방 좌측에 설치된 좌측 후방 초음파센서(720)와, 로봇본체(100)의 후방 우측에 설치된 우측 후방 초음파센서(730)를 포함한다.First, the ultrasonic sensor unit 700 includes a front ultrasonic sensor 710 installed in front of the robot body 100 and a left rear ultrasonic sensor installed in the rear left of the robot body 100 to detect the distance between the front obstacles. 720 and a right rear ultrasonic sensor 730 installed on the rear right side of the robot body 100.

상기 좌측 후방 초음파센서(720) 및 우측 후방 초음파센서(730)에 의하여 좌측 및/또는 후방 장애물에 대한 거리 및 좌측 및 우측 장애물들 사이의 거리(L)가 검출될 수 있다. The distance to the left and/or rear obstacles and the distance L between the left and right obstacles may be detected by the left rear ultrasonic sensor 720 and the right rear ultrasonic sensor 730.

상기 충격감지센서부(800)는, 로봇본체(100)이 장애물에 부딪치는지를 검출하기 위해 로봇본체(100)의 좌측 전방 및 우측 전방 각각에 좌측 접촉센서(810) 및 우측 접촉센서(820)가 설치된다 The impact detection sensor unit 800 includes a left contact sensor 810 and a right contact sensor 820 at each of the front left and right front of the robot body 100 to detect whether the robot body 100 collides with an obstacle. Is installed

상기 메인제어부(300)는, 구동제어부(400)와 직렬 통신(시리얼 통신)을 수행하여 초음파센서부(700) 및 충격감지센서부(800)의 데이터를 획득하고, 초음파센서부(700)에 의하여 측정된 데이터는 장애물과 로봇본체(100) 사이의 거리를 나타내며, 충격감지센서부(800)에 의하여 측정된 데이터는 로봇본체(100)가 장애물과 충돌하는지 여부를 검출한다. The main control unit 300 performs serial communication (serial communication) with the driving control unit 400 to obtain data of the ultrasonic sensor unit 700 and the impact detection sensor unit 800, and transmits the data to the ultrasonic sensor unit 700. The data measured by this indicates the distance between the obstacle and the robot body 100, and the data measured by the impact sensor unit 800 detects whether the robot body 100 collides with the obstacle.

이 두 데이터는, 제2데이터로서, 구동제어부(400)에 특정 주파수(주기)로 전송될 수 있다. 예를 들면 상기 특정 주파수는, 20hz로 설정될 수 있다. These two data, as second data, may be transmitted to the driving control unit 400 at a specific frequency (period). For example, the specific frequency may be set to 20hz.

예를 들면 3초 내에 구동제어부(400)에 데이터가 전송되지 않으면 직렬 통신 초기화 절차가 다시 시작될 수 있다. For example, if data is not transmitted to the driving control unit 400 within 3 seconds, the serial communication initialization procedure may be restarted.

한편 상기 메인제어부(300)는, 네트워크 포트를 통해 라이다센서부(600)로부터 주변 장애물의 정보를 획득한다. Meanwhile, the main control unit 300 acquires information on surrounding obstacles from the lidar sensor unit 600 through a network port.

상기 라이다센서부(600)로부터 전달된 데이터는 주로 장애물의 각도 및 거리 정보이며, 라이다센서부(600)의 전송 주파수는 15hz일 수 있다. The data transmitted from the lidar sensor unit 600 is mainly information about the angle and distance of the obstacle, and the transmission frequency of the lidar sensor unit 600 may be 15hz.

한편 상기 메인제어부(300)는, USB를 통해 심도 카메라(500)로부터 정보를 획득한다. 심도 카메라(500)로부터 전송된 데이터 (D1)는 주로 장애물의 높이, 각도 및 거리 정보이다.Meanwhile, the main controller 300 obtains information from the depth camera 500 through USB. The data D1 transmitted from the depth camera 500 is mainly information about the height, angle, and distance of the obstacle.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능로봇의 장애물 회피 방법의 순서도가 도시되어 있다. 상기 메인제어부(300)는, 심도 카메라(500), 레이저 라이다센서부(600) 및 구동제어부(400)의 데이터를 획득한다. Referring to FIG. 5, a flowchart of an obstacle avoidance method of an artificial intelligence robot according to the present invention is shown. The main control unit 300 acquires data of the depth camera 500, the laser lidar sensor unit 600, and the driving control unit 400.

상기 메인제어부(300)는, 데이터를 획득한 후, 레이더 센서 및 심도 카메라 센서의 장애물의 거리, 각도 및 높이 정보는 먼저 전방, 좌측 전방 및 우측 전방에 장애물이 있는 지의 정보로 변환된다. After obtaining the data, the main control unit 300 first converts the distance, angle, and height information of the obstacles of the radar sensor and the depth camera sensor into information on whether there are obstacles in the front, left, and right fronts.

인공지능로봇에서 실제 세계는 일반적으로 그리드 맵으로 표현되며 각 그리드에는 그리드 좌표와 장애물 장애물 정보가 있는지 여부가 있으며, 예를 들면 각 그리드의 크기가 0.05m×0.05m가 될 수 있다. In artificial intelligence robots, the real world is generally represented by a grid map, and each grid has grid coordinates and information about obstacles and obstacles. For example, the size of each grid may be 0.05m×0.05m.

그리고 상부 장애물 회피에서, 장애물 회피 효과는 그리드 맵에 장애물을 추가함으로써 달성될 수 있다. And in the upper obstacle avoidance, the obstacle avoidance effect can be achieved by adding an obstacle to the grid map.

인공지능로봇으로부터 3m의 범위에서, 처리된 심도 카메라 데이터 또는 라이다 데이터(D2)가 0~1m에서 장애물을 나타내는 경우, 그리드 맵, 그리드는 인공지능로봇에 대하여 약 1m 전후의 위치에 있을 것이다. In the range of 3m from the artificial intelligence robot, if the processed depth camera data or lidar data (D2) indicates an obstacle from 0 to 1m, the grid map, grid will be at a position around 1m with respect to the artificial intelligence robot.

이때 장애물이 있는 것으로 업데이트되면 1m 미만의 모든 위치의 그리드가 방해받지 않도록 업데이트된다. At this time, if it is updated to have an obstacle, the grid at all locations less than 1m is updated so that it is not disturbed.

그리고 상기 인공지능로봇 전방의 그리드 좌표는, 전방, 좌측 전방 및 우측 전방 영역으로 분할되어 이들 영역에 장애물이 있는지를 결정하고, 이들 영역에 장애물이 있는지에 대한 정보를 얻을 수 있다. In addition, the grid coordinates in front of the artificial intelligence robot are divided into front, left, and right front areas to determine whether there are obstacles in these areas, and to obtain information about whether there are obstacles in these areas.

다음으로, 로봇 전방에 장애물이 있는지를 판단하기 위해 도 5에서의 단계 S1이 수행되고, 장애물이 존재하는 경우, 로봇의 좌측 전방 또는 우측 전방에 장애물이 있는지를 판정하고, 장애물이 없는 방향으로 이동 명령이 수정되고, 장애물이 있으면 이동경로 상에 로봇본체(100)의 주행제어가 수행된다. Next, step S1 in FIG. 5 is performed to determine whether there is an obstacle in front of the robot, and if there is an obstacle, it is determined whether there is an obstacle in the front left or right front of the robot, and moves in the direction without the obstacle. The command is modified, and if there is an obstacle, the driving control of the robot body 100 is performed on the movement path.

단계 S1에서 로봇 전방에 장애물이 없는 것으로 판정되면, 단계 S2는 전방 좌측 및 우측에 장애물이 있는지를 판정하기 위해 수행되고, 그렇지 않으면, 명령이 진행(직진)으로 수정되고, 그렇지 않으면 장애물 사이의 거리가 미리 설정된 거리 미만인지 여부가 판정된다. If it is determined in step S1 that there are no obstacles in front of the robot, step S2 is performed to determine if there are obstacles in the front left and right, otherwise, the command is corrected to progress (go straight), otherwise the distance between obstacles It is determined whether is less than a preset distance.

로봇의 사전 설정 너비 L3 (L3보다 작으면 명령이 중지되도록 수정 됨), 그렇지 않으면 제어 명령이 직행(직진)으로 수정된다.The robot's preset width L3 (if less than L3, the command is modified to stop), otherwise the control command is modified to go straight (go straight).

다음으로, 단계 S3에서, 초음파센서(710, 720, 730)가 장애물로부터 제2거리 (L2)보다 작은 것으로 검출되면, 로봇의 주행 속도(이동속도)는 미리 설정된 값(설정치) 이하로 낮아진다. Next, in step S3, when it is detected that the ultrasonic sensors 710, 720, and 730 are smaller than the second distance L2 from the obstacle, the traveling speed (moving speed) of the robot is lowered below a preset value (set value).

그리고, 상기 충격감지센서부(800)가 충돌여부를 검출하는지, 초음파센서에 의하여 측정된 장애물 거리가 제1거리 (L1)보다 작은 지의 여부가 판정되고, 상기 결과에 따라, 명령은 변화없이 진행(변화없음), 일정거리 전진, 일정거리 후진 또는 정지가 될 수 있다.And, it is determined whether the impact detection sensor unit 800 detects whether a collision has occurred or whether the obstacle distance measured by the ultrasonic sensor is smaller than the first distance L1, and according to the result, the command proceeds without change. It can be (no change), a certain distance forward, a certain distance backward, or a stop.

한편 마지막으로 위 명령 수행 후 미리 설정된 시간, 예를 들면 100ms가 경과했는지 판단하고 100ms가 경과하면 최초단계로 다시 시작할 수 있다.Meanwhile, after executing the above command, it is determined whether a preset time, for example, 100ms has elapsed, and when 100ms elapses, it can be restarted to the first stage.

한편 두 개의 장애물에 대한 간격의 측정은, 도 6에 도시된 바와 같이, 심도 카메라(500) 또는 라이다센서부(600)를 이용하여 장애물로부터 거리 및 각도 정보를 포함하는 데이터 D1, D2를 획득하여 장애물이 로봇의 좌측 전방 및 우측 전방의 유무 등의 감지를 통하여 수행될 수 있다On the other hand, the measurement of the distance between two obstacles, as shown in FIG. 6, obtains data D1 and D2 including distance and angle information from the obstacle using the depth camera 500 or the lidar sensor unit 600 Thus, the obstacle can be performed through detection of the presence or absence of the front left and right front of the robot.

한편 본 발명에 따른 인공지능로봇의 자율주행제어방법의 주요 특징은, 미리 설정된 거리(DS) 이상의 경우에는 심도카메라(500) 및 라이다센서부(600)를 이용하여 장애물의 유무, 위치, 크기, 높이, 로봇본체(100)에 전방을 기준으로 한 각도 등을 먼저 측정할 수 있다.On the other hand, the main feature of the autonomous driving control method of the artificial intelligence robot according to the present invention is the presence, location, and size of obstacles by using the depth camera 500 and the lidar sensor unit 600 in the case of more than a preset distance DS. , Height, the angle based on the front of the robot body 100 can be measured first.

이때 미리 설정된 거리(DS)는, 장애물이 감지됨에도 불구하고 로봇본체(100)의 주행에 방해되지 않는 정도의 거리로 설정된다.At this time, the preset distance DS is set to a distance that does not interfere with the traveling of the robot body 100 even though an obstacle is detected.

한편 인공지능로봇은, 주행과정에서 미리 설정된 거리(DS) 이하에 장애물이 있는 것으로 인식되는 경우 심도카메라(500) 및 라이다센서부(600)에 병행하여 초음파센서부(700) 및 충격감지센서부(800)를 이용하여 장애물에 대한 거리를 측정한다.On the other hand, the artificial intelligence robot, when it is recognized that there is an obstacle less than a preset distance (DS) during the driving process, the ultrasonic sensor unit 700 and the impact sensor unit in parallel to the depth camera 500 and the lidar sensor unit 600 The distance to the obstacle is measured using the unit 800.

특히 주행부(130)의 구동을 제어하는 구동제어부(400)에 직접 연결된 초음파센서부(700) 및 충격감지센서부(800)에 의하여 장애물을 감지함으로써 장애물에 대한 근거리에서의 로봇본체(100)의 자율주행의 제어를 보다 효과적으로 신속하게 수행할 수 있다.In particular, the robot body 100 at a short distance to the obstacle by detecting the obstacle by the ultrasonic sensor unit 700 and the impact sensor unit 800 directly connected to the driving control unit 400 that controls the driving of the driving unit 130 The autonomous driving control of the vehicle can be performed more effectively and quickly.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 청구범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above has been described only with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the claims of the present invention as well known should not be construed as being limited to the above embodiments, the present invention described above It will be said that both the technical idea and the technical idea that accompany the fundamental are included in the scope of the present invention.

900 : 터치센서모듈 911 : 센서연결채널
930 : 금속시트 910 : 터치센서콘트롤러
900: touch sensor module 911: sensor connection channel
930: metal sheet 910: touch sensor controller

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 플라스틱 재질을 가지는 하나 이상의 접촉부(111)를 구비하는 인공지능로봇의 로봇본체(100)에 설치되어 장애물과의 접촉여부 확인을 위한 인공지능로봇에 설치된 충격감지센서로서,
상기 인공지능로봇의 로봇본체(100)에 설치되는 터치센서 모듈(900)과;
상기 터치센서 모듈(900)의 상기 접촉부(111)와의 접촉에 의하여 정전기력의 변화를 주는 접촉감지부재(940)를 포함하며,
상기 터치센서 모듈(900)는,
전하량 이동을 감지하는 복수의 채널들을 구비하는 터치센서콘트롤러(910)와;
상기 접촉부(111)의 내측면에 부착되며 통전성 재질을 가지며 상기 복수의 채널들 중 하나로서 센서연결채널(911)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 금속시트(921)와;
일단이 상기 복수의 채널들 중 하나로서 샘플링채널(912)을 통하여 전기적으로 연결되며 타단이 접지되고 미리 설정된 커패시턴스 값을 가지는 하나 이상의 샘플링 커패시터(930)를 포함하며,
상기 터치센서콘트롤러(910)는, 상기 금속시트(921)와 연결된 센서연결채널(911)을 통한 전하량 흐름을 감지하여 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉여부를 판단하며,
상기 터치센서콘트롤러(910)는,
상기 샘플링 커패시터(930) 및 상기 금속시트(921) 사이에서의 전하이동횟수를 미리 설정된 감지주기로 감지하며,
감지된 전하이동횟수가 미리 설정된 기준범위 내에 있는 경우 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 있는 것으로 판단하고, 기준값보다 작은 경우 상기 접촉부(111)에 대한 인체의 접촉이 없는 것으로 판단되도록 하며,
상기 로봇본체(100) 중 금속시트(921)가 설치된 부분은, 장애물과의 접촉시 상기 금속시트(921) 및 상기 접촉감지부재(940)가 서로 접촉되도록 상기 로봇본체(100)의 일부가 탄성변형되며,
상기 접촉감지부재(940)는, 상기 로봇본체(100) 중 상기 금속시트(921)가 부착된 부분이 장애물과의 접촉시 상기 금속시트(921)와 함께 탄성변형될 때 상기 금속시트(921)와 접촉되도록 상기 로봇본체(100)의 내부에서 고정설치되며,
상기 금속시트(921)는, 구리 재질을 가지며,
상기 금속시트(921)는, 1㎛~3mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 인공지능로봇에 설치된 충격감지센서.
As a shock sensor installed in the robot body 100 of the artificial intelligence robot having one or more contact portions 111 made of plastic material to check whether there is contact with an obstacle,
A touch sensor module 900 installed in the robot body 100 of the artificial intelligence robot;
And a contact sensing member 940 that changes electrostatic force by contact with the contact portion 111 of the touch sensor module 900,
The touch sensor module 900,
A touch sensor controller 910 having a plurality of channels for sensing movement of the amount of charge;
At least one metal sheet 921 attached to the inner surface of the contact part 111 and having a conductive material and electrically connected to the sensor connection channel 911 as one of the plurality of channels;
One end is electrically connected through the sampling channel 912 as one of the plurality of channels, the other end is grounded and includes one or more sampling capacitors 930 having a preset capacitance value,
The touch sensor controller 910 detects a flow of an amount of electric charge through a sensor connection channel 911 connected to the metal sheet 921 to determine whether a human body is in contact with the contact part 111,
The touch sensor controller 910,
Detecting the number of times of charge transfer between the sampling capacitor 930 and the metal sheet 921 with a preset detection period,
When the detected number of charge transfers is within a preset reference range, it is determined that there is a human body contact with the contact part 111, and when it is less than a reference value, it is determined that there is no human body contact with the contact part 111,
In the part of the robot body 100 on which the metal sheet 921 is installed, a part of the robot body 100 is elastic so that the metal sheet 921 and the contact sensing member 940 contact each other when contacting an obstacle. Transformed,
The contact sensing member 940 is the metal sheet 921 when the portion of the robot body 100 to which the metal sheet 921 is attached is elastically deformed together with the metal sheet 921 when in contact with an obstacle. It is fixedly installed inside the robot body 100 so as to contact with,
The metal sheet 921 has a copper material,
The metal sheet 921 is a shock sensor installed in an artificial intelligence robot, characterized in that having a thickness of 1㎛ ~ 3mm.
KR1020190115387A 2019-09-19 2019-09-19 Touch sensor module, and artificial robot having the same KR102135821B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115387A KR102135821B1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Touch sensor module, and artificial robot having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115387A KR102135821B1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Touch sensor module, and artificial robot having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102135821B1 true KR102135821B1 (en) 2020-08-26

Family

ID=72293421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190115387A KR102135821B1 (en) 2019-09-19 2019-09-19 Touch sensor module, and artificial robot having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102135821B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102390846B1 (en) * 2021-08-09 2022-04-26 한신대학교 산학협력단 Smart system for caring elderly people's life and rehabilitating mild cognitive disabilities

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004146099A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Alps Electric Co Ltd Electronic apparatus having touch sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004146099A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Alps Electric Co Ltd Electronic apparatus having touch sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102390846B1 (en) * 2021-08-09 2022-04-26 한신대학교 산학협력단 Smart system for caring elderly people's life and rehabilitating mild cognitive disabilities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9873200B2 (en) Personal robot
CN109906423B (en) Gesture input system, gesture input method and electronic equipment
US20220061616A1 (en) Cleaning robot and control method thereof
EP2154031A1 (en) A mobile robotic device having a collision sensor
JP5318623B2 (en) Remote control device and remote control program
US11169601B2 (en) Methods and systems for determining teleoperating user intent via eye tracking
US20090025765A1 (en) Apparatus and method for sensing of three-dimensional environmental information
KR101842459B1 (en) Robot cleaner and method for controlling the same
KR102660834B1 (en) Guidance robot
JP6150429B2 (en) Robot control system, robot, output control program, and output control method
KR102135821B1 (en) Touch sensor module, and artificial robot having the same
US20230332934A1 (en) Autonomous mobile device
KR102135822B1 (en) Artificial intelligent robot having autonomous driving, and autonomous driving method for artificial intelligent robot
KR102637851B1 (en) Cleaning robot
CN112839778A (en) System and method for conditional robotic teleoperation
JP2015066624A (en) Robot control system, robot control program, and explanation robot
CN113056315B (en) Information processing apparatus, information processing method, and program
KR20180074537A (en) Cleaning robot
JP2017170568A (en) Service providing robot system
JP4793904B2 (en) Communication robot system and communication robot
JP6713637B2 (en) Service provision robot system
CN114690751A (en) Parking control method, control system, mobile robot, and storage medium
Hossain et al. Design and data analysis for a belt-for-blind for visual impaired people
SHARMA et al. Human following robot
KR20080077851A (en) Robot cleaner having function of contact sensing

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant