KR102210134B1 - 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법 및 제어 시스템 - Google Patents
커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법 및 제어 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 의하면, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔의 제어 방법에 있어서, 드립퍼, 커피 가루 용기, 컵 및 주전자의 배치를 확인하는 배치 확인 단계, 상기 컵의 배치가 감지되면, 상기 로봇 팔이 상기 커피 가루 용기를 파지하여 상기 커피 가루 용기에 수용된 커피 가루를 상기 드립퍼에 제공하는 커피 가루 제공 단계, 상기 드립퍼에 상기 커피 가루가 제공되면 상기 로봇 팔이 상기 주전자를 파지하여 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 드립핑하는 드립핑 단계 및 상기 드립핑이 완료되면, 상기 로봇 팔이 상기 컵을 파지하여 출하 위치로 운송하는 출하 단계를 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 드립퍼, 커피 가루 용기, 컵 및 주전자와 같은 커피 드립 도구를 이용하여 다양한 드립핑 알고리즘을 통해 다양한 커피를 동시에 내리는 로봇 팔을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
로봇 기술이 발전함에 따라 무인 로봇이 음료나 요리 등을 제조하고 이를 이송시키는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 커피 제조의 경우 생두부터 로스팅, 블랜딩, 그라인딩, 에스프레소 추출까지 자동으로 진행되고, 제조된 커피를 컵에 담아 원하는 위치에 이동시킬 수 있는 로봇이 개발되고 있다.
상술한 바와 같이 커피 제조를 위한 로봇은, 현재, 에스프레소 머신에서 추출된 에스프레소를 물과 우유에 단순 배합하는 정도로만 개발되어 있다. 오히려, 커피의 기본인 커피 가루를 거름 종이 걸러는 방법으로 제조하는 핸드 드립 커피를 제조할 수 있는 로봇은 개발되어 있지 않다. 핸드 드립 커피는 드립핑하는 방법에 따라 맛이 전차 만별로 달라지므로 균일한 커피 맛을 보장하지 못한다. 또한, 일반적으로 매장에서 제공하는 핸드 드립 커피는 제조 시간이 오래 걸리며, 동시에 다량의 핸드 드립 커피를 제조가 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무인 로봇을 이용하여, 제조할 때마다 맛이 달라질 수 있는 핸드 드립 커피의 균일한 맛을 보장할 수 있도록 커피를 제조하는 제어 방법 및 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동시에 다량의 핸드 드립 커피를 빠르게 정확하게 제조가 가능한 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔의 제어 방법에 있어서, 드립퍼, 커피 가루 용기, 컵 및 주전자 중 적어도 하나의 배치를 확인하는 배치 확인 단계; 상기 로봇 팔이 상기 커피 가루 용기를 파지하여 상기 커피 가루 용기에 수용된 커피 가루를 상기 드립퍼에 제공하는 커피 가루 제공 단계; 상기 드립퍼에 상기 커피 가루가 제공되면 상기 로봇 팔이 상기 주전자를 파지하여 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 드립핑하는 드립핑 단계; 및 상기 드립핑이 완료되면, 상기 로봇 팔이 상기 컵을 파지하여 출하 위치로 운송하는 출하 단계를 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법을 제공할 수 있다.
여기서, 각각의 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 및 상기 주전자의 배치의 감지는, 배치 위치에서의 물체의 존재 여부 및 상기 물체의 무게 감지 중 적어도 하나를 통해 감지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법은, 상기 로봇 팔이 상기 드립퍼를 파지하여 드립퍼 배치부로 운송하는 드립퍼 운송 단계를 더 포함하고, 상기 드립퍼 배치부는 상기 컵의 배치부의 수직 방향으로 상부에 존재하는 것일 수 있다.
또한, 상기 커피 가루 제공 단계는, 상기 로봇 팔이 파지한 상기 커피 가루 용기를 수직방향으로 회전시켜 상기 커피 가루를 투하하는 제1 투하 단계; 및 상기 로봇 팔이, 회전된 상태의 상기 커피 가루 용기를 파지한 상태로 적어도 1회 이상 상하 운동을 하는 제2 투하 단계를 포함할 수 있다.
여기서 , 상기 제2 투하 단계는, 상기 상하 운동 중 하강 운동은 상기 로봇 팔이 가속하는 상태에서 정지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법은, 상기 컵의 배치부에 상기 컵의 배치가 감지되면, 상기 로봇 팔이 상기 주전자를 파지하여 상기 드립퍼에 물을 붓는 린싱 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 출하 위치에 상기 컵이 감지되면, 상기 로봇 팔이 상기 드립퍼를 파지하고, 미리 결정된 위치로 이동하여, 상기 드립퍼를 수직방향으로 회전시켜 상기 드립퍼 내의 내용물을 투하하는 찌꺼기 제거 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기 및 상기 컵의 배치가능한 위치, 상기 제1 추출 위치 및 상기 출하 위치는 적어도 하나 이상이며, 상기 배치 확인 단계에서 상기 배치된 컵이 복수 개인 경우, 상기 로봇 팔은 복수의 커피 드립 프로세스를 동시에 수행할 수 있다.
또한, 상기 드립핑 단계는, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물이 상기 주전자에서 흘러나오도록 상기 주전자를 기울이는 제1 드립핑 동작; 상기 제1 드립핑 동작을 수행하며 상기 로봇 팔이 나선 운동을 하며 회전하는 제2 드립핑 동작; 및 상기 제1 드립핑 동작을 수행하며 상기 로봇 팔이 제1 원운동과 제2 원운동이 합성된 원운동을 하되, 상기 제1 원운동의 지름은 상기 제2 원운동의 지름보다 작은 것인 제3 드립핑 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 드립핑 방법은, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하는 단계; 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 및 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 드립핑 방법은, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작을 하고 적어도 30초 대기하는 단계; 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 및 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작을 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 드립핑 단계는, 상기 드립퍼의 커피 가루가 부풀어오르는 이미지 분석에 기초하여 상기 로봇 팔이 기울이는 기울기, 기울이는 타이밍, 기울이는 시간 중 적어도 하나를 제어하는 것일 수 있다.
또한, 상기 로봇 팔에 의한 상기 주전자의 파지는, 상기 주전자의 손잡이를 상기 로봇 팔에 마련된 홈에 끼우는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템에 있어서, 드립퍼, 커피 가루 용기, 컵, 주전자를 배치하는 배치부; 상기 배치부에 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 및 상기 주전자의 배치를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지에 기초하여 처리부의 제어 신호에 따라 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 또는 상기 주전자를 파지하여, 메모리부에 저장된 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 커피 드립 프로세스를 수행하는 로봇 팔을 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 상기 각각의 배치부에 배치되는 물체의 존재 여부 및 상기 물체의 무게 감지 중 적어도 하나를 통해 상기 배치부의 배치를 감지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 로봇 팔은, 파지한 상기 커피 가루 용기를 수직방향으로 회전시켜 상기 커피 가루를 투하하고, 회전된 상태의 상기 커피 가루 용기를 파지한 상태로 적어도 1회 이상 상하 운동을 할 수 있다.
또한, 상기 상하 운동 중 하강 운동은 상기 로봇 팔이 가속하는 상태에서 정지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 로봇 팔은, 상기 배치부에 배치된 상기 컵이 복수 개인 경우, 복수의 상기 커피 드립 프로세스를 동시에 수행할 수 있다.
또한, 상기 드립핑은, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물이 상기 주전자에서 흘러나오도록 상기 주전자를 기울이는 제1 드립핑 동작; 상기 제1 드립핑 동작을 하며 상기 로봇 팔이 나선 운동을 하며 회전하는 제2 드립핑 동작; 및 상기 제1 드립핑 동작을 하며 상기 로봇 팔이 제1 원운동과 제2 원운동이 합성된 원운동을 하되, 상기 제1 원운동의 지름은 상기 제2 원운동의 지름보다 작은 것인 제3 드립핑 동작을 포함할 수 있다.
또한, 상기 드립핑 방법은, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하고, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하며, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하고, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 것일 수 있다.
또한, 상기 드립핑 방법은, 순차적으로 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하고, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하며, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하고, 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 것일 수 있다.
또한, 상기 드립퍼 내부를 촬영하는 영상 촬영부를 더 포함하고, 상기 처리부는 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상을 이미지 분석하고, 상기 드립퍼의 커피 가루가 부풀어오르는 이미지 분석에 기초하여 상기 로봇 팔이 기울이는 기울기, 기울이는 타이밍, 기울이는 시간 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 로봇 팔에 의한 상기 주전자의 파지는, 상기 주전자의 손잡이를 상기 로봇 팔에 마련된 홈에 끼우는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법 및 제어 시스템은 제조할 때마다 맛이 달라질 수 있는 핸드 드립 커피의 균일한 맛을 보장할 수 있도록 커피를 제조하는 제어 방법 및 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 동시에 다량의 핸드 드립 커피를 빠르게 정확하게 제조가 가능한 제어 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔이 커피 드립 프로세스에 따라 커피 드립을 수행하는 장면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔의 주전자 파지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계의 세부 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립퍼의 커피 가루를 평탄화하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 드립핑 동작을 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 드립핑 동작 및 제3 드립핑 동작 궤적을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔이 커피 드립 프로세스에 따라 커피 드립을 수행하는 장면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔의 주전자 파지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계의 세부 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립퍼의 커피 가루를 평탄화하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 드립핑 동작을 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 드립핑 동작 및 제3 드립핑 동작 궤적을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템의 블록도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔이 커피 드립 프로세스에 따라 커피 드립을 수행하는 장면을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템(100)은 통신부(110), 처리부(120), 메모리부(130), 배치부(140), 감지부(150), 로봇 팔(160) 및 영상 촬영부(170)를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 일 구성 요소는 생략되거나 추가 구성 요소가 부가될 수도 있다.
통신부(110)는 외부 서버 또는 외부 장치로부터 필요한 정보를 수신하거나 획득한 정보를 외부 서버 또는 외부 장치로 송신하도록 구성되며, 여기서, 네트워크는 유선 또는 무선으로 연결되는 네트워크일 수 있다. 또한, 네트워크는 외부 장치와 로봇 팔 제어 시스템(100)이 직접 연결된 네트워크일 수 있으며, 중계기가 생성한 사설 네트워크일 수도 있다. 그리고 네트워크는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간망인 통신망일 수 있으며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선망일 수 있다. 네트워크가 무선 통신망일 경우, 셀룰러 통신 또는 근거리 통신을 포함할 수 있다. 예컨대, 셀룰러 통신은 LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE Advanced), 5G(5th Generation), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 근거리 통신은 Wi-Fi(Wireless Fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 NFC(Near Field Communication) 등 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 통신 방법은 이에 한정되는 것은 아니며 차후 개발되는 무선 통신의 기술도 포함될 것이다.
처리부(120)는 커피 드립을 수행하도록 로봇 팔의 이동 및 파지 동작 제어 동작을 처리하거나 커피 드립을 수행하는 도중 발생하는 상황에 따른 위험도 판단, 위험도 판단에 기초한 로봇 팔의 움직임 제어, 영상 처리 및 인식 동작과 관련된 각종 처리를 실행하도록 구성된다. 예컨대, 처리부(120)는 중앙 처리 장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP) 등을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있는 메모리를 내부에 포함하거나, 장치 내의 메모리부(130) 또는 필요한 경우 외부 메모리와 통신하여 필요한 정보에 액세스할 수 있다.
메모리부(130)는 로봇 팔 제어 시스템(100)이 수신하거나 생성하는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리부(130)는 예컨대, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 플래시 메모리 또는, SRAM과 DRAM과 같은 동적 메모리를 포함하는 임의의 다른 적합한 저장 장치일 수 있다. 커피 드립을 수행하는 알고리즘과 로봇 팔(160)을 제어하는 동작과 필요한 다양한 정보는 메모리부(130)에 저장될 수 있다. 메모리부(130)에 저장된 데이터는 필요에 따라 처리부(120)에서 접근하여 읽어올 수 있다.
배치부(140)는 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)를 배치시킬 수 있는 구조일 수 있다. 배치부(140)는 복수 개일 수 있으며, 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)는 서로 독립적으로 배치될 수 있는 서로 다른 배치부(140)가 마련될 수 있다. 일 실시예에서 배치부(140)는 컵의 배치부(141) 및 드립퍼 배치부(142)를 포함할 수 있다. 또한, 배치부(140)는 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 각각의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 컵(230)의 배치부(140)는 컵(230)의 밑면이 안착할 수 있는 안착면과 상기 안착면의 둘레를 따라 컵(230)이 쓰러지지 않도록 턱이 형성될 수 있다. 또한, 종이 컵과 같이 바닥에 닿고 종이 컵의 몸체를 떠받치는 지지부가 형성된 컵(230)에 대응되도록 상기 안착면에는 골이 형성될 수 있다. 또한, 배치부(140)는 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)가 안정적으로 안착하도록 자기장을 발산할 수 있다. 이 경우, 배치부(140)는 자기장을 생성할 수 있는 자기력 발생부를 포함할 수 있거나 자성을 가지는 물체를 포함할 수 있다. 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)는 자기력에 반응하는 금속 재질이거나, 자성을 띄는 물체가 부착되어 있을 수 있다.
감지부(150)는 배치부(140)에 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 배치 여부를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감지부(150)는 배치부(140)의 물체의 존재 여부 및 무게 감지 중 적어도 하나를 이용하여 배치부(140)에서의 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 배치 여부를 감지할 수 있다. 예컨대, 적외선 센서, 초음파 센서, 이미지 센서 등을 이용하여 배치부(140)의 물체의 존재 여부를 감지하거나, 배치부(140)에 전자 저울에 마련되어 배치부(140)에 배치된 물체의 무게를 측정하여, 소정의 기준 무게를 초과하면 배치부(140)에 물체가 배치되었다고 감지할 수 있다. 또한, 감지부(150)는 배치부(140)의 물체의 존재 여부 감지 및 물체의 무게 감지를 동시에 이용하여 배치부(140)의 물체의 배치 여부를 감지할 수도 있다.
로봇 팔(160)은 감지부(150)의 배치 감지에 기초하여 처리부(120)의 제어 신호에 따라 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)를 파지하여, 메모리부(130)에 저장된 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 커피 드립 프로세스를 수행할 수 있다. 여기서, 로봇 팔(160)은 일 실시예에서 그립부(grip unit, 161)와 암부(arm unit, 162)로 구성될 수 있으며, 구체적인 형태나 배치 방법은 실시예에 따라서 다양하게 변경될 수 있다. 그립부(161)는 처리부(120)의 제어에 따라 물체를 파지할 수 있다. 일 실시예에서 파지될 수 있는 물체는 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)를 포함할 수 있다. 암부(162)는 그립부(161)가 물체를 파지하기 용이하도록 그립부(161)의 위치를 이동시키거나 회전시킬 수 있다. 암부(162)는 복수 개의 조인트(joint)을 포함하고 있으며, 조인트는 조인트와 결합된 각 암(arm)을 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 운동을 하도록 동작할 수 있다.
영상 촬영부(170)는 처리부(120)가 이미지 분석이 가능하도록 분석이 필요한 영상을 촬영하고 처리부(120)로 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 영상 촬영부(170)는 로봇 팔(160)의 일 구성요소로 결합될 수 있거나, 로봇 팔(160)과 분리되어 독립적인 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 영상 촬영부(170)는 컵 등의 사물 및 주변 객체를 촬영할 수 있는 소형 카메라 또는 거리 측정이 가능한 스테레오 카메라 등의 깊이 카메라를 포함할 수 있다. 처리부(120)는 영상 촬영부(170)가 전송한 영상을 이미지 분석을 통해, 커피 드립 프로세스가 수행될 수 있도록 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 처리부(120)는 로봇 팔(160) 주위의 사람과 같은 객체의 존재 여부 및 객체와의 거리에 기초하여 위험도를 판단하고, 판단된 위험도가 미리 결정된 특정 기준을 초과하는 경우 로봇 팔(160)의 움직임을 중단하거나, 움직임 속도를 낮출 수 있다. 예컨대, 사람이 로봇 팔 근처로 접근하는 경우 사람과의 거리를 계산하고, 로봇 팔이 파지한 컵 내의 내용물의 정보에 기초하여, 사람과의 거리가 일정 기준보다 가깝고 로봇 팔이 파지한 컵 내에 뜨거운 커피 또는 물이 들어있는 경우 위험도를 높게 판단할 수 있다. 뿐만 아니라, 위험도를 낮추기 위해 로봇 팔(160)의 이동 경로 및 이동 영역을 객체와 멀어지도록 변경할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔의 제어 방법은 배치 확인 단계(S110), 커피 가루 제공 단계(S120), 드립핑 단계(S130) 및 출하 단계(S140)를 포함할 수 있다.
배치 확인 단계(S110)는 배치부(140)에서 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 배치 여부를 확인하는 단계이다. 배치부(140)에서의 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 배치 여부 감지는 감지부에서 물체 존재 여부 및 무게 감지 중 적어도 하나를 이용하여 감지될 수 있다. 배치부(140) 및 출하 위치는 적어도 하나 이상일 수 있다. 배치 확인 단계(S110)에서 배치된 컵(230)이 복수 개인 경우, 로봇 팔(160)은 복수의 커피 드립 프로세스를 동시에 수행할 수 있다. 복수의 커피 드립 프로세스를 동시에 수행함으로 동일한 원두로 서로 다른 드립핑 방법을 수행하여 다양한 맛의 커피를 제공할 수 있다.
컵 운송 단계는 배치부(140)에서 드립퍼(210), 커피 가루 용기(220), 컵(230) 및 주전자(240)의 배치가 감지되면, 로봇 팔(160)이 컵을 파지하여 컵의 배치부(141)로 운송하는 단계이다. 컵의 배치부(141)는 드립퍼(210)가 놓이는 드립퍼 배치부(142)의 바로 하단부에 위치하여 드립퍼(210)에서 추출되는 커피가 컵으로 흐르도록 할 수 있다.
커피 가루 제공 단계(S120)는 로봇 팔(160)이 커피 가루 용기(220)를 파지하여 커피 가루 용기(220)에 수용된 커피 가루를 드립퍼(210)에 제공하는 단계이다. 로봇 팔(160)이 커피 가루 용기(220)를 파지하고, 드립퍼(210) 상부로 이동시킨 후, 드립퍼(210)를 파지한 그립부(161)를 회전시켜 커피 가루 용기(220)의 커피 가루가 드립퍼로 흘러나오도록 할 수 있다.
드립핑 단계(S130)는 드립퍼(210)에 커피 가루가 제공되면 로봇 팔(160)이 주전자(240)를 파지하여 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 드립핑 동작을 하는 단계이다. 여기서, 드립핑 동작은 제1 드립핑 동작, 제2 드립핑 동작 및 제3 드립핑 동작을 포함할 수 있으며, 각 동작의 구체적인 설명은 후술한다. 또한, 드립핑 단계(S130)에서는 드립퍼(210) 내부의 모습이 이미지 분석될 수 있다. 드립핑 과정에서 드립퍼(210)의 커피 가루가 부풀어오르는 이미지 분석을 통해 로봇 팔(160)이 기울이는 기울기, 기울이는 타이밍, 기울이는 시간 중 적어도 하나를 제어함으로써, 드립퍼(210)에 제공되는 물의 속도, 양, 붓는 타이밍 등을 제어할 수 있다.
이미지 분석은 도 1에 도시된 처리부(120)가 수행할 수 있으며, 처리부(120)는 이미지 분석 결과에 기초하여, 상술한 기울기, 타이밍 또는 시간을 제어하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
출하 단계(S140)는 로봇 팔의 드립핑 동작이 완료되면, 로봇 팔이 추출된 커피가 수용된 컵을 출하 위치로 운송하는 단계이다. 출하 위치는 미리 설정된 위치일 수 있으며, 로봇 팔 시스템이 설치되는 환경에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔의 주전자 파지를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔(160)의 주전자(240)의 파지는 주전자(240)의 손잡이(241)를 로봇 팔(160)에 마련된 홈(162)에 끼우는 것일 수 있다. 홈(162)은 그립부(161)에 마련될 수 있거나, 그립부(161)에 의해 자연스럽게 형성될 수도 있다. 홈(162)에 주전자(240)의 손잡이(241)를 끼움으로써, 로봇 팔(160)이 사람과 유사하게 주전자(240)를 파지하는 모습을 연출할 수 있으며, 안정적으로 주전자의 물을 따를 수 있도록 할 수 있다. 도 4의 도시된 로봇 팔(160)의 주전자(240) 파지 형태는 일 실시예에 한한 것으로, 그립부(161)를 이용하여 보다 다양한 주전자(240)의 파지가 가능할 수 있다. 그립부(161)를 이용하여 주전자(240)를 파지할 수 있으면 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계의 세부 흐름도를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 가루 제공 단계를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 커피 가루 제공 단계(S120)는 제1 투하 단계(S121) 및 제2 투하 단계(S122)를 포함할 수 있다.
제1 투하 단계(S121)는 로봇 팔(160)이 파지한 커피 가루 용기(220)를 수직방향으로 회전시켜 상기 커피 가루를 투하하는 단계이다. 여기서 수직방향으로 회전하는 것은 커피 가루 용기(220)의 개방된 입구가 드립퍼(210) 방향, 즉 바닥 방향으로 향하게 회전하는 것이며, 중력을 이용해 커피 가루가 자연스럽게 떨어지도록 할 수 있다.
제2 투하 단계(S122)는 로봇 팔(160)이, 회전된 상태의 커피 가루 용기(220)를 파지한 상태로 적어도 1회 이상 상하 운동을 하는 단계이다. 제2 투하 단계(S122)로 떨어지지 않고 커피 가루 용기(220) 내에 달라붙어 있는 잔존 커피 가루도 드립퍼(210)로 제공할 수 있다. 또한, 제2 투하 단계(S122)에서 상하 운동 중 하강 운동은 로봇 팔(160)이 가속하는 상태에서 정지하는 것일 수 있다. 커피 가루 용기(220)를 파지하고 있는 로봇 팔(160)이 하강 운동을 할 때, 가속하는 상태에서 정지, 즉, 가속 중 급정지를 하게 되면, 커피 가루 용기(220) 내의 잔존 커피 가루들이 관성으로 인해 용기와 분리될 수 있다. 따라서, 더 효과적으로 잔존 커피 가루까지 드립퍼(210)에 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립퍼의 커피 가루를 평탄화하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 로봇 팔(160)은 커피 가루 제공 단계(S120) 이후, 드립퍼(210)를 파지하여, 드립퍼(210)의 내의 커피 가루가 평탄화되도록 드립퍼(210)를 흔들 수 있다. 커피 가루 제공 단계(S120)에서 드립퍼(210)에 제공된 또는 투하된 형태에 따라 사구가 형성되거나 골이 형성되는 등 커피 드립을 하기에는 적합하지 않은 형태일 수 있다. 따라서, 커피 드립에 적합한 커피 가루 모양을 위해, 로봇 팔(160)이 드립퍼(210)를 파지하여 커피 가루가 평평해지도록 좌우 또는 상하 운동을 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 드립핑 동작을 나타낸 도면이며, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 드립핑 동작 및 제3 드립핑 동작 궤적을 나타낸 도면이다.
도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 단계(S130)의 드립핑 동작은 제1 드립핑 동작, 제2 드립핑 동작 및 제3 드립핑 동작을 포함할 수 있다.
제1 드립핑 동작은 로봇 팔(160)이 주전자(240) 내부의 물이 주전자(240)에서 흘러나오도록 주전자(240)를 기울이는 동작일 수 있다. 제2 드립핑 동작은 제1 드립핑 동작을 수행하며 로봇 팔(160)이 나선 운동을 하며 회전하는 운동일 수 있다. 이때 나선 운동은 드립퍼(210) 내부의 중심에서 바깥으로 나가는 방향일 수 있다. 제3 드립핑 동작은 제1 드립핑 동작을 수행하며 로봇 팔(160)이 제1 원운동(c1)과 제2 원운동(c2)이 합성된 원운동을 하되, 제1 원운동(c1)의 지름은 제2 원운동(c2)의 지름보다 작은 것인 동작일 수 있다. 제3 드립핑 동작의 제1 원운동(c1) 및 제2 원운동(c2)의 합성 운동은 도 9b에 도시된 것과 같이 꽃 모양일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법은, 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하는 단계(S210), 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계(S220), 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계(S230) 및 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제1 드립핑 동작 하는 단계(S240)를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 드립핑 방법은 추출 초반에 물줄기를 굵고 빠르게 나선형으로 움직여 많은 교반 효과를 줄 수 있다. 또한, 이에 따라 커피의 화사하고 다중적인 맛을 살릴 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드립핑 방법은, 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제2 드립핑 동작을 하고 적어도 30초 대기하는 단계(S310), 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계(S320), 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계(S330) 및 로봇 팔이 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 물을 이용하여 적어도 1회 제1 드립핑 동작을 하는 단계(S340)를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 드립핑 방법은 최상위 등급 커피의 디테일하고 복합적인 맛을 최대한 뽑아낼 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 팔 제어 방법은 배치 확인 단계(S410), 드립퍼 운송 단계(S420),린싱 단계(S430), 커피 가루 제공 단계(S440), 드립핑 단계(S450), 출하 단계(S460), 찌꺼기 제거 단계(S470)를 포함할 수 있다.
여기서, 배치 확인 단계(S410), 커피 가루 제공 단계(S440), 드립핑 단계(S450) 및 출하 단계(S460)는 도 3에서 설명한 배치 확인 단계(S110), 커피 가루 제공 단계(S120), 드립핑 단계(S130) 및 출하 단계(S140)와 동일한 단계이므로 설명은 생략한다.
드립퍼 운송 단계(S420)는 로봇 팔이 드립퍼를 파지하고 드립퍼 배치부로 운송하는 단계이다. 여기서 도 2를 참조하여 설명하면, 최초 드립퍼(210) 위치는 도 2에 도시된 것과 같이 드립퍼 배치부(142)가 아닐 수 있다. 이와 같은 경우, 드립퍼(210)를 드립퍼 배치부(142)로 운송하는 단계일 수 있다. 여기서 드립퍼 배치부(142)는 컵의 배치부(141)의 수직 방향으로 상부에 존재할 수 있다.
린싱 단계(S430)는 도 2의 컵의 배치부(141)에 컵(230)의 배치가 감지되면, 로봇 팔(160)이 주전자(240)를 파지하여 드립퍼(210)에 물을 붓는 단계일 수 있다. 린싱 단계(S430)는 드립퍼(210)의 거름종이의 펄프 향을 없앨 수 있다.
찌꺼기 제거 단계(S470)는 출하 위치에 컵이 감지되면, 로봇 팔이 드립퍼를 파지하고, 미리 결정된 위치로 이동하여, 드립퍼를 수직방향으로 회전시켜 드립퍼 내의 내용물을 투하하는 찌꺼기 제거 단계일 수 있다. 여기서 미리 결정된 위치에는 드립퍼 내의 내용물을 버릴 수 있는 휴지통이 마련될 수 있다. 또한, 드립퍼 내의 내용물은 커피 드립이 수행되고 남은 거름 종이 및 거름 종이 내부의 커피 찌꺼기일 수 있다. 찌꺼기 제거 단계(S470)는 드립퍼 내부의 찌꺼기를 자동으로 제거하여 다음 커피 드립 프로세서를 하기 위해 스탠바이로 곧 바로 진입할 수 있도록 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 다양한 실시예들은 하드웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스(DSPD)들, 프로그램어블 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 컨트롤러들, 마이크로컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기서 제시되는 기능들을 수행하도록 설계되는 다른 전자 유닛들 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수 있다.
또한, 예를 들어, 다양한 실시예들은 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록되거나 인코딩될 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체에 수록 또는 인코딩된 명령들은 프로그램 가능한 프로세서 또는 다른 프로세서로 하여금 예컨대, 명령들이 실행될 때 방법을 수행하게끔 할 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 하나의 장소로부터 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터-판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학디스크 저장 매체, 자기 디스크 저장 매체 또는 기타 자기 저장 디바이스 또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 반송하거나 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
이러한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등은 본 명세서에 기술된 다양한 동작들 및 기능들을 지원하도록 동일한 디바이스 내에서 또는 개별 디바이스들 내에서 구현될 수 있다. 추가적으로, 본 발명에서 "~부"로 기재된 구성요소들, 유닛들, 모듈들, 컴포넌트들 등은 함께 또는 개별적이지만 상호 운용가능한 로직 디바이스들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 모듈들, 유닛들 등에 대한 서로 다른 특징들의 묘사는 서로 다른 기능적 실시예들을 강조하기 위해 의도된 것이며, 이들이 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 실현되어야만 함을 필수적으로 의미하지 않는다. 오히려, 하나 이상의 모듈들 또는 유닛들과 관련된 기능은 개별 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 의해 수행되거나 또는 공통의 또는 개별의 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
특정한 순서로 동작들이 도면에 도시되어 있지만, 이러한 동작들이 원하는 결과를 달성하기 위해 도시된 특정한 순서, 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 모든 도시된 동작이 수행되어야 할 필요가 있는 것으로 이해되지 말아야 한다. 임의의 환경에서는, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 상술한 실시예에서 다양한 구성요소들의 구분은 모든 실시예에서 이러한 구분을 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안되며, 기술된 구성요소들이 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 로봇 팔 제어 시스템 110: 통신부
120: 처리부 130: 메모리부
140: 배치부 150: 감지부
160: 로봇 팔 170: 영상 촬영부
210: 드립퍼 220: 커피 가루 용기
230: 컵 240: 주전자
120: 처리부 130: 메모리부
140: 배치부 150: 감지부
160: 로봇 팔 170: 영상 촬영부
210: 드립퍼 220: 커피 가루 용기
230: 컵 240: 주전자
Claims (23)
- 커피 드립을 수행하는 로봇 팔의 제어 방법에 있어서,
드립퍼, 커피 가루 용기, 컵 및 주전자 중 적어도 하나의 배치를 확인하는 배치 확인 단계;
상기 로봇 팔이 상기 커피 가루 용기를 파지하여 상기 커피 가루 용기에 수용된 커피 가루를 상기 드립퍼에 제공하는 커피 가루 제공 단계;
상기 드립퍼에 상기 커피 가루가 제공되면 상기 로봇 팔이 상기 주전자를 파지하여 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 드립핑 동작을 하는 드립핑 단계; 및
상기 드립핑 동작이 완료되면, 상기 로봇 팔이 상기 컵을 파지하여 출하 위치로 운송하는 출하 단계를 포함하고,
상기 드립핑 단계는,
상기 드립퍼의 커피 가루가 부풀어오르는 이미지 분석에 기초하여 상기 로봇 팔이 기울이는 기울기, 기울이는 타이밍 및 기울이는 시간 중 적어도 하나를 제어하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
각각의 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 및 상기 주전자의 배치의 감지는, 배치 위치에서의 물체의 존재 여부 및 상기 물체의 무게 감지 중 적어도 하나를 통해 감지하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 로봇 팔이 상기 드립퍼를 파지하여 드립퍼 배치부로 운송하는 드립퍼 운송 단계를 더 포함하고,
상기 드립퍼 배치부는 상기 컵의 배치부의 수직 방향으로 상부에 존재하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 커피 가루 제공 단계는,
상기 로봇 팔이 파지한 상기 커피 가루 용기를 수직방향으로 회전시켜 상기 커피 가루를 투하하는 제1 투하 단계; 및
상기 로봇 팔이, 회전된 상태의 상기 커피 가루 용기를 파지한 상태로 적어도 1회 이상 상하 운동을 하는 제2 투하 단계를 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제4항에 있어서,
상기 제2 투하 단계는,
상기 상하 운동 중 하강 운동은 상기 로봇 팔이 가속하는 상태에서 정지하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 컵의 배치부에 상기 컵의 배치가 감지되면, 상기 로봇 팔이 상기 주전자를 파지하여 상기 드립퍼에 물을 붓는 린싱 단계를 더 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 출하 위치에 상기 컵이 감지되면, 상기 로봇 팔이 상기 드립퍼를 파지하고, 미리 결정된 위치로 이동하여, 상기 드립퍼를 수직방향으로 회전시켜 상기 드립퍼 내의 내용물을 투하하는 찌꺼기 제거 단계를 더 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기 및 상기 컵의 배치가능한 위치, 및 상기 출하 위치는 적어도 하나 이상이며,
상기 배치 확인 단계에서 상기 배치된 컵이 복수 개인 경우, 상기 로봇 팔은 복수의 커피 드립 프로세스를 동시에 수행하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드립핑 동작은,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물이 상기 주전자에서 흘러나오도록 상기 주전자를 기울이는 제1 드립핑 동작;
상기 제1 드립핑 동작을 수행하며 상기 로봇 팔이 나선 운동을 하며 회전하는 제2 드립핑 동작; 및
상기 제1 드립핑 동작을 수행하며 상기 로봇 팔이 제1 원운동과 제2 원운동이 합성된 원운동을 하되, 상기 제1 원운동의 지름은 상기 제2 원운동의 지름보다 작은 것인 제3 드립핑 동작을 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 드립핑 방법은,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하는 단계;
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계;
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 및
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 단계를 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 드립핑 방법은,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작을 하고 적어도 30초 대기하는 단계;
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계;
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하는 단계; 및
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작을 하는 단계를 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 로봇 팔에 의한 상기 주전자의 파지는,
상기 주전자의 손잡이를 상기 로봇 팔에 마련된 홈에 끼우는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 방법. - 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템에 있어서,
드립퍼, 커피 가루 용기, 컵, 주전자를 배치하는 배치부;
상기 배치부에 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 및 상기 주전자의 배치를 감지하는 감지부; 및
상기 감지부의 감지에 기초하여 처리부의 제어 신호에 따라 상기 드립퍼, 상기 커피 가루 용기, 상기 컵 또는 상기 주전자를 파지하여, 메모리부에 저장된 미리 결정된 복수의 드립핑 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 드립핑 동작을 하여 커피 드립 프로세스를 수행하는 로봇 팔을 포함하고,
상기 드립퍼 내부를 촬영하는 영상 촬영부를 더 포함하고,
상기 처리부는 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상을 이미지 분석하고, 상기 드립퍼의 커피 가루가 부풀어오르는 이미지 분석에 기초하여 상기 로봇 팔이 기울이는 기울기, 기울이는 타이밍 및 기울이는 시간 중 적어도 하나를 제어하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 감지부는,
상기 배치부에 배치되는 물체의 존재 여부 및 상기 물체의 무게 감지 중 적어도 하나를 통해 상기 배치부의 배치를 감지하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 로봇 팔은
파지한 상기 커피 가루 용기를 수직방향으로 회전시켜 상기 커피 가루를 투하하고, 회전된 상태의 상기 커피 가루 용기를 파지한 상태로 적어도 1회 이상 상하 운동을 하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 상하 운동 중 하강 운동은 상기 로봇 팔이 가속하는 상태에서 정지하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 로봇 팔은,
상기 배치부에 배치된 상기 컵이 복수 개인 경우, 복수의 상기 커피 드립 프로세스를 동시에 수행하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 드립핑 동작은,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물이 상기 주전자에서 흘러나오도록 상기 주전자를 기울이는 제1 드립핑 동작;
상기 제1 드립핑 동작을 하며 상기 로봇 팔이 나선 운동을 하며 회전하는 제2 드립핑 동작; 및
상기 제1 드립핑 동작을 하며 상기 로봇 팔이 제1 원운동과 제2 원운동이 합성된 원운동을 하되, 상기 제1 원운동의 지름은 상기 제2 원운동의 지름보다 작은 것인 제3 드립핑 동작을 포함하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 드립핑 방법은,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하고,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하며,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하고,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 드립핑 방법은,
순차적으로 상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 90도 초과일 때, 적어도 35ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제2 드립핑 동작 후 적어도 30초 대기하고,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 88도 이하 86도 초과일 때, 적어도 120ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하며,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 86도 이하 84도 초과일 때, 적어도 80ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제3 드립핑 동작 후 적어도 10초 대기하고,
상기 로봇 팔이 상기 주전자 내부의 물의 온도가 84도 이하일 때, 적어도 60ml의 상기 물을 이용하여 적어도 1회 상기 제1 드립핑 동작 하는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템. - 삭제
- 제14항에 있어서,
상기 로봇 팔에 의한 상기 주전자의 파지는,
상기 주전자의 손잡이를 상기 로봇 팔에 마련된 홈에 끼우는 것인, 커피 드립을 수행하는 로봇 팔 제어 시스템.
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