KR102282104B1 - 로봇 - Google Patents

Abstract

로봇은 소음이 발생되는 소음 발생원과; 음성이 입력되는 마이크 모듈과; 소음 발생원에 연결된 엑셀러로미터와, 마이크 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 마이크 모듈은 일면에 개구부가 형성되고 내부에 공간이 형성된 마이크 하우징과, 마이크 하우징의 일 벽에 공간에 수용되게 배치된 마이크로 폰과; 마이크 하우징의 타 벽에 공간에 수용되게 배치되고 마이크로 폰과 이격되는 안티 노이즈 스피커를 포함하며, 컨트롤러는 엑셀러로미터로부터 노이즈를 취득하고, 취득된 노이즈에 대한 안티 노이즈와 대응되는 신호를 안티 노이즈 스피커로 출력하는 안티 노이즈 제너레이터를 포함할 수 있다.

Description

로봇{Robot}

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 음성 명령이 입력될 수 있는 마이크로폰을 갖는 로봇에 관한 것이다.

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는　기계로서, 로봇의 응용분야는 대체로, 산업용, 의료용, 우주용, 해저용 등으로 분류되고, 최근에는 음성이나 몸짓 등에 의해 인간과 커뮤니케이션을 행할 수 있는 커뮤니케이션 로봇이 증가되는 추세이다.

로봇에는 음성을 인식할 수 있는 마이크로폰이 제공될 수 있고, 마이크로폰를 통해 입력된 사용자 음성을 인식할 수 있는 일 예는 대한민국 공개특허공보 10-2008-0061901(2008년07월03일 공개)에 개시된 로봇의 입출력 장치에 의한 효율적인 음식인식 시스템이 있다.

상기 로봇의 입출력 장치에 의한 음성인식 시스템은 사용자의 음성입력을 위한 마이크와, 마이크를 통해 입력된 사용자 음성을 인식하는 음성인식 시스템과, 음성인식 시스템을 통해 인식된 음성정보를 출력하는 스피커가 포함한다.

상기 로봇의 입출력 장치에 음성인식 시스템은 입력되는 신호로부터 음성구간만을 검출하는 끝점검출기와, 상기 끝점검출기를 통해 검출된 음성 신호로부터 인식에 유효한 특정 파라미터를 뽑아내는 특징추출기와, 입력된 음성신호 중 인식 성능을 저하시키는 요인(숨소리, 입술소리)을 제거하는 노이즈제거필터와, 입력된 음성신호가 인식어휘에 해당하는지를 체크하는 어휘인식수단과, 인식과정에 의해 정렬된 정모의 유사도와 안티모델에 의한 유사도의 신뢰도를 이용하여 인식된 결과를 받아들일 것인가 또는 거부할 것인가를 결정하는 후처리 수단을 포함하는 구성이 개시된다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0061901(2008년07월03일 공개)

종래 기술에 따른 로봇은 로봇 자체에서 발생된 소음 예를 들면, 모터의 소음이나 스피커의 소음 등의 노이즈가 사용자의 음성과 함께 마이크로폰로 입력될 수 있고, 로봇 자체에서 발생된 소음에 의해, 음성인식의 정확도가 낮을 수 있다.

본 발명의 목적은 소음 발생원에서 발생된 후 마이크로폰으로 입력되는 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 안티 노이즈를 신뢰성 높게 마이크로폰로 제공하여, 소음 발생원에서 발생된 노이즈가 마이크로폰으로 입력되는 것을 최소화할 수 있고, 음성인식 또는 음향인식의 정확도 및 신뢰성이 높은 모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 로봇 일 예는 소음이 발생되는 소음 발생원과; 음성이 입력되는 마이크 모듈과; 소음 발생원에 연결된 엑셀러로미터와, 마이크 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

마이크 모듈은 일면에 개구부가 형성되고 내부에 공간이 형성된 마이크 하우징과, 마이크 하우징의 일 벽에 공간에 수용되게 배치된 마이크로 폰과; 마이크 하우징의 타 벽에 공간에 수용되게 배치되고 마이크로 폰과 이격되는 안티 노이즈 스피커를 포함할 수 있다.

컨트롤러는 엑셀러로미터로부터 노이즈를 취득하고, 취득된 노이즈에 대한 안티 노이즈와 대응되는 신호를 안티 노이즈 스피커로 출력하는 안티 노이즈 제너레이터를 포함할 수 있다.

마이크로 폰과 안티 노이즈 스피커의 사이에는 틈이 형성될 수 있고, 개구부는 틈을 향할 수 있다.

안티 노이즈 스피커는 일면이 상기 마이크로 폰을 향하게 배치될 수 있다. 개구부는 안티 노이즈 스피커의 일면과 마이크로 폰의 입력부 사이를 향할 수 있다.

엑셀러로미터는 컨트롤러와 신호선으로 연결될 수 있다.

컨트롤러는 피시비와; 피시비에 설치되고 안티 노이즈 제너레이터를 포함하는 시그널 프로세스 유닛을 갖을 수 있다.

마이크 모듈은 피시비과 이격될 수 있고, 안티 노이즈 스피커는 컨트롤러와 스피커 입력선으로 연결될 수 있다.

마이크 하우징과, 마이크 및 안티 노이즈 스피커는 피시비에 설치될 수 있다.

로봇은 피시비 일면를 덮고 마이크 홀이 형성된 아우터 커버를 더 포함할 수 잇다. 마이크 모듈은 피시비 일면의 반대면에 설치될 수 있다. 피시비에는 개구부 및 마이크 홀 각각과 대향되는 피시비 홀이 형성될 수 있다.

마이크 하우징은 상기 아우터 커버의 반대편에서 상기 피시비 홀을 덮을 수 있다.

본 발명의 로봇은 스피커 모듈과; 외관을 형성하고 마이크 홀이 형성된 아우터 바디와; 아우터 바디의 모션을 수행하는 구동부를 포함할 수 있고, 스피커 모듈과 구동부 중 적어도 하나는 소음 발생원일 수 있으며, 엑셀러로미터는 스피커 모듈과 구동부 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 로봇 자체의 소음 발생원에서 발생한 노이즈 중 마이크로폰의 입력부로 입력되는 노이즈를 상쇄시켜 마이크로폰의 입력되는 노이즈를 최소화할 수 있고, 음성인식이나 음향인식의 신뢰성 및 정확도가 높은 이점이 있다.

또한, 하나의 마이크 하우징이 마이크로폰과 안티 노이즈 스피커를 보호할 수 있어, 간단한 구조로 마이크로폰과 안티 노이즈 스피커의 손상을 최소화할 수 있다.

또한, 안티 노이즈 스피커에서 출력된 안티 노이즈가 마이크 하우징의 공간에서 마이크로폰의 입력부로 유입되는 노이즈를 상쇄시킬 수 있어, 안티 노이즈 스피커에 의한 노이즈 저감 효과가 높다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버가 도시된 도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇이 적용된 AI 시스템이 도시된 도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇이 도시된 정면도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 아우터 바디가 전방으로 틸팅되었을 때의 측면도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 아우터 바디가 후방으로 틸팅되었을 때의 측면도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 단면도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인터페이스 모듈 내부가 도시된 정면도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 엑셀러로미터, 마이크 모듈 및 컨트롤러가 도시된 도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈 및 컨트롤러가 도시된 단면도,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈의 다른 예가 도시된 단면도,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈의 또 다른 예가 도시된 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

<로봇(Robot)>

로봇은 스스로 보유한 능력에 의해 주어진 일을 자동으로 처리하거나 작동하는 기계를 의미할 수 있다. 특히, 환경을 인식하고 스스로 판단하여 동작을 수행하는 기능을 갖는 로봇을 지능형 로봇이라 칭할 수 있다.

로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류할 수 있다.

로봇은 액츄에이터 또는 모터를 포함하는 구동부를 구비하여 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 이동 가능한 로봇은 구동부에 휠, 브레이크, 프로펠러 등이 포함되어, 구동부를 통해 지상에서 주행하거나 공중에서 비행할 수 있다.

<인공 지능(AI: Artificial Intelligence)>

인공 지능은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미하며, 머신 러닝(기계 학습, Machine Learning)은 인공 지능 분야에서 다루는 다양한 문제를 정의하고 그것을 해결하는 방법론을 연구하는 분야를 의미한다. 머신 러닝은 어떠한 작업에 대하여 꾸준한 경험을 통해 그 작업에 대한 성능을 높이는 알고리즘으로 정의하기도 한다.

인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network)은 머신 러닝에서 사용되는 모델로써, 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)들로 구성되는, 문제 해결 능력을 가지는 모델 전반을 의미할 수 있다. 인공 신경망은 다른 레이어의 뉴런들 사이의 연결 패턴, 모델 파라미터를 갱신하는 학습 과정, 출력값을 생성하는 활성화 함수(Activation Function)에 의해 정의될 수 있다.

인공 신경망은 입력층(Input Layer), 출력층(Output Layer), 그리고 선택적으로 하나 이상의 은닉층(Hidden Layer)를 포함할 수 있다. 각 층은 하나 이상의 뉴런을 포함하고, 인공 신경망은 뉴런과 뉴런을 연결하는 시냅스를 포함할 수 있다. 인공 신경망에서 각 뉴런은 시냅스를 통해 입력되는 입력 신호들, 가중치, 편향에 대한 활성 함수의 함숫값을 출력할 수 있다.

모델 파라미터는 학습을 통해 결정되는 파라미터를 의미하며, 시냅스 연결의 가중치와 뉴런의 편향 등이 포함된다. 그리고, 하이퍼파라미터는 머신 러닝 알고리즘에서 학습 전에 설정되어야 하는 파라미터를 의미하며, 학습률(Learning Rate), 반복 횟수, 미니 배치 크기, 초기화 함수 등이 포함된다.

인공 신경망의 학습의 목적은 손실 함수를 최소화하는 모델 파라미터를 결정하는 것으로 볼 수 있다. 손실 함수는 인공 신경망의 학습 과정에서 최적의 모델 파라미터를 결정하기 위한 지표로 이용될 수 있다.

머신 러닝은 학습 방식에 따라 지도 학습(Supervised Learning), 비지도 학습(Unsupervised Learning), 강화 학습(Reinforcement Learning)으로 분류할 수 있다.

지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블(label)이 주어진 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미하며, 레이블이란 학습 데이터가 인공 신경망에 입력되는 경우 인공 신경망이 추론해 내야 하는 정답(또는 결과 값)을 의미할 수 있다. 비지도 학습은 학습 데이터에 대한 레이블이 주어지지 않는 상태에서 인공 신경망을 학습시키는 방법을 의미할 수 있다. 강화 학습은 어떤 환경 안에서 정의된 에이전트가 각 상태에서 누적 보상을 최대화하는 행동 혹은 행동 순서를 선택하도록 학습시키는 학습 방법을 의미할 수 있다.

인공 신경망 중에서 복수의 은닉층을 포함하는 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)으로 구현되는 머신 러닝을 딥 러닝(심층 학습, Deep Learning)이라 부르기도 하며, 딥 러닝은 머신 러닝의 일부이다. 이하에서, 머신 러닝은 딥 러닝을 포함하는 의미로 사용된다.

<자율 주행(Self-Driving)>

자율 주행은 스스로 주행하는 기술을 의미하며, 자율 주행 차량은 사용자의 조작 없이 또는 사용자의 최소한의 조작으로 주행하는 차량(Vehicle)을 의미한다.

예컨대, 자율 주행에는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등이 모두 포함될 수 있다.

차량은 내연 기관만을 구비하는 차량, 내연 기관과 전기 모터를 함께 구비하는 하이브리드 차량, 그리고 전기 모터만을 구비하는 전기 차량을 모두 포괄하며, 자동차뿐만 아니라 기차, 오토바이 등을 포함할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량은 자율 주행 기능을 가진 로봇으로 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇을 포함하는 AI 장치가 도시된 도이다.

AI 장치(100)는 TV, 프로젝터, 휴대폰, 스마트폰, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), DMB 수신기, 라디오, 세탁기, 냉장고, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, AI 장치(100)는 통신부(110), 입력부(120), 러닝 프로세서(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170) 및 프로세서(180) 등을 포함할 수 있다.

통신부(110)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 장치(100a 내지 100e)나 AI 서버(500) 등의 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등을 송수신할 수 있다.

이때, 통신부(110)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다.

입력부(120)는 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다.

이때, 입력부(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라, 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 마이크로폰을 센서로 취급하여, 카메라나 마이크로폰으로부터 획득한 신호를 센싱 데이터 또는 센서 정보라고 할 수도 있다.

입력부(120)는 모델 학습을 위한 학습 데이터 및 학습 모델을 이용하여 출력을 획득할 때 사용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(120)는 가공되지 않은 입력 데이터를 획득할 수도 있으며, 이 경우 프로세서(180) 또는 러닝 프로세서(130)는 입력 데이터에 대하여 전처리로써 입력 특징점(input feature)을 추출할 수 있다.

러닝 프로세서(130)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 여기서, 학습된 인공 신경망을 학습 모델이라 칭할 수 있다. 학습 모델은 학습 데이터가 아닌 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론해 내는데 사용될 수 있고, 추론된 값은 어떠한 동작을 수행하기 위한 판단의 기초로 이용될 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 서버(500)의 러닝 프로세서(540)과 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다.

이때, 러닝 프로세서(130)는 AI 장치(100)에 통합되거나 구현된 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 러닝 프로세서(130)는 메모리(170), AI 장치(100)에 직접 결합된 외부 메모리 또는 외부 장치에서 유지되는 메모리를 사용하여 구현될 수도 있다.

센싱부(140)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 장치(100) 내부 정보, AI 장치(100)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

이때, 센싱부(140)에 포함되는 센서에는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 라이다, 레이더 등이 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다.

이때, 출력부(150)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부, 청각 정보를 출력하는 스피커, 촉각 정보를 출력하는 햅틱 모듈 등이 포함될 수 있다.

메모리(170)는 AI 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(170)는 입력부(120)에서 획득한 입력 데이터, 학습 데이터, 학습 모델, 학습 히스토리 등을 저장할 수 있다.

프로세서(180)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 장치(100)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(180)는 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(180)는 러닝 프로세서(130) 또는 메모리(170)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 상기 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 결정된 동작을 수행하기 위하여 외부 장치의 연계가 필요한 경우, 해당 외부 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 해당 외부 장치에 전송할 수 있다.

프로세서(180)는 사용자 입력에 대하여 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 사용자의 요구 사항을 결정할 수 있다.

이때, 프로세서(180)는 음성 입력을 문자열로 변환하기 위한 STT(Speech To Text) 엔진 또는 자연어의 의도 정보를 획득하기 위한 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing) 엔진 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여, 사용자 입력에 상응하는 의도 정보를 획득할 수 있다.

이때, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 적어도 일부가 머신 러닝 알고리즘에 따라 학습된 인공 신경망으로 구성될 수 있다. 그리고, STT 엔진 또는 NLP 엔진 중에서 적어도 하나 이상은 러닝 프로세서(130)에 의해 학습된 것이나, AI 서버(500)의 러닝 프로세서(540)에 의해 학습된 것이거나, 또는 이들의 분산 처리에 의해 학습된 것일 수 있다.

프로세서(180)는 AI 장치(100)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리(170) 또는 러닝 프로세서(130)에 저장하거나, AI 서버(500) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.

프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, AI 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, AI 장치(100)에 포함된 구성 요소들 중 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇과 연결되는 AI 서버가 도시된 도이다.

도 2를 참조하면, AI 서버(500)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 인공 신경망을 학습시키거나 학습된 인공 신경망을 이용하는 장치를 의미할 수 있다. 여기서, AI 서버(500)는 복수의 서버들로 구성되어 분산 처리를 수행할 수도 있고, 5G 네트워크로 정의될 수 있다. 이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100)의 일부의 구성으로 포함되어, AI 프로세싱 중 적어도 일부를 함께 수행할 수도 있다.

AI 서버(500)는 통신부(510), 메모리(530), 러닝 프로세서(540) 및 프로세서(560) 등을 포함할 수 있다.

통신부(510)는 AI 장치(100) 등의 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다.

메모리(530)는 모델 저장부(531)를 포함할 수 있다. 모델 저장부(531)는 러닝 프로세서(540)을 통하여 학습 중인 또는 학습된 모델(또는 인공 신경망, 531a)을 저장할 수 있다.

러닝 프로세서(540)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망(531a)을 학습시킬 수 있다. 학습 모델은 인공 신경망의 AI 서버(500)에 탑재된 상태에서 이용되거나, AI 장치(100) 등의 외부 장치에 탑재되어 이용될 수도 있다.

학습 모델은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 학습 모델의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 구현되는 경우 학습 모델을 구성하는 하나 이상의 명령어(instruction)는 메모리(530)에 저장될 수 있다.

프로세서(560)는 학습 모델을 이용하여 새로운 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇이 적용된 AI 시스템이 도시된 도이다.

도 3을 참조하면, AI 시스템(1)은 AI 서버(500), 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상이 클라우드 네트워크(10)와 연결된다. 여기서, AI 기술이 적용된 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 등을 AI 장치(100a 내지 100e)라 칭할 수 있다.

클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.

즉, AI 시스템(1)을 구성하는 각 장치들(100a 내지 100e, 500)은 클라우드 네트워크(10)를 통해 서로 연결될 수 있다. 특히, 각 장치들(100a 내지 100e, 500)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.

AI 서버(500)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.

AI 서버(500)는 AI 시스템(1)을 구성하는 AI 장치들인 로봇(100a), 자율 주행 차량(100b), XR 장치(100c), 스마트폰(100d) 또는 가전(100e) 중에서 적어도 하나 이상과 클라우드 네트워크(10)을 통하여 연결되고, 연결된 AI 장치들(100a 내지 100e)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.

이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100a 내지 100e)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(100a 내지 100e)에 전송할 수 있다.

이때, AI 서버(500)는 AI 장치(100a 내지 100e)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(100a 내지 100e)로 전송할 수 있다.

또는, AI 장치(100a 내지 100e)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.

이하에서는, 상술한 기술이 적용되는 AI 장치(100a 내지 100e)의 다양한 실시 예들을 설명한다. 여기서, 도 3에 도시된 AI 장치(100a 내지 100e)는 도 1에 도시된 AI 장치(100)의 구체적인 실시 예로 볼 수 있다.

<AI+로봇>

로봇(100a)은 AI 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

로봇(100a)은 동작을 제어하기 위한 로봇 제어 모듈을 포함할 수 있고, 로봇 제어 모듈은 소프트웨어 모듈 또는 이를 하드웨어로 구현한 칩을 의미할 수 있다.

로봇(100a)은 다양한 종류의 센서들로부터 획득한 센서 정보를 이용하여 로봇(100a)의 상태 정보를 획득하거나, 주변 환경 및 객체를 검출(인식)하거나, 맵 데이터를 생성하거나, 이동 경로 및 주행 계획을 결정하거나, 사용자 상호작용에 대한 응답을 결정하거나, 동작을 결정할 수 있다.

여기서, 로봇(100a)은 이동 경로 및 주행 계획을 결정하기 위하여, 라이다, 레이더, 카메라 중에서 적어도 하나 이상의 센서에서 획득한 센서 정보를 이용할 수 있다.

로봇(100a)은 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 학습 모델을 이용하여 주변 환경 및 객체를 인식할 수 있고, 인식된 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 이용하여 동작을 결정할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 로봇(100a)에서 직접 학습되거나, AI 서버(500) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이때, 로봇(100a)은 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(500) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

로봇(100a)은 맵 데이터, 센서 정보로부터 검출한 객체 정보 또는 외부 장치로부터 획득한 객체 정보 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 이동 경로와 주행 계획을 결정하고, 구동부를 제어하여 결정된 이동 경로와 주행 계획에 따라 로봇(100a)을 주행시킬 수 있다.

맵 데이터에는 로봇(100a)이 이동하는 공간에 배치된 다양한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 맵 데이터에는 벽, 문 등의 고정 객체들과 화분, 책상 등의 이동 가능한 객체들에 대한 객체 식별 정보가 포함될 수 있다. 그리고, 객체 식별 정보에는 명칭, 종류, 거리, 위치 등이 포함될 수 있다.

또한, 로봇(100a)은 사용자의 제어/상호작용에 기초하여 구동부를 제어함으로써, 동작을 수행하거나 주행할 수 있다. 이때, 로봇(100a)은 사용자의 동작이나 음성 발화에 따른 상호작용의 의도 정보를 획득하고, 획득한 의도 정보에 기초하여 응답을 결정하여 동작을 수행할 수 있다.

<AI+로봇+자율주행>

로봇(100a)은 AI 기술 및 자율 주행 기술이 적용되어, 안내 로봇, 운반 로봇, 청소 로봇, 웨어러블 로봇, 엔터테인먼트 로봇, 펫 로봇, 무인 비행 로봇 등으로 구현될 수 있다.

AI 기술과 자율 주행 기술이 적용된 로봇(100a)은 자율 주행 기능을 가진 로봇 자체나, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a) 등을 의미할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a)은 사용자의 제어 없이도 주어진 동선에 따라 스스로 움직이거나, 동선을 스스로 결정하여 움직이는 장치들을 통칭할 수 있다.

자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정하기 위해 공통적인 센싱 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 기능을 가진 로봇(100a) 및 자율 주행 차량(100b)은 라이다, 레이더, 카메라를 통해 센싱된 정보를 이용하여, 이동 경로 또는 주행 계획 중 하나 이상을 결정할 수 있다.

자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)과 별개로 존재하면서, 자율 주행 차량(100b)의 내부에서 자율 주행 기능에 연계되거나, 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자와 연계된 동작을 수행할 수 있다.

이때, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)을 대신하여 센서 정보를 획득하여 자율 주행 차량(100b)에 제공하거나, 센서 정보를 획득하고 주변 환경 정보 또는 객체 정보를 생성하여 자율 주행 차량(100b)에 제공함으로써, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 제어하거나 보조할 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)에 탑승한 사용자를 모니터링하거나 사용자와의 상호작용을 통해 자율 주행 차량(100b)의 기능을 제어할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 운전자가 졸음 상태인 경우로 판단되는 경우, 자율 주행 차량(100b)의 자율 주행 기능을 활성화하거나 자율 주행 차량(100b)의 구동부의 제어를 보조할 수 있다. 여기서, 로봇(100a)이 제어하는 자율 주행 차량(100b)의 기능에는 단순히 자율 주행 기능뿐만 아니라, 자율 주행 차량(100b)의 내부에 구비된 네비게이션 시스템이나 오디오 시스템에서 제공하는 기능도 포함될 수 있다.

또는, 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하는 로봇(100a)은 자율 주행 차량(100b)의 외부에서 자율 주행 차량(100b)에 정보를 제공하거나 기능을 보조할 수 있다. 예컨대, 로봇(100a)은 스마트 신호등과 같이 자율 주행 차량(100b)에 신호 정보 등을 포함하는 교통 정보를 제공할 수도 있고, 전기 차량의 자동 전기 충전기와 같이 자율 주행 차량(100b)과 상호작용하여 충전구에 전기 충전기를 자동으로 연결할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇이 도시된 정면도이고, 도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 아우터 바디가 전방으로 틸팅되었을 때의 측면도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 아우터 바디가 후방으로 틸팅되었을 때의 측면도이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 단면도이다.

로봇은 베이스(B)와, 아우터 바디(300)를 포함할 수 있다. 로봇은 로봇의 모션을 수행하는 구동부을 포함할 수 있다. 구동부는 아우터 바디(300)에 연결되어 아우터 바디(300)의 3차원 모션을 수행할 수 있다.

구동부는 베이스(B)에 배치되어 베이스(B)에 지지될 수 있다. 구동부는 아우터 바디(300)를 회전 및 틸팅시킬 수 있다. 구동부는 아우터 바디(300)를 회전시키는 것이 가능하고, 아우터 바디(300)를 틸팅시키는 것이 가능하며, 아우터 바디(300)를 회전시키면서 틸팅시키는 것이 가능하다.

구동부는 베이스(B) 위에 스핀 가능하게 배치된 스핀 바디(200)와, 스핀 바디(200)를 회전시키는 스핀 기구(250)와, 스핀 바디(200)에 배치되고 아우터 바디(300)에 연결되어 아우터 바디(300)를 틸팅시키는 틸팅 기구(350)을 포함할 수 있다.

스핀 기구(250)와 틸팅 기구(350)은 독립적으로 구동될 수도 있고, 동시에 구동될 수 있고, 동시 구동시 아우터 바디(300)가 복합적인 모션을 수행하게 할 수 있다.

스핀기구(250)는 스핀 바디(200)가 베이스(B)를 중심으로 회전되게 할 수 있다. 스핀 바디(200)는 상하 방향으로 연장된 회전축(OS)을 중심으로 회전하게 배치될 수 있고, 스핀 기구(250)는 스핀 바디(200)를 회전축(OS)을 중심으로 회전시킬 수 있다.

틸팅 기구(350)는 틸팅축(OT)을 중심으로 아우터 바디(300)를 틸팅시킬 수 있다. 아우터 바디(300)는 수평 방향으로 연장된 틸팅축(OT)를 중심으로 틸팅되게 배치될 수 있고, 틸팅 기구(350)는 아우터 바디(300)가 스핀 바디(200)에 대해 일측으로 기울어지게 아우터 바디(300)를 틸팅시킬 수 있다.

틸팅 기구(350)는 스핀 바디(200)에 장착될 수 있고, 스핀 기구(250)에 의해 스핀 바디(200)가 회전되면, 틸팅 기구(350) 및 아우터 바디(300)는 스핀 바디(200)와 함께 회전될 수 있다.

로봇은 스핀 바디(200)와 아우터 바디(300) 중 적어도 하나에 설치된 적어도 하나의 인터페이스를 포함할 수 있다.

로봇(100a)은 로봇(100a)을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 로봇에 설치된 프로세서(180)일 수 있고, 이하, 프로세서와 동일한 도면부호를 칭하여 설명한다.

컨트롤러(180)는 서버(500) 또는 단말기에 구비되어 네트워크를 통해 로봇(100a)을 제어하는 것도 가능하다.

로봇(100a)은 네트워크와 통신하는 통신부(110)를 포함할 수 있다. 통신 부(110)는 와이파이 모듈, 블루투스 모듈, 직비 모듈, 지웨이브 모듈 등의 통신모듈을 포함할 수 있다. 통신부(110)은 직접 통신하고자 하는 장치의 통신방식에 따라 달라질 수 있다.

로봇(100a)은 입력부(120)로부터 획득된 정보를 통신부(110)을 통해 네트워크 상으로 전송할 수 있다. 통신부(110)을 통해 네트워크 상에서 로봇(100a)으로 정보가 수신될 수 있고, 컨트롤러(180)는 수신된 정보를 근거로 출력부(150) 또는 구동부를 제어할 수 있다.

로봇(100a)은 구동 감지부를 통해 획득한 정보가 저장되는 메모리(170)를 더 포함할 수 있다. 메모리(170)에는 통신부(110)을 통해 네트워크으로부터 수신한 정보가 저장될 수 있다. 메모리(170)에는 입력부(120)로 입력된 지시가 저장될 수 있다.

로봇(100a)는 로봇(100a)의 각 구성들에게 전원을 공급하는 전원 장치를 포함한다. 전원 장치는 외부의 유선 전원 케이블을 연결할 수 있는 전원 연결부(32)를 포함할 수 있다. 전원 연결부(32)는 소켓으로 구현될 수 있다. 전원 장치는 배터리(34)를 포함할 수 있다. 배터리(34)는 충전용으로 구비될 수 있다. 전원 장치는 배터리(34)를 충전시킬 수 있는 충전 모듈 예를 들면, 무선 충전 모듈을 더 포함할 수 있다.

로봇(100a)은 출력부(150)를 포함할 수 있다. 출력부(150)는 정보를 시각적으로 또는 청각적으로 외부로 출력할 수 있다.

출력부(150)는 정보를 시각적으로 출력하는 디스플레이(42)를 포함한다. 출력부(150)는 정보를 청각적으로 출력하는 스피커 모듈(44)를 포함할 수 있다.

로봇(100a)는 입력부(120)를 포함할 수 있다. 입력부(120)는 로봇(100a)의 제어를 위한 명령을 수신할 수 있다. 입력부(120)는 사용자가 통신부(110)을 통하지 않고 직접 명령 등을 입력할 수 있게 구성되는 것이 가능하다.

입력부(120)는 스위치(52)를 포함할 수 있다. 스위치(52)는 로봇(100a)의 전원을 ON/OFF하는 전원 스위치를 포함할 수 있다. 스위치(52)는 로봇(100a)의 기능을 설정할 수 있는 기능 스위치를 포함할 수 있다. 상기 기능 스위치의 누름 시간 및/또는 연속 누름 횟수 등의 조합을 통해, 로봇(100a)에 다양한 명령이 내려지도록 기 설정할 수 있다. 스위치(52)는 로봇(100a)의 기 설정된 세팅을 리셋 시킬 수 있는 리셋 스위치를 포함할 수 있다. 스위치(52)는 로봇(100a)을 절전 상태 또는 미출력 상태로 전환시키는 슬립(Sleep) 스위치를 포함할 수 있다.

입력부(120)는 외부의 시각적 이미지를 센싱하는 센서 예를 들면, 카메라(54)를 포함할 수 있다. 카메라(54)는 사용자를 인식하기 위한 이미지를 획득할 수 있다. 카메라(54)는 사용자의 방향을 인식하기 위한 이미지를 획득할 수 있다. 카메라(54)에서 획득한 이미지 정보는 메모리(170)에 저장될 수 있다.

입력부(120)는 터치형 디스플레이를 포함할 수 있다.

입력부(120)는 외부의 소리를 센싱하는 마이크 모듈(420, 도 9 내지 11 참조)을 포함할 수 있다. 로봇(100a)에 마이크 모듈(420)가 구비된 경우, 로봇(100a)의 컨트롤러(180)는 마이크 모듈(420)를 통해 입력된 사용자의 음성을 인식하여 명령을 추출할 수 있다. 음원의 위치를 인식하기 위하여, 입력부(120)는 복수의 마이크 모듈(420)를 포함할 수 있다. 마이크 모듈(420)에서 획득한 소리 정보 또는 사용자의 위치 정보는 메모리(170)에 저장될 수 있다.

로봇(100a)은 로봇(100a)에 대한 사용자의 방향을 감지하기 위한 방향 감지 센서를 포함할 수 있다. 방향 감지 센서는 카메라(54) 및/또는 복수의 마이크 모듈(420)를 포함할 수 있다.

로봇(100a)은 로봇(100a)의 디스플레이(42)의 출력 내용 또는 스피커 모듈(44)의 출력 내용과 함께 로봇(100a)이 모션을 수행함으로써, 살아있는 생명체와 같은 느낌을 줄 수 있다. 사람과 사람의 커뮤니케이션에 있어서 제스쳐(모션) 또는 아이 컨택트(eye contact)의 역할이 큰 것처럼, 구동부에 의한 로봇(100a)의 모션은 출력부(150)의 출력 내용을 사용자에게 효율적으로 인지시킬 수 있다. 구동부에 의한 로봇(100a)의 모션은 사용자와 로봇(100a) 사이의 커뮤니케이션 과정에서 감성적 요소를 더 할 수 있다.

로봇(100a)은 구동부에 의한 현재의 모션 상태를 감지할 수 있는 구동 감지부를 포함한다. 구동 감지부는 스핀 바디(200)가 회전축(OS)을 중심으로 회전한 각도를 감지하는 스핀각 감지부(72)를 포함한다. 로봇이 아우터 바디(300) 및 틸팅 기구(350)를 더 포함할 경우, 구동 감지부는 틸팅축(OT)을 중심으로 아우터 바디(300)가 스핀 바디(200)에 대해 회전한 각도(기울어진 각도)를 감지하는 틸팅각 감지부를 더 포함할 수 있다.

컨트롤러(180)는 입력부(120)로부터 받은 제어 정보에 근거하여 통신부(110)을 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)는 통신부(110)이 네트워크부터 수신한 정보를 메모리(170)에 저장하도록 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)는 메모리(170)에 저장된 정보를 통신부(110)을 통해 네트워크로 송신할 수 있도록 제어할 수 있다.

컨트롤러(180)는 입력부(120)로부터 제어 정보를 입력 받을 수 있다. 컨트롤러(180)는 출력부(150)가 소정의 정보를 출력하도록 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)는 출력부(150)의 정보 출력과 함께 구동부가 동작하도록 제어할 수 있다.

일 예로, 컨트롤러(180)는 카메라(54)에서 획득한 이미지를 기초로 사용자가 누구인지 인식하고, 이를 근거로 출력부(150) 및 구동부를 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(180)는 인식한 사용자가 기 설정된 사용자와 일치하면, 디스플레이(42)에서 웃는 이미지를 표시하고, 틸팅 기구(350)를 작동시켜 아우터 바디(300)가 상하 방향 또는 좌우 방향으로 기울이게 동작시킬 수 있다.

다른 예로, 컨트롤러(180)는 방향 감지 센서를 기초로 사용자의 얼굴 위치를 인식하고, 이를 근거로 출력부(150) 및 구동부를 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(180)는 디스플레이(42)에 소정의 정보를 표시하고, 스핀 기구(250)를 작동시켜 디스플레이(42)가 사용자의 얼굴을 향하게 동작시킬 수 있다. 컨트롤러(180)는, 인터페이스 모듈(400)의 화상 출력 방향을 방향 감지 센서에서 감지된 사용자의 방향으로 전환하기 위해, 스핀 바디(200)가 회전되게 제어할 수 있다.

컨트롤러(180)는 통신부(110)을 통해 네트워크로부터 수신한 제어 정보에 근거하여 구동부의 작동 여부 등을 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)는 입력부(120)로부터 받은 제어 정보에 근거하여 구동부를 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)는 메모리(170)에 저장된 제어 정보에 근거하여 구동부를 제어할 수 있다.

로봇(100a)을 구성하는 디스플레이(42)과, 스피커 모듈(44)와, 카메라(54)과, 마이크 모듈(420) 등은 인간과 로봇(100a)의 커뮤니케이션을 돕는 인터페이스들일 수 있고, 이러한 인터페이스들은 스핀 바디(200)에 장착되어 스핀 바디(200)의 회전시 스핀 바디(200)와 함께 회전되는 것이 가능하고, 아우터 바디(300)에 장착되어 아우터 바디(300)의 틸팅시 아우터 바디(300)와 함께 틸팅되는 것이 가능하다.

로봇(100a)은 디스플레이(42)과, 스피커 모듈(44)와, 카메라(54)과, 마이크 모듈(420) 등의 인터페이스들이 스핀 바디(200)와 아우터 바디(300)에 분산되어 배치되는 것이 가능하다.

로봇(100a)은 디스플레이(42)과, 스피커 모듈(44)와, 카메라(54)과, 마이크 모듈(420) 등의 인터페이스들 중 적어도 하나를 포함하는 인터페이스 모듈(400)을 포함할 수 있고, 이러한 인터페이스 모듈(400)은 아우터 바디(300)에 장착되어 스핀 바디(200)의 회전시 아우터 바디(300)와 함께 스핀될 수 있고, 아우터 바디(300)의 틸팅시 아우터 바디(300)와 함께 틸팅될 수 있다.

한편, 배터리(34)와, 디스플레이(42)과, 스피커 모듈(44)와, 카메라(54)과, 마이크 모듈(420)과, 스핀 기구(250) 및 틸팅 기구(350) 등은 그 각각의 무게나 크기 등을 고려하여 스핀 바디(200)나 아우터 바디(300)에 지지되는 것이 바람직하고, 로봇(100a)의 전체 무게 중심을 최대한 낮출 수 있게 배치되는 것이 바람직하다.

베이스(B)은 스핀 바디(200)를 회전 가능하게 지지할 수 있고, 스핀 바디(200)로부터 전달되는 하중을 지지할 수 있다. 로봇이 아우터 바디(300) 및 인터페이스들을 더 포함할 경우, 아우터 바디(300), 인터페이스들의 하중은 스핀 바디(200)를 통해 베이스(B)로 전달될 수 있다.

이하, 베이스(B)에 대해 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

베이스(B)는 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있다. 베이스(B)는 로어 베이스(101)와, 로어 베이스(101)의 상부에 배치된 어퍼 베이스(102)를 포함할 수 있다.

베이스(B)의 내부에는 베이스 피시비(103)가 수용될 수 있는 피시비 수용공간(S1)이 형성될 수 있다. 피시비 수용공간(S1)은 로어 베이스(101)와 어퍼 베이스(102)의 사이 또는 어퍼 베이스(102)의 내측에 형성될 수 있다.

베이스 피시비(103)는 베이스(B)의 내부에 형성된 피시비 수용공간(S1)에 수용될 수 있고, 베이스(B)에 의해 보호될 수 있다.

베이스 피시비(103)는 파워 코드(104)가 연결되는 전원 연결부(32)와 직접 연결되거나 별도의 전선을 통해 전원 연결부(32)와 연결될 수 있다.

베이스 피시비(103)에는 엘이디 등의 광원이 배치될 수 있고, 이 경우 베이스(B)는 조명기구로 기능할 수 있으며, 베이스(B)는 외부로 시각적 정보를 제공하는 인터페이스로 기능할 수 있다.

베이스(B)는 엘이디 등의 광원에서 조사된 광이 투과될 수 있는 베이스 데코부재(D)를 더 포함할 수 있다.

베이스(B)는 로어 베이스(101)의 저면에 배치된 미끄럼 방지부재(105)를 더 포함할 수 있다. 미끄럼 방지부재(105)는 링 형상 또는 원판 형상으로 형성될 수 있고, 로어 베이스(101)의 저면에 부착될 수 있다. 미끄럼 방지부재(105)는 지면과의 마찰력이 큰 논슬립 매트 등일 수 있다.

로봇은 적어도 하나의 구름 베어링(107)을 포함할 수 있다. 구름 베어링(107)은 베이스(B)에 설치되어 스핀 바디(200)를 지지할 수 있다.

베이스(B)는 구름 베어링(107)를 지지하는 베어링 서포터(106)를 포함할 수 있다.

구름 베어링(107)은 내륜이 지지축을 통해 베어링 서포터(106)에 연결될 수 있고, 외륜이 내륜을 따라 회전될 수 있다.

구름 베어링(107)은 베이스(B)에 복수개 구비될 수 있다. 복수개의 구름 베어링(107)은 베이스(B)에 이격되게 배치된 상태에서 스핀 바디(200) 특히 스핀 하우징(210)을 지지할 수 있다.

복수개의 구름 베어링(107)은 가상원을 따라 배치될 수 있고, 복수개의 구름 베어링(107)은 스핀 바디(200)에서 작용하는 하중을 베이스(B) 특히, 베어링 서포터(106)로 분산하여 전달할 수 있다.

베이스(B)에는 베이스(B)의 중량을 증대시킬 수 있는 중량체(W)가 배치될 수 있다. 중량체(W)는 부피에 비하여 무게가 많이 나가는 물체로서, 로봇(100a)의 전체 무게 중심을 최대한 낮추고 로봇(100a)이 전복되지 않게 도울 수 있다. 중량체(W)는 베어링 서포터(106)에 배치될 수 있다. 중량체(W)는 복수개가 상하방향으로 적층될 수 있다.

베이스(B)에는 스핀 바디(200)를 회전 가능하게 지지하는 어퍼 베어링(108)이 배치될 수 있다. 그리고, 베이스(B)는 어퍼 베어링(108)이 장착되는 고정축(109)을 더 포함할 수 있다. 고정축(109)은 스핀 바디(200)의 회전 중심축일 수 있고, 고정축(109)의 중심축은 회전축(OS)이 될 수 있다. 고정축(109)는 베어링 서포터(106)의 상부에 배치될 수 있다. 고정축(109)은 베어링 서포터(106)과 스크류 등의 체결부재로 결합될 수 있다.

어퍼 베어링(108)은 후술하는 스핀 종동기어(280)의 위에 위치되게 고정축(109)에 장착될 수 있다. 어퍼 베어링(108)은 고정축(109)의 상부 외둘레를 둘러싸게 배치될 수 있다.

어퍼 베어링(108)은 고정축(109)과 후술하는 스핀 커버(220)의 사이에 배치된 어퍼 구름 베어링일 수 있다.

어퍼 베어링(108)은 고정축(109)의 외둘레에 고정된 내륜과, 스핀 커버(220)에 형성된 어퍼 베어링 하우징(221)에 고정된 외륜과, 내륜과 외륜 사이에 배치된 볼이나 롤러 등의 구름부재를 포함할 수 있다.

어퍼 베어링(108)은 스핀 종동기어(280)의 위에 스핀 종동기어(280)와 이격되게 위치될 수 있고, 스핀 커버(220)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 어퍼 베어링(108)의 축 중심은 수직축일 수 있고, 어퍼 베어링(108)의 축 중심은 회전축(OS)과 일치될 수 있다.

고정축(109)에는 스핀 종동기어(280)가 장착될 수 있고, 스핀 종동기어(280)는 스크류 등의 체결부재로 고정축(109)에 장착될 수 있다. 스핀 종동기어(280)은 상측 기어와 하측 기어의 이중구조로 이루어질 수 있고, 상측 기어와 하측 기어는 서로 고정될 수 있다. 스핀 종동기어(280)는 고정축(109)에 고정되게 장착된 상태에서, 스핀 바디(200)가 회전되게 안내할 수 있다. 스핀 바디(200)는 스핀 종동기어(280)의 궤적을 따라 회전될 수 있다.

고정축(109)의 내부에는 전선 등이 통과할 수 있는 통공(H)이 형성될 수 있다. 통공(H)은 고정축(109)에 상하 방향으로 관통되게 형성될 수 있다.

고정축(109)의 통공(H)을 관통하는 전선 등은 베이스 피시비(103)를 스핀 바디(200)에 장착된 피시비(230)와, 아우터 바디(300)에 장착된 피시비(36)와, 인터페이스 모듈(400)의 인터페이스 피시비(406)와 배터리(34) 중 적어도 하나에 연결할 수 있다.

이하, 스핀 바디(200)에 대해 설명하면 다음과 같다.

스핀 바디(200)는 베이스(B) 위에 스핀 가능하게 지지될 수 있다. 스핀 바디(200)는 구름 베어링(107) 위에 올려질 수 있고, 구름 베어링(107)에 올져진 상태에서 고정축(109)을 중심으로 스핀될 수 있다.

스핀 바디(200)는 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있고, 스핀 바디(200)는 내부에 공간(S2)이 형성된 스핀 하우징(210)과, 공간(S2)을 덮는 스핀 커버(220)를 포함할 수 있다.

스핀 바디(200)의 공간(S2)에는 적어도 하나의 인터페이스가 수용될 수 있다. 이러한 인터페이스는 스핀 바디(200)의 내부에 수용된 스피커 모듈(44)일 수 있다. 스피커 모듈(44)는 스핀 커버(220)의 아래에 위치될 수 있고, 스핀 커버(220)에 의해 보호될 수 있고, 스핀 하우징(210)과 스핀 커버(220)는 스피커 모듈(44)를 보호하는 보호 커버로 기능할 수 있다. 스핀 바디(200)는 이러한 공간(S2)에 수용된 인터페이스를 보호하는 인터페이스 하우징일 수 있다.

스핀 하우징(210)의 일부는 외부로 노출될 수 있다. 스핀 하우징(210)의 일부는 아우터 바디(300)의 하단 하측을 통해 외부에서 보일 수 있고, 스핀 하우징(210)은 로봇의 외관 일부를 구성할 수 있다.

스핀 하우징(210)는 상면이 개방되고 하부로 갈수록 크기가 감소되는 형상일 수 있다. 스핀 하우징(210)는 그 외면이 외측을 향해 볼록한 형상일 수 있다.

스핀 하우징(210)는 아우터 중공 바디(211)와, 이너 중공 바디(213)를 포함할 수 있다.

아우터 중공 바디(211)는 내부에 스피커44)가 수용될 수 있는 공간(S2)이 형성될 수 있고, 하부로 갈수록 그 크기가 감소될 수 있다.

이너 중공 바디(213)는 아우터 중공 바디(211)의 하단에서 아우터 중공 바디(211)의 내부에 형성된 공간(S2)을 향해 연장될 수 있다.

이너 중공 바디(213)의 중앙에는 베이스(B)의 일부가 관통되는 베이스 관통공(212)이 형성될 수 있다.

스핀 커버(220)는 전체적으로 판체 형상일 수 있고, 스핀 하우징(210)의 상단 위에 올려지는 것도 가능하다. 스핀 커버(220)는 스핀 하우징(210)의 내부로 삽입되어 스핀 하우징(210)의 내부에서 스핀 하우징(210)과 결합되는 것도 가능하다.

스핀 커버(220)에는 틸팅축(OT)를 회전 가능하게 지지하는 틸팅축 서포터(240,242, 도 7)가 배치될 수 있다. 틸팅축 서포터(240,242)는 스핀 커버(220)의 상면에 배치될 수 있다. 틸팅축 서포터(240,242)는 한 쌍이 수평 방향으로 이격되게 배치될 수 있고, 틸팅축(OT)는 베어링(241)을 통해 틸팅축 서포터(240)(242)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

로봇은 스핀 커버(220)의 상면에 배치된 피시비(230, 도 7 및 도 8 참조)를 더 포함할 수 있다. 피시비(230)는 스핀 커버(220) 보다 크기가 작고, 스핀 커버(220)의 상면 일부를 덮게 배치될 수 있다. 피시비(230)는 스핀 커버(220)의 상면에 수평하게 배치될 수 있다. 이러한 피시비(230)는 스핀 커버(220)에 장착되어 스핀 커버(220)와 함께 회전되는 회전 피시비일 수 있다.

피시비(230)는 스핀 커버(220)에 장착된 적어도 하나의 전기부품을 제어할 수 있고, 예를 들면, 스핀 모터(260) 및 틸팅 모터(360)을 제어하는 모터 제어 피시비일 수 있다.

이하, 스핀 기구(250)에 대해 설명하면 다음과 같다.

스핀 기구(250)는 스핀 바디(200)에 연결되어 상기 스핀 바디(200)을 회전시킬 수 있다.

스핀 기구(250)는 스핀 모터(260)와, 스핀 구동기어(270)와; 스핀 종동기어(280)를 포함할 수 있다.

스핀 모터(260)는 스핀 커버(220)에 배치되고 하부에 구동축이 돌출될 수 있다.

스핀 모터(260)는 스핀 커버(220)의 상면 위에 배치될 수 있다. 스핀 모터(260)는 스크류 등의 체결부재로 스핀 커버(220)에 체결될 수 있다. 스핀 모터(260)의 구동축은 스핀 모터(260)의 하부에 수직하게 배치될 수 있다. 스핀 모터(260)의 구동축은 공간(S2)을 향해 돌출될 수 있다.

스핀 커버(220)에는 스핀 모터(260)의 구동축과 스핀 구동기어(270) 중 적어도 하나가 관통되는 관통공이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 스핀 모터(320)의 구동축과, 스핀 구동기어(270)의 회전축 중 적어도 하나는 스핀커버(220)의 관통공에 위치될 수 있다.

스핀 구동기어(270)는 공간(S2)에서 스핀 모터(260)의 구동축에 치합될 수 있다. 스핀 구동기어(270)는 스핀 바디(200)의 내부에서 회전될 수 있고, 스핀 바디(200)에 의해 보호될 수 있다. 스핀 구동기어(270)는 스핀 모터(260)의 구동축에 매달릴 수 있다. 스핀 구동기어(270)는 스핀 커버(220)의 저면 아래에서 스핀 모터(250)에 의해 회전될 수 있다.

스핀 종동기어(280)는 베이스(B)에 고정될 수 있다. 스핀 종동기어(280)는 베이스(B)의 고정축(109)에 위치 고정되게 장착된 고정기어일 수 있다.

스핀 기구(250)는 스핀 구동기어(270)가 스핀 종동기어(280)에 치합되는 것이 가능하고, 이 경우 스핀 구동기어(270)는 스핀 종동기어(280)의 외둘레를 따라 공전되면서 자전될 수 있다.

스핀 기구(250)는 스핀 구동기어(270)가 스핀 종동기어(280)와 직접 치합되지 않고, 스핀 구동기어(270) 및 스핀 종동기어(280)가 스핀 중간기어(290, 도 7 참조)를 통해 연결되는 것도 가능하다.

스핀 중간기어(290)는 스핀 커버(220)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 스핀 커버(200)에는 스핀 중간기어(290)를 회전 가능하게 지지하는 중간기어 지지축이 형성될 수 있다. 중간기어 지지축은 스핀 커버(220)의 저면에 하측 방향으로 돌출되게 제공될 수 있다. 스핀 중간기어(290)는 스핀 구동기어(290)과 같이, 스핀 바디(200)의 공간(S2)에 수용될 수 있다.

스핀 중간기어(290)는 스핀 구동기어(270)과 스핀 종동기어(280)의 사이에서 동력을 전달할 수 있다. 스핀 중간기어(290)는 스핀 종동기어(280)의 외둘레를 따라 공전될 수 있다.

이하, 아우터 바디(300)에 대해서 설명한다.

아우터 바디(300)는 스핀 하우징(210) 보다 크게 형성될 수 있다. 아우터 바디(300)은 하면이 개방될 수 있다. 아우터 바디(300)의 내부에는 상부 공간(S3)이 형성될 수 있다. 상부 공간(S3)은 틸팅 베이스(320)가 수용되는 공간일 수 있다.

아우터 바디(300)은 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있고, 전,후 또는 상하 위치되는 복수개 바디가 서로 결합되어 구성될 수 있다.

아우터 바디(300)은 인터페이스 모듈(400)이 장착되는 제1아우터 바디(311)와, 제1아우터 바디(311)과 결합되는 제2아우터 바디(312)를 포함할 수 있고, 제1아우터 바디(311)와 제2아우터 바디(312)의 사이에 상부 공간(S3)이 형성될 수 있다.

제1아우터 바디(311)이 프론트 아우터 바디일 경우, 제2아우터 바디(312)은 제1아우터 바디(311)의 후단에 결합된 리어 아우터 바디일 수 있고, 제1아우터 바디(311)가 좌측 아우터 바디일 경우, 제2아우터 바디(312)는 제1아우터 바디(311)의 우측단에 결합된 우측 아우터 바디일 수 있다.

아우터 바디(300)에는 인터페이스 모듈(400)이 배치되는 개구부(313, 도 8 참조)가 형성될 수 있다. 인터페이스 모듈(400)는 개구부(313)로 삽입되어 개구부(313)에 위치될 수 있다.

아우터 바디(300)의 개구부(313)는 제1아우터 바디(311)에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1아우터 바디(311)는 인간과 소통하기 위해 주로 인간을 향하는 프론트 하우징이 될 수 있다.

이하, 틸팅 기구(350)에 대해서 설명한다.

틸팅 기구(350)는 틸팅 베이스(320)을 포함할 수 있다.

틸팅 베이스(320)는 아우터 바디(300)의 상부 공간(S3)에 수용된 상태에서, 아우터 바디(300)에 의해 보호될 수 있다. 틸팅 베이스(320)는 틸팅 축(OT)와 연결될 수 있고, 틸팅 축(OT)과 함께 회전될 수 있다. 틸팅 베이스(320)에는 틸팅축(OT)가 연결되는 틸팅축 연결부(321, 도 7 참조)가 형성될 수 있다. 틸팅축 연결부(321)는 틸팅 베이스(320)의 하부에 수평 방향으로 길게 형성될 수 있다.

틸팅축(OT)는 틸팅 베이스(320)에 수평 방향으로 길게 배치될 수 있다.

틸팅축(OT)은 틸팅 베이스(320)에 연결될 수 있고, 틸팅 베이스(320)는 아우터 바디(300)과 결합될 수 있으며, 틸팅축(OT)의 회전시, 틸팅 베이스(320)와 아우터 바디(300)은 틸팅축(OT)을 중심으로 함께 회전되면서 틸팅될 수 있고, 틸팅 베이스(320)와 아우터 바디(300)는 인터페이스 모듈(400)를 틸팅시킬 수 있는 틸팅 바디를 구성할 수 있다.

아우터 바디(300)의 내면에는 틸팅 베이스(320)가 결합되는 틸팅 베이스 결합부(314, 도 8 참조)가 형성될 수 있다. 그리고, 틸팅 베이스(320)에는 틸팅 베이스 결합부(314)에 삽입되어 끼워지는 결합부(324, 도 8 참조))가 형성될 수 있다.

틸팅 베이스 결합부(314)는 결합부(324)가 삽입되어 끼워질 수 있도록 결합부(324)의 두께 만큼의 간격으로 이격된 한 쌍의 리브를 포함할 수 있다.

결합부(324)는 틸팅 베이스(320)의 외둘레 일부에 형성되어 한 쌍의 리브 사이로 끼워질 수 있다.

아우터 바디(300)에는 틸팅 베이스(320)와 스크류 등의 체결부재로 체결되는 틸팅 베이스 마운터(315, 도 8 참조))가 형성될 수 있다. 그리고, 틸팅 베이스(320)에는 틸팅 베이스 마운터(315)와 스크류 등의 체결부재로 체결되는 체결부(325, 도 8 참조))가 형성될 수 있다.

틸팅 베이스 마운터(315)는 아우터 바디(300)에서 상부 공간(S3)을 향해 돌출되게 형성될 수 있다.

체결부(325)는 스크류 등의 체결부재가 체결되는 체결보스를 포함할 수 있다. 체결부(325)는 틸팅 베이스(320) 중 결합부(324)의 반대편에 위치되게 형성될 수 있다.

틸팅 베이스(320)는 아우터 바디(300) 내부에 형성된 상부 공간(S3)을 가로 지르게 배치될 수 있다.

틸팅 베이스 결합부(314)와 틸팅 베이스 마운터(315)는 아우터 바디(300)의 내측 하부에 형성될 수 있고, 이 경우 틸팅 베이스(320)는 아우터 바디(300)의 내측 하부를 가로지르게 배치될 수 있고, 아우터 바디(300)의 하부 강도를 보강할 수 있다.

로봇은 베이스(B)와, 스핀 바디(200)와, 아우터 바디(300)와 인터페이스 모듈(400) 중 어느 하나에 배터리(34)가 장착될 수 있다.

배터리(34)는 로봇의 구성들 중 높이가 상대적으로 낮고 회전축(OS)에 위치될 수 있는 구성에 장착되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 배터리(34)는 틸팅 베이스(320)에 배치될 수 있다. 틸팅 베이스(320)에는 배터리(34)가 삽입되어 수용될 수 있는 포켓이 형성될 수 있다. 틸팅 베이스(320)에는 포켓에 수용된 배터리(34)가 임의 탈거되지 않게 막는 배터리 커버(35, 도 8 참조)가 결합될 수 있다.

틸팅 베이스(320)에는 커넥팅 피시비(36)이 배치될 수 있다. 커넥팅 피시비(36)는 스핀 커버(230)에 장착된 피시비(230)와 베이스 피시비(103) 중 적어도 하나와 전선으로 연결될 수 있고, 아우터 바디(300)에 장착된 피시비(340)과 인터페이스 모듈(400)의 인터페이스 피시비(406) 중 적어도 하나와 전선으로 연결될 수 있다.

틸팅 기구(350)는 틸팅 모터(360)와, 틸팅 모터(360)에 연결된 틸팅 구동기어(370)과; 틸팅 축(OT) 또는 틸팅 베이스(320)에 연결되고 틸팅 구동기어(370)와 치합된 틸팅 종동기어(380)를 포함할 수 있다.

틸팅 모터(360)는 스핀 커버(220)의 아래에 위치될 수 있고, 공간(S2)에 수용될 수 있다.

틸팅 구동기어(370)는 틸팅축(OT)과 교차하는 방향으로 길게 배치될 수 있다.

틸팅 종동기어(380)는 스핀 커버(220)의 위에 위치될 수 있으며, 틸팅 모터(360)와 틸팅 종동기어(380)는 스핀 커버(220)를 사이에 두고 위치된 상태에서 틸팅 구동기어(370)를 통해 연결될 수 있다.

스핀 커버(220)에는 틸팅 모터(360)의 구동축과 틸팅 구동기어(370) 중 적어도 하나가 관통되는 관통공이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 틸팅 모터(360)의 구동축과, 틸팅 구동기어(370)의 회전축 중 적어도 하나는 스핀커버(220)의 관통공에 위치될 수 있다.

스핀 커버(220)에는 틸팅 모터(360)가 체결되는 틸팅 모터 체결부가 형성될 수 있다. 틸팅 모터(360)는 스핀 커버(220)의 아래에 위치되게 틸팅 모터 체결부에 체결될 수 있다. 틸팅 모터(360)는 스크류 등의 체결부재로 스핀 커버에 체결될 수 있다. 틸팅 모터 체결부은 스핀 커버(220)에 형성된 체결보스 또는 체결공일 수 있다.

틸팅 모터(360)의 구동축은 틸팅 축(OT)과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 틸팅 축(OT)는 수평방향으로 길게 배치될 수 있고, 틸팅 모터(360)는 구동축이 수직방향으로 길게 스핀 커버(220)에 장착될 수 있다.

틸팅 구동기어(370)는 틸팅 모터(360)에 의해 회전될 수 있다. 틸팅 구동기어(370)는 수직하게 배치된 워엄기어일 수 있다. 틸팅 구동기어(370)인 워엄기어는 틸팅 모터(360)에 연결된 상태에서 틸팅 커버(210)의 위에 수직 방향으로 길게 배치될 수 있다.

틸팅 종동기어(380)는 틸팅축(OT)을 중심으로 회전되는 스퍼 기어일 수 있다. 틸팅 종동기어(380)는 틸팅축(OT)과 틸팅 베이스(320) 중 적어도 하나에 연결되어 틸팅 베이스(320)를 회전시키는 것이 가능하다.

틸팅 종동기어(380)은 틸팅 베이스(320)에 연결되어 틸팅축(OT)를 중심으로 틸팅 베이스(320)를 회전시키는 것이 가능하다.

틸팅 종동기어(380)는 틸팅 베이스(320)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있는 틸팅 베이스 체결부를 포함할 수 있다.

로봇은 스핀 커버(220)에 장착되고 틸팅 구동기어(360)를 지지하는 기어 서포터(390)를 더 포함할 수 있다.

스핀 커버(220)에는 기어 서포터(390)가 체결되는 기어 서포터 체결부가 형성될 수 있다. 기어 서포터(390)는 스크류 등의 체결부재로 스핀 커버(220)에 체결될 수 있고, 기어 서포터 체결부는 스핀 커버(220)에 형성된 체결보스 또는 체결공일 수 있다.

한편, 디스플레이(42), 카메라(54), 마이크 모듈(420)는 아우터 바디(300) 또는 인터페이스 모듈(400)에 장착되어 스핀 바디(200)의 회전시 아우터 바디(300)와 함께 회전되고, 아우터 바디(300)의 틸팅시 아우터 바디(300)와 함께 틸팅되는 것이 가능하다.

인터페이스 모듈(400)은 공간(S2)에 수용된 인터페이스 이외의 타 인터페이스를 포함할 수 있고, 디스플레이(42)과, 카메라(54)와, 마이크 모듈(420) 등을 포함할 수 있다.

인터페이스 모듈(400)은 도 8을 참조하면, 아우터 바디(300)에 장착되고 개구부(401) 및 카메라 수용부(402)가 형성된 인터페이스 케이스(403)와, 인터페이스 케이스(403) 전면에 배치되어 개구부(401) 및 카메라 수용부(402)를 덮는 아우터 커버(404)와, 인터페이스 케이스(403)에 결합된 백 커버(405)를 포함할 수 있다.

인터페이스 케이스(403)는 배면이 개방될 수 있고, 전면에 개구부(401) 및 카메라 수용부(402)가 형성될 수 있다.

아우터 커버(404)는 인터페이스 케이스(404)의 전면을 덮을 수 있다.

아우터 커버(404)는 제1아우터 바디(311) 및 제2아우터 바디(312)와 함께 로봇의 외관을 형성하는 아우터 바디(300)를 구성할 수 있다. 아우터 커버(300)는 후술하는 마이크 모듈(420)로 음성이 입력될 수 있도록 적어도 하나의 마이크 홀(408)이 형성될 수 있다.

백 커버(405)는 인터페이스 케이스(403)의 내부에 배치될 수 있고, 인테페이스 케이스(403)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다. 백 커버(405)는 인터페이스 피시비(406) 특히, 후술하는 메인 피시비(407, 도 9 참조)의 배면을 덮게 배치될 수 있다.

인터페이스 모듈(400)는 백 커버(405)에 배치된 인터페이스 피시비(406)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 인터페이스를 구성하는 디스플레이(42)는 인터페이스 피시비(406)와 아우터 커버(404) 사이에 배치되어 인터페이스 모듈(400)을 구성할 수 있다. 디스플레이(42)는 그 전부 또는 일부가 개구부(401)에 수용될 수 있고, 아우터 커버(404)을 통해 화상을 출력할 수 있다.

한편, 본 발명의 인터페이스를 구성하는 카메라(54)는 백 커버(405)와 아우터 커버(404)의 사이에 배치될 수 있다. 카메라(54)는 그 전부 또는 일부가 카메라 수용부(402)에 수용될 수 있고, 아우터 커버(404)을 통해 화상을 촬영할 수 있다.

한편, 로봇은 아우터 바디(300)을 지지하는 이너 프레임(330)을 더 포함할 수 있다. 이너 프레임(330)는 아우터 바디(300)의 강도를 보강하는 것으로서, 아우터 바디(300) 중 강도가 약한 부분들을 서로 연결하여 아우터 바디(300)의 강도를 보강할 수 있다.

아우터 바디(300)은 개구부(313)의 주변의 강도가 상대적으로 약할 수 있고, 이너 프레임(330)는 개구부(313)의 주변을 연결할 수 있다.

개구부(313)가 제1아우터 바디(311)에 형성될 경우, 이너 프레임(330)는 제1아우터 바디(311) 중 개구부(313)의 상부 주변과 개구부(311)의 하부 주변을 연결하는 것이 바람직하다 .그리고, 이너 프레임(330)는 제2아우터 바디(312)의 상부에 연결되는 것도 바람직하

이너 프레임(330)는 다각형 형상일 수 있고, 아우터 바디(300)의 상부 공간(S3)에 배치되어 아우터 바디(300)을 지지하는 뼈대와 같이 기능할 수 있다.

이너 프레임(330)는 틸팅 베이스(320)의 위에 배치될 수 있고, 이 경우, 틸팅 베이스(320)는 아우터 바디(300)의 하부 강도를 보강하는 하부 보강부재일 수 있고, 이너 프레임(330)는 아우터 바디(300)의 상부 강도를 보강하는 상부 보강부재일 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인터페이스 모듈 내부가 도시된 정면도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 엑셀러로미터, 마이크 모듈 및 컨트롤러가 도시된 도, 도 11는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈 및 컨트롤러가 도시된 단면도이다.

인터페이스 모듈(400)은 복수개 피시비(407)(408)를 포함할 수 있고, 복수개 피시비(407)(408)는 인터페이스 피시비(406)을 구성할 수 있다.

인터페이스 모듈(400)은 한 쌍의 피시비(407)(408)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 피시비(407)(408)은 메인 피시비(407)과 서브 피시비(408)을 포함할 수 있다.

메인 피시비(407)과 서브 피시비(408)는 FPCB 등의 연성회로기판이나 전선 등으로 연결될 수 있다.

인터페이스 모듈(400)은 외부의 신호를 수신할 수 있는 안테나(410)을 더 포함할 수 있고, 안테나(410)는 인터페이스 피시비(406) 특히, 메인 피시비(407)의 전면 상부에 설치될 수 있다.

메인 피시비(407)와 서브 피시비(408)는 이격되게 배치될 수 있다.

메인 피시비(407)는 그 전면이 전방 상측을 향하도록 경사지게 배치될 수 있다. 서브 피시비(408)는 메인 피시비(407)와 나란하게 배치될 수 있다. 메인 피시비(407)와 서브 피시비(408)는 그 각각의 전면이 전방 상측을 향하도록 경사지게 배치될 수 있다.

인터페이스 모듈(400)은 메인 피시비(407)에 배치된 반도체칩이나 다이오드 등의 회로 부품을 더 포함할 수 있다.

메인 피시비(407)의 전면은 메인 피시비(407) 중 수평 방향으로 서브 피시비(408)을 향하는 면일 수 있다.

디스플레이(42)는 안테나(410)를 향하지 않게 배치되는 것이 바람직하다.

카메라(54)는 안테나(410)의 신호 간섭 가능성을 최소화할 수 있는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 카메라(54)는 메인 피시비(407)에 설치되지 않는 것이 바람직하다. 카메라(54)는 메인 피시비(407)의 전방에 메인 피시비(407)와 이격되게 배치될 수 있다.

카메라(54)는 인터페이스 케이스(403)에 형성된 카메라 수용부(402, 도 8 참조)에 배치될 수 있다.

서브 피시비(408)의 상부에는 카메라 수용부(402)를 회피하는 회피부(409)가 형성될 수 있다.

아우터 커버(404)는 인터페이스 케이스(403)의 전면에 배치될 수 있다. 아우터 커버(404)는 메인 피시비(407) 및 서브 피시비(408)와 같이, 그 전면이 전방 상측을 향하게 배치될 수 있다.

로봇은 외부에서 전달된 음성이 입력되는 마이크 모듈(420)을 포함할 수 있다. 마이크 모듈(420)는 소리가 입력되는 입력부(441)가 형성된 마이크로폰(440)을 포함할 수 있다.

로봇은 로봇 자체에서 발생된 노이즈를 제거하여 로봇의 외부에서 전달된 소리를 신뢰성 높게 인식하는 것이 바람직하다.

로봇은 로봇 자체에서 소음이 발생되는 소음 발생원의 노이즈를 취득하고, 취득한 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 안티 노이즈(Anti-noise)를 마이크로폰(440)의 입력부(441)로 발생시켜, 마이크로폰(440)으로 소음 발생원에서 발생된 노이즈가 마이크로폰(440)의 입력부(441)입력되는 것을 최소화할 수 있다.

로봇의 소음 발생원에서 발생된 소음은 사용자의 음성인식을 방해할 수 있는 소음으로서, 로봇은 소음 발생원에서 발생된 소음이 마이크로폰으로 입력되지 않는 것이 바람직하다.

로봇 자체의 소음 발생원 일 예는 스피커 모듈(44)일 수 있다.

로봇 자체의 소음 발생원 다른 예는 아우터 바디(300)의 모션을 수행하는 구동부일 수 있고, 특히 구동부를 구성하는 다수의 부품 중 특히 소음 발생이 큰 구성일 수 있다. 로봇의 구동부를 구성하는 부품 중 타 부품 보다 상대적으로 소음이 큰 구성은 스핀 모터(260) 또는 틸팅 모터(360)일 수 있고, 스핀 모터(260) 또는 틸팅 모터(360)은 소음 발생원이 될 수 있다.

소음 발생원은 스피커 모듈(44)이나 구동부에 한정되지 않고, 로봇을 구성하는 다수의 부품 중 소음이 상대적으로 큰 구성이면, 그 종류에 한정되지 않음은 물론이다.

이하, 스피커 모듈(44), 스핀 모터(260) 및 틸팅 모터(360)가 소음 발생원인 예를 들어 설명하고, 소음 발생원 중 구동부에 대해서는 260, 360의 도면부호를 병기하여 설명한다.

로봇은 소음 발생원(44)(260, 360)에 연결된 엑셀러로미터(460, accelerometer, 가속도계)와, 마이크 모듈(420)을 제어하는 컨트롤러(180)를 포함할 수 있다.

엑셀러로미터(460)는 스피커 모듈(44)과 구동부(260, 360) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

엑셀러로미터(460)는 스피커 모듈(44), 스핀 모터(260), 틸팅 모터(360)의 각각에 연결될 수 있다. 즉, 로봇은 스피커 모듈(44)에 연결된 제1 엑셀러로미터와, 스핀 모터(260)에 연결된 제2 엑셀러로미터와, 틸팅 모터(360)에 연결된 제3 엑셀러로미터를 포함하는 것이 가능하다.

여기서, 엑셀러로미터(460)는 가속도 센서로서, 이러한 가속도 센서로서는 가동 코일형, 압전형, 정전 용량형, 변형 게이지형, 서보형, 차동 트랜스형 등이 있다.

엑셀러로미터(460)는 컨트롤러(180)와 신호선(L1)으로 연결될 수 있고, 엑셀러로미터(460)에서 측정된 측정값은 신호선(L1)을 통해 컨트롤러(180) 특히, 후술하는 시그널 처리 유닛(472)으로 전송될 수 있다.

마이크 모듈(420)은 마이크 하우징(430)과, 마이크로폰(440)과, 안티 노이즈 스피커(450)을 포함할 수 있고, 마이크로폰(440)의 입구부(441) 주변에서 노이즈가 신뢰성 높게 상쇄되게 구성될 수 있다.

마이크 하우징(430)은 일면에 개구부(431)가 형성되고 내부에 공간(432)이 형성될 수 있다.

마이크 하우징(430)의 공간(432)은 소음 발생원에서 발생된 후 마이크로폰(440)의 입구부(441)로 유입되는 노이즈를 효율적으로 상쇄시킬 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

마이크로폰(440)은 마이크 하우징(430)의 일 벽(433)에 공간(432)에 수용되게 배치될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)는 마이크 하우징(430)의 타 벽(434)에 공간(432)에 수용되게 배치될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)는 마이크로 폰(440)과 이격될 수 있다. 안티 노이즈 스피커(450)와 마이크로폰(440)의 사이에는 틈(G)이 형성될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)와 마이크로폰(440)은 개구부(431)가 틈(G)을 향하게 배치될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)는 일면(451)은 마이크로폰(440)을 향하게 배치될 수 있다. 안티 노이즈 스피커(450)의 일면(451)은 마이크로폰(440)의 입력부(441)를 향할 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)와 마이크로폰(440)은 개구부(431)가 안티 노이즈 스피커(450)의 일면(451)과 마이크로폰(440)의 입력부(441) 사이를 향하게 배치될 수 있다. 여기서, 안티 노이즈 스피커(450)의 일면(451)은 안티 노이즈 스피커(450)에서 소리 특히, 안티 노이즈가 출력되는 출력면일 수 있다.

컨트롤러는 안티 노이즈 제너레이터(470, 도 10 참조)를 포함할 수 있다. 안티 노이즈 제너레이터(470)는 엑셀러로미터(460)로부터 노이즈를 취득하고, 취득된 노이즈에 대한 안티 노이즈와 대응되는 신호를 안티 노이즈 스피커(450)로 출력할 수 있다.

상기 안티 노이즈와 대응되는 신호는 엑셀러로미터(460)에 의해 취득한 노이즈와 역상의 신호일 수 있고, 컨트롤러는 안티 노이즈 스피커(450)에서 취득한 노이즈와 역상의 신호가 추출되게 안티 노이즈 스피커(450)를 제어할 수 있다.

컨트롤러는 소음 발생원에서 발생된 후, 마이크로폰(440)으로 유입되는 노이즈의 신호와 역상 신호를 발생하여 안티 노이즈 스피커(450)로 전송할 수 있고,

안티 노이즈 스피커(450)에서는 소음 발생원에서 발생된 후 입력부(41)를 향해 전파되는 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 안티 노이즈를 마이크로폰(440)의 입력부(41)를 향해 발생시킬 수 있다.

마이크 하우징(430)과 안티 노이즈 스피커(450)와 안티 노이즈 제너레이터(470)는 로봇에 설치된 소음 발생원에서 발생된 후 마이크로폰(440)의 입력부(441)로 입력되는 노이즈를 상쇄시키는 안티 노이즈를 생성하는 능동 소음 제어(Active Noise Cancellation)를 행할 수 있다.

능동 소음 제어는 개구부(431) 및 공간(432)이 클 경우 소음 저감 성능이 낮은 반면에, 개구부(431) 및 공간(432)이 작을 경우, 소음 저감 성능이 높다.

일 예로, 로봇은 스핀 모터(260)나 틸팅 모터(360)에 연결된 엑셀러로미터(460)에 의해 모터에서 발생 가능한 소리를 모터 속도별로 생성할 수 있고, 컨트롤러(180)는 마이크로폰(440)으로 입력되는 노이즈를 취득할 수 있고, 컨트롤러(180)는 취득한 노이즈와 역상의 안티 노이즈가 생성되도록 안티 노이즈 스피커(450)를 제어할 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)에서는 취득한 노이즈와 역상인 안티 노이즈를 생성하여 마이크로폰(440)의 입력부(441)로 전달할 수 있고, 소음 발생원에서 발생된 후, 마이크로폰(440)의 입력부(441)의 주변으로 전달된 노이즈는 마이크로폰(440)의 입력부(441)의 주변에서 안티 노이즈에 의해 상쇄될 수 있다.

컨트롤러는 피시비와; 피시비에 설치되고 안티 노이즈 제너레이터(470)를 포함하는 시그널 프로세스 유닛(472)을 갖을 수 잇다. 안티 노이즈 제너레이터(470)은 시그널 프로세스 유닛(472)의 일부를 구성할 수 있다.

시그널 프로세스 유닛(472)가 설치되는 피시비의 일 예는 인터페이스 피시비(406)일 수 있다. 마이크 모듈(420)는 서브 피시비(408)에 배치될 수 있다. 마이크 모듈(420)는 서브 피시비(408)의 배면에 부착될 수 있다. 마이크 모듈(420)는 양면 테이프 등의 양면 접착부재에 의해 서브 피시비(408)에 부착될 수 있다. 서브 피시비(408)는 마이크 모듈(420)가 장착된 마이크 피시비일 수 있다.

이하, 시그널 프로세스 유닛(472)이 설치되는 피시비에 대해서는 인터페이스 피시비(406)와 동일 부호를 칭하여 설명한다.

마이크 모듈(420)은 피시비(406)에 설치될 수 있다. 마이크 하우징(430)과, 마이크로폰(440) 및 안티 노이즈 스피커(450)는 피시비(406)에 설치될 수 있다.

아우터 커버(404)는 피시비(406)의 일면(406A)을 덮게 배치될 수 있다. 아우터 커버(404)에는 마이크 모듈(420)로 음성이 입력될 수 있도록 마이크 홀(408)이 형성될 수 있다.

마이크 모듈(420)은 피시비(406) 일면(406A)의 반대면(406B)에 설치될 수 있다.

피시비(406)에는 개구부(431) 및 마이크 홀(408) 각각과 대향되는 피시비 홀(406a)이 형성될 수 있다.

마이크 하우징(430)은 아우터 커버(404)의 반대편에서 피시비 홀(406a)을 덮을 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈의 다른 예가 도시된 단면도,

마이크 모듈(420)은 시그널 프로세스 유닛(472)이 설치된 피시비(406)와 이격될 수 있다.

마이크 하우징(430)은 인터페이스 케이스(403)와, 아우터 커버(404)와, 백 커버(405) 중 적어도 하나에 고정될 수 있고, 일예로, 양면 테이프 등의 부착부재로 부착되어 고정될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)는 컨트롤러(180) 특히, 시그널 프로세스 유닛(472)이 설치된 피시비(406)와 스피커 입력선(L2)으로 연결될 수 있다.

마이크로폰(440)은 컨트롤러(10=80) 특히, 특히, 시그널 프로세스 유닛(472)이 설치된 피시비(406)와 마이크 출력선(L3)로 연결될 수 있다.

마이크 하우징(430)는 스피커 입력선(L2)이나 마이크 출력선(L3)이 관통될 수 있는 통공이 형성될 수 있다.

도 12에 도시된 마이크 모듈(420)의 변형예는 피시비(406)와 이격되게 설치된 이외의 기타 구성 및 작용이 도 11에 도시된 마이크 모듈(420)와 동일하거나 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 모듈의 다른 예가 도시된 단면도이다.

도 13에 도시된 마이크 모듈(420)은 안티 노이즈 스피커(450')가 마이크 하우징(430)의 개구부(431)을 향하게 배치될 수 있다.

마이크 하우징(420)의 개구부(431)는 소음 발생원(44)(260,360)의 소음이 마이크 하우징(430)의 공간(432)으로 유입되는 통로일 수 있다. 안티 노이즈 스피커(450')가 개구부(431)를 향하게 배치될 경우, 안티 노이즈 스피커(450)의 출력면(451)은 개구부(431)를 향하게 배치될 수 있다.

안티 노이즈 스피커(450)가 마이크 하우징(430)의 개구부(431)를 향하게 배치되는 이외의 기타 구성 및 작용은 도 11에 도시된 마이크 모듈(420)이나 도 12에 도시된 마이크 모듈(420)가 동일하거나 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

420: 마이크 모듈 430: 마이크 하우징
431: 개구부 432: 공간
433: 마이크 하우징의 일 벽 434: 마이크 하우징의 타 벽
440: 마이크로폰 450: 안티 노이즈 스피커
460: 엑셀러로미터 470: 안티 노이즈 제너레이터

Claims (15)

1. 소음이 발생되는 소음 발생원과;
   음성이 입력되는 마이크 모듈과;
   상기 소음 발생원에 연결된 엑셀러로미터와;
   상기 마이크 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 마이크 모듈은
   일면에 개구부가 형성되고 내부에 공간이 형성된 마이크 하우징과,
   상기 마이크 하우징의 일 벽에 상기 공간에 수용되게 배치된 마이크로 폰과;
   상기 마이크 하우징의 타 벽에 상기 공간에 수용되게 배치되고 상기 마이크로 폰과 이격되는 안티 노이즈 스피커를 포함하고,
   상기 컨트롤러는
   상기 엑셀러로미터로부터 노이즈를 취득하고, 취득된 노이즈에 대한 안티 노이즈와 대응되는 신호를 상기 안티 노이즈 스피커로 출력하는 안티 노이즈 제너레이터를 포함하는 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마이크로 폰과 안티 노이즈 스피커의 사이에는 틈이 형성되고,
   상기 개구부는 상기 틈을 향하는 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 안티 노이즈 스피커는 일면이 상기 마이크로 폰을 향하게 배치되고,
   상기 개구부는 상기 안티 노이즈 스피커의 일면과 상기 마이크로 폰의 입력부 사이를 향하는 로봇.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는
   피시비와;
   상기 피시비에 설치되고 상기 안티 노이즈 제너레이터를 포함하는 시그널 프로세스 유닛을 갖는 로봇.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 마이크 모듈은 상기 피시비과 이격되고,
   상기 안티 노이즈 스피커는 상기 컨트롤러와 스피커 입력선으로 연결된 로봇.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 마이크 하우징과, 마이크 및 안티 노이즈 스피커는 상기 피시비에 설치된 로봇.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 피시비 일면를 덮고 마이크 홀이 형성된 아우터 커버를 더 포함하고,
   상기 마이크 모듈은 상기 피시비 일면의 반대면에 설치되며,
   상기 피시비에는 상기 개구부 및 마이크 홀 각각과 대향되는 피시비 홀이 형성된 로봇.
9. 삭제
10. 스피커 모듈과;
    외관을 형성하고 마이크 홀이 형성된 아우터 바디와;
    상기 아우터 바디의 모션을 수행하는 구동부와;
    음성이 입력되는 마이크 모듈과;
    상기 스피커 모듈과 구동부 중 적어도 하나에 연결된 엑셀러로미터와;
    상기 마이크 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 마이크 모듈은
    일면에 개구부가 형성되고 내부에 공간이 형성된 마이크 하우징과,
    상기 마이크 하우징의 일 벽에 상기 공간에 수용되게 배치된 마이크로 폰과;
    상기 마이크 하우징의 타 벽에 상기 공간에 수용되게 배치되고 상기 마이크로 폰과 이격되는 안티 노이즈 스피커를 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 엑셀러로미터로부터 노이즈를 취득하고, 취득된 노이즈에 대한 안티 노이즈와 대응되는 신호를 상기 안티 노이즈 스피커로 출력하는 안티 노이즈 제너레이터를 포함하는 로봇.
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    피시비와;
    상기 피시비에 설치되고 상기 안티 노이즈 제너레이터를 포함하는 시그널 프로세스 유닛을 갖는 로봇.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 마이크 하우징과, 마이크로 폰 및 안티 노이즈 스피커는 상기 피시비에 설치된 로봇.
14. 삭제
15. 삭제

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