KR102372040B1 - Control device for human type toy robot - Google Patents

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KR102372040B1
KR102372040B1 KR1020210059764A KR20210059764A KR102372040B1 KR 102372040 B1 KR102372040 B1 KR 102372040B1 KR 1020210059764 A KR1020210059764 A KR 1020210059764A KR 20210059764 A KR20210059764 A KR 20210059764A KR 102372040 B1 KR102372040 B1 KR 102372040B1
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finger
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김현국
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(주)에이티로봇
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Abstract

The present invention provides a control device for recognizing a user's hand motion to control the motion of a humanoid robot toy, the control device comprising: a main body for recognizing the hand motion and transmitting a recognized signal to the robot toy; and a band for fixing the main body to a user's wrist.

Description

인간형 로봇 완구 조종 장치{CONTROL DEVICE FOR HUMAN TYPE TOY ROBOT}Humanoid robot toy control device {CONTROL DEVICE FOR HUMAN TYPE TOY ROBOT}

본 발명은 인간형 로봇 완구 조종 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자의 손목 제스쳐 동작을 반영하는 완구 조종 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a humanoid robot toy control device, and more particularly, to a toy control device that reflects a user's wrist gesture motion.

[이 발명을 지원한 국가연구개발사업][National R&D project supporting this invention]

[과제고유번호] D2020154[Project unique number] D2020154

[부처명]　 경기도[Business name]　 Gyeonggi-do

[연구관리전문기관]　 (재)경기도경제과학진흥원[Research and management institution]　 Gyeonggi-do Economic Science Promotion Agency

[연구사업명] 경기도 기술개발사업[Research project name] Gyeonggi-do technology development project

[연구과제명] 음성 및 모션인식이 가능한 단계적 코딩교육 2족 보행 로봇 개발[Research project name] Development of a two-legged walking robot with step-by-step coding education capable of voice and motion recognition

[주관기관]　 　(주)에이티로봇[Organizer]　 　AT Robot Co., Ltd.

[연구기간]　 2020. 9. 1. ~ 2021. 8. 31.[Research period]　 2020. 9. 1. ~ 2021. 8. 31.

완구용 로봇의 구동제어로 많이 사용되는 것은 원격조정용 무선 리모컨이다. 리모컨을 이용하여 로봇의 구동제어를 하는 기술은 한국특허공개 제10-2008-0095969호가 있다. 상기 선행기술에는 리모컨을 이용하여 대전형(전투형) 로봇장치의 구동을 제어하는 기술이 개시되어 있다.A wireless remote control for remote control is widely used for driving control of toy robots. A technology for controlling the driving of a robot using a remote controller is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0095969. The prior art discloses a technique for controlling the driving of a fighting type (combat type) robot device using a remote control.

그러나 리모컨을 자유롭게 조작하지 못하는 유아나 영아의 완구용 로봇의 경우, 리모컨과 다른 구동모드의 제어가 필요한 것이 현실이다.However, in the case of a toy robot for infants or infants who cannot freely operate the remote control, the reality is that it is necessary to control a different driving mode than the remote control.

특허문헌 1 : 한국특허공개 제10-2008-0095969호Patent Document 1: Korean Patent Publication No. 10-2008-0095969

본 발명은 사용자의 손목 제스쳐 동작을 반영하는 완구 조종 장치의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a toy control device that reflects a user's wrist gesture motion.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치는, 사용자의 손동작을 인식하여 인간형 로봇 완구의 동작을 제어하는 조종 장치로서, 상기 손동작을 인식하고 인식된 신호를 상기 로봇 완구로 전송하는 본체; 및 상기 본체를 상기 사용자의 손목에 고정하는 밴드를 포함한다.In order to achieve the above object, a humanoid robot toy control device according to an embodiment of the present invention is a control device for recognizing a user's hand motion to control the motion of the humanoid robot toy, and it recognizes the hand motion and transmits the recognized signal. a body that transmits as a robot toy; and a band for fixing the main body to the user's wrist.

이때, 상기 본체는, 상기 손동작의 3축 방향 움직임을 측정하는 복수의 가속도 센서를 포함하는 메인 센서부; 상기 가속도 센서에서 측정된 값을 기초로하여 상기 로봇 완구의 동작을 제어하는 명령을 생성하는 명령 생성부; 및 생성된 상기 명령을 상기 로봇 완구로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.In this case, the main body may include: a main sensor unit including a plurality of acceleration sensors for measuring the movement in the three-axis direction of the hand gesture; a command generator for generating a command for controlling the operation of the robot toy based on the value measured by the acceleration sensor; and a communication unit for transmitting the generated command to the robot toy.

또한, 상기 본체는, 상기 사용자의 손가락에 링 형태로 착용되는 형태의 것으로서, 착용된 손가락이 이웃한 손가락 또는 손바닥 부분에 접촉하는 것을 인식하는 손가락 센서부를 더 포함할 수 있다.Also, the body may further include a finger sensor unit that is worn on the user's finger in a ring shape and recognizes that the worn finger is in contact with an adjacent finger or palm portion.

한편, 상기 손가락 센서부는, 정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하여 상기 접촉을 인식하고, 상기 명령 생성부는, 상기 터치 센서에서 측정된 값에 기초하여 따라 상기 명령을 미리 설정된 기준에 따라 변환하여 생성할 수 있다.On the other hand, the finger sensor unit, including a capacitive touch sensor recognizes the contact, the command generation unit, based on the value measured by the touch sensor to convert the command according to a preset standard to generate can

아울러, 상기 명령 생성부는, 사용자가 작성한 프로그램에 의해 상기 가속도 센서의 측정값, 상기 터치 센서의 측정값과 상기 명령과의 관계가 설정될 수 있다.In addition, the command generator may set a relationship between the measured value of the acceleration sensor, the measured value of the touch sensor, and the command by a program written by a user.

본 발명에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치에 의하면,According to the humanoid robot toy control device according to the present invention,

첫째, 사용자의 손동작을 인식하여 로봇 완구의 동작을 다양하게 제어할 수 있다.First, by recognizing the user's hand motion, it is possible to control the motion of the robot toy in various ways.

둘째, 사용자 프로그램에 따라 개인만의 독창적인 동작을 구현할 수 있다.Second, it is possible to implement an individual's original operation according to the user program.

도 1은 본 발명에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치의 실물 사진이다.
도 2는 일 실시예에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1의 조종 장치를 사용하여 인간형 로봇 완구를 조종하는 것을 설명한다.
도 4는 손가락 센서부를 통해 전환된 명령이 인가되는 것을 설명한다.1 is a real photograph of a humanoid robot toy control device according to the present invention.
2 is a block diagram of a humanoid robot toy control device according to an embodiment.
FIG. 3 illustrates controlling the humanoid robot toy using the control device of FIG. 1 .
4 illustrates application of a switched command through the finger sensor unit.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치의 실물 사진이고, 도 2는 일 실시예에 따른 인간형 로봇 완구 조종 장치의 블록도이고, 도 3은 도 1의 조종 장치를 사용하여 인간형 로봇 완구를 조종하는 것을 설명한다.1 is a real photograph of a humanoid robot toy control device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a humanoid robot toy control device according to an embodiment, and FIG. 3 is a humanoid robot toy using the control device of FIG. Explain how to control.

인간형 로봇 완구 조종 장치(1000)는 사용자의 손동작을 인식하여 인간형 로봇 완구의 동작을 제어하는 조종 장치로서, 도 1 내지 도 3을 참조하면 본체(100) 및 밴드(200)를 포함한다.The humanoid robot toy control device 1000 is a control device for controlling the motion of the humanoid robot toy by recognizing a user's hand motion, and includes a body 100 and a band 200 with reference to FIGS. 1 to 3 .

인간형 로봇 완구 조종 장치(1000)는 사용자의 양 손에 각각 착용되도록 대칭되는 한 쌍의 형태로 실시될 수 있다.The humanoid robot toy control device 1000 may be implemented in the form of a pair symmetrically worn on both hands of the user.

본체(100)는 사용자의 손동작을 인식하고 인식된 신호를 상기 로봇 완구로 전송한다. The main body 100 recognizes the user's hand motion and transmits the recognized signal to the robot toy.

밴드(200)는 본체(100)를 사용자의 손등에 고정한다. 밴드(200)는 사용자의 엄지손가락에 걸림 고정되는 좌즉 밴드(200L) 및 우측 밴드(200R)를 포함하는 형태를 가질 수 있다. The band 200 fixes the body 100 to the back of the user's hand. The band 200 may have a shape including a left band 200L and a right band 200R that are caught and fixed to the user's thumb.

좌즉 밴드(200L)는 엄지 손가락이 끼워 고정되도록 원형 형태를 가진다. 좌즉 밴드(200L)의 단부에는 우측 밴드(200R)의 고정 홈에 결합하기 위한 돌기를 구비한다.The left band (200L) has a circular shape so that the thumb is inserted and fixed. The left end of the band 200L is provided with a protrusion for coupling to the fixing groove of the right band 200R.

우측 밴드(200R)는 사용자의 손목에 대응되도록 길이 조절 고정 위한 복수의 고정 홈을 구비한다.The right band 200R has a plurality of fixing grooves for adjusting and fixing the length to correspond to the user's wrist.

도 1의 실시예는 실시 가능한 형태 가운데 하나일 뿐으로서 실시자에 장갑 형태로 실시할 수도 있다.The embodiment of Figure 1 may be implemented in the form of gloves to the implementer as only one of the possible embodiments.

다른 실시 형태로서 인간형 로봇 완구 조종 장치(1000)는 시계와 같이 손목에 고정되는 형태로 실시될 수도 있다.As another embodiment, the humanoid robot toy control device 1000 may be implemented in a form fixed to the wrist, such as a watch.

상기 본체(100)는 메인 센서부(110), 명령 생성부(120), 통신부(130) 및 손가락 센서부(140)를 포함한다. 메인 센서부(110), 명령 생성부(120) 및 통신부(130)는 밴드(200R, 200L)의 중심에 배치되는 시계형태의 하우징 내부에 배치되며,The main body 100 includes a main sensor unit 110 , a command generation unit 120 , a communication unit 130 , and a finger sensor unit 140 . The main sensor unit 110, the command generation unit 120 and the communication unit 130 are disposed inside the watch-shaped housing disposed at the center of the bands 200R and 200L,

손가락 센서부(140)는 하우징과는 독립된 형태로 배치된다.The finger sensor unit 140 is disposed in a form independent of the housing.

메인 센서부(110)는 손동작의 3축 방향 움직임을 측정하는 복수의 가속도 센서를 포함한다.The main sensor unit 110 includes a plurality of acceleration sensors that measure the movement in the three-axis direction of the hand gesture.

명령 생성부(120)는 가속도 센서에서 측정된 값을 기초로하여 로봇 완구(R)의 동작을 제어하는 명령(C)을 생성한다. 로봇 완구(R)의 동작은 완구의 형태에 따라 정해진 것이므로 명령(C) 또한 미리 정해져 있다. 명령 생성부(120)는 가속도 센서에서 측정된 값이 특정 명령에 해당되는지를 확인하여 이를 통신부(130)에 제공한다.The command generator 120 generates a command C for controlling the operation of the robot toy R based on the value measured by the acceleration sensor. Since the operation of the robot toy (R) is determined according to the shape of the toy, the command (C) is also predetermined. The command generation unit 120 checks whether the value measured by the acceleration sensor corresponds to a specific command, and provides it to the communication unit 130 .

통신부(130)는 생성된 명령(C)을 로봇 완구(R)로 전송한다. 통신부(130)는 블루투스 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 실시자에 따라 다양한 방식의 통신 프로토콜을 사용할 수 있다.The communication unit 130 transmits the generated command (C) to the robot toy (R). The communication unit 130 may use the Bluetooth method, but is not limited thereto, and various communication protocols may be used depending on the operator.

손가락 센서부(140)는 사용자의 손가락에 링 형태로 착용되는 형태의 것으로서, 착용된 손가락이 이웃한 손가락 또는 손바닥 부분에 접촉하는 것을 인식한다.The finger sensor unit 140 is worn on the user's finger in the form of a ring, and recognizes that the worn finger comes into contact with an adjacent finger or palm portion.

손가락 센서부(140)는 정전 용량 방식의 터치 센서(141), 사용자의 손가락에 착용되는 벨크로 링(142) 및 연결선(143)을 포함한다.The finger sensor unit 140 includes a capacitive touch sensor 141 , a Velcro ring 142 worn on a user's finger, and a connection line 143 .

연결선(143)은 3극 이어폰 단자와 같은 플러그 타입 단자를 가질 수 있다.The connection line 143 may have a plug-type terminal such as a 3-pole earphone terminal.

상기 본체(100)는 연결선(143)의 단자에 대응되는 소켓 타입 단자를 복수개 구비하여, 로봇의 형태 또는 구현하고자 하는 동작의 형태에 따라 손가락 센서부(140)의 개수를 조절할 수 있다.The main body 100 is provided with a plurality of socket-type terminals corresponding to the terminals of the connection line 143, so that the number of finger sensor units 140 can be adjusted according to the shape of the robot or the type of operation to be implemented.

벨크로 링(142)은 터치 센서(141)를 사용자의 손가락에 고정시킨다.The Velcro ring 142 fixes the touch sensor 141 to the user's finger.

터치 센서(141)는 착용된 손가락이 움직여 이웃한 손가락에 접촉하거나 손바닥에 접촉하는 것을 인식하여 이를 명령 생성부(120)에 제공한다.The touch sensor 141 recognizes that a worn finger moves and touches a neighboring finger or a palm, and provides it to the command generator 120 .

터치 센서(141) 정전 용량 방식의 센서로 실시될 수도 있나, 정확한 동작인식을 위해서 다른 방식의 센서로 실시될 수 도 있다. The touch sensor 141 may be implemented as a capacitive sensor, or may be implemented as a sensor of a different type for accurate motion recognition.

예를 들어 광 센서 방식으로 실시되되어 인가되는 광도 변화를 통해 착용된 손가락이 움직여 이웃한 손가락에 접촉하거나 손바닥에 접촉하는 것을 인식할 수 있다. For example, it is possible to recognize that a worn finger moves and touches a neighboring finger or a palm touches through a change in applied luminous intensity by being implemented in a light sensor method.

또한 터치 센서(141)는 필요에 따라 압력 인식 센서 / 압력 인식 스위치 등과 같은 형대로 실시될 수도 있다.In addition, the touch sensor 141 may be implemented in the form of a pressure recognition sensor / pressure recognition switch, etc., if necessary.

명령 생성부(120)는 터치 센서(141)에서 측정된 값에 기초하여 따라 명령(C)을 미리 설정된 기준에 따라 변환하여 생성한다.The command generator 120 converts and generates the command C according to a preset standard based on the value measured by the touch sensor 141 .

메인 센서부(110)는 가속도 센서만을 포함하므로 손의 3축 방향 움직임 만을 인식할 수 있으며, 따라서 3축 방향 움직만으로 생성할 수 있는 명령의 수는 제한된다.Since the main sensor unit 110 includes only the acceleration sensor, it can recognize only the movement of the hand in the three-axis direction, and thus the number of commands that can be generated only by the movement in the three-axis direction is limited.

명령 생성부(120)는 터치 센서(141)에서 측정된 값 유무에 따라 동일한 메인 센서부(110)의 측정값이라도 다른 명령을 생성한다.The command generating unit 120 generates different commands even if the same measurement value of the main sensor unit 110 is the same according to the presence or absence of a value measured by the touch sensor 141 .

도시된 예에서는 한개의 손가락 센서부(140)가 실시되었으나, 도시된 형태는 본 발명의 시제품 형태일 뿐이며, 실시자에 따라 손가락 센서부(140)의 수는 로봇 완구(R)의 형태에 따라 1개 ~ 5개에서 적절하게 선택될 수 있다.In the illustrated example, one finger sensor unit 140 is implemented, but the illustrated form is only a prototype form of the present invention, and the number of finger sensor units 140 according to the implementer depends on the shape of the robot toy R. It may be appropriately selected from 1 to 5.

도 3은 터치 센서(141)가 손의 다른 부분에 접하지 않은 상태로 동작하여 로봇 완구(R)를 조종하는 예이다. 사용자의 손 움직임에 대응하여 로봇 완구(R)의 팔이 움직이는 것을 알 수 있다.3 is an example of controlling the robot toy R by operating the touch sensor 141 not in contact with other parts of the hand. It can be seen that the arm of the robot toy R moves in response to the user's hand movement.

도 4는 사용자가 엄지 손가락을 이용하여 터치 센서(141)에 접촉한 상태에서의 조종을 설명한다.FIG. 4 describes manipulation in a state in which the user contacts the touch sensor 141 using a thumb.

터치 센서(141)에 의해 로봇 완구(R)는 손가락 관절을 구동하여 종이 컵을 집어 올리는 동작을 구현할 수 있다.The robot toy R by the touch sensor 141 may implement an operation of picking up a paper cup by driving a finger joint.

도 3 및 도 4는 설명읠 돕기위한 하나의 예일 뿐으로서 해당 제스처로 로봇 완구(R)의 동작에 한정되는 것은 아니다.3 and 4 are only examples for helping explanation, and are not limited to the operation of the robot toy R as a corresponding gesture.

명령 생성부(120)는, 사용자가 작성한 프로그램에 의해 가속도 센서의 측정값, 터치 센서의 측정값(141)과 명령(C)과의 관계가 설정할 수 있다.The command generator 120 may set the relationship between the measured value of the acceleration sensor and the measured value 141 of the touch sensor and the command C by a program written by the user.

사용자가 코딩 프로그램을 이용하여 자신만의 동작을 로봇 완구(R)에 적용할 수 있다. 예를 들어 사용자가 스크래치 또는 엔트리와 같은 코딩 프로그램으로 가속도 센서의 측정값, 터치 센서의 측정값(141)에 따른 명령(C)과의 상관 관계를 임의로 정의하여 로봇 완구(R)에 적용할 수 있다.A user can apply his/her own motion to the robot toy (R) by using a coding program. For example, the user can arbitrarily define the correlation with the command (C) according to the measured value of the acceleration sensor and the measured value 141 of the touch sensor with a coding program such as scratch or entry and applied to the robot toy (R). there is.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.The embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples to easily explain the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

1000 : 인간형 로봇 완구 조종 장치
100 : 본체
200 : 밴드1000: humanoid robot toy control device
100: body
200: band

Claims (5)

사용자의 손동작을 인식하여 인간형 로봇 완구의 동작을 제어하는 조종 장치로서,
상기 손동작을 인식하고 인식된 신호를 상기 로봇 완구로 전송하는 본체; 및
상기 본체를 상기 사용자의 손등에 고정하는 밴드를 포함하되,
상기 본체는,
상기 손동작의 3축 방향 움직임을 측정하는 복수의 가속도 센서를 포함하는 메인 센서부;
상기 가속도 센서에서 측정된 값을 기초로하여 상기 로봇 완구의 동작을 제어하는 명령을 생성하는 명령 생성부;
생성된 상기 명령을 상기 로봇 완구로 전송하는 통신부; 및
상기 사용자의 손가락에 링 형태로 착용되는 형태의 것으로서, 착용된 손가락이 이웃한 손가락 또는 손바닥 부분에 접촉하는 것을 인식하는 손가락 센서부를 포함하고,
상기 손가락 센서부는,
정전 용량 방식의 터치 센서를 포함하여 상기 접촉을 인식하고,
상기 명령 생성부는,
상기 터치 센서에서 측정된 값에 기초하여 따라 상기 명령을 미리 설정된 기준에 따라 변환하여 생성하고,
상기 밴드(200)는,
상기 사용자의 엄지손가락에 걸림 고정되는 좌즉 밴드(200L); 및
상기 사용자의 손목에 대응되도록 길이 조절 고정 위한 복수의 고정 홈을 구비하는 우측 밴드(200R)를 포함하고,
상기 좌즉 밴드(200L)는,
엄지 손가락이 끼워 고정되도록 원형 형태를 가지고, 상기 좌즉 밴드(200L)의 단부에는 상기 우측 밴드(200R)의 고정 홈에 결합하기 위한 돌기를 구비하고,
상기 명령 생성부는,
사용자가 작성한 프로그램에 의해 상기 가속도 센서의 측정값, 상기 터치 센서의 측정값과 상기 명령과의 관계가 설정되는 것을 특징으로 하는 인간형 로봇 완구 조종 장치.A control device that recognizes a user's hand motion and controls the motion of a humanoid robot toy,
a body for recognizing the hand motion and transmitting the recognized signal to the robot toy; and
A band for fixing the main body to the back of the user's hand,
The body is
a main sensor unit including a plurality of acceleration sensors for measuring movement in the three-axis direction of the hand gesture;
a command generator for generating a command for controlling the operation of the robot toy based on the value measured by the acceleration sensor;
a communication unit for transmitting the generated command to the robot toy; and
It is of the type worn on the user's finger in the form of a ring, and includes a finger sensor unit for recognizing that the worn finger is in contact with an adjacent finger or palm portion,
The finger sensor unit,
Recognizing the contact, including a capacitive touch sensor,
The command generation unit,
Converting and generating the command according to a preset standard based on the value measured by the touch sensor,
The band 200,
A left band (200L) that is caught and fixed to the user's thumb; and
and a right band (200R) having a plurality of fixing grooves for adjusting and fixing the length to correspond to the user's wrist,
The left band (200L) is,
It has a circular shape so that the thumb is fitted and fixed, and the left end of the band 200L is provided with a protrusion for coupling to the fixing groove of the right band 200R,
The command generation unit,
A humanoid robot toy control device, characterized in that the relationship between the measured value of the acceleration sensor, the measured value of the touch sensor, and the command is set by a program written by a user. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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