KR102392930B1 - 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법 - Google Patents

독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 두 개의 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)로 구성됨으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 각각이 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구비하여 주다리부(121)와 보조다리부(122)에 의해 지지되는 모듈 몸체(110), 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구동시키기 위해 모듈 몸체(110)에 주다리부(121)와 연결된 회전모터(140), 그리고 제어보드(161)와 마그네틱 센서(162)로 이루어진 센싱 및 제어모듈(160)을 포함하며, 각 주다리부(121)에는 자석단(150)이 구비되어 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)을 위해 개별적으로 형성된 마그네틱 센서(162)에 의한 센싱에 따라 제어보드(161)에 의한 보행이 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법은, 각 다리마다 독립적으로 회전하는 모터에 대한 개별적인 센싱을 통해 보행의 시간을 정밀하게 제어하도록 할 수 있고, 이족보행 시 로봇의 뒤뚱거림과 몸이 기울어지는 현상을 개선할 뿐만 아니라, 부드러운 이족보행을 구현하도록 하는 효과가 있다.

Description

독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법{Biped walking device using two independent rotating motors, control method for bipedal walking}
본 발명은 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 각 다리마다 독립적으로 회전하는 모터에 대한 개별적인 센싱을 통해 보행의 시간을 정밀하게 제어할 수 있도록 하기 위한 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법에 관한 것이다.
로봇산업의 발전은 사람과 같은 보행을 구현하기 위한 많은 기술의 발전을 이뤄왔으며, 더 정확하고 정밀하게 마치 사람처럼 뛰고 달리는 로봇이 있는가 하면 장난감과 같은 단순한 보행을 하는 로봇들도 있다.
보행을 하기 위해선 마디마다 관절의 움직여야 하므로, 90° 각도로 움직이는 서보 모터가 관절마다 필요하며 다리당 최소한 3개 정도의 서보 모터가 있어야 한다. 이는 제품의 단가를 결정하는 요소이기도 하다. 가격이 싼 장난감 경우는 1개의 회전모터로 전진보행을 하는 경우도 있지만 이는 엄밀히 이족보행이라 보기 하기는 어렵다고 본다. 최소한 이족보행을 하려면 독립된 보행이 되어야 하며 한발이 움직일 때 다른 발은 움직이지 말아야 하고 후진 및 방향변경도 가능해야 할 것이다.
한편, 로봇교육시에 필요한 교육 교보재 제품분야로써 이족보행을 제대로 수행하여 교육의 효과는 극대화하고 교보재 원가를 줄이기 위한 기술 개발이 요구되고 있다. 많은 이족보행을 하는 로봇을 보면 가격이 상당히 높아 비용부담이 커서 교육활성화하기가 어렵다. 단가가 낮은 제품들은 단순한 모션에만 국한되어 있어 교육의 질을 높이는데 한계가 있다.
보다 구체적으로 교육의 질은 높이면서 활성화를 할 수 있는 장점을 갖도록 독립된 두 개의 회전모터를 사용할 경우 동시에 움직일 경우에는 보행이 되지 않는 문제가 있다. 한 발이 움직일 때 한쪽 발은 고정 축 역할을 하여 움직이지 말아야 한다. 독립된 모터를 시간을 분리하여 동작하면 될 것으로 생각할 수 있지만 이는 이상적인 방법일 뿐이다. 실제로 모터의 힘과 회전은 절대적인 양상이 아닌 제품의 무게, 위치 등 매 조건마다 달라져서 그 보행의 시간을 맞추기 어렵다. 그러나 그 시간을 알 수 있다면 이를 제어할 수 있다는 결론에 이른다.
이에 따라 본 발명에서는 모터의 회전마다 센싱을 하여 이 문제를 해결하고 두 개의 독립된 회전모터로 완벽한 이족보행을 구현하도록 하고자 한다.
이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0086242호(2017.07.07) "롤 방향 자유도를 사용하지 않는 이족보행 로봇 및 그 이족보행 방법(Biped walking robot without using degree of freedom of roll direction and its biped walking method)"은 다관절 자유도를 갖는 로봇의 이족보행 시 롤(roll) 방향 자유도를 사용하지 않고도 안정적인 이족보행이 가능한 이족보행 로봇 및 그의 이족보행 방법을 제공하고 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2010-0083472(2010.08.27)호 "이족보행 로봇을 위한 발걸음 계획 방법(Footstep Planning Method for Bipedal Robot)"은 단위 벡터장 항법(univector field navigation method)을 기반으로 하여 매 발걸음마다 가변적 걸음 생성기(modifiable walking pattern generator, MWPG)의 입력(input)인, 보폭, 발의 방향, 걸음 시간과 같은 이족보행 로봇의 걸음에 관한 정보를 포함하고 있는 CS(command state)를 결정하고, 결정된 CS를 만족하기 위한 이족보행 로봇의 모든 다리 관절의 궤적을 생성할 수 있다. 또한, 이족보행 로봇의 보행 중 최단 시간, 장애물과 충돌 없는 안정성, 최소 에너지 소비를 위해 단위 벡터장을 진화 알고리즘(evolutionary algorithm)으로 최적화할 수 있다
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2010-0131387(2010.12.21)호 "이족보행 로봇 발(walking pattern of a biped robot)"은 로봇 발의 몸체; 상기 몸체에 내설되어 로봇 발의 위치에 따라 전단 또는 후단으로 삽탈되며 로봇 발을 지지하게 하는 지지대; 를 포함하여 이루어지는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2019-0017683(2019.02.15)호 "이족보행 로봇형 완구(BIPED ROBOT TYPE TOY)"는 이족보행 로봇형 완구로서, 제1 다리 모듈 및 제2 다리 모듈을 양측에 구비하는 하체부; 상기 이족보행 로봇형 완구의 상체에 해당하며 양측에 제1 팔 모듈 및 제2 팔 모듈을 구비하는 상체부; 및 상기 상체부와 상기 하체부를 연결하는 위치에 배치되어 보행 동작을 위해 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈의 구동에 앞서 상기 상체부의 위치를 조절하여 상기 이족보행 로봇형 완구의 무게 중심을 상기 제1 다리 모듈 또는 상기 제2 다리 모듈 측으로 이동시키는 무게 중심 이동부를 포함하는 기술에 관한 것이다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 이족보행을 위해 회전하는 모터에 대한 단순한 제어 방식이 아닌 부가적인 장치부를 추가하고, 그 제어에 있어서 실제로 모터의 힘과 회전은 절대적인 양상이 아닌 제품의 무게, 위치 등과 외부 조건마다 달라져서 그 보행의 시간을 맞추기 어려운 한계점을 극복하지 못하고 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0086242호(2017.07.07) "롤 방향 자유도를 사용하지 않는 이족보행 로봇 및 그 이족보행 방법(Biped walking robot without using degree of freedom of roll direction and its biped walking method)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2010-0083472(2010.08.27)호 "이족보행 로봇을 위한 발걸음 계획 방법(Footstep Planning Method for Bipedal Robot)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2010-0131387(2010.12.21)호 "이족보행 로봇 발(walking pattern of a biped robot)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2019-0017683(2019.02.15)호 "이족보행 로봇형 완구(BIPED ROBOT TYPE TOY)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각 다리마다 독립적으로 회전하는 모터에 대한 개별적인 센싱을 통해 보행의 시간을 정밀하게 제어할 수 있도록 하기 위한 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 이족보행 시 로봇의 뒤뚱거림과 몸이 기울어지는 현상을 개선할 뿐만 아니라, 부드러운 이족보행을 구현하도록 하기 위한 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치는, 두 개의 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)로 구성됨으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 각각이 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구비하여 주다리부(121)와 보조다리부(122)에 의해 지지되는 모듈 몸체(110), 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구동시키기 위해 모듈 몸체(110)에 주다리부(121)와 연결된 회전모터(140), 그리고 제어보드(161)와 마그네틱 센서(162)로 이루어진 센싱 및 제어모듈(160)을 포함하며, 각 주다리부(121)에는 자석단(150)이 구비되어 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)을 위해 개별적으로 형성된 마그네틱 센서(162)에 의한 센싱에 따라 제어보드(161)에 의한 보행이 제어되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에서 주다리부(121)의 상부 끝단에 자석단(150)이 삽입된 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나의 회전모터(140)에 대한 제어보드(161)의 제어에 따라 센싱 및 제어모듈(160)의 마그네틱 센서(162)와 주다리부(121)의 자석단(150)이 근접하게 되면 제어보드(161)는 한발의 내딛는 시간을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 마그네틱 센서(162)는, 제어부 보드(161)와 신호 및 전기적으로 연결되도록 함으로써, 제어보드(161)에서 회전모터(140)의 구동과 회전모터(140)에 대한 센싱 기반으로 속도와 방향을 제어하는 루프백 제어가 제어부 보드(161) 상에서 수행되도록 센싱 정보를 제어부 보드(161)로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어보드(161)는 루프백 제어가 됨과 동시에 회전모터(140)가 동작하는 것을 방지하여 완벽한 이족보행을 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법은, 각 다리마다 독립적으로 회전하는 모터에 대한 개별적인 센싱을 통해 보행의 시간을 정밀하게 제어하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치, 그리고 이를 이용한 이족보행 제어방법은, 이족보행 시 로봇의 뒤뚱거림과 몸이 기울어지는 현상을 개선할 뿐만 아니라, 부드러운 이족보행을 구현하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)에서의 회전모터(140)와 기어부(170)의 구동 관계를 설명할 뿐만 아니라, 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)를 이용한 이족보행 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 제어방법을 나타내는 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)의 보조다리부(122)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)는 두 개의 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)로 구성됨으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 각각이 주다리부(121)와 보조다리부(122)를 구비하여 주다리부(121)와 보조다리부(122)에 의해 지지되는 모듈 몸체(110), 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구동시키기 위해 모듈 몸체(110)에 주다리부(121)에 기어부(170)를 통해 연결된 회전모터(140), 그리고 제어보드(161)와 마그네틱 센서(162)로 이루어진 센싱 및 제어모듈(160)을 구성요소로 포함할 수 있다.
본 발명에서 주다리부(121)의 상단에는 자석단(150)이 삽입된 형태로 형성됨으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나의 회전모터(140)에 대한 제어보드(161)의 제어에 따라 센싱 및 제어모듈(160)의 마그네틱 센서(162)와 주다리부(121)의 자석단(150)이 근접하게 되면 제어보드(161)는 한발의 내딛는 시간을 연산할 수 있으며, 연산된 시간에 따른 회전모터(140)에 대한 속도 제어 및 방향 제어를 수행할 수 있다.
한편, 센싱 및 제어모듈(160)은 모듈 몸체(110)의 상부 영역의 중간에 위치하며, 제어보드(161)가 상부면을 이루고 마그네틱 센서(162)가 하부면을 이루는 구조를 갖는다.
여기서 마그네틱 센서(162)는 제어부 보드(161)와 연결되도록 함으로써, 제어보드(161)에서 회전모터(140)의 구동과 회전모터(140)에 대한 센싱 기반으로 속도와 방향을 제어하는 루프백 제어를 수행할 수 있다. 제어보드(161)에 의해 루프백 제어가 됨과 동시에 회전모터(140)가 동작하는 것을 방지하여 완벽한 이족보행을 구현할 수 있는 것이다.
즉, 제어보드(161)는 마그네틱 센서(162)가 턴 온(turn on) 되는 경우 주다리부(121) 및 보조다리부(122)가 1회전이 되는 로봇이 한발을 내딛는 것으로 인식할 수 있다. 만약 제어보드(161)가 회전모터(140)에 대해서 역방향으로 제어를 수행하는 경우, 로봇의 발 형성부(130)가 뒤로 내딛게 되고, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나에 대해서 역방향 제어에 따라 나머지 다른 다리모듈은 동일한 역방향으로 자동으로 회전이 제어되는 알고리즘을 수행할 수 있다.
이에 따라, 제어보드(161)는 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)을 이용한 빠른 걸음걸이, 느린 걸음걸이, 방향 변화 외에 다양한 모션 구현을 할 수 있어 교육의 효과도 증대할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)에서의 회전모터(140)와 기어부(170)의 구동 관계를 설명할 뿐만 아니라, 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)를 이용한 이족보행 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 도 2a를 참조하면, 측면 모습으로 회전모터(140)의 회전축(141)에 의해 회전축(141)을 중심으로 상하에 각기 위치한 상부기어(171)와 하부기어(172)가 위치한다. 여기서 제어보드(161)가 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나에 대한 회전모터(140)에 구비된 회전축(141)의 정방향(시계방향) 회전에 따라 상부기어(171)와 하부기어(172)는 역방향(반시계방향)으로 회전을 수행하며, 상부기어(171) 및 하부기어(172)와 상단 및 하단에서 각기 연결 가능한 주다리부(121)가 동일한 방향으로 회전하는 상부기어(171) 및 하부기어(172)의 회전 방향을 타고 동일하게 우측 이동(도 2b), 상부 이동(도 2c), 좌측 이동(도 2d)의 과정을 통해 전진하는 발걸음이 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 제어보드(161)가 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나에 대한 회전모터(140)에 구비된 회전축(141)의 역방향(반시계방향) 회전에 따라 상부기어(171)와 하부기어(172)는 정방향(시계방향)으로 회전을 수행하며, 상부기어(171) 및 하부기어(172)와 상단 및 하단에서 각기 연결 가능한 주다리부(121)가 동일한 방향으로 회전하는 상부기어(171) 및 하부기어(172)의 회전 방향을 타고 동일하게 좌측 이동(도 2d), 상부 이동(도 2c), 우측 이동(도 2b)의 과정을 통해 후진하는 발걸음이 제어될 수 있다.
여기서 주다리부(121)는 수직 방향의 프레임의 상하에 상부기어(171) 및 하부기어(172)와 연결되는 연결단을 수용하기 위한 수용홈을 상하에 이격되게 형성하는 것이 바람직하며, 연결단은 고리 형태 또는 연결축 형태 등으로 형성될 수 있다.
또한, 주다리부(121)와 발 형성부(130) 사이에도 회전형 연결단을 통해 연결된 구조를 가지며, 주다리부(121)에 대한 상술한 방식의 제어에 따라 전진 및 후진뿐만 아니라, 주다리부(121)와 연결된 발 형성부(130)의 상하, 좌우 운동을 각기 제어할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 제어방법을 나타내는 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)를 장착한 로봇의 이족보행 시 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나의 다리가 움직이는 경우, 나머지 다리는 움직이지 않게 하기 위하여 각 다리의 회전모터(140)의 동작시간이 반드시 독립적인 시간으로 구성되어야 한다.
독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나의 다리에 형성된 발 형성부(130)이 한 발 내딛은 후 나머지 다리에 형성된 발 형성부(130)가 한 발 내딛는 순서로 가야만 이족보행이 된다.
이를 알아내기 위해서 마그네틱 센서(162)와 자석단(150)을 도 3과 같이 장착하여 주다리부(121)의 회전에 따른 높이가 최고 높이에 도달하는 경우, 마그네틱 센서(162)가 자석단(150)에 의한 마그네틱 스위치 턴 온(Switch on)을 감지하여, 제어보드(161)로 턴 온 신호를 제공할 수 있다.
제어보드(161)는 마그네틱 스위치 턴 온의 경우 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)가 한 발을 내딛임을 의미하는 신호이므로 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 내딛인 다리모듈에 구비된 회전모터(140)의 구동은 정지하고 내딛지 않은 다리모듈의 회전모터(140)에 대한 구동을 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 다음으로 내딛인 나머지 다리모듈에도 회전모터(140)가 구비됨으로써, 회전모터(140)에 의해 구동된 다리모듈의 주다리부(121)에도 구비된 자석단(150)이, 제어보드(161)의 하단에 다른 다리모듈 측에 구비된 다른 마그네틱 센서(162)에 의한 센싱을 위한 주다리부(121)의 회전에 따른 높이가 최고 높이에 도달하는 경우, 마그네틱 센서(162)가 자석단(150)에 의한 마그네틱 스위치 턴 온(Switch on)을 감지하여, 제어보드(161)로 턴 온 신호를 제공하면, 제어보드(161)는 다른 다리모듈에 구비된 회전모터(140)에 대한 구동을 정지시킨다.
이러한 방식으로 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)에 대한 제어보드(161)의 반복제어에 따라 이족보행의 모션을 수행할 수 있으며, 제어에 따른 타이밍 차크(timing chart)는 도 4와 같을 수 있을 뿐만 아니라, 제어보드(161)는 회전모터(140)의 구동 스피드에 대한 가감 제어도 동일한 방법으로 제어할 뿐만 아니라, 이족보행 외의 다양한 모션구현도 수행할 수 있다.
다음으로 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치(100)의 보조다리부(122)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 5a와 같이 이족보행에서 중요한 것은 한 발이 들리는 경우 한 발로 서 있을 수 있거나 무게 중심이 고정된 발로 이동되어야 한다.
본 발명에서는 관절이 없고 주다리부(121)가 모듈 몸체(110)과의 길이 비율에서 12 내지 25%가량 짧게 형성됨으로써, 전체적으로 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)의 내구성을 높이지만, 단점으로 무게중심 이동이 어렵고 무게 중심을 잡기 어려운 문제점을 보완할 필요가 있어서 이에 대한 보완 방법으로 발 형성부(130)의 전체 면적을 크게 설정하는 방법이 있다.
그러나 발 형성부(130)의 사이즈를 미리 설정된 기준치 이상으로 크게 확장시에는 움직임이 둔탁해지는 문제점을 발생하므로 본 발명에서는 발 형성부(130)의 폭을 정면을 기준으로 모듈 몸체(110)와 주다리부(121)가 이루는 전체의 폭에 10%를 넘지 않는 수준으로 설계하면서도, 도 5a의 주다리부(121)만 있는 것이 아닌 도 5b와 같이 보조다리부(122)를 수직 프레임 상에서 내측으로 'ㄱ자' 형상으로 굽어서 형성된 모듈 몸체(110)의 하단부 영역의 끝단과 연결된 형태의 추가 구성요소로서 포함하는 방법을 제공한다.
여기서, 보조다리부(122)는 발 형성부(130)의 상단에서 발본체(132)의 중심에서 내측으로 편심되어 형성된 수용단(131)으로 주다리부(132)와 함께 완곡된 형태로 고정될 수 있으며, 수용단(131)의 하부에는 플레이트 형상의 발본체(132)가 위치할 수 있다.
그리고 보조다리부(122)는 주다리부(132)와 달리 수용단(131)을 거쳐 발본체(132)의 하부까지 발 형성부(130) 전체를 관통하는 구조를 가질 뿐만 아니라, 모듈 몸체(110) 내부에 형성된 스프링 등과 같은 탄성체(122a)와 연결된 구조를 통해 탄성력을 가짐으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)이 도 2c와 같은 상부에 위치하는 경우 중력 및 탄성력에 의해 하부 끝단이 바닥면에 닿는 구조를 제공하며, 도 2a와 같이 하부에 위치하는 경우 탄성력에 의해 상부 끝단이 모듈 몸체(110)의 내부로 들어갈 수 있는 구조를 제공함으로써, 안정적인 이족보행을 보조하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 보조다리부(122)의 추가로 인하여 이족보행 시 로봇의 뒤뚱거림과 몸이 기울어지는 현상을 개선할 뿐만 아니라, 보조다리부(122)와 모듈 몸체(110)를 연결하는 몸체 연결단에 스프링 등과 같은 탄성체(122a)에 의해 부드러운 이족보행을 구현할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치
100a : 독립형 좌측 다리모듈 100b : 독립형 우측 다리모듈
110 : 모듈 몸체 121 : 주다리부
122 : 보조다리 130 : 발 형성부
140 : 회전모터 150 : 자석단
160 : 센싱 및 제어모듈 161 : 제어보드
162 : 마그네틱 센서 170 : 기어부

Claims (5)

  1. 두 개의 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)로 구성됨으로써, 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 각각이 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구비하여 주다리부(121)와 보조다리부(122)에 의해 지지되는 모듈 몸체(110), 주다리부(121) 및 보조다리부(122)를 구동시키기 위해 모듈 몸체(110)에 주다리부(121)와 연결된 회전모터(140), 그리고 제어보드(161)와 마그네틱 센서(162)로 이루어진 센싱 및 제어모듈(160)을 포함하되,
    회전축(141)을 중심으로 상하에 상부기어(171) 및 하부기어(172)가 각기 위치하여 제어보드(161)가 회전축(141)의 정방향 회전에 따라 상부기어(171) 및 하부기어(172)는 역방향으로 회전을 수행하며, 상부기어(171) 및 하부기어(172)와 각기 연결 가능한 주다리부(121)가 동일 방향으로 회전하는 상부기어(171) 및 하부기어(172)의 회전 방향으로 따라 동일하게 전진 발걸음이 제어되는 것을 특징으로 하고,
    보조다리부(122)는 발 형성부(130)의 상단에서 발본체(132)의 중심에서 내측으로 편심되어 수용단(131)으로 주다리부(132)와 함께 완곡된 형태로 고정되며, 수용단(131)이 하부에는 플레이트 형상의 발본체(132)가 위치하고,
    상기 보조다리부(122)는 주다리부(132)와는 달리 수용단(131)을 거쳐 발본체(132)의 하부까지 발 형성부(130) 전체를 관통하는 구조를 가지고 있으며, 모듈 몸체(110) 내부에 형성된 탄성체(122a)와 연결된 구조를 통해 탄성력을 가지고, 탄성력에 의해 상부 끝단이 모듈 몸체(110) 내부로 들어갈 수 있는 구조를 제공함으로써 이족보행을 보조하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하며,
    각 주다리부(121)에는 자석단(150)이 구비되어 독립된 독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b)을 위해 개별적으로 형성된 마그네틱 센서(162)에 의한 센싱에 따라 제어보드(161)에 의한 보행이 제어되는 것을 특징으로 하는 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    주다리부(121)의 상부 끝단에 자석단(150)이 삽입된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    독립형 좌측 다리모듈(100a) 및 독립형 우측 다리모듈(100b) 중 하나의 회전모터(140)에 대한 제어보드(161)의 제어에 따라 센싱 및 제어모듈(160)의 마그네틱 센서(162)와 주다리부(121)의 자석단(150)이 근접하게 되면 제어보드(161)는 한발의 내딛는 시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 마그네틱 센서(162)는,
    제어부 보드(161)와 신호 및 전기적으로 연결되도록 함으로써, 제어보드(161)에서 회전모터(140)의 구동과 회전모터(140)에 대한 센싱 기반으로 속도와 방향을 제어하는 루프백 제어가 제어부 보드(161) 상에서 수행되도록 센싱 정보를 제어부 보드(161)로 제공하는 것을 특징으로 하는 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제어보드(161)는 루프백 제어가 됨과 동시에 회전모터(140)가 동작하는 것을 방지하여 완벽한 이족보행을 구현하는 것을 특징으로 하는 독립된 두 개의 회전모터를 사용한 이족보행 장치.
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